JPH05118777A - Structure of evaporating part of loop type heat pipe - Google Patents
Structure of evaporating part of loop type heat pipeInfo
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- JPH05118777A JPH05118777A JP32007991A JP32007991A JPH05118777A JP H05118777 A JPH05118777 A JP H05118777A JP 32007991 A JP32007991 A JP 32007991A JP 32007991 A JP32007991 A JP 32007991A JP H05118777 A JPH05118777 A JP H05118777A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は蓄熱型給湯器などに使
用されるループ型ヒートパイプに関し、特にその蒸発部
の構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a loop type heat pipe used for a heat storage type water heater and the like, and more particularly to the structure of its evaporation part.
【0002】[0002]
【従来の技術】ループ型ヒートパイプを備えた装置とし
て、本出願人等は蓄熱型給湯器を既に開発し、提案し
た。その基本的な構造を模式的に示すと図14のとおり
であって、ループ型ヒートパイプ1の蒸発部2とされる
部分に蓄熱体3を設けるとともに、凝縮部4とされる部
分に、水Wを加熱する熱交換器5を設けたものである。
すなわち蒸発部2は、上部ヘッダー管6と下部ヘッダー
管7との間に多数本の蒸発管8を配置し、その外部に蓄
熱体3を設けるとともに、その蓄熱体3を加熱するヒー
タ9を設けたものである。また熱交換器5は、例えば蛇
行管10の外周に水を流して熱交換する構造のものであ
り、その蛇行管10の流入口と前記上部ヘッダー管6と
が蒸気管11によって接続され、また流出口が下部ヘッ
ダー管7に液戻り管12によって接続されている。2. Description of the Related Art As an apparatus having a loop type heat pipe, the present applicants have already developed and proposed a heat storage type water heater. The basic structure is schematically shown in FIG. 14, in which the heat storage body 3 is provided in a portion of the loop-type heat pipe 1 which is to be the evaporation portion 2 and water is provided in the portion which is to be the condensation portion 4. A heat exchanger 5 for heating W is provided.
That is, the evaporation unit 2 includes a large number of evaporation pipes 8 arranged between the upper header pipe 6 and the lower header pipe 7, the heat storage body 3 is provided outside thereof, and the heater 9 for heating the heat storage body 3 is provided. It is a thing. The heat exchanger 5 has a structure in which, for example, water is flown around the outer circumference of the meandering pipe 10 to exchange heat, and the inlet of the meandering pipe 10 and the upper header pipe 6 are connected by a steam pipe 11. The outlet is connected to the lower header pipe 7 by a liquid return pipe 12.
【0003】そして上述した蒸発部2、蒸気管11、熱
交換器5、ならびに液戻り管12によって形成された密
閉管路の内部に、空気などの非凝縮性流体を排気した状
態でフロンなどの凝縮性流体が作動流体として封入さ
れ、ここにループ型ヒートパイプが形成されている。Then, a non-condensable fluid such as air is exhausted into the inside of the closed pipe line formed by the evaporation section 2, the steam pipe 11, the heat exchanger 5 and the liquid return pipe 12 as described above. A condensable fluid is enclosed as a working fluid, and a loop heat pipe is formed therein.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図14に示す構成の給
湯器では、蒸発部2における蒸発管8に、液戻り管12
側から液相の作動流体を供給することにより動作させ、
またその作動流体の供給を止めることにより動作を停止
させる。しかしながら蓄熱体として顕熱蓄熱体を使用し
ているために以下に述べるように問題があった。In the water heater having the structure shown in FIG. 14, the liquid return pipe 12 is connected to the evaporation pipe 8 in the evaporation unit 2.
It is operated by supplying a liquid-phase working fluid from the side,
The operation is stopped by stopping the supply of the working fluid. However, since the sensible heat storage body is used as the heat storage body, there is a problem as described below.
