JP2009008382A - Decompression boiling/cooling-heat collecting device - Google Patents

Decompression boiling/cooling-heat collecting device Download PDF

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JP2009008382A JP2008138493A JP2008138493A JP2009008382A JP 2009008382 A JP2009008382 A JP 2009008382A JP 2008138493 A JP2008138493 A JP 2008138493A JP 2008138493 A JP2008138493 A JP 2008138493A JP 2009008382 A JP2009008382 A JP 2009008382A
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Haruki Sato
春樹 佐藤
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    • Y02B10/20Solar thermal

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To radiate heat by low energy from a computer and a dwelling space, by developing a mechanism for radiating the heat from a cooling part by absorbing the heat from a heat source with a simple structure. <P>SOLUTION: This decompression boiling/cooling-heat collecting device has a vacuum vessel having a heat collecting part and the cooling part by sealing a working fluid in the vacuum vessel in a two-phase state of a liquid phase and a gaseous phase with the vacuum vessel, and is characterized in that the cooling part is set above the heat collecting part in a gravity field. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、効率的な熱輸送を行う装置に関する。   The present invention relates to an apparatus that performs efficient heat transport.

太陽熱や低温排水から熱を取り出して有効利用使用する技術は、太陽集熱器やヒートパイプとして実用されている。
本発明者は、先に特許文献1(特許第3886045号公報)として高効率低温集熱パネルとその熱輸送システム(図8参照)を提案した。この提案は、太陽熱を利用することを目的とし、その構成は、太陽熱集熱部、減圧機、ヘッダー、凝縮器を備え、各機器を連結して熱媒体を循環させる熱媒体循環経路を形成した低温集熱輸送システムであって、熱媒体循環経路は、傾斜して設置された集熱部の上部とヘッダーを介して凝縮器と連結し、該凝縮器と前記集熱部の下部と連結する経路と、ヘッダーから分岐して前記の凝縮器と集熱部の下部と連結する経路の途中に連接された分岐経路を備えており、ヘッダーは、集熱部で発生する突沸による気液混合物から液を分離して前記分岐経路へ液を流す邪魔板を設けて、熱媒体循環経路を減圧にして気液両状態の熱媒体を利用し、かつ循環経路を備えたことを特徴とする低温集熱熱輸送システムとするものであり、飲料水などを得るために用いるシステムを提供するものである。
A technology for taking out heat from solar heat or low-temperature wastewater and using it effectively is used as a solar collector or heat pipe.
The inventor previously proposed a high-efficiency low-temperature heat collection panel and its heat transport system (see FIG. 8) as Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3886045). This proposal is aimed at utilizing solar heat, and its configuration includes a solar heat collecting part, a pressure reducer, a header, and a condenser, and forms a heat medium circulation path that connects each device to circulate the heat medium. In the low-temperature heat collecting and transporting system, the heat medium circulation path is connected to the condenser via the header and the upper part of the heat collecting part installed at an inclination, and is connected to the condenser and the lower part of the heat collecting part. And a branch path that is branched from the header and connected to the condenser and the lower part of the heat collecting part.The header is formed from a gas-liquid mixture caused by bumping generated in the heat collecting part. A baffle plate that separates the liquid and flows the liquid to the branch path is provided, the heat medium circulation path is depressurized to use a gas medium-liquid heat medium, and the circulation path is provided. It is intended to be a heat and heat transport system, to obtain drinking water, etc. There is provided a system for use in.

その他、特許文献2(特開平10−300242号公報)には、内部を減圧下に保持した外側ガラス管1内に、液体の作動媒体が封入された内側ガラス管2の一部を挿入して成るとともに、内側ガラス管2における外側ガラス管内の挿入部で作動媒体を気化せしめ、内側ガラス管における外側ガラス管外の露出部で気化させた作動媒体を液化するようにして、液化に伴う潜熱を利用して、水を加温して温水とする温水装置(図9参照。符号は特許文献2に記載されたものを援用)が開示されている。このような形式の太陽熱利用装置は、集熱部は太陽光を透過し、外気から遮断するために外側を透明なガラス管で覆われ、断熱性能を上げるために外側のガラス管も真空とされる。   In addition, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-300242), a part of an inner glass tube 2 in which a liquid working medium is sealed is inserted into an outer glass tube 1 whose interior is held under reduced pressure. In addition, the working medium is vaporized at the insertion portion in the outer glass tube in the inner glass tube 2 and the working medium vaporized in the exposed portion outside the outer glass tube in the inner glass tube is liquefied, so that the latent heat accompanying liquefaction is reduced. A hot water device (see FIG. 9, which uses water described in Patent Document 2) is disclosed that uses water to warm water to make warm water. In this type of solar heat utilization device, the heat collecting part transmits sunlight and is covered with a transparent glass tube on the outside in order to block it from the outside air, and the outside glass tube is also evacuated to improve heat insulation performance. The

特許第3886045号公報Japanese Patent No. 3886045 特開平10−300242号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-300242

本発明は、集熱部を真空ガラス管で覆う必要が無く、全体として簡便な構造によって、熱源から熱を吸収し冷却部から放熱する機構を開発し、コンピュータや居住空間から低エネルギーにて放出することを目的とする。   The present invention eliminates the need to cover the heat collecting part with a vacuum glass tube and develops a mechanism that absorbs heat from the heat source and dissipates it from the cooling part with a simple structure as a whole, and releases it from the computer and living space with low energy. The purpose is to do.

本発明は、真空容器内に液相と気相の2相状態に作動流体を封入し、外部の熱を液相部から吸収し、気相部おいて冷却されて気体から液体に相変化するときに潜熱を外部へ放出することを利用する物である。減圧下に封入されている作動流体は、常に飽和状態であり、冷却部よりも高温であれば容易に沸騰して冷却部に効率よく熱を運ぶことができる現象を利用する物である。冷却部と集熱部に温度差があればよく、集熱部を真空ガラス管で覆う必要はない。   The present invention encloses a working fluid in a liquid phase and a gas phase in a vacuum vessel, absorbs external heat from the liquid phase part, and is cooled in the gas phase part to change the phase from gas to liquid. Sometimes it uses the release of latent heat to the outside. The working fluid sealed under reduced pressure is always in a saturated state and utilizes a phenomenon in which it can easily boil and efficiently carry heat to the cooling section if the temperature is higher than that of the cooling section. It is sufficient if there is a temperature difference between the cooling part and the heat collecting part, and it is not necessary to cover the heat collecting part with a vacuum glass tube.

本発明の主な構成は次のとおりである。
1.真空容器と真空容器内に作動流体を液相と気相の2相状態で封入し、真空容器は集熱部と冷却部を備えた減圧沸騰冷却・集熱装置であって、重力場においては冷却部が集熱部より上方に設定されていることを特徴とする減圧沸騰冷却・集熱装置。
集熱部は真空容器の外周を外筒で覆われる必要はなく熱源に暴露されている。
2.1.に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が、集熱部を発熱部に隣接して配置され、冷却部を機器の外面に配置したことを特徴とする内部から外部へ放熱する放熱器を備えた機器。
3.1.に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が、屋根面に配置され、冷却部が雪止め部に接触し、集熱部が冷却部に連続した下方斜面に配置されていることを特徴とする融雪装置であることを特徴とする屋根用融雪装置。
4.1.に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が備えられた移動車両であって、
集熱部が車両内面の床、壁などに配置され、冷却部が車両の天井、後部等に配置されていることを特徴とする移動車両用の空調装置。
移動車両は自動車、乗用車、貨物部、電車等に適用でき、冷却用吸熱装置として、空冷、水冷の双方が利用でき、水源として空調の凝縮水や水素自動車の排水を利用できる。
5.1.に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が備えられた建造物であって、集熱部が屋内に配置され、冷却部が屋外へ配置されたことを特徴とする建造物用の空調装置。
建造物が住居、ビル、工場、倉庫、商業施設、畜舎、園芸施設、屋内スポーツ施設、東屋などに適用することができる。屋根材、壁材などの建材、建具にも応用することができる。
The main configuration of the present invention is as follows.
1. A working fluid is sealed in a vacuum vessel and a vacuum vessel in a liquid phase and a gas phase, and the vacuum vessel is a vacuum boiling cooling / collecting device having a heat collecting part and a cooling part. A reduced-pressure boiling cooling / collecting device, wherein the cooling unit is set above the heat collecting unit.
The heat collecting part does not need to be covered with an outer cylinder on the outer periphery of the vacuum vessel and is exposed to a heat source.
2.1. The vacuum boiling cooling / collecting device described in 1 is provided with a radiator for radiating heat from the inside to the outside, wherein the heat collecting part is disposed adjacent to the heat generating part, and the cooling part is disposed on the outer surface of the device. Equipment.
3.1. The vacuum boiling cooling / collecting device described in 1 is arranged on the roof surface, the cooling part is in contact with the snow stopper, and the heat collecting part is arranged on the lower slope continuous with the cooling part. A snow melting device for roofs, which is a snow melting device.
4.1. A mobile vehicle equipped with the vacuum boiling cooling / collecting device described in 1.
An air conditioner for a moving vehicle, wherein the heat collecting part is arranged on a floor, a wall or the like on the inner surface of the vehicle, and the cooling part is arranged on a ceiling, a rear part or the like of the vehicle.
The moving vehicle can be applied to automobiles, passenger cars, cargo sections, trains, etc., and both air cooling and water cooling can be used as a cooling heat absorption device, and condensate of air conditioning and drainage of hydrogen automobiles can be used as water sources.
5.1. A building air conditioner comprising the reduced-pressure boiling cooling and heat collecting apparatus described in 1., wherein the heat collecting part is disposed indoors and the cooling part is disposed outdoors.
The building can be applied to a residence, a building, a factory, a warehouse, a commercial facility, a barn, a horticultural facility, an indoor sports facility, an arbor, etc. It can also be applied to building materials and fittings such as roofing materials and wall materials.

6.真空容器と真空容器内に作動流体を液相と気相の2相状態で封入し、真空容器は下部
側を集熱部とし上側を冷却部とした減圧沸騰冷却・集熱装置であって、冷却部は冷媒と熱交換可能とされており、集熱部は熱媒と熱交換可能とされており、これらを内部に組み込んだ冷暖房用パーティション。
6). A vacuum vessel and a vacuum vessel enclose a working fluid in a liquid phase and a gas phase in a two-phase state, and the vacuum vessel is a vacuum boiling cooling / collecting device having a heat collecting part on the lower side and a cooling part on the upper side, The cooling unit is capable of exchanging heat with the refrigerant, and the heat collecting unit is capable of exchanging heat with the heat medium.

