JP3303644B2 - ループ式熱輸送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一般的にはヒー
トパイプからなるループ式熱輸送システムに関するもの
である。さらに具体的には、蒸発部が凝縮部よりも下部
に位置する下部加熱（ボトムヒート）運転と、蒸発部が
凝縮部よりも上部に位置する上部加熱（トップヒート）
運転とを、選択的に切り換えて行えるように構成したル
−プ式熱輸送システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上部加熱運転と下部加熱運転とを選択的
に切り換えて運転できるように構成された従来のループ
式熱輸送システムとしては、例えば特開昭６３−２４７
５９５号に開示されているようなサーモサイフォンが提
案されている。

【０００３】前記サーモサイフォンは、図５で示されて
いるように、内部に適量の作動液Ａが封入された上下方
向に沿う熱搬送主管ａ、これに併設された小径の揚液管
ｂ、熱搬送主管ａと揚液管ｂの上下部を相互に連通する
上下部の連通管ｃ，ｄから構成されている。熱搬送主管
ａは、上部に作動液を均一に分配させるためのウイック
ｅを有しており、熱搬送主管ａにおける最下部とウイッ
クｅの直下部とがそれぞれ熱交換部ｆ，ｇとなってい
る。揚液管ｂの下部にはオリフィスｈと加熱手段ｉとを
備えている。上部連通管ｃと下部連通管ｄの途中には、
それぞれ貯溜槽ｊ，ｋが設けられ、上部連通管ｃの下部
には、前記ウイックｅと連続するようにウイックｍが設
けられている。

【０００４】図５のサーモサイフォンを上部加熱によっ
て運転する場合、上部の貯溜槽ｊ内の作動液Ａは、ウイ
ックｍ，ｅによって熱搬送主管ａの上部に導かれ、上部
の熱交換部ｆで加熱され蒸発する。その蒸気は、蒸発に
よって生じた圧力差によって主管ａ内を下降し、下部の
熱交換部ｇで放熱して凝縮する。その凝縮液は、流動抵
抗の大きいオリフィスｈ（流動抵抗が大きいので、貯溜
槽ｋ内の液面は主管ａ内の液面より低い ）を通過して
加熱手段ｉで加熱されることにより、比重の小さい気液
混合流となって揚液管ｂ内を上昇し、ウイックｍ，ｅに
よって主管ａの上部へ導かれる。以上の繰り返しによ
り、熱交換部ｆからｇへ熱輸送される。

【０００５】図５のサーモサイフォンを下部加熱によっ
て運転する場合には、作動液Ａは下部の熱交換部ｇで加
熱されることにより蒸発し、その蒸気は上昇して上部の
熱交換部ｆで凝縮した後、主管ａ内を流下する。以上の
繰り返しにより、熱交換部ｇからｆへ熱輸送される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の熱輸送シ
ステムは、第１に、上部加熱による運転の場合の揚液の
ため、揚液管ｂの下部における作動液の加熱が必要であ
り、特別な熱源を要するという課題があった。第２に、
下部加熱による運転の際には揚液管ｂは使用されず、熱
媒体の循環が主管ａ内での気液２相流による循環であ
り、完全なループ式のものに比べて最大熱輸送量が小さ
くなるという課題があった。

【０００７】この発明の目的は、上部加熱運転の場合で
も下部加熱運転の場合でも、作動液の循環のために特別
な熱源その他のエネルギー源を要しない熱輸送システム
を提供することにある。この発明の他の目的は、上部加
熱，下部加熱いずれの場合でもより大きな最大熱輸送量
が得られる熱輸送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】この発明によるループ式
熱輸送システムは、前述の課題を解決するため以下のよ
うに構成したものである。すなわち、請求項１の発明に
よるループ式熱輸送システムは、高所に設置された第１
の熱交換器１、前記第１の熱交換器よりも低所に設置さ
れた第２の熱交換器２、前記第１の熱交換器１の液面レ
ベルよりも高所に設置された受液タンク３、前記第１の
熱交換器１の気相部と前記第２の熱交換器２とを連通す
る第１の配管４、前記第２の熱交換器２の液相部と前記
受液タンク３とを流体が前記受液タンクの方向にのみ流
れる状態の逆止弁５０を介して連通する第２の配管５、
前記受液タンク３と前記第１の熱交換器１とを連通する
連通部６、前記第１の熱交換器１の液相部と前記第２の
熱交換器２とを連通する第３の配管７、前記連通部６に
設置され、前記第１の熱交換器１の液面が所定レベル以
下になったときに開く制御弁６０、及び、前記第３の配
管７に設置された切換え弁７０を備え、内部に適量の作
動液を封入したことを特徴としている。

