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JP2774359B2 - Loop type heat pipe - Google Patents

Loop type heat pipe

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Publication number
JP2774359B2
JP2774359B2 JP13203390A JP13203390A JP2774359B2 JP 2774359 B2 JP2774359 B2 JP 2774359B2 JP 13203390 A JP13203390 A JP 13203390A JP 13203390 A JP13203390 A JP 13203390A JP 2774359 B2 JP2774359 B2 JP 2774359B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pump
heat
liquid
loop
heat pipe
Prior art date
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JP13203390A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0428998A (en
Inventor
耕一 益子
昭太郎 吉田
正孝 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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  • Central Heating Systems (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、トップヒートモードで作動させるループ
型ヒートパイプに関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a loop heat pipe operated in a top heat mode.

従来の技術 蒸発部が凝縮部より高い位置に設けられている所謂ト
ップヒートモードのループ型ヒートパイプにおいては、
蒸発部への作動液の還流が円滑に行なわれにくいためド
ライアウト等の不都合が発生し易いという問題があっ
た。そこで、従来においては、ポンプによって下方の凝
縮部で液化した作動液を、上方の蒸発部に供給するよう
に構成して、ドライアウト等の不都合が生じないように
している。
2. Description of the Related Art In a so-called top heat mode loop heat pipe in which an evaporating section is provided at a position higher than a condensing section,
Since it is difficult to smoothly return the working fluid to the evaporating section, there has been a problem that inconveniences such as dryout are likely to occur. Therefore, in the related art, the working fluid liquefied in the lower condensing section by the pump is supplied to the upper evaporating section so that inconvenience such as dryout does not occur.

発明が解決しようとする課題 しかし、前述した従来のループ型ヒートパイプの場合
には、トップヒートモードで作動させるために常時ポン
プを作動させる必要があり、そのため、ライニングコス
トガ高くなるという問題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, in the case of the above-described conventional loop heat pipe, it is necessary to always operate the pump in order to operate in the top heat mode, and therefore, there is a problem that the lining cost increases. Was.

この発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、ライ
ニングコストを下げるとともに、トップヒートモードで
作動させた際に高い熱輸送能力が発揮されるループ型ヒ
ートパイプを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a loop heat pipe that can reduce lining cost and exhibit high heat transport capability when operated in a top heat mode.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明は、外
部からの熱を吸収する蒸発部と、この蒸発部より低い位
置に設けられて外部へ熱を放出する凝縮部とをループ状
に配管接続し、トップヒートモードで作動させるループ
型ヒートパイプにおいて、前記蒸発部には、液溜りと、
この液溜りから上方に連続する蒸発面と、液溜り内の作
動液の液面の高さを検出する液面検出手段とを備え、前
記凝縮部の周囲には蓄熱材を備えるとともに、前記蒸発
部の液面の低下が検出された際に、液溜りに作動液を補
給するポンプを前記凝縮部の下流に備えていることを特
徴としている。
Means for Solving the Problems As means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides an evaporating unit that absorbs heat from the outside, and a condensing unit that is provided at a position lower than the evaporating unit and emits heat to the outside. In a loop type heat pipe connected in a loop and operated in a top heat mode, the evaporating section includes a liquid pool,
An evaporating surface extending upward from the sump; and a liquid level detecting means for detecting a level of the working fluid in the sump. A heat storage material is provided around the condensing portion, and the evaporating surface is provided. A pump is provided downstream of the condensing section for supplying a hydraulic fluid to the liquid pool when a decrease in the liquid level of the section is detected.

また、ポンプの上流側の配管に、ポンプ方向への流通
のみを許容する逆止弁を介設した構成とすることができ
る。さらに、凝縮部を地中に設けることができる。
Further, a check valve that allows only the flow in the pump direction may be provided in the pipe on the upstream side of the pump. Further, a condensing section can be provided underground.

作用 上記のように構成することにより、外部の熱を蒸発部
が吸収すると、液溜りに溜まった作動液が加熱されて蒸
発し、その蒸気が凝縮部に移動する。凝縮部に移動した
作動液の蒸気は、蒸発潜熱を放出して凝縮するととも
に、放出された熱は周囲の蓄熱材に蓄積される。一方、
凝縮した作動液は、重力の作用で下方へ流れてループ下
方に溜る。そして、作動液が蒸発し続けることによって
蒸発部の液溜りの作動液面が所定の高さより低くなる
と、液面検出手段が液面の低下を検出してポンプを運転
させる信号を送り、ポンプによってループ下部に溜まっ
ている作動液が蒸発部の液溜りに供給される。そして、
作動液が供給されて、液溜りに所定量が溜まると、前記
液面検出手段が液面が所定の高さまで上昇したことを検
出して、ポンプに運転停止の信号が送られてポンプが停
止する。このようにして、蒸発部の液溜り内の作動液量
が自動的に管理され、ドライアウトの発生が防止される
とともに、ポンプの運転時間が大幅に短縮される。
Operation With the above configuration, when the external heat is absorbed by the evaporator, the working fluid accumulated in the liquid pool is heated and evaporated, and the vapor moves to the condenser. The vapor of the hydraulic fluid that has moved to the condenser emits latent heat of evaporation and condenses, and the released heat is accumulated in the surrounding heat storage material. on the other hand,
The condensed hydraulic fluid flows downward by the action of gravity and accumulates below the loop. Then, when the working fluid level of the liquid pool in the evaporating section becomes lower than a predetermined height due to the continued evaporating of the working fluid, the fluid level detecting means detects a decrease in the fluid level and sends a signal for operating the pump, and the pump is operated by the pump. The working fluid stored in the lower part of the loop is supplied to the liquid pool in the evaporator. And
When the hydraulic fluid is supplied and a predetermined amount is accumulated in the liquid pool, the liquid level detecting means detects that the liquid level has risen to a predetermined level, and a pump stop signal is sent to the pump to stop the pump. I do. In this way, the amount of hydraulic fluid in the liquid pool of the evaporator is automatically managed, dryout is prevented, and the operating time of the pump is greatly reduced.

また、前記ポンプの上流側の配管に、ポンプ方向への
流通のみを許容する逆止弁を介設すれば、ポンプ停止時
においても、ポンプ内に作動液が滞溜し、運転再開時に
呼び水となってポンプが円滑に始動する。
In addition, if a check valve that allows only the flow in the pump direction is interposed in the piping on the upstream side of the pump, even when the pump is stopped, the working fluid remains in the pump, and when the operation is resumed, the priming water is generated. And the pump starts smoothly.

さらに、凝縮部を蓄熱材とともに地中に設ければ、周
囲の地盤が断熱材となって、蓄熱効率がアップする。
Further, if the condensing section is provided in the ground together with the heat storage material, the surrounding ground becomes a heat insulating material, and the heat storage efficiency is improved.

実 施 例 以下、この発明の一実施例を第1図および第2図に基
づいて説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG.

このループ型のヒートパイプ1は、地上に設けられた
円筒タンク型の蒸発部2と、地下に設けられた凝縮部3
とが蒸気管4により配管接続されるとともに、凝縮部3
の下方のリザーバ5との間を液回収管6によって配管接
続され、さらにリザーバ5と前記蒸発部2との間は、液
戻し管7によって配管接続されて閉ループ状に形成さ
れ、真空にされた内部には凝縮性の作動液8が封入され
ている。
The loop-type heat pipe 1 includes a cylindrical tank type evaporator 2 provided on the ground and a condensing unit 3 provided on the basement.
Are connected by a steam pipe 4 and the condensing section 3
Is connected to the reservoir 5 below by a liquid recovery pipe 6 and further connected between the reservoir 5 and the evaporating section 2 by a liquid return pipe 7 to form a closed loop, and is evacuated. A condensable hydraulic fluid 8 is sealed inside.

また円筒タンク型の蒸発部2は、ほぼ水平に設置され
ており、その内周面にはウィック9が密着状態で全面に
設けられるとともに、その下部が液溜り2aとなって作動
液8が溜められている。また、円筒状の蒸発部2の両端
には、作動液8の液面より高い位置に、蒸気管2と液戻
し管7の端部がそれぞれ配管接続されている。また凝縮
部3は、その外周を大量の蓄熱材10で覆われた状態で地
中に埋設され、地上の蒸発部2と蒸気管4で接続されて
いる。さらに、凝縮部3の下方には、作動液8を貯留す
るためのリザーバ5が設置されており、液回収管6によ
って凝縮部3の下部に接続されている。そして、リザー
バ5の下流には逆止弁11が設けられており、この逆止弁
11によって上流方向(第1図において左方向)への逆流
が規制されている。また逆止弁11の下流側には、ポンプ
12を介設した液戻し管7が接続され、さらに液戻し管7
の端部は地上の前記蒸発部2に接続されている。
The cylindrical tank type evaporator 2 is installed substantially horizontally. A wick 9 is provided on the entire inner surface of the evaporator 2 in close contact with the evaporator 2, and the lower part of the evaporator 2 serves as a liquid reservoir 2a to store the hydraulic fluid 8 therein. Have been. The ends of the steam pipe 2 and the liquid return pipe 7 are connected to both ends of the cylindrical evaporator 2 at positions higher than the level of the working fluid 8 by piping. The condensing section 3 is buried underground with its outer periphery covered with a large amount of heat storage material 10, and is connected to the evaporating section 2 on the ground by a steam pipe 4. Further, a reservoir 5 for storing the working fluid 8 is provided below the condenser 3, and is connected to a lower part of the condenser 3 by a liquid recovery pipe 6. A check valve 11 is provided downstream of the reservoir 5.
Backflow in the upstream direction (left direction in FIG. 1) is regulated by 11. A pump is provided downstream of the check valve 11.
12 is connected to the liquid return pipe 7 and the liquid return pipe 7
Is connected to the evaporating section 2 on the ground.

一方、蒸発部2の内部には、液溜り2aに溜っている作
動液8の液面高さが、所定の範囲より低くなった場合
と、高くなった場合とに、ポンプ12を運転させる信号
と、運転中のポンプ12を停止させる信号とを出力する液
面センサ13が設けられている。そして、液面センサ13か
ら出力される信号は、リード線13aを介してポンプ12の
電源スイッチ12aに送られるようになっている。
On the other hand, inside the evaporating section 2, a signal for operating the pump 12 is provided when the liquid level of the working fluid 8 stored in the liquid pool 2a is lower than a predetermined range and when the liquid level is higher than a predetermined range. And a liquid level sensor 13 for outputting a signal for stopping the pump 12 during operation. The signal output from the liquid level sensor 13 is sent to the power switch 12a of the pump 12 via the lead wire 13a.

次に、この実施例の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.

ヒートポンプ1は、その蒸発部2の液溜り2aに作動液
8が貯留されている。そして、蒸発部2の外側が太陽熱
あるいはボイラーの発熱等の外部からの熱によって加熱
されると、蒸発部2の内周面に設けられたウィック9の
毛細管作用によって作動液8が、加熱されている内周面
に吸い上げられ、加熱されて蒸発する。
In the heat pump 1, a working fluid 8 is stored in a liquid pool 2 a of the evaporating section 2. When the outside of the evaporator 2 is heated by external heat such as solar heat or boiler heat, the working fluid 8 is heated by the capillary action of the wick 9 provided on the inner peripheral surface of the evaporator 2. It is sucked up on the inner peripheral surface, heated and evaporated.

蒸発した作動液8の蒸気は、蒸発部2から蒸気管4を
経由して地中に設けられている凝縮部3に移動し、低温
の凝縮部3において蒸発潜熱を放出して蒸気から液体に
戻り、重力によって液回収管6内に流れて最下部のリザ
ーバ5に一旦貯留される。
The vapor of the working fluid 8 that has evaporated travels from the evaporator 2 to the condensing unit 3 provided underground via the vapor pipe 4, and releases latent heat of evaporation in the low-temperature condensing unit 3 to convert the vapor into a liquid. It returns, flows into the liquid recovery pipe 6 by gravity, and is temporarily stored in the lowermost reservoir 5.

そして、蒸発部2内において作動液8が蒸発し続け
て、液溜り2a内の液面が低下すると、液面センサ13が液
面が所定の高さより低くなったことを検出して、ポンプ
12の運転を開始させる信号が出力され、電源スイッチ12
aがONしてポンプ12が運転される。ポンプ12が運転され
ると、ループ下部のリザーバ5および管6,7内の作動液
8が、上方に位置する蒸発部2へ補給されて液溜り2a内
の作動液8が増加する。そして、液溜り2a内の液面が所
定の高さまで上昇すると、液面センサ13が液面の上昇を
検出してポンプ12の運転を停止させる信号が出力され、
電源スイッチ12aがOFFしてポンプ12が停止する。なお、
ポンプ12の下流側に逆止弁11が介設されているため、逆
止弁11より上流側となるポンプ12および液戻し管7内に
作動液8が滞溜したままとなるため、ポンプ12の再始動
の際に、ポンプ12内に空気が入って、ポンプ始動が困難
となることがない。
When the working fluid 8 continues to evaporate in the evaporating section 2 and the liquid level in the liquid pool 2a decreases, the liquid level sensor 13 detects that the liquid level has dropped below a predetermined height, and the pump
The signal to start the operation of 12 is output and the power switch 12
a is turned on and the pump 12 is operated. When the pump 12 is operated, the hydraulic fluid 8 in the reservoir 5 at the lower part of the loop and the pipes 6, 7 is supplied to the evaporating section 2 located above, and the hydraulic fluid 8 in the liquid reservoir 2a increases. Then, when the liquid level in the liquid pool 2a rises to a predetermined height, the liquid level sensor 13 detects the rise in the liquid level and outputs a signal to stop the operation of the pump 12,
The power switch 12a is turned off and the pump 12 stops. In addition,
Since the check valve 11 is interposed downstream of the pump 12, the hydraulic fluid 8 remains in the pump 12 and the liquid return pipe 7 upstream of the check valve 11. When restarting the pump, air does not enter the pump 12 and it becomes difficult to start the pump.

以上のように、この実施例においては、蒸発部2を円
筒タンク型とし、大量の作動液8を溜める液溜り2aと、
広い蒸発面とが得られようにしたので、熱輸送能力に優
れるとともに、蒸発部2への作動液8の補給間隔を長く
でき、ポンプ12の運転時間を短縮できるため、ランニン
グコストを大幅に低減することができる。
As described above, in this embodiment, the evaporating section 2 is a cylindrical tank type, and the liquid reservoir 2a for storing a large amount of the hydraulic fluid 8 includes:
A wide evaporating surface is obtained, so that the heat transfer capacity is excellent, and the replenishment interval of the working fluid 8 to the evaporating section 2 can be extended, and the operation time of the pump 12 can be shortened. can do.

なお、この実施例においては、凝縮部3を蓄熱材10と
ともに地中に設けて、外部から吸収した熱を蓄熱材10に
蓄積する場合について説明したが、凝縮部3の外周に水
を流通させて温水器等として使用することもできる。
In this embodiment, the case where the condensing unit 3 is provided underground together with the heat storage material 10 to store heat absorbed from the outside in the heat storage material 10 has been described. It can also be used as a water heater.

発明の効果 この発明のループ型ヒートパイプは、蒸発部に作動液
の液溜りを備えていることから、作動液の供給なしで長
時間に亘って作動液を蒸発させ続けることができるた
め、トップヒートモードで作動させる場合に、作動液を
補給するポンプの運転時間を大幅に短縮でき、ランニン
グコストを低く抑えることができる。
Effect of the Invention Since the loop heat pipe of the present invention is provided with the working fluid reservoir in the evaporating section, the working fluid can be continuously evaporated for a long time without supplying the working fluid. When operating in the heat mode, the operation time of the pump for replenishing the working fluid can be significantly reduced, and the running cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図および第2図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第1図はループ型ヒートパイプの系統図、第2図は
第1図のII−II線断面図である。 1……ヒートパイプ、2……蒸発部、2a……液溜り、3
……凝縮部、4……蒸気管、5……リザーバ、6……液
回収管、7……液戻り管、8……作動液、9……ウィッ
ク、10……蓄熱材、11……逆止弁、12……ポンプ、13…
…液面センサ。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a system diagram of a loop heat pipe, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 ... heat pipe, 2 ... evaporation section, 2a ... pool, 3
... condensing section, 4 ... vapor pipe, 5 ... reservoir, 6 ... liquid recovery pipe, 7 ... liquid return pipe, 8 ... working fluid, 9 ... wick, 10 ... heat storage material, 11 ... Check valve, 12 ... Pump, 13 ...
... Liquid level sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−80088(JP,A) 実開 昭59−71074(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F28D 15/02──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-80088 (JP, A) JP-A-59-71074 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F28D 15/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】外部からの熱を吸収する蒸発部と、この蒸
発部より低い位置に設けられて外部へ熱を放出する凝縮
部とをループ状に配管接続し、トップヒートモードで作
動させるループ型ヒートパイプにおいて、前記蒸発部に
は、液溜りと、この液溜りから上方に連続する蒸発面
と、液溜り内の作動液の液面の高さを検出する液面検出
手段とを備え、前記凝縮部の周囲には蓄熱材を備えると
ともに、前記蒸発部の液面の低下が検出された際に、液
溜りに作動液を補給するポンプを前記凝縮部の下流に備
えていることを特徴とするループ型ヒートパイプ。
An evaporator for absorbing heat from the outside and a condenser provided at a position lower than the evaporator and emitting heat to the outside are connected in a pipe shape in a loop and operated in a top heat mode. In the mold heat pipe, the evaporating section includes a liquid reservoir, an evaporating surface continuous upward from the liquid reservoir, and a liquid level detecting means for detecting a liquid level of the working fluid in the liquid reservoir, A heat storage material is provided around the condensing unit, and a pump that replenishes the liquid pool with hydraulic fluid when a decrease in the liquid level of the evaporating unit is detected is provided downstream of the condensing unit. Loop heat pipe.
【請求項2】前記ポンプの上流側の配管に、ポンプ方向
への流通のみを許容する逆止弁を介設したことを特徴と
する請求項1に記載のループ型ヒートパイプ。
2. The loop heat pipe according to claim 1, wherein a check valve that allows only the flow in the pump direction is interposed in the piping on the upstream side of the pump.
【請求項3】前記凝縮部が、蓄熱材とともに地中に設け
られていることを特徴とする請求項1または2に記載の
ループ型ヒートパイプ。
3. The loop heat pipe according to claim 1, wherein the condenser is provided underground together with the heat storage material.
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