JPH01252898A

JPH01252898A - 給湯装置

Info

Publication number: JPH01252898A
Application number: JP63253575A
Authority: JP
Inventors: Masataka Mochizuki; 正孝望月; Kozo Suzuki; 皓三鈴木; Ryuichi Okiayu; 置鮎　隆一; Masahiko Ito; 雅彦伊藤; Masushi Sakatani; 益司坂谷
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Kyocera Corp; Fujikura Ltd; Inax Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Kyocera Corp; Fujikura Ltd; Inax Corp; Aisin Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1987-10-12
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 1989-10-09
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0678871B2

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】産業上の利用分野この発明は蒸発部の出口と凝縮部の入口とを連通させる
とともに、凝縮部の出口と蒸発部の入口とを連通させた
ループ型のヒートパイプおよびそのループ型ヒートパイ
プを使用した給湯装置に関するものである。

従来の技術ヒートパイプは密閉容器の内部に封入した水などの凝縮
性の流体の潜熱として熱の輸送を行なうものであって、
熱伝導率が極めて高いから、互いに離隔した２箇所の間
に布設した場合でも、あたかも１枚の隔壁を介した熱交
換と同様な熱交換を行なうことができ、したがってヒー
トパイプは各型式の熱交換器で多用されている。またヒ
ートパイプの他の利点は、外部動力を要さずに自動的に
動作する点にあり、したがって密閉容器の所定の２箇所
で温度差が生じれば、その２箇所の間で入熱量に応じた
熱輸送を自動的に行なう。すなわちヒートパイプによる
熱輸送吊は、ヒートパイプの蒸発部に与える熱流束もし
くは凝縮部から放出する熱流束によって決まり、そのた
めにヒートパイプを用いた熱交換器での熱交換量の調整
は、蒸発部に流す高温流体や凝縮部に流す吸熱用の低温
流体の流量もしくはその温度などを調整することにより
行なっている。

他方、従来、内部の温度によって動作するバルブを内蔵
したヒートパイプが、実開昭５７−１６５６９７５号公
報や実開昭５７−３０５７７号公報などで提案されてお
り、この種のヒートパイプにおいては、そのバルブによ
って蒸気流路を絞ることにより熱輸送吊すなわち熱交換
器に使用した場合には熱交換量を制御することができる
かも知れない。

ところで従来、給１Ｂ置として、規模に応じて気体燃料
や液体燃料を熱源としたものや、電気ヒータを熱源とし
たものが使用されているが、取４及いや制御の容易性の
点では電気ヒータを熱源としたものが優れているため、
一般家庭や集合住宅では電気温水器が用いられるように
なってきている。

その電気温水器の型式としては、通水と同時に電気ヒー
タをオンとする型式ものや、温水タンクを設けて常時、
一定量でかつ一定温度以上の温水を保持し、そのタンク
内の温水を厨房などに供給する型式のものが従来知られ
ている。

発明が解決しようとする問題点しかるにヒートパイプを介して熱交換する黙示を調整す
るために、熱源である高温流体の流量や吸熱材である低
温流体の流量を調整するとすれば、流量調整のＩＲＩＩ
４が複雑かつ高価になり、その傾向は大型の熱交換器は
ど顕著である。

また上記の各公報に記載された構成のヒートパイプは、
直管をコンテナとしたものであって、そのコンテナの内
部にバルブを設けた構成であるが、そのバルブは基本的
には所謂オン−オフ弁であって作動流体蒸気の流路を単
に開閉するのみであり、流量調整を行なうことができな
い。これを流量調整可能な構成とするには、高圧状態で
の制御を行なう構成とする必要があるためにパルプの構
造が複雑化せざるを得ず、またたとえ流量調整を行ない
得るようになったとしても、それは作動流体蒸気の流量
を調整するものであるから、正確な熱輸送量（熱交換量
）の制御は困難であり、さらにバルブを設けた箇所での
圧力損失が大きくなって伝熱効率が低下する問題が生じ
る。

また一方、給湯装置として、通水と同時に電気ヒータを
オンとする型式の電気温水器では、流水を加熱する関係
上、単位時間でかつ準位面積当りの熱授受吊を多くする
必要があり、そのために電気ヒータの容量を大きくしな
ければならず、それに伴い電気ヒータの熱容量が大きく
なって通電開始から所期の温度に達するまでに時間を要
し、換言すれば、直ちに温水を得ることができず、熱応
答性が悪い問題があった。またこの型式の電気温水器で
は、熱を蓄えておくことができないから、安価な深夜電
力を有効に利用できない問題があつた。

また渇水タンクを備えた貯湯型電気温水器では、温水タ
ンク内の濶を送出すから、必要な時に直ちに温水を得る
ことができるうえに、熱を蓄えておけるので安価な深夜
電力を利用できる利点がある。

