JP2007071425A - Cooling device - Google Patents

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JP2007071425A
JP2007071425A JP2005257113A JP2005257113A JP2007071425A JP 2007071425 A JP2007071425 A JP 2007071425A JP 2005257113 A JP2005257113 A JP 2005257113A JP 2005257113 A JP2005257113 A JP 2005257113A JP 2007071425 A JP2007071425 A JP 2007071425A
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Satoru Sadahiro
哲 貞廣
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Yuji Saito
祐士 斎藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling device capable of properly circulating working fluid even when it is used in a top heat mode, as a result, reducing temperature rise in a room. <P>SOLUTION: In this cooling device 1 wherein an evaporating portion container 3 is set on a panel, a condensing portion container 5 is set on a heat radiating portion formed on a place lower than the panel, and heat is transported to perform cooling, the evaporating portion container 3 and the condensing portion container 5 are communicated by a liquid return pipe 8 and a steam pipe 9 in a state of forming a circular flow channel as a whole, the working fluid 10 evaporated by being heated and condensed by radiating heat is enclosed in the circular flow channel, further a wick is disposed inside of the evaporating portion container 3 to form a loop type heat pipe 1A, and the plurality of evaporating portion containers 3 are set to the panel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、潜熱として熱を輸送する作動流体を蒸発させる蒸発部と、その作動流体蒸気を凝縮させる凝縮部とが、循環管路によって連結されたループ型ヒートパイプ(あるいは熱輸送ループ)式の冷却装置に関するものである。   The present invention is a loop heat pipe (or heat transport loop) type in which an evaporating part for evaporating a working fluid that transports heat as latent heat and a condensing part for condensing the working fluid vapor are connected by a circulation line. The present invention relates to a cooling device.

密閉した容器や管路の内部に封入した流体を、外部から供給した熱によって蒸発させ、その蒸気を低温かつ低圧の箇所に流動させた後放熱させ、その結果凝縮した流体を、外部から熱の入力される蒸発部に還流させることにより、前記流体の潜熱として熱を輸送する装置が、従来、知られている。この種の最も一般的な構成は、パイプ状のコンテナの内部に、作動温度では凝縮することのない空気などのガスを脱気した後、水やアルコール、アンモニアなどの凝縮性の流体を封入したヒートパイプである。   The fluid enclosed in the sealed container or pipe line is evaporated by the heat supplied from the outside, and the vapor flows to a low temperature and low pressure location to dissipate the heat. An apparatus for transporting heat as latent heat of the fluid by recirculating it to the input evaporation section is conventionally known. The most common configuration of this type is that after degassing air and other gases that do not condense at the operating temperature, a condensable fluid such as water, alcohol, or ammonia is sealed inside the pipe-shaped container. It is a heat pipe.

いわゆるサーモサイホンと称されるヒートパイプは、凝縮した液相の作動流体を重力によって下方の蒸発部に還流させるように構成されているので、毛細管圧力をポンプ力として発生するウイックは設けられていないが、一般的なヒートパイプは、外部から入熱のある蒸発部が必ずしも下側となるボトムヒートモードで使用されるわけではないので、液相の作動流体を蒸発部に還流させるためのポンプ作用を生じるウイックを設けている。   The so-called thermosiphon heat pipe is configured to recirculate condensed liquid phase working fluid to the lower evaporation section by gravity, so there is no wick that generates capillary pressure as a pumping force. However, since a general heat pipe is not necessarily used in the bottom heat mode in which the evaporation part with heat input from the outside is on the lower side, the pump action for returning the liquid-phase working fluid to the evaporation part A wick that produces

ウイックは、毛細管圧力を生じるものであるから、開口部に生じるメニスカスでの実効毛細管半径が可及的に小径となる構造のものであることが好ましく、従来では、作動流体を封入したコンテナ(容器)の内面に形成した細溝やメッシュ材、結束した極細線、多孔質材などが使用されている。このウイックにおける蒸発部側の部分において、作動流体の蒸発に伴うメニスカスの低下が生じ、それに伴って毛細管圧力が生じるので、液相の作動流体はウイックの内部を蒸発部側に向けて還流することになる。これに対して作動流体の蒸気は、蒸発部側から作動流体の凝縮の生じる凝縮部に向けて流動するので、ウイックに沿って還流する液相の作動流体の流動方向と作動流体蒸気の流動方向とが互いに反対となる。そのために、ウイックの表面において液相の作動流体が作動流体蒸気によって吹き飛ばされ、あるいは吹き戻され、これがいわゆる飛散限界となってヒートパイプの熱輸送能力が制限されることがある。   Since the wick generates capillary pressure, it is preferable that the wick has a structure in which the effective capillary radius at the meniscus formed at the opening is as small as possible. ) Or the like formed on the inner surface of the metal), a bundled ultrafine wire, a porous material, or the like is used. In the part of the wick on the evaporation part side, the meniscus is lowered due to the evaporation of the working fluid, and a capillary pressure is generated accordingly, so that the liquid-phase working fluid flows back to the evaporation part side in the wick. become. On the other hand, the working fluid vapor flows from the evaporation portion side toward the condensing portion where the working fluid condenses, and therefore, the flow direction of the liquid working fluid flowing back along the wick and the working fluid vapor flow direction. Are opposite to each other. Therefore, the working fluid in the liquid phase is blown off or blown back by the working fluid vapor on the surface of the wick, and this may become a so-called scattering limit, which may limit the heat transport capability of the heat pipe.

