JP2002181470A - 蒸発器 - Google Patents
蒸発器Info
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- JP2002181470A JP2002181470A JP2000379827A JP2000379827A JP2002181470A JP 2002181470 A JP2002181470 A JP 2002181470A JP 2000379827 A JP2000379827 A JP 2000379827A JP 2000379827 A JP2000379827 A JP 2000379827A JP 2002181470 A JP2002181470 A JP 2002181470A
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- heat
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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
- F28D15/04—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 with tubes having a capillary structure
- F28D15/043—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 with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小さな熱により作動流体を蒸発する。
【解決手段】 蒸発器１内には、多孔体からなるウイッ
ク２が配置されており、内側の液溜室３と、外側の蒸気
室４に仕切られている。そして、ウイック２は内周側が
気孔径が小さく、外周側が気孔径が大きく形成されてい
る。これによって、毛管力を維持しつつ蒸発しやすくな
る。
ク２が配置されており、内側の液溜室３と、外側の蒸気
室４に仕切られている。そして、ウイック２は内周側が
気孔径が小さく、外周側が気孔径が大きく形成されてい
る。これによって、毛管力を維持しつつ蒸発しやすくな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、発熱源から吸熱
源へ熱を輸送するループヒートパイプなどに利用される
蒸発器に関する。
源へ熱を輸送するループヒートパイプなどに利用される
蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、宇宙用・工業用・家庭用の熱
輸送装置として、ループヒートパイプが知られており、
例えば米国特許４，７６５，３９６号公報や特開平１０
−２４６５８３号公報などに示されている。
輸送装置として、ループヒートパイプが知られており、
例えば米国特許４，７６５，３９６号公報や特開平１０
−２４６５８３号公報などに示されている。
【０００３】このループヒートパイプでは、蒸発器によ
り発熱源から吸熱して作動流体を蒸発させて気相にし、
得られた蒸気を凝縮器に供給しここで吸熱源へ放熱して
液相にする。このため、例えば宇宙船などにおいて、内
部の各種機器の発熱を蒸発器により吸熱し、この熱を凝
縮器において宇宙に放熱して、各種機器の温度を制御す
ることができる。特に、このようなループヒートパイプ
は、機械的な駆動部分がないため、無人の宇宙船などで
長期間安定して使用することができる。
り発熱源から吸熱して作動流体を蒸発させて気相にし、
得られた蒸気を凝縮器に供給しここで吸熱源へ放熱して
液相にする。このため、例えば宇宙船などにおいて、内
部の各種機器の発熱を蒸発器により吸熱し、この熱を凝
縮器において宇宙に放熱して、各種機器の温度を制御す
ることができる。特に、このようなループヒートパイプ
は、機械的な駆動部分がないため、無人の宇宙船などで
長期間安定して使用することができる。
【０００４】このようなループヒートパイプにおいて
は、その蒸発器において、その内部に多孔体からなるウ
イックを有している。このウイックは、蒸発器の内部を
液相の作動流体を収容する内側液溜室と、気相の作動流
体を収容する外側の蒸気室に仕切っており、液相の作動
流体は毛管現象でウイック内を外側に進み、ウイックの
表面部分において蒸発する。
は、その蒸発器において、その内部に多孔体からなるウ
イックを有している。このウイックは、蒸発器の内部を
液相の作動流体を収容する内側液溜室と、気相の作動流
体を収容する外側の蒸気室に仕切っており、液相の作動
流体は毛管現象でウイック内を外側に進み、ウイックの
表面部分において蒸発する。
【０００５】ここで、この蒸発器内のウイック（多孔
体）の気孔径は半径方向に均一、またはウイック内周側
