JPS61250492A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPS61250492A
JPS61250492A JP60089634A JP8963485A JPS61250492A JP S61250492 A JPS61250492 A JP S61250492A JP 60089634 A JP60089634 A JP 60089634A JP 8963485 A JP8963485 A JP 8963485A JP S61250492 A JPS61250492 A JP S61250492A
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siphon
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wall
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JP60089634A
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Shigemori Otani
大谷 茂盛
Ikuo Shishido
宍戸 郁郎
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
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Takasago Thermal Engineering Co Ltd
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    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

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】 本発明は、熱交換器、特に熱交換箇所を3箇所有する新
規なヒートパイプを利用した熱交換器に関する。
太陽熱や工場排水のような温度が変動する熱源から効果
的に集熱し、蓄熱し、そして利用するシステムにおいて
は、熱源温度が蓄熱槽内の温度よりも低くなった場合、
蓄熱槽から熱源への熱の逆流を防ぐ必要がある。この目
的のためには、熱をある一定の方向のみに伝える熱ダイ
オード型ヒートパイプを利用した蓄熱システムが、すで
に提案されている。だが、従来のかようなシステムでは
蓄熱用に一種類そして放熱用に他の一種類と、二種類の
ヒートパイプを交互に配置して使用しており、熱源側の
エネルギーを一方のヒートパイプによって必ず一旦蓄熱
槽に蓄えた後、別のヒートパイプによって利用側に放出
する仕組みになっている。すなわち、熱源側のエネルギ
ーを直接負荷側に利用することができない、そのため、
従来の熱ダイオード型ヒートパイプを利用した蓄熱シス
テムでは、ヒートパイプ→蓄熱材−ヒートバイブと熱が
流れる際のエクセルギーの減少が著しい欠点があった。
本発明の一つの目的は、特に太陽熱や工場排水のような
温度が変動する熱源から効果的に熱を集熱し、蓄熱し、
そして利用するのに適した新規な熱交換器を提供するこ
とである。
本発明の今一つの目的は、温度が変動する熱源から熱を
集熱して蓄熱するのに用いた場合に、熱源側の温度が負
荷側の温度よりも高いときは、熱源のエネルギーの一部
を直接負荷側に伝えることができると共に残部を蓄熱で
き、また、熱源側の温度が負荷側の温度よりも低いとき
は、蓄熱材から負荷側に熱輸送を行うことができる新規
な熱交換器を提供することである。
前記の諸口的を達成する本発明の熱交換器は。
それ自身でサーモサイフオン機能を有する第一部材の作
動流体凝縮部をそれ自身でサーモサイフオン機能を有す
る第二部材の作動流体蒸発部に直接連結してなるヒート
パイプを用いた熱交換器であって、第一部材の作動流体
蒸発部を最下部にしてこれを熱源側熱媒路に挿入し、前
記連結部分の外壁を蓄熱材に接触させ、そして第二部材
の作動流体凝縮部を負荷側熱媒路に挿入してなる。
添付図面を参照するに1本発明の熱交換器に用いるヒー
トバイブは、第1図に示すようなそれ自身でサーモサイ
フオン機能を有する第一部材A(以下サイフオンAと呼
ぶことがある)と第2図に示すようなそれ自身でサーモ
サイフオン機能を有する第二部材(以下サイフオンBと
呼ぶことがある)とを直接連結してなる。サイフオンA
は。
たとえば1図示した形の一端を閉じた金属パイプ(たと
えば、銅パイプ)1内を真空にした後9作動流体2とし
て、たとえば、水やメタノールを封入し、そして他端を
閉じることによって製造される。かような構造のサーモ
サイフオンは、蒸発潜熱が大きい作動流体の蒸気流が熱
輸送を受持ち。
かつサイフオン内部3では気液平衡が成立しているため
、小さな温度差で大きな熱輸送を行うことができる。サ
イフオンAは2機能上、三つの部分。
すなわち2作動流体蒸発部4a (以下蒸発部または吸
熱部と呼ぶことがある)と1作動流体凝縮部5a(以下
凝縮部または放熱部と呼ぶことがある)と。
そして断熱部6a (断熱部という用語は必ずしも適切
でないが、外部系との熱交換がない方が好ましいとの意
味でこの語を用いた)とからなる。蒸発部4aの内壁に
はウィック7を設け、蒸発部4aの全内壁から作動流体
が蒸発しうるようにするのが好ましい、かような構造の
サイフオンAは、それ自身でサーモサイフオン機能を有
する。すなわち。
蒸発部4aを最下部にしてそこを加熱すると、蒸発部4
a内の作動流体は蒸発して熱を上方に運び、凝縮部5a
で放熱するとともにそれ自体は凝縮し、そしてサイフオ
ンAの内壁を伝って蒸発部4aへ流下する。すなわち、
サイフオンAは、熱を下方から上方へ伝える機能を有す
る。だが、蒸発部4aを最下部にして凝縮部5aを加熱
しても、凝縮部5aはすぐドライアウトしてしまうため
、上方から下方への伝熱は、サイフオン壁を伝う熱伝導
だけであって、効率的な作動流体蒸気による熱輸送は1
期待できない、すなわち、サイフオンAは、熱を上方か
ら下方へ伝える機能を殆ど有していない。かようなそれ
自身でサーモサイフオン機能を有するサイフオンAの構
造および作用は、その凝縮部5aの特異な形状を別とす
れば、よく知られている。サイフオンBについても同様
である。すなわち、サイフオンBも1作動流体蒸発部4
