JP4705840B2 - Loop type heat pipe - Google Patents

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    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

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器と、その作動流体の蒸気を凝縮させる凝縮器とが、循環管路をなすように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 an evaporator that evaporates a working fluid that transports heat as latent heat and a condenser that condenses the vapor of the working fluid are connected to form a circulation line. .

ループ型ヒートパイプは、蒸発器で蒸発させた作動流体の蒸気を、蒸気管を介して凝縮部に送り、その凝縮部で放熱させて凝縮させることにより、作動流体の潜熱として熱を輸送するように構成されたヒートパイプである。また、凝縮器で生じた作動液は、液戻り管を介して蒸発器に還流させるようになっている。したがって、ループ型ヒートパイプにおいては、作動液と作動流体蒸気とがそれぞれ異なる管路を流動することになるので、相互の流動が干渉したり阻害されたりすることがなく、熱輸送特性に優れている。   The loop type heat pipe transports heat as latent heat of the working fluid by sending the vapor of the working fluid evaporated by the evaporator to the condensing part through the steam pipe and radiating and condensing it in the condensing part. It is a heat pipe constructed. Further, the working fluid generated in the condenser is refluxed to the evaporator through a liquid return pipe. Therefore, in the loop heat pipe, the working fluid and the working fluid vapor flow in different pipe lines, so the mutual flow is not interfered with or hindered, and the heat transport characteristics are excellent. Yes.

そこで、従来では、長い距離に亘る熱輸送や高低差のある熱輸送に使用することが試みられており、その例が特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4に記載されている。   Therefore, in the past, attempts have been made to use heat transport over a long distance or heat transport with a difference in height, examples of which are described in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4. Yes.

特許文献1に記載されたループ型ヒートパイプは、相対的に高い位置に設けた蒸発部から相対的に低い位置に設けた凝縮部に熱を輸送するいわゆるトップヒートモードで使用するように構成されたものであり、作動流体の循環流動を確実に生じさせるために、ポンプを凝縮部の下流側に設け、また逆止弁を配置している。   The loop heat pipe described in Patent Document 1 is configured to be used in a so-called top heat mode in which heat is transported from an evaporation section provided at a relatively high position to a condensation section provided at a relatively low position. In order to reliably generate a circulating flow of the working fluid, a pump is provided on the downstream side of the condensing unit, and a check valve is disposed.

また、特許文献2に記載されたループ型ヒートパイプでは、作動流体の循環流動を確実にするため、管路の途中に逆止弁を設け、また作動流体の不足によるいわゆるドライアウトを回避するために、バッファータンクを設けている。   In addition, in the loop heat pipe described in Patent Document 2, a check valve is provided in the middle of the pipe line in order to ensure the circulating flow of the working fluid, and so-called dryout due to lack of working fluid is avoided. In addition, a buffer tank is provided.

さらに、特許文献3に記載されたループ型ヒートパイプでは、いわゆるトップヒートモードで使用することに伴い、休止状態で作動液が下側の凝縮部に溜まるため、起動時にその凝縮部の作動液を加熱して蒸発させる起動用のヒータを設けている。また、その起動時に生じた蒸気が蒸気管を逆流しないようにするために、多孔質仕切り板が蒸気管の内部に設けられている。   Furthermore, in the loop type heat pipe described in Patent Document 3, since the working fluid accumulates in the lower condensing portion in a resting state when used in the so-called top heat mode, the working fluid in the condensing portion is discharged at startup. A starting heater is provided to heat and evaporate. In addition, a porous partition plate is provided inside the steam pipe so that steam generated at the time of activation does not flow back through the steam pipe.

