JPS61195284A - ヒ−トパイプ - Google Patents

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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、例えば味噌の醸造用熟成タンク内に上方か
ら挿入して熟成中の味噌の均温加熱、ないし均温冷却を
行う等、各種の用途に対して均温冷却、均温加熱を行う
ヒートパイプに関する。

【従来技術とその問題点】

頭記した味噌の製造分野において、熟成タンク内に味噌
を仕込んで醸造する際には次記のような問題がある。す
なわち味噌の品質はその熟成温度に大きく左右されるも
のであり、その醸造に際しては熟成温度の管理が極めて
重要な意味を持っている。一般に味噌の醗酵は３０℃前
後で進行し、熟成温度がこの温度よりも低いと味噌の熟
成が遅れて熟成効率が低くなる。また温度が高過ぎると
味噌に変色、変味が発生して品質の良い味噌が作れない
。一方、味噌は４０〜５０％の水分を含む中間水分食品
で極めて熱伝導性が低く、このために味噌を熟成タンク
内に仕込んで醸造を行う場合にその温度管理面で様々な
障害が生じる。すなわち熟成タンク内に味噌を仕込んだ
状態では、タンク内の中心部は周辺部に比べて熱の応答
性が悪く、したがってこのままでは醗酵熱の蓄積により
タンク内中心部が周辺部に比べて温度が高くなり、この
ために中心部で熟成が過渡となって味噌にいゆる８焼は
現象が発生する。特に最近では味噌の低食塩化が進み、
また醸造の際に酵母培養液を添加したりする傾向があり
、このために酵母の醗酵が旺盛であって醗酵熱の発生量
が大きく、醸造中の半成味噌の温度上昇に４える影響も
大きい。 ところで上記した味噌の８焼は現象は熟成タンクが小型
タンクである場合にはその影響も比較的小さいが、味噌
製造業者が一般に使用する火桶と称する容量が４〜５ト
ン程度の大型の熟成タンクは直径が１゜８　ｍ、高さが
１．６ｍもあることから、室内の空気調和により熟成タ
ンクの周域から加温ないし冷却してタンク内の熟成温度
調整を行う在来の方式ではタンク内温度分布に大幅なバ
ラフキが生じ、特にタンク内の中心部では醗酵熱の蓄積
による温度上昇が大きくなって８焼は現象の発生が避け
られない、このための８焼は防止策として、一部では芯
を抜いたドーナツ状の熟成タンクの使用も試みられてい
るが、この方式でもタンク内温度分布のバラツキを無く
すことができず充分な成果が得られてない。 このために熟成温度の管理に新しい方式として、熱運搬
性能の優れたヒートパイプを採用することが提唱されて
おり、その実用化に向けての研究開発が進められている
。すなわち第３図はこのヒートパイプを熟成タンク内に
挿入した使用状態を示したものであり、図示のように味
噌１を収容した熟成タンク２には、その中心部に上方か
ら長尺のヒートパイプ３が直立姿勢で挿入されている。 これにより味噌の内部に生じた過剰な醗酵熱はヒートパ
イプ３を通じてタンク外の大気中に放熱されることにな
る。ここで前記したヒートパイプの従来における一般的
な構造を示すと第４図のごとくである。第４図において
、ヒートパイプ３は金属パイプで作られた密閉容器４の
内周面にウィフク５を装備し、この容器内を真空引きし
た状態で少量の作動液体６を封入したもので、かつ容器
４の上端側を排熱部としてここに放熱フィン７が装着さ
れている。かかるヒートパイプの作用に付いてはよく知
られており、作動液体の蒸発、凝縮サイクルに伴う潜熱
の授受によって熱交換を行い、かつこの過程でウィック
の毛細管力によって作動凝縮液体を蒸発側に循環させる
。なお図中Ａ、Ｂはそれぞれ作動液体の蒸発、凝縮サイ
クルに伴う作動蒸気、凝縮液の流れを表している。しか
もこの場合の蒸発、凝縮サイクルがほとんど等温過程で
行われることからパイプ内全域での均熱性が得られ、か
つその熱輸送能力は顕熱の熱伝達による熱輸送に比べて
はるかに大である特長をもっている。 成タンク内に挿入することにより、過剰な醗酵熱の除熱
とともにタンク内での熟成温度の均熱効果が得られ、味
噌の８焼は現象の防止をはかることができる。 なお味噌の８焼は防止対策として、上記したヒートパイ
プに代えて熟成タンク内に例えば水冷却パイプを浸漬配
管し、外部から冷却水を強制循環して冷却を行う方法も
考えられるが、実験結果によればこの水冷方式は顕熱に
よる熱伝達を利用するので先記したヒートパイプに比べ
てはるかに熱運搬性能が低く、かつ熟成タンク内での熱
交換に伴いタンク内に配管された水冷却パイプの入口側
域と出口側域との間で管内を流れる水に温度差が生じ、
このことが原因で熟成タンク内の温度分布に大きなバラ
ツキが生じる等、ヒートパイプと比べて実用面で劣るこ
とが明らかになっている。 ところで先記したヒートパイプの利用による味噌の熟成
温度管理方式は、−面ではその除熱により味噌の８焼は
発生防止に大きな効果が発揮できを行う場合には次記の
ような問題が残る。すなわち前述のように味噌の熟成温
度は３０℃程度が適温とされることから、周囲温度の低
い冬期には逆に味噌を加温して適正な熟成温度に高める
必要がある。この場合に味噌の加温手段として、第３図
のように熟成タンク内に上方から直立姿勢で挿入したヒ
ートパイプ３に対しその放熱フィン７に外部から熱を与
え、ヒートパイプ３を通じてタンク内の中心部へ熱を送
り込んで味噌を均温加熱する方法が考えられる。しかし
てこのようにヒートパイプを介して加熱を行う場合には
、冷却の際とは逆に直立姿勢のヒートパイプの上端部が
熱入力部となることからヒートパイプの容器内底部に凝
縮した作動液を熱入力部である容器の上端部まで重力に
逆らってウィックの毛細管力により引き上げることが必
要となる。しかしてウィックの毛細管力には限界があり
、例えばウィックとして２００メツシュ程度の金網を使
用した場合にはその毛細管水頭は２０ｃｍ程度、また１
５００メツシユの繊維でもその毛細管水頭は高々１ｍ程
度である。これに対して前述のようにいわゆる火桶と称
する熟成タンクの潔さは１．６ｍもあることから、第７
図に示した従来のヒートパイプの構造では、容器内の底
部に；ａｍした作動液をウィックの毛細管力で容器の上
端部まで引き上げることができず、結果として大半の凝
縮液が容器内の底部に寝込んだままとなっていわゆる液
枯れ現象が生じる。このためにヒートパイプによる熟成
タンク内の加熱作用が充分に発揮できないことになる。

