JPH08327259A - 長尺サーモサイフォン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺サーモサイフォンにおいて、液相作動流
体を確実かつ均一に蒸発部に供給する。 【構成】 液戻し管１７の上端部に上方に開口し、かつ
その開口端から下方に向けて縮径されたテーパ部３１が
形成されている。また、液溜め部１８に連通させられた
噴射ノズル３０が、テーパ部３１の内部に該テーパ部３
１と同心円上にテーパ部３１の内周面との間に所定の間
隔をあけて配置されてエジェクタポンプ３２を形成して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はサーモサイフォンに関
し、特に地熱の抽出等に用いられる長尺のサーモサイフ
ォンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにサーモサイフォンは、空気
などの非凝縮性ガスを真空脱気した密閉管の内部に水や
アルコール等の凝縮性の流体を作動流体として封入し、
その密閉管を鉛直方向に沿って立設するとともに、その
下端部側を外部から熱を与える吸熱部とし、かつ上端部
側を熱を奪う放熱部としたものである。したがって、吸
熱部に与えられた熱によって内部の作動流体が蒸発し、
その蒸気が放熱部に流動した後に放熱して凝縮すること
により、作動流体の潜熱として熱を輸送し、そして液化
した作動流体は重力によって液膜流となって吸熱部に還
流する。したがって、サーモサイフォンは下から上への
熱輸送を動力を要さずに行うことができる。

【０００３】しかしながら、サーモサイフォンが長尺か
つ大型になると、吸熱部内全体に亘って作動流体の液膜
流を安定して生じさせることは困難になり、その結果、
熱輸送能力が損なわれる不都合が生じる。そこで従来、
凝縮した作動流体を吸熱部の内面の多数箇所に直接分散
供給するように構成したサーモサイフォンが開発されて
いる。

【０００４】その概略的な構成は図５に示す通りであ
る。すなわち、ここに示す長尺サーモサイフォン１は、
吸熱部２を構成する蒸発管３と、その内部で生じた作動
流体Ａの蒸気を放熱部４に導く蒸気流管５と、凝縮した
作動流体Ａを蒸発管３の底部に供給する液戻し管６から
なる密閉管によってコンテナが形成されている。蒸発管
３は上下両端部を密閉した長尺の直管であって、例えば
地中の高温部に鉛直方向に沿って配設されている。また
蒸気流管５は、その蒸発管３の上端部に接続されるとと
もに、側方に延びかつ所定の箇所で下方に屈曲されてい
る。

【０００５】蒸気流管５の下端部には、リザーバ７が形
成されており、蒸気流管５のうちこのリザーバ７より僅
かに上側の部分には、例えば水や空気等の受熱媒体を流
すジャケット８が取り付けられている。すなわち、ここ
が放熱部４となっている。前記リザーバ７の底部には、
流量調整弁９を介設された液戻し管６が接続されてい
る。この液戻し管６は前記蒸発管３の外側から内側に貫
通し、かつその被挿入部分の下端部には複数の噴射孔１
０が放射方向に形成されている。そして、蒸発管３と蒸
気流管５および液戻し管６からなる密閉管の内部には、
非凝縮性ガスを脱気した状態で水やアルコール等の目的
温度で蒸発および凝縮する作動流体Ａが封入されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の長尺
サーモサイフォン１では、液相作動流体Ａを液戻し管６
側から蒸発管３側に供給するにあたり、液相作動流体Ａ
の水頭圧により各噴射孔１０から蒸発管３の内面に吹き
付ける構成であるから、流量調整弁９が絞られた状態な
どの作動流体Ａの循環量が少ない場合には、液戻し管６
の上端側に位置する噴出孔１０において充分に水頭圧を
得ることができない場合がある。

【０００７】そのため、上記の長尺サーモサイフォン１
では、液戻し管６の下端部側もしくはその近傍の噴射孔
１０のみからしか作動流体Ａの噴射が行われず、すなわ
ち、蒸発管３の内壁部のうち上側の部分に還流する作動
流体Ａの量が少なくなり、下側の部分のみにしか供給さ
れないおそれが多分にある。その結果、上記の長尺サー
モサイフォン１では、入熱部分への作動流体Ａの供給不
足いわゆるドライアウトが生じて、熱輸送が良好に行わ
れないおそれがあった。