そして、特許文献4に記載されたループヒートパイプでは、上部の凝縮部で生じた液相の作動流体を、凝縮液流路に設けたバルブの開度を減じることにより、部分的に貯留し、これによって作動流体の一定方向の流動を安定的に生じさせるように構成されている。
特開平4−28998号公報 特開平6−257969号公報 特開2002−340489号公報 特開2003−148882号公報
And in the loop heat pipe described in Patent Document 4, the liquid phase working fluid generated in the upper condensing part is partially stored by reducing the opening of the valve provided in the condensate flow path, Thus, the working fluid is configured to stably generate a flow in a certain direction.
JP-A-4-28998 JP-A-6-257969 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-340489 JP 2003-148882 A

しかしながら、ヒートパイプの利点は、蒸発部と凝縮部との間に温度差もしくは熱エネルギー差が生じることにより自動的に動作して熱輸送する点にあり、上述した特許文献1に記載されているようにポンプを設けたのでは、蒸発部と凝縮部との高低差を大きくできるとしても、制御が必要になり、またポンプを駆動するエネルギーを要するなど、ヒートパイプの利点が損なわれる可能性がある。また、特許文献3に記載されているように、起動のためにヒータを設けた場合にも、同様の問題がある。さらに、作動流体を一方向に安定的に流動させるために、上述した逆止弁やバルブを設けると、これらが作動流体の流動抵抗となるので、熱輸送能力が阻害される可能性がある。   However, the advantage of the heat pipe is that it automatically operates and transports heat when a temperature difference or a thermal energy difference occurs between the evaporation section and the condensation section, and is described in Patent Document 1 described above. If the pump is provided in this way, even if the elevation difference between the evaporation part and the condensation part can be increased, the advantage of the heat pipe may be impaired, such as requiring control and requiring energy to drive the pump. is there. Further, as described in Patent Document 3, there is a similar problem when a heater is provided for activation. Furthermore, if the above-described check valve or valve is provided in order to cause the working fluid to flow stably in one direction, the flow resistance of the working fluid is provided, which may hinder the heat transport capability.

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、熱輸送能力に優れ、いわゆるトップヒートモードでの作動液の還流高さを高くすることのできる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 by paying attention to the above technical problem, and provides a loop heat pipe that has excellent heat transport capability and can increase the reflux height of hydraulic fluid in a so-called top heat mode. It is intended.

上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、内部に封入された作動流体を外部からの入熱によって蒸発させる蒸発器と、外部に放熱することにより前記作動流体の蒸気を凝縮させる凝縮器とが、前記蒸気を前記蒸発器から前記凝縮器に向けて流通させる蒸気管と、液相の作動流体を凝縮器から前記蒸発器に向けて流通させる液戻り管とによって、全体として環状をなすように接続されたループ型ヒートパイプにおいて、前記液相の作動流体を貯留しかつ外周部が放熱構造とされた液溜め器が前記蒸発器に隣接して設けられ、その液溜め器から前記蒸発器に向けて延びかつ蒸発器側の端部が閉じるとともに液溜め器側の端部が開口した筒状の多孔質ウイック材が設けられ、前記液戻り管の先端部が前記ウイック材の内部にウイック材の内面を液相の作動流体が流通するように挿入されて前記液溜め器の内部に連通するとともに、前記蒸発器の内面と前記ウイック材の外面との間の空間部に前記蒸気管が連通し、前記ウイック材の外面に接触して前記空間部から前記液溜め部への前記蒸気の流通を遮蔽する遮蔽部が設けられていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is characterized in that the working fluid sealed inside is evaporated by heat input from the outside, and the vapor of the working fluid is condensed by radiating heat to the outside. The condenser is annularly formed as a whole by a steam pipe that circulates the vapor from the evaporator toward the condenser and a liquid return pipe that circulates a liquid-phase working fluid from the condenser toward the evaporator. In the loop heat pipe connected so as to form a liquid reservoir, a liquid reservoir storing the liquid-phase working fluid and having an outer peripheral portion having a heat dissipation structure is provided adjacent to the evaporator, and from the liquid reservoir A cylindrical porous wick material extending toward the evaporator and having an end on the evaporator side closed and an end on the liquid reservoir side opened is provided, and the tip of the liquid return pipe is formed of the wick material. of the wick material inside Together with the liquid-phase working fluid is communicated to the inside are inserted in the liquid reservoir unit to flow, the steam pipe communicating said the space between the inner and the outer surface of the wick material of the evaporator Further, a shielding portion is provided that contacts the outer surface of the wick material and shields the flow of the vapor from the space portion to the liquid reservoir portion .