が外周側より気孔径が大きいものが採用されている。特
に、特開平１０−２４６５８３号公報には、内周側の気
孔径を大きくすることで、ウイック全体から均一に作動
流体を蒸発することができ、蒸発器の性能を上昇できる
ことが示されている。
体）の気孔径は半径方向に均一、またはウイック内周側
が外周側より気孔径が大きいものが採用されている。特
に、特開平１０−２４６５８３号公報には、内周側の気
孔径を大きくすることで、ウイック全体から均一に作動
流体を蒸発することができ、蒸発器の性能を上昇できる
ことが示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、蒸発器内にお
いて液相の作動流体は、ウイック内に浸透した液相の作
動流体の毛細管力によって駆動される。このため、毛細
管力を高めるために、ウイックの気孔径として微細な１
〜数ミクロン程度が普通使用される。
いて液相の作動流体は、ウイック内に浸透した液相の作
動流体の毛細管力によって駆動される。このため、毛細
管力を高めるために、ウイックの気孔径として微細な１
〜数ミクロン程度が普通使用される。
【０００７】一方、一般に多孔体内に存在する液体は、
多孔体の気孔径が小さいほど大きな熱を印加しなければ
蒸発しない。このため、ループ型ヒートパイプを起動さ
せるためには最低で約５０（Ｗ）程度の熱を蒸発器に印
加する必要があった。
多孔体の気孔径が小さいほど大きな熱を印加しなければ
蒸発しない。このため、ループ型ヒートパイプを起動さ
せるためには最低で約５０（Ｗ）程度の熱を蒸発器に印
加する必要があった。
【０００８】この発明は、上記課題に鑑みなされたもの
であり、より低い熱によって蒸発が可能な蒸発器を提供
することを目的とする。
であり、より低い熱によって蒸発が可能な蒸発器を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、内部に作動
流体を収容する容器と、多孔体で形成され、前記容器内
を内部側であって液相の作動流体を収容する液溜室と、
周辺側であって気相の作動流体を収容する上記室に仕切
るウイックと、を有し、容器の外側から供給される熱を
ウイックに伝達して、作動流体を蒸発させる蒸発器にお
いて、ウイックの外周側の気孔径を内周側より大きくし
たものである。
流体を収容する容器と、多孔体で形成され、前記容器内
を内部側であって液相の作動流体を収容する液溜室と、
周辺側であって気相の作動流体を収容する上記室に仕切
るウイックと、を有し、容器の外側から供給される熱を
ウイックに伝達して、作動流体を蒸発させる蒸発器にお
いて、ウイックの外周側の気孔径を内周側より大きくし
たものである。
【００１０】また、この発明に係る蒸発器は、前記ウイ
ックの内周側の気孔径のオーダーは１〜数ミクロン、外
周側の気孔径は数１０ミクロン以上であるものである。
ックの内周側の気孔径のオーダーは１〜数ミクロン、外
周側の気孔径は数１０ミクロン以上であるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面に基づいて説明する。
いて、図面に基づいて説明する。
【００１２】実施の形態１．図１は、この実施形態にお
ける蒸発器の正面断面の概略構成を示し、図２は側面断
面の概略構成を示す。また、図３は蒸発器を含むループ
型ヒートパイプのシステムを示す。
ける蒸発器の正面断面の概略構成を示し、図２は側面断
面の概略構成を示す。また、図３は蒸発器を含むループ
型ヒートパイプのシステムを示す。
【００１３】図１、２において、蒸発器１の例えばアル
ミニウムで形成される円筒状の容器４の内部には、例え
ば金属やセラミックの多孔体で形成される円筒状のウイ
ック２が中心を同心状に収容されている。そして、蒸発
器１の容器４の内部は、ウイック２によってその外側の
蒸気室３と、内側の液溜室６とに仕切られている。
ミニウムで形成される円筒状の容器４の内部には、例え
ば金属やセラミックの多孔体で形成される円筒状のウイ
ック２が中心を同心状に収容されている。そして、蒸発
器１の容器４の内部は、ウイック２によってその外側の
蒸気室３と、内側の液溜室６とに仕切られている。
【００１４】液溜室６に溜められた液相の作動流体１３
ａは多孔体であるウイック２の毛細管力により蒸発器１
の半径方向に外側に向けて輸送される。この時、図３に
おいて、矢印１２で示されるように、蒸発器１に熱が印
加されると、印加された熱は、蒸発器１の容器４よりウ
イック２に伝達される。このために、ウイック２の外周
には、管軸方向の突条（リブ）２６が設けられており、
このリブ２６を介し、容器４の熱がウイック２に伝導さ
れる。
ａは多孔体であるウイック２の毛細管力により蒸発器１
の半径方向に外側に向けて輸送される。この時、図３に
おいて、矢印１２で示されるように、蒸発器１に熱が印
加されると、印加された熱は、蒸発器１の容器４よりウ
