JPH0228794B2 - Netsuhansosochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は太陽熱温水器、排熱回収装置、空調機
器等に利用される無動力の熱搬送装置に関するも
のである。

従来の技術 従来のこの種の熱搬送装置は第３図に示すよう
に構成されていた。複数の集熱パイプ（熱交換パ
イプ）１にその上端を連通させる上部ヘツダ管２
とその下端を連通させる下部ヘツダ管３とを接続
して構成したコレクタ（発生器）４の下方に給湯
水を貯めた熱交換タンク５が配置され、その内に
収納されている熱交換器６と上部ヘツダ管２は途
中に逆止弁７ａが設けられた往管８で接続されて
いる。内部にフロート（液面検知手段）９が収納
された液溜めタンク１０はコレクタ４の上方に配
置され、熱交換器６とは復管１１で接続され、下
部ヘツダ管３とは途中に逆止弁７ｂが設けられた
戻管１２で接続され、また液溜めタンク１０の上
部に密着して設けられた蒸気タンク１３と上部ヘ
ツダ管２は連通管１４で接続されている。液溜め
タンク１０内の作動液１５によつてフロート９に
浮力が生じ、その浮力によつて開閉弁（弁機構）
１６が開閉制御され、液溜めタンク１０内の作動
液１５の液面が制御されている。

作動液１５は、日射により集熱パイプ１が加熱
されると沸騰蒸発し集熱パイプ１内の圧力を上昇
させることにより気液二相状態となつて上部ヘツ
ダ管２から往管８を通り熱交換器６へ送り込ま
れ、熱交換タンク５内の給湯水と熱交換して冷却
され、復管１１を通つて液溜めタンク１０へ送ら
れて、液溜めタンク１０内の作動液１５の液面は
上昇していく。フロート９の浮力が増大し、コレ
クタ４の上部ヘツダ管２の高圧の作動液１５の蒸
気が導入されている蒸気タンク１３と液溜めタン
ク１０との差圧によつて開閉弁１６を下方に押し
ている押圧力より、大きくなると開閉弁１６を上
方に押し上げ、上部ヘツダ管２の高圧の作動液１
５の蒸気を連通管１４、蒸気タンク１３から液溜
めタンク１０へ導入し、液溜めタンク１０内の作
動液１５を戻管１２から下部ヘツダ管３を通り集
熱パイプ１へ回収させ、作動液１５の液面を低下
させる。作動液１５の液面低下とともにフロート
９も下降し開閉弁１６が閉状態となると作動液１
５の回収は終了する。

発明が解決しようとする問題点 上記のように従来のこの種の熱搬送装置では、
下記の問題点があつた。

(1) 作動液１５のコレクタ４への回収時、上部ヘ
ツダ管２から作動液１５の蒸気とともに液も同
時に連通管１４へ流入していくため、上部ヘツ
ダ管２の圧力が正常に液溜めタンク１０へ導か
れず作動液１５の回収に支障を来たし、熱搬送
性能が低下するとともに集熱効率も低下する。

(2) 集熱パイプ１から気液二相状態となつて往管
８を通り熱交換器６へ送り込まれ熱交換して冷
却された蒸気は凝縮し液だけとなつて復管１１
から液溜めタンク１０へ送られるため、往管８
内の作動液１５のボイド率の液ヘツドに相当し
て往管８において圧損が生じ上部ヘツダ管２と
液溜めタンク１０の差圧を大きくすることが必
要となり、集熱パイプ１の液溜めタンク１０と
の温度差が大きくなり、熱搬送性能が低下する
とともに集熱効率も低下する。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
作動液の発生器への回収を円滑化するとともに発
生器と液溜めタンクとの差を小さくすることによ
つて熱搬送性能の向上を図ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の熱搬送装
置は、複数本の熱交換パイプに上端を連通させる
上部ヘツダ管とまた下端を連通させる下部ヘツダ
管とを設けた発生器において、前記上部ヘツダ管
の頂部と蒸気タンクを連通管で接続し、前記上部
ヘツダ管の底部と熱交換器を往管で接続したもの
である。

作 用 本発明は上記した構成によつて、熱交換パイプ
で沸騰蒸発した作動液は気液二相状態で上部ヘツ
ド管へいき蒸気は上部ヘツダ管の頂部にまた液は
底部に分離され、上部ヘツダ管の頂部に接続され
ている連通管から蒸気だけが蒸気タンクへ導かれ
るため上部ヘツダ管の圧力が正常に液溜めタンク
へ導かれて作動液の回収が良好となり、また上部
ヘツダ管の底部に接続されている往管から液だけ
が熱交換器を通り液溜めタンクへ送られるため往
管におけるボイド率の液ヘツドに相当する圧損が
なく上部ヘツダ管と液溜めタンクの差圧が小さく
なるのである。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図により説明す
る。第３図と同一部材には同一番号を付与し説明
を省略している。集熱パイプ（熱交換パイプ）１
の内容積の和を液溜めタンク１０の内容積より大
きくし、また下部ヘツダ管３より上部ヘツダ管２
の管径を大きくした構成のコレクタ（発生器）４
において、熱搬送停止状態における作動液１５の
液面を上部ヘツダ管２の底部近傍に位置させるよ
う作動液１５を封入している。上部ヘツダ管２の
頂部と蒸気タンク１３を連通管１で接続し、上部
ヘツダ管２の底部と熱交換器６を途中に逆止弁７
ａを設けた往管８で接続している。