【０００９】請求項２の発明によるループ式熱輸送シス
テムは、請求項１に記載の熱輸送システムにおいて、前
記第３の配管７が、前記第１の熱交換器１の液相部と、
前記第２の配管５の前記逆止弁５０よりも前記受液タン
ク３寄り位置における第１の接続部７ａとを連通する連
通管７１、前記第２の配管５において、前記逆止弁５０
よりも前記第１の接続部７ａ寄り位置における接続部７
ｂと、前記逆止弁５０よりも前記第２の熱交換器２寄り
位置における第３の接続部７ｃとを連通するバイパス管
７２、前記第２の配管５における第１の接続部７ａと第
２の接続部７ｂとの間の配管部５１、及び、前記第２の
配管５における第３の接続部７ｃと前記第２の熱交換器
２との間の配管部５２を含み、前記切換え弁７０は、前
記連通管７１に設置された第１の切換え弁７３と、前記
バイパス管７２に設置された第２の切換え弁７４とで構
成されていることを特徴としている。

【００１０】請求項３の発明によるループ式熱輸送シス
テムは、請求項１に記載の熱輸送システムにおいて、前
記第３の配管７が、前記第１の熱交換器１の液相部と、
前記第２の配管５の前記逆止弁５０よりも前記第２の熱
交換器２寄り位置における接続部７ｄとを前記切換え弁
７０介して連通する連通管７６、及び、前記第２の配管
５における前記接続部７ｄと前記第２の熱交換器２との
間の配管部５３を含むことを特徴としている。

【００１１】請求項４の発明によるループ式熱輸送シス
テムは、請求項１に記載の熱輸送システムにおいて，前
記第３の配管７が、前記第１の熱交換器１の液相部と、
前記第１の配管４の途中とを前記切換え弁７０を介して
連通する連通管７７、及び、前記第１の配管４における
前記連通管７７との接続部７ｅと前記第２の熱交換器２
との間の配管部４０を含み、前記第２の熱交換器２の液
面より上位において、前記第２の配管５には、前記逆止
弁５０よりも前記第２の熱交換器２寄り位置と当該第２
の熱交換器２とを、第３の切換え弁５４を介して連通す
る連通管５５を備えていることを特徴としている。

【００１２】請求項５に記載のループ式熱輸送システム
は、請求項１〜４のいずれかに記載の熱輸送システムに
おいて、前記制御弁６０が、前記第１の熱交換器１の液
面レベルを検出するフロートの作動によって制御される
ことを特徴としている。

【００１３】請求項６に記載のループ式熱輸送システム
は、請求項５に記載の熱輸送システムにおいて、前記連
通部６の途中には、前記第１の熱交換器１とほぼ同レベ
ルに設置され上部が前記受液タンク３と連通されととも
に前記第１の熱交換器１の気相部と連通された補助タン
ク６１と、前記補助タンク６１の内部に設置されたフロ
ート６２とを備え、前記制御弁６０は、前記フロート６
２へ連結され前記受液タンク３と前記補助タンク６１と
の連通部に設置されたフロート弁からなり、前記補助タ
ンク６１と前記第１の熱交換器１とは液相部相互が連通
していることを特徴とする、請求項５に記載のループ式
熱輸送システム。

