JPS6170388A

JPS6170388A - 熱伝達装置

Info

Publication number: JPS6170388A
Application number: JP18920584A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ogushi; 哲朗大串; Masaaki Murakami; 政明村上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-09-10
Filing date: 1984-09-10
Publication date: 1986-04-11

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】〔産業上の利用分野〕この発明は例えば配管内に封入された作動液体の液と蒸
気との間の相変化を利用することにより、上部の熱を下
部へ熱輸送する熱伝達装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この穏の熱伝達装置として第７図に示すものがあ
った。図において、（１）は上部に水平に位置する受熱
部、（２）は下部に位置する放熱部、（３Ａ）、（３Ｂ
）は逆止弁、（４）はアキュムレータである。（５ム）
は受熱部（１）と放熱部（２）との間を連結する配管、
（５Ｂ）は放熱部（２）と逆止弁（３Ａ）との間を連結
する配管、（５Ｃ）は逆止弁（３Ａ）と（３Ｂ）との間
を連結する配管であシ、そのＴ字状分岐部に上記アキュ
ムレータ（４）が接続されている。（５Ｄ）は逆止弁（
３Ｂ）と受熱部（１）との間を連結する配管である。

なお、逆止弁（３Ａ）、（３Ｂ）は作動液体（６）が配
管（５Ｂ）から配管（５Ｃ）、（５Ｄ）方向に流れると
きは開となシ、逆の方向に流れようとするときには閉と
なるように配設されている。

始動時、作動液体（６）は上記配管（５Ｂ）、（５Ｃ）
、（５Ｄ）、それに受熱部（１）、放熱部（２）、逆止
弁（３ム）、（３Ｂ）内部に充満する程度液状で封入さ
れている。また、上記受熱部（１）は発熱体（７）によ
り内部の作動液体（６）が加熱されるようになっている
。

従来の熱伝達装置は上記のように構成されており、最初
、受熱部（１）内に液状の作動液体（６）があるとする
と、この液状の作動液体（６）は発熱体（７）によシ加
熱され、蒸発熱を奪って作動液体（６）の受熱部温度に
相当した高圧の蒸気となり、配管（５Ａ）内にあった液
状の作動液体（６）を押し下げて放熱部（２）Ｋ達し、
そこで冷却されると凝縮熱を放出して液化する。

このとき、押し下げられた作動液体（６）は配管（５Ｂ
）、逆止弁（３Ａ）を通ってアキュムレータ（４）や弁
（３Ｂ）へ流れ込もうとするが、受熱部（１）で発生し
た作動液体（６）の蒸気の圧力は配管（５Ｄ）内の作動
液体（６）　Ｋも加わっているため、逆止弁（３Ｂ）は
閉じた状態になり、結局、逆止弁（３Ａ）を通って流れ
てくる液状の作動液体（６）はアキュムレータ（４）に
流れ込み、そこに溜まることになる。

受熱部（１）で蒸発した作動液体く６）が放熱部（２）
に達し、そこで再び液化する動作によシ、受熱部（１）
の熱が放熱部（２）に熱輸送されることになるが、この
動作は受熱部（１）に液状の作動液体（６）が無くなる
まで続く。

受熱部（１）に液状の作動液体（６）が無くなると、そ
れまで蒸気の圧力は作動液体（６）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高い圧力であった
のが、今度は放熱部温度に相当した低い圧力に下がるこ
とＫなる。

そして、圧力がアキュムレータ（４）内より低くなると
、その圧力差により、これまでとは逆にアキュムレータ
（４）内の液状の作動液体（６）が配管（５Ｂ）や受熱
部（Ｌ）へ向って流れようとするが、この場合には構成
上、逆止弁（３ム）は閉、逆止弁（３Ｂ）は開となるた
め、アキュムレータ（４）内の液状の作動液体（６）は
逆止弁（３Ｂ）から配管（５Ｄ）を通り受熱部（１）へ
還流する。

