JP2007107784A - Loop type heat pipe - Google Patents
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Abstract
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コンテナと、その作動流体の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に関するものである。 The present invention relates to a loop heat pipe in which a container that evaporates a working fluid that transports heat as latent heat and a condensing unit that condenses the vapor of the working fluid are connected by a circulation line.
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、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。この種のヒートパイプの一例として、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ものがある。 The fluid enclosed in a sealed container or pipeline is evaporated by the heat supplied from the outside, the vapor flows to a low-temperature and low-pressure location, then dissipated, and the condensed fluid is input from outside. An apparatus for transporting heat as latent heat of the fluid by recirculating to the evaporation section is conventionally known. As an example of this type of heat pipe, the inside of a pipe-shaped container is filled with a condensable fluid such as water, alcohol, or ammonia after degassing a gas such as air that does not condense at the operating temperature. There is.
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(液相作動流体)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、液相作動流体を蒸発部に貫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。 A heat pipe called a so-called thermosiphon is configured to recirculate condensed liquid-phase working fluid (liquid-phase working fluid) to the lower evaporation section by gravity, so that capillary pressure is generated as a pumping force. Although a wick is not provided, a general heat pipe is not necessarily used in the bottom heat mode where the evaporating part with heat input from the outside is on the lower side, so the liquid phase working fluid flows through the evaporating part. A wick that generates a pumping action is provided.
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。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(作動流体蒸気)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 capillary pressure is generated accordingly, so the liquid-phase working fluid is refluxed toward the evaporation part side inside the wick. . On the other hand, since the working fluid vapor (working fluid vapor) flows from the evaporating part side toward the condensing part where the working fluid condenses, the flow direction of the liquid working fluid recirculating along the wick and the working fluid The direction of steam flow is opposite to each other. For this reason, the liquid-phase working fluid is blown off or blown back by the working fluid vapor on the surface of the wick, which may become a so-called scattering limit and limit the heat transport capability of the heat pipe.
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知られている。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。なお、この種のループ型のヒートパイプの一例が特許文献1ないし3に記載されている。 A loop type heat pipe that can eliminate such inconvenience is known. 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. Examples of this type of loop heat pipe are described in Patent Documents 1 to 3.
特許文献1に記載されたヒートパイプは、液管(液戻り管)と蒸気管とが接続された蒸発器を備え、その蒸発器を構成している容器の内面に軸線方向に向けた直線状の多数の溝が形成され、かつその溝の形成された内面に、多孔質セラミックが密着状態に嵌合させられている。したがって、このヒートパイプでは、蒸発器の外周面に伝達された熱によって、その容器の内周面に接している作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気は容器の内周面に形成された溝を通って軸線方向に流れ、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、液管から多孔質セラミックすなわちウイックに供給され、そのウイックが容器の内面に接触しているので、ウイックの外面で毛細管圧力が生じ、その結果、液相の作動流体はウイックの外面すなわち前記容器の内面に供給される。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。 The heat pipe described in Patent Document 1 includes an evaporator in which a liquid pipe (liquid return pipe) and a steam pipe are connected, and is linear in the axial direction on the inner surface of a container constituting the evaporator. A plurality of grooves are formed, and a porous ceramic is fitted in close contact with the inner surface where the grooves are formed. Therefore, in this heat pipe, the working fluid in contact with the inner peripheral surface of the container is heated and evaporated by the heat transferred to the outer peripheral surface of the evaporator, and the vapor is formed on the inner peripheral surface of the container. It flows axially through the groove and is sent out of the evaporator via a steam pipe. On the other hand, the liquid-phase working fluid is supplied from the liquid tube to the porous ceramic, that is, the wick, and since the wick is in contact with the inner surface of the container, capillary pressure is generated on the outer surface of the wick, resulting in the liquid-phase operation. Fluid is supplied to the outer surface of the wick, that is, the inner surface of 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.
