JP2001091170A - 熱搬送装置 - Google Patents
熱搬送装置Info
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- JP2001091170A JP2001091170A JP26350599A JP26350599A JP2001091170A JP 2001091170 A JP2001091170 A JP 2001091170A JP 26350599 A JP26350599 A JP 26350599A JP 26350599 A JP26350599 A JP 26350599A JP 2001091170 A JP2001091170 A JP 2001091170A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来、水などの作動液を封入したヒートパイプ
では、作動液を熱搬送させるために循環させるとき、相
変化のための潜熱分や作動液の粘性に対抗する大きなエ
ネルギーが最低必要であった。 【解決手段】熱を受ける受熱部２と熱を放出する放熱部
３とを有するヒートパイプ１において、その内部空間１
ａに超臨界状態の二酸化炭素を封入したことを特徴と
し、少ないエネルギーでヒートパイプ１内を循環させる
ことができ、高効率な熱搬送が可能となるものである。
では、作動液を熱搬送させるために循環させるとき、相
変化のための潜熱分や作動液の粘性に対抗する大きなエ
ネルギーが最低必要であった。 【解決手段】熱を受ける受熱部２と熱を放出する放熱部
３とを有するヒートパイプ１において、その内部空間１
ａに超臨界状態の二酸化炭素を封入したことを特徴と
し、少ないエネルギーでヒートパイプ１内を循環させる
ことができ、高効率な熱搬送が可能となるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超臨界状態の物質
を熱媒体とする熱搬送装置に関するものである。
を熱媒体とする熱搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来は、熱を受ける受熱部と熱を放出す
る放熱部とを結んで閉ループを構成するヒートパイプに
おいて、水などの作動液をヒートパイプ内に収納し、受
熱部で作動液を液相から気相に相変化させて放熱部に循
環し、また放熱部で気相から液相に相変化させて放熱す
ることにより、熱を移動させている。
る放熱部とを結んで閉ループを構成するヒートパイプに
おいて、水などの作動液をヒートパイプ内に収納し、受
熱部で作動液を液相から気相に相変化させて放熱部に循
環し、また放熱部で気相から液相に相変化させて放熱す
ることにより、熱を移動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液相か
ら気相に相変化させるために、潜熱分のエネルギーが最
低必要となる。また、水等の作動液には、粘性を有して
おり、循環させるには、この粘性を上回るエネルギーを
必要としていたため、ヒートパイプ内を作動液を循環さ
せるエネルギーは大きくなっていた。
ら気相に相変化させるために、潜熱分のエネルギーが最
低必要となる。また、水等の作動液には、粘性を有して
おり、循環させるには、この粘性を上回るエネルギーを
必要としていたため、ヒートパイプ内を作動液を循環さ
せるエネルギーは大きくなっていた。
【０００４】本発明は、かかる課題を解決するものであ
る。
る。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明の熱搬送装置は、内
部空間を有する外装を備え、前記内部空間に熱媒体を封
入したものにおいて、前記熱媒体は超臨界領域で使用さ
れ、また前記熱媒体は、前記外装の一部分で受熱したと
き、この受熱した部分と前記外装の他の部分との密度差
により前記外装の他の部分へ熱を搬送し、放熱すること
を特徴とする。
部空間を有する外装を備え、前記内部空間に熱媒体を封
入したものにおいて、前記熱媒体は超臨界領域で使用さ
れ、また前記熱媒体は、前記外装の一部分で受熱したと
き、この受熱した部分と前記外装の他の部分との密度差
により前記外装の他の部分へ熱を搬送し、放熱すること
を特徴とする。
【０００６】また、前記外装の内部空間は、閉ループを
形成する管状空間であることを特徴とする。
形成する管状空間であることを特徴とする。
【０００７】さらに、前記外装の内部空間は、直方体又
は円柱等の立体形状の閉空間であることを特徴とする。
