JPH0547967Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は高温流体中に配置されてその高温流
体と低温流体との間の熱交換を媒介する二重管構
造のヒートパイプに関するものである。

従来の技術 周知のようにヒートパイプは、その内部に封入
した作動流体が外部からの入熱によつて蒸発し、
かつ作動流体蒸気が低温部側に流動することによ
り、作動流体の潜熱として熱を輸送する伝熱素子
であり、極めて高い熱伝導率を示す。したがつて
互いに離隔した箇所を流れる低温流体と高温流体
との間に配置すれば、それらの流体をあたかも１
枚の隔壁を挟んで接触させている場合と同様に熱
交換させることができる。すなわちヒートパイプ
は、高温流体と低温流体との間の熱交換を、両者
を隔絶した状態でかつ効率良く行なわせることが
できる特徴を備えており、このような利点を生か
して例えば高速増殖炉の中間熱交換器として使用
することが考えられている。その一例を原理的に
示せば第２図および第３図の通りである。

すなわちヒートパイプ１は、内管２の外周に外
管３を気密状態に取付けて二重管を形成し、その
内管２と外管３との間の空間部を真空脱気した後
に水銀などの目的とする温度範囲で蒸発および凝
縮を行なう凝縮性の流体をその空間部に作動流体
４として封入した構成である。そして熱交換器Ｈ
は、その複数本のヒートパイプ１を軸線が上下方
向を向くよう高温容器５を貫通して取付け、各内
管２に水などの低温流体６を流す一方、高温容器
５の下部流入口７から上部流出口８に向けて液体
ナトリウムなどの高温流体９を流すよう構成され
ている。したがつて各ヒートパイプ１の内部にお
いては、外管３の外部から与えられる熱により作
動流体４が蒸発し、これに対して作動流体蒸気が
内管２の外周面に接触してその内部を流れる低温
流体６に熱を与えて凝縮し、その結果、外管３の
外周を流れる高温流体９と内管２の内部を流れる
低温流体６との間の熱交換をヒートパイプ１の作
動流体４が媒介する。

考案が解決しようとする課題 しかるに上述した熱交換器におけるヒートパイ
プでは、外管３の内周面のほぼ全体が作動流体４
の蒸発する蒸発面となり、また内管２の外周面の
ほぼ全体が作動流体蒸気の凝縮する凝縮面となる
が、液相の作動流体４を外管３の内周面の全体に
分散させる手段を特に設けていないために、作動
流体４が重力の影響で下部に溜り易く、上部側ほ
ど液膜が薄くなる傾向になる。その結果、上述し
たヒートパイプでは、外管３の上端部側で液相の
作動流体４が不足してドライアウトが発生し、そ
のために蒸発部の有効面積が少なくなり、結局、
熱交換器全体としての熱交換能力が低下する問題
があつた。

この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、液相作動流体の蒸発面全体への分散を促進し
て熱交換効率を向上させることのできる熱交換器
用ヒートパイプを提供することを目的とするもの
である。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、内
管の外周面で凝縮した作動流体を外管の内面に導
くよう構成したものであり、より具体的には、こ
の考案は、軸線が上下方向を向くよう配置される
内管の外周に、該内管の外周側に所定の空間部が
存するよう内管の外径より大きい内径の外管を気
密状態に取付けて二重管を構成し、前記空間部を
真空脱気した後に該空間部に凝縮性流体を作動流
体として封入し、前記内管の内部に低温流体を流
し、かつ外管を高温流体に曝す二重管式ヒートパ
イプにおいて、前記内管のうち前記外管の内部で
の上端部分を、外管の内面に一部接触するよう湾
曲させたことを特徴とするものである。

作 用 この考案のヒートパイプにおいては、外管が高
温流体に曝され、これに対して内管の内部を低温
流体が流れるから、外管の内面が蒸発部となつて
作動流体が蒸発し、また内管の外周面が凝縮部と
なつて作動流体蒸気が凝縮し、その結果、高温流
体の有する熱が低温流体に対して運ばれて両者の
間の熱交換が行なわれる。内管の外面のうち外管
の内部での上端部側において凝縮した作動流体
は、内管の外面を伝つて流下するが、内管の上端
部が外管の内部で湾曲してその一部が外管の内面
に接触しているので、凝縮した作動流体が内管に
よつて蒸発面である外管の内面に導かれる。した
がつて液膜が薄くなりやすい外管内面の上部に液
相の作動流体が積極的に供給され、その結果、ド
ライアウトが防止されて熱交換能力が良好に維持
される。

