JPH0715353B2 - ヒートパイプ用作動液充填装置 - Google Patents

ヒートパイプ用作動液充填装置

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JPH0715353B2
JPH0715353B2 JP30323789A JP30323789A JPH0715353B2 JP H0715353 B2 JPH0715353 B2 JP H0715353B2 JP 30323789 A JP30323789 A JP 30323789A JP 30323789 A JP30323789 A JP 30323789A JP H0715353 B2 JPH0715353 B2 JP H0715353B2
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幸夫 香村
信之 芝田
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ヒートパイプ内に作動液を充填するヒートパ
イプ作動液充填装置に関するものである。
[従来の技術] 絶縁型ヒートパイプは、電気部品の冷却用として注目さ
れ、例えば電気鉄道車輌の主制御装置の冷却システムに
はフロン113を作動液としたヒートパイプが使用されて
いる。近年、環境保存の立場からフロンの代替品が要求
されている。フロンの場合は、使用量が多いため大量生
産され、その鈍度も高いのでヒートパイプに使用した場
合の作動の信頼性も高い。しかしながら、フロンの代替
品は、使用量が少ないため高鈍度でない場合が多い。
ヒートパイプは、作動液の液相から気相への相変化を利
用した熱輸送管であり、作動液の鈍度の高さが品質の高
さと高い相関を示すものである。
また、作動液内に不純物があると、これがヒートパイプ
の性能低下を引き起こすものとして嫌われる。
[発明が解決しようとする課題] 上記のように、フロン代替品を作動液として使用する
と、性能低下を引き起こす問題点があった。
また、フロン代替品の鈍度を高めるには、巨大で高価な
精製装置を必要とし、コストダウンの観点から望ましく
ない。
また、作動液はフロンを含めて充填時に空気等の不純物
が入り易く、充填時に性能低下の原因を作り易い問題点
があった。
本発明の目的は、不純物を除去しつつ、且つ不純物の侵
入を防止しつつ作動液の充填を行うことができるヒート
パイプ用作動液充填装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の構成を説明する
と、本発明はヒートパイプに作動液を充填するヒートパ
イプ用作動液充填装置において、大気に対して閉じた容
器内で前記作動液を蒸発させつつ上部で凝縮させて下に
戻すことを繰り返して蒸留する蒸留器と、前記蒸留器の
室内の上部に溜った不要ガスを排気する排気流路と、前
記排気流路に接続された排気制御バルブと、前記排気流
路の下流側に接続された真空引きポンプと、前記蒸留器
から蒸留された前記作動液を取出す作動液取出し流路
と、前記作動液取出し流路に接続された作動液取出し制
御バルブ及び注液ポンプと、前記作動液取出し流路にア
キュームレータ制御バルブを介して接続されて前記作動
液の蓄積をするアキュームレータと、前記アキュームレ
ータにヒートパイプ制御バルブを介して接続されている
ヒートパイプ接続継手と、前記蒸留器内の蒸発室と前記
アキュームレータとを連通接続する連通路と、前記連通
路に接続された連通制御バルブと、前記アキュームレー
タ制御バルブと前記ヒートパイプ制御バルブとの間の流
路に接続されていて前記ヒートパイプ接続継手に接続さ
れたヒートパイプ内の真空引きを行うヒートパイプ真空
引き流路と、前記ヒートパイプ真空引き流路に接続され
た真空引き制御バルブとを有することを特徴とする。
[作用] このように、大気に対して閉じた容器内で作動液を蒸発
させつつ上部で凝縮させて下に戻すことを繰り返して蒸
留を行い、容器内の上部に溜った不要ガスは排気流路か
ら排出させるタイプの蒸留器を用いると、巨大で高価な
