JPS6030991A

JPS6030991A - 熱伝達装置

Info

Publication number: JPS6030991A
Application number: JP13890583A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ogushi; 哲朗大串; Masaaki Murakami; 政明村上; Kazuo Kashiwamura; 和生柏村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-07-29
Filing date: 1983-07-29
Publication date: 1985-02-16
Also published as: JPS6329196B2

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、熱伝達装置、特に管路内に封入した作動流
体の液と蒸気との相変化を利用して、受熱部で吸収した
熱を放熱部に熱輸送して発散させるようにした熱伝達装
置に関するものである。

第１図は従来のこの種の熱伝達装置の構成の概要を示す
系統図である。図において、１は装置の比弊的上１部吟
装置された受熱部、２はこの受熱部１の下方であって装
置の下部に配置された放熱部、３は受熱部１の上方に設
けられたアキュムレータ（蓄液器）、４はアキュムレー
タ３と受熱部１との間に設けられた受液器、５は受液器
４とアキュムレータ３との間を連通させて内部の圧力を
バランスさせる連通管、６は連通管５の途中に設けられ
た開閉弁で、受液器４と連通ずる液面上に浮上するよう
に設けられたフロート！および連通管５に接続開口した
弁座８を有する。９はアキュムレータ３から受液器４に
向かってのみ液が流れるように配置された逆止弁、１０
は受液器４内に設けられたサイフオンで、所定量以上の
液が溜まった場合に上記液を器外に排出するようになっ
ている。

１１は受液器４と受熱部１の低部間を連結する液管、１
２は受液器４の上部と受熱部１の上部とを連結する蒸気
管、１３Ａは受液器４の上部と放熱部２の一端とを連結
する管路、１３Ｂは放熱部２の他部とアキュムレータ３
とを連結する管路、１゜１３Ｃはアキュムレータ３の底
部と逆止弁９とを連結す卵路、１３Ｄは逆止弁９と受液
器４の上部とを連結する管路であシ、このようにして各
管路１３Ａ〜１３Ｄはループ（閉管路）を形成し、アキ
ュムレータ３を含む管路内に熱輸送媒体としてのフロン
、メチルアルコール等の凝縮性液体である作動流体１４
が適量だけ封入されるとともに、始動時には、アキュム
レータ３の上部以外の管路内に液体状の作動流体１４が
満たされた状態になる。なお、以下この液体状の作動流
体１４を液１４Ａと呼び、これに対し、気体状の作動流
体１４を蒸気１４Ｂと呼ぶことにする。１５は送風ファ
ンである。

以上のように構成された従来装置の動作は次のとおυで
ある。

まず、受熱部１に熱が供給されると、との受熱部１にお
ける液１４Ａが与えられた温度に対応する高圧の蒸気１
４Ｂを発生し、受熱部１とアキュムレータ３との間に圧
力差を生じ、受熱部１の方が高圧となるため、管路１３
Ａ１放熱部２、管路１３Ｂにある液１４人がアキュムレ
ータ３内に流れ込へ、こ究アキュムレーク３の圧力を／
Ｉ勲（Ｋ高めることとなる。

次いで、受熱部１で発生した蒸気１４Ｂは、蒸気管１２
を通って受液器４に流れ、受液器４から管路１３人を通
って放熱部２に達して冷却され、凝縮熱を放出して液化
するために、これが受熱部温度と放熱部温度とに規制さ
れることになシ、結果的には、受熱部１、管路１３Ａお
よび放熱部２の蒸気１４Ｂの圧力は、この受熱部温度と
放熱部温度との中間程度の温度に相当した飽和蒸気圧と
なシ、シたがって受熱部１で液１４Ａの蒸発が行ワして
いる間、アキュムレータ３の圧力もほぼこの圧力に維持
される。

