JP2017138084A - ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプおよびこれを備えた原子炉 - Google Patents

Abstract

【課題】通常時には熱損失を抑制するとともにメンテナンスコストを低減させ、非常時には除熱性能を十分に発揮させることが可能なループ型サーモサイフォン式ヒートパイプおよび原子炉を提供する。【解決手段】放熱側熱交２は、放熱側熱交２の入口ヘッダ２１および出口ヘッダ２２に接続される第１熱交換部２３Ａと、放熱側熱交２の出口ヘッダと接続される第２熱交換部２３Ｂと、第２熱交換部２３Ｂの出口ヘッダ２２とは反対側に接続され、大気中と連通する排出管３３と、排出管３３に設けられる放出バルブ３１と、第２熱交換部２３Ｂの温度変化に応じた圧力によって放出バルブ３１を開閉する弁開閉機構３２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ループ型サーモサイフォン式のヒートパイプおよびこれを備えた原子炉に関する。

ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプは、冷却対象から熱を除去する熱交換器（除熱側熱交）と、冷却対象から除去された熱を輸送する熱輸送管と、輸送された熱をヒートシンクへ放出する熱交換器（放熱側熱交）とから構成されている。これら２つの熱交換器が熱輸送管で接続されてループ型のヒートパイプとなっている。ヒートパイプ内には冷媒として例えば水が封入されており、水は除熱側熱交で沸騰して蒸気となり熱輸送管を通って放熱側熱交に流れ、放熱側熱交で冷却されて凝縮し水に戻される。凝縮水は熱輸送管を通って除熱側熱交に流入する。このようにして冷媒の沸騰凝縮現象を用いたサーモサイフォンが形成される。ヒートパイプは電源等の動力を必要とせずに熱を輸送することができる。

このループ型サーモサイフォン式ヒートパイプを原子力発電プラントの非常時の静的冷却システムに適用することを考えた場合、通常運転時にヒートパイプが作動すると熱損失が発生するため、通常運転時は除熱側熱交および放熱側熱交は沸騰凝縮が起きない空気等の非凝縮性ガスで満たされていることが望ましい。一方、非常時には多くの熱を輸送したいため、伝熱を阻害する非凝縮性ガスはできる限りヒートパイプ内から排出することが望ましい。建設した初期（据付時）からヒートパイプ内の非凝縮性ガスを取り除き冷媒として水を封入すると、ヒートパイプ内は、常温の水の飽和蒸気圧となる。例えば、２０℃の飽和蒸気圧は２．３ｋＰａで大気圧よりも低く真空状態となる。非常時にしか使用しない原子力発電プラントに適用した場合、定期的に真空度が保たれているかの検査が必要となり、メンテナンスコストが発生する。

これに対し、特許文献１では、放熱側熱交の出口側に非凝縮性ガスを貯めるリザーバを設置し、除熱側熱交で温度が上昇して圧力が上昇した場合に、ヒートパイプ内の非凝縮性ガスをリザーバに押し込み、伝熱面として有効な部分から非凝縮性ガスを排出する構造としている。また、特許文献２では、ヒートパイプに温度検出手段を設け、非凝縮性ガスの蓄積で温度低を検出するとバルブを開放して非凝縮性ガスを排出し、下流側の別の温度検出手段で温度高を検出すると非凝縮性ガスの排出完了と判断してバルブを閉止する。温度検出手段から電気的信号を取り出して、バルブの開閉操作を自動化できるようになっている。

特許第３１０９９１７号公報 特許第１４４５１５７号公報

ところで、原子力発電プラントでは、熱輸送管は数十メートルになると想定され、リザーバの容積は熱輸送管分も考慮する必要がある。このため、特許文献１に記載のヒートパイプを適用すると、大容量のリザーバが必要となり、設置スペースの容積が増加する分、プラントの建設コストが増大する。また、リザーバを放熱側熱交の外側流路に設置した場合、大きな流動抵抗となり、自然循環を利用している場合には、空気流速が低下して冷却性能が低下する。また、強制循環を利用する場合は、圧力損失の増加分、空気を送り込むポンプ等の動力を増加させる必要がある。

特許文献２に記載のヒートパイプでは、温度検出手段が２か所必要であり、故障リスクが増加する。また、電気的に開放する場合、停電時にはバルブの開閉操作が自動的にできなくなる。

本発明は前記従来の問題を解決するものであり、通常時には熱損失を抑制するとともにメンテナンスコストを低減させ、非常時には除熱性能を十分に発揮させることが可能なループ型サーモサイフォン式ヒートパイプおよび原子炉を提供することを目的とする。

本発明は、熱源の内部に配置され、通常時に非凝縮性ガスで置換され、かつ、非常時に冷媒を蒸発させて冷媒蒸気とする除熱側熱交換器と、前記熱源の外部かつ前記除熱側熱交換器よりも高い位置に配置され、前記冷媒蒸気を凝縮する放熱側熱交換器と、前記除熱側熱交換器の出口から前記放熱側熱交換器の入口に前記冷媒蒸気を輸送する第１輸送管と、前記放熱側熱交換器の出口から前記除熱側熱交換器の入口に前記冷媒を輸送する第２輸送管と、を備え、前記放熱側熱交換器は、前記放熱側熱交換器の前記入口および前記出口に接続される第１熱交換部と、前記放熱側熱交換器の前記出口と接続される第２熱交換部と、前記第２熱交換部の前記出口とは反対側に接続され、大気中と連通する排出管と、前記排出管に設けられる開閉弁と、前記第２熱交換部の温度変化に応じた圧力によって前記開閉弁を開閉する弁開閉機構と、を備えることを特徴とする。

