JPH0440635B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は伝熱装置に係り、特に伝熱素子とし
てパイプ状容器を用いた伝熱装置に関する。

〔従来の技術〕

ヒートパイプは、作動熱媒体の気化及び液化に
伴う潜熱を利用して熱の伝達を行うものであり、
きわめて高い熱伝導率を有していることから工場
などの廃熱回収や空調、或いは電子部品の冷却な
どに近年盛んに利用されている伝熱素子である。

従来のヒートパイプは、容器（コンテナ）内を
真空にしその内壁に沿つてウイツクと呼ばれる熱
媒案内部分を設け、この容器に作動熱媒体を封入
した構造となつており、容器の一端が加熱される
と作動熱媒体が蒸発して冷えた他端に移動し、こ
こで凝縮する。凝縮した作動熱媒体はウイツク内
部を毛細管現象によつて移動し加熱部に戻り再び
蒸発することにより加熱部から凝縮部へ熱の輸送
を行う。

しかしながら、従来のヒートパイプにあつては
熱効率が限られたものであり、容器が密閉構造で
あるため作動熱媒体の蒸発温度は容器内圧力と作
動熱媒体の種類で一義的に決まつている。このた
め加熱部の温度に対応して容器内圧力を制御し、
最適な蒸発温度となるように調節することができ
ず、特に複数の加熱部がある場合は個別に最適な
蒸発温度に調節することができないので、各加熱
部を有効に利用した伝熱効果を発揮できない事態
が発生する虞があつた。

発明者らは上記事実を考慮し、作動熱媒体の蒸
発温度を可変にして常にシステムの最適状態で装
置を稼働でき、熱の長距離搬送に対する設計上の
制約がなく、寿命の長い伝熱装置を得ることを目
的として先に原発明である特願昭59−68899号特
開昭60−213793号公報参照）において伝熱装置を
提案した。

原発明に係る伝熱装置は、パイプ状容器の一端
を作動熱媒体を貯蔵した受液器に接続すると共に
受液器よりも次第に低くした傾斜部を設け、熱媒
体の表面積を増大して効率を向上しパイプ状容器
の他端に圧力制御弁を装備し、環流管により凝縮
器を介して前記受液器に接続し、圧力制御弁の操
作で任意の圧力を得るようになつている。

第３図には原発明に係る伝熱装置の一実施例が
示されており、第３図において、作動熱媒体とし
ての冷媒が液体状態で所定レベルまで貯蔵された
貯蔵器としての受液器１０に、複数本（本実施例
では２本）のヒートパイプ１２が並列に分岐して
接続されている。各ヒートパイプ１２を構成する
パイプ状容器は、図に示すように、受液器１０か
ら例えば被冷房対象などの加熱部１４まで延長さ
れたのち曲折されて凝縮器３０近くまで延長され
ている。

ヒートパイプ１２のパイプ状容器１８は内壁容
器１８の長手軸線回りに多数の山形突起である環
状リブ２２が突出されて毛細管現象により液表面
を大きくするようになつている。平坦な内壁へ同
様形状の溝を刻設することにより、実質的に山形
突起を形成させることもできる。

このヒートパイプ１２の受液器１０への接続部
付近には、受液器１０から次第に低くされる傾斜
部１２Ａとされている。従つて受液器１０でオー
バーフローした液状冷媒は、重力で傾斜部１２Ａ
内を流れるが、内部には第４図に示すように環状
リブ２２が多数突出されているので、冷媒はこれ
らのリブ２２間の溝部分へ滞留すると共に、リブ
２２を乗り越えて次の溝へ至る。更に溝部分に滞
留した冷媒は毛細管作用で溝に沿つて壁面を上昇
するために表面積が大きく、気化し易い。また、
平坦部においても同様に冷媒の表面積が大きく、
気化し易い。矢印Ａ方向に進行する間に加熱部１
４で冷媒が被冷房対象から熱を奪い蒸発する。こ
の蒸発は、傾斜部１２Ａで行われることもある。
容器１８の傾斜部１２Ａ以外の平坦部を傾斜させ
ることもでき、垂直以外の配置であればよい。

尚、リブ２２は図示のような環状に限らず、螺
旋状としたり、容器１８の軸方向に形成してもよ
く、また断面も山形に限らない。更に、これらの
リブ２２に替えて、一般的な毛細管作用を果たす
ための繊維状等であつてもよい。