【００１４】請求項７に記載のループ式熱輸送システム
は、請求項１〜６のいずれかに記載の熱輸送システムに
おいて、第１の熱交換器１と第２の熱交換器２には温度
センサ１０，２０がそれぞれ設置され、前記切換え弁７
０は、第２の熱交換器２内の温度が第１の熱交換器１内
の温度よりも高くなったときに開かれることを特徴とす
るものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図４を参照しながら、この
発明によるループ式熱輸送システムの実施形態のを説明
する。 第１実施形態 図１は、第１実施形態のループ式熱輸送システムを示す
模式図である。１は第１の熱交換器、２は第１の熱交換
器１よりも低所に設置されている第２の熱交換器、３は
第１の熱交換器１の液面レベルよりも高所に設置された
受液タンクである。受液タンク３の外周部には、多数の
放熱フィン３０が取り付けられている。

【００１６】第１の熱交換器１の気相部と前記第２の熱
交換器２とは、第１の配管４によって連通され、第２の
熱交換器２の液相部は、内径が第１の配管４の内径より
も小径な第２の配管５により前記受液タンク３の底部と
連通している。受液タンク３の下部と第１の熱交換器１
の気相部は、第１の熱交換器１の液面が所定レベル以下
になったときに開く制御弁６０を有する連通部６によっ
て連通している。第１の熱交換器１の液相部と第２の熱
交換器２は、第１の熱交換器１内の作動液が重力により
第２の熱交換器２へ流れるように第３の配管７によって
連通されており、この第３の配管７には切換え弁７０が
設置されている。

【００１７】この実施形態において、第１の熱交換器１
内には、所定の下限液面を検出する下限液面センサ１１
と所定の上限液面を検出する上限液面センサ１２とが設
置されている。前記連通部６０に設置されている制御弁
６０は、下限液面センサ１１が下限液面以下を検出した
ときに開き、上限液面センサ１２が上限液面以上を検出
したときに閉じるように制御される。

【００１８】この実施形態において、第３の配管７には
第２の配管５とほぼ同じ内径の管が使用されており、こ
の第３の配管７は、以下のようのその大半が第２の配管
５の一部を利用している。すなわち、前記第１の熱交換
器１の液相部と、前記第２の配管５の前記逆止弁５０よ
りも前記受液タンク３寄り位置における第１の接続部７
ａとは連通管７１によって連通されている。前記第２の
配管５において、前記逆止弁５０よりも前記第１の接続
部７ａ寄り位置における第２の接続部７ｂと、前記逆止
弁５０よりも前記第２の熱交換器２寄り位置における第
３の接続部７ｃとは、バイパス管７２によって前記逆止
弁５０を迂回するように連通されている。また、第３の
配管７の切換え弁７０は、前記連通管７１へ設置された
第１の切換え弁７３と、前記バイパス管７２へ設置され
た第２の切換え弁７４とによって構成されている。この
切換え弁７３，７４には、好ましくは例えば電動ボール
弁が使用される。前記第３の配管７は、前記連通管７
１、前記第２の配管５における第１の接続部７ａと第２
の接続部７ｂとの間の配管部５１、前記バイパス管７
２、及び、前記第２の配管５における第３の接続部７ｃ
と前記第２の熱交換器２との間の配管部５２から構成さ
れている。

【００１９】第１の熱交換器１と第２の熱交換器２の内
部には、温度センサ１０，２０がそれぞれ設けられてお
り、温度センサ１０，２０の検出値は演算器７５に入力
され、第２の熱交換器２内の温度が第１の熱交換器１内
の温度よりも高いときのみ、第１及び第２の切換え弁７
３，７４が開くようになっている。

【００２０】第１実施形態のループ式熱輸送システムの
作用を、上部加熱により運転する場合と下部加熱により
運転する場合とについて以下説明する。 上部加熱運転 運転に先立って、第１の熱交換器１、第１の配管４、第
２の熱交換器２、第２の配管５、受液タンク３、連通部
６及び第３の配管７からなる循環系の適所には、適当な
位置に図示しない排気パイプを接続し、この排気パイプ
を使用して系内を真空脱気するとともに、第１の熱交換
器１内に適量の作動液Ａを封入する。そして、第１の切
換え弁７３と第２の切換え弁７４とを閉じ、第１の熱交
換器１を蒸発部として機能させ、第２の熱交換器２を凝
縮部として機能させる。

