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熱輸送デバイス及びこれを用いた炉 新技術説明会

国内特許コード P200017148
整理番号 (170026JP01)
掲載日 2020年8月11日
出願番号 特願2019-519552
出願日 平成30年5月9日(2018.5.9)
国際出願番号 JP2018018011
国際公開番号 WO2018216472
国際出願日 平成30年5月9日(2018.5.9)
国際公開日 平成30年11月29日(2018.11.29)
優先権データ
  • 特願2017-103794 (2017.5.25) JP
発明者
  • 上田 祐樹
  • 吉岡 和行
出願人
  • 国立大学法人東京農工大学
  • 昭電工業株式会社
発明の名称 熱輸送デバイス及びこれを用いた炉 新技術説明会
発明の概要 高温熱源と高温熱源よりも低温の低温熱浴との間に跨るように配設され、閉空間内に気体が封入され、内部に両端部が閉塞された管路が形成された容器と、管路内に配設され、両端部間を連通する細孔が形成されると共に容器の外部から断熱された蓄熱器と、管路内で蓄熱器の高温熱源側端部に隣接して設けられ、高温熱源の熱を蓄熱器に移動させる第1熱交換器と、管路内で蓄熱器の低温熱浴側端部に隣接して設けられ、蓄熱器の熱を低温熱浴に移動させる第2熱交換器と、を備え、蓄熱器は、管路上において、管路の高温熱源側端部から管路長の12.5%~25%の位置に蓄熱器の管路延在方向中心が位置する熱輸送デバイスが提供される。
従来技術、競合技術の概要

従来、様々な熱輸送デバイスが用いられている。熱輸送デバイスとして、(A)相変化を用いるものと、(B)熱媒を強制的に流すことによる対流熱伝達(強制冷却)を利用するものが存在する。

(A)の熱輸送デバイスの代表例として、ヒートパイプが挙げられる。ヒートパイプは、内部に作動流体が入れられており、高温部で液相から気相へ変化(沸騰)することにより熱源から作動流体が熱を受け取り、低温部で気相から液相へ変化(凝縮)することにより熱浴に放熱する装置である(例えば、特開2014-47979号公報参照)。このヒートパイプは、電源不要(投入仕事無し)で駆動される点が優れている。

(B)の熱輸送デバイスは、一般的には熱媒として液体が用いられ、特に水による冷却が沸点以下の冷却に有効である。

産業上の利用分野

本開示は、熱輸送デバイス及びこれを用いた炉に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
高温熱源と前記高温熱源よりも低温の低温熱浴との間に跨るように配設され、閉空間内に気体が封入され、内部に両端部が閉塞された管路が形成された容器と、
前記管路内に配設され、両端部間を連通する細孔が形成されると共に前記容器の外部から断熱された蓄熱器と、
前記管路内で前記蓄熱器の高温熱源側端部に隣接して設けられ、前記高温熱源の熱を前記蓄熱器に移動させる第1熱交換器と、
前記管路内で前記蓄熱器の低温熱浴側端部に隣接して設けられ、前記蓄熱器の熱を前記低温熱浴に移動させる第2熱交換器と、
を備え、前記蓄熱器は、前記管路上において、前記管路の前記高温熱源側端部から管路長の12.5%~25%の位置に当該蓄熱器の管路延在方向中心が位置する熱輸送デバイス。

【請求項2】
前記管路は、その一部が前記容器内の高温熱源側と低温熱浴側とを連通させる内管と、前記内管の外側に形成され高温熱源側の端部が閉塞されていると共に低温熱浴側で前記内管に連通する外管とを含み、
前記外管には、前記第1熱交換器、前記第2熱交換器、前記蓄熱器が配設されている請求項1記載の熱輸送デバイス。

【請求項3】
前記容器の低温熱浴側端部に前記容器内部に進退自在に配設され、前記容器内部に進入することにより熱音響自励波によって前記管路内に生ずる定在波の波形を変形させる調整手段を有する請求項1又は2項記載の熱輸送デバイス。

【請求項4】
断熱材から構成された炉壁と、
前記炉壁で囲まれた炉内に配置され、前記炉内を加熱するヒータと、
少なくとも冷却時に前記蓄熱器が前記炉壁に配置され、前記第1熱交換器が前記炉内に配置され、前記第2熱交換器が炉外に配置された請求項1~3のいずれか1項に記載の熱輸送デバイスと、
を備える炉。

【請求項5】
前記炉内の輻射を反射して前記炉内に配置された前記熱輸送デバイスに入射させる反射鏡を備える請求項4記載の炉。

【請求項6】
前記炉内で前記反射鏡を支持し、前記炉内から前記炉外まで延在する軸体を備える請求項5記載の炉。

【請求項7】
前記軸体の軸方向を中心として、前記反射鏡が前記軸体と一体的に回転可能とされた請求項6記載の炉。

【請求項8】
前記軸体には軸方向に延在する孔部が形成されており、前記孔部内に前記熱輸送デバイスが配設され、少なくとも前記炉の冷却時に前記孔部内から前記反射鏡の反射面側に前記熱輸送デバイスの第1熱交換器配設位置よりも端部側が露出されている請求項6又は7記載の炉。

【請求項9】
前記熱輸送デバイスの前記第1熱交換器配設位置よりも端部側の一部は、少なくとも炉の冷却時に、前記反射鏡の反射面の焦点に位置する請求項8記載の炉。

【請求項10】
前記反射鏡は、前記軸体と一体的に前記軸方向に沿って前記炉壁に対して進退可能に構成されている請求項8又は9記載の炉。

【請求項11】
前記熱輸送デバイスは、その軸方向に沿って前記炉壁に対して進退可能に構成されている請求項4~10のいずれか1項記載の炉。

【請求項12】
前記容器は、前記炉内の輻射の入射位置から前記第1熱交換器の配設位置までの板厚が、当該容器の他の部分の板厚と比較して局所的に厚くしてある請求項4~11のいずれか1項記載の炉。

【請求項13】
前記容器は、前記第1熱交換器の外周側に位置する部分が輻射透過性の部材で形成されている請求項4~12のいずれか1項記載の炉。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2019519552thum.jpg
出願権利状態 公開
※ 国立大学法人東京農工大学では、先端産学連携研究推進センターにおいて、知的財産の創出・権利化・活用に取り組んでいます。上記の特許・技術の内容および導入に興味・関心がありましたら、当センターまでお気軽にお問い合わせください。


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