【０００８】また、従来では液戻し管６の強度を確保す
る必要上から、通常、各々の噴出孔１０は互いの間隔を
あまり狭くすることができないので、この点からも作動
流体Ａを効率よく蒸発管３に吹き付けることができなか
った。

【０００９】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、蒸発管の内面の広範囲に作動流体を均一かつ充分
に還流させることのできる長尺サーモサイフォンを提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明は、下端部を高温の熱源部に挿入した状態
で上下方向に沿って配置された蒸発管の上端部に、外部
に放熱する凝縮部が連通され、その凝縮部の下方に液溜
め部が連通して設けられるとともに、前記蒸発管の内周
面に向けた多数の散水口を備えかつ前記液溜め部から給
液される液戻し管が蒸発管の内部にその軸線方向に沿っ
て配置され、さらに凝縮性の作動流体が封入された長尺
サーモサイフォンにおいて、前記液戻し管の上端部に上
方に開口しかつその開口端から下方に向けて縮径された
テーパ部が形成されるとともに、前記液溜め部に連通さ
せられた噴射ノズルが、そのテーパ部の内部に該テーパ
部と同心円上にテーパ部の内周面との間に所定の間隔を
あけて配置されてエジェクタポンプを形成していること
を特徴とするものである。

【００１１】請求項２の発明は、下端部を高温の熱源部
に挿入した状態で上下方向に沿って配置された蒸発管の
上端部に、外部に放熱する凝縮部が連通され、その凝縮
部の下方に液溜め部が設けられるとともに、その液溜め
部から前記蒸発管の内部に液体を還流させるように構成
した長尺サーモサイフォンにおいて、右ネジ状の螺旋溝
と左ネジ状の螺旋溝とを、それぞれの両端部で連続させ
かつ重ね合わせて外周面に形成したガイド軸が、前記蒸
発管の内部に上下方向に沿って配置され、その螺旋溝に
案内されて回転かつ上下動する昇降体が前記ガイド軸に
嵌合され、その昇降体の外周面にほぼ接線方向に向けた
噴射ノズルが設けられるとともに、その噴射ノズルが前
記液溜め部に連通されていることを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、請求項３の発明は、下端部を高温の
熱源部に挿入した状態で上下方向に沿って配置された蒸
発管の上端部に、外部に放熱する凝縮部が連通され、そ
の凝縮部の下方に液溜め部が設けられるとともに、その
液溜め部から前記蒸発管の内部に液体を還流させるよう
に構成した長尺サーモサイフォンにおいて、自らの弾性
によって渦巻状に巻き上がりかつ内部圧力の上昇によっ
て直線状に延びる液戻し管が前記蒸発管の内部に一端を
固定して垂下され、その液戻し管が前記液溜め部に連通
されるとともに、その液戻し管の自由端側の外周面に散
水口が形成されていることを特徴とするものである。

【００１３】請求項４の発明は、下端部を高温の熱源部
に挿入した状態で上下方向に沿って配置された蒸発管の
上端部に、外部に放熱する凝縮部が連通され、その凝縮
部の下方に液溜め部が連通して設けられるとともに、前
記蒸発管の内周面に向けた多数の散水口を備えかつ前記
液溜め部から給液される液戻し管が蒸発管の内部にその
軸線方向に沿って配置され、さらに凝縮性の作動流体が
封入された長尺サーモサイフォンにおいて、前記液戻し
管が前記液溜め部に接続されるとともに、その散水口を
温度の上昇によって開口する形状記憶合金製の弁体が設
けられていることを特徴とするものである。

【００１４】

【作用】請求項１の発明において、熱源部の熱に加熱さ
れて蒸気となった作動流体は、低温低圧の凝縮部に向け
て上昇するとともに、そこで熱を奪われて凝縮し、再度
液相になって液溜め部に流れ込む。その作動流体は、噴
射ノズルを通じて液溜め部から液戻し管のテーパ部内に
送られる。また、その際に蒸発管の内部雰囲気中の作動
流体蒸気が、テーパ部の内周面と噴射ノズルとの間の隙
間から液戻し管内に随伴流として入り込み、かつ凝縮す
る。

