JPS6337316B2 - - Google Patents
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- JPS6337316B2 JPS6337316B2 JP58036474A JP3647483A JPS6337316B2 JP S6337316 B2 JPS6337316 B2 JP S6337316B2 JP 58036474 A JP58036474 A JP 58036474A JP 3647483 A JP3647483 A JP 3647483A JP S6337316 B2 JPS6337316 B2 JP S6337316B2
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Classifications
-
- 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
- F28D15/06—Control arrangements therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は可変コンダクタンス形ヒートパイプの
構成に関する。
構成に関する。
通常の単一作動液体のヒートパイプ中に非凝縮
ガスを混入してなる可変コンダクタンス形ヒート
パイプ（以下VCHPという）は、自己制御形の
温度制御素子としての機能を有するものとして知
られている。
ガスを混入してなる可変コンダクタンス形ヒート
パイプ（以下VCHPという）は、自己制御形の
温度制御素子としての機能を有するものとして知
られている。
第１図、第２図はこのVCHPを一例として太
陽熱集熱器に応用した場合の従来の構造を示す要
部断面図である。同図において、１は集熱部２
と、凝縮部３及び熱放散部４を有するVCHPで
あり、フロンR11、R113等の作動液５及び窒素
等の非凝縮ガス６が混入されている。そして前記
集熱部２は、光エネルギーが透過できるガラス管
１２内に収納され、前記ガラス管内は封止金具７
を用いて、真空に保持されている。
陽熱集熱器に応用した場合の従来の構造を示す要
部断面図である。同図において、１は集熱部２
と、凝縮部３及び熱放散部４を有するVCHPで
あり、フロンR11、R113等の作動液５及び窒素
等の非凝縮ガス６が混入されている。そして前記
集熱部２は、光エネルギーが透過できるガラス管
１２内に収納され、前記ガラス管内は封止金具７
を用いて、真空に保持されている。
集熱部２に接続された凝縮部３には、熱媒が流
れる熱媒管９が挿通されて熱交換器を形成し、そ
の周囲は断熱材１０により外部と熱絶縁されてい
る。凝縮部３と熱放散部４は連結管１１により接
続され、熱放散部４の外周には放熱フイン１６が
設けられ、さらに熱放散部の端部には、非凝縮ガ
ス溜８が設けられている。
れる熱媒管９が挿通されて熱交換器を形成し、そ
の周囲は断熱材１０により外部と熱絶縁されてい
る。凝縮部３と熱放散部４は連結管１１により接
続され、熱放散部４の外周には放熱フイン１６が
設けられ、さらに熱放散部の端部には、非凝縮ガ
ス溜８が設けられている。
このような構成において、ガラス管１２を通し
てVCHP１の集熱部２に太陽光による熱が与え
られると、この部分に封入された作動液５が蒸発
し、この作動蒸気１７の圧力により非凝縮性ガス
６が圧縮され、作動蒸気と非凝縮ガスの境界面が
凝縮部３側から熱放散部４側に移動する。このた
め、凝縮部３内は作動液５の蒸気で満たされ、熱
媒管９を流れる熱媒を加熱する。この時、連結管
１１および熱放散部４は非凝縮性ガス６で満され
ているため、外部への熱放散はほとんどない。放
熱部３内で熱交換を終えた作動液５の蒸気は液化
し、重力により集熱部２へ還流される。このよう
な作動液の蒸気及び凝縮作用の繰返しにより、太
陽熱の集熱が行なわれる。
てVCHP１の集熱部２に太陽光による熱が与え
られると、この部分に封入された作動液５が蒸発
し、この作動蒸気１７の圧力により非凝縮性ガス
６が圧縮され、作動蒸気と非凝縮ガスの境界面が
凝縮部３側から熱放散部４側に移動する。このた
め、凝縮部３内は作動液５の蒸気で満たされ、熱
媒管９を流れる熱媒を加熱する。この時、連結管
１１および熱放散部４は非凝縮性ガス６で満され
ているため、外部への熱放散はほとんどない。放
熱部３内で熱交換を終えた作動液５の蒸気は液化
し、重力により集熱部２へ還流される。このよう
な作動液の蒸気及び凝縮作用の繰返しにより、太
陽熱の集熱が行なわれる。
以上は、通常集熱時の動作説明であるが、通常
集熱動作をしない場合、例えば集熱器設置初期で
集熱運転に入る前や、停電時、長期間使用停止時
