JPH01121689A

JPH01121689A - 熱移動装置

Info

Publication number: JPH01121689A
Application number: JP27657087A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Inoue; 良則井上; Shinji Miura; 晋司三浦; Tadahiro Fukunaga; 福永　忠裕; Yasutoshi Yoshida; 吉田　康敏; Setsuo Kaneda; 兼田　節夫
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1987-10-31
Publication date: 1989-05-15
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07111313B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、冷媒自然循環式の熱移動装置に関するもので
ある。

【従来技術およびその問題点】

一般に、冷媒を熱の授受ととに気液相変化させながら系
内を自然循環させて熱を移動させる装置の一つとして重
力式ヒートパイプが知られている。この重力式ヒートパイプは、上部に凝縮器を備えるとと
もに下部に蒸発器を備えており、これらの間が液相冷媒
の流下する冷媒液管（以下、単に液管と称す）と、気相
冷媒の上昇する冷媒ガス管（以下、単にガス管と称す）
とによって連結され、その内部に熱搬送媒体としての冷
媒が封入されている。内部に封入された冷媒は、下部に
設置された蒸発器で熱負荷を吸収して液相から気相に変
化し、ガス管内を上昇して上部に設置された凝縮器に至
る。また、凝縮器に至った冷媒はここで放熱して気相か
ら液相に変化し、液管内を重力により流下して下部に設
置された蒸発器へ再び戻る。このようにして、重力式ヒ
ートパイプ内では、冷媒が熱の授受とともに相変化を繰
り返しつつ循環する。このような重力式ヒートパイプを基本構造とする熱移動
装置にあってその自然循環する冷媒の流１は、熱搬送量
すなわち熱負荷に応じて制御されるべきであり、その従
来技術として知られているものに特公昭５４−１９６０
９号に記載された技術がある。この公報には、冷却器（
蒸発器）の出口部もしくは入口部に流量調節弁を設け、
さらに冷却器の出口温度、すなわち熱交換して気化した
冷媒ガスの過熱度を感温筒（温度センサ）により検知し
、この過熱度が一定になるように流量調節弁の弁開度を
調節する技術が記載されている。しかしながら、上述ような従来技術においては、必須の
構成としてセンサを必要とすること、センサの検知する
エネルギを信号として、そのエネルギを弁の開閉動作の
ための機械エネルギに変換する必要があること等、構造
および制御が複雑にならざるを得ない。

【発明の目的】

本発明は上述のごとき従来技術の問題点に鑑み、これら
を有効に解決すべく創案されたものである。したがってその目的は、構造が簡単にして複雑な制御を
必要とせずに極めて簡単に蒸発器内の冷媒液位を制御で
きる熱移動装置を提供することにある。

【問題点を解決するための手段】

本発明に係る熱移動装置は、従来技術の問題点を解決し
、上記目的を達成するために以下のように構成されてい
る。すなわち、本発明に係る熱移動装置は、上部に凝縮器を
、下部に蒸発器をそれぞれ備えるとともに、これら凝縮
器と蒸発器を冷媒液管および冷媒ガス管で連結し、且つ
内部に気液相変化して該凝縮器と該蒸発器との間を自然
循環する冷媒を封入してなる熱移動装置にして、前記蒸
発器は、冷媒液が流入する入口ヘッダと、冷媒ガスが流
出する出口ヘッダと、これら両ヘッダの間を連結してそ
の周囲に多数の熱交換フィンを有する複数の主管とから
なり、該苔虫管内もしくは出口ヘッダ内のいずれか一方
に、冷媒ガスの透過を許容するとともに冷媒液の透過を
禁止する半透膜を張設されている。

【作用】

本発明に係る熱移動装置によれば、冷媒が凝縮器ど各蒸
発器で熱交換することによって気液相変化を生じ、液管
とガス管の中を流動しながら前記凝縮器と蒸発器の間を
゛自然循環する。各蒸発器へ流入した冷媒液は、液相の
ままでは半透膜を通過できないので、半透膜の張設され
た位置で、もしくはそれより低い位置で液位が規制され
る。したがって、蒸発器内で半透膜の張設される高さ位
置を設定することによって蒸発器内での冷媒液位を所望
の液位に制御できる。熱交換されることによって蒸発し
た冷媒のみが半透膜を透過して蒸発器の外へ流出し、ガ
ス管を通って凝縮器側へ還流できる。したがって、冷媒液流量を弁の開閉によって制御する必
要らな（、また弁の開閉動作を制御するために温度や圧
力を検知する必要もなく、蒸発器の熱負荷に応じて蒸発
した冷媒のみを半透膜が透過させることによって冷媒が
自然循環する流量を熱負荷に対応させられる。

