JPS631773A - 熱駆動ポンプ - Google Patents
熱駆動ポンプInfo
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- JPS631773A JPS631773A JP61144783A JP14478386A JPS631773A JP S631773 A JPS631773 A JP S631773A JP 61144783 A JP61144783 A JP 61144783A JP 14478386 A JP14478386 A JP 14478386A JP S631773 A JPS631773 A JP S631773A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
- F04F1/02—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped using both positively and negatively pressurised fluid medium, e.g. alternating
- F04F1/04—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped using both positively and negatively pressurised fluid medium, e.g. alternating generated by vaporising and condensing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は熱駆動ポンプに関する。本発明による熱駆動ポ
ンプは、例えば家屋の暖房装置のポンプ部に用いること
ができる。また本発明による熱駆動ポンプは、工場、プ
ラントからの高温排熱を利用するポンプとして用いるこ
とができる。また本発明による熱駆動ポンプは電気の供
給が困難な辺境でのポンプとして用いることができる。
ンプは、例えば家屋の暖房装置のポンプ部に用いること
ができる。また本発明による熱駆動ポンプは、工場、プ
ラントからの高温排熱を利用するポンプとして用いるこ
とができる。また本発明による熱駆動ポンプは電気の供
給が困難な辺境でのポンプとして用いることができる。
従来このような目的の為にモーター、コンプレッサーな
どの外部動力を必要とせず液体を加熱して蒸発・凝縮を
交互に行なわせることでポンプ作用を生じさせるものと
して考案された熱駆動ポンプ（例えば雑誌ソーダと塩素
１９８３．２号、ｐ６４〜ｐ７７「熱駆動ポンプについ
て」）が知られている。
どの外部動力を必要とせず液体を加熱して蒸発・凝縮を
交互に行なわせることでポンプ作用を生じさせるものと
して考案された熱駆動ポンプ（例えば雑誌ソーダと塩素
１９８３．２号、ｐ６４〜ｐ７７「熱駆動ポンプについ
て」）が知られている。
しかしこの熱駆動ポンプは始動時や加熱量（単位時間あ
たりの）が小さい場合、良好に動作しない可能性がある
問題点がある。これは長い銅パイプを加熱部として使っ
ている為と考えられる。なぜなら蒸気泡がパイプの壁面
から発生しパイプ中心へ向って成長する為には液体温度
が中心部までその液体の飽和温度近くまで昇温される必
要がある。したがって排出される液体の温度も飽和温度
近くなり、しばらく運転すると加熱部出口附近の配管を
加熱する。特に時間あたりの加熱量が小さい場合は液温
をその飽和温度まで上げるのに多くの時間がかかってし
まい、加熱部配管からの熱伝導の効果も加わり、加熱部
出口附近配管の温度は液体の飽和温度近くまで昇温し、
加熱部で発生した気泡は出口側配管をさらに加熱しなが
らゆっくりと成長するためになかなか凝縮せずに、つい
にはポンプ動作が止まってしまう。またこの方式の熱駆
動ポンプはポンプに投入された熱エネルギーの大部分が
排出される液体の昇温に使われ、ポンプ作用に変換され
るものは僅かで、ポンプとしての効率は良くない、そし
て構造的にも２本の加熱管が必要で、設置にあたっても
水平に設置しなくてはならない制限を受ける。
たりの）が小さい場合、良好に動作しない可能性がある
問題点がある。これは長い銅パイプを加熱部として使っ
ている為と考えられる。なぜなら蒸気泡がパイプの壁面
から発生しパイプ中心へ向って成長する為には液体温度
が中心部までその液体の飽和温度近くまで昇温される必
要がある。したがって排出される液体の温度も飽和温度
近くなり、しばらく運転すると加熱部出口附近の配管を
加熱する。特に時間あたりの加熱量が小さい場合は液温
をその飽和温度まで上げるのに多くの時間がかかってし
まい、加熱部配管からの熱伝導の効果も加わり、加熱部
出口附近配管の温度は液体の飽和温度近くまで昇温し、
加熱部で発生した気泡は出口側配管をさらに加熱しなが
らゆっくりと成長するためになかなか凝縮せずに、つい
にはポンプ動作が止まってしまう。またこの方式の熱駆
動ポンプはポンプに投入された熱エネルギーの大部分が
排出される液体の昇温に使われ、ポンプ作用に変換され
るものは僅かで、ポンプとしての効率は良くない、そし
て構造的にも２本の加熱管が必要で、設置にあたっても
水平に設置しなくてはならない制限を受ける。
このような熱駆動ポンプの問題点を改善した熱駆動ポン
プを特開昭６１−０３１６７９号で提案した。このもの
は加熱部を他の部分より熱的に絶縁し、内部が気泡を発
生しやすいような形状をしている。
プを特開昭６１−０３１６７９号で提案した。このもの
は加熱部を他の部分より熱的に絶縁し、内部が気泡を発
生しやすいような形状をしている。
この為気泡の発生が容易になり、流量が増加し、排出さ
れる液体の温度が下がり、出口側配管の温度が下がる。
れる液体の温度が下がり、出口側配管の温度が下がる。
これにより気泡が凝縮しやすくなり、気泡の成長・凝縮
が頻繁になり、この為流量も増し温度も下がる、という
良い循環が働き、小さな加熱量から大きな加熱量までス
ムーズに動作するようになった。
が頻繁になり、この為流量も増し温度も下がる、という
良い循環が働き、小さな加熱量から大きな加熱量までス
ムーズに動作するようになった。
しかし、このものにおいては、気泡が出口側配管内へ成
長する為、外部に大きな圧力負荷が加わり、加熱量が小
さい場合気泡はゆっくり管内へ成長する為、管を加熱し
凝縮しなくなる事がある。
長する為、外部に大きな圧力負荷が加わり、加熱量が小
さい場合気泡はゆっくり管内へ成長する為、管を加熱し
凝縮しなくなる事がある。
又成長した気泡を凝縮過程へ誘導する為の毛細管力を利
用した吸込部を入口側管内に設置している為、大流量の
熱駆動ポンプの要求に充分に対応する上では問題が残さ
れている。
用した吸込部を入口側管内に設置している為、大流量の
熱駆動ポンプの要求に充分に対応する上では問題が残さ
れている。
本発明の一つの目的は効率が増大された熱駆動ポンプを
得ることにある。本発明の他の目的は負荷として外部圧
力が加えられている条件下にあっても少ない加熱量から
大きな加熱量まで安全に作動する熱駆動ポンプを得るこ
とにある。また本発明の他の目的は比較的簡単な構造で
大流量に至るまで動作可能な熱駆動ポンプを得ることに
ある。
得ることにある。本発明の他の目的は負荷として外部圧
力が加えられている条件下にあっても少ない加熱量から
大きな加熱量まで安全に作動する熱駆動ポンプを得るこ
とにある。また本発明の他の目的は比較的簡単な構造で
大流量に至るまで動作可能な熱駆動ポンプを得ることに
ある。
本発明においては、熱に基づく気泡の作用により液体の
移送が行なわれる熱駆動ポンプであって、液体供給管、
吸入側逆止弁、熱による気泡作用部、吐出側逆止弁、お
よび液体吐出管、を有し核熱による気泡作用部は外部か
ら供給される熱を受ける加熱部、該加熱部内へ陥入する
長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部、および該液
体受容部に連通し該液体受容部より突出する気泡より大
きな容積をもつ気・液交換室を有し、該加熱部に供給さ
れる熱により該液体受容部に発生した気泡核が気泡に成
長し、該気泡の成長により液体の吐出が行なわれ、該成
長した気泡の咳気・液交換室への到達に基づく該液体受
容部への新たな液体の流入による加熱部冷却に基づく該
気泡の消滅により液体の吸入が行なわれるようになって
いることを特徴とする熱駆動ポンプが提供される。
移送が行なわれる熱駆動ポンプであって、液体供給管、
吸入側逆止弁、熱による気泡作用部、吐出側逆止弁、お
よび液体吐出管、を有し核熱による気泡作用部は外部か
ら供給される熱を受ける加熱部、該加熱部内へ陥入する
長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部、および該液
体受容部に連通し該液体受容部より突出する気泡より大
きな容積をもつ気・液交換室を有し、該加熱部に供給さ
れる熱により該液体受容部に発生した気泡核が気泡に成
長し、該気泡の成長により液体の吐出が行なわれ、該成
長した気泡の咳気・液交換室への到達に基づく該液体受
容部への新たな液体の流入による加熱部冷却に基づく該
気泡の消滅により液体の吸入が行なわれるようになって
いることを特徴とする熱駆動ポンプが提供される。
第１図は本発明の一実施例で、加熱部４は内部に陥入す
る長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部５を持ち、
その開口部は気・液交換室６に連結しである。液体受容
部５が地面１２に対して横向きになっている（図は水平
に書いであるが、下向きでも斜め下向きでもよい）。液
体がそこから流入する吸入管３と流出する吐出管７が交
換室６につながっていて、それぞれ管の端には吸入側逆
止弁２、吐出側逆止弁８、がそれぞれ−方向にのみ流体
を流すべく連結されている。導管１，９はそれぞれ液体
１０を外部タンク１１からポンプに導入し、そして加熱
された液体をポンプから外部へ排出するものである。矢
印１３は加熱部に外部から加えられる熱を表わしている
。
る長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部５を持ち、
その開口部は気・液交換室６に連結しである。液体受容
部５が地面１２に対して横向きになっている（図は水平
に書いであるが、下向きでも斜め下向きでもよい）。液
体がそこから流入する吸入管３と流出する吐出管７が交
換室６につながっていて、それぞれ管の端には吸入側逆
止弁２、吐出側逆止弁８、がそれぞれ−方向にのみ流体
を流すべく連結されている。導管１，９はそれぞれ液体
１０を外部タンク１１からポンプに導入し、そして加熱
された液体をポンプから外部へ排出するものである。矢
印１３は加熱部に外部から加えられる熱を表わしている
。
第２図は第１図で示した熱駆動ポンプの主要部分の詳細
な構成を示す。加熱部４は銅で出来ていて外部からの熱
が円錐形をした液体受容部５に均一かつ良好に伝わる。
な構成を示す。加熱部４は銅で出来ていて外部からの熱
が円錐形をした液体受容部５に均一かつ良好に伝わる。
気・液交換室６は加熱部からの熱が気・液交換室の容器
を通して、内部の液体に伝わらないようにガラスででき
ている。リング６ａはコバールという熱膨張率がガラス
に近い合金で作られ、−端は気・液交換室のガラスに融
着し、もう−端は加熱部の銅にロウ付けされている。こ
の為リング６ａは銅とガラスの熱膨張差を吸収し、気・
液交換室のガラスに熱膨張率の相違による応力が発生し
ない。又リングに使われているコバール合金は熱伝導率
が銅よりずっと低く、加熱部からの熱をリング６ａに接
している液体や気・液交換室６に伝えに＜（シて、気・
液交換室６が高い温度にならないようにしている。
を通して、内部の液体に伝わらないようにガラスででき
ている。リング６ａはコバールという熱膨張率がガラス
に近い合金で作られ、−端は気・液交換室のガラスに融
着し、もう−端は加熱部の銅にロウ付けされている。こ
の為リング６ａは銅とガラスの熱膨張差を吸収し、気・
液交換室のガラスに熱膨張率の相違による応力が発生し
ない。又リングに使われているコバール合金は熱伝導率
が銅よりずっと低く、加熱部からの熱をリング６ａに接
している液体や気・液交換室６に伝えに＜（シて、気・
液交換室６が高い温度にならないようにしている。
吸入管３、吐出管７は交換室と一体で作られている。そ
れぞれの管の端には各々吸入側逆止弁２、吐出側逆止弁