【発明の目的】

この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、前
述のように例えば味噌の醸造用熟成タンク内に直立姿勢
で据え付けて熟成温度の調整を行う用途に用いる長尺の
ヒートパイプとして、均温冷却および均温加熱が同一の
ヒートパイプで安定よく行えるようにしたヒートパイプ
を提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明はヒートパイプの
密封容器の上端部に放熱部を形成するとともに、容器内
の底部に作動液加熱用のヒータを内蔵設置し、該ヒータ
の通電制御により均温冷却および均温加熱を行う構成し
たものである。 かかる構成でヒートパイプを冷却用として使用する冷却
運転モードではヒータを非通電として放熱部を冷却し、
加熱用として使用する加熱運転モードではヒータを通電
して作動液を加熱するようにヒータの通電制御を行うこ
とにより、同じヒートパイプを使用しつつ相手側の被加
熱物ないし被冷却物との間で良好な均温加熱ないし均温
冷却が達成できるようになる。また特に加熱運転モード
では重力に逆らって凝縮液を容器の上端まで押上げる必
要なしに容器内の底部に溜った凝縮液へ外部から熱を与
えて蒸発させることができ、したがってウィックの毛細
管力の制限による液枯れのおそれなしに作動液体が蒸発
部へ向けて円滑に還流するようになる。

