JPS6155563A

JPS6155563A - 熱伝達装置

Info

Publication number: JPS6155563A
Application number: JP17624284A
Authority: JP
Inventors: 哲朗大串; 政明村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-20

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】［発明の技術分野］この発明は熱伝達装置、特に配管ループ内に１・］入さ
れた作動流体の蒸発と凝縮によって熱の輸送を行なうも
のに関する。

［従来技術］先ず、第１図はこの発明に先立ってｌｌｌ１案された従
来の熱伝達装置の配管系統図を承り。

同図において、（１）ｔよ土部に水平に位置づ′る受熱
部、（２）は下部に位置づる放熱部、（３Ａ）、（３Ｂ
）、（３Ｇ）はそれぞれ矢印方向ｌどげに間となる逆井
弁、（４）はアキュムレータ、（５）は伸縮自在なベロ
ー、（６）はバネである。また、（７Ａ）〜（７Ｆ）は
それぞれ各部を連結ヅる配管である。ざらに、（８）は
ベロー（５）の外部空間、（９Ａ）、（９Ｂ＞は第１．
第２の開閉弁、（１０）は熱の輸送媒体としての作動流
体、（１１）は発熱体である。

ここで、バネ（６）は、その弾性復元力によってベロー
（５）を収縮させる方向へ常時弾性（＝Ｊ勢する。

次に動作について説明する。

先ず、第１の開閉弁（９Ａ）を間、第２の開閉弁（９Ｂ
）を開とし、これを第１の状態とする。

この第１の状態で、は、受熱部（１）にて発生した蒸気
が配管（７Ａ）を通って放熱部（２）に行さ、そこで冷
ＪＡ−液化される。これにより、受だ１部（１）で１４
た蒸発熱に相当づる熱が放熱部（２）にて放出される。

つまり、熱の輸送が行なわれる。

放熱部（２）にで液化された作動流体（１０）は、配管
（７Ａ）から送り込まれる蒸気にＪ、って押し出され、
配管（７Ｂ　）　、Ｈよび逆止弁（３Ａ）を通ってアキ
：トムレータ（４）内のベロー（５）内部に溜り込む。

これにより、ベロー（５）がバネ（６）の弾性力に抗し
ながら膨張する。このとき、第２の開閉弁（９Ｂ　）　
Ｊ５よび逆止弁（３Ｃ）がそれぞれ閉どなっていること
により、上記空間（８）内への蒸気の流れ込みが阻止さ
れている。

そして、この状態は受熱部（１）内の液体状作動流体（
１０）がある程度少なくなるまで続けられる。

次に第１の開閉弁（９Ａ）を閑、第２の開閉弁（９Ｂ）
を間とし、これを第２の状態とする。

この状態では、受熱部（１）にて蒸発した熱気は、配管
（７Ｅ）を通ってアキ１ムレータ（４）内の空間（８）
に流れ、さらに逆」Ｌ弁（３Ｃ）および配管（７Ｆ）を
通って放熱部（２）に達し、そこで冷却・液化される。

また、受熱部（１）とアキュムレータ（４）内の空間（
８）が連通りることにより、受熱部（１）内の圧力とア
キ１ムレータ（４）内の空間（８）の圧力がほぼ等しく
なる。これにより、ベロー（５）がバネ（６）の弾性復
元力によって収縮させられ、この結果、該ベロー（５）
内の液体状作動流体（１０）が押し出されるようになる
。押し出された液体状作動流体（１０）は、逆止弁（３
Ｂ）および配管（７Ｄ）を通って受熱部（１）内に環流
する。これにより、受熱部（１）内にある程度以上の吊
の液体状作動流体（１０）が確保される。

この後、第１の開閉弁（９Ａ）を間、第２の開閉弁（９
Ｂ）を開にすると、上述しＩζ第１の状態に戻り、この
状態にて引き続き熱＋ａ送が行なわれる。

以上のように、第１．第２の開閉弁（９Ａ）。

（９Ｂ）の開閉を交豆に行なうだけでもって、受熱部（
１）内から液体状の作動流体く１０）が無くなることが
防止され、これにより熱伝達装ＨＨの始動Ｊ５よび受熱
部（１）　ｈｓ　ｔら放熱部（２）への熱輸送が円滑か
つ確実に１１なわれるようになる。さらに、受熱部（１
）内から液体状の作ｆ！ＩＪ流体が無くなってしまうこ
とがないので、発熱１木（１１）が過熱して損傷すると
いう恐れらなくなる。

