JPS6131884A - 熱伝達装置 - Google Patents

熱伝達装置

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JPS6131884A
JPS6131884A JP15344284A JP15344284A JPS6131884A JP S6131884 A JPS6131884 A JP S6131884A JP 15344284 A JP15344284 A JP 15344284A JP 15344284 A JP15344284 A JP 15344284A JP S6131884 A JPS6131884 A JP S6131884A
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recess
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bubble
operating liquid
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems

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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】 本発明は外部から何らの機械的駆動を用いる事なく加熱
するだけで液体を加熱と同時に循環させ加熱部から冷却
部へ熱を伝達させることのできる熱伝達装置に関するも
のである。
従来このようなものにはヒートパイプ、熱サイフオンな
どが知られている。しかしこれらは作動液体の循環に毛
細管力や重力を利用している為長い距離の伝達や（重力
に逆らって）下向への伝達には不向きである。又この欠
点を改善したループ型熱移動素子が提案されているが、
加熱部にループ状の２本の加熱管を必要としその位置も
、冷却部を下に置き加熱部はそれより上方でしかも冷却
部と加熱部を結ぶ配管の途中で屈曲させその点より下方
に加熱部を設置しなくてはならずそしてループ状の２本
の伝熱管によって形成される面は水平面より幾分傾斜さ
せる等、構造が複雑で設置の位置関係に制限がなる。こ
れは化学工場などのプラントに設置する様な定置形なら
ば問題無いが、携帯用などに使用する場合には全く不適
である。
本発明の熱伝達装置はこれらの欠点を全て解決するもの
であり、加熱部も１本の管で済み、重力の影響も受けず
それぞれの位置関係も全く制限が−無く、外部から何ら
の機械的駆動を用いる事無く、加熱部から冷却部へ熱を
伝達する事のできる熱伝達装置を提供するものである。
本発明による熱伝達装置は凹部を内部にもち、熱伝導率
の高い材料で作られた加熱部を、熱伝導率の低い物質で
作られた管の間に連結し、管の端にフラッパー型式の入
口側逆止弁および出口側逆止弁を設け、出口側逆止弁の
出口をアワトラップの入口に連結し、アワトラップの出
口を配管により入口側逆止弁の入口に連結し、前記配管
中に熱交換器を設けて成ることを特徴とする。
合本発明の実施例を添付図面を参照して説明すると、先
ず第１図において、円錐形の凹部Ｐを内部に持ち熱伝導
率の高い材料で作られた加熱部Ｂが熱伝導率の低い材料
で作られた管Ｇ１　　とＧ２の間に連結され、Ｇ１　側
の端には入口側逆止弁Ｃｖ１　、Ｇ２側には出口側逆止
弁Ｃ■２が連結されている。
Ｃ■２の出口はアワトラップＨの入口に連結され、アワ
トラップの出口からは管Ｍ、　が延びて冷却部熱交換器
ＥＸの入口に連結され、ＥＸの出口から管Ｍ２　が延び
て、入口側逆止弁Ｃ■１　に連結されている。又アワト
ラップＨはアキュムレークーへとの兼用である。この構
成により閉回路が作られ、内部に作動液体が封入される
。第２図の詳細図から良くわかるように、加熱部Ｂ内の
凹部Ｐの立体角は使用する作動液と凹部Ｐの材料とのぬ
れ角より小さく作られている。又、逆止弁Ｃ■１　、　
　。
ＣＶ２　はそれぞれ内部にゴムシートや金属箔で作られ
たフラッパーＦとそれを受ける斜めの弁座面Ｔと、弁座
面に設けられたシール用ＯリングＳとからなり、フラッ
パーＦは第３図に示す様にその付根に一体の板バネＦ′
を有し、これによりＯＩＪングＳに弱い力で押し付けら
れている。加熱部は第４図に示す様に円錐形凹部Ｐの頂
点に逆に円錐形に広がる空洞Ｒを持つものでも良い。逆
止弁Ｃ■１、Ｃ■２は上述のものに限らず第５図および
第６図に示す様にフラッパーＤを円板状にして、流れに
対して直角に置き、バネ等で弁座に押付けずに保持器り
内でフリーにしておくものでも良い。
アワトラップＨは上部に弾性体で作られたジャバラを備
え、アキユムレータも兼ねる。これはゴム等の弾性体や
内部に凝縮しないガスを封入しても良い。アワトラップ
日において、作動液の流入口は流出口からずらして配置
しである。配管Ｍ１　、Ｍ２　は金属のパイプでも柔軟
なプラスチックやビニールでも良い。熱交換器ＥＸも特
別なものではなく熱伝導率の高い材料で管を作り外側に
同じく熱伝導率の高い材料で作ったフィンを付けたもの
である。又特に熱交換器を設けず配管を通して冷却部と
熱交換してもよい。
使用する作動液体は水、各種冷媒（Ｒ−１１、Ｒ−１２
、アンモニア等）、液体金属、低融金属等蒸発してあと
に固形物を残さないものなら何でも使用できる。
以上のような構造を持つ熱伝達装置に作動液体を注入す