従来、このような不都合を解消できるヒートパイプとしてループ型のものが開発されている。これは、外部から入熱のある蒸発部と作動流体が放熱して凝縮する凝縮部とを分離して構成し、かつこれらの液相の作動流体が蒸発部に向けて貫流する液流管と作動流体蒸気の流動する蒸気流管とによって環状(ループ状)に連結した構造のヒートパイプである。このような構造であれば、液相の作動流体と作動流体蒸気とが同一箇所を流れることがないので、上述した飛散限界などによる熱輸送能力の制約がなくなる。   Conventionally, a loop type heat pipe capable of solving such inconvenience has been developed. This is configured by separating the evaporation section having heat input from the outside and the condensation section in which the working fluid dissipates heat and condenses, and a liquid flow pipe through which these liquid-phase working fluid flows toward the evaporation section; It is a heat pipe having a structure connected in a loop (loop shape) with a steam flow tube through which working fluid vapor flows. With such a structure, the liquid-phase working fluid and the working fluid vapor do not flow through the same location, and thus there is no restriction on the heat transport capability due to the scattering limit described above.

この種のループ型のヒートパイプの一例が特許文献1に記載されている。この公報に記載されたヒートパイプは、液管と蒸気管とが接続された蒸発器を備えており、その蒸発器に、円筒状のウイックが収納されている。   An example of this type of loop-type heat pipe is described in Patent Document 1. The heat pipe described in this publication includes an evaporator in which a liquid pipe and a steam pipe are connected, and a cylindrical wick is accommodated in the evaporator.

したがって上記の公報に記載されたヒートパイプでは、蒸発器に伝達された熱によって、その容器の内面に接している作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気は蒸気管を介して蒸発器から送り出される。一方、液相の作動流体は、液管からウイックに供給され、ウイックで毛細管圧力が生じ、その結果、液相の作動流体は前記容器に供給される。そして、その液相の作動流体が加熱蒸発して蒸気管を経て凝縮部に流動するので、作動流体の潜熱として熱を輸送することができる。   Therefore, in the heat pipe described in the above publication, the working fluid in contact with the inner surface of the container is heated and evaporated by the heat transferred to the evaporator, and the steam is sent out from the evaporator through the steam pipe. It is. On the other hand, the liquid-phase working fluid is supplied from the liquid pipe to the wick, and a capillary pressure is generated in the wick. As a result, the liquid-phase working fluid is supplied to the container. Then, since the liquid-phase working fluid is heated and evaporated and flows through the vapor pipe to the condensing part, heat can be transported as latent heat of the working fluid.

上記構造のループ型ヒートパイプが、例えば、室内外に該室内の空気を冷却する冷却装置として設置され、蒸発部が凝縮部よりも相対的に上側となるトップヒートモードで使用される。このような場合、前記蒸発部内部のウイックに生じる毛細管圧力によって、液相の作動流体が上方に吸引されて前記環状の流路を循環する。その結果、室内の熱が外部に放出される。
特開平10−246583号公報
The loop heat pipe having the above-described structure is installed as a cooling device that cools indoor air, for example, indoors and outdoors, and is used in a top heat mode in which the evaporation unit is relatively above the condensing unit. In such a case, the liquid phase working fluid is sucked upward by the capillary pressure generated in the wick inside the evaporation section and circulates in the annular flow path. As a result, indoor heat is released to the outside.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-246583

上述の冷却装置では、蒸発器における入熱面積すなわち外部の熱源との間の熱交換面積を増大させれば、冷却装置の全体としての熱輸送能力を増大させることができる。その場合、蒸発器の軸長を長くしてその表面積を増大することになり、同時にその蒸発部容器における軸長も増大する。しかしながら、前記蒸発部容器の軸長が増大すると、前記蒸発部容器の軸線方向の両端部における圧力差が増大し、また作動流体の流動距離が増大するので不可避的に圧力損出が増大してしまう。その結果、作動流体が循環し難くなり冷却装置の冷却性能を維持できず、室内における快適性が阻害されるおそれがある。   In the above cooling device, if the heat input area in the evaporator, that is, the heat exchange area with the external heat source is increased, the heat transport capacity of the cooling device as a whole can be increased. In that case, the axial length of the evaporator is lengthened to increase the surface area, and at the same time, the axial length of the evaporator container is also increased. However, when the axial length of the evaporation section container increases, the pressure difference at both ends in the axial direction of the evaporation section container increases, and the flow distance of the working fluid increases, so the pressure loss inevitably increases. End up. As a result, it becomes difficult for the working fluid to circulate, and the cooling performance of the cooling device cannot be maintained, which may impair indoor comfort.

