JP3303498B2 - トップヒート式ヒートパイプ，冷却システム及び加熱システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般的には凝縮器よ
りも高所に蒸発器が設置されるいわゆるトップヒート式
ヒートパイプ、及びこのヒートパイプを利用した冷却シ
ステム並びに加熱システムに関するものであり、さらに
詳しくは、作動液を循環させるためのウイック材による
毛管力やポンプなどの外部動力を要しないで連続的に運
転することができるトップヒート式ヒートパイプ、及び
このヒートパイプを利用した冷却システム並びに加熱シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例−１ 従来のトップヒート式ヒートパイプには、内周壁にウイ
ック材を定着させたコンテナを脱気して所定量の作動液
を封入したものがある。このヒートパイプは、下方の凝
縮部で凝縮した液を前記ウイック材の毛管力によって上
方の蒸発部へ輸送し蒸発させることにより熱交換を行う
もので、熱輸送距離及び熱輸送量が小さくてもよい場合
に適する。

【０００３】従来例−２ 例えば、建物の冷却システムや加熱システムのように熱
輸送距離及び熱輸送量が大きい場合は、高所に設置され
た蒸発器の気相領域と低所に設置された凝縮器の気相領
域とを蒸気管で連通するとともに、凝縮器の液相領域と
前記蒸発器とを途中にポンプ（補助熱源を使用した気泡
ポンプを含む）を介して液管で連通させて循環系を構成
し、循環系内を真空脱気して蒸発器に所定量の作動液を
封入したものが使用されている。このヒートパイプで
は、蒸発器で蒸発した作動液の蒸気は凝縮器に達して凝
縮され、その凝縮液はポンプによって蒸発器に輸送され
る。

【０００４】従来例−３ 特公平２−３０４３９号公報（特開昭６１−１７５４８
３号公報）には、外部動力を使用なしで作動させること
ができるトップヒート式（ループ式）ヒートパイプが提
案されている。このヒートパイプを図１２を参照しなが
ら説明する。１は蒸発器、２は蒸発器１よりも低所に設
置された凝縮器、９ａは蒸発器１よりも上方に設置され
た第１液溜、９ｂは凝縮器２よりも下方に設置された第
２液溜である。蒸発器１は蒸気管６により、第１液溜９
ａ内のフロート９ｃによって作動するフロート弁９ｅを
介して第１液溜９ａの上部と、また、第２液溜９ｂ内の
フロート９ｄによって作動するフロート弁９ｆ，９ｇを
介して凝縮器２及び第２液溜９ｂの上部と、それぞれ連
通されている。そして、それぞれ液管７により、逆止弁
９ｈを介して凝縮器２と第２液溜９ｂの底部とを連通さ
せ、逆止弁９ｉ，９ｊを介して第２液溜９ｂと第１液溜
９ａの底部及び蒸発器１とを連通させることによって、
密閉管路を形成し、この密閉管路内に作動液ａを封入し
ている。フロート弁９ｅ，９ｆ，９ｇはともに、各液溜
９ａ，９ｂの液面が上昇する場合と下降する場合とで、
その開閉作動点が異なるようにヒステリシス特性を持っ
ている。また、第１液溜９ａは、放熱フィン９ｋを有し
ていて冷却機能を備えている。

【０００５】図１２のヒートパイプは以下のように作動
する。各液溜９ａ，９ｂの液面が一定値以下の低い状態
では、フロート弁９ｇは閉じフロート弁９ｆは開いてい
るので、蒸発器１内で蒸発した作動液ａは蒸気管６と通
じて凝縮器２に移動し、凝縮する。凝縮器２で凝縮した
液は、逆止弁９ｈを通過して第２液溜９ｂに移動する。
第２液溜９ｂの液面が一定以上に上昇すると、上方のフ
ロート弁９ｆが閉じて下方のフロート弁９ｇが開くの
で、蒸発器１内で蒸発した蒸気が第２液溜９ｂに移動
し、その内部圧力が上昇する。この第２液溜９ｂの内部
圧力の上昇により、第２液溜９ｂ内の液は、放熱フィン
９ｋにより冷却されて低圧になっている第１液溜９ａ内
に押し上げられる。第１液溜９ａの液面が一定以上に上
昇すると、フロート弁９ｅが開くので、蒸発器１の気相
領域と第１液溜９ａの気相領域とが連通し、両者が等圧
になって第１液溜９ａ内の液が蒸発器１へ移動する。こ
のようなサイクルが自動的に繰り返されて熱交換が行わ
れる。なお、フロート弁９ｅ，９ｆ，９ｇには、フロー
トと磁石及び間欠伝導軸を使用してヒステリシス特性を
持たせたもの（特公平２−６３７号公報）や、普通の弁
を使用したもの（特公平２−６３６号公報）も提案され
ているが、前述のようなサイクルの繰り返しにより熱交
換が行われることは同じである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来例−１の
ヒートパイプは、熱輸送量が小さいので適用領域が非常
に限られ、例えば冷暖房空調システムには使用できな
い。また、従来例−２のヒートパイプは、作動液を輸送
するためにポンプなどの外部動力を必要とするので、外
部動力が得られない場所では運転不可能であるほか、外
部動力のための保守メンテナンスが必要不可欠である
し、運転費用も嵩むという問題があった。

【０００７】従来例−３のヒートパイプは、凝縮した作
動液が第２液溜９ｂから第１液溜９ａへ押し上げられて
いる間は、蒸発器１から凝縮器２へ通じる途中のフロー
ト弁９ｆが閉じているので、凝縮器２は作動しない。こ
のため、密閉循環系を構成するヒートパイプの作動が一
時的に停止することになり、連続的に熱輸送を行うこと
ができない。特に、作動液が第２液溜９ｂから第１液溜
９ａへ押し上げられている途中において、第１液溜９ａ
内の液面レベルが一定以上に上昇してフロート弁９ｅが
開き、第１液溜９ａ内の作動液が蒸発器１へ移動する場
合には、第１液溜９ａ内が放熱フィン９ｋにより冷却さ
れて一定以下の低圧になり、さらに第２液溜９ｂの液面
レベルが一定以下に下降するまで、フロート弁９ｆが開
かないため凝縮器２は作動しない。したがって、このよ
うな場合にはかなり長時間にわたってヒートパイプの作
動（凝縮器２における凝縮）が停止し、十分な熱輸送が
行えなくなる。この発明の目的は、非常に簡単な構造で
あって、外部動力が無くても円滑に連続して作動させる
ことができるトップヒート式ヒートパイプを提供するこ
と、及び、このヒートパイプを利用することによって、
非常に低コストで連続的に運転できる冷却システム並び
に加熱システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明によるトップヒ
ート式ヒートパイプは、前述の目的を達成するため、蒸
発器の最高液面レベル（作動中に変化する液面が最高に
なったときのレベル）より高所に液相領域が当該蒸発器
の気相領域と連通する調整タンクを設置し、前記蒸発器
の気相領域と当該蒸発器より低所に設置された凝縮器と
を、蒸発器の作動中当該蒸発器から蒸気が常時流れる状
態に蒸気管で連通させるとともに、前記凝縮器と前記調
整タンクの液相領域とを液管で連通させ、前記蒸発器の
気相領域と調整タンクの液相領域との連通部に、前記蒸
発器の液面が所定のレベル以下になったとき、又は前記
調整タンクの液面が所定のレベル以上になったときに開
く制御弁を設置したことを特徴としている。

