JP3946551B2 - Loop heat pipe evaporator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、宇宙用や民生用の発熱機器の冷却に使用されるループ型ヒートパイプの蒸発器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ループ型ヒートパイプの蒸発器は、熱雰囲気に置かれる蒸発器本体と、この蒸発器本体に内蔵されて液溜め部を形成するウイックと、このウイックと前記蒸発器本体の内壁面との間に形成された蒸気流路と、この蒸気流路と凝縮器とを接続する蒸気管と、前記蒸発器本体の壁部を貫いて前記液溜め部に連通され、前記凝縮器で凝縮された冷却液を前記液溜め部に戻すための単管からなる液管とを備え、その液管が前記蒸気流路に露出した構成となっている。
【0003】
次に動作について説明する。
蒸発器本体内部のウイックには液溜め部の液が毛細管現象で浸透していることにより、蒸発器本体が加熱されると、前記ウイックの外周から蒸気が発生する。この蒸気は、蒸発器本体とウイックとの間の蒸気流路を通って蒸気管から凝縮器に向って流れることで凝縮され、これにより凝縮された冷却液が液管から前記ウイック内部の液溜め部に戻される。液溜め部に戻った冷却液はウイックに毛細管現象で浸透するため、ウイック外周からは連続的に蒸気が発生する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のループ型ヒートパイプの蒸発器は以上のように構成されているので、凝縮器で凝縮された冷却液をウイック内部の液溜め部に戻す単管構成の液管は蒸発器本体とウイックとの間の蒸気流路に露出した状態にあって何ら断熱されておらず、このため、前記蒸気流路を流れる蒸気で前記液管が加熱されることにより、その液管からウイック内部の液溜め部に戻ってくる液が高温化するという課題があった。すなわち、ウイック内部の液溜め部に戻ってくる液が高温化すると、その高温液によって前記液溜め部の液温が上昇し、これに伴ってウイック外周から発生する蒸気の温度も上昇するため、ループ型ヒートパイプ系全体の温度が上昇し、そのループ型ヒートパイプの蒸発器による冷却対象の発熱機器の許容温度を超えてしまうという課題があった。
【0005】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、凝縮器からウイック内部の液溜め部に戻る冷却液が、ウイック外周から発散されて蒸発器本体内部を流れる蒸気で加熱されるのを防止し、ループ型ヒートパイプ系全体の温度を低く保つことができるループ型ヒートパイプの蒸発器を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るループ型ヒートパイプの蒸発器は、加熱雰囲気に設置される蒸発器本体と、この蒸発器本体に内蔵されて液溜め部を形成するウイックと、このウイックと蒸発器本体の内壁面との間に形成された蒸気流路と、この蒸気流路と凝縮器とを接続する蒸気管と、蒸発器本体の壁部を貫いて液溜め部に連通され、凝縮器で凝縮された冷却液を液溜め部に戻す液管とを備えたループ型ヒートパイプの蒸発器において、凝縮器からの冷却液をウイック内部の液溜め部に戻す液管の少なくとも蒸気流路での蒸気接触部位を套管で覆い、その套管と前記液管との間に断熱空間を形成した二重管構造からなり、前記套管のウイック側の端面は封止され、前記套管のもう一方の端面は上記蒸発器本体外側に開放したものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1(a)はこの発明の実施の形態1によるループ型ヒートパイプの蒸発器を示す断面図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿った断面矢視図である。
図において、1は冷却対象となる発熱機器に取り付けられる蒸発器本体(蒸発器容器)であり、従って、その蒸発器本体1は加熱雰囲気に設置されるものである。2は蒸発器本体1に内蔵された多孔質のウイックであり、主としてニッケルやステンレス,チタンなどの金属繊維または金属粉の焼結により作製されるが、セラミックなどの非金属材で形成することも可能である。2a,2bは前記ウイック2の軸方向両端に設けられた断熱性のウイック端板、2cは前記ウイック2の外周面に一体形成されて軸方向に延びる複数の突起部であり、これらの突起部2cは前記ウイック2の外周面からラジアル方向に突出しており、その突起部2cの先端は蒸発器本体1の内周面に接合されている。
【0009】
3は前記ウイック2の内部によって形成された液溜め部、4は前記蒸発器本体1の内壁面と前記ウイック2の外壁面との間に形成された蒸気流路であり、この蒸気流路4は前記ウイック2の外周面部では突起部2cによって仕切られている。5は前記蒸気流路4と凝縮器(図示せず)の入口とを接続する蒸気管、6は凝縮器で凝縮された冷却液を前記液溜め部3に戻すための液管、7はその液管6の蒸気接触部位を覆う套管、8は前記液管6と套管7との間に形成された断熱空間である。
【0010】
ここで、前記液管6と套管7の関連構成について詳述すると、蒸発器本体1の軸方向一端の端壁(図1中で左側の端壁)と、該端壁に対面するウイック端板2aとの軸心部に跨って前記套管7を気密状態に貫設し、この套管7に前記液管6を挿通して該液管6と前記套管7との間に断熱空間8を形成したものである。なお、前記断熱空間8の液溜め部3側の開口端は液密状態に封止されているものである。従って、前記液管6は、蒸発器本体1の軸方向一端壁とウイック端板2aとの間の蒸気流路4で蒸気に接触する部位が套管7で覆われた二重管断熱構造となっているものである。