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、トップヒートモードで使用された場合でも作動流体を良好に循環させ、その結果、室内の温度の上昇を低減することができる冷却装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and even when used in the top heat mode, the working fluid can be circulated satisfactorily, and as a result, an increase in indoor temperature can be reduced. The object is to provide a cooling device.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、被冷却部に蒸発部が配置されるとともに、前記被冷却部より低い箇所に設けられている放熱部に凝縮部が配置され、前記被冷却部から前記放熱部に熱を輸送して冷却を行う冷却装置であって、前記蒸発部と前記凝縮部とが、全体として環状流路を形成するように液戻り管と蒸気管とによって連通され、その環状流路内に加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体が封入され、さらに前記蒸発部内部に液相の前記作動流体を浸透させて毛細管圧力を生じさせるウイックが配置されることにより、ループ型ヒートパイプが形成されるとともに、少なくとも1つの前記被冷却部に対して、複数の前記蒸発部が配置されることを特徴とする冷却装置である。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an evaporator is disposed in the cooled part, and a condensing part is disposed in a heat dissipating part provided at a location lower than the cooled part, A cooling device that transports heat from a cooled part to the heat radiating part and performs cooling, and the evaporation part and the condensing part are formed by a liquid return pipe and a steam pipe so as to form an annular channel as a whole. A working wick that is communicated, is heated in the annular flow path, evaporates, dissipates heat, and condenses, and a liquid phase working fluid is infiltrated into the evaporating portion to generate capillary pressure. By doing so, a loop heat pipe is formed, and a plurality of the evaporating parts are arranged for at least one of the cooled parts.

また、請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記複数の各蒸発部に対してそれぞれ前記凝縮部、前記液戻り管、前記蒸気管が連通されることにより、複数の前記ループ型ヒートパイプが形成されていることを特徴とする冷却装置である。   In addition to the configuration of claim 1, the invention of claim 2 is characterized in that the condensing unit, the liquid return pipe, and the steam pipe communicate with the plurality of evaporation units, respectively. The cooling device is characterized in that a loop heat pipe is formed.

さらに、請求項3の発明は、請求項1の構成に加えて、前記複数の各蒸発部に対して連通する前記凝縮部が1つとされていることを特徴とする冷却装置である。   Furthermore, the invention of claim 3 is a cooling device characterized in that, in addition to the configuration of claim 1, the number of the condensing parts communicating with each of the plurality of evaporation parts is one.

そして、請求項4の発明は、請求項2の構成に加えて、前記各液戻り管同士、および各蒸気管同士が隣接するように前記複数のループ型ヒートパイプが配置されることを特徴とする冷却装置である。   The invention of claim 4 is characterized in that, in addition to the configuration of claim 2, the plurality of loop heat pipes are arranged so that the liquid return pipes and the steam pipes are adjacent to each other. It is a cooling device.

また、請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの構成に加えて、前記被冷却部および前記複数の各蒸発部と熱授受可能に接続される受熱板が配置されていることを特徴とする冷却装置である。   Moreover, in addition to the structure in any one of Claim 1 thru | or 4, the invention of Claim 5 arrange | positions the heat-receiving board connected so that heat transfer is possible with the said to-be-cooled part and each said some evaporation part. The cooling device characterized by the above.

請求項1の発明によれば、冷却装置として設置されるループ型ヒートパイプの複数の蒸発部を被冷却部に配置したので、従来よりも前記蒸発部を小さく形成できる。そのため、前記蒸発部における作動流体の入口と出口との圧力差を低減できる。その結果、前記蒸発部における圧力損出を低減できるので、前記ループ型ヒートパイプの動作が安定する。そのため、前記被冷却部に対する前記蒸発部の設定の自由度が向上する。さらに、前記被冷却部の熱を各蒸発部によって分割して凝縮部に輸送し冷却できるので、前記ループ型ヒートパイプの動作温度を低く設定できる。その結果、冷却装置全体の動作を安定なものとすることができるので、前記冷却装置の冷却能力を向上できる。そのため、室内の熱を外部に放熱することができ、室内の継続的な温度上昇が防止できる。   According to the first aspect of the present invention, since the plurality of evaporation parts of the loop heat pipe installed as the cooling device are arranged in the cooled part, the evaporation part can be formed smaller than the conventional one. Therefore, the pressure difference between the inlet and the outlet of the working fluid in the evaporator can be reduced. As a result, pressure loss in the evaporation section can be reduced, so that the operation of the loop heat pipe is stabilized. For this reason, the degree of freedom in setting the evaporation unit with respect to the cooled portion is improved. Furthermore, since the heat of the part to be cooled can be divided by each evaporation part and transported to the condensing part and cooled, the operating temperature of the loop heat pipe can be set low. As a result, since the operation of the entire cooling device can be stabilized, the cooling capacity of the cooling device can be improved. Therefore, the heat in the room can be radiated to the outside, and the continuous temperature rise in the room can be prevented.