【００１５】そして、その分の作動流体は、噴射ノズル
側から送られた分の作動流体と共に液戻し管を流下し、
各散水口から蒸発管側に噴出される。その場合、液戻し
管内に流下する液相作動流体の量が多いため、蒸発管の
内壁面の長さ方向および内周方向での広範囲にほぼ均一
に作動流体が散布される。

【００１６】請求項２の発明によれば、作動流体は蒸発
管の下端部側で熱源部に加熱されて蒸発し、低温低圧の
凝縮部に向けて上昇して、そこから外部に向けて放熱し
て凝縮する。そして、再度液相になった作動流体は、重
力によって液溜め部に流れ込んだ後に、順次噴射ノズル
に送られ、そこから蒸発管の壁面に向けて噴射される。
そして、その噴射の反動によって、昇降体が螺旋溝に案
内されてガイド軸の外周部を回転し、また、ガイド軸に
対する初期の位置から上昇あるいは下降する。昇降体
は、作動流体が噴射ノズルから噴射されるたびに同様に
動作し、また右ネジ状の螺旋溝と左ネジ状の螺旋溝と
が、それぞれの両端部で連続かつ重ね合わされているこ
とから、ガイド軸の上端部側から下端部側に亘って上下
に往復動する。その結果、蒸発管の内壁面の周方向およ
び長さ方向での広範囲にほぼ均一に作動流体が散布され
る。

【００１７】請求項３の発明においても、蒸発管の下端
部側において熱源部の熱によって加熱されて蒸発した作
動流体は、低温低圧の凝縮部に向けて上昇し、そこで外
部に向けて放熱した後に液相になって液溜め部に流れ込
む。そして、その作動流体は、液戻し管の内部に順次送
られて先端側に流下するが、その下降に伴って液戻し管
が徐々に直線状に延び、また各散水口からは蒸発管の内
壁面に向けて作動流体が噴出される。

【００１８】なお、液戻し管に供給される作動流体量が
低下すると、当然、その内部圧力も低下するから、液戻
し管は自由端側から徐々に巻き戻っていき、最終的には
元の渦巻状になる。すなわち、液戻し管は蒸発管内を上
下動する。

【００１９】請求項４の発明によれば、弁体の温度が形
状記憶合金の臨界温度よりも低い状態では、各散水口が
閉じているので、液溜め部から液戻し管に送られる作動
流体は、一時的に液戻し管の内部にプールされる。この
状態において、弁体の温度が形状記憶合金の臨界温度を
越えると、弁体が予め記憶させてある元の形状に回復し
て各散水口が一斉に開口するので、作動流体が蒸発管側
に噴出される。この場合、液相作動流体の量が多いか
ら、蒸発部の広い範囲に亘ってほぼ均一に作動流体が吹
き付けられる。

【００２０】上記のように、作動流体が蒸発管側に送ら
れると弁体から熱が奪われる。そして、その弁体の温度
が形状記憶合金の臨界温度よりも下がると、各散水口が
閉口する。他方、噴射された作動流体は、蒸発管で熱源
部によって加熱されて蒸発となり、凝縮部に向けて上昇
する。そして、凝縮部で熱を奪われて再度液相になり、
液溜め部を経由して液戻し管の先端側に流下するが、散
水口が閉じているから液戻し管内に一時的に溜められ
る。

【００２１】

【実施例】以下、添付図面を参照して、この発明の一実
施例について説明する。図１は請求項１の発明に係る一
実施例を原理的に示す模式図であって、ここに示す長尺
サーモサイフォン１１のコンテナは、下端部を蒸発部１
２としかつ上端部を凝縮部１４とする蒸発管１３から形
成されている。より具体的には、蒸発管１３は上下両端
部が密閉された大径かつ長尺の直管状の金属パイプであ
って、例えば熱源部としての地中の高温部１５に、その
下端部を挿入した状態で鉛直方向に沿って配置されてい
る。そして、蒸発管１３の内部には、非凝縮性ガスを脱
気した状態で水やアルコール等の目的温度で蒸発および
凝縮する作動流体１６が封入されている。

