JPS6242296Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、熱伝達装置、特に管路内に封入し
た作動流体の液と蒸気との相変化を利用して、受
熱部で吸収した熱を放熱部に熱輸送して発散させ
るようにした熱伝達装置に関するものである。

第１図は従来のこの種の熱伝達装置の構成の概
要を示す系統図である。図において、１は装置の
比較的上部に配置された受熱部、２はこの受熱部
１の下方であつて装置の下部に配置された放熱
部、３は受熱部１の上方に設けられたアキユムレ
ータ（蓄液器）、４はアキユムレータ３と受熱部
１との間に設けられた受液器、５は受液器４とア
キユムレータ３との間を連通させて内部の圧力を
バランスさせる連通管、６は連通管５の途中に設
けられた開閉弁で、受液器４と連通する液面上に
浮上するように設けられたフロート７および連通
管５に接続開口した弁座８を有する。９はアキユ
ムレータ３から受液器４に向かつてのみ液が流れ
るように配置された逆止弁、１０は受液器４内に
設けられたサイフオンで、所定量以上の液が溜ま
つた場合に上記液を器外に排出するようになつて
いる。

１１は受液器４と受熱部１の低部間を連結する
液管、１２は受液器４の上部と受熱部１の上部と
を連結する蒸気管、１３Ａは受液器４の上部と放
熱部２の一端とを連結する管路、１３Ｂは放熱部
２の他部とアキユムレータ３とを連結する管路、
１３Ｃはアキユムレータ３の底部と逆止弁９とを
連結する管路、１３Ｄは逆止弁９と受液器４の上
部とを連結する管路であり、このようにして各管
路１３Ａ〜１３Ｄはループ（閉管路）を形成し、
アキユムレータ３を含む管路内に熱輸送媒体とし
てのフロン、メチルアルコール等の凝縮性液体で
ある作動流体１４が適量だけ封入されるととも
に、始動時には、アキユムレータ３の上部以外の
管路内に液体状の作動流体１４が満たされた状態
になる。なお、以下この液体状の作動流体１４を
液１４Ａと呼び、これに対し、気体状の作動流体
１４を蒸気１４Ｂと呼ぶことにする。１５は送風
フアンである。

以上のように構成された従来装置の動作は次の
とおりである。

まず、受熱部１に熱が供給されると、この受熱
部１における液１４Ａが与えられた温度に対応す
る高圧の蒸気１４Ｂを発生し、受熱部１とアキユ
ムレータ３との間に圧力差を生じ、受熱部１の方
が高圧となるため、管路１３Ａ、放熱部２、管路
１３Ｂにある液１４Ａがアキユムレータ３内に流
れ込み、このアキユムレータ３の圧力を徐徐に高
めることとなる。

次いで、受熱部１で発生した蒸気１４Ｂは、蒸
気管１２を通つて受液器４に流れ、受液器４から
管路１３Ａを通つて放熱部２に達して冷却され、
凝縮熱を放出して液化するために、これが受熱部
温度と放熱部温度とに規制されることになり、結
果的には、受熱部１、管路１３Ａおよび放熱部２
の蒸気１４Ｂの圧力は、この受熱部温度と放熱部
温度との中間程度の温度に相当した飽和蒸気圧と
なり、したがつて受熱部１で液１４Ａの蒸発が行
われている間、アキユムレータ３の圧力もほぼこ
の圧力に維持される。

この状態で受熱部１に発生した蒸気１４Ｂが放
熱部２に達して再び液化される動作により、受熱
部１での熱が放熱部２に熱輸送されることにな
る。この場合、受液器４が受熱部１よりも上方に
あり、液管１１と蒸気管１２で連結されているの
で、液体は受液器４から液管１１を経て受熱部１
に流れ、受熱部１で熱を受けて蒸発し、蒸発した
蒸気１４Ｂは蒸気管１２を通つて受液器４内に還
流し、受液器４から管路１３Ａを経由して放熱部
２へ流れることになる。