イック２に伝達される。このために、ウイック２の外周
には、管軸方向の突条（リブ）２６が設けられており、
このリブ２６を介し、容器４の熱がウイック２に伝導さ
れる。
【００１５】そして、この伝導された熱により、ウイッ
ク２が高温となり、ウイック２の外周面では液相の作動
流体１３ａが蒸発し、気相（蒸気）の作動流体１３ｂに
なる。発生した気相の作動流体１３ｂは蒸気室３に至
る。この蒸気室３は、管軸方向の突条２６によって複数
の外周溝３５に仕切られており、この外周溝２５内を気
相の作動流体１３ｂが流れを示す矢印４１のように流動
移動する。これによって、蒸気室３内の気相の作動流体
は、ここに接続されている蒸気管９中に流入する。
ク２が高温となり、ウイック２の外周面では液相の作動
流体１３ａが蒸発し、気相（蒸気）の作動流体１３ｂに
なる。発生した気相の作動流体１３ｂは蒸気室３に至
る。この蒸気室３は、管軸方向の突条２６によって複数
の外周溝３５に仕切られており、この外周溝２５内を気
相の作動流体１３ｂが流れを示す矢印４１のように流動
移動する。これによって、蒸気室３内の気相の作動流体
は、ここに接続されている蒸気管９中に流入する。
【００１６】その後、気相の作動流体１３ｂは蒸気管９
内を矢印１４に示すように流動移動し、凝縮器２０内に
流入する。この凝縮器２０は、外側の吸熱源により気相
の作動流体１３ｂより低温に保持されており、ここで気
相の作動流体１３ｂの熱が放熱される。すなわち、放熱
される熱の流れを示す矢印２１のように気相の作動流体
１３ｂの熱が外部に放熱される。そのため、気相の作動
流体１３ｂは凝縮し、再び液相の作動流体１３ａに相変
化する。さらに、相変化した液相の作動流体１３ａは液
管１１内を矢印１６のように流動移動し、液溜室６の中
に戻る。ここで、液溜室６の液相の作動流体の流入部分
には、液供給管１７とこれに接続される円盤状の一対の
バッフル板２４が設けられており、これによって、液溜
室６の周辺に向けて液相の作動流体が供給される。一対
のバッフル板２４内の作動流体１３ａの流れは図１にお
いて矢印３８で示してある。なお本実施例では、バッフ
ル板２４を設けた例について示すが、バッフル板２４は
無くてもよい。
内を矢印１４に示すように流動移動し、凝縮器２０内に
流入する。この凝縮器２０は、外側の吸熱源により気相
の作動流体１３ｂより低温に保持されており、ここで気
相の作動流体１３ｂの熱が放熱される。すなわち、放熱
される熱の流れを示す矢印２１のように気相の作動流体
１３ｂの熱が外部に放熱される。そのため、気相の作動
流体１３ｂは凝縮し、再び液相の作動流体１３ａに相変
化する。さらに、相変化した液相の作動流体１３ａは液
管１１内を矢印１６のように流動移動し、液溜室６の中
に戻る。ここで、液溜室６の液相の作動流体の流入部分
には、液供給管１７とこれに接続される円盤状の一対の
バッフル板２４が設けられており、これによって、液溜
室６の周辺に向けて液相の作動流体が供給される。一対
のバッフル板２４内の作動流体１３ａの流れは図１にお
いて矢印３８で示してある。なお本実施例では、バッフ
ル板２４を設けた例について示すが、バッフル板２４は
無くてもよい。
【００１７】このようにして、蒸発器１において発熱源
から得た熱によりウイック２の外周面で蒸発した気相の
作動流体１３ｂが凝縮器２０に至り、ここで吸熱源へ放
熱して凝縮し、液相の作動流体１３ａとして蒸発器１の
ウイック２の内側に至る。そして、このようなサイクル
を繰り返すことにより、熱が蒸発器１から凝縮器１０に
輸送される。
から得た熱によりウイック２の外周面で蒸発した気相の
作動流体１３ｂが凝縮器２０に至り、ここで吸熱源へ放
熱して凝縮し、液相の作動流体１３ａとして蒸発器１の
ウイック２の内側に至る。そして、このようなサイクル
を繰り返すことにより、熱が蒸発器１から凝縮器１０に
輸送される。
【００１８】このように、ループ型ヒートパイプは、蒸
発器１に取り付けられた機器等の発生熱を凝縮器２０へ
輸送し、排熱することなどに利用される熱輸送素子であ
る。
発器１に取り付けられた機器等の発生熱を凝縮器２０へ
輸送し、排熱することなどに利用される熱輸送素子であ
る。
【００１９】このように、ループ型ヒートパイプは、蒸
発器１に取り付けられた機器等の発生熱を凝縮器へ輸送
し、排熱するための熱輸送素子である。
発器１に取り付けられた機器等の発生熱を凝縮器へ輸送
し、排熱するための熱輸送素子である。
【００２０】ここで、従来のループ型ヒートパイプにお
いては、蒸発器内のウイック（多孔体）の気孔径は半径
方向に均一、またはウイック内周側が外周側より気孔径
が大きいものであった。
いては、蒸発器内のウイック（多孔体）の気孔径は半径
方向に均一、またはウイック内周側が外周側より気孔径
が大きいものであった。
【００２１】ループ型ヒートパイプ内に充填された液は
ウイック２内に浸透した液の毛細管力によって駆動され
