JPS58164993A - 蓄熱式熱交換器 - Google Patents

蓄熱式熱交換器

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JPS58164993A
JPS58164993A JP57045317A JP4531782A JPS58164993A JP S58164993 A JPS58164993 A JP S58164993A JP 57045317 A JP57045317 A JP 57045317A JP 4531782 A JP4531782 A JP 4531782A JP S58164993 A JPS58164993 A JP S58164993A
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JP
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heat
pipe
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heat storage
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Masataka Mochizuki
正孝 望月
Koichi Masuko
耕一 益子
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 この発明は熱交換器に関し、特にヒートパイプと固相一
液相の相変化をする蓄熱材とを具備した熱交換器に関す
るものである。
ピー1−バイブはその内部に密封した作動流体の蒸発潜
熱として熱輸送を行なうものであって、熱伝導率の最も
高い金属である銅に較べて、数十倍ないし百数十倍の熱
伝導率を有しでいることは、周知の通りであり、従来で
はその優れた特性を生してヒートパイプを熱交換器等の
種々の機器に採用している。
ところで、通常のヒートパイプでは、その両端部の間で
温度差があれば熱輸送が自然に生じるから、例えばいず
れかの部材もしくは部分を冷却する場合、熱を運び去る
吸熱源の温度が何らかの原因で上昇すると、冷却すべき
部材もしくは部分を冷却し得なくなるか、もしくは逆に
加熱してしまうことになる。また、いずれかの部材もし
くは部分を加熱する場合にも上記の事情は同様であって
、熱源の温度が何らかの原因で降下すると、加熱すべき
部材もしくは部分を加熱し得ないか、もしくは逆に冷却
する゛ことになってしまう。そこテ従来では、上記のよ
うな不都合を解消するために、蓄熱材を用い、吸熱源の
温度が上昇した場合に蓄1材を吸熱源として作用させ、
あるいは加熱源の温度が降下した場合に蓄熱材を熱源と
して作用させるよう構成した熱交換器が提案されている
この種の熱交換器において用いる熱蓄材としては、水等
熱容量を利用したものや固相一液相の相変化の際の潜熱
を利用したもの、あるいは蒸発潜熱を利用したものが考
えられるが、熱容量を利用した蓄熱材では蓄熱吉日が小
さすぎる問題があり、また蒸発潜熱を利用した蓄熱材で
は蒸発の際の体積変化が大きくなりすぎる問題があり、
結局固相一液相の相変化の際の潜熱を利用した蓄熱材が
好、′ ましいと考えられる。
従来、このような固相一液相の相変化の際の潜熱を利用
した常温用蓄熱材として、塩化カルシウム・6水和物(
Ca C12・6H20,融点−29,92℃、潜熱−
45kcal/ ka) 、チオ硫酸ナトリウム・5水
和物(Na 2 S20s  ・51−120. 融点
−48,2℃)あるいはオクタデカン(CおHoe、融
点−28℃、潜熱−58,2kca l/ kg )等
カ知うしている。これらの蓄熱材は、相変化が完了する
まで全体的に温度が一定に保たれることが理想的な挙動
であるが、実際には部分的な過冷却状態もしくは過熱状
態が現れ、当初想定した温度状態を得られないばかりか
、蓄熱材の全量を有効に利用し得ない場合があった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、固相一
液相の相変化の際の潜熱を利用する蓄熱材′の挙動を可
及的に理想状態に近づけ、その有効利用を図ることので
きる蓄熱式熱交換器を提供することを目的とするもので
