JP2004092944A - Heat pipe and heat release device using it - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートパイプとそれを使用した放熱装置に関する。
更に詳しくは、伝熱効率が良く、製造が容易であり、また作動液も比較的少なくてすみ、しかも水平状態に配設して使用することができるヒートパイプとそれを使用した放熱装置に関する。
また、上記ヒートパイプを使用した床暖房用の放熱装置において、放熱装置の床面への敷き込み作業中に、作業者が放熱装置の電源コードに足を引っかけるような不都合を防止したものに関する。
【0002】
【従来技術】
一般に、ヒートパイプは、真空脱気した状態の金属パイプ内に少量の揮発性の作動流体(熱媒用流体、作動液とも称される)を充填したものである。そして、傾斜したヒートパイプの一端側を加熱すると、内部の作動流体が蒸発して他端側に移り、そこで放熱、凝縮し、再び重力によって一端側へ還流する。
【0003】
このように、ヒートパイプは、作動流体が蒸発、移動、凝縮、還流を繰り返すことにより、ヒートパイプの一端側の高温部から他端側の低温部まで熱を連続的に移動させる。
【0004】
しかしながら、上記した従来のヒートパイプは、蒸発して凝縮された作動流体が重力により還流する構成となっているため、ヒートパイプを配設する場合は、必然的に作動流体を還流させるための勾配が必要となっていた。よって、ヒートパイプを横に倒した状態で配設する場合、勾配があるとヒートパイプを延長して設けることが困難である上、ヒートパイプの配設方向によっては放熱量にムラが生じてしまう。このように、勾配を必要とする点がヒートパイプの利用分野を狭める要因となっていた。
【0005】
この問題点に対し、本発明者の一人は特開平10−288482号公報において、水平状態に配設して使用できるヒートパイプを提案した。
【0006】
図16はそのヒートパイプの示す説明図で、図16(a)はヒートパイプの縦断面説明図、図16(b)はヒートパイプの横断面拡大説明図である。このヒートパイプ8は図示の通り、作動流体を封入した真空パイプ81と、真空パイプ81の内周面に近接した状態で貫通させ、内部に湯等を循環させた熱源パイプ82を有する二重管構造となっている。
【0007】
更に図17は他のヒートパイプの説明図で、図17(a)はヒートパイプの縦断面説明図、図17(b)はヒートパイプの横断面拡大説明図である。このヒートパイプ9では、溶接などの方法により、真空パイプ91の外周面に熱源パイプ92を当接させた状態で設けている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記ヒートパイプは、作動流体を真空パイプ81の長手方向ではなく、幅方向の内曲面に沿って還流させることで、水平状態で配設して使用することができる。よって、様々な分野での利用が可能となり、十分に実用的である。しかしながら、以下に示す点において更なる改良の余地を残していた。
【0009】
即ち、図16に示すヒートパイプ8は二重管構造となっているため、その製造に手間がかかり、コスト高を招いていた。
【0010】
他方、図17に示すヒートパイプ9では、真空パイプ91の外周面に熱源パイプ92を設けているので、図16に示すヒートパイプに比べてその製造は比較的容易であるが、真空パイプ91と熱源パイプ92の接触面積が小さいため、伝熱効率が悪いという欠点があった。更に、図16に示すヒートパイプ8と相違して、熱源パイプ92が作動流体の中に埋設されていないので、熱源パイプ92によって排除される作動流体はなく、その分、多くの量の作動流体を必要としていた。
【0011】
(発明の目的)
そこで本発明の目的は、伝熱効率が良く、製造が容易であり、また作動液も比較的少なくてすみ、しかも水平状態に配設して使用することができるヒートパイプとそれを使用した放熱装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記ヒートパイプを使用した床暖房用の放熱装置において、放熱装置の床面への敷き込み作業中に、作業者が放熱装置の電源コードに足を引っかけるような不都合を防止することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
第1の発明にあっては、
作動流体が封入され、平らまたは実質的に平らな放熱面を備えた閉鎖管と、
該閉鎖管のうち、作動流体が溜まっている部分の外部側に、周面部が接した状態で埋め込まれている電熱線と、
を有していることを特徴とする、
ヒートパイプである。
【0013】
第2の発明にあっては、
床暖房用として使用するパネル状の放熱装置であって、
放熱手段として、第1の発明に係るヒートパイプを備えていることを特徴とする、
放熱装置である。
【0014】
第3の発明にあっては、
被覆体の下に放熱装置を設置した際に被覆体側に位置する放熱体を備えており、ヒートパイプ間に設けられる電源コードを、上記放熱体の表面から露出しないように収容する収容部を備えていることを特徴とする、
第2の発明に係る放熱装置である。
【0015】
第4の発明にあっては、
足を温めるために使用する放熱装置であって、
放熱手段として、第1の発明に係るヒートパイプを備えていることを特徴とする、
放熱装置である。
【0016】
第5の発明にあっては、
放熱手段として、第1の発明に係るヒートパイプを備えていることを特徴とする、
放熱装置である。
【0017】
