JPH08193792A - 蓄熱型ヒートパイプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給湯能力に優れ、かつ製造コストが安価な給
湯装置を提供する。 【構成】 熱源となる蓄熱材１９と、それよりも高位置
に配設されかつ水との熱交換で温水を得る熱交換器２３
とが、蓄熱材１９をほぼ水平状態に貫通する蒸発管２６
と、開閉弁３２を介装する液戻し管３０とによって密閉
構造の循環路３１を形成するよう連結されている。さら
に、その循環路３１の内部に蒸発および凝縮を行う作動
流体Ａが封入されてヒートパイプ２０化された構成の蓄
熱型ヒートパイプ式給湯装置において、蒸発管２６のう
ち前記蓄熱材１９を貫通する箇所が直線状構造のパイプ
からなるとともに、その蒸発管２６の内部に作動流体巻
上げ用の螺旋状部材２８が同軸状に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱体に蓄えた熱を
ヒートパイプにより取り出して温水を得る型式の給湯装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４を参照して、従来の蓄熱型ヒートパ
イプ式給湯装置の一例について説明する。ループ型のヒ
ートパイプ１の蒸発部２には、高温の蓄熱体３が配設さ
れており、またそのヒートパイプ１の凝縮部４には、水
Ｗを温水Ｂに熱交換する熱交換器５が配設されている。
この蒸発部２は、格子状に組み付けられた蒸発管６によ
って形成されている。すなわち、上下に平行配置される
上部ヘッダー管７と下部ヘッダー管８と、これらヘッダ
ー管７，８の間に格子状に接続された多数本の接続管９
とから形成されている。そして、この蒸発管６は、後述
の金属ブロック１０内に鋳込まれている。

【０００３】上部ヘッダー管７の一端部は、上方に配設
された熱交換器５の蛇行管１１の流入口に蒸気管１２を
介して接続されている。そして、この蛇行管１１の流出
口は、弁１３が介設された戻り管１４を介して下方に位
置する下部ヘッダー管８に接続されている。すなわち、
全体として密閉した循環路を形成している。さらに、こ
の循環路の内部に、真空脱気した状態でアルコールや水
等の凝縮性の流体が作動液Ａとして封入され、ヒートパ
イプ１化されている。このように、蒸発管６を格子状に
組み付けることで蓄熱体３との熱伝達面積を確保し、効
率良く作動液Ａを蒸発させる構成になっている。

【０００４】前記蓄熱体３は、アルミ合金や鋳鉄などか
らなる金属ブロック１０と、その側方に配置され、かつ
一体的に締結された蓄熱レンガ１５とから構成されてい
る。そして、この金属ブロック１０には、前記蒸発管６
が各ヘッダー管をほぼ水平にした状態で貫通している。
また、接続管９の上、中、下の三箇所の左右両側には、
電気ヒータ１６が装着されている。そして、金属ブロッ
ク１０は、１本の接続管９毎に直方体のブロック１７に
分割されており、すなわち、図４の（ｂ）に示すよう
に、これらのブロック１７の相互の間には、個々の熱膨
張を吸収可能な空隙１８が設けられている。

【０００５】したがって、上記の給湯装置では、ヒート
パイプの弁１３を所定開度に開くと、戻り管１４内に溜
められていた液相の作動液Ａが下部ヘッダー管８内に流
下するとともに、その下部ヘッダー管８および各接続管
９を介して伝達される蓄熱体３の熱によって加熱されて
蒸発する。その蒸気は、上部ヘッダー管７側に流れると
ともに、温度と圧力が共に低い凝縮部の熱交換器５に向
けて流動する。そして、熱交換器５において水Ｗと熱交
換して凝縮する。これにより、温水Ｂが得られる。な
お、再度液相になった作動液Ａは、重力により戻り管１
４を流下して再び下部ヘッダー管８内に流れ込み、そこ
で加熱されて蒸発する。