bと5作動流体凝縮部5bと、そして断熱部6bとから
なり、蒸発部4bの内壁にはウィフク7を設けて蒸発部
4bの全内壁から作動流体が蒸発しうるようにするのが
好ましく、かつ蒸発部4bを最下部にして使用する場合
作動流体蒸気による熱輸送は下方から上方へ向かっての
みである。ただ、サイフオンBは、その蒸発部4bが図
示したような特異な形状を有しているだけである。
サイフオンAの凝縮部5aおよびサイフオンBの蒸発部
4bの形状を図示したような特異なものとしたのは1両
者間の熱伝達の効率をよくして直接連結しやすいように
したことと2図示した形が製作しやすいこととによる。
これらの要件が充足される限り、サイフオンAの凝縮部
5aおよびサイフオンBの蒸発部4bの具体的な形状は
臨界的でない。
本発明で用いるヒートバイブは、前記のようなサイフオ
ンAの凝縮部5aとサイフオンBの蒸発部4aとを直接
連結してなる。直接連結のllLi様は3図示しないが
9両部材の物理的嵌合または螺合であることができる。
別法としては、第3図に示す如く。
サイフオンAの凝縮部5aの壁の少なくとも一部がサイ
フオンBの蒸発部4bの壁の一部を構成するようにヒー
トパイプを一体構造のものとして製作することもできる
第3図に図示したヒートパイプは1両端を閉じた外径2
5■、長さ500■の銅管8の中央に山高帽子状の銅製
部材9を銅管8と一体的に設けて1w4管8を上下二車
に区分するとともに、w4管8の中央部を二重管構造に
した形状寸法のものである。
二重管の内管の径は12■、長さは1001+mである
山高帽子状の部材9およびそれより下方の銅管8の部分
がサイフオンAを構成し、そして山高帽子状の部材9お
よびそれより上方の銅管8の部分がサイフオンBを構成
するように2部材9によって区分される鋼管8内の上下
二車には作動流体2としてメタノールが封入されている
とともに真空減圧されている0本例では、サイフオンA
の凝縮部壁として作用する部材9が、そのままサイフオ
ンBの蒸発部壁の一部を構成する。これは、サイフオン
AからサイフオンBへの熱の授受が同一面で行われるこ
とを意味する0図示した例ではサイフオンAおよびBと
も蒸発部内壁にウィックとしてブロンズ製のメツシュス
クリーン10がスプリング11によって固定されており
、蒸発部のすべての内壁面で作動流体が蒸発できるよう
になっている。
本発明で用いるヒートパイプは、外部との熱の出入箇所
を三筒所有する。それらの箇所は、第3図の例では9バ
ートI(サイフオンAの蒸発部の外壁)と、パート■(
サイフオンBの蒸発部の外壁)とそしてパート■(サイ
フオンBの凝縮部の外壁)とである、この例では、各パ
ートの長さを100m−とし、各パート間には100m
m長の断熱部を設けた。
第4図は、第3図に示した型のヒートパイプを用いた本
発明の熱交換器の一例を説明するための縦断面図である
。同図には、熱交換器以外の機器および部材は、線図的
に示しである。全体を…で示した本発明の熱交換器は、
最低部の部材として熱源側熱媒(たとえば水)が流れる
チャンバー21と、最上部の部材として負荷側熱媒(た
とえば水)が流れるチャンバー22と、そして両チャン
バーに挟まれた蓄熱槽23とからなる。蓄熱槽23の周
壁は断熱材で構成されており、蓄熱槽23中には、蓄熱
材24.たとえばラウリン酸(融点=44℃)が収納さ
れている。第3図に示した型のヒートパイプ25が多数
、それらのサイフオンAの作動流体蒸発部すなわちパー
ト■がチャンバー21内の熱源側熱媒路中に挿入され、
そさらのサイフオンBの作動流体凝縮部すなわちパート
■がチャンバー22内の負荷側熱媒路中に挿入され、そ
してそれらのサイフオンAとサイフオンBとの連結部分
の外壁すなわちパー+−nが蓄熱槽23中の蓄熱材24
に接触するように、蓄熱槽23の断熱材壁を貫通して取
りつけられている。チャンバー21が一部をなす熱源側
熱媒路26には太陽熱集熱器27が取付けられており、
太陽熱を捕集した熱源側熱媒は、ポンプ28によりチャ
ンバー21に循環される。一方、チャンバー22が一部
をなす負荷側熱媒路29にはチャンバー22から負荷側
熱媒がポンプ30によって循環され、同熱媒路内の熱負
荷31に放熱する。
このようにヒートパイプ25のパートIを最下部にして
パート■のまわりを蓄熱材24で覆い、太陽熱などで温
められた熱媒体をパート■のまわりに流すと、熱の一部
は直接バートIIIから取り出され。
残部はパートIIのまわりの蓄熱材に蓄えられる。
一方5蓄えられた熱を利用したい場合は、これをパート
■から取り出すことができる。また、太陽熱など熱源の
温度変動が大きい場合には0時として蓄熱槽の温度より
も低い温度の熱媒体がパート!のまわりを流れることが
あるが、このヒートパイプは上から下には熱を伝えない
(より正確には作動流体蒸気による上から下への熱輸送
がない)ので、望ましくない熱の逆流は殆どない。
蓄熱材として低融点の有機化合物を用いる潜熱蓄熱方式
を採用する場合、ヒートパイプのパート■から蓄熱材に
伝えられるべき熱が蓄熱槽中の蓄熱材全体にゆきわたら
ないことがある。このような場合、ヒートパイプのサイ
フオンAおよびBの結合部分の外壁に蓄熱材との接触面
積を増加するためのフィンを設けておくのがよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明熱交換器に使用するのに適したヒートバ
イブの一例の第一部材(サイフオンA)の縦断面図。 第2図は第1図のヒートバイブの第二部材(サイフオン
B)の縦断面図。 第3図は本発明熱交換器に使用するのに適したヒートバ
イブの他の一例の縦断面図。 第4図は本発明熱交換器の一例を説明するための縦断面
図である。 A・・サイフオンA B・・サイフオンB 1・・パイプ 2・・作動流体 3・・サイフオン内の空間 4a・・サイフオンAの蒸発部 4b・・サイフオンBの蒸発部 5a・・サイフオンAの凝縮部 5b・・サイフオンBの凝縮部 6a・・サイフオンAの断熱部 6b・・サイフオンBの断熱部 7・・ウィック 8・・鋼管 9・・山高帽子状銅製部材 10・・ブロンズ製メンシエスタリーン11・・スプリ
ング 20・・本発明熱交換器 21・・下部チャンバー 22・・上部チャンバー 23・・蓄熱槽 24・・蓄熱材 25・・ヒートバイブ 26・・熱源側熱媒路 27・・太陽熱集熱器 28・・ポンプ 29・・負荷側熱媒路 30・・ポンプ 31・・熱負荷 第3図 第2rjA

