JPS625572Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術の分野〕 この考案は、熱伝達装置、特に管路内に封入し
た作動流体の液と蒸気との相変化を利用して、受
熱部で吸収した熱を放熱部に熱輸送して発散させ
るようにした熱伝達装置に関するものである。

〔従来技術による構成〕

従来のこの種の熱伝達装置の構成の概要を示す
と、第１図のとおりである。図において１は、上
方に水平に配置された受熱部、２は下方に垂直に
配置された放熱部、３は３Ａ，３Ｂ共に一方向へ
のみ流通を許容するそれぞれ第１および第２の逆
止弁、４は蓄積器（以下アキユムレータとよ
ぶ）、５は液溜器であつて受熱部１とアキユムレ
ータ４との間にあり、受熱部１の上方に位置して
いる。また６は液溜器５内に支点０を中心に揺動
転回可能に支持されていて、内部に液が貯溜され
ていないときは、開口部が上方にあり、かつ所定
量の液が貯溜されたときは、自動的に転回し、内
部の液を外部すなわち液溜器５内に排出する回転
液溜である。また、７は管路であつて、７Ａ等は
その各部分を示す。即ち、７Ａは受熱部１の一端
の端部と放熱部２の一端との間の管路、７Ｂは放
熱部２の他部と逆止弁３Ａとの間の管路、７Ｃは
逆止弁３Ａとアキユムレータ４の底部との間の管
路、７Ｄはアキユムレータ４の底部と逆止弁３Ｂ
との間の管路、７Ｅは逆止弁３Ｂと液溜器５の上
部との間の管路、７Ｆは、液溜器５の底部と受熱
部１の他端の端部との間の管路であり、このよう
にして各管路７はループすなわち、閉管路を形成
し、アキユムレータ４を含む管路７内に熱輸送媒
体としてのフロン、メチルアルコール等の凝縮性
液体である動作流体８が適量だけ封入されると共
に、逆止弁３Ａ，３Ｂは協動して放熱部２からの
作動流体８を液溜器５を介して受熱部１に向つて
のみ流しうるようにされており、このようにする
と、始動時には、アサユムレータ４の上部以外の
管路７内に液体状の作動流体８が満された状態に
なる。なお、以下この液体状の作動流体８を液８
Ａと呼び、これに対し、気体状の作動流体８を蒸
気８Ｂと呼ぶこととする。

〔従来装置の動作〕

以上のような従来装置の作動は次のとおりであ
る。

まず、受熱部１に熱が供給されると、この受熱
部１における液８Ａが与えられた温度に対応する
高圧の蒸気８Ｂを発生し、受熱部１とアキユムレ
ータ４との間に圧力差を生じ、受熱部１の方が高
圧となるため、管路７Ａ、放熱部２、管路７Ｂに
ある液８Ａが逆止弁３Ａを経由してアキユムレー
タ４内に流れ込み、このアキユムレータ４の圧力
を徐々に高めることとなる。

次いで、受熱部１で発生した蒸気８Ｂは、放熱
部２に達して冷却され、凝縮熱を放出して液化す
るために、これが受熱部温度と放熱部温度とに規
制されることになり、結果的には、受熱部１、管
路７Ａ及び放熱部２の蒸気８Ｂの圧力は、この受
熱部温度と放熱部温度との中間程度の温度に相当
した飽和蒸気圧となり、従つて受熱部１で液８Ａ
の蒸発が行なわれている間、アキユムレータ４の
圧力もほぼこの圧力に維持される。

この状態で受熱部１に発生した蒸気８Ｂが放熱
部２に達して再び液化される動作により、受熱部
１での熱が放熱部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８Ａがすべて蒸発す
ると、受熱部１、配管７Ａ及び放熱部２にある蒸
気８Ｂの圧力は放熱部２の温度のみに規制されて
低くなり、アキユムレータ４と受熱部１との間に
差圧を生じ、アキユムレータ４の圧力が高いため
に、このアキユムレータ４に貯溜されている液８
Ａは管路７Ｄから逆止弁３Ｂ、管路７Ｅを経由し
て液溜器５に入るが、液溜器５に入つた液８Ａ
は、そのまま回転液溜６に溜り、回転液溜６に所
定量の液８Ａが貯溜されると、転回するため、液
溜器５の底部から管路７Ｅを経由して受熱部１に
還流することになる。このとき、回転液溜６が設
けられていない場合には、アキユムレータ４から
還流してきた液８Ａは、そのまま受熱部１に入る
ことになり、受熱部１に少量の液８Ａが還流した
だけでそこに高圧の蒸気８Ｂが発生し、アキユム
レータ４の圧力によつて受熱部１の圧力が高くな
つて受熱部１への液８Ａの還流が停止する。この
ことは、受熱部１に液８Ａが無い状態が頻繁に発
生することを意味しており、結局、熱輸送効率が
低下する結果となる。従つて、回転液溜６が存在
することにより、１回の液８Ａの還流で最低でも
その容積分の液８Ａが受熱部１に還流させ得るの
で、熱輸送効率を大きくすることができる。