は円柱等の立体形状の閉空間であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に基づいて、熱搬送装置の原
理を説明する。
理を説明する。
【０００９】１は外装となる循環パイプ、２は循環パイ
プ１の受熱部、３はヒートパイプ１の放熱部、４はヒー
トパイプ１と外気とを断熱する断熱層である。
プ１の受熱部、３はヒートパイプ１の放熱部、４はヒー
トパイプ１と外気とを断熱する断熱層である。
【００１０】前記循環パイプ１の内部空間１ａは、管状
空間が形成され、かつ閉ループで構成されている。そし
て、該内部空間１ａ内には、受熱部２から放熱部３への
熱媒体として、二酸化炭素が使用されている。
空間が形成され、かつ閉ループで構成されている。そし
て、該内部空間１ａ内には、受熱部２から放熱部３への
熱媒体として、二酸化炭素が使用されている。
【００１１】この封入された二酸化炭素は、圧力が７．
３ＭＰａ以上でかつ温度が約３１℃以上となると、超臨
界流体となり、表面張力がなくなって流体の粘度が低下
し、対流が発生しやすい状態となる。そこで、受熱部２
と放熱部３との温度差が、少しでも生じると受熱部２と
放熱部３との超臨界流体の密度差が生じて、この密度差
により、駆動力なしに対流が発生し、循環パイプ１内の
循環を開始する。したがって、受熱部２から放熱部３に
熱を搬送することになるのである。
３ＭＰａ以上でかつ温度が約３１℃以上となると、超臨
界流体となり、表面張力がなくなって流体の粘度が低下
し、対流が発生しやすい状態となる。そこで、受熱部２
と放熱部３との温度差が、少しでも生じると受熱部２と
放熱部３との超臨界流体の密度差が生じて、この密度差
により、駆動力なしに対流が発生し、循環パイプ１内の
循環を開始する。したがって、受熱部２から放熱部３に
熱を搬送することになるのである。
【００１２】ここで、超臨界流体とは、物質の臨界点
（例えば二酸化炭素の場合、圧力７．３ＭＰａ、温度３
１℃）以上の環境下で物質が変化した、液体とも気体と
も異なる流体である。すなわち、二酸化炭素では、図２
のモリエル線図に示す臨界点ａより高温高圧領域（ｂ領
域）が超臨界流体の存在する領域である。
（例えば二酸化炭素の場合、圧力７．３ＭＰａ、温度３
１℃）以上の環境下で物質が変化した、液体とも気体と
も異なる流体である。すなわち、二酸化炭素では、図２
のモリエル線図に示す臨界点ａより高温高圧領域（ｂ領
域）が超臨界流体の存在する領域である。
【００１３】二酸化炭素以外の他の物質の臨界温度とそ
の圧力の関係を表１に示す。
の圧力の関係を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】前記表１からわかるように、二酸化炭素が
他の物質に比べて臨界条件が穏やかであり、使用しやす
い物質であるので、二酸化炭素がよく選択される。しか
し、使用条件に応じて、熱媒体となる物質を選択すれば
よい。
他の物質に比べて臨界条件が穏やかであり、使用しやす
い物質であるので、二酸化炭素がよく選択される。しか
し、使用条件に応じて、熱媒体となる物質を選択すれば
よい。
【００１６】この超臨界流体は、表２に示すように、密
度や熱伝導度が、液体と同じような物性値を示し、粘度
が気体の物性値に近い値を有している。
度や熱伝導度が、液体と同じような物性値を示し、粘度
が気体の物性値に近い値を有している。
【００１７】
【表２】
【００１８】したがって、超臨界流体は、（１）低粘性
で高い移動速度が期待できる、（２）動粘度が気液に比
較して小さく、対流が極めて起こりやすい、等の特徴を
有している。
で高い移動速度が期待できる、（２）動粘度が気液に比
較して小さく、対流が極めて起こりやすい、等の特徴を
有している。
【００１９】前述では、循環パイプで説明したが、本発
明はこれに限らず、図３に示すように、外装形状を直方
体５や円柱６などの立体形状とし、その内部空間も閉ル
ープを形成しない、直方体５ａや円柱６ａなどの立体形
状の閉空間としてもよい。
明はこれに限らず、図３に示すように、外装形状を直方
体５や円柱６などの立体形状とし、その内部空間も閉ル
ープを形成しない、直方体５ａや円柱６ａなどの立体形
状の閉空間としてもよい。
【００２０】この形状の場合、図４に示すように、熱を
受熱部分７で受熱すると、熱媒体は矢印Ｘのような対流
を生じる。この対流Ｘにより他の部分に設けられた放熱
部８に熱を搬送させ、放熱するのである。
受熱部分７で受熱すると、熱媒体は矢印Ｘのような対流
を生じる。この対流Ｘにより他の部分に設けられた放熱
部８に熱を搬送させ、放熱するのである。