また、請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記放熱構造は、前記液溜め器の外周面積を、前記蒸発器の外周面積より大きくした構造によって構成されていることを特徴とするループ型ヒートパイプである。   The invention of claim 2 is characterized in that, in the invention of claim 1, the heat radiation structure is configured by a structure in which an outer peripheral area of the liquid reservoir is larger than an outer peripheral area of the evaporator. It is a loop heat pipe.

さらに、請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記放熱構造は、前記液溜め器の外面に設けられた放熱フィンによって構成されていることを特徴とするループ型ヒートパイプである。   Further, the invention of claim 3 is a loop heat pipe according to claim 1 or 2, wherein the heat dissipation structure is constituted by a heat dissipation fin provided on an outer surface of the liquid reservoir. is there.

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いて、前記放熱構造は、前記液溜め器の外面に輻射率増大処理によって形成された放熱面によって構成されていることを特徴とするループ型ヒートパイプである。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, the heat dissipation structure is configured by a heat dissipation surface formed by an emissivity increasing process on an outer surface of the liquid reservoir. It is a characteristic loop type heat pipe.

この発明によれば、蒸発器に対して外部から熱を加え、また凝縮器から放熱させることにより、蒸発器において作動流体が蒸発し、その蒸気が蒸気管を介して凝縮器に流動し、ここで放熱して凝縮する。すなわち、作動流体の潜熱として熱が輸送される。凝縮器においては、蒸気管から継続的に作動流体蒸気が供給され、これに対して液戻り管が液溜め器に連通しているので、蒸気管側と液戻り管側とのエネルギー差が大きく、そのエネルギー差によって液相との作動流体が蒸発器側もしくは液溜め器側に加圧されて還流させられる。   According to the present invention, by applying heat to the evaporator from the outside and dissipating heat from the condenser, the working fluid evaporates in the evaporator, and the vapor flows to the condenser through the vapor pipe, Heat dissipates and condenses. That is, heat is transported as latent heat of the working fluid. In the condenser, the working fluid vapor is continuously supplied from the steam pipe, and the liquid return pipe communicates with the liquid reservoir, so that there is a large energy difference between the steam pipe side and the liquid return pipe side. Due to the energy difference, the working fluid with the liquid phase is pressurized and refluxed to the evaporator side or the liquid reservoir side.

特に、蒸発器に対して外部から入熱があるのに対して、これに隣接する液溜め器は、積極的に放熱する放熱構造を有しているので、蒸発器の内部の圧力が高くなるとしても、液溜め器は冷却されて相対的に低圧となり、そのために液相の作動流体が積極的に還流させられる。換言すれば、液相作動流体に対する還流圧力が高くなり、その結果、いわゆるトップヒートモードで熱輸送を行う場合の液相作動流体の還流高さを高く、大きい高低差があっても良好に熱輸送することができる。   In particular, while there is heat input to the evaporator from the outside, the liquid reservoir adjacent to the evaporator has a heat dissipation structure that actively dissipates heat, so the pressure inside the evaporator increases. Even so, the liquid reservoir is cooled to a relatively low pressure, so that the liquid-phase working fluid is actively recirculated. In other words, the reflux pressure for the liquid phase working fluid is increased, and as a result, the reflux height of the liquid phase working fluid is high when heat transport is performed in the so-called top heat mode, and even if there is a large difference in level, the heat can be heated well. Can be transported.

また、液溜め器と蒸発器とは、多孔質構造のウイック材で仕切られているので、蒸発器の内部圧力が液溜め部の内部圧力を高くするように影響することが少なく、さらにそのウイック材によって液溜め器から蒸発器に液相の作動流体を毛細管圧力によって供給できるので、自動的に始動させることができる。   In addition, since the liquid reservoir and the evaporator are partitioned by a porous wick material, the internal pressure of the evaporator is less likely to increase the internal pressure of the liquid reservoir, and the wick Since the liquid phase working fluid can be supplied from the reservoir to the evaporator by the capillary pressure by the material, it can be automatically started.