その反面、容積の大きい温水タンクを必要とするので、
広い設置スペースを確保しなければならない問題があっ
た。

そこで蓄熱材を利用して熱を蓄え、またその蓄熱材から
ヒートパイプによって熱を運んで水を加熱する型式の給
湯装置が考えられるが、ヒートパイプは、温度差があれ
ば自助的に動作して熱の輸送を行なうから、蓄熱材に蓄
えた熱を有効に利用し、また青られる温水温度をほぼ一
定に維持するには、ヒートパイプの動作も制御する必要
があり、従来ではこの点についての技術が知られていな
い。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、熱輸送
量の制御を正確かつ簡単に行なうことのできるループ型
のヒートパイプを提供し、また熱応答性が良く、しかも
狭いスペースに設置することのできるループ型ヒートパ
イプを使用した給湯装置を提供することを目的とするも
のである。

問題点を解決するための手段この発明のループ型ヒートパイプは、上記の目的を達成
するために、密閉循環管路の内部を、真空排気した状態
で蒸発および凝縮可能な作動流体を封入してヒートパイ
プとして構成するとともに、その密閉循環管路の一部を
高い位置に配置し、その高い位置の部分に、前記作動流
体の蒸気から外部の吸熱材に熱を与える凝縮部を形成し
、かつ密閉循環管路の低い位置の部分に外部からの入熱
によって作動流体を蒸発させる蒸発部を形成し、また前
記凝縮部の下側に液相の作動流体の全量を貯溜可能な液
溜め部を設け、さらにその液溜め部の流出側に液流量調
整弁および開閉弁が設けた構成とされている。

そしてその液流量調整弁としては、前記蒸発部の温度お
よび密閉循環管路の内部の温度ならびに前記吸熱材の温
度のいずれかの温度によって開度を調整する構成のもの
を使用することができる。

またこの発明の給湯装置は、密閉循環管路の内部を、真
空排気した状態で蒸発および凝縮可能な作動流体を封入
してヒートパイプとして構成するとともに、その密閉循
環管路の一部を高い位置に配置し、その高い位置の部分
に、前記作動流体の蒸気から流水に熱を与えて温水とす
る凝縮部を形成し、かつ密閉循環管路の低い位置の゛部
分に外部からの入熱によって作動流体を蒸発させる蒸発
部を形成し、また凝縮部の流出側に開閉弁を設けた構成
とされている。

この給湯装置においては、前記凝縮部と開閉弁との間に
、液相の作動流体の全量を貯溜可能な液溜め部を設ける
ことができる。

また前記蒸発部は、上部ヘッダ管および下部ヘッダ管に
よって下端部同士および下端部同士を連通させた複数本
のパイプと、加熱源とから構成し、かつ蓄熱部を前記下
部ヘッダ管より上側に設け、さらに蓄熱部より上側でか
つ上部ヘッダ管から前記凝縮部に至る管路途中に第２の
開閉弁を設けた構成とすることもできる。

一方この発明の給湯装置では、前記蓄熱部を前記パイプ
に密着して該パイプを包囲する状態に設け、かつ前記熱
源を、その蓄熱部を置溝する高温ガス管路とすることも
できる。

あるいは前記蓄熱部を前記パイプに密着して該パイプを
包囲する状態に設け、かつ前記加熱源は、その蓄熱部に
一端部を挿入されかつ他端部が高温ガス流路中に露出さ
せられたヒートパイプとするもできる。

さらに前記凝縮部は、萌記密閉循環管銘の一部をその外
周側にわずかな隙間をあけて水路板によって包み込み、
かつその隙間に流水流入管路と温水流出管路とを接続し
た構成とすることができる。

そしてその流水流入管路内の流水の流れを感知して前記
開閉弁を開弁させる信号を出力するフロースイッチを設
けるとともに、温水流出管路に出湯弁を設けることもで
きる。

作　　　　　用この発明のループ型ヒートパイプにおいても外部からの
熱は蒸発部に対して与え、また外部への放熱は凝縮部に
おいて行ない、さらにこれらの間での熱輸送は作動流体
によって行なう。すなわち蒸発部に熱を与えることによ
りその内部の作動流体が蒸発し、その蒸気が凝縮部に流
れた後に放熱して凝縮し、また凝縮した作動流体は、貯
溜部を経て蒸発部に再度送られ、熱輸送の用に供される
。

このような作動流体の蒸発および凝縮を伴う循環流動は
、この発明のヒートパイプでは、開閉弁が開いていて蒸
発部に対して作動液が貯溜部から供給されることにより
生じるのであって、開閉弁を閉じた場合には、蒸発部に
対して作動液が供給されないために、蒸発部がドライア
ウトし、熱輸送が行なわれなくなる。また開閉弁を全開
にした状態であっても蒸発部に対する作動液の流量は、
液量調整弁によって調整され、蒸発部に供給される作動
液の量に応じた熱輸送が生じる。その場合、蒸発部に供
給される作動液量と熱輸送量とが密接な関係にあり、ま
た調整弁は液相の作動流体の流量を調整するから正確な
流量調整が行なわれ、したがって熱輸送量の制御が正確
に行なわれる。