【００２１】前述の原理を応用した実施例を、以下に説
明する。
明する。
【００２２】まず、第１の実施例は、図５に示すよう
に、太陽熱集光利用システムに応用した例である。
に、太陽熱集光利用システムに応用した例である。
【００２３】９は家屋、１０は家屋９の屋根、１１は屋
根９上に載置され、太陽熱を集光する太陽熱集光部、１
２は太陽熱集光部１１で集光した熱を利用して水を加熱
し温水を生成する温水器、１３は太陽熱集光部１１と温
水器１２とを閉ループで連結し、太陽熱集光部１１の熱
を温水器１２に熱搬送するヒートパイプである。該ヒー
トパイプ１３は、例えば熱媒体として二酸化炭素が封入
され、超臨界領域で使用される。
根９上に載置され、太陽熱を集光する太陽熱集光部、１
２は太陽熱集光部１１で集光した熱を利用して水を加熱
し温水を生成する温水器、１３は太陽熱集光部１１と温
水器１２とを閉ループで連結し、太陽熱集光部１１の熱
を温水器１２に熱搬送するヒートパイプである。該ヒー
トパイプ１３は、例えば熱媒体として二酸化炭素が封入
され、超臨界領域で使用される。
【００２４】第２の実施例として、図６に示すように、
ノート型パソコンのＣＰＵを冷却する構造に応用した例
である。
ノート型パソコンのＣＰＵを冷却する構造に応用した例
である。
【００２５】１４はノートパソコン本体、１５はノート
パソコン１４に内設され、制御の中枢となるＣＰＵ、１
６はノートパソコンの表示部である。該表示部１６は、
液晶の表示パネル１６ａと該表示パネル１６ａ周囲に設
けた額部１６ｂとから構成されている。
パソコン１４に内設され、制御の中枢となるＣＰＵ、１
６はノートパソコンの表示部である。該表示部１６は、
液晶の表示パネル１６ａと該表示パネル１６ａ周囲に設
けた額部１６ｂとから構成されている。
【００２６】１７はＣＰＵ１５の上部または下部に設
け、ＣＰＵ１５の熱を吸収する受熱部、１８は受熱部１
７と表示パネル１６ａ周囲の額部１６ｂ内とに配置した
閉ループのヒートパイプである。
け、ＣＰＵ１５の熱を吸収する受熱部、１８は受熱部１
７と表示パネル１６ａ周囲の額部１６ｂ内とに配置した
閉ループのヒートパイプである。
【００２７】該ヒートパイプ１８は、前述の通り熱媒体
を超臨界領域で使用し、受熱部１７で吸収した熱を液晶
パネル１６ａの周囲に搬送し、そこで放熱するものであ
る。
を超臨界領域で使用し、受熱部１７で吸収した熱を液晶
パネル１６ａの周囲に搬送し、そこで放熱するものであ
る。
【００２８】したがって、ＣＰＵ１５の発熱によって、
受熱部１７の温度が上昇し、熱媒体として二酸化炭素を
使用している場合、３１℃以上になったとき、ヒートパ
イプ１８内の熱媒体は対流を起こし、その対流により熱
が搬送されて液晶パネル１６ａの周囲で放熱されるので
ある。
受熱部１７の温度が上昇し、熱媒体として二酸化炭素を
使用している場合、３１℃以上になったとき、ヒートパ
イプ１８内の熱媒体は対流を起こし、その対流により熱
が搬送されて液晶パネル１６ａの周囲で放熱されるので
ある。
【００２９】なお、図７に示すように、ヒートパイプ１
８の受熱部１７に近接する部分に、上昇屈折部１８ａを
設けることにより、ヒートパイプ１８内の対流をより起
こしやすくなる。
８の受熱部１７に近接する部分に、上昇屈折部１８ａを
設けることにより、ヒートパイプ１８内の対流をより起
こしやすくなる。
【００３０】第３の実施例は、図８に示すように、放熱
フィンに応用した例である。
フィンに応用した例である。
【００３１】１９はフィン、２０は複数のフィン１９を
貫通させて固定した伝導熱管である。この放熱フィン
は、左右方向に複数のフィン１９を配置し、上下方向の
位置に複数本の伝導熱管２０を前記フィン１９を貫通さ
せて固定している。
貫通させて固定した伝導熱管である。この放熱フィン
は、左右方向に複数のフィン１９を配置し、上下方向の
位置に複数本の伝導熱管２０を前記フィン１９を貫通さ
せて固定している。
【００３２】２１は、複数の伝導熱管２０に接するよう
に巻かれたヒートパイプである。
に巻かれたヒートパイプである。
【００３３】かかる構成により、図８(ｂ)に示すよう
に、フィン１９の一部に局部高温部が形成されたとき、
この部分の熱をヒートパイプ２１で搬送して、高温部の
熱を分散させることができる。よって、フィン１９の他
の部分を使って、効率よく冷却することが実現できる。
に、フィン１９の一部に局部高温部が形成されたとき、
この部分の熱をヒートパイプ２１で搬送して、高温部の
熱を分散させることができる。よって、フィン１９の他
の部分を使って、効率よく冷却することが実現できる。