【０００６】ここで、蓄熱体３に蓄熱する際などには、
金属ブロック１０とその内部の蒸発管９とが、それぞれ
熱膨張する。この場合、金属ブロック１０の方が熱容量
が大きく、かつ熱膨張率も大きいことから、蒸発管９に
対してより多く熱膨張するが、上記構成の給湯装置で
は、金属ブロック１０が空隙１８によって複数のブロッ
ク１７に分割されているため、各ブロック１７はそれぞ
れ独立して熱膨張し、その膨張分が空隙１８に吸収され
る。したがって、金属ブロック１０と蒸発管９との熱膨
張差に起因する熱応力が、特に各ヘッダー管と接続管９
との溶接部分に掛からなくなり、そのため、上記の給湯
装置では長期に亘って使用しても蒸発管９が変形した
り、あるいは金属ブロック１０に亀裂が生じる等の不都
合が生じない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の給湯装置は、給湯能力に優れかつ長期使用における信
用度の高いものではあるが、その製造工程において上下
ヘッダー管と複数本の接続管９とを溶接して接続した
り、あるいは鋳造や切削等の手段により金属ブロック１
０に空隙１８を形成する必要があるから、その分だけ製
造コストが嵩む問題があった。

【０００８】そこで、この種の給湯装置において製造コ
ストを低減させる手段の一例として、格子状構造（複数
本構造）とされていた蒸発管を直線状構造、すなわちス
トレート管を採用することが考えられる。このようにす
れば、当然、溶接コストを省くことができ、しかも、被
溶接部分が無いことで蒸発管自体の熱応力に対する強度
が向上するから、金属ブロックに空隙を設ける必要が無
くなり、総じて製造コストを低く抑えることができる。
なお、この場合には、金属ブロックとの熱伝達面積を確
保するために、蒸発管の素材としては可及的に径の太い
パイプが採用される。

【０００９】しかしながら、このように蒸発管を直線状
構造にすることには、以下に述べるような問題がある。
まず、前述のように、この種の給湯装置では蒸発管は水
平に配設されるから、蒸発管が大径のパイプから形成さ
れていると、そこに流入した液相作動流体が、内壁面の
うち上方部分に接触しないおそれがある。すなわち、蒸
発管の内面全体を作動流体の蒸発面として有効に利用で
きず、そのために給湯装置としての給湯能力が低下する
おそれがある。また、蓄熱体の下側部分のみから熱が取
り出されることになり、蓄熱体の全体を有効に活用でき
ないばかりか、温度の不均一によって熱応力が蒸発管に
対して生じるから、従来の格子状構造よりも強度が向上
しているものの、蒸発管が歪むおそれがある。

【００１０】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、給湯能力に優れるとともに、製造コストが安価
で、しかも長期使用時における信頼性の高い蓄熱型ヒー
トパイプ式給湯装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明は、熱源となる蓄熱材と、その蓄熱材より
も高い位置に配設され、かつ水との熱交換で温水を得る
熱交換器とが、前記蓄熱材をほぼ水平状態に貫通する蒸
発管と、開閉弁を介装する液戻し管とによって密閉構造
の循環路を形成するよう連結されるとともに、その循環
路の内部に蒸発および凝縮を行う作動流体が封入されて
ヒートパイプ化された構成の蓄熱型ヒートパイプ式給湯
装置において、前記蒸発管のうち前記蓄熱材を貫通する
箇所が直線状構造のパイプからなるとともに、その蒸発
管の内部に作動流体巻上げ用の螺旋状部材が同軸状に配
置されていることを特徴とするものである。

【００１２】請求項２の発明は、熱源となる蓄熱材と、
その蓄熱材よりも高い位置に配設され、かつ水との熱交
換で温水を得る熱交換器とが、前記蓄熱材をほぼ水平状
態に貫通する蒸発管と、開閉弁を介装する液戻し管とに
よって密閉構造の循環路を形成するよう連結されるとと
もに、その循環路の内部に蒸発および凝縮を行う作動流
体が封入されてヒートパイプ化された構成の蓄熱型ヒー
トパイプ式給湯装置において、前記蒸発管のうち前記蓄
熱材を貫通する箇所が直線状構造のパイプからなるとと
もに、その蒸発管の上面側に沿わされた状態で前記液戻
し管が配設され、さらに、この液戻し管のうち前記蒸発
管に沿わされた部分の底面部に、前記蒸発管の上面部に
連通する小孔が複数形成されていることを特徴とするも
のである。