るので、毛細管力を高めるために、ウイック２の気孔径
として微細な１〜数ミクロン程度が普通使用される。
ウイック２内に浸透した液の毛細管力によって駆動され
るので、毛細管力を高めるために、ウイック２の気孔径
として微細な１〜数ミクロン程度が普通使用される。
【００２２】一般に多孔体内に存在する液は、多孔体の
気孔径が小さいほど大きな熱を印加しなければ蒸発しな
い。このため、ループ型ヒートパイプを起動させるため
には最低で約５０（Ｗ）程度の熱を蒸発器に印加する必
要があった。
気孔径が小さいほど大きな熱を印加しなければ蒸発しな
い。このため、ループ型ヒートパイプを起動させるため
には最低で約５０（Ｗ）程度の熱を蒸発器に印加する必
要があった。
【００２３】ここで、本実施の形態においては、図２に
示すように、ループ型ヒートパイプの蒸発器１のウイッ
ク２は、外周側の気孔径を内周側より大きくしている。
示すように、ループ型ヒートパイプの蒸発器１のウイッ
ク２は、外周側の気孔径を内周側より大きくしている。
【００２４】すなわち、このウイック２は、代表的な値
として内周側の気孔径のオーダーは１〜数ミクロン、外
周側の気孔径は数十ミクロン以上である。なお、この気
孔径のオーダーはループ型ヒートパイプの配管系に合わ
せて適宜選択すればよい。
として内周側の気孔径のオーダーは１〜数ミクロン、外
周側の気孔径は数十ミクロン以上である。なお、この気
孔径のオーダーはループ型ヒートパイプの配管系に合わ
せて適宜選択すればよい。
【００２５】一般に、多孔体内に存在する液は、多孔体
の気孔径が大きいほど小さな熱の印加により容易に蒸発
することができる。特に、ループ型ヒートパイプの蒸発
器１においては蒸発器１外周から熱を加えるため、蒸発
の容易さはウイック２の外周における気孔径に依存す
る。
の気孔径が大きいほど小さな熱の印加により容易に蒸発
することができる。特に、ループ型ヒートパイプの蒸発
器１においては蒸発器１外周から熱を加えるため、蒸発
の容易さはウイック２の外周における気孔径に依存す
る。
【００２６】本実施形態における蒸発器１では、ウイッ
ク２の外周側において気孔径が大きい。そこで、従来よ
り小さい熱の印加でループ型ヒートパイプを起動させる
ことができる。すなわち、発熱量が発熱体でも、効率よ
く排熱することができる。
ク２の外周側において気孔径が大きい。そこで、従来よ
り小さい熱の印加でループ型ヒートパイプを起動させる
ことができる。すなわち、発熱量が発熱体でも、効率よ
く排熱することができる。
【００２７】蒸発器１に熱が印加されると、印加された
熱は、蒸発器容器４よりウイック２と蒸発器容器４との
間に配置された外周突条２６を通してウイック２に伝導
される。この伝導された熱により、ウイック２の外周面
では作動流体の液が蒸発し、作動流体の蒸気になる。
熱は、蒸発器容器４よりウイック２と蒸発器容器４との
間に配置された外周突条２６を通してウイック２に伝導
される。この伝導された熱により、ウイック２の外周面
では作動流体の液が蒸発し、作動流体の蒸気になる。
【００２８】なお、ウイック２の気孔径の分布は、ウイ
ック２の内周に比べて外周が大きければどのような分布
であっても良く、連続的に気孔径が変化するものであっ
てもよい。また、ウイック半径方向に、２種類以上の気
孔径の異なるウイックを接続させた形態であってもよ
い。
ック２の内周に比べて外周が大きければどのような分布
であっても良く、連続的に気孔径が変化するものであっ
てもよい。また、ウイック半径方向に、２種類以上の気
孔径の異なるウイックを接続させた形態であってもよ
い。
【００２９】多孔体からなるウイック２は、所定形状の
型内に粉末材料を充填し、これを加熱することで粉末表
面を溶解して固着成形する。そこで、粉末の径を内周側
と外周側とで異ならせることによって、気孔径を連続的
に変化させることができる。また、内周側と外周側とで
加熱温度を異ならせることによっても気孔径を変化させ
ることができる。加熱時間が長い方が気孔径が小さくな
る。さらに、外周表面を、機械加工で、荒削りすること
によって、気孔径の大きな表面を形成することもでき
る。
型内に粉末材料を充填し、これを加熱することで粉末表
面を溶解して固着成形する。そこで、粉末の径を内周側
と外周側とで異ならせることによって、気孔径を連続的
に変化させることができる。また、内周側と外周側とで
加熱温度を異ならせることによっても気孔径を変化させ
ることができる。加熱時間が長い方が気孔径が小さくな
る。さらに、外周表面を、機械加工で、荒削りすること
によって、気孔径の大きな表面を形成することもでき
る。
【００３０】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【００３１】この発明に係る蒸発器は、そのウイックの
外周側の気孔径を内周側より大きくしてある。このた