などの場合においては、熱媒管９に熱媒が通流さ
れないでかつ太陽熱が加えられる状態、いわゆる
空焚き状態となるので、VCHP１内の温度が急
激に上昇しようとする。しかしこの場合には、作
動液５の蒸気の圧力が非凝縮ガス６をさらに圧縮
し蒸気と非凝縮ガスの境界面を熱放散部４まで移
動するので、この部分での熱放散作用が働き、作
動液の温度上昇はおさえられる。
集熱動作をしない場合、例えば集熱器設置初期で
集熱運転に入る前や、停電時、長期間使用停止時
などの場合においては、熱媒管９に熱媒が通流さ
れないでかつ太陽熱が加えられる状態、いわゆる
空焚き状態となるので、VCHP１内の温度が急
激に上昇しようとする。しかしこの場合には、作
動液５の蒸気の圧力が非凝縮ガス６をさらに圧縮
し蒸気と非凝縮ガスの境界面を熱放散部４まで移
動するので、この部分での熱放散作用が働き、作
動液の温度上昇はおさえられる。
ところで作動液フロンR11、R113などは、熱
分解による変質を防止するため、120℃以下で使
用することが必要であることが知られている。
分解による変質を防止するため、120℃以下で使
用することが必要であることが知られている。
一方、通常集熱時の最高温度は、一般に、熱媒
として水を使用するので、ほぼ100℃である。こ
のため、通常集熱時において100℃まで有効に集
熱可能でかつ、空焚き時において、120℃以上の
過昇温を防止するためには、100℃〜120℃のわず
かな温度変化範囲内で、熱放散部から放熱させる
必要がある。
として水を使用するので、ほぼ100℃である。こ
のため、通常集熱時において100℃まで有効に集
熱可能でかつ、空焚き時において、120℃以上の
過昇温を防止するためには、100℃〜120℃のわず
かな温度変化範囲内で、熱放散部から放熱させる
必要がある。
そのためには、作動蒸気が100℃以下では熱放
散部に到達しないようにし、100℃を超えると速
かに、熱放散部に作動蒸気が到達し120℃では熱
放散部全域に作動蒸気が到達して、全有効放熱面
積を機能させる必要がある。
散部に到達しないようにし、100℃を超えると速
かに、熱放散部に作動蒸気が到達し120℃では熱
放散部全域に作動蒸気が到達して、全有効放熱面
積を機能させる必要がある。
作動蒸気と非凝縮ガスの境界面は、作動蒸気と
非凝縮ガスの分圧比によつて変化するので、作動
蒸気と非凝縮ガスの占有空間容積比を適度に選択
することがVCHP設計上の重要なポイントとな
る。
非凝縮ガスの分圧比によつて変化するので、作動
蒸気と非凝縮ガスの占有空間容積比を適度に選択
することがVCHP設計上の重要なポイントとな
る。
上記占有空間容積は、凝縮部３、混合ガス溜１
３、連結管１１、熱放散部４、非凝縮ガス溜８の
占める内部空間によつて決まる。
３、連結管１１、熱放散部４、非凝縮ガス溜８の
占める内部空間によつて決まる。
混合ガス溜１３は設計の自由度に寄与するもの
であるが、これはあくまでも通常集熱時の範囲に
限られるもので、100℃において、前記境界面が
熱放散部に到達しないようにするためのダンパー
空間として寄与する。
であるが、これはあくまでも通常集熱時の範囲に
限られるもので、100℃において、前記境界面が
熱放散部に到達しないようにするためのダンパー
空間として寄与する。
前記空焚き時の有効放熱量は、有効放熱面積に
比例するので、第１図の如きパイプ状熱放散部４
においては、熱放散部の長さに比例する。ところ
が、熱放散部を長くすると、それに比例して、蒸
気又はガスの占有空間容積が増大するため、100
℃〜120℃のわずかな温度変化範囲内で、作動蒸
気と不凝縮ガスの境界面を、熱放散部４の下端か
ら上端にまで移動させることができず、全有効放
熱面積を機能させることができない欠点があつ
た。
比例するので、第１図の如きパイプ状熱放散部４
においては、熱放散部の長さに比例する。ところ
が、熱放散部を長くすると、それに比例して、蒸
気又はガスの占有空間容積が増大するため、100
℃〜120℃のわずかな温度変化範囲内で、作動蒸
気と不凝縮ガスの境界面を、熱放散部４の下端か
ら上端にまで移動させることができず、全有効放
熱面積を機能させることができない欠点があつ
た。
本発明は、このような点に鑑み、空焚き時にお
いて必要な放熱を、作動液が変質しない温度以下
でかつわずかな温度変化内で行うことができるよ
うなVCHPを提供することを目的とする。
いて必要な放熱を、作動液が変質しない温度以下
でかつわずかな温度変化内で行うことができるよ
うなVCHPを提供することを目的とする。
この目的は、集熱部と、常時作動液の蒸気の冷
却に作用する凝縮部と、非常時のみ作動液の蒸気
の冷却に作用する熱放散部とを備え、熱媒の作動
