JPH02192594A - ヒートサイフォン式熱交換器 - Google Patents
ヒートサイフォン式熱交換器Info
- Publication number
- JPH02192594A JPH02192594A JP937789A JP937789A JPH02192594A JP H02192594 A JPH02192594 A JP H02192594A JP 937789 A JP937789 A JP 937789A JP 937789 A JP937789 A JP 937789A JP H02192594 A JPH02192594 A JP H02192594A
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- JP
- Japan
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- heat
- tubes
- heat transfer
- tube
- heat exchanger
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、ヒートサイフオン式熱交換器に関し、とくに
作動液の凝縮あるいは蒸発を促進させるために配置され
る伝熱管の長平方向における鞘管内での伝熱性能を均一
化せしめ系全体の動作が平均的に行なわれるようにした
し−トサイフオン式熱交換器に関するものである。
作動液の凝縮あるいは蒸発を促進させるために配置され
る伝熱管の長平方向における鞘管内での伝熱性能を均一
化せしめ系全体の動作が平均的に行なわれるようにした
し−トサイフオン式熱交換器に関するものである。
［従来の技゛術］
冷暖房用空調システムにおいて、蓄熱水槽を設置し、深
夜電力などを利用して冷凍サイクルを稼動させ、前記蓄
熱水槽中に氷あるいは温水の形で蓄熱しておき、空調時
にその蓄熱を放出させることで空調の経済効率を大巾に
向上させる方式がある。
夜電力などを利用して冷凍サイクルを稼動させ、前記蓄
熱水槽中に氷あるいは温水の形で蓄熱しておき、空調時
にその蓄熱を放出させることで空調の経済効率を大巾に
向上させる方式がある。
このような蓄熱において、ヒートパイプを用いたし−ト
サイフォン式熱交換器を水中に沈設しておき、ヒートパ
イプの等温性により熱伝達効率を大巾に改良したし−ト
バイプ式蓄熱水槽が提案されでいる。
サイフォン式熱交換器を水中に沈設しておき、ヒートパ
イプの等温性により熱伝達効率を大巾に改良したし−ト
バイプ式蓄熱水槽が提案されでいる。
第１２図（ａ）、（ｂ）およびび第１３図は、そのよう
なし−ドパイブ式蓄熱水槽装置の具体的構成を示す説明
図である。
なし−ドパイブ式蓄熱水槽装置の具体的構成を示す説明
図である。
当該装置は、伝熱用水２を満たした蓄熱水Ｍ１と、蓄熱
水槽１の中に沈設されたヒートサイフオン式熱交換器３
と、コンプレッサ４ａ、熱交換器（氷蓄熱時にはコンデ
ンサ、温水蓄熱時にはエバポレータとして動作する＋４
ｂ、 ＷＢ張弁４ｃ、および配管４ｄよりなる冷凍サイ
クル４から構成される。
水槽１の中に沈設されたヒートサイフオン式熱交換器３
と、コンプレッサ４ａ、熱交換器（氷蓄熱時にはコンデ
ンサ、温水蓄熱時にはエバポレータとして動作する＋４
ｂ、 ＷＢ張弁４ｃ、および配管４ｄよりなる冷凍サイ
クル４から構成される。
第１２図（ｂ）の断面図に示すように、ヒートサイフオ
ン式熱交換器３は上部伝熱管３ａを内部に有する上部鞘
管３ｂと、下部伝熱管３Ｃを内部に有する下部鞘管３ｄ
と、上部鞘管３ｂおよび下部鞘管３ｄを連結する複数の
熱交換器３ｅからなる一つの密閉空間を構成しており、
該密閉空間にはフロン等の作動液５（液体および蒸気）
が封入されている。
ン式熱交換器３は上部伝熱管３ａを内部に有する上部鞘
管３ｂと、下部伝熱管３Ｃを内部に有する下部鞘管３ｄ
と、上部鞘管３ｂおよび下部鞘管３ｄを連結する複数の
