JPH02187594A - Heat pipe type heat exchanger - Google Patents

Heat pipe type heat exchanger

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JPH02187594A
JPH02187594A JP1007047A JP704789A JPH02187594A JP H02187594 A JPH02187594 A JP H02187594A JP 1007047 A JP1007047 A JP 1007047A JP 704789 A JP704789 A JP 704789A JP H02187594 A JPH02187594 A JP H02187594A
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伸一 杉原
Ryuichi Okiayu
置鮎 隆一
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Koichi Masuko
耕一 益子
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Abstract

PURPOSE:To make a stabilized supply of heat possible even when changes occur in heat energy from a heat source by placing the vaporizing part of a first heat pipe in high temperature heat medium and the oppositely functioning part of a second heat pipe in cold temperature heat medium. CONSTITUTION:When the heat energy from waste gas H as a heat source is abundantly available, the effective length L of the condensing part of a first heat pipe 14 enlarges with increase of the vapor pressure and reduction of the volume of noncondensable gas 15; then low temperature heat medium is heated and surplus heat is stored in a heat storage tank 13. When the heat energy from the heat source decreases, automatic control works with fall of the vapor pressure in the first heat pipe 14 in such a manner as to cause the volume of the noncondensable gas 15 to expand and the effective length of the condensing part to decrease so that the heat received is used only for heating the low temperature heat medium. When the heat energy from the high temperature heat medium is insufficient, the part C of a second heat pipe 17, placed in the heat storage tank 13, functions as a vaporizing part in a bottom heat mode; then heat stored in the heat-storing material is transferred to the part placed in the low temperature heat medium so as to supply the insufficiency of heat energy. As a result, stabilized heating of the low temperature heat medium can be achieved.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、熱・電気複合供給システム(コ・ジェネレ
ーションシステム)の蒸気発生器等に適する、ヒートパ
イプを用いた熱交換器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention relates to a heat exchanger using a heat pipe, suitable for a steam generator or the like of a combined heat/electricity supply system (co-generation system).

従来の技術 従来の熱・電気複合供給システムの蒸気発生器には、チ
ューブラ型またはシェルアンドチューブ型の熱交換器が
多く使用されており、廃ガス等の熱源から直接水に熱を
与えて蒸気を発生させる方法を採用している。
Conventional technology Tubular or shell-and-tube heat exchangers are often used in steam generators for conventional combined heat and electricity supply systems, which generate steam by directly applying heat to water from a heat source such as waste gas. A method is used to generate

第4図はチューブラ型熱交換器を使用した従来の熱・電
気複合供給システムの一例を示すもので、この装置は、
発電機1をガスエンジン2で駆動し、電気を発生させて
供給するとともに、発電機1を駆動するガスエンジン2
の廃ガス通路3に蒸気発生器としてのチューブラ型熱交
換器4を介設し、このチューブラ型熱交換器4において
、そのデユープ5内を流れる水に直接熱を与えて蒸発さ
せ、発生した蒸気を吸収式冷却器(図示せず)等に供給
するようになっている。また前記ガスエンジン2の加熱
部分に水を流通させて冷却を行ない、加熱された冷却水
を給温設備等に送って利用するようにもなっている。
Figure 4 shows an example of a conventional combined heat/electricity supply system using a tubular heat exchanger.
The gas engine 2 drives the generator 1 with a gas engine 2 to generate and supply electricity and also drives the generator 1.
A tubular heat exchanger 4 as a steam generator is interposed in the exhaust gas passage 3 of is supplied to an absorption cooler (not shown) or the like. In addition, water is circulated through the heated portion of the gas engine 2 for cooling, and the heated cooling water is sent to a heat supply facility or the like for use.

発明が解決しようとする課題 しかし、前述した従来のチューブラ型熱交換器4を蒸気
発生器として使用した熱・電気複合供給システムにおい
ては、熱源である廃ガスを供給するガスエンジン2の負
荷が低下した場合に、それに伴って廃ガスの熱エネルギ
も低下するため、必要とする蒸気量を確保できなくなる
という問題があった。そのため、従来のこの種の装置で
は、熱く蒸気)を必要とする場合には、電気を必要とし
ない時であってもガスエンジン2の負荷を高めて、熱源
である廃ガスの熱エネルギを増加させてやる必要がある
ため、エネルギの無駄が多かった。
Problems to be Solved by the Invention However, in the heat/electricity combined supply system that uses the conventional tubular heat exchanger 4 as a steam generator, the load on the gas engine 2 that supplies waste gas, which is the heat source, decreases. In this case, the thermal energy of the waste gas also decreases, resulting in a problem that the required amount of steam cannot be secured. Therefore, in conventional devices of this type, when hot steam (hot steam) is required, the load on the gas engine 2 is increased even when electricity is not required, increasing the thermal energy of the waste gas that is the heat source. There was a lot of wasted energy because it had to be done.