【００２２】また、この蒸発管１３の上端部は側方に僅
かに延ばされていて、ここが外部に放熱する凝縮部１４
となっている。さらに凝縮部１４より下側には、大径部
が形成されていて、ここが液相作動流体１６を一時的に
貯溜するリザーバ１８となっている。したがって、リザ
ーバ１８は凝縮部１４に連通し、凝縮部１４は蒸発管１
３に連通している。リザーバ１８の底部には、金属パイ
プからなる噴射ノズル３０の基端部が連通されている。
また両者の間には、液相作動流体１６の流量を調整する
バルブ１９が介設されている。

【００２３】他方、蒸発管１３の内部には、その蒸発管
１３の内周面に向けた散水口２０を下端側に多数備えた
液戻し管１７が、適宜の手段で軸線方向に沿うように配
設されている。この液戻し管１７は、凝縮部１４で液化
した作動流体１６を蒸発管１３の内壁部に還流させる際
のガイドとなる部分である。また、液戻し管１７の上端
部は、上方に開口しかつ下方に向けて縮径されたテーパ
部３１が形成されている。さらに、このテーパ部３１の
内部には、それと同心円上にかつ内周面との間に僅かな
間隔をおいて噴射ノズル３０の口開端側が配設され、こ
こにエジェクタポンプ３２が形成されている。

【００２４】つぎに、上記のように構成された長尺サー
モサイフォン１１の作用について説明する。まずバルブ
１８を所定開度に開けるとともに、噴射ノズル３０から
液戻し管１７のテーパ部３１に向けて液相の作動流体１
６を噴射させる。その際に、蒸発管１３と液戻し管１７
との間の雰囲気中にある作動流体１６の蒸気が、テーパ
部３１の内周面と噴射ノズル３０の外周面との間の隙間
から随伴流として液戻し管１７内に吸引されて飽和液と
なる。すなわち、噴射ノズル３０とテーパ部３１とがエ
ジェクタポンプ３２として作用する。

【００２５】したがって、この時点で液戻し管１７の内
部を流下する作動流体１６の量としては、凝縮部１４で
液化した分と、エジェクタポンプ３２によって蒸発管１
３側から回収された分とを合わせた量となっている。そ
れらの液相の作動流体１６は、液戻し管１７を流下しつ
つ、散水口２０から蒸発管１３に向けて噴出する。その
際に、液戻し管１７内の作動流体１６が多量であるか
ら、液戻し管１７の下端側に位置する散水口２０からは
勿論、最上位置の散水口２０から噴出された作動流体１
６でも蒸発管１３の壁面に散布される。

【００２６】このように、蒸発管１３の空間中に存在す
る作動流体１６蒸気を回収して、液戻し管１７内を流下
する作動流体１６の量を増加させるから、より大きい水
頭圧が得られ、その結果、蒸発管１３の広範囲に亘って
ほぼ均一に作動流体１６を吹き付けることが可能にな
る。

【００２７】つぎに、請求項２の発明の一実施例を図２
を参照して説明する。ここに示す例は、ガイド軸３３に
昇降体２３が備えられた例である。なお、上記の実施例
と同様の部材には同じ符号を付す。また、それらの詳細
な説明は省略する。

【００２８】蒸発管１３は、大径かつ長尺の直管状の密
閉金属管の内部に非凝縮性ガスを脱気した状態で適宜の
作動流体１６を封入してなるものであり、その下端部を
地中の高温部１５に挿入した状態で鉛直方向に沿って配
置されている。また、この蒸発管１３の上端部には凝縮
部１４が形成されており、この凝縮部１４より下側に
は、バルブ１９を備えたリザーバ１８が連通されてい
る。そして、蒸発管１３の内部空間には、その中心軸線
に沿ってガイド軸３３が垂下されている。

【００２９】このガイド軸３３の外周面には、右ネジ状
の螺旋溝３４ａと左ネジ状の螺旋溝３４ｂとが、それぞ
れの両端部で連続させかつ重ね合わせた状態に形成され
ている。またガイド軸３３には、上記の螺旋溝３４ａ，
３４ｂに螺合した状態で中空円板形状の昇降体２３が嵌
合されている。そして、その昇降体２３の外側面には、
ほぼ接線方向に向けた複数の噴射ノズル２６が備えられ
ており、図２での上部平面箇所には、給水チューブ４０
の一端部が連通している。