【0005】すなわち蒸発管8に作動液を流入させた場
合、蒸発管8の内壁面が蓄熱体3と同程度に高温になっ
ているから、蒸発管8の内壁面に接触した作動液は直ち
に沸騰して蒸発する。そのため蒸発管8の内部での液面
高さが高くならず、蒸発管8の内面全体を作動流体の蒸
発面として有効に利用できないばかりか、蓄熱体3の下
側部分のみから熱が取り出され、蓄熱体3の全体を有効
に活用できない問題があった。That is, when the working fluid is flown into the evaporation pipe 8, the inner wall surface of the evaporation pipe 8 is as hot as the heat storage body 3, so that the working liquid which comes into contact with the inner wall surface of the evaporation pipe 8 immediately. It boils and evaporates. Therefore, the liquid level inside the evaporation pipe 8 does not become high, and the entire inner surface of the evaporation pipe 8 cannot be effectively used as the evaporation surface of the working fluid, and heat is taken out only from the lower part of the heat storage body 3. However, there is a problem that the entire heat storage body 3 cannot be effectively utilized.
【0006】また作動液の沸騰によってその一部が液体
のまま吹き上げられることがあるが、その多くは蒸発管
8の内部をそのまま落下するので、蒸発管8の高い位置
へ作動液を供給することが困難であった。A part of the working liquid may be blown up as it is due to boiling of the working liquid, but most of the liquid drops inside the evaporation pipe 8 as it is, so the working liquid should be supplied to a higher position of the evaporation pipe 8. Was difficult.
【0007】他方、ヒートパイプ1の動作の停止は、前
記液戻り管12から蒸発管8への作動液の流入を止める
ことによって行うが、そのために液戻り管12に開閉弁
を設けてこれを閉止することにより、ヒートパイプ1の
動作を停止するとしても、各蒸発管8の内部に作動液が
残り、これが完全に蒸発してしまうまでは、ヒートパイ
プ1が動作し続けるが、従来の給湯器では、停止時に蒸
発管8に残存する作動液の量が多いために、蓄熱体3か
ら不必要に熱を取り出してしまう不都合があった。On the other hand, the operation of the heat pipe 1 is stopped by stopping the inflow of the working liquid from the liquid return pipe 12 into the evaporation pipe 8. For this purpose, an opening / closing valve is provided in the liquid return pipe 12 to stop the operation. Even if the operation of the heat pipe 1 is stopped by closing, the heat pipe 1 continues to operate until the working liquid remains inside each evaporation pipe 8 and completely evaporates. In the container, there is a disadvantage that heat is unnecessarily taken out from the heat storage body 3 because the amount of the hydraulic fluid remaining in the evaporation pipe 8 at the time of stop is large.
【0008】また残存液の蒸発に伴ってヒートパイプ1
の内部が高圧になってしまうので、このような事態を防
ぐために、残存作動流体の蒸気を凝縮させる特別な手段
を必要とする不都合があった。Further, as the residual liquid evaporates, the heat pipe 1
There is a disadvantage that a special means for condensing the vapor of the residual working fluid is required in order to prevent such a situation because the inside of the cylinder becomes high pressure.
【0009】ループ型ヒートパイプは熱サイフォン型ヒ
ートパイプを発展させたもので、上記のように作動液の
沸騰による蒸発を行わせることができるので、熱流束を
大きくすることができるが、特に始動時においては、作
動液を蒸発部の必要十分な高さにまで供給することが困
難であって、始動時の熱輸送量が少なく、始動特性を改
善する必要があった。The loop type heat pipe is a development of the thermosyphon type heat pipe. Since the loop type heat pipe can evaporate the working fluid by boiling as described above, the heat flux can be increased. In some cases, it was difficult to supply the working liquid to the required and sufficient height of the evaporation portion, the heat transport amount at the time of starting was small, and it was necessary to improve the starting characteristics.
【0010】この発明は上記の事情を背景としてなされ
たものであって、蒸発管での作動流体の蒸発を促進させ
ることができるループ型ヒートパイプの蒸発部の構造を
提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a structure of an evaporation portion of a loop heat pipe capable of promoting evaporation of a working fluid in an evaporation pipe. It is a thing.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、外部からの入熱によって作動流体の
蒸発する蒸発部と放熱することによって作動流体蒸気を
凝縮させる凝縮部とを、全体として循環路を形成するよ
う連結したループ型ヒートパイプにおいて、前記蒸発部
が蓄熱体中に上下方向に向けて配置されるとともに、そ
の蒸発部の下部に作動流体流入口が設けられ、かつその
蒸発部の内部に、蒸発部の内壁面に沿った作動流体流路
が形成されるよう充填物が設けられていることを特徴と
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention comprises an evaporating portion for evaporating a working fluid by heat input from the outside and a condensing portion for condensing a working fluid vapor by radiating heat. In a loop type heat pipe connected so as to form a circulation path as a whole, the evaporator is arranged vertically in the heat storage body, and a working fluid inlet is provided below the evaporator, and A filling material is provided inside the evaporation portion so that a working fluid flow path is formed along the inner wall surface of the evaporation portion.