この発明は上記した技術的背景の下になされたもので、
熱源の熱エネルギに変動があっても安定した熱供給を達
成できるヒートパイプ式熱交換器を提供することを目的
としている。
This invention was made against the above-mentioned technical background.
It is an object of the present invention to provide a heat pipe type heat exchanger that can achieve stable heat supply even if there are fluctuations in the thermal energy of a heat source.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明のヒート
パイプ式熱交換器は、凝縮性の作動流体が封入されたコ
ンテナパイプ内の凝縮部の端部側に、非凝縮性ガスを作
動流体の蒸気圧の変動に応じて圧縮膨張可能に封入した
可変コンダクタンス型の第1ヒートパイプと、この第1
と−トパイプの凝縮部の端部側の外周に設けられた蓄熱
材と、この蓄熱材中に一端側を配設して他端側を高くし
た重力動作型熱流ダイオードヒートパイプの第2ヒート
パイプとを備え、前記第1ヒートバイブの蒸発部を高温
熱媒体中に配設し、かつ低温熱媒体中に前記凝縮部の蓄
熱材を外周に設けた部分を除いた部分を配設するととも
に、前記第2ヒートパイプの他端側を前記低温熱媒体中
に配設したことを特徴としている。
Means for Solving the Problems As a means for solving the above-mentioned problems, the heat pipe type heat exchanger of the present invention has a non-condensable heat exchanger installed at the end side of the condensing part in a container pipe in which a condensable working fluid is sealed. a variable conductance type first heat pipe which encloses a reactive gas so that it can be compressed and expanded according to fluctuations in the vapor pressure of a working fluid;
A heat storage material provided on the outer periphery of the end of the condensing part of the toe pipe, and a second heat pipe of a gravity-operated heat flow diode heat pipe with one end disposed in the heat storage material and the other end raised. The evaporating part of the first heat vibrator is disposed in a high-temperature heat medium, and the part of the condensing part other than the part where the heat storage material is provided on the outer periphery is disposed in the low-temperature heat medium, and The other end side of the second heat pipe is disposed in the low-temperature heat medium.

作   用 上記のように、凝縮部の端部側に蓄熱材を設けた可変コ
ンダクタンス型の第1ヒートバイブは、その内部に非凝
縮性ガスが封入されている凝縮部の端部側は、この非凝
縮性ガスによって凝縮部として機能することが妨げられ
、凝縮部の非凝縮性ガスのない部分だけが凝縮部として
有効に機能する。また、封入されている非凝縮性ガスは
、蒸発部が配設されている高温熱媒体の熱エネルギの変
動に伴う作動流体の蒸気圧の変化に応じて圧縮または膨
張してその容積が変化し、作動流体の蒸気圧が上iする
と非凝縮性ガスの容積が減少し、その分だけ凝縮部の有
効長が自動的に拡大し、逆に作動流体の蒸気圧が降下す
ると非凝縮性ガスの容積が拡大し、その分だけ凝縮部の
有効長が自動的に減少する。
Function As mentioned above, the first heat vibrator of the variable conductance type in which the heat storage material is provided on the end side of the condensing part has a heat storage material on the end side of the condensing part in which non-condensable gas is sealed. The non-condensable gas prevents it from functioning as a condensing section, and only the portion of the condensing section that is free of non-condensing gas effectively functions as a condensing section. In addition, the enclosed non-condensable gas compresses or expands in response to changes in the vapor pressure of the working fluid due to changes in the thermal energy of the high-temperature heat medium in which the evaporator is installed, and its volume changes. When the vapor pressure of the working fluid increases, the volume of the non-condensable gas decreases, and the effective length of the condensing section automatically expands by that amount. Conversely, when the vapor pressure of the working fluid decreases, the volume of the non-condensable gas decreases. As the volume increases, the effective length of the condensing section automatically decreases accordingly.