前記ヒートパイプ１２の戻り側端部には、各ヒ
ートパイプ１２毎に圧力制御弁２３が装備されて
おり、この圧力制御弁２３の出口側が集合器とし
てのヘツダ２４に共通接続されている。ヒートパ
イプ１２の圧力制御弁２３側には、各ヒートパイ
プ１２毎に圧力検出器２７および室内温度（又は
湿度）検出器２８が設けられている。圧力検出器
２７及び／又は室内温度（又は湿度）検出器２８
の検出信号を制御器２９に入れ、前記圧力制御弁
２３の開度を制御することにより、ヒートパイプ
１２毎に独立して容器１８内を任意の圧力とする
ことができるようになつている。

前記ヘツダ２４へは、環流管２５を介して凝縮
器３０が接続されている。この凝縮器３０は多数
の放熱フイン３２を備えた本体３４と、この本体
３４に冷風を送るフアン３６とからなり、このフ
アン３６がモータ３８で回転駆動されるようにな
つている。

凝縮器３０の出口側は環流管４０を介して再び
前記受器器１０の底面近くに接続されており、こ
れにより、受液器１０、ヒートパイプ１２、凝縮
器３０が閉ループを構成する。前記受液器１０
は、図示しない密閉型の注入口からリークした冷
媒の補充を簡単に行なえるようになつている。

尚、環流管２５の途中には配管４２、真空ヘツ
ダ４４を介して真空ポンプ４６が接続され、この
作動により、環流管２５内の真空度を所定値に保
持できるようになつている。配管４２の途中には
電磁弁４８が介在し、装置系内の気密が保持でき
るようになつている。この真空ポンプ４６は加熱
部１４付近へ接続してもよい。

次に本実施例の作用を説明する。

先ず、モータ３８を回転させフアン３６よつて
冷風を凝縮器３０の本体３４に送風し、凝縮器３
０を冷却動作状態とする。凝縮器３０内、環流管
２５内及びヘツダ２４内が負圧となり、同時に凝
縮した冷媒が受液器１０に戻る。次に前記圧力制
御弁２３を調節し、ヒートパイプ１２毎に各容器
１８内の圧力を適当な任意の一定圧力に保持す
る。

各ヒートパイプ１２では、受液器１０内でオー
バーフローした液状冷媒が重力により傾斜部１２
Ａを流下し加熱部１４へ至る。加熱部１４に来た
液状の冷媒は、外部の被冷房対象から加熱される
と、容器１８内圧力と冷媒の種類で定まる温度で
蒸発する。ここで容器１８内の圧力は予め被冷房
対象の温度などを考慮して冷媒が蒸発可能で且つ
伝熱効率が最適となる値に前記圧力制御弁２３の
調節で設定される。冷媒は蒸発する際、外部から
大量の気化熱を吸収して被冷媒対象の冷房を行
う。容器１８内にはリブ２２が設けられており、
冷媒表面積が大きく、気化し易くなつているので
吸収熱量が大きい。この実施例では圧力制御弁２
３によつて、気化した状態の冷媒圧力を制御する
ので、加熱部１４での冷媒蒸発を迅速に停止でき
る。これに対して加熱部１４の上流側で液体冷媒
の流量を制御する場合には、液体冷媒の流れを停
止しても、残余の冷媒が加熱部１４で蒸発するの
で冷却動作を迅速に停止することはできない。

加熱部１４で蒸気となつた冷媒ガスは、矢印Ａ
で示す方向に流れヒートパイプ１２の戻り部から
圧力制御弁２３を経てヘツダ２４に入る。このヘ
ツダ２４で各ヒートパイプ１２から送られる冷媒
ガスが集合されたのち、更に、環流管２５を介し
て前記凝縮器３０に移送される。凝縮器３０に来
た冷媒ガスは、該凝縮器３０の冷却作用を受けて
凝縮し液状となり、この際、凝縮熱を外部に放出
する。放出された熱は放熱フイン３２から大気中
に排気される。

凝縮後の冷媒は環流管４０を通つて受液器１０
へ戻り、以上の動作が繰り返される。

このように原出願では、ヒートパイプ１２を複
数本設け、各ヒートパイプ１２に個別に圧力制御
弁２３を装備した。従つて、複数の被冷房対象の
環境条件に対応して、適宜簡単な操作で各ヒート
パイプ１２別に相互に影響を与えることなく独立
して各被冷房対象に所望の冷房効果を効率よく施
すことができる。

