JPS5928839B2 - 蓄熱機能を有する熱サイフオン型ヒ−トパイプ - Google Patents

蓄熱機能を有する熱サイフオン型ヒ−トパイプ

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JPS5928839B2
JPS5928839B2 JP55120742A JP12074280A JPS5928839B2 JP S5928839 B2 JPS5928839 B2 JP S5928839B2 JP 55120742 A JP55120742 A JP 55120742A JP 12074280 A JP12074280 A JP 12074280A JP S5928839 B2 JPS5928839 B2 JP S5928839B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートパイプに蓄熱機能を持たせ、熱回収効率
、放熱効率を向上させた蓄熱機能を有する熱サイフオン
型ヒートパイプに関する。
従来のヒートパイプによる熱の移動においては、回収し
た熱を蓄積する部分がなく、廃液等の熱回収媒体の温度
が下がると放熱する熱量も著しく減ってしまい、一方、
熱回収媒体の温度が上がると十分に熱回収が行われずに
熱のたれ流しとなってしまう。
又、蓄熱部を有していても蓄熱部からの放熱は外表面か
らの放熱によるだけであり、十分な時間応答で放熱量を
得ることが困難であった。
本発明の目的は、熱回収媒体の温度が下がり熱回収でき
なくなると、液溜りの作動液が上記蓄熱部の熱によって
蒸発、凝縮することによりそれまでに回収蓄積された蓄
熱部の熱が放熱されて必要な放熱量が得られ、さらには
熱回収媒体中の熱のたれ流しを低減させた蓄熱機能を有
する熱サイフオン型ヒートパイプを提供することにある
。
以下図によって詳しく説明する。
まず、本発明に係るヒートパイプを説明する前に、熱交
換器の一般的な使用状態、すなわち多数のヒートパイプ
をケーシング内にまとめて使用する状態を第１図によっ
て説明する。
すなわち、第１図に示すようにケーシング１内に放熱部
２が位置するようにヒートパイプＨな多数配置し、吸熱
部３はケーシング外の下方にある熱回収媒体４に浸すよ
うに配置する。
ケーシング１の一方側上端に設けられた通口５と他方側
下端に設けられた通口６とを介して給水等の熱交換用媒
体を流入、流出させる。
例えば、熱交換用媒体が図の通口５から矢印Ｐ０の如く
流入すると、夫々のヒートパイプの放熱部２から熱をう
ばって通口６より矢印Ｐ２の如く流出される。
一方、吸熱部３で吸収された熱は水等の作動媒体を蒸発
させ、その蒸気がパイプ内を上昇し、放熱部２で凝縮し
たときに生ずる熱を熱交換用媒体７に与える。
熱交換用媒体としては、例えば加熱前のボイラー用水又
は家庭用温水に使用する冷水等であるが、必ずしも液体
には限るものでなく、暖房用空気とすることもできる。
又、熱回収媒体としては、工業排水、風呂の残り湯、給
湯場からの排水等が考えられるが、これも液体に限るも
のではない。
第２図は本発明の一実施例の縦断図である。
第２図に示す実施例では、径の異なる二つの円管より構
成されたヒートパイプを主体として成る。
すなわち小さい径の円管１１の一端を大きい径の円管１
２の下方から内部に一定長さｈだけ挿入し、該小さい円
管１．１の下端、該大きい円管１２の上端、二つの円管
の境めにおける大きい円管１２の下端を封じることによ
り、作動媒体１３を封入した一本のヒートパイプを形成
する。
このヒートパイプ内で凝縮した作動媒体１３は、小さい
円管１１の下端のみならず、二つの円管１１゜１２の境
めにも溜めることになる。
境めの液溜り１４は、挿入した円管１１の長さｈを高さ
とし、該二つの円管１１，１２の断面積の差を底面積と
する容積を有する。
それ以上の体積の作動液が凝縮した場合は、オーバフロ
ーし小さな円管１１内部を下って下端に溜ることになる
。
本実施例において、該二つの円管１１．１２は同心には
め込まれており、該液溜り１４は環状に形成されている
が、必ずしも同心にはめ込む必要はない。
また、上記径の大きな円管１２のまわりに蓄熱材１５を
該円管１２に接して設け、これをさらに大きな円管状の
ケーシング１６で覆って封入することにより蓄熱部を形
成する。
該蓄熱部の下端には液溜り１４の底面と一致し、又大径
の円管１２は該蓄熱部の上端面から突出してヒートパイ
プとしての放熱端１７を構成している。
上記において、液溜り１４は放熱部の下端に設けられて
おればよく、蓄熱部は該液溜り１４と一部において接し
ておればよい。
こうすることにより、液溜り１４よりも上方の放熱部が
一つのヒートパイプとして作用し、蓄熱部の熱により、
液溜り１４内の作動媒体を加熱、蒸発させ、これを放熱
端１７で放熱、凝縮させて液溜り１４へ戻すサイクルを