しかしながら、上述した従来の熱伝達装置は、以上のよ
うな利点を右するものの、次のような改善すべき欠点が
残っていた。

すなわち、上記第２の状態においては、アキュムレータ
（４）内のベロー（５）内部の圧力が配管（７Ｂ）の圧
力よりし高い状態となることがある。この状態になるど
、放熱部（２）にて液化された作動流体（１０）がベロ
ー　（５）内へ行けずに放熱部（２）内の配管内に溜り
込むようになってしまう。この結果、放熱部（２）内の
有効な凝縮表面積が次第に減少し又しようようになる。

すると、作動流体（１０）の蒸気湿度および圧力が異常
上昇するとともに、その変動も大ぎくなってくる。さら
に、放熱部（２）内の配管が液体状の作動流体で完全に
１１１またされてしまうと、該放熱部（２）にて凝縮が
行なわれなくなって、一時的に熱輸送が停止してしまう
ようになる。これにより脈動のような変動が生じて熱輸
送の動角が不支定になってしまう、という欠点が生じる
。

［発明の概要］この発明はかかる欠点を改善するためになされたもので
、それぞれに弾性は能を有するベローを内職したアキュ
ムレータを複数個使用覆ることにより、変動の少ない安
定した熱輸送を１１なうことのできる熱伝達装置を提案
するものである。

［発明の実施例］第２図はこの発明による熱伝達装置の一実施例を示す。

第２図に示す熱伝達装置は、前述した従来のものと同様
、受熱部（１ンと放熱部（２）の間に作動流体（１０〉
を循環させるとともに、この作動流体（１０）を受熱部
（１）にて蒸発ざぜかつ放熱部（２）にて液化させるこ
とにより熱の輸送を行なうものである。受熱部（１）内
の作動流体（１０）Ｇよ発熱体（１１）により−Ｃ加熱
・７光ざ５せられる。

第２図に示した熱伝ｊヱ装置は、先ヂ、第１．第２のア
キ１ムレータ（２１）、（２２＞を鮒１える。

各アキュムレータ（２１＞、（２２）の内部にはそれぞ
れ、伸縮自在なベロー（２３）、（２４＞、および各ベ
ロー＜２３）、（２４）をそねぞれ収縮方向に常時弾性
付勢するバネ（２５）、（２’６）が設けられている。

。また、各ベロー（２３）、（２４＞の外部空間（２７＞
、（２８）と上記受熱部（１）の出口側とをそれぞれ連
結する管路（２９）、’（３０）、各ベロー（２３）、
（２４＞の外部？間（２７）。

（２８）と上記放熱部（２）の入口側とをそれぞれ連結
する管路（３１）、（３２）、各ベロー（２３）、（２
４）の内部空間と上記受熱部（１）の入１コ側とをそれ
ぞれ連結する管路（３３）。

（３４）、および各ベロー（２３）、（２４＞の内部空
間と上記放熱部（２）の出口側とをそれぞれ連結する管
路（３５）、（３６’）を備える。

さらに、上記放熱部（２）にて凝縮された作動流体（１
０）を一方のアキ１ム１ノータ（２１）（あるいは（２
２））内のベロー（２’３）Ｉあるいは（２４））内に
流入させる動作と、他方のアキュムレータ（２２）（あ
るいは（２１＞）内のベロー（２４）（あるいは（−２
３）　）内にある作動流体（１０）を上記受熱部（１）
に還流させる動作とを、交りに行なわせるようにした切
換手段を備えている。

ここで、上記切換手段は、各ベロー（２３）。

（２４）の外部空間（２７）、（２８’）ど受熱部（１
）の出口側間の管路（２９）、（３０）に介装され℃そ
れぞれに選択的に開閉する第１．第２の開閉弁（３７）
、（３８）、各ベロー（２３＞。