また、請求項2の発明によれば、前記複数の各蒸発部に対してそれぞれ前記凝縮部、前記液戻り管、前記蒸気管が連通され、複数の前記ループ型ヒートパイプが形成されている。そのため、前記各ループ型ヒートパイプを冷却装置を構成する部品として共通化できる。   According to a second aspect of the present invention, the condensing unit, the liquid return pipe, and the steam pipe are communicated with the plurality of evaporation units to form a plurality of the loop heat pipes. Therefore, each loop heat pipe can be shared as a component constituting the cooling device.

さらに、請求項3の発明によれば、前記複数の各蒸発部に対して前記凝縮部が形成されている。そのため、前記蒸発部を共通化できるとともに、室内の被冷却部に応じた前記蒸発部を形成できる。   Further, according to the invention of claim 3, the condensing part is formed for each of the plurality of evaporation parts. Therefore, the evaporation unit can be shared, and the evaporation unit corresponding to the indoor portion to be cooled can be formed.

そして、請求項4の発明によれば、複数のループ型ヒートパイプにおける隣接する各管同士の内部の温度の差が微少なものとなり、隣接する各管同士における熱交換を低減できる。その結果、各ループ型ヒートパイプの環状の流路を作動流体が効率良く循環し、冷却装置の冷却性能をさらに向上できる。   And according to invention of Claim 4, the difference of the temperature inside each adjacent tube in a some loop type heat pipe becomes a very small thing, and can reduce the heat exchange between each adjacent tube. As a result, the working fluid efficiently circulates through the annular flow path of each loop heat pipe, and the cooling performance of the cooling device can be further improved.

また、請求項5の発明によれば、さらに、前記被冷却部に熱伝導の良好な受熱板が設けられており、かつ、前記各蒸発部に接続されているので、被冷却部の熱を効率良く各ループ型ヒートパイプに伝達して冷却できる。その結果、冷却装置の冷却性能をさらに向上できる。   Further, according to the invention of claim 5, since the heat receiving plate having good heat conduction is provided in the cooled part and is connected to each of the evaporation parts, the heat of the cooled part is reduced. It can be efficiently transferred to each loop heat pipe and cooled. As a result, the cooling performance of the cooling device can be further improved.

以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明による冷却装置1は、室内外(筐体の内外)に取り付けられている。具体的には、冷却装置1は、複数のループ型ヒートパイプ1Aによって構成されており、このループ型ヒートパイプ1Aを形成している蒸発部コンテナ3が、室内(筐体の内部)に設けられた図示しないパネルの表面に取り付けられている。なお、そのパネルは、直射日光の当たる場所や発熱する器具の近くに配置されている。また、凝縮部コンテナ5が、室外(筐体の外部)に設けられた図示しない放熱部に配置されている。放熱部はパネルよりも下方に位置しており、そのため、前記蒸発部コンテナ3が凝縮部コンテナ5よりも相対的に上方に配置されている。つまり、冷却装置1はトップヒートモードとして使用されている。なお、この具体例によれば、前記パネルがこの発明の被冷却部に相当し、蒸発部コンテナ3がこの発明の蒸発部に相当し、凝縮部コンテナ5がこの発明の凝縮部に相当する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below. The cooling device 1 according to the present invention is attached indoors and outdoors (inside and outside the casing). Specifically, the cooling device 1 is configured by a plurality of loop heat pipes 1A, and the evaporation section container 3 forming the loop heat pipes 1A is provided indoors (inside the casing). It is attached to the surface of a panel (not shown). In addition, the panel is arrange | positioned near the place which receives direct sunlight, and the apparatus which generate | occur | produces heat. Moreover, the condensation part container 5 is arrange | positioned at the thermal radiation part which is provided in the outdoor (outside of a housing | casing) and which is not shown in figure. The heat dissipating part is located below the panel. Therefore, the evaporating part container 3 is disposed relatively above the condensing part container 5. That is, the cooling device 1 is used as a top heat mode. According to this specific example, the panel corresponds to the cooled portion of the present invention, the evaporation portion container 3 corresponds to the evaporation portion of the present invention, and the condensing portion container 5 corresponds to the condensing portion of the present invention.

ループ型ヒートパイプ1Aは、蒸発部コンテナ3と凝縮部コンテナ5とが、液戻り管8と、これより大径の蒸気管9とによって連通され、全体として密閉された環状に形成されている。このヒートパイプ1の内部は、ほぼ完全に脱気された後に、水やアルコールなどの凝縮性の流体が作動流体10として封入されている。   The loop heat pipe 1A is formed in an annular shape in which the evaporation section container 3 and the condensation section container 5 are communicated with each other by a liquid return pipe 8 and a steam pipe 9 having a larger diameter than that, and are sealed as a whole. The inside of the heat pipe 1 is almost completely degassed, and then a condensable fluid such as water or alcohol is enclosed as a working fluid 10.