以上の動作が順次繰り返されることにより、上部に位置
する受熱部（１）から下部に位置する放熱部（２）Ｋ動
力を使わずして熱輸送が可能になるわけである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の熱伝達装置では、始動の際、受熱部
（１）Ｋ液状の作動液体（６）が無い場合は、受熱部（
１）が加熱されても該受熱部に高圧の蒸気ができないた
め、熱伝達装置は動作しない、すなわち、始動が困難に
なるという問題点があった。

また、一時的に受熱部（１）内に作動液体（６）が無く
なるため、発熱体（７）の温度が急激に上昇し、許容温
度以上となって発熱体（７）が損傷するという問題点も
あった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、発熱体の急激な温度上昇を防止でき、始動が確実で
信頼性が高く、温度制御の可能な熱伝達装置を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明Ｋかかる熱伝達装置は上部に位置する受熱部と
下部に位置する放熱部とをループ状に連結してループ状
管路を形成する配管と、このループ状管路内に封入され
循環することＫよって上記受熱部から上記放熱部へ熱を
輸送する第１の作動液体と、上記放熱部から上記受熱部
に至る管路に上記第１の作動液体が該放熱部から該受熱
部へ移動するときのみ開くように設けた第１１第２の逆
止弁と、この第１１第２の逆止弁の間の管路に連通ずる
ベローズを内蔵したアキュムレータと、このアキュムレ
ータの内部空間に封入した第２の作動液体と、この第２
の作動液体を加熱および冷却するために上記アキュムレ
ータに設けた加熱器および冷却器とを有するもの°であ
る。

なお、上記第１．第２の作動液体としては凝縮性作動液
体を用いる。

〔作用〕

この発明においては、周期的にアキュムレータの加熱器
の加熱量を増加、冷却器の冷却を停止させて第２の作動
液体の圧力を高めることにより、上記アキュムレータ内
のベローズから受熱部へ第１の作動液体を還流させて該
受熱部から第１の作動液体がなくなることを防止する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であり、（１
）〜（７）は上記従来の熱伝達装置と全く同一のもので
ある。

（８）は伸縮自在のベローズであり、アキュムレータ（
４）内に設けられ、このベローズ内部は配管（５Ｃ）の
分岐部に接続されている。（９）はアキュムレータ（４
）内に封入された第２の作動液体であり、アキュムレー
タ（４）の内壁あるいは外壁に接触して設けられた加熱
器（１０）、冷却器（１１）によシ加熱、冷却されるよ
うになっている。

図ではアキュムレータ（４）の下部Ｋｉ２の作動液体（
９）の液溜シを加熱するための加熱器（１Ｇ）が設けら
れ、この加熱器（１０）で加熱されて蒸発した第２の作
動液体（９）の蒸気は、アキュムレータ（４）の上部に
ある冷却器（１１）で冷却されて凝縮し、重力の作用で
再び下部の液溜りに還流するようになっている。

したがって、アキュムレータ（４）内の圧力は加熱！　
（１０）　、冷却器（１１）の加熱量、冷却量により決
定される第２の作動液体（９）の温度の飽和蒸気圧にあ
る。勿論、第２の作動液体（９）は受熱部（１）あるい
はベローズ（８）内にある第１の作動液体（６）と同じ
であっても良い。

上記のように構成された熱伝達装置において、熱輸送の
動作は以下のように行なわれる。まず、アキュムレータ
（４）の加熱器（１０）　、冷却器（１１）を作動させ
、第２の作動液体（９）の圧力を一定に保つ。この状態
では、受熱部（１）で発生した蒸気は、配管（５Ａ）を
通って放熱部（２）に達し該放熱部で冷却され、液化す
ると同時に放熱する。液化した作動液体（６）は配置（
５Ａ）からの蒸気に押し出され、配管（５Ｂ）、逆止弁
（３Ａ）を通って、アキュムレータ（４）内のベローズ
（８）内に進入して溜まる。

したがって、この時、配管（５ム）内の蒸気の圧力はほ
ぼアキュムレータ（４）内の第２の作動液体（９）の圧
力よシもわずかに高いだけとなり、その温度も圧力によ
り決定される飽和蒸気温度となり、受熱部（１）、放熱
部（２）の温度（以下、動作温度と言う）は、アキュム
レータ（４）内の第２の作動液体（９）の温度に左右さ
れることＫなる。

