锅炉的制作方法

1.本发明涉及锅炉。


背景技术：

2.以往，锅炉被广泛利用于包括工业、商业用在内的各种用途。在锅炉中设置有用于进行加热的发热设备，作为该发热设备的一个方式，可以举出在容器内部设置有发热体的结构。
3.另外，可以举出各种这样的发热设备的具体方式，作为其一例，在专利文献1中公开了以下结构以作为发热系统，该结构在容器内部设置有发热体(反应体)，且该发热体在表面形成有由储氢金属或储氢合金构成的多个金属纳米粒子。根据专利文献1，记载了如下内容：在该发热系统中，通过将有助于发热的氢系气体供给到容器内，从而将氢原子吸附在金属纳米粒子内来产生余热。
4.需要说明的是，在专利文献1中还如说明的那样发表了如下内容：在容器内部设置由钯制作出的发热体，并通过一边向该容器内部供给氘气一边对容器内部进行加热而发生了发热反应。另外，关于利用储氢金属或储氢合金来产生余热(比输入焓高的输出焓)的发热现象，针对产生余热的机理的详细内容，在各国的研究者之间进行了讨论，并报告了产生发热现象的情况。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特许第6448074号公报
8.专利文献2：美国专利第9,182,365号说明书


技术实现要素：

9.发明要解决的课题
10.在利用将发热体设置于容器内部的发热设备来进行加热的锅炉中，例如从通过使容器内的气体的活动活跃化来促进热传递等目的出发，能够有效的是，使该气体充满将容器内作为一部分包括在内的循环路径并使该气体进行循环的措施。特别是在采用上述反应体作为发热体的情况下，从使产生余热的反应促进的观点出发，重要的是使氢系气体充满循环路径并在循环路径循环。
11.作为用于使所需的气体(上述的例子中为氢系气体)充满循环路径的动作，例如可以举出预先打开设置于循环路径的放气阀，并一边使循环路径内的气体循环一边向循环路径供给所需的气体的动作。由此，能够将存在于循环路径内的气体逐渐置换为所需的气体，而使所需的气体充满循环路径。
12.在进行这样的动作的情况下，需要预先监视循环路径中的所需的气体充满的程度，并在适度地充满之前持续该动作。然而，若在该监视中存在问题，则难以使该气体适当地充满。例如，若在所需的气体的供给尚不充分的阶段下中止该动作，则不能使该气体适度
地充满。另一方面，若持续该动作直到变得供给过剩，则除了浪费供给之外，锅炉的启动时间也有可能延长至所需以上。
13.本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种锅炉，该锅炉利用在容器内设置有发热体的发热设备进行加热，并且能够适当地使所需的气体充满将容器内作为一部分包括在内的循环路径。
14.用于解决课题的方案
15.本发明的锅炉构成为，具备：发热体；容器，其在内部设置有所述发热体，且能够在内部充满比热比空气高的气体；以及循环路径，其作为供所述气体循环的路径，且将所述容器内作为一部分包括在内，在所述锅炉中，控制器(控制设备)在进行使所述气体充满所述循环路径的充满动作时，监视所述循环路径中的循环量以及所述气体的浓度。
16.根据本结构，利用在容器内设置有发热体的发热设备进行加热，且能够使所需的气体适当地充满将容器内作为一部分包括在内的循环路径。需要说明的是，这里的“循环量”是指，循环路径内的气体(在多种气体混混合的情况下为它们的混合气体)进行循环的流量。
17.另外，作为上述结构，更具体而言，也可以构成为，设置有进行从所述循环路径的排气的装置，且作为所述充满动作而一边进行该排气一边向所述循环路径进行所述气体的供给，所述控制器在所述循环量及所述浓度满足规定条件时，使该排气停止。需要说明的是，“进行排气的装置”可以相当于例如放气阀、真空泵等。
18.另外，作为上述结构，更具体而言，也可以构成为，所述控制器基于所述循环路径中的所述发热体的下游侧与上游侧之间的压力差或者设置于所述循环路径的气体流量计，来监视所述循环量。
19.另外，作为上述结构，更具体而言，也可以构成为，所述气体是氢系气体，所述发热体是在表面设置有由储氢金属类构成的金属纳米粒子且通过将氢原子吸附在所述金属纳米粒子内而产生余热的反应体。需要说明的是本技术中的氢系气体是氘气、氕气或这些气体的混合气体。另外，本技术中的“储氢金属类”是指pd、ni、pt、ti等储氢金属，或者是包括1种以上的这些储氢金属在内的储氢合金。
20.另外，作为上述结构，更具体而言，也可以构成为，所述控制器在所述充满动作的执行之前，使吹扫用气体充满所述循环路径。根据本结构，能够安全地向循环路径内供给氢系气体。
21.另外，作为上述结构，更具体而言，也可以构成为，所述控制器在所述充满动作的执行之后，基于向外部供给的所述蒸气的压力来控制所述发热体的发热量。
22.发明效果
23.根据本发明的锅炉，该锅炉利用在容器内设置有发热体的发热设备进行加热，且能够适当地使所需的气体充满将容器内作为一部分包括在内的循环路径。
附图说明
24.图1是第一实施方式的锅炉1的概要性结构图。