また、特許文献2に記載されたヒートパイプは、蒸発部の凝縮器側入口と蒸気管側出口の間に作動流体が通過するウイックを備え、該フィルターよりも凝縮器側の作動流体を加熱するためのヒータを備えている。したがって、このヒートパイプでは、ヒータによって加熱された作動流体が、ウイックを湿潤させるので、ドライアウトを防止することができる。そのため、重力下で起動時に姿勢を反転(トップヒートの配置からボトムヒートの配置に)させることなくヒートパイプを起動して作動させることができる。
Moreover, the heat pipe described in
さらに、特許文献3に記載されたヒートパイプは、作動媒体を充填したバッファータンクと、このバッファータンクから閉ループ管内に作動媒体を供給可能な供給配管と、供給配管および放出配管の途中に設けられた操作弁とを備え、受熱部への入熱量に対応して、操作弁の開閉を制御するように構成されたものである。したがって、このヒートパイプでは、操作弁の開閉制御によって、充填率が最大輸送量を確保できる充填率になるように供給され、ドライアウトすることなしに、良好な熱輸送を行うことができる。一方、入熱量が減少して所定値以内になった場合は、放出配管の途中に設けられた操作弁を開閉させて、作動媒体を放出配管を介して閉ループ管から放出して、元の最適充填率に戻すことにより、最大熱伝導率を確保でき、良好な熱輸送を行うことができる。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載されたヒートパイプでは、蒸発器(蒸発部)表面を加熱した場合に、液管に熱が伝達され、その蒸発器の内部が蒸気管と同じ圧力(温度)となる。すなわち、蒸発器の内部では、圧力差がなくなるため作動流体が移動しなくなる。また、特許文献3に記載されたヒートパイプでは、バッファータンクから作動流体を供給配管を介してループ型細管内に供給する場合、受熱部の熱によって発生した蒸気が蒸発器と多孔質仕切り板(ウイック)との界面を抜け、バッファータンクに流れ込む、いわゆる逆流現象が起こり、そのため、ヒートパイプの冷却性能の低下または動作停止に繋がるおそれがある。
However, in the heat pipes described in Patent Document 1 and
例えば、ウイック(Wick)がプライマリウイック(Primary Wick)とセカンダリウイック(Secondary Wick)とから構成され、レザーバ(Reservoir)に液戻り管(Liquid Line)が連通し、この液戻り管がセカンダリウイックの内部に延びるように構成され、レザーバ(Reservoir)と蒸発器(エバポレータ;Evaporator)とをこのセカンダリウイックで繋いだ構造では、エバポレータ表面の加熱により発生した蒸気やバブル(気泡)が、エバポレータとウイックとの界面を抜けて、レザーバに流れ込み、ヒートパイプの冷却性能の低下または動作停止に繋がるおそれがある。またこの構造では、プライマリウイックとセカンダリウイックとの2種類のウイックを使用しているため、構造が少し複雑となり、セカンダリウイックとプライマリウイックとの界面に蒸気やバブルが侵入し、ヒートパイプの冷却性能の低下に繋がるおそれもある。さらに、セカンダリウイック(プライマリウイック)の内部へ液戻り管から延びてくるバイヨネットチューブ(Bayonet Tube)の材料が液戻り管と同じ材料(銅など)で、レザーバおよびエバポレータの内部へ熱が伝わった場合には、バイヨネットチューブと液戻り管との間で熱が移動しない。すなわち、レザーバの内部とエバポレータの内部との圧力差がなくなる。そのため、ヒートパイプの冷却性能の低下または動作停止に繋がるおそれもある。 For example, a wick is composed of a primary wick and a secondary wick, and a liquid return line is connected to the reservoir, which is the interior of the secondary wick. In the structure in which a reservoir and an evaporator are connected by this secondary wick, steam and bubbles (bubbles) generated by heating the evaporator surface are generated between the evaporator and the wick. There is a possibility that it flows through the interface and flows into the reservoir, leading to a decrease in the cooling performance of the heat pipe or a stoppage of operation. In addition, since this structure uses two types of wicks, a primary wick and a secondary wick, the structure is a little complicated, and steam and bubbles enter the interface between the secondary wick and the primary wick. There is also a risk that it may lead to a decrease in Furthermore, when the material of the bayonet tube that extends from the liquid return pipe into the secondary wick (primary wick) is the same material (copper, etc.) as the liquid return pipe, heat is transferred to the inside of the reservoir and the evaporator. The heat does not move between the bayonet tube and the liquid return tube. That is, the pressure difference between the inside of the reservoir and the inside of the evaporator is eliminated. Therefore, there is a possibility that the cooling performance of the heat pipe is lowered or the operation is stopped.
