| 【発明の名称】 |
気泡循環熱交換装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】李 嘉豪
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| 【要約】 |
【課題】気泡循環熱交換装置の提供。
【解決手段】閉じた流体回路と熱源と気泡発生器と流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域及び放熱体を具備し、閉じた回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、回路中に気泡発生器が設けられ、過熱により回路中に気泡を発生させ、不平衡が形成される時に気泡が離脱して回路中の流体が流動することを利用し、熱を伝播し、放熱体で熱を導出し、回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 閉じた流体回路と熱源と気泡発生器と流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域及び放熱体を具備し、閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、流体回路中に気泡発生器が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させ、不平衡を形成させる時の気泡の離脱により流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項２】 閉じた流体回路と熱源と、流体回路中に気泡が発生した後に提供される膨張区域と、放熱体を具備し、閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項３】 前記流体回路中に気泡発生器を設けたことを特徴とする、請求項２に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項４】 閉じた流体回路と熱源と流体回路中で気体を発生させる気泡発生器と放熱体を具備し、閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、流体回路中に気泡発生器が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させ、流体回路に不平衡を形成させて気泡を離脱させることにより流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項５】 前記流体回路中に気泡の膨張区域を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項６】 閉じた流体回路と熱源を具備し、熱源が流体回路中に気泡を発生させ、及び一つの放熱体を具備し、この閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項７】 前記流体回路中に気泡の膨張区域を設けたことを特徴とする、請求項６に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項８】 前記流体回路中に気泡発生器を設けたことを特徴とする、請求項６に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項９】 閉じた流体回路と熱源を具備し、熱源が流体回路中に気泡を発生させ、この閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項１０】 前記流体回路中に気泡の膨張区域を設けたことを特徴とする、請求項９に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項１１】 前記流体回路中に気泡発生器を設けたことを特徴とする、請求項９に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項１２】 前記流体回路に放熱体が外接されたことを特徴とする、請求項９に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項１３】 少なくとも一つの閉じた流体回路で組成され、流体回路中に単一の熱源が設けられ、該熱源と第１回路が接触し、各回路中に一つの気泡発生器が設けられると共に、流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域が設けられ、且つ二つの回路間が熱伝体で連接され、前の熱が次の回路に伝導されて最後の回路に一つの放熱体が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、各流体回路中の流体を流動させ一つの回路から別の回路へと至らせ、最後に放熱体で熱を導出させて、回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項１４】 前記流体回路中の熱源が多点で組成されたことを特徴とする、請求項１３に記載の気泡循環熱交換装置。
【請求項１５】 少なくとも一つの閉じた流体回路で組成され、流体回路中に単一の熱源が設けられ、該熱源と各回路が接触し、各回路中に一つの気泡発生器が設けられると共に、流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域が設けられ、各回路にそれぞれ一つの放熱体が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、各流体回路中の流体を流動させ、熱を各回路にあって伝播流動させ、放熱体により熱を導出させて、回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置。
