JPS6037390B2 - 熱伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、液体の沸騰一凝縮作用を利用し一定温度以上
では熱を伝えるがその温度以下では熱を伝えないという
熱的な弁作用をもった新規な熱伝達装置に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

従来の液体の沸騰−凝縮作用を利用した熱伝達装置はそ
れ自身では単に熱を伝えるという作用しかもたないため
、熱的な弁作用を行なわせるには熱媒体の流動を制御す
る電磁弁のような何らかの機械的な弁を付け加える必要
があった。

すなわち従釆は第１図に示すように、加熱部１、冷却部
２、加熱された熱媒体の通る接続管３、冷却された熱媒
体が戻るための戻り管４のほかに、温度検知器６とこれ
の信号によって流れを制御する電磁弁５とで構成されて
いた。この方法は電磁弁５を付け加えるだけで流れを制
御できる反面、機械的な可動部分をもつため、寿命や信
頼性に乏しく、また弁が複雑な構造をもつため価格が高
いという欠点があった。〔発明の目的〕 本発明の目的は、上託した従釆技術の欠点をなくし、主
たる伝熱量の制御とは別に循環流量の制御ができる熱的
な弁作用をもつ熱伝達装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、液戻り管の一部を立上り管とし、該立
上り管に加熱装置を設けた点にある。

〔発明の実施例〕以下実施例によって本発明を詳細に説
明する。第２図は本発明の一実施例を示している。加熱
部１と冷却部２は、接続管３と戻り管４とによって循環
ループを構成するようにして連結され、密閉容器となっ
ている。加熱部１内の低沸点液体３３（フロロカーボン
、水、アルコール、水銀など）は加熱されて沸騰し、発
生した蒸気又は蒸気と液体の二相流は接続管３を通過し
て冷却部２に入り、蒸気が凝縮して蒸発潜熱を放出して
熱を伝える。液体３３は再び戻り管４を通過して下降す
る。ここまでは従来技術と同等であり、本発明の特徴は
以下に述べる点にある。戻り管４の一部を再び上方に向
きを変え逆Ｕ字型の立ち上り管７を構成するとともに、
冷却部２と立ち上り管７の間に密閉容器内部に封入され
た低沸点液体３３をすべて収納できる内容積をもった液
溜めタンク８を付加する。また立上り管７には温度検知
器６の信号により立上に管７を加熱するための加熱装置
１０（電熱ヒータ、温風ファン、ベルチェ素子、電磁加
熱器など）を付加し、立ち上り管７の頂部９とタンク８
の上部を圧力達通管１１で連結する。加熱装置１０が作
動していないときには液面は立上り管７の頂部９より低
く、液体３３は頂部９を越えて加熱部１に入ることがで
きないため加熱部１に液体３３はなくなり、加熱部１と
冷却部２の間の伝熱作用は停止する。また、加熱装置１
０を作動させて立上り管７を加熱すると立上り管７の内
部の液体が沸騰して気泡が発生し、発生した気泡が上昇
するときのポンプ作用により液体３３は立上り管７の頂
部９より溢れる。溢れた液体３３は管１３を通過して加
熱部１に入り加熱部１の熱を冷却部２に伝達する作用を
行う。このようにして加熱装置１０の作動をオンオフす
ることにより加熱部１への液体３３の供給を制御するこ
とができ、伝熱量を制御することができる。実験によれ
ば、低沸点液体３３として袷媒フレオンＲ−１１４（封
入量７０多）、タンク８の内容積８０ｃｃ、立ち上り管
７の高さ１０物岬、温度検知器６としてサーミスタ、加
熱装置１０として電熱ヒータを用いるとき、ヒータ入力
の２Ｗをオンオフして約８０Ｗの伝熱量をオンオフさせ
ることができた。第３図は本発明の他の一実施例を示し
ていて、液溜めタンク８を省略した場合の構造を示した
ものである。冷却部２の内容鏡が多く封入した液量をす
べて収納できるときにはこの方法の構造が簡単で優れて
いる。また圧力達導管１１は管１３からの蒸気の逆流を
防ぐために冷却器２の下部に接続させ、冷却部２内の液
体上３３で接続部をシールしておく方がさらに効果的で
ある。第４図は本発明の他の一実施例を示していて、加
熱部が２つ（１，１４）ある場合に立上り管を２つ（７
，１６）つけて、温度検知器６，１９の信号によりどち
らにも共通に冷却部２を使えるようにした構造を示して
いる。

３つ以上であっても同様にして本発明の効果を実現する
ことができる。第５図〜第７図は液溜めタンク８を配管
の接続構造の変形実施例を示している。

第５図は液溜めタンク８が加熱部１よりも低い位置にあ
る場合の例を示している。第６図は戻り管４が直接液溜
めタンク８に接続されたときの例を示していて、また加
熱装置１０のまわりに保温材２３をとりつけてヒータ１
０で発生した熱を有効に液体３３に伝えるようにした構
造を示している。第７図は圧力連通管１ １をさらに冷
却部２にまでのばしたときの構造を示している。以上に
示した構造では加熱装置１０を立上り管７の下部のみに
つけて、必ずそれを取付けている立上り管７内部に液体
３３が存在しているものを示したが、加熱装置１０の発
熱密度に上限がある場合や、大きさの制約があるときに
は第８図に示すように立上り管７全体に加熱装置１０を
とりつけてもよい。

第９図は、加熱装置１０が働いていないときでも、冷却
部２の温度が急に下がり、系の圧力が下がるとき立上り
管７内で減圧沸騰し、液体３３が立上り管７の頂部９か
ら溢れてしまうのを防ぐようにしたものである。