ある。
以下この発明Φ実施例を添付の図面を参照して説明する
まずこの第1番、目の発明の熱交換器の一実施例を第1
図および第6図を参照して説明すると、これらの図中符
号1はヒートパイプを示し、このヒートパイプ1は通常
のヒートパイプと同様にその3− 内周面にウィック2が添設されるとともに、適宜の作動
流体が封入されている。そのヒートパイプ1の一端外周
部に、その端部を包囲するように密閉容器3が設けられ
、その密閉容器3の内部に、固相一液相の相変化をする
蓄熱材4が封入され、したがってその蓄熱材4は前記ヒ
ートパイプ1の一端部外周面に所定長さに亘って@看し
ている。
さらに、約2密閉容器3の外周に金属製のカバー5が設
けられ、その内周面と密閉容器3の外周面とに、金網等
からなるウィック6が設けられるとともに、カバー5と
密閉容器3どによって形成された空間内に、適宜の作動
流体が封入され、したがってここにヒー1へバイブ7が
形成されている。
以上のように構成した熱交換器において、ヒートパイプ
1の他端m’(第1図では下端部)を加熱[Hに配置す
るとともに、前記第2のヒートパイプ7を吸熱′#IA
Cに配置し、さらに蓄熱材4として融点が前記加熱mH
の温度よりも若干低い物質を選べば、ピーl−バイブ1
の他端部に加熱fxHから与えられた熱は、ヒートパイ
プ1内の作動流体に4− よってその潜熱として一端部側に運ばれ、その熱によっ
て蓄熱材4が融解し、その際の潜熱として熱を蓄える。
その場合、上記の熱交換器では、蓄熱材4が相当広い面
積でヒートパイプに接触しているから、蓄熱材4は局部
的な過熱状態が生じることなく、全体的にほぼ均一に融
解する。蓄熱材4に与えられた熱の一部は、その外周側
に設けたヒートパイプ7によって吸熱源Cに運ばれるが
、蓄熱材4にはヒートパイプ1によって常時加熱源Hか
ら熱が与えられるから、結局現象的には加熱源Hの有す
る熱が各ヒートパイプ1.7および蓄熱材4を介して吸
熱wACに伝達される状態になる。
そして上記の熱交換器において、加熱IHの温度が蓄熱
材4の融点の温度程度まで降下すると、ヒートパイプ1
における両端部間の温度差がなくなるので、ヒートパイ
プ1における熱輸送が生じなくなるが、蓄熱材4と吸熱
源Cとの間には温度差があるので、蓄熱材4と吸熱源C
との間でピー1〜バイブ7を介して熱受授が生じ、その
結果蓄熱材4は次第に放熱して凝固する。その場合にお
いても、蓄熱材4はヒートバイブ7に広い面積で接触し
ているので、過冷却状態が生じることなく、全体的に均
一凝固する。
したがって上記の熱交換器では、加熱源Hの温度が降下
しても、蓄熱材4がほぼ完全に凝固するまでの間は、吸
熱源Cに対して熱を与えることができ、またその場合の
蓄熱材4から吸熱21Gに対する伝熱時間は、蓄熱材4
0種類を適宜選定し、またそのmを多くζることにより
、長くすることができる。
なお1.F記の熱交換器では、各ピー1〜バイブ1.7
の間に蓄熱材4を介在させた構造であるから、上述した
場合とは逆に、蓄熱材4を設けた端部側を加熱源とし、
それとは反対の端部側を吸熱源としても、前述したと同
様に作用させることができる。
第3図はこの発明の熱交換器の池の実施例を示、:1 すもので、この熱交換器は、試量熱材4内に埋没するよ
うにヒートバイブ1の一端部にフィン8を設けたもので
ある。このような構成では、ヒートバイブ1と蓄熱材4
との間の伝熱面積が更に広くなるから、蓄熱材4を局部
的な過熱や過冷却を生じさせることなく有効に利用する
ことができる。
つぎに第2番目の発明の熱交換器の実施例について説明
すると、第4図はその一例を示す略解図であって、容器
10は隔壁11によって高温室12と低温室13とに2
分割され、高温室12には、被冷却媒体例えば高温油を
流通させるための流入口14および流出口15が形成さ
れ、また低温室13には、冷却媒体例えば水を流通させ
るための流入口16および流出口17が形成されている
前記隔壁11には伝熱手段18が貫通して設けられてお
り、その伝熱手段18は、ヒートバイブ19の中間部外
周に、固相一液相の相変化をする蓄熱材20を所定の容
器21に収容して密着配置し、かつヒートバイブ19を
高温室12側から低温室13側に向けて、9み熱輸送を
行なうことのできるし 熱流ダイオ−トビ□・ロトパイプとした構成とされてい
