JP2012215375A - 熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ、及び逆止弁により熱輸送方向の自動切替が可能なヒートパイプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 熱媒液Lとの熱交換が可能な部位として、第一熱交換部1と;高位タンク2と;第二熱交換部3とを備える一方、これらの部位を繋ぐ配管として、第一の液上昇管4と;第一の液下降管5と;第二の液上昇管6と;第二の液下降管7とを配設し、
更に、前記第一熱交換部1と第二熱交換部3には、受熱に応じて第一の液上昇管4または第二の液上昇管6中に気泡Bを供給する気泡供給手段を設けると共に、少なくとも第一の液上昇管4と第一の液下降管5の何れか一方にバルブVを配設して構成した。
【選択図】 図1
Description
熱媒液Lとの熱交換が可能な部位として、受熱部Hおよび放熱部Cに兼用でき、かつ、上部に蒸気の滞留スペースSを有する第一熱交換部1と;この第一熱交換部1よりも上側に配置され、かつ、上部に蒸気の滞留スペースSを有する高位タンク2と;前記第一熱交換部1よりも下側に配置され、かつ、受熱部Hとしても放熱部Cとしても使用できる第二熱交換部3とを備える一方、
これらの部位を繋ぐ配管として、前記第一熱交換部1と高位タンク2とを連結する第一の液上昇管4と;高位タンク2と第二熱交換部3とを連結する第一の液下降管5と;第二熱交換部3と第一熱交換部1とを連結する第二の液上昇管6と;第一熱交換部1と第二熱交換部3とを連結する第二の液下降管7とを配設し、
更に、前記第一熱交換部1と第二熱交換部3には、受熱に応じて第一の液上昇管4または第二の液上昇管6中に気泡Bを供給する気泡供給手段を設けると共に、少なくとも第一の液上昇管4と第一の液下降管5の何れか一方にバルブVを配設して構成したことにより、
前記第一熱交換部1を受熱部Hとするトップヒートや第二熱交換部3を受熱部Hとするボトムヒートの使用モードに応じて前記バルブVを開または閉の状態として熱媒液Lの循環路を選択可能とした点に特徴がある。
トップヒート時にはバイパス路61のバルブVのみを開の状態として、バイパス路61を流れる熱媒液Lで第一の液上昇管4を冷却可能とする一方、ボトムヒート時には本流路62のバルブVのみを開の状態として、第二熱交換部3で発生した気泡Bを第一熱交換部1へと移送可能とすることもできる。なお、トップヒート時に第一の液上昇管4を冷却すれば、管中を流れる気泡が縮小・消滅するためヒートパイプの熱輸送性が向上する。
本発明の実施例1について、図1から図6に基いて説明する。同図において、符号1で指示するものは、第一熱交換部であり、符号2で指示するものは、高位タンクである。また符号3で指示するものは、第二熱交換部であり、符号4で指示するものは、第一の液上昇管である。また符号5で指示するものは、第一の液下降管であり、符号6で指示するものは、第二の液上昇管である。また符号7で指示するものは、第二の液下降管である。
この実施例1では、ヒートパイプに収容された熱媒液Lの熱交換を行う部位として、受熱部Hにも放熱部Cにもなる第一熱交換部1を上下方向の中間位置に設けると共に、この第一熱交換部1の上側には高位タンク2を、下側には第一熱交換部1と同じく受熱部Hにも放熱部Cにもなる第二熱交換部3を設けている(図1参照)。
次に、上記ヒートパイプの使用方法について簡単に説明する。まず、第一熱交換部1を受熱部Hとし、第二熱交換部3を放熱部Cとしてトップヒートで使用する場合には、使用前に第二の液下降管7のバルブVを閉じて、第一の液上昇管4のバルブVのみが開いた状態とする。
次に、上記ヒートパイプを用いて行った効果の実証試験(I)について説明する。まずこの実証試験(I)では、図4に示すように第一熱交換部1、高位タンク2、第二熱交換部3をラック上に配置してヒートパイプを組み立てた。