【００２１】運転開始時は、第１の熱交換器１の液位が
高いので制御弁６０は閉じている。この状態で、加熱に
より第１の熱交換器１内で作動液Ａが蒸発すると、蒸気
は第１の配管４を通って第２の熱交換器２へ流れ、凝縮
する。第１の熱交換器１内の温度の上昇に比例して、第
１の熱交換器１の内圧が第２の熱交換器２の内圧よりも
高くなるので、第１の熱交換器１内が所定温度まで上昇
すると、両熱交換器１，２の圧力差によって、第２の熱
交換器２内に溜まった作動液は、第２の配管５を通って
受液タンク３へ押し上げられる。第１の熱交換器１内の
液面が下がって所定の下限液面になると、制御弁６０が
開き、受液タンク３内の作動液Ａは第１の熱交換器１内
に流れる。第１の熱交換器１内の液面が所定の上限液面
に達すると、制御弁６０が閉じ、受液タンク３から第１
の熱交換器１への作動液Ａの流れは停止する。受液タン
ク３から第１の熱交換器１へ作動液Ａが流れると、第２
の熱交換器２及び受液タンク３内の圧力が上昇するの
で、第２の熱交換器２から受液タンク３への揚液は停止
するが、第１の熱交換器１への継続的加熱により、第１
の熱交換器１内の温度が所定温度まで上昇し、第１の熱
交換器１と第２の熱交換器２との内圧が一定以上になる
と、第２の熱交換器２から受液タンク３への揚液が再び
開始される。したがって、第２の熱交換器２から受液タ
ンク３の揚液、及び受液タンク３から第１の熱交換器１
への作動液Ａの移動が断続的に行われることにより、シ
ステム内で作動液Ａが相変化しながら循環し、第１の熱
交換器１から第２の熱交換器２への熱輸送が円滑にかつ
継続的に行われる。

【００２２】下部加熱運転 下部加熱運転の場合には、第１の熱交換器１を凝縮部と
して機能させ、第２の熱交換器２を蒸発部として機能さ
せる。加熱により第２の熱交換器２内で作動液が蒸発す
ると、その蒸気は第１の配管４を通って第１の熱交換器
１内に流れ、凝縮する。加熱によって第２の熱交換器２
内の温度が第１の熱交換器１内の温度よりも高くなるの
で、切換え弁７３，７４が開き、第１の熱交換器１で凝
縮した作動液Ａは重力により第２の熱交換器２へ流れ
る。以上のようにして、システム内で作動液Ａが相変化
しながら循環し、第２の熱交換器２から第１の熱交換器
１への熱輸送が連続的に行われる。

【００２３】第１実施形態の熱輸送システムによれば、
例えば、第１の熱交換器１を地上に設置するとともに、
第２の熱交換器２を地中などに設置し、日中の太陽熱を
利用して上部加熱運転を行うことにより、第１の熱交換
器１から第２の熱交換器２への熱輸送を行い、第２の熱
交換器２へ併設された蓄熱装置２１へ温熱を蓄熱するこ
とができる。そして、下部加熱運転を行うことにより、
蓄熱装置２１へ蓄熱された温熱を必要なときに利用する
ことができる。この熱輸送システムはこのほか、例えば
空調システム、排熱などを利用する各種蓄熱及びその利
用システム、融雪システムなどに適用することができ
る。

【００２４】第１実施形態の熱輸送システムは、作動液
の循環のために特別な熱源や外部動力を要せず、また、
上部加熱運転でも下部加熱運転でも作動液の循環が完全
なループ形式であるため、より大量の熱輸送が可能にな
る。下部加熱運転のときに使用される第３の配管７は、
連通管７１及びバイパス管７２を設けたことにより、そ
の大半を第２の配管５と共通にすることができるから、
揚液高さが大きいときに全体の配管長さをより短くする
ことができる。また、上部加熱運転の場合と下部加熱運
転の場合に、蒸気の流通する配管が同じでその断面積は
第２，第３の配管５，７よりも大きいから、第１の熱交
換器１と第２の熱交換器２との高低差が大きい場合で
も、作動液の相変化による循環をより円滑にでき、か
つ、より大量の熱輸送を行うことができる。さらに、第
１の熱交換器１と第２の熱交換器２の内部温度を検出
し、後者の温度が高いときに切換え弁７３，７４が自動
的に開くように構成されているから、上部加熱運転と下
部加熱運転との切換えが自動的にかつ円滑に行われる。