【００３４】第４の実施例は、離れた場所にある温泉、
ボイラーなどの熱源２２と給湯機などの熱利用施設２３
とを超臨界域の二酸化炭素を熱媒体として利用したヒー
トパイプ２４で連結し、熱源から熱を搬送し、熱利用施
設の加熱に利用する例である。
ボイラーなどの熱源２２と給湯機などの熱利用施設２３
とを超臨界域の二酸化炭素を熱媒体として利用したヒー
トパイプ２４で連結し、熱源から熱を搬送し、熱利用施
設の加熱に利用する例である。
【００３５】第５の実施例は、図１０に示すように、恒
温槽に利用する例である。
温槽に利用する例である。
【００３６】２５は恒温槽、２６は恒温槽２５の周囲壁
面に配置したヒートパイプ、２７は加熱源である。加熱
源２７の熱をヒートパイプ２６を介して均等に恒温槽２
５の壁面に熱を搬送し、早く槽内を均一に保つことがで
きるようになる。
面に配置したヒートパイプ、２７は加熱源である。加熱
源２７の熱をヒートパイプ２６を介して均等に恒温槽２
５の壁面に熱を搬送し、早く槽内を均一に保つことがで
きるようになる。
【００３７】以上のごとく、超臨界域の熱媒体をヒート
パイプに利用することにより、例えば従来例のように、
気相と液相の相変化により熱を搬送するものに比べて、
表面張力がなくなって粘性が低くなるので、ヒートパイ
プ内で結露して、その結露が熱媒体の対流を阻止して、
熱搬送ができなくなることが防げる。したがって、熱媒
体を封入するヒートパイプの内径が小さくでき、ヒート
パイプ自体の細管化が実現できる。
パイプに利用することにより、例えば従来例のように、
気相と液相の相変化により熱を搬送するものに比べて、
表面張力がなくなって粘性が低くなるので、ヒートパイ
プ内で結露して、その結露が熱媒体の対流を阻止して、
熱搬送ができなくなることが防げる。したがって、熱媒
体を封入するヒートパイプの内径が小さくでき、ヒート
パイプ自体の細管化が実現できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、少ないエネルギーで熱
媒体をヒートパイプ内に循環させることができ、高効率
な熱搬送が可能となる。
媒体をヒートパイプ内に循環させることができ、高効率
な熱搬送が可能となる。
【図１】本発明のヒートパイプの構成を示す図である。
【図２】二酸化炭素のモリエル線図である。
【図３】本発明のヒートパイプの他の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】図３のヒートパイプの熱媒体の対流の様子を示
す図である。
す図である。
【図５】太陽熱集光システムに応用した例を示す図であ
る。
る。
【図６】ノート型パソコンに応用した例を示す図であ
る。
る。
【図７】図７中のヒートパイプの構成を示す図である。
【図８】放熱フィンに応用した例を示す図である。
【図９】熱利用施設に熱を搬送するシステムに応用した
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１０】恒温槽に応用した例を示す図である。
１ ヒートパイプ ２ 受熱部 ３ 放熱部 ４ 断熱部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｌ 23/427 Ｈ０１Ｌ 23/46 Ｂ (72)発明者 山本 泰司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 名迫 賢二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L044 AA03 BA06 BA09 CA11 CA12 CA13 DD02 EA03 JA01 JA03 KA05 5E322 AA01 AA11 AB11 CA06 DB09 DB10 FA01 FA02 5F036 AA01 BA01 BB60
Claims (3)
- 【請求項１】 内部空間を有する外装を備え、前記内部
空間に熱媒体を封入したものにおいて、前記熱媒体は超
臨界領域で使用され、また前記熱媒体は、前記外装の一
部分で受熱したとき、この受熱した部分と前記外装の他
の部分との密度差により前記外装の他の部分へ熱を搬送
し、放熱することを特徴とする熱搬送装置。 - 【請求項２】 前記外装の内部空間は、閉ループを形成
する管状空間であることを特徴とする請求項１に記載の
熱搬送装置。 - 【請求項３】 前記外装の内部空間は、直方体又は円柱
等の立体形状の閉空間であることを特徴とする請求項１