【００３０】この給水チューブ４０は、例えばその長さ
方向で自在に伸び・縮みし得るように螺旋状に巻回され
たチューブであり、その上端部はバルブ１９を介してリ
ザーバ１８に接続されている。したがって、昇降体２３
が、螺旋溝３４ａ，３４ｂをレールとして回転しながら
ガイド軸３３に沿って上下動するように構成されてい
る。また、噴射ノズル２６は給水チューブ４０を介して
リザーバ１８と連通しており、そこから作動流体１６が
供給される構成となっている。

【００３１】したがって、上記のように構成された長尺
サーモサイフォン１１を動作させるには、まずバルブ１
９を所定の開度に開ける。すると、リザーバ１８に溜め
られた作動流体１６が、給水チューブ４０を経由して流
下し、その後各ノズル部２６から蒸発管１３の内壁面に
向けて噴射される。そして噴射の反動によって、昇降体
２３が螺旋溝３４ａ，３４ｂのいずれか一方に案内され
てガイド軸３３の外周部を所定の速度で一定方向に回転
し、かつガイド軸３３での初期の位置から所定範囲内で
上昇あるいは下降する。

【００３２】この昇降体２３は、作動流体１６の噴射ご
とに上記のように動作するが、螺旋溝３４ａ，３４ｂは
それぞれの両端部で互いに連続しかつ重ね合われている
から、それらの箇所において昇降体２３は違う螺旋溝３
４ａ，３４ｂに螺合して案内されるようになる。換言す
れば、上昇する昇降体２３は下降するようになり、他
方、下降する昇降体２３は上昇するようになる。すなわ
ち、昇降体２３は、ガイド軸３３の上端部側から下端部
側に亘って下降と上昇を交互に継続する。

【００３３】蒸発管１３に散布された作動流体１６は、
地熱に加熱されて蒸発し、内部圧力の低い凝縮部１４に
向けて上昇する。そして、その作動流体蒸気１６は、外
気に熱を奪われて再度液相になるが、バルブ１９が開い
ていることによりリザーバ１８には溜められず、給水チ
ューブ４０の内部を流下して昇降体２３の各噴射ノズル
２６まで送られ、そこから蒸発管１３に向けて噴射され
る。その場合にも、昇降体２３は、当然、ガイド軸３３
の外周を回転しつつ、その長さ方向において上昇もしく
は下降する。以降、バルブ１９が閉じられるか、あるい
は昇降体２３の動作が停止するまで同様のサイクルが続
けられる。

【００３４】このように、作動流体１６を噴射する噴射
ノズル２６が液戻し管１７に沿って上下に往復動しつつ
回転する昇降体２３に設けられているので、蒸発管１３
の長さ方向および周方向での広範囲に確実かつ均一に作
動流体１６を散布することができる。また、これによっ
て長尺サーモサイフォン１１の熱輸送力が良好になる。

【００３５】つぎに図３を参照して、請求項３の発明の
一実施例を説明する。ここに示す例は、蒸発管１３自体
がその長手方向に自在に伸長・縮退するよう構成された
例である。なお、上記の実施例と同様の部材には同じ符
号を付し、詳細な説明を省略する。

【００３６】蒸発管１３は、大径かつ長尺の直管状の密
閉金属管の内部に非凝縮性ガスを脱気した状態で適宜の
作動流体１６を封入してなるものであり、その下端部を
地中の高温部１５に挿入した状態で鉛直方向に沿って配
置されている。また、この蒸発管１３の上端部には、凝
縮部１４が形成され、さらにこの凝縮部１４より下側に
はリザーバ１８が連通されている。他方、蒸発管１３の
内部空間には、適宜の手段で蒸発管１３の内壁部に基端
部が固着され、またバルブ１９を介してリザーバ１８に
連通した液戻し管１７が軸線方向に沿って垂下されてい
る。