したがつて受液器４に液１４Ａがある限り、受
熱部１は液１４Ａで満たされており、受熱部１か
ら放熱部２へ熱輸送が行われるにしたがつて、受
液器４内の液面は低下してくることになる。この
場合、受液器４内の液面が開閉弁６の弁座８より
も高い位置にある間は、液１４Ａの浮力の作用に
より、フロート７が弁座８を押しつけられ、開閉
弁６を閉じることになる。その結果、受液器４内
の蒸気１４Ｂはすべて、放熱部２へ流れ、熱輸送
が行われる。

受液器４内の液が熱輸送の結果消費されて、次
第に液面が低下し、弁座８の位置以下に低下する
と、フロート７も液面の低下とともに低下し、弁
座８から離れ、開閉弁６は開放状態となる。その
ため受液器４内の蒸気１４Ｂはアキユムレータ３
に流入し、受液器４とアキユムレータ３の蒸気相
は、均圧されることになる。この場合、アキユム
レータ３が受液器４より上方に置かれているた
め、重力の作用により、アキユムレータ３から逆
止弁９を通つて受液器４に液１４Ａが還流してく
るが、受液器４内に設けられたサイフオン１０の
作用により、受液器４の液面は上昇することがな
く、したがつて、ある一定量の液１４Ａが流入す
ることが可能となる。液１４Ａがアキユムレータ
３から受液器４に流入している間は、受液器４か
らの熱が連通管５を通じての蒸気流により、アキ
ユムレータ３に流れ、アキユムレータ３の圧力が
多少上昇することになるが、サイフオン１０を使
用することによつて、多量の液を一度に流入させ
ることが可能となるため、開閉弁６が閉じている
時間を長くすることができ、開閉弁６を開いてい
る時間に生じた圧力の上昇の影響を小さくするこ
とができるばかりでなく、開閉弁６の開閉の頻度
も少なくなるため、開閉弁６の耐久性も増加する
ことになる。

所定量の液１４Ａが受液器４内に流入し、サイ
フオン１０から液１４Ａが排出されると、再び液
面が上昇し、開閉弁６が閉じ、最初の状態に戻
り、受熱部１から放熱部２への熱輸送が行われる
ことになる。

以上の動作の繰返しにより、受熱部１から放熱
部２へ熱輸送が行われる。

従来の装置は以上のように構成されているの
で、受熱部１で発生する蒸気１４Ｂの圧力は、ア
キユムレータ３の圧力よりも、少なくともアキユ
ムレータ３および放熱部２間の管路１３Ｂにある
液１４Ａに生じる重力差だけ高くなるとともに、
アキユムレータ３の圧力の変動に伴つて変化する
ことになる。蒸気１４Ｂは本装置のどの部分にお
いても飽和蒸気となつており、その温度と圧力に
は１対１の関係がある。このことは圧力が変化す
れば温度も変化することを意味しており、例え
ば、アキユムレータ３の温度が変化すれば、アキ
ユムレータ３の圧力が変化し、それに伴つて受熱
部１で発生する蒸気１４Ｂの圧力、温度が変化
し、ひいては受熱部１の壁面温度が変化すること
になる。そのため上記従来の装置では、アキユム
レータ３の雰囲気の温度が一時的に高くなつた場
合、アキユムレータ３の温度、圧力が上昇し、そ
の結果受熱部１の温度が許容温度以上になるな
ど、装置の動作が不安定であるという欠点があつ
た。

この考案は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、アキユムレータの
温度を所定温度に制御する加熱、冷却器を設ける
ことにより、アキユムレータの温度を任意に設定
維持し、これにより受熱部の温度を任意に設定し
て、任意の温度での動作が可能な熱伝達装置を提
供することを目的としている。