る時、凹部の立体角がそれを形成する材料と作動液体と
の接触角より小さくなっている為作動液体は凹部を完全
にぬらす事ができず、加熱部Ｂの凹部Ｐの先端に気泡核
Ｎが残る（第７図）。
この様な状態で装置の加熱部Ｂを何らかの方法で加熱す
ると、気泡Ｎの上を覆う液体が加熱されその温度が気泡
内部の圧力における作動液蒸気の飽和温度を上回ると気
泡と液体の界面より液体側から気泡側へ蒸発が起こり、
気泡Ｎは成長を始める（第８図）。この時小さな気泡核
を元に平面上で成長する場合に比較して本装置の様な大
きな凹部内を成長する場合の方が、同一体積の気泡にお
いて、より小さい蒸気圧で、すなわちより小さい過熱度
で気泡を成長させる事ができる。これは第１２図の様に
ぬれ角の関係で気泡液体の界面の曲率半径が前者は小さ
く後者は大きくなり、一方気泡を縮めようと界面に働く
表面張力がその曲率半径に反比例する為である。この様
にたった１個の気泡が成長し始めると装置内圧が上昇し
、気泡により押しのけられた作動液体は゛出口側逆止弁
ｖＣ２を押し開けてアワトラップＨに流入し始める。気
泡は管Ｇ２側に成長してゆくと同時にその表面積を増大
してゆき、加熱部への回りの液体からの蒸発量と増大し
た表面への蒸気の凝縮量がバランスした所で気泡の成長
は止まる。また作動液体の加熱は大部分気液界面での蒸
気の凝縮によって行わ　−れる（第９図）。この時気泡
体積分の液体がアワトラップ内に流入し装置内圧は最高
になり、そのエネルギーがアキュムレータへの弾性体の
ジャバラの伸びとして蓄わえられる。やがて気泡内での
凝縮量が蒸発量を上回り気泡が収縮を始めると気泡内圧
は下がり、アワトラップ側の圧力より低くなるすると逆
止弁ＣＶ２　は閉じ逆止弁Ｃ■１　は開き始める。そし
てアキュムレータに貯わえられた圧力で作動液体は管Ｍ
１　を通り熱交換器ＥＸを通り熱を放出し冷やされて管
Ｍ２　から逆止弁Ｃ■１を通り管Ｇ１を通り加熱部Ｂに
入いる。すると加熱部は冷やされ気泡は収縮し負圧を生
じてさらに多くの作動液体がアキュムレーターから熱交
換器を通して流入し気泡は一瞬にして消滅する。この時
再び加熱部Ｂの凹部Ｐの先端には次の気泡核Ｎが残され
る（１１．０図および第１１図）。
この様に蒸気泡の成長、消滅による圧力差で間欠的に作
動液を循環させる為重力の影響を受けず、各部分の配置
や天地を全く気にせずに使用する事ができ携帯用装置な
どにも利用する事ができる。
また、加熱部は少しの加熱でも気泡を発生させる事がで
き逆止弁も微少な圧力差に感応フラッパー弁である為、
加熱量の少ない時でも、気泡が収縮過程に入れず作動が
止まるいわゆるドライアウトという現象も生じない。又
加熱量の増加にほぼ比例して循環量も増加してゆき、逆
止弁Ｃ■１から流入する作動液温度がかなり高くなって
もドライアウトを起こさず、加熱量に対しても、流入作
動液温度に対してもきわめて広い動作範囲を持つことが
できる。アワトラップＨは作動液体に含まれる凝縮を起
こさない他の気体を作動液体との密度差でトラップし装
置内を循環しない様にして、ドライアウトになる事を防
止するものであるが、作動液体を十分に脱泡し、装置内
部の脱ガスも十分で、外から内部へガスが侵入しないも
のであれば必要無い。又、アキュムレーターも、アワト
ラップ内に凝縮しない他のガスがあったり管Ｍ、　、Ｍ
２が柔軟で弾力のあるもので作られている場合はこれが
アキュムレーターの役目をするので特にアキュムレータ
ーを設けなくても良い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による熱伝達装置の全体断面図、第２図
は本発明による熱伝達装置のポンプ群を示す断面図、 第３図は逆止弁のフラップの正面図、 第４図は加熱部の変形例を示す断面図、第５図は逆止弁
の変形例を示す断面図、第６図はその横断面図、 第７図乃至第１１図はポンプ部の動作説明図、第１２図
は凹部と気泡の成長の関係を示す説明図である。 Ｇ、、Ｇ２　　　管、　Ｐ　　凹部、 Ｂ　　加熱部、　ＣＬ、ＣＶ２　　　逆止弁、Ｈアワト
ラップ、　Ｍ、、Ｍ２　　　　配管、ＥＸ　　　熱交換
器。 第７図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 凹部を内部にもち、熱伝導率の高い材料で作られた加熱
    部を、熱伝導率の低い物質で作られた管の間に連結し、
    管の端にフラッパー型式の入口側逆止弁および出口側逆
    止弁を設け、出口側逆止弁の出口をアワトラップの入口
    に連結し、アワトラップの出口を配管により入口側逆止
    弁の入口に連結し、前記配管中に熱交換器を設けて成る
    ことを特徴とする熱伝達装置。
JP15344284A 1984-07-24 1984-07-24 熱伝達装置 Granted JPS6131884A (ja)

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US06/757,605 US4625790A (en) 1984-07-24 1985-07-22 Heat transport apparatus
DE8585109228T DE3580945D1 (de) 1984-07-24 1985-07-23 Waermetransportvorrichtung.
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