液と非凝縮ガスを混入してなる可変コンダクタン
ス形ヒートパイプにおいて、前記熱放散部は、内
部に凝縮表面積に対するガス空間容積比を小さく
するような占積部材を備えかつ前記熱放散部は反
凝縮部側に非凝縮ガス溜を備えることによつて達
成される。
却に作用する凝縮部と、非常時のみ作動液の蒸気
の冷却に作用する熱放散部とを備え、熱媒の作動
液と非凝縮ガスを混入してなる可変コンダクタン
ス形ヒートパイプにおいて、前記熱放散部は、内
部に凝縮表面積に対するガス空間容積比を小さく
するような占積部材を備えかつ前記熱放散部は反
凝縮部側に非凝縮ガス溜を備えることによつて達
成される。
以下、本発明の実施例を第３図及び第４図の要
部断面図により説明する。同図において、１８は
本発明の特徴とする熱放散部４の内部に設けた占
積部材である。
部断面図により説明する。同図において、１８は
本発明の特徴とする熱放散部４の内部に設けた占
積部材である。
その他の部分は第１図及び第２図と同様である
為、同一部分には同一参照符号を付してその説明
を省略する。又第５図ａは本発明の熱放散部の軸
方向断面図を示すものである。第５図ａはハイフ
インチユーブ内に丸棒の占積部材１８をチユーブ
内下部に挿入したもので、第５図ｂは、丸棒１８
をチユーブ中央に挿入したものである。第５図に
示す占積部材の形状は、丸棒に限定されるもので
はなく角棒であつてもよく、その他適宜の形状が
採用しうる。また、部材の材質は、熱伝導率の大
小に係わらず適宜採用しうるもので、プラスチツ
クなどの非熱良導体でもよい。
為、同一部分には同一参照符号を付してその説明
を省略する。又第５図ａは本発明の熱放散部の軸
方向断面図を示すものである。第５図ａはハイフ
インチユーブ内に丸棒の占積部材１８をチユーブ
内下部に挿入したもので、第５図ｂは、丸棒１８
をチユーブ中央に挿入したものである。第５図に
示す占積部材の形状は、丸棒に限定されるもので
はなく角棒であつてもよく、その他適宜の形状が
採用しうる。また、部材の材質は、熱伝導率の大
小に係わらず適宜採用しうるもので、プラスチツ
クなどの非熱良導体でもよい。
第６図は異なる実施例を示すもので銅、アルミ
ニウム、鉄、ステンレスなどのハイフインチユー
ブの内側に占積部材兼用インナーフイン１９を設
けたもので、凝縮伝熱面積の増加に加えてガス空
間容積を小さくする効果を兼用するようにしたも
のである。
ニウム、鉄、ステンレスなどのハイフインチユー
ブの内側に占積部材兼用インナーフイン１９を設
けたもので、凝縮伝熱面積の増加に加えてガス空
間容積を小さくする効果を兼用するようにしたも
のである。
第７図は第６図と異なる実施例を示すものでハ
イフインチユーブの内壁に凹凸を設けることによ
り凝縮伝熱面積を増大し、占積部材の機能をもた
せたものである。
イフインチユーブの内壁に凹凸を設けることによ
り凝縮伝熱面積を増大し、占積部材の機能をもた
せたものである。
この発明では、熱放散部の内部に凝縮表面積に
対するガス空間容積比を小さくする占積部材を設
けるように構成したため、通常運転時（100℃以
下）では放熱せず、所定のわずかな温度範囲内
（100℃〜120℃）で所望の熱放散を可能とし、
VCHPの作動液の変質を未然に阻止することが
可能となる。
対するガス空間容積比を小さくする占積部材を設
けるように構成したため、通常運転時（100℃以
下）では放熱せず、所定のわずかな温度範囲内
（100℃〜120℃）で所望の熱放散を可能とし、
VCHPの作動液の変質を未然に阻止することが
可能となる。
この発明は、太陽熱集熱器での実施例のほかに
温度範囲の限定を必要とする機器例えば、排ガス
サンプリングプローブや蓄熱槽の沸騰防止用など
可変コンダクタンス形ヒートパイプの他の応用例
にも適用が可能である。
温度範囲の限定を必要とする機器例えば、排ガス
サンプリングプローブや蓄熱槽の沸騰防止用など
可変コンダクタンス形ヒートパイプの他の応用例
にも適用が可能である。
第１図及び第２図は従来構造を説明する要部断
面図、第３図及び第４図は、本発明の構造を説明
する要部断面図、第５図、第６図及び第７図は、
本発明の夫々異なる実施例を示す熱放散部軸方向
断面図である。 １……可変コンダクタンス形ヒートパイプ
（VCHP）、２……集熱部、３……凝縮部、４…
…熱放散部、５……作動液、６……非凝縮ガス、
９……熱媒管、１０……断熱材、１１……連結
管、１３……混合ガス溜、１８……占積部材、１
９……占積部材兼用インナーフイン。
面図、第３図及び第４図は、本発明の構造を説明
する要部断面図、第５図、第６図及び第７図は、
本発明の夫々異なる実施例を示す熱放散部軸方向
断面図である。 １……可変コンダクタンス形ヒートパイプ