また、第2ヒートパイプは、重力動作型熱流ダイオード
ヒートパイプであるため、蓄熱材中に配設された低い側
が蒸発部となり、低温熱媒体中に配設された高い側が凝
縮部となる、いわゆるボトムヒートモードでのみ作動し
、蓄熱材側の温度より低温熱媒体側の温度が高い、いわ
ゆるトップヒートモードでは作動しない。
In addition, since the second heat pipe is a gravity-operated heat flow diode heat pipe, the lower side disposed in the heat storage material becomes the evaporation part, and the higher side disposed in the low-temperature heat medium serves as the condensation part. It operates only in bottom heat mode, and does not operate in so-called top heat mode, where the temperature on the low-temperature heat medium side is higher than the temperature on the heat storage material side.

したがって、このヒートパイプ式熱交換器は、高温熱媒
体の熱エネルギが充分大きい場合には、作動流体が蒸発
部で活発に蒸発するため、第1ヒートパイプ内の作動流
体の蒸気圧が上昇し、非凝縮性ガスを圧縮してその容積
を減少させ、それに伴ってヒートパイプの凝縮部の有効
長が拡長する。
Therefore, in this heat pipe type heat exchanger, when the thermal energy of the high temperature heat medium is sufficiently large, the working fluid is actively evaporated in the evaporation section, so that the vapor pressure of the working fluid in the first heat pipe increases. , the non-condensable gas is compressed to reduce its volume, thereby increasing the effective length of the condensing section of the heat pipe.

その結果、第1ヒートパイプの凝縮部のうちで、蓄熱材
が設けられていない部分において作動流体の蒸気が凝縮
することにより、蒸発潜熱として作動流体の蒸気が輸送
してきた熱によって低温熱媒体を充分に加熱させるとと
もに、蓄熱材が設けられている凝縮部の端部側において
も作動流体の蒸気が凝縮することにより、蒸発潜熱とし
て輸送されてきた熱が蓄熱材に蓄積される。このとき第
2ヒートパイプは、蓄熱材の温度より加熱された低温熱
媒体の蒸気の温度が高いため、トップヒートモードとな
って作動せず、そのため蓄熱材に蓄積された熱は消費さ
れない。
As a result, the vapor of the working fluid condenses in the part of the condensing section of the first heat pipe where the heat storage material is not provided, and the heat transferred by the vapor of the working fluid as latent heat of vaporization is used to convert the low-temperature heat medium into By sufficiently heating the working fluid and condensing the vapor of the working fluid at the end of the condensing section where the heat storage material is provided, the heat transported as latent heat of vaporization is accumulated in the heat storage material. At this time, since the temperature of the steam of the heated low-temperature heat medium is higher than the temperature of the heat storage material, the second heat pipe is in the top heat mode and does not operate, so that the heat stored in the heat storage material is not consumed.

一方、高温熱媒体の熱エネルギが減少した場合には、作
vJ流体の蒸発が減衰し、第1ヒートパイプ内の作al
l流体の蒸気圧が下降し、非凝縮性ガスが膨張してその
容積を拡大させ、それに伴ってヒ−ドパイブの凝縮部の
有効長が減少し、凝縮部の端部側の蓄熱材が設けられて
いる範囲全てが非凝縮性ガスで満され、この部分が凝縮
部としての機能を失う。その結果、第1ヒートパイプの
凝縮部で、蓄熱材が設けられていない部分だけが凝縮部
として有効に機能し、この部分のみで作動流体の蒸気が
凝縮することにより、蒸発潜熱として運ばれてきた全て
の熱が低温熱媒体を加熱するためにのみ使われ、蓄熱材
への熱の蓄積は行なわれない。
On the other hand, when the thermal energy of the high-temperature heat medium decreases, the evaporation of the working fluid decreases, and the working fluid inside the first heat pipe decreases.
l The vapor pressure of the fluid decreases, the non-condensable gas expands and expands its volume, the effective length of the condensing section of the heed pipe decreases, and the heat storage material at the end of the condensing section is provided. The entire area within the condensation zone is filled with non-condensable gas, and this area loses its function as a condensing section. As a result, in the condensing section of the first heat pipe, only the section where the heat storage material is not provided functions effectively as a condensing section, and the vapor of the working fluid is condensed only in this section, and is carried away as latent heat of vaporization. All the heat generated is used only to heat the low temperature heat transfer medium, and no heat is stored in the heat storage material.