【請求項１６】 前記流体回路中の熱源が多点で組成されたことを特徴とする、請求項１５に記載の気泡循環熱交換装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種の気泡循環熱交換装置に係り、特に、閉じた液体管路中で、熱冷流動を発生させる方式により安定し便利な熱交換を進行する、気泡循環熱交換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のヒートパイプ式放熱器は、一つの密閉された真空腔体を具え、その内部に適量の作業流体が充填され、腔体の上方に複数の放熱ヒレが設けられ、腔体内にウィック構造区が設けられている。その作業原理は、腔体の一端を加熱して作業流体を沸騰させて蒸発させ、管内の一側の熱区をもう一側の冷区に向けて流動させ、その後、冷区にあって気体を冷却して液体となし、さらに重力或いは毛細力により、液体を復流させる。
【０００３】ゆえに、ヒートパイプ中の構造の毛細力の制限により、加熱過高時にドライアウト現象が発生する場合があり、ドライアウト状態を発生し、液体の復流がなくなり、加熱区内部が全て高温の気体となり、気相のみが存在する状態となり、このため温度が急激に上昇し、ヒートパイプ中の熱超導（ｈｅａｔ ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）現象が失敗し、大幅に使用効果が低減した。このほか、ヒートパイプは高度の廃ガス抜きが必要であり、それがないと超導特性が極めて大きな影響を受けた。且つ操作角度について折れ曲がったり移動すると、順調な運転が行えなくなった。このことからヒートパイプはその先天的な不良と後天的な失調の補うことができない欠点を有しており、ゆえに、さらに順調な熱交換装置が求められていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は一種の気泡循環熱交換装置を提供することにあり、それは、気体が熱を受けて体積が膨張し気泡が離脱することにより発生する推進力を運用し、閉じた回路中で流体に流動を発生させ、発熱区の熱を放熱区に付帯させて釈放させた後に、流体をもとの位置に復流させることを特徴とした熱交換装置であるものとする。
【０００５】本発明の別の目的は、上述の気泡循環熱交換装置において、操作の温度、圧力により回路中の適切な流体を選択し並びに回路中に一つの膨張区を設け、気体の発生に緩衝と収容の空間となして回路を保護し使用の安全を確保できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、閉じた流体回路と熱源と気泡発生器と流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域及び放熱体を具備し、閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、流体回路中に気泡発生器が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させ、不平衡を形成させる時の気泡の離脱により流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項２の発明は、閉じた流体回路と熱源と、流体回路中に気泡が発生した後に提供される膨張区域と、放熱体を具備し、閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項３の発明は、前記流体回路中に気泡発生器を設けたことを特徴とする、請求項２に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項４の発明は、閉じた流体回路と熱源と流体回路中で気体を発生させる気泡発生器と放熱体を具備し、閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、流体回路中に気泡発生器が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させ、流体回路に不平衡を形成させて気泡を離脱させることにより流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項５の発明は、前記流体回路中に気泡の膨張区域を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項６の発明は、閉じた流体回路と熱源を具備し、熱源が流体回路中に気泡を発生させ、及び一つの放熱体を具備し、この閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、放熱体で熱を導出し、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項７の発明は、前記流体回路中に気泡の膨張区域を設けたことを特徴とする、請求項６に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項８の発明は、前記流体回路中に気泡発生器を設けたことを特徴とする、請求項６に