次に、本発明の実施例2について、図7に基いて説明する。この実施例2では、実施例1のヒートパイプにおけるバルブVの配置を、第一の液上昇管4から第一の液下降管5に変更している。また第一の液下降管5のバルブVは、第一の液下降管5と第二の液下降管7の合流部位よりも第一熱交換部1に近い位置に配置している。
次に、本発明の実施例3について、図8から図11に基いて説明する。この実施例3では、第一の液下降管5と第二の液下降管7を統合せずに配設している(図8参照)。具体的には、高位タンク2の下部と第二熱交換部3の下部を第一の液下降管5で連結し、第一熱交換部1の下部と第二熱交換部3の上部を第二の液下降管7で連結している。
次に、上記ヒートパイプの使用方法について簡単に説明する。まず、トップヒートで使用する場合には、使用前に第一の液上昇管4に設けたバルブVを開いた状態とする。これにより、図9(a)に示すように、第一熱交換部1内の熱媒液Lを高位タンク2や第二熱交換部3を経由して循環させることができる。
次に、上記ヒートパイプを用いて行った効果の実証試験(II)について説明する。この実証試験(II)では、実証試験(I)と同じく第一熱交換部1、高位タンク2、第二熱交換部3をラック上に配置してヒートパイプを組み立て、配管には内部を流動する熱媒液L及び気泡を確認するための窓部を設けた(図示せず)。
次に、本発明の実施例4について、図12に基いて説明する。この実施例4では、実施例3のヒートパイプにおけるバルブVの配置を、第一の液上昇管4から第一の液下降管5に変更して構成している。そして、このようにバルブVの配置を変更した場合でも、実施例3と同様、バルブVの開閉によってトップヒートとボトムヒートの切り替えを容易に行うことができる。
次に、本発明の実施例5について、図13に基いて説明する。この実施例5では、第一の液上昇管4と第二の液下降管7とを第一熱交換部1に連結した一本の配管を分岐させて構成し、更にこの分岐点に三方弁V3を配設することによって、第一の液上昇管4と第二の液下降管7のバルブを一つに纏めた。
次に、本発明の実施例6について、図14及び図15に基いて説明する。この実施例6では、図14に示すように、第二の液上昇管6に第一の液上昇管4と熱交換が行えるように迂回させたバイパス路61を設け、更にこのバイパス路61とこのバイパス路61の分岐・合流部位に挟まれた本流路62の両方にバルブV・Vを設けた。
次に、本発明の実施例7について、図16及び図17に基いて説明する。この実施例7では、図16に示すように、第一の液上昇管4に第一熱交換部1から高位タンク2への熱媒液Lの移動が可能な逆止弁V4を配設すると共に、第二の液下降管7に第一熱交換部1から第二熱交換部3への熱媒液Lの移動が可能な逆止弁V2を配設した。そして、第二の液下降管7の逆止弁V2よりも第一の液上昇管4の逆止弁V4の方が、最小開弁圧力差が小さくなるようにした。
次に、実施例7のヒートパイプを使用して行った効果の実証試験(III)について説明する。この実証試験(III)では、実証試験(I)(II)と同様にラック上にヒートパイプを組み立て(図示せず)、熱媒液Lにエタノール(70%)・水(30%)の混合液を使用した。
次に、本発明の実施例8について、図19に基いて説明する。この実施例8では、実施例7と同じく第一の液上昇管4に逆止弁V4を設ける一方、第一の液下降管5と第二の液下降管7にそれぞれ独立した配管を使用した。これにより、第二の液下降管7に逆止弁を設けなくても自動的な熱輸送方向の切り替えが可能となった。
2 高位タンク
3 第二熱交換部
4 第一の液上昇管
5 第一の液下降管
6 第二の液上昇管
61 バイパス路
62 本流路
7 第二の液下降管
L 熱媒液
H 受熱部
C 放熱部
P 気泡生成部
V バルブ
V1 開閉弁
V2・V4 逆止弁
V3 三方弁
B 気泡
W 窓部
E 液面計
J ジャケット
S 給液口
D 排液口
Claims (9)
- 受熱部(H)と放熱部(C)の間で熱媒液(L)を循環させて熱輸送を行うヒートパイプであって、