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器2と液相の作動流体を溜める液溜め器3とが一体に形成されたコンテナ4と、外部に熱を放散する凝縮器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とによって環状管路を形成するように連通されている。   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 container 4 in which an evaporator 2 heated from the outside and a liquid reservoir 3 for accumulating a liquid-phase working fluid are integrally formed, and an external heat Is connected to the condenser 5 so as to form an annular pipe line by a steam pipe (vapor line) 6 and a liquid return pipe (liquid line) 7.

上記のコンテナ4は、蒸発器2とされている小径部分と、液溜め器3とされている相対的に大径の部分とからなり、これらの各部分は、更に小径の接続部4Aによって連通されている。この接続部4Aの内部には、焼結金属や焼結セラミックなどからなる多孔質のウイック材8が密着して嵌合されている。このウイック材8は、図1に示すように蒸発器2側の端部が閉じ、かつ液溜め器3側が開口した筒状の部材であり、このウイック材8の内部に液戻り管7の先端部が液溜め器3側から挿入されている。   The container 4 includes a small-diameter portion that is the evaporator 2 and a relatively large-diameter portion that is the liquid reservoir 3, and these portions communicate with each other through a connection portion 4 </ b> A having a smaller diameter. Has been. A porous wick material 8 made of a sintered metal, a sintered ceramic, or the like is in close contact with the inside of the connecting portion 4A. As shown in FIG. 1, the wick material 8 is a cylindrical member whose end on the evaporator 2 side is closed and the liquid reservoir 3 side is open, and the tip of the liquid return pipe 7 is placed inside the wick material 8. The part is inserted from the liquid reservoir 3 side.

一方、ウイック材8のうち蒸発器2の内部に挿入されている部分は、蒸発器2の内面に部分的に接触している。すなわち、蒸発器2は外部から加熱され、その熱を作動流体に与えて作動流体を蒸発させる装置であり、またウイック材8は毛細管作用によって液相の作動流体を吸引してその表面に導く部材である。そのために、ウイック材8に浸透している液相の作動流体を蒸発器2に接触させるために、ウイック材8が蒸発器2の内面に接触させられている。 Meanwhile, the portion which is inserted into the interior of the evaporator 2 of the wick material 8 is in touch partially against the inner surface of the evaporator 2. That is, the evaporator 2 is a device that is heated from the outside and applies the heat to the working fluid to evaporate the working fluid, and the wick material 8 is a member that sucks the liquid-phase working fluid by capillary action and guides it to the surface. It is. For this purpose, the wick material 8 is brought into contact with the inner surface of the evaporator 2 in order to bring the liquid-phase working fluid permeating the wick material 8 into contact with the evaporator 2.

これに対して、蒸発器2の内面で加熱されて蒸発した作動流体蒸気を流動させるための蒸気流路9が、蒸発器2の内部に形成されている。その蒸気流路9の一例は、蒸発器2の内周面に軸線方向に沿って形成した凹溝であり、窪んでいる部分(バリー)同士の間の部分(ランド)が、ウイック材8の外径とほぼ等しい内径であり、したがってウイック材8の外周面が、そのランドの部分に接触し、この部分でウイック材8に浸透している液相の作動流体と蒸発器2との間で熱授受するように構成されている。   On the other hand, a vapor flow path 9 for flowing the working fluid vapor heated and evaporated on the inner surface of the evaporator 2 is formed inside the evaporator 2. An example of the steam flow path 9 is a groove formed along the axial direction on the inner peripheral surface of the evaporator 2, and a portion (land) between the recessed portions (barries) is the wick material 8. The outer diameter of the wick material 8 is in contact with the land portion of the wick material 8 between the liquid-phase working fluid that penetrates the wick material 8 and the evaporator 2. It is configured to exchange heat.