８が同一方向へ液体が流れる向きに連絡しである。逆止
弁は圧力感度の高いフラッパー式のものである。
れぞれの管の端には各々吸入側逆止弁２、吐出側逆止弁
８が同一方向へ液体が流れる向きに連絡しである。逆止
弁は圧力感度の高いフラッパー式のものである。
第１図装置の動作が第３〜第９図を参照して説明される
。
。
第３図は液体受容部５の断面の拡大図である。
加熱部に熱が加えられ液体受容部内の液温か上昇しつつ
ある時の、ある瞬時の液体の温度分布を等温線Ｔ１〜Ｔ
４で示したもので蒸気泡はまだこの時点では発生してい
ない。Ｔｏは交換室６内部の液温、Ｔｓは加熱部４全体
の温度で、液体の飽和温度より高い。
ある時の、ある瞬時の液体の温度分布を等温線Ｔ１〜Ｔ
４で示したもので蒸気泡はまだこの時点では発生してい
ない。Ｔｏは交換室６内部の液温、Ｔｓは加熱部４全体
の温度で、液体の飽和温度より高い。
加熱部は銅のような熱の伝わりやすい物質で作られてい
るので、内部は一様な温度Ｔｓである。
るので、内部は一様な温度Ｔｓである。
熱は液体に接している面から熱伝導により液体に伝えら
れる。この面の熱伝導率は小さく距離が非常に短い為、
大きな熱勾配が存在する。さらに液体内部への熱伝導は
その熱伝導率が小さい為適当な熱勾配が生じる。この時
熱は受容部壁面に垂直な方向に伝わって行くので、壁面
に垂直な方向の距離ａに応じて低下してゆく温度分布を
仮定することができる。
れる。この面の熱伝導率は小さく距離が非常に短い為、
大きな熱勾配が存在する。さらに液体内部への熱伝導は
その熱伝導率が小さい為適当な熱勾配が生じる。この時
熱は受容部壁面に垂直な方向に伝わって行くので、壁面
に垂直な方向の距離ａに応じて低下してゆく温度分布を
仮定することができる。
この考えを受容部壁面に適応していくと低い温度の等温
線程、受容部先端の手前で交叉してしまう。実際は点で
交叉するのでなく図のようにある曲率を持つと考えられ
る。これは受容部先端に行く程、他の部分より高温にな
ることを示している。
線程、受容部先端の手前で交叉してしまう。実際は点で
交叉するのでなく図のようにある曲率を持つと考えられ
る。これは受容部先端に行く程、他の部分より高温にな
ることを示している。
別の言い方をすれば受容部内の液体が周囲の壁面から一
様に加熱されるわけであるから、半径の短い先端部が他
よりも温度が高くなるはずである。
様に加熱されるわけであるから、半径の短い先端部が他
よりも温度が高くなるはずである。
したがってもし第３図で示したＴ４が液体の飽和温度で
あるとすると、それより先の部分の壁面ではいつでも蒸
気泡の発生が可能となる。壁面から液体に熱が伝わる場
合、対流にもよるが、ここでは、受容部が液体で満たさ
れてから先端に気泡が発生するまでの時間が短い為にこ
の影響は無視できると考えられる。
あるとすると、それより先の部分の壁面ではいつでも蒸
気泡の発生が可能となる。壁面から液体に熱が伝わる場
合、対流にもよるが、ここでは、受容部が液体で満たさ
れてから先端に気泡が発生するまでの時間が短い為にこ
の影響は無視できると考えられる。
第４図は液体受容部先端の拡大図で、壁面のある点が蒸
気発生の核となり小さな気泡２０ａが発生する、気泡の
周囲の液温は飽和温度より高い為、周囲から気泡内へ蒸
発２１が起こり、気泡は成長を始める。
気発生の核となり小さな気泡２０ａが発生する、気泡の
周囲の液温は飽和温度より高い為、周囲から気泡内へ蒸
発２１が起こり、気泡は成長を始める。
第５図は気泡２０がさらに成長して液体と蒸気とを分か
つ、気・液界面２２が形成される状態を示している。矢
印２１は液体から気泡内への蒸発を示している。この蒸
発により気泡が成長し気・液界面はピストンのように外
圧に対抗して図中左の方向へ移動してゆく。
つ、気・液界面２２が形成される状態を示している。矢
印２１は液体から気泡内への蒸発を示している。この蒸
発により気泡が成長し気・液界面はピストンのように外
圧に対抗して図中左の方向へ移動してゆく。
第６図は気泡がさらに成長して気・液界面２２の面積が
拡大し、これに伴ってそれに接していたＴ４より高温の
液体部分は薄く引き伸ばされ、図中左側にある、より冷
えた液体部分により冷やされ、飽和温度以下になってし
まい、この気・液界面２２を通しての蒸発はほとんど無
くなってしまう。これに替って気泡を成長させる態動力
は、気・液界面２２が壁面２３に接しながら第６図中左
側の出口方向へ進む時液体の粘性により壁面２３に引き
ずられてできるクサビ状断面を持つ液体の薄膜層２４で
ある。これは非常に薄い為に壁面２３からの熱で瞬時に
蒸発し気泡の成長を続行させる。
拡大し、これに伴ってそれに接していたＴ４より高温の
液体部分は薄く引き伸ばされ、図中左側にある、より冷
えた液体部分により冷やされ、飽和温度以下になってし
まい、この気・液界面２２を通しての蒸発はほとんど無
くなってしまう。これに替って気泡を成長させる態動力
は、気・液界面２２が壁面２３に接しながら第６図中左
側の出口方向へ進む時液体の粘性により壁面２３に引き
ずられてできるクサビ状断面を持つ液体の薄膜層２４で
ある。これは非常に薄い為に壁面２３からの熱で瞬時に
蒸発し気泡の成長を続行させる。
第７図は成長した気泡の気・液界面２２が受容部用口２
５に到達すると気・液界面の壁ｍｌに接する周縁は加熱
部壁面から気・液交換室壁面へと移動し、その壁面が急
に拡大する為にその位置で停止する。
５に到達すると気・液界面の壁ｍｌに接する周縁は加熱
部壁面から気・液交換室壁面へと移動し、その壁面が急
に拡大する為にその位置で停止する。
気泡は気・液界面がそれまで伴っていた薄膜層２４から
の蒸発でさらに成長し、気・液交換室内へ突出した曲面
の気・液界面２６を形成する。
の蒸発でさらに成長し、気・液交換室内へ突出した曲面
の気・液界面２６を形成する。
気・液交換室の容積は突出した気泡の容積より大きく作
られているので、突出した気・液界面は交換室の壁面に
接触しない。そして薄膜層が無くなり、交換室壁面は熱
を伝えにくい材料でできている為、新たな蒸発が起きず
、気泡は成長を停止する。
られているので、突出した気・液界面は交換室の壁面に
接触しない。そして薄膜層が無くなり、交換室壁面は熱
を伝えにくい材料でできている為、新たな蒸発が起きず
、気泡は成長を停止する。
このようにして成長した気泡の容積に相当する液体が受
容部内から交換室へ排出され、その中の液体と混合し、
その温度を上げる。同時に同量の液体が交換室から吐出
管７、吐出側逆止弁８、導管９を通って外部へ排出され
る。もちろん吸入側逆止弁２は気泡の発生による気・液
交換室内の外部に対する圧力上昇の結果閉じている。
容部内から交換室へ排出され、その中の液体と混合し、
その温度を上げる。同時に同量の液体が交換室から吐出
管７、吐出側逆止弁８、導管９を通って外部へ排出され
る。もちろん吸入側逆止弁２は気泡の発生による気・液
交換室内の外部に対する圧力上昇の結果閉じている。
第８図は第７図で成長を停止した気泡の突出部上部２７
が浮力の為に上へ移動し、換りに交換室内の冷えた液体
２８が受容部へ侵入している状態を示す。交換室から受
容部への冷えた液体２８の侵入は加熱部を冷却するとと
もに気・液界面２２への気泡蒸気の凝縮２９により、気
泡を収縮させる。
が浮力の為に上へ移動し、換りに交換室内の冷えた液体
２８が受容部へ侵入している状態を示す。交換室から受
容部への冷えた液体２８の侵入は加熱部を冷却するとと
もに気・液界面２２への気泡蒸気の凝縮２９により、気
泡を収縮させる。
第９図は気泡が収縮しそれにより交換室内が外部に対し
負圧になることで吐出側逆止弁８を閉じ吸入側逆止弁２
が開き、冷えた液体１０を外部タンク１１から導管１、
吸入側逆止弁２、吸入管３を通して交換室内へ導入する
。この収縮過程は一瞬にして完了し気泡は消滅、その分
の容積の冷えた液体が流入し、交換室は冷やされる。そ
してポンプ内は全て液体で満たされ、始めの状態にもど
る。そして加熱部内受容部先端内の液体が飽和温度に達
するまでポンプは動作を休止する。以上のように熱駆動
ポンプは間欠動作する。
負圧になることで吐出側逆止弁８を閉じ吸入側逆止弁２
が開き、冷えた液体１０を外部タンク１１から導管１、
吸入側逆止弁２、吸入管３を通して交換室内へ導入する
。この収縮過程は一瞬にして完了し気泡は消滅、その分
の容積の冷えた液体が流入し、交換室は冷やされる。そ
してポンプ内は全て液体で満たされ、始めの状態にもど
る。そして加熱部内受容部先端内の液体が飽和温度に達
するまでポンプは動作を休止する。以上のように熱駆動
ポンプは間欠動作する。
第１図に示された熱駆動ポンプは受容部５の先端にある
小量の液体が他の部分にある液体より早く昇温し飽和温
度以上になって気泡を発生する。
小量の液体が他の部分にある液体より早く昇温し飽和温
度以上になって気泡を発生する。
気泡の成長は受容部壁面２３にできる小量の液体の薄膜
層２４の蒸発によりなされる。という事から液体受容部
５内の大部分の量の液体は飽和温度より十分に低い温度
で、気・液交換室６内へ気泡によって排出される。気・
液交換室６は液体の飽和温度より十分低い温度に保たれ
ているので、受容部から交換室内へ突出した気泡は容易
に凝縮する。またこのようにして出来る気泡の容積は受
容部の形状と寸法によってほぼ決定され、加熱量の大小
にはあまり影響されない。
層２４の蒸発によりなされる。という事から液体受容部
５内の大部分の量の液体は飽和温度より十分に低い温度
で、気・液交換室６内へ気泡によって排出される。気・
液交換室６は液体の飽和温度より十分低い温度に保たれ
ているので、受容部から交換室内へ突出した気泡は容易
に凝縮する。またこのようにして出来る気泡の容積は受
容部の形状と寸法によってほぼ決定され、加熱量の大小
にはあまり影響されない。
第１図の熱駆動ポンプは従来の熱駆動ポンプに比較して
同容積の気泡を発生する為に必要とするエネルギーが少
なくて済む。これは気泡になる液体以外の液体をあまり
昇温させずに気泡を発生することができるからである。
同容積の気泡を発生する為に必要とするエネルギーが少
なくて済む。これは気泡になる液体以外の液体をあまり
昇温させずに気泡を発生することができるからである。
また低い温度に保たれた気・液交換室６により成長した
気泡は確実に速く消滅する。このように第１図に示され
た熱駆動ポンプは投入された熱エネルギの内ポンプ作用
に使われる比率が従来の熱駆動ポンプよりも高く・熱駆
動ポンプとしての効率が高い。
気泡は確実に速く消滅する。このように第１図に示され
た熱駆動ポンプは投入された熱エネルギの内ポンプ作用
に使われる比率が従来の熱駆動ポンプよりも高く・熱駆
動ポンプとしての効率が高い。
第１図に示された熱駆動ポンプは加熱量が小さい場合で
も、気泡発生に必要なエネルギーが従来のものより少な
く７済むので気泡を発生・消滅させてポンプ作用を行う
ことができる。また第１図の熱駆動ポンプは加熱量が大
きくなった場合でも、受容部から発生する１回の気泡の
容積は加熱量に対してほぼ一定なので、気泡発生・消滅
のサイクルが増加して対応する。
も、気泡発生に必要なエネルギーが従来のものより少な
く７済むので気泡を発生・消滅させてポンプ作用を行う
ことができる。また第１図の熱駆動ポンプは加熱量が大
きくなった場合でも、受容部から発生する１回の気泡の
容積は加熱量に対してほぼ一定なので、気泡発生・消滅
のサイクルが増加して対応する。
第１図の熱駆動ポンプは、従来の熱駆動ポンプのように
吸入管３内に毛細管力を発揮する吸込部を設置していな
いので、吸入管の径を大きくして大きな流量のものにす
ることができる。
吸入管３内に毛細管力を発揮する吸込部を設置していな
いので、吸入管の径を大きくして大きな流量のものにす
ることができる。
さらに第１図の熱駆動ポンプは設置に際して、液体受容
部５から発生した気泡に浮力が働くような角度で地面に
設置すればよく、受容部先端を水平にした場合、下向き
の場合、斜め下向きの場合など、設置の自由度が従来の
熱駆動ポンプより増加した。
部５から発生した気泡に浮力が働くような角度で地面に
設置すればよく、受容部先端を水平にした場合、下向き
の場合、斜め下向きの場合など、設置の自由度が従来の
熱駆動ポンプより増加した。
加熱部４は第１図に示されたものの他、第１０゜１１
、１２ 、１３図に示される形状のものとすることがで
きる。第１０図は受容部壁面２３がゆるやかな屈曲状の