また本発明は、熱源の内部に配置され、通常時に非凝縮性ガスで置換され、かつ、非常時に冷媒を蒸発させて冷媒蒸気とする除熱側熱交換器と、前記熱源の外部かつ前記除熱側熱交換器よりも高い位置に配置され、前記冷媒蒸気を凝縮する放熱側熱交換器と、前記除熱側熱交換器の出口から前記放熱側熱交換器の入口に前記冷媒蒸気を輸送する第１輸送管と、前記放熱側熱交換器の出口から前記除熱側熱交換器の入口に前記冷媒を輸送する第２輸送管と、を備え、前記放熱側熱交換器は、前記放熱側熱交換器の前記入口および前記出口に接続される第１熱交換部と、前記放熱側熱交換器の前記出口と接続されるとともに、大気中と連通する排出管と、前記排出管に設けられる開閉弁と、前記第２熱交換部の温度変化に応じた圧力によって前記開閉弁を開閉する弁開閉機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、通常時には熱損失を抑制するとともにメンテナンスコストを低減させ、非常時には除熱性能を十分に発揮させることが可能なループ型サーモサイフォン式ヒートパイプおよび原子炉を提供できる。

第１実施形態に係るヒートパイプを原子炉に適用した場合の概略構成図である。 第１実施形態のヒートパイプの概略構成図である。 弁開閉機構の概略構成図である。 第２実施形態のヒートパイプの概略構成図である。 第３実施形態のヒートパイプの概略構成図である。 隔離機構の変形例を示す概略構成図である。 第４実施形態のヒートパイプに適用される弁開閉機構における凝縮水の流れを説明する模式図である。 感熱筒が下向きの弁開閉機構における凝縮水の流れを説明する模式図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るループ型サーモサイフォン式ヒートパイプを用いた静的冷却システムを沸騰水型原子力プラント（原子炉）１１０に適用した場合の一構成例を表す概要図である。
図１に示すように、本実施形態に係るループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ１００Ａ（以下、ヒートパイプと略記）は、原子炉１１０の原子炉格納容器（熱源）５０内に設置される除熱側熱交換器（以下、除熱側熱交と略記）１と、原子炉格納容器（熱源）５０の外側に設置される放熱側熱交換機（以下、放熱側熱交と略記）２と、除熱側熱交１と放熱側熱交２とを接続する連結パイプ（第１輸送管）１４および連結パイプ（第２輸送管）２４と、を備えて構成されている。

図２は、第１実施形態に係るヒートパイプの概略構成図である。
図２に示すように、除熱側熱交１は、複数の伝熱管からなる伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの入口に設けられ、伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃを束ねる伝熱管入口ヘッダ１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの出口に設けられ、伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃを束ねる伝熱管出口ヘッダ１６ａ，１６ｂ，１６ｃと、伝熱管入口ヘッダ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを束ねる入口ヘッダ１１と、伝熱管出口ヘッダ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを束ねる出口ヘッダ１２と、を備えて構成されている。なお、伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの数については、便宜上簡略化して示したものであり、本実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

放熱側熱交２は、複数の伝熱管からなる伝熱管群２３ａ，２３ｂと、伝熱管群２３ａ，２３ｂの入口に設けられ、伝熱管群２３ａ，２３ｂを束ねる伝熱管入口ヘッダ２５ａ，２５ｂと、伝熱管群２３ａ，２３ｂの出口に設けられ、伝熱管群２３ａ，２３ｂを束ねる伝熱管出口ヘッダ２６ａ，２６ｂと、伝熱管入口ヘッダ２５ａ，２５ｂを束ねる入口ヘッダ２１と、伝熱管出口ヘッダ２６ａ，２６ｂを束ねる出口ヘッダ２２と、を備えて構成されている。なお、伝熱管群２３ａ，２３ｂと伝熱管入口ヘッダ２５ａ，２５ｂと伝熱管出口ヘッダ２６ａ，２６ｂとによって第１熱交換部が構成されている。

また、放熱側熱交２は、複数の伝熱管からなる伝熱管群２３ｃと、伝熱管群２３ｃの一端（下流端）を束ねる伝熱管ヘッダ２５ｃと、伝熱管群２３ｃの他端を束ねる伝熱管ヘッダ２６ｃと、を備えて構成されている。伝熱管ヘッダ２６ｃは、出口ヘッダ２２と接続されている。伝熱管ヘッダ２５ｃは、大気と連通する排出管３３と接続されている。なお、伝熱管群２３ｃと伝熱管ヘッダ２５ｃと伝熱管ヘッダ２６ｃとによって第２熱交換部が構成されている。

このように、本実施形態の放熱側熱交２では、これらの伝熱管群２３ａ，２３ｂ，２３ｃのうちの１つである伝熱管群２３ｃの伝熱管ヘッダ２５ｃを入口ヘッダ２１に接続せず、外部（大気）と連通する排出管３３と接続している。また、放熱側熱交２は、排出管３３に設けられる放出バルブ３１と、放出バルブ３１を伝熱管群２３ｃを通る熱によって機械的に（電気的な操作をすることなく）開閉可能な弁開閉機構３２と、を備えている。なお、弁開閉機構３２の詳細については後記する。

連結パイプ１４は、除熱側熱交１の出口である出口ヘッダ１２と、放熱側熱交２の入口である入口ヘッダ２１とを接続するものである。この連結パイプ１４は、非常時に除熱側熱交１で発生した冷媒蒸気（例えば、水蒸気）を輸送するようになっている。

連結パイプ２４は、放熱側熱交１の出口である出口ヘッダ２２と、除熱側熱交１の入口である入口ヘッダ１１とを接続するものである。この連結パイプ２４は、非常時に放熱側熱交２で生じた冷媒（凝縮水）を輸送するようになっている。

また、連結パイプ２４は、原子炉格納容器５０（図１参照）の外側に起動バルブ３を備えている。起動バルブ３は、例えば手動式のものであり、通常運転時は閉止され、非常時に開放するようになっている。起動バルブ３を手動式のものにすることで、電源喪失時であっても、起動バルブ３を開放することができる。なお、起動バルブ３は、蓄電装置（不図示）によって作動させるものであってもよい。

また、放熱側熱交２は、除熱側熱交１よりも高さ方向（上下方向）において上方に位置している。よって、連結パイプ２４は、例えば、放熱側熱交２から除熱側熱交１に向けて下り勾配となって、放熱側熱交２の出口と除熱側熱交１の入口とを接続している。