25.图2是与通过锅炉1的传热管的水的行进路线相关的说明图。
26.图3是与运行开始动作相关的流程图。
27.图4是与运行停止动作相关的流程图。
28.图5是第二实施方式的锅炉2的概要性结构图。
29.图6是使热介质向热介质路径流动的锅炉1a的示意性的结构图。
30.图7是在外部具备热交换器的锅炉1b的示意性的结构图。
31.附图标记说明：
32.1、1a、1b、2 锅炉
33.11
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容器
34.11a
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侧壁
35.11b
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上底部
36.11c
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下底部
37.12
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反应体
38.12a
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发热元件
39.13
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加热器
40.14
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气体路径
41.14a
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阻火器
42.15a
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吹扫气体对应阀
43.15b
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氢系气体对应阀
44.16
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气泵
45.17
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气体过滤器
46.18
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放气阀
47.21
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分离器
48.22
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水路径
49.22a
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传热管
50.23
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受水部
51.24
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水泵
52.25
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探测器
53.30
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分离器压力传感器
54.31
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第一压力传感器
55.32
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第二压力传感器
56.33
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热交换器压力传感器
57.40
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热介质路径
58.40a
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传热管
59.41
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第一温度传感器
60.42
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第二温度传感器
61.50
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控制器
62.60
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热交换器。