【0012】[0012]
【作用】この発明においては、蒸発部の下部から流入し
た作動流体が蒸発部において加熱されて蒸発し、その蒸
気が凝縮部に流れた後に放熱して凝縮することにより作
動流体の蒸発潜熱として熱を輸送する。蒸発部に流入し
た作動液は、蒸発部の内面から熱を受けて沸騰して気泡
を発生するが、作動流体流路は蒸発部の内面に沿った狭
い流路であるから、気泡によって作動液が上方まで運ば
れ、また作動流体流路自体の幅が狭いから、液面高さが
高くなり、したがって作動液が接触する面積が広くなる
ために作動液の蒸発が促進され、熱輸送量が多くなる。
また作動液の供給を止めた際に蒸発部の内部に残留する
作動液の量は、作動流体流路が狭いことにより少量にな
り、したがって蓄熱体から取り出される熱量が少なくで
き、作動液の供給を停止した後に生じる作動流体の蒸発
量すなわち熱輸送量が少なくなる。According to the present invention, the working fluid flowing from the lower portion of the evaporation portion is heated and evaporated in the evaporation portion, and the vapor flows to the condensation portion and then radiates heat to be condensed to generate heat as evaporation latent heat of the working fluid. To transport. The working fluid that has flowed into the evaporation section receives heat from the inner surface of the evaporation section and boils to generate bubbles, but since the working fluid channel is a narrow channel along the inner surface of the evaporation section, the working fluid is generated by the bubbles. Are conveyed to the upper side, and the width of the working fluid channel itself is narrow, so the height of the liquid surface is high, and therefore the area in which the working fluid comes into contact is widened, so that evaporation of the working fluid is promoted and the amount of heat transport is increased. Will increase.
Also, when the supply of hydraulic fluid is stopped, the amount of hydraulic fluid remaining inside the evaporation unit is small due to the narrow working fluid flow path, so the amount of heat extracted from the heat storage body can be reduced, and the supply of hydraulic fluid can be reduced. The amount of evaporation of the working fluid, that is, the amount of heat transfer, which occurs after stopping the operation is reduced.
【0013】[0013]
【実施例】つぎにこの発明を蓄熱型給湯器のループ型ヒ
ートパイプに適用した例を図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to a loop type heat pipe of a heat storage type water heater will be described with reference to the drawings.
【0014】図1はその給湯器を原理的に示す概略図で
あって、熱源である蓄熱体20から温水用熱交換器21
にループ型のヒートパイプ22によって熱を輸送するよ
うになっている。すなわち蓄熱体20は金属ブロックや
蓄熱レンガなどの顕熱として蓄熱を行うものであり、そ
の内部には蒸発管23が上下方向に向けて形成されてお
り、さらにその蒸発管23の内部には、図2に示すよう
に、中実軸状の充填物24が蒸発管23の中心軸線にほ
ぼ沿って配置されている。この充填物24は、例えば金
属棒などの高温下での安定性に富み、かつ蒸発管23よ
り小径のものであって、蒸発管23の中心部に配置され
ることにより、その外周側に、流路断面積の小さい環状
空間を形成している。また前記蓄熱体20には、電熱ヒ
ータなどの加熱器25が設けられている。FIG. 1 is a schematic view showing the principle of the water heater, which is from a heat storage body 20 as a heat source to a heat exchanger 21 for hot water.
The loop type heat pipe 22 transfers heat. That is, the heat storage body 20 stores heat as sensible heat of a metal block, a heat storage brick, or the like, and an evaporation pipe 23 is formed in the inside thereof in the vertical direction, and further inside the evaporation pipe 23, As shown in FIG. 2, a solid shaft-shaped packing 24 is arranged substantially along the central axis of the evaporation pipe 23. The filling 24 is highly stable under high temperature, such as a metal rod, and has a smaller diameter than the evaporation pipe 23. By being arranged in the center of the evaporation pipe 23, the filling 24 is An annular space having a small flow passage cross-sectional area is formed. Further, the heat storage body 20 is provided with a heater 25 such as an electric heater.