また、起動バルブ３から放熱側熱交２につながる連結パイプ２４には、冷媒として例えば水が封入されている。起動バルブ３より上流側の連結パイプ２４に充填される水の体積は、例えば、起動バルブ３を開いたときに、重力によって連結パイプ２４内の水が除熱側熱交１に流れ込むが、除熱側熱交１の伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内部全体を浸漬できる量に設定されている。通常時は放出バルブ３１を開放として、ヒートパイプ１００Ａの内部を大気と連通させ、封入された水を除く領域のヒートパイプ１００Ａの内部が空気（非凝縮性ガス）で満たされている。

図３は、弁開閉機構の概略構成図である。なお、図３は、放出バルブ３１が開いている状態を示している。
図３に示すように、弁開閉機構３２は、液体３６（封入液）が封入された感熱筒３５と、放出バルブ３１を開閉させる作動力（作動圧力）を与える加圧部４１と、感熱筒３５と加圧部４１とを接続する連通管４２と、を備えている。

感熱筒３５の内部には、加熱により蒸気圧を発生させることができる液体３６が封入されている。液体３６としては、水、または水より沸点の低い媒体（例えば、エタノール）を選択することができる。また、感熱筒３５は、伝熱管群２３ｃや伝熱管ヘッダ２５ｃの内部に配置されている。

加圧部４１は、シリンダ４１ａと、シリンダ４１ａ内に摺動可能に配置された仕切り板４１ｂと、仕切り板４１ｂと放出バルブ３１の弁体３７とを連結するロッド４１ｃと、弁体３７を開方向に付勢するばね４１ｄ（付勢部材）と、を備えて構成されている。

シリンダ４１ａは、仕切り板４１ｂによって２つの空間に分けられ、一方の空間である加圧室４３が連通管４２と接続されている。他方の空間には、ばね４１ｄが設けられ、加圧室４３の空間を狭める方向に仕切り板４１ｂを付勢している。

排出管３３は、伝熱管ヘッダ２５ｃと接続される管部３３ａと、大気中と接続される管部３３ｂと、管部３３ａと管部３３ｂとを連通させるとともに弁体３７が接離する弁座３３ｃとを、有して構成されている。

次に、図２および図３を参照して、放出バルブ３１が弁開閉機構３２によって閉止される原理について説明する。通常運転時、放出バルブ３１は、開放状態である。伝熱管群２３ｃ（図２参照）または伝熱管ヘッダ２５ｃ（図２参照）が高温となり、感熱筒３５が加熱されると、感熱筒３５に封入された液体３６の温度が上昇して蒸気が発生し、蒸気圧Ｐが上昇する。この蒸気圧Ｐにより、連結管４２を通してバルブ本体の加圧室４３の圧力が上昇し、仕切り板４１ｂがばね４１ｄの付勢力を受けながら押し込まれ、弁体３７が弁座３３ｃに押圧されることによって、放出バルブ３１が閉止する。

また、伝熱管群２３ｃ（または伝熱管ヘッダ２５ｃ）の温度が低下することで、蒸気圧Ｐが低下する。蒸気圧Ｐが低下することで、加圧室４３の圧力が低下し、ばね４１ｄの付勢力によって弁体３７が弁座３３ｃから離間し、放出バルブ３１が開放する。

第１実施形態の放出バルブ３１では、液体３６が水である場合、液体３６が１００℃以上になると閉止されるように設計されている。このように、感熱筒３５内の液体３６の蒸気圧を用いて放出バルブ３１の開閉が機械的に自動で行われるため、電源が不要であり、運転員の操作も不要である。

次に、第１実施形態のヒートパイプ１００Ａの全体の動作について説明する。第１実施形態では、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプを用いた静的冷却システムを沸騰水型原子力プラントに適用した場合を説明する。ところで、炉心（不図示）から発生する崩壊熱をポンプ等を利用して動的に除去する機能が喪失するような事故（例えば電源喪失事故）が発生した場合（非常時）には、崩壊熱で発生した蒸気が原子炉格納容器５０に充満する。原子炉格納容器５０からの除熱量よりも崩壊熱量が大きい場合は、原子炉格納容器５０の圧力は上昇していく。設計圧力を超えて圧力が上昇し原子炉格納容器５０が破損するのを回避するため、発生した蒸気を凝縮させるか、原子炉格納容器５０から蒸気を放出する手段が必要となる。本実施形態は、原子炉格納容器５０内の蒸気を凝縮させて、原子炉格納容器５０の外に熱を輸送する手段に関するものである。原子炉格納容器５０に蒸気が流入すると、原子炉格納容器５０の圧力と温度が上昇する。大規模な停電等により動的冷却システムが利用できない場合、静的冷却システムを用いて原子炉格納容器５０から熱を取り除き、圧力と温度を低下させる必要がある。

第１実施形態の静的冷却システムであるヒートパイプ１００Ａは、運転員が起動バルブ３を開けることによってヒートパイプ１００Ａを起動することができる。起動バルブ３が開くことで、起動バルブ３より上流側の連結パイプ２４に封入されていた水は、除熱側熱交１よりも高い位置にあるため、重力によって除熱側熱交１の伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内部に流れ込む。なお、前記したように、起動バルブ３を開けることによって、重力によって、伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの伝熱管内部全体に水に浸かるように、除熱側熱交１と放熱側熱交２の上下方向の位置関係が設定されるとともに、連結パイプ２４に貯めておく水の体積が設定されている。つまり、電動ポンプなどの電気的な動力を使用することなく、除熱側熱交１に給水することが可能になる。

放出バルブ３１は通常開放された状態であり、連結パイプ１４内のガス（非凝縮性ガス）は大気圧の空気であるため、崩壊熱によって原子炉格納容器５０の温度が１００℃を超えると熱交換により伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内部の水が沸騰して蒸気となる。水が蒸気になると体積が増加するため、連結パイプ１４の内部の圧力が上昇し、連結パイプ１４の内部と第１熱交換部２３Ａの内部と第２熱交換部２３Ｂの内部の空気は、排出管３３を通して大気中へ押し出される。本実施形態の構成にすることで、除熱側熱交１で発生した蒸気が連結パイプ１４、第１熱交換部２３Ａおよび第２熱交換部２３Ｂ内の空気を押し出し、非凝縮性ガスである空気が先に大気中へ排出される。