また、高温熱媒体から受取った熱を全て低温熱媒体を加
熱するために使っても、低温熱媒体を充分に加熱できな
いまでに入力される熱エネルギが減少し、不足した場合
には、加熱される低温熱媒体の温度が上昇しないことと
なる。ぞの結果、第2ヒートパイプは、蓄熱材の温度が
加熱された低温熱媒体の温度より高くなるため、ボトム
ヒートモードとなってヒートパイプとして作動する。
Furthermore, even if all the heat received from the high-temperature heat medium is used to heat the low-temperature heat medium, the input thermal energy decreases to the point where the low-temperature heat medium cannot be sufficiently heated. This means that the temperature of the low-temperature heat medium will not rise. As a result, the temperature of the heat storage material becomes higher than the temperature of the heated low-temperature heat medium, so the second heat pipe enters the bottom heat mode and operates as a heat pipe.

そのため蓄熱材に蓄積された熱は第2ヒートパイプの凝
縮部として機能する低温熱媒体中に配設された部分に運
ばれ、低温熱媒体の加熱に使われ、入力される熱エネル
ギの不足を、この第2ヒートパイプによって運ばれる蓄
熱材の熱によって補充されて、安定した低温熱媒体の加
熱が達成される。
Therefore, the heat accumulated in the heat storage material is carried to the part placed in the low temperature heat medium that functions as the condensation part of the second heat pipe, and is used to heat the low temperature heat medium, thereby eliminating the shortage of input thermal energy. , is supplemented by the heat of the heat storage material carried by this second heat pipe, and stable heating of the low-temperature heat medium is achieved.

実施例 以下、この発明のヒートパイプ式熱交換器を、ガスエン
ジンの廃ガスを熱源とする蒸気発生器に適用した一実施
例を第1図ないし第3図に基づいて説明する。
EXAMPLE Hereinafter, an example in which the heat pipe type heat exchanger of the present invention is applied to a steam generator using waste gas from a gas engine as a heat source will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

蒸気発生器であるヒートパイプ式の熱交換器11は、発
電機を駆動するガスエンジンの廃ガスHの熱をヒートパ
イプにより熱輸送し、水を加熱して蒸気を発生させるも
ので、廃ガスゾーンAと蒸気発生ゾーンBおよび蓄熱ゾ
ーンCの3つの部分に区分されており、前記廃ガスゾー
ンAには熱源となる開ガスHが流通し、また蒸気発生ゾ
ーンBには、加熱して蒸気化する水がその内部を下方か
ら上方へ流通する通水管12が設けられ、また蓄熱ゾー
ンCには、蓄熱材として200’C級で作用するペンタ
エリスリトール等を充填した蓄熱槽13が設けられてい
る。
The heat pipe type heat exchanger 11, which is a steam generator, transports the heat of waste gas H from a gas engine that drives a generator through a heat pipe, heats water, and generates steam. It is divided into three parts: zone A, steam generation zone B, and heat storage zone C. In the waste gas zone A, open gas H, which serves as a heat source, flows, and in steam generation zone B, heated steam is distributed. A water pipe 12 is provided through which the water to be oxidized flows from the bottom to the top, and a heat storage tank 13 filled with pentaerythritol, etc., which acts as a heat storage material at 200'C class, is provided in the heat storage zone C. There is.

そして、廃ガスゾーンA内には、第1ヒートバイブ14
の蒸発部(第1図において右側部分)が配置されており
、この第1ヒートパイプ14の凝縮部は、廃ガスゾーン
Aに隣接する蒸気発生ゾーンBの通水管12内を貫通し
てその端部側が蓄熱ゾーンCの蓄熱!N13内に配置さ
れるとともに、廃ガスゾーンA側が低く、蓄熱ゾーンC
側が高くなるように若干傾斜させて設けられている。
In the waste gas zone A, there is a first heat vibrator 14.
The condensing section of the first heat pipe 14 passes through the water pipe 12 of the steam generation zone B adjacent to the waste gas zone A and connects to its end. Heat storage in heat storage zone C on the side! Located in N13, the waste gas zone A side is low, and the heat storage zone C side is low.
It is slightly slanted so that the sides are higher.