本発明に係るヒートパイプは、床暖房パネルや足温器等の放熱装置に好適に使用することができる。また土壌中や農業用ハウスや植栽用トレイ、あるいは地中に配設し土壌を加熱して消毒したり、農業用ハウス内の暖房や、植栽用トレイ中の土壌の加温や、融雪用、畜産用(産まれた子豚の加温用等)などにも好適に使用することができる。
【0018】
(作 用)
本発明に係るヒートパイプは、次のように作用する。
閉鎖管のうち、作動流体が溜まっている部分の外部側に設けてある電熱線により、閉鎖管は加熱される。加熱されることで作動流体は蒸発し、蒸発した作動流体は天井部分で凝縮し、閉鎖管の外へ熱を放出する。凝縮した作動流体は滴下または内壁面を伝って下方へ移動し、加熱されることで再び蒸発する。
【0019】
本発明では、電熱線は、閉鎖管のうち、作動流体が溜まっている部分の外部側に、周面部が接した状態で埋め込まれている。これにより、閉鎖管の外周面に電熱線を単に接触させる場合(いわゆる線接触状態)と比べ、閉鎖管と電熱線との接触面積を増大させることができる。このような構成により、熱は電熱線から閉鎖管内の作動流体に効率的に伝わり、熱損失は少ない。
【0020】
また本発明では、閉鎖管の放熱面は平らまたは実質的に平らになっている。よって、閉鎖管の放熱面に金属製の放熱板等を接して設ければ、閉鎖管と放熱板との接触面積を広くとることができる。
このような構成により、本発明に係るヒートパイプの伝熱効率は良く、熱損失は少ない。
【0021】
以上のようなことから、ヒートパイプの放熱量を基準にすれば、熱の損失が少ない分だけ、電熱線の温度を下げることができる。したがって、本発明に係るヒートパイプを床暖房用パネルや足温器等の放熱装置に採用すれば、ランニングコストを低減させることができる。
【0022】
ヒートパイプ間に設けられる電源コードを収容する収容部を備えている床暖房用の放熱装置では、電源コードを放熱体の表面から露出しないように収容できるので、放熱装置の敷き込み作業中に、作業者が電源コードに足を引っかけて電源コードが外れたり、破損したりすることを防止できる。
【0023】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき更に詳細に説明する。
[実施の形態1]<床暖房構造>
図1は、本発明に係る放熱装置を床暖房構造に使用した場合の一実施の形態を示す概略斜視説明図であり、一部を断面または省略して内部構成が分かるようにしたものである。
【0024】
図2ないし図7は、本発明に係る放熱装置である床暖房用パネルの一実施の形態を示す説明図である。
詳しくは、図2は床暖房用パネルの平面視説明図、
図3は床暖房用パネルの左側面視拡大説明図、
図4は図2のI−I部分に対応する断面を示す概略拡大説明図であり、底面部の絶縁シートを分離した状態を示している。
図5は図2のII−II部分に対応する断面を示す概略拡大説明図、
図6は床暖房用パネルの底面視拡大説明図であり、底面部の絶縁シートを分離した状態を示している。
図7は床暖房用パネルの収容部を示す拡大斜視説明図である。
【0025】
図1に示すように床暖房構造Aは、予め施工された小根太1,…間に、パネル状の放熱装置である床暖房用パネルB(図2参照)を複数敷き込み、この上に被覆体(床材)であるフローリング床2,…を張設することで構成される。図1で符号3は、床暖房用パネルBのコントローラーを示している。
【0026】
図2ないし図7を参照して、床暖房用パネルBについて説明する。
図2及び図3に示すように、床暖房用パネルBは平面視で細長い矩形状に形成されている。本実施の形態では、床暖房用パネルBの大きさは、縦約300mm、長さ約1800mm、厚さ約13.3mmであるが、この寸法に特に限定するものではない。
【0027】
また、例えば床暖房用パネルBの長さを700mm、1800mm、2700mm等と数種類揃えておき、施工面積にあった長さのパネルを適宜選択することもできる。また、上記異なる長さのパネルを複数種類組み合わせて使用することもできる。
【0028】
床暖房用パネルBの内部には、図2、図4及び図6に示すように、電熱式で細長い板状のヒートパイプ4がパネル体に対し水平状態で設けてある。ヒートパイプ4は、床暖房用パネルBの幅方向のほぼ中央部分に位置している。
【0029】
図4でヒートパイプ4の上面部41は、床暖房用パネルBの表面部を構成するアルミニウム製の放熱板51に底面側から接している。なお、放熱板51は、フローリング床2の下に床暖房用パネルBを設置した際に、フローリング床2側に位置する。ヒートパイプ4により、放熱板51は底面側から加熱され、上面側へ放熱する。なお、放熱板51は、銅やステンレス等の他の金属や合金を使用することもできる。
【0030】
図4に示すように、ヒートパイプ4は、底面側からアルミニウム製のテープ52(図6では省略)で覆われている。これにより、ヒートパイプ4から放熱板51への熱伝導を高めている。ヒートパイプ4の詳しい構造については、後述する。
【0031】
図4及び図6で、符号53はヒートパイプ4の電熱線(ヒーター線とも称される)を示し、符号54aは板状の温度センサを示し、符号54bは棒状の温度センサを示している。符号56a,56b,56b,56c,56dは、発泡体である断熱材を示している。
【0032】
図6に示すように、ヒートパイプ4は断熱材56a,56b,56b,56cによって四方を囲まれた空隙部10に収容されている。断熱材56b,56bは長板状で、ヒートパイプ4の短辺方向の両側に位置している。断熱材56a,56cはヒートパイプ4の長手方向の両側に位置している。断熱材56aには、電熱線53,53の電源コード71a、71aを埋め込む(埋設する)溝部561,561が設けてある。断熱材56dは長板状で、図6で左端部に設けてある。