（VCHP）、２……集熱部、３……凝縮部、４…
…熱放散部、５……作動液、６……非凝縮ガス、
９……熱媒管、１０……断熱材、１１……連結
管、１３……混合ガス溜、１８……占積部材、１
９……占積部材兼用インナーフイン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 集熱部と、常時作動液の蒸気の冷却に作用す
る凝縮部と、非常時のみ作動液の蒸気の冷却に作
用する熱放散部とを備え、熱媒の作動液と非凝縮
ガスを混入してなる可変コンダクタンス形ヒート
パイプにおいて、前記熱放散部は、内部に凝縮表
面積に対するガス空間容積比を小さくするような
占積部材を備えかつ前記熱放散部は反凝縮部側に
非凝縮ガス溜を備えてなることを特徴とする可変
コンダクタンス形ヒートパイプ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の可変コンダクタ
ンス形ヒートパイプにおいて、熱放散部が備えて
なる占積部材は、熱放散部の一部としてのインナ
ーフインあるいは凹凸であることを特徴とする可
変コンダクタンス形ヒートパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036474A JPS59161692A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 可変コンダクタンス形ヒ−トパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036474A JPS59161692A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 可変コンダクタンス形ヒ−トパイプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59161692A JPS59161692A (ja) | 1984-09-12 |
| JPS6337316B2 true JPS6337316B2 (ja) | 1988-07-25 |
Family
ID=12470808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58036474A Granted JPS59161692A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 可変コンダクタンス形ヒ−トパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59161692A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02233957A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-17 | Fujikura Ltd | 低温貯蔵庫 |
| US5044426A (en) * | 1990-03-12 | 1991-09-03 | The Babcock & Wilcox Company | Variable conductance heat pipe enhancement |
| GB2396403A (en) * | 2003-05-17 | 2004-06-23 | Stolt Offshore Sa | Apparatus for temperature regulation of effluent within a subsea pipeline |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746269B2 (ja) * | 1975-03-14 | 1982-10-02 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746269U (ja) * | 1980-08-26 | 1982-03-15 |
-
1983
- 1983-03-04 JP JP58036474A patent/JPS59161692A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746269B2 (ja) * | 1975-03-14 | 1982-10-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59161692A (ja) | 1984-09-12 |
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