【０００９】前述のヒートパイプにおいて、例えば蒸発
器内の液面レベルと常時ほぼ同じ液面レベルとなる状態
に気相領域及び液相領域において当該蒸発器と連通され
た補助タンクを設置し、前記調整タンクの液相領域を前
記蒸発器又は前記補助タンクの気相領域と連通させ、当
該調整タンクの液相領域と前記蒸発器又は前記補助タン
クの気相領域との連通部に、前記蒸発器の液面ないし前
記補助タンクの液面が所定のレベル以下になったとき、
又は前記調整タンクの液面が所定のレベル以上になった
ときに開く制御弁を設置してもよい。

【００１０】前記制御弁には、作用上差し支えない限り
フロート弁を使用することができるが、フロート以外の
液面レベルセンサの検出値によって開閉されるような電
磁弁を使用することもできる。前記凝縮器と調整タンク
とを連通する液管の途中には、前記凝縮器より低レベル
に位置するバッファータンクを設置するのが好ましく、
また、この液管の途中には逆止弁を設置するのが好まし
い。

【００１１】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プを利用することにより、種々の新規な冷却システム及
び加熱システムを構成することができる。これらの冷却
システム及び加熱システムの構成及び作用は、後述のこ
の発明によるトップヒート式ヒートパイプの作用ととも
に説明する。

【００１２】

【作用】この発明によるトップヒート式ヒートパイプ
は、蒸発器（又は、蒸発器及び補助タンク），凝縮器，
調整タンクを経て再び蒸発器（又は、蒸発器及び補助タ
ンク）へと通じる密閉された循環系を形成しているの
で、この循環系内を真空脱気するとともに蒸発器内に所
定量の作動液を封入し、例えば工場や都市の余剰エネル
ギーその他のエネルギーを利用して蒸発器を加熱するこ
とにより運転する。

【００１３】蒸発器の加熱により作動液が蒸発すると、
その蒸気は蒸気管を経て凝縮器に移動し凝縮する。凝縮
器で凝縮した液は、凝縮器及び当該凝縮器と前記調整タ
ンクとを連通する液管内の下方部分に溜まる。このと
き、凝縮器の下流に当該凝縮器よりも低レベルにバッフ
ァータンクが設置されていると、凝縮器内に液が溜まる
のが防止される。

【００１４】蒸発器内で発生する蒸気により、当該蒸発
器から凝縮器までの内圧（温度）が高まり、この内圧が
一定以上高くなると、この内圧と前記調整タンクの内圧
（温度）との差が大きくなり、高くなった前者の内圧に
より凝縮器及び前記液管内に溜まった凝縮液が高所に設
置されている調整タンクに押し上げられる。この液の移
動は、蒸発器から凝縮器までの内圧と、前記調整タンク
の内圧とのバランスが回復するまで継続する。

【００１５】そして、蒸発器（又は補助タンク）の作動
液の液面が所定のレベル以下になるか、又は前記調整タ
ンクの液面が所定のレベル以上になると、蒸発器（又は
補助タンク）の気相領域と調整タンクの液相領域との連
通部に設けられている制御弁が開き、蒸発器（又は補助
タンク）内の蒸気が調整タンク内に入り込むとともに調
整タンク内の液が蒸発器（又は補助タンク）内に流れ込
む。蒸発器（又は補助タンク）内の液面が所定のレベル
以上になり、又は調整タンク内の液面が所定のレベル以
下になると、前記制御弁は閉じる。

【００１６】前述のように、蒸発器内の作動液の継続的
な蒸発に伴い、蒸発器から凝縮器までの内圧と、調整タ
ンクの内圧との差が一定以上大きくなることによって、
凝縮器及び前記液管内の凝縮液が調整タンクに押し上げ
られるので、作動液が相変化しながら前記密閉循環系内
を循環する。また、蒸発器から凝縮器までの内圧と、調
整タンクの内圧との差によって凝縮液を調整タンクに押
し上げるため、凝縮器の運転が途中で妨げられることな
く連続して熱輸送が行われる。その結果、この発明によ
るトップヒート式ヒートパイプは、作動液の循環のため
の外部動力が無くても円滑にかつ連続して作動する。

【００１７】この発明によるヒートパイプにおいては、
作動させる前に前述のように所定量の作動液を蒸発器に
封入するほか、液管及び調整タンク内にも所定量の作動
液を封入しておいてもよい。この場合には、調整タンク
の液が凝縮器の方へ逆流しないようにするため、前述の
ように凝縮器と調整タンクとを連通する液管の途中に逆
止弁を設置するのが好ましい。

【００１８】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プの前記蒸発器を冷却を必要とする場所に設置し、当該
ヒートパイプを真空脱気するとともに、前記蒸発器内に
適量の作動液を封入して運転すれば、作動液は、前述し
たと同様に循環のための外部動力が無くても相変化しな
がら循環するので、より低コストで円滑に連続運転する
ことができるトップヒート式の新規な冷却システムが構
成される。

【００１９】また、この発明によるトップヒート式ヒー
トパイプの前記凝縮器を加熱を必要とする場所に設置
し、当該ヒートパイプを真空脱気するとともに、前記蒸
発器内に適量の作動液を封入して運転すれば、作動液
は、前述の冷却システムの場合と同様に、循環のための
外部動力が無くても相変化しながら円滑循環するので、
より低コストで円滑に連続運転することができるトップ
ヒート式の新規な加熱システムが構成される。

【００２０】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プを利用することにより、以下のようにその他の新規な
冷却システムを構成することができる。例えば、冷却を
必要とするビルの同じ階に複数の蒸発器（冷却ユニッ
ト）を設置し、これらの複数の蒸発器を気相領域及び液
相領域において互いに連通させ、これらの蒸発器よりも
低所に少なくとも一つの凝縮器を設置し、前記蒸発器の
うちの少なくとも一つの蒸発器の最高液面レベル（後述
のように運転する途中で変化する液面が最高になったと
きのレベル）より高所に調整タンクを設置し、当該蒸発
器の気相領域と当該調整タンクの液相領域とを、前述の
本発明によるトップヒート式ヒートパイプにおけると同
様な制御弁を介して連通させ、前記各蒸発器の作動中当
該蒸発器から蒸気が常時流れる状態に、前記各蒸発器の
気相領域と前記凝縮器とを蒸気管で連通させるととも
に、前記凝縮器と調整タンクとを液管で連通させる。

【００２１】前述の冷却システムは、蒸発器，蒸気管，
凝縮器，液管及び調整タンクから構成されている密閉循
環系内を真空脱気し、各蒸発器内に所定量の作動液を封
入して運転する。この冷却システムによれば、蒸発器が
設置されている周囲の温かい空気により蒸発器が加熱さ
れて当該蒸発器内の作動液が蒸発し、その蒸気は蒸気管
を通じ凝縮器に送られ、凝縮する。この熱交換により前
記蒸発器の周囲が冷却される。そして、凝縮器内で凝縮
した液は当該凝縮器及びこの凝縮器と調整タンクとを連
通する液管内に溜まる。蒸発器内の作動液の蒸発が継続
すると、発生する蒸気により当該蒸発器から凝縮器まで
の内圧（内部温度）が高まり、この内圧と前記調整タン
クの内圧との差が大きくなるので、高くなった前者の内
圧により前記液管に溜まった凝縮液は調整タンクに押し
上げられる。各蒸発器の液面が所定のレベル以下になる
か、又は前記調整タンクの液面が所定のレベル以上にな
ると前記制御弁が開き、蒸発器内の蒸気が調整タンクに
移動するとともに、調整タンク内の液が各蒸発器に流れ
る。この冷却システムは、このようにして、システムの
循環系内で作動液が相変化しながら、凝縮器で凝縮され
た液が調整タンクへ押し上げられて循環する結果、作動
液を循環させるための外部動力が無くても円滑にかつ連
続的に運転することができる。