曲線の回転体となっている場合の加熱部の断面図である
。熱駆動ポンプはより大きな気泡を成長・消滅させた方
が小さな気泡の場合より交換室内の液体の入換え量が増
し、交換室が充分冷却されるので気泡の収縮も確実に行
なわれ、これによってポンプ動作が安定し、吐出流量も
増大する。したがって大きな気泡を作る為にはその源で
ある液体の薄膜層２４の量を増せばよいので、図のよう
に壁面を曲げ表面積を増加させている。
、１２ 、１３図に示される形状のものとすることがで
きる。第１０図は受容部壁面２３がゆるやかな屈曲状の
曲線の回転体となっている場合の加熱部の断面図である
。熱駆動ポンプはより大きな気泡を成長・消滅させた方
が小さな気泡の場合より交換室内の液体の入換え量が増
し、交換室が充分冷却されるので気泡の収縮も確実に行
なわれ、これによってポンプ動作が安定し、吐出流量も
増大する。したがって大きな気泡を作る為にはその源で
ある液体の薄膜層２４の量を増せばよいので、図のよう
に壁面を曲げ表面積を増加させている。
第１１図は第１図のような円錐形の受容部の先端に小さ
なストレートな穴２３ａを設けたもので、この中の液体
が真先に蒸発して気泡容積を増すとともに、受容部を機
械加工で作る時作業が容易となる。
なストレートな穴２３ａを設けたもので、この中の液体
が真先に蒸発して気泡容積を増すとともに、受容部を機
械加工で作る時作業が容易となる。
さらに受容部壁表面をスリガラスの表面の様に粗面化す
るか、細かな粒子を表面に耐着することにより、表面に
出来た凹凸の間の液体がしみ込んで、結果として液体の
薄膜の帯の裾野が長くなり・蒸発する蒸気量が増大する
。これはまた受容部へ液体が侵入する際も毛細管力が働
き、侵入しやすくなる。
るか、細かな粒子を表面に耐着することにより、表面に
出来た凹凸の間の液体がしみ込んで、結果として液体の
薄膜の帯の裾野が長くなり・蒸発する蒸気量が増大する
。これはまた受容部へ液体が侵入する際も毛細管力が働
き、侵入しやすくなる。
これらの工夫の施された加熱部受容部は、同一寸法の場
合、施されていないものにくらべより大きな気泡を発生
させることができる。そして形成される気泡は受容部出
口の寸法が同一であるから、より大きく気・液交換室内
部へ突出し浮力が大きく働く。したがって気・液の交換
が速かに行なわれ、ポンプの性能が向上する。
合、施されていないものにくらべより大きな気泡を発生
させることができる。そして形成される気泡は受容部出
口の寸法が同一であるから、より大きく気・液交換室内
部へ突出し浮力が大きく働く。したがって気・液の交換
が速かに行なわれ、ポンプの性能が向上する。
第１２図は加熱部４の受容部出口３２の一部にフィン３
３を複数配置したものである。フィンは液体の毛細管力
が作用する程の間隔で置かれている。
３を複数配置したものである。フィンは液体の毛細管力
が作用する程の間隔で置かれている。
第１３図は加熱部４の受容部出口３２の一部分に切欠３
４を設けたものである。切欠きの幅は液体に毛細管力が
作用する程のものである。
４を設けたものである。切欠きの幅は液体に毛細管力が
作用する程のものである。
これらは気泡収縮の契機を作る受容部への液体の侵入を
助長し、受容部先端が地面に対して少々斜め上向きの設
置角度で設置されるような場合でも気泡収縮を行なわせ
ることが出来、設置の自由度は増す。
助長し、受容部先端が地面に対して少々斜め上向きの設
置角度で設置されるような場合でも気泡収縮を行なわせ
ることが出来、設置の自由度は増す。
本発明の他の変形例が第１４図に示される。加熱部５０
の液体受容部５１と気・液交換室５２とは、凝縮管５３
、吸込部５４を通る２つの流路で連結している。凝縮管
５３は薄肉厚の管で交換室内に設置してあり、管内の熱
が外側の交換室内の液体に良く伝わるようになっている
。吸込部５４は加熱部５０と交換室５２の接している面
で凝縮管５３が占めている以外の所に設置され、液体の
毛細管力を発揮する様な間隔で複数のフィン６０が流れ
に平行に配置されている。吸入管５５と吐出管５６が交
換室５２と一体で作られていて、それぞれの端には吸入
側逆止弁５７、吐出側逆止弁５８が連結している他は第
１図のものと同様である。
の液体受容部５１と気・液交換室５２とは、凝縮管５３
、吸込部５４を通る２つの流路で連結している。凝縮管
５３は薄肉厚の管で交換室内に設置してあり、管内の熱
が外側の交換室内の液体に良く伝わるようになっている
。吸込部５４は加熱部５０と交換室５２の接している面
で凝縮管５３が占めている以外の所に設置され、液体の
毛細管力を発揮する様な間隔で複数のフィン６０が流れ
に平行に配置されている。吸入管５５と吐出管５６が交
換室５２と一体で作られていて、それぞれの端には吸入
側逆止弁５７、吐出側逆止弁５８が連結している他は第
１図のものと同様である。
第１５図は加熱部５０と交換室５２が接している付近を
拡大した断面図で、受容部側は気泡２０で満たされ交換
室内は液体が満ちている。そして両者を分つ気・液界面
６０は凝縮管５３の中へ侵入しようとしている所である
。吸込部５４への気・液界面の侵入は複数のフィンによ
る液体の毛細管力により阻止される。したがって気泡は
凝縮管５３内へのみ成長してゆくが、この時点における
気泡成長の源は前と同様液体の薄膜層部分６１からの蒸
発である。
拡大した断面図で、受容部側は気泡２０で満たされ交換
室内は液体が満ちている。そして両者を分つ気・液界面
６０は凝縮管５３の中へ侵入しようとしている所である
。吸込部５４への気・液界面の侵入は複数のフィンによ
る液体の毛細管力により阻止される。したがって気泡は
凝縮管５３内へのみ成長してゆくが、この時点における
気泡成長の源は前と同様液体の薄膜層部分６１からの蒸
発である。
凝縮管５３は交換室内の液体により充分冷やされている
ので管内へ成長していった気泡は速かに管壁へ凝縮し始
める。これにより気泡は収縮を始めると吸込部５４から
受容部内へ液体が流入し、受容部５１、加熱部５０を冷
却、それによりさらに気泡は収縮し、交換室内が外部に
対し負圧になり、前と同様吐出側逆止弁５８は閉じ吸入
側逆止弁５７が開くことにより、外部から冷えた液体が
導管、吸入側逆止弁５７．吸入管５５を通して交換室５
２、受容部５１に導入され、気泡は消滅する。
ので管内へ成長していった気泡は速かに管壁へ凝縮し始
める。これにより気泡は収縮を始めると吸込部５４から
受容部内へ液体が流入し、受容部５１、加熱部５０を冷
却、それによりさらに気泡は収縮し、交換室内が外部に
対し負圧になり、前と同様吐出側逆止弁５８は閉じ吸入
側逆止弁５７が開くことにより、外部から冷えた液体が
導管、吸入側逆止弁５７．吸入管５５を通して交換室５
２、受容部５１に導入され、気泡は消滅する。
このタイプの熱駆動ポンプは凝縮管５３での凝縮により
気泡の収縮が始まるので重力の影響を受けにくく、どの
様な向きにでも設置できる。さらに毛細管力を利用した
吸込部５４が吸入管５５に設置されていない為、吸込部
の流路抵抗による吸入管５５から交換室５２に入り吐出
管５６から出る流れを制限するものが無くなる為に大き
な流量を得ることができる。
気泡の収縮が始まるので重力の影響を受けにくく、どの
様な向きにでも設置できる。さらに毛細管力を利用した
吸込部５４が吸入管５５に設置されていない為、吸込部
の流路抵抗による吸入管５５から交換室５２に入り吐出
管５６から出る流れを制限するものが無くなる為に大き
な流量を得ることができる。
第１６図は第１４図に示した熱駆動ポンプの他の実施例
で、中心部に凝縮管５３を１きその下端の外周に多数の
フィン５９を植設し、コバール合金製リング６２ととも
に吸込部５４を形成するものである。加熱部５０、液体
受容部５１、気・液交換室５２、吸入管５５、吐出管５
６は今までと同じである。交換室内へ開口する凝縮管５
３のギャップ６３は吸入管から入り直接吐出管へ行く主
流を通過させる為のもので、これにより、流路抵抗の大
きい吸込部５４、凝縮管５３をバイパスして液体が通過
する事ができる。これはまた不凝縮性気泡たとえば空気
のアワが混入した場合も、受容部５１に吸い込むこと無
く外部に排出することができ、アワにより動作停止の事
故に対する安全性が増す。
で、中心部に凝縮管５３を１きその下端の外周に多数の
フィン５９を植設し、コバール合金製リング６２ととも
に吸込部５４を形成するものである。加熱部５０、液体
受容部５１、気・液交換室５２、吸入管５５、吐出管５
６は今までと同じである。交換室内へ開口する凝縮管５
３のギャップ６３は吸入管から入り直接吐出管へ行く主
流を通過させる為のもので、これにより、流路抵抗の大
きい吸込部５４、凝縮管５３をバイパスして液体が通過
する事ができる。これはまた不凝縮性気泡たとえば空気
のアワが混入した場合も、受容部５１に吸い込むこと無
く外部に排出することができ、アワにより動作停止の事
故に対する安全性が増す。
第１７図は、凝縮管５３とフィン５９である。
第１８図は第１４図の熱駆動ポンプの変形例で、フィン
で構成された吸込部の代りに逆止弁７５を設置したもの
で、フィンが無い為受容部７２へ流入する時の抵抗を減
らし、流入する液体の量を増し、より大きな受容部にも
対応できるようにしたものである。他の、加熱部７１、
液体受容部７２、気・液交換室７３、凝縮管７４、吸入
管７６、吐出管７７、吸入側逆止弁７日、吐出側逆止弁
７９、は第１４図のものと同一である。
で構成された吸込部の代りに逆止弁７５を設置したもの
で、フィンが無い為受容部７２へ流入する時の抵抗を減
らし、流入する液体の量を増し、より大きな受容部にも
対応できるようにしたものである。他の、加熱部７１、
液体受容部７２、気・液交換室７３、凝縮管７４、吸入
管７６、吐出管７７、吸入側逆止弁７日、吐出側逆止弁
７９、は第１４図のものと同一である。
使用する液体について、実施例では水を使用する。
これ以外にアルコール、メタノール、アセトン等の有機
溶媒、アンモニア、Ｒ−１１、Ｒ１２等の冷媒及びそれ
らの混合物、水銀などの液状金属、ナトリウム金属等、
液体が蒸発してあとに固形物を残さないものであれば何
でもよい。これら液体を種々選択することで種々の温度
領域で作動する熱駆動ポンプを得ることができる。
溶媒、アンモニア、Ｒ−１１、Ｒ１２等の冷媒及びそれ
らの混合物、水銀などの液状金属、ナトリウム金属等、
液体が蒸発してあとに固形物を残さないものであれば何
でもよい。これら液体を種々選択することで種々の温度
領域で作動する熱駆動ポンプを得ることができる。
本発明によれば、効率が増大させられた熱駆動ポンプを
実現することができる。また、本発明によれば負荷とし
て外部圧力が加えられている条件下にあっても、少ない
加熱量から大きな加熱量まで安定に作動する熱駆動ポン
プを得ることができる。また、本発明によれば比較的簡
単な構造で大流量に至るまで作動可能な熱駆動ポンプを
得ることができる。
実現することができる。また、本発明によれば負荷とし
て外部圧力が加えられている条件下にあっても、少ない
加熱量から大きな加熱量まで安定に作動する熱駆動ポン
プを得ることができる。また、本発明によれば比較的簡
単な構造で大流量に至るまで作動可能な熱駆動ポンプを
得ることができる。
第１図は本発明の一実施例としての熱駆動ポンプの概略
図、 第２図は第１図装置の主要部の構成を詳細に示す断面図
、 第３図は第１図装置における液体受容部の断面図、 第４図〜第９図は液体受容部内での気泡の発生から消滅
までの変化状況を示す図、 第１０図、第１１図は液体受容部の変形例を示す断面図
、 第１２図、第１３図は液体受容部出ロ開ロ部の変形例を
示す斜視図、 第１４図は熱駆動ポンプの変形例の断面図、第１５図は
第１４図装置の主要部分の断面図、第１６図は熱駆動ポ
ンプの変形例の断面図、第１７図は第１６図装置におけ
る凝縮管の斜視図、第１８図は熱駆動ポンプの変形例の
断面図である。 １・・・導管、 ２・・・吸入側逆止弁、 ３・・・吸
入管、４・・・加熱部、５・・・液体受容部、６・・・
気・液交換室、６ａ・・・リング、７・・・吐出管、８
・・・吐出側逆止弁、９・・・導管、 １０・・・液
体、１１・・・外部タンク、 １２・・・地面、２０
．２０ａ・・・気泡、２１・・・蒸発、２２・・・気・
液界面、 ２３・・・壁面、２３ａ・・・ストレート穴
、２４・・・液体の薄膜層、２５・・・受容部出口、 ２６・・・突出した曲面の気・液界面、２７・・・突出
部上部、 ２８・・・冷えた液体、２９・・・気泡蒸気