この状態で受熱部１に発生した蒸気１４Ｂが放熱部２に
達して再び液化される動作により、受熱部１での熱が放
熱部２に熱輸送されることになる。

この場合、受液器４が受熱部１よシも上方にあシ、液管
１１と蒸気管１２で連結されているので、液体は受液器
４から液管１１を経て受熱部１に流れ、受熱部１で熱を
受けて蒸発し、蒸発した蒸気１４Ｂは蒸％＄１２を通っ
て受液器４内に還流し、受液器４から管路１３Ａを経由
して放熱部２へ流れることになる。

したがって受液器４に液１４Ａがある限シ、受熱部１は
液１４Ａで満たされておシ、受熱部１から放熱部２へ熱
輸送が行われるにしたがって、受液器４内の液面は低下
してくることになる。この場合、受液器４内の液面が開
閉弁６の弁座８よシも高い位置にある間は、液１４Ａの
浮力の作用によシ、フロート７が弁座８を押しつけられ
、開閉弁６を閉じることになる。その結果、受液器４内
の蒸気１４Ｂはすべて、放熱部２へ流れ、熱輸送が行わ
れる。

受液器４内の液が熱輸送の結果消費されて、次第に液面
が低下し、弁座８の位置以下に低下すると、フロート７
も液面の低下とともに低下し、弁座８から離れ、開閉弁
５は開放状態となる。そのため受液器４内の蒸気１４Ｂ
はアキュムレータ３に流入し、受液器４とアキュムレー
タ３の蒸気相は均圧されることになる。この場合、アキ
ュムレータ３が受液器４よシ上方に置かれているため、
重力の作用によシ、アキュムレータ３がら逆止弁９を通
って受液器４に液１４Ａが還流してくるが、受液器４内
に設けられたサイフオン１ｏの作用によ虱受液器４の液
面は上昇することがなく、シたがって、ある一定量の液
１４Ａが流入することが可能となる。液１４Ａがアキュ
ムレータ３がら受液器４に流入している間は、受液器４
がらの熱が連通管５を通じての蒸気流にょシ、アキュム
レータ３に流れ、アキュムレータ３の圧力が多少上昇す
ることになるが、サイフオン１０を使用するコトニよっ
て、多量の液を一度に流入させることが可能となるため
、開閉弁６が閉じている時間を長くすることができ、開
閉弁６を開いている時間に生じた圧力の上昇の影響を小
さくすることかできるばかシでなく、開閉弁６の開閉の
頻度も少なくなるため、開閉弁６の耐久性も増加するこ
とになる。

所定量の液１４Ａが受液器４内に流入し、ザイ７ｙＦ：
／１０ｙｂ、６ｉ　１４　ＡｉＥ＃１ｌｔＬ、６　、！
：、９ケよ　１面が上昇し、開閉弁６が閉じ、最初の状
態に戻シ、受熱部１から放熱部２への熱輸送が行われる
ことになる。

以上の動作の繰返しによシ、受熱部１から放熱部２へ熱
輸送が行われる。

従来の熱伝達装置は以上のように構成されているので、
開閉弁６が開放状態のとき、受液器４内の蒸気１４Ｂは
連通管５を通ってアキュムレータ３に流れ込み、その結
果、放熱部２への蒸気流が減少することになる。即ち、
開閉弁６が開の間、受熱部１から放熱部２への熱輸送量
が減少或いは停止し、熱輸送に時間的脈動が生じるとい
う欠点を有していた。

そこで、本発明は以上のような従来の実情に鑑み、アキ
ュムレータ複数個使用することによシ、熱輸送の脈動が
なく、信頼性の大きい熱輸送装置を提供することを目的
としている。

即ち、本発明は受熱部と放熱部とを介装したループ状管
路を備え、該管路内に熱輸送媒体としての凝縮性作動流
体を封入してなる熱伝達装置において、前記受熱部点流
側で放熱部下流側の管路に複数並列配管されたアキュム
レータを介装する一方、少なくとも１つのアキュムレー
タに対し前記放熱部で凝縮された作動流体をアキュムレ
ータに流入させる動作と、アキュムレータ内にある流体
を前記受熱部へ還流させる動作と、を交互に行わせると
共に他のアキュムレータに対し、前記動作と逆の順序で
同様動作を交互に行わせしめる手段を設けた熱伝達装置
である。