日射によりコレクタ４が加熱されると、集熱パ
イプ１内の作動液１５は沸騰蒸発し集熱パイプ１
の圧力を上昇させるとともに気液二相状態となつ
て上部ヘツダ管２へ行き、蒸気は上部ヘツダ管２
の頂部にまた液は底部に分離され、上部ヘツダ管
２の底部に接続されている往管８から液だけが熱
交換器６へ送られる。作動液１５は熱交換器６で
熱交換タンク５内の給湯水と熱交換して冷却さ
れ、復管１１を通つて液溜めタンク１０へ送られ
る。液溜めタンク１０内の作動液１５の液面が上
昇しフロート９の浮力が増大して、蒸気タンク１
３と液溜めタンク１０との差圧によつて開閉弁１
６を下方に押している押圧力より大きくなると開
閉弁１６を上方に押し上げ開状態にし、上部ヘツ
ダ管２の頂部に接続された連通管１４を通つて上
部ヘツダ管２の作動液１５の蒸気だけが蒸気タン
ク１３から液溜めタンク１０へ導入され、液溜め
タンク１０の作動液１５は戻管１２を通り下部ヘ
ツダ管３からコレクタ４に回収される。

このように上記実施例においては、熱搬送停止
状態における作動液１５の液面を上部ヘツダ管２
の底部近傍に位置させるように作動液１５を封入
し、下部ヘツダ管３より上部ヘツダ管２の管径を
大きくしているので、蒸気と液が確実に分離で
き、作動液１５の液は往管８にまた蒸気は連通管
１４に送られるため、往管においてボイド率の液
ヘツドに相当する圧力低下がなく上部ヘツダ管２
と液溜めタンク１０との差圧を大きくする必要が
なくなり集熱パイプ１と熱交換器６との温度差が
小さくなり、また連通管１４を通つて上部ヘツダ
管２の圧力が正常に液溜めタンクへ導かれ作動液
１５の回収が良好となり、熱搬送性能及び集熱性
能が向上する。第２図に、熱搬送停止状態におけ
る作動液１５の液面が上部ヘツダ管２の底部に位
置しているときを０とし、作動液封入量Ｗを変化
させたときの集熱効率ηを示すが、作動液１５の
液面を上部ヘツダ管２の底部に位置させたときに
最も集熱効率の高くなることがわかる。また、集
熱パイプ１の内容積の和を液溜めタンク１０より
大きくしているので、日射により集熱パイプ１が
加熱され沸騰蒸発して加圧された作動液１５が液
溜めタンク１０へ流入し作動液１５で充満して
も、集熱パイプ１には作動液１５が残つており集
熱パイプ１がドライアウトしてしまうことがな
く、集熱効率の低下もない。さらに何らかの原因
で装置が空焚き状態となつたときも、上部ヘツダ
管２の管径を大きくし作動液１５を上部ヘツダ管
２の底部近傍までに封入しているため、作動液１
５の熱膨張も吸収することができ安全である。

発明の効果 本発明の熱搬送装置によれば、複数本の熱交換
パイプに上端を連通させる上部ヘツダ管とまた下
端を連通させる下部ヘツダ管とを設けた発生器に
おいて前記上部ヘツダ管の頂部と蒸気タンクを連
通管で接続し前記上部ヘツダ管の底部と熱交換器
を往管で接続しているため、作動液の回収時発生
器の蒸気を圧力低下させることなく液溜めタンク
へ導びくことができ作動液の回収を良好にし、ま
た往管でのボイド率の液ヘツドに相当する圧力低
下がなく上部ヘツダ管と液溜めタンクとの差圧を
小さくでき熱交換パイプと液溜めタンクとの温度
差を小さくさせて、熱搬送性能を向上させること
ができる。また、作動液の熱膨張も吸収すること
ができ安全度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の熱搬送装置の構成
図、第２図は作動液封入量と集熱効率の関係を示
す図、第３図は従来の熱搬送装置の構成図であ
る。 １……熱交換パイプ、２……上部ヘツダ管、３
……下部ヘツダ管、４……発生器、６……熱交換
器、８……往管、９……液面検知手段、１０……
液溜めタンク、１１……復管、１２……戻管、１
３……蒸気タンク、１４……連通管、１６……弁
機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜熱媒体の作動液が封入された複数本の熱交
   換パイプに上端を連通させる上部ヘツダ管とまた
   下端を連通させる下部ヘツダ管とを設けた発生器
   と、前記発生器の下方に位置する熱交換タンク内
   に設けられた熱交換器と、前記発生器の上方に位
   置し内部に液面検知手段が収納された液溜めタン
   クと、前記液溜めタンクの上方に位置する蒸気タ
   ンクと、前記液溜めタンク上部と前記蒸気タンク
   下部を接続し前記液面検知手段により開閉制御さ
   れる弁機構と、前記下部ヘツダ管と前記液溜めタ
   ンク下部を接続し途中に逆止弁が設けられた戻管
   と、前記上部ヘツダ管の頂部と前記蒸気タンクを
   接続する連通管と、前記上部ヘツダ管の底部と前
   記熱交換器を接続する往管と、前記液溜めタンク
   と前記熱交換器を接続する復管とを備えた熱搬送
   装置。 ２ 下部ヘツダ管より上部ヘツダ管の管径を大き
   くした特許請求の範囲第１項記載の熱搬送装置。 ３ 熱搬送停止状態において上部ヘツダ管に空間
   部を持たせるようにした特許請求の範囲第１項記
   載の熱搬送装置。 ４ 液溜めタンクより熱交換パイプの内容積の和
   を大きくした特許請求の範囲第１項記載の熱搬送
   装置。