【００２５】第２実施形態 図２は、この発明によるループ式熱輸送システムの第２
実施形態を示す部分模式図である。この実施形態は、第
１実施形態の熱輸送システムに対して、第１の熱交換器
と受液タンク３との連通部６を改善した熱輸送システム
であって、第１の熱交換器１と受液タンク３とを連通す
る連通部６の途中には、前記第１の熱交換器１とほぼ同
レベルにほぼ同じ大きさの補助タンク６１が設置されて
いる。第１の熱交換器１と受液タンク３との連通部６
は、受液タンク３の上部と補助タンク６１の気相部とを
連通する連通部６ａと、受液タンク３の下部と補助タン
ク６１の液相部とを連通する連通部６ｂと、補助タンク
６１と第１の熱交換器１の気相部相互を連通する連通部
６ｃと、第１の熱交換器１と補助タンク６１の液相部相
互を連通する連通部６３とから構成されている。補助タ
ンク６１内には、その液面に浮かぶようにフロートガイ
ド６４にガイドされたフロート６２が設置され、このフ
ロート６２は、前記連通部６ａに設置されたフロート弁
からなる制御弁６０へ連結されている。受液タンク３の
下部と補助タンク６１の液相部との連通部６ｂの途中に
は、作動液を受液タンク３から補助タンク６１へのみ流
すような逆止弁６５が設置されている。

【００２６】前述の構成により、補助タンク６１の液面
レベルは第１の熱交換器１の液面レベルと同じになり、
フロート６２は第１の熱交換器１の液面を間接的に検出
するようになっている。したがって、第１の熱交換器１
の液面が下がって所定の下限液面に達すると、フロート
６２が下がることによって制御弁６０が開き、補助タン
ク６１内の蒸気が受液タンク３へ流れ、受液タンク３内
の作動液Ａが、連通部６ｂ，補助タンク６１，連通部６
３を介して第１の熱交換器１へ流れる。第１の熱交換器
１の液面が所定の上限液面に達すると、フロート６２が
浮上することによって制御弁６０が閉じる。

【００２７】第２実施形態の熱輸送システムは、第１の
熱交換器１内の液面を補助タンク６１内で間接的に検出
するように構成されているから、上部加熱運転のとき
に、蒸発部である第１の熱交換器１内での作動液Ａの沸
騰により，その液面が激しく波立っても、その液面の波
立ちの悪影響を受けることなくより正確に液面検出が行
われる。また、第１の熱交換器１と受液タンク３は、補
助タンク６１を仲介として前者の気相部と後者の上部、
及び後者の下部と前者の液相部とが連通しているので、
両者間の流露抵抗が低減され、受液タンク３から第１の
熱交換器１への作動液の流れが非常に速やかになる。第
２実施形態におけるその他の構成や作用，効果は、第１
実施形態の熱輸送システムとほぼ同様であるから、それ
らの説明は省略する。

【００２８】第３実施形態 図３は、この発明によるループ式熱輸送システムの第３
実施形態を示す模式図である。この実施形態の熱輸送シ
ステムにおいて、第３の配管７は、第１の熱交換器１の
液相部と、前記第２の配管５の逆止弁５０よりも第２の
熱交換器２寄り位置における接続部７ｄとを、前記切換
え弁７０介して連通する連通管７６、及び、前記第２の
配管５における前記接続部７ｄと前記第２の熱交換器２
との間の配管部５３によって構成されている。第３実施
形態の熱輸送システムにおいても、上部加熱運転の際に
は第１の配管４（蒸気流通管）と第２の配管５（液流通
管）が使用され、下部加熱運転の際には第１の配管４
（蒸気流通管）と第３の配管７（液流通管）が使用され
る。この実施形態では、第１実施形態の熱輸送システム
と比べると、配管の接続箇所が少なくて簡単になるとと
もに、切換え弁７０が一個で足りる。その他の構成や作
用，効果は、第１実施形態の熱輸送システムと同様であ
るので、それらの説明は省略する。