この第1ヒートバイブ14は、可変コンダクタンス型の
ヒートパイプで、蒸気発生ゾーンBおよび蓄熱ゾーンC
側に配設された凝縮部側の内部には非凝縮性ガス15が
封入されており、この第1ヒートパイプ14内の凝縮性
の作動流体の蒸気圧の変動に応じて圧縮あるいは膨張し
てその容積を変化させることにより、凝縮部の有効長し
が自動的に調整されるようになっている。また、廃ガス
ゾーンA内に配設された前記蒸発部の外周に多数の受熱
フィン16を設けて熱源である廃ガスHから効率良く受
熱できるようになっている。
This first heat vibrator 14 is a variable conductance type heat pipe, and has a steam generation zone B and a heat storage zone C.
A non-condensable gas 15 is sealed inside the condensing section disposed on the side, and is compressed or expanded according to fluctuations in the vapor pressure of the condensable working fluid in the first heat pipe 14. By changing its volume, the effective length of the condensing section is automatically adjusted. Furthermore, a large number of heat receiving fins 16 are provided around the outer periphery of the evaporator disposed in the waste gas zone A, so that heat can be efficiently received from the waste gas H which is a heat source.

また、蓄熱ゾーンCの前記蓄熱槽13内には第2ヒート
パイプ17の一端(第1図において左端)が配置され、
この第2ヒートパイプ17の他端側は蒸気発生ゾーンB
の通水管12内に配置されるとともに、蓄熱槽13内の
一端側が低く、通水管12内の他端側か高くなるように
配設されている。
Further, one end of the second heat pipe 17 (the left end in FIG. 1) is arranged in the heat storage tank 13 of the heat storage zone C,
The other end side of this second heat pipe 17 is a steam generation zone B.
The heat storage tank 13 is disposed in the water pipe 12 such that one end of the heat storage tank 13 is lower and the other end of the water pipe 12 is higher.

この第2ヒートパイプ17は、重力動作型熱流ダイオー
ドヒートパイプで、蓄熱槽13内に配置された低い側の
一端側が蒸発部となり、通水管12内に配設された他端
側か凝縮部となる、いわゆるボトムヒートモードの場合
のみヒートパイプとして作動するもので、全長のほぼ中
央に急勾配部17aを設けて、逆のトップヒートモード
時の誤作動が防止きれるようになっている。
This second heat pipe 17 is a gravity-operated heat flow diode heat pipe, and one end of the lower side disposed in the heat storage tank 13 serves as an evaporation part, and the other end disposed in the water pipe 12 serves as a condensation part. It operates as a heat pipe only in the so-called bottom heat mode, and a steep slope portion 17a is provided approximately in the center of the entire length to prevent malfunction during the top heat mode.

次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明
する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

可変フンダクタンス型の第1ヒートパイプ14は、廃ガ
スゾーンA内に配設された蒸発部において高温の廃ガス
Hの熱を受熱フィン16で受取って作−動流体が加熱さ
れて蒸発し、作動流体の蒸気となって蒸気発生ゾーンB
内および蓄熱ゾーンC内に配設されている凝縮部側に瞬
時に移動し、この凝縮部において蒸発潜熱を奪われて凝
縮し、再び液相の作動流体に戻る。このとき、非凝縮性
ガス15が封入されている凝縮部の端部側は、この非凝
縮性ガス15によって凝amとして機能することが妨げ
られ、非凝縮性ガス15のない部分だけが有効長りとな
って凝縮部として機能する。また、重力動作型熱流ダイ
オードヒートパイプの第2ヒートパイプ17は、凝縮し
だ液相の作動流体を重力の作用で蒸発部へ移動させるた
め、蓄熱ゾーンC内に配設された低い側が蒸発部となり
、蒸気発生ゾーンB内に配設された高い側が凝縮部とな
るボトムヒートモードの場合にのみヒートパイプとして
作動する。
The variable fundductance type first heat pipe 14 receives the heat of the high-temperature waste gas H at the heat receiving fins 16 in the evaporator section disposed in the waste gas zone A, so that the working fluid is heated and evaporated. The working fluid turns into steam and enters the steam generation zone B.
The fluid instantly moves to the condensing section disposed within the heat storage zone C, where it is deprived of latent heat of vaporization, condenses, and returns to a liquid-phase working fluid. At this time, the end side of the condensing part in which the non-condensable gas 15 is sealed is prevented from functioning as a condensing am by the non-condensable gas 15, and only the part without the non-condensable gas 15 has an effective length. It functions as a condensing section. In addition, in the second heat pipe 17 of the gravity-operated heat flow diode heat pipe, in order to move the condensed liquid phase working fluid to the evaporation part by the action of gravity, the lower side disposed in the heat storage zone C is the evaporation part. Therefore, it operates as a heat pipe only in the bottom heat mode in which the higher side disposed in the steam generation zone B becomes the condensing part.