の凝縮、 ３２・・・Ｉ−ａ熱部の受容部出口、 ３３・・・フィン、 ３４・・・切欠、５０・・
・加熱部、 ５１・・・液体受容部、５２・・・気
・液交換室、５３・・・凝縮管、５４・・・吸込部、
５５・・・吸入管、５６・・・吐出管、 ５７
・・・吸入側逆止弁、５８・・・吐出側逆止弁、５９・
・・フィン、６０・・・気・液界面、 ６１・・・液体
の薄膜層、６２・・・リング、 ６３・・・ギャ
ップ、７１・・・加熱部、 ７２・・・液体受容部
、７３・・・気・液交換室、７４・・・凝縮管、７５・
・・逆止弁、 ７６・・・吸入管、７７・・・吐出
管、 ７８・・・吸入側逆止弁、７９・・・吐出側
逆止弁。 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１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７ 囚 手続補正書（自発） 昭和６２年２月 ７日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 】、事件の表示 昭和６１年特許願第１４４７８３号 ２、発明の名称 熱駆動ポンプ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名岡安謙治 ４、代理人 住所 〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号５、
補正の対象 明細書全文および図面 ６、補正の内容 （１）明細書全文を別紙のとおりに補正する。 （２）第１９図〜第２４図を追加する。 ７、添付書類の目録 （１） 全文補正明細書 １通（
２）追加図面（第１９図〜第２４図） 各１通全文補正
明細書 １、発明の名称 熱駆動ポンプ ２、特許請求の範囲 １、熱にもとづく気泡の作用により液体の移送が行われ
る熱駆動ポンプであって、 ゛液体供給管、吸入側逆
止弁、熱による気泡作用部、吐出側逆止弁、および液体
吐出管、を有し核熱による気泡作用部は外部から供給さ
れる熱を受ける加熱部、該加熱部内へ陥入する形状をも
つ液体受容部、および該液体受容部に連通し該液体受容
部より突出する気泡より大きな容積をもつ気・液交換室
を有し、 該加熱部に供給される熱により該液体受容部内の一部に
局所的高温部が生成され、該局所的高温部に存在した気
泡核が気泡に成長し、該気泡の成長により液体の吐出が
行われ、該気泡と該液体の気・液界面が受容部壁面に接
しつつ移動することによって生ずる該液体の薄膜層の蒸
発による該成長した気泡の該気液交換室への到達にもと
づく該液体受容部への新たな液体の流入による加熱部冷
却にもとづく該気泡の消滅により、液体の吸入が行われ
るようになっていることを特徴とする熱駆動ポンプ。 ２、該液体受容部の陥入形状が断面積が・長さ方向に縮
小する形状である、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動
ポンプ。 ３、該液体受容部の陥入形状が、断面積が一定である形
状である、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ４、該液体受容部への新たな液体の流入が、成長を停止
した該気泡に浮力が働くことにより気・液界面の一部が
上方へ移動することにより生起するようになっている、 特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ５、電気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て電気・液交換室内に気泡の気・液界面の侵入用の凝縮
管および流れに平行に配置された気泡の気・液界面の侵
入阻止用の毛細管作用を発揮する複数のフィンをもつ吸
入部が設けられた、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動
ポンプ。 ６、電気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て電気・液交換室内に、中心部の気泡の気・液界面の侵
入用の凝縮管および該凝縮管の下端外周の気泡の気・液
界面侵入阻止用の毛細管作用を発揮する複数個のフィン
が設けられた、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポン
プ。 ７、電気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て電気・液交換室内に、凝縮管および逆止弁が設けられ
た、 特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱駆動ポンプに関する。本発明による熱駆動ポ
ンプは、例えば家屋の暖房装置のポンプ部に用いること
ができる。また本発明による熱駆動ポンプは、工場、プ
ラントからの高温排熱を利用するポンプとして用いるこ
とができる。また本発明による熱駆動ポンプは電気の供
給が困難な辺境でのポンプとして用いることができる。 〔従来の技術、及び発明が解決しようとする問題点〕 従来このような目的の為にモーター、コンプレッサーな
どの外部動力を必要とせず液体を加熱して蒸発・凝縮を
交互に行なわせることでポンプ作用を生じさせるものと
して考案された熱駆動ポンプ（例えば雑誌ソーダと塩素
１９８３．２号、ｐ６４〜ｐ７７「熱駆動ポンプについ
て」）が知られている。 しかしこの熱駆動ポンプは始動時や加熱！（単位時間あ
たりの）が小さい場合、良好に動作しない可能性がある
問題点がある。これは長い銅パイプを加熱部として使っ
ている為と考えられる。なぜなら蒸気泡がパイプの壁面
から発生しパイプ中心へ向って成長する為には液体温度
が中心部までその液体の飽和温度近くまで昇温される必
要がある。したがって排出される液体の温度も飽和温度
近くなり、しばらく運転すると加熱部出口附近の配管を
加熱する。特に時間あたりの加熱量が小さい場合は液温
をその飽和温度まで上げるのに多くの時間がかかってし
まい、加熱部配管からの熱伝導の効果も加わり、加熱部
出口附近配ぜの温度は液体の飽和温度近くまで昇温し、
加熱部で発生した気泡は出口側配管をさらに加熱しなが
らゆっくりと成長するためになかなか凝縮せずに、つい
にはポンプ動作が止まってしまう。またこの方式の熱駆
動ポンプはポンプに投入された熱エネルギーの大部分が
排出される液体の昇温に使われ、ポンプ作用に変換され
るものは僅かで、ポンプとしての効率が良くない。そし
て構造的にも２本の加熱管が必要で、設置にあたっても
水平に配置しなくてはならない制限を受ける。 このような熱駆動ポンプの問題点を改善した熱駆動ポン
プを特開昭６１−０３１６７９号で提案した。このもの
は加熱部を他の部分より熱的に絶縁し、内部が気泡を発
生しやすいような形状をしている。 この為気泡の発生が容易になり、流量が増加し、排出さ
れる液体の温度が下がり、出口側配管の温度が下がる。 これにより気泡が凝縮しやすくなり、気泡の成長・凝縮
が頻繁になり、この為流量も増し温度も下がる、という
良い循環が働き、小さな加熱量から大きな加熱量までス
ムーズに動作するようになった。 しかし、このものにおいては、気泡が出口側配管内へ成
長する為、外部に大きな圧力負荷が加わり、加熱量が小
さい場合気泡はゆっ（・り管内へ成長する為、管を加熱
し凝縮しなくなる事がある。 又成長した気泡を凝縮過程へ誘導する為の毛細管力を利
用した吸込部を入口側管内に設置している為、大流量の
熱駆動ポンプの要求に充分に対応する上では問題が残さ
れている。 本発明の一つの目的は効率が増大された熱駆動ポンプを
得ることにある。本発明の他の目的は負荷として外部圧
力が加えられている条件下にあっても少ない加熱量から
大きな加熱量まで安全に作動する熱駆動ポンプを得るこ
とにある。また本発明の他の目的は比較的筒車な構造で
大流量に至るまで動作可能な熱駆動ポンプを得ることに
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、熱に基づく気泡の作用により液体の
移送が行なわれる熱駆動ポンプであって、液体供給管、
吸入側逆止弁、熱による気泡作用部、吐出側逆止弁、お
よび液体吐出管、を有し核熱による気泡作用部は外部か
ら供給される熱を受ける加熱部、該加熱部内へ陥入する
形状をもつ液体受容部、および該液体受容部に連通し該
液体受容部より突出する気泡より大きな容積をもつ気・
液交換室を有し、該加熱部に供給される熱により該液体
受容部内の一部に局所的高温部が生成され、該局所的高
温部に存在した気泡核が気泡に成長し、該気泡の成長に
より液体の吐出が行なわれ、該気泡と該液体の気・液界
面が受容部壁面に接しつつ移動することによって生ずる
該液体の薄膜層の蒸発による該成長した気泡の該気液交
換室への到達に基づく該液体受容部への新たな液体の流
入による加熱部冷却に基づ（該気泡の消滅により液体の
吸入が行なわれるようになっていることを特徴とする熱
駆動ポンプが提供される。 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例で、加熱部４は内部に陥入す
る長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部５を持ち、
その開口部は気・液交換室６に連結しである。液体受容
部５が地面１２に対して横向きになっている（図は水平
に書いであるが、下向きでも斜め下向きでもよい）。液
体がそこから流入する吸入管３と流出する吐出管７が交
換室６につながっていて、それぞれ管の端には吸入側逆
止弁２、吐出側逆止弁８、がそれぞれ−方向にのみ流体
を流すべく連結されている。導管１．９はそれぞれ液体
１０を外部タンク１１からポンプに導入し、そして加熱
された液体をポンプから外部へ排出するものである。矢
印１３は加熱部に外部から加えられる熱を表わしている
。 第２図は第１図で示した熱駆動ポンプの主要部分の詳細
な構成を示す。加熱部４は銅で出来ていて外部からの熱
が円錐形をした液体受容部５に均一かつ良好に伝わる。 気・液交換室６は加熱部からの熱が気・液交換室の容器
を通して、内部の液体に伝わらないようにガラスででき
ている。リング６ａはコバールという熱膨張率がガラス
に近い合金で作られ、−端は気・液交換室のガラスに融
着し、もう−端は加熱部の銅にロウ付けされている。こ
の為リング６ａは銅とガラスの熱膨張差を吸収し、気・
液交換室のガラスに熱膨張率の相違による応力が発生し
ない、又リングに使われているコバール合金は熱伝導率
が銅よりずっと低く、加熱部からの熱をリング６ａに接
している液体や気・液交換室６に伝えに＜＜シて、気・
液交換室６が高い温度にならないようにしている。 吸入管３、吐出管７は交換室と一体で作られている。そ
れぞれの管の端には各々吸入側逆止弁２、吐出側逆止弁
８が同一方向へ液体が流れる向きに連絡しである。逆止
、弁は圧力感度の高いフラッパー式のものである。 第１図装置の動作が第３〜第９図を参照して説明される
。 第３図は液体受容部５の断面の拡大図である。 加熱部に熱が加えられ液体受容部内の液温が上昇しつつ
ある時の、ある瞬時の液体の温度分布を等基線Ｔ１〜Ｔ
４で示したもので蒸気泡はまだこの時点では発生してい
ない、Ｔｏは交換室６内部の液温、Ｔ、は加熱部４全体
の温度で、液体の飽和温度より高い。 加熱部は銅のような熱の伝わりやすい物質で作られてい
るので、内部は一様な温度Ｔ、である。 熱は液体に接している面から熱伝導により液体に伝えら
れる。この面の熱伝導率は小さく距離が非常に短い為、
大きな熱勾配が存在する。さらに液体内部への熱伝導は
その熱伝導率が小さい為適当な熱勾配が生じる。この時
熱は受容部壁面に垂直な方向に伝わって行くので、壁面
に垂直な方向の距離ａに応じて低下してゆく温度分布を
仮定することができる。 この考えを受容部壁面に適応していくと低い温度の等基
線程、受容部先端の手前で交叉してしまう。実際は点で
交叉するのでなく図のようにある曲率を持つと考えられ
る。これは受容部先端に行く程、他の部分より高温にな
ることを示している。 別の言い方をすれば受容部内の液体が周囲の壁面から一
様に加熱されるわけであるから、半径の短い先端部が他
よりも温度が高くなるはずである。 したがってもし第３図で示したＴ４が液体の飽和温度で
あるとすると、それより先の部分の壁面ではいつでも蒸
気泡の発生が可能となる。壁面から液体に熱が伝わる場
合、対流にもよるが、ここでは、受容部が液体で満たさ