以上のような動作が順次繰り返されて、上部に
位置する受熱部１からの熱が、下部に位置する放
熱部２に、何らの動力をも利用することなしに熱
輸送をすることができる。

〔従来装置の欠点〕

従来の熱伝達装置は、１上のように構成されて
作動するため、受熱部及び放熱部の温度制御をす
ることができず、また、受熱部に一時的ではある
が作動流体がなくなる状態が発生するため、受熱
部が過熱し、その温度が一時的とはいえ、異常に
高騰するという欠点を潜在的に持つていた。

〔考案の目的〕

そこで、この考案は以上のような従来の欠点を
除去するためになされたもので、アキユムレータ
を受熱部よりも上方に位置させ、アキユムレータ
と受熱部との間に、受液器を設け、上記アキユム
レータと受液器の間に圧力をバランスさせるため
の配管を設けることにより、アキユムレータ内の
液を任意に受液器内に還流させ、ひいては受熱部
内の液量を一定量以上に保つことを可能にする構
成としたことにより、受熱部の異常温度上昇を防
止することができる熱伝達装置を提供することを
目的としている。

〔本考案の実施例による構成の説明〕

以下に、この考案の一実施例について図面によ
つて詳細に説明する。第２図は、この考案の一実
施例を示す構成の概要図である。図において、１
０は受熱部１の上方に設けられたアキユムレータ
４と受熱部１との間に設けられた受液器、１１は
受液器１０とアキユムレータ４との間を連通させ
て内部の圧力をバランスさせるための配管として
の連通管、１２は連通管１１の途中に介在装備さ
れた開閉弁で、その構成は、受液器１０の液面上
に浮上するように設けられたフロート１３と、連
通管１１に接続開口した弁座１４とから成る。１
３は上記フロートであり、１４は上記弁座、１５
は、サイフオンで、受液器１０内にあり、このサ
イフオン１５内に所定量以上の液が溜つた場合に
該液体を器外に排出する作用を司どる。１６は液
管で、受液器１０と受熱部１との間で、両者の低
部間を連結するものであり、１７は蒸気管で、受
液器１０の上部と、受熱部１の上部とを連結する
配管である。なお、下方に位置する放熱部２は受
液器１０の上部と配管７Ａで連結されている。

さて、以上の装置において、その動作について
説明する。

受熱部１にある液が、蒸発して放熱部２に熱輸
送が行なわれるのは従来例の第１図の場合と同様
であるが、この装置の場合には、受液器１０が、
受熱部１よりも上方にあり、液管１６と蒸気管１
７で連結されているので、液体は受液器１０から
液管１６を経て受熱部１に流れ、受熱部１で熱を
受けて蒸発し、蒸発した蒸気は蒸気管１７を通つ
て受液器１０内に還流し、受液器１０から配管７
Ａを経由して放熱部２へ流れることになる。

従つて受液器１０に液がある限り、受熱部１は
液で満たされており、受熱部１から放熱部２へ熱
輸送が行なわれるにしたがつて、受液器１０内の
液面は低下してくることになる。

この場合、受液器１０内の液面が開閉弁１２の
弁座１４よりも高い位置にある間は、液の浮力の
作用により、フロート１３が弁座１４を押しつ
け、開閉弁１２を閉じることになる。その結果、
受液器１０内の蒸気はすべて、放熱部２へ流れ、
従来の例と同様な熱輸送が行なわれる。

受液器１０内の液が熱輸送の結果消費されて、
次第に液面が低下し、弁座１４の位置以下に低下
すると、フロート１３も液面の低下と共に低下
し、弁座１４から離れ、開閉弁１２に開放状態と
なる。そのため受液器１０内の蒸気はアキユムレ
ータ４へ流入し、受液器１０とアキユムレータ４
の蒸気相は均圧されることになる。この場合、ア
キユムレータ４が受液器１０より上方に置かれて
いるため、重力の作用により、アキユムレータ４
から逆止弁３Ｂを通つて受液器１０に液が還流し
てくるが、受液器１０内に設けられたサイフオン
１５の作用により、受液器１０の液面は上昇する
ことがなく、従つて、ある一定量の液が流入する
ことが可能となる。液がアキユムレータ４から受
液器１０に液が流入している間は、受液器１０か
らの熱が連通管１１を通じての蒸気流により、ア
キユムレータ４に流れ、アキユムレータの圧力が
多少上昇することになるが、サイフオン１５を使
用することによつて、多量の液を一度に流入させ
ることが可能となるため、開閉弁１２が閉じてい
る時間を長くすることができ、開閉弁１２を開い
ている時間に生じた圧力の上昇の影響を小さくす
ることができるばかりでなく、開閉弁１２の開閉
の頻度も少なくなるため、開閉弁１２の耐久性も
増加することとなる。