【００３７】液戻し管１７のうち、蒸発管１３の内部に
配設された部分は、例えば弾性および可撓性に優れた金
属薄板から形成されている。また、この液戻し管１７の
下端部の外周には、複数の散水口２０が形成されてい
る。そして、長尺サーモサイフォン１１が動作していな
い状態では、この液戻し管１７はその半径方向において
偏平状態に収縮し、かつ長さ方向において先端側から渦
巻き状に巻き取られており、前記蒸発管１３の内壁面と
接触しない状態に維持されている。

【００３８】したがって、上記のように構成された長尺
サーモサイフォン１１において、バルブ１９が所定開度
に開けられると、リザーバ１８に貯溜された液相作動流
体１６が、その自重によって液戻し管１７の底部側に流
下する。この状態では液戻し管１７の持つ弾性復帰力に
対してその内部圧力の方が大きいために、その作動流体
１６の下降に伴って液戻し管１７が長手方向に徐々に伸
長する。

【００３９】そして、作動流体１６が散水口２０の位置
まで下降すると、各散水口２０から蒸発管１３の内壁面
に向けて作動流体１６が吹き出すが、この間にも継続し
て液戻し管１７が半径方向に膨張しつつ長さ方向にも伸
長しているから、蒸発管１３の内周面の広範囲にほぼ均
一に作動流体が付着する。

【００４０】一方、液戻し管１７の内部の液相作動流体
１６の量が、ある程度まで減少すると、液戻し管１７の
内部圧力と弾性復帰力との関係が逆転し、すなわち液戻
し管１７の内部圧力に対して液戻し管１７自体の有する
弾性復帰力の方が大きくなる。すると、液戻し管１７が
その先端から徐々に巻き戻っていき、最終的には元の渦
巻き状に巻き取られる。

【００４１】また、各散水口２０から蒸発管１３の壁面
に噴出された作動流体１６は、蒸発管１３を介して伝達
される地熱に加熱されて蒸発し、内部圧力の低い凝縮部
１４に向けて上昇する。そして、熱を奪われて凝縮し、
再度液相になった作動流体１６は、リザーバ１８を通過
して液戻し管１７の内部を下端部に向けて流下する。そ
して、その液相作動流体１６の下降に伴って、液戻し管
１７が半径方向で膨張し始め、また長さ方向にも伸長し
始める。以降、上記と同様のサイクルが継続される。

【００４２】このように、蒸発管内部の内部において液
戻し管１７が伸長しながら作動流体１６を噴出するの
で、蒸発管１３の内壁部のうち蒸発部１２として有効な
範囲に液相作動流体１６を供給することができる。ま
た、ひいては、従来一般の長尺サーモサイフォン１１に
比べて熱輸送力が良好になる。

【００４３】図４を参照して、請求項４の発明の一実施
例を説明する。ここに示す例は、各散水口２０を開閉す
る弁体が設けられた例である。なお、上記実施例と同様
の部材には同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を
省略する。

【００４４】蒸発管１３は、大径かつ長尺の直管状の密
閉金属管の内部に非凝縮性ガスを脱気した状態で適宜の
作動流体１６を封入してなるものであり、その下端部を
地中の高温部１５に挿入した状態で鉛直方向に沿って配
置されている。また、この蒸発管１３の上端部には、凝
縮部１４が形成され、さらにこの凝縮部１４より下側に
はリザーバ１８が連通されている。そして、リザーバ１
８の底部には、バルブ１９を介設して液戻し管１７の基
端部が連通されている。この液戻し管１７の先端側は、
蒸発管１３の側壁部を貫通するとともに、その軸線方向
に沿って内部空間に垂下されている。

【００４５】液戻し管１７の下端部側には、管壁面を貫
通する散水口２０が周方向に亘って複数設けられてい
る。また、これらの散水口２０の開口部分を閉塞する弁
体（図示せず）が設けられている。この弁体は形状記憶
合金からなり、ある定められた臨界温度よりも高温から
急冷することによって、散水口２０を開口させるような
形状が予め記憶されている。