れてから先端に気泡が発生するまでの時間が短い為にこ
の影響は無視できると考えられる。 第４図は液体受容部先端の拡大図で、壁面のある点が蒸
気発生の核となり小さな気泡２０ａが発生する、気泡の
周囲の液温は飽和温度より高い為、周囲から気泡内へ蒸
発２１が起こり、気泡は成長を始める。 第５図は気泡２０がさらに成長して液体と蒸気とを分か
つ、気・液界面２２が形成される状態を示している。矢
印２１は液体から気泡内への蒸発を示している。この蒸
発により気泡が成長し気・液界面はピストンのように外
圧に対抗して図中左の方向へ移動してゆく。 第６図は気泡がさらに成長して気・液界面２２の面積が
拡大し、これに伴ってそれに接していたＴ４より高温の
液体部分は薄く引き伸ばされ、図中左側にある、より冷
えた液体部分により冷やされ、飽和温度以下になってし
まい、この気・液界面２２を通しての蒸発はほとんど無
くなってしまう。これに替って気泡を成長させる源動力
は、気・液界面２２が壁面２３に接しながら第６図中左
側の出口方向へ進む時液体の粘性により壁面２３に引き
ずられてできるクサビ状断面を持つ液体の薄膜層２４で
ある。これは非常に薄い為に壁面２３からの熱で瞬時に
蒸発し気泡の成長を続行させる。 第７図は成長した気泡の気・液界面２２が受容部出口２
５に到達すると気・液界面の壁面に接する周縁は加熱部
壁面から気・液交換室壁面へと移動し、その壁面が急に
拡大する為にその位置で停止する。 気泡は気・液界面がそれまで伴っていた薄膜層２４から
の蒸発でさらに成長し、気・液交換室内へ突出した曲面
の気・液界面２６を形成する。 気・液交換室の容積は突出した気泡の容積より大きく作
られているので、突出した気・液界面は交換室の壁面に
接触しない。そして薄膜層が無くなり、交換室壁面は熱
を伝えにくい材料でできている為、新たな蒸発が起きず
、気泡は成長を停止する。 このようにして成長した気泡の容積に相当する液体が受
容部内から交換室へ排出され、その中の液体と混合し、
その温度を上げる。同時に同量の液体が交換室から吐出
管７、吐出側逆止弁８、導管９を通って外部へ排出され
る。もちろん吸入側逆止弁２は気泡の発生による気・液
交換室内の外部に対する圧力上昇の結果閉じている。 第８図は第７図で成長を停止した気泡の突出部上部２７
が浮力の為に上へ移動し、イベリに交換室内の冷えた液
体２８が受容部へ侵入している状態を示す、交換室から
受容部への冷えた液体２８の侵入は加熱部を冷却すると
ともに気・液界面２２への気泡蒸気の凝縮２９により、
気泡を収縮させる。 第９図は気泡が収縮しそれにより交換室内が外部に対し
負圧になることで吐出側逆止弁８を閉じ吸入側逆止弁２
が開き、冷えた液体１０を外部タンク１１から導管１、
吸入側逆止弁２、吸入管３を通して交換室内へ導入する
。この収縮過程は一瞬にして完了し気泡は消滅、その分
の容積の冷えた液体が流入し、交換室は冷やされる。そ
してポンプ内は全て液体で満たされ、始めの状態にもど
る。そして加熱部内受容部先端内の液体が飽和温度に達
するまでポンプは動作を休止する。以上のように熱駆動
ポンプは間欠動作する。 第１図１２示された熱駆動ポンプは受容部５の先端にあ
る小量の液体が他の部分にある液体より早く昇温し飽和
温度以上になって気泡を発生する。 気泡の成長は受容部壁面２３にできる小量の液体の薄膜
Ｎ２４の蒸発によりなされる。という事から液体受容部
５内の大部分の量の液体は飽和温度より十分に低い温度
で、気・液交換室６内へ気泡によって排出される。気・
液交換室６は液体の飽和温度より十分低い温度に保たれ
ているので、受容部から交換室内へ突出した気泡は容易
に凝縮する。またこのようにして出来る気泡の容積は受
容部の形状と寸法によってほぼ決定され、加熱量の大小
にはあまり影響されない。 第１図の熱駆動ポンプは従来の熱駆動ポンプに比較して
同容積の気泡を発生する為に必要とするエネルギーが少
なくて済む。これは気泡になる液体以外の液体をあまり
昇温させずに気泡を発生することができるからである。 また低い温度に保たれた気・液交換室６により成長して
気泡は確実に速く消滅する。このように第１図に示され
た熱駆動ポンプは投入された熱エネルギーの内ポンプ作
用に使われる比率が従来の熱駆動ポンプよりも高く、熱
駆動ポンプとしての効率が高い。 第１図に示された熱駆動ポンプは加熱量が小さい場合で
も、気泡発生に必要なエネルギーが従来のものより少な
くて済むので気泡を発生・消滅させてポンプ作用を行う
ことができる。また第１図の熱駆動ポンプは加熱量が大
きくなった場合でも、受容部から発生する１回の気泡の
容積は加熱量に対してほぼ一定なので、気泡発生・消滅
のサイクルが増加して対応する。 第１図の熱駆動ポンプは、従来の熱駆動ポンプのように
吸入管３内に毛細管力を発揮する吸込部を設置していな
いので、吸入管の径を大きくして大きな流量のものにす
ることができる。 さらに第１図の熱駆動ポンプは設置に際して、液体受容
部５から発生した気泡に浮力が働くような角度で地面に
設置すればよく、受容部先端を水平にした場合、下向き
の場合、斜め下向きの場合など、設置の自由度が従来の
熱駆動ポンプより増加した。 加熱部４は第１図に示されたものの他、第１０゜１１
、１２ 、１３図に示される形状のものとすることがで
きる。第１０図は受容部壁面２３がゆるやかな屈曲状の
曲線の回転体となっている場合の加熱部の断面図である
。熱駆動ポンプはより大きな気泡を成長・消滅させた方
が小さな気泡の場合より交換室内の液体の入換え量が増
し、交換室が充分冷却されるので気泡の収縮も確実に行
なわれ、これによってポンプ動作が安定し、吐出流量も
増大する。したがって大きな気泡を作る為にはその源で
ある液体の薄膜層２４の量を増せばよいので、図のよう
に壁面を曲げ表面積を増加させている。 第１１図は第１図のような円錐形の受容部の先端に小さ
なストレートな穴２３ａを設けたもので、この中の液体
が真先に蒸発して気泡容積を増すとともに、受容部を機
械加工で作る時作業が容易となる。 さらに受容部壁表面をスリガラスの表面の様に粗面化す
るか、細かな粒子を表面に耐着することにより、表面に
出来た凹凸の間の液体がしみ込んで、結果として液体の
薄膜の帯の裾野が長くなり、蒸発する蒸気量が増大する
。これはまた受容部へ液体が侵入する際も毛細管力が働
き、侵入しやすくなる。 これらの工夫の施された加熱部受容部は、同一寸法の場
合、施されていないものにくらべよす大きな気泡を発生
させることができる。そして形成される気泡は受容部出
口の寸法が同一であるから、より大きく気・液交換室内
部へ突出し浮力が大きく働く。したがフて気・液の交換
が速かに行なわれ、ポンプの性能が向上する。 第１２図は加熱部４の受容部出口３２の一部にフィン３
３が複数配置したものである。フィンは液体の毛細管力
が作用する程の間隔で置かれている。 第１３図は加熱部４の受容部出口３２の一部分に切欠３
４を設けたものである。切欠きの幅は液体に毛細管力が
作用する程のものである。 これらは気泡収縮の契機を作る受容部への液体の侵入を
助長し、受容部先端が地面に対して少々斜め上向きの設
置角度で設置されるような場合でも気泡収縮を行なわせ
ることが出来、設置の自由度は増す。 本発明の他の変形例が第１４図に示される。加熱部５０
の液体受容部５１と気・液交換室５２とは、凝縮管５３
、吸込部５４を通る２つの流路で連結している。凝縮管
５３は薄肉厚の管で交換室内に設置してあり、管内の熱
が外側の交換室内の液体に良く伝わるようになっている
。吸込部５４は加熱部５０と交換室５２の接している面
で凝縮管５３が占めている以外の所に設置され、液体の
毛細管力を発揮する様な間隔で複数のフィン６０が流れ
に平行に配置されている。吸入管５５と吐出管５６が交
換室５２と一体で作られていて、それぞれの端には吸入
側逆止弁５７、吐出側逆止弁５８が連結している他は第
１図のものと同様である。 第１５図は加熱部５０と交換室５２が接している付近を
拡大した断面図で、受容部側は気泡２０で満たされ交換
室内は液体が満ちている。そして両者を分つ気・液界面
６０は凝縮管５３の中へ侵入しようとしている所である
。吸込部５４への気・液界面の侵入は複数のフィンによ
る液体の毛細管力により阻止される。したがって気泡は
凝縮管５３内へのみ成長してゆくが、この時点における
気泡成長の源は前と同様液体の薄膜層部分６１からの蒸
発である。 凝縮管５３は交換室内の液体により充分冷やされている
ので管内へ成長していった気泡は速かに管壁へ凝縮し始
める。これにより気泡は収縮を始めると吸込部５４から
受容部内へ液体が流入し、受容部５１、加熱部５０を冷
却、それによりさらに気泡は収縮し、交換室内が外部に
対し負圧になり、前と同様吐出側逆止弁５８は閉じ吸入
側逆止弁５７が開くことにより、外部から冷えた液体が
導管、吸入側逆止弁５７、吸入管５５を通して交換室５
２、受容部５１に導入され、気泡は消滅する。 このタイプの熱駆動ポンプは凝縮管５３での凝縮により
気泡の収縮が始まるので重力の影響を受けにくく、どの
様な向きにでも設置できる。さらに毛細管力を利用した
吸込部５４が吸入管５５に設置されていない為、吸込部
の流路抵抗による吸入管５５から交換室５２に入り吐出
管５６から出る流れを制限するものが無くなる為に大き
な流量を得ることができる。 第１６図は第１４図に示した熱駆動ポンプの他の実施例
で、中心部に凝縮管５３を置きその下端の外周に多数の
フィン５９を植設し、コバール合金製リング６２ととも
に吸込部５４を形成するものである。加熱部５０、液体
受容部５１、気・液交換室５２、吸入管５５、吐出管５
６は今までと同じである。交換室内へ開口する凝縮管５
３のギャップ６３は吸入管から入り直接吐出管へ行く主
流を通過させる為のもので、これにより、流路抵抗の大
きい吸込部５４、凝縮管５３をバイパスして液体が通過
する事ができる。これはまた不凝縮性気泡たとえば空気
のアワが混入した場合も、受容部５工に吸い込むこと無
く外部に排出することができ、アワにより動作停止の事
故に対する安全性が増す。 第１７図は、凝縮管５３とフィン５９である。 第１８図は第１４図の熱駆動ポンプの変形例で、フィン
で構成された吸込部の代りに逆止弁７５を設置したもの
で、フィンが無い為受容部７２へ流入する時の抵抗を減
らし、流入する液体の量を増し、より大きな受容部にも
対応できるようにしたものである。他の、加熱部７１、
液体受容部７２、気・液交換室７３、凝縮管７４、吸入
管７６、吐出管７７、吸入側逆止弁７８、吐出側逆止弁
７９、は第１４図のものと同一である。 加熱部の構造の他の例が第１９図に示される。 すなわち加熱部および液体受容部は第１９図のような長
さ方向に同一断面を有するものでもよい。 動作も第１図装置のものと同様で、第２０図〜第２４図
を参照しつつ以下に説明される。 第２０図は第１９図に示された液体受容部の断面の拡大
図である。第１図の場合と同様に加熱部に熱が加えられ
液体受容部内の液温か上昇しつつあるときの、ある瞬時
の液体の温度分布を等混線Ｔ、−Ｔ、で示したもので蒸
気泡はまだこの時点では発生していない。Ｔｏは交換室
内部の液温である。Ｔ、は加熱郡全体の温度で液体の飽
和温度より高い。 加熱部は熱の良導体でできているので内部は−様な温度
Ｔ３である。熱は液体に接している面から熱伝導により
液体に伝えられ、同様に液体内部へ伝わって行く。この
とき、熱は受容部壁面に垂直な方向へ伝わって行くので
、壁面に垂直な方向の距離ａに応じて低下してゆく温度
分布を仮定することができる。この考えを受容部壁面に
適応していくと低い温度の等基線程、受容部底面の手前
で交差してしまう、そして点で交叉するのでなく第２０
図のように成る曲率をもつ。 それにより、受容部底面の周辺が他の部分より高温にな
ることを示している。したがって、もし第２０図で示し
たＴ４が液体の飽和温度であるとすると、それより先の
周辺部は局所的高温部となり、その中の壁面では気泡核
が成長し、蒸気泡の発生が可能となる。また熱は対流に
よっても伝えられるが、対流によって受容部内液体が飽
和温度になるのに必要な時間より十分に短かい時間で気
泡が発生する為、対流による熱伝達は無視できる。 第２１図は液体受容部底面周辺の拡大図で、壁面の成る
点例えば液体受容部（５）の上隅部近傍の点が蒸気発生
の核となり、小さな気泡２０ａが発生、周囲の飽和温度
より高い温度の液体からの蒸袷２１により成長をはじめ
る。−例として上隅部近傍の点を挙げたが、下隅部近傍