またこの発明の給湯装置では、密閉循環路における低い
位置の部分である蒸発部に外部から熱を与えると、その
内部の作動流体が蒸発して圧力の低い凝縮部に流れ、こ
こで作動流体蒸気の有する熱を外部を流れる流水に与え
、その結果、流水が加熱されて温水となり、同時に作動
流体蒸気は凝縮する。すなわち蒸発部から凝縮部への熱
の移動を作動流体が媒介し、蒸発部に与えた熱により流
水を加熱して温水とすることになる。その場合、開閉弁
を閉じれば、凝縮部で液化した作動流体が蒸発部に供給
されなくなるので、蒸発部が所謂ドライアウトした状態
になって熱の輸送が生じなくなり、温水を得られない。

なお、蓄熱部を設けてあれば、蒸発部に対する入熱が不
足しても温水を取り出す際の所謂立ち上がりが良好にな
って必要温度の温水を常時安定して得ることができる。

そして蓄熱部を設けた場合、第２の開閉弁を閉じておく
ことにより、蓄熱部の有する熱により作！ｌｌｌ流体が
加熱されて蒸発してもその蒸気の流動が阻止されるため
、蓄熱部の有する熱による流水の加熱が阻止される。

さらに加熱源を下部ヘッダ管の内部に設ければ、蒸発部
に対する入熱量の余剰分を蓄熱部に蓄えることができる
。

またさらに高温ガスの有する熱を温水を得るための熱源
とすることもできる。

そしてまたフロースイッチを設けた構成とした場合、出
湯に伴って水が流れることによりフロースイッチが動作
して信号を出力し、それにより密閉循環管路の途中に設
けた開閉弁が開くために、作動流体が密閉循環管路内を
流動することにより、熱の輸送が生じ、その結果、温水
が得られるのである。したがって出湯を停止すると、水
が流れなくなってフロースイッチが信号を出力しなくな
ることにより、開閉弁が閉じ、すなわち作！ｌＩ流体の
流動が阻止されてヒートパイプが動作しなくなるため、
蓄熱部から不必要に熱が運び出されることがなくなり、
その結果、蓄熱材に蓄えた熱の有効利用が図られる。

実　　施　　例つぎにこの出願の発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に係るループ型ヒートパイプの一実施
例を原理的に示す模式図であって、ここに示すヒートパ
イプは、外部から入熱のある蒸発部１と水等の吸熱材に
対して放熱する凝縮部２とを、蒸気管３および液戻り管
４とによって連結して全体として密閉循環管路を形成し
、その内部をヒートパイプとしたものであるすすなわち
蒸発部１は、外部から熱を受ける受熱面積を広くするた
めに、パイプを蛇行させた構成、もしくは複数本の直管
の下端部同士および下端部同士をヘッダ管によって連結
した構成であり、凝縮部２より低い位置に配置されてい
る。他方、凝縮部２は、蛇行させたパイプを水容器５の
内部に配置した構成、もしくは各端部同士をヘッダによ
って連結した複数本の直管を水容器内に配置して水を加
熱昇温させる構成であって、前記蒸発部１より高い位置
に設けられている。そして蒸気管３は蒸発部１の上端部
と凝縮部２の上端部とを連通させており、また液戻り管
４は凝゛縮部２の下端部と蒸発部１の下端部とを連通さ
せている。

この循環管路の拘部は、空気などの非凝縮性ガスを排除
するために真空排気され、さらにその状態で水やアルコ
ールなどの蒸発および凝縮を行なう作動流体が封入され
ている。

また前記液戻り管４のうち前記凝縮部２より若干下側に
作動流体の全量を貯溜可能な容積の液溜め部６が設けら
れている。この液溜め部６の下側には、液相の作動流体
の流量を調整する調整弁７が設けられている。この調整
弁７は必要に応じて適宜の構成のものを使用することが
できるが、例えば第２図に示すように弁体８を温度に応
じて伸縮する伸縮素子９に取付け、かつその伸縮素子９
を作動液の流路中に配置した構成とすれば、作動液の温
度に応じて弁体８をストロークさせて弁開度すなわち流
量を調整することができ、また第３図に示すように、伸
縮素子９を外部に設けるとともに、蒸発部１に供給する
高温流体もしくは凝縮部２に供給する低温流体を伸縮素
子９に作用させれば、蒸発品温度もしくは凝縮部温度に
よって弁開度すなわち作動液流量を制御することができ
る。

またさらに液戻り管４のうち調整弁７と蒸発部１との間
に開閉弁１０が設けられている。

なお、特には図示していないが、上述した循環管路は、
外気との間で熱授受が生じないよう断熱被覆されている
。また蒸発部１における熱源としては高温廃ガスや電気
ヒータなど必要に応じて適宜のものを使用できる。さら
に毛１８管圧力を生じさせる金網などのウィックを必要
に応じて設けてもよい。

上記のヒートパイプでは、蒸発部１の温度が高く、かつ
凝縮部２の温度が低ければ、これら両者の間でヒートパ
イプが熱を輸送して熱交換させ得る状態になり、したが
ってこの状態で開閉弁１０を聞いて作動液を貯溜部６か
ら蒸発部１に供給すれば、作動流体が蒸発部１で加熱さ
れて蒸発し、その蒸気が凝縮部２に流れた後に放熱し、
その結果、作動流体を介して蒸発部１と凝縮部２との間
で熱交換が行なわれる。その場合、作動流体が熱交換を
媒介することにより、熱交換量は作動流体の量に左右さ
れ、またその作動流体の蒸発部１に対する供給量が調整
弁７によって調整されるから、結局、熱交換量が調整弁
７によって調整される。