熱交換器３ｅからなる一つの密閉空間を構成しており、
該密閉空間にはフロン等の作動液５（液体および蒸気）
が封入されている。
氷蓄熱時においては、コンプレッサ４ａ、熱交換管４ｂ
（この場合コンデンサとして動作する）。
（この場合コンデンサとして動作する）。
膨張弁４ｃ、および配管４ｄからなる冷凍サイクル４は
、第１２図（ａ）に示すように配管され、ヒートサイフ
オン式熱交換器３の上部伝熱管３ａと連結される。この
とき、上部伝熱管３ａは冷凍サイクル４のエバポレータ
として動作する。一方、下部伝熱管３Ｃは図示していな
い閉鎖手段によって閉鎖され、冷凍サイクル４から切り
離されている。この状態で、冷凍サイクル４のコンプレ
ッサ４ａで圧縮されて高温になった冷媒ガスが熱交換管
４ｂに導かれて、ここで大気と接して放熱冷却されて凝
縮される。この凝縮した冷媒ガスは膨張弁４Ｃを介して
ヒートサイフオン式熱交換器３の上部伝熱管３ａに送り
込まれる。このとき、上部伝熱管３ａはエバポレータと
して作用し、冷媒ガスは上部伝熱管３ａの表面から気化
熱を奪って蒸発する。一方、水２の有する熱で蒸発した
作動液５は上部伝熱管３ａおよび上部鞘管３ｂの周囲で
熱交換を行ない′ｇ１縮する。このとき、上部伝熱管３
ａの周囲で凝縮した凝ｉｌｌ液５ａは、第１１図に示す
ように液滴となって落下し、該凝縮液５ａは下部鞘管３
ｂへ滴下される。これによって凝縮液５ａが上部伝熱管
３ａから上部鞘管３ｂ、熱交換管３ｅへと流れ、第１１
図に示すように凝縮した作動液５ａを通ず熱交換管３ｅ
に接触する水を氷結させ、第１０図に示したような状態
で水２中に沈設されたし−トサイフォン式熱交換器３の
周囲に第１１図に示すように次第に氷６が成長していく
。
、第１２図（ａ）に示すように配管され、ヒートサイフ
オン式熱交換器３の上部伝熱管３ａと連結される。この
とき、上部伝熱管３ａは冷凍サイクル４のエバポレータ
として動作する。一方、下部伝熱管３Ｃは図示していな
い閉鎖手段によって閉鎖され、冷凍サイクル４から切り
離されている。この状態で、冷凍サイクル４のコンプレ
ッサ４ａで圧縮されて高温になった冷媒ガスが熱交換管
４ｂに導かれて、ここで大気と接して放熱冷却されて凝
縮される。この凝縮した冷媒ガスは膨張弁４Ｃを介して
ヒートサイフオン式熱交換器３の上部伝熱管３ａに送り
込まれる。このとき、上部伝熱管３ａはエバポレータと
して作用し、冷媒ガスは上部伝熱管３ａの表面から気化
熱を奪って蒸発する。一方、水２の有する熱で蒸発した
作動液５は上部伝熱管３ａおよび上部鞘管３ｂの周囲で
熱交換を行ない′ｇ１縮する。このとき、上部伝熱管３
ａの周囲で凝縮した凝ｉｌｌ液５ａは、第１１図に示す
ように液滴となって落下し、該凝縮液５ａは下部鞘管３
ｂへ滴下される。これによって凝縮液５ａが上部伝熱管
３ａから上部鞘管３ｂ、熱交換管３ｅへと流れ、第１１
図に示すように凝縮した作動液５ａを通ず熱交換管３ｅ
に接触する水を氷結させ、第１０図に示したような状態
で水２中に沈設されたし−トサイフォン式熱交換器３の
周囲に第１１図に示すように次第に氷６が成長していく
。
一方、温水蓄熱時においては、コンプレッサ４ａ、熱交
換管４ｂ（この場合エバポレータとして動作する）、膨
張弁４ｃ、および配管４ｄからなる冷凍サイクル４は、
第１３図に示すように配管され、ヒートサイフオン式熱
交換器３の下部伝熱管３Ｃと連結される。このとき、下
部伝熱管３ｃは冷凍サイクル４のコンデンサとして動作
する。このとき、上部鞘管３ｂは図示していない閉鎖手
段によって閉鎖され、冷凍サイクル４から切り離されて
いる。この状態で、冷凍サイクル４より供給された冷媒
が下部伝熱管３ｃ内で凝縮し、該凝縮によって前記作動
液５が蒸発し、熱交換管３ｅおよび上部鞘管３ｂを介し
て水２で冷却されて凝縮する。このときの凝縮熱放散に
より熱交換管３ｅおよび上部鞘管３ｂと接している水２
が加熱される。
