JPH08613Y2 - ヒートパイプ用管路を有する蓄熱器の構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案はヒートパイプの一部となる管路を内部に有
する蓄熱器の構造に関し、特にヒートパイプのうちの蒸
発部となる管路を有する蓄熱器に関するものである。

従来の技術 蓄熱材に蓄えた熱をヒートパイプによって所定の箇所
に運び、あるいはヒートパイプによって運んだ熱を蓄熱
材に蓄えるよう構成した蓄熱器が、蓄熱式給湯器や廃熱
回収設備などの各種の熱関連機器において使用されてい
る。その一例を第４図に示す。これは鋳鉄やステンレス
鋼などの金属ブロックを蓄熱材としたものであり、その
蓄熱ブロック１は厚さの薄い直方体状をなすとともに、
その下部には横孔２が貫通して形成され、その一端部が
プラグ３によって密閉されるとともに、他方の端部に
は、ヒートパイプの一部をなす液流管４が接続されてい
る。また蓄熱ブロック１には下端部が前記横孔２に開口
し、かつ上端部が蓄熱ブロック１の上面に開口する複数
の縦孔５が蓄熱ブロック１の設置状態での縦方向に沿っ
て形成されており、各縦孔５の上端開口部は短尺パイプ
６を介して比較的大径のヘッダ管７に接続されている。
そしてそのヘッダ管７に蒸気流管８が接続されている。
この蒸気流管８は、水との熱交換を行う凝縮部９の上部
に連通され、また前記液流管４は開閉弁10および液溜め
部11を介して凝縮部９の下部に連通されている。そして
これらの管路の内部は真空脱気した後に所定の凝縮性流
体が封入されてヒートパイプの一部となっている。

したがって第４図に示す蓄熱器では、前記液流管４か
ら液相の作動流体を供給すれば、蓄熱ブロック１に蓄え
た熱によってその作動流体が蒸発し、その蒸気がヘッダ
管７に集合した後に蒸気流管８を介して凝縮部９に送ら
れ、ここで蒸気の有する熱が水に与えられて温水となる
とともに、放熱して凝縮した作動流体は液溜め部11に流
下する。

考案が解決しようとする課題 上述した構成の蓄熱器では、単位体積当りの蓄熱量を
多くするために、蓄熱温度を高くするのが一般的である
が、液相の作動液体の温度は蓄熱温度に比較して低いか
ら、蓄熱ブロック１から熱を取り出し始める際に以下の
ような不都合が生じていた。すなわち第４図に示す構成
において熱出力を開始する場合、開閉弁10を開いて液相
の作動流体を蓄熱ブロック１における横孔２および縦孔
５に流入させるが、液相の作動流体に対し蓄熱ブロック
１が高温であるため、蓄熱ブロック１に接触した作動流
体が急激に蒸発するとともにその蒸気によって液体が吹
き飛ばされるフラッディング現象が生じ、あるいはこれ
と併せて作動流体が蓄熱ブロック１の表面に広がらずに
液滴のままとなるライデンフロスト現象が生じ、その結
果、蓄熱ブロック１と作動流体との熱交換効率が悪くな
り、また液相の作動流体が飛沫となって管路内を凝縮部
に向けて流れ、これが原因となって熱出力が充分に行わ
れないなどの不都合があった。

この考案は上記の事情を背景としてなされたもので、
熱出力の開始を安定して行うことのできる蓄熱器を提供
することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、蓄熱材料
からなる蓄熱ブロックにヒートパイプ用管路が貫通して
形成された蓄熱器において、多孔構造の筒状体を、前記
管路内にその内周面から離隔して軸線方向に沿って配置
したことを特徴とするものである。