【００２２】同じ階に設置された複数の蒸発器の一つと
調整タンクとの間には、当該蒸発器と常時液面レベルが
一致するように気相及び液相の領域で連通する補助タン
クを設置し、この補助タンクの気相領域と前記調整タン
クの液相領域とを制御弁を介して連通させてもよい。

【００２３】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プを使用して冷却システムを構成するときに、前述のよ
うに同じレベルに複数の蒸発器を設置する場合でも、調
整タンク（又は、調整タンク及び補助タンク）と凝縮器
はそれぞれ一つ設置すればよい。いずれの場合にも、各
階ごとにこの発明による一つのトップヒート式ヒートパ
イプの循環系が構成され、各階ごとのヒートパイプ循環
系がそれぞれ前述のように作用する。

【００２４】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プを使用することにより、例えば次のように他の新規な
加熱システムを構成することができる。すなわち、ビル
の同じ階に複数の凝縮器（加熱ユニット）を設置し、こ
れらの複数の凝縮器を気相領域及び液相領域において互
いに連通させ、これらの凝縮器よりも高所に少なくとも
一つの蒸発器を設置し、前記蒸発器の最高液面レベル
（運転中変化する液面が最高になったときのレベル）よ
り高所に調整タンクを設置し、当該蒸発器の気相領域と
当該調整タンクの液相領域とを、前述のこの発明のトッ
プヒート式ヒートパイプにおけると同様な制御弁を介し
て連通させ、前記蒸発器の作動中当該蒸発器から蒸気が
常時流れる状態に、前記蒸発器の気相領域と前記凝縮器
とを蒸気管で連通させるとともに、前記凝縮器と前記調
整タンクとを液管で連通させる。

【００２５】前述の加熱システムは、蒸発器，蒸気管，
凝縮器，液管及び調整タンクから構成される密閉循環系
を真空脱気し、各蒸発器内に所定量の作動液を封入して
運転する。この加熱システムによれば、加熱により蒸発
器内の作動液が蒸発すると、その蒸気は蒸気管を通じて
凝縮器に送られ、この凝縮器内で蒸気が凝縮することに
よりその周辺が温められる。そして、前述の冷却システ
ムと同様な作用により、システムの密閉循環系内で作動
液が相変化しながら、凝縮器で凝縮された液が調整タン
クへ押し上げられて循環する結果、作動液を循環させる
ための外部動力が無くても円滑に連続運転することがで
きる。

【００２６】前述の蒸発器の一つと調整タンクとの間に
は、当該蒸発器と常時液面レベルが一致するように気相
及び液相の領域で連通する補助タンクを設置し、この補
助タンクの気相領域と前記調整タンクとを制御弁を介し
て連通させてもよい。

【００２７】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プを使用して加熱システムを構成するとき、同じレベル
に複数の凝縮器を設置する場合でも、調整タンク（又
は、調整タンク及び補助タンク）と蒸発器はそれぞれ一
つ設置すればよい。いずれの場合にも、各階ごとにこの
発明による一つのヒートパイプの循環系が構成され、こ
れらの各循環系がそれぞれ前述のように各別に作用す
る。

【００２８】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プ、及び冷却システム並びに加熱システムにおいて、前
記制御弁は、蒸発器（又は補助タンク）の液面が所定の
レベル以下になったとき、又は調整タンクの液面が所定
のレベル以上になったときに開くように制御されるので
あり、このような制御のための最も一般的な手段は、前
記蒸発器（若しくは補助タンク）又は調整タンクの液面
の変化を検出するフロートその他のレベルセンサを設置
し、このレベルセンサの検出値により当該制御弁を開閉
するように構成することである。

【００２９】しかしながら、繰り返し運転していると、
運転中における蒸発器の加熱温度，凝縮器の能力その他
の可変条件が安定していれば、制御弁が一度開閉してか
ら次に開くまでの時間（前記制御弁が開閉してから、前
記蒸発器若しくは補助タンク又は調整タンクの液面レベ
ルが、次に前記制御弁が開閉するのに適するレベルまで
変化する時間）はほぼ一定するので、このように経験的
に設定することができる一定の時間間隔で当該制御弁を
開閉するように構成することもできる。そして、このよ
うな時間間隔で制御弁を作動させるように構成しても、
当該制御弁は、前記蒸発器ないし補助タンクの液面が所
定以下のレベルになったとき、又は前記調整タンクの液
面が所定以上のレベルになったときに開かれるので、こ
の発明の特徴を具備しており、したがってこの発明によ
るトップヒート式ヒートパイプ，冷却システム及び加熱
システムに含まれる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明によるト
ップヒート式ヒートパイプ、及びこの発明による冷却シ
ステム並びに加熱システムの好ましい実施例を説明す
る。図１はこの発明によるトップヒート式ヒートパイプ
の一実施例を示す概略配管図、図２は制御弁とその周辺
部材との関連構成の変形例を示す断面図、図３は制御弁
の他の変形例を示す断面図、図４は制御弁とその周辺部
材との関連構成のさらに他の変形例を示す概略図、図５
は制御弁とその周辺部材との関連構成のさらに他の変形
例を示す概略図、図６は制御弁のさらに他の変形例を示
す断面図、図７は制御弁とその周辺部材との関連構成の
さらに他の変形例を示す概略図、図８はこの発明による
トップヒート式ヒートパイプの他の実施例を示す概略配
管図、図９はこの発明の実施例によるトップヒート式ヒ
ートパイプを利用した冷却システムを含む空調システム
の概略配管図、図１０はこの発明の他の実施例によるト
ップヒート式ヒートパイプを利用した冷却システムを含
む空調システムの部分配管図、図１１はこの発明の実施
例によるトップヒート式ヒートパイプを利用した加熱シ
ステムを含む空調システムの概略配管図である。

【００３１】図１において、１は強化ガラス及び銅板を
パッキングを介して挟み込むようにして作られたタンク
によって構成されている蒸発器、２は銅パイプをコイル
状に成形した凝縮器、３は蒸発器１と同じ材質の補助タ
ンク、４は蒸発器１と同じ材質の調整タンクである。蒸
発器１の上部（気相領域）は蒸気管６により当該蒸発器
１より低所に設置されている凝縮器２と連通しており、
蒸発器１の作動中は当該蒸発器１から凝縮器２へ蒸気が
常時流れるように構成されている。この凝縮器２は、当
該凝縮器２のレベル以下に設置された途中のバッファー
タンク５を介して液管７により調整タンク４と連通して
いる。補助タンク３は、蒸発器１の液面レベルと常時ほ
ぼ一致するように蒸発器１とほぼ同じレベルに設置さ
れ、上部と下部においてそれぞれ蒸気管３０，液管３１
により前記蒸発器１と連通している。調整タンク４は、
蒸発器１（及び補助タンク３）の最高液面レベルよりも
高所に位置するように設置され、その液相領域は、下部
側方に通水孔４１が形成されたパイプにより構成された
連通部４０によって、補助タンク３の気相領域と連通し
ている。補助タンク３内には、内部の液面レベルの変化
によりフロートガイド８１に沿って上下動するフロート
８０が設置され、このフロート８０と連動するフロート
弁からなる制御弁８が、前記連通部４０に設置されてい
る。