る。その熱流ダイオードヒーi・パイプとしては、蒸気
Ill 1m式のもの、あるいは液流制御式のものな 
7− どを使用することができ、例えば第5図に示すように、
低温室13側の蒸気圧が上昇した場合にその圧力で閉じ
る弁21を設け、低温v13側から高温室12側への気
相作動流体の流動をその弁21で規飼する構成とすれば
よい。
しかして第4図に示すように構成した熱交換器により、
例えば電カケープルやトランスなどの絶縁油を冷却水に
よって冷却する場合1.その、絶縁油を前記高温室12
内に流し、また冷却水を低温室13内に流す。すると、
絶縁油の有する熱が、前記ヒートバイブ19によって低
温室13側に運ばれ、冷却水に伝達されるから、絶縁油
が冷却水によって冷却される。その場合、前記蓄熱材2
0として、融点が絶縁油の温度よりも低くかつ冷却水の
温度よりも高いものを用いることにより、蓄熱材20を
凝固させたままの状態で絶縁油の冷却を行なうことがで
き、そして何らかの原因で冷却水が停止し、あるいはそ
の温度が上昇した場合、絶縁油の有する熱が蓄熱材20
に伝わり、その熱を蓄えつつ蓄熱材20が融解し、その
結果替熱材28− 0が完全に融解するまでの間は絶縁油の冷却を継続して
行なうことができる。また上記の熱交換器では、ヒート
バイブ19を熱流ダイオード上−1〜パイプとしたこと
により熱の移動逆方向には生じないので、低温室13内
の温度が誤って上昇したとしても絶縁油を加熱するなど
の不都合は生じない。
なお、上述の作用は絶縁油を冷却する例についてのもの
であるが、これは観点を変えれば冷却水を加熱すること
にもなり、したがって第4図に示す熱交換器は排熱の回
収など所定の熱媒体を加熱する場合にも利用することが
でき、その場合も上述したと同様な効果を得ることがで
きる。
以上説明したようにこの発明の熱交換器によれば、ヒー
トバイブの所定箇所の外周部に固相一液相の相変化をす
る蓄熱材を密着配置したので、蓄熱材にその潜熱として
熱を蓄える場合や蓄熱材からその潜熱を放出する場合に
おいて蓄熱材に局部的な過熱状態や過冷却状態が生じる
ことがほとんどなく、したがって蓄熱材が理想状態に近
い挙動を示すことによりその有効利用を図ることができ
、また当初想定した作用をさせることができる等の効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は特許請求の範囲の第1番目の発明の一実施例を
示す断面図、第2図は第1図の■−■線矢視図、第3図
は他の実施例の断面図、第4図は特許請求の範囲の第2
番目の発明の一実施例を示す略解図、第5図はそのヒー
トパイプの部分断面図である。 1・・・ヒートパイプ、4・・・蓄熱材、11・・・隔
壁、12・・・高温室、13・・・低温苗、19・・パ
ヒートパイプ、20・・・蓄熱材、C・・・吸熱源、H
・・・加熱源。 出願人  藤色電線・株式会社 代理人  弁理士 ゛−田武久 ′ (ばか1名) 11−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固相一液相の相変化をする蓄熱材を、ヒートバイ
    ブの外周所定箇所に一定長さに亘って密着配置し、かつ
    その蓄熱材に蓄えられた熱を所定の吸熱源に取出すよう
    構成したことを特徴とする蓄熱式熱交換器。
  2. (2)固相一液相の相変化をする蓄熱材を、中間部外周
    に所定長さに亘って密着配置したヒートパイプが、高温
    室と低温室とを仕□切る隔壁を貫通しかつその隔壁が前
    記蓄熱材の長手方向の中間部に位置するよう構成されて
    いることを特徴とする蓄熱式熱交換器。
  3. (3)前記ヒートパイプが、前記高温室側の一端部から
    低温室側の他端部に向けてのみ熱輸送を行なう熱流ダイ
    オードヒートバイブであることを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の蓄熱式熱交換器。
JP57045317A 1982-03-19 1982-03-19 蓄熱式熱交換器 Granted JPS58164993A (ja)

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