【００１３】請求項３の発明は、熱源となる蓄熱材と、
その蓄熱材よりも高い位置に配設され、かつ水との熱交
換で温水を得る熱交換器とが、前記蓄熱材をほぼ水平状
態に貫通する蒸発管と、開閉弁を介装する液戻し管とに
よって密閉構造の循環路を形成するよう連結されるとと
もに、その循環路の内部に蒸発および凝縮を行う作動流
体が封入されてヒートパイプ化された構成の蓄熱型ヒー
トパイプ式給湯装置において、前記蒸発管のうち前記蓄
熱材を貫通する箇所が直線状構造のパイプからなるとと
もに、その蒸発管に前記液戻し管が遊嵌され、さらに、
その液戻し管のうち前記蒸発管内の上面部に挿入された
範囲内に、作動流体噴出用の小孔が複数形成されている
ことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】上記構成によるこの発明においても、従来一般
のヒートパイプ式給湯装置と同様に、開閉弁を開くこと
で液相の作動流体が蒸発管内に流入するとともに、その
底部に溜められる。その作動流体は、蓄熱材から伝達さ
れる熱によって徐々に蒸発する。その場合、作動流体の
蒸気は、螺旋状部材に導かれて蒸発管内を螺旋状の乱流
となって熱交換器に流動する。また、蒸発管底部の液相
作動流体がその蒸気流に巻上げられて、蒸発管の壁面の
うち上方部分にまで運ばれる。このように、蒸発管のう
ち蓄熱材を貫通する部分の内面ほぼ全面に液相作動流体
が供給されるから、実効蒸発部面積が最大限に広く採ら
れる。

【００１５】そして、熱交換器において作動流体の保有
する熱により水が温水に加熱され、所定箇所に給湯され
る。また、この熱交換器で凝縮して液化した作動流体
は、液戻し管を経由して再び蒸発管内に流入して上記の
サイクルを繰返す。これにより、連続的に給湯される。

【００１６】請求項２に記載の発明においても、弁を所
定開度に開くことによって、液戻し管内に貯溜されてい
た液相作動流体が、重力によって液戻し管の先端部に向
けて流下する。そして、その作動流体は、液戻し管の底
面部に設けられた各小孔を通って液相のまま蒸発管の内
面の上方部に流れ出る。上記の通り、これらの小孔は液
戻し管の長さ方向に亘って複数設けられているから、蒸
発管のうち蓄熱材を貫通する部分の内面の上方部全域が
作動流体によって濡らされた状態となる。

【００１７】その作動流体は、蒸発管の壁面をその周方
向に向けて流下するが、この蒸発管の内面は蓄熱材から
伝達される熱によって既に高温となっているため、その
作動流体は流下途中において徐々に蒸発する。この作動
流体蒸気は、内部圧力の低い熱交換器に向けて流動し、
そこで水と熱交換して凝縮する。これにより温水が得ら
れる。また、液化した作動流体は、液戻し管を経由して
再び蒸発管内に流入して上記のサイクルを繰返す。これ
により、連続的に給湯される。