そして特に、蒸発部１の温度によって前記伸縮素子９を
動作させて弁開度を大きくするよう構成した調整弁７で
あれば、熱負荷の増大に伴って蒸発部１に供給する作動
液の量が多くなるので、熱負荷に対応した熱交換量を自
動的に確保することができる。

他方、熱交換が不要な場合には、前記開閉弁１０を閉じ
ればよく、このようにすれば、液相の作動流体が貯溜部
６に溜ったままとなって蒸発部１に供給されないから、
蒸発部１が単に加熱されるのみで所謂ドライアウトの状
態になる。したがってヒートパイプとして機能しないか
ら、蒸発部１に与えられた熱が凝縮部２に運ばれず、熱
交換が生じない。

第４図はこの発明に係る給温装置の一実施例を示す模式
図であって、ここに示す装置は、外部から入熱のある蒸
発部１１と水１２に対して放熱する凝縮部１３とを、蒸
気管１４および液戻り管１５とによって連結して全体と
して密閉管路を形成し、その内部をヒートパイプとした
ものである。

すなわち蒸発部１１は、上下方向に向けて配列した複数
本のパイプ１６の下端部同士を下部ヘッダ管１７によっ
て互いに連通させ、また下端部同士を上部ヘッダ管１８
によって互いに連通させて構成されている。他方、凝縮
部１３は、第４図および第５図に示すように、水１２を
流入させる流入口１９を下端部に、また温水を流出させ
る流出口２０を上端部にそれぞれ設けた円筒状のシェル
２１の内部に、水および温水に対して液密状態とした複
数本のチューブ２２を設け、かつ各チューブ２２の上端
部を上部ヘッダ２３に開口させ、また下端部を下部ヘッ
ダ２４に開口させて構成されている。なお、シェル２１
の内部には水を蛇行させるためのパンフル板２５が設け
られている。そしてその凝縮部１３が前記蒸発部１１に
対して高い位置に配置され、蒸発部１１における上部ヘ
ッダ管１８と凝縮部１３における上部ヘッダ２３とが蒸
気管１４によって連通され、また蒸発部１１における下
部ヘッダ管１７と凝縮部１３における下部ヘッダ２４と
が液戻り管１５によって接続され、その結果、全体とし
て密閉された循環管路となっている。

この循環管路の内部は、空気などの非凝縮性ガスを排除
するために真空排気され、さらにその状態で水やアルコ
ールなどの蒸発および凝縮を行なう作動流体２６が封入
されており、したがって循環管路の内部は、ループ型ヒ
ートパイプとして構成されている。

さらに前記液戻り管１５のうち前記凝縮部１３における
下部ヘッダ２４より若干下側に開閉弁２７が設けられて
おり、そして下部ヘッダ２４は開閉弁２７を閉じること
により液相の作動流体２６の全量を貯留可能な容積に設
定され、液溜め部を兼ねている。

またさらに前記蒸発部１１のうち少なくともそのパイプ
１６の外周には、潜熱もしくは顕然として熱を蓄わえる
蓄熱材２８が密着して設けられており、その蓄熱材２８
の内部に加熱源として電気ヒータ２９が配ばされている
。ここで蓄熱材２８としては、岩石、蓄熱レンガ、Ｓｉ
ＣやＳｉＮあるいは＾ＱＮもしくはＢｏＮなとのセラミ
ック材料、ＬｉＯＨやＮａＯＨなどのアルカリ金属水酸
化物、ｃａ　Ｃ１２やＬｉＮＯ３などの溶融塩、パラフ
ィンやポリエチレングリコールもしくはペンタエリスリ
トールなどの有機材料などが有効である。

なお、特には図示していないが、上述した循環管路は、
外気との間で熱授受が生じないよう断熱被覆されている
。また蒸発部１１におけるパイプ１６の内周面には、下
部ヘッダ管１７から液相の作動流体２６を汲み上げるた
めの毛細管圧力を生じさせる金網などのウィックを必要
に応じて設けてもよい。

上記の給湯８＠では、水１２を加熱昇温するための入熱
は前記電気ヒータ２９を通電発熱させて行ない、また温
水を必要とする場合には、前記開閉弁２７を開くととも
に、水１２を凝縮部１３におけるシェル２１の内部に連
続して供給する。すなわち電気ヒータ２９に通電して発
熱させると、先ず、蓄熱材２８が加熱昇温されて熱を蓄
える。