またこの考案においては、前記筒状体の内周側に軸線
方向に対して交差する方向に沿う線条体を設けることが
できる。

作用 この考案においては、蓄熱ブロックを貫通して形成さ
れた管路はヒートパイプの一部となるものであり、ここ
に液相の作動流体を供給すると、その作動流体が蓄熱ブ
ロックによって加熱されて蒸発する。液相の作動流体を
供給し始めた場合、蓄熱ブロックの温度が高いことによ
り、ライデンフロスト現象やフラッディング現象が生
じ、作動液が飛散するが、その方向は前記管路の軸線方
向に正確に沿うものではないから、管路内に設けた筒状
体に捕捉され、その筒状体が多孔構造体であるから、気
液分離が行われる。また筒状体の内側に設けた線条体も
同様に作用して作動液の飛沫を捕捉して気液分離を行
う。

実施例 つぎにこの考案の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す部分平面図であっ
て、顕熱として熱を蓄える蓄熱ブロック20は鉄やセラミ
ック等を蓄熱材として厚さの比較的薄い直方体状に形成
されており、この蓄熱ブロック20には設置状態での上下
方向に向けて複数の縦孔21が形成され、各縦孔21は蓄熱
ブロック20の上面に開口している。この縦孔21はループ
ヒートパイプの蒸発管となるものであって、その内周面
には金網22が密着状態に配置されており、また中心部に
は金網などの多孔構造体からなる筒状体23が縦孔21の軸
線方向に沿って配置されている。その状態を第２図およ
び第３図に示す。またこれらの図に示すように筒状体23
の内周側には、その素材となる金網の素線の一部を切り
起こしてなる線条体24あるいは筒状体23にその内周面に
突出するよう取付けた線条体24が、軸線方向に対して交
差する方向に向けて設けられている。

そして前記各縦孔21は、外部に放熱する所定の凝縮部
（図示せず）に循環管路を形成するよう接続され、その
循環管路中に水やフロンなどの凝縮性の流体を作動流体
として封入することによりループヒートパイプの一部と
されている。

上記の構成の蓄熱器では、蓄熱ブロック20を加熱昇温
させて蓄熱を行い、また熱の取出しは各縦孔21に液相の
作動流体を流入させてこれを蒸発させることにより行
う。その熱出力を開始する場合、蓄熱ブロック20の温度
が高ければ作動液が縦孔21の内面に接触することにより
フラッディング現象やライデンフロスト現象が生じて作
動液の飛沫が発生する。その液滴の一部は作動流体蒸気
に流されて流動しようとするが、その流動方向は縦孔21
の軸線方向に正確に沿うものではないから、作動液の飛
沫は内周部に設けた前記筒状体23に衝突して捕捉され
る。またあるいは飛散した液滴は前記線条体24に衝突し
て捕捉される。なお、縦孔21の内周面に添設した金網22
によっても液滴の捕捉が行われる。このようにして捕捉
された作動液は、金網22や筒状体23から熱を受けて蒸発
し、熱輸送の用に供される。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案によれば、蓄
熱ブロックが高温であることにより熱出力時に生じる作
動液の飛沫を捕捉し、かつ直ちに蒸発させることができ
るから、作動流体の蒸発・流動が円滑になって熱出力の
始動を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す部分平面図、第２図
はその一部の拡大図、第３図は第２図のIII-III線に沿
う断面図、第４図は蓄熱式給湯器の概念図である。 20……蓄熱ブロック、21……縦孔、23……筒状体、24…
…線条体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 岡田 宗男 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 (72)考案者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 望月 正孝 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 斎藤 祐士 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄熱材料からなる蓄熱ブロックにヒートパ
   イプ用管路が貫通して形成された蓄熱器において、 多孔構造の筒状体が、前記管路内にその内周面から離隔
   して軸線方向に沿って配置されていることを特徴とする
   ヒートパイプ用管路を有する蓄熱器の構造。
2. 【請求項２】前記筒状体の内周側に軸線方向に対して交
   差する方向に沿う線条体が設けられていることを特徴と
   する請求項１記載のヒートパイプ用管路を有する蓄熱器
   の構造。