換管４ｂ（この場合エバポレータとして動作する）、膨
張弁４ｃ、および配管４ｄからなる冷凍サイクル４は、
第１３図に示すように配管され、ヒートサイフオン式熱
交換器３の下部伝熱管３Ｃと連結される。このとき、下
部伝熱管３ｃは冷凍サイクル４のコンデンサとして動作
する。このとき、上部鞘管３ｂは図示していない閉鎖手
段によって閉鎖され、冷凍サイクル４から切り離されて
いる。この状態で、冷凍サイクル４より供給された冷媒
が下部伝熱管３ｃ内で凝縮し、該凝縮によって前記作動
液５が蒸発し、熱交換管３ｅおよび上部鞘管３ｂを介し
て水２で冷却されて凝縮する。このときの凝縮熱放散に
より熱交換管３ｅおよび上部鞘管３ｂと接している水２
が加熱される。
このようにして、冷房用氷蓄熱（潜熱利用）および暖房
用温水蓄熱（顕熱利用）が一つの蓄熱水槽のし−トサイ
フォン式熱交換器によって効率良く行なわれる。
用温水蓄熱（顕熱利用）が一つの蓄熱水槽のし−トサイ
フォン式熱交換器によって効率良く行なわれる。
［発明が解決しよう、とする課題］
従来のヒートサイフオン式熱交換器に使用される伝熱管
はいずれも単管であり、管内を流れる冷媒の性能には管
の長手方向における差異が生ずる。
はいずれも単管であり、管内を流れる冷媒の性能には管
の長手方向における差異が生ずる。
すなわち、第８および９図は従来構成のヒートサイフオ
ン式熱交換器における伝熱管の蒸発および凝縮のエンタ
ルピおよび熱伝達率を示す説明図である。これよりわか
るように、管内で蒸発が促進されて液＋蒸気の２相流が
ヒートパイプの入口側から出口側へ移動するに従い管内
の蒸気乾き度Ｘが向上し、管内の伝熱性能が向上する。
ン式熱交換器における伝熱管の蒸発および凝縮のエンタ
ルピおよび熱伝達率を示す説明図である。これよりわか
るように、管内で蒸発が促進されて液＋蒸気の２相流が
ヒートパイプの入口側から出口側へ移動するに従い管内
の蒸気乾き度Ｘが向上し、管内の伝熱性能が向上する。
（冷媒蒸気乾き度が高い程蒸発性能は向上する。）この
結果、熱交換器の伝熱管の入口側と出口側あるいは複数
配列されたし−トパイプの列間において性能差が生じ、
第４図に示すように、伝熱管３ａの入口側の着氷６は小
さく、出口側に行くほど着氷６が大きくなり、着氷度に
大きな差異が生ずるという現象がみられる。最近は、蓄
熱槽をコンパクト化するために熱交換管の配列ピッチを
できるだけ小さくするようになり、上記現象は一層顕著
となり、製氷速度が不足するといった不具合も生じてい
る。
結果、熱交換器の伝熱管の入口側と出口側あるいは複数
配列されたし−トパイプの列間において性能差が生じ、
第４図に示すように、伝熱管３ａの入口側の着氷６は小
さく、出口側に行くほど着氷６が大きくなり、着氷度に
大きな差異が生ずるという現象がみられる。最近は、蓄
熱槽をコンパクト化するために熱交換管の配列ピッチを
できるだけ小さくするようになり、上記現象は一層顕著
となり、製氷速度が不足するといった不具合も生じてい
る。
このことは、冷房運転に限らず暖房運転時にも同様であ
り、第８および９図かられかるように、熱交換が進展す
るにつれ、下部鞘管内における蒸発性能が低下し、槽内
における温水温度が不均一となり、熱交換効率が低下す
るようになる上、槽のコンパクト化に伴うし−トバイブ
の間のピッチの最小化から、下部伝熱管の性能が著しく
制限され、必要な暖房量を短時間に得られなくなってい
る。
り、第８および９図かられかるように、熱交換が進展す
るにつれ、下部鞘管内における蒸発性能が低下し、槽内
における温水温度が不均一となり、熱交換効率が低下す
るようになる上、槽のコンパクト化に伴うし−トバイブ
の間のピッチの最小化から、下部伝熱管の性能が著しく
制限され、必要な暖房量を短時間に得られなくなってい
る。
本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点を解
消し、ヒートサイフオン式熱交換器の作動液の凝縮ある