具体实施方式
63.在以下参照各附图对本发明的各实施方式的锅炉进行说明。
64.1.第一实施方式
65.首先，对本发明的第一实施方式进行说明。图1是第一实施方式的锅炉1的概要性结构图。如本图所示，锅炉1具备容器11、反应体12、加热器13、气体路径14、阻火器14a、吹扫气体对应阀15a、氢系气体对应阀15b、气泵16、气体过滤器17、放气阀18以及控制器50。另外，在锅炉1中，作为探知压力的传感器而设置有分离器压力传感器30、第一压力传感器31、以及第二压力传感器32，作为探知温度的传感器而设置有第一温度传感器41以及第二温度传感器42。
66.需要说明的是，图1(后述的图5、图6、图7也同样)中的容器11及其内部的情形表示为按照将容器11大致分为两部分的平面截断的情况下的概要性剖视图，上下左右的方向(上下方向与铅垂方向一致)如本图所示。另外，图1(图5、图6、图7也同样)所示的单点划线概要性示出了传热管22a的配置。
67.容器11在整体观察时形成为以上下为轴向且在上下两端具有底的圆筒状，并且形成为能够将气体密闭在内部。若更具体地说明，则容器11具有由后述的传热管22a形成的圆筒状的侧壁11a，并且侧壁11a的上侧被上底部11b封闭，而侧壁11a的下侧被下底部11c封闭。需要说明的是，在本实施方式中，作为一例而将容器11的侧壁11a设为圆筒状，但其也可以形成为其他筒状。另外，也可以在侧壁11a的外周设置罐体罩，还可以在侧壁11a与该罐体罩之间设置隔热材料。
68.反应体12通过在整体形成为细小的网眼状的承载体的表面设置多个金属纳米粒子而构成。该承载体将储氢合金类(储氢金属或储氢合金)应用为原材料，且形成为以上下为轴向且在上下两端具有底的圆筒状。反应体12的上表面与气体路径14连接，且能够将经由反应体12的网眼状的间隙而流入到反应体12的内部的气体向气体路径14内送出。
69.在本实施方式的例子中，在容器11的内部，3个反应体12以沿左右方向排列的方式设置。需要说明的是，由于上述承载体形成为网眼状，因此反应体12具有能够使气体透过的多个孔(在本实施方式的例子中为网眼状的间隙)。
70.加热器13呈螺旋状卷绕于形成为有底圆筒形状的反应体12的侧面，并形成为使用供给来的电力进行发热。作为加热器13，例如可以采用陶瓷加热器。加热器13进行发热，由此加热反应体12，从而能够使反应体12的温度上升到使后述的用于产生余热的反应容易发生的规定的反应温度。需要说明的是，控制器50通过控制对加热器13实施的电力供给，能够进行加热器13的温度调节。
71.由控制器50进行的对加热器13实施的电力供给的控制也可以以使加热器13的温度向目标值靠近的方式进行。例如，也可以是，控制器50检测加热器13的温度，并在该检测值比目标值低的情况下增加对加热器13实施的电力供给，并在该检测值比目标值高的情况下减少对加热器13实施的电力供给。
72.气体路径14设置于容器11的外部，且形成将容器11的内部作为一部分包括在内的气体的循环路径(以下，称为“循环路径s”)，气体路径14的一个端部与各反应体12的上表面连接，而另一个端部与容器11的内部连接。若更详细地说明，则与各反应体12的上表面连接的气体路径14的部分分别在容器11内合流成为一条路径并贯通上底部11b，然后依次经由气泵16及气体过滤器17进一步贯通下底部11c，从而与容器11的内部相连。
73.气泵16例如通过逆变器控制来控制转速，并使得气体路径14内的气体以与该转速
对应的流量从上游侧向下游侧(即，向图1中由虚线箭头表示的方向)流动。需要说明的是，控制器50通过控制气泵16的转速，能够调节循环路径s中的气体的循环量(循环的流量)。
74.由控制器50进行的该转速的控制也可以以使循环路径s中的气体的循环量向目标值靠近的方式进行。例如，也可以是，控制器50检测该循环量，并在该检测值比目标值低的情况下提高气泵16的转速来增加该循环量，而在该检测值比目标值高的情况下降低气泵16的转速来减少该循环量。
75.气体过滤器17将气体路径14内的气体所含的杂质(特别是成为反应体12中的产生余热的反应的重要阻碍因素的杂质)去除。分离器21接受在水通过传热管22a时对水进行加热而产生的蒸气，并对该蒸气实现气水分离(该蒸气所含的排水的分离)。在分离器21中进行了气水分离后的蒸气可以向锅炉1的外部供给。
76.水路径22是从受水部23连结到分离器21为止的水的路径。水路径22的一部分成为形成前述的侧壁11a的传热管22a。另外，在水路径22的中途，在受水部23的下游侧附近的位置配置有水泵24。需要说明的是，在水路径22中，在比传热管22a靠上游侧的路径中流动有从受水部23供给来的液态的水，而在比传热管22a靠下游侧的路径(容器11与分离器21之间)中流动有被传热管22a加热而气化的水(蒸气)。
77.受水部23从外部适当地接受成为蒸气源的水的供给，并使供给来的水流入水路径22内。水泵24使得水路径22内的水从上游侧朝向下游侧(即，向图1中由实线箭头表示的方向)流动。