【発明の効果］以上の説明より明らかなように、本発明によれば次のご
とき優れた効果が発揮される。すなわち、重力式ヒート
パイプをその基本構造とする熱移動装置において、蒸発
器内の冷媒液位を簡単な構造且つ簡単な方法にして常に
適切に維持できる。また、一つの凝縮器に対して複数の蒸発器を対応させて
設け、各蒸発器相互間に熱負荷の相違が生じても、それ
ら相互間の影響を受けることなくそれぞれ独立して適切
な冷媒液位に制御できる。【実施例】以下に本発明の好適一実施例について第１図ないし第３
図を参照して説明する。第１図は本発明に係る熱移動装置が空調システムに採用
された状態の概略構成を示す模式図である。本発明に係
る熱移動装置は重力式ヒートパイプをその基本構造とす
るものであり、上部すなわち高所に凝縮器１が設置され
、下部すなわち低所には蒸発器としての熱交換器３を備
えた各空調ユニット２が群をなしてそれぞれ設置されて
いる。凝縮器ｌと各空調ユニット２の間は、液相の冷媒が重力
によって流下する液管４と、気相の冷媒がガス圧で上昇
するガス管５とで、冷媒の自然循環サイクルを形成する
ように連結されている。また、凝縮器ｌの直ぐ下流側の
液管４には受液器６が介設されている。凝縮器ｌには、
冷熱源装置としての蓄熱槽（氷蓄熱槽または冷水蓄熱槽
）７から冷水等の冷媒冷却用熱媒体が取り出されて導入
されている。第２図は第１図における空調ユニットの熱交換器の概略
構成を示す模式図である。第２図に示す蒸発器としての熱交換器３は、それぞれ上
下に位置する入口ヘッダ８と出口ヘッダ９とが多数本の
主管１０で連結され、その各主管１０に多数の熱交換フ
ィン１１が取り付けられている。入口ヘッダ８には、そ
の下端部に液管４が接続されており、出口ヘッダ９には
、その上端部にガス管５が接続されている。各主管１０
内の上端部近辺には、透湿性の繊維素材よりなる半透膜
１２が張設されている。この熱交換器３内には、熱交換がまだ行なわれていない
段階の最初の状態では、液管４内の冷媒液に作用してい
る水頭圧により、半透膜１２の位置まで冷媒液が充満し
ており、熱交換が行なわれ−ると蒸発した冷媒ガスが半
透膜１２と冷媒液の間に徐々に貯留され、次第にその冷
媒ガスの圧力も高くなる。さらに熱交換が進行すると冷
媒ガスの圧力はこの冷媒ガスが半透膜を透過するにまで
達する。その段階から冷媒ガスのみが半透膜１２を透過
して出口ヘッダ９内に流入し、出口ヘッダ９からガス管
５を経て凝縮器ｌへ還流する。冷媒液は半透膜１２を透
過できないので、半透膜１２の張設されている位置もし
くはそれよりも少し下の位置まで流入できるが、それ以
上に上へは流動できず、熱交換器３内での冷媒液位は所
望の液位を維持すべく制御される。すなわち、出口ヘッ
ダ９内まで冷媒液が充満することはなく、蒸発した冷媒
ガスが熱交換器３からガス管５ヘスムーズに抜け、熱交
換器３での効率のよい熱交換が行なわれなお上述の実施
例では、半透膜１２が主管１０内に張設された場合を示
したが、上述のように熱交換器３内で蒸発した冷媒ガス
が出口ヘッダ９からガス管５へ抜けることが可能であれ
ば、第３図に示すように、出口ヘッダ９内で、主管１０
が出口ヘッダ９に接続される位置の近辺に半透膜１２を
張設してもよく、ちょうど冷媒液位が主管１０の最上部
にまで達すれば、熱交換率を最大限に高めることができ
る。空調ユニット２が、以上のように構成された液位制御機
構を有する熱交換器３を備えていれば、各空調ユニット
２の設置される高さ位置が異なっていて、その各熱交換
器３内の冷媒液に作用する水頭圧に多少の差異があって
も、各空調ユニット２はそれぞれ独立して液位制御が行
なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱移動装置の一実施例を空調シス
テムに採用した状態の概略構成を示す模式図、第２図は
第１図におけろ空調ユニットの熱交換器の概略構成の一
実施例を示す模式図、第３図は第１図における空調ユニ
ットの熱交換器の概略構成の他の一実施例を示す模式図
である。ｌ・・・凝縮器、２・・・空調ユニット、３・・・蒸発
器としての熱交換器、４・・・液管、５・・・ガス管、
６・・・受液器、７・・・蓄熱槽、訃・・入口ヘッダ、
９・・・出口ヘッダ、１０・・・主管、１１・・・熱交
換フィン、１２・・・半透膜特　許　出　願　人　　　　株式会社竹中工務店　　”
（ほか１名）代　理　人　弁理士　　　　前出　葆（ほか２名）■の

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、上部に凝縮器（１）を、下部に蒸発器（３）を
それぞれ備えるとともに、これら凝縮器（１）と蒸発器
（３）を冷媒液管（４）および冷媒ガス管（５）で連結
し、且つ内部に気液相変化して該凝縮器（１）と該蒸発
器（３）との間を自然循環する冷媒を封入してなる熱移
動装置にして、前記蒸発器（３）は、冷媒液が流入する入口ヘッダ（８
）と、冷媒ガスが流出する出口ヘッダ（９）と、これら
両ヘッダ（８、９）の間を連結してその周囲に多数の熱
交換フィン（１１）を有する複数の主管（１０）とから
なり、該各主管（１０）内もしくは出口ヘッダ（９）内
のいずれか一方に、冷媒ガスの透過を許容するとともに
冷媒液の透過を禁止する半透膜（１２）を張設したこと
を特徴とする熱移動装置。