しかしながら原発明においては、加熱部１４で
蒸発する冷媒の蒸発圧力の調整は圧力調整弁２３
によつて或範囲内は可能であつたが、広範囲に行
うことは困難であつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の目的は原発明における加熱部で蒸発
する冷媒の蒸発圧力を広範囲に調整することがで
きる伝熱装置を提供するにある。

〔課題を解決する為の手段〕

この発明は、受液器に圧力調整機構を付設し、
前記受液器に接続する環流管に逆止弁を付設する
ことによつて、加熱部で蒸発する冷媒の蒸発圧力
を広範囲内に調整することができるように構成し
たものである。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る伝熱装置の一実施例を
示す系統図、第２図は他の実施例を示す系統図で
ある。

第１図に示す受液器１０の内部の上部に内接し
て摺動するピストン５０と、このピストン５０の
設定高さを定めるためにピストン５０の上面に固
定されたスピンドル５１と、このスピンドル５１
にかみ合い受液器１０の上面に付設したナツト５
２を回転させて調節する。

環流管４０には逆止弁５３が付設され、この逆
止弁５３はピストン５０が媒体に圧力を付与した
際の受液器１０から凝縮器３０への媒体の逆流を
防止する。

第２図には他の実施例を示し、ガスボンベ６０
に接続する配管６１と、この配管６１の途中に付
設した弁６２と圧力計６３とより成る。配管６１
に接続する中空伸縮体６４の圧力は、弁６２の開
度を調節して設定する。

受液器１０内の圧力をピストン５０又は中空伸
縮体６４の下端の位置によつて適宜に設定して受
液器１０に貯留された媒体に圧力を付与し、受液
器１０から加熱部１４に送り込まれる媒体量を調
節してから、圧力調整弁２３の作動圧力を調整す
る。これによつて、加熱部で蒸発する媒体の蒸発
圧力を圧力調整弁２３のみで調整するよりも広範
囲で調整することができる。

尚、その他の構成、運転方向は原発明と同一で
ある。

〔発明の効果〕

この発明は、受液器、加熱部、圧力調整弁及び
凝縮器などを結ぶ閉回路を有する伝熱装置におい
て、受液器に圧力調整機構を付設し、環流管に受
液器からの作動熱媒体が逆流しないように逆止弁
を付設したので、加熱部で蒸発する冷媒の蒸発を
圧力を容易に広範囲に変化させることができる。

追加の関係 この発明は原発明である特許第1539789号（特
公平１−20358号公報参照）「伝熱装置」（複数本
のパイプ状容器１８の一端には作動熱媒体を貯蔵
した受液器１０を接続すると共に受液器１０から
次第に低くされる傾斜部１２Ａを介して加熱部１
４へ至る配置とし、前記パイプ状容器１８の受液
器１０とは反対側には各々圧力制御弁２３を装備
し、該圧力制御弁２３と前記受液器１０との間に
は凝縮器３０を介した状態で環流管２５，４０を
以て接続することにより閉ループ回路を形成した
伝熱装置）の受液器１０に圧力調整機構５０，６
４を付設し、環流管４０に逆止弁５３を付設した
ものであるから、原発明の改良に係り、特許法第
31第１号に該当する追加の特許である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る伝熱装置の一実施例を
示す系統図、第２図は他の実施例を示す系統図、
第３図は原発明に係る伝熱装置の系統図、第４図
はヒートパイプの断面図を示す説明図である。 １０……受液器、１２……ヒートパイプ、１４
……加熱部、２２……リブ、２３……圧力制御
弁、２４……ヘツダ、２５，４０……環流管、３
０……凝縮器、５０……ピストン、５１……スピ
ンドル、５３……逆止弁、６０……ガスボンベ、
６１……配管、６２……弁、６３……圧力計、６
４……中空伸縮体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数本のパイプ状容器１８の一端には作動熱
   媒体を貯蔵した受液器１０を接続すると共に受液
   器１０から次第に低くされる傾斜部１２Ａを介し
   て加熱部１４へ至る配置とし、前記パイプ状容器
   １８の受液器１０とは反対側には各々圧力制御弁
   ２３を装備し、該圧力制御弁２３と前記受液器１
   ０との間には凝縮器３０を介した状態で環流管２
   ５，４０を以て接続することにより閉ループ回路
   を形成した伝熱装置に於いて、 前記受液器１０に圧力調整機構５０，６４を付
   設し、 前記受液器１０と凝縮器３０とを接続する環流
   管４０に、受液器１０に貯留された前記作動熱媒
   体が凝縮器３０に逆流しないように逆止弁５３を
   付設したことを特徴とする伝熱装置。