78.传热管22a从下底部11c朝向上底部11b呈螺旋状延伸，以形成容器11的筒状的侧壁11a。即，传热管22a以使得在上下相邻的传热管22a的部分彼此之间没有间隙的方式，而呈螺旋状延伸为向筒状的侧壁11a的轴向(上下方向)前进。需要说明的是，在本实施方式的例子中，将传热管22a的内壁的剖面形状设为四边形，但也可以为圆形或其他形状。
79.探测器25能够探知容器11内有无火焰、点火源等重要危险因素，并且能够探知容器11内的各种气体(至少吹扫气体及氢系气体)的浓度。
80.在气体路径14中的气泵16的上游侧的规定位置(比第二压力传感器32靠下游侧的位置)，经由阻火器14a将吹扫气体对应阀15a与氢系气体对应阀15b并联连接。在图1所示的例子中，吹扫气体对应阀15a和氢系气体对应阀15b分别仅配置有1个，但为了安全性提高等，也可以以串联的方式配置多个。从外部的供给源对吹扫气体对应阀15a的上游侧供给吹扫气体(在本实施方式的例子中为氮气)。例如，在从预先贮存有吹扫气体的桶供给吹扫气体的情况下，该桶成为吹扫气体的供给源。
81.另一方面，从外部的供给源对氢系气体对应阀15b的上游侧供给氢系气体(氘气、氕气或者它们的混合气体)。例如，在从预先贮存有氢系气体的桶供给氢系气体的情况下，该桶成为氢系气体的供给源。
82.吹扫气体对应阀15a及氢系气体对应阀15b的开闭由控制器50控制。在吹扫气体对应阀15a为打开状态时，经由吹扫气体对应阀15a和阻火器14a而向气体路径14供给吹扫气体，而在吹扫气体对应阀15a为关闭状态时不供给吹扫气体。另一方面，在氢系气体对应阀15b为打开状态时，经由氢系气体对应阀15b和阻火器14a向气体路径14供给氢系气体，而在氢系气体对应阀15b为关闭状态时不供给氢系气体。
83.在气体路径14中的气体过滤器17的下游侧的规定位置连接有放气阀18。放气阀18
的开闭由控制器50控制。在放气阀18为打开状态时，进行气体路径14内的气体的排气，而该排气在放气阀18成为关闭状态时停止。需要说明的是，在使气体路径14内的压力比大气压低的情况下，只要代替放气阀18而应用真空泵、真空阀即可。上述放气阀、真空泵、真空阀是能够进行从循环路径s的排气的装置的一例。
84.分离器压力传感器30是对分离器21中的压力进行检测的传感器，在产生了蒸气的状况下，持续检测从分离器21向外部供给的蒸气的压力(以下，称为“蒸气压力”)。需要说明的是，对于从外部要求的蒸气量(蒸气负荷)而言，在来自锅炉1的蒸气的供给量较多的状况下，分离器压力传感器30的检测值(蒸气压力的值)变高，而相反地，在来自锅炉1的蒸气的供给量较少的状况下，分离器压力传感器30的检测值变低。
85.第一压力传感器31是对容器11的内部的压力进行检测的传感器，第二压力传感器32是对气体路径14的内部的规定位置(比气泵16靠上游侧的位置)处的压力进行检测的传感器。需要说明的是，在以下的说明中，有时将由分离器压力传感器30检测出的压力值称为“压力ps”，将由第一压力传感器31检测出的压力值称为“压力p1”，将由第二压力传感器32检测的压力值出称为“压力p2”。另外，第一温度传感器41配置为对反应体12的温度进行检测，第二温度传感器42配置为对气体路径14内的温度进行检测。向控制器50发送上述压力及温度的检测信息。
86.控制器50具备运算处理装置等，并取得各种检测值等的信息，且基于该信息来适当地控制锅炉1的各部分。关于由控制器50进行的具体的控制内容，通过后述的说明得以明确。
87.接下来，对于锅炉1的主要动作，分为通常运行的动作、运行开始动作、以及运行停止动作来依次进行说明。
88.<通常运行的动作>
89.首先，对锅炉1的通常运行的动作进行说明。需要说明的是，在开始通常运行时，预先执行后述的运行开始动作，而成为在循环路径s充满氢系气体且对水路径22供给了适度的水的状态。
90.控制器50驱动气泵16，而使在循环路径s中充满的氢系气体向图1中由虚线箭头表示的方向循环。此时，在容器11的内部，氢系气体在经由反应体12的网眼状的间隙(多个孔)流入到反应体12的内部后，被送出至与反应体12的上部连接的气体路径14内。
91.另外，与此同时，控制器50驱动加热器13，而将加热反应体12加热。这样，当在将氢系气体供给到容器11的内部的状态下由加热器13加热反应体12时，氢原子被吸附在设置于反应体12的金属纳米粒子内，从而反应体12产生加热器13的加热温度以上的余热。这样，反应体12通过进行产生余热的反应而作为发热体发挥功能。产生该余热的反应的原理与例如专利文献1所公开的产生余热的反应的原理相同。
92.循环路径s内的氢系气体在通过气体过滤器17时被去除杂质。因此，将去除了杂质的纯度高的氢系气体持续向容器11内部供给。由此，能够稳定地向反应体12供给纯度高的氢系气体，从而维持容易对余热的输出进行诱发的状态，而能够使反应体12有效地发热。