蒸発部コンテナ3は円筒形に構成されており、その内部に複数のウイック11とウイック12とが収納されている。ウイック11は、作動流体10をループ型ヒートパイプ1内部に循環させるための毛細管圧力を生じるものであり、例えばセラミックやニッケル、銅、銅酸化物等を原料とした多孔質材、あるいはポリエチレン樹脂(例えばUltra High Molecular Weightポリエチレン)などの高分子材料を原料とした多孔質材であって、ウイック12よりも実効毛細管半径が小さく毛細管圧力が大きい構成となっている。一方、ウイック12は、例えば金網やファイバーウイックであって、ウイック11よりも実効毛細管半径が大きく、相対的に流路が大きい構成となっている。ウイック11の外周方向にウイック12が配置されている。また、ウイック11の内周方向には中空部分13が形成されている。   The evaporation section container 3 is configured in a cylindrical shape, and a plurality of wicks 11 and wicks 12 are accommodated therein. The wick 11 generates a capillary pressure for circulating the working fluid 10 inside the loop heat pipe 1. For example, the wick 11 is a porous material made of ceramic, nickel, copper, copper oxide, or the like, or a polyethylene resin ( For example, it is a porous material made of a polymer material such as Ultra High Molecular Weight polyethylene, and has an effective capillary radius smaller than that of the wick 12 and a larger capillary pressure. On the other hand, the wick 12 is, for example, a wire mesh or a fiber wick, and has an effective capillary radius larger than that of the wick 11 and a relatively large flow path. A wick 12 is arranged in the outer peripheral direction of the wick 11. A hollow portion 13 is formed in the inner peripheral direction of the wick 11.

図2に蒸発部コンテナ3の断面図を示してある。蒸発部コンテナ3の内周面には、多数の溝3Aが形成されている。これらの溝3Aは、蒸発部コンテナ3の内周面の面積を増大するように機能し、作動流体蒸気の流路となるものであって、蒸発部コンテナ3の軸線方向に向けて形成されている。なお、この溝3Aは、螺旋状に形成してもよく、またウィック11の内周面の一部に形成されていてもよい。また、ウイック12の外周面に形成されていてもよい。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the evaporation section container 3. A large number of grooves 3 </ b> A are formed on the inner peripheral surface of the evaporation section container 3. These grooves 3 </ b> A function to increase the area of the inner peripheral surface of the evaporation unit container 3 and serve as a flow path for the working fluid vapor, and are formed toward the axial direction of the evaporation unit container 3. Yes. The groove 3A may be formed in a spiral shape or may be formed on a part of the inner peripheral surface of the wick 11. Moreover, you may form in the outer peripheral surface of the wick 12.

ここで、室内における各ループ型ヒートパイプ1Aの配置について説明する。パネルには、図示しない受熱板が設けられている。この受熱板は、銅合金やアルミニウム合金などの熱伝導性の良好な素材によって形成されている。一方、パネルには、上述したように、複数のループ型ヒートパイプ1Aにおける各蒸発部コンテナ3が配置されている。この各蒸発部コンテナ3は、パネルの外縁に沿って配置されており、受熱板と接続されている。具体的には、各蒸発部コンテナ3は、蒸発部コンテナ3における軸線方向に沿って配置されており、ループ型ヒートパイプ1Aにおける蒸気管9と前記ループ型ヒートパイプ1Aと隣接して配置される他のループ型ヒートパイプ1Aの液戻り管8とが隣接している。つまり、各ループ型ヒートパイプ1Aは同じ向きに配置されている。   Here, the arrangement of the loop heat pipes 1A in the room will be described. The panel is provided with a heat receiving plate (not shown). This heat receiving plate is formed of a material having good thermal conductivity such as a copper alloy or an aluminum alloy. On the other hand, as described above, the evaporator containers 3 in the plurality of loop heat pipes 1A are arranged on the panel. Each evaporation part container 3 is arrange | positioned along the outer edge of a panel, and is connected with the heat receiving plate. Specifically, each evaporator section container 3 is disposed along the axial direction of the evaporator section container 3, and is disposed adjacent to the steam pipe 9 in the loop heat pipe 1A and the loop heat pipe 1A. The liquid return pipe 8 of the other loop heat pipe 1A is adjacent. That is, the loop heat pipes 1A are arranged in the same direction.

冷却装置1の液戻り管8の内部には、その半径方向の管壁面にウイック14が配置されている。このウイック14としては、ファイバーウイック、セラミックあるいは金属粉末などを用いた多孔質焼結体が例示される。   Inside the liquid return pipe 8 of the cooling device 1, a wick 14 is arranged on the pipe wall surface in the radial direction. Examples of the wick 14 include a porous sintered body using fiber wick, ceramic, metal powder, or the like.

