JPH06201282A - ヒートパイプ式熱交換器 - Google Patents

ヒートパイプ式熱交換器

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JPH06201282A
JPH06201282A JP5339789A JP33978993A JPH06201282A JP H06201282 A JPH06201282 A JP H06201282A JP 5339789 A JP5339789 A JP 5339789A JP 33978993 A JP33978993 A JP 33978993A JP H06201282 A JPH06201282 A JP H06201282A
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heat
heat pipe
pipe
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heat exchange
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Shinichi Sugihara
伸一 杉原
Tsuneaki Motai
恒明 馬渡
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Takashi Terajima
峻 寺島
Kichinosuke Kamisaka
吉之助 上坂
Takashi Ogawara
孝 大河原
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換効率に優れ、小型化を図ることがで
き、特に水力発電用水車の軸受におけるランナ主軸支持
用の軸受箱内の潤滑油の冷却に適したヒートパイプ式熱
交換器を提供する。 【構成】 中空筒状の第1のヒートパイプの中心部に熱
交換用媒体を流す第1管路が設けられ、第1のヒートパ
イプの外側にも熱交換用媒体を流すジャケットが設けら
れ、冷却対象もしくは加熱対象に先端部が曝される第2
のヒートパイプの基端部が第1のヒートパイプに連通さ
れ、第1管路とジャケットとが連通されて、第1管路と
ジャケットに連続して熱交換用媒体を流すように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はヒートパイプを用いた
熱交換器に関し、特に水力発電用水車におけるランナの
主軸支持用の軸受箱内の循環油を冷却するに好適な熱交
換器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば水力発電用の水車は連続して高速
回転するから、その軸受は、潤滑油によって潤滑しかつ
冷却していても温度の上昇が顕著であり、そのため従来
一般には、軸受箱内で潤滑油の冷却を行なっている。そ
の冷却装置として広く採用されている構成は、軸受箱内
に水冷蛇管を配置するとともに、水車の駆動源である河
川水をその水冷蛇管に通水することにより、潤滑油の有
する熱を河川水で奪って潤滑油を冷却する構成である。
しかしながらこのような構成では、河川水に土砂が含ま
れているために土砂摩擦や腐食などによって水冷管が破
損し、その結果、潤滑油に河川水が混入することに基づ
く潤滑異常や軸受の腐食、さらには河川に潤滑油が流出
するなどの問題を惹起するおそれがあった。
【0003】そこで従来、水車の軸受の冷却を行なう場
合、冷却水と潤滑油との接触を避けるために、潤滑油と
冷却水との間にヒートパイプを介在させることが考えら
れている。図5はその一例を示すもので、ランナ1を取
付けてある主軸2は軸受箱3内に設けてある軸受4によ
って回転自在に支持され、かつ軸受箱3の内部には所定
量の潤滑油5が充填されている。また軸受箱3には一端
部が潤滑油5に浸漬するように複数本のヒートパイプ6
が差し込まれ、各ヒートパイプ6の他方の端部は、軸受
箱3の外部に配置されかつ水冷管7に対するジャケット
構造の所謂ヘッダ型ヒートパイプ8に連通されている。
このヘッダ型ヒートパイプ8の中心部を貫通する水冷管
7は一方でケーシング9内の高圧部10に連通され、他
方で低圧部11に連通されており、したがって水冷管7
の内部には、ランナ1を回転させる河川水の一部がその
圧力差によって流通するようになっている。
【0004】図5に示す構成であれば、潤滑油5の有す
る熱をヒートパイプ6がヘッダ型ヒートパイプ8側に運
び、ここで水冷管7の内部を流れる河川水に熱を伝達す
るので、結局は河川水が潤滑油5を冷却していることに
なる。また水冷管7と潤滑油5との間にヒートパイプ
6,8が介在していることにより、たとえ水冷管7が破
損しても河川水と潤滑油5とが混ざり合うことはない。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】ところで図5に示す
構成では、各ヒートパイプ6,8のうち潤滑油5に浸漬
されている部分が加熱部となり、これに対して水冷管7
を貫通させているヘッダ型ヒートパイプ8の内部が冷却
部となるが、ヒートパイプ6,8に封入してある作動流
体が放熱して凝縮する箇所はヘッダ型ヒートパイプ8内
における水冷管7の外周面であり、その面積は限られた
ものとなる。換言すれば、図5に示す構成では、冷却側
での熱交換面積が狭くなるために、ヘッダ型ヒートパイ
プ8および水冷管7を太くし、あるいは長くしなければ
ならず、装置の大型化を招来する問題があった。
【0006】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たもので、熱交換効率に優れ、しかも小型化を図ること
のできるヒートパイプ式熱交換器、特に水力発電用水車
の主軸の軸受箱における潤滑油の冷却に適したヒートパ
イプ式熱交換器を提供することを目的とするものであ
る。
【0007】
【問題点を解決するための手段】この発明は、上記の目
的を達成するために、所謂ヘッダ型のヒートパイプの内
外周両側に連続して熱交換用媒体を流すよう構成したも
のであり、より具体的には、この発明は、環状断面をな
す中空筒状の第1のヒートパイプの中心部に、低温もし
くは高温の熱交換用媒体を流す第1管路を設けるととも
に、その第1のヒートパイプの外側に前記熱交換用媒体
を流すジャケットを設け、かつ先端部分が高温部もしく
は低温部に曝される第2のヒートパイプを前記第1のヒ
ートパイプに連通させ、さらに前記第1管路を前記ジャ
ケットに連通させるとともに、第1管路とジャケットと
のいずれか一方に熱交換用媒体供給口を形成し、かつ他
方に熱交換媒体排出口を形成したことを特徴とするもの
である。
【0008】またこの発明のヒートパイプ式熱交換器
を、特に水力発電用水車の主軸を支持するための軸受箱
内の潤滑油を冷却するための熱交換器とする場合には、
前記第2のヒートパイプの先端部分を軸受箱内の潤滑油
中に浸漬した構成とすれば良い。
【0009】また同じくこの発明のヒートパイプ式熱交
換器を、水力発電用水車の主軸支持用軸受箱内の潤滑油
を冷却するための熱交換器とする場合、前記熱交換用媒
体供給口を前記水力発電用水車のランナを収容するケー
シング内の高圧部に連通させ、熱交換用媒体排出口を前
記ケーシング内の低圧部に連通させることができる。
【0010】
【実施例】以下にこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。
【0011】図1はこの発明の一実施例を原理的に示す
平面図であり、また図2はそのII−II線矢視断面図
であって、環状断面の中空筒状をなす第1のヒートパイ
プ20の中心部に、熱交換用媒体である冷却水21を流
す第1管路としての水冷管22が同心状に設けられてお
り、またヒートパイプ20の外周側に該ヒートパイプ2
0を包囲するようにジャケット23が形成されている。
このジャケット23には、流入口24および流出口34
が形成されており、また前記水冷管22の一端には流入
口33、他端には流出口25が設けられている。そして
ジャケット23の流入口24と水冷管22の流出口25
とは連結管26によって相互に連通されている。また水
冷管22の流入口33は熱交換用媒体供給口とされ、ジ
ャケット23の流出口34は熱交換媒体排出口とされて
いる。したがって冷却水21を熱交換媒体供給口(流入
口33)から水冷管22に供給すると、その冷却水21
が水冷管22を通り、連結管26を経てジャケット23
内に流れ、しかる後ジャケット23から熱交換用媒体排
出口(流出口34)を経て所定の箇所に排水されるよう
になっている。
【0012】また前記ヒートパイプ20には、複数本の
他のヒートパイプ(第2のヒートパイプ)27がその基
端部で連通されている。これらのヒートパイプ20,2
7は、従来から知られているものと同様であって、密閉
容器の内部を真空脱気した状態でその密閉容器の内部に
適宜の凝縮性流体を作動流体として封入し、かつ毛細管
圧力を生じるウイックをその密閉容器の内部に設け、作
動流体の蒸発潜熱として熱の輸送を行なうものである。
なお第2のヒートパイプ27の先端部分は、冷却対象と
なる高温部もしくは加熱対象となる低温部に曝される。
【0013】以上のように構成した熱交換器では、ジャ
ケット23から突出した第2のヒートパイプ27の先端
部分を、例えば冷却対象となる水力発電用水車の主軸支
持用の軸受箱28内の潤滑油に浸漬し、かつ水冷管22
に冷却水21を供給すれば、ヒートパイプ27内の作動
流体が潤滑油の熱を奪って蒸発し、その蒸気が中空円筒
状のヒートパイプ20側に流れる。この中空円筒状のヒ
ートパイプ20の中心側には水冷管22が貫通していて
冷却水21によって冷却され、また外周側はジャケット
23に包囲されて冷却水21によって冷却されているか
ら、結局はその内外両側の周壁面が放熱面となり、作動
流体蒸気はこの放熱面に接触してその熱を冷却水21に
奪われて凝縮する。凝縮した作動流体は図示しないウイ
ックの作用により軸受箱28側のヒートパイプ27の端
部に還流し、再度熱輸送の用に供される。
【0014】なおここで上記の熱交換器を水力発電用水
車の主軸支持用軸受箱内の潤滑油冷却のために用いる場
合、冷却水21としては、図5に示した例と同様に、ラ
ンナ1を収容したケーシング9内の河川水をそのケーシ
ング9内の高圧部10と低圧部11との圧力差によって
取入れることが望ましい。すなわち、図1における熱交
換媒体供給口(流入口33)を図5の高圧部10に、ま
た図1の熱交換媒体排出口(流出口34)を図5の低圧
部11に連通させることが望ましい。
【0015】この発明の熱交換器は、上記の実施例で示
したように、基本的には、水冷管22およびその外側の
ヒートパイプ(第1のヒートパイプ)20ならびにその
ヒートパイプ20を包囲するジャケット23、基端部を
前記ヒートパイプ20に連通させた他のヒートパイプ
(第2のヒートパイプ)27によって構成されるが、実
用にあたって必要な熱交換容量を得るためには、更に多
数のヒートパイプを用いることができ、図3および図4
にその例を示す。
【0016】これらの図に示す熱交換器では、中心部に
水冷管22を貫通させた所謂ヘッダ型の複数本のヒート
パイプ20がジャケット23の内部に相互に平行に配置
されており、その各水冷管22はジャケット23から突