いは蒸発を促進させるために配置される伝熱管の長手方
向における伝熱性能を均一化せしめ系全体の動作が平均
的に行なわれるようにしたヒートサイフオン式熱交換器
を提供しようとするものである。
消し、ヒートサイフオン式熱交換器の作動液の凝縮ある
いは蒸発を促進させるために配置される伝熱管の長手方
向における伝熱性能を均一化せしめ系全体の動作が平均
的に行なわれるようにしたヒートサイフオン式熱交換器
を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、作動液を密封して当該作動液の蒸発・凝縮に
基く移動を生じさせることによりその顕熱あるいは潜熱
を利用して熱交換するし−トサイフォン式熱交換系にお
いて、系の上部あるいは下部に前記作動液の動作を促進
させるための伝熱管を２列以上配置し、管の一部を往管
とし、残りの管を復管としたことを特徴とするものであ
るう［作用］ 伝熱管の長手方向の伝熱性能に差があり、管の入口側か
ら出口側に向って次第に伝熱性能が変化して行く場合に
、当該管を往復配管状態に設置すれば、管の往復それぞ
れの伝熱性能が恰も算術平均化される形となり、全長に
わたりその性能は均一化される。
基く移動を生じさせることによりその顕熱あるいは潜熱
を利用して熱交換するし−トサイフォン式熱交換系にお
いて、系の上部あるいは下部に前記作動液の動作を促進
させるための伝熱管を２列以上配置し、管の一部を往管
とし、残りの管を復管としたことを特徴とするものであ
るう［作用］ 伝熱管の長手方向の伝熱性能に差があり、管の入口側か
ら出口側に向って次第に伝熱性能が変化して行く場合に
、当該管を往復配管状態に設置すれば、管の往復それぞ
れの伝熱性能が恰も算術平均化される形となり、全長に
わたりその性能は均一化される。
［実施例］
以下に、本発明について実施例を参照し説明する。
第１およびば２図は、本発明に係るヒートサイフオン式
熱交換器３の実施例を示す説明図であり、第１図は冷房
運転をそして第２図は暖房運転をそれぞれ行なっている
様子を示すものである。
熱交換器３の実施例を示す説明図であり、第１図は冷房
運転をそして第２図は暖房運転をそれぞれ行なっている
様子を示すものである。
本実施例においては、上部伝熱管が３ａ！および３ａｚ
の２列、下部伝熱管が３ｃｓおよび３Ｃ２の２列にそれ
ぞれ配列されており、管の一方の端部は第３図に示すよ
うに折返し構造となっていて、２列の伝熱管の一方の管
３ａ１が往管として使用され、他方の管３ａｚが復管と
して使用される。（下部伝熱管においても同じ、）第６
および７図は、上記のように配列される本発明に係る熱
交換器の伝熱管の蒸発および凝縮時のエンタルピおよび
熱伝達率を示した説明図である。第８および９図に示し
た従来例との対比において明らかなように、伝熱管の入
口側と出口側での性能の不均一性が大中に改善され、全
長にわたり均一化された伝熱性能を示すことがよくわか
る。
の２列、下部伝熱管が３ｃｓおよび３Ｃ２の２列にそれ
ぞれ配列されており、管の一方の端部は第３図に示すよ
うに折返し構造となっていて、２列の伝熱管の一方の管
３ａ１が往管として使用され、他方の管３ａｚが復管と
して使用される。（下部伝熱管においても同じ、）第６
および７図は、上記のように配列される本発明に係る熱
交換器の伝熱管の蒸発および凝縮時のエンタルピおよび
熱伝達率を示した説明図である。第８および９図に示し
た従来例との対比において明らかなように、伝熱管の入
口側と出口側での性能の不均一性が大中に改善され、全
長にわたり均一化された伝熱性能を示すことがよくわか
る。
この結果、冷房運転の際の着氷度が長手方向において同
等となり、第３図に示すように全体にわたり同じ成長速
度で氷６を氷結させることができる。同じことは暖房運
転でもいえることであり、槽内の温水を均一化させ、復
管の予熱効果と併せ、急速暖房を可能ならしめる。
