JPS6311496Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は巡環路を構成する配管内に封入され
た作動流体の液相と気相との間の相変化を利用し
て巡環路上部に位置する蒸発器で受けた熱を下部
に位置する凝縮器へ熱輸送する熱伝達装置に関す
るものである。

第１図はこの種の従来の熱伝達装置の構成を示
す模式系統図で、図において、１は装置本体の上
部に位置する蒸発器、２は下部に位置する凝縮
器、３Ａ，３Ｂはそれぞれ第１および第２の逆止
弁、４はアキユムレータ、５は液溜器、６は気液
分離器で、これら液溜器５と気液分離器６とは蒸
発器１よりわずか高い位置に設けられている。７
はフアンであり、凝縮器２の熱はこのフアン７が
動作することにより奪われる。８Ａは蒸発器１と
気液分離器５下部との間の配管、８Ｂは気液分離
器６上部と凝縮器２との間の配管、８Ｃは凝縮器
２と第１の逆止弁３Ａとの間の配管、８Ｄは第１
の逆止弁３Ａと第２の逆止弁３Ｂとの間の配管で
あり、その配管８Ｄの一部はＴ字形になつてお
り、アキユムレータ４下部にもつながつている。
８Ｅは第２の逆止弁３Ｂと液溜器５上部との間の
配管、８Ｆは液溜器５下部と蒸発器１との間の配
管である。なお、第１の逆止弁３Ａおよび第２の
逆止弁３Ｂは作動流体９が配管８Ｃから配管８Ｄ
および８Ｅの方向に流れるときは開となり、これ
とは逆の方向に流れようとするときは閉となるよ
うに配設されている。以上説明した構成において
作動流体９は巡環路内に、アキユムレータ４を除
く全てのものの内部に液状の作動流体〔以後液状
の作動流体は液９Ａ、蒸気状の作動流体は蒸気９
Ｂとして説明を進める。〕が充満する程度封入さ
れている。また、アキユムレータ４内には窒素な
どの非凝縮性ガス１０が適量封入されている。

次に上記構成における熱輸送原理について説明
する。最初、蒸発器１に熱が供給されると蒸発器
１は作動流体９との伝熱特性に基づく温度にまで
昇温し、その内部の液９Ａは蒸発熱を奪つて作動
流体９の蒸発器１温度に相当した高圧の蒸気９Ｂ
となるため、アキユムレータ４と蒸発器１との間
に差圧が生じるが、蒸発器１の圧力の方が高いた
め配管８Ｂや凝縮器２にある液９Ａは押されて第
１の逆止弁３Ａを通り、アキユムレータ４へ流れ
て溜まるとともにアキユムレータ４の圧力を徐々
に高くする。なお、このとき第２の逆止弁３Ｂは
構成上閉じることになり、配管８Ｅにある液９Ａ
は動かない。この動作により蒸発器１で発生した
蒸気９Ｂは凝縮器２にも達することになるが、凝
縮器２に達した蒸気９Ｂはそこで冷却され、凝縮
熱を放出して液化するため、蒸発器１の温度と凝
縮器２の温度との両方に規制されることになり、
結局蒸発器１や凝縮器２の蒸気９Ｂの圧力は作動
流体９の蒸発器１の温度と凝縮器２の温度との中
間程度の温度に相当した飽和蒸気圧になる。した
がつて、蒸発部１で液９Ａの蒸発が行なわれてい
る間のアキユムレータ４の圧力もほぼこの圧力に
なる。

蒸発器１で発生した蒸気９Ｂが凝縮器２に達
し、そこで再び液化する動作により蒸発器１の熱
が凝縮器２に熱輸送されることになるが、この動
作は蒸発器１に液９Ａが無くなるまで持続され
る。なお、このときフアン７は常時動作して凝縮
器２を送風冷却している。また、気液分離器６は
凝縮器２へ蒸気９Ｂのみを流す働きをする。

蒸発器１内の液９Ａが全て蒸発して無くなる
と、蒸発器１や凝縮器２にある蒸気９Ｂの圧力は
凝縮器２の温度のみにより規制されることになり
低くなる。そうすると、アキユムレータ４と蒸発
器１との間に差圧が生じ、アキユムレータ４側の
圧力が高いため、アキユムレータ４に溜つている
液９Ａは第２の逆止弁３Ｂを通り蒸発器１へと還
流する。なお、このとき第１の逆止弁３Ａは構成
上閉じており、アキユムレータ４の液９Ａは第２
の逆止弁３Ｂを通つてのみ流れることができる。
また、蒸発器１へ液９Ａが還流する際、液９Ａは
一旦液溜器５に入つた後、蒸発器１へ流れるた
め、液溜器５が無い場合に比べてより多くの液９
Ａを蒸発器１へ還流させることができる。

以上の動作が順次繰り返されることにより上部
に位置する蒸発器１からの熱が下部に位置する凝
縮器２へ動力を使わずして熱輸送可能な熱伝達装
置を得ることができる。

従来の熱伝達装置は以上のように構成されてい
るため蒸発器１では頻繁に液９Ａの無い状態（以
下「ドライアウト」と称する。）が起こることに
なる。蒸発器１でドライアウトが起こると、その
間は熱輸送が行なわれず、熱交換器として有効利
用できないばかりでなく、蒸発器１温度は急激に
高くなるため、次に液９Ａが蒸発器１へ還流して
来た際に液９Ａは高温壁に触れて分解しやすくな
る。なお、作動流体９にフロンを使つた場合は特
に分解しやすい。また、蒸発器１をトランジスタ
など電子機器の発熱体に取付けてその冷却を行な
う場合には、蒸発器１のドライアウトによる温度
上昇は致命的欠点となる。

