JPH01501413A - 冷却器 - Google Patents

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】 冷却器 発明の分野 この発明は、概して冷却に関し、特に冷却器に関する。

本発明は、食料品、医薬の及び生物学的製剤並びに化学物質等の固体状、液状並 びに気体状の物質を冷却するために利用することができる。

加えて、本発明は、設備（ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）　、機器（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎ ｔｓ　）及び装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ　）の熱応力が加えられる要素（ｈｅａ ｔ−ｓｔｒｅｓｓｅ＋（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）の温度操作条件（ｔｅｍｐｅｒａｔ ｕｒｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）を確保するために利用する ことができる。

技術の水準 蒸発区域と凝縮区域を有する熱管（ｔｈｅｒｍａｌ　ｔｕｂｅ）の形態の物質の 冷却器が知られている。

熱は、蒸発区域において冷却される物質から取られ、それに対して、凝縮区域に おいて、熱は冷却媒体（ｃｏｏｌｉｎｇ　ｍｅｄｉｕｓ＋）へ移される。この装 置（ｃｉｅｖｉｅｅ）の不利な点は、冷却効果を得ること、即ち冷却媒体の温度 以下の温度を前記管の表面で得ることの無いことに存する。もう一つの不利な点 は、熱管と周囲の媒体の間のどちらかと言えば小さな熱伝達面の面積（ｈｅａｔ ｔｒａｔ＋５ｆｅｒ　５ｕｒｆａｃｅ　ａｒｅａ）であり、それは、所望の熱的 条件と“熱い”媒体の流れと“冷たい”媒体の流れの間の熱伝達要素（ｈｅａｔ 、　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔ）としての熱管を通して移される熱流の 低量（ｌｏｗ　ｍａ８ｎｉｔｕｄｅ）を与える該管の厳密に制限された能力に帰 着する。この不利な点は、熱管の蒸発区域及び凝縮区域のハウジング（ｈｏｕｓ ｉｎＭ）を横切る気体の流れの条件の下で最も明らかである。

熱が冷却される物質から取り除かれる蒸発区域及び気体の流れによって冷却され る複数の外部フィンを持った凝縮区域を有するゲージング（ｅａｓｉｎｇ）を備 える熱管の形態の冷却器は知られている（エスチ（Ｓ、Ｃｈｉ）”テフロヴイエ トルビテオリアイープラクチ力（Ｔｅｐｌｏｖｙｅ　ｔｕｒｂｙ、　Ｔｅｏｒｉ ａ　ｉ　ｐｒａｋｔｉｋａ）”、ロシア共和国、モスクワ、マシノストロエニエ （Ｍａｓｈｉｎｏｓｔｒｏｅｎｉｅ）出版社、１９８１年、３９頁及び４０頁、 １゜２４図、１．２５図を参照されたし）、この冷却器においては、前記の不利 な点の一つは除去されており、即ち、気体の流れによる熱伝達面は、外部フィン の設備のために実質上増大せしめられる。前記の装置のように、この装置は物質 を成る温度迄冷却するが、しかし前記温度は冷却媒体の温度を越えるものである 。しかし、この冷却器は物質を冷却媒体の温度以下の温度迄冷却できない、即ち 、冷却効果を得ることができない、この従来の技術の装置のもう一つの不利な点 は、（予め定められた熱管の内部熱抵抗と予め定められた冷却媒体の温度で）高 い冷却効率が、外部フィンの表面積を増すことと気体の流れへの更に活発な熱の 移動によってのみ得ることができるにすぎないことであり、それは、冷却器の、 大きな重量、寸法、製作のために消費される金属の量及びファンの駆動によって 消費される動力の量に帰着する。また、このような装置は、熱伝達のプロセスを 支配する物理特性によって指図される成る限界に従わされる。

冷却効果は、成る範囲の冷却機械及び装置の種々の型式と構造によっ１得られる 。しかし、これらの装置は、操作中に消費される多くの動力、かなりの生産及び 操作コストに帰着する製造、操作及び修理と関連する複雑化並びに冷却剤として フレオン、アンモニアその他の毒性物質の使用と関連した生態学的危険等の固有 の不利を有する。