等となり、第３図に示すように全体にわたり同じ成長速
度で氷６を氷結させることができる。同じことは暖房運
転でもいえることであり、槽内の温水を均一化させ、復
管の予熱効果と併せ、急速暖房を可能ならしめる。
第５図は、上下鞘管３ｂおよび３ｄ内におｃｉる伝熱管
の配列状況を示す断面図であり、同図（ａ）は上部鞘管
３ｂ内に２列の伝熱管３ａｘ 、３ａｚを、同（ｂ）は
下部鞘管３ｄ内に２列の伝熱管３Ｃ１，３Ｃ２を、また
同（ｃ）は下部に３列の伝熱管３Ｃ１，３Ｃ２，３ｃ３
をそれぞれ配列し、それぞれ往復路を形成して動作せし
めている様子を示している。
の配列状況を示す断面図であり、同図（ａ）は上部鞘管
３ｂ内に２列の伝熱管３ａｘ 、３ａｚを、同（ｂ）は
下部鞘管３ｄ内に２列の伝熱管３Ｃ１，３Ｃ２を、また
同（ｃ）は下部に３列の伝熱管３Ｃ１，３Ｃ２，３ｃ３
をそれぞれ配列し、それぞれ往復路を形成して動作せし
めている様子を示している。
伝熱管の配列の数については、上記した２列あるいは３
列にのみ限定されるものではない、伝熱管を一多列化す
ればそれだけ蒸発性能が増大することとなり、熱交換器
のコンパクト化に寄与せしめ得るという副次的効果を期
待することができる。
列にのみ限定されるものではない、伝熱管を一多列化す
ればそれだけ蒸発性能が増大することとなり、熱交換器
のコンパクト化に寄与せしめ得るという副次的効果を期
待することができる。
［発明の効果］
以上の通り、本発明に係る熱交＃Ａ器によれば、ヒート
パイプの配列の長手方向あるいは列間における伝熱性能
が均一化され、さらに伝熱管の蒸発性能の増大による効
率の向上およびそれに伴う装置全体コンパクト化の達成
が可能となるなど、その工業上における価値は非常に大
きなものがある。
パイプの配列の長手方向あるいは列間における伝熱性能
が均一化され、さらに伝熱管の蒸発性能の増大による効
率の向上およびそれに伴う装置全体コンパクト化の達成
が可能となるなど、その工業上における価値は非常に大
きなものがある。
第１および２図は本発明に係る実施例の動作状況を示す
説明図、第３図は本発明に係る熱交換器の着氷状況をそ
して第４図は従来例における着氷状況をそれぞれ示す説
明図、第５図は本発明に係る伝熱管の配管状況を示す断
面図、第６および７図は本発明に係る熱交換器のそして
第８および９図は従来例のそれぞれ蒸発および凝縮のエ
ンタルピと熱伝達率を示す説明図、第１０図はヒートサ
イフオン式熱交換器を槽中に沈設した様子を示す説明図
、第１１図は第１０図の熱交換器への着氷状況を示す説
明図、第１２および１３図はヒートパイプ式蓄熱水槽の
動作を説明するための説明図である。 １ ： ２ ： ３ ： ３ａｌ 、 ３ａｚ ： ３ ｂ ： ３Ｃｓ 、３Ｃ２，３Ｃ３： ３ ｄ ： ３ ｅ ： ５ ： ５ａ ： ５ｂ二 ６ ： 蓄熱水槽、 水、 ヒートサイフオン式熱交換器、 上部伝熱管、 上部鞘管、 下部伝熱管、 下部鞘管、 熱交換管、 作動液、 凝縮液、 蒸発ガス、 氷。
説明図、第３図は本発明に係る熱交換器の着氷状況をそ
して第４図は従来例における着氷状況をそれぞれ示す説
明図、第５図は本発明に係る伝熱管の配管状況を示す断
面図、第６および７図は本発明に係る熱交換器のそして
第８および９図は従来例のそれぞれ蒸発および凝縮のエ
ンタルピと熱伝達率を示す説明図、第１０図はヒートサ
イフオン式熱交換器を槽中に沈設した様子を示す説明図
、第１１図は第１０図の熱交換器への着氷状況を示す説
明図、第１２および１３図はヒートパイプ式蓄熱水槽の
動作を説明するための説明図である。 １ ： ２ ： ３ ： ３ａｌ 、 ３ａｚ ： ３ ｂ ： ３Ｃｓ 、３Ｃ２，３Ｃ３： ３ ｄ ： ３ ｅ ： ５ ： ５ａ ： ５ｂ二 ６ ： 蓄熱水槽、 水、 ヒートサイフオン式熱交換器、 上部伝熱管、 上部鞘管、 下部伝熱管、 下部鞘管、 熱交換管、 作動液、 凝縮液、 蒸発ガス、 氷。
Claims (2)