その場合、前記開閉弁２７を閉じであると、液相の作動
流体２６が凝縮部１３における下部ヘッダ２４に溜った
ままとなって蒸発部１１に供給されないから、蒸発部１
１が単に加熱されるのみで所謂ドライアウトの状態にな
る。したがってヒートパイプとして機能しないから、蒸
発部１１に与えられた熱が凝縮部１３に運ばれず、蓄熱
のみが行なわれる。これに対して蓄熱材２８の温度が充
分高い状態で開閉弁２７を開けば、液相の作動流体２６
が蒸発部１１に供給されて加熱蒸発する。その蒸気は蒸
気管１４を通って凝縮部１３の上部ヘッダ２３に至り、
ここで各チューブ２２に分配される。各チューブ２２は
シェル２１内の水に浸漬した状態になっているから、作
動流体蒸気の有する熱がチューブ２２を介して水１２に
与えられ、したがってシェル２１内に連続的に水１２を
供給すれば、温水を連続的に得ることができる。このよ
うな蒸発部１１から凝縮部１３における水１２への熱の
伝達は、ヒートパイプの熱容量が極めて小さいために、
迅速に生じ、したがって前記開閉弁２７を開くことによ
り温水を直ちに得ることができ、したがって熱応答性の
良い温水器とすることができる。

なお、チューブ２２の内部で放熱した作動流体は凝縮し
て下部ヘッダ２４に流下し、開閉弁２７が開いていれば
、再度蒸発部１１に供給されて熱輸送の用に供され、ま
た開閉弁２７が閉じていれば、下部ヘッダ２４に貯留さ
れる。

したがって上記の装置では、蒸発部１１に対する熱の供
給と凝縮部１３から温水の形での熱の取り出しとを別個
に行なうことができるので、深夜電力を利用して加熱を
行ない、昼間にその熱によって温水を得ることができる
。また上記の装置は前述したように熱応答性が良く、温
水タンクを設備する必要がないので、狭いスペースに設
＠することができる。さらに温水を得るためには、開閉
弁２７を開けばよいので、その操作が簡単であり、さら
にループ型ヒートパイプであるために、開閉弁２７を閉
じた状態でのその両側の圧力がほぼ等しくなり、したが
って開閉弁２７に余分な荷重がかからないので、その耐
久性を良好ならしめることができる。

なお、上記の実施例では、蒸発部１１を多数本のパイプ
１６および上下のヘッダ管１７．１８によって構成した
が、蒸発部１１は螺旋管によって構成してもよい。また
凝縮部１３も同様に、螺旋管によって構成してもよい。

第６図は第４図に示す給湯装置を改良した他の実施例を
示す模式図であって、ここに示す実施例は加熱源として
の電気ヒータ２９を蒸発部１１における下部ヘッダ管１
７の内部に設けたものである。またそれに伴い、第２の
開閉弁３０が蒸気管１４に設けられている。

すなわち第６図に示す構成の給湯装置では、蓄熱を行な
う場合、第１の開閉弁２７を開いて作動流体２６を下部
ヘッダ管１７に供給するとともに、第２の開閉弁３０を
閉じ、その状態で電気ヒータ２９を通電発熱させる。下
部ヘッダ管１７内の作動流体２６は電気ヒータ２９から
熱を受けて蒸発するが、蓄熱材２８の温度が低いために
作動流体蒸気が、蓄熱材２８に接触しているパイプ１６
の内部で放熱して凝縮し、結局、作動流体２６が電気ヒ
ータ２９から蓄熱材２８に対して熱を輸送し、蓄熱材２
８に熱を蓄える。また渇水を得る場合は、少なくとも立
ち上がり時に蓄熱材２８に熱を蓄えた状態で各開閉弁２
７．３０を開く。したがって作動流体２６が凝縮部１３
における下部ヘッダ２４から蒸発部１１に供給されて蓄
熱材２８の有する熱によって加熱され、その結果生じた
蒸気が蒸気管１４を経て凝縮部１３に流動し、その結果
、前述した実施例におけると同様にして温水が得られる
。なおこの場合、蓄熱材２８の有する熱量が不足すれば
、電気ヒータ２９を通電発熱させる。

さらに出力を停止する場合は、第２開閉弁３０を開いた
状態で第１の開閉弁２７を閉じる。このようにすれば、
作動流体２６が凝縮部１３における下部ヘッダ２４に貯
留されて蒸発部１１に供給されないので、蒸発部１１か
ら凝縮部１３に対する熱の輸送が生じず、凝縮部１３に
供給した水１２が加熱昇温されない。すなわち出力の停
止状態となる。

このように第６図に示す構成であっても、前述した実施
例の装置と同様に作用さぜることができ、これに加え第
６図に示す構成の装置では、電気ヒータ２９を蓄熱材２
８から外して下部ヘッダ管１７に付設することができる
ので、蓄熱材２８の容量確保が容易であり、また電気ヒ
ータ２９の交換が可能になる。

なお上記の各実施例では、加熱源を電気ヒータ２９とし
たが、この発明では電気ヒータ以外に高温ガスなどの他
の熱源を使用することができる。

その例を第７図および第８図に示す。すなわち第７図に
示す例は、廃ガスや燃焼ガスなどの高温ガスを流す複数
本のがスパイプ３１を、前記蓄熱材２８を貫通させて設
けたものであり、高温ガスがガスパイプ３１の内部を流
れる間にその熱を蓄熱材２８に与え、さらにその熱がパ
イプ１６内の作動流体２６に与えられる。また第８図に
示す構成はヒートパイプ３２によって高温ガスの有する
熱を蓄熱材２８に与えるよう構成したものであり、ヒー
トパイプ３２の一方の端部が蓄熱材２８に挿入されると
ともに、そのヒートパイプ３２の他方の端部が廃ガスや
燃焼ガスなどの高温ガスを流すガスダクト３３の内部に
挿入されている。したがってガスダクト３３の内部を流
れる高温ガスの有する熱がヒートパイプ３２を介して蓄
熱材２８に与えられ、さらにその熱がパイプ２６内の作
動流体２６に与えられる。