【0033】
図4及び図6に示すように、ヒートパイプ4の底面側には、粘着層を備えた絶縁シート57が全体にわたって取り付けてある。この絶縁シート57は、断熱性と防水性も備えている。
【0034】
図4で、角部分50,50(放熱板51の底面側と断熱材56aの側面側によって構成される部分)には、住宅の床下地等に予め設けられた小根太1(図1参照)が位置する。
【0035】
図2及び図7に示すように、床暖房用パネルBの長手方向の一方側(図2で左端側)には、平面視方形状で断面略「コ」状の収容部6が設けてある。図7に示すように、収容部6には電熱線53の電源コード71aやアース線71b、あるいは接続部531等が収容されている。
【0036】
符号72aは電源コード71aのコネクタ(ロック機能付き)を示し、符号72bはアース線71bのコネクタ(ロック機能付き)を示している。符号73は電源コード71aを束ねて収容する蛇腹形の樹脂管(CD管とも称される)を示している。符号541は、図6で示した棒状の温度センサ54bのコードを示している。収容部6は、ほぼ平板状の蓋体61によって開閉可能に閉鎖される。蓋61はネジ611,611によって固定される。
【0037】
図7に示すように、収容部6から床暖房用パネルBの両長辺部511,511にかけて、断面略U字状の収容溝60a,60bが設けてある。一方の収容溝60aからは、図7で左側の樹脂管73が収容部6の外へ引き出されている。そして、床暖房用パネルBを図1に示すように並設して施工する際に、樹脂管73内の電源コード71aとアース線71bを、隣接する床暖房用パネルBの他方の収容溝60bから収容部6内に導入する。その後、電源コード71a同士、アース線71b同士をコネクタ72a,72bを介してそれぞれ接続する。
なお、棒状の温度センサ54bのコード541は、同様に収容溝60bから外で引き出されている。
【0038】
図8ないし図11は本発明に係るヒートパイプの一実施の形態を示す説明図である。
詳しくは、図8はヒートパイプの底面視説明図、
図9はヒートパイプの側面視説明図である。
なお、図8及び図9に示すヒートパイプ4は、中間部分を一部省略して表している。
図10はヒートパイプの正面視説明図、
図11は図8のIII−III部分に対応する断面を示す概略説明図である。
【0039】
図8ないし図11を参照して、ヒートパイプ4について説明する。
上記したように、ヒートパイプ4は、平面視で細長い矩形状の閉鎖管であるパイプ本体40を備えている。ヒートパイプ4の大きさは、図8で縦40mm、長さ1530mm、厚さ10mmであるが、この寸法に特に限定するものではない。
【0040】
例えばヒートパイプ4の長さを430,1230,1530,2430mm等と数種類揃えておき、床暖房用パネルBの大きさにあった長さのヒートパイプを選択することもできる。
【0041】
図11に示すように、パイプ本体40は横断面視で扁平状(長円形状)の管状体であり、両上下面がほぼ平行で、左右両側は円弧状に丸く形成されている。
パイプ本体40は、熱伝導性の良好な材料、例えばアルミニウム,銅,ステンレス、セラミックス等で形成され、内部は真空であり、蒸発しやすい液状の作動流体42が封入されている。
【0042】
作動流体としては、例えばエタノールやメタノール等のアルコール系のもの等を挙げることができる。また、作動流体にシリカゲルを混入させたものを使用することもできる。
【0043】
図11で、パイプ本体40の上面部41は、平らまたは実質的に平らな面によって形成され、放熱面を構成している。これにより、図4に示すように、パイプ本体40と放熱板51との接触面積を広くとることができ、ヒートパイプ4から放熱板51への伝熱効率を高めている。
【0044】
一方、図8に示すように、パイプ本体40の底面側には、電熱線53がU字状に折り返して設けられている。詳しくは図11に示すように、パイプ本体40の底面部には、ヒートパイプ4の長手方向に沿って断面略U字状の溝部43,43が並設されている。この溝部43,43に、電熱線53の外周面のうち、約2分の1がパイプ本体40のほぼ全周にわたり埋め込まれている(埋設されている)。即ち、電熱線53は、作動流体42が溜まっている部分の外部側に、周面部が接した状態で埋め込まれている。これにより、パイプ本体40の外周面に電熱線5を単に接触させる場合(いわゆる線接触状態)と比べ、電熱線53とパイプ本体40の接触面積が大きくなり、電熱線53からの熱が作動流体に効率的に伝わる。
【0045】
なお、パイプ本体40に埋設する電熱線53の本数は、二本以上でも良い。また、溝部43の形状は、溝の開口部が狭い断面略Ω状や、断面略「コ」状に形成することもできる。
また、図示はしていないが、電熱線53のうち、パイプ本体40と接触している部分以外は、ガラス繊維による耐熱加工が施してある。
【0046】
図8で右端側の棒状に形成されているものは、作動流体注入部の残部44である。即ち、パイプ本体40を減圧状態にした後、筒状の作動流体注入部(図示省略)から作動流体を注入する。その後、作動流体注入部を潰すことでその残部44が形成される。
【0047】
(作 用)
図12は、ヒートパイプの作用を説明するための説明図であり、全体構造が分かりやすいようにヒートパイプの大きさをやや誇張して表している。
【0048】
床暖房構造(床暖房構造体)の施工方法を説明しながら、床暖房用パネルB及びヒートパイプ4(ヒートパイプ装置)の作用を説明する。