本発明は、簡便な機構によって、廃熱あるいは熱供給ができ、そのために必要なエネルギーは零か殆ど必要がなく、省エネルギーである。
廃熱すべき熱源に対して直接接触させることができ、形状も自由であるので、省スペースである。
基本的には、吸熱側は冷却側が暴露される温度よりも高い状態において利用できるので、大気(室温)に暴露する場合は外気よりも高い温度であれば、普通に利用できる。冷却部を水滴などと接触させれば、冷却部を外気よりも低温化することができ、集熱部を気温(室温)より低い状態あるいは移送する熱量を多くすることができるので、急冷が可能である。真空容器に真空(減圧)状態に作動流体を液相と気相の2相状態で封入し、該真空容器は該作動流体が液相に存在する部分である集熱部と該作動流体が気相として存在する冷却部を備えており、作動流体が容器外部から熱エネルギーを吸収あるいは容器外部へ放熱することにより液相と気相とに可逆的に相変化可能に設けられた減圧沸騰冷却・集熱装置である。
空調、コンピュータの冷却、車両の空調、融雪屋根、屋根や壁などの建材、冷暖房パーティションなどに応用可能であり、省エネルギーが可能である。
減圧沸騰パネルを用いて、室内温度コントロールの実証試験の結果、室内温度を外気温より高くできることが確認できた。減圧沸騰型ソーラーパネルと組み合わせることにより、ソーラーパネルにより得た熱を蓄熱槽に貯留し、屋内に設けた減圧沸騰パネルの熱源とすることができ、本件発明の減圧沸騰冷却・集熱構造を用いることにより太陽熱を利用した、屋内温度コントロールが可能となる。
In the present invention, waste heat or heat can be supplied by a simple mechanism, and energy required for that purpose is zero or almost no, and energy is saved.
Space can be saved because it can be brought into direct contact with the heat source to be waste heat and the shape is also free.
Basically, the endothermic side can be used in a state higher than the temperature to which the cooling side is exposed. Therefore, when exposed to the atmosphere (room temperature), it can be used normally if the temperature is higher than the outside air. If the cooling unit is brought into contact with water droplets, etc., the cooling unit can be cooled to a temperature lower than the outside air, and the heat collecting unit can be cooler than the ambient temperature (room temperature) or the amount of heat to be transferred can be increased. It is. A working fluid is sealed in a vacuum (reduced pressure) state in a two-phase state of a liquid phase and a gas phase in the vacuum vessel, and the vacuum vessel is a portion where the working fluid exists in the liquid phase and the working fluid is in the air. A cooling part that exists as a phase, and the working fluid absorbs heat energy from the outside of the container or dissipates heat to the outside of the container, so that it can be reversibly changed into a liquid phase and a gas phase. It is a heat collector.
It can be applied to air conditioning, computer cooling, vehicle air conditioning, snow-melting roofs, building materials such as roofs and walls, air conditioning partitions, etc., and can save energy.
As a result of the demonstration test of the indoor temperature control using the vacuum boiling panel, it was confirmed that the indoor temperature could be higher than the outside air temperature. Combined with a vacuum boiling solar panel, the heat obtained by the solar panel can be stored in a heat storage tank and used as a heat source for the vacuum boiling panel installed indoors, using the vacuum boiling cooling and heat collecting structure of the present invention. Thus, indoor temperature control using solar heat becomes possible.

真空引きしたケース内に作動流体を液体と気体の2相状態で封入し、冷却部を冷やすことで集熱部の熱を効率よく冷却部に輸送するものである(作動流体は水やエタノール水溶液等)。このような簡単な組み合わせで空調・集熱・冷却・融雪等々様々な用途で最小の動力で熱利用することが可能となる。ヒートパイプと似ているが、ウイックの毛細管現象を用いるのではなく、減圧沸騰現象を利用するものである。集熱部および冷却部はプレートや管の形状である。重力場では冷却部は集熱部より上部にあることが必要である。集熱部は水平である必要はなく、集熱部と冷却部が垂直に接続する必要もない。集熱部の集熱方法あるいは冷却部の冷却方法は、空冷や水の蒸散、ヒートポンプで冷却した水を流すなど様々な方法がある。   The working fluid is sealed in a two-phase state of liquid and gas in a vacuumed case, and the heat of the heat collecting part is efficiently transported to the cooling part by cooling the cooling part (the working fluid is water or ethanol aqueous solution) etc). With such a simple combination, it is possible to use heat with minimum power in various applications such as air conditioning, heat collection, cooling, and snow melting. It is similar to a heat pipe but uses the vacuum boiling phenomenon rather than the wick capillary phenomenon. The heat collecting part and the cooling part are in the shape of a plate or a tube. In the gravitational field, the cooling part needs to be above the heat collecting part. The heat collecting part does not need to be horizontal, and the heat collecting part and the cooling part do not need to be connected vertically. There are various methods for collecting heat at the heat collecting section or cooling the cooling section, such as air cooling, water transpiration, and water cooled by a heat pump.

各構成要素について説明する。
1.作動流体
水、アルコール、アルコール・水混合液などが安全で取扱いが容易である。水は1gを気化し、集熱することによって、2〜2.5kwのエネルギーを吸収するので、効率の良い媒体である。アルコールは凝固点が低いので、寒冷な環境でも使用できる。作動流体は、この3種類に限らず、液体と気体の相変化を起こすものであれば、理論上は使用可能である。
Each component will be described.
1. Working fluid Water, alcohol, alcohol / water mixture, etc. are safe and easy to handle. Water is an efficient medium because it absorbs energy of 2 to 2.5 kw by vaporizing 1 g and collecting heat. Alcohol has a low freezing point and can be used in cold environments. The working fluid is not limited to these three types and can be used theoretically as long as it causes a phase change between liquid and gas.

2.真空容器
真空容器は密閉した空間を減圧して、作動流体を封入するものである。真空に近く減圧するので、容器は大気圧で変形しないような内部に支持壁などの構造を設ける必要がある。金属、合成樹脂などによって製造することができる。金属製は、溶媒によって密閉性を確保する必要があること、平板状にすると大気圧対策として、中間支持部材を多数設ける必要があり、加工精度が要求される。合成樹脂は、形成型により全体を一括成形できるので、気密性や中間の支持体も含めて、一体的に同時に製造することが可能である。一方、型技術の制約がある。
真空容器は、熱部に接触し、冷却部は放冷部となる。冷却部は、水などの作動流体が気体として存在する場所であるので、液体として存在する集熱部より上方に位置する必要がある。集熱部と冷却部は屈曲しても良く、直線状でも良い。
2. Vacuum container A vacuum container depressurizes a sealed space and encloses a working fluid. Since the pressure is reduced close to a vacuum, it is necessary to provide a structure such as a support wall inside the container so that it does not deform at atmospheric pressure. It can be made of metal, synthetic resin or the like. For metal, it is necessary to ensure hermeticity with a solvent, and when it is made flat, it is necessary to provide a large number of intermediate support members as a measure against atmospheric pressure, and processing accuracy is required. Since the synthetic resin can be molded as a whole by a forming die, it can be manufactured integrally and simultaneously, including hermeticity and an intermediate support. On the other hand, there are restrictions on mold technology.
A vacuum vessel contacts a heat part and a cooling part turns into a cooling part. Since the cooling unit is a place where a working fluid such as water exists as a gas, the cooling unit needs to be positioned above the heat collecting unit that exists as a liquid. The heat collecting part and the cooling part may be bent or linear.

3.集熱部
集熱部は水などの作動流体が液相として存在しており、高温部に直接接触するか、太陽光から熱エネルギーを吸収して、突沸状に気化する部分である。突沸して気化した気体は、上方にある冷却部へ移行する。集熱部は集熱する対象物の大きさや形状に合わせて設計することができる。
3. Heat collecting part The heat collecting part is a part in which a working fluid such as water exists as a liquid phase and directly contacts the high temperature part or absorbs heat energy from sunlight and vaporizes in a bumpy manner. The gas vaporized by bumping moves to an upper cooling unit. The heat collecting part can be designed according to the size and shape of the object to be collected.

4.冷却部
冷却部は、水などの作動流体が気相として存在しており、放冷して気体から凝縮時に潜熱を放出して、液体に変化する。液体は下方にある集熱部に移行する。液体はシステム内あるいは別に設けられた管内を通り集熱部に移行する。冷却部は集熱部より低い温度雰囲気にあるときに、この放冷は生ずる。水を流す霧状の雰囲気にするなどにより、強制的に低温域を作り出すことも可能である。冷却部は放冷し易いようにフィン状など、広面積にすると効率的である。
集熱部と冷却部は、作動流体が移動できるように直通している。
4). Cooling unit In the cooling unit, a working fluid such as water is present as a gas phase, and is cooled and discharged from the gas when condensed to release latent heat to be changed into a liquid. The liquid moves to the heat collecting section below. The liquid passes through the system or a separately provided pipe and moves to the heat collecting section. This cooling occurs when the cooling part is in a lower temperature atmosphere than the heat collecting part. It is also possible to forcibly create a low-temperature region by making a mist-like atmosphere in which water flows. It is efficient if the cooling part has a wide area such as a fin shape so that it is easy to cool.
The heat collecting section and the cooling section are directly connected so that the working fluid can move.

5.構造
構造を様式的に示すと、極めて簡便な構造とすることができる。例えば図1に示すと、水平な集熱部2とL型に屈曲して立ち上がった冷却部3から減圧沸騰現象を利用する集熱装置1が構成される。図示の例では、作動流体4の流面は、L型の立ち上がった部分で集熱部2の水平よりも高い位置にあり、突沸した気体は確実に冷却部に移行することとなる。
5). Structure When the structure is shown in a stylized manner, it can be a very simple structure. For example, as shown in FIG. 1, a heat collecting apparatus 1 that uses a vacuum boiling phenomenon is configured from a horizontal heat collecting section 2 and a cooling section 3 that is bent and rises into an L shape. In the example shown in the drawing, the flow surface of the working fluid 4 is at a position higher than the horizontal of the heat collecting unit 2 at the L-shaped rising portion, and the bumped gas surely moves to the cooling unit.