液溜めタンク８からの下り管１２を長くして立上り管７
と下り管１２の内部で同等の気泡が発生してバランスす
るように前述の現象を抑制するようにしてある。またこ
れら下り管１２と立上り管７の熱容量を小さく作る方が
減圧沸騰が早く終了する点から好ましい。第１０と第１
１図は本発明を冷蔵庫に適用したときの構造を示してい
る。

第１０図は冷凍冷蔵庫の断面構造を示している。冷蔵庫
２３は冷凍室２４と冷蔵室２５に分かれていて、冷凍室
２４は、圧縮機２９、凝縮器２８、蒸発器３４から構成
される冷凍サイクルと送風機２６により約一１８ｑｏに
保たれている。これに対して冷蔵室２５は本発明の熱伝
達装置で所定温度約２℃に冷却されている。すなわち冷
蔵室２５内に加熱部１に相当する熱交換器３５を設置し
、冷却部２に相当する熱交換器を冷凍サイクル側の蒸発
器３４に接触させ、冷蔵室２５内に設置した温度検知器
６（ここではサーミスタ）の信号により加熱装置１川こ
通電し、液体３３を気泡ポンプ作用により立上り管７か
ら溢れさせて熱交換器３５に供給する。ここで冷却部２
は蒸発器３４と接触している例を示したが、冷却の方法
はこれに限らず、空冷であってもよいし、また完全に蒸
発器３４と一体構造にして直接冷却してもよいし、この
池冷却しさえすればどんな方法でもよい。第１１図は同
じく冷蔵庫に本発明を適用した一実施例を示していて、
蒸発器３４の除霜を圧縮機２９の熱で行なうものである
。

温度検知器１９の信号により除霜を開始するときには、
第２の加熱装置１８に通電させ、これにより第２の立上
り管１６内に気泡が発生し、頂部１７を越えた液体３３
は下降管２１内を落下し圧縮機２９周囲のジャケットに
至る。圧縮機２９は通常４５ｑ０位であるので液体３３
は沸騰し蒸気となり上昇管１５を通って冷却部２に至り
凝縮し熱を伝える。この第２の回路は除霜のときのみ流
れるので通常は圧縮機２９の熱は漏洩しない。この方法
によれば除霜用ヒータ（通常１００〜１５肌）が不要と
なり、消費電力を低減することができ、また前記ヒータ
の異常温度上昇による事故を防ぐことができ安全面から
も望ましい。〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば立上り警部に設け
た加熱装置を作動または停止させることにより、加熱部
から冷却部へ、加熱装置に加える熱量よりもはるかに大
きな熱量の輸送を行なわせたり、停止させたりできるよ
うになり、弁を用いる熱伝達装置に対し、信頼性と制御
性も著しく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱伝達装置の構造図、第２図〜第５図は
本発明の実施例を示す構造図、第６図〜第９図は本発明
の熱伝達装置の接続構造の部分拡大図、第１０図は本発
明を用いた冷凍冷蔵庫の断面図、第１１図はまた本発明
を用いた除霜ヒータの不要な冷凍冷蔵庫の構造説明図で
ある。 １・・・・・・加熱部、２・…・・冷却部、３・・・・
・・接続管、４・・・・・・戻り管、５・・・・・・電
磁弁、６，１９・・・・・・温度検知器、７・・…・立
上り管、８・…・・液溜めタンク、９・・・・・・頂部
、１０，１８・・・・・・加熱装置、１１，２０，２２
・・・・・・圧力運通管、１２・・・…下り管、１３・
・・・・・管、１５・・・・・・上昇管、２１・・・・
・・下降管、２３・・・・・・冷蔵庫、２４・・・・・
・冷凍室、２５・・・・・・冷蔵室、２６・・・・・・
送風機、２８・・・・・・凝縮機、２９・・・・・・圧
縮機、３０・・・・・・減圧装置、３３・・・・・・液
体、３４・・…・蒸発器、３５…・・・熱交換器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱部と該加熱部より高位置にある冷却部とを、蒸
   気の移動する接続管および液戻り管とによつて循環ルー
   プを構成するようにして連結した密閉容器内に前記冷却
   部に液状で全量を収納できる量の蒸発性液体を封入し、
   また液戻り管の一部を逆Ｕ字型に立上げた立上り管とし
   、該立上り管の頂部を、前記冷却部に蒸発性液体の全量
   が収納された時にできる液面より上部に配設し、該立上
   り管の前記冷却部に近い部分に加熱装置を設け、該加熱
   装置を作動させた時には加熱部と冷却部間の熱輸送を行
   なわせ、停止させた時には熱輸送を停止するようにした
   熱伝達装置。 ２ 加熱部と該加熱部より高位置にある冷却部とを、蒸
   気の移動する接続管および液戻り管とによつて循環ルー
   プを構成するようにして連結した密閉容器において、前
   記液戻り管の一部を逆Ｕ字型に立上げた立上り管とし、
   該立上り管と冷却部との間の液戻り管部に液溜めタンク
   を設け、この密閉容器内に前記液溜めタンク内に液状で
   全量を収納できうる量の蒸発性液体を封入し、また立上
   り管の頂部は液溜めタンク内に蒸発性液体の全量が収納
   された時にできる液面より上部に配設し、該立上り管の
   前記冷却部に近い部分に加熱装置を設け、該加熱装置を
   作動させた時には加熱部と冷却部間の熱輸送を行なわせ
   、停止させた時には熱輸送を停止するようにした熱伝達
   装置。