【００１８】請求項３に記載の発明においても、弁を開
くことで液戻し管内に貯溜されていた液相作動流体が、
その液戻し管の先端部側に流下する。その作動流体は、
各小孔から蒸発管の内面の上方部分に向けて噴出され
る。これらの小孔は液戻し管の長さ方向に亘る複数箇所
に設けられているから、蒸発管のうち蓄熱材を貫通する
部分の上方部に作動流体が均一に供給される。その液相
の作動流体は、蒸発管の壁面をその周方向に向けて流れ
落ちるが、既に蒸発管には蓄熱材の保有する熱が伝達さ
れているから、流下とともに順次加熱されて蒸発する。
この作動流体蒸気は、内部圧力の低い熱交換器に向けて
流動し、そこで水と熱交換して凝縮する。これにより温
水が得られる。また、凝縮して液化した作動流体は、液
戻し管を経由して再び蒸発管内に流入する。そして、上
記と同様のサイクルを継続する。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１の（ａ）において、熱源となる蓄熱体１９
には、ループ型のヒートパイプ２０の蒸発部２１が熱授
受可能に配設され、またそのヒートパイプ２０の凝縮部
２２は、水Ｗを温水Ｂに熱交換する熱交換器２３に配設
されている。前記蓄熱体１９は、蓄熱特性に優れる金属
ブロック２４と、その外側に一体的に締結された蓄熱レ
ンガ２５とによって構成されている。この金属ブロック
２４は、アルミや鋳鉄等から形成された単一の直方体を
成している。また、この金属ブロック２４の内部には、
後述の蒸発管２６が鋳込まれており、さらに、電熱ヒー
タ２７が蒸発管２６の上方および下方の２箇所に直交し
て装着されている。なお、給湯装置の熱源としては、こ
の電熱ヒータ２７に限定されず、適宜なものを採用する
ことができる。

【００２０】前記蒸発管２６は、一例として比較的内径
が大きい円形断面のステンレスパイプが採用されてお
り、前述の通り金属ブロック２４に水平状態に鋳込まれ
ている。そして、この蒸発管２６のうち金属ブロック２
４を貫通している部分は、直管状（ストレート状）を成
している。すなわち、蒸発管２６のその部分は、いわゆ
る直管構造とされている。

【００２１】図１の（ｂ）に示すように、蒸発管２６の
内部には、作動流体巻上げ用の螺旋状部材としての螺旋
状巻付フィン２８が同軸状に、かつフィン部の外縁部分
が蒸発管２６の内壁に接触した状態で挿着されている。
この螺旋状巻付フィン２８は、円形断面の軸とその外周
部に螺旋状に沿うフィンとから形成されるものであり、
ここでは蒸発管２６とほぼ等しい長さとされている。な
お、作動流体巻上げ用の螺旋状部材としては、ここに示
した螺旋状巻付フィン２８に限定されず、要は蒸発管２
６の底部に溜まる作動流体Ａを強制的に巻上げるもので
あればよく、例えばコイル状の線条体等の適宜なものを
採用することができる。

【００２２】前記蒸発管２６の一端部は、ほぼ垂直上方
に向けて曲げられた後にほぼ水平方向に曲げられて、熱
交換器２３の蛇行管２９の流入口に接続されている。ま
た、その蛇行管２９の流出口は、液戻し管３０を介して
下方に配設された蒸発管２６の一端部に接続されてい
る。すなわち、全体として密閉された循環路３１を形成
している。さらに、この循環路３１の内部に、真空脱気
した状態でアルコールや水等の凝縮性の流体が作動流体
Ａとして封入され、ヒートパイプ２０化されている。ま
た、液戻し管３０には、作動流体Ａの循環量を調節する
弁３２が介設され、さらに、この弁３２よりも下流側に
分配ヘッダ部３３が備えられている。この分配ヘッダ部
３３は、蒸発管２６側に常に一定量つづの作動流体Ａを
供給するために備えられるものである。

【００２３】つぎに、上記のように構成された蓄熱型ヒ
ートパイプ式給湯装置の作用について説明する。まず、
例えば深夜電力を利用して蓄熱体１９の電熱ヒータ２７
に通電することにより、金属ブロック２４が蒸発管２６
に沿って均一に加熱され、また同時に蓄熱レンガ２５が
加熱されて蓄熱される。このように、蓄熱体１９には、
小容積であっても数百度の高温の多量の熱が安定して蓄
えられる。