応用は、放冷目的に使用する用途に主に使うことができる。また、放冷した熱を利用する用途に使用することもできる、例えば、空調、コンピュータの冷却、各種機器の放冷、車両の空調、融雪屋根、屋根や壁などの建材、冷暖房パーティションなどが可能である。建造物が住居、ビル、工場、倉庫、商業施設、畜舎、園芸施設、屋内スポーツ施設、東屋等にも適用可能である。   The application can be used mainly for applications used for cooling purposes. It can also be used for applications that use the cooled heat, for example, air conditioning, computer cooling, various equipment cooling, vehicle air conditioning, snow melting roofs, building materials such as roofs and walls, air conditioning partitions, etc. It is. The building can be applied to a residence, a building, a factory, a warehouse, a commercial facility, a barn, a horticultural facility, an indoor sports facility, an arbor, etc.

<機能試験>
本願発明の減圧沸騰冷却・集熱機構のエネルギー効率を確認する実験を行った。装置概要を図2に示す。真空引きをして水を半分入れた太陽熱集熱器Bに凝縮器Cを繋ぎ、冷却塔Eで冷やした水を循環させて太陽熱吸収を行う簡単な屋外装置である。
自然環境では、外気温の上昇は太陽熱がその主な要因であり、その熱を植物は主に葉から水を蒸散させることで温度制御を行っている。この装置はこの自然の温度制御機構を参考に作成した装置である。太陽熱集熱器で吸収された熱を木の葉の代わりに冷却塔から水を蒸散させることで大気に捨てる構成とした。
集熱器は、透明ガラス製で、直接空気に曝されており、二重管構造ではない。透明なので,液面の状態などを直接観察することができる。真空ポンプは、注入する液量を変化させるなど、実験条件を変更するときに使用するもので、実機では必要ない。
本試験装置は凝縮器Cが、冷却部に相当し、凝縮器Cの構成は、冷却部の配管が冷却水の中に通されている。この冷却水は、冷却塔Eを循環し、凝縮時に放出される潜熱は循環する冷却水によって、運ばれて冷却塔Eで蒸発して放冷される構成である。この冷却塔で蒸発する環境温度と蒸発量を計測して、集熱放冷の効果を測定する。
また、この装置では、凝縮した液は、復路を経由して、ヘッダーAに回帰するように構成している。この装置は実験系として、作成したものであって、実機では、必ずしも復路を別にする必要はない。
<Function test>
An experiment was conducted to confirm the energy efficiency of the vacuum boiling cooling and heat collecting mechanism of the present invention. An outline of the apparatus is shown in FIG. It is a simple outdoor device that absorbs solar heat by connecting a condenser C to a solar heat collector B that is evacuated and half-filled with water, and circulating water cooled by a cooling tower E.
In the natural environment, the increase in outside air temperature is mainly caused by solar heat, and plants control the temperature by transpiration of water mainly from the leaves. This device was created with reference to this natural temperature control mechanism. The heat absorbed by the solar heat collector was discarded to the atmosphere by evaporating water from the cooling tower instead of leaves.
The heat collector is made of transparent glass and directly exposed to air, and is not a double tube structure. Because it is transparent, the liquid level can be observed directly. The vacuum pump is used when changing the experimental conditions such as changing the amount of liquid to be injected, and is not necessary in the actual machine.
In this test apparatus, the condenser C corresponds to the cooling unit, and the condenser C is configured such that the piping of the cooling unit is passed through the cooling water. This cooling water circulates in the cooling tower E, and the latent heat released at the time of condensation is carried by the circulating cooling water, evaporated in the cooling tower E, and allowed to cool. The environmental temperature evaporating in this cooling tower and the amount of evaporation are measured to measure the effect of heat collection and cooling.
In this apparatus, the condensed liquid returns to the header A via the return path. This apparatus was created as an experimental system, and it is not always necessary to separate the return path in an actual machine.

計測した結果を表1に示す。表1に示すように冷却塔での水の蒸散温度は外気温よりも常に低温であり、太陽から得た熱を外気に低温で捨てることを可能としていることがわかる。一般に、熱は高温から低温へ移動すると思い込まれていて、冷房時の排熱は高温で捨てられヒートアイランドの一因となっている。しかしながら、ここでは、自然の仕組みに学び、低温の熱として周囲環境に排熱することを可能としている。   The measured results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the transpiration temperature of water in the cooling tower is always lower than the outside air temperature, and it is understood that the heat obtained from the sun can be thrown away into the outside air at a low temperature. In general, heat is assumed to move from a high temperature to a low temperature, and the exhaust heat during cooling is discarded at a high temperature, contributing to a heat island. However, here it is possible to learn from the natural mechanism and exhaust it to the surrounding environment as low-temperature heat.

この現象は、集熱器内の水は空気が抜かれて低圧になっていて常に沸騰寸前の飽和状態にあり、集熱器にわずかな太陽熱などの熱入力があれば、あるいは冷却水よりも集熱器内の水が少しでも高温であれば直ちに周囲から熱を奪って水が勢いよく沸騰する現象を利用するものである。これは減圧沸騰であり、かなり激しい水の運動となる。集熱器内の水は蒸発した水蒸気とともに集熱器と凝縮器である冷却器の閉じた系内を勢いよく回ることになる。そして、効率よく集熱器に与えられた熱を冷却器に運ぶ。   This phenomenon is caused by the fact that the water in the collector is evacuated and is at a low pressure, and is always in a saturated state just before boiling, and if the collector has a slight heat input such as solar heat, or more than the cooling water. If the water in the heater is slightly hot, it takes advantage of the phenomenon that water immediately takes away heat and the water boils vigorously. This is boiling under reduced pressure, resulting in a fairly intense water movement. The water in the heat collector, along with the evaporated water vapor, circulates vigorously in the closed system of the cooler that is the heat collector and the condenser. And the heat given to the heat collector is efficiently conveyed to the cooler.

図2に示す試験装置を用いて、実験計測を継続した。様々な太陽熱入力(日射量、横軸)に対して、冷却塔からの水の蒸散量に蒸発潜熱を掛け合わせた蒸散熱量を縦軸にとって図3に示した。蒸散以外の熱移動の影響や温度上昇の時間的なずれも影響しているので厳密ではないが、日射量の約9割が蒸散により排熱されている。この試験データにより、日射量と蒸散熱量の関係を求めると次の式で表すことができる。

y=0.8753x−0.004
Experimental measurement was continued using the test apparatus shown in FIG. FIG. 3 shows the amount of transpiration heat obtained by multiplying the amount of transpiration of water from the cooling tower by the latent heat of evaporation for various solar heat inputs (amount of solar radiation, horizontal axis). Although it is not exact because of the influence of heat transfer other than transpiration and the time lag of temperature rise, about 90% of the solar radiation is exhausted by transpiration. When the relationship between the amount of solar radiation and the amount of heat of transpiration is obtained from this test data, it can be expressed by the following equation.

y = 0.8753x−0.004

この排熱は表1に示したとおり外気温度よりも低温で行われる。すなわち、冷却塔に入れた水よりも出てくる水の方が低温であり、この水を凝縮器内に流すことで再度集熱器が冷却されることとなる。例えば、1.5 kWの太陽熱が集熱器に当たっても、このシステム全体は常に周囲温度程度に保たれ高温にはならない。なお、冷却塔で蒸散する水の量は自然界では植物が根に蓄えている程度であり、降雨量の百分の一程度と見積もっている。このような集熱器をクールソーラーパネルと呼び、夏季に陽当たりの暑さを緩和する空間の提供、あるいは、冷却塔を止めて太陽熱で温められた熱媒体をそのまま循環させることにより冬季の冷気を緩和する空間の提供、そして、詳細な説明は省略するけれどもエアコンやヒートポンプ給湯器などの室外機の補助システムとして利用することで大幅な省エネルギー化にも貢献することができる。   As shown in Table 1, this exhaust heat is performed at a temperature lower than the outside air temperature. That is, the temperature of the water coming out from the water put in the cooling tower is lower, and the heat collector is cooled again by flowing this water into the condenser. For example, even if 1.5 kW of solar heat hits the collector, the entire system is always kept at ambient temperature and not hot. It should be noted that the amount of water that evaporates in the cooling tower is such that plants are stored in the roots in nature, and is estimated to be about one-hundredth of rainfall. This type of collector is called a cool solar panel, providing a space to relieve the heat from the sun in the summer, or by cooling the cooling tower and circulating the heat medium heated by solar heat as it is in winter It can contribute to significant energy savings by providing a space to relieve the pressure and using it as an auxiliary system for outdoor units such as air conditioners and heat pump water heaters although detailed explanations are omitted.

<減圧沸騰冷却・集熱装置>
本実施例は、減圧沸騰冷却・集熱装置1の基本形を示している。水平部を集熱部2としL字形に冷却部3とする真空容器を設けて、この集熱部からL字形の部分にかけて水などを充填して作動流体とする。冷却部は、真空に減圧状態にあり、作動流体が気相状態で飽和している。
<Vacuum boiling cooling / heat collecting device>
The present embodiment shows a basic form of the vacuum boiling cooling / collecting apparatus 1. A vacuum vessel having a horizontal portion as the heat collecting portion 2 and an L-shaped cooling portion 3 is provided, and water or the like is filled from the heat collecting portion to the L-shaped portion to obtain a working fluid. The cooling unit is in a reduced pressure state in a vacuum, and the working fluid is saturated in a gas phase state.

集熱部2を高熱部に接触させるように配置して、作動流体を沸騰状に気化させて冷却部3に送る。冷却部3では冷やされて液体に戻るときに潜熱を放出する構成となっている。放冷によって液相に戻るので冷却部は減圧状態に保たれ、集熱部での熱を受けた場合に、容易に沸騰状態に気化することができる。   The heat collecting unit 2 is disposed so as to contact the high heat unit, and the working fluid is vaporized in a boiling state and sent to the cooling unit 3. The cooling unit 3 is configured to release latent heat when cooled and returned to the liquid. Since it returns to a liquid phase by standing to cool, the cooling part is kept in a reduced pressure state, and when it receives heat from the heat collecting part, it can be easily vaporized into a boiling state.