【００３２】この実施例のトップヒート式ヒートパイプ
は、前述のように蒸発器１，蒸気管６，凝縮器２，バッ
ファータンク５を含む液管７，調整タンク４，及び補助
タンク３を経て蒸発器１に戻る密閉された循環系を構成
しており、この循環系の適当な部分に排気用配管９，９
０を設置し、これらの排気用配管９，９０を使用して循
環系内を真空脱気し、蒸発器１の内部に適量の作動液ａ
（この実施例では水）を封入して例えばヒータ１０など
の熱源により作動させる。

【００３３】この実施例において、蒸発器１と補助タン
ク３の容量は１６００cm³ 、調整タンク４の容量は９０
０cm³ であり、蒸気管３０は内径５．５mm，長さ４００
mmの銅製のパイプ、蒸気管６は内径５．５mm，長さ１０
００mmの銅製のパイプ、液管７は内径２．４mm, 長さ１
０００mmの銅製のパイプであり、液管７の最下位から調
整タンク４に達するまでの高さｈは７００mmに設定して
いる。また、フロート８０の重さは９０ｇである。

【００３４】この実施例のトップヒート式ヒートパイプ
の蒸発器１及び補助タンク３内に、１５００cm³ の作動
液（水）ａを封入し、蒸発器１の内底部に挿入された２
００Ｗのヒータ１０により蒸発器１内の作動液ａを加熱
蒸発させ、蒸発器１の温度が常に６０℃に維持されるよ
うに凝縮器２の能力を変化させて実験を行った。凝縮器
２で凝縮した液は、バッファータンク５及び液管７の下
部に溜まり、調整タンク４内の温度が約４７℃に達した
とき、液管７を通じて凝縮液が調整タンク４に押し上げ
られた。

【００３５】調整タンク４内に溜まる液の量が多くな
り、その液の水頭圧が大きくなると、補助タンク３内の
液面レベルが低下してフロート８０が下がり、制御弁８
が調整タンク４と補助タンク３との連通部４０を開き、
補助タンク３内の蒸気が調整タンク４内に移動して当該
調整タンク４内の温度が上昇するとともに、調整タンク
４内の液が補助タンク３内に流れ込み、調整タンク４か
ら液が補助タンク３へ一定量流れ込むと、フロート８０
が浮上して制御弁８が閉じられた。

【００３６】蒸発器１の継続的加熱により、蒸発器１内
の温度と調整タンク４内の温度との差が約１３℃程度に
なると、凝縮器２で凝縮された液が調整タンク４に押し
上げられ、次いで制御弁８が開いて調整タンク４の液が
補助タンク３内に流れ込む。このように、作動液ａはト
ップヒート式ヒートパイプを構成する循環系内で相変化
しながら循環し、円滑にかつ長時間連続して作動した。

【００３７】前述の実施例では、蒸発器１の液面が作動
液ａの沸騰により激しく上下動する場合を考慮して、蒸
発器１の液面を別の位置で検出するために、当該蒸発器
１に付属する補助タンク３を設置しているが、例えば、
図２のように蒸発器１の最高液面レベルより高所に調整
タンク４を設置し、この調整タンク４を連通部４０によ
り蒸発器１の気相領域と連通させ、蒸発器１内の液面レ
ベルの変化によって開閉する制御弁８を前記連通部４０
に設置しても実施することができる。なお、この制御弁
８は、蒸発器１内に設置されたフロート８０の上下動に
よって作動するフロート弁である。

【００３８】前述の実施例では、調整タンク４と補助タ
ンク３又は蒸発器１の気相領域とを連通する連通部４０
は一箇所にのみ設置しているが、例えば図３のように、
調整タンク４と蒸発器１又は補助タンク３との間に、液
が流下する連通部４２と蒸気が流通する連通部４３とを
設け、この各連通部４２，４３に共通のフロート８０に
よって制御される制御弁８，８を設置しても実施するこ
とができる。

【００３９】前述の実施例では、蒸発器１又は補助タン
ク３の上部に調整タンク４を接触するように設置してい
るが、調整タンク４は蒸発器１又は補助タンク３の液面
レベルより常に高所に位置するようになっていれば、例
えば、図４又は図５のように蒸発器１ないし補助タンク
３と離れた位置に設置されていても差し支えない。

【００４０】制御弁８には、前述の各実施例のようにフ
ロート弁を使用することができるほか、例えば図４のよ
うに、蒸発器１又は補助タンク３の液面レベルを検出す
るフロート以外の液面レベルセンサ８２を設置し、この
液面レベルセンサ８２の検出値によって開閉する電磁弁
からなる制御弁８を使用することもできる。また、作動
液ａの循環により、蒸発器１又は補助タンク３の液面レ
ベルが下がれば、調整タンク４の液面レベルは相対的に
上がるので、例えば図５のように、調整タンク４の液面
レベルが所定の設定値以上になったとき制御弁８が開く
ように構成しても実施することができる。図５の例で
は、調整タンク４に液面レベルセンサ８２を設置し、こ
の液面レベルサンサ８２の検出値に基づいて開閉する電
磁弁からなる制御弁８を、調整タンク４と蒸発器１又は
補助タンク３との連通部４０に設置している。

【００４１】調整タンク４の液面レベルの変化によっ
て、当該調整タンク４と蒸発器１又は補助タンク３との
連通部に設置した制御弁８を開閉するように構成する場
合に、図５のように制御弁８を制御するための液面レベ
ルセンサ８２を調整タンク４に設置することに代えて、
例えば図６のように、調整タンク４内にその液面レベル
の変化によりフロートガイド８１，８１に沿って上下動
するフロート８０を設置し、このフロート８０に伴って
上下動するフロート弁からなる制御弁８を、前記調整タ
ンク４と蒸発器１又は補助タンク３との連通部４０に設
置しても実施することができる。

【００４２】例えば、図７のように調整タンク４と蒸発
器１の気相領域とを連通させた場合において、蒸発器１
と気相及び液相の領域で連通するように当該蒸発器１と
ほぼ同じレベルに補助タンク３を設置し、この補助タン
ク３の液面レベルの変化により、蒸発器１と調整タンク
４との連通部４０に設置されている制御弁８を制御する
ように構成した場合でも、実質的に蒸発器１の液面が所
定のレベルに達したとき制御弁８が開閉し、図１の実施
例のヒートパイプと同様に作用するのでこの発明による
トップヒート式ヒートパイプに含まれる。なお、図７の
制御弁８は、補助タンク３に設置されたレベルセンサ８
２の検出値によって制御される電磁弁である。

【００４３】この発明によるトップヒート式ヒートパイ
プにおいては、例えば図８のように、液管７の下方の部
分に逆止弁７０を設置してもよい。この逆止弁７０は、
ヒートパイプの運転開始に先立って、あらかじめ調整タ
ンク４内に所定量の作動液を封入しておく場合に有益で
ある。また、蒸発器１の液相領域と補助タンク３とを連
通するパイプ３１の途中に逆止弁３２を設置し、蒸発器
１の液が補助タンク３の方に流れないように構成しても
実施することができる。この逆止弁３２は、蒸発器１の
作動液ａの沸騰が激しく、その液面が激しく揺れ動くよ
うな場合に、その液面の激しい揺れ動きの影響が補助タ
ンク３の方に及ばないように、すなわち、蒸発器１の液
面がより正確に検出されるようにするために有益であ
る。