なお、本実施の形態では、床暖房用パネルBをフローリングの床下に施工するようにしているが、畳の下やコンクリート製の床面等にも施工することができる。
【0049】
図1に示すように、まず、小根太1,…を床下地100に所要間隔をおいて施工する。次いで、小根太1,…の間に床暖房用パネルBを載置して固定する。床暖房用パネルBの施工の際は、上記したように、放熱板51の底面側と断熱材56b,56bの側面部側で構成される角部分50,50(図4参照)に小根太1が位置するように構成する。
【0050】
床暖房用パネルBは、施工面積に応じて幅方向または長手方向に所要数配置する。なお、床暖房用パネルBの固定は釘打ち等によって行うが、これに特に限定されない。
【0051】
図7に示すように収容部6の蓋体61を外し、隣り合う床暖房用パネルBの電源コード71a同士とアース線71b同士をコネクター72a,72bを介してそれぞれ接続する。詳しくは、図2で収容溝60aから引き出された電源コード71aとアース線71bを、隣接する床暖房用パネルBの収容溝60bから収容部6内に導入し、対応する電源コード71aまたはアース線71bと各々接続する。接続が終われば、蓋体61を閉じてネジ611,611で固定する。
【0052】
このように施工後においては、電源コード71aとアース線71bは収容部6と収容溝60a,60b内に収められ、床暖房用パネルBから表面へ(放熱板51の表面から)露出をしないようになっている。これにより、床暖房用パネルBの敷き込み作業中に、作業者が電源コード71aやとアース線71bに足を引っかけて、電源コード71aやとアース線71bが外れたり、破損したりする等の不都合は生じにくい。
【0053】
また、電源コード71a等は収容部6と収容溝60a,60b内に収まっているので、例えば地震等の災害によって衝撃を受けても、電源コード71a等とヒートパイプ4は実質的に上下同じ動きをする。よって、電源コード71a等が床暖房用パネルBから外れたり、破損したりする等の不都合は生じにくい。
【0054】
床暖房用パネルB,…の敷き込みが終了したら、並設した床暖房用パネルB,…の隙間をアルミニウム製のテープで塞ぐ。次いで、床暖房用パネルB上にフローリング床2,…を張設して、床暖房構造Aを施工する。
【0055】
図12を参照する。
床暖房用パネルBに使用したヒートパイプ4は、パイプ本体40の底面部に溝部43,43を並設し、この溝部43,43に電熱線53,53の一部(本実施の形態では断面積の約1/2)をパイプ本体40の長さ方向に埋め込んでいる(埋設している)。これにより、パイプ本体40の外周面に電熱線43を単に接触させる場合(いわゆる線接触状態)と比べ、電熱線53とパイプ本体40の接触面積が大きくなる。つまり、電熱線53の周りの約1/2に作動流体42が存在するため、電熱線53からの熱は作動流体に効率的に伝わる。このような構成により、電熱線53で作動流体42を加熱することにより、作動流体42の蒸発、凝縮、蒸発のサイクルが活発に繰り返され、ヒートパイプ4の加熱効率は向上する。
【0056】
更にヒートパイプ4は、図16に示す従来のものとは相違して、二重管構造とはなっていないため、製造が容易である。また、図17に示す従来のものとは相違して、溝部43,43により、ヒートパイプ4の底面側は底上げしたような構造となっているため、嵩が増えて作動流体も少なくて済む。しかも、水平状態で配設することができるので、床暖房用パネル等の薄形の放熱装置にも好適に使用することができる。
【0057】
なお、図1に示すように、本実施の形態では床暖房用パネルとして、床面上に予め設けた小根太1,1間に落とし込んで施工するタイプのものを例にとって説明したが、小根太を設けることができないコンクリート面上等に単に敷き込むだけて使用できるタイプのものも例として挙げることができる。
【0058】
図13は、その平面敷込みタイプの床暖房用パネルの一実施の形態を示す概略説明図である。この床暖房用パネルB1では、図4に示す床暖房用パネルBと相違して、図13で左右両側の断熱材56d,56dが放熱板51の幅方向の両端まで設けられている。そして、施工時には、床暖房用パネルB1の幅方向の両側面部560,560同士が互いに接するように、床面上に並設していく。
【0059】
[実施の形態2]<足温器>
図14は本発明に係る放熱装置を足温器として使用した場合の一実施の形態を示す斜視説明図、
図15は図14のIV−IV部分に対応する断面を示す概略拡大説明図である。
なお、図14及び図15において、第1の実施の形態と同一または同等箇所には同一の符号を付して示している。また、第1の実施の形態で示してある箇所については、重複する説明を省略し、主に相異点を説明する。
【0060】
図14に示すものは、放熱装置である足載せ型の足温器Cである。足温器Cは平面視長方形状である。足温器Cの大きさは、縦約450mm、横約300mm、厚さ約40mmであるが、特にこれに限定するものではない。
【0061】
放熱パネル51aの上面部の裏側のうち、幅方向のほぼ中央部分には図8ないし図11で示した同様の構造のヒートパイプ4が、上面部に接した状態で固定して設けてある。ヒートパイプ4の周りは、発泡体である断熱材56eで囲まれている。符号512は足を載せる部分に設けてある凸部を示し、足が放熱パネル51aと直接接しないようにしている。図14で符号513は電源コードを示している。なお、図示はしていないが、ヒートパイプ4の底面部には温度センサが設けてある。
【0062】
このように、本実施の形態に係るヒートパイプ4を足温器Cに採用すれば、電気代を抑えつつ、足元を効果的に暖めることができる。