精製装置を用いないで、小型で安価な蒸留設備で蒸留を
行える。
また、注液ポンプとヒートパイプとの間にアキュームレ
ータを介在させるので、1本は勿論のこと複数本のヒー
トパイプへの注液を空気に触れさせずに能率よく行える
ようになる。
また、アキュームレータと蒸発器内の蒸発室をつなぐ連
通路を設けているので、アキュームレータへの注液時に
生じた気泡のガスを蒸留器内へ抜くことができ、外気に
触れさせずに気泡抜きを行うことができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
第1図は、本発明に係るヒートパイプ作動液充填装置の
一実施例を示す系統図を示したものである。図示のよう
に、本実施例のヒートパイプ作動液充填装置は、蒸留器
1を備え、該蒸留器1は大気に対して閉鎖された構造の
容器2内に例えばパーフロロカーボンの如き作動液3を
収容し、該容器2の底部側には作動液3を加熱して蒸発
させるヒータ4が設けられ、上部には水の如き冷媒によ
り容器2内上部の凝縮室2Aにおける蒸気の凝縮を行う冷
却ジャケット5が設けられ、該凝縮室2Aの上下には第1,
第2の熱電対61,62が設けられ、該凝縮室2Aの下の蒸発
室2Bに対応して容器2には該蒸発室2B内に作動液3の補
充を行う補充口部7が設けられ、容器2内には作動液3
のレベルを検出するレベル計8が気密に挿入された構造
になっている。
容器2の上部には、室内の上部に溜った不要ガスを排気
する管よりなる排気流路9が接続されている。該排気流
路9には、排気制御バルブ10が接続されている。排気流
路9の下流側には、真空引きポンプ11が接続されてい
る。
容器2の下部には、蒸留された作動液3を取出す管より
なる作動液取出し流路12が設けられている。該作動液取
出し流路12には、作動液取出し制御バルブ13と注液ポン
プ4とが接続されている。作動液取出し流路12には、第
1〜第nのアキュームレータ制御バルブ151〜15nの1つ
をそれぞれ介して第1〜第nのアキュームレータ161〜1
6nが並列に接続されている。各アキュームレータ161〜1
6nには、第1〜第nのヒートパイプ制御バルブ171〜17n
の1つと第1〜第nのフレキシブルホース181〜18nの1
つを介して第1〜第nのヒートパイプ接続継手191〜19n
が接続されている。各ヒートパイプ接続継手191〜19n
は、第1〜第nのヒートパイプ201〜20nの1つがそれぞ
れ接続されるようになっている。各ヒートパイプ201〜2
0nは、第1〜第nのヒートパイプホルダ211〜21nの1つ
でそれぞれ支持されている。
蒸留器1内の蒸発室2Bと各アキュームレータ161〜16n
は、管よりなる共通連通路22Aと第1〜第nの分岐連通
路22B1〜22Bnとでそれぞれ連通接続されている。共通連
通路22Aには、連通制御バルブ23が接続されている。第
1〜第nの分岐連通路22B1〜22Bnは、各段のアキューム
レータ制御バルブ151〜15nとアキュームレータ161〜16n
との間にそれぞれ接続されている。
これら第1〜第nの分岐連通路22B1〜22Bnを利用して第
1〜第nのアキュームレータ161〜16n及び第1〜第nの
ヒートパイプ201〜20n内を真空引きする共通の管よりな
るヒートパイプ真空引き流路24が、各分岐連通路22B1
22Bnに共通に接続されている。該ヒートパイプ真空引き
流路24の末端は、真空引きポンプ11に接続されている。
また、該ヒートパイプ真空引き流路24には、真空引き制
御バルブ25が接続されている。
次に、このようなヒートパイプ用作動液充填装置を用い
て第1〜第nのヒートパイプ201〜20nへ作動液3を充填
する動作について説明する。
第1〜第nのヒートパイプ接続継手191〜19nは、第1〜
第nのヒートパイプ201〜20nを接続しておく。
また、各バルブ10,13,151〜15n,171〜17n,23,25は、最
初は閉じておく。
かかる状態で、蒸留器1のヒータ4に通電して大気に対
して閉じた容器2内で作動液3を蒸発させ、気化したガ
スを容器2内の上部の凝縮室2Bで冷却ジャケット5にて