熱媒液(L)との熱交換が可能な部位として、受熱部(H)としても放熱部(C)としても使用でき、かつ、上部に蒸気の滞留スペース(S)を有する第一熱交換部(1)と;この第一熱交換部(1)よりも上側に配置され、かつ、上部に蒸気の滞留スペース(S)を有する高位タンク(2)と;前記第一熱交換部(1)よりも下側に配置され、かつ、受熱部(H)および放熱部(C)に兼用できる第二熱交換部(3)とを備える一方、
これらの部位を繋ぐ配管として、前記第一熱交換部(1)と高位タンク(2)とを連結する第一の液上昇管(4)と;高位タンク(2)と第二熱交換部(3)とを連結する第一の液下降管(5)と;第二熱交換部(3)と第一熱交換部(1)とを連結する第二の液上昇管(6)と;第一熱交換部(1)と第二熱交換部(3)とを連結する第二の液下降管(7)とを配設し、
更に、前記第一熱交換部(1)と第二熱交換部(3)には、受熱に応じて第一の液上昇管(4)または第二の液上昇管(6)中に気泡(B)を供給する気泡供給手段を設けると共に、少なくとも第一の液上昇管(4)と第一の液下降管(5)の何れか一方にバルブ(V)を配設して構成したことにより、
前記第一熱交換部(1)を受熱部(H)とするトップヒートや第二熱交換部(3)を受熱部(H)とするボトムヒートの使用モードに応じて前記バルブ(V)を開または閉の状態として熱媒液(L)の循環路を選択可能としたことを特徴とする熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。 - 第一の液上昇管(4)にバルブ(V)を備えた請求項1記載のヒートパイプにおいて、第一の液下降管(5)と第二の液下降管(7)とを中間部位で統合すると共に、第二の液下降管(7)における前記統合された合流部位よりも第一熱交換部(1)に近い位置にバルブ(V)を配設して構成したことを特徴とする熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。
- 第一の液下降管(5)にバルブ(V)を備えた請求項1記載のヒートパイプにおいて、第一の液下降管(5)と第二の液下降管(7)とを中間部位で統合すると共に、第二の液下降管(7)における前記統合された合流部位よりも第一熱交換部(1)に近い位置にバルブ(V)を配設し、更に第一の液下降管(5)のバルブ(V)についても、前記合流部位よりも高位タンク(2)に近い位置に配置したことを特徴とする熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。
- 第二の液下降管(7)に配設するバルブ(V)に、熱媒液(L)の第一熱交換部(1)から第二熱交換部(3)への移動のみが可能な逆止弁(V2)を用いたことを特徴とする請求項2または3に記載の熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。
- 液上昇管への気泡供給手段として、第一熱交換部(1)或いは第二熱交換部(3)の上壁または側壁に、内部に蒸気が収容される上向きに突き出た窪みであって、出口幅が1mm以上の気泡生成部(P)を設け、更にこの気泡生成部(P)から発生した気泡(B)を導入できるように液上昇管の端部を配置したことを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。
- 液上昇管への気泡供給手段として、第一熱交換部(1)或いは第二熱交換部(3)の上部に蒸気の滞留スペース(S)を形成し、更に液上昇管の端部を、前記第一熱交換部(1)または第二熱交換部(3)の上側から蒸気の滞留スペース(S)を通して熱媒液(L)中に差し込んで構成したことを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。
- 第二の液上昇管(6)に、第一の液上昇管(4)と熱交換が行えるように迂回させたバイパス路(61)を設けると共に、このバイパス路(61)とバイパス路(61)の分岐・合流部位に挟まれた本流路(62)とにバルブ(V)(V)を設けて構成したことにより、