【発明の実施例】

第１図はこの発明の実施例に係るヒートパイプノ＃１ｄ
、ｔ−ＷＸ　９１ｖＩＬ十＋−−ｈ　ｔ−：ｉ　フｔ−
１！−１１ｕＭｇｈ虐＃ンク内に据付で熟成温度調整を
行うヒートパイプの使用状態を示すものであり、第３図
、第４図と同一ないし等価な部材には同じ符合が付しで
ある。 まず第１図において、ヒートパイプ３の容器４はその上
下端が封止された長尺パイプとしてなり、かつその内周
面にウィック５が装着されているとともに、容器内には
蒸発性の作動液体６が封入されている。かかるヒートパ
イプの容器に対してこの発明により、密封容器４内の底
部には電気ヒータ９が内蔵設置されており、このヒータ
９のリード線１０が容器上端部の封緘部１１を貫通して
その端子１２を外部に引き出すように配線されている。 なお密封容器４の上端部には従来のヒートパイプと同様
に放熱部としの放熱フィン７が外周に装備されている。 次に上記ヒートパイプを味噌の熟成温度調整用として熟
成タンク内に据付けた使用状態を第２図に示す。図示の
ようにヒートパイプ３はその放熱部７を上方に突き出し
て味噌１の中心部に直立姿勢で装荷されており、このヒ
ートパイプ３の放熱部７に対向して冷却用の送風ファン
１３が配備されている。一方、ヒートパイプ３に内蔵の
ヒータ９は前記の送風ファン１３と共に運転制御器１４
を介して電源に接続されている。この運転制御器１４は
前記した送風ファン１３およびヒータ９への通電制御を
行うものであり、ヒートパイプ３に取り付けた温度セン
サ１５で得たヒートパイプ表面温度検出値を基に送風フ
ァンおよびヒータが運転制御されるようになっている。 次に第１図、第２図により、ヒートパイプを味噌の熟成
温度調整用として使用した場合のし一ドパイブの動作を
説明する。このヒートパイプ３の動作原理は第４図に示
した従来のヒートパイプと基本的には同じである。まず
醸造中の醗酵熱の蓄積により味噌の熟成温度が適正温度
以上に高（なった場合には、温度センサ１５の検出値に
対応して運転制御器１４が冷却運転モードを指定して送
風ファン１３を運転し、冷風を放熱部７に送風する。な
おこの状態ではヒータ９は非通電となっている。 これにより、ヒートパイプ３の容器壁を通じて味噌ｌ側
から侵入する熱は容器壁からウィック５に伝達されてウ
ィック内の作動液を蒸発させる。一方、蒸発した作動蒸
気は容器内を拡散するとともに、その容器上端部の放熱
部７で冷却作用を受けて凝縮する。さらに凝縮した作動
液体は内部壁面に沿って重力により流下してウィック５
へ浸透移行し、その毛細管力によりウィック内の全域に
浸透拡散する。このようにして蒸発、凝縮サイクルを繰
り返し、味噌１は適正な熟成温度となるように均温冷却
されることになる。 一方、冬期等外気温が低くこのために熟成温度が適正温
度以下に低下した場合には、温度センサ１５の検出値で
運転制御器１４が加熱運転モードに切り替わり、いまま
で運転していた送風ファン１３を停止するとともに、今
度はヒータ９へ通電を行う。 これにより、ヒータ９を介して加えられた熱が容器内の
底部に凝縮して滞留している作動液６に与えられて作動
液が蒸発する。また蒸発した作動蒸気は容器内の全域に
拡散し、容器壁を通じて味噌ｌへ液化潜熱を与えて凝縮
する。また凝縮した作動液はウィック５内を重力および
毛細管力により底部へ向けて流下還流し、ここでヒータ
９で加熱され再び蒸発するように蒸発、凝縮サイクルを
繰り返し、これにより味噌１を加温してその熟成温度を
適正温度まで高める。しかもこの均温加熱を行う動作過
程では、前記のようにヒートパイプの熱入力部であるヒ
ータ９が容器内の底部に配置されており、したがってこ
の熱入力部に向けてウィック内を流下する凝縮液に対し
てウィックの毛細管力と重力の方向とが一致するために