【0015】他方、温水用熱交換器21は、例えば放熱
管26の外側に水Wを流すことにより、放熱管26と水
Wとの間で熱交換させ、温水を得るようになっている。On the other hand, in the hot water heat exchanger 21, for example, by flowing water W to the outside of the radiating pipe 26, heat is exchanged between the radiating pipe 26 and the water W to obtain hot water.
【0016】そして前記蒸発管23の上端側流出部と放
熱管26の流入口とが蒸気管27によって接続され、ま
たその放熱管26の流出口と蒸発管23の下端側流入部
とが液戻り管28によって接続されている。この液戻り
管28には、液溜め部29が介装されるとともに、その
液溜め部29と蒸発管23との間に制御弁30が介装さ
れている。The upper outlet of the evaporation pipe 23 and the inlet of the heat radiation pipe 26 are connected by a steam pipe 27, and the outlet of the heat radiation pipe 26 and the lower inlet of the evaporation pipe 23 return to the liquid. It is connected by a pipe 28. A liquid reservoir 29 is provided in the liquid return pipe 28, and a control valve 30 is provided between the liquid reservoir 29 and the evaporation pipe 23.
【0017】したがって蒸発管23と放熱管26とは、
蒸気管27および液戻り管28によって全体として循環
路を形成するよう接続されており、その循環路の内部
に、非凝縮性ガスを排気した状態でフロンなどの凝縮性
の流体が作動流体31として封入され、ループ型ヒート
パイプとなっている。Therefore, the evaporation pipe 23 and the radiation pipe 26 are
The steam pipe 27 and the liquid return pipe 28 are connected so as to form a circulation path as a whole, and a condensable fluid such as CFC is used as a working fluid 31 inside the circulation path in a state where a non-condensable gas is exhausted. Enclosed, it becomes a loop type heat pipe.
【0018】つぎに上述した給湯器の作用について説明
する。先ず蓄熱は加熱器25を動作させることにより行
い、その場合、制御弁30を閉じて作動流体31の蒸発
管23への流入を阻止しておく。蓄熱体20は前述した
ように顕熱蓄熱材からなるものであるから、可及的に高
温に加熱することにより多量の熱を蓄える。Next, the operation of the water heater described above will be described. First, heat is stored by operating the heater 25. In that case, the control valve 30 is closed to prevent the working fluid 31 from flowing into the evaporation pipe 23. Since the heat storage body 20 is made of a sensible heat storage material as described above, it stores a large amount of heat by being heated to a temperature as high as possible.
【0019】給湯を行う場合には、先ず制御弁30を開
いて、液溜め部29から蒸発管23内に所定量づつ作動
流体31を流入させる。蒸発管23の内部は蓄熱体20
と同程度に高温になっているから、液相の作動流体31
は蒸発管23の内部に流入すると直ちに激しく沸騰する
が、蒸発管23の内部には前記軸状充填物24が挿入さ
れて狭い環状断面の空間となっているから、作動流体3
1の沸騰に伴ってその液滴が高い位置まで吹き上げら
れ、しかもその液滴は蒸発管23の内面に付着する。そ
の結果、作動流体31の蒸発は、蒸発管23の内壁面の
広い範囲で生じ、また蓄熱体20からの熱の取出しは、
上下の各位置で偏りが特に大きくならずに行われる。When hot water is supplied, the control valve 30 is first opened to allow the working fluid 31 to flow from the liquid reservoir 29 into the evaporation pipe 23 by a predetermined amount. The inside of the evaporation pipe 23 is the heat storage body 20.
Since the temperature is as high as
Immediately vigorously boils when flowing into the inside of the evaporation pipe 23, but since the axial filling 24 is inserted into the inside of the evaporation pipe 23 to form a space having a narrow annular cross section, the working fluid 3
With the boiling of 1, the droplet is blown up to a high position, and the droplet adheres to the inner surface of the evaporation pipe 23. As a result, the evaporation of the working fluid 31 occurs in a wide range of the inner wall surface of the evaporation pipe 23, and the heat is removed from the heat storage body 20.
The deviation is not particularly large at the upper and lower positions.