発明の摘要 本発明の目的は、従来の技術の冷却器の構造に固有な不利な点を取り除くことで ある。

本発明は、冷却効率の増大を可能にする冷却効果を確保するような構造上の配置 （ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の熱管の形式の物質の冷却 器を与えることを窓口する。

本発明の目的は、熱が冷却される物質から取り除かれる一つの蒸発区域と、気体 の流れが越える複数の外部フィンを有する一つの凝縮区域とを備える熱管の形式 を取る冷却器において、本発明にしたがって、該冷却器は、気体の流れを入れる ために一方の側において開き、且つフィンの端が他方の側においてケーシングの 壁と共に気体の流れが逆に向けられる空洞を限定するように複数のフィンを収容 する一つのゲージングを有しており、気体の進入側において複数の隣接したフィ ンは、各対の間と各対の内側に通路を形成するように複数の対に気密に接続され ており、前記形成された内側の通路の壁は、その液状媒体と接触している毛管の 多孔性ライニングを有することによって達成される。

好ましくは、前記ケーシングは、水を入れる容器を収容する。

望ましくは、使用済みの気体を外側へ排出するための孔は、内側通路区域のケー シングにおいて、フィンの対への気密な接続点に設けられている。

冷却器の前記装置のために、冷却効果を得ること、即ち冷却媒体の温度以下の温 度迄物質を冷却し、それによって冷却の効率を増大することが可能である。

発明の本質は、次に述べることに存する。提案された物質の冷却器は、一方の側 において開いているケーシングを有し、それに対して、その他方の側には、気体 の流れを逆に向ける空洞が備えられ、且つ複数のフィンが、フィン間に通路が形 成されるように接続されるので、次のことが可能になる。気体の流れは、先ず、 対に気密に接続されている隣接したフィン間に限定された（フィンの各対間の） 通路に向けられ、次いで、それらの通路から出た後、流れは、フィンの端とケー シングの壁によって形成される空洞内で向きを変えられ、リブの各対の内側通路 への向流に向けられる。内側通路の壁における毛管の多孔性ライニング（ｃａｐ ｉｌｌａｒｙ　ｐｏｒｏｕｓ　ｌｉｎｉｎｇ）には、液状媒体（１ｉｑｕｉｄ　 ｍｅｄｉｕｍ）が浸み込ませられ得る０次いで、これらの通路内の気体の流れは 、ライニングからの液体の蒸発をひき起こす、結果として、熱が凝縮区域のフィ ン及び熱管の表面から取り去られ、それによって、（ａ）熱管が既知の蒸発−１ に縮サイクルにより機能し始め及び冷却される物質から熱を取り去るように、温 度勾配が凝縮区域と蒸発区域間に生じ、そして（ｂ）それと同時に、フィンの対 の間の通路に運ばれ、且つ内側通路の前記気体の流れに対し向流に入る気体の流 れが予備的に冷却される。

このように予め冷却された気体の流れは、内側通路に入ると、フィンの温度の低 下をひき起こし、加熱され、加湿され、そして外側へ排出される。低下せしめら れたフィンの温度は、フィンの対の間の通路内の気体の流れの補助的な冷却を与 えるのみならず、更に蒸発区域の温度及び冷却される物質の温度の低下をひき起 こす、前記のプロセスの連続の結果、物質の温度は入ってくる気体の流れの温度 以下の点迄下げられ、それによって冷却効果が得られる。前記のことがらを考慮 して、提案された冷却器の特別な特徴は、蒸発による冷却の独特のサイクルを与 え、該サイクルにおいては、（空気等の）冷却された気体は、（常用のサイクル におけるように）周囲の環境からよりもむしろ対の間の通路から内側通路へ運ば れ、それは常用のサイクルと違って、大気の空気の湿球点（ｗｅｔ　ｂｕｌｂ　 ｐｏｉｎｔ）以下の温度迄冷却レベルを下げることを可能にする。

冷却される物質が連続的に相当な熱量を開放するとき、提案された装置は、熱管 として造られた既知の冷却器と比べて高い冷却効率ではあるが、入って来る空気 の温度を越える点迄物質の温度を低下させることができる。言い換えれば、同様 な従来の技術の装置によって確保されるよりも実質上低い温度迄物質を冷却でき る。