93.另外，与上述使反应体12发热的动作一并进行，控制器50驱动水泵24，而使水路径22内的水向图1中由实线箭头表示的方向流动。当流动于水路径22内的水在通过形成容器11的侧壁11a的传热管22a时，被反应体12发出的热加热。即，反应体12发出的热通过由容器
11内的氢系气体引起的对流(热传递)、热传导及辐射而向传热管22a传递，由此，由变成高温的传热管22a对其内部流动的水进行加热。
94.在图2中，用实线箭头概要性表示通过传热管22a的水的行进路线。如本图所示，从传热管22a的入口α(传热管22a的最下部)进入到传热管22a内的水沿着呈螺旋状延伸的传热管22a内的通路前进，并从传热管22a的出口β(传热管22a的最上部)作为蒸气朝向分离器21排出。此时，来自被反应体12的发出的热加热后的传热管22a(容器的侧壁11a)的热进行传递，从而通过传热管22a的水的温度上升。
95.这样一来，在水路径22流动的水当通过传热管22a时被加热而温度上升，并最终成为蒸气。该蒸气被送入分离器21，并在通过气水分离而提高了干燥度后向锅炉1的外部供给。
96.从分离器21向外部供给的蒸气的量例如可以根据来自外部的蒸气的需求量进行调整。另外，控制器50以向外部供给蒸气的量、即水减少的量来逐次向受水部23供给水。由此，锅炉1能够持续地产生蒸气并将其向外部供给。
97.在此，反应体12的发热量根据加热器13的温度及氢系气体的循环量而变动。即，加热器13的温度越高，则越促进反应体12中的产生余热的反应，从而越使得反应体12的发热量增大。另外，氢系气体的循环量越多，则越使得容器11内的更多的氢系气体作用于反应体12，从而越促进产生余热的反应而越使得反应体12的发热量增大。另外，反应体12的发热量越增大，则越促进传热管22a内的水的加热而产生更多的蒸气，从而蒸气压力变得越高。
98.利用该情况，控制器50控制反应体12的发热量，以使得蒸气压力适当(使得压力ps收敛于预先设定的适当范围)。若更具体地说明，则控制器50持续地取得压力ps(蒸气压力的检测值)的信息，并监视该检测值是否收敛于适当范围。期望该适当范围预先根据锅炉1的规格、蒸气负荷等而适当地设定。
99.并且，在该检测值超过适当范围的情况下，控制器50以降低加热器13的温度的方式进行调节，并以减少氢系气体的循环量的方式进行调节。通过执行这些调节，反应体12的发热量减少，从而蒸气压力下降而靠近适当范围。另一方面，在该检测值低于适当范围的情况下，控制器50以提高加热器13的温度的方式进行调节，并以使氢系气体的循环量增大的方式进行调节。通过执行这些调节，反应体12的发热量增大，从而蒸气压力上升而靠近适当范围。通过这样的反馈控制，能够将蒸气压力维持在适当范围。
100.需要说明的是，加热器13的温度调节能够通过适当地改变对加热器13供给的供给电力来实现。另外，氢系气体的循环量的调节能够通过适当地改变气泵16的转速来实现。如上所述，控制器50根据压力ps来对加热器13的温度以及氢系气体的循环量这两方的项目进行调节。由此，能够使这两方的项目均衡地变化来控制反应体12的发热量。但是，也可以根据各种情况，代替调节上述两方的项目，而仅调节其中任一方的项目。另外，关于调节这些项目中的哪一个，也可以任意地进行设定。
101.<运行开始动作>
102.接下来，以下参照图3所示的流程图对锅炉1的运行开始动作进行说明。
103.如果对锅炉1进行的运行开始的操作(例如规定的开关操作)完成，则控制器50进行水从外部向受水部23的供给，并向水路径22供水直到水位成为规定值(步骤s1)。由此，能够在利用反应体12的热而使得传热管22a变成高温之前，预先向传热管22a供给适量的水。
104.进而，控制器50判断压力ps是否为规定的待机值z以下(步骤s2)。待机值z例如设定为0.8mpa左右，当压力ps超过待机值z时，无需从锅炉1向外部的蒸气供给，从而用于蒸气供给的动作成为应待机的状况。
105.若压力ps为待机值z以下(步骤s2的“是”)，则接下来控制器50确认容器11内的异常的有无(步骤s3)。需要说明的是，容器11内的异常的有无(火焰、点火源等重要危险因素的有无)的确认基于探测器25的探知信息来进行。当如果有异常时，则控制器50也可以暂时停止运行开始动作，并向外部(例如锅炉1的管理者)通知有异常。
106.若没有容器11内的异常，则接下来控制器50实施由吹扫气体进行的循环路径s内的吹扫(步骤s4)。更具体而言，控制器50将吹扫气体对应阀15a打开，并向气体路径14内供给吹扫气体。
107.之后，在从吹扫气体的供给开始起经过了规定时间时、或者在吹扫气体的浓度(探测器25探知到的值)超过规定值时，视作充分进行了吹扫，从而控制器50将吹扫气体对应阀15a关闭。由此，吹扫的处理完成。这样，通过在后述的步骤s5的动作之前使吹扫气体充满循环路径s，能够安全地向循环路径s内供给氢系气体。