ウイック材8の閉じている先端部は、図に示すように、蒸発器2の端面から離隔しており、したがって蒸気流路9は蒸発器2における前記ウイック材8の先端部側の空間部を介して互いに連通している。言い換えれば、その空間部をいわゆるヘッダーとして集合している。そして、蒸発器2の前記液溜め器3とは反対側の端部に蒸気管6が接続されている。   As shown in the figure, the closed tip portion of the wick material 8 is separated from the end surface of the evaporator 2, so that the steam flow path 9 forms a space on the tip portion side of the wick material 8 in the evaporator 2. Are in communication with each other. In other words, the space is gathered as a so-called header. A vapor pipe 6 is connected to the end of the evaporator 2 opposite to the liquid reservoir 3.

この蒸気管6と前述した液戻り管7とが、凝縮器5の互いに反対側の端部に接続されている。この凝縮器5は、作動流体から放熱させる装置であって、前記蒸気管6および液戻り管7が接続された中空容器もしくはパイプに放熱フィン10を取り付けた構成とされている。   The steam pipe 6 and the liquid return pipe 7 described above are connected to opposite ends of the condenser 5. The condenser 5 is a device that radiates heat from a working fluid, and is configured such that a radiating fin 10 is attached to a hollow container or pipe to which the steam pipe 6 and the liquid return pipe 7 are connected.

このように前記液溜め器3および蒸発器2と凝縮器5とを、蒸気管6と液戻り管7とによって連通させた循環路の内部に、脱気した状態で作動流体11が封入されている。この作動流体11は、通常のヒートパイプにおける作動流体と同様に、加熱されて蒸発し、その蒸気が流動した後に放熱して凝縮することにより、潜熱として熱を輸送する、作動温度範囲で凝縮性を示す流体であって、水やアルコール、アンモニア水、不凍液などが採用されている。そして、その作動流体11の封入量は、入熱および放熱の生じていない非動作状態で、前記液溜め器3での液面が、前記ウイック材8に接触し、もしくはウイック材8の一部を浸漬させる程度以上の量に設定されている。ウイック材8に常時、液相の作動流体を浸透させておくためである。   Thus, the working fluid 11 is sealed in a degassed state inside the circulation path in which the liquid reservoir 3 and the evaporator 2 and the condenser 5 are communicated with each other by the vapor pipe 6 and the liquid return pipe 7. Yes. This working fluid 11 is heated and evaporated like the working fluid in a normal heat pipe, and after the vapor flows, it dissipates heat and condenses, thereby transporting heat as latent heat. Water, alcohol, ammonia water, antifreeze, etc. are employed. The sealed amount of the working fluid 11 is such that the liquid level in the liquid reservoir 3 is in contact with the wick material 8 or a part of the wick material 8 in a non-operating state in which heat input and heat dissipation do not occur. It is set to an amount that is greater than or equal to the amount of immersion. This is because the liquid-phase working fluid is always infiltrated into the wick material 8.

したがって、上記の蒸発器2の内部と液溜め器3の内部とは、ウイック材8によって仕切られている。そのウイック材8は多孔質構造であり、微細な空隙が迷路のように形成されているが、その空隙には液相の作動流体が毛細管作用によって浸透しているので、結局はその空隙が閉じられている。そのため、蒸発器2の内部と液溜め器3の内部とは、作動流体11の蒸気が流通しないように互いに遮蔽されている。   Therefore, the inside of the evaporator 2 and the inside of the liquid reservoir 3 are partitioned by the wick material 8. The wick material 8 has a porous structure, and fine voids are formed like a labyrinth, but since the liquid-phase working fluid permeates into the voids by capillary action, the voids are eventually closed. It has been. Therefore, the inside of the evaporator 2 and the inside of the liquid reservoir 3 are shielded from each other so that the vapor of the working fluid 11 does not flow.

このように蒸発器2から液溜め器3に作動流体蒸気が流れ込まないように構成することにより、蒸発器2の圧力が液溜め器3の内部の圧力に影響しないようになっており、これに加えて、液溜め器3の内部の圧力を下げるために、液溜め器3には放熱構造が設けられている。これは、蒸発器2に対しては外部から熱が加えられるのに対して、その蒸発器2に隣接する液溜め器3では熱を外部に逃がすことにより、内部の温度を下げて圧力を低下させるためのものであり、図1に示す構成では、液溜め器3の外周面に多数の放熱フィン12が取り付けられている。   As described above, the working fluid vapor is prevented from flowing from the evaporator 2 to the liquid reservoir 3, so that the pressure of the evaporator 2 does not affect the pressure inside the liquid reservoir 3. In addition, in order to lower the pressure inside the liquid reservoir 3, the liquid reservoir 3 is provided with a heat dissipation structure. This is because heat is applied to the evaporator 2 from the outside, while the liquid reservoir 3 adjacent to the evaporator 2 releases the heat to the outside, thereby lowering the internal temperature and reducing the pressure. In the configuration shown in FIG. 1, many radiating fins 12 are attached to the outer peripheral surface of the liquid reservoir 3.

つぎに上記のループ型ヒートパイプの作用について説明する。図1に示すループ型ヒートパイプは、蒸発器2を凝縮器5に対して相対的に上側に配置し、蒸発器2に与えた熱をそれより下側の凝縮器5で放熱させるいわゆるトップヒートモードで使用することができる。非動作状態においても、液溜め器3に溜められた液相の作動流体11がウイック材8に浸透し、ウイック材8を湿潤しているので、蒸発器2に外部から熱を加えると、蒸発器2の内面にウイック材8が接触している部分で、そのウイック材8に浸透している作動流体が加熱され、その結果、作動流体11が蒸発する。蒸発器2は、ウイック材8およびこれに浸透している液相の作動流体によって液溜め器3に対して遮蔽されているので、作動流体蒸気は蒸気流路9から蒸気管6に向けて流れ、さらにその蒸気管6を通って凝縮器5に到る。そして、作動流体蒸気は凝縮器5で放熱して液化する。すなわち、潜熱の形で熱を輸送する。   Next, the operation of the loop heat pipe will be described. The loop type heat pipe shown in FIG. 1 has a so-called top heat in which the evaporator 2 is arranged on the upper side relative to the condenser 5 and the heat given to the evaporator 2 is radiated by the condenser 5 below the evaporator 5. Can be used in mode. Even in a non-operating state, since the liquid-phase working fluid 11 stored in the liquid reservoir 3 penetrates the wick material 8 and wets the wick material 8, it evaporates when heat is applied to the evaporator 2 from the outside. The working fluid penetrating the wick material 8 is heated at the portion where the wick material 8 is in contact with the inner surface of the vessel 2, and as a result, the working fluid 11 is evaporated. Since the evaporator 2 is shielded from the liquid reservoir 3 by the wick material 8 and the liquid phase working fluid penetrating the wick material 8, the working fluid vapor flows from the steam flow path 9 toward the steam pipe 6. Further, it reaches the condenser 5 through the vapor pipe 6. The working fluid vapor is radiated and liquefied by the condenser 5. That is, heat is transported in the form of latent heat.