トップヒート時にはバイパス路(61)のバルブ(V)のみを開の状態として、バイパス路(61)を流れる熱媒液(L)で第一の液上昇管(4)を冷却可能とする一方、ボトムヒート時には本流路(62)のバルブ(V)のみを開の状態として、第二熱交換部(3)で発生した気泡(B)を第一熱交換部(1)へと移送可能としたことを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載の熱輸送方向を切替可能なヒートパイプ。 - 受熱部(H)と放熱部(C)の間で熱媒液(L)を循環させて熱輸送を行うヒートパイプであって、
熱媒液(L)との熱交換が可能な部位として、受熱部(H)としても放熱部(C)としても使用でき、かつ、上部に蒸気の滞留スペース(S)を有する第一熱交換部(1)と;この第一熱交換部(1)よりも上側に配置され、かつ、上部に蒸気の滞留スペース(S)を有する高位タンク(2)と;前記第一熱交換部(1)よりも下側に配置され、かつ、受熱部(H)および放熱部(C)に兼用できる第二熱交換部(3)とを備える一方、
これらの部位を繋ぐ配管として、前記第一熱交換部(1)と高位タンク(2)とを連結する第一の液上昇管(4)と;高位タンク(2)と第二熱交換部(3)とを連結する第一の液下降管(5)と;第二熱交換部(3)と第一熱交換部(1)とを連結する第二の液上昇管(6)と;第一熱交換部(1)と第二熱交換部(3)とを連結する第二の液下降管(7)とを配設し、
更に、前記第一熱交換部(1)と第二熱交換部(3)に、受熱に応じて第一の液上昇管(4)または第二の液上昇管(6)中に気泡(B)を供給する気泡供給手段を設けると共に、
第一の液上昇管(4)に、第一熱交換部(1)から高位タンク(2)にのみ熱媒液(L)が移動可能な逆止弁(V4)を、また第二の液下降管(7)に、第一熱交換部(1)から第二熱交換部(3)にのみ熱媒液(L)が移動可能な逆止弁(V2)を配設して、第二の液下降管(7)の逆止弁(V2)の最小開弁圧力差を、第一の液上昇管(4)の逆止弁(V4)よりも小さく設定したことにより、
前記第一熱交換部(1)が受熱部(H)となるトップヒートの温度環境や第二熱交換部(3)が受熱部(H)となるボトムヒートの温度環境に応じて、対応する逆止弁(V4)(V2)が開いて熱媒液(L)の循環路が自動的に切り替わることを特徴とする逆止弁により熱輸送方向の自動切替が可能なヒートパイプ。 - 受熱部(H)と放熱部(C)の間で熱媒液(L)を循環させて熱輸送を行うヒートパイプであって、
熱媒液(L)との熱交換が可能な部位として、受熱部(H)としても放熱部(C)としても使用でき、かつ、上部に蒸気の滞留スペース(S)を有する第一熱交換部(1)と;この第一熱交換部(1)よりも上側に配置され、かつ、上部に蒸気の滞留スペース(S)を有する高位タンク(2)と;前記第一熱交換部(1)よりも下側に配置され、かつ、受熱部(H)および放熱部(C)に兼用できる第二熱交換部(3)とを備える一方、
これらの部位を繋ぐ配管として、前記第一熱交換部(1)と高位タンク(2)とを連結する第一の液上昇管(4)と;高位タンク(2)と第二熱交換部(3)とを連結する第一の液下降管(5)と;第二熱交換部(3)と第一熱交換部(1)とを連結する第二の液上昇管(6)と;第一熱交換部(1)と第二熱交換部(3)とを連結する第二の液下降管(7)とを配設し、
更に、前記第一熱交換部(1)と第二熱交換部(3)に、受熱に応じて第一の液上昇管(4)または第二の液上昇管(6)中に気泡(B)を供給する気泡供給手段を設けると共に、
第一の液下降管(5)と第二の液下降管(7)にそれぞれ独立した配管を使用して、第一の液上昇管(4)に、高位タンク(2)から第二熱交換部(3)にのみ熱媒液(L)が移動可能な逆止弁(V4)を配設したことにより、
前記第一熱交換部(1)が受熱部(H)となるトップヒートの温度環境や第二熱交換部(3)が受熱部(H)となるボトムヒートの温度環境に応じて、逆止弁(V4)が開閉して熱媒液(L)の循環路が自動的に切り替わることを特徴とする逆止弁により熱輸送方向の自動切替が可能なヒートパイプ。
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