なおまた上記の装置は、例えば水に替えて空気を凝縮部
に流す構成とすれば、空調用熱交換器として転用するこ
とができる。

第９図ないし第１１図は給湯装置の更に他の例を示す図
であって、ここに示す装置は、第４図もしくは第６図に
示す装置と同様に、外部から入熱のある蒸発部４１と水
に対して放熱する凝縮部４２とを、蒸気管４３および液
戻り管４４とによって連結して全体として密閉循環管路
を形成し、その内部をヒートパイプとしたものである。

すなわち蒸発部４１は、外部から熱を受ける受熱面積を
広くするために、パイプを蛇行させた構成、もしくは複
数本の直管の下端部同士および下端部同士をヘッダ管に
よって連結した構成であり、凝縮部４２より低い位置に
配置されている。他方、凝縮部４２は、蛇行させたパイ
プの外周にウォータジャケット４５を設け、そのウォー
タジャケット４５内に水を流すことにより熱を奪って温
水とする構成、もしくは各端部同士をヘッダによって連
結した複数本の直管を水容器内に配置して水を加熱昇温
させる構成であって、前記蒸発部４１より高い位置に設
けられている。そして蒸気管４３は蒸発部４１の上端部
と凝縮部４２の上端部とを連通させており、また液戻り
管４４は凝縮部４２の下端部と蒸発部４１の下端部とを
連通させている。

この循環管路の内部は、空気などの非凝縮性ガスを排除
するために真空排気され、さらにその状態で水やアルコ
ールなどの蒸発および凝縮を行なう作動流体が封入され
ており、したがって循環管路の内部は、ループ型ヒート
パイプとして構成されている。

前記凝縮部４２におけるウォータジャケット４５には、
水を流入させる流入管４６と温水を流出させる流出管４
７とが接続されており、流入管４６には止水弁４８およ
びフロースイッチ４９が水の流れ方向に順に設けられて
おり、これに対して流出管４７には混合調整元止め弁５
０が取付けられている。止水弁４８は元止め弁５０と運
動するものであって、出湯を止めることにより閉動作し
て、凝縮部４２への水の供給が停止されるようになって
いる。またフロースイッチ４９は流入管４６内を水が流
れることにより動作して信号を出力するものである。さ
らに元止め弁５０は、出湯およびその停止のみならず、
流量の調整□能、および温水と冷水とを混合して温度調
節する橢能をも備えたものであり、この元止め弁５０に
は、前記フロースイッチ４９より下流側で流入管４６か
ら分岐した分岐管５１が接続されている。

なおここで、凝縮部４２の具体的な構成の一例について
説明すると、第１０図において、ループ型ヒートパイプ
の一部が蛇行管５２とされ、その蛇行形状に対応する凹
溝５３ａ、５３ｂを形成した１対の水路板５４ａ、５４
ｂが蛇行管５２を挟み付けており、その結果、蛇行管５
２が前記各凹溝５３ａ　、５３ｂ内に包み込まれている
。その状態を第１１図に示しである。したがって蛇行管
５２の外周側には水を通すわずかな隙間Ｃが形成されて
おり、一方の水路板５４ａにはその隙間Ｃに連通する給
水口５５および出湯０５６が形成されている。なお、第
１０図申付号５７ａは、一体化させた蛇行管５２および
水路板５４ａ　、５４ｂを収容するケース底を示し、ま
た符号５７ｂはケース蓋を示す。

またさらに前記蒸発部４１には、潜熱もしくは顕然とし
て熱を蓄わえる蓄熱材５８が密着して設けられ、かつそ
の蓄熱材５８の内部に加熱源として電気ヒータ５９が配
置されており、ここに蓄熱部が形成されている。なおこ
の蓄熱材５８としては、第４図に示す給湯装置における
蓄熱材２８と同様ｌものを使用することができる。

そしてループ型ヒートパイプをＷ成する上記の密閉循環
管路の一部、例えば液戻り管４４の下端部に作動流体の
流動を阻止する開閉弁６０が取付けられている。この開
閉弁６０は電気的に開閉動作させられるものであって、
前記フロースイッチ４９が出力する信号によって閉動作
して作動流体の流動を阻止するよう構成されている。