所定量の液が受液器１０内に流入し、サイフオ
ン１５から液が排出されると、再び液面が上昇
し、開閉弁１２が閉じ、最初の状態に戻り、受熱
部１から放熱部２への熱輸送が行なわれることに
なる。

以上の動作の繰返しにより、受熱部１から放熱
部２へ熱輸送が行なわれ、而も受熱部１は常に液
体が充満しているため、液体不足による受熱部１
の異常温度上昇を防止できることとなる。また、
受熱部１で蒸発した蒸気は、一度受液器１０を通
つて放熱部２へ流れるため、蒸気と共に流れる液
体が受液器１０で気体と液体が分離され、蒸気の
みが放熱部２へ流れることになる。従つて、余分
な液体の受熱部１からの流出を防止でき、熱輸送
効率が向上するという効果がある。

なお、上記の実施例では、所定の液量を流入さ
せるのに、サイフオン１５を使用した場合につい
て説明したが、第３図ａの受液器１０に示すよう
に、サイフオン１５を使用せず、フロート１３を
形状として、その低部２１か、所定の長さ以上に
液中に沈み込む構成としても、同様な効果が得ら
れる。その理由は第３図ａに示すように、開閉弁
１２が閉じるときの受液器１０と、アキユムレー
タ４の蒸気相は、均圧されているため、フロート
１３の低部２１は液中に沈み込んだ状態で液面Ａ
の位置で開閉弁１２は閉じることになるが、開閉
弁１２が一度閉じると、受液器１０の圧力はアキ
ユムレータ４の圧力よりも、少なくともアキユム
レータ４と放熱部２間の重力差以上に高くなるた
め、開閉弁１２が開になるためには、第３図ｂに
示すように、フロート１３に生ずる下向きの力
（これは自重と浮力の差に等しい）が受液器１０
とアキユムレータ４間の圧力差によつて生ずるフ
ロート１３の上向きの力よりも大きくなる液面の
位置Ｂまで低下する必要があるからである。その
結果、開閉弁１２の開閉により液面Ａ，Ｂの高さ
の差に相当する液体が一度に流入することにな
る。

〔本考案の効果〕

以上のように、この考案によれば、受熱部より
上部に位置する受液器と、更にその上部にあるア
キユムレータとをある一定の条件の位置関係のも
とで連通させ、圧力を均圧して受液器、ひいては
受熱部に液が還流するよう構成したので、受熱部
の異常な温度上昇を防止することができ、熱伝達
効率が大きくて、信頼性の高い装置が得られると
いう実用的効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱伝達装置の構成概要図、第２
図は、この考案の熱伝達装置の一実施例を示す構
成図、第３図、ａ，ｂは、この考案の他の実施例
を示す構成部分図である。 １……受熱部、２……放熱部、３……逆止弁、
４……アキユムレータ、５……液溜器、６……回
転液溜、７……管路、８……作動流体、１０……
受液器、１１……連通管、１２……開閉弁、１３
……フロート、１４……弁座、１５……サイフオ
ン、１６……液管、１７……蒸気管、２１……フ
ロート低部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 装置の比較的上部に設置した受熱部と上記装
   置の下部に設置した放熱部との間をループ状に
   接続すると共に、内部に熱輸送媒体としての凝
   縮性液体の作動流体を封入した管路を有し、上
   記管路中に前記放熱部から受熱部に向つてのみ
   作動流体を流し得るようにした第１及び第２の
   逆止弁を介装させ、上記両逆止弁の間にアキユ
   ムレータを配設した熱伝達装置において、上記
   アキユムレータを前記受熱部よりも上方に位置
   させ、上記アキユムレータと前記受熱部の中間
   位置に受液器を設け、前記受熱部と上記アキユ
   ムレータ間に両者を連通させて圧力を均衡させ
   るための配管を設けると共に、上記配管を開閉
   する開閉装置を設け、かつ上記受液器と前記受
   熱部との間に液管および蒸気管の２本の流路を
   設け、而も上記受液器と前記放熱部とを配管で
   連結した構成を有することを特徴とする熱伝達
   装置。 (2) 開閉装置は受熱部内の液が所定の量以下とな
   ると配管を開き、該受液器内に所定量の液が還
   流した場合に配管を閉にするように構成された
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)
   項記載の熱伝達装置。 (3) 開閉装置は一定の液面の上下で開閉するフロ
   ート式の弁と、所定の液を間欠的に排出するサ
   イフオンとにより構成したことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第(2)項記載の熱伝達装
   置。 (4) 開閉装置は、フロートの一部が液体中に所定
   の長さ以上に沈み込むよう構成したフロート弁
   を使用することを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第(2)項記載の熱伝達装置。