完成させる。
以下、作動原理について説明する。
まず、熱回収時には、熱回収媒体４によって与えられた
熱が、作動媒体１３に加えられると作動媒体１３は蒸発
し、蒸気の状態でＶｌの如くヒートパイプ内を上昇し、
蓄熱材１５及び放熱端１ＴにＵ２ 、Ｕ３の如く熱を放
出した後、凝縮し内壁を伝って落下する。
この時に、従来のヒートパイプでは作動媒体１３によっ
て運ばれる熱量は、作動媒体１３の凝縮と同時に熱交換
媒体７によって受取られねばならず、熱交換媒体１が流
体である場合にその流量が少ないとき等にはこの受は取
りが十分ではなく、作動媒体１３の凝縮量が少なく、結
果としてヒートパイプの熱交換率が低いものとなってい
た。
よって熱回収媒体４の温度が高い時期に、さらに多くの
熱を回収できる可能性を活用できないでいた。
本発明によれば、熱交換媒体による熱回収と同時に蓄熱
材１５によって熱量が吸入されるため、より熱回収が促
進され、熱交換媒体７の熱回収量が少ないときも蓄熱部
がかわりに熱を吸収し、又、熱回収媒体４の量及び温度
が必要以上に高いときも、後に熱量の必要な時期がくる
まで予備的に熱量を蓄熱材１５に蓄えることができる。
次に熱回収媒体４の量が減り又は温度が下がり、熱回収
の行なわれない状態での放熱は、次のように行なわれる
。
すなわち、上記熱回収時に凝縮して液体となり、内壁を
伝って落下した作動媒体１３は液溜り１４に溜るが、こ
の液溜り１４は蓄熱部に接して設けられているため、作
動媒体１３はＵｌの如く再び蒸発し、上昇し放熱端１７
に熱量を運ぶことができる。
従来のヒートパイプでは、熱回収媒体４の温度が下り、
熱回収の行なわれない状態では、放熱部に熱を運ぶこと
はできず、熱交換媒体７へ放熱することはできなかった
。
しかし、本発明によれば、上記の如く熱回収媒体４の温
度に関係な（、液溜り１４の作動媒体１３が蓄熱材１５
により与えられる熱量によりＵｌの如く蒸発し、Ｕ３の
如（放熱をし、熱交換媒体ＴにＵ４の如く熱量を与えた
後に凝縮して内壁を伝って落下する。
落下の途中においても再び一部はＵ２の如く蒸発する。
一方、蓄熱材１５に蓄えられた熱はケーシング１６を伝
って放熱する。
このように蓄熱部、放熱端１７０間を作動媒体１３の蒸
発、凝縮の（り返しによって熱が運ばれると同時に蓄熱
材１５からの直接放熱も加わり、常に必要な熱量を熱交
換媒体７に与えることができる。
通常の状態では、上記熱回収、放熱は同時に行なわれる
。
そして熱交換媒体７に与えられる熱量は、ヒートパイプ
下端の作動媒体１３の蒸発により直接に放熱端に運ばれ
、Ｕ４の如く放熱されるものと、蓄熱部の外面より自然
にＶ、の如く放熱されるものと、液溜りの作動媒体１３
の蒸発によりＵ４の如く放熱されるものとがある。
実際の本発明の実施において、作動媒体１３の量は、液
溜り１４の容積を越えるものとし、作動液は常に液溜り
１４をオーバフローしてヒートノくイブ下端に十分に溜
っているようにされる。
又、ヒートパイプは熱回収媒体４の流れる場所と、熱交
換媒体７の流れる場所を結ぶために、十分長くし途中の
パイプ部分を断熱材で覆うこともできる。
又、本実施例においては、ヒートパイプ及び蓄熱部ケー
シング１６が円管より成るものとして説明したが、必ず
しも円管である必要はなく、他の断面形状を有するもの
であってもよい。
又、放熱部２、吸熱部３に表面積を大きくするためにフ
ィンを設けてもよい。
本発明に係る熱交換器によれば、本質的にヒートパイプ
を利用したものであるため、熱回収能力が高い。
一時的に排熱が多くなったときでもむだなく回収でき「
たれ流し」にならない。
すなわち、排熱の時間的バラつきがあるにもかかわらず
一定の熱量を供給できる。
又、ヒートパイプを伸すことにより任意の廃熱源から熱
回収ができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は熱交換器の一般的使用状態を示す。 第２図は本発明の一実施例の縦断面図である。 １：ケーシング、２：放熱部、３：吸熱部、４：熱回収
媒体、７：熱交換用媒体、１３：作動媒体、１４：液溜
り、１５：蓄熱材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ ヒートパイプの放熱部の一部に放熱部外表面に接し
    て蓄熱部を設け、ヒートパイプ内部の放熱部下端位置に
    液溜りを設け、前記蓄熱部は前記液溜りと一部分で接し
    て設けられ、前記液溜りの容量以上の作動媒体を封入し
    た熱サイホン型ヒートパイプ。
JP55120742A 1980-09-01 1980-09-01 蓄熱機能を有する熱サイフオン型ヒ−トパイプ Expired JPS5928839B2 (ja)

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