なお、特には図示していないが、上述した循環′？！路
は、外気との間で熱授受が生じないよう断熱被覆されて
いる。

上記の給湯装置では、水を加熱昇温するだめの入熱は前
記電気ヒータ５９を通電発熱させて行ない、電気ヒータ
５９を通電発熱さぜると、蒸発部４１が加熱されると同
時に蓄熱材５８が加熱されて熱を蓄える。その場合、前
記元止め弁５０を閉じ、あるいは出潮を停止していれば
、流入管４６に水が流れないからフロースイッチ４９が
信号を出力せず、したがって開閉弁６０が閉じて作動流
体の流動を阻止しているためにヒートパイプが動作しな
い。すなわち凝縮部４２に水が供給されて溜っていても
、電気ヒータ５９で与えた熱もしくは蓄熱材５８が有し
ている熱が凝縮部４２に運ばれないために、熱の不要な
消費が防止される。そして元止め弁５０を介して出湯が
行なわれると、流入管４６に水が流れるためにフロース
イッチ４９が信号を出力し、それに伴って開閉弁６０が
開くために作動流体の流動が生じて凝縮部４２に対して
熱が輸送され、凝縮部４２に供給された水はヒートパイ
プから熱を受けた温水となる。すなわち液相の作動流体
が蒸発部４１に供給されて加熱蒸発し、その蒸気は蒸気
管４３を通って凝縮部４２に至り、ここで作動流体蒸気
の有する熱が水に与えられ、その結果、ウォータジャケ
ット４５（第１０図および第１１図に示す例では隙間Ｃ
）内に連続的に供給した水が温水となる。このような蒸
発部４１から凝縮部４２における水への熱の伝達は、ヒ
ートパイプの熱容量が極めて小さいために、迅速に生じ
、また第１０図および第１１図に示す例では水の流れる
隙間Ｃが極めて狭いから、隙間Ｃを流れる水のほぼ全量
を均等に加熱昇温でき、したがって元止め弁５０を介し
て温水を流出させることにより、充分高い温度の温水を
直ちに得ることができ、熱応答性の良い給湯装置とする
ことができる。なお、凝縮部４２から流出する温水は元
止め弁５０において分岐管５１から供給される水と混合
して適宜の温度に下げられて所定の箇所に送られる。

また上記の装置では、蒸発部４１に対する熱の供給と凝
縮部４２から温水の形での熱の取り出しとを別個に行な
うことができるので、深夜電力を利用して加熱を行ない
、昼間にその熱によって温水を得ることができる。さら
に上記の装置は前述したように熱応答性が良く、温水タ
ンクを設備する必要がないので、狭いスペースに設置す
ることができる。そして温水を得るためには、朋房等で
蛇口を開くだけでよいので、その操作が簡単であり、さ
らにループ型ヒートパイプであるために、開閉弁６０が
閉じられた状態ではその両側の圧力がほぼ等しくなり、
したがって開閉弁６０に余分な荷重がかからないので、
その耐久性を良好ならしめることができる。

なお上記の各実施例では、加熱源を電気ヒータ５９とし
たが、この考案では電気ヒータ以外に高温ガスなどの他
の熱源を使用することができる。

発明の詳細な説明したようにこの発明に係るループ型ヒートパイプ
は、できる貯溜部とその貯溜部から蒸発部に流れる作動
液の流量を制御する調整弁とを設けた構成であるから、
熱輸送量の制御を作動液の蒸発部に対する供給量として
制御することになるために、正確な制御が可能になり、
ｊ！に言すれば必要な時に必要な交換熱量を得ることが
できる。