<水冷式コンピュータ・ケースの例>
この実施例は、大型コンピュータなどに複数段にコンピュータ機器を積載し、筐体内部に熱がこもるようなコンピュータの積載棚の下側に実施例1に示した装置と基本構成が同じ減圧沸騰冷却・集熱装置を設けた例である。集熱部22a、22bを水平に設けL型に屈曲して立ち上げた冷却部23a、23bを設けた。本装置例では冷却部23a、23bはスリットとフィン(縦方向に枚数を増やす方がより良い)を設け、水滴を滴下して放冷効果を高めて、水冷式コンピュータ・ケース21を構成している。放冷が十分である場合は水滴の滴下は必ずしも必要が無く空冷とすることも可能である。放熱量が大きい場合は、ヒートポンプにより低温水などを循環させて冷却することもできる。
<Example of water-cooled computer case>
In this embodiment, computer equipment is loaded in a plurality of stages on a large computer or the like, and a vacuum boiling cooling having the same basic configuration as the apparatus shown in the first embodiment is provided below the computer loading shelf where heat is trapped inside the housing. -An example in which a heat collecting device is provided. The heat collecting parts 22a and 22b are provided horizontally, and cooling parts 23a and 23b which are bent and started up in an L shape are provided. In this example of the apparatus, the cooling parts 23a and 23b are provided with slits and fins (it is better to increase the number in the vertical direction), drop water drops to enhance the cooling effect, and configure the water-cooled computer case 21. Yes. When the cooling is sufficient, it is not always necessary to drop the water droplets, and it is possible to use air cooling. When the amount of heat released is large, it can be cooled by circulating low-temperature water or the like with a heat pump.

本実施例では、小さな放熱量を想定しケース内の自然対流を用いるので、ファンは必要が無く、冷却に伴う動力は不用であるので、省エネルギーである。減圧下におかれた水は常に飽和状態にあり、冷却部より高温であれば常に沸騰して冷却部に効率よく熱を運び、ケース内に熱が籠ることを防ぐことができる。多層に重ねて天井部を冷却することも可能である。コンピュータ・ケース全体を一様な温度に保つことができる。   In this embodiment, since natural convection in the case is used assuming a small amount of heat radiation, a fan is not necessary, and power associated with cooling is unnecessary, thus saving energy. The water placed under reduced pressure is always in a saturated state, and when it is hotter than the cooling part, it always boils and efficiently carries heat to the cooling part, so that heat can be prevented from getting into the case. It is also possible to cool the ceiling part in multiple layers. The entire computer case can be kept at a uniform temperature.

<太陽熱融雪装置の例>
この実施例は、実施例1に示した減圧沸騰冷却・集熱装置を傾斜屋根に設けて、放熱された熱を融雪用の熱に利用する例(図5参照)である。
集熱部32a、32bからL型に屈曲した冷却部33a、33bから構成される太陽熱を利用した減圧沸騰冷却・集熱装置太陽熱融雪装置31が構成されている。本実施例では、寒冷地に設置されるので、凝固点が低いアルコールなどの作動流体が使用される。雪は屋根から自由に落下できる状態では、落下による事故の危険があるので、屋根には雪を一時止める滑り止め突起が形成されるので、L字形に屈曲した放冷部はこの雪止めに活用す
ることができる。
<Example of solar snow melting device>
This embodiment is an example in which the reduced-pressure boiling cooling / collecting device shown in the first embodiment is provided on an inclined roof, and the radiated heat is used as heat for melting snow (see FIG. 5).
A reduced-pressure boiling cooling / heat collecting device solar snow melting device 31 using solar heat is configured, which includes cooling portions 33a, 33b bent in an L shape from the heat collecting portions 32a, 32b. In this embodiment, since it is installed in a cold region, a working fluid such as alcohol having a low freezing point is used. When snow can fall freely from the roof, there is a risk of accidents due to falling, so a non-slip projection that temporarily stops the snow is formed on the roof, so the cooling section bent in an L shape is used for this snow stop can do.

集熱部の太陽熱で雪を溶かす。気温にもよるが熱効率は100%以上まで期待できる。集熱部の降雪は滑らすなどして集熱面に雪が積もらないようにする。減圧下におかれた水は常に飽和状態にあり、雪の温度より高温であれば常に沸騰して雪に効率よく熱を運び、効率よく太陽熱で融雪することができる。雪の中に垂直方向にフィンを入れて伝熱面を拡大することもできる。多層に重ねて融雪することも可能である。   The snow is melted by the solar heat of the heat collecting part. Depending on the temperature, thermal efficiency can be expected to be over 100%. Prevent snow from accumulating on the heat collecting surface, for example, by sliding the snow in the heat collecting section. The water under reduced pressure is always in a saturated state, and when it is higher than the temperature of the snow, it always boils and efficiently carries the heat to the snow, and can efficiently melt the snow with solar heat. The heat transfer surface can be enlarged by inserting fins vertically into the snow. It is also possible to melt snow in multiple layers.

<移動車両に応用した例>
この実施例は、室温が上昇しやすい移動車両に設けた例(図6参照)である。車両としては、乗用車、バス、貨物自動車等の自動車、あるいは、電車の車両などに適用することができる。
集熱部42を室内床面に設け、冷却部43を後部などの車外に設ける。移動車両は、移動中は冷却部を空冷することができ、十分に対応できる。移動車両の場合は、エンジンからの熱と屋根から入力する太陽熱も大きな熱源であるので、真空断熱パネル45を屋根側に設置して断熱することにより室内温の上昇を抑えることができる。さらに、多孔質体44を屋根に設置して、水滴を流すことにより、気化熱によって屋根面を冷却する手段などと併用することにより、省エネルギー効果を高めることができる。燃料電池や水素エンジンが実用化できると、排出される水を冷却部43の冷却用や、屋根面の多孔質体44に供給することにより一層放冷効果を高めることが可能である。
この構造は、電車などの車両にも応用できる。現在の空調を併用する場合は、空調によって凝縮された水分や冷媒の冷熱を冷却部の冷却用に使用することが可能であり、空調の負荷を小さくすることができる。作動流体は、冬期の凝固を回避するために不凍液やアルコールなども使える。
減圧下におかれた水は常に飽和状態にあり、冷却部より高温であれば常に沸騰して冷却部に効率よく熱を運び、室内に熱が籠ることを防ぐことができる。室内全体を一様な温度に保つことができる。例えば冷却部はスリットを設け空冷する。毛細管現象等を用いた水供給装置を設け、水の蒸発潜熱で冷却することでより大きな効果が得られる。
<Examples applied to mobile vehicles>
This embodiment is an example (see FIG. 6) provided in a moving vehicle in which the room temperature is likely to rise. As the vehicle, the present invention can be applied to automobiles such as passenger cars, buses, and freight cars, or train cars.
The heat collecting part 42 is provided on the indoor floor surface, and the cooling part 43 is provided outside the vehicle such as the rear part. The moving vehicle can sufficiently cool the cooling unit while moving, and can cope with it sufficiently. In the case of a moving vehicle, the heat from the engine and the solar heat input from the roof are also large heat sources. Therefore, the rise in the room temperature can be suppressed by installing the vacuum heat insulation panel 45 on the roof side to insulate. Further, the energy saving effect can be enhanced by installing the porous body 44 on the roof and flowing water droplets in combination with a means for cooling the roof surface by heat of vaporization. If a fuel cell or a hydrogen engine can be put into practical use, it is possible to further enhance the cooling effect by supplying discharged water to the cooling unit 43 or to the porous body 44 on the roof surface.
This structure can also be applied to vehicles such as trains. When the current air conditioning is used in combination, it is possible to use the moisture condensed by the air conditioning and the cold heat of the refrigerant for cooling the cooling unit, and the load of the air conditioning can be reduced. As the working fluid, antifreeze or alcohol can be used to avoid solidification in winter.
The water placed under reduced pressure is always in a saturated state. If the temperature is higher than that of the cooling part, the water is always boiled and efficiently transports heat to the cooling part. The entire room can be kept at a uniform temperature. For example, the cooling unit is provided with a slit for air cooling. A greater effect can be obtained by providing a water supply device using a capillary phenomenon or the like and cooling with the latent heat of vaporization of water.

<パーティションの例>
この実施例は、減圧沸騰冷却・集熱装置を冷暖房用パネル51に応用した例(図7参照)である。
この例は、縦方向に真空容器54a〜54zを多数設け、内部に作動流体を封入する。上部側を冷却部53とし下部側を集熱部52とする減圧沸騰冷却・集熱装置55を構成する。集熱部52及び冷却部53には、それぞれパネル外から温水源と冷水源に接続して、熱媒や冷媒に接触する構造が設けられている。
<Example of partition>
This embodiment is an example (see FIG. 7) in which a reduced-pressure boiling cooling / collecting device is applied to an air conditioning panel 51.
In this example, a large number of vacuum vessels 54a to 54z are provided in the vertical direction, and the working fluid is sealed inside. A vacuum boiling cooling / heat collecting device 55 having a cooling unit 53 on the upper side and a heat collecting unit 52 on the lower side is configured. Each of the heat collecting unit 52 and the cooling unit 53 is provided with a structure that is connected to a hot water source and a cold water source from the outside of the panel and is in contact with a heat medium or a refrigerant.

上部に冷熱流体あるいは下部に温熱流体が流れるとパネル内の作動流体が沸騰して、全面がほぼ流れている冷(温)熱流体に近い温度になる。パーティションに用いると冷(温)熱流体の量があまり増えなく、流動抵抗も小さいまま、全体を温めたり冷やしたりすることができる。冷(温)熱流体配管にプラグで繋ぐだけで冷暖房用パネルとして使える。本例は、移動可能なパーティションの例を示したが、壁や建具に応用することが可能であり、送風ファンなどは不用であり、静穏で省エネルギーのパーソナル空調等局所的な冷暖房装置を提供することができる。   When a cold fluid flows in the upper part or a warm fluid flows in the lower part, the working fluid in the panel boils and reaches a temperature close to that of the cold (hot) hot fluid almost flowing on the entire surface. When used for a partition, the amount of cold (warm) hot fluid does not increase so much and the flow resistance is small, and the whole can be warmed or cooled. It can be used as a panel for heating and cooling simply by connecting it to a cold (hot) thermal fluid piping. Although this example showed the example of the partition which can move, it can be applied to a wall or a joinery, a blower fan etc. are unnecessary, and provides local air-conditioning equipment, such as personal air-conditioning of calm and energy saving be able to.