そこで、第２の作動液体（９）を加熱器（１０）、冷却
器（ｌｌ）で加熱、冷却して、その圧力あるいは温度を
変えて動作温度を制御することが可能となる。この状態
は受熱部（１）内の第１の作動液体（６）がある程度な
くなるまで続けられる。

つぎに、アキュムレータ（４）内の冷却器（１１）Ｋよ
る冷却を一定時間停止させ、また、加熱器（１０）の加
熱量を増大させ、第２の作動液体（９）の圧力を受熱部
（１）の圧力よりも高い状態にする。

この場合、第２の作動液体（９）と受熱部（１）内の圧
力差により、ベローズ（８）は収縮して該ベローズ内の
第１の作動液体（６）が押し出され、逆止弁（３Ｂ）、
配管（５Ｄ）を通って受熱部（１）内に還流する。

つぎに、冷却器（１１）の冷却を再び開始し、加熱器（
ｌＯ）の加熱量を低下させると、再び第２の作動液体（
９）の圧力は一定に保たれてもとの状態にもどろ。

以上のように、アキュムレータ（４）内に設けた第２の
作動液体（９）の加熱、冷却を周期的に行なって該作動
液体の圧力を変化させることにより、受熱部（１）内の
第１の作動液体がなくなることなく、受熱部（１）から
放熱部（２）への熱輸送が連続的に行なわれる。

なお、上記実施例では、アキュムレータ（４）内の下部
にある第２の作動液体（９）を加熱し該アキュムレータ
内の上部にある蒸気を冷却する場合を示したが、第２図
はアキュムレータ（４）の内壁面に毛管材料（１２）を
装着し、この毛管材料（１２）内に第２の作動液体（９
）を浸透させ、毛管材料（１２）を加熱、冷却するよう
構成した他の実施態様を示すもので無重力下でも動作さ
せ、また、加熱、冷却の位置を任意に設定できる。

第３図は冷却器（１１）を放熱部（２）からの還流液が
流れる配管（５Ｂ）に接続し、放熱部（２）からの還流
液を冷却源として使用する場合のさらに他の実施態様で
ある。この場合、加熱器（ｌＯ）の加熱量を増大させる
と、第２の作動液体（９）の圧力が上昇する。そして、
放熱部（２）の圧力よりも上昇すると、還流液の流れが
停止し、自動的に冷却器（１１）’の冷却が停止する。

第４図は受熱部（１）からの配管（５Ａ）を三方弁（１
３）を介してＴ字状に分岐させ、この分岐した配管（５
Ｋ）　ｔ−アキュムレータ（４）の加熱器（１０）と受
熱部（１）から放熱部（２）に向ってのみ開となる逆止
弁（１４）とを介して該放熱部へ連結した他の実施態様
である。この場合、三方弁（１３）の切り換えにより、
受熱部（１）からの蒸気が配管（５Ｅ）を流れると、配
管（５１ｆｔ）°はアキュムレータ（４）の加熱器（ｌ
Ｏ）として作用することになり、アキュムレータ（４）
を加熱するための加熱源と別途用意する必要がない。

第５図はアキュムレータ（４）内の開閉弁（１５）を介
して非凝縮性のガスを充てんしたガスリザーバ（１６）
に連結したさらに他の実施態様である。

この実施態様では装置の動作温度が自動的に一定に保た
れる。すなわち、冷却器（１１）を作動させている間、
開閉弁（１５）を開にすると、アキュムレータ（４）内
の圧力はガスリザーバ（１６）内の圧力に規制されて、
加熱器（ｌＯ）、冷却器（１１）の加熱、冷却に左右さ
れにくくなり、はぼ一定に保たれる結果、動作温度も一
定に保たれる。つぎに、゛加熱器（１０）の加熱量を増
大し、冷却器（ｌｌ）の動作を停止させると同時に開閉
弁（１５）を閉にすると、前記第１図の状態と同じにな
シ、第２の作動液体（９）の圧力は上昇してアキュムレ
ータ（４）から受熱部（１）への液還流が行なわれる。