以下、本発明の実施例を第２図〜第６図に基づいて説明
する。

尚、これらの図において、第１図と同一要素のものには
同一符号を付して説明を簡単にする。

第２図において、２１及び２２は夫々受液器４の上部に
設けられた第１、第２のアキュムレータ、２５人及び２
５Ｂは夫々のアキュムレータ２１゜２２内上部空間と受
液器４内上部空間とを連通接続する管路、２５Ｃ及び２
５Ｄは夫々のアキュムレータ２１．２２内上部空間と放
熱部２とを連通接続する管路で、放熱部２側管路１３Ｂ
から分岐して設は収れている。２３〜２Ｔは夫々管路２
５Ａ〜２５Ｄを選択的に開閉する開閉手段としての開閉
弁で、２３及び２４は管路２５Ａ及び２５Ｂに介装され
た開閉手段としての第１及び第２の開閉弁、２６及び２
１は管路２５Ｃ及び２５Ｄに介装された開閉手段として
の第３及び第４の開閉弁である。

かかる構成の熱伝達装置は、第１図に示した従来装置の
ように受液器４内にはサイフオン１Ｄが設けられてなく
、又、開閉弁６、連通管５も設けられていない。

次に、上記第１〜第４の開閉弁２３〜２７の動作は次の
ように行わせる。即ち、第１、第４の開閉弁２３．２７
が両者共に開で、第２、第３の開閉弁２４．２６が両者
共に閉の第１の状態と、第１１第４の開閉弁２３．２１
が両者共に閉で、第２、第３の開閉弁２４．２６が両者
共に開の第２の状態と、を交互に適当な時間間隔で繰シ
返す。

第２図は前記第１の状態を示しておシ、この場合、受熱
部１で発生した蒸気１４Ｂは配管１３Ａを通って放熱部
２の流れ冷却されて凝縮する。凝縮された液体は配管１
３Ｂ１配管２５Ｄ及び第４の開閉弁２７を通って第２の
アキュムレータ２２へ流れ込む作用によ受熱が受熱部１
から放熱部２へ輸送される。この間、第２の開閉弁２４
は閉になっているため、受液器４から第２のアキュムレ
ータ２２へ管路２５Ｂを通って直接蒸気が流れ込むこと
はない。又、第１の開閉弁２３は開、第３の開閉弁２６
は閉になっているので、動の作用によシ第１のアキュム
レータ２１内にある液体は配管２５Ａ１第１の開閉弁２
３を通って受液器４へ還流することになる。この場合、
受液器４内の蒸気１４Ｂは配管２５＆を通って第１のア
キュムレータ２１へ流れるが、その量は第１のアキュム
レータ２１の容積だけで良く、わずかなものとなる。

従って、受液器４内の蒸気１４Ｂの大部分は放熱部２へ
流れることになシ、熱輸送量の変化はわずかで脈動が小
さく々ることになる。

次に、第１及び第４の開閉弁２３．２７が両者共に閉で
、第２及び第３の開閉弁２４．２６が両者共に開の第２
の状態に切シ換えると、受熱部１で蒸発した蒸気１４Ｂ
は放熱部２で液化した後、第１のアキュムレータ２１へ
溜シ込み、第２のアキュムレータ２２から受液器４の液
が還流するという点が異なるだけの第１の状態と全く同
様な作用で熱輸送が行なわれる。

以上のように第１〜第４の開閉弁２３〜２１の開閉の切
シ換えで、受熱部１から放熱部２へ熱輸送を行なわせ、
はぼ連続的にアキュムレータ２１．２２から受熱器４へ
液を還流させるととにより、熱輸送の脈動を小さくシ、
熱輸送効率を増大させることができる。