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項９の発明は、閉じた流体回路と熱源を具備し、熱源が流体回路中に気泡を発生させ、この閉じた流体回路の一端に熱源が連接され、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、流体回路中の流体を流動させ、熱を伝播流動させ、流体回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項１０の発明は、前記流体回路中に気泡の膨張区域を設けたことを特徴とする、請求項９に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項１１の発明は、前記流体回路中に気泡発生器を設けたことを特徴とする、請求項９に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項１２の発明は、前記流体回路に放熱体が外接されたことを特徴とする、請求項９に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項１３の発明は、少なくとも一つの閉じた流体回路で組成され、流体回路中に単一の熱源が設けられ、該熱源と第１回路が接触し、各回路中に一つの気泡発生器が設けられると共に、流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域が設けられ、且つ二つの回路間が熱伝体で連接され、前の熱が次の回路に伝導されて最後の回路に一つの放熱体が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、各流体回路中の流体を流動させ一つの回路から別の回路へと至らせ、最後に放熱体で熱を導出させて、回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項１４の発明は、前記流体回路中の熱源が多点で組成されたことを特徴とする、請求項１３に記載の気泡循環熱交換装置としている。請求項１５の発明は、少なくとも一つの閉じた流体回路で組成され、流体回路中に単一の熱源が設けられ、該熱源と各回路が接触し、各回路中に一つの気泡発生器が設けられると共に、流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域が設けられ、各回路にそれぞれ一つの放熱体が設けられ、過熱により流体回路中に気泡を発生させて流体回路に不平衡を形成させ気泡を離脱させることにより、各流体回路中の流体を流動させ、熱を各回路にあって伝播流動させ、放熱体により熱を導出させて、回路を熱平衡時まで不断に運転させることを特徴とする、気泡循環熱交換装置としている。請求項１６の発明は、前記流体回路中の熱源が多点で組成されたことを特徴とする、請求項１５に記載の気泡循環熱交換装置としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、閉じた流体回路と熱源と気泡発生器と流体回路中で気泡の発生に供される膨張区域及び放熱体を具備し、閉じた回路の一端に熱源が連接され、もう一端に放熱体が連接され、回路中に気泡発生器が設けられ、過熱により回路中に気泡を発生させ、不平衡が形成される時に気泡が離脱して回路中の流体が流動することを利用し、熱を伝播し、放熱体で熱を導出し、回路を熱力平衡時まで不断に運転させることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】図１から図１２には本発明の気泡循環熱交換装置の数々の実施例が示されている。本発明は、閉じた流体回路２と熱源１及び気泡発生器６と、液体３に流体回路２中での気泡の発生に供される膨張区域４と放熱体５を具備する。閉じた流体回路２の一端には熱源１が連接され、もう一端には放熱体５が連接され、流体回路２中に気泡発生器６が設置され、過熱により気泡が発生し、不平衡が形成される時、気泡が離脱し、流体回路２中の液体に流動を発生させ、熱を伝播流動させ、放熱体５が熱を導出し、回路が熱平衡となるまで不断に運転する。上述の完全な実施例は図１１に示される。
【０００９】図１は最も簡単な実施例であり、熱源１と流体回路２で組成され、流体回路２中に液体３がある。その放熱体は流体回路２のボデーとされる。図２に示される実施例の図１の実施例と異なるところは、一つの放熱体５が増設されたことにある。図３と図１の異なるところは流体回路２中の熱源１の近くに気泡発生器６が増設されたことにある。図４と図２の異なるところは気泡発生器６が増設されたことにある。図５と図３の異なるところは、流体回路２中に気泡が発生する膨張区域４が設けられたことにある。図６と図４の異なるところは、流体回路２中に気泡が発生する膨張区域４が設けられたことにある。図７と図１の異なるところは、流体回路２に連接された膨張区域４が設けられたことにあり、流体回路２中に液体３が満たされ、気体と気泡の膨張区域４が回路の傍らに形成され、弾性を有して気球のように拡張するか、或いは外に伸びる一つの管路が形成され、受熱により発生した気体の収容空間とされる。図８は図２と較べると、流体回路２に連接する膨張室４０が設けられた点において異なる。図９と図７の異なるところは、熱源１の近くに気泡発生器６が加えられたことにある。図１０と図８の異なるところは、熱源１の近くに気泡発生器６が加えられたことにある。図１１と図６を比較すると、流体回路２が無限に伸長され、並びに注入口７が設けられるが、これは次要の要素である。最も重要であるのは、図１２に示される本発明のもう一つの理念であり、串接延伸できることである。図１２では二つの流体回路が設けられ、その一方と熱源１が直接接触し、この流体回路２中の熱源１が多点で組成される。この流体回路２の放熱体が伝熱体８とされて、伝熱体８がもう一つの流体回路に熱を伝導し、もう一つの流体回路の放熱体５が放熱を達成し、こうして規格化された串接形態を完成し、生産と組立に便利で、特殊な回路を必要としない。また、同一熱源に並列連接された複数の回路が組み合わされた形態も可能である。