に記載の熱搬送装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26350599A JP2001091170A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 熱搬送装置 |
| US09/662,330 US6530420B1 (en) | 1999-09-17 | 2000-09-14 | Heat carrier |
| EP00307963A EP1085287A3 (en) | 1999-09-17 | 2000-09-14 | Heat carrier |
| CNB001338544A CN1188656C (zh) | 1999-09-17 | 2000-09-16 | 载热器 |
| TW089118937A TW468028B (en) | 1999-09-17 | 2001-05-01 | Heat carrier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26350599A JP2001091170A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 熱搬送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091170A true JP2001091170A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17390470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26350599A Pending JP2001091170A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 熱搬送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001091170A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008025973A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Gijutsu Kaihatsu Sogo Kenkyusho:Kk | 熱交換システム |
| JP2009544911A (ja) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 液体流を気化するための方法及び装置 |
| WO2010140334A1 (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-09 | パナソニック株式会社 | 乾燥装置 |
| CN102914042A (zh) * | 2012-10-13 | 2013-02-06 | 万建红 | 辐射平板空调系统 |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26350599A patent/JP2001091170A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008025973A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Gijutsu Kaihatsu Sogo Kenkyusho:Kk | 熱交換システム |
| JP2009544911A (ja) * | 2006-07-25 | 2009-12-17 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | 液体流を気化するための方法及び装置 |
| WO2010140334A1 (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-09 | パナソニック株式会社 | 乾燥装置 |
| CN102914042A (zh) * | 2012-10-13 | 2013-02-06 | 万建红 | 辐射平板空调系统 |
| CN102914042B (zh) * | 2012-10-13 | 2015-12-02 | 万建红 | 辐射平板空调系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040209 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |