JP3032425B2 - ヒートパイプ式熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヒートパイプ式熱交換器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空調器の除湿効果を向上させる目
的のために、図４に示すようなヒートパイプ式熱交換器
を空調器に設けることがある。

【０００３】しかして、このヒートパイプ式熱交換器
は、図４に示すように、蒸発部ａと、凝縮部ｂと、該蒸
発部ａにて蒸発された作動液蒸気を凝縮部ｂを導入する
ための蒸気管ｃと、凝縮部ｂにて液化された作動液を蒸
発部ａへ戻すための還流管ｄと、からなる。

【０００４】即ち、このヒートパイプ式熱交換器を使用
した空調器では、この空調器に入来する暖かい空気は蒸
発部ａを通過することによりある程度冷却（予備冷却）
され、一方、蒸発部ａの作動液はそのときの熱の授受に
より蒸発する。また、予備冷却された空気は、空調器本
来の冷却のための冷却コイルを通過することにより冷却
され、気化した作動液は、矢印ｅの如く凝縮部ｂ内へ入
り込む。そして、凝縮部ｂ内の作動液は、上述の冷却コ
イルを経由してきた空気に冷却され、その空気を再加熱
すると共に液化する。液化した作動液は、矢印ｆの如く
蒸発部ａに戻る。つまり、この空調器では、これらの動
作が繰り返され、暖かい空気は冷気となってこの空調器
から排出される。

【０００５】従って、図４に示すように、蒸発部ａと凝
縮部ｂに高低差を設け、蒸気管ｃを凝縮部ｂに向って順
次上昇させ、還流管ｄを蒸発部ａに向って順次下降させ
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
のものでは、蒸発部ａと凝縮部ｂに高低差を設けて、上
方の蒸気管ｃから凝縮部ｂへ作動液蒸気が流出するよう
に意図しているにも拘わらず、動作開始時には、作動液
の流れが完全でないため、還流管ｄも蒸気管として作用
し、作動液蒸気がこの還流管ｄを矢印ｇの如く流れる虞
れがあった。即ち、すみやかに動作しない（正常なヒー
トパイプとしての動作が行なわれない）場合があった。

【０００７】そして、このことを防止するために、還流
管ｄを細径化する方法やバルブ等の逆流防止装置を設け
る方法等が提案された。

【０００８】しかしながら、還流管ｄを細径化しても、
その逆流を確実に防止することができず、また、還流管
ｄを細径化することは、異径のパイプを接続する必要が
あり、この作業は極めて面倒であった。また、逆流防止
装置を設ければ、確かに逆流を防止することができる
が、交換器全体として複雑化して、製造しにくくかつコ
スト高となる欠点がある。

【０００９】そこで、本発明では、動作開始時におい
て、熱交換器としての動作がすみやかに行なわれるヒー
トパイプ式熱交換器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るヒートパイプ式熱交換器は、蒸発部
と、凝縮部と、該蒸発部にて蒸発された作動液蒸気を該
凝縮部へ導入するための蒸気管と、該凝縮部にて液化さ
れた作動液を該蒸発部へ戻すための還流管と、からなる
ヒートパイプ式熱交換器に於て、上記還流管を蒸発部に
向って順次下降させ、上記還流管の蒸発部近傍をＵ字状
に弯曲して作動液にて満たされるトラップ部を形成した
ものである。

【００１１】

【作用】トラップ部には、作動液が満たされており、蒸
発部にて蒸発された作動液蒸気が、このトラップ部の作
動液内を通過して凝縮部へ導入されることがない。即
ち、トラップ部の作動液が還流管を閉塞している状態で
あり、これにより、蒸発部内の作動液が蒸発することに
より生成される気体はトラップ部を乗り越えることがで
きず、結果として、作動液の逆流現象は阻止される。

【００１２】また、トラップ部は、還流管の蒸発部近傍
をＵ字状に弯曲させてなるものであり、簡単な機械加工
のみにて形成することができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
詳説する。

【００１４】図１は本発明に係るヒートパイプ式熱交換
器を示し、この熱交換器は、蒸発部１と、凝縮部２と、
蒸発部１にて蒸発された作動液蒸気Ｇ（図２参照）を該
凝縮部２へ導入するための蒸気管３と、該凝縮部２にて
液化された作動液Ｓを蒸発部１へ戻すための還流管４
と、からなる。

【００１５】ところで、図３（図１に示すヒートパイプ
式熱交換器の斜視図を表わしている。）に示すように、
蒸発部１は、アルミニウム等の金属製薄板からなる複数
枚のフィン５…が積層されてなるブロック体６と、ブロ
ック体６に挿入される蛇行状パイプ７と、からなり、凝
縮部２は、上記フィン５が積層されてなるブロック体８
と、該ブロック体８に挿入される蛇行状パイプ９と、か
らなる。

【００１６】そして、蒸発部１側の蛇行状パイプ７の上
方端と、凝縮部２側の蛇行状パイプ９の上方端とが蒸気
管３にて連通連結され、蒸発部１側の蛇行状パイプ７の
下方端と、凝縮部２側の蛇行状パイプ９の下方端とが還
流管４にて連通連結される。ところで、凝縮部２側の蛇
行状パイプ９の上方端は蒸発部１側の蛇行状パイプ７の
上方端より高位とされ、凝縮部２側の蛇行状パイプ９の
下方端は蒸発部１の蛇行状パイプ７の下方端より高位と
される。