冷却して凝縮し、作動液3に戻して容器2内の下部に落
すことを繰り返すことにより作動液3の蒸留を行う。作
動液3内の不純物が気化した時間になったら、バルブ10
を開とし、真空引きポンプ11にて真空引きすることによ
り、容器2内上部の不純物ガスを排気する。排気が終了
したらバルブ10を閉じる。このような動作を繰り返して
作動液3の蒸留を行う。
蒸留が終了したら、バルブ25,171〜17nを開として各ア
キュームレータ161〜16n及び各ヒートパイプ201〜20n
を真空引きポンプ11で真空引きする。この真空引きが終
了したらバルブ25,171〜17nを閉とする。
次いでバルブ23を開として、アキュームレータ161〜16n
内の圧力を容器2の蒸発室2Bの圧力と同圧にする。
かかる状態で、バルブ23を開としたまま、バルブ13,151
を開として注液ポンプ14を作動し、該注液ポンプ14の計
量により作動液3を第1のアキュームレータ161に所定
量供給する。第1のアキュームレータ161に対する作動
液3の計量注液が終了したら、注液ポンプ14を止め、第
1のアキュームレータ制御バルブ151を閉じ、第2のア
キュームレータ制御バルブ152を開く。かかる状態で、
注液ポンプ14を作動させ、第2のアキュームレータ162
に作動液3を所定量注液する。このような動作を繰り返
して第nのアキュームレータ16nまで作動液3の計量注
液を行い、第nのアキュームレータ制御バルブ15nを閉
じる。
このような計量注液時に、注液ポンプ14の吐出側は、第
1〜第nのアキュームレータ制御バルブ151〜15nと第1
〜第nの分岐連通路22B1〜22Bnと共通連通路22Aとを介
して蒸留器1内の蒸発室2Bと連通され、減圧されてない
状態になっているので、吐出圧が一定となり、正しく計
量を行うことができる。注液ポンプ14の吐出側を減圧状
態として該注液ポンプ14を作動させると、吐出圧が一定
せず、正しい計量を行えなくなる。
また、第1〜第nのアキュームレータ161〜16nに対する
注液は、バルブ23を開いておいて行うので、注液時に生
じた気泡のガスを蒸留器1内へ抜くことができ、外気に
触れさせずに気泡抜きを行うことができる。
次に、バルブ13,23を閉じた後、第1〜第nのヒートパ
イプ制御バルブ171〜17nを1つずつ開き、第1〜第nの
アキュームレータ161〜16n内の各作動液3を第1〜第n
のヒートパイプ201〜20nに注入する。その後、第1〜第
nのヒートパイプ制御バルブ171〜17nを閉じ、第1〜第
nのヒートパイプ201〜20nの入口を封じ切り、第1〜第
nのヒートパイプ接続継手191〜19nから第1〜第nのヒ
ートパイプ201〜20nを切り離し、第1〜第nのヒートパ
イプホルダ211〜21nから各ヒートパイプ201〜20nを撤去
する。しかる後、次のヒートパイプ201〜20nを各ヒート
パイプホルダ211〜21nにセットし、これらヒートパイプ
201〜20nを対応するとヒートパイプ接続継手191〜19n
接続し、バルブ25,171〜17nを開として各アキュームレ
ータ161〜16n及び各ヒートパイプ201〜20n内を真空引き
し、以下同様にして各ヒートパイプ201〜20nに対する作
動液3の注液作業を行う。
第2図は、本発明で用いる蒸留器1の他の実施例を示し
たものである。本実施例では、容器2内の下部を仕切板
26で未蒸留作動液溜め室27Aと蒸留済作動液溜め室27Bに
仕切り、未蒸留作動液溜め室27Aには未蒸留作動液3Aを
収容し、蒸留済作動液溜め室27Bには蒸留済作動液3Bを
収容するようにしている。これに伴い、ヒータ4は未蒸
留作動液溜め室27Aの下部に設置している。また、容器
2の上部の凝縮室2Aの下部内周には、蒸留済作動液3Bの
回収容器28が環状に設けられている。該回収容器28の下
部には、蒸留済作動液3Bを蒸留済作動溜め室27Bに供給
する注液パイプ29が接続されている。蒸留済作動液溜め
室27Bの下部に作動液取出し流路12が接続されている。
未蒸留作動液溜め室27Aの下部には、排液バルブ30が接
続されている。
このようにすると、確実に蒸留された蒸留済作動液3Bを