その他の作用・効果については、第1の実施の形態とほぼ同様であるので、説明を省略する。
【0063】
なお、本明細書で使用している用語と表現はあくまで説明上のものであって、限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示の実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【0064】
更に、特許請求の範囲には、請求項の記載の内容を理解するため、図面において使用した符号を括弧を用いて記載しているが、特許請求の範囲を図面記載のものに限定するものではない。
【0065】
【発明の効果】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
(a)本発明に係るヒートパイプによれば、閉鎖管のうち、作動流体が溜まっている部分の外部側に、周面部が接した状態で電熱線が埋め込まれている。これにより、閉鎖管の外周面に電熱線を単に接触させる場合(いわゆる線接触状態)と比べ、閉鎖管と電熱線との接触面積を増大させることができる。また本発明では、パイプ本体の放熱面は平らまたは実質的に平らになっているので、閉鎖管の放熱面に金属製の放熱板等を接して設ければ、閉鎖管と放熱板との接触面積を広くとることができる。このような構成により、ヒートパイプの伝熱効率は良く、熱損失は少ない。したがって、本発明に係るヒートパイプを床暖房用パネルや足温器等の放熱装置に採用すれば、ランニングコストを低減させることができる。
【0066】
(b)また、本発明に係るヒートパイプは、従来のものとは相違して、二重管構造とはなっていないため、製造が容易である。また、閉鎖管のうち、作動流体が溜まっている部分の外部側に、電熱線が埋め込まれているため、ヒートパイプの底面側は底上げしたような構造となっている。よって、嵩が増えて作動流体も少なくて済む。しかも、水平状態で配設することができるので、床暖房用パネル等の放熱装置にも好適に使用することができる。
【0067】
(c)ヒートパイプ間に設けられる電源コードを収容する収容部を備えている床暖房用の放熱装置では、電源コードをパネル体の表面から露出しないように収容できるので、放熱装置の敷き込み作業中に、作業者が電源コードに足を引っかけて、電源コードが外れたり、破損したりすることを防止できる。
【0068】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る放熱装置を床暖房構造に使用した場合の一実施の形態を示す概略斜視説明図。
【図2】床暖房用パネルの平面視説明図。
【図3】床暖房用パネルの左側面視拡大説明図。
【図4】図2のI−I部分に対応する断面を示す概略拡大説明図。
【図5】図2のII−II部分に対応する断面を示す概略拡大説明図。
【図6】床暖房用パネルの底面視拡大説明図。
【図7】床暖房用パネルの収容部を示す拡大斜視説明図。
【図8】ヒートパイプの底面視説明図。
【図9】ヒートパイプの側面視説明図。
【図10】ヒートパイプの正面視説明図。
【図11】図8のIII−III部分に対応する断面を示す概略説明図。
【図12】ヒートパイプの作用を説明するための説明図。
【図13】平面敷込みタイプの床暖房用パネルの一実施の形態を示す概略説明図。
【図14】本発明に係る放熱装置を足温器として使用した場合の一実施の形態を示す斜視説明図。
【図15】図14のIV−IV部分に対応する断面を示す概略拡大説明図。
【図16】従来のヒートパイプを示す説明図。
【図17】従来の他のヒートパイプを示す説明図。
【符号の説明】
A 床暖房構造
B 床暖房用パネル
C 足温器
1 小根太
2 フローリング床
3 コントローラー
4 ヒートパイプ
40 パイプ本体
41 上面部
42 作動流体
43 溝部
44 熱媒体注入部の残部
50 角部分
51 放熱板
511 長辺部
512 凸部
513 電源コード
52 テープ
53 電熱線
531 接続部
54a,54b 温度センサ
56,56a,56b,56c,56d,56e 断熱材
560 側面部
57 絶縁シート
6 収容部
60a,60b 溝部
61 蓋体
71a 電源コード
71b アース線
72a,72b コネクタ
73 樹脂管
100 床下地
60,60 溝部
611 ネジ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pipe and a heat radiating device using the same.
More specifically, the present invention relates to a heat pipe which has good heat transfer efficiency, is easy to manufacture, requires relatively little hydraulic fluid, and can be used in a horizontal state, and a heat radiating device using the same.
The present invention also relates to a radiator for floor heating using the heat pipe, which prevents an inconvenience such as an operator's stepping on a power cord of the radiator during a work of laying the radiator on a floor.