すなわち、除熱側熱交１で発生した蒸気は、空気を押し出しながら放熱側熱交２の入口ヘッダ２１に流入する。その後、蒸気は放熱側熱交２の伝熱管群２３ａ，２３ｂの内部を通過することで外部の大気と熱交換が行われ、蒸気は凝縮しながら出口ヘッダ２２に流れる。伝熱管群２３ａ，２３ｂで凝縮されずに出口ヘッダ２２に到達した蒸気は、放出バルブ３１が開いた状態であるので、排出管３３が接続されている伝熱管群２３ｃに流れ込む。蒸気が伝熱管群２３ｃ（伝熱管ヘッダ２５ｃ）に設置された弁開閉機構３２の感熱筒３５（図３参照）に到達すると、放出バルブ３１が閉じられる。すなわち、前記したように、蒸気の熱によって感熱筒３５に封入された液体３６の温度が上昇し、液体３６の蒸気によって蒸気圧が上昇する。液体（例えば、水）３６の温度が１００℃以上になると、蒸気圧により加圧室４３の圧力が上昇することで放出バルブ３１が閉止する。このように、感熱筒３５を排出管３３（伝熱管群２３ｃ、伝熱管ヘッダ２５ｃ）の近くに設置すれば、ヒートパイプ１００Ａ内に充填されていた伝熱を阻害する空気（非凝縮性ガス）のほとんどを大気中に排出することができ、非凝縮性ガスによる伝熱性能の劣化を抑制することができる。

放出バルブ３１が閉止した後は、放熱側熱交２の伝熱管群２３ａ，２３ｂの内部で非凝縮性ガスによる伝熱阻害を受けることなく効率的に大気との熱交換が行われる。放熱側熱交２において大気に熱を放出した蒸気は凝縮して水に戻り、放熱側熱交２の出口ヘッダ２２から重力によって連結パイプ２４に流れ込み、再び除熱側熱交１に供給される。

ところで、放出バルブ３１を電気信号で開閉する機構のものにすると、電源が喪失すると開閉操作を行うことができなくなる。また、通常運転時の初期から放出バルブ３１が閉止したままの状態では、ヒートパイプ１００Ａ内の空気が排出されず除熱性能が低下する。また、非常時において放出バルブ３１が開放したままの状態では、蒸気となった冷媒としての水が排出管３３から大気中に排出され、ヒートパイプ１００Ａ内の冷媒が喪失し除熱できなくなる可能性がある。これに対して、感熱筒３５内に封入された液体３６の蒸気圧で開閉する機械式のバルブ（放出バルブ３１）を備えた第１実施形態では、電源が不要であるため、電源が喪失する事象が発生しても、放出バルブ３１が適切に機能してヒートパイプ１００Ａの除熱性能が確保され、原子炉格納容器５０（図１参照）から大気への除熱が効率的に行われる。

次に、放出バルブ３１の閉止後のヒートパイプ内のガスの挙動について説明する。なお、放出バルブ３１の閉止前において、除熱側熱交１の伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの伝熱管内部で発生した蒸気は、空気（非凝縮性ガス）を押し出しながら連結パイプ１４を通って放熱側熱交２の伝熱管群２３ａ，２３ｂに到達する。その間に、蒸気は空気を巻き込んで多少なりとも空気を含む混合ガスとなり、放出バルブ３１が閉止した時に、ヒートパイプ１００Ａ内の蒸気中に空気が残存することがある。この残存した空気は伝熱性能を低下させる要因となる可能性がある。

そこで、第１実施形態では、放熱側熱交２の伝熱管群２３ｃの伝熱管ヘッダ２５ｃを入口ヘッダ２１に接続せず、放出バルブ３１を備えた排出管３３を接続し、放出バルブ３１が閉止した後は放出バルブ３１が終端となる。伝熱管群２３ｃでは空気と熱交換を行っているため、伝熱管群２３ｃの伝熱管内部では空気を含んだ混合ガスのうち蒸気が凝縮する。蒸気が凝縮することにより、相対的に空気濃度が上昇する。また、蒸気が凝縮した分、体積が減少して圧力が低下するため、上流側から新たに空気を含んだ蒸気が供給される。これを繰り返すことにより、伝熱管群２３ｃの伝熱管内に空気が蓄積されていく。その他の伝熱管群２３ａ，２３ｂでは、空気を含んだ蒸気は常に出口ヘッダ２２に向かって流れており、空気が伝熱管群２３ａ，２３ｂ内に蓄積することはない。

したがって、放出バルブ３１を終端とする伝熱管群２３ｃにヒートパイプ１００Ａ内に残存していた空気が集積され、終端に向かって空気濃度が高くなる。空気が高濃度に集積している領域では、放熱は継続しているが上流側（出口ヘッダ２２側）からの熱（蒸気）の供給が少ないため、温度が次第に低下していく。伝熱管群２３ｃに空気が蓄積していき弁開閉機構３２の感熱筒３５の位置まで到達すると、温度低下により感熱筒３５内の液体３６の蒸気圧Ｐが低下し、放出バルブ３１内の弁体３７を押す力が弱くなり、弁体３７を支持しているバネ３８等が弁体３７を持ち上げ、放出バルブ３１が開き始める。放出バルブ３１が開くと、空気濃度が高い領域のガスが排出管３３を通って大気中に排出される。空気が大気中に放出されると、再び感熱筒３５の位置に高温の蒸気が到達し、感熱筒３５内の液体３６の蒸気圧Ｐが上昇して放出バルブ３１が閉じられる。これによって、冷媒である水の排出を最低限に抑制することができる。この動作を繰り返すことによって、ヒートパイプ１００Ａ内に残存していた空気も排出することができ、伝熱性能を十分に発揮することができる。