【００２４】ここで、ヒートパイプ２０の弁３２を所定
開度に開くと、液戻し管３０内に溜められていた液相の
作動流体Ａが、分配ヘッダ部３３に一旦溜められた後
に、所定量づつ蒸発管２６内に流下し、その蒸発管２６
を介して伝達される蓄熱体１９の熱に加熱されて順次蒸
発する。その作動流体Ａの蒸気は、温度と圧力が共に低
い箇所、つまり凝縮部２２の熱交換器２３に向けて流動
を開始する。その際に、作動流体Ａの蒸気は、螺旋状巻
付フィン２８に案内されて螺旋状に蒸発管２６の内部を
流れる。そして、蒸発管２６の底部に溜められている液
相作動流体Ａが、この蒸気流に巻上げられて蒸発管２６
のうち金属ブロック２４に鋳込まれた部分の上方面に吹
き付けられる。当然、その液相作動流体Ａは、蒸発管２
６の壁面に触れるとともに蒸発し、やはり螺旋状巻付フ
ィン２８に導かれて流動する。すなわち、大径の蒸発管
２６の内面を効率的に実効蒸発部として利用できる。

【００２５】他方、作動流体Ａの蒸気は、低温の凝縮部
に向けて蒸発管２６の内部を流動する。そして、この作
動流体Ａの保有する熱によって水Ｗが温水Ｂに加熱さ
れ、所定箇所に給湯される。また、熱交換器２３で凝縮
して液化した作動流体Ａは、液戻し管３０を流下して分
配ヘッダ部３３に溜められた後に蒸発管２６内に戻り、
そこで再度加熱されて蒸発し、以降、上記のサイクルが
継続される。

【００２６】ここで、上記一連の給湯動作が行われる間
には、金属ブロック２４と蒸発管２６との熱膨張差に起
因する熱応力が蒸発管２６に生じる。しかしながら、蒸
発管２６自体が溶接された箇所のない堅牢な直管構造で
あることや、蒸発管２６の全体にほぼ均一に熱応力が発
生することなどから、長期に亘り使用しても蒸発管２６
が変形する等の不都合は生じない。

【００２７】一方、給湯装置の動作を停止させる場合に
は、弁３２が全閉される。すなわち、弁３２を閉じるこ
とによって、液相作動流体Ａが液戻し管３０の上方部内
にプールされ、これにより蒸発管２６の内面がドライア
ウトする。したがって、ヒートパイプ２０機能が停止
し、作動流体Ａによる熱輸送が行われなくなるので、熱
交換器２３による給湯が停止する。

【００２８】このように、上記構成の給湯装置では、大
径の蒸発管２６の内壁面を効率よく実効蒸発部として利
用できるため、給湯能力に優れたものとなるとともに、
長期使用における信用度の高いものとなる。また、蒸発
管２６を直管構造としたことで、従来のように複数本の
金属パイプを溶接したり、あるいは空隙を金属ブロック
２４に形成する必要がないので、製造コストの低廉を図
ることができる。

【００２９】つぎに、図２を参照して、この発明の第二
実施例について説明する。なお、上記の実施例と同様の
部材については同じ符号を付し、かつその詳細な説明を
省略する。蓄熱体１９の金属ブロック２４の内部には、
ループ型のヒートパイプ２０の蒸発管２６が、ほぼ水平
状態に鋳込まれている。この蒸発管２６は、一端部が閉
じられ、かつ大径の円形断面のステンレスパイプからな
り、その金属ブロック２４を貫通する部分は、直管構造
を成している。また、蒸発管２６内面には、金属製のメ
ッシュ（図示せず）が付設されている。そして、その蒸
発管２６の閉じられていない端部は、上方に配設された
熱交換器２３の蛇行管２９の流入口に接続されており、
また蛇行管２９の流出口は、液戻し管３０に接続されて
いる。

【００３０】液戻し管３０は、一例として内径の寸法が
蒸発管２６に対して約１／３程度の円形断面のパイプで
あって、その先端部は一部分を蒸発管２６の上面部に密
着して沿わされ、かつ金属ブロック２４の側面から僅か
に突出させた状態に配設されている。この液戻り管３０
のうち蒸発管２６に沿わされた範囲の下面側の管壁に
は、蒸発管２６の管壁を貫通する小孔３４が、ほぼ均等
間隔で多数形成されている。なお、図示しない適宜の手
段により、液戻し管３０と蒸発管２６との液密性が担保
されている。また、この液戻し管２６には、弁３２が介
設され、さらにその下流側には分配ヘッダ部３３が設け
られている。なお、液戻し管３０の外側に適当な断熱部
材を沿わせてもよく、このようにすれば、作動流体Ａの
不要な蒸発が防止される。