[0002]
[Prior art]
Generally, a heat pipe is a metal pipe in a vacuum degassed state filled with a small amount of a volatile working fluid (also referred to as a heating medium fluid or a working fluid). Then, when one end of the inclined heat pipe is heated, the working fluid inside evaporates and moves to the other end, where it is radiated, condensed, and returned to the one end by gravity again.
[0003]
As described above, the heat pipe continuously transfers heat from the high-temperature portion at one end to the low-temperature portion at the other end of the heat pipe by repeating evaporation, movement, condensation, and reflux of the working fluid.
[0004]
However, since the above-described conventional heat pipe has a configuration in which the working fluid evaporated and condensed returns by gravity, when the heat pipe is provided, a gradient for inevitably returning the working fluid is used. Was needed. Therefore, when disposing the heat pipe in a state where it is laid sideways, it is difficult to extend and provide the heat pipe if there is a gradient, and uneven heat radiation occurs depending on the disposition direction of the heat pipe. . Thus, the point that the gradient is required has been a factor that narrows the application field of the heat pipe.
[0005]
To solve this problem, one of the present inventors has proposed a heat pipe which can be disposed and used in a horizontal state in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-288482.
[0006]
16A and 16B are explanatory diagrams showing the heat pipe. FIG. 16A is a vertical cross-sectional view of the heat pipe, and FIG. 16B is an enlarged cross-sectional view of the heat pipe. As shown in the figure, the
[0007]
Further, FIG. 17 is an explanatory view of another heat pipe, FIG. 17 (a) is a vertical sectional view of the heat pipe, and FIG. 17 (b) is an enlarged horizontal sectional view of the heat pipe. The heat pipe 9 is provided with a
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The heat pipe can be disposed and used in a horizontal state by returning the working fluid not along the longitudinal direction of the
[0009]
That is, since the
[0010]
On the other hand, in the heat pipe 9 shown in FIG. 17, since the
[0011]
(Object of the invention)
Therefore, an object of the present invention is to provide a heat pipe which has good heat transfer efficiency, is easy to manufacture, requires a relatively small amount of hydraulic fluid, and can be used in a horizontal state, and a heat radiating device using the same. Is to provide.
Another object of the present invention is to provide a heat dissipating device for floor heating using the above heat pipe, in which an operator may step on the power cord of the heat dissipating device during the work of laying the heat dissipating device on the floor. Is to prevent
[0012]
[Means for Solving the Problems]
Means of the present invention taken to achieve the above object are as follows.
In the first invention,
A closure tube filled with working fluid and provided with a flat or substantially flat heat dissipation surface;
A heating wire embedded in a state where the peripheral surface is in contact with the outside of the portion in which the working fluid is stored, of the closed tube,
Characterized by having
It is a heat pipe.
[0013]
In the second invention,
A panel-shaped radiator used for floor heating,
A heat pipe according to the first invention is provided as a heat radiating means.
It is a radiator.
[0014]
In the third invention,
A heat radiator is provided on the side of the cover when the heat radiator is installed under the cover, and a power supply cord provided between the heat pipes is provided with a housing portion for housing the power cord so as not to be exposed from the surface of the heat radiator. Characterized by the fact that
It is a heat dissipation device according to a second invention.
[0015]
In the fourth invention,
A heat dissipation device used to warm the feet,
A heat pipe according to the first invention is provided as a heat radiating means.
It is a radiator.
[0016]
In the fifth invention,
A heat pipe according to the first invention is provided as a heat radiating means.
It is a radiator.
[0017]
The heat pipe according to the present invention can be suitably used for a radiator such as a floor heating panel and a foot heater. It is also installed in soil, agricultural houses and planting trays, or placed in the ground to heat and disinfect the soil, heat the agricultural house, heat the soil in the planting trays, and melt snow. It can also be suitably used for breeding, livestock raising (for warming born piglets, etc.).
[0018]
(Operation)
The heat pipe according to the present invention operates as follows.
The closing tube is heated by a heating wire provided outside the portion where the working fluid is stored in the closing tube. When heated, the working fluid evaporates, and the evaporated working fluid condenses on the ceiling portion and releases heat outside the closed pipe. The condensed working fluid drops or travels down the inner wall surface and evaporates again when heated.
[0019]
In the present invention, the heating wire is buried outside the portion of the closed pipe where the working fluid is stored, with the peripheral surface thereof in contact with the portion. Thereby, the contact area between the closing tube and the heating wire can be increased as compared with a case where the heating wire is simply brought into contact with the outer peripheral surface of the closing tube (so-called line contact state). With such a configuration, heat is efficiently transferred from the heating wire to the working fluid in the closed tube, and heat loss is small.
[0020]
Further, according to the present invention, the heat dissipation surface of the closed tube is flat or substantially flat. Therefore, if a metal heat radiating plate or the like is provided in contact with the heat radiating surface of the closing tube, the contact area between the closing tube and the heat radiating plate can be widened.
With such a configuration, the heat pipe according to the present invention has good heat transfer efficiency and low heat loss.
[0021]
From the above, based on the heat radiation amount of the heat pipe, the temperature of the heating wire can be reduced by a small amount of heat loss. Therefore, if the heat pipe according to the present invention is employed in a heat radiating device such as a floor heating panel or a foot heater, the running cost can be reduced.
[0022]
In a floor heating radiator having a housing for accommodating a power cord provided between heat pipes, the power cord can be housed so as not to be exposed from the surface of the radiator, so during the work of laying the radiator, It is possible to prevent the power cord from being detached or damaged by the operator's stepping on the power cord.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.
