JPS5941113B2 - 熱伝達装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はノワ冗ポンプ方式、ペーパーロック方式、タン
ク加熱方式等による熱流制御性熱伝達装置を組み合わせ
て熱の増幅を行なう熱伝達装置に関する。

本発明の目的は小さなヒータ入力により多量の熱を輸送
できる熱伝達装置を提供することにある。

以下それぞれの方式による熱流制御性熱伝達装置の機能
を説明しながら、それらを組み合わせて熱増幅作用をも
たせた本発明の熱伝達装置を説明する。

第１図は本発明の熱伝達装置の概略構成図であり、バブ
ルポンプ方式を２つ組み合わせたものである。

第１のバブルポンプ方式熱伝達装置は蒸発器１．凝縮器
２．およびそれらを連結する蒸気上昇管３．液体下降管
４によって密閉容器を構成している。

液体下降管４の途中にはタンク５および液体下降管４の
途中を逆Ｕ字型に立上げた立上げ管部６が設けである。

また該密閉容器にはタンク５に収納できる量の蒸発性の
液体７（たとえば水、フレオン、アルコール）が封入し
である。

第２のバブルポンプ方式熱伝達装置は蒸発器１′、凝縮
器２、タンク５、およびそれらを結ぶ蒸気上昇管３′。

液体下降管４′とによって密閉容器を構成している。

すなわち第１図の構成図では第２のバブルポンプ方式熱
伝達装置は第１のバブルポンプ方式熱伝達装置の凝縮器
２．タンク５を兼用している。

場合によっては第１のバブルポンプ方式熱伝達装置と別
個の凝縮器、タンクを設けて独立の密閉容器を作っても
良いものである。

液体下降管４′の途中には逆Ｕ字型に立上げた立上げ管
部６′が設けてあり、またタンク５と立上げ管部６′の
頂部との間の立上げ管の途中にヒータ１００が設けであ
る。

また蒸気上昇管３′の途中３′−３は熱交換部で、第１
のバブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ管部６と熱交換
するように接触させ一部ある。

接触させる位置はタンク５と立上げ管部６の頂部との間
の立上げ管である。

タンク５．立上げ管６と６′の頂部は圧力短絡パイプ８
によって凝縮器２に連結させている。

今ヒータ１００に入力を入れると、それに接している立
上げ管部６′内の蒸発性の液体７は熱を受けて沸騰する
。

この時発生した気泡は浮力によって立上げ管６′内を上
昇するが、その近傍にある液体７をも一緒にくみ上げる
。

くみ上げられた液体７は立上げ管６′の頂部を越えて溢
れ出し、液体下降管４′を下降して蒸発器１′内へ入る
。

ここで液体７は蒸発器１′外部から熱を受けて蒸発し、
蒸気圧差によって蒸気上昇管３′を通って凝縮器２へ入
る。

ここで蒸気は冷却されて凝縮し、液体ド降管４を通って
タンク５に入り、さらに立上げ管６′に流入して前と同
じサイクルをくり返す。

一方凝縮器２にて放出した凝縮熱は、凝縮器２外面から
適当なる熱除去手段（空気の強制対流、水の強制対流、
蒸発性液体の蒸発など）によ−って熱除去される。

またヒータ１００の加熱によって立上げ管６′内で発生
した蒸気は圧力短絡パイプ８を通って凝縮器２へ入って
凝縮し液化する。

蒸気上昇管３′の途中の熱交換部３′＝ａ内を通る蒸気
によって、第１のバブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ
管部６は加熱されるので、立上げ管部６内の液体７は沸
騰を起す３発生した気泡のくみ上げ作用によってタンク
５内の液体７は液体下降管４を通って蒸発器１内へ流入
する。

ここで、液体７はその外部から熱を受は蒸発し、蒸気圧
差によって蒸気上昇管３内を通って凝縮器２へ入って凝
縮する。

立上げ管６内にて発生した蒸気は圧力短絡パイプ８を通
って凝縮器２へ入って凝縮する。

ここで重要なことは第２のバブルポンプ方式熱伝達装置
の蒸気上昇管３′の途中に設けた熱交換部３ ／ ａ
であり、熱交換性能が良いことはもちろんであるが、熱
交換部３′−ａ内を通る蒸気は飽和蒸気ではなく過熱蒸
気であることが必要である。

すなわち蒸発器１′の蒸気出口部で蒸気が加熱されてい
なければならず、このためヒータ１００の入力を加減し
て立上げ管部６′内での液体のくみ上げ量を余り多くし
ないように調整することが重要である。

次にヒータ１００の入力を切ると立上げ管部６′内での
液体くみ上げ作用は無くなり、したがって蒸発器１′内
の液体７も無くなる。

これによって蒸発器１′から凝縮器２への熱の輸送は停
止する。

これにともない熱交換部３’−ａ内にも蒸気が通らなく
なるため第１のバブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ管
部６内のくみ上げ作用も無くなり、したがって蒸発器１
内へ液体は流入しなくなる。

これにより蒸発器１から凝縮器２への熱輸送も停止する
。

第２のバブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ管部６′で
液体７をくみ上げるために使用するヒータ１００の人力
は、蒸発器１′から凝縮器２−輸送する熱量に比較すれ
ばわずかで済むことが実験で確認されている。