この実施例は、実施例5に示したパーティションを屋内に配置した例である。減圧沸騰ふく射パネルは、パネル内に水を封入し減圧しているので、パネル下部に熱を加えるだけでパネル内部の水が沸騰し、パネル表面に熱を放出することによりパネル全体を暖めることが出来るものである。パネル下部へ与える熱を太陽熱で賄うことにより、自然エネルギーを利用したふく射暖房システムとして屋内空間で利用できる。   In this embodiment, the partition shown in the fifth embodiment is arranged indoors. Since the vacuum boiling panel wraps water in the panel and depressurizes it, the water inside the panel boils just by applying heat to the bottom of the panel, and the whole panel can be warmed by releasing heat to the panel surface. It is possible. By providing solar heat to the lower part of the panel, it can be used in indoor spaces as a radiant heating system using natural energy.

実験装置概略図を図10に示す。実験装置は減圧沸騰ふく射パネルA、熱交換器G,B、恒温槽C、真空ポンプD、それらを結ぶ配管などから構成される。
図10において、恒温槽Cに付属しているポンプで押し出された水は熱交換器Gの内管内を通過し、外管の内側とパネル下部を満たしている作動流体である水に熱を伝え、再び恒温槽Cへともどる。系内が減圧されているため、温水から水に熱が伝わると、水が沸騰し、水蒸気になってパネル上部へと移動する。室内空間へ曝されているパネル表面は蒸気よりも低温であるため、蒸気からパネルへと潜熱が放出される。蒸気は凝縮し水になり、パネル下部へと落下する。なお、試験室内の温度に影響を及ぼさないようにするため、恒温槽Cと熱交換器Gを結ぶホースには断熱材を巻き、恒温槽は室外に置いた。
各部の温度を測定するために8つの熱電対61〜68を用いた。熱電対はデータロガーHに接続されており、これを用いてデータをパソコンに取り込み記録した。各部温度の測定場所の詳細を表2に示す。
A schematic diagram of the experimental apparatus is shown in FIG. The experimental apparatus is composed of a vacuum boiling radiation panel A, heat exchangers G and B, a constant temperature bath C, a vacuum pump D, piping connecting them, and the like.
In FIG. 10, the water pushed out by the pump attached to the thermostat C passes through the inner pipe of the heat exchanger G and transfers heat to the water that is the working fluid filling the inner side of the outer pipe and the lower part of the panel. Return to the thermostat C again. Since the system is depressurized, when heat is transferred from the hot water to the water, the water boils and becomes water vapor and moves to the top of the panel. Since the panel surface exposed to the indoor space is cooler than the steam, latent heat is released from the steam to the panel. The steam condenses into water and falls to the bottom of the panel. In order to prevent the temperature inside the test chamber from being affected, a heat insulating material was wound around the hose connecting the thermostat C and the heat exchanger G, and the thermostat was placed outside the room.
Eight thermocouples 61 to 68 were used to measure the temperature of each part. The thermocouple was connected to the data logger H, and using this, data was captured and recorded on a personal computer. Table 2 shows the details of the measurement locations for the temperature of each part.

実験に使用した試験室及び機器の仕様を表3に示す。
(1)減圧沸騰ふく射パネルは、水で満たされている下ヘッダー管とそれに接続している4本の細い管からなっている。
(2)恒温槽は、一定温度の温水を流し、パネルに封入されている水に熱を与えるために用いている。
(3)測定機器
グローブ温度は、仮想黒体の球であるグローブ温度計を用いて測定する温度であり、本実施例では、グローブ温度計の中に熱電対を入れることにより測定した。グローブ温度は、周囲からの熱ふく射による影響を観測するために測定した。また、恒温槽で消費される電力を電力計により測定した。
(4)試験室の設置場所
装置の設置場所は、横浜市にある慶應義塾大学理工学部矢上キャンパスの図書館屋上(北緯36°33’07”,東経139°39’28”)にある試験室内である。
Table 3 shows the specifications of the test room and equipment used in the experiment.
(1) The vacuum boiling radiation panel consists of a lower header tube filled with water and four thin tubes connected to it.
(2) The constant temperature bath is used for flowing warm water at a constant temperature to heat the water sealed in the panel.
(3) Measuring device The glove temperature is a temperature measured using a glove thermometer that is a virtual blackbody sphere, and in this example, the glove temperature was measured by putting a thermocouple in the glove thermometer. The glove temperature was measured to observe the effects of thermal radiation from the surroundings. Moreover, the electric power consumed by a thermostat was measured with the wattmeter.
(4) Installation location of the test room The installation location of the equipment is in the test room on the library rooftop (36 ° 33'07 ″ north latitude, 139 ° 39′28 ″ east longitude) of the Yagami campus of Keio University in Yokohama. is there.

実験は以下の手順で行った。
(1)上下の熱交換器を接続しているホースの途中に設置された弁を開いて、水を封入する。水の封入量は、実験ごとに水面が「下ヘッダー管」、「パネル下端から25 cm」の位置になるようにした。水を封入した後で系内を密閉する。
(2)実験ごとに恒温槽内の温度を25〜50 ℃まで5 ℃刻みで設定し、温水を循環させる。
(3)真空ポンプを用いて真空排気する。水の温度の飽和圧力となった時点で、真空排気を停止する。
(4)温度・圧力が安定したら各部温度を、データロガーを用いて5秒間隔で記録する。
(5)温水の流量を記録する。
The experiment was performed according to the following procedure.
(1) Open a valve installed in the middle of the hose connecting the upper and lower heat exchangers and enclose water. The amount of water was adjusted so that the water surface was “lower header tube” and “25 cm from the bottom of the panel” for each experiment. The system is sealed after water is sealed.
(2) Set the temperature in the thermostatic chamber from 25 to 50 ° C in increments of 5 ° C for each experiment, and circulate hot water.
(3) Evacuate using a vacuum pump. When the water temperature reaches the saturation pressure, evacuation is stopped.
(4) When the temperature and pressure are stabilized, the temperature of each part is recorded at 5-second intervals using a data logger.
(5) Record the hot water flow rate.

実験は、2007年11月12日から2008年1月18日の間に計19回行った。それぞれの実験日における条件を表4に示す。実験9は、温水温度25 ℃で実験を開始し、13時に温水温度を30 ℃、14時に35 ℃、15時に40 ℃、16時に45 ℃、16時30分に50 ℃に設定した。また、実験10は、温水温度25 ℃で実験を開始し、12時に温水温度を30 ℃、以後1時間おきに温水温度を5 ℃ずつ上げていった。   The experiment was carried out 19 times in total from November 12, 2007 to January 18, 2008. Table 4 shows the conditions on each experimental day. In Experiment 9, the experiment was started at a hot water temperature of 25 ° C., and the hot water temperature was set at 30 ° C. at 13:00, 35 ° C. at 14:00, 40 ° C. at 15:00, 45 ° C. at 16:00, and 50 ° C. at 16:30. In Experiment 10, the experiment was started at a hot water temperature of 25 ° C., the hot water temperature was increased by 30 ° C. at 12:00, and thereafter the hot water temperature was increased by 5 ° C. every other hour.

実験例10〜19における減圧沸騰ふく射パネルの各部の1分ごとの平均温度の変化を図11〜図20に示す。
また、比較のため、パネル内にパネル下端から25cmの位置まで水を封入し減圧せずに、40 ℃の温水を流したときの各部の温度変化を図21に示す。
The change of the average temperature for every part of each part of the vacuum boiling radiation panel in Experimental Examples 10 to 19 is shown in FIGS.
For comparison, FIG. 21 shows the temperature change of each part when hot water of 40 ° C. is flown without filling and depressurizing water up to a position 25 cm from the lower end of the panel.

室内環境コントロール用としてふく射パネルには、パネル温度が安定していて、パネル温度を利用者の好みの温度に設定できることが求められる。以下に、減圧沸騰を用いたふく射パネル温度を決定付ける要因やパネル温度が室内環境に及ぼす影響について示す。   Radiation panels for indoor environment control are required to have a stable panel temperature and set the panel temperature to the user's preferred temperature. The factors that determine the radiation panel temperature using vacuum boiling and the effect of the panel temperature on the indoor environment are shown below.

減圧しないパネルを用いた実験の図21と減圧したパネルを用いた実験の図11〜図20を比較すると、パネル内を減圧することによりパネル内の温度が上げられていることがわかる。パネルの温度分布を見ても、パネル下部だけでなくパネルの上部まで温度が上げられていることから、減圧沸騰により熱を輸送できていることが分かる。パネル内水量以外の条件が同じ図12、図13、図14を比較すると、図12、図13のようにパネル内の水量が多いときの方がパネル下部温度は高くなり、また、図14のようにパネル内の水量が少ないときの方がパネル中部および上部温度が高くなった。
パネル内の水量が多いときにパネル下部温度が高くなったのは、蒸気が凝縮する際の潜熱によりパネル下部温度が上昇したわけではなく、パネル下部温度の測定位置よりパネル内水面の方が高く、パネル下部温度が温水から直接熱を受けているパネル内水温を表しているからである。
Comparing FIG. 21 of the experiment using the panel without decompression and FIGS. 11 to 20 of the experiment using the decompressed panel, it can be seen that the temperature in the panel is raised by decompressing the panel. Looking at the temperature distribution of the panel, it can be seen that heat can be transported by boiling under reduced pressure because the temperature is raised not only to the bottom of the panel but also to the top of the panel. 12, 13, and 14 that have the same conditions other than the amount of water in the panel, the panel lower temperature becomes higher when the amount of water in the panel is large as shown in FIGS. 12 and 13. Thus, when the amount of water in the panel was small, the temperature in the middle and upper part of the panel was higher.
The reason why the temperature at the bottom of the panel increased when the amount of water in the panel was large was not because the temperature at the bottom of the panel increased due to the latent heat generated when the steam condensed, but the water level inside the panel was higher than the measurement position of the panel bottom temperature. This is because the temperature at the bottom of the panel represents the water temperature in the panel receiving heat directly from the hot water.