の点にも同様の可能性がある。 第２２図に示されるように、気泡２０がさらに成長して
液体と蒸気とを分かつ気・液界面２２が形成され、液体
から気泡内への蒸ｆｉ２１が行なわれ気泡がさらに成長
して行（。 第２３図に示されるように、気泡がさらに成長し気・液
界面２２の面積が拡大し、これに伴ってそれに接してい
たＴ４より高温の液体部分は薄く引き伸ばされ、上側に
あるより冷えた液体部分により冷やされ、飽和温度以下
になり、この気・液界面からの気泡への蒸発はほとんど
なくなる。これに代って気泡を成長させる原動力は、気
・液界面２２が壁面２３に接しながら拡大、移動するこ
とによって液体の粘性により壁面２３に引きずられて生
ずる液体の薄膜層２４からの蒸発である。 これは非常に薄い為に壁面２３からの熱で容易に蒸発し
気泡の成長を続行させる。 第２４図には気泡がさらに成長し、受容部内液体をおお
い受容部出口へ向って成長して行く様子が示される。 前記においては、説明の便宜上受容部底面周辺部に生じ
た１ケの気泡核の成長について述べたが、実際には、通
常複数の気泡核が成長して複数の気泡になり、これらは
成長するとともに速かに合体し一つの気泡となって成長
する。 使用する液体について、実施例では水を使用する。 これ以外にアルコール、メタノール、アセトン等の有機
溶媒、アンモニア、Ｒ−１１、Ｒ１２等の冷媒及びそれ
らの混合物、水銀などの液状金属、ナトリウム金属等、
液体が蒸発してあとに固形物を残さないものであれば何
でもよい。これら液体を種々選択することで種々の温度
領域で作動する熱駆動ポンプを得ることができる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、効率が増大させられた熱駆動ポンプを
実現することができる。また、本発明によれば負荷とし
て外部圧力が加えられている条件下にあっても、少ない
加熱量から大きな加熱量まで安定に作動する熱駆動ポン
プを得ることができる。また、本発明によれば比較的簡
単な構造で大流量に至るまで作動可能な熱駆動ポンプを
得ることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例としての熱駆動ポンプの概略
図、 第２図は第１図装置の主要部の構成を詳細に示す断面図
、 第３図は第１図装置における液体受容部の断面図、 第４図〜第９図は液体受容部内での気泡の発生から消滅
までの変化状況を示す図、 第１０図、第１１図は液体受容部の変形例を示す断面図
、 第１２図、第１３図は液体受容部用ロ開ロ部の変形例を
示す斜視図、 第１４図は熱駆動ポンプの変形例の断面図、第１５図は
第１４図装での主要部分の断面図、第１６図は熱駆動ポ
ンプの変形例の断面図、第１７図は第１６図装置におけ
る凝縮管の斜視図、 第１８図は熱駆動ポンプの変形例の断面図、第１９図は
加熱部の構造の他の例を示す図、第２０〜２４図はいず
れも第１９図の装置の液体受容部内の変化状況を示す図
である。 １・・・導管、 ２・・・吸入側逆止弁、３
・・・吸入管、 ４・・・加熱部、５・・・液
体受容部、 ６・・・気・液交換室、６ａ・・・リ
ング、 ７・・・吐出管、８・・・吐出側逆止
弁、 ９・・・導管、１０・・・液体、
１１・・・外部タンク、１２・・・地面、 ２
０ 、２０２・・・気泡、２１・・・蒸発、
２２・・・気・液界面、２３・・・壁面、 ２
３ａ・・・ストレート穴、２４・・・液体の薄膜層、
２５・・・受容部出口、２６・・・突出した曲面の気・
液界面、２７・・・突出部上部、 ２８・・・冷えた
液体、２９・・・気泡蒸気の凝縮、 ３２・・・加熱部の受容部出口、 ３３・・・フィン、 ３４・・・切欠、５０・
・・加熱部、 ５１・・・液体受容部、５２・・
・気・液交換室、 ５３・・・凝縮管、５４・・・吸込
部、 ５５・・・吸入管、５６・・・吐出管、
５７・・・吸入側逆止弁、５８・・・吐出側逆
止弁、 ５９・・・フィン、６０・・・気・液界面、
６１・・・液体の薄ＷＪ、Ｎ、６２・・・リング、
６３・・・ギャップ、７１・・・加熱部、
７２・・・液体受容部、７３・・・気・液交換室、
７４・・・凝縮管、７５・・・逆止弁、 ７
６・・・吸入管、７７・・・吐出管、 ７８・・
・吸入側逆止弁、７９・・・吐出側逆止弁。 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２３図
図、 第２図は第１図装置の主要部の構成を詳細に示す断面図
、 第３図は第１図装置における液体受容部の断面図、 第４図〜第９図は液体受容部内での気泡の発生から消滅
までの変化状況を示す図、 第１０図、第１１図は液体受容部の変形例を示す断面図
、 第１２図、第１３図は液体受容部出ロ開ロ部の変形例を
示す斜視図、 第１４図は熱駆動ポンプの変形例の断面図、第１５図は
第１４図装置の主要部分の断面図、第１６図は熱駆動ポ
ンプの変形例の断面図、第１７図は第１６図装置におけ
る凝縮管の斜視図、第１８図は熱駆動ポンプの変形例の
断面図である。 １・・・導管、 ２・・・吸入側逆止弁、 ３・・・吸
入管、４・・・加熱部、５・・・液体受容部、６・・・
気・液交換室、６ａ・・・リング、７・・・吐出管、８
・・・吐出側逆止弁、９・・・導管、 １０・・・液
体、１１・・・外部タンク、 １２・・・地面、２０
．２０ａ・・・気泡、２１・・・蒸発、２２・・・気・
液界面、 ２３・・・壁面、２３ａ・・・ストレート穴
、２４・・・液体の薄膜層、２５・・・受容部出口、 ２６・・・突出した曲面の気・液界面、２７・・・突出
部上部、 ２８・・・冷えた液体、２９・・・気泡蒸気
の凝縮、 ３２・・・Ｉ−ａ熱部の受容部出口、 ３３・・・フィン、 ３４・・・切欠、５０・・
・加熱部、 ５１・・・液体受容部、５２・・・気
・液交換室、５３・・・凝縮管、５４・・・吸込部、
５５・・・吸入管、５６・・・吐出管、 ５７
・・・吸入側逆止弁、５８・・・吐出側逆止弁、５９・
・・フィン、６０・・・気・液界面、 ６１・・・液体
の薄膜層、６２・・・リング、 ６３・・・ギャ
ップ、７１・・・加熱部、 ７２・・・液体受容部
、７３・・・気・液交換室、７４・・・凝縮管、７５・
・・逆止弁、 ７６・・・吸入管、７７・・・吐出
管、 ７８・・・吸入側逆止弁、７９・・・吐出側
逆止弁。 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１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７ 囚 手続補正書（自発） 昭和６２年２月 ７日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 】、事件の表示 昭和６１年特許願第１４４７８３号 ２、発明の名称 熱駆動ポンプ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 氏名岡安謙治 ４、代理人 住所 〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番ｌＯ号５、
補正の対象 明細書全文および図面 ６、補正の内容 （１）明細書全文を別紙のとおりに補正する。 （２）第１９図〜第２４図を追加する。 ７、添付書類の目録 （１） 全文補正明細書 １通（
２）追加図面（第１９図〜第２４図） 各１通全文補正
明細書 １、発明の名称 熱駆動ポンプ ２、特許請求の範囲 １、熱にもとづく気泡の作用により液体の移送が行われ
る熱駆動ポンプであって、 ゛液体供給管、吸入側逆
止弁、熱による気泡作用部、吐出側逆止弁、および液体
吐出管、を有し核熱による気泡作用部は外部から供給さ
れる熱を受ける加熱部、該加熱部内へ陥入する形状をも
つ液体受容部、および該液体受容部に連通し該液体受容
部より突出する気泡より大きな容積をもつ気・液交換室
を有し、 該加熱部に供給される熱により該液体受容部内の一部に
局所的高温部が生成され、該局所的高温部に存在した気
泡核が気泡に成長し、該気泡の成長により液体の吐出が
行われ、該気泡と該液体の気・液界面が受容部壁面に接
しつつ移動することによって生ずる該液体の薄膜層の蒸
発による該成長した気泡の該気液交換室への到達にもと
づく該液体受容部への新たな液体の流入による加熱部冷
却にもとづく該気泡の消滅により、液体の吸入が行われ
るようになっていることを特徴とする熱駆動ポンプ。 ２、該液体受容部の陥入形状が断面積が・長さ方向に縮
小する形状である、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動
ポンプ。 ３、該液体受容部の陥入形状が、断面積が一定である形
状である、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ４、該液体受容部への新たな液体の流入が、成長を停止
した該気泡に浮力が働くことにより気・液界面の一部が
上方へ移動することにより生起するようになっている、 特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ５、電気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て電気・液交換室内に気泡の気・液界面の侵入用の凝縮
管および流れに平行に配置された気泡の気・液界面の侵
入阻止用の毛細管作用を発揮する複数のフィンをもつ吸
入部が設けられた、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動
ポンプ。 ６、電気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て電気・液交換室内に、中心部の気泡の気・液界面の侵
入用の凝縮管および該凝縮管の下端外周の気泡の気・液
界面侵入阻止用の毛細管作用を発揮する複数個のフィン
が設けられた、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポン
プ。 ７、電気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て電気・液交換室内に、凝縮管および逆止弁が設けられ
た、 特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱駆動ポンプに関する。本発明による熱駆動ポ
ンプは、例えば家屋の暖房装置のポンプ部に用いること
ができる。また本発明による熱駆動ポンプは、工場、プ
ラントからの高温排熱を利用するポンプとして用いるこ
とができる。また本発明による熱駆動ポンプは電気の供
給が困難な辺境でのポンプとして用いることができる。 〔従来の技術、及び発明が解決しようとする問題点〕 従来このような目的の為にモーター、コンプレッサーな
どの外部動力を必要とせず液体を加熱して蒸発・凝縮を
交互に行なわせることでポンプ作用を生じさせるものと
して考案された熱駆動ポンプ（例えば雑誌ソーダと塩素
１９８３．２号、ｐ６４〜ｐ７７「熱駆動ポンプについ
て」）が知られている。 しかしこの熱駆動ポンプは始動時や加熱！（単位時間あ
たりの）が小さい場合、良好に動作しない可能性がある
問題点がある。これは長い銅パイプを加熱部として使っ
ている為と考えられる。なぜなら蒸気泡がパイプの壁面
から発生しパイプ中心へ向って成長する為には液体温度
が中心部までその液体の飽和温度近くまで昇温される必
要がある。したがって排出される液体の温度も飽和温度
近くなり、しばらく運転すると加熱部出口附近の配管を
加熱する。特に時間あたりの加熱量が小さい場合は液温
をその飽和温度まで上げるのに多くの時間がかかってし
まい、加熱部配管からの熱伝導の効果も加わり、加熱部
出口附近配ぜの温度は液体の飽和温度近くまで昇温し、
加熱部で発生した気泡は出口側配管をさらに加熱しなが
らゆっくりと成長するためになかなか凝縮せずに、つい
にはポンプ動作が止まってしまう。またこの方式の熱駆
動ポンプはポンプに投入された熱エネルギーの大部分が
排出される液体の昇温に使われ、ポンプ作用に変換され
るものは僅かで、ポンプとしての効率が良くない。そし
て構造的にも２本の加熱管が必要で、設置にあたっても
水平に配置しなくてはならない制限を受ける。 このような熱駆動ポンプの問題点を改善した熱駆動ポン
プを特開昭６１−０３１６７９号で提案した。このもの
は加熱部を他の部分より熱的に絶縁し、内部が気泡を発
生しやすいような形状をしている。 この為気泡の発生が容易になり、流量が増加し、排出さ