【0020】蒸発管23の内部で発生した作動流体31
の蒸気は、蒸気管27を経て温水用熱交換器21におけ
る放熱管26に流れる。したがってその外周側に水Wを
流しておけば、放熱管26の内部を流れる作動流体蒸気
が放熱して水Wを所定温度の温水に加熱し、また作動流
体31は凝縮する。そして液化した作動流体31は、液
戻り管28を経て液溜め部29に還流する。Working fluid 31 generated inside the evaporation pipe 23
Of the steam flows through the steam pipe 27 to the radiating pipe 26 in the heat exchanger 21 for hot water. Therefore, if the water W is flown on the outer peripheral side, the working fluid vapor flowing inside the radiating pipe 26 radiates heat to heat the water W to warm water of a predetermined temperature, and the working fluid 31 is condensed. Then, the liquefied working fluid 31 is returned to the liquid reservoir 29 via the liquid return pipe 28.
【0021】また給湯の停止は、温水用熱交換器21へ
の水Wの供給の停止と併せて前記制御弁30を閉止する
ことにより行う。その場合、制御弁30の閉止時に蒸発
管23の内部に残存する作動流体31の量は、蒸発管2
3の中心部が前記軸状充填物24で占められているため
に僅少になり、したがって制御弁30の閉止後に生じる
作動流体31の蒸発量、すなわち蓄熱体20から取出さ
れる熱量が少なくなる。それに伴い、このようにして生
じた作動流体蒸気から熱を奪って凝縮させる蓄熱機能を
温水用熱交換器21に付与するとしても、その容量は小
さくてよく、したがって給湯器を全体として小型化する
ことができる。The hot water supply is stopped by stopping the supply of the water W to the hot water heat exchanger 21 and closing the control valve 30. In that case, the amount of the working fluid 31 remaining inside the evaporation pipe 23 when the control valve 30 is closed is determined by the evaporation pipe 2
Since the central portion of 3 is occupied by the axial filling 24, the amount is small, and therefore the amount of evaporation of the working fluid 31 generated after the control valve 30 is closed, that is, the amount of heat extracted from the heat storage body 20 is reduced. Accordingly, even if the heat exchanger 21 for hot water is provided with a heat storage function of depriving heat from the working fluid vapor generated in this way and condensing it, its capacity may be small, and therefore, the water heater as a whole is downsized. be able to.
【0022】ここで前述した充填物24を使用すること
による効果を確認するために行った実験結果を図3に示
す。その実験は、外径が19mmの蒸発管を蓄熱体の内部
に設けるとともに、その内面に金属メッシュからなるウ
イックを設け、さらにその蒸発管の中心軸線に沿って外
径が8mmの軸状の充填物を配置し、蓄熱体を500度程
度に加熱するとともに、蒸発管に作動液を流入させて熱
輸送を開始し、その際の蓄熱体の温度変化を上部と下部
とで測定したものである。また比較例として軸状充填物
を用いない場合についても同様に測定した。図3の実線
がこの発明例の結果を示し、破線が比較例の結果を示し
ており、これらから明らかなように、軸状充填物を使用
すれば、蓄熱体の上部での温度降下が速くなり、またそ
れに伴い下部での温度降下が若干緩和され、このことか
ら、蓄熱体の全体から熱が取出されていることが認めら
れた。したがって軸状充填物を使用した場合には、蓄熱
体の広い範囲から効率よく熱を取出し、またその量が多
くなるので、始動特性が向上する。FIG. 3 shows the result of an experiment conducted to confirm the effect of using the above-mentioned filling material 24. In the experiment, an evaporation tube with an outer diameter of 19 mm was installed inside the heat storage body, a wick made of a metal mesh was installed on the inner surface, and a shaft-shaped filling with an outer diameter of 8 mm was provided along the central axis of the evaporation tube. An object is arranged, the heat storage body is heated to about 500 degrees, and the working liquid is caused to flow into the evaporation pipe to start heat transfer, and the temperature change of the heat storage body at that time is measured at the upper portion and the lower portion. .. Further, as a comparative example, the same measurement was performed when the axial filler was not used. The solid line in FIG. 3 shows the result of this invention example, and the broken line shows the result of the comparative example. As is clear from these, when the axial packing is used, the temperature drop at the upper part of the heat storage body is fast. In addition, the temperature drop in the lower part was moderated accordingly, and it was confirmed that heat was taken out from the entire heat storage body. Therefore, when the axial filler is used, heat is efficiently extracted from a wide area of the heat storage body and the amount thereof is increased, so that the starting characteristics are improved.