このように構成された第１実施形態のヒートパイプ１００Ａは、原子炉格納容器５０の内部に配置され、通常時に空気で置換され、かつ、非常時に水を蒸発させて水蒸気とする除熱側熱交１と、原子炉格納容器５０の外部かつ除熱側熱交１よりも高い位置に配置され、水蒸気を凝縮する放熱側熱交２と、除熱側熱交１の出口ヘッダ１２から放熱側熱交２の入口ヘッダ２１に水蒸気を輸送する連結パイプ１４と、放熱側熱交２の出口ヘッダ２２から除熱側熱交１の入口ヘッダ１１に水を輸送する連結パイプ２４と、を備え、放熱側熱交２は、放熱側熱交２の入口ヘッダ２１および出口ヘッダ２２に接続される第１熱交換部２３Ａと、放熱側熱交２の出口ヘッダと接続される第２熱交換部２３Ｂと、第２熱交換部２３Ｂの出口ヘッダ２２とは反対側に接続され、大気中と連通する排出管３３と、排出管３３に設けられる放出バルブ３１と、第２熱交換部２３Ｂの温度変化に応じた圧力によって放出バルブ３１を開閉する弁開閉機構３２と、を備える。これによれば、伝熱管群２３ｃの伝熱管内の温度が変化することで機械的に（電気的な操作をすることなく）放出バルブ３１を開閉することができるので、停電時において放出バルブの開閉操作を自動的に行うことができる。

また、液体の蒸気圧によって放出バルブ３１を開閉するものであるので、温度センサなどのセンサ類を搭載する必要がないため、故障リスクを低減することができる。また、通常運転時の熱損失を抑制するためにヒートパイプ１００Ａ内に非凝縮性ガス（空気）を充填した構成であっても、初期（建設時、据付時）にヒートパイプ１００Ａ内にある空気の大部分を排出でき、かつ冷媒の排出を最低限に抑制できるので、通常時においてヒートパイプ１００Ａ内部で伝熱効率のよい沸騰凝縮が起こらず、非常時においてヒートパイプ１００Ａの除熱性能を十分に発揮させることができる。また、待機時（通常時）はヒートパイプ１００Ａ内を真空にする必要がなく、真空度の検査が不要でありメンテナンスコストを低減することができる。また、通常時にヒートパイプ内を非凝縮性ガスとすることにより、除熱対象物の通常時の熱損失を抑制することができる。また、非常時においてヒートパイプ１００Ａ内の非凝縮性ガス（空気）のほとんどを排出できるので、大容量のリザーバが不要になり、またリザーバの設置による冷却性能の低下を抑制できる。したがって、第１実施形態では、通常時には熱損失を抑制するとともにメンテナンスコストを低減させ、非常時には除熱性能を十分に発揮させることが可能なヒートパイプ１００Ａを実現することができる。

また、第１実施形態では、弁開閉機構３２が所定温度（例えば、冷媒が水の場合に１００℃）以上のときに放出バルブ３１を閉じ、弁開閉機構３２が所定温度（例えば、１００℃）未満のときに放出バルブ３１を開くように構成されている。このように温度に応じて放出バルブ３１を開閉させることで、熱源を利用して放出バルブ３１を容易に開閉させることが可能になる。

また、第１実施形態では、弁開閉機構３２が、感熱筒３５と、感熱筒３５内に封入される液体３６と、液体３６の蒸気圧を放出バルブ３１に伝える加圧部４１と、を備えている。これによれば、放出バルブ３１の開閉を蒸気圧によって動作させることで、停電時（電源喪失時）であっても確実に動作させることができる。

また、第１実施形態では、原子炉格納容器５０の外部の連結パイプ２４に手動式の起動バルブ３が備えられ、起動バルブ３より上流側の連結パイプ２４に冷媒（例えば、水）が充填されている。これによれば、非常時（電源喪失時）に起動バルブ３を手動で開けることで、除熱側熱交１に冷媒を確実に供給することができる。

また、第１実施形態のヒートパイプ１００Ａを原子炉１１０に適用することで、静的冷却システムの構成を簡素化することができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のヒートパイプの概略構成図である。
図４に示すように、第２実施形態のヒートパイプ１００Ｂは、排出管３３を出口ヘッダ２２に直接接続した点において図２の第１実施形態と異なる。なお、弁開閉機構３２の感熱筒３５は排出管３３の内部に設置される。

このように構成されたヒートパイプ１００Ｂでは、運転員が手動で起動バルブ３を開けることによって、起動バルブ３より上流側の連結パイプ２４に封入されていた水は、重力によって除熱側熱交１の伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内部に流れ込む。崩壊熱によって原子炉格納容器５０の温度が１００℃を超えると熱交換により伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内部の水が沸騰して蒸気となり、連結パイプ１４内部の圧力が上昇する。連結パイプ１４の内部と第１熱交換部２３Ａの内部の空気は、排出管３３を通して大気中へ排出される。本実施形態の構成にすることで、除熱側熱交１で発生した蒸気が連結パイプ１４、第１熱交換部２３Ａ内の空気を押し出し、非凝縮性ガスである空気が先に大気中へ排出される。

除熱側熱交１で発生した蒸気は、空気を押し出しながら放熱側熱交２の入口ヘッダ２１に流入し、放熱側熱交２の伝熱管群２３ａ，２３ｂの内部を通過することで外部の大気（空気）と熱交換が行われ、蒸気が凝縮しながら出口ヘッダ２２に流れる。伝熱管群２３ａ，２３ｂで凝縮されずに出口ヘッダ２２に到達した蒸気は、放出バルブ３１が開いた状態であるので、排出管３３に流れ込む。蒸気が排出管３３に設置された弁開閉機構３２の感熱筒３５（図３参照）に到達すると、感熱筒３５に封入された液体３６の温度が上昇し、液体３６の蒸気によって蒸気圧Ｐが上昇することで、放出バルブ３１が閉止する。放出バルブ３１が閉止した後は、放熱側熱交２の伝熱管群２３ａ，２３ｂの内部で非凝縮性ガスによる伝熱阻害を受けることなく効率的に大気との熱交換が行われる。放熱側熱交２において大気に熱を放出した蒸気は凝縮して水に戻り、放熱側熱交２の出口ヘッダ２２から重力によって連結パイプ２４に流れ込み、再び除熱側熱交１に供給される。