【００３１】つぎに、上記のように構成された給湯装置
の作用について説明する。弁３２を開くことにより、液
相作動流体Ａが分配ヘッダ部３３に一旦溜められた後、
ほぼ水平に配設された液戻し管３０の先端側に流入す
る。その作動流体Ａは、各小孔３４を通過して蒸発管２
６の内面のうち上面部分に流出する。この場合、作動流
体Ａの移動距離、すなわち液戻し管３０の内底面から蒸
発管２６の内上面までの間隔がごく僅であることから、
作動流体Ａが液相のまま蒸発管２６に送られる。そし
て、作動流体Ａは、蒸発管２６の内壁面のメッシュを伝
わって蒸発管２６の周方向に流下する。上記の通り、こ
の小孔３４は液戻し管３０の長さ方向に亘って複数形成
され、また液戻し管３０がほぼ水平状態に配設されてい
るので、蒸発管２６のうち金属ブロック２４に鋳込まれ
た部分の内面全域に作動流体Ａが供給される。

【００３２】他方、蒸発管２６の内面は、蓄熱体１９か
ら伝達される熱により既に高温状態であるから、これら
の作動流体Ａは徐々に蒸発するとともに、蒸気となって
熱交換器２３まで流動する。そして、この作動流体Ａの
保有する熱によって水Ｗが温水Ｂに加熱され、所定箇所
に給湯される。また、熱交換器２３で凝縮して液化した
作動流体Ａは、液戻し管３０内を流下して分配ヘッダ部
３３を経由した後に、再度蒸発管２６に流入する。そし
て、以降同様のサイクルが継続される。

【００３３】ここで、上記一連の給湯動作が行われる間
には、金属ブロック２４と蒸発管２６との熱膨張差に起
因する熱応力が蒸発管２６に生じる。しかしながら、蒸
発管２６自体が直管構造であることや、蒸発管２６の全
体にほぼ均一に熱応力が生じることなどから、蒸発管２
６には長期使用しても変形等の不都合が生じない。

【００３４】また、弁３２を全閉すると、給湯装置の動
作が停止する。すなわち、弁３２を閉じることによっ
て、液相作動流体Ａが蒸発管２６内に送られなくなるの
で、ヒートパイプ２０機能が停止し、その結果、熱交換
器に２３よる給湯が停止する。なお、この発明では蒸発
管２６に送られる液相の作動流体Ａが別構成の液戻し管
３０に一時的に溜められるから、弁３２を閉じた後に蒸
発管２６のドライアウトが速やかに進行する。すなわ
ち、蒸発管２６内に作動流体Ａが残存しない。

【００３５】このように、この実施例においても上記実
施例と同様に、大径の蒸発管２６の内壁面を効率よく実
効蒸発部として利用できるため、給湯能力に優れたもの
となり、かつ長期使用における信用度の高いものとな
る。さらに、蒸発管２６を直管構造としたことで溶接コ
スト等が省かれるから、従来一般の装置と比べて安価に
製造することができる。しかも、弁を閉じた後にも蒸発
管２６内に液相作動流体Ａが残存しないため、運転停止
後における蓄熱体１９からの不必要な熱抽出を防止する
ことができる。

【００３６】つぎに、図３を参照して、この発明の第三
実施例について説明する。蓄熱体１９の金属ブロック２
４の内部には、ループ型のヒートパイプ２０の蒸発管２
６が、ほぼ水平状態に鋳込まれている。この蒸発管２６
は一端部が閉じられ、かつ大径の円形断面のステンレス
パイプから形成されている。そして、特に前記金属ブロ
ック２４内を貫通する部分は直管構造を成している。ま
た、その蒸発管２６の内面には長さ方向に沿った溝（図
示せず）が形成されており、さらに金属メッシュ（共に
図示せず）が付設されている。そして、その蒸発管２６
の閉じられていない端部は、上方に配設された熱交換器
２３の蛇行管２９の流入口に接続されており、また蛇行
管２９の流出口は、液戻し管３０に接続されている。