【0023】ところで上記の実施例から知られるように
この発明は、蒸発管23の内部に充填物を配置すること
により中心側の所謂デッドスペースすなわち蒸発に寄与
しない部分を埋めることにより始動時の作動流体の蒸発
を促進するものであり、したがって使用する充填物は上
記の実施例で示したものに限られず、また蒸発管23の
形状構造も上記の実施例で示したものに限定されない。
以下にこの発明で使用することのできる充填物や蒸発管
の例を示す。By the way, as is known from the above-mentioned embodiment, the present invention operates at the time of starting by filling a so-called dead space on the center side, that is, a portion which does not contribute to the evaporation by arranging the filling inside the evaporation pipe 23. Since it promotes the evaporation of the fluid, the packing used is not limited to the one shown in the above embodiment, and the shape and structure of the evaporation pipe 23 are not limited to those shown in the above embodiment.
Examples of filling materials and evaporation tubes that can be used in the present invention are shown below.
【0024】図4に示す例は、軸状充填物24と蒸発管
23との間に支持部24aを設けた例である。このよう
に構成すれば、軸状充填物24を確実かつ容易に固定で
き、また隙間が均一に分布するので、熱の流れが偏ら
ず、熱効率がよくなる。The example shown in FIG. 4 is an example in which a supporting portion 24a is provided between the shaft-shaped filler 24 and the evaporation pipe 23. According to this structure, the shaft-shaped filler 24 can be reliably and easily fixed, and the gaps are evenly distributed, so that the heat flow is not biased and the thermal efficiency is improved.
【0025】図5の(A)および(B)に示す例は、軸
状充填物24を支える支持部24bとしてピンフィンを
用いたものである。すなわちピンフィンである支持部2
4bは、軸状充填物24と蒸発管23との間にほぼ水平
に配置され、かつ各支持部24bは軸状充填物24の軸
線方向に交互にずれて配置され、さらに軸状充填物24
と蒸発管23とのそれぞれに対して伝熱的に接触した状
態となっている。このようにすれば等価的に伝熱面積が
拡大されるので、軸状充填物24への熱伝達が良好にな
る。In the example shown in FIGS. 5A and 5B, a pin fin is used as the supporting portion 24b for supporting the axial filling 24. That is, the support portion 2 which is a pin fin
4b are arranged substantially horizontally between the axial packing 24 and the evaporation pipe 23, and the respective support portions 24b are arranged alternately offset in the axial direction of the axial packing 24.
And the evaporation tube 23 are in heat contact with each other. By doing so, the heat transfer area is equivalently expanded, so that the heat transfer to the shaft-shaped filler 24 is improved.
【0026】図6に示す例は、軸状充填物24を支える
手段として螺旋状支持部24cを用いた例である。この
螺旋状支持部24cは、図6には間欠的に設けたように
示してあるが、全体が連続したものであってもよい。こ
の図6に示す例では、軸状充填物24への伝熱面積が拡
大されることに加え、作動流体蒸気の流れが乱流となる
ので、その大部分が伝熱面と接触し、したがって熱効率
が良くなる。The example shown in FIG. 6 is an example in which a spiral support portion 24c is used as a means for supporting the axial filling 24. Although the spiral support portion 24c is shown as being provided intermittently in FIG. 6, it may be continuous as a whole. In the example shown in FIG. 6, in addition to the expansion of the heat transfer area to the axial filling 24, the flow of the working fluid vapor becomes turbulent, so most of it comes into contact with the heat transfer surface, and Thermal efficiency is improved.
【0027】図7および図8に示す例は、充填物として
複数の球体34を用いた例であり、このような充填物で
あれば、球体34と蒸発管23との間の隙間が作動流体
流路となり、上記の実施例と同様な作用・効果を得るこ
とができる。The examples shown in FIGS. 7 and 8 are examples in which a plurality of spheres 34 are used as the filling material. With such a filling material, the gap between the spheres 34 and the evaporation pipe 23 is the working fluid. It becomes a flow path, and it is possible to obtain the same actions and effects as those of the above-mentioned embodiment.
【0028】図9に示す例は、蒸発管23を楕円管とし
た例である。このような構成であれば、球体34を容易
に充填できるうえに、作動流体流路を充分確保でき、さ
らに薄型蓄熱体に適したものとなり、スペース効率が良
くなる。The example shown in FIG. 9 is an example in which the evaporation tube 23 is an elliptical tube. With such a structure, the spheres 34 can be easily filled, a working fluid channel can be sufficiently secured, and the structure is suitable for a thin heat storage body, and space efficiency is improved.