従って、第工〜第４の開閉弁２３〜２７によって少なく
とも１つのアキュムレータに対し前記放熱部で凝縮され
た作動流体をアキュムレータに流入させる動作と、アキ
ュムレータ内にある流体を前記受熱部へ還流させる動作
と、を交互に行わせると共に他のアキュムレータに対し
、前記動作と逆の順序で同様動作を交互に行わせしめる
本発明に係る手段が構成される。

尚、ｇ、、４ａにおいて、第１・第２のアキュムレータ
２１．２２から受液器４への液の移動が円滑に行なわれ
るためには、第１、第２の開閉弁２３．２４を開閉した
場合の受液器４と第１のアキュムレータ２１或いは受液
器４と第２のアキュムレータ２２の蒸気の均圧が円滑に
行なわれる必要があるが、この均圧作用を円滑に行う構
成としたものを第３図に示す。即ち、この図において、
３１．３２は受液器４と第１、第２のアキュムレータ２
１．２２を均圧させるだめの均圧管で、その中途に開閉
手段としての第５、第６の開閉弁３３．３４が設けられ
ている。この第５、第６の開閉弁３３．３４の開閉は夫
々用１、第２の開閉弁２３．２４と同期して行なわれ、
第１の開閉弁２３が開で、第２の開閉弁２４が閉の第１
の状態の場合は第５の開閉弁３３は開、第６の開閉弁３
４は閉、又、第２の状態では夫々の開閉が逆となるよう
に動作される。

例えば、第１の開閉弁２３が開の場合は、第５の開閉弁
３３も開になっておシ、受液器４内の蒸気１４Ｂは均圧
管３１、第５の開閉弁３３を通って第１のアキュムレー
タ２１へ流れ、受液器４と第１のアキュムレータ２１が
容易に均圧される結果、第１のアキュムレータ２１内の
液体が、配管２５Ａ１第１の開閉弁２３を通って円滑に
受液器４へ還流することになる。

尚、第２図、第３図の実施例における第１〜第６の開閉
弁２３〜３４のかわシに第４図に示すような３方弁４１
〜４３を使用して開閉の切多換えを行うようにしても良
い。この場合は、管路に設ける弁の数が少なくて済むと
いう利点がある。

第５図及び第６図は夫々本発明の他の実施例を示す図で
、少なくとも１つのアキュムレータに対し前記放熱部で
凝縮された作動流体をアキュムレータに流入させる動作
と、アキュムレータ内にある流体を前記受熱部へ還流き
せる動作と、を交互に行わせると共に他のアキュムレー
タに対し、前記動作と逆の順序で同様動作を交互に行わ
せしめる手段として、第３図に示した第１、第２の開閉
弁２３．２４のかわシに、アキュムレータ２１．２２か
ら受液器４へ向ってのみ液が流れるような第１及び第２
の、逆止弁５１．５２を管路２５Ａ１２５Ｂに介装した
構成を採ったもので、第２図〜第４図に示した実施例と
同様の作用・効果を奏する。又、第６図に示したものは
、第３及び第４の開閉弁２６．２７のかわシに、放熱部
２からアキュムレータ２１．２２へ向ってのみ液が流れ
るような第３及び第４の逆止弁６１．６２を介装した構
成を持ったものであシ、これも又、先の実施例と同様の
作用・効果を奏する。

尚、第２図〜第６図に示した実施例における開閉弁２３
〜２７．３３．３４及び３方弁４１〜４３の開閉は、タ
イムスイッチ等によシ一定周期で行わせるようにするか
、受液器４或いは第１、第２のアキュムレータ２１．２
２内の液面変化を検知して行うようにすると良い。

とのうち、受液器４内の液面を検知して、弁の切ル換え
を行うものでは、受熱部１から液がなくなることを防止
できるので、受熱部１の過熱を防　１止でき、装置の信
頼性、熱輸送効率が増大する効果が得られることに々る
。