- （１）上部鞘管と下部鞘管との間に熱交換管を配置し、
これらの空間内部に作動液を密封して当該作動液の蒸発
・凝縮に基く相変化を生じさせることによりその顕熱あ
るいは潜熱を利用して熱交換するヒートサイフォン式熱
交換器において、上部鞘管内に前記作動液の動作を促進
させるための伝熱管を２列以上配置し、管の一部を往管
とし、残りの管を復管としてなるヒートサイフォン式熱
交換器、 - （２）上部鞘管と下部鞘管との間に熱交換管を配置し、
これらの空間内部に作動液を密封して当該作動液の蒸発
・凝縮に基く相変化を生じさせることによりその顕熱あ
るいは潜熱を利用して熱交換するヒートサイフォン式熱
交換器において、下部鞘管内に前記作動液の動作を促進
させるための伝熱管を２列以上配置し、管の一部を往管
とし、残りの管を復管としてなるヒートサイフォン式熱
交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009377A JPH0772674B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | ヒートサイフォン式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009377A JPH0772674B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | ヒートサイフォン式熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192594A true JPH02192594A (ja) | 1990-07-30 |
| JPH0772674B2 JPH0772674B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=11718766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1009377A Expired - Lifetime JPH0772674B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | ヒートサイフォン式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772674B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6346344A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-27 | Fuji Electric Co Ltd | ヒ−トパイプ式集熱兼放熱装置 |
| JPS63105398A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-10 | Shunichi Kuroki | 熱サイホンヒ−トパイプ |
-
1989
- 1989-01-17 JP JP1009377A patent/JPH0772674B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6346344A (ja) * | 1986-08-12 | 1988-02-27 | Fuji Electric Co Ltd | ヒ−トパイプ式集熱兼放熱装置 |
| JPS63105398A (ja) * | 1986-10-21 | 1988-05-10 | Shunichi Kuroki | 熱サイホンヒ−トパイプ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0772674B2 (ja) | 1995-08-02 |
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