【0029】図10に示す例は、軸状充填物44として
中空軸を使用し、かつその中空軸を蒸発管23の底面側
に開口させ、さらにその内部に蓄熱体20を入り込ませ
たものである。このような構成であれば、その軸状充填
物44の外表面も作動流体の蒸発面となるので、作動流
体の蒸発を更に促進することができる。In the example shown in FIG. 10, a hollow shaft is used as the shaft-shaped packing 44, the hollow shaft is opened to the bottom side of the evaporation pipe 23, and the heat storage body 20 is further inserted therein. is there. With such a configuration, the outer surface of the shaft-shaped packing 44 also serves as the evaporation surface of the working fluid, so that the evaporation of the working fluid can be further promoted.
【0030】図11は上側の外径が次第に小さくなるテ
ーパ軸54を充填物とした例である。このような構成で
あれば、作動流体蒸気の量が多くなる上部での流路幅が
広くなるから、作動流体の蒸発を促進し、かつ流動抵抗
を少なくすることができる。FIG. 11 shows an example in which the taper shaft 54 whose outer diameter on the upper side is gradually reduced is used as the filling material. With such a configuration, since the flow path width in the upper portion where the amount of the working fluid vapor is large becomes wide, the evaporation of the working fluid can be promoted and the flow resistance can be reduced.
【0031】図12は図11に示す例と同様な作用・効
果を得るよう構成したものであり、蒸発管23および充
填物64を上側で径の大きくなるテーパ状のものとした
例である。これらのテーパ角が等しければ、流路幅は広
くならないが、流路の径が上側で大きくなるから、流路
の断面積が広くなり、その結果、作動流体の蒸発を促進
し、かつ流動抵抗を少なくすることができる。FIG. 12 is constructed so as to obtain the same action and effect as the example shown in FIG. 11, and is an example in which the evaporation pipe 23 and the filling material 64 are tapered so that the diameter increases on the upper side. If these taper angles are equal, the flow passage width will not be wide, but the diameter of the flow passage will be larger at the upper side, so the cross-sectional area of the flow passage will be wider, and as a result, the evaporation of the working fluid will be accelerated and the flow resistance will increase. Can be reduced.
【0032】図13は撚線74を充填物とした例であ
る。このようにすれば、作動流体が平均的に拡散され、
熱効率が良くなる。FIG. 13 shows an example in which the stranded wire 74 is used as a filling material. In this way, the working fluid is spread evenly,
Thermal efficiency is improved.
【0033】ところで図3に示す結果を得るために行っ
た実験で使用したように、蒸発管の内面にウイックを設
けてもよいのであり、そのウイックとしては、前述した
金属メッシュ以外に、蒸発管の内面に形成した細溝であ
ってもよい。なお、その細溝は軸線方向に沿うものであ
ってもよく、あるいはスパイラル状のものであってもよ
い。By the way, as used in the experiment performed to obtain the results shown in FIG. 3, a wick may be provided on the inner surface of the evaporation tube. As the wick, in addition to the metal mesh described above, an evaporation tube may be used. It may be a fine groove formed on the inner surface of the. The narrow groove may be along the axial direction, or may be spiral.
【0034】また軸線方向に沿うヒダを形成したパイプ
を蒸発管として用い、そのヒダの部分をウイックとして
作用する細溝としてもよい。Further, a pipe having a fold along the axial direction may be used as an evaporation pipe, and the fold portion may be a narrow groove which acts as a wick.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、蒸発管内の空間が流路断面積の狭い縦長のも
のとなるために、作動流体の沸騰に伴って吹き上げられ
る作動流体の到達位置が高くなり、その結果、蒸発管の
上下の広い範囲に亘って作動流体が分散されて供給され
ることになるため、実質的な蒸発面積が広くなり、作動
流体の蒸発を効率良く行うことができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, since the space in the evaporation pipe has a vertically long narrow passage cross-sectional area, the working fluid blown up with the boiling of the working fluid is The arrival position becomes high, and as a result, the working fluid is distributed and supplied over a wide range above and below the evaporation pipe, so that the substantial evaporation area is widened and the working fluid is efficiently evaporated. be able to.