108.接下来，控制器50开始加热器13的驱动、以及氢系气体向循环路径s内的供给(步骤s5)。更具体而言，控制器50向加热器13供给电力，并且打开氢系气体对应阀15b而向气体路径14内供给氢系气体。需要说明的是，对加热器13实施的电力供给以将加热器13维持在规定温度(即能够确保安全的程度的温度且比通常运行时低的温度)的程度进行，直到进行后述的步骤s9的动作为止。
109.另外，与向循环路径s内的氢系气体的供给一并进行，控制器50监视压力p1是否达到规定值以上(步骤s6)。在达到该规定值情况下，视作气泵16成为能够进行适当利用的状况，控制器50将放气阀18打开，并开始气泵16的驱动(步骤s7)。由此，促进了循环路径s中的气体的循环。这样，在将放气阀18打开的状态下进行氢系气体向循环路径s的供给，由此能够一边使吹扫气体从放气阀18逐渐地排出，一边使氢系气体充满循环路径s内。该动作相当于本发明的充满动作。
110.之后，控制器50监视循环路径s中的循环量v1和循环路径s中的氢系气体的浓度v2这两方是否满足规定的基准条件(步骤s8)。循环量v1是循环路径s内的气体(在氢系气体和吹扫气体混合的状况下为它们的混合气体)的循环量，浓度v2是循环路径s内的气体中的氢系气体的浓度且能够由探测器25探知。
111.在本实施方式中，利用第一及第二压力传感器31、32，而在压力p2与压力p1的差为规定值以上时，判断为循环量v1满足基准条件。需要说明的是，压力p2与压力p1的差相当于循环路径s中的反应体12的下游侧(比气泵16靠上游侧)与上游侧(比气泵16靠下游侧)的压力差。该压力差受到反应体12的多个孔中的压力损失影响较大，并且循环路径s中的循环量越多，则该压力差越大。
112.这样，由于该压力差与循环量v1密切关联，因此而能够通过监视该压力差来监视循环量v1。但也可以是，预先在循环路径s内设置气体流量计，从而代替压力p2与压力p1的差而对该气体流量计的检测值进行监视，由此监视循环量v1。在该情况下，只要在该气体流量计的检测值为规定值以上时判断为循环量v1满足基准条件即可。需要说明的是，关于浓度v2，当由探测器25探知到的氢系气体的浓度为规定值以上时，判断为满足基准条件。
113.如上所述，在本实施方式中，在进行使氢系气体充满循环路径s内的充满动作时，监视循环量v1和浓度v2这两方。因此，从绝对量和比例这两方的观点出发，能够高精度地判断氢系气体是否适度地充满了循环路径s，而能够尽可能地以不多不少的方式供给氢系气体。
114.当循环量v1及浓度v2这两方成为规定值以上时(步骤s8的“是”)，视作在循环路径s内几乎不残留吹扫气体而充分地充满了氢系气体，从而控制器50将放气阀18关闭(步骤s9)。这样，在本实施方式中，作为上述充满动作，一边进行从循环路径s的排气一边进行氢系气体向循环路径s供给，而在循环量v1及浓度v2满足上述基准条件时停止该排气。由此，使氢系气体充满循环路径s内的充满动作完成，之后在锅炉1中进行已经说明的通常运行的动作。
115.需要说明的是，在本实施方式中，在步骤s5的动作中，由于在开始氢系气体对循环路径s内的供给时也开始了加热器13的驱动，因此能够缩短锅炉1的启动时间。但是，在若当使氢系气体充满时对加热器13进行驱动则会难以确保安全的情况下，或者在由加热器13引起的反应体12的升温能够充分快速地进行的情况下，也可以在步骤s9的动作之后开始加热器13的驱动。
116.<运行停止动作>
117.进行前述通常运行的动作的锅炉1在停止运行时，经过规定的运行停止动作而成为停止状态。作为停止运行的状况，例如，可以举出压力ps超过前述待机值z的情况等。以下，参照图4所示的流程图对锅炉1的运行停止动作进行说明。
118.控制器50首先使加热器13的驱动停止(步骤s21)，进而将氢系气体对应阀15b关闭，从而使向气体路径14内的氢系气体的供给停止(步骤s22)。之后，控制器50将放气阀18打开，并实施由吹扫气体进行的循环路径s内的吹扫(步骤s23)。更具体而言，控制器50将吹扫气体对应阀15a打开，并向气体路径14内供给吹扫气体。由此，同时进行吹扫气体向循环路径s内的供给和经由放气阀18的排气，而将存在于循环路径s内的氢系气体逐渐地置换为吹扫气体。
119.当从吹扫气体的供给开始起经过规定时间时、或者当吹扫气体的浓度(探测器25探知到的值)超过规定值时，视作充分地进行了吹扫，控制器50将吹扫气体对应阀15a关闭。由此，吹扫的处理完成。之后，控制器50使气泵16的驱动停止(步骤s24)，由此，锅炉1成为停止运行的状态。
120.当在停止运行后再次开始锅炉1的运行时，只要再度进行前述运行开始动作即可。但是，在此时的锅炉1中，循环路径s内的吹扫通过上次的运行停止动作而结束，另外，在水路径22内残留有供给结束的水，因此也可以省略运行开始动作中的步骤s1、步骤s4的动作。
121.2.第二实施方式
122.接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。需要说明的是，第二实施方式除了发热体的方式及其相关方面之外，基本上与第一实施方式相同。在以下的说明中，有时将与第一实施方式不同的事项的说明作为重点，而对与第一实施方式共同的事项省略说明。