【００１０】流体回路２中の流体は、操作温度、圧力により適切な物質が選択され、回路中は抽気され真空とされるか、或いは抽気せず真空とされないかは、使用流体の種類或いは操作温度範囲により決定される。且つ回路のボデーは各種形状、外形、材質或いはその組合せとされて、剛性を有するか或いは撓み性を有するか或いはその組合せとされ、並びに串接、並列連接、網状、独立、多回路、或いはそれらの任意の組合せ形態とされうる。
【００１１】放熱体は回路のボデーとされるか或いは回路の熱交換進行部分に設けられて放熱体が周知の各種の放熱装置と連結されて熱交換を進行する。
【００１２】気泡発生器は気泡を発生する装置であり、各種形状の回路断面内壁とされるか、或いは回路中に設けられた各種形状の嵌入物とされ、また、大きさの異なる管径の連接部分とされるか、或いは回路の直列、並列、或いは網状回路により構成される。回路中の膨張区域は、膨張或いは収縮気室（ｖａｐｏｒ ｓｐａｃｅ）を有することを指し、適宜大きさの回路中の内部空間とされるか、流体回路２中の液体の充満していない区域とされるか、或いは回路に付加され（図７から図１０の実施例参照）、適宜の圧力により伸縮変形可能な装置であり、この時液体は完全に全体回路に充満している必要はなく、当然拡張可能な区域を有さない。こうして、回路内の液体が温度上昇により膨張ししても収容空間があるため、回路に爆発の損害を発生しない。
【００１３】回路の熱源は熱伝導を進行するのに都合がよいように各種の周知の方式で回路と適宜接合される。また上述の各種形態の回路中の気泡発生器は熱源に設置可能で回路と接触させられても、同じく気泡を発生する効果を達成できる。その間は適宜方法、例えば接着、溶接、リベット接合、係止の機械手段により結合されるか、或いはそれらの方法の組合せにより結合される。
【００１４】回路のボデーには装置への流体注入とシールの手段が設けられ、注入口とシール方式は回路の外形に応じて変化しうるが、ただ全回路を液体注入後に閉じた状態とできるものとされ、そのうち注入口は適宜位置に設けられ、管路式の回路であるため各一つの接点は必ずシールされて液体の漏れが防止される。
【００１５】本発明の装置は複数組が並列或いは直列に連接可能であり、以て連続熱交換を進行する。最後に全体の装置システムの熱平衡（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ）に至る。そのうち熱源は加熱装置とされて、これに対応し放熱体が放熱装置とされうる。その間の熱伝導媒体は液体とされ、循環発生の原動力は気体とされ、回路システムを平衡な静冷状態にある時、加熱装置或いは熱源により直接或いは間接的に気泡発生器に吸熱させて気泡を発生させ、回路システムを駆動して不平衡方向に向けて流動させ、回路に不断の循環回転を発生させ、もう一側の回路により液体気体の放熱、冷却を進行し、放熱後に加熱点に復流させてさらに次の熱循環の熱交換動作を行わせ、こうして十分な冷熱交換を進行する。ただし、周知のヒートパイプに発生した過熱によるドライアウト現象とそれによる効果喪失の状況を発生しない。なぜなら本発明の回路中には大量の液体が入れられて、ヒートパイプ内の微量の液体とは異なるためである。周知のヒートパイプはウィックと操作角度に制限を受けたが、しかし本発明の回路は極めて長く設置でき、非常に多くの放熱体を設置でき、即ち、熱源がいくらかの熱量の排除を必要とする場合も、適当な放熱体を運用して熱交換を行うことで解決できる。この放熱体は、同一位置或いは外界位置に設置可能で、さらには回路のボデーとすることも可能であり、また、ある場所から別の場所に回路で伝熱して熱交換を進行することも可能である。ゆえに熱を遠端に伝導することができ、且つ回路は折り曲げ、配列、積み重ね可能である。これらはいずれも周知の技術では達成しえなかった構造である。
【００１６】
【発明の効果】本発明は簡単な回路を以て熱循環を進行する熱交換駆動形式を有し、小さいものでは電子素子、大きいものでは動力工場まで、多くの構造に応用可能であり、熱流伝導の使用に相当に適した構造である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９０４０７０２
【氏名又は名称】李 嘉豪
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．２０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２３０４
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 松司 （外５名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４１７４（Ｐ２００１−１７４１７４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３６０４９０ |
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