したがって、この熱交換器11は、発電機を駆動するガ
スエンジンが高出力で稼動し、熱源である廃ガスHの熱
エネルギが充分多い場合には、第1ヒートパイプ14内
の作動流体が蒸発部で活発に蒸発するため、作vJ流体
の蒸気圧が上昇し、非凝縮性ガス15を圧縮してその容
積を減少させ、それに伴って凝縮部が有効長し1までが
拡長する(第2図参照)。その結果、第1ヒートパイプ
14の凝縮部のうちで、通水管12内に設けられた部分
において作動流体の蒸気が凝縮することにより、蒸発潜
熱として作動流体の蒸気が輸送してきた熱によって水を
加熱して活発に蒸気を発生させるとともに、第1ヒート
パイプ14の蓄熱槽13内に設けられている凝縮部の端
部側においても作動流体の蒸気が凝縮することにより、
蒸発潜熱として輸送されてきた熱が余剰熱として蓄熱槽
13に蓄積される。このとき第2ヒートパイプ17は、
蓄熱l!13の温度より通水管12内の加熱された蒸気
の温度が高いため、トップヒートモードとなって作動せ
ず、そのため蓄熱槽13に蓄積された熱は消費されない
Therefore, in this heat exchanger 11, when the gas engine that drives the generator operates at high output and the heat energy of the waste gas H that is the heat source is large enough, the working fluid in the first heat pipe 14 evaporates. As a result, the vapor pressure of the working fluid increases, compressing the non-condensable gas 15 and reducing its volume, and the effective length of the condensing section increases to 1 (1). (See Figure 2). As a result, the vapor of the working fluid condenses in the condensing section of the first heat pipe 14 provided in the water pipe 12, and the heat transferred by the vapor of the working fluid as latent heat of vaporization causes water to be absorbed. By heating and actively generating steam, the steam of the working fluid is also condensed on the end side of the condensing part provided in the heat storage tank 13 of the first heat pipe 14.
The heat transported as latent heat of vaporization is accumulated in the heat storage tank 13 as surplus heat. At this time, the second heat pipe 17 is
Heat storage l! Since the temperature of the heated steam in the water pipe 12 is higher than the temperature of the heat storage tank 13, the top heat mode is set and the heat storage tank 13 does not operate, so that the heat accumulated in the heat storage tank 13 is not consumed.

一方、電気の需要が減り、発電機を駆動するガスエンジ
ンの出力で低下すると、廃ガスHの熱密度が小さくなっ
て熱交換器11への熱入力が減少するが、このような場
合には、第1ヒートパイプ14内の作動流体の蒸発が減
衰し、作動流体の蒸気圧が下降し、非凝縮性ガス15が
膨張してその容積を拡大させる。それによって第1ヒー
トパイプ14の凝縮部が有効長L2まで減少し、凝縮部
の端部側の蓄熱ゾーンC内に配置されている部分が非凝
縮性ガス15に満されて、この部分が凝縮部としての機
能を失う。その結果、第1ヒートパイプ14の凝縮部で
、蒸気発生ゾーンB内に配置されている部分だけが凝縮
部として有効に機能し、この部分のみで作lll流体の
蒸気が凝縮することにより、蒸発潜熱として運ばれてき
た熱の全てが、通水管12内を流通する水を加熱するた
めにのみ使われ、蓄熱l113への熱の蓄積は行なわれ
ない。
On the other hand, when the demand for electricity decreases and the output of the gas engine that drives the generator decreases, the heat density of the waste gas H decreases and the heat input to the heat exchanger 11 decreases. , the evaporation of the working fluid in the first heat pipe 14 is attenuated, the vapor pressure of the working fluid decreases, and the non-condensable gas 15 expands to expand its volume. As a result, the condensing section of the first heat pipe 14 is reduced to the effective length L2, and the portion located in the heat storage zone C on the end side of the condensing section is filled with non-condensable gas 15, and this portion is condensed. lose its function as a department. As a result, in the condensing part of the first heat pipe 14, only the part disposed in the steam generation zone B effectively functions as a condensing part, and the vapor of the produced fluid is condensed only in this part, resulting in evaporation. All of the heat carried as latent heat is used only to heat the water flowing through the water pipe 12, and no heat is accumulated in the heat storage l113.