れる液体の温度が下がり、出口側配管の温度が下がる。 これにより気泡が凝縮しやすくなり、気泡の成長・凝縮
が頻繁になり、この為流量も増し温度も下がる、という
良い循環が働き、小さな加熱量から大きな加熱量までス
ムーズに動作するようになった。 しかし、このものにおいては、気泡が出口側配管内へ成
長する為、外部に大きな圧力負荷が加わり、加熱量が小
さい場合気泡はゆっ（・り管内へ成長する為、管を加熱
し凝縮しなくなる事がある。 又成長した気泡を凝縮過程へ誘導する為の毛細管力を利
用した吸込部を入口側管内に設置している為、大流量の
熱駆動ポンプの要求に充分に対応する上では問題が残さ
れている。 本発明の一つの目的は効率が増大された熱駆動ポンプを
得ることにある。本発明の他の目的は負荷として外部圧
力が加えられている条件下にあっても少ない加熱量から
大きな加熱量まで安全に作動する熱駆動ポンプを得るこ
とにある。また本発明の他の目的は比較的筒車な構造で
大流量に至るまで動作可能な熱駆動ポンプを得ることに
ある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明においては、熱に基づく気泡の作用により液体の
移送が行なわれる熱駆動ポンプであって、液体供給管、
吸入側逆止弁、熱による気泡作用部、吐出側逆止弁、お
よび液体吐出管、を有し核熱による気泡作用部は外部か
ら供給される熱を受ける加熱部、該加熱部内へ陥入する
形状をもつ液体受容部、および該液体受容部に連通し該
液体受容部より突出する気泡より大きな容積をもつ気・
液交換室を有し、該加熱部に供給される熱により該液体
受容部内の一部に局所的高温部が生成され、該局所的高
温部に存在した気泡核が気泡に成長し、該気泡の成長に
より液体の吐出が行なわれ、該気泡と該液体の気・液界
面が受容部壁面に接しつつ移動することによって生ずる
該液体の薄膜層の蒸発による該成長した気泡の該気液交
換室への到達に基づく該液体受容部への新たな液体の流
入による加熱部冷却に基づ（該気泡の消滅により液体の
吸入が行なわれるようになっていることを特徴とする熱
駆動ポンプが提供される。 〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例で、加熱部４は内部に陥入す
る長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部５を持ち、
その開口部は気・液交換室６に連結しである。液体受容
部５が地面１２に対して横向きになっている（図は水平
に書いであるが、下向きでも斜め下向きでもよい）。液
体がそこから流入する吸入管３と流出する吐出管７が交
換室６につながっていて、それぞれ管の端には吸入側逆
止弁２、吐出側逆止弁８、がそれぞれ−方向にのみ流体
を流すべく連結されている。導管１．９はそれぞれ液体
１０を外部タンク１１からポンプに導入し、そして加熱
された液体をポンプから外部へ排出するものである。矢
印１３は加熱部に外部から加えられる熱を表わしている
。 第２図は第１図で示した熱駆動ポンプの主要部分の詳細
な構成を示す。加熱部４は銅で出来ていて外部からの熱
が円錐形をした液体受容部５に均一かつ良好に伝わる。 気・液交換室６は加熱部からの熱が気・液交換室の容器
を通して、内部の液体に伝わらないようにガラスででき
ている。リング６ａはコバールという熱膨張率がガラス
に近い合金で作られ、−端は気・液交換室のガラスに融
着し、もう−端は加熱部の銅にロウ付けされている。こ
の為リング６ａは銅とガラスの熱膨張差を吸収し、気・
液交換室のガラスに熱膨張率の相違による応力が発生し
ない、又リングに使われているコバール合金は熱伝導率
が銅よりずっと低く、加熱部からの熱をリング６ａに接
している液体や気・液交換室６に伝えに＜＜シて、気・
液交換室６が高い温度にならないようにしている。 吸入管３、吐出管７は交換室と一体で作られている。そ
れぞれの管の端には各々吸入側逆止弁２、吐出側逆止弁
８が同一方向へ液体が流れる向きに連絡しである。逆止
、弁は圧力感度の高いフラッパー式のものである。 第１図装置の動作が第３〜第９図を参照して説明される
。 第３図は液体受容部５の断面の拡大図である。 加熱部に熱が加えられ液体受容部内の液温が上昇しつつ
ある時の、ある瞬時の液体の温度分布を等基線Ｔ１〜Ｔ
４で示したもので蒸気泡はまだこの時点では発生してい
ない、Ｔｏは交換室６内部の液温、Ｔ、は加熱部４全体
の温度で、液体の飽和温度より高い。 加熱部は銅のような熱の伝わりやすい物質で作られてい
るので、内部は一様な温度Ｔ、である。 熱は液体に接している面から熱伝導により液体に伝えら
れる。この面の熱伝導率は小さく距離が非常に短い為、
大きな熱勾配が存在する。さらに液体内部への熱伝導は
その熱伝導率が小さい為適当な熱勾配が生じる。この時
熱は受容部壁面に垂直な方向に伝わって行くので、壁面
に垂直な方向の距離ａに応じて低下してゆく温度分布を
仮定することができる。 この考えを受容部壁面に適応していくと低い温度の等基
線程、受容部先端の手前で交叉してしまう。実際は点で
交叉するのでなく図のようにある曲率を持つと考えられ
る。これは受容部先端に行く程、他の部分より高温にな
ることを示している。 別の言い方をすれば受容部内の液体が周囲の壁面から一
様に加熱されるわけであるから、半径の短い先端部が他
よりも温度が高くなるはずである。 したがってもし第３図で示したＴ４が液体の飽和温度で
あるとすると、それより先の部分の壁面ではいつでも蒸
気泡の発生が可能となる。壁面から液体に熱が伝わる場
合、対流にもよるが、ここでは、受容部が液体で満たさ
れてから先端に気泡が発生するまでの時間が短い為にこ
の影響は無視できると考えられる。 第４図は液体受容部先端の拡大図で、壁面のある点が蒸
気発生の核となり小さな気泡２０ａが発生する、気泡の
周囲の液温は飽和温度より高い為、周囲から気泡内へ蒸
発２１が起こり、気泡は成長を始める。 第５図は気泡２０がさらに成長して液体と蒸気とを分か
つ、気・液界面２２が形成される状態を示している。矢
印２１は液体から気泡内への蒸発を示している。この蒸
発により気泡が成長し気・液界面はピストンのように外
圧に対抗して図中左の方向へ移動してゆく。 第６図は気泡がさらに成長して気・液界面２２の面積が
拡大し、これに伴ってそれに接していたＴ４より高温の
液体部分は薄く引き伸ばされ、図中左側にある、より冷
えた液体部分により冷やされ、飽和温度以下になってし
まい、この気・液界面２２を通しての蒸発はほとんど無
くなってしまう。これに替って気泡を成長させる源動力
は、気・液界面２２が壁面２３に接しながら第６図中左
側の出口方向へ進む時液体の粘性により壁面２３に引き
ずられてできるクサビ状断面を持つ液体の薄膜層２４で
ある。これは非常に薄い為に壁面２３からの熱で瞬時に
蒸発し気泡の成長を続行させる。 第７図は成長した気泡の気・液界面２２が受容部出口２
５に到達すると気・液界面の壁面に接する周縁は加熱部
壁面から気・液交換室壁面へと移動し、その壁面が急に
拡大する為にその位置で停止する。 気泡は気・液界面がそれまで伴っていた薄膜層２４から
の蒸発でさらに成長し、気・液交換室内へ突出した曲面
の気・液界面２６を形成する。 気・液交換室の容積は突出した気泡の容積より大きく作
られているので、突出した気・液界面は交換室の壁面に
接触しない。そして薄膜層が無くなり、交換室壁面は熱
を伝えにくい材料でできている為、新たな蒸発が起きず
、気泡は成長を停止する。 このようにして成長した気泡の容積に相当する液体が受
容部内から交換室へ排出され、その中の液体と混合し、
その温度を上げる。同時に同量の液体が交換室から吐出
管７、吐出側逆止弁８、導管９を通って外部へ排出され
る。もちろん吸入側逆止弁２は気泡の発生による気・液
交換室内の外部に対する圧力上昇の結果閉じている。 第８図は第７図で成長を停止した気泡の突出部上部２７
が浮力の為に上へ移動し、イベリに交換室内の冷えた液
体２８が受容部へ侵入している状態を示す、交換室から
受容部への冷えた液体２８の侵入は加熱部を冷却すると
ともに気・液界面２２への気泡蒸気の凝縮２９により、
気泡を収縮させる。 第９図は気泡が収縮しそれにより交換室内が外部に対し
負圧になることで吐出側逆止弁８を閉じ吸入側逆止弁２
が開き、冷えた液体１０を外部タンク１１から導管１、
吸入側逆止弁２、吸入管３を通して交換室内へ導入する
。この収縮過程は一瞬にして完了し気泡は消滅、その分
の容積の冷えた液体が流入し、交換室は冷やされる。そ
してポンプ内は全て液体で満たされ、始めの状態にもど
る。そして加熱部内受容部先端内の液体が飽和温度に達
するまでポンプは動作を休止する。以上のように熱駆動
ポンプは間欠動作する。 第１図１２示された熱駆動ポンプは受容部５の先端にあ
る小量の液体が他の部分にある液体より早く昇温し飽和
温度以上になって気泡を発生する。 気泡の成長は受容部壁面２３にできる小量の液体の薄膜
Ｎ２４の蒸発によりなされる。という事から液体受容部
５内の大部分の量の液体は飽和温度より十分に低い温度
で、気・液交換室６内へ気泡によって排出される。気・
液交換室６は液体の飽和温度より十分低い温度に保たれ
ているので、受容部から交換室内へ突出した気泡は容易
に凝縮する。またこのようにして出来る気泡の容積は受
容部の形状と寸法によってほぼ決定され、加熱量の大小
にはあまり影響されない。 第１図の熱駆動ポンプは従来の熱駆動ポンプに比較して
同容積の気泡を発生する為に必要とするエネルギーが少
なくて済む。これは気泡になる液体以外の液体をあまり
昇温させずに気泡を発生することができるからである。 また低い温度に保たれた気・液交換室６により成長して
気泡は確実に速く消滅する。このように第１図に示され
た熱駆動ポンプは投入された熱エネルギーの内ポンプ作
用に使われる比率が従来の熱駆動ポンプよりも高く、熱
駆動ポンプとしての効率が高い。 第１図に示された熱駆動ポンプは加熱量が小さい場合で
も、気泡発生に必要なエネルギーが従来のものより少な
くて済むので気泡を発生・消滅させてポンプ作用を行う
ことができる。また第１図の熱駆動ポンプは加熱量が大
きくなった場合でも、受容部から発生する１回の気泡の
容積は加熱量に対してほぼ一定なので、気泡発生・消滅
のサイクルが増加して対応する。 第１図の熱駆動ポンプは、従来の熱駆動ポンプのように
吸入管３内に毛細管力を発揮する吸込部を設置していな
いので、吸入管の径を大きくして大きな流量のものにす
ることができる。 さらに第１図の熱駆動ポンプは設置に際して、液体受容
部５から発生した気泡に浮力が働くような角度で地面に
設置すればよく、受容部先端を水平にした場合、下向き
の場合、斜め下向きの場合など、設置の自由度が従来の
熱駆動ポンプより増加した。 加熱部４は第１図に示されたものの他、第１０゜１１
、１２ 、１３図に示される形状のものとすることがで
きる。第１０図は受容部壁面２３がゆるやかな屈曲状の
曲線の回転体となっている場合の加熱部の断面図である
。熱駆動ポンプはより大きな気泡を成長・消滅させた方
が小さな気泡の場合より交換室内の液体の入換え量が増
し、交換室が充分冷却されるので気泡の収縮も確実に行
なわれ、これによってポンプ動作が安定し、吐出流量も
増大する。したがって大きな気泡を作る為にはその源で
ある液体の薄膜層２４の量を増せばよいので、図のよう
に壁面を曲げ表面積を増加させている。 第１１図は第１図のような円錐形の受容部の先端に小さ
なストレートな穴２３ａを設けたもので、この中の液体
が真先に蒸発して気泡容積を増すとともに、受容部を機
械加工で作る時作業が容易となる。 さらに受容部壁表面をスリガラスの表面の様に粗面化す
るか、細かな粒子を表面に耐着することにより、表面に
出来た凹凸の間の液体がしみ込んで、結果として液体の
薄膜の帯の裾野が長くなり、蒸発する蒸気量が増大する
。これはまた受容部へ液体が侵入する際も毛細管力が働
き、侵入しやすくなる。 これらの工夫の施された加熱部受容部は、同一寸法の場
合、施されていないものにくらべよす大きな気泡を発生
させることができる。そして形成される気泡は受容部出
口の寸法が同一であるから、より大きく気・液交換室内
部へ突出し浮力が大きく働く。したがフて気・液の交換
が速かに行なわれ、ポンプの性能が向上する。 第１２図は加熱部４の受容部出口３２の一部にフィン３
３が複数配置したものである。フィンは液体の毛細管力