上記の各ループ型ヒートパイプ1Aは、蒸発部コンテナ3に対して入熱がない場合、作動流体10は蒸発しない。そのため、作動流体10は液相の状態で、蒸発部コンテナ3よりも相対的に下方に配置されている凝縮部コンテナ5の内部に滞留する。この凝縮部コンテナ5と液戻り管8とが連通されている。そのため、作動流体10が液戻り管8内部のウイック14に接触し、ウイック14に毛細管圧力が発生する。この毛細管圧力によって、作動流体10が上方に吸引される。   When each of the loop heat pipes 1 </ b> A has no heat input to the evaporation section container 3, the working fluid 10 does not evaporate. Therefore, the working fluid 10 stays in the condensing unit container 5 disposed in a relatively lower position than the evaporation unit container 3 in a liquid phase state. The condensing unit container 5 and the liquid return pipe 8 are communicated with each other. Therefore, the working fluid 10 comes into contact with the wick 14 in the liquid return pipe 8 and a capillary pressure is generated in the wick 14. The working fluid 10 is sucked upward by this capillary pressure.

一方、室内に入り込む入射光等によって、パネルが加熱されると、受熱板を経由して各蒸発部コンテナ3に対して外部から熱Qが与えられる。液戻り管8内部には、ウイック14によって液相の作動流体10が保持されているので、蒸発部コンテナ3に対する入熱の当初から、前記液戻り管8から蒸発部コンテナ3の内部に、前記保持されている液相の作動流体10が効率よく供給され、ウイック12が作動流体10で湿潤した状態となっている。   On the other hand, when the panel is heated by incident light or the like entering the room, heat Q is applied from the outside to each evaporation container 3 via the heat receiving plate. Since the liquid-phase working fluid 10 is held in the liquid return pipe 8 by the wick 14, the liquid return pipe 8 to the inside of the evaporation section container 3 from the beginning of heat input to the evaporation section container 3. The held liquid-phase working fluid 10 is efficiently supplied, and the wick 12 is wet with the working fluid 10.

各蒸発部コンテナ3に対して外部から熱Qが与えられると、前記蒸発部コンテナ3の内面に接触し、もしくはその近辺にある液相の作動流体10が加熱されて蒸発する。各ウイック11の外周部において生じた作動流体蒸気15は、ウイック12の外周面と蒸発部コンテナ3の内周面との間の空間を通って、前記蒸発部コンテナ3の流出口から蒸気管9に流出する。ウイック12に対しては、ウイック11から前記中空部分13を通って液相の作動流体10が供給されるとともに、それぞれの外周面に向けて分散するように供給される。その結果、前記蒸発部コンテナ3の内周面のほぼ全体に対して液相の作動流体10が供給され、蒸発部コンテナ3における実質的な入熱面積を広くすることができる。そして、作動流体蒸気15は蒸気管9を介して凝縮部コンテナ5に至る。ここで室外に熱Qを放出して作動流体蒸気15が凝縮し、液相になる。   When heat Q is applied to each evaporation unit container 3 from the outside, the liquid-phase working fluid 10 in contact with the inner surface of the evaporation unit container 3 or in the vicinity thereof is heated and evaporated. The working fluid vapor 15 generated in the outer peripheral portion of each wick 11 passes through a space between the outer peripheral surface of the wick 12 and the inner peripheral surface of the evaporation unit container 3, and then passes from the outlet of the evaporation unit container 3 to the steam pipe 9. To leak. The wick 12 is supplied with the liquid-phase working fluid 10 from the wick 11 through the hollow portion 13 and is distributed so as to be dispersed toward the respective outer peripheral surfaces. As a result, the liquid-phase working fluid 10 is supplied to substantially the entire inner peripheral surface of the evaporation section container 3, and the substantial heat input area in the evaporation section container 3 can be widened. The working fluid vapor 15 reaches the condensing unit container 5 through the vapor pipe 9. Here, the heat Q is released to the outside, and the working fluid vapor 15 condenses into a liquid phase.

一方、各蒸発部コンテナ3内部のウイック12の外周部において作動流体10の蒸発が生じることによって、ウイック12の空孔における開口端にメニスカスが生じ、あるいは空孔での液面が低下するので、毛細管圧力によるポンプ力が生じる。このポンプ圧によって液戻り管8内部の作動流体10が上方に吸引される。   On the other hand, the evaporation of the working fluid 10 at the outer peripheral portion of the wick 12 inside each evaporation container 3 causes a meniscus at the opening end in the hole of the wick 12, or the liquid level in the hole decreases. Pumping force is generated by capillary pressure. With this pump pressure, the working fluid 10 inside the liquid return pipe 8 is sucked upward.