【００４４】前記実施例のトップヒート式ヒートパイプ
は、その蒸発器１を冷却を必要とする場所に設置し、循
環系内を真空脱気して蒸発部１へ適量の作動液を封入す
ることにより、この発明の一つの実施例による冷却シス
テムが構成される。この冷却システムは、前記実施例の
トップヒート式ヒートパイプと同様に作用するので、作
動液を循環させるための外部動力が無くても円滑に連続
運転することができる。

【００４５】また、前記実施例のトップヒート式ヒート
パイプは、その凝縮器１を加熱を必要とする場所に設置
し、循環系内を真空脱気して蒸発部１へ適量の作動液を
封入することにより、この発明の一つの実施例による加
熱システムが構成される。この加熱システムも、前記実
施例のトップヒート式ヒートパイプと同様に作用するの
で、作動液を循環させるための外部動力が無くても円滑
に連続運転することができる。

【００４６】図９には、この発明によるトップヒート式
ヒートパイプを利用した他の実施例の冷却システムと、
一般的なボトムヒート式（又は重力式）ヒートパイプを
利用した加熱システムとからなる空調システムが例示さ
れている。先ず冷却システムについて説明する。例え
ば、ビルの各階ａ１，ａ２・・・には、それぞれ複数の
空調ユニット１１，１２・・・を設置するとともに、当
該階ａ１，ａ２・・・の空調ユニット１１，１２・・・
とほぼ同じレベルにそれぞれ一つの補助タンク３ａ，３
ｂ・・・を設置し、各補助タンク３ａ，３ｂ・・・の上
にそれぞれ調整タンク４ａ，４ｂ・・・を設置してい
る。また、各空調ユニット１１，１２よりも低所には、
それぞれの階ａ１，ａ２・・・ごとに対応してそれぞれ
一つの凝縮器２ａ，２ｂ・・・が設置され、これらの各
凝縮器２ａ，２ｂは、冷熱槽２’から冷熱を受けるよう
になっている。

【００４７】一つの階ａ１の各空調ユニット１１内の蒸
発器１ａにおける上部ヘッダ１３（当該蒸発器１ａの気
相領域）は、蒸気管３３により、互いに連通されている
とともにその階ａ１の補助タンク３ａの気相領域と連通
し、各蒸発器１ａにおける下部ヘッダ１４（当該蒸発器
１ａの液相領域）は、液管３４により、互いに連通され
ているとともに前記補助タンク３ａの液相領域と連通し
ている。同様に、他の階ａ２の各空調ユニット１２内の
蒸発器１ｂにおける上部ヘッダ１５は、蒸気管３５によ
り、互いに連通されているとともにその階ａ２における
補助タンク３ｂの気相領域と連通している。各蒸発器１
ｂにおける下部ヘッダ１６は、液管３６により互いに連
通されているとともに前記補助タンク３ｂの液相領域と
連通している。

【００４８】各階ａ１，ａ２の補助タンク３ａ，３ｂ内
には、内部の作動液ａの液面の変化に伴って上下動する
フロート８３，８４が設置され、これらのフロート８
３，８４の動きによって制御される制御弁８ａ，８ｂ
が、調整タンク４ａ，４ｂと補助タンク３ａ，３ｂとの
各連通部４０，４０にそれぞれ設置されている。そし
て、各階ａ１，ａ２の各蒸発器１ａ，１ｂの上部ヘッダ
１３，１５は、蒸気管３３，３５及び補助タンク３ａ，
３ｂの気相領域を介して、各蒸気管６ａ，６ｂにより、
それぞれの階ａ１，ａ２に対応する凝縮器２ａ，２ｂと
連通し、各凝縮器２ａ，２ｂは、液管７ａ，７ｂにより
各階ａ１，ａ２に設置された前記調整タンク４ａ，４ｂ
とそれぞれ連通している。なお、図９の実施例では、蒸
発器１ａ，１ｂと蒸気管６ａ，６ｂとの間に補助タンク
３ａ，３ｂがそれぞれ介在しているが、蒸気管６ａは蒸
発器１ａ相互のヘッダ１３を連通する蒸気管３３と、蒸
気管６ｂは蒸発器１ｂ相互のヘッダ１５を連通する蒸気
管３５とそれぞれ連通していても差し支えない。

【００４９】次に図９の空調システムにおける加熱シス
テムについて説明する。ビルの低所には蒸発器１７が設
置され、この蒸発器１７は温熱槽１’から温熱を受ける
ようになっている。一つの階ａ１の空調ユニット１１内
の各凝縮器２０における上部ヘッダ２２は、蒸気管６０
により互いに連通するとともに、空調ユニット１１，１
２よりも低所に設置されている蒸発器１７と連通してい
る。また、それらの各凝縮器２０の下部ヘッダ２３は、
液管７１により互いに連通するとともに、前記蒸発器１
７と連通している。同様に、他の階ａ２の空調ユニット
１２内の各凝縮器２１における上部ヘッダ２４は、蒸気
管６１により互いに連通するとともに、前記蒸発器１７
と連通している。また、それらの各凝縮器２１の下部ヘ
ッダ２５は、液管７２により互いに連通するとともに、
前記蒸発器１７と連通している。

【００５０】図９の空調システムにおいて、階ａ１に対
応して設置された各蒸発器１ａ，補助タンク３ａ，凝縮
器２ａ，調整タンク４ａ、及び、階ａ２に対応して設置
された各蒸発器１ｂ，補助タンク３ｂ，凝縮器２ｂ，調
整タンク４ｂは、それぞれ密閉された独立のトップヒー
ト式ヒートパイプの循環系からなる冷却システムを構成
しており、これらの各循環系内を真空脱気するととも
に、各循環系の蒸発器１ａ，１ｂ及び補助タンク３ａ，
３ｂ内に適量の作動液ａを封入して運転する。

【００５１】周囲の温かい空気により蒸発器１ａ，１ｂ
内の作動液が蒸発すると、その蒸気はそれぞれの階ａ
１，ａ２に対応する凝縮器２ａ，２ｂでそれぞれ凝縮さ
れ、この熱交換により各蒸発器１ａ，１ｂの周囲が冷却
される。そして、それぞれ冷却システムを構成する前記
の各独立の循環系は、実質的にこの発明の実施例による
トップヒート式ヒートパイプと同様に構成されているの
で、蒸発器１ａ内及び補助タンク３ａ内とそれらに対応
する調整タンク４ａ内との内圧差（温度差）、蒸発器１
ｂ内及び補助タンク３ｂ内とそれに対応する調整タンク
４ｂ内との内圧差（温度差）が、それぞれ一定以上にな
るごとに、それぞれの蒸発器２ａ，２ｂで凝縮した液が
それぞれの調整タンク４ａ，４ｂに押し上げられる。

【００５２】また、補助タンク３ａ，３ｂ内の液面がそ
れぞれ所定のレベル以下になるごとに、当該各補助タン
ク３ａ，３ｂ内のフロート８３，８４の作動により、そ
れらに対応する制御弁８ａ，８ｂが開き、補助タンク３
ａ，３ｂ内の蒸気がそれらに対応する調整タンク４ａ，
４ｂ内に移動するとともに、当該調整タンク４ａ，４ｂ
に溜まっている液がそれらに対応する補助タンク３ａ，
３ｂへ流れ込む。したがって、この冷却システムは作動
液を循環させるための外部動力が無くても、作動液が相
変化しながら当該循環系を循環するので、より低コスト
で円滑に連続運転することができる。