【0011】
次に動作について説明する。
蒸発器本体1内部のウイック2には液溜め部3の液が毛細管現象で浸透しており、この状態の蒸発器本体1が発熱機器からの放熱で加熱されると、その熱が蒸発器本体1の内周面とウイック2の突起部2cとの接合部からウイック2に伝達される。これによりウイック2および液溜め部3の液が加熱されるため、そのウイック2の外周面からは蒸気が発散する。この蒸気は、蒸気流路4を通って蒸気管5から凝縮器(図示せず)に向って流れ、該凝縮器で凝縮される。これにより凝縮された冷却液が液管6から前記液溜め部3に戻される。このとき、蒸発器本体1の軸方向一端の端壁とウイック端板2aとの間の蒸気流路4を横切る液管6が套管7で覆われ、その液管6と套管7との間に断熱空間8が形成され、この断熱空間8が特に宇宙では真空断熱空間となるため、前記蒸気流路4を流れる蒸気によって前記液管6が加熱されるようなことがなくなる。従って、液管6から液溜め部3に戻る冷却液が蒸発器本体1内の蒸気で加熱されて高温化するようなことがなく、その戻り冷却液によって前記液溜め部3の溜まり液を低温に保つことができる。
【0012】
以上説明した実施の形態1によれば、凝縮器からの冷却をウイック2内の液溜め部3に戻すための液管6を、蒸発器本体1内に蒸気流路4を横切る蒸気接触部位において套管7で覆い、該套管7と前記液管6との間に断熱空間8を形成するように構成したので、前記蒸気流路4を流れる蒸気で前記液管6が加熱されるのを防止することができ、このため、前記液管6から液溜め部3に戻された液によって該液溜め部3の溜まり液が高温化するのを防止でき、その溜まり液を低温に保つことができ、従って、ループ型ヒートパイプ系全体を低温に保つことができるという効果がある。
【0013】
参考例.
図2(a)はこの参考例によるループ型ヒートパイプの蒸発器を示す断面図、図2(b)は図2(a)のB−B線に沿った断面矢視図であり、図1と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図において、10は液管6の蒸気接触部位に巻装された断熱部材であり、主としてチタンやステンレスなどの比較的熱伝導率の小さい金属部材が使用されるが、熱伝導率が比較的小さい部材であれば非金属部材でも適用可能である。
すなわち、この参考例では、前記実施の形態1の套管7に代わる断熱部材10を液管6の蒸気接触部位に巻装したものである。従って、この参考例の場合も前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
【0015】
【発明の効果】
この発明によれば、凝縮器からの冷却液をウイック内部の液溜め部に戻す液管の少なくとも蒸気接触部位を套管で覆い、その套管と前記液管との間に断熱空間を形成した二重管構造からなり、前記套管のウイック側の端面は封止され、前記套管のもう一方の端面は上記蒸発器本体外側に開放したので、蒸発器本体内の蒸気流路を流れる蒸気で液管が加熱されるのを防止することができ、このため、液管から液溜め部に戻された液によって該液溜め部の溜まり液が高温化するようなことがなく、その溜まり液を低温に保つことができ、このため、ループ型ヒートパイプ系全体を低温に保つことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(a)はこの発明の実施の形態1によるループ型ヒートパイプの蒸発器を示す断面図、図1(b)は図1(a)のA−A線に沿った断面矢視図である。
【図2】 図2(a)はこの参考例によるループ型ヒートパイプの蒸発器を示す断面図、図2(b)は図2(a)のB−B線に沿った断面矢視図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an evaporator of a loop heat pipe used for cooling a heat generating device for space use or consumer use.
[0002]
[Prior art]
The evaporator of the loop heat pipe includes an evaporator main body placed in a thermal atmosphere, a wick built in the evaporator main body to form a liquid reservoir, and between the wick and the inner wall surface of the evaporator main body. The formed steam flow path, the steam pipe connecting the steam flow path and the condenser, and the coolant passing through the wall portion of the evaporator main body and communicating with the liquid reservoir and condensed by the condenser And a liquid pipe composed of a single pipe for returning the liquid pipe to the liquid reservoir, and the liquid pipe is exposed to the vapor flow path.
[0003]
Next, the operation will be described.