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、熱輸送能力の高いループ型ヒートパイプ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 an object thereof is to provide a loop heat pipe having a high heat transport capability.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、外部から加熱される蒸発部と、液相の作動流体を溜める液溜め部と、外部に熱を放散する凝縮部とが、蒸気管と液戻り管とによって環状流路を形成するように連通され、その環状流路の内部に、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たループ型ヒートパイプであって、前記蒸気管に連通した前記蒸発部と前記液戻り管に連通した前記液溜め部とによって一体に形成されたコンテナの内部に、液相の作動流体を浸透させて毛細管圧力を生じさせる多孔質のウイックが設けられ、そのウイックの外周部に、前記コンテナの内部の前記蒸発部と前記液溜め部とを相互に遮蔽して前記蒸発部の内圧が前記液溜め部の内圧に影響を及ぼさないようにする遮蔽部が設けられていることを特徴とするヒートパイプである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a steam pipe comprising an evaporation section heated from the outside, a liquid storage section for storing a liquid-phase working fluid, and a condensation section for dissipating heat to the outside. A loop-type heat pipe that is communicated so as to form an annular flow path by a liquid return pipe, and in which the working fluid that is heated to evaporate and radiates and condenses is enclosed, A porous phase in which a liquid-phase working fluid is permeated into a container formed integrally by the evaporation section communicating with the vapor pipe and the liquid reservoir communicating with the liquid return pipe to generate capillary pressure. A wick is provided, and on the outer periphery of the wick, the evaporation part and the liquid reservoir inside the container are shielded from each other so that the internal pressure of the evaporation part does not affect the internal pressure of the liquid reservoir. There is a shielding part Is a heat pipe which is characterized in.
また、請求項2の発明は、請求項1の発明における前記遮蔽部には前記蒸発部と前記液溜め部との接続位置で使用される高分子材料が含まれていることを特徴とするヒートパイプである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the heat according to the first aspect, wherein the shielding portion includes a polymer material used at a connection position between the evaporation portion and the liquid reservoir portion. It is a pipe.
さらに、請求項3の発明は、請求項1または2の発明における前記液溜め部の内部に対して開口される管状の液流路が、前記コンテナよりも熱伝導率の低い部材によって形成されていることを特徴とするヒートパイプである。
Furthermore, in the invention of
そして、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明における前記蒸発部が、前記液溜め部に向かってほぼ中央に配置されていることを特徴とするヒートパイプである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a heat pipe characterized in that the evaporation section according to any one of the first to third aspects of the present invention is disposed substantially at the center toward the liquid reservoir.
請求項1の発明によれば、蒸気管に連通した蒸発部と液戻り管に連通した液溜め部とによって一体に形成されたコンテナの内部に、液相の作動流体を浸透させて毛細管圧力を生じさせる多孔質のウイックが設けられ、そのウイックの外周に、コンテナの内部を遮蔽して蒸発部の内圧が液溜め部の内圧に影響しないようにする遮蔽部が設けられているので、例えばウイックとコンテナとの界面で蒸気が発生したとしても、蒸発部の内部に在る蒸気が、液溜め部の内部へ移動(逆流)しない。すなわち、遮蔽部によって、蒸発部の内部から、液溜め部の内部への蒸気の侵入(いわゆる蒸気のバックフロー)を防止することができる。さらに、このような構成によって、蒸発部の内圧と液溜め部の内圧とに確実に圧力差(温度差)が生じることになるので、ループ型ヒートパイプの冷却性能の低下や動作の停止を防ぐことができる。その結果、高い熱輸送能力を維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, the liquid phase working fluid is infiltrated into the container formed integrally by the evaporation portion communicating with the steam pipe and the liquid reservoir portion communicating with the liquid return pipe, thereby reducing the capillary pressure. A porous wick to be generated is provided, and on the outer periphery of the wick, there is provided a shielding part that shields the inside of the container so that the internal pressure of the evaporation part does not affect the internal pressure of the liquid reservoir. Even if steam is generated at the interface between the container and the container, the steam present in the evaporation section does not move (backflow) into the liquid reservoir. That is, the shielding portion can prevent vapor from entering from the inside of the evaporation portion to the inside of the liquid reservoir portion (so-called vapor backflow). Further, such a configuration ensures that a pressure difference (temperature difference) is generated between the internal pressure of the evaporation section and the internal pressure of the liquid reservoir, thereby preventing the cooling performance of the loop heat pipe from being deteriorated or stopped. be able to. As a result, a high heat transport capability can be maintained.