このように構成された第２実施形態は、原子炉格納容器５０の内部に配置され、通常時に空気で置換され、かつ、非常時に水（冷媒）を蒸発させて水蒸気（冷媒蒸気）とする除熱側熱交１と、原子炉格納容器５０の外部かつ除熱側熱交１よりも高い位置に配置され、水蒸気を凝縮する放熱側熱交２と、除熱側熱交１の出口ヘッダ１２から放熱側熱交２の入口ヘッダ２１に水蒸0気を輸送する連結パイプ１４と、放熱側熱交２の出口ヘッダ２２から除熱側熱交１の入口ヘッダ１１に水を輸送する連結パイプ２４と、を備え、放熱側熱交２は、放熱側熱交２の入口ヘッダ２１および出口ヘッダ２２に接続される第１熱交換部２３Ａと、放熱側熱交２の出口ヘッダ２２と接続されるとともに、大気中と連通する排出管３３と、排出管３３に設けられる放出バルブ３１と、排出管３３の温度変化による圧力によって放出バルブ３１を開閉する弁開閉機構３２と、を備える。これによれば、第２熱交換部２３Ｂにおける伝熱管群２３ｃの伝熱管内の温度が変化することで機械的に（電気的な操作をすることなく）放出バルブ３１を開閉することができるので、停電時において放出バルブの開閉操作を自動的に行うことができる。

また、液体の蒸気圧（水蒸気）によって放出バルブ３１を開閉するものであるので、温度センサなどのセンサ類を搭載する必要がないため、故障リスクを低減することができる。また、通常運転時の熱損失を抑制するためにヒートパイプ１００Ｂ内に非凝縮性ガス（空気）を充填した構成であっても、初期（建設時、据付時）にヒートパイプ１００Ｂ内にある空気の大部分を排出でき、かつ冷媒の排出を最低限に抑制できるので、通常時においてヒートパイプ１００Ｂ内部で伝熱効率のよい沸騰凝縮が起こらず、非常時においてヒートパイプ１００Ｂの除熱性能を十分に発揮させることができる。また、待機時（通常時）はヒートパイプ１００Ｂ内を真空にする必要がなく、真空度の検査が不要でありメンテナンスコストを低減することができる。また、通常時にヒートパイプ内を非凝縮性ガスとすることにより、除熱対象物の通常時の熱損失を抑制することができる。また、非常時においてヒートパイプ１００Ｂ内の非凝縮性ガス（空気）のほとんどを排出できるので、大容量のリザーバが不要になり、またリザーバの設置による冷却性能の低下を抑制できる。したがって、第２実施形態では、通常時には熱損失を抑制するとともにメンテナンスコストを低減させ、非常時には除熱性能を十分に発揮させることが可能なヒートパイプ１００Ｂを実現することができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態のヒートパイプの概略構成図である。
図５に示すように、第３実施形態のヒートパイプ１００Ｃは、第１実施形態の放出バルブ３１の下流側（大気開放側）に隔離機構として破裂板３４Ａを追加したものである。破裂板３４Ａは、例えば、金属製の薄板によって構成されている。

ところで、原子力プラントでは多重の安全設備が設けられており、静的冷却システムを使用しなければならない状況になる確率は極めて小さく、プラント寿命の間に使用されない可能性が高い。万一、使用する状況になったとしても、プラント建設から数十年後ということも想定される。待機時（通常時）に、放出バルブ３１が開放状態であると、連結パイプ２４内に貯めた冷媒である水が蒸発して減少したり、排出管３３の開口部（出口）から異物が混入して水質の劣化や放出バルブ３１の開閉に支障をきたしたりする可能性がある。

そこで、第３実施形態では、放出バルブ３１の下流側（大気開放側）に隔離機構として破裂板３４Ａを設置したものである。このような破裂板３４Ａを設けることにより、ヒートパイプ１００Ｃ内部と大気とを隔離し、冷媒の流出や異物の混入を防止することができるようになっている。

静的冷却システムを作動させるような事象が発生すると、運転員が起動バルブ３を開き、除熱側熱交１の伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃに冷媒である水を流入させる。伝熱管群１３ａ，１３ｂ，１３ｃの伝熱管内で水が沸騰し、ヒートパイプ１００Ｃ内の圧力が上昇し始める。例えば、１．５気圧（大気圧よりも高い圧力）で破裂する破裂板３４Ａを設置することで、ヒートパイプ１００Ｃ内部の圧力が１．５気圧に到達した時点で破裂板３４Ａが破裂してヒートパイプ１００Ｃ内部と大気とが連通する。破裂板３４Ａが破裂した後は、第１実施形態で説明した動作により、ヒートパイプ１００Ｃ内の空気が排出される。なお、ヒートパイプ１００Ｃ内部の圧力は高いため、外部から異物が混入することはない。なお、破裂板３４Ａが破裂する圧力は、原子炉格納容器５０の耐圧に基づいて適宜設定することができる。

また、ヒートパイプ１００Ｃ内部は、破裂板３４Ａによって大気と隔離されるため、ヒートパイプ１００Ｃ内部を窒素やアルゴン等の不活性ガスに置換してもよい。ヒートパイプ１００Ｃ内に酸素（空気）が無くなるため、ヒートパイプ１００Ｃ内表面の酸化を防止できるとともに、微生物の繁殖が抑制できるため水質の劣化を抑制することができる。

このように第３実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、ヒートパイプ１００Ｃ内部が大気と隔離されることにより、排出管３３の開口部（出口）からの異物の混入を防止して放出バルブ３１や起動バルブ３の故障リスクを低減できるとともに、冷媒である水の水質を維持することが可能になる。

また、第３実施形態では、隔離機構として破裂板３４Ａを用いることにより、構造が簡単であるのでメンテナンス性に優れている。

なお、第３実施形態では、隔離機構として破裂板３４Ａを用いて説明したが、例えば、図６に示すように、破裂板３４Ａに替えて１．５気圧（大気圧よりも高い圧力）以上で開く逆止弁３４Ｂを用いてもよい。図６は、隔離機構の変形例を示す概略構成図である。逆止弁３４Ｂは、例えば、排出管３３の内壁に弁座３４ａと、球状の弁体３４ｂと、弁体３７を弁座３４ａに向けて付勢するばね３４ｃと、ばね３４ｃを支持する支持板３４ｄと、を備えて構成されている。