以下この考案の一実施例を図について説明す
る。第２図はこの考案の一実施例による熱伝達装
置を示す系統図であり、図において第１図と同一
符号は同一または相当部分を示す。２１はアキユ
ムレータ３の壁面２２に装着されたペルチエ効果
を利用した熱電素子、２３はアキユムレータ３の
温度を検知するための熱電対などの検知器、２４
は検知器２３の指示に従つて熱電素子２１への電
流を制御する制御器である。熱電素子２１は正の
電流を流すと、アキユムレータ側２５で吸熱が、
雰囲気側２６で発熱が生じ、負の電流を流すと逆
にそれぞれの場所で発熱、吸熱が生じる性質があ
る。また、アキユムレータ３の熱電素子２１以外
の部分は断熱材２７で断熱されている。その他の
構成は従来例と同様である。

次に動作について説明する。作動液体１４の蒸
発、凝縮により、受熱部１から放熱部２へ熱が輸
送される動作は従来のものと同様である。上記構
成では、アキユムレータ３の温度を検知器２３で
検知し、例えばアキユムレータ３の温度が所定の
温度よりも高ければ、制御器２４からの指示によ
り熱電素子２１に正の電流が流れ、アキユムレー
タ３内の蒸気から熱電素子２１により吸熱されて
アキユムレータ３の温度が下り、アキユムレータ
３の温度が所定の温度よりも低い場合は、負の電
流が流れて熱電素子２１よりアキユムレータ３が
加熱され、アキユムレータ３の温度が上がるよう
に制御されている。その結果アキユムレータ３の
温度が所定の温度に維持される。したがつてアキ
ユムレータ３の雰囲気の温度が変化した場合にお
いても、アキユムレータ３の温度および圧力は一
定に保たれ、ひいては受熱部１の温度も一定に保
たれることになる。

このことは本装置の受熱部１の温度をある所定
の値にしたいときはアキユムレータ３の温度を熱
電素子２１の制御によりある所定の値にするだけ
でよいことを意味しており、受熱部１の温度制御
が可能である。また、アキユムレータ３の温度を
放熱部２の温度よりも低いある適当な値に保つた
場合は、受熱部１の蒸気１４Ｂの温度を放熱部２
の温度よりもわずかに高い状態にすることが、ア
キユムレータ３と放熱部２の重力差の大小にかか
わらず可能であり、この場合受熱部１と放熱部２
間の熱輸送がわずかな温度差で生じ、熱輸送効率
が向上することになる。

なお、上記実施例では、アキユムレータ３の加
熱、冷却器として熱電素子２１を使用したものに
ついて説明したが、加熱、あるいは冷却が可能な
ものであればいかなるものでもよいことはもちろ
んである。

以上のように、この考案によれば、アキユムレ
ータの温度制御を行う加熱、冷却器を設けたの
で、アキユムレータの温度制御が可能になるとと
もに、受熱部の温度制御が可能となり、また熱輸
送効率の大きい装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱伝達装置の系統図、第２図は
この考案の一実施例による熱伝達装置を示す系統
図である。 １……受熱部、２……放熱部、３……アキユム
レータ、４……受液器、５……連通管、６……開
閉弁、９……逆止弁、２１……熱電素子、２３…
…検知器、２４……制御器、２７……断熱材。な
お、各図中、同一符号は同一または相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 装置の比較的上部に配置された受熱部と、上
   記装置の下部に配置された放熱部と、上記受熱
   部および放熱部の間をループ状に接続するとと
   もに、内部に熱輸送媒体としての凝縮性液体の
   作動流体を封入した管路と、上記受熱部よりも
   上方に位置するアキユムレータと、このアキユ
   ムレータと上記受熱部の中間位置に設けられた
   受液器と、上記受熱部およびアキユムレータ間
   に両者を連通させて圧力を均衡させるように設
   けられた配管と、上記配管を開閉する開閉装置
   と、上記アキユムレータから受液器に向かつて
   のみ作動流体を流し得るようにした逆止弁とを
   備えた熱伝達装置において、アキユムレータの
   温度を所定温度に制御する加熱、冷却器を備え
   たことを特徴とする熱伝達装置。 (2) 加熱、冷却器がペルチエ効果を利用する熱電
   素子であることを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の熱伝達装置。 (3) 加熱、冷却器がアキユムレータの温度を検知
   する検知器の指示に従つて制御されることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項または
   第２項記載の熱伝達装置。