また、請求項2の発明によれば、遮蔽部には蒸発部と液溜め部との接続位置で使用される高分子材料が含まれているので、コンテナからの熱がウイックに伝達し難くなる。そのため、ウイックの内部に在る液相の作動流体が蒸気に相変化することを防止することができる。
According to the invention of
さらに、請求項3の発明によれば、液溜め部の内部に対して開口される管状の液流路が、コンテナよりも熱伝導率の低い部材によって形成されているので、ウイックの内部に連通した管状部材には熱が伝達し難くなる。したがって、例えば外部からコンテナに熱を加えた場合に、そのコンテナから液流路に熱が伝達されたとしても、コンテナ(ウイック)の内部の温度や圧力の上昇を抑えることができる。
Further, according to the invention of
そして、請求項4の発明によれば、前記蒸発部が、前記液溜め部に向かってほぼ中央に配置されているので、液溜め部の内部には常に液相の作動流体が溜まることになる。そのため、その液溜め部の内部に溜まった液相の作動流体の熱容量による時定数(時間的な変化を表す定数)をヒートパイプの動作に利用することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the evaporating part is disposed substantially at the center toward the liquid reservoir, a liquid-phase working fluid is always accumulated in the liquid reservoir. . Therefore, the time constant (constant indicating the temporal change) due to the heat capacity of the liquid-phase working fluid accumulated in the liquid reservoir can be used for the operation of the heat pipe.
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明によるループ型ヒートパイプ1は、図1に示すように外部から加熱される蒸発部3と液相の作動流体を溜める液溜め部4とが一体に形成されたコンテナ2と、外部に熱を放散する凝縮部5とが、蒸気管(ベーパライン)6と液戻り管(リキッドライン)7とによって環状流路を形成するように連通されている。なお、蒸発部3と液溜め部4とは、それぞれ蒸気管6と液戻り管7とに連通されている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, a loop heat pipe 1 according to the present invention includes a
上記のコンテナ2は、円筒形状に形成されており、その内部には液相の作動流体を浸透させて毛細管圧力を生じさせる多孔質ウイック8が設けられている。このウイック8の少なくとも一部がコンテナ2の内面に接触しており、ウイック8に浸透した液相の作動流体をコンテナ2の内面に供給するように構成されている。また、ウイック8の外周面とコンテナ2の内周面との間に、軸線方向に延びている蒸気流路が形成されている。これは、コンテナ2から熱を受けて生じた作動流体の蒸気を流通させるためのものであり、コンテナ2の内面もしくはウイック8の外面のいずれか一方または両方に軸線方向に沿って形成した溝によって構成することができる。
The
このような蒸気流路もしくは溝を形成することにより、コンテナ2の内部で蒸気が充満する部分と液溜め部4とが連通してしまうので、これらの部分を遮蔽するために、多孔質ウイック8の外周面のうち蒸発部3と液溜め部4との境界部分に相当する箇所に、環状の弾性部材であるOリング9が配置されている。すなわち、このOリング9は、ウイック8の外周面とコンテナ2の内周面との間の隙間を詰めるように、これら両者の間に圧入されて遮蔽している。したがって、蒸発部3の圧力が液溜め部4に影響を及ぼさないように構成されている。このOリング9がこの発明の遮蔽部に相当している。
By forming such a steam flow path or groove, the portion filled with steam inside the
蒸発部3は、コンテナ2の流出口2Aから、コンテナ2の内周面2BとOリング9との接触部2Cに至る円筒状の部分であり、その内部が空間部10である。一方、液溜め部4は、その接触部2Cからコンテナ2の流入口2Dに至る円筒状の部分であり、その内部が空間部11である。また、蒸発部3は液溜め部4より内径が小さくなっている。さらに、蒸発部3は液溜め部4に向かってほぼ中央に配置されている。蒸発部3の内面には細溝14が形成されており、この細溝14によって蒸気流路が形成されている。なお、蒸発部3は液溜め部4より内径が小さくなっており、接触部2Cには細溝14が形成されていない。ループ型ヒートパイプ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15として封入されている。
The
上記のOリング9は、蒸発部3と液溜め部4との境界位置もしくは接続位置で使用されており、その内側に多孔質ウイック8が挿入されている。したがって、このOリング9によってコンテナ2の内部が蒸発部3と液溜め部4とに区間されて相互に遮蔽され、蒸発部3の内圧が液溜め部4の内圧に影響を及ぼさないので、例えば多孔質ウイック8と蒸発部3(細溝14)との界面で蒸気が発生したとしても、Oリング9によって前記蒸気流路に在る蒸気が空間部11へ移動(逆流)するのを防ぐことができる。すなわち、蒸気流路から空間部11への蒸気の侵入(いわゆる蒸気のバックフロー)を防止することができる。また、Oリング9を高分子材料を原料とした耐水性の部材とすることで、接触部2Cの熱がその同位置において、直接多孔質ウイック8に伝わるのを妨げることができる。そのため、多孔質ウイック8の表面(界面)で液相の作動流体15が蒸気に相変化することが防止される。すなわち、Oリング9は、多孔質ウイック8との界面における断熱効果の役割を担っている。
The O-
多孔質ウイック8の内周方向には中空部分が形成されており、その中空部分に液戻り管16が挿入されている。多孔質ウイック8の一端部8Aは空間部11に突出し、その中空部分が開口して空間部11と連通している。また、多孔質ウイック8は、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る。なお、コンテナ2の材質としては銅などの熱伝導性に優れる金属が採用されている。
A hollow portion is formed in the inner peripheral direction of the porous wick 8, and the
上記の液戻り管16には、テフロンチューブ、シリコンチューブ、ガラス管等が採用され、蒸気管6および液戻り管7(ループ型ヒートパイプ1)の材質としては、熱伝導性に優れる純銅や銅合金もしくはアルミニウム、ニッケル等の金属が採用されている。
The
次にこの発明の作用について具体的に説明する。上述したループヒートパイプ1は、いわゆるトップヒートモードで使用することができ、その場合には、外部から熱Qが伝達される蒸発部3が、外部に放熱する凝縮部5より高い位置に配置される。内部に封入されている作動流体15の量は、液溜め部4における液面がウイック8の下端部より高くなる量に設定されており、したがってウイック8の毛細管作用によって液相の作動流体15が蒸発部3の内周面に供給されている。より具体的には、ウイック8に浸透している液相の作動流体が蒸発部3の内面に接触している。
Next, the operation of the present invention will be specifically described. The loop heat pipe 1 described above can be used in a so-called top heat mode. In this case, the
蒸発部3に対する外部からの入熱によって、ウイック8に浸透している作動流体が蒸発し、その蒸気は細溝14からなる蒸気流路に充満する。このようにして作動流体蒸気が充満する蒸発部3の内部は、前述したOリング9によって液溜め部4に対して遮蔽され、またウイック8が多孔質であっても液相の作動流体が浸透していて蒸気が流通できないようになっている。したがって、蒸発部3の作動流体蒸気が液溜め部4に進入したり、あるいは蒸発部3の圧力が液溜め部4に及んだりすることが防止もしくは抑制される。
The working fluid penetrating the wick 8 evaporates due to heat input from the outside to the
一方、凝縮部5では、放熱が生じているから、その内部の圧力が相対的に低くなっている。そのために、蒸発部3で発生した作動流体蒸気は、蒸気管6を通って凝縮部5に向けて流動する。そして、その潜熱を外部に放出して凝縮する。
On the other hand, in the condensing
この凝縮部5に一端部が連通されている液戻り管7の他方の端部は、前述したウイック8の内部に挿入されているものの、両者の間に隙間が形成されていてその隙間を介して液溜め部4の内部に連通している。したがって、液戻り管7は、実質的に、凝縮部5と液溜め部4とを直接連通している。
The other end of the
このように、凝縮部5の一端部は、蒸気管6を介して、相対的に高圧の蒸発部3に連通し、他方の端部は、液戻り管7を介して、相対的に低圧の液溜め部4に連通しているので、これらの圧力差あるいはエネルギー差によって、凝縮部5の液相作動流体は液溜め部4に向けて押し上げられ、あるいは液溜め部4に吸引される。すなわち、作動流体は、蒸発部3と凝縮部5との間を、蒸気管6及び液戻り管7を介して循環流動し、その過程で蒸発と凝縮とを行うので、蒸発部3から凝縮部5に対して、潜熱の形で熱を輸送することができる。
In this way, one end of the condensing