上述の冷却装置1では、複数のループ型ヒートパイプ1Aにおける蒸発部コンテナ3をパネルに配置したので、パネルを各ループ型ヒートパイプ1Aによって分割して冷却できる。そのため、各ループ型ヒートパイプ1Aの冷却性能を低く設定できるとともに、その動作温度を低く設定できる。その結果、冷却装置1全体の動作を安定なものとすることができる。   In the cooling device 1 described above, since the evaporation section containers 3 in the plurality of loop heat pipes 1A are arranged on the panel, the panel can be divided and cooled by each loop heat pipe 1A. Therefore, the cooling performance of each loop heat pipe 1A can be set low, and the operating temperature can be set low. As a result, the operation of the entire cooling device 1 can be stabilized.

また、パネルに複数のループ型ヒートパイプ1Aを配置したことにより、パネルに1つのループ型ヒートパイプを配置した場合よりも、蒸発部コンテナ3を縮小して形成できる。そのため、蒸発部コンテナ3における液戻り管8との連結部分と、蒸気管9との連結部分との圧力差を低減できる。さらに、作動流体が蒸発部コンテナ3の内部を流動する際の圧力損失が低減され、ループ型ヒートパイプ1Aの環状の流路に作動流体が効率良く円滑に循環する。その結果、ループ型ヒートパイプ1Aの動作が安定し、パネルを効率良く冷却できる。そのため、パネルの熱を室外に放熱することができ、効率良く前記パネルを冷却できる。その結果、室内の継続的な温度上昇が防止でき、室内を快適な温度にすることができる。   In addition, by arranging a plurality of loop heat pipes 1A on the panel, the evaporation section container 3 can be formed smaller than when one loop heat pipe is arranged on the panel. Therefore, the pressure difference between the connection part with the liquid return pipe 8 and the connection part with the steam pipe 9 in the evaporation unit container 3 can be reduced. Furthermore, the pressure loss when the working fluid flows inside the evaporator container 3 is reduced, and the working fluid circulates efficiently and smoothly in the annular flow path of the loop heat pipe 1A. As a result, the operation of the loop heat pipe 1A is stabilized and the panel can be cooled efficiently. Therefore, the heat of the panel can be radiated to the outside, and the panel can be efficiently cooled. As a result, the continuous temperature rise in the room can be prevented, and the room can be brought to a comfortable temperature.

また、複数の各蒸発部コンテナ3に対してそれぞれ凝縮部コンテナ5、液戻り管8、蒸気管9が連通され、複数のループ型ヒートパイプ1Aが形成されている。そのため、前記各ループ型ヒートパイプ1Aを冷却装置1を構成する部品として共通化できる。さらに、パネルの形状や発熱量に応じた蒸発部コンテナを形成できるので、設定の自由度が向上する。   In addition, a condenser container 5, a liquid return pipe 8, and a steam pipe 9 are communicated with each of the plurality of evaporator containers 3 to form a plurality of loop heat pipes 1 </ b> A. Therefore, each loop heat pipe 1 </ b> A can be shared as a component constituting the cooling device 1. Furthermore, since the evaporation part container according to the shape of a panel and the emitted-heat amount can be formed, the freedom degree of a setting improves.

さらに、パネルに熱伝導の良好な受熱板が設けられており、かつ、各蒸発部コンテナ3と連結されているので、パネルの熱を効率良く各ループ型ヒートパイプ1Aに伝達して冷却できる。   Furthermore, since the heat receiving plate having good heat conduction is provided on the panel and is connected to each evaporation unit container 3, the heat of the panel can be efficiently transmitted to each loop heat pipe 1A and cooled.

また、ループ型ヒートパイプ1Aにおける蒸気管9と他のループ型ヒートパイプ1Aの液戻り管8とが隣接するように配置され、各ループ型ヒートパイプ1Aが同じ向きに配置されているので、冷却装置1の製造時の作業ミスを低減できる。その結果、冷却装置1の製造性が向上する。   Further, the steam pipe 9 in the loop heat pipe 1A and the liquid return pipe 8 of the other loop heat pipe 1A are arranged adjacent to each other, and each loop heat pipe 1A is arranged in the same direction, so that cooling Work mistakes during manufacturing of the device 1 can be reduced. As a result, the manufacturability of the cooling device 1 is improved.

図3に冷却装置1の他の例を示す。図3に示す例では、各ループ型ヒートパイプ1Aにおける液戻り管8同士、および蒸気管9同士が隣接するように前記各ループ型ヒートパイプ1Aが配置されている。   FIG. 3 shows another example of the cooling device 1. In the example shown in FIG. 3, the loop heat pipes 1A are arranged so that the liquid return pipes 8 and the steam pipes 9 of the loop heat pipes 1A are adjacent to each other.