123.图5是第二实施方式中的锅炉2的概要性结构图。在第一实施方式的锅炉1中，采用了反应体12以作为发热体，但在第二实施方式中，代替于此，而采用了一般的发热元件12a。需要说明的是，作为一例，这里的发热元件12a是通过供给电力来进行发热的卤素加热器。
另外，为了方便起见，发热元件12a的形状及尺寸与反应体12相同。在应用发热元件12a作为发热体的情况下，无需如第一实施方式那样产生余热，从而无需相当于加热器13的构件，因此省略了设置。另外，第二实施方式中的气体路径14的上游侧的端部代替与发热元件12a连接而与上底部11b连接，从而与容器11内的空间相连。
124.在锅炉2中，利用代替反应体12而从发热元件12a发出的热来加热传热管22a，来自传热管22a(容器的侧壁11a)的热进行传递而使得通过传热管22a的水的温度上升。另外，在该方式中，不需要前述的用于产生余热的反应，而通过电力控制来直接控制发热元件12a的温度，由此能够适度地对水进行加热来产生蒸气。
125.另外，在锅炉2中，控制器50通过调节向发热元件12a实施的电力供给，能够控制发热元件12a(发热体)的发热量。因此，第二实施方式中的控制器50控制发热元件12a的发热量，以使得蒸气压力适当。若更具体地说明，则控制器50持续地取得压力ps(蒸气压力的检测值)的信息，并监视该检测值是否收敛于适当范围。
126.然后，在该检测值超过适当范围的情况下，控制器50以降低加热元件12a的温度的方式进行调节。通过执行该调节，发热元件12a的发热量减少，从而蒸气压力下降而向适当范围靠近。另一方面，在该检测值低于适当范围的情况下，控制器50以提高发热元件12a的温度的方式进行调节。通过执行该调节，发热元件12a的发热量增大，从而蒸气压力上升而向适当范围靠近。这样，能够控制发热元件12a的发热量，以使得蒸气压力适当。
127.另外，在第二实施方式中，也能够执行与第一实施方式等同的运行开始动作(步骤s1～s9)及运行停止动作(步骤s21～s24)。其中，只要在第二实施方式中，在步骤s5中代替开始加热器13的驱动而开始加热元件12a的驱动，并代替进行步骤s21的动作而使加热元件12a的驱动停止即可。
128.3.其他
129.以上说明过的各实施方式的锅炉1、2具备发热体和在内部设置有该发热体的容器11，并通过对供给来的水(流体的一例)进行加热来产生蒸气。而且，在各锅炉1、2中具备传热管22a，该传热管22a在由比热比空气高的气体(在本实施方式的例子中为氢系气体)充满容器11的内部的环境下被上述发热体发出的热加热，而使得通过传热管22a的水(成为蒸气源的水)被加热。需要说明的是，例如在200℃且1atm的条件下，空气的比热为约1026j/kg℃，与此相对，氢的比热变成约14528j/kg℃，从而与空气的比热相比变得非常高。另外，作为发热体，在锅炉1中采用了反应体12，而在锅炉2中采用了热元件12a。
130.根据各锅炉1、2，在各锅炉1、2中，在利用在容器11内部设置有发热体的发热设备来对水进行加热而产生蒸气的同时，能够将该发热体发出的热高效地向该水传递。其结果是，能够高效地将发热体发出的热向成为蒸气源的水传递。
131.而且，由于在容器11的内部充满比热比空气高的气体，因此与充满一般的空气的情况相比热传递良好，从而能够高效地将发热体发出的热向成为蒸气源的水传递。另外，由于比热高，因此气体的温度难以变动，而能够更稳定地向该水传递热。
132.另外，传热管22a形成了形成为筒状的侧壁11a的整周，因此能够高效地将发热体发出的热向成为蒸气源的水传递。特别是，本实施方式中的传热管22a以将发热体包围的方式配置，因此能够网罗侧壁11a的整周的大致全部区域，而尽量不浪费地将发热体发出的热向成为蒸气源的水传递。需要说明的是，在上述各实施方式中，传热管以延伸成螺旋状并将
发热体包围的方式配置，但将发热体包围的方式不限于此，例如，也可以采用沿铅垂方向延伸的多根传热管将发热体包围来进行配置的方式等。
133.另外，在上述各实施方式中，用于将气体密闭在容器11内的侧壁11a由传热管22a形成，但也可以代替于此，而预先将侧壁11a与传热管22a分开设置，并在该侧壁11a的内侧设置传热管22a。在该情况下，也能够在由比热比空气高的气体充满容器11的内部的环境下，利用发热体发出的热来加热传热管22a。另外，虽然在该情况下，传热管22a无需起到作为侧壁11a的作用，但若在上下相邻的传热管22a的部分彼此之间有间隙，则更容易接受来自发热体的热，从而是优选的。
134.另外，在各锅炉1、2中，使上述气体在循环路径s(由容器11内和气体路径14形成的循环路径)中循环。由此，期待使容器11内的气体的活动活跃化而更有效地完成从该气体向侧壁11a的热传递的效果。需要说明的是，由于在锅炉2中不需要产生余热的反应，因此，也可以采用氢系气体以外的气体来作为上述的比热比空气高的气体。