出するとともに、その突出端はジャケット23の両側に
配置したヘッダ31,32に連通されている。一方のヘ
ッダ31には、冷却水21を供給するための熱交換媒体
供給口として流入口33が形成され、他方のヘッダ32
は連結管26によってジャケット23に連通され、さら
にジャケット23には熱交換媒体排出口として流出口3
4が形成されている。そして各ヒートパイプ20には、
外周面に多数のフィン35を取付けた他のヒートパイプ
27の一方の端部が連通されている。
【0017】したがって上記の熱交換器では、一方のヘ
ッダに供給した冷却水21が各水冷管22に分配されて
供給されることにより、各ヒートパイプ20の内周側か
ら熱を奪い、さらにその冷却水は連結管26を経てジャ
ケット23に送り込まれて各ヒートパイプ20の外周側
から熱を奪う。すなわち図3および図4に示す熱交換器
においても、ヒートパイプ20の内外両側が放熱面とな
る。
【0018】なお、上記の各実施例では、冷却する場合
を例にとって説明したが、この発明は加熱用の熱交換器
として構成してもよく、その場合は、所謂ヘッダ型のヒ
ートパイプの内外両側に温水などの高温流体を流すこと
になる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
の熱交換器によれば、所謂ヘッダ型のヒートパイプを中
空筒状としてその中心部に第1管路を設け、かつそのヒ
ートパイプの外周側にジャケットを設けたから、そのヒ
ートパイプの内外両方の周壁面が熱交換面となり、した
がって単位長さ当りの熱交換面積を広くすることができ
るために熱交換効率が良好でかつ小型化することがで
き、しかも第1管路とジャケットとを連通させて、冷却
水を第1管路およびジャケットにその一方から他方へ連
続的に流すようにしたため、装置周辺の配管数が少なく
なってその取り廻しが容易になるとともに、冷却水の熱
利用効率も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を原理的に示す略解平面図
である。
【図2】図1のIIーII線矢視断面図である。
【図3】この発明の他の実施例を示す一部断面した平面
図である。
【図4】図3のIV−IV線矢視図である。
【図5】従来の水車の潤滑油の冷却装置の一例を示す略
解断面図である。
【符号の説明】
1 ランナ 2 主軸 3 軸受箱 5 潤滑油 20 第1のヒートパイプ 21 冷却水 22 水冷管(第1管路) 23 ジャケット 26 連結管 27 第2のヒートパイプ 33 流入口(熱交換媒体供給口) 34 流出口(熱交換媒体排出口)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 寺島 峻 東京都港区西新橋1丁目18番17号 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上坂 吉之助 東京都港区西新橋1丁目18番17号 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 大河原 孝 東京都港区西新橋1丁目18番17号 東芝エ ンジニアリング株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状断面をなす中空筒状の第1のヒート
    パイプの中心部に、低温もしくは高温の熱交換用媒体を
    流す第1管路が設けられるとともに、その第1のヒート
    パイプの外側に前記熱交換用媒体を流すジャケットが設
    けられ、かつ先端部分が高温部もしくは低温部に曝され
    る第2のヒートパイプが前記第1のヒートパイプに連通
    されており、さらに前記第1管路が前記ジャケットに連
    通されるとともに、第1管路とジャケットとのいずれか
    一方に熱交換用媒体供給口が形成され、かつ他方に熱交
    換用媒体排出口が形成されていることを特徴とするヒー
    トパイプ式熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記第2のヒートパイプの先端部分が、
    高温部としての水力発電用水車の主軸支持用軸受箱内の
    潤滑油中に浸漬されている特許請求の範囲第1項記載の
    ヒートパイプ式熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記熱交換用媒体供給口が前記水力発電
    用水車のランナを収容するケーシング内の高圧部に連通
    され、熱交換用媒体排出口が前記ケーシング内の低圧部
    に連通されている特許請求の範囲第2項記載のヒートパ
    イプ式熱交換器。
JP5339789A 1993-12-06 1993-12-06 ヒ―トパイプ式熱交換器 Expired - Lifetime JP2515696B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007086418A1 (ja) * 2006-01-26 2007-08-02 Komatsu Ltd. 流体の冷却装置
CN112022046A (zh) * 2019-06-04 2020-12-04 青岛海尔洗碗机有限公司 一种洗碗机套管换热装置及洗碗机

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CN112022046A (zh) * 2019-06-04 2020-12-04 青岛海尔洗碗机有限公司 一种洗碗机套管换热装置及洗碗机

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