冷却器に液状媒体を補充することなく提案された冷却器の連続操作時間を増すた めに、該冷却器は水を入れる容器を有している。

空気によって横切られる毛管の多孔性ライニングの表面を増すために使用された 気体を大気へ排出するための孔は、好ましくはケーシングに、内側通路の区域内 のフィンの対への気密な接続点に備えられる。

ここに提案された冷却器は、それ故、同様な従来の技術の装置と比較していくつ かの利点を特色にする０例えば、各々１５０■の長さの蒸発区域及び凝縮区域を 有し、凝縮区域の表面に、１００　Ｘ　７０＋ａｍの寸法、０．５−　厚さの互 いに３１の距離を置かれた複数の横の方形の銅製のフィンを有する直径１４−　 の銅製の熱管を具備している前記の特色を具体化する冷却器は、入って来る空気 の温度２０℃、空気の相対湿度５０％、及び流量２５ｋｇ／ｈにおいて蒸発区域 の熱管の表面の温度１４．６℃、即ち、入って来る空気の流れの温度より５．４ ℃低い温度を確保する。

３００Ｗの熱を解放する物体が蒸発区域の表面に置かれるとき、その温度は、同 じ寸法の従来の技術の熱管に配置される同物体の温度よりも３８℃低い、冷却さ れる物体の同温度を得るために、機知の熱管は、提案された冷却器よりも、二倍 長い凝縮区域、１．７倍大きな質量及び２．１倍高い空気の流量を有しなければ ならない。

図面の簡単な説明 次に、本発明を、添附の図面に関連して挙げられる本発明の種々の特別な実施態 様について更に詳細に説明する。

図面において、 第１図は、提案された冷却器の縦断面図であり、第２図は、第１図の■−■線に 取られた断面図であり、第３図は、本発明に係る冷却器の他の実施態様の縦断面 図を示す。

発明の実施の最良の態様 第１図及び第２図を参照して、提案された冷却器は、それぞれ蒸発及び凝縮の区 域２及び３を有する軸の熱管（ｔｈｅｒｍａｌｔｕｂｅ）　１の形態を取る。該 凝縮区域３の表面において、槓（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　）の方形の複数のフィ ン４が備えられている。冷却器は、一方の側において（空気などの）気体の流れ を入れるように開いているケーシング５を有する。ケーシング５はフィン４を収 容する。フィン４は、該フィンの端が空気の流れの進入側と正反対の側にケーシ ング５の壁と共に空気の流れを逆に向けるための空洞Ａを形成するように配置さ れている。複数の隣接したフィン４は、空気の進入側で対（ｐａｉｒ）　６に気 密に接続されており、各対の間の通路７と各対の内側の通路８を限定している。

内側通路８の壁は、いずれかの機知の方法によって、フィン４に直接に作られ、 またはフィンに塗布され、及びフィンと結合された毛管の多孔性のライニング（ ｃａｐｉｌｌａｒｙ　ｐｏｒｏｕｓｌｉｎｉｎｇ）　９を有する６毛管の多孔性 ライニング９の端は、ケーシング５の中に設けられた容器ｌｌ内にある液状媒体 １０、この場合水、と接触している。また、使用された空気がそれを通して外側 へ逃げる孔１２は、内側通路８の区域における対へのフィンの気密な接続点にお いて、ケーシング５に備えられている。

提案された冷却器は次のように操作する。外側の空気の流れは、フィンに沿って 流れ、空洞Ａに入るように、フィン４の各対６の間の通路７に送られ、該空洞に おいて空気の流れは向きを変えられ、そして内側通路８へ向けられる。この内側 通路８において、該空気は、通路７内の空気の流れに対して、向流で移動する。