【００４６】したがって、上記構成の長尺サーモサイフ
ォン１１を動作させる場合には、まずバルブ１９が所定
開度に開かれる。すると、液相の作動流体１６がリザー
バ１８から液戻し管１７の底部に向けて流下し始める
が、この時点では各散水口２０が閉じているため、それ
らの作動流体１６は液戻し管１７の底部に次第にプール
され、最終的にその液面が図４での最上位置の散水口２
０よりも上方に位置する。なお、長尺サーモサイフォン
１１のうち蒸発管１３７や液戻し管１７の下端部などの
箇所は、地熱に常時加熱されている。

【００４７】この状態で、弁体の温度が形状記憶合金の
臨界温度を越えると、弁体が予め記憶させてある元の形
状に回復して散水口２０を開口させる。したがって、蒸
発管１３の内壁面に向けて作動流体１６が噴出される
が、その際には、作動流体１６が多量であるから、蒸発
部１２の広い範囲に亘ってほぼ均一に作動流体１６が散
布される。

【００４８】他方、液戻し管１７内の作動流体１６が蒸
発管１３側に送られることによって、弁体の熱が一時的
に奪われて、形状記憶合金の臨界温度よりも低くなる。
すると、弁体は自動的に元の形状に戻って、散水口２０
を閉塞する。ここで、蒸発管１３に噴き付けられた作動
流体１６は、地熱によって加熱されて蒸発し、上方の凝
縮部１４に向けて蒸発管１３の内部を上昇する。そし
て、凝縮部１４で熱を奪われて再度液相になる。その作
動流体１６は、バルブ１８が開かれていれば、リザーバ
１９にはプールされずそのまま液戻し管１７の先端部に
向けて流れ落ちる。この時点では、既に散水口２０が閉
口しているために、それらの液相作動流体１６は液戻し
管１７の底部に徐々に溜められ、弁体の温度が形状記憶
合金の臨界温度に達するまで維持される。

【００４９】このように、作動流体１６をプールした状
態から一斉に噴出させるので、いずれの散水口２０から
噴出する作動流体１６も確実に蒸発管の内面に到達し、
その結果、蒸発部１２の有効範囲への作動流体１６の供
給を効率よく行うことができる。また、これによって、
従来一般の長尺サーモサイフォンに比べて熱輸送力が向
上する。

【００５０】なお、上記実施例では、液戻し管の一部を
蒸発管の外部に配設する構成とし、また熱源部として地
中の高温部を例示したが、この発明は上記実施例に限定
されるものではなく、液戻し管を蒸発管の内部に備える
構成であってもよく、また熱源部は適宜の加熱手段でも
よい。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は液戻し
管の上端部に上方に開口し、かつその開口端から下方に
向けて縮径されたテーパ部が形成されるとともに、液溜
め部に連通させられた噴射ノズルが、そのテーパ部の内
部に該テーパ部と同心円上にテーパ部の内周面との間に
所定の間隔をあけて配置されてエジェクタポンプを形成
しているので、蒸発管の内壁部のうち蒸発部として有効
な範囲にほぼ均一に液相作動流体を供給することがで
き、その結果、熱輸送力を向上させることができる。

【００５２】また、請求項２の発明は、蒸発管の内部に
上下方向に沿って配置されたガイド軸に、螺旋溝に案内
されて回転かつ上下動する昇降体が嵌合され、またその
昇降体には液溜め部に連通する噴射ノズルが設けられて
いるので、蒸発管の有効な範囲にほぼ均一に液相作動流
体を供給することができ、そのため、熱輸送力を向上さ
せることができる。

【００５３】請求項３の発明は、自らの弾性によって渦
巻状に巻き上がりかつ内部圧力の上昇によって直線状に
延びる液戻し管が、蒸発管の内部に一端を固定して垂下
されるとともに、その液戻し管が液溜め部に連通し、か
つ自由端側の外周面に散水口が形成されているので、蒸
発管の内壁部の有効な範囲にほぼ均一に液相作動流体を
供給することができ、ひいては熱輸送力を向上させるこ
とができる。

【００５４】請求項４の発明は、液戻し管が液溜め部に
接続されるとともに、その散水口を温度の上昇によって
開口する形状記憶合金製の弁体が設けられているので、
蒸発管の内壁部の有効な範囲にほぼ均一に液相作動流体
を供給することができ、これによって、熱輸送力を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に係る一実施例を示す概略図で
ある。