第６図はアキュムレータ（４）内のベローズ（８）Ｋ該
ベローズを収縮させる作用をもつバネ（１７）を介装さ
せた別の実施態様である。この実施態様の場合、ベロー
ズ（８）内に液が還流すると、ベローズ（８）の容積が
増大するとともに、バネ（１７）の反発力が増加する。

そこで、第２の作動液体（９）の圧力をわずかに上昇さ
せるだけで、ベローズ（８）がバネ（１７）の弾性復元
作用で収縮し、ベローズ（８）内の第１の作動液体がア
キュムレータ（４）から受熱部（１）へ還流する。した
がって、加熱器（１０）の加熱能力がわずかでよいこと
になる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、放熱部から受熱部に至
る管路に一対の逆止弁を設け、この逆止弁間の管路に連
結した伸縮自在なベローズおよび第２の作動液体をアキ
ュムレータ内に設け、この第２の作動液体を加熱、冷却
して該作動液体の圧力を変化させて、ベローズ内の第１
の作動液体を受熱部に還流させる構成により、受熱部か
ら作動液体がなくなることがなく、該受熱部に配設され
た発熱体の急激な温度上昇を防止でき、また、始動が確
実なものとなり、信頼性が高く、温度制御が可能である
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概要図、第２図乃至
第６図はこの発明の他の実施例を示す概要図、第７図は
従来の熱伝達装置を示す概要図である。図において、（１）は受熱部、（２）は放熱部、（３Ａ
）、（３Ｂ）は逆止弁、（４）はアキュムレータ、（６
）は第１の作動液体、（８）はベローズ、（９）は第２
の作動液体、（ｌＯ）は加熱器、（ｌｌ）は冷却器、（
１２）は毛管材料、（１３）は三方弁、（１４）は逆止
弁、（１５）は開閉弁、（１６）はガスリザーバ、（１
７）はバネである。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　　弁理士　　大　岩　増　雄（ほか２名）第１図４．７キシムＬ−Ｐ５Ａ−５［）：妃　饗６；稠−一イメーー１カ９６Ｌ（副し８：１＋０−ス′ ９　：第２１？ｆ乍参ｈＡ休１０、旬Ｍ器１１：Ｊ！ｐ器第２図第３図第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上部に位置する受熱部と下部に位置する放熱部と
をループ状に連結してループ状管路を形成する配管と、
このループ状管路内に封入され循環することによつて上
記受熱部から上記放熱部へ熱を輸送する第１の作動液体
と、上記放熱部から上記受熱部に至る管路に上記第１の
作動液体が該放熱部から該受熱部へ移動するときのみ開
くように設けた第１、第２の逆止弁と、この第１、第２
の逆止弁の間の管路に連通するベローズを内蔵したアキ
ュムレータと、このアキュムレータの内部空間に封入し
た第２の作動液体と、この第２の作動液体を加熱および
冷却するために上記アキュムレータに設けた加熱器およ
び冷却器と、を備えた熱伝達装置。
（２）アキュムレータの内壁面に毛管材料を内張りし、
この毛管材料中に第２の作動液体を浸透させたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱伝達装置。
（３）放熱部から逆止弁に至る配管の中途に冷却器を設
け、上記放熱部からアキュムレータのベローズへの還流
液を上記冷却器の冷熱源とし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。
（４）受熱部から放熱部へ至る配管の中途をＴ字状に分
岐して該放熱部へ至る分岐配管を設け、この分岐配管の
中途に加熱器および、受熱部から放熱部へ向つてのみ開
になる逆止弁を設け、周期的に受熱部からの蒸気を加熱
器内に流入させて該蒸気流を第２の作動液体の加熱源と
するために上記分岐部に配管を切り換える三方弁を設け
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。
（５）アキュムレータ内に開閉弁を介して、非凝縮性ガ
スを封入したガスリザーバを連通し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。
（６）アキュムレータ内にベローズの容積を収縮させる
ためのバネ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。