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. それ自身でサーモサイフォン機能を有する第一部材の作
    動流体凝縮部をそれ自身でサーモサイフォン機能を有す
    る第二部材の作動流体蒸発部に直接連結してなるヒート
    パイプを用いた熱交換器であって、第一部材の作動流体
    蒸発部を最下部にしてこれを熱源側熱媒路に挿入し、前
    記連結部分の外壁を蓄熱材に接触させ、そして第二部材
    の作動流体凝縮部を負荷側熱媒路に挿入してなる熱交換
    器。
JP60089634A 1985-04-25 1985-04-25 熱交換器 Expired - Lifetime JPH0674957B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP60089634A JPH0674957B2 (ja) 1985-04-25 1985-04-25 熱交換器

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JP60089634A JPH0674957B2 (ja) 1985-04-25 1985-04-25 熱交換器

Publications (2)

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JPS61250492A true JPS61250492A (ja) 1986-11-07
JPH0674957B2 JPH0674957B2 (ja) 1994-09-21

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ID=13976196

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JP60089634A Expired - Lifetime JPH0674957B2 (ja) 1985-04-25 1985-04-25 熱交換器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010042985A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-22 Solar Flare International Limited Thermal storage device
WO2020054752A1 (ja) * 2018-09-14 2020-03-19 古河電気工業株式会社 冷却装置および冷却装置を用いた冷却システム
JP2020063895A (ja) * 2018-09-14 2020-04-23 古河電気工業株式会社 冷却装置および冷却装置を用いた冷却システム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5777677U (ja) * 1980-10-25 1982-05-13
JPS59195385U (ja) * 1983-06-09 1984-12-25 株式会社フジクラ 潜熱蓄熱型ヒ−トパイプ式熱交換器

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JPH0674957B2 (ja) 1994-09-21

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