この考案は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、蒸発器内の液状作
動流体の量が所定量以下になつたときこれを検出
し、その後所定時間経過するまで上記凝縮器にお
ける上記作動流体の凝縮動作を停止または低減さ
せる凝縮動作制御手段を設けることにより、蒸発
器内には常に液を溜めておくことができ、これに
よりドライアウトを防止できる熱伝達装置を提供
することを目的としている。

以下この考案の一実施例を図について説明す
る。第２図において、１〜１０は従来の熱伝達装
置と同様であり説明を省略する。１１は液面計で
あり、液溜器５内の底部近くに設けている。液面
計１１とフアン７とは電気的に接続されており、
フアン７は液面計１１の指示によりON，OFF制
御され、液溜器５の液面が液面計１１より上にあ
る場合はON、また液面が液面計１１より下にな
つた場合は所定時間OFFとなる構成になつてい
る。

この実施例においても熱伝達装置による熱輸送
原理は前記した第１図の場合と同様である。した
がつて蒸発器１で液９Ａの蒸発がつづくと液溜器
５内の液量が減り、その液面も徐々に低くなつて
くる。そして、液溜器５内の液面が液面計１１の
取付位置より低くなると、液面計１１の指示によ
り所定時間フアン７が停止するため、その間は凝
縮器２で蒸気９Ｂの凝縮が行なわれず系内の圧力
は蒸発器１の温度により規制されるようになり、
それまでの圧力よりも高圧になる。このことによ
り凝縮器２や配管８Ｃにあつた液９Ａは蒸発器１
で発生した蒸気９Ｂに押されてアキユムレータ４
に流れるとともにアキユムレータ４の圧力を高圧
にする。そして所定時間が過ぎると再びフアン７
が動作するため、凝縮器２では蒸気９Ｂが凝縮
し、系内の圧力も再び蒸発器１と凝縮器２との中
間程度の温度に相当した飽和蒸気圧にまで下がる
ことになる。これによつて、アキユムレータ４と
蒸発器１との間に差圧が生じアキユムレータ４の
圧力の方が高いため、アキユムレータ４にあつた
液９Ａは第２の逆止弁３Ｂおよび配管８Ｅを通つ
て液溜器５に流れ込み、そこに溜まる。以上説明
した動作原理において、フアン７が停止している
時間内にも蒸発器１内では液９Ａの蒸発が連続し
て行なわれるように、液面計１１の取り付け位置
は液溜器５の底部より少し上に設けているので、
その間に必要な液量は液溜器５内に残すことがで
きる。

上記実施例では凝縮器からの熱の取り出しにフ
アンを用いたが、これは凝縮器にその水冷用水を
供給する水冷ポンプ（送水ポンプ）あるいはその
他の手段であつてもよい。

以上のようにこの考案によれば、蒸発器内の液
状作動流体の量が所定量以下になつたときこれを
検出し、その後所定時間経過するまで上記凝縮器
における上記作動流体の凝縮動作を停止または低
減させる凝縮動作制御手段を設けたので、蒸発器
内には常に液があり、蒸発器の異常温度上昇を防
止することができる。これにともなう効果とし
て、蒸発器を有効利用できること、それに作動流
体の分解等による劣化を防止し装置の寿命を長く
することができることなどがある。

【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す模式系
統図、第２図はこの考案の一実施例による熱伝達
装置の構成を示す模式系統図である。 図において、１は蒸発器、２は凝縮器、３Ａお
よび３Ｂはそれぞれ第１および第２の逆止弁、４
はアキユムレータ、５は液溜器、６は気液分離
器、７はフアン、８Ａおよび８Ｂは第１の配管、
８Ｃ〜８Ｆは第２の配管、９，９Ａ，９Ｂは作動
流体、１０は非凝縮性ガス、１１は液面計であ
る。なお、各図中、同一符号は同一または相当部
分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 上部位置に設けられた蒸発器、下部位置に設
   けられた凝縮器、上記蒸発器の出口と上記凝縮
   器の入口とを結ぶ第１の配管、および上記凝縮
   器の出口と上記蒸発器の入口とを結び途中に第
   １の逆止弁と第２の逆止弁とが順次挿入された
   第２の配管から巡環路を構成し、上記第１の逆
   止弁と第２の逆止弁との間にアキユムレータを
   分岐配設し、上記巡環路に作動流体を所要量封
   入してなる、上記蒸発器から上記凝縮器へ熱輸
   送をする熱伝達装置において、 上記蒸発器内の液状作動流体の量が所定量以
   下になつたときこれを検出し、その後所定時間
   経過するまで上記凝縮器における上記作動流体
   の凝縮動作を停止または低減させる凝縮動作制
   御手段を設けたことを特徴とする熱伝達装置。 (2) 上記蒸発器は、これより上方に位置するよう
   に第２の配管に挿入され該蒸発器に液状作動流
   体を補給する液溜器を有するものであり、上記
   凝縮動作制御手段は、該液溜器の下部に設けら
   れた液面計と、通常動作時には上記凝縮器から
   の熱の取り出し動作を行ない、上記液溜器内の
   液状作動流体液面が上記液面計レベル以下にな
   つたとき、凝縮器からの熱の取り出し動作を所
   定時間停止する熱取り出し手段とから構成した
   ものである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) 液溜器はその内部の液状作動流体が重力の作
   用によつて蒸発器へ流入するように構成したも
   のであ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。 (4) 上記熱取り出し手段は上記凝縮器を空冷する
   送風フアンであることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第２項または第３項記載の熱伝達
   装置。 (5) 上記熱取り出し手段は上記凝縮器へその水冷
   用水を供給する送水ポンプであることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第２項または第３
   項記載の熱伝達装置。