この場合、ヒートパイプ１００Ｃ内部の蒸気圧が１．５気圧に到達した時点で、弁体３４ｂがばね３４ｃの付勢力を受けながら弁座３４ａから離れる方向に押圧されることで、逆止弁３４Ｂが開き、ヒートパイプ１００Ｃ内部と大気とが連通する。逆止弁３４Ｂが開くことで、ヒートパイプ１００Ｃ内に充填されていた空気が大気中に排出される。そして、放出バルブ３１が閉じると逆止弁３４Ｂの上流側の圧力が低下し、逆止弁３４Ｂも閉じる。そして、空気が貯まり再び放出バルブ３１が開いたときに、ヒートパイプ１００Ｃ内部の圧力が１．５気圧以上であれば、逆止弁３４Ｂが再び開いて空気が排出される。

このように、隔離機構として逆止弁３４Ｂを用いることで、開いた後も閉じることができるので、開いた後においても異物の混入を確実に防止することができる。

なお、第３実施形態では、隔離機構として破裂板３４Ａや逆止弁３４Ｂとした場合を例に挙げて説明したが、これらに限定されるものではなく、排出管３３の出口を閉じることができ、かつ、蒸気圧が所定圧力以上になった場合に開放できるものであればよく、例えば、排出管３３の出口をゴム栓またはゴムキャップ等で封止する構成であってもよい。この場合には、ヒートパイプ１００Ｃ内部の圧力が上昇するとゴム栓が飛び出しまたはゴムキャップが破れ、ヒートパイプ１００Ｃ内部と大気とが連通する。このように隔離機構として、ゴム栓やゴムキャップとすることにより、仮にゴム栓やゴムキャップが破損したとしても、交換が容易である。

（第４実施形態）
図７Ａは、第４実施形態のヒートパイプに適用される弁開閉機構における凝縮水の流れを説明する模式図、図７Ｂは、感熱筒が下向きの弁開閉機構における凝縮水の流れを説明する模式図である。
図７Ａに示すように、弁開閉機構３２の感熱筒３５は、感熱筒支持部材４４を用いて伝熱管群２３ｃの伝熱管（または伝熱管ヘッダ２５ｃ）の内部に設置されている。また、感熱筒３５は、軸方向が上下方向（鉛直方向）を向き、かつ、感熱筒３５の先端３５ａが鉛直方向の上を向くように配置されている。また、感熱筒３５の内部には、水位が形成されるように液体３６（封入液）が封入されている。さらに、感熱筒３５内部には、連通管４２が挿入され、その先端４２ａが感熱筒３５内の液面３６ａよりも上方の感熱筒気相部４０に露出するように設置されている。なお、連通管４２の基端４２ｂは、加圧部４３に接続されている。

このように構成された弁開閉機構３２では、伝熱管群２３ｃの内壁面２３ｃ１において凝縮液（凝縮水）Ｗが生じた場合には、重力の影響によって内壁面２３ｃ１を伝って下方へ流れ、感熱筒支持部材４４に到達する。感熱筒支持部材４４に到達した凝縮水は、重力の影響によって、二点鎖線の矢印で示すように、感熱筒支持部材４４の下方へと落下する。すなわち、伝熱管群２３ｃ内に蒸気が流入している場合、伝熱管群２３ｃの内壁面２３ｃ１を下に向かって凝縮水Ｗが流下する。凝縮水Ｗは流下している間に冷却されて飽和温度を下回る。

ところで、図７Ｂに示すように、感熱筒３５の先端３５ａが水平よりも下に向いて設置されていると、凝縮水Ｗが感熱筒支持部材４４を伝って感熱筒３５の表面（外周壁面）３５ｂを覆う可能性がある。この場合、感熱筒３５の表面３５ｂが凝縮水Ｗで覆われることで、低温の凝縮水Ｗの温度に反応し、非凝縮性ガス（空気）の蓄積により温度が低下したものと誤検知して、放出バルブ３１が開放されてしまう。この場合、放出バルブ３１から冷媒蒸気が放出されてしまい、ヒートパイプ１００Ａ内の冷媒の損失となり、伝熱性能が低下する可能性がある。

そこで、第４実施形態のように、感熱筒３５の先端３５ａを水平よりも上に向くように設置することで（図７Ａ参照）、伝熱管群２３ｃの内壁面２３ｃ１を流下する凝縮水Ｗは感熱筒支持部材４４を伝うが、感熱筒３５の表面３５ｂには到達せず、感熱筒支持部材４４から下方へ滴下する。したがって、感熱筒３５は低温の凝縮水Ｗの影響を受けずに、正確な蒸気温度の熱を受けて、正確に放出バルブ３１を動作させることができる。

また、第４実施形態では、感熱筒３５には液体３６が封入されており、先端３５ａを上向きに設置しているため、感熱筒３５内の上部に感熱筒気相部４０が形成される（図７Ａ参照）。伝熱管群２３ｃに蒸気が流入して感熱筒３５の温度が上昇すると、液体３６の蒸気圧が上昇して感熱筒気相部４０の圧力が上昇し、連通管４２を通して、加圧部４１の圧力が上昇して放出バルブ３１が閉じられる。

これに対して、連通管４２の先端４２ａが感熱筒気相部４０に露出していない場合（図示省略）、すなわち、液体３６中にある場合、温度上昇により液体３６の蒸気圧が上昇すると、液体３６が連通管４２を通して、加圧部４１に移動してしまう。この場合、感熱筒気相部４０の体積が変動して加圧部４１に伝わる圧力が変動して、放出バルブ３１を正確に開閉できなくなる可能性がある。図７Ａに示す第４実施形態のように、連通管４２の先端４２ａを感熱筒気相部４０に露出させることで、液体３６が加圧部４１に移動することなく感熱筒気相部４０の体積の変動を抑制することにより、放出バルブ３１を正確に動作させることができる。

第４実施形態では、感熱筒３５が伝熱管群２３ｃの内部に位置し、感熱筒３５の先端３５ａが水平方向よりも上に向けて設置されている（図７Ａ参照）。これによれば、蒸気の熱を適切に受けることができ、液体３６の蒸気圧を用いて放出バルブ３１を正確に動作させることができ、ヒートパイプ１００Ａの信頼性を向上させることができる。

また、第４実施形態では、感熱筒３５が液体３６の液面３６ａより上側に設けられる感熱筒気相部４０を備えられ、連通管４２の先端４２ａが感熱筒気相部４０に位置している。これによれば、液体３６が連通管４２を通して加圧部４１に移動するのを防止できるので、放出バルブ３１を正確に動作させることができる。