実施例 つぎにこの考案の一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図は前述した高速増殖炉における中間熱交
換器に使用することのできるヒートパイプ１０を
示しており、内管１１と外管１２との間の空間部
１３を気密状態とするとともにその空間部１３に
作動流体１４を封入して構成されている。すなわ
ち内管１１は、その内部に低温流体、例えば水１
５を流通させるものであつて、軸線がほぼ上下方
向を向くよう配置され、その上部側の一部が螺旋
状に湾曲されて螺旋状部１１ａとなつている。こ
れに対して外管１２は、内管１１における螺旋状
部１１ａの外径とほぼ等しい内径のパイプであつ
て、その螺旋状部１１ａを収容しかつ螺旋状部１
１ａが上部に位置するよう内管１１の外周に気密
状態に取付けられている。したがつて内管１１の
外周面と外管１２の内周面との間に密閉構造の空
間部１３が形成され、また前記螺旋状部１１ａが
外管１２の内周面にほぼ接触している。そしてそ
の空間部１３の内部には、真空脱気した後に水銀
などの目的温度範囲で凝縮および蒸発する作動流
体１４が封入されている。

以上のように構成したヒートパイプ１０は、前
述した熱交換器におけると同様に、液体ナトリウ
ムなどの高温流体を流す高温容器の内部に、軸線
が上下方向を向くよう取付け、その状態で内管１
１の内部に水などの低温流体を流して使用され
る。したがつて外管１２の内周面の全体が作動流
体１４に対する蒸発部となり、また内管１１の外
周面の全体が作動流体蒸気の凝縮部となつて、内
管１１の内部を流れる低温流体１５に対して外管
１３の外部の高温流体から熱が与えられる。内管
１１の外周面において低温流体１５に熱を与えて
凝縮した作動流体１４は内管１１の外周面を伝つ
て流れ落ちるが、上記の螺旋状部１１ａにおいて
は、外管１２の内周面に螺旋状部１１ａが接触し
ているために、凝縮した作動流体１４の一部が螺
旋状部１１ａによつて外管１２の内周面に案内さ
れる。すなわち凝縮した作動流体１４の一部が、
液膜が薄くなり易い外管１２の上部に選ばれる。
したがつて第１図に示すヒートパイプ１０では、
外管１２の内周面における上側部分での作動流体
１４の量が確保され、その部分においても充分な
熱輸送が生じる。すなわち上下方向での全体に作
動流体１４が分布するために、全体的に均一な熱
輸送すなわち熱交換が生じ、熱交換効率が良好に
なる。

なお、この考案は上記の実施例に限定されるも
のではなく、内管の上部は上記の実施例で示した
螺旋状以外の形状に湾曲させてもよい。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案のヒー
トパイプによれば、内管の上部を湾曲させて蒸発
部となる外管の内周面に接触させたから、作動流
体の液膜が薄くなりがちな上側の部分にも作動流
体を充分供給でき、その結果、作動流体が全長に
亘つてほぼ均一に分布すため熱交換効率を良好な
ものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す概略断面
図、第２図は従来のヒートパイプ式熱交換器の一
例を示す模式図、第３図はそのヒートパイプの一
本を示す概略断面図である。 １０……ヒートパイプ、１１……内管、１１ａ
……螺旋状部、１２……外管、１３……空間部、
１４……作動流体、１５……水。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 軸線が上下方向を向くよう配置される内管の外
   周に、該内管の外周側に所定の空間部が存するよ
   う内管の外径より大きい内径の外管を気密状態に
   取付けて二重管を構成し、前記空間部を真空脱気
   した後に該空間部に凝縮性流体を作動流体として
   封入し、前記内管の内部に低温流体を流し、かつ
   外管を高温流体に曝す二重管式ヒートパイプにお
   いて、 前記内管のうち前記外管の内部での上端部分
   が、外管の内面に一部接触するよう湾曲している
   ことを特徴とする熱交換器用二重管式ヒートパイ
   プ。