【００５３】図９の空調システムにおいて、階ａ１，ａ
２を加熱したい場合には、図示しないバルブの操作によ
ってその冷却システムの運転を停止し、加熱システムを
運転する。すなわち、蒸発器１７で加熱されて発生した
作動液の蒸気は、液管６０，６１を経て各階ａ１，ａ２
の空調ユニット１１，１２における各凝縮器２０，２１
に供給され、その蒸気が、周囲の冷たい空気により凝縮
器２０，２１で凝縮することによって当該凝縮器２０，
２１の周囲が暖められる。凝縮した液は、それぞれ液管
７１，７２を経て蒸発器１７に還流し蒸発する。

【００５４】図９の空調システムおいて、各蒸発器１
ａ，１ｂ及び各凝縮器２０，２１は、図示しないバルブ
の操作により各別に運転を停止したり再開したりできる
ように構成するのが好ましい。

【００５５】図１０には、この発明の他の実施例による
トップヒート式ヒートパイプを利用した他の冷却システ
ムを含む空調システムが例示されている。この空調シス
テムにおける冷却システムでは、図９の実施例において
各階ａ１，ａ２に設置している補助タンク３ａ，３ｂを
省略している。すなわち、各階ａ１，ａ２・・・に設置
された複数の空調ユニット１１，１２・・・における各
蒸発器１ａ，１ａ・・・、及び１ｂ，１ｂ・・・の最高
液面レベルよりも高所にそれぞれ一つの調整タンク４
ａ，４ｂを設置し、各階ａ１，ａ２の一つの蒸発器１
ａ，１ｂの上部ヘッダ１３，１５とそれぞれの調整タン
ク４ａ，４ｂとを連通させている。

【００５６】そして、これらの調整タンク４ａ，４ｂに
設置された各液面レベルセンサ８５，８６の検出値によ
り制御される制御弁８ａ，８ｂを、調整タンク４ａと蒸
発器１ａとの連通部４０、及び調整タンク４ｂと蒸発器
１ｂとの連通部４０にそれぞれ設置し、それぞれの調整
タンク４ａ，４ｂの液面が所定のレベル以上になったと
きに、それらに対応した制御弁８ａ，８ｂが開くように
構成している。各階ａ１，ａ２の各蒸発器１ａ，１ｂの
上部ヘッダ１３，１５は、それぞれ蒸気管３３，３５に
より相互に連通するとともに、蒸気管６ａ，６ｂにより
それぞれ対応する各別の凝縮器２ａ，２ｂと連通し、各
蒸発器１ａ相互及び各蒸発器１ｂ相互の下部ヘッダ１
４，１６は、液管３４，３６により相互に連通してい
る。この実施例の空調システムの他の部分は、図９の空
調システムと同様に構成されているので、それぞれ各部
に同一の符号を付してそれらの説明は省略する。

【００５７】図１０の空調システムにおける冷却システ
ムは、各蒸発器１ａ，凝縮器２ａ，調整タンク４ａを含
む密閉された循環系と、各蒸発器１ｂ，凝縮器２ｂ，調
整タンク４ｂを含む密閉された循環系とがそれぞれ独立
しており、各循環系は、図９の例における冷却システム
の各循環系と同様に作用し、それらと同様な効果を奏す
る。

【００５８】なお、図１０の空調システムにおける冷却
システムには、各階の調整タンク４ａ，４ｂとそれぞれ
の階の液管３４，３６とを連通する図示しない連通管を
設置し、この連通管の途中に各制御弁８ａ，８ｂの開閉
と同期して開閉する図示しない制御弁（逆止弁でもよ
い。）を設置することにより、各制御弁８ａ，８ｂが開
いて調整タンク４ａ，４ｂの液が蒸発器１ａ，１ｂへ流
入するときの流れを円滑にするように構成することがで
きる。

【００５９】図９又は図１０で例示した冷却システムに
おいては、前記各実施例以外に、その蒸発器１ａ，１ｂ
と調整タンク４ａ，４ｂ及び制御弁８ａ，８ｂの関連構
成について、図２ないし図７で例示した構成を採用する
ことができる。また、液管７ａ，７ｂの途中には、図１
におけるようなバッファータンク５や、図８におけるよ
うな逆止弁７０を設置することができる。

【００６０】図９〜図１０の例の空調システムによれ
ば、冷却及び加熱ともに熱媒体の搬送のための外部動力
を用いずに運転することができる空調システムを、温熱
槽及び冷熱槽をともにビルなどの最下階（例えば地下）
に設置して構成することができる。

【００６１】図１１には、この発明の実施例によるトッ
プヒート式ヒートパイプを利用した加熱システムと、普
通の重力式ヒートパイプを利用した冷却システムとで構
成された空調システムが例示されている。図１１の空調
システムにおける加熱システムは、ビルの各階ａ１，ａ
２・・・ごとに複数設置された空調ユニット１１，１１
・・・及び１２，１２・・・、各階ａ１，ａ２の空調ユ
ニット１１，１２に設置された複数の凝縮器２０，２
１、それぞれの階ａ１，ａ２・・・ごとに対応して前記
凝縮器２０，２１よりも高所に設置されたそれぞれの蒸
発器１ｃ，１ｄ・・・、これらの蒸発器１ｃ，１ｄごと
に対応して当該蒸発器１ｃ，１ｄの最高液面レベルより
高所に設置され、かつ、それぞれ対応する蒸発器１ｃ，
１ｄの気相領域と連通した各調整タンク４ｃ，４ｄを備
えており、各蒸発器１ｃ，１ｄは温熱槽１’より温熱を
受けるように構成されている。

【００６２】各蒸発器１ｃ，１ｄとそれらに対応する各
調整タンク４ｃ，４ｄとの連通部４０には、それぞれ電
磁弁からなる制御弁８ｃ，８ｄが設置され、各制御弁８
ｃ，８ｄは、それぞれの調整タンク４ｃ，４ｄの液面レ
ベルを検出する液面レベルセンサ８７，８８の検出値に
より、調整タンク４ｃ，４ｄの液面が所定のレベル以上
になったとき開くように制御される。

【００６３】各凝縮器２０は、上部ヘッダ２２の部分に
おいて蒸気管６ｃにより、また下部ヘッダ２３の部分に
おいて液管７ｃによりそれぞれ相互に連通されている。
また、各上部ヘッダ２２は前記蒸気管６ｃにより蒸発器
１ｃの気相領域と連通し、各下部ヘッダ２３は液管７ｃ
により調整タンク４ｃと連通している。同様に、各凝縮
器２１は、上部ヘッダ２４の部分において蒸気管６ｄに
より、また下部ヘッダ２５の部分において液管７ｄによ
りそれぞれ相互に連通されており、各上部ヘッダ２４は
前記蒸気管６ｄにより蒸発器１ｄの気相領域と連通し、
各下部ヘッダ２５は液管７ｄにより調整タンク４ｄと連
通している。また、各液管７ｃ，７ｄの低レベル位置に
はバッファータンク５が設置されている。