なお、第４実施形態では、感熱筒３５が鉛直方向に向けて設置される場合を例に挙げて説明したが、この方向に限定されるものではなく、感熱筒３５の表面３５ｂが凝縮水Ｗで覆われることがない範囲において、伝熱管群２３ｃ内において鉛直方向に対して感熱筒３５が傾斜した状態で設置されていてもよい。

また、第４実施形態では、感熱筒３５が伝熱管群２３ｃ内に設置されている場合を例に挙げて説明したが、このような位置に限定されるものではなく、感熱筒３５が伝熱管ヘッダ２５ｃの内部に配置される構成であってもよく、また第２実施形態の構成において感熱筒３５が排出管３３の内部に配置される構成であってもよい。

１ 除熱側熱交換器（除熱側熱交）
２ 放熱側熱交換器（放熱側熱交）
３ 起動バルブ（起動弁）
１１ 除熱側熱交の入口ヘッダ
１２ 除熱側熱交の出口ヘッダ
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 除熱側熱交の伝熱管群
１４ 連結パイプ（第１輸送管）
１５ 除熱側熱交の伝熱管入口ヘッダ
１６ 除熱側熱交の伝熱管出口ヘッダ
２０ 伝熱管
２１ 放熱側熱交の入口ヘッダ
２２ 放熱側熱交の出口ヘッダ
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 放熱側熱交の伝熱管群
２３Ａ 第１熱交換部
２３Ｂ 第２熱交換部
２４ 連結パイプ（第２輸送管）
２５ａ，２５ｂ 伝熱管入口ヘッダ
２５ｃ，２６ｃ 伝熱管ヘッダ
２６ａ，２６ｂ 伝熱管出口ヘッダ
３１ 放出バルブ（開閉弁）
３２ 弁開閉機構
３３ 排出管
３４ 破裂板（隔離機構）
３５ 感熱筒
３６ 液体（封入液）
３７ 弁体
４０ 感熱筒気相部（気相部）
４１ 加圧部
４１ａ シリンダ
４１ｂ 仕切り板
４１ｃ ロッド
４１ｄ ばね
４２ 連通管
４３ 加圧室
４４ 感熱筒支持部材
５０ 原子炉格納容器
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ
１１０ 原子炉

Claims (13)

1. 熱源の内部に配置され、通常時に非凝縮性ガスで置換され、かつ、非常時に冷媒を蒸発させて冷媒蒸気とする除熱側熱交換器と、
   前記熱源の外部かつ前記除熱側熱交換器よりも高い位置に配置され、前記冷媒蒸気を凝縮する放熱側熱交換器と、
   前記除熱側熱交換器の出口から前記放熱側熱交換器の入口に前記冷媒蒸気を輸送する第１輸送管と、
   前記放熱側熱交換器の出口から前記除熱側熱交換器の入口に前記冷媒を輸送する第２輸送管と、を備え、
   前記放熱側熱交換器は、
   前記放熱側熱交換器の前記入口および前記出口に接続される第１熱交換部と、
   前記放熱側熱交換器の前記出口と接続される第２熱交換部と、
   前記第２熱交換部の前記出口とは反対側に接続され、大気中と連通する排出管と、
   前記排出管に設けられる開閉弁と、
   前記第２熱交換部の温度変化に応じた圧力によって前記開閉弁を開閉する弁開閉機構と、を備えることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
2. 熱源の内部に配置され、通常時に非凝縮性ガスで置換され、かつ、非常時に冷媒を蒸発させて冷媒蒸気とする除熱側熱交換器と、
   前記熱源の外部かつ前記除熱側熱交換器よりも高い位置に配置され、前記冷媒蒸気を凝縮する放熱側熱交換器と、
   前記除熱側熱交換器の出口から前記放熱側熱交換器の入口に前記冷媒蒸気を輸送する第１輸送管と、
   前記放熱側熱交換器の出口から前記除熱側熱交換器の入口に前記冷媒を輸送する第２輸送管と、を備え、
   前記放熱側熱交換器は、
   前記放熱側熱交換器の前記入口および前記出口に接続される第１熱交換部と、
   前記放熱側熱交換器の前記出口と接続されるとともに、大気中と連通する排出管と、
   前記排出管に設けられる開閉弁と、
   前記排出管の温度変化に応じた圧力によって前記開閉弁を開閉する弁開閉機構と、を備えることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
3. 請求項１または請求項２に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記弁開閉機構が所定温度以上のときに前記開閉弁を閉じ、前記所定温度未満のときに前記開閉弁を開くことを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
4. 請求項１または請求項２に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記弁開閉機構は、感熱筒と、前記感熱筒内に封入される封入液と、前記封入液の蒸気圧を前記開閉弁に伝える加圧部と、前記感熱筒と前記加圧部とを連通する連通管と、を備えることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
5. 請求項４に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記排出管は、大気中と隔離するとともに前記冷媒蒸気が所定圧以上で大気開放する隔離機構を備えることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
6. 請求項５に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記隔離機構は、前記排出管の出口と前記開閉弁との間に位置していることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
7. 請求項５または請求項６に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記隔離機構は、前記所定圧以上で破裂する破裂板であることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
8. 請求項５または請求項６に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記隔離機構は、前記所定圧以上で開放する逆止弁であることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
9. 請求項４に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
   前記感熱筒は、前記放熱側熱交換器の前記出口と前記開閉弁との間に位置し、
   前記感熱筒の先端が水平方向よりも上側に向けて設置されていることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
10. 請求項９に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
    前記感熱筒は、前記封入液の液面より上側に設けられる気相部、を備え、
    前記連通管の先端は、前記気相部に位置することを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
11. 請求項４に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
    前記非凝縮性ガスは、不活性ガスであることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
12. 請求項１または請求項２に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプにおいて、
    前記第２輸送管は、前記熱源の外部に起動弁を備え、
    前記起動弁より上流側の前記第２輸送管に冷媒が充填されることを特徴とするループ型サーモサイフォン式ヒートパイプ。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプを備えたことを特徴とする原子炉。

Images