【００３７】液戻し管３０は、一例として内径の寸法が
蒸発管２６の約１／３程度の円形断面のパイプであっ
て、その先端側の一部分は蒸発管２６の中心軸線からや
や上方に偏心した箇所にほぼ平行な状態で蒸発管２６に
挿入されている。また、この液戻り管３０のうち蒸発管
２６内に遊嵌された範囲における上方面には、ほぼ均等
間隔で多数の小孔３４が形成されている。これは、液相
作動流体Ａの噴出口となる部分である。また、この液戻
し管２６には弁３２が介設され、さらにその下流側には
分配ヘッダ部３３が設けられている。なお、液戻し管３
０の外側に断熱材を沿わせてもよい。

【００３８】したがって、上記構成の給湯装置で給湯を
行う場合には、まず、ヒートパイプ２０の弁３２が開か
れる。すると、液相作動流体Ａが一旦分配ヘッダ部３３
に溜められた後に、所定量づつ液戻し管３０の先端側に
流れ落ちる。この作動流体Ａは、水頭圧によって蒸発管
２６の内部壁面の上方部分に向けて各小孔３４から噴出
される。この場合、前記したように、この小孔３４が液
戻し管３０の長さ方向に亘る複数箇所に設けられ、ま
た、各小孔３４から蒸発管２６までの間隔がほぼ一定と
されているため、蒸発管２６のうち金属ブロックに鋳込
まれた部分の内面の上方部分全域が作動流体Ａで濡らさ
れた状態となる。そして、管壁に吹き付けられた作動流
体Ａは、重力によって蒸発管２６の壁面もしくは金属メ
ッシュを伝わってその周方向に流れ落ちるとともに、蓄
熱体１９から伝達される熱に加熱されて順次蒸発する。

【００３９】そして、この作動流体Ａの保有する熱によ
って水Ｗが温水Ｂに加熱され、所定箇所に給湯される。
また、熱交換器２３で凝縮して液化した作動流体Ａは、
液戻し管３０の内部を流れ、かつ分配ヘッダ部３３を経
由して蒸発管２６の内部に流入する。そして、以降同様
のサイクルが継続される。

【００４０】ここで、上記一連の給湯動作が行われる間
には、金属ブロック２４と蒸発管２６との熱膨張差によ
る熱応力が蒸発管２６に生じる。しかし、蒸発管２６に
は被溶接箇所がなく、それ自体の強度が高いことや、こ
の場合の熱応力は蒸発管２６の全体に均一に生じること
などから、長期使用しても蒸発管２６が歪む等の不都合
が生じない。

【００４１】また、弁３２を全閉すると、給湯装置の動
作が停止する。すなわち、弁３２を閉じることによっ
て、液相作動流体Ａが蒸発管２６内に送られなくなるの
で、ヒートパイプ２０機能が停止し、その結果、熱交換
器２３による給湯が停止する。なお、この発明では、液
相作動流体Ａを一時的に溜める液戻し管３０が蒸発管２
６と別に備えられているから、弁３２を閉じた直後にお
いても蒸発管２６内に作動流体Ａが残存しない。

【００４２】このように、この実施例においても上記各
実施例と同様に、大径の蒸発管２６の内壁面を効率よく
実効蒸発部として利用できるため、給湯能力に優れたも
のとなるばかりか、長期使用における信用度の高いもの
となる。さらに、弁３２を閉じた後にも蒸発管２６内に
液相作動流体Ａが残留しないので、運転停止後の蓄熱体
１９からの不必要な熱抽出を防止することができる。さ
らに、蒸発管２６を直管構造としたことで溶接コスト等
が省かれるから、従来の装置と比べて製造コストを低く
抑えることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１に記載
した発明によれば、蓄熱材を貫通する箇所が直線状構造
の蒸発管の内部に、螺旋状部材が同軸状に配置されてい
るから、長期使用における信用度が高く、かつ給湯能力
が良好な給湯装置を安い製造コストで得ることができ
る。