特に、上述したこの発明に係るループヒートパイプ1では、蒸発部3と同じ側に設けられている液溜め部4を、蒸発部3の内部圧力が及ばないように蒸発部3に対して遮蔽してあるので、液相の作動流体が重力に抗して上昇しやすくなり、その結果、いわゆるトップヒートモードでの熱の輸送高さを従来より高くすることができる。
In particular, in the loop heat pipe 1 according to the present invention described above, the liquid reservoir 4 provided on the same side as the
なお、上記の毛細管圧力によって、液戻り管16の内部に在る液相の作動流体15は空間部11に流出する。ここで、蒸発部3が、液溜め部4に向かってほぼ中央に配置されているので、空間部11には常に液相の作動流体15が溜まることになる。そのため、その空間部11に溜まった液相の作動流体15の熱容量による時定数(時間的な変化を表す定数)をヒートパイプの動作に利用することができる。
The liquid
図2は、多孔質ウイック8の他端部8Bと、コンテナ2の流出口2Aとの間に形成された空間部10A(多孔質ウイック8の一端部8A側)に、高分子製のキャップ20が配置された他の具体例を示す図であり、このようにコンテナ2の蒸気管6側にキャップ20を取り付けることにより、例えばループ型ヒートパイプ1のスタートアップ時に、液相の作動流体(水)15が多孔質ウイック8を貫通したとしても、その作動流体15が蒸気管6側に噴出するのを防ぐことができる。
FIG. 2 shows a
1…ループ型ヒートパイプ、 2…コンテナ、 3…蒸発部、 4…液溜め部、 5…凝縮部、 6…蒸気管、 7,16…液戻り管、 8…多孔質ウイック、 9…Oリング、 10,11…空間部、 15…作動流体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loop type heat pipe, 2 ... Container, 3 ... Evaporating part, 4 ... Liquid reservoir part, 5 ... Condensing part, 6 ... Steam pipe, 7, 16 ... Liquid return pipe, 8 ... Porous wick, 9 ... O-
Claims (4)
前記蒸気管に連通した前記蒸発部と前記液戻り管に連通した前記液溜め部とによって一体に形成されたコンテナの内部に、液相の作動流体を浸透させて毛細管圧力を生じさせる多孔質のウイックが設けられ、そのウイックの外周部に、前記コンテナの内部の前記蒸発部と前記液溜め部とを相互に遮蔽して前記蒸発部の内圧が前記液溜め部の内圧に影響を及ぼさないようにする遮蔽部が設けられていることを特徴とするループ型ヒートパイプ。 An evaporation section heated from the outside, a liquid storage section for storing a liquid-phase working fluid, and a condensation section for dissipating heat to the outside are communicated so as to form an annular flow path by a steam pipe and a liquid return pipe. , A loop heat pipe in which a working fluid that is heated to evaporate and radiates and condenses is enclosed inside the annular flow path,
A porous phase in which a liquid-phase working fluid is permeated into a container formed integrally by the evaporation section communicating with the vapor pipe and the liquid reservoir communicating with the liquid return pipe to generate capillary pressure. A wick is provided, and on the outer periphery of the wick, the evaporation part and the liquid reservoir inside the container are shielded from each other so that the internal pressure of the evaporation part does not affect the internal pressure of the liquid reservoir. A loop-type heat pipe, characterized in that a shielding part is provided.