（２４）の外部空間（２７＞、（２８）から放熱部（２
）の入口側に向けてそれぞれに介装された逆止弁（４３
）、（４４）、各ベロー（２３）。

（２４）の内部空間から受熱部（１）の入口側に向（プ
てそれぞれに介装された逆止弁（４１）　。

（４２）、放熱部（２）の、出口側から各ベロー（２３
）、（２４）の内部空間に向りてイれぞれに介装された
逆止弁（３９）、（，４０）にＪ、って構成される。

なお、各逆止弁（３つ）〜（４４）の方向は図中の矢印
によっても示しである。

次に動作について説明する。

先ず、第１の開閉弁（３７）が開で第２の開閉弁（３８
）が開の状態のどきに（よ、１′［動流体（１０）の蒸
気は第２図中の点線矢印で示す方向に流。

れる。また、作動流体（１０）の液体は実線矢印で示す
方向に流れる。この状態にて、受熱部（１）と第１の７
４ユムレータ（２１）内の空間（２７）は連通状態にあ
る。このため、第１のアレ１ムレータ（２１）内のベロ
ー（２３）内にある液体状作動流体（１０）は、ハネ（
２７）の弾性復元力によって該ベロー（２３）内から押
し出される。

この押し出された液体状の作動流体（１０）　４；Ｌ、
逆止弁（４１）を通って受熱部（１）に還流する。

受熱部（２）内の液体状作動流体（１０）は発熱体（１
１）から蒸発熱を１ｑて蒸発づ゛る。この蒸発蒸気は、
第１の開閉弁（３７）、管ｒｌｆ　（２９）　。

ヱ１の１キユムレータ（２１）、逆止弁（４３）および
管路（３１）を通って放熱部（２）に流れ、ここで熱を
放出しながらｉ疑縮・液化される１、液化された作動流
体（１０）は、後から送り込まれてくる蓋気流によって
押し出され、管路（３６）　Ｊ５よび逆止弁（４０）を
通って′ｉ８２の７４ユムレータ（２２）内のベロー（
２４）内に溜り込む。これにより、該ベロー（２４）が
バネ（２６）の弾性力に抗しながら膨ｌｌ１ｉづ゛る。

次に、受熱部（１）内の液ｍがある程麿減少した時点で
、第１の開閉弁（３７）を開から閉に、第２の開開弁（
３８）を開から開にそれぞれ切換えると、第１の７キ１
ムレータ（２１）を第２のアキュムレータ（２２〉ど石
さ換えたのど同じ動作が行なわれるようになる。すなわ
ら、第２の７キユムレータ（２２）内のベロー（２４）
からの液体状作動流体（１０）は、逆止弁（４２）を通
って受熱部（１）へ還流する。受熱部（１）にて蒸発し
た作動流体く１０）は、管路（３０）。

（３２）を通って放熱部（２）へ）ｙｌられる１、放熱
部（２）にて凝縮・）１に化した作動流１本（１０）ｌ
よ、＠′ｆ１（３５）　ｉＬｉよび逆止弁（３つ）を通
って第１のアキコムレーク（２１）内のべｔ、−＋　−
（２３）内に溜り込む。

以上の２つの状態が交Ｈに繰返されながら熱の輸送が行
なわれる。

以上のように第１．第２の開開弁（３７）。

（３８）の交Ｈの切換操作によって、受熱部（１）から
放熱ｇＩｌ（２）への作動流体（１０）の蒸気の移動Ｊ
３よび放熱部（２）からベロー（２３）。

（２４）内への液体状ｆｌ　！ＩＩＩ流体く１０）の移
動を連続的に行なわせることができる。これにより、変
動の少ない安定な熱の輸送を行なうことができ、これと
ともに熱輸送の効率を高めることができる。

ここで、上記実施例に加えて、第３図に示すように、第
１．第２のアキ７、ムレータ（２’！　＞　。

（２２）内のベロー（２３＞、（２４＞の外部空間（２
７）、（２８）にそれぞれ第１．第２の冷却器（５１）
、（５２）を設けるどともに、この冷却器（５１）、（
５２）を管路（３／ｌ）、（３３）に介装させると、さ
らに次のよう４【り５果７１％　１３られるようになる
。