【００２９】第４実施形態 図４は、この発明によるループ式熱輸送システムの第４
実施形態を示す模式図である。この実施形態において、
第３の配管７は、前記第１の熱交換器１の液相部と第１
の配管４の途中とを前記切換え弁７０を介して連通する
連通管７７、及び、前記第１の配管４における前記連通
管７７との接続部７ｅと前記第２の熱交換器２との間の
配管部４０によって構成されている。また、第２の熱交
換器２の液面より上位において、第２の配管５には、逆
止弁５０よりも第２の熱交換器２寄り位置と第２の熱交
換器２とを、第３の切換え弁５４を介して連通する連通
管５５を設けている。

【００３０】第４実施形態の熱輸送システムにおいて
は、上部加熱運転の際、第１の配管４の前記接続部７ｅ
よりも上位に設置された切換え弁４１を開き、切換え弁
７０と５４を閉じて運転される。そして、第１の熱交換
器１で蒸発した作動液Ａの蒸気は第１の配管４を通って
第２の熱交換器２へ流れ、第２の熱交換器２で凝縮した
作動液Ａは第２の配管５，受液タンク３及び連通部６を
通って第１の熱交換器１へ流れる。他方下部加熱運転の
際は、切換え弁７０と５４を開いて運転され、第２の熱
交換器２で蒸発した作動液Ａの蒸気は第２の配管５，受
液タンク３，連通部６を通って第１の熱交換器１に流
れ、第１の熱交換器１で凝縮された作動液は第３の配管
７を通って第２の熱交換器２へ流れる。

【００３１】第４実施形態の熱輸送システムでは、上部
加熱運転の場合でも下部加熱運転の場合でも、相変化し
つつ循環する作動液の流れ方向が同じである点で、第１
〜第３実施形態の熱輸送システムとは異なっている。前
述のように、下部加熱運転の際、断面積が比較的小さい
第２の配管５内を蒸気が通過するので、蒸気が第１の配
管４を通過する他の実施形態の熱輸送システムと比べ、
下部加熱運転の際の熱輸送量は比較的小さくなる。その
反面、切換え弁７０を有する連通管７７を設置するのみ
で第３の配管７が形成されるので、全体の配管ははるか
にに簡単になる。したがって、上部加熱運転の際の揚液
高さが比較的小さく、下部加熱運転の際の熱輸送量が比
較的小さくてもよい熱輸送システムに適する。第４実施
形態の熱輸送システムの他の構成や作用，効果は、第１
実施形態の熱輸送システムとほぼ同様であるので、それ
らの説明は省略する。

【００３２】その他の実施形態 この発明によるループ式熱輸送システムにおいては、同
じレベルに第１の熱交換器１を複数設置することができ
る。この場合において、それらの各熱交換器をそれぞれ
制御弁６０を有する連通部６によって一つの受液タンク
へ連通してもよい。あいるは、それらの各第１の熱交換
器と制御弁を介して連通する受液タンクをそれぞれ設置
し、各受液タンクをそれぞれの第２の配管によって第２
の熱交換器と連通させても実施することができる。ま
た、第２の熱交換器２を同じレベルに複数並列的に設置
することができる。第２の配管中においては、第２の熱
交換器２よりも低位に位置するように、上部加熱運転の
際に作動液を一時的に溜める図示しないバッファータン
クを設置することができる。前述の実施形態では、第２
の熱交換器２内の温度が第１の熱交換器１内の温度より
高いときは、切換え弁７０（７３，７４）が自動的に開
くように構成されているが、切換え弁７０は手動で操作
するように構成してもよい。作動液には、水のほかに代
替フロン，アルコールその他の作動流体を使用すること
ができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明にの熱輸送システムによ
れば、作動液の循環のために外部動力や特別な熱源がな
くても、上部加熱と下部加熱とを切り換えて円滑かつ連
続的に運転することができる。また、上部加熱運転でも
下部加熱運転でも作動液の循環が完全なループ形式にな
るため、より大量の熱輸送が可能になる。