め、内周側において、十分な毛管力を得て、液相の作動
流体を吸い上げ、かつウイックの表面において、蒸発を
促進できる。そこで、少ない熱により、作動流体を蒸発
することができる。
外周側の気孔径を内周側より大きくしてある。このた
め、内周側において、十分な毛管力を得て、液相の作動
流体を吸い上げ、かつウイックの表面において、蒸発を
促進できる。そこで、少ない熱により、作動流体を蒸発
することができる。
【００３２】また、ウイックの内周側の気孔径のオーダ
ーは１〜数ミクロン、外周側の気孔径は数１０ミクロン
以上とすることで、作動流体の好適な蒸発が行える。
ーは１〜数ミクロン、外周側の気孔径は数１０ミクロン
以上とすることで、作動流体の好適な蒸発が行える。
【図１】 この発明の実施の形態に係る蒸発器の正面断
面図である。
面図である。
【図２】 実施の形態に係る蒸発器の側面断面図であ
る。
る。
【図３】 実施の形態に係る蒸発器を利用したループ型
ヒートパイプの構成を示す図である。
ヒートパイプの構成を示す図である。
１ 蒸発器、２ ウイック、９ 蒸気管、１１ 液管、
１３ 作動流体。
１３ 作動流体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大串 哲朗 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 尾崎 永一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 内部に作動流体を収容する容器と、多孔
体で形成され、前記容器内を内部側であって液相の作動
流体を収容する液溜室と、周辺側であって気相の作動流
体を収容する上記室に仕切るウイックと、を有し、容器
の外側から供給される熱をウイックに伝達して、作動流
体を蒸発させる蒸発器において、 ウイックの外周側の気孔径を内周側より大きくしたこと
を特徴とする蒸発器。 - 【請求項２】 前記ウイックは、内周側の気孔径のオー
ダーが１〜数ミクロン、外周側の気孔径が数１０ミクロ
ン以上であることを特徴とする請求項１に記載の蒸発
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379827A JP2002181470A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 蒸発器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000379827A JP2002181470A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 蒸発器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002181470A true JP2002181470A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18848120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000379827A Withdrawn JP2002181470A (ja) | 2000-12-14 | 2000-12-14 | 蒸発器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002181470A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013040718A (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-28 | Fujitsu Ltd | ループヒートパイプ及び該ループヒートパイプを備えた電子機器 |
| WO2019016873A1 (ja) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | 日本碍子株式会社 | ウィック |
| JP2019158269A (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | 株式会社リコー | 多孔質弾性体及びその製造方法 |
| KR102379650B1 (ko) * | 2021-11-16 | 2022-03-29 | 성우인스트루먼츠 주식회사 | 대기식 고압 수소 기화 장치 및 이를 이용한 수소 충전 장치 |
-
2000
- 2000-12-14 JP JP2000379827A patent/JP2002181470A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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