【００４４】また、請求項２の発明は、蓄熱材を貫通す
る箇所が単管構造の蒸発管の上面側に液戻し管が沿わさ
れ、さらに、この液戻し管のうち蒸発管に沿わされた部
分の底面部には、蒸発管の上面部に連通する小孔が複数
形成されているので、給湯能力が良好で、しかも長期使
用における信用度が高い給湯装置を安い製造コストで得
ることができる。

【００４５】さらに、請求項３の発明は、蓄熱材を貫通
する箇所が単管構造の蒸発管に液戻し管が遊嵌され、ま
た、その液戻し管のうち蒸発管内に挿入された範囲内の
上面部には、作動流体噴出用の小孔が形成されているか
ら、給湯能力が良好で、かつ長期使用における信用度の
高く、しかも製造コストの安い給湯装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略図である。

【図２】この発明の第二実施例を示す概略図である。

【図３】この発明の第三実施例を示す概略図である。

【図４】蓄熱型ヒートパイプ式給湯装置の従来例を示す
概略図である。

【符号の説明】

１９…蓄熱体、 ２０…ヒートパイプ、 ２３…熱交換
器、 ２６…蒸発管、２８…螺旋状巻付フィン、 ３０
…液戻し管、 ３１…循環路、 ３２…弁、３４…小
孔、 Ａ…作動流体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 勝 秋田県秋田市四ツ小屋末戸松本字湯沢379 株式会社東北フジクラ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源となる蓄熱材と、その蓄熱材よりも
   高い位置に配設され、かつ水との熱交換で温水を得る熱
   交換器とが、前記蓄熱材をほぼ水平状態に貫通する蒸発
   管と、開閉弁を介装する液戻し管とによって密閉構造の
   循環路を形成するよう連結されるとともに、その循環路
   の内部に蒸発および凝縮を行う作動流体が封入されてヒ
   ートパイプ化された構成の蓄熱型ヒートパイプ式給湯装
   置において、 前記蒸発管のうち前記蓄熱材を貫通する箇所が単管構造
   のパイプからなるとともに、その蒸発管の内部に乱流発
   生用の螺旋状部材が同軸状に挿入されていることを特徴
   とする蓄熱型ヒートパイプ式給湯装置。
2. 【請求項２】 熱源となる蓄熱材と、その蓄熱材よりも
   高い位置に配設され、かつ水との熱交換で温水を得る熱
   交換器とが、前記蓄熱材をほぼ水平状態に貫通する蒸発
   管と、開閉弁を介装する液戻し管とによって密閉構造の
   循環路を形成するよう連結されるとともに、その循環路
   の内部に蒸発および凝縮を行う作動流体が封入されてヒ
   ートパイプ化された構成の蓄熱型ヒートパイプ式給湯装
   置において、 前記蒸発管のうち前記蓄熱材を貫通する箇所が単管構造
   のパイプからなるとともに、その蒸発管の上面側に沿わ
   された状態で前記液戻し管が配設され、さらに、この液
   戻し管の底面部のうち前記蒸発管と接触する範囲内の底
   面部に、前記蒸発管の上面部に連通する小孔が複数形成
   されていることを特徴とする蓄熱型ヒートパイプ式給湯
   装置。
3. 【請求項３】 熱源となる蓄熱材と、その蓄熱材よりも
   高い位置に配設され、かつ水との熱交換で温水を得る熱
   交換器とが、前記蓄熱材をほぼ水平状態に貫通する蒸発
   管と、開閉弁を介装する液戻し管とによって密閉構造の
   循環路を形成するよう連結されるとともに、その循環路
   の内部に蒸発および凝縮を行う作動流体が封入されてヒ
   ートパイプ化された構成の蓄熱型ヒートパイプ式給湯装
   置において、 前記蒸発管のうち前記蓄熱材を貫通する箇所が直線状構
   造のパイプからなるとともに、その蒸発管に前記液戻し
   管が遊嵌され、さらに、その液戻し管のうち前記蒸発管
   内に挿入された範囲内の上面部に、作動流体噴出用の小
   孔が複数形成されていることを特徴とする蓄熱型ヒート
   パイプ式給湯装置。