パネル内の水量が少ないと、パネル中部および上部温度が高く、時間が経過しても温度が低下しないため、効果的に熱輸送が行われていることがわかる。これは、パネル内の水温が同じであればパネル内の水が得る熱量は同じであり、単位量あたりの水が得る熱量が増え、上部の水から受ける水圧も小さくなるため、沸騰が起こりやすくなり、蒸気や突沸液が上部へと移動しやすくなるからである。
パネル温度の時間変化を見てみると、ほとんどの実験日で時間が経過しても安定したパネル温度が得られたが、図12、図17、図18にあるように実験11、16、17はパネル温度が不安定であった。
パネル内の水の封入量を考えたとき、水面が下ヘッダー管まであるときとパネル下端から25 cmの位置にあるときの両方で、パネル温度が安定している日も安定していない日もあるため、パネル温度の安定度とパネル内水量の関係はないと考えられる。
パネル温度が安定しなかった要因として挙げられるのは、パネル内の水の初期水温である。実験条件が同じ図12と図13を比較すると、実験開始直後におけるパネル下部温度が図12では約30 ℃であるのに対して、図13では約31 ℃であった。同様に実験条件が同じ図17、図18、図20を比較すると、実験開始直後におけるパネル内水温とほぼ等しいと考えられるパネル下ヘッダー管温度が図17では約26 ℃、図18では約27 ℃であるのに対して、図20では約30 ℃であった。
When the amount of water in the panel is small, the temperature in the middle and upper part of the panel is high, and the temperature does not decrease over time. This is because if the water temperature in the panel is the same, the amount of heat that the water in the panel obtains is the same, the amount of heat that the water per unit amount obtains increases, and the water pressure received from the upper water also decreases, so boiling is likely to occur. This is because steam and bumpy liquid easily move upward.
Looking at the change in the panel temperature over time, a stable panel temperature was obtained even after a lapse of time on most experiment days. However, as shown in FIGS. 12, 17, and 18, the experiments 11, 16, and 17 were performed. The panel temperature was unstable.
When considering the amount of water in the panel, both when the water surface is up to the lower header tube and when it is 25 cm from the bottom of the panel, both when the panel temperature is stable and when it is not stable Therefore, there is no relationship between the stability of the panel temperature and the amount of water in the panel.
The factor that the panel temperature is not stable is the initial water temperature of the water in the panel. Comparing FIG. 12 and FIG. 13 under the same experimental conditions, the panel lower part temperature immediately after the start of the experiment was about 30 ° C. in FIG. 12 and about 31 ° C. in FIG. Similarly, when FIG. 17, FIG. 18 and FIG. 20 with the same experimental conditions are compared, the panel header pipe temperature considered to be almost equal to the water temperature in the panel immediately after the start of the experiment is about 26.degree. C. in FIG. On the other hand, in FIG.

熱交換器を流れる温水とパネル内の水が熱平衡状態に達している状態で真空を引く場合、真空を引く時にパネル内の水が蒸発することにより水温は下がるが、元々パネル内水温は安定していたため、その温度分布は小さい。一方、熱交換器を流れる温水からパネル内の水へと熱が移動しているときに真空を引く場合、パネル内水温はより低くなり、パネル内の水には大きな温度分布が生じる。この状態で沸騰が起こると、突沸液の温度も一定ではなくなり、その温度差が生じた突沸液とパネルが熱交換することにより、パネル温度を一定に保つことができなかったと考えられる。したがって、安定化させる要因の一つとして、真空引き処理の際にパネル内水温を安定化させることが重要である。   When the vacuum is pulled with the hot water flowing through the heat exchanger and the water in the panel reaching a thermal equilibrium state, the water temperature in the panel is reduced by evaporation of the water in the panel when the vacuum is pulled, but the water temperature in the panel is originally stable. Therefore, the temperature distribution is small. On the other hand, when a vacuum is drawn when heat is transferred from the hot water flowing through the heat exchanger to the water in the panel, the water temperature in the panel becomes lower and a large temperature distribution is generated in the water in the panel. When boiling occurs in this state, the temperature of the bumping liquid is also not constant, and it is considered that the panel temperature could not be kept constant due to heat exchange between the bumping liquid and the panel in which the temperature difference occurred. Therefore, as one of the factors for stabilization, it is important to stabilize the water temperature in the panel during the vacuuming process.

次に、下ヘッダー管まで水面がある実験10および実験13〜19におけるパネル下部とパネル上部の温度差を比較する。図22に恒温槽設定温度とパネル上下温度差の関係を示す。この図からは、恒温槽設定温度が高いほどパネル上下の温度差が大きくなる傾向が見られる。減圧沸騰ふく射パネルは、蒸気や突沸液が上部へと移動する管と凝縮水が下部へと移動する管が同じであり、凝縮水と蒸気や突沸液が熱交換してパネルへの熱移動が妨げられている。温水温度が高いほど発生する蒸気や突沸の量、凝縮する水の量がともに多くなると考えられ、この現象が多く生じ、パネル上部への熱輸送が妨げられ、パネル下部と上部の温度差が大きくなったと考えられる。   Next, the temperature difference between the lower part of the panel and the upper part of the panel in Experiment 10 and Experiments 13 to 19 where the water surface reaches the lower header pipe is compared. FIG. 22 shows the relationship between the thermostatic bath set temperature and the panel vertical temperature difference. From this figure, there is a tendency that the temperature difference between the top and bottom of the panel increases as the temperature of the thermostatic chamber increases. The vacuum boiling panel has the same pipe for moving steam and bumpy liquid to the upper part, and the pipe for moving condensed water to the lower part. It is hindered. The higher the hot water temperature, the more steam, bumping and condensing water will be generated, and this phenomenon will occur more often, hindering heat transport to the upper part of the panel and a large temperature difference between the lower and upper part of the panel. It is thought that it became.

ふく射パネルを利用する場合、利用者が自分の好みの温度にパネル温度を設定できることは、快適性維持のために重要である。そこで、パネル内の水と熱交換をする温水の設定温度とパネル温度の関係を調べた。
夜間実験におけるそれぞれの恒温槽設定温度の中で最もパネルの平均温度が高かった実験13、14、15、17、18(以下「夜間実験」と称する場合はこの5つの実験例を指す。)および1時間ごとに恒温槽設定温度を5 ℃ずつ上げた実験10の恒温槽設定温度とパネルの上、中、下部の平均温度の関係を図23に示す。なお、実験10においては恒温槽設定温度とパネルの温度が十分に安定したと考えられる恒温槽温度設定後20分後から60分後までで平均をとることにした。
図23の夜間実験におけるプロットはほぼ一直線上に並び、線形近似すると式 (6.1)のようになる。
また、実験10における恒温槽設定温度とパネル平均温度との近似式は、式 (6.2) と表せる。
When using a radiation panel, it is important for maintaining comfort that the user can set the panel temperature to his / her preferred temperature. Therefore, the relationship between the set temperature of hot water that exchanges heat with the water in the panel and the panel temperature was investigated.
Experiments 13, 14, 15, 17, 18 (hereinafter referred to as "night experiment" refer to these five experimental examples) and the average temperature of the panel which is the highest among the constant temperature chamber set temperatures in the night experiment. FIG. 23 shows the relationship between the thermostat set temperature in Experiment 10 in which the thermostat set temperature was increased by 5 ° C. every hour and the average temperature at the top, middle, and bottom of the panel. In Experiment 10, the temperature was set from 20 minutes to 60 minutes after setting the temperature of the thermostatic bath, which was considered to be sufficiently stable.
The plots in the night experiment of FIG. 23 are arranged on a substantially straight line, and the linear approximation is as shown in Equation (6.1).
Moreover, the approximate expression of the constant temperature chamber setting temperature and the panel average temperature in Experiment 10 can be expressed as Expression (6.2).

y=0.79x−3.3 (6.1)
y=0.81x−4.6 (6.2)
y = 0.79x-3.3 (6.1)
y = 0.81x-4.6 (6.2)

実験10では真空ポンプを用いたのは実験開始時のみであるが、それぞれの実験で真空を引いた夜間実験のパネル平均温度とほぼ一致しており、飽和状態が維持できている。式 (6.1)、(6.2)の傾きや切片はほぼ同じであり、恒温槽温度を1 ℃上げればパネル温度を0.8 ℃上げられることになる。このように恒温槽温度を設定することによりパネル温度も制御可能である。   In Experiment 10, the vacuum pump was used only at the start of the experiment, but it almost coincided with the panel average temperature of the night experiment in which the vacuum was pulled in each experiment, and the saturation state was maintained. The slopes and intercepts of Equations (6.1) and (6.2) are almost the same. If the temperature of the thermostatic chamber is increased by 1 ° C, the panel temperature can be increased by 0.8 ° C. Thus, the panel temperature can also be controlled by setting the thermostat temperature.

次に、温水温度とパネル内水温、パネル平均温度の関係を見てみる。図24に最もパネルの平均温度が高かった実験13、14、15、17、18(夜間実験)および実験10におけるパネル内水温とパネルの上、中、下部の平均温度の関係を示す。
実験10では、パネル内を減圧したまま温水温度を30 ℃から50 ℃まで変化させたとき、パネル内水温は27.3 ℃から43.4 ℃まで16.1 ℃上昇し、パネル平均温度は20.1 ℃から36.0 ℃まで15.9 ℃上昇した。また、夜間実験では、パネル内水温は27.4 ℃から43.3 ℃まで15.9 ℃上昇し、パネル平均温度は21.7 ℃から36.5 ℃まで14.8 ℃上昇した。夜間実験におけるパネル平均温度上昇はやや少ないが、全体的に見たとき、パネル内の水の温度上昇とパネル平均の温度上昇はほぼ同じであると考えられる。
Next, let's look at the relationship between hot water temperature, panel water temperature, and panel average temperature. FIG. 24 shows the relationship between the water temperature in the panel and the average temperature at the top, middle and bottom of the panel in Experiments 13, 14, 15, 17, 18 (night experiment) and Experiment 10 where the average panel temperature was the highest.
In Experiment 10, when the hot water temperature was changed from 30 ° C to 50 ° C with the pressure inside the panel reduced, the water temperature in the panel increased by 16.1 ° C from 27.3 ° C to 43.4 ° C, and the average panel temperature increased from 20.1 ° C to 36.0 ° C. The temperature rose. In the night experiment, the water temperature in the panel rose 15.9 ° C from 27.4 ° C to 43.3 ° C, and the average panel temperature rose 14.8 ° C from 21.7 ° C to 36.5 ° C. Although the panel average temperature rise in the night experiment is a little small, when viewed as a whole, the temperature rise of the water in the panel is considered to be almost the same as the panel average temperature rise.