【0036】また蒸発管への作動流体の供給を止めた際
に蒸発管の内部に残存する作動流体の量を少なくできる
ので、作動流体の供給停止後の不必要な熱の取出しを少
なくし、さらにはそのようにして取出された熱を一時的
に蓄える手段を小型化することができる。Further, since the amount of the working fluid remaining inside the evaporation pipe when the supply of the working fluid to the evaporation pipe is stopped can be reduced, unnecessary heat extraction after the supply of the working fluid is reduced, Furthermore, the means for temporarily storing the heat thus extracted can be miniaturized.
【図1】この発明による蒸発部を含む給湯器の一例を示
す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a water heater including an evaporation unit according to the present invention.
【図2】図1に示す蒸発部における蒸発管の拡大断面図
である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an evaporation pipe in the evaporation unit shown in FIG.
【図3】実験結果を示す線図である。FIG. 3 is a diagram showing experimental results.
【図4】この発明の他の例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another example of the present invention.
【図5】ピンフィンである支持部を用いた例を示す断面
図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example using a support portion which is a pin fin.
【図6】螺旋状支持部を用いた例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example using a spiral support portion.
【図7】球体を充填物としたこの発明の他の例を示す縦
断面図である。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing another example of the present invention in which a spherical body is used as the filling material.
【図8】その横断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view thereof.
【図9】楕円管を蒸発管として用いた例の横断面図であ
る。FIG. 9 is a cross-sectional view of an example in which an elliptic tube is used as an evaporation tube.
【図10】中空軸を軸状充填物とした例を示す縦断面図
である。FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing an example in which a hollow shaft is used as a shaft-shaped packing.
【図11】テーパ軸状充填物を用いた例を示す縦断面図
である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing an example using a taper shaft-shaped filler.
【図12】充填物および蒸発管をテーパ状とした例を示
す縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view showing an example in which the packing and the evaporation tube are tapered.
【図13】撚線を充填物とした例を示す縦断面図であ
る。FIG. 13 is a vertical cross-sectional view showing an example in which a twisted wire is used as a filler.
【図14】従来のループ型ヒートパイプを用いた給湯器
の一般的な構造を示す系統図である。FIG. 14 is a system diagram showing a general structure of a water heater using a conventional loop heat pipe.
20…蓄熱体、 22…ヒートパイプ、 23…蒸発
管、 24,44…軸状充填物、 31…作動流体、
34…球体、 54…テーパ軸、 64…充填物、 7
4…撚線。20 ... Heat storage body, 22 ... Heat pipe, 23 ... Evaporation pipe, 24, 44 ... Axial packing, 31 ... Working fluid,
34 ... Sphere, 54 ... Tapered shaft, 64 ... Filling material, 7
4: Stranded wire.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 吉秀 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 岡田 純 東京都千代田区内幸町一丁目1番3号 東 京電力株式会社内 (72)発明者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 益子 耕一 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshihide Sugita 1-3-3 Uchiyuki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Jun 1-3-1 Uchisai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo East Within Kyoden Electric Co., Ltd. (72) Inventor Shotaro Yoshida 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd. (72) Inventor Masataka Mochizuki 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd. (72) Inventor Koichi Masuko 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd.
Claims (1)
する蒸発部と放熱することによって作動流体蒸気を凝縮
させる凝縮部とを、全体として循環路を形成するよう連
結したループ型ヒートパイプにおいて、 前記蒸発部が蓄熱体中に上下方向に向けて配置されると
ともに、その蒸発部の下部に作動流体流入口が設けら
れ、かつその蒸発部の内部に、蒸発部の内壁面に沿った
作動流体流路が形成されるよう充填物が設けられている
ことを特徴とするループ型ヒートパイプの蒸発部の構
造。1. A loop-type heat pipe in which an evaporation part for evaporating a working fluid by heat input from the outside and a condensing part for condensing a working fluid vapor by radiating heat are connected to form a circulation path as a whole, The evaporation part is arranged in the heat storage body in the vertical direction, a working fluid inlet is provided in the lower part of the evaporation part, and the working fluid along the inner wall surface of the evaporation part is provided inside the evaporation part. A structure of an evaporation part of a loop heat pipe, wherein a filling material is provided so as to form a flow path.
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1991
- 1991-10-29 JP JP3320079A patent/JP2663316B2/en not_active Expired - Fee Related
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