【００３４】請求項２の熱輸送システムによれば、下部
加熱運転のときに使用される第３の配管７は、連通管７
１及びバイパス管７２を設けたことにより、その大半を
第２の配管５と共通にすることができるから、揚液高さ
が大きい場合でも全体の配管長さをより短くすることが
できる。

【００３５】請求項３の熱輸送システムによれば、第３
の配管７と第２の配管５とが配管部５３を共通にしてい
るので、前記配管部５３の部分だけ全体の配管が短くな
り、かつ、第３の配管における切換え弁が少なくて済
む。

【００３６】請求項４の熱輸送システムによれば、切換
え弁７０を有する連通管７７を設置するのみで第３の配
管７が形成されるので、全体的に配管ガ非常に簡単にな
る。したがって、上部加熱運転の際の揚液高さが比較的
小さく、下部加熱運転の際の熱輸送量が比較的小さくて
もよい熱輸送システムに適する。

【００３７】請求項５の熱輸送システムによれば、第１
の熱交換器１と受液タンク３との連通部６の制御弁６０
が、前記第１の熱交換器１の液面レベルを検出するフロ
ート６２の作動によって制御されるので、液面センサや
弁を作動させるための電源などが不要で制御が非常に簡
単である。

【００３８】請求項６の熱輸送システムによれば、第１
の熱交換器１内の液面を補助タンク６１内で間接的に検
出するように構成されているから、上部加熱運転のとき
に、蒸発部である第１の熱交換器１内での作動液Ａの沸
騰により，その液面が激しく波立っても、その液面の波
立ちの悪影響を受けることなくより正確に液面検出が行
われる。

【００３９】請求項７の熱輸送システムによれば、第１
の熱交換器１と第２の熱交換器２の内部温度を検出し、
後者の温度が高いときに第３の配管中の切換え弁自動的
に開くように構成されているから、上部加熱運転と下部
加熱運転との切換えが自動的にかつ円滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるループ式熱輸送システムの第１
実施形態を示す模式図である。

【図２】この発明によるループ式熱輸送システムの第２
実施形態を示す部分模式図である。

【図３】この発明によるループ式熱輸送システムの第３
実施形態を示す模式図である。

【図４】この発明によるループ式熱輸送システムの第４
実施形態を示す模式図である。

【図５】従来のループ式のサーモサイフォンを示す模式
図である。

【符号の説明】

Ａ 作動液 １ 第１の熱交換器 １０ 温度センサ １１ 下限液面センサ １２ 上限液面センサ ２ 第２の熱交換器 ２０ 温度センサ ３ 受液タンク ４ 第１の配管 ４０ 配管部 ４１ 切換え弁 ５ 第２の配管 ５０ 逆止弁 ５１，５２，５３ 配管部 ５４ 第３の切換え弁 ５５ 連通管 ６ 連通部 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６３ 連通部 ６０ 制御弁 ６１ 補助タンク ６２ フロート ６４ フロートガイド ６５ 逆止弁 ７ 第３の配管 ７０ 切換え弁 ７１，７６，７７ 連通管 ７２ バイパス管 ７５ 演算器 ７ａ 第１の接続部 ７ｂ 第２の接続部 ７ｃ 第３の接続部 ７ｄ，７ｅ 接続部 ａ 熱搬送主管 ｂ 揚液管 ｃ，ｄ 連通管 ｅ，ｍ ウイック ｆ，ｇ 熱交換部 ｈ オリフィス ｉ 加熱手段 ｊ，ｋ 貯溜槽