又、以上の実施例ではアキュムレータを２個使用した場
合について説明したが、これに限らず複数のアキュムレ
ータを使用したものであっても良いことは勿論である。

以上説明したように本発明によれば、アキュムレータを
複数個設け、該アキュムレータから交互に受熱部へ作動
流体が還流するよう構成したことによ）、熱輸送の脈動
を小さなものとでき、熱輸送の効率を向上して、信頼性
の高い装置が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱伝達装置の一例を示す概略図、第２図
は本発明に係る熱伝達装置の一実施例を示す概略図、第
３図〜第６図は夫々同上装置の他の実施例を示す概略図
である。１・・・受熱部　２・・・放熱部　２１．２２・・・ア
キュムレータ　２３〜２７．３３．３４・−開閉弁４１
〜４３・・・３方弁　５１．５２・・・逆止弁代理人大
岩増雄（ほか２名）第１図１２図第３図第４図第５図手続補正書１．事ｆ４”　ノ表示ｎ願昭５８　１３８９０５号２発
明の名称　熱伝達装置３、補正をする者代表者片山仁へ部４、代理人明細書の発明の詳細な説明の項６、補正の内容０）明細書第１１頁第２０行目に「凝縮する。疑」とあ
るを「凝縮する。凝」と補正する。 ■）明細書第１２頁第８行目に１動」とあるを「重力」
と補正する。以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受熱部と放熱部とを介装したループ状管路を備え
、該管路内に熱輸送媒体としての凝縮性作動流体を封入
してなる熱伝達装置において、前記受熱部上流側で放熱
部下流側の管路に複数並列配管されたアキュムレータを
介装する一方、少なくとも１つのアキュムレータに対し
前記放熱部で凝縮された作動流体をアキュムレータに流
入させる動作と、アキュムレータ内にある流体を前記受
熱部へ還流させる動作と、を交互に行わせると共に他の
アキュムレータに対し、前記動作と逆の順序で同様動作
を交互に行せしめる手段を設けたことを特徴とする熱伝
達装置。
（２）前記手段は、アキュムレータ内下部空間と前記受
熱部とを、アキュムレータ内下部空間と放熱部とを、夫
々連通接続する管路を夫々選択的に開閉する開久手段か
らなる特許請求の範囲第１項記載の熱伝達装置。
（３）開閉手段は、各管路に介装された開閉弁からなシ
、同一のアキュムレータ側の２つの開閉弁の開閉は、交
互に行なわれかつ少なくとも他の１つのアキュムレータ
側の２つの開閉弁の開閉状態とは逆の開閉状態となるよ
うに構成されてなる特許請求の範囲第２項記載の熱伝達
装置。
（４）開閉手段は、アキュムレータと受熱部間の複数の
管路の合流部と、該アキュムレータと放熱部間の複数の
管路の合流部に夫々介装された３方弁からなる特許請求
の範囲第２項記載の熱伝達装置。
（５）アキュムレータ内下部空間と受熱部とを夫々開閉
手段によって開閉される均圧管を介して連通接続してな
る特許請求の範囲第２項〜第４項のうちいずれか１つに
記載の熱伝達装置。
（６）前記手段は、アキュムレータ内下部空間と放熱部
とを連通接続する管路を選択的に開閉する開閉手段と、
アキュムレータ内下部空間と受熱部とを連通接続する管
路に介装されて該アキュムレータからξ熱部へ向っての
み流体が流れる逆止弁と、アキュムレータ内下部空間と
受熱部とを連通接続しかつ開閉手段によって開閉される
均圧管と、からなる特許請求の範囲第１項記載の熱伝達
装置。
（７）前記手段は、アキュムレータ内下部空間と受熱部
とを連通接続する管路に介装されて該アキュムレータか
ら受熱部へ向ってのみ流体が流れる逆上弁と、アキュム
レータ内下部空間と放熱部とを連通接続する管路に介装
されて該放熱部からアキュムレータへ向ってのみ液が流
れる逆止弁と、アキュムレータ内下部空間と受熱部とを
連通接続しかつ開閉手段によって開閉される均圧管と、
からなる特許請求の範囲第１項記載の熱伝達装置。