また、温水からパネル内の水への熱移動量を見てみると、表5に示すように温水温度を上げるとパネル内の水が受ける熱量も増加している。パネル内の水の温度が一定になった状態でそれが受ける熱量が増加すれば、発生する蒸気の量とともに突沸の頻度も増える。パネル面での凝縮能力が十分であれば、蒸気量が多いほど凝縮量も増え、多くの潜熱を放出することになりパネル温度が上昇する。
パネル内水温とパネル平均温度の上昇度合いが同じであるため、減圧沸騰ふく射パネルは突沸による熱輸送が多く生じていると考えられる。
Further, looking at the amount of heat transfer from the hot water to the water in the panel, as shown in Table 5, the amount of heat received by the water in the panel increases as the temperature of the hot water increases. If the amount of heat received by the water in the panel becomes constant, the frequency of bumping increases with the amount of steam generated. If the condensing capacity on the panel surface is sufficient, the greater the amount of steam, the greater the amount of condensation, and more latent heat will be released, raising the panel temperature.
Since the water temperature in the panel and the average temperature of the panel are the same, the reduced-pressure boiling radiation panel is considered to generate a lot of heat transport due to bumping.

このように、減圧沸騰ふく射パネルは、恒温槽温度を上げることにより温水からパネル内の水への熱移動量が増え、パネル内の水温が上昇し、蒸気による潜熱や突沸液による顕熱でパネル温度を上げることが可能である。   In this way, the vacuum boiling radiation panel increases the amount of heat transferred from the hot water to the water in the panel by raising the temperature of the thermostatic chamber, the water temperature in the panel rises, and the panel heats up due to latent heat from steam and sensible heat from bumping liquid. It is possible to raise the temperature.

減圧沸騰ふく射パネルは、パネル温度を一定に保つことが出来、温水温度を変えることによりパネル温度を制御できる。さらに、パネル温度が室内環境に及ぼす影響について検討した。   The vacuum boiling spray panel can keep the panel temperature constant, and can control the panel temperature by changing the hot water temperature. Furthermore, the effect of the panel temperature on the indoor environment was examined.

夜間実験において、それぞれの恒温槽設定温度の中で最もパネルの平均温度が高かった実験13、14、15、17、18のパネルの上、中、下部の平均温度と「室温−外気温」、平均室温、平均グローブ温度の関係を図25に、実験10において、パネルの温度が十分に安定したと考えられる恒温槽温度設定後20分後から60分後までで平均をとったパネル温度と「室温−外気温」、平均室温、平均グローブ温度の関係を図26に示す。
図25および図26を見ると、パネル温度が上昇すれば室内環境が改善されていることが分かり、図21で示した実験日における室温と外気温の温度差は約2.5 ℃であることから、減圧沸騰ふく射パネルによって室内環境を5℃以上改善できていることが分かる。実験10は曇りの日であり、外気温が実験中を通してほとんど変化していないため、図26のようにパネル平均温度と全ての室内環境に相関性が見られる。一方、図25は実験日によって外気温が異なるため室温やグローブ温度単独で見るよりも、室温と外気温の温度差を見た方がパネル平均温度との相関関係が得られた。
本実施例で用いたふく射パネルの放射率は約0.1と小さいがふく射パネルの放射率を大きくすることにより、ふく射効果を一層向上させることが可能となる。
In the nighttime experiment, the average temperature of the panels of Experiments 13, 14, 15, 17, and 18 where the average temperature of the panel was the highest among the temperature chamber set temperatures, and the average temperature of the upper, middle, and lower parts and “room temperature-outside temperature”, The relationship between the average room temperature and the average globe temperature is shown in FIG. 25. In Experiment 10, the average panel temperature from 20 to 60 minutes after setting the temperature of the thermostatic bath where the panel temperature is considered to be sufficiently stable is shown in FIG. The relationship among “room temperature-outside temperature”, average room temperature, and average globe temperature is shown in FIG.
From FIG. 25 and FIG. 26, it can be seen that if the panel temperature rises, the indoor environment is improved, and the temperature difference between the room temperature and the outside temperature on the experiment day shown in FIG. It can be seen that the reduced-pressure boiling radiation panel can improve the indoor environment by 5 ° C or more. Since Experiment 10 is a cloudy day and the outside air temperature hardly changes throughout the experiment, there is a correlation between the panel average temperature and all indoor environments as shown in FIG. On the other hand, in FIG. 25, since the outside air temperature differs depending on the experiment day, the correlation between the room temperature and the outside air temperature was correlated with the panel average temperature rather than the room temperature and the globe temperature alone.
The emissivity of the radiation panel used in this example is as small as about 0.1, but the radiation effect can be further improved by increasing the emissivity of the radiation panel.

ふく射パネルによる放熱は、ふく射放熱成分と対流放熱成分に分けられる。それぞれの放熱量は式 (6.3)、式 (6.4)〜(6.9)で表される。   The heat radiation by the radiation panel is divided into a radiation heat radiation component and a convection heat radiation component. Each heat release is expressed by Equation (6.3) and Equations (6.4) to (6.9).

実験10における放熱量を、図27に示す。温水温度50 ℃のときの放熱量を見てみるとふく射による放熱量は13.4 W/m2、対流による放熱量は77.5 W/m2となり、ふく射による放熱量が小さいことがわかる。前述したとおり、パネルの放射率が小さいことによりふく射による放熱が少なくなる一方、パネルの断熱効果によりパネル温度を高く維持することが出来ており、対流による放熱量が大きくなった。 The heat release amount in Experiment 10 is shown in FIG. Looking at the amount of heat released at a hot water temperature of 50 ° C, the amount of heat released by radiation is 13.4 W / m 2 and the amount of heat released by convection is 77.5 W / m 2 , indicating that the amount of heat released by radiation is small. As described above, since the heat radiation due to radiation is reduced due to the low emissivity of the panel, the panel temperature can be maintained high due to the heat insulating effect of the panel, and the heat radiation due to convection is increased.

ここで、減圧沸騰ふく射パネルとふく射を用いた機器として最も普及している床暖房、エアコンのランニングコストおよびCO2排出量を比較する。電力の単価は16.05 円/kWh、CO2排出原単位は0.399 kg-CO2/kWh、ガスの単価は122.19 円/m3、CO2排出原単位は2.21 kg-CO2/m3とする。
各機器を1日8時間、1か月間使用した時のランニングコストおよびCO2排出量を表7に示す。なお、減圧沸騰ふく射パネルの消費電力として2007年12月19日に計測した平均消費電力を用いることにし、エアコンのランニングコストは冷房能力2.2 kWの暖房時の定格消費電力から求めた。
Here, we compare the floor heating, air conditioning running costs, and CO 2 emissions, which are the most popular equipment using vacuum boiling panels and radiation. The unit price of electricity is 16.05 yen / kWh, the CO 2 emission unit is 0.399 kg-CO 2 / kWh, the unit price of gas is 122.19 yen / m 3 , and the CO 2 emission unit is 2.21 kg-CO 2 / m 3 .
Table 7 shows the running costs and CO 2 emissions when each device is used for 8 hours a day for 1 month. The average power consumption measured on December 19, 2007 was used as the power consumption of the vacuum boiling radiation panel, and the running cost of the air conditioner was obtained from the rated power consumption during heating with a cooling capacity of 2.2 kW.

表7から減圧沸騰ふく射パネルのランニングコストが小さく、また、CO2排出も少ないことが分かる。減圧沸騰ふく射パネルを稼動させるために必要な熱は、減圧沸騰ソーラーパネルで賄うことが出来る可能性があり、さらにランニングコストやCO2排出量を減らせる可能性がある。減圧沸騰ふく射パネルのパネル温度を高い温度で安定させることが出来ているため、実験環境やパネルの材質を変更することにより室内の温熱環境への効果を高めることが出来、省エネルギーや環境の観点で有効である。 From Table 7, it can be seen that the running cost of the low-pressure boiling radiation panel is low and the CO 2 emission is low. The heat required to operate a vacuum boiling solar panel may be covered by a vacuum boiling solar panel, which may further reduce running costs and CO 2 emissions. Since the panel temperature of the vacuum boiling radiation panel can be stabilized at a high temperature, the effect on the indoor thermal environment can be enhanced by changing the experimental environment and the panel material, from the viewpoint of energy saving and environment It is valid.

減圧沸騰ふく射パネルの別例を図28に示す。これは、パネルの下ヘッダー部分を温水で覆っており、熱交換器とふく射パネルが一体化したものである。特徴としては、パネル内に封入されている水は下ヘッダー部分とパネルと付着している細管の一部分のみであり、温水からの熱が水の沸騰に使われやすくなる。
減圧沸騰ふく射パネルの更なる可能性として、住宅の壁面にこの原理を応用することが考えられる。
Another example of the vacuum boiling radiation panel is shown in FIG. In this, the lower header portion of the panel is covered with warm water, and the heat exchanger and the radiation panel are integrated. Characteristically, the water enclosed in the panel is only the lower header part and a part of the narrow tube adhering to the panel, and the heat from the hot water is easily used for boiling the water.
As a further possibility of vacuum boiling radiation panels, this principle can be applied to the walls of houses.

減圧沸騰ふく射パネルの熱源として温水を用いたが、冬季における減圧沸騰ソーラーパネルと蓄熱槽を組み合わせた別途の試験により、46.2 ℃まで温水温度を上昇させることが出来た。減圧沸騰ふく射パネルを稼動させるために必要な熱は太陽熱で十分賄えるものである。そこで、減圧沸騰ソーラーパネルと減圧沸騰ふく射パネルを組み合わせたシステムを構築することができる。減圧沸騰ふく射パネルを夜間作動させるのに必要な熱量を全て減圧沸騰ソーラーパネルで賄うものとしたシミュレーション結果を図29に示す。減圧沸騰ソーラーパネルは冬季の実験で比較的集熱効率の高かった試験日の凝縮器S2のデータ、減圧沸騰ふく射パネルは温水温度が適当な実験例13(2007年12月19日)のデータを用いた。午後6時からふく射パネルを稼動させ、午前6時に停止するものとし、午前6時の温水温度が40 ℃に保たれるようにした。また、蓄熱槽からの熱損失は無く、ソーラーパネルで得られた熱が全て蓄熱槽に蓄えられるものとする。   Hot water was used as the heat source for the vacuum boiling radiation panel, but the hot water temperature was raised to 46.2 ° C by a separate test combining a vacuum boiling solar panel and a heat storage tank in winter. The heat required to operate the vacuum boiling radiation panel can be sufficiently covered by solar heat. Therefore, a system that combines a vacuum boiling solar panel and a vacuum boiling radiation panel can be constructed. FIG. 29 shows a simulation result in which the amount of heat necessary for operating the vacuum boiling radiation panel at night is covered by the vacuum boiling solar panel. The vacuum boiling solar panel uses data from the condenser S2 on the test day, which had relatively high heat collection efficiency in the winter experiment, and the vacuum boiling radiation panel uses data from Experimental Example 13 (December 19, 2007) with an appropriate hot water temperature. It was. The radiation panel was started at 6pm and stopped at 6am so that the hot water temperature at 6am was maintained at 40 ° C. In addition, there is no heat loss from the heat storage tank, and all the heat obtained by the solar panel is stored in the heat storage tank.