一方、液溜め器3は蒸発器2に隣接しているが、蒸発器2から作動流体蒸気が流入しないうえに、放熱フィン12によって外部に熱を逃がして内圧が高くならないようになっているので、凝縮器5側の作動流体蒸気の圧力に対して液溜め器3の圧力が相対的に低く維持されている。したがって、凝縮器5と液溜め器3との間に圧力差あるいはエネルギー差が生じ、凝縮器5で液化した作動流体が、重力に抗して液溜め器3側に還流する。そして、液戻り管7の先端部から流出した液相の作動流体11は、ウイック材8に浸透し、また余剰の液相作動流体11は、ウイック材8の内部を通って液溜め器3に流入する。こうしてウイック材8に浸透した作動流体11は、その毛細管作用によって蒸発器2の内面に供給され、前述したのと同様に、加熱されて蒸発することによりその潜熱として熱を輸送する。   On the other hand, although the liquid reservoir 3 is adjacent to the evaporator 2, the working fluid vapor does not flow from the evaporator 2, and heat is released to the outside by the radiating fins 12 so that the internal pressure does not increase. The pressure of the liquid reservoir 3 is maintained relatively low with respect to the pressure of the working fluid vapor on the condenser 5 side. Accordingly, a pressure difference or an energy difference is generated between the condenser 5 and the liquid reservoir 3, and the working fluid liquefied by the condenser 5 flows back to the liquid reservoir 3 side against gravity. The liquid-phase working fluid 11 flowing out from the tip of the liquid return pipe 7 penetrates into the wick material 8, and the surplus liquid-phase working fluid 11 passes through the wick material 8 to the liquid reservoir 3. Inflow. The working fluid 11 that has permeated the wick material 8 is supplied to the inner surface of the evaporator 2 by its capillary action, and is heated and evaporated in the same manner as described above to transport heat as its latent heat.

このように、液溜め器3と蒸発器2との間に配置されているウイック材8が多孔質構造であっても、液相の作動流体11が浸透してその内部の空隙を閉じているので、蒸発器2の内部圧力の上昇が液溜め器3に及ぶことが防止もしくは抑制されている。また、液溜め器3が蒸発器2側に配置されているものの、その放熱構造によって内部圧力が高くなることが積極的に抑制されているので、凝縮器5と液溜め器3との相対的な圧力差もしくはエネルギー差が大きくなる。そのため、液相作動流体11を蒸発器2側に還流させる能力を向上させることができ、いわゆるトップヒートモードでの凝縮器5から液溜め器3に液相の作動流体11が還流する高さを高くすることができる。   As described above, even when the wick material 8 disposed between the liquid reservoir 3 and the evaporator 2 has a porous structure, the liquid-phase working fluid 11 permeates and closes the void inside the wick material 8. Therefore, the increase in the internal pressure of the evaporator 2 is prevented or suppressed from reaching the liquid reservoir 3. Further, although the liquid reservoir 3 is disposed on the evaporator 2 side, the internal pressure is actively suppressed by the heat dissipation structure, so that the relative relationship between the condenser 5 and the liquid reservoir 3 is Large pressure difference or energy difference. Therefore, the ability to recirculate the liquid phase working fluid 11 to the evaporator 2 side can be improved, and the height at which the liquid phase working fluid 11 recirculates from the condenser 5 to the liquid reservoir 3 in the so-called top heat mode. Can be high.

なお、この発明の特徴は、液相作動流体の蒸発器側への還流を促進するために、蒸発器に隣接して設けられ、かつ液戻り管が連通している液溜め器の内圧あるいは内部のエネルギーを蒸発器に対して可及的に低下させるように構成した点にあり、したがって液溜め器における放熱構造は、上述した放熱フィンを設けた構成に限定されない。   The feature of the present invention is that the internal pressure or internal pressure of the liquid reservoir provided adjacent to the evaporator and communicating with the liquid return pipe in order to promote the reflux of the liquid phase working fluid to the evaporator side. Therefore, the heat dissipation structure in the liquid reservoir is not limited to the structure provided with the above-described heat dissipating fins.

上記の放熱フィンに替わる放熱構造としては、液溜め器を、内部温度より低い温度の雰囲気に配置するとともに、その外径を蒸発器の外径より大きくした構造を挙げることができる。このような構造であれば、放熱フィンに替わって、液溜め器の外表面から積極的に熱放散が生じ、その内部の圧力が高くなることを効果的に抑制もしくは防止することができる。   As a heat dissipation structure that replaces the heat dissipation fin, a structure in which the liquid reservoir is disposed in an atmosphere having a temperature lower than the internal temperature and the outer diameter thereof is larger than the outer diameter of the evaporator can be exemplified. With such a structure, it is possible to effectively suppress or prevent the heat dissipation from actively occurring from the outer surface of the liquid reservoir instead of the heat radiating fin, and the internal pressure from becoming high.