また、廃ガスHから受取った熱をすべて水を加熱するた
めに使っても、必要とする蒸気量がをられないまでに廃
ガスHの熱エネルギが減少した場合には、蒸気発生ゾー
ンBにおいて発生する蒸気が減少して蒸気の温度が低下
することとなる。その結果、第2ヒートパイプ17は、
低い側が配置された蓄熱ゾーンCの温度が、蒸気発生ゾ
ーンBの蒸気温度より高くなり、ボトムヒートモードと
なってヒートパイプとして作動する(第3図参照)。そ
のため、蓄熱槽13に蓄積された熱は第2ヒートパイプ
17の凝縮部として機能する蒸気発生ゾーンB内に配設
された部分に運ばれて水を加熱し、廃ガスHの熱エネル
ギの不足を、この第2ヒートパイプ1゛4によって運ば
れる蓄熱槽13からの熱によって補充されて、必要量の
蒸気が確保され、熱・(蒸気)の安定供給が図られる。
Furthermore, even if all the heat received from the waste gas H is used to heat water, if the thermal energy of the waste gas H decreases to the point where the required amount of steam cannot be obtained, the steam generation zone B The amount of steam generated decreases and the temperature of the steam decreases. As a result, the second heat pipe 17
The temperature of the heat storage zone C, where the lower side is arranged, becomes higher than the steam temperature of the steam generation zone B, and it becomes a bottom heat mode and operates as a heat pipe (see FIG. 3). Therefore, the heat accumulated in the heat storage tank 13 is transferred to the part disposed in the steam generation zone B that functions as a condensing part of the second heat pipe 17 and heats the water, thereby resolving the lack of thermal energy in the waste gas H. is replenished by the heat from the heat storage tank 13 carried by the second heat pipe 1-4, the necessary amount of steam is secured, and a stable supply of heat (steam) is achieved.

したがって、この実施例の熱交換器11は、電力負荷は
変動するが、安定した熱(蒸気)の供給が必要とされる
ホテルや病院等における熱・電気複合供給システムの蒸
気発生器として最適である。
Therefore, the heat exchanger 11 of this embodiment is most suitable as a steam generator for a combined heat/electricity supply system in hotels, hospitals, etc. where a stable supply of heat (steam) is required although the power load fluctuates. be.