Since the liquid in the liquid reservoir penetrates into the wick inside the evaporator main body by capillary action, when the evaporator main body is heated, steam is generated from the outer periphery of the wick. This steam is condensed by flowing from the steam pipe toward the condenser through the steam flow path between the evaporator main body and the wick, and the condensed coolant is thereby stored in the liquid reservoir inside the wick from the liquid pipe. Returned to the department. Since the coolant that has returned to the liquid reservoir penetrates into the wick by capillary action, steam is continuously generated from the outer periphery of the wick.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional loop heat pipe evaporator is configured as described above, the liquid pipe with a single pipe structure that returns the cooling liquid condensed by the condenser to the liquid reservoir inside the wick is composed of the evaporator body and the wick. The liquid pipe is heated by the steam flowing through the steam flow path and is not insulated from the steam flow path between the liquid pipe and the liquid reservoir inside the wick. There was a problem that the temperature of the liquid returning to the section increased. That is, when the temperature of the liquid returning to the liquid reservoir inside the wick rises, the liquid temperature of the liquid reservoir rises due to the high-temperature liquid, and accordingly, the temperature of the steam generated from the outer periphery of the wick also rises. There has been a problem that the temperature of the entire loop heat pipe system rises and exceeds the allowable temperature of the heat generating device to be cooled by the evaporator of the loop heat pipe.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the cooling liquid returning from the condenser to the liquid reservoir inside the wick is heated by the steam that diverges from the outer periphery of the wick and flows inside the evaporator body. It is an object of the present invention to obtain a loop heat pipe evaporator that can prevent the occurrence of heat and keep the temperature of the entire loop heat pipe system low.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The evaporator of the loop heat pipe according to the present invention includes an evaporator main body installed in a heated atmosphere, a wick built in the evaporator main body to form a liquid reservoir, and an inner wall surface of the wick and the evaporator main body. The steam flow path formed between the steam flow path, the steam pipe connecting the steam flow path and the condenser, and the condenser through the wall of the evaporator body and communicating with the liquid reservoir, and condensed by the condenser In a loop heat pipe evaporator equipped with a liquid pipe for returning the liquid to the liquid reservoir , the vapor contact portion in at least the vapor flow path of the liquid pipe for returning the coolant from the condenser to the liquid reservoir inside the wick. Covered with a cannula, and has a double-pipe structure in which a heat insulating space is formed between the cannula and the liquid tube, the wick side end surface of the cannula is sealed, and the other end surface of the cannula is It is open to the outside of the evaporator body .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below.
1A is a cross-sectional view showing an evaporator of a loop heat pipe according to
In the figure,
[0009]
3 is a liquid reservoir formed by the inside of the
[0010]
Here, the related configuration of the
[0011]
Next, the operation will be described.
The liquid in the
[0012]
According to the first embodiment described above, the
[0013]
Reference example .
2A is a cross-sectional view showing an evaporator of a loop heat pipe according to this reference example , and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. The same parts as those in FIG.
In the figure,
That is, in this reference example , a
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, at least the vapor contact portion of the liquid pipe for returning the coolant from the condenser to the liquid reservoir inside the wick is covered with the cannula, and a heat insulating space is formed between the cannula and the liquid pipe. Since the wick side end face of the cannula is sealed and the other end face of the cannula is open to the outside of the evaporator body, the steam flowing through the steam flow path in the evaporator body Therefore, the liquid in the liquid reservoir is not heated by the liquid returned to the liquid reservoir from the liquid tube, and the liquid stored in the liquid Therefore, there is an effect that the entire loop heat pipe system can be kept at a low temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a cross-sectional view showing an evaporator of a loop heat pipe according to
FIG. 2A is a cross-sectional view showing an evaporator of a loop heat pipe according to this reference example , and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A. is there.
Claims (1)
前記液管の少なくとも蒸気流路での蒸気接触部位を套管で覆い、その套管と前記液管との間に断熱空間を形成した二重管構造からなり、前記套管のウイック側の端面は封止され、前記套管のもう一方の端面は上記蒸発器本体外側に開放していることを特徴とするループ型ヒートパイプの蒸発器。An evaporator main body installed in a heated atmosphere, a wick built in the evaporator main body to form a liquid reservoir, and a steam flow path formed between the wick and the inner wall surface of the evaporator main body, A steam pipe that connects the steam flow path and the condenser, and a liquid that passes through the wall of the evaporator main body and communicates with the liquid reservoir, and returns the coolant condensed in the condenser to the liquid reservoir. In a loop heat pipe evaporator with a tube,
The liquid tube has a double tube structure in which at least a vapor contact portion in the vapor flow path is covered with a cannula, and a heat insulating space is formed between the cannula and the liquid tube, and the end surface on the wick side of the cannula Is a loop type heat pipe evaporator, characterized in that the other end face of the sleeve is open to the outside of the evaporator body .
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