135.另外，在各锅炉1、2中，由于具备对发热体的发热量进行控制的控制器50，因此能够根据各种状况将水适度地加热。特别是，在上述各实施方式中，由于基于蒸气压力(向外部供给的蒸气的压力)来控制该发热量，因此容易以使蒸气压力适当化的方式来控制该发热量。但是，本发明的发热体的发热量的控制不限于基于蒸气压力而进行的控制，可以是基于其他各种信息而进行的控制。
136.需要说明的是，在上述各实施方式中，使成为蒸气源的水流入包括传热管22a在内的水路径22，但也可以代替于此，而使热介质y流入包括传热管在内的热介质路径，并使用该热介质y来加热成为蒸气源的水。在图6中例示了像这样构成的锅炉的示意性的结构图。
137.在图6所示的锅炉1a中，代替水路径22而设置有热介质路径40，并且代替分离器21而设置有热交换器60。热交换器60配置有供热介质y流动的热介质路径40的一部分，并且接受来自外部的供水(成为蒸气源的水的供给)。需要说明的是，热介质y如图6中实线箭头所示，在包括传热管40a在内的热介质路径40中循环。传热管40a的结构、配置方式与第一实施方式的传热管22a相同。由此，能够将由反应体12(发热体)加热后的热介质y送入热交换器60，并利用该热介质y对供给来的水进行加热来产生蒸气，并将该蒸气向外部供给。需要说明的是，热交换器60除了对水进行加热而生成蒸气的结构之外，也可以设为生成温水的结构。
138.作为热交换器60，例如既可以采用板式、壳管式的热交换器，也可以采用各种方式的蒸气发生器。作为该蒸气发生器的一例，可以举出如下结构的蒸气发生器，该蒸气发生器具有贮存供给来的水的贮存空间以及在该贮存空间内配置的使热介质通过的管状体，热介质的热经由该管状体向贮存的水传递。在图6所示的锅炉1a中，预先将分离器压力传感器30设置于热交换器60，控制器50只要基于在热交换器60中检测出的蒸气压力(压力ps)，而与第一实施方式的情况同样地控制发热体的发热量即可。
139.锅炉1a在热介质路径40设置有热交换器60，但也可以代替包括传热管22a在内的热介质路径40而设置不是传热管22a的侧壁11a，并将热交换器60设置于循环路径s，由此对供给到该热交换器60的水进行加热而生成蒸气。在图7中例示了像这样构成的锅炉1b的示意性的结构图。需要说明的是，有时将与锅炉1a不同的事项的说明作为重点，而对共同的事项省略说明。
140.在图7所示的锅炉1b中，在容器11的侧面具有圆筒状的侧壁11a，并且侧壁11a的上侧被上底部11b封闭，而侧壁11a的下侧被下底部11c封闭。需要说明的是，在锅炉1b中，作为一例而将容器11的侧壁11a设为圆筒状，但也可以形成为其他筒状。另外，也可以在侧壁11a的外周设置罐体罩，还可以在侧壁11a与该罐体罩之间设置隔热材料。
141.在热交换器60中构成为，配置有气体路径14的一部分，并且对成为蒸气源的水进行供给。由此，热交换器60通过对气体路径14内的气体与供给来的水进行热交换，能够加热该水来产生蒸气并将该蒸气向锅炉1b的外部供给。需要说明的是，本实施方式的热交换器60是对水进行加热而生成蒸气的规格，但也可以代替于此而采用加热水而生成温水的规格。
142.在锅炉1b中，从热交换器60向外部供给的蒸气的量也可以基于热交换器压力传感器33的检测值的信息来进行调整，该热交换器压力传感器33对向外部供给的蒸气的压力(蒸气压力)进行检测。对于从外部需求的蒸气量(蒸气负荷)而言，在来自热交换器60的蒸气的供给量较多的状况下，热交换压力传感器33的检测值(蒸气压力的值)变高，而相反地，在来自热交换器60的蒸气的供给量较少的状况下，热交换压力传感器33的检测值变低。因此，可以通过如下方式实现：在热交换器压力传感器33的检测值比适当值小时增大反应体12的发热量而增加蒸气的产生量，并在压力传感器51的检测值比适当值大时减小反应体12的发热量而减少蒸气的产生量。
143.需要说明的是，能够通过加热器13的温度或前述气体的循环量的调节来控制反应体12的发热量，越提高加热器13的温度，或者越增加该循环量，则越能够使反应体12的发热量增大。另外，在热交换器60中，以向外部供给蒸气的量、即水减少的量来逐次供给水，从而能够持续地产生蒸气并将该蒸气向外部供给。
144.另外，在锅炉1a、1b中，也能够执行与第一实施方式等同的运行开始动作(步骤s1～s9)及运行停止动作(步骤s21～s24)。
145.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的结构不限于上述实施方式，而能够在不脱离发明的主旨的范围内施加各种变更。即，应认为上述实施方式在所有方面都是例示，而非限制性的。例如，本发明的锅炉除了应用于如上述实施方式那样的使蒸气产生的锅炉之外，还能够应用于温水锅炉、热介质锅炉等。应该理解为，本发明的技术的范围不由上述实施方式的说明表示而由技术方案表示，且包括属于与技术方案等同的意思以及范围内的所有变更。
146.[工业上的可利用性]
[0147]
本发明能够利用于各种用途的锅炉。