【００６４】図１１の空調システムにおける冷却システ
ムは、各階ａ１，ａ２に設置された空調ユニットの各蒸
発器１ａ，１ａ及び１ｂ，１ｂ、これらの蒸発器１ａ，
１ｂよりも高所に設置され、冷熱槽２’より冷熱が供給
される凝縮器２６、各階ａ１，ａ２に設置された受液器
９１，９２とを備えており、受液器９１は液管７５によ
り凝縮器２６の底部と連通し、下位の受液器９２はその
上位の受液器９１の所定レベルと液管７６により連通し
ている。各階ａ１，ａ２の各蒸発器１ａ，１ｂは上部ヘ
ッダ１３，１５の部分でそれぞれの蒸気管６２，６３に
より相互に連通するとともに、蒸気管６２，６３は蒸気
管６４を介して凝縮器２６と連通している。また、各階
の蒸発器１ａ，１ｂの下部ヘッダ２３，２５は、それぞ
れ液管７３，７４で相互に連通するとともに、これらの
液管７３，７４は当該階ａ１，ａ２における受液器９
１，９２の底部とそれぞれ連通している。

【００６５】図１１のシステムにおいて、蒸発器１ｃ，
階ａ１の各凝縮器２０，調整タンク４ｃ、及び、蒸発器
１ｄ，階ａ２の各凝縮器２１，調整タンク４ｄは、それ
ぞれ独立したトップヒート式ヒートパイプの密閉循環系
からなる加熱システムを構成しており、これらの各循環
系内を真空脱気するとともに、各循環系の蒸発器１ｃ，
１ｄ内に適量の作動液ａを封入し、それぞれの蒸発器１
ｃ，１ｄを加熱して運転する。加熱により蒸発器１ｃ，
１ｄ内の作動液が蒸発すると、その蒸気はそれぞれの階
ａ１，ａ２に対応する凝縮器２０，２１でそれぞれ凝縮
され、この熱交換により各階の凝縮器２０，２１の周囲
が暖められる。

【００６６】そして、それぞれ加熱システムを構成する
前記各独立の循環系は、実質的にこの発明の実施例によ
るトップヒート式ヒートパイプと同様に構成されている
ので、蒸発器１ｃから各凝縮器２０までの内圧と調整タ
ンク４ｃの内圧の差、及び、蒸発器１ｄから各凝縮器２
１までの内圧と調整タンク４ｄの内圧の差（温度差）が
それぞれ一定以上になると、それぞれの凝縮器２０，２
１で凝縮した液がそれぞれの調整タンク４ｃ，４ｄに押
し上げられ、さらに、調整タンク４ｃ，４ｄ内の液面が
それぞれ所定のレベル以上になるごとにそれらに対応す
る制御弁８ｃ，８ｄが開き、蒸発器１ｃ，１ｄ内の蒸気
がそれらに対応する調整タンク４ｃ，４ｄ内に移動する
とともに、当該調整タンク４ｃ，４ｄに溜まっている液
がそれらに対応する蒸発器１ｃ，１ｄへ流れ込む。した
がって、この加熱システムは作動液を循環させるための
外部動力が無くても、作動液が相変化しながら当該循環
系を循環するので、より低コストで円滑に連続運転する
ことができる。

【００６７】各階ａ１，ａ２を冷却したい場合は、前記
加熱システムの運転を図示されていないバルブの操作に
より停止して、冷却システムを作動させる。すなわち、
凝縮器２６で冷却された凝縮液は、液管７５を経て各階
ａ１，ａ２の受液器９１，９２に供給され、受液器９
１，９２の液は、液管７３，７４を経て各階の蒸発器１
ａ，１ｂに送られ、それらの各蒸発器１ａ，１ｂ内で蒸
発することによって当該蒸発器１ａ，１ｂの周囲が冷却
される。それらの蒸気は、蒸気管６２，６３及び６４を
経て凝縮器２６に還流し、再び凝縮される。

【００６８】図１１の空調システムおいて、各蒸発器１
ａ，１ｂ及び各凝縮器２０，２１は、図示しないバルブ
の操作により各別に運転を停止したり再開したりできる
ように構成するのが好ましい。

【００６９】図１１で例示した加熱システムにおいて
は、前記各実施例以外に、その蒸発器１ｃ，１ｄと調整
タンク４ｃ，４ｄ及び制御弁８ｃ，８ｄの関連構成につ
いて、図２ないし図７で例示した構成を採用することが
できる。

【００７０】図１１の例の空調システムによれば、冷
却，加熱ともに熱媒体の搬送に外部動力を用いずに運転
することができる空調システムを、温熱槽及び冷熱槽を
ともにビルなどの最上階（例えば屋上）に設置して構成
することができる。

【００７１】

【発明の効果】この発明によるトップヒート式ヒートパ
イプ，冷却システム及び加熱システムは、凝縮器を含む
気相領域の内圧と調整タンクを含む液相領域の内圧との
差によって凝縮液を調整タンクに押し上げるため、作動
液を循環させるためのポンプその他の外部動力が無い簡
単な構造により、運転中に凝縮器の作動が妨げられるこ
となく連続して高所から低所に熱を輸送することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるトップヒート式ヒートパイプの
一実施例を示す概略配管図である。

【図２】制御弁とその周辺部材との関連構成の変形例を
示す断面図である。

【図３】制御弁の他の変形例を示す断面図である。

【図４】制御弁とその周辺部材との関連構成のさらに他
の変形例を示す概略図である。

【図５】制御弁とその周辺部材との関連構成のさらに他
の変形例を示す概略図である。

【図６】制御弁のさらに他の変形例を示す概略図であ
る。

【図７】制御弁とその周辺部材との関連構成のさらに他
の変形例を示す断面図である。

【図８】この発明によるトップヒート式ヒートパイプの
他の実施例を示す概略配管図である。

【図９】この発明の実施例によるトップヒート式ヒート
パイプを利用した冷却システムを含む空調システムの概
略配管図である。

【図１０】この発明の他の実施例によるトップヒート式
ヒートパイプを利用した冷却システムを含む空調システ
ムの概略配管図である。

【図１１】この発明の実施例によるトップヒート式ヒー
トパイプを利用した加熱システムを含む空調システムの
概略配管図である。

【図１２】従来のトップヒート式ヒートパイプの一例を
示す概略配管図である。

【符号の説明】

ａ 作動液 １，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１７ 蒸発器 １’ 温熱槽 １０ ヒータ １１，１２ 空調ユニット １３，１５，２２，２４ 上部ヘッダ １４，１６，２３，２５ 下部ヘッダ ａ１，ａ２ ビルの各階 ２，２ａ，２ｂ，２０，２１，２６ 凝縮器 ３，３ａ，３ｂ 補助タンク ３２，７０ 逆止弁 ４，４ａ，４ｂ 調整タンク ４０，４２，４３ 連通部 ４１ 通水孔 ５ バッファータンク ６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，３０，３３，３５，６
０，６１ 蒸気管 ７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，３１，３４，３６，７
１，７２ 液管 ８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 制御弁 ８０，８３，８４ フロート ８１ フロートガイド ８２，８５，８６ 液面レベルセンサ ９，９０ 排気用配管 ９１，９２ 受液器 ９ａ 第１液溜 ９ｂ 第２液溜 ９ｃ，９ｄ フロート ９ｅ，９ｆ，９ｇ フロート弁 ９ｈ，９ｉ，９ｊ 逆止弁 ９ｋ 放熱フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 素谷 順二 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 神谷 是行 横浜市栄区東上郷町18番７号 (56)参考文献 特開 昭62−280547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59394（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−125591（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−794（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121688（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−175220（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 15/02 - 15/06