また、他の放熱構造の例を挙げると、液溜め器の外表面に輻射率増大処理による放熱面を形成する構造である。その輻射率増大処理は、例えば液溜め器の外表面に黒体膜を形成し、あるいは塗装を施す処理である。このような放熱面を形成することにより、液溜め器からの熱輻射を促進し、その内部の圧力が高くなることを効果的に抑制もしくは防止することができる。   Another example of the heat dissipation structure is a structure in which a heat dissipation surface is formed on the outer surface of the liquid reservoir by an emissivity increasing process. The emissivity increasing process is, for example, a process of forming a black body film on the outer surface of the liquid reservoir or painting. By forming such a heat radiating surface, it is possible to promote thermal radiation from the liquid reservoir and effectively suppress or prevent the internal pressure from increasing.

さらに、この発明における放熱構造は、上述した放熱フィンを設けた構造、外径を相対的に大きくして放熱面積を増大させる構造、輻射率増大処理による放熱面を形成する構造を択一的に施した構造に限らず、これらを適宜に組み合わせた構造としてもよい。   Furthermore, the heat dissipation structure in the present invention is alternatively selected from the structure provided with the above-described heat dissipation fins, the structure that increases the heat dissipation area by relatively increasing the outer diameter, and the structure that forms the heat dissipation surface by the emissivity increasing process. It is good also as a structure which combined these suitably not only the given structure.

この発明のループ型ヒートパイプの一具体例を簡略的に示す平面図である。It is a top view which shows simply the example of the loop type heat pipe of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…ループ型ヒートパイプ、 2…蒸発器、 3…液溜め器、 5…凝縮器、 6…蒸気管、 7…液戻り管、 8…ウイック材、 11…作動流体、 12…放熱フィン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loop type heat pipe, 2 ... Evaporator, 3 ... Liquid reservoir, 5 ... Condenser, 6 ... Steam pipe, 7 ... Liquid return pipe, 8 ... Wick material, 11 ... Working fluid, 12 ... Radiation fin.

Claims (4)

内部に封入された作動流体を外部からの入熱によって蒸発させる蒸発器と、外部に放熱することにより前記作動流体の蒸気を凝縮させる凝縮器とが、前記蒸気を前記蒸発器から前記凝縮器に向けて流通させる蒸気管と、液相の作動流体を凝縮器から前記蒸発器に向けて流通させる液戻り管とによって、全体として環状をなすように接続されたループ型ヒートパイプにおいて、
前記液相の作動流体を貯留しかつ外周部が放熱構造とされた液溜め器が前記蒸発器に隣接して設けられ、その液溜め器から前記蒸発器に向けて延びかつ蒸発器側の端部が閉じるとともに液溜め器側の端部が開口した筒状の多孔質ウイック材が設けられ、前記液戻り管の先端部が前記ウイック材の内部にウイック材の内面を液相の作動流体が流通するように挿入されて前記液溜め器の内部に連通するとともに、前記蒸発器の内面と前記ウイック材の外面との間の空間部に前記蒸気管が連通し、前記ウイック材の外面に接触して前記空間部から前記液溜め部への前記蒸気の流通を遮蔽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 evaporator that evaporates the working fluid enclosed inside by heat input from the outside, and a condenser that condenses the vapor of the working fluid by radiating heat to the outside, the vapor from the evaporator to the condenser In a loop heat pipe that is connected to form a ring as a whole by a steam pipe that circulates toward the evaporator and a liquid return pipe that circulates a liquid-phase working fluid from the condenser toward the evaporator,
A liquid reservoir, which stores the liquid-phase working fluid and has a heat dissipation structure on the outer periphery, is provided adjacent to the evaporator, extends from the liquid reservoir toward the evaporator, and has an end on the evaporator side. A cylindrