JPH0428998A

JPH0428998A - ループ型ヒートパイプ

Info

Publication number: JPH0428998A
Application number: JP13203390A
Authority: JP
Inventors: Koichi Masuko; 耕一益子; Shotaro Yoshida; 昭太郎吉田; Masataka Mochizuki; 正孝望月
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1992-01-31
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JP2774359B2

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、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。

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。

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、ランニングコスト
が高くなるという問題があった。

この発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、ランニ
ングコストを下げるとともに、トップヒトモードで作動
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。

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。

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。

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
流れてループ下部に溜る。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。

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。

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。

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。

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。

また円筒タンク型の蒸発部２は、は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。

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１
３から出力される信号は、リード線１３ａを介してポン
プ１２の電源スィッチ１２ａに送られるようになってい
る。

次に、この実施例の作用を説明する。

ヒートパイプ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廃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。

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内を流れて最下部のリザー
バ５に一旦貯留される。

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、電源スィッチ
１２ａ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、電源スィッチ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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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■−■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・
・・リザバ、　６・・・液回収管、　７・・・液戻し管
、　８・・・作動液、　９・・・ウィック、　１ｏ・・
・蓄熱材、１１・・・逆止弁、　１２・・・ポンプ、　
１３・・・液面センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

（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。
（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。
（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。