同様に第１のバブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ管部
６で液体７をくみ上げるたｙ）に熱交換部３′−ａより
受ける熱量も蒸発器１から凝縮器２へ輸送する熱量に比
較すれば小さくて済む。

このことにより本発明の熱伝達装置によれば、わずかな
入力をヒータ１００に加えるのみで蒸発器１，１′近辺
の多量の熱を凝縮器２へ伝えたり停止したりできる。

すなわち熱の増幅作用を有している。

第３のバブルポンプ方式熱伝達装置を作って、第２のバ
ブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ管部６′を加熱する
ようにすれば熱増幅率はさらに増す。

第２図は他の実施例である。

第１の熱伝達装置はバブルポンプ方式であることは第１
図とまったく変らないが、第２の熱伝達装置がペーパー
ロック方式である。

タンク５を出た後の液体下降管４′は逆Ｕ字型に立上げ
てなく、ヒータ１００が下降管４′そのものに付いてい
るのみである。

ヒータ１００に人力を入れない場合には、タンク５内の
液体７は液体下降管４′を通って蒸発器１′へ入る。

ヒータ１００に入力を入れると液体下降管４′内を通る
液体７は沸騰し、発生した気泡は液体下降管４′内を降
下して来る液体７に逆らって浮力によって上昇するため
、液体７の下降量は減少し、入力がある程度以上大きく
なるとまったく降下しなくなる。

蒸気上昇管３′の途中には熱交換部３′−３が設けてあ
り、第１−のバブルポンプ方式熱伝達装置の立上げ管部
６に取付けである。

ヒータ人力１００の入力を切ったり入れたりすることに
よって第１図の実施例と同様に蒸発器１′から凝縮器２
へ、また蒸発器１から凝縮器２へ熱を伝えたり切ったり
することができる。

この実施例においても熱交換部３／、ａ内を通る蒸気は
過熱されていることが必要であり、そのためには液体下
降管４′の内径を適当に細めるか、あるいはヒータ１０
０に入力を入れてその大きさを加減することが必要であ
る。

第３図は他の実施例である。

第１の熱伝達装置は第２図と同様バブルポンプ方式であ
るが、第２の熱伝達装置はタンク加熱方式である。

また第２の熱伝達装置は、凝縮器２′、タンク５′を新
たに設けて第１の熱伝達装置と独立させである。

凝縮器２′を出た後の液体下降管４′にタンク５′を取
付け、タンク５′を出た後の液体下降管４′を逆Ｕ字型
に立上げて立上げ管部６′を構成していることは、第１
のバブルポンプ方式熱伝達装置と変りないが、ヒータ１
００をタンク５′に取付けていることおよび立上げ管部
６′、タンク５′を凝縮器２′に結び付けている圧力短
絡パイプは設けていない。

すなわちこの方式はタンク５′に付いているヒータ１０
０に入力を入れて、タンク５′を加熱することによって
タンク５′内の蒸気圧を高め、タンク５′内の液体７′
（たとえば水。

フレオン、アルコールなど）の液面を押下げることによ
って液体７′を立上げ管６′の頂部から溢れさせて蒸発
器１′へ流入させるものである。

ヒータ１００の入力を切ればタンク５′は外部より空気
の自然空冷あるいは強制空冷によって冷却されるので蒸
気圧は低くなり、したがってタンク５′内の液面は上昇
して立上げ管６′から液体７′は溢れ出さなくなる。

ヒータ１００の代りとしてペルチェ素子を利用し、それ
に流す電流を逆転することによってタンク５′を加熱−
冷却しても良い。

またこの実施例では第１の熱伝達装置と第２の熱伝達装
置を独立させているため、熱交換部３′−ａ内を通る蒸
気はかならずしも過熱されている必要はない。

たとえば第１の熱伝達装置に封入する液体７に対し、第
２の熱伝達装置に封入する液体７′の種類を変えれば良
い。

第４図は他の実施例である。

ベーパロック方式による第３の熱伝達装置により、第３
図に示す第２のタンク加熱方式熱伝達装置のタンク５′
を加熱するようにしている。

タンク５′のヒータは除去し、第３の熱伝達装置の液体
下降管４ 部にヒータ１００を設けである。

その代りに蒸気上昇管３″の途中の熱交換部３ ／／
ａをタンク５′に取付けて、蒸発器に１−７ても良い
。

凝縮器２，２′も連結パイプを使用して良い。

第４図の実施例では３連パイプを使用しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、バブルポンプ方式
、タンク加熱方式、ペーパーロック方式等の熱流制御性
伝達装置を組み合わせることによって、小さなヒータ入
力により多量の熱を蒸発器から凝縮器へ輸送したり停止
したりできるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱伝達装置の概略構成図であり、第２
図から第４図までは本発明の実施例である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸発器、凝縮器およびこれらを連通ずる蒸気上昇管
   、液体下降管を備え、液体下降管の途中にタンク及び立
   上げ管部が設けられ、蒸発性の液体が封入された第１の
   熱伝達装置と、蒸発器、凝縮器およびこれらを連通ずる
   蒸気上昇管、液体下降管を備え、蒸発性の液体が封入さ
   れた第２の熱伝達装置とを有し、かつ第１の熱伝達装置
   の立上げ管部の根元に、第２の熱伝達装置の蒸気上昇管
   の一部を接触させて熱増幅出来るようにした熱伝達装置
   。