発明の詳細 な説明したようにこの発明のヒートパイプ式熱交換器は
、コンテナパイプ内に非凝縮性ガスを作動流体の蒸気圧
の変動に応じて圧縮膨張可能に封入した可変コンダクタ
ンス型の第1ヒートパイプと、この第1ヒートパイプの
凝縮部の端部側の外周に設けられた蓄熱材と、この蓄熱
材中に一端側を配設して他端側を高くした重力動作型熱
流ダイオードヒートパイプの第2ヒートパイプとを備え
、第1ヒートパイプの蒸発部を高温熱媒体中に′配設し
、かつ低温熱媒体中に前記凝縮部の蓄熱材を外周に設け
た部分を除いた部分を配設するとともに、前記第2ヒー
トパイプの他端側を前記低温熱媒体中路内に配設したの
で、熱源の熱エネルギが充分多い場合には、第1ヒート
バイブ内の蒸気圧が上昇して非凝縮性ガスの容積を縮小
させて凝縮部の有効長が拡大すると、低温熱媒体を加熱
するとともに余剰熱が蓄熱材に蓄えられ、また、熱源の
熱エネルギが減少すると、第1ヒートパイプ内の蒸気圧
が下降して非凝縮性ガスの容積を拡大させて凝縮部の有
効長が減少し、入力された熱を低温熱媒体の加熱にのみ
用いるように自動制御されるとともに、高温熱媒体の熱
エネルギが不足した場合には、第2ヒートパイプの蓄熱
材中に配置された部分が蒸発部となるボトムヒートモー
ドとなって、蓄熱材に蓄えられている熱を低温熱媒体中
に配置された部分に輸送して熱エネルギの不足を補充し
て、低温熱媒体の安定した加熱が達成できる。
As described in detail, the heat pipe type heat exchanger of the present invention includes a variable conductance type first heat exchanger in which a non-condensable gas is enclosed in a container pipe so that it can be compressed and expanded in response to fluctuations in the vapor pressure of a working fluid. A heat pipe, a heat storage material provided on the outer periphery of the end of the condensing part of the first heat pipe, and a gravity-operated heat flow diode heat with one end disposed in the heat storage material and the other end raised. a second heat pipe of the pipe, the evaporating part of the first heat pipe is disposed in the high temperature heat medium, and the part excluding the part where the heat storage material of the condensing part is provided on the outer periphery in the low temperature heat medium; At the same time, the other end of the second heat pipe is placed in the low-temperature heat medium path, so that when the heat source has a sufficiently large amount of thermal energy, the vapor pressure in the first heat vibrator increases. When the volume of the non-condensable gas is reduced and the effective length of the condensing section is expanded, the low-temperature heat medium is heated and excess heat is stored in the heat storage material, and when the thermal energy of the heat source decreases, the first heat pipe The vapor pressure inside the chamber decreases, expanding the volume of non-condensable gas, and the effective length of the condensing section decreases.The input heat is automatically controlled to be used only for heating the low-temperature heat medium, and the high-temperature heat is When the heat energy of the medium is insufficient, the part of the second heat pipe placed in the heat storage material becomes the evaporation part, which becomes the bottom heat mode, and the heat stored in the heat storage material is transferred to the low-temperature heat medium. Stable heating of the low-temperature heat medium can be achieved by transporting it to the location where it is placed and replenishing the lack of thermal energy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図ないし第3図はこの発明の一実施例を示すもので
、第1図は熱交換器の41!断面図、第2図は熱源温度
が充分高い状態を示す説明図、第3図は熱源温度が低下
した状態を示す説明図、第4図は従来の熱・電気複合供
給システムの一例を示す説明図である。 11・・・熱交換器、 12・・・通水管、 13・・
・蓄熱槽、 171・・・第1ヒートパイプ、 15・
・・非凝縮性ガス、 16・・・受熱フィン、 17・
・・第2ヒートパイプ、 A・・・廃ガスゾーン、 B
・・・蒸気発生ゾーン、 C・・・蓄熱ゾーン、 H・
・・廃ガス、L、Ll 、L2・・・有効長。
1 to 3 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows a heat exchanger 41! Cross-sectional view, Figure 2 is an explanatory diagram showing a state where the heat source temperature is sufficiently high, Figure 3 is an explanatory diagram showing a state where the heat source temperature has decreased, and Figure 4 is an explanatory diagram showing an example of a conventional combined heat/electricity supply system. It is a diagram. 11... Heat exchanger, 12... Water pipe, 13...
・Heat storage tank, 171...first heat pipe, 15・
...Non-condensable gas, 16...Heat receiving fin, 17.
...Second heat pipe, A...Waste gas zone, B
...Steam generation zone, C...Heat storage zone, H.
...Waste gas, L, Ll, L2...Effective length.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  凝縮性の作動流体が封入されたコンテナパイプ内の凝
縮部の端部側に、非凝縮性ガスを作動流体の蒸気圧の変
動に応じて圧縮膨張可能に封入した可変コンダクタンス
型の第1ヒートパイプと、この第1ヒートパイプの凝縮
部の端部側の外周に設けられた蓄熱材と、この蓄熱材中
に一端側を配設して他端側を高くした重力動作型熱流ダ
イオードヒートパイプの第2ヒートパイプとを備え、前
記第1ヒートパイプの蒸発部を高温熱媒体中に配設し、
かつ低温熱媒体中に前記凝縮部の蓄熱材を外周に設けた
部分を除いた部分を配設するとともに、前記第2ヒート
パイプの他端側を前記低温熱媒体中に配設したことを特
徴とするヒートパイプ式熱交換器。
A variable conductance type first heat pipe in which a non-condensable gas is compressed and expanded in response to fluctuations in the vapor pressure of the working fluid at the end of a condensing section in a container pipe in which a condensable working fluid is sealed. A heat storage material provided on the outer periphery of the end of the condensing part of the first heat pipe, and a gravity-operated heat flow diode heat pipe with one end disposed in the heat storage material and the other end raised. a second heat pipe, the evaporation part of the first heat pipe being disposed in a high temperature heat medium;
and a portion of the condensing section excluding a portion where the heat storage material is provided on the outer periphery is disposed in the low-temperature heat medium, and the other end side of the second heat pipe is disposed in the low-temperature heat medium. A heat pipe type heat exchanger.
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