[First Embodiment] <Floor heating structure>
FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view showing an embodiment when a heat radiating device according to the present invention is used for a floor heating structure, in which a part of the internal structure can be understood by cross-section or omission. .
[0024]
2 to 7 are explanatory views showing an embodiment of a floor heating panel which is a heat radiating device according to the present invention.
Specifically, FIG. 2 is an explanatory plan view of a floor heating panel,
FIG. 3 is a left side view enlarged explanatory view of the floor heating panel,
FIG. 4 is a schematic enlarged explanatory view showing a cross section corresponding to the II section of FIG. 2, and shows a state where an insulating sheet on a bottom portion is separated.
FIG. 5 is a schematic enlarged explanatory view showing a cross section corresponding to the II-II portion of FIG.
FIG. 6 is a bottom view enlarged explanatory view of the floor heating panel, showing a state in which an insulating sheet on a bottom portion is separated.
FIG. 7 is an enlarged perspective explanatory view showing an accommodation portion of the floor heating panel.
[0025]
As shown in FIG. 1, the floor heating structure A includes a plurality of floor heating panels B (see FIG. 2), which are panel-shaped heat radiating devices, laid between the pre-constructed
[0026]
The floor heating panel B will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 2 and 3, the floor heating panel B is formed in an elongated rectangular shape in plan view. In the present embodiment, the size of the floor heating panel B is about 300 mm long, about 1800 mm long, and about 13.3 mm thick, but is not particularly limited to these dimensions.
[0027]
Further, for example, the length of the floor heating panel B may be set to several types such as 700 mm, 1800 mm, and 2700 mm, and a panel having a length suitable for the construction area may be appropriately selected. Further, a plurality of types of panels having different lengths can be used in combination.
[0028]
As shown in FIG. 2, FIG. 4, and FIG. 6, inside the floor heating panel B, an electrothermally elongated plate-
[0029]
In FIG. 4, the
[0030]
As shown in FIG. 4, the
[0031]
4 and 6,
[0032]
As shown in FIG. 6, the
[0033]
As shown in FIGS. 4 and 6, an insulating
[0034]
In FIG. 4, small joists 1 (see FIG. 1) provided in advance on a floor base of a house or the like are provided at
[0035]
As shown in FIGS. 2 and 7, on one side (left end side in FIG. 2) in the longitudinal direction of the floor heating panel B, a
[0036]
[0037]
As shown in FIG. 7,
Note that the
[0038]
8 to 11 are explanatory views showing one embodiment of the heat pipe according to the present invention.
Specifically, FIG. 8 is a bottom view explanatory view of the heat pipe,
FIG. 9 is a side view explanatory view of the heat pipe.
In addition, the
FIG. 10 is a front view explanatory view of the heat pipe,
FIG. 11 is a schematic explanatory view showing a cross section corresponding to the III-III portion of FIG.
[0039]
The
As described above, the
[0040]
For example, the length of the
[0041]
As shown in FIG. 11, the pipe
The
[0042]
Examples of the working fluid include alcohol-based fluids such as ethanol and methanol. Further, a fluid in which silica gel is mixed in the working fluid can also be used.
[0043]
In FIG. 11, the
[0044]
On the other hand, as shown in FIG. 8, a
[0045]
The number of the
Although not shown, the
[0046]
In FIG. 8, what is formed in the rod shape on the right end side is the remaining
[0047]
(Operation)
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the heat pipe, and the size of the heat pipe is slightly exaggerated so that the entire structure can be easily understood.
[0048]
The operation of the floor heating panel B and the heat pipe 4 (heat pipe device) will be described while explaining the method of constructing the floor heating structure (floor heating structure).
In the present embodiment, the floor heating panel B is installed under the floor of the flooring, but it can also be installed under a tatami floor or a concrete floor.
[0049]
As shown in FIG. 1,
[0050]
A required number of floor heating panels B are arranged in the width direction or the longitudinal direction according to the construction area. The floor heating panel B is fixed by nailing or the like, but is not particularly limited thereto.
[0051]
As shown in FIG. 7, the
[0052]
In this way, after the construction, the
[0053]
In addition, since the
[0054]
When the floor heating panels B have been laid, the gaps between the side-by-side floor heating panels B are closed with aluminum tape. Next, flooring floors 2 are stretched on the floor heating panel B, and the floor heating structure A is constructed.
[0055]
Please refer to FIG.
In the
[0056]
Further, unlike the
[0057]
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the floor heating panel has been described as an example in which the panel is installed by being dropped between
[0058]
FIG. 13 is a schematic explanatory view showing an embodiment of the floor-installed floor heating panel. Unlike the floor heating panel B shown in FIG. 4, the floor heating panel B1 is provided with
[0059]
[Embodiment 2] <Foot warmer>
FIG. 14 is a perspective explanatory view showing one embodiment when the heat dissipation device according to the present invention is used as a foot warmer,
FIG. 15 is a schematic enlarged explanatory view showing a cross section corresponding to the IV-IV portion of FIG.
14 and 15, the same or equivalent parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In addition, the description of the portions described in the first embodiment will not be repeated, and differences will be mainly described.