図3に示すように各ループ型ヒートパイプ1Aを配置した場合、隣接する各管同士の内部の温度の差が微少なものとなり、隣接する各管同士における熱交換を低減できる。その結果、各ループ型ヒートパイプ1Aの環状の流路を作動流体10が効率良く循環し、冷却装置1の冷却性能をさらに向上できる。   When each loop heat pipe 1A is arranged as shown in FIG. 3, the temperature difference between the adjacent tubes becomes very small, and the heat exchange between the adjacent tubes can be reduced. As a result, the working fluid 10 efficiently circulates in the annular flow path of each loop heat pipe 1A, and the cooling performance of the cooling device 1 can be further improved.

なお、この発明は上記の具体例に限定されない。すなわち、上記の具体例では、蒸発部コンテナ3がパネルに取り付けられ、凝縮部コンテナ5が室外の所定の場所に取り付けられたが、この発明の冷却装置は、この具体例に限定されない。すなわち、蒸発部コンテナ3もしくは凝縮部コンテナ5が取り付け可能な部位であれば、如何なる形状の部位に取り付けても良い。したがって、例えば各種パネルやシールドルームをこの発明の冷却装置によって冷却することもできる。   In addition, this invention is not limited to said specific example. That is, in the above specific example, the evaporation unit container 3 is attached to the panel and the condensing unit container 5 is attached to a predetermined place outside the room, but the cooling device of the present invention is not limited to this specific example. That is, as long as the evaporation part container 3 or the condensation part container 5 can be attached, it may be attached to any part of the shape. Therefore, for example, various panels and shield rooms can be cooled by the cooling device of the present invention.

この発明のループ型ヒートパイプの一具体例を示す正面図である。It is a front view which shows one specific example of the loop type heat pipe of this invention. 図1のループ型ヒートパイプの蒸発部コンテナを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the evaporation part container of the loop type heat pipe of FIG. この発明の冷却装置の他の具体例を示す簡略的に示す平面図である。It is a top view which shows simply the other specific example of the cooling device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…冷却装置、 1A…ループ型ヒートパイプ、 3…蒸発部コンテナ、 5…凝縮部コンテナ、 8…液戻り管、 9…蒸気管、 10…作動流体、 11,12,14…ウイック。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cooling device, 1A ... Loop type heat pipe, 3 ... Evaporating part container, 5 ... Condensing part container, 8 ... Liquid return pipe, 9 ... Steam pipe, 10 ... Working fluid, 11, 12, 14 ... Wick.

Claims (5)

被冷却部に蒸発部が配置されるとともに、前記被冷却部より低い箇所に設けられている放熱部に凝縮部が配置され、前記被冷却部から前記放熱部に熱を輸送して冷却を行う冷却装置であって、
前記蒸発部と前記凝縮部とが、全体として環状流路を形成するように液戻り管と蒸気管とによって連通され、その環状流路内に加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体が封入され、さらに前記蒸発部内部に液相の前記作動流体を浸透させて毛細管圧力を生じさせるウイックが配置されることにより、ループ型ヒートパイプが形成されるとともに、少なくとも1つの前記被冷却部に対して、複数の前記蒸発部が配置されることを特徴とする冷却装置。
An evaporation unit is disposed in the cooled part, and a condensing unit is disposed in a heat radiating part provided at a position lower than the cooled part, and cooling is performed by transporting heat from the cooled part to the heat radiating part. A cooling device,
A working fluid in which the evaporating part and the condensing part are communicated by a liquid return pipe and a steam pipe so as to form an annular flow path as a whole, heated in the annular flow path to evaporate, and radiated and condensed. And a wick that causes the working fluid in the liquid phase to permeate into the evaporation unit to generate capillary pressure is formed, thereby forming a loop heat pipe and at least one of the cooled parts On the other hand, a plurality of the evaporation units are arranged.
前記複数の各蒸発部に対してそれぞれ前記凝縮部、前記液戻り管、前記蒸気管が連通されることにより、複数の前記ループ型ヒートパイプが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。   The plurality of loop heat pipes are formed by connecting the condensing unit, the liquid return pipe, and the steam pipe to the plurality of evaporation units, respectively. The cooling device as described. 前記複数の各蒸発部に対して連通する前記凝縮部が1つとされていることを特徴とする請求項1に記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 1, wherein the condensing unit communicates with each of the plurality of evaporation units. 前記各液戻り管同士、および各蒸気管同士が隣接するように前記複数のループ型ヒートパイプが配置されることを特徴とする請求項2に記載の冷却装置。   The cooling device according to claim 2, wherein the plurality of loop heat pipes are arranged so that the liquid return pipes and the steam pipes are adjacent to each other. 前記被冷却部および前記複数の各蒸発部と熱授受可能に接続される受熱板が配置されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の冷却装置。   The cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein a heat receiving plate connected to the cooled portion and each of the plurality of evaporation portions so as to be able to transfer heat is disposed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018096615A (en) * 2016-12-13 2018-06-21 トヨタ自動車株式会社 Evaporator

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