が作用する程の間隔で置かれている。 第１３図は加熱部４の受容部出口３２の一部分に切欠３
４を設けたものである。切欠きの幅は液体に毛細管力が
作用する程のものである。 これらは気泡収縮の契機を作る受容部への液体の侵入を
助長し、受容部先端が地面に対して少々斜め上向きの設
置角度で設置されるような場合でも気泡収縮を行なわせ
ることが出来、設置の自由度は増す。 本発明の他の変形例が第１４図に示される。加熱部５０
の液体受容部５１と気・液交換室５２とは、凝縮管５３
、吸込部５４を通る２つの流路で連結している。凝縮管
５３は薄肉厚の管で交換室内に設置してあり、管内の熱
が外側の交換室内の液体に良く伝わるようになっている
。吸込部５４は加熱部５０と交換室５２の接している面
で凝縮管５３が占めている以外の所に設置され、液体の
毛細管力を発揮する様な間隔で複数のフィン６０が流れ
に平行に配置されている。吸入管５５と吐出管５６が交
換室５２と一体で作られていて、それぞれの端には吸入
側逆止弁５７、吐出側逆止弁５８が連結している他は第
１図のものと同様である。 第１５図は加熱部５０と交換室５２が接している付近を
拡大した断面図で、受容部側は気泡２０で満たされ交換
室内は液体が満ちている。そして両者を分つ気・液界面
６０は凝縮管５３の中へ侵入しようとしている所である
。吸込部５４への気・液界面の侵入は複数のフィンによ
る液体の毛細管力により阻止される。したがって気泡は
凝縮管５３内へのみ成長してゆくが、この時点における
気泡成長の源は前と同様液体の薄膜層部分６１からの蒸
発である。 凝縮管５３は交換室内の液体により充分冷やされている
ので管内へ成長していった気泡は速かに管壁へ凝縮し始
める。これにより気泡は収縮を始めると吸込部５４から
受容部内へ液体が流入し、受容部５１、加熱部５０を冷
却、それによりさらに気泡は収縮し、交換室内が外部に
対し負圧になり、前と同様吐出側逆止弁５８は閉じ吸入
側逆止弁５７が開くことにより、外部から冷えた液体が
導管、吸入側逆止弁５７、吸入管５５を通して交換室５
２、受容部５１に導入され、気泡は消滅する。 このタイプの熱駆動ポンプは凝縮管５３での凝縮により
気泡の収縮が始まるので重力の影響を受けにくく、どの
様な向きにでも設置できる。さらに毛細管力を利用した
吸込部５４が吸入管５５に設置されていない為、吸込部
の流路抵抗による吸入管５５から交換室５２に入り吐出
管５６から出る流れを制限するものが無くなる為に大き
な流量を得ることができる。 第１６図は第１４図に示した熱駆動ポンプの他の実施例
で、中心部に凝縮管５３を置きその下端の外周に多数の
フィン５９を植設し、コバール合金製リング６２ととも
に吸込部５４を形成するものである。加熱部５０、液体
受容部５１、気・液交換室５２、吸入管５５、吐出管５
６は今までと同じである。交換室内へ開口する凝縮管５
３のギャップ６３は吸入管から入り直接吐出管へ行く主
流を通過させる為のもので、これにより、流路抵抗の大
きい吸込部５４、凝縮管５３をバイパスして液体が通過
する事ができる。これはまた不凝縮性気泡たとえば空気
のアワが混入した場合も、受容部５工に吸い込むこと無
く外部に排出することができ、アワにより動作停止の事
故に対する安全性が増す。 第１７図は、凝縮管５３とフィン５９である。 第１８図は第１４図の熱駆動ポンプの変形例で、フィン
で構成された吸込部の代りに逆止弁７５を設置したもの
で、フィンが無い為受容部７２へ流入する時の抵抗を減
らし、流入する液体の量を増し、より大きな受容部にも
対応できるようにしたものである。他の、加熱部７１、
液体受容部７２、気・液交換室７３、凝縮管７４、吸入
管７６、吐出管７７、吸入側逆止弁７８、吐出側逆止弁
７９、は第１４図のものと同一である。 加熱部の構造の他の例が第１９図に示される。 すなわち加熱部および液体受容部は第１９図のような長
さ方向に同一断面を有するものでもよい。 動作も第１図装置のものと同様で、第２０図〜第２４図
を参照しつつ以下に説明される。 第２０図は第１９図に示された液体受容部の断面の拡大
図である。第１図の場合と同様に加熱部に熱が加えられ
液体受容部内の液温か上昇しつつあるときの、ある瞬時
の液体の温度分布を等混線Ｔ、−Ｔ、で示したもので蒸
気泡はまだこの時点では発生していない。Ｔｏは交換室
内部の液温である。Ｔ、は加熱郡全体の温度で液体の飽
和温度より高い。 加熱部は熱の良導体でできているので内部は−様な温度
Ｔ３である。熱は液体に接している面から熱伝導により
液体に伝えられ、同様に液体内部へ伝わって行く。この
とき、熱は受容部壁面に垂直な方向へ伝わって行くので
、壁面に垂直な方向の距離ａに応じて低下してゆく温度
分布を仮定することができる。この考えを受容部壁面に
適応していくと低い温度の等基線程、受容部底面の手前
で交差してしまう、そして点で交叉するのでなく第２０
図のように成る曲率をもつ。 それにより、受容部底面の周辺が他の部分より高温にな
ることを示している。したがって、もし第２０図で示し
たＴ４が液体の飽和温度であるとすると、それより先の
周辺部は局所的高温部となり、その中の壁面では気泡核
が成長し、蒸気泡の発生が可能となる。また熱は対流に
よっても伝えられるが、対流によって受容部内液体が飽
和温度になるのに必要な時間より十分に短かい時間で気
泡が発生する為、対流による熱伝達は無視できる。 第２１図は液体受容部底面周辺の拡大図で、壁面の成る
点例えば液体受容部（５）の上隅部近傍の点が蒸気発生
の核となり、小さな気泡２０ａが発生、周囲の飽和温度
より高い温度の液体からの蒸袷２１により成長をはじめ
る。−例として上隅部近傍の点を挙げたが、下隅部近傍
の点にも同様の可能性がある。 第２２図に示されるように、気泡２０がさらに成長して
液体と蒸気とを分かつ気・液界面２２が形成され、液体
から気泡内への蒸ｆｉ２１が行なわれ気泡がさらに成長
して行（。 第２３図に示されるように、気泡がさらに成長し気・液
界面２２の面積が拡大し、これに伴ってそれに接してい
たＴ４より高温の液体部分は薄く引き伸ばされ、上側に
あるより冷えた液体部分により冷やされ、飽和温度以下
になり、この気・液界面からの気泡への蒸発はほとんど
なくなる。これに代って気泡を成長させる原動力は、気
・液界面２２が壁面２３に接しながら拡大、移動するこ
とによって液体の粘性により壁面２３に引きずられて生
ずる液体の薄膜層２４からの蒸発である。 これは非常に薄い為に壁面２３からの熱で容易に蒸発し
気泡の成長を続行させる。 第２４図には気泡がさらに成長し、受容部内液体をおお
い受容部出口へ向って成長して行く様子が示される。 前記においては、説明の便宜上受容部底面周辺部に生じ
た１ケの気泡核の成長について述べたが、実際には、通
常複数の気泡核が成長して複数の気泡になり、これらは
成長するとともに速かに合体し一つの気泡となって成長
する。 使用する液体について、実施例では水を使用する。 これ以外にアルコール、メタノール、アセトン等の有機
溶媒、アンモニア、Ｒ−１１、Ｒ１２等の冷媒及びそれ
らの混合物、水銀などの液状金属、ナトリウム金属等、
液体が蒸発してあとに固形物を残さないものであれば何
でもよい。これら液体を種々選択することで種々の温度
領域で作動する熱駆動ポンプを得ることができる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、効率が増大させられた熱駆動ポンプを
実現することができる。また、本発明によれば負荷とし
て外部圧力が加えられている条件下にあっても、少ない
加熱量から大きな加熱量まで安定に作動する熱駆動ポン
プを得ることができる。また、本発明によれば比較的簡
単な構造で大流量に至るまで作動可能な熱駆動ポンプを
得ることができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例としての熱駆動ポンプの概略
図、 第２図は第１図装置の主要部の構成を詳細に示す断面図
、 第３図は第１図装置における液体受容部の断面図、 第４図〜第９図は液体受容部内での気泡の発生から消滅
までの変化状況を示す図、 第１０図、第１１図は液体受容部の変形例を示す断面図
、 第１２図、第１３図は液体受容部用ロ開ロ部の変形例を
示す斜視図、 第１４図は熱駆動ポンプの変形例の断面図、第１５図は
第１４図装での主要部分の断面図、第１６図は熱駆動ポ
ンプの変形例の断面図、第１７図は第１６図装置におけ
る凝縮管の斜視図、 第１８図は熱駆動ポンプの変形例の断面図、第１９図は
加熱部の構造の他の例を示す図、第２０〜２４図はいず
れも第１９図の装置の液体受容部内の変化状況を示す図
である。 １・・・導管、 ２・・・吸入側逆止弁、３
・・・吸入管、 ４・・・加熱部、５・・・液
体受容部、 ６・・・気・液交換室、６ａ・・・リ
ング、 ７・・・吐出管、８・・・吐出側逆止
弁、 ９・・・導管、１０・・・液体、
１１・・・外部タンク、１２・・・地面、 ２
０ 、２０２・・・気泡、２１・・・蒸発、
２２・・・気・液界面、２３・・・壁面、 ２
３ａ・・・ストレート穴、２４・・・液体の薄膜層、
２５・・・受容部出口、２６・・・突出した曲面の気・
液界面、２７・・・突出部上部、 ２８・・・冷えた
液体、２９・・・気泡蒸気の凝縮、 ３２・・・加熱部の受容部出口、 ３３・・・フィン、 ３４・・・切欠、５０・
・・加熱部、 ５１・・・液体受容部、５２・・
・気・液交換室、 ５３・・・凝縮管、５４・・・吸込
部、 ５５・・・吸入管、５６・・・吐出管、
５７・・・吸入側逆止弁、５８・・・吐出側逆
止弁、 ５９・・・フィン、６０・・・気・液界面、
６１・・・液体の薄ＷＪ、Ｎ、６２・・・リング、
６３・・・ギャップ、７１・・・加熱部、
７２・・・液体受容部、７３・・・気・液交換室、
７４・・・凝縮管、７５・・・逆止弁、 ７
６・・・吸入管、７７・・・吐出管、 ７８・・
・吸入側逆止弁、７９・・・吐出側逆止弁。 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図 第２３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、熱にもとづく気泡の作用により液体の移送が行われ
る熱駆動ポンプであって、 液体供給管、吸入側逆止弁、熱による気泡作用部、吐出
側逆止弁、および液体吐出管、を有し該熱による気泡作
用部は外部から供給される熱を受ける加熱部、該加熱部
内へ陥入する長さ方向に縮小する形状をもつ液体受容部
、および該液体受容部に連通し該液体受容部より突出す
る気泡より大きな容積をもつ気・液交換室を有し、 該加熱部に供給される熱により該液体受容部に発生した
気泡核が気泡に成長し、該気泡の成長により液体の吐出
が行われ、該成長した気泡の該気液交換室への到達にも
とづく該液体受容部への新たな液体の流入による加熱部
冷却にもとづく該気泡の消滅により、液体の吸入が行わ
れるようになっていることを特徴とする熱駆動ポンプ。 ２、該液体受容部への新たな液体の流入が、成長を停止
した該気泡に浮力が働くことにより気・液界面の一部が
上方へ移動することにより生起するようになっている、 特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。 ３、該気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て該気・液交換室内に気泡の気・液界面の侵入用の凝縮
管および流れに平行に配置された気泡の気・液界面の侵
入阻止用の毛細管作用を発揮する複数のフィンをもつ吸
入部が設けられた、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動
ポンプ。 ４、該気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て該気・液交換室内に、中心部の気泡の気・液界面の侵
入用の凝縮管および該凝縮管の下端外周の気泡の気・液
界面侵入阻止用の毛細管作用を発揮する複数個のフィン
が設けられた、特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポン
プ。 ５、該気・液交換室と該液体受容部との接続位置におい
て該気・液交換室内に、凝縮管および逆止弁が設けられ
た、 特許請求の範囲第１項記載の熱駆動ポンプ。
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