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−91870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−247595（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−106774（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 15/02 - 15/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高所に設置された第１の熱交換器１、 前記第１の熱交換器よりも低所に設置された第２の熱交
   換器２、 前記第１の熱交換器１の液面レベルよりも高所に設置さ
   れた受液タンク３、 前記第１の熱交換器１の気相部と前記第２の熱交換器２
   とを連通する第１の配管４、 前記第２の熱交換器２の液相部と前記受液タンク３とを
   流体が前記受液タンク３の方向にのみ流れる状態の逆止
   弁５０を介して連通する第２の配管５、 前記受液タンク３と前記第１の熱交換器１とを連通する
   連通部６、 前記第１の熱交換器１の液相部と前記第２の熱交換器２
   とを連通する第３の配管７、 前記連通部６に設置され、前記第１の熱交換器１の液面
   が所定のレベル以下になったときに開く制御弁６０、 及び、前記第３の配管７に設置された切換え弁７０を備
   え、 内部に適量の作動液を封入したことを特徴とする、 ループ式熱輸送システム。
2. 【請求項２】 前記第３の配管７は、 前記第１の熱交換器１の液相部と、前記第２の配管５の
   前記逆止弁５０よりも前記受液タンク３寄り位置におけ
   る第１の接続部７ａとを連通する連通管７１、 前記第２の配管５において、前記逆止弁５０よりも前記
   第１の接続部７ａ寄り位置における接続部７ｂと、前記
   逆止弁５０よりも前記第２の熱交換器２寄り位置におけ
   る第３の接続部７ｃとを連通するバイパス管７２、 前記第２の配管５における第１の接続部７ａと第２の接
   続部７ｂとの間の配管部５１、 及び、前記第２の配管５における第３の接続部７ｃと前
   記第２の熱交換器２との間の配管部５２を含み、 前記切換え弁７０は、前記連通管７１に設置された第１
   の切換え弁７３と、前記バイパス管７２に設置された第
   ２の切換え弁７４とで構成されていることを特徴とす
   る、 請求項１に記載のループ式熱輸送システム。
3. 【請求項３】 前記第３の配管７は、 前記第１の熱交換器１の液相部と、前記第２の配管５の
   前記逆止弁５０よりも前記第２の熱交換器２寄り位置に
   おける接続部７ｄとを、前記切換え弁７０介して連通す
   る連通管７６、 及び、前記第２の配管５における前記接続部７ｄと前記
   第２の熱交換器２との間の配管部５３を含むことを特徴
   とする、 請求項１に記載のループ式熱輸送システム。
4. 【請求項４】 前記第３の配管７は、 前記第１の熱交換器１の液相部と、前記第１の配管４の
   途中とを前記切換え弁７０を介して連通する連通管７
   ７、 及び、前記第１の配管４における前記連通管７７との接
   続部７ｅと前記第２の熱交換器２との間の配管部４０を
   含み、 前記第２の熱交換器２の液面より上位において、前記第
   ２の配管５には、前記逆止弁５０よりも前記第２の熱交
   換器２寄り位置と当該第２の熱交換器２とを、第３の切
   換え弁５４を介して連通する連通管５５を備えているこ
   とを特徴とする、 請求項１に記載のループ式熱輸送システム。
5. 【請求項５】 前記制御弁６０は、前記第１の熱交換器
   １の液面レベルを検出するフロート６２の作動によって
   制御されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか
   に記載のループ式熱輸送システム。
6. 【請求項６】 前記連通部６の途中には、前記第１の熱
   交換器１とほぼ同レベルに設置され上部が前記受液タン
   ク３と連通されとともに前記第１の熱交換器１の気相部
   と連通された補助タンク６１と、前記補助タンク６１の
   内部に設置されたフロート６２とを備え、 前記制御弁６０は、前記フロート６２へ連結され前記受
   液タンク３と前記補助タンク６１の気相部との連通部６
   ａに設置されたフロート弁からなり、 前記補助タンク６１と前記第１の熱交換器１とは液相部
   相互が連通していることを特徴とする、 請求項５に記載のループ式熱輸送システム。
7. 【請求項７】 第１の熱交換器１と第２の熱交換器２に
   は温度センサ１０，２０がそれぞれ設置され、前記切換
   え弁７０は、第２の熱交換器２内の温度が第１の熱交換
   器１内の温度よりも高くなったときに開かれることを特
   徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のループ式熱
   輸送システム。