減圧沸騰ソーラーパネルの総集熱量で、蓄熱槽内の水をその日の初期水温である10 ℃から昇温させ、ふく射パネルを18時から翌日6時までの12時間作動させるのに必要な熱量を賄うとすると、必要な蓄熱槽タンク容量は約108 Lであった。この決定したタンク水量を元に蓄熱槽内の温水の最高水温を計算すると45.6 ℃となり、沸騰ソーラーパネルの実験で確認されている温水の水温以下に収められている。これより、減圧沸騰ソーラーパネルと減圧沸騰ふく射パネルを組み合わせ、ソーラーパネル1枚から、減圧沸騰ふく射パネルを12時間作動させるだけの熱量が得られることから、このシステムの有効性示すことができる。   The total amount of heat collected by the vacuum boiling solar panel is used to raise the water in the heat storage tank from the initial water temperature of 10 ° C that day, and the amount of heat necessary to operate the radiation panel from 12 o'clock to 6 o'clock the next day. To cover it, the required heat storage tank capacity was about 108 L. Based on this determined amount of tank water, the maximum temperature of the hot water in the heat storage tank is calculated to be 45.6 ° C, which is below the hot water temperature confirmed in the boiling solar panel experiment. From this, combining the vacuum boiling solar panel and the vacuum boiling radiation panel, and the amount of heat required to operate the vacuum boiling radiation panel for 12 hours can be obtained from one solar panel, the effectiveness of this system can be demonstrated.

出来るだけ多くの自然エネルギーを取り入れ、人々が快適に暮らせる社会を創造することが、現在考えられる理想的な姿であるといえる。図30に減圧沸騰を応用した住宅例を示す。
この住宅は屋根材に減圧沸騰ソーラーパネル、壁材に減圧沸騰ふく射パネルを用いたものである。なお、夏季は、減圧沸騰ソーラーパネルの凝縮器内に冷却塔からの冷却水を流すことにより表面温度の上昇を抑制する効果が得られる。また、エアコンの排熱の処理を冷却塔を通して行うことで、より有効的なシステムにもなり得る。
Incorporating as much natural energy as possible to create a society where people can live comfortably is the ideal form that can now be considered. FIG. 30 shows an example of a house where vacuum boiling is applied.
This house uses a vacuum boiling solar panel for the roofing material and a vacuum boiling solar panel for the wall material. In summer, an effect of suppressing an increase in surface temperature can be obtained by flowing cooling water from a cooling tower into a condenser of a vacuum boiling solar panel. Moreover, it can become a more effective system by processing the exhaust heat of an air conditioner through a cooling tower.

減圧沸騰冷却・集熱装置の基本形(実施例1)Basic form of vacuum boiling cooling and heat collecting device (Example 1) 実験装置概略図Schematic diagram of experimental apparatus 日射量と蒸散熱量の計測データを示す分布グラフDistribution graph showing measurement data of solar radiation and transpiration heat コンピュータの放冷に応用した例Example of computer cooling 太陽熱融雪装置に応用した例Example of application to solar snow melting equipment 車両の冷房に応用した例Example of application to vehicle cooling 冷暖房パーティションに応用した例Example of application to an air conditioning partition 先行文献1記載のシステム例System example described in Prior Literature 1 先行文献2記載の太陽熱利用機器の例Example of solar thermal equipment described in Prior Literature 2 装置概略図Device schematic 実験10の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 10 実験11の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 11 実験12の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 12 実験13の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 13 実験14の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 14 実験15の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 15 実験16の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 16 実験17の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 17 実験18の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 18 実験19の各部温度変化のグラフGraph of temperature change in each part of Experiment 19 減圧しなかったときの各部の温度変化のグラフGraph of temperature change of each part when pressure is not reduced 恒温槽設定温度とパネル上下温度差の関係Relationship between the temperature setting of the temperature chamber and the temperature difference between the top and bottom of the panel 恒温槽設定温度とパネルの平均温度Temperature chamber setting temperature and average panel temperature パネル内水温とパネル平均温度との関係Relationship between panel water temperature and panel average temperature 夜間実験におけるパネル平均温度が室内環境に及ぼす影響Effect of panel average temperature on indoor environment during night experiment 実験10におけるパネル平均温度が室内環境に及ぼす影響Effect of panel average temperature on indoor environment in Experiment 10 実験10におけるパネルからの放熱量Heat dissipation from the panel in Experiment 10 減圧沸騰ふく射パネルの例Example of vacuum boiling panel 減圧沸騰ソーラーパネルとふく射パネルを組み合わせたシステムの例Example of a system combining a vacuum boiling solar panel and a radiation panel 減圧沸騰ソーラーパネル−減圧沸騰ふく射パネル応用住宅の例Vacuum boiling solar panels-examples of houses with vacuum boiling solar panels

符号の説明Explanation of symbols

1 減圧沸騰冷却・集熱装置
2 集熱部
3 冷却部
21 水冷式コンピュータ・ケース
22a、22b 集熱部
23a、23b 冷却部
31 減圧沸騰冷却・集熱装置太陽熱融雪装置
32a、32b 集熱部
33a、33b 冷却部
42 集熱部
43 冷却部
44 多孔質体
45 真空断熱パネル
51 減圧沸騰冷却・集熱装置を冷暖房用パネル
52 集熱部
53 冷却部
54a〜54z 真空容器
55 減圧沸騰冷却・集熱装置
61 室温
62 グローブ温度
63 パネル下部温度
64 パネル中部温度
65 パネル上部温度
66 温水入口温度
67 温水出口温度
68 下ヘッダー管温度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum boiling cooling and heat collecting apparatus 2 Heat collecting part 3 Cooling part 21 Water cooling type computer cases 22a and 22b Heat collecting parts 23a and 23b Cooling part 31 Vacuum boiling cooling and heat collecting apparatus Solar snow melting devices 32a and 32b Heat collecting part 33a 33b Cooling unit 42 Heat collecting unit 43 Cooling unit 44 Porous body
45 Vacuum heat insulation panel 51 Panel for cooling and heating a vacuum boiling cooling / collecting device 52 Heat collecting unit 53 Cooling unit 54a-54z Vacuum vessel 55 Vacuum boiling cooling / collecting device 61 Room temperature 62 Globe temperature 63 Panel lower temperature 64 Panel middle temperature 65 Upper panel temperature 6 6 Hot water inlet temperature 6 7 Hot water outlet temperature 6 8 Lower header pipe temperature

Claims (6)

真空容器と真空容器内に作動流体を液相と気相の2相状態で封入し、真空容器は集熱部と冷却部を備えた減圧沸騰冷却・集熱装置であって、重力場においては冷却部が集熱部より上方に設定されていることを特徴とする減圧沸騰冷却・集熱装置。   A working fluid is sealed in a vacuum vessel and a vacuum vessel in a liquid phase and a gas phase, and the vacuum vessel is a vacuum boiling cooling / collecting device having a heat collecting part and a cooling part. A reduced-pressure boiling cooling / collecting device, wherein the cooling unit is set above the heat collecting unit. 請求項1に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が、集熱部を発熱部に隣接して配置され、冷却部を機器の外面に配置したことを特徴とする内部から外部へ放熱する放熱器を備えた機器。   The reduced-pressure boiling cooling / collecting device according to claim 1, wherein the heat collecting part is disposed adjacent to the heat generating part, and the cooling part is disposed on the outer surface of the device, and the heat dissipation from the inside to the outside Equipment equipped with a vessel. 請求項1に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が、屋根面に配置され、冷却部が雪止め部に接触し、集熱部が冷却部に連続した下方斜面に配置されていることを特徴とする融雪装置であることを特徴とする屋根用融雪装置。   The reduced-pressure boiling cooling / collecting device according to claim 1 is disposed on the roof surface, the cooling part is in contact with the snow stopper, and the heat collecting part is disposed on a lower slope continuous with the cooling part. A snow melting device for roofs, characterized in that the snow melting device is characterized. 請求項1に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が備えられた移動車両であって、
集熱部が車両内面の床、壁などに配置され、冷却部が車両の天井、後部等に配置されていることを特徴とする移動車両用の空調装置。
A mobile vehicle comprising the vacuum boiling cooling / collecting device according to claim 1,
An air conditioner for a moving vehicle, wherein the heat collecting part is arranged on a floor, a wall or the like on the inner surface of the vehicle, and the cooling part is arranged on a ceiling, a rear part or the like of the vehicle.
請求項1に記載された減圧沸騰冷却・集熱装置が備えられた建造物であって、
集熱部が屋内に配置され、冷却部が屋外へ配置されたことを特徴とする建造物用の空調装置。
A building equipped with the vacuum boiling cooling / collecting device according to claim 1,
An air conditioner for buildings, wherein the heat collecting part is arranged indoors and the cooling part is arranged outdoors.
真空容器と真空容器内に作動流体を液相と気相の2相状態で封入し、真空容器は下部側を集熱部とし上側を冷却部とした減圧沸騰冷却・集熱装置であって、冷却部は冷媒と熱交換可能とされており、集熱部は熱媒と熱交換可能とされており、これらを内部に組み込んだ冷暖房用パーティション。   A vacuum vessel and a vacuum vessel enclose a working fluid in a liquid phase and a gas phase in a two-phase state, and the vacuum vessel is a vacuum boiling cooling / collecting device having a heat collecting part on the lower side and a cooling part on the upper side, The cooling unit is capable of exchanging heat with the refrigerant, and the heat collecting unit is capable of exchanging heat with the heat medium.
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