[0060]
FIG. 14 shows a foot-mounted foot warmer C which is a heat radiating device. The foot warmer C has a rectangular shape in plan view. The size of the foot warmer C is about 450 mm in length, about 300 mm in width, and about 40 mm in thickness, but is not particularly limited thereto.
[0061]
A
[0062]
As described above, if the
Other functions and effects are substantially the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0063]
It should be noted that the terms and expressions used in this specification are for explanation only, are not limiting, and do not exclude the terms and expressions equivalent to the above terms and expressions. Further, the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications are possible within the scope of the technical idea.
[0064]
Further, in the claims, the reference numerals used in the drawings are shown in parentheses in order to understand the contents of the claims, but the claims are not limited to those described in the drawings. Absent.
[0065]
【The invention's effect】
The present invention has the above configuration and has the following effects.
(A) According to the heat pipe according to the present invention, the heating wire is embedded in a state in which the peripheral surface portion is in contact with the outside of the portion where the working fluid is stored in the closed tube. Thereby, the contact area between the closing tube and the heating wire can be increased as compared with a case where the heating wire is simply brought into contact with the outer peripheral surface of the closing tube (so-called line contact state). Further, in the present invention, since the heat radiating surface of the pipe body is flat or substantially flat, if a metal heat radiating plate or the like is provided in contact with the heat radiating surface of the closing tube, the contact between the closing tube and the heat radiating plate is provided. The area can be increased. With such a configuration, the heat transfer efficiency of the heat pipe is good and the heat loss is small. Therefore, if the heat pipe according to the present invention is employed in a heat radiating device such as a floor heating panel or a foot heater, the running cost can be reduced.
[0066]
(B) Unlike the conventional heat pipe, the heat pipe according to the present invention does not have a double-pipe structure, and therefore is easy to manufacture. In addition, since the heating wire is buried outside the portion of the closed pipe where the working fluid is stored, the bottom side of the heat pipe has a structure that is raised. Therefore, the volume is increased and the working fluid is reduced. In addition, since it can be arranged in a horizontal state, it can be suitably used for a radiator such as a floor heating panel.
[0067]
(C) In the floor heating radiator provided with a housing for accommodating the power cord provided between the heat pipes, the power cord can be housed so as not to be exposed from the surface of the panel body. It is possible to prevent the power cord from being detached or damaged while the worker is stepping on the power cord.
[0068]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view showing one embodiment when a heat radiating device according to the present invention is used for a floor heating structure.
FIG. 2 is an explanatory plan view of a floor heating panel.
FIG. 3 is a left side view enlarged explanatory view of a floor heating panel.
FIG. 4 is a schematic enlarged explanatory view showing a cross section corresponding to an II section of FIG. 2;
FIG. 5 is a schematic enlarged explanatory view showing a cross section corresponding to a II-II portion in FIG. 2;
FIG. 6 is an enlarged explanatory view from the bottom of the panel for floor heating.
FIG. 7 is an enlarged perspective explanatory view showing a housing section of a floor heating panel.
FIG. 8 is a bottom view explanatory view of the heat pipe.
FIG. 9 is an explanatory side view of the heat pipe.
FIG. 10 is a front view explanatory view of the heat pipe.
FIG. 11 is a schematic explanatory view showing a cross section corresponding to a III-III part in FIG. 8;
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the operation of the heat pipe.
FIG. 13 is a schematic explanatory view showing an embodiment of a floor-mounted panel of a floor-laying type.
FIG. 14 is an explanatory perspective view showing an embodiment in which the heat dissipation device according to the present invention is used as a foot warmer.
FIG. 15 is a schematic enlarged explanatory view showing a cross section corresponding to a section taken along line IV-IV of FIG. 14;
FIG. 16 is an explanatory view showing a conventional heat pipe.
FIG. 17 is an explanatory view showing another conventional heat pipe.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List A floor heating structure B floor heating panel
Claims (5)
該閉鎖管(40)のうち、作動流体(42)が溜まっている部分の外部側に、周面部が接した状態で埋め込まれている電熱線(53)と、
を有していることを特徴とする、
ヒートパイプ。A closure tube (40) enclosing a working fluid (42) and having a flat or substantially flat heat dissipation surface (41);
A heating wire (53) embedded in a state where the peripheral surface thereof is in contact with a portion outside the portion where the working fluid (42) is stored in the closed pipe (40);
Characterized by having
heat pipe.
放熱手段として、請求項1記載のヒートパイプ(4)を備えていることを特徴とする、
放熱装置。A panel-shaped radiator used for floor heating,
A heat pipe (4) according to claim 1 is provided as a heat radiating means.
Heat dissipation device.
請求項2記載の放熱装置。A radiator (51) located on the side of the cover when the radiator is installed under the cover is provided, and a power cord (71) provided between the heat pipes (4, 4) is connected to the radiator (51). ) Is provided with a housing part (6) for housing so as not to be exposed from the surface of
The heat dissipation device according to claim 2.
放熱手段として、請求項1記載のヒートパイプ(4)を備えていることを特徴とする、
放熱装置。A heat dissipation device used to warm the feet,
A heat pipe (4) according to claim 1 is provided as a heat radiating means.
Heat dissipation device.
放熱装置。A heat pipe (4) according to claim 1 is provided as a heat radiating means.
Heat dissipation device.
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