【図２】請求項２の発明に係る一実施例を示す概略図で
ある。

【図３】請求項３の発明に係る一実施例を示す概略図で
ある。

【図４】請求項３の発明に係る一実施例を示す概略図で
ある。

【図５】従来の長尺サーモサイフォンの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１１…長尺サーモサイフォン、 １３…蒸発管、 １４
…凝縮部、 １５…高温部、 １６…作動流体、 １７
…液戻し管、 １８…リザーバ、 ２０…散水口、 ２
３昇降体、 ２６…噴射ノズル、 ３０…噴射ノズル、
３１…テーパ部、 ３２…エジェクタポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 勝夫 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端部を高温の熱源部に挿入した状態で
   上下方向に沿って配置された蒸発管の上端部に、外部に
   放熱する凝縮部が連通され、その凝縮部の下方に液溜め
   部が連通して設けられるとともに、前記蒸発管の内周面
   に向けた多数の散水口を備えかつ前記液溜め部から給液
   される液戻し管が蒸発管の内部にその軸線方向に沿って
   配置され、さらに凝縮性の作動流体が封入された長尺サ
   ーモサイフォンにおいて、 前記液戻し管の上端部に上方に開口しかつその開口端か
   ら下方に向けて縮径されたテーパ部が形成されるととも
   に、前記液溜め部に連通させられた噴射ノズルが、その
   テーパ部の内部に該テーパ部と同心円上にテーパ部の内
   周面との間に所定の間隔をあけて配置されてエジェクタ
   ポンプを形成していることを特徴とする長尺サーモサイ
   フォン。
2. 【請求項２】 下端部を高温の熱源部に挿入した状態で
   上下方向に沿って配置された蒸発管の上端部に、外部に
   放熱する凝縮部が連通され、その凝縮部の下方に液溜め
   部が設けられるとともに、その液溜め部から前記蒸発管
   の内部に液体を還流させるように構成した長尺サーモサ
   イフォンにおいて、 右ネジ状の螺旋溝と左ネジ状の螺旋溝とを、それぞれの
   両端部で連続させかつ重ね合わせて外周面に形成したガ
   イド軸が、前記蒸発管の内部に上下方向に沿って配置さ
   れ、その螺旋溝に案内されて回転かつ上下動する昇降体
   が前記ガイド軸に嵌合され、その昇降体の外周面にほぼ
   接線方向に向けた噴射ノズルが設けられるとともに、そ
   の噴射ノズルが前記液溜め部に連通されていることを特
   徴とする長尺サーモサイフォン。
3. 【請求項３】 下端部を高温の熱源部に挿入した状態で
   上下方向に沿って配置された蒸発管の上端部に、外部に
   放熱する凝縮部が連通され、その凝縮部の下方に液溜め
   部が設けられるとともに、その液溜め部から前記蒸発管
   の内部に液体を還流させるように構成した長尺サーモサ
   イフォンにおいて、 自らの弾性によって渦巻状に巻き上がりかつ内部圧力の
   上昇によって直線状に延びる液戻し管が前記蒸発管の内
   部に一端を固定して垂下され、その液戻し管が前記液溜
   め部に連通されるとともに、その液戻し管の自由端側の
   外周面に散水口が形成されていることを特徴とする長尺
   サーモサイフォン。
4. 【請求項４】 下端部を高温の熱源部に挿入した状態で
   上下方向に沿って配置された蒸発管の上端部に、外部に
   放熱する凝縮部が連通され、その凝縮部の下方に液溜め
   部が連通して設けられるとともに、前記蒸発管の内周面
   に向けた多数の散水口を備えかつ前記液溜め部から給液
   される液戻し管が蒸発管の内部にその軸線方向に沿って
   配置され、さらに凝縮性の作動流体が封入された長尺サ
   ーモサイフォンにおいて、 前記液戻し管が前記液溜め部に接続されるとともに、そ
   の散水口を温度の上昇によって開口する形状記憶合金製
   の弁体が設けられていることを特徴とする長尺サーモサ
   イフォン。