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008153071A1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Asahi Kasei Fibers Corporation | Loop heat pipe type heat transfer device |
KR100995419B1 (en) | 2008-07-01 | 2010-11-18 | 연세대학교 산학협력단 | flat bifacial evaporator of loop heat pipe |
JP2011009312A (en) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Fujitsu Ltd | Heat transfer device and electronic apparatus |
WO2012049752A1 (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 富士通株式会社 | Loop-shaped heat pipe and electronic device |
JP2012083082A (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Fujitsu Ltd | Loop-type heat pipe, and electronic apparatus equipped with the same |
JP2015072081A (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | 日本軽金属株式会社 | Loop type heat pipe and manufacturing method of loop type heat pipe |
CN111076582A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-28 | 北京空间机电研究所 | Anti-reflux multi-core capillary pump assembly for spacecraft |
CN113758967A (en) * | 2021-09-18 | 2021-12-07 | 西安交通大学 | Heat transfer limit measurement experimental device and method for stepped metal heat pipe liquid absorption core |
CN114017270A (en) * | 2021-11-11 | 2022-02-08 | 张家港市恒强冷却设备有限公司 | Wind turbine generator system heat abstractor based on disconnect-type heat pipe exchanger |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10246583A (en) * | 1997-03-07 | 1998-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | Evaporator and loop type heat pipe employing it |
JPH11514081A (en) * | 1996-08-12 | 1999-11-30 | サントル・ナシヨナル・デテュド・スパシアル | Capillary evaporator for two-phase loop energy transfer between hot and cold heat sources |
JP2000146471A (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | Loop type heat pipe |
JP2003269878A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Loop type heat pipe evaporator |
-
2005
- 2005-10-12 JP JP2005297818A patent/JP2007107784A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11514081A (en) * | 1996-08-12 | 1999-11-30 | サントル・ナシヨナル・デテュド・スパシアル | Capillary evaporator for two-phase loop energy transfer between hot and cold heat sources |
JPH10246583A (en) * | 1997-03-07 | 1998-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | Evaporator and loop type heat pipe employing it |
JP2000146471A (en) * | 1998-11-16 | 2000-05-26 | Mitsubishi Electric Corp | Loop type heat pipe |
JP2003269878A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Loop type heat pipe evaporator |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008153071A1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Asahi Kasei Fibers Corporation | Loop heat pipe type heat transfer device |
EP2157391A1 (en) * | 2007-06-15 | 2010-02-24 | Asahi Kasei Fibers Corporation | Loop heat pipe type heat transfer device |
JPWO2008153071A1 (en) * | 2007-06-15 | 2010-08-26 | 旭化成せんい株式会社 | Loop heat pipe type heat transfer device |
EP2157391A4 (en) * | 2007-06-15 | 2011-07-27 | Asahi Kasei Fibers Corp | Loop heat pipe type heat transfer device |
KR100995419B1 (en) | 2008-07-01 | 2010-11-18 | 연세대학교 산학협력단 | flat bifacial evaporator of loop heat pipe |
JP2011009312A (en) * | 2009-06-23 | 2011-01-13 | Fujitsu Ltd | Heat transfer device and electronic apparatus |
CN103080689A (en) * | 2010-10-14 | 2013-05-01 | 富士通株式会社 | Loop-shaped heat pipe and electronic device |
JP2012083082A (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-26 | Fujitsu Ltd | Loop-type heat pipe, and electronic apparatus equipped with the same |
WO2012049752A1 (en) * | 2010-10-14 | 2012-04-19 | 富士通株式会社 | Loop-shaped heat pipe and electronic device |
US20130160974A1 (en) * | 2010-10-14 | 2013-06-27 | Fujitsu Limited | Loop heat pipe and electronic apparatus |
JP5637216B2 (en) * | 2010-10-14 | 2014-12-10 | 富士通株式会社 | Loop heat pipe and electronic equipment |
JP2015072081A (en) * | 2013-10-02 | 2015-04-16 | 日本軽金属株式会社 | Loop type heat pipe and manufacturing method of loop type heat pipe |
CN111076582A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-28 | 北京空间机电研究所 | Anti-reflux multi-core capillary pump assembly for spacecraft |
CN113758967A (en) * | 2021-09-18 | 2021-12-07 | 西安交通大学 | Heat transfer limit measurement experimental device and method for stepped metal heat pipe liquid absorption core |
CN114017270A (en) * | 2021-11-11 | 2022-02-08 | 张家港市恒强冷却设备有限公司 | Wind turbine generator system heat abstractor based on disconnect-type heat pipe exchanger |
CN114017270B (en) * | 2021-11-11 | 2023-10-27 | 张家港市恒强冷却设备有限公司 | Wind turbine generator system heat abstractor based on disconnect-type heat pipe heat exchanger |
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