丈なわら、各ベロー（２３）、（２’４）からの液体状
作動流体く１０）によって対向りるアキ１ムレーク（２
２）、（２１）内の空間（２８）。

（２７）が冷ＩＪＩされて該空間＜２８）、（２７）の
圧力が低下させられるようにζＩる。これにより、放熱
部（２）からの液化された作動流体（１０）がベロー（
２／Ｉ）、（２３）内に流通しやすくなる。そしてこれ
により、熱輸送の動作はさらに安定に行なわれるように
なる、また、以上説明した実Ｊｊ１例では、管路（２９）。

（３０）の開閉手段として第１．第２の２つの開開弁（
３７）、（３８）を用いたが、この２つの開開弁（３７
）、（３８）は１つの３万弁に置き換えることができる
。さらに、逆止弁（３つ）〜（４４）は、第１．第２の
開開弁（３７）、（３８）と同期して開閉される開閉弁
であってもよい。

第１．第２の開開弁（３７）、（３８）の切換制御は、
タイムスイツブにＪ、つて−・定周期ごとに行なわせる
か、あるいはべ［−１−（２３）、（２４＞の膨張容積
や受熱部（１）内の液（ホ状ｆｔ　ｆＪＪ流体（１０）
の液面レベルに基づいて１１なわ１！るようにすればよ
い。

上記アキコムレークは２個に限らず、例えば３個以上を
用いてしよい１．この場合、各７１ニコムレータごどに
上記べ１コーおよび間１１１す？を設り、さらに各開閉
弁の開閉位相を互いにずらりようにする。

これにより、熱輸送の変動脈動をΔらに小さくすること
ができるにうになる。

上記バネ（２５）、（２６）は、ベロー（２３）、＜２
４）が弾性は能を持つ場合には省略づることがでさる。

し発明の効果］この発明は以上び２明したとおり、２つの７４ユムレー
タを設けて、各アキ１ムレークから交Ｕに液体状の作動
流体を受熱部へ還流させるようにしたことにより、変動
の少ない安定な熱輸送を行なうことができる、という効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱伝達装置の構成を示ず配管系統図、第
２図はこの発明による熱伝達装置の一実施例を示す配管
系統図、第３図はこの発明の別の実施例を示す配管系統
図である。（１）は受熱部、（２）は放熱部、（２１）。（２２）はアキュムレータ、（２３）、（２４＞はベロ
ー、（２５）、（２６＞はバネ、（３７）。（３８）は第１．第２の開閉弁、（３つ）〜（４４）は
逆止弁である。なお、各図中同一符号は同一あるいＧＥＬ相当部分を示
すものとする。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）受熱部と放熱部の間に作動流体を循環させるとと
もに、この作動流体を受熱部にて蒸発させかつ放熱部に
て液化させることにより熱の輸送を行なう熱伝達装置に
おいて、第１、第２のアキュムレータ、各アキュムレー
タの内部にそれぞれ設けられた伸縮自在なベロー、各ベ
ローの外部空間と上記受熱部の出口側とをそれぞれ連結
する管路、各ベローの外部空間と上記放熱部の入口側と
をそれぞれ連結する管路、各ベローの内部空間と上記受
熱部の入口側とをそれぞれ連結する管路、各ベローの内
部空間と上記放熱部の出口側とをそれぞれ連結する管路
、上記放熱部にて凝縮された作動流体を一方のアキュム
レータ内のベロー内に流入させる動作と、他方のアキュ
ムレータ内のベロー内にある液体状作動流体を上記受熱
部に還流させる動作とを交互に行なわせるようにした切
換手段を備えたことを特徴とする熱伝達装置。
（２）各ベローの外部空間にそれぞれ冷却器を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱伝達装置
。
（３）上記切換手段は、各ベローの外部空間と受熱部の
出口側間の管路に介装されてそれぞれに選択的に開閉す
る第１、第２の開閉弁、各ベローの外部空間から放熱部
の入口側に向けてそれぞれに介装された逆止弁、各ベロ
ーの内部空間から受熱部の入口側に向けてそれぞれに介
装された逆止弁、放熱部の出口側から各ベローの内部空
間に向けてそれぞれに介装された逆止弁からなることを
特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱
伝達装置。