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高所に設置された蒸発器、 この蒸発器よりも低所に設置された凝縮器、前記蒸発器の作動中当該蒸発器から前記凝縮器へ蒸気が
   常時に流れる状態に 前記蒸発器の気相領域と前記凝縮器
   とを連通する蒸気管、 前記蒸発器の最高液面レベルより高所に設置され、液相
   領域が前記蒸発部の気相領域と連通された調整タンク、 前記凝縮器と前記調整タンクとを連通する液管、及び、 前記蒸発器の気相領域と調整タンクの液相領域との連通
   部に設置され、前記蒸発器の液面が所定のレベル以下に
   なったとき又は前記調整タンクの液面が所定のレベル以
   上になったときに開く制御弁とを備えたことを特徴とす
   る、 トップヒート式ヒートパイプ。
2. 【請求項２】 高所に設置された蒸発器、 この蒸発器よりも低所に設置された凝縮器、 前記蒸発器の液面レベルと常時ほぼ同じ液面レベルとな
   る状態に気相領域及び液相領域において当該蒸発器と連
   通された補助タンク、前記蒸発器の作動中当該蒸発器から前記凝縮器へ蒸気が
   常時流れる状態に 前記蒸発器又は補助タンクの気相領域
   と前記凝縮器とを連通する蒸気管、 前記蒸発器の最高液面レベルより高所に設置され、液相
   領域が前記補助タンク又は前記蒸発器の気相領域と連通
   された調整タンク、 前記凝縮器と前記調整タンクとを連通する液管、及び、 前記補助タンク又は前記蒸発器の気相領域と調整タンク
   の液相領域との連通部に設置され、前記蒸発器ないし補
   助タンクの液面が所定のレベル以下になったとき又は前
   記調整タンクの液面が所定のレベル以上になったときに
   開く制御弁とを備えたことを特徴とする、 トップヒート式ヒートパイプ。
3. 【請求項３】 前記蒸発器と補助タンクとの液相領域相
   互を連通する配管の途中に、蒸発器から補助タンクへの
   液の流れを阻止する逆止弁を設置した、請求項２に記載
   のトップヒート式ヒートパイプ。
4. 【請求項４】 前記制御弁がフロート弁である、請求項
   １〜３のいずれかに記載のトップヒート式ヒートパイ
   プ。
5. 【請求項５】 前記制御弁が液面レベルセンサの検出値
   により開閉される電磁弁である、請求項１〜３のいずれ
   かに記載のトップヒート式ヒートパイプ。
6. 【請求項６】 前記凝縮器と前記調整タンクとを連通す
   る液管の途中に、前記凝縮器の設置レベル以下に位置す
   るバッファータンクを設置した、請求項１〜５のいずれ
   かに記載のトップヒート式ヒートパイプ。
7. 【請求項７】 前記凝縮器と前記調整タンクとを連通す
   る液管の途中に、調整タンクから凝縮器側への液の流れ
   を阻止する逆止弁を設置した、請求項１〜６のいずれか
   に記載のトップヒート式ヒートパイプ。
8. 【請求項８】 前記請求項１〜７のいずれかに記載のト
   ップヒート式ヒートパイプによって構成された冷却シス
   テム。
9. 【請求項９】 前記請求項１〜７のいずれかに記載のト
   ップヒート式ヒートパイプによって構成された加熱シス
   テム。
10. 【請求項１０】 ほぼ同じレベルに設置され、気相領域
    及び液相領域で互いに連通された複数の蒸発器、 これらの蒸発器よりも低所に設置され、これらの蒸発器
    の作動中当該各蒸発器から蒸気が常時流れる状態に前記
    各蒸発器の気相領域とが蒸気管により連通された少なく
    とも一つの凝縮器、 前記蒸発器の最高液面レベルよりも高所に設置され、液
    相領域が前記複数の蒸発器のうちの少なくとも一つの蒸
    発器の気相領域と連通し、かつ前記凝縮器と液管により
    連通された調整タンク、 前記少なくとも一つの蒸発器の気相領域と前記調整タン
    クの液相領域との連通部に設置され、前記各蒸発器の液
    面が所定のレベル以下になったとき又は前記調整タンク
    の液面が所定のレベル以上になったときに開く制御弁と
    を備えたことを特徴とする、 冷却システム。
11. 【請求項１１】 ほぼ同じレベルに設置され、気相領域
    及び液相領域で互いに連通した複数の蒸発器、 これらの蒸発器の液面レベルと常時ほぼ同じ液面レベル
    となる状態に気相領域及び液相領域において少なくとも
    一つの蒸発器と連通された補助タンク、 前記各蒸発器よりも低所に設置され、これらの蒸発器の
    作動中当該各蒸発器から蒸気が常時流れる状態に前記各
    蒸発器又は前記補助タンクの気相領域とが蒸気管により
    連通された少なくとも一つの凝縮器、 前記各蒸発器の最高液面レベルより高所に設置され、液
    相領域が前記補助タンク又は前記蒸発器の気相領域と連
    通し、かつ前記凝縮器と液管により連通された調整タン
    ク、及び、 前記補助タンク又は前記蒸発器の気相領域と前記調整タ
    ンクの液相領域との連通部に設置され、前記蒸発器ない
    し補助タンクの液面が所定のレベル以下になったとき又
    は前記調整タンクの液面が所定のレベル以上になったと
    きに開く制御弁とを備えたことを特徴とする、 冷却システム。
12. 【請求項１２】 高所に設置された少なくとも一つの蒸
    発器、 この蒸発器より低所においてほぼ同じレベルに設置さ
    れ、気相領域及び液相領域で互いに連通し、かつ、前記
    蒸発器の作動中当該蒸発器から蒸気が常時流れる状態に
    当該蒸発器の気相領域とが蒸気管により連通された複数
    の凝縮器、 前記蒸発器の最高液面レベルより高所に設置され、液相
    領域が当該蒸発器の気相領域と連通し、かつ前記各凝縮
    器と液管により連通された調整タンク、及び、 前記蒸発器の気相領域と前記調整タンクの液相領域との
    連通部に設置され、前記蒸発器の液面が所定のレベル以
    下になったとき又は前記調整タンクの液面が所定のレベ
    ル以上になったときに開く制御弁とを備えたことを特徴
    とする、 加熱システム。
13. 【請求項１３】 高所に設置された少なくとも一つの蒸
    発器、 この蒸発器の液面レベルと常時ほぼ同じ液面レベルとな
    る状態に気相領域及び液相領域において当該蒸発器と連
    通された補助タンク、 前記蒸発器より低所においてほぼ同じレベルに設置さ
    れ、気相領域及び液相領域で互いに連通し、かつ、前記
    蒸発器の作動中当該蒸発器から蒸気が常時流れる状態に
    前記蒸発器又は前記補助タンクの気相領域とが蒸気管に
    より連通された複数の凝縮器、 前記蒸発器の最高液面レベルより高所に設置され、液相
    領域が前記補助タンク又は前記蒸発器の気相領域と連通
    し、かつ前記各凝縮器と液管により連通された調整タン
    ク、及び、 前記補助タンク又は前記蒸発器の気相領域と前記調整タ
    ンクの液相領域との連通部に設置され、前記蒸発器ない
    し前記補助タンクの液面が所定のレベル以下になったと
    き又は前記調整タンクの液面が所定のレベル以上になっ
    たときに開く制御弁とを備えたことを特徴とする、 加熱システム。