【００１７】しかして、還流管４の蒸発部１近傍には、
図２に示すように、作動液Ｓにて満たされるトラップ部
10が設けられる。即ち、還流管４の蒸発部１近傍をＵ字
状に弯曲させて、このトラップ部10を形成する。

【００１８】ところで、このヒートパイプ式熱交換器
は、複数（図３では、６本）の直管を平行に並べ、該直
管の端部をＵ字管で連結して、一対の蛇行状パイプ７，
９を形成し、一方の蛇行状パイプ７の上方端と他方の蛇
行状パイプ９の上方端とを蒸気管３にて連通連結すると
共に、一方の蛇行状パイプ７の下方端と他方の蛇行状パ
イプ９の下方端とを還流管４にて連通連結することによ
り、製造することができる。この場合、予め（つまり、
蛇行状パイプ７，９に連結する前に）還流管４にトラッ
プ部10を形成しておく。

【００１９】また、このヒートパイプ式熱交換器は、例
えば、空調器に使用される。即ち、このヒートパイプ式
熱交換器は、その蒸発部１が空調器の入気路側に配置さ
れると共に、その凝縮部２が空調器の送気路側に配置さ
れる。そして、蒸発部１と凝縮部２との間に、空調器本
来の冷却のための冷却コイルが介装される。

【００２０】従って、入気路に入った空気（暖気）は、
まず、蒸発部１を通過する。この際、暖気により蒸発部
１内の作動液Ｓが蒸発し、蒸気管３を通って矢印Ａの如
く凝縮部へ入る。また、蒸発部１で蒸発した作動液Ｓ
は、入気路の暖気から熱を吸収し、上述の冷却コイルへ
暖気が至る前に、予めその暖気を冷却（予冷）する。そ
して、予冷された空気は、冷却コイルにて冷却され、こ
の冷却された空気は、凝縮部２を通過することにより再
加熱され、送気路に送られる。また、作動液Ｓは、冷却
した空気にて冷却されるので、凝縮部２において凝縮さ
れ、還流管４を通って矢印Ｂの如く蒸発部１に戻る。

【００２１】即ち、上述の動作が繰り返されて、除湿さ
れると共に冷却された空気が送気路を介してこの空調器
から排出される。

【００２２】しかして、動作開始時において、作動液蒸
気Ｇが還流管４を通って凝縮部２に入り込もうとして
も、図２の（イ）（ロ）に示すように、作動液Ｓが溜っ
たトラップ部10が設けられているので、この作動液Ｓに
邪魔されて凝縮部２に入れない。

【００２３】また、蒸気管３から凝縮部２に入った作動
液Ｓは、上述の如く冷却コイルを通過した空気にて冷却
されるので、液化され、トラップ部10に戻り、トラップ
部10の蒸発部１側の端部から溢れ出た作動液Ｓが蒸発部
１に戻る。即ち、正しい作動液Ｓの循環（蒸発部１→蒸
気管３→凝縮部２→還流管４→蒸発部１）を促すことに
なる。

【００２４】ところで、動作開始時において、図２の
（イ）に示すように、作動液Ｓが少ない場合でも、図２
の（ロ）に示すように作動液Ｓが多い場合でも、上述の
如く、作動液蒸気Ｇはトラップ部10の作動液Ｓにより、
凝縮部２に入ることがない。

【００２５】なお、蒸発部１側及び凝縮部２側の蛇行状
パイプは、例えば、Ｕの字状パイプ（直管とＵ字管とか
らなる）を使用して形成されるが、このＵの字状パイプ
の数を増減することにより、蛇行数を増減するも自由で
あり、蒸気管３及び還流管４の傾斜角度としても、上述
の正しい作動液Ｓの循環をなめらかに行なわせるもので
あれば、自由に変更することができる。また、トラップ
部10の曲率半径としても、作動液Ｓにて満たされて、蒸
発部１の作動液蒸気Ｇが、凝縮部２へ入り込もうとした
際に、この作動液Ｓを通過しなければならないように設
定されるものであればよい。

【００２６】さらに、トラップ部10としては、還流管４
の蒸発部１近傍に少なくとも１箇所形成すればよいが、
勿論、複数箇所に形成するも自由である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。

【００２８】 動作開始時において、作動液蒸気Ｇが
還流管４を通って凝縮部２へ入り込むことがなく、交換
器としての動作がすみやかに行なわれる。

【００２９】 「蒸気管３から凝縮部２に入った作動
液蒸気Ｇは液化され、還流管４のトラップ部10に戻り、
該トラップ部10から溢れ出た作動液が蒸発部１に戻る」
ことになる正しい作動液の循環を促すことができ、効率
よく熱交換することができる。

【００３０】 トラップ部10は簡単な機械加工のみに
て形成されるので、全体の構造として複雑化せず簡単に
かつコスト高となることなく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す簡略正面図である。

【図２】要部簡略断面図である。

【図３】簡略斜視図である。

【図４】従来の簡略正面図である。

【符号の説明】

１ 蒸発部 ２ 凝縮部 ３ 蒸気管 ４ 還流管 10 トラップ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 15/02 F28D 15/02 101

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発部と、凝縮部と、該蒸発部にて蒸発
   された作動液蒸気を該凝縮部へ導入するための蒸気管
   と、該凝縮部にて液化された作動液を該蒸発部へ戻すた
   めの還流管と、からなるヒートパイプ式熱交換器に於
   て、上記還流管を蒸発部に向って順次下降させ、上記還
   流管の蒸発部近傍をＵ字状に弯曲して作動液にて満たさ
   れるトラップ部を形成したことを特徴とするヒートパイ
   プ式熱交換器。