湿浸潤できる湿った毛管の多孔性ライニング９の周囲を、容器１１内にある水１ ０と、その接触のために流れる間に、空気は、水分の蒸発をひき起こし、それに よって熱は、フィン４、及びフィンが取り付けられている熱管の区域３の内部表 面から取り除かれる。使用された湿った空気の流れは、孔１２を通して外側へ逃 げる。このプロセスによって、蒸発区域２の熱管の表面及びそれと接触している 冷却される物質は、凝縮区域３、即ち脱熱器（ｈｅａｔ　５ｉｎｋ）については 熱源になり、熱管は、冷却される物質から熱を取り去る作動する蒸発−凝縮サイ クル（ｗｏｒｋｉｎｇ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ　 ｅｙｅｌｅ）により、機能し始める。冷却される物質の最初の温度が、通路７に 入れられる空気の温度に等しいか、または該温度をさらに幾分越えるとき、この 物質は入って来る空気の温度より以下の温度に冷却され、装置は冷却効果を与え る。一方、蒸発区域２の表面と接触する物質または物体が、かなりの連続な熱の 解放によって特色付けられるとき、装置は、従来の技術の冷却器の構造に比べて 、高い熱効率を確保するような前記物質または物体の熱的条件を与える。

提案された装置の楕遣上の配置の別の代わりの実施！ｉ！様は、凝縮区域におい て、縦（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ）にのびる複数のフィンを有する熱管の 形態を取る。この場合、通路内のガスの流れは、熱管の軸と平行である。

第３図は、共軸な熱管として造られた本発明による冷却器のもう一つの変更され た型を示す、この変形において、蒸発区域２及び凝縮区域３は共軸な殻の形態を 取り、それによって熱は、第１図及び第２図についての変形の場合のような軸方 向よりむしろ蒸発区域から凝縮区域への半径方向に移動される。これは、機能的 にしかも便利に配置された物質冷却用冷蔵室（ｒｅｆｒｉｇ−ｅｒａｔｉｎｇ　 ｅｈａｍｂｅｒ）　Ｂを該装置の全体の大きさ内への収容能力を与える。この変 形の構成要素（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ）及び操作は実質上前 記のものと同様である。

もう一つのほかの実施態様が可能であり、その場合、冷却器は、ゲージングによ って包囲された複数の共通の外部フィンを有する、その凝縮区域を持った一連の 熱管＜ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｔｂｅｒｓｍｌｔｕｂｅｓ　）の形態を取る。

本発明の範囲は、先に記述され、且つ例示された実施態様によって限定されず、 また提案された冷却器のほかの代わりの実施態様が本発明の精神及び範囲から逸 脱することなしに可能であることは理の当然である。

産業上の利用 本発明は、動かない物、可動物、自動車と合わせられた物（ｇａＢｅｄ　ｕｐ　 ｗｉｔｈ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ）等の、産業及び家庭上の適用するための成る範囲 の、物質の冷却器及び冷蔵庫を設計及び製造するために使用することができる。

この機械は、食料品、農産物、医薬の及び生物学的製剤、化学物質を冷却するよ うに意図することができる。加えて、本発明は、種々の熱応力が加えられた設備 及び機器から熱を取り除くために、高度に有効な手段を開発することを誘導でき る。

本発明を具体化する冷却器の構造は、動力の低い消費、信頼性、簡単さ、軽い重 量、小さな寸法及び生態学的安全性によって特徴付けられている。

国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．熱が冷却される物質から取り除かれる蒸発区域（２）と、気体の流れが越え る複数の外部フィン（４）を有する凝縮区域（３）とを備えている熱管（１）の 形式（ｆｏｒｍ）を取る冷却器において、気体の流れを入れるために一方の側に おいて開き、且つフィンの端がケーシング（５）の壁と共に他方の側において気 体の流れを逆に向けるための空洞（Ａ）を限定するように複数のフィン（４）を 収容するケーシング（５）を有しており、気体の進入側において複数の隣接した フィン（４）は、各対の間と各対の内面に通路（７，８）を形成するように複数 の対（６）に気密に接続されており、このように形成された内側通路（８）の壁 は、その端が液状媒体（１０）と接触している毛管の多孔性ライニング（９）を 有することを特徴とする冷却器。
2. ２．ケーシング（５）が水を入れる容器（１１）を収容することを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の冷却器。
3. ３．使用された気体を外側へ排出するための複数の孔（１２）が、内側通路（８ ）の区域内のケーシング（５）において、フィン（４）の対への気密な接続点に 備えられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の冷却器。