作動液は容易にヒータへ到達するように循環することに
なる。 したがってヒートパイプ３が長尺寸法のものであっても
そのウィック５の毛細管力の制約を受けることなく、蒸
発、４！縮サイクルが円滑に進行することになり、従来
のヒートパイプで問題となる容器内で液枯れの生じるお
それはなくなる。 このようにして同じヒートパイプを使用しつつ、熟成タ
ンク内の熟成温度が醗酵熱の蓄積で適正熟成温度以上に
高くなった状態では放熱部を通じて低く熟成温度を適正
温度まで加温する必要のある状態では、前記とは逆にヒ
ートパイプ内蔵のヒータに通電して外部から熱を与える
ことにより味噌を適正な熟成温度に均温加熱することが
でき、かくして年間を通じて味噌醸造の際の適正な熟成
温度管理が行えることになる。 なお上記実施例は味噌の醸造を行う熟成タンクへの適用
に付いて述べたが、その用途はこれに限定されるもので
なく、各種分野で均温加熱、ないし均温冷却を必要とす
る装置への通用が可能である。 【発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、ウィックを装備し
たパイプ状の密封容器の上端部に放熱部を形成するとと
もに、容器内の底部に作動液加熱用のヒータを内蔵設置
し、該ヒータの通電制御により均温冷却および均温加熱
を行うように構成したことにより、ヒートパイプを直立
姿勢で据付だ状態で同じヒートパイプを使用して均温冷
却およ用として使用する加熱運転モードでは、重力に逆
らうことなしに、つまりウィックの毛細管力の制約を受
けることなく作動液を熱入力部であるヒータへ円滑に還
流させることができ、これにより容器内での液枯れのお
それなしに安定した蒸発、凝縮サイクルが維持できる等
の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るヒートパイプの構造を
示す縦断面図、第２図は第１図に示したヒートパイプを
熟成タンク内に挿入した使用状態の配置図、第３図およ
び第４図はそれぞれ第２図。 第１図に対応する従来のヒートパイプの使用状態の配置
図およびその構成断面図である。図において、 １：味噌、２：熟成タンク、３：ヒートパイプ、４：ヒ
ートパイプの容器、５：ウィック、６：作動液体、７：
放熱部、９：ヒータ、１３：冷却用の送風ファン、】４
：運転制御器、１５：温度センサ。 第１図 第２因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ウィックを内蔵装備した長尺パイプ状の密封容器内
   に蒸発性の作動液体を封入してなるヒートパイプであり
   、かつ密封容器を縦向きに据付けて使用するものにおい
   て、前記密封容器の上端部に放熱部を形成するとともに
   、容器内の底部に作動液加熱用のヒータを内蔵設置し、
   該ヒータの通電制御により均温冷却および均温加熱を行
   うことを特徴とするヒートパイプ。 ２）特許請求の範囲第１項記載のヒートパイプにおいて
   、当該ヒートパイプを冷却用として使用する冷却運転モ
   ードではヒータを非通電とし、加熱用として使用する加
   熱運転モードではヒータを通電して作動液を加熱するよ
   うにヒータの通電制御を行うことを特徴とするヒートパ
   イプ。 ３）特許請求の範囲第２項記載のヒートパイプにおいて
   、温度センサにより得たヒートパイプ密封容器の表面温
   度検出値を基に冷却、加熱運転モードの切換制御を行う
   ことを特徴とするヒートパイプ。 ４）特許請求の範囲第１項記載のヒートパイプにおいて
   、当該ヒートパイプが味噌醸造用の熟成タンク内に上方
   から挿入して味噌の均温冷却、ないし均温加熱を行う熟
   成温度調整用ヒートパイプであることを特徴とするヒー
   トパイプ。