また直接的な制御対象が作動液であるから、低圧状態で
の制御でよく、その結果、調整弁の機構を簡単なものと
し、ひいては安価なヒートパイプとすることができる。

またこの発明に係る給湯装置によれば、外部からの入熱
のある蒸発部に蓄熱部を設けるとともに、凝縮部の下部
に作動流体の全量を貯留することのできる液溜め部を配
置し、さらにその液溜め部の出口側に開閉弁を設けたか
ら、温水としての熱の出力を開閉弁のＩＫ開閉操作よっ
て簡単に行なうことができる。また蓄熱材の温度が高い
状態で温水の形で熱の出力を開始することになることに
加え、ヒートパイプの熱容量が小さいので、熱応答性が
良好になり、その結果、蛇口を開くなどの操作と同時に
迅速に温水を得ることができる。また蓄熱材は渇水を得
る際の立ち上がりを良好にすることに加え、温水の必要
性の有無に関係なく熱を蓄えることを可能にするので、
この発明の給湯装置では安価な深夜電力を有効に利用す
ることができ、しかも温水タンクを必要としないので、
スペース効率の良好な装置とすることができる。さらに
流水の流動によって動作して信号を出力するフロースイ
ッチおよびそのフロースイッチからの出力信号によって
開弁動作して作動流体の流動を許容する開閉弁を設けた
構成とすることにより、出湯とヒートパイプの動作とを
連動させることができるから、出湯を停止している状態
では水の加熱を行なわず、したがって水を不必要に高温
に加熱するなどの熱の不必要な消費を防止して熱効率の
良い給湯装置とすることができ、また温水としての熱の
出力を蛇口などの開閉操作によって簡単に行なうことが
できる。さらにヒートパイプの熱容量が小さいので、熱
応答性が良好になり、その結果、蛇口を開くなどの操作
と同時に迅速に温水を得ることができる。そして蓄熱材
は温水を得る際の立ち上がりを良好にすることに加え、
温水の必要性の有無に関係なく熱を蓄えることを可能に
するので、この考案の給湯装置では安価な深夜電力を有
効に利用することができ、しかも温水タンクを必要とし
ないので、スペース効率の良好な装置とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るループ型ヒートパイプの一例を
示す模式図、第２図はその調整弁の一例を示す模式図、
第３図は調整弁の他の例を示す模式図、第４図はこの発
明に係る給湯装置の一例を示す模式図、第５図は第４図
のｖ−ｖ線矢視図、第６図はこの光明に係る給１８置の
他の例を示す模式図、第７図は高温ガスを加熱源とする
よう綱目成した蒸発部の一例を示す模式図、第８図は幼他の例を
示す模式図、第９図はこの発明に係る給湯装置の更に他
の例を示す模式図、第１０図はその凝縮部の具体例を示
す分解斜視図、第１１図はその部分断面斜視図である。１．１１．４１・・・蒸発部、　２．１３．４２・・・
凝縮部、　３，１４．４３・・・蒸気管、　４，１５゜
４４・・・液戻り管、　６・・・貯溜部、　７・・・調
整弁、１０．２７．３０・・・開閉弁、　１２・・・水
、　１６・・・パイプ、　１７・・・下部ヘッダ管　１
８・・・上部へラダ管、　２４・・・下部ヘッダ、　２
６・・・作動流体、２８．５８・・・蓄熱材、　２９・
・・電気ヒータ、　３１・・・ガスパイプ、　３２・・
・ヒートパイプ、　４５・・・つ４−タジャケット、　
４６・・・流入管、　４７・・・流出管、　４９・・・
フロースイッチ、　５０・・・混合調整元止め弁、　５
２・・・蛇行管、　５３ａ、５３ｂ・・・凹溝、　５４
ａ　、５４ｂ・・・水路板、　Ｃ・・・隙間。第１図ノ第４図第６図第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉循環管路の内部が、真空排気した状態で蒸発
および凝縮可能な作動流体を封入されてヒートパイプと
して構成されるとともに、その密閉循環管路の一部が高
い位置に配置され、その高い位置の部分に、前記作動流
体の蒸気から外部の吸熱材に熱を与える凝縮部が形成さ
れ、かつ密閉循環管路の低い位置の部分に外部からの入
熱によつて作動流体を蒸発させる蒸発部が形成され、ま
た前記凝縮部の下側に液相の作動流体の全量を貯溜可能
な液溜め部が設けられ、さらにその液溜め部の流出側に
液流量調整弁および開閉弁が設けられていることを特徴
とするループ型ヒートパイプ。
（２）前記液流量調整弁が、前記蒸発部の温度および密
閉循環管路の内部の温度ならびに前記吸熱材の温度のい
ずれかの温度によって開度を調整する構成であることを
特徴とする請求項１記載のループ型ヒートパイプ。
（３）密閉循環管路の内部が、真空排気した状態で蒸発
および凝縮可能な作動流体を封入されてヒートパイプと
して構成されるとともに、その密閉循環管路の一部が高
い位置に配置され、その高い位置の部分に、前記作動流
体の蒸気から流水に熱を与えて温水とする凝縮部が形成
され、かつ密閉循環管路の低い位置の部分に外部からの
入熱によって作動流体を蒸発させる蒸発部が形成され、
また凝縮部の流出側に開閉弁が設けられていることを特
徴とするループ型ヒートパイプを用いた給湯装置。
（４）前記凝縮部と開閉弁との間に、液相の作動流体の
全量を貯溜可能な液溜め部が設けられていることを特徴
とする請求項３記載の給湯装置。
（５）前記蒸発部が、上部ヘッダ管および下部ヘッダ管
によつて上端部同士および下端部同士を連通させた複数
本のパイプと、加熱源とから構成され、かつ蓄熱部が前
記下部ヘッダ管より上側に設けられていることを特徴と
する請求項３記載の給湯装置。
（６）前記蓄熱部より上側でかつ上部ヘッダ管から前記
凝縮部に至る管路途中に第２の開閉弁が設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の給湯装置。
（７）前記蓄熱部が前記パイプに密着して該パイプを包
囲する状態に設けられ、かつ前記加熱源は、その蓄熱部
を貫通する高温ガス管路であることを特徴とする請求項
５記載の給湯装置。
（８）前記蓄熱部が前記パイプに密着して該パイプを包
囲する状態に設けられ、かつ前記加熱源は、その蓄熱部
に一端部を挿入されかつ他端部が高温ガス流路中に露出
させられたヒートパイプであることを特徴とする請求項
５記載の給湯装置。
（９）前記凝縮部が、前記密閉循環管路の一部をその外
周側にわずかな隙間をあけて水路板によつて包み込み、
かつその隙間に流水流入管路と温水流出管路とを接続し
た構成であることを特徴とする請求項３記載の給湯装置
。
（１０）前記流水流入管路内の流水の流れを感知して前
記開閉弁を開弁させる信号を出力するフロースイッチが
設けられるとともに、温水流出管路に出湯弁が設けられ
ていることを特徴とする請求項９記載の給湯装置。