用いてヒートパイプ201〜20nに対する注液を行うことが
できる。
なお、第1〜第nのアキュームレータ161〜16nを計量容
器とすると、計量を行う注液ポンプ14を省略することが
できる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によるヒートパイプ用作動液
充填装置によれば、次のような効果を得ることができ
る。
(a)閉じた容器内で作動液を蒸発させつつ上部で凝縮
させて下に戻すことを繰り返して蒸留を行い、容器内の
上部に溜った不要ガスは排気流路から排出させるタイプ
の蒸留器を用いるので、巨大で高価な精製装置を用いな
いで、小型で安価な蒸留設備で蒸留を行える。
(b)注液ポンプとヒートパイプとの間にアキュームレ
ータを介在させるので、1本は勿論のこと複数本のヒー
トパイプへの注液を空気に触れさせずに能率よく行うこ
とができる。
(c)アキュームレータと蒸発器内の蒸発室をつなぐ連
通路を設けているので、アキュームレータへの注液時に
生じた気泡のガスを蒸留器内へ抜くことができ、外気に
触れさせずに気泡抜きを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るヒートパイプ用作動液充填装置の
一実施例を示す系統図、第2図は本発明で用いる蒸留器
の他の実施例を示す縦断面図である。 1…蒸留器、2…容器、3…作動液、3A…未蒸留作動
液、3B…蒸留済作動液、4…ヒータ、5…冷却ジャケッ
ト、61,62…第1,第2の熱電対、7…補充口部、8…レ
ベル計、9…排気流路、10…排気制御バルブ、11…真空
引きポンプ、12…作動液取出し流路、13…作動液取出し
制御バルブ、14…注液ポンプ、151〜15n…第1〜第nの
アキュームレータ制御バルブ、161〜16n…第1〜第nの
アキュームレータ、171〜17n…第1〜第nのヒートパイ
プ制御バルブ、181〜18n…第1〜第nのフレキシブルホ
ース、191〜19n…第1〜第nのヒートパイプ接続継手、
201〜20n…第1〜第nのヒートパイプ、211〜21n…第1
〜第nのヒートパイプホルダ、22A…共通連通路、22B1
〜22Bn…第1〜第nの分岐連通路、23…連通制御バル
ブ、24…ヒートパイプ真空引き流路、25…真空引き制御
バルブ、26…仕切板、27A…未蒸留作動液溜め室、27B…
蒸留済作動液溜め室、28…回収容器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒートパイプに作動液を充填するヒートパ
    イプ用作動液充填装置において、大気に対して閉じた容
    器内で前記作動液を蒸発させつつ上部で凝縮させて下に
    戻すことを繰り返して蒸留する蒸留器と、前記蒸留器の
    室内の上部に溜った不要ガスを排気する排気流路と、前
    記排気流路に接続された排気制御バルブと、前記排気流
    路の下流側に接続された真空引きポンプと、前記蒸留器
    から蒸留された前記作動液を取出す作動液取出し流路
    と、前記作動液取出し流路に接続された作動液取出し制
    御バルブ及び注液ポンプと、前記作動液取出し流路にア
    キュームレータ制御バルブを介して接続されて前記作動
    液の蓄積をするアキュームレータと、前記アキュームレ
    ータにヒートパイプ制御バルブを介して接続されている
    ヒートパイプ接続継手と、前記蒸留器内の蒸発室と前記
    アキュームレータとを連通接続する連通路と、前記連通
    路に接続された連通制御バルブと、前記アキュームレー
    タ制御バルブと前記ヒートパイプ制御バルブとの間の流
    路に接続されていて前記ヒートパイプ接続継手に接続さ
    れたヒートパイプ内の真空引きを行うヒートパイプ真空
    引き流路と、前記ヒートパイプ真空引き流路に接続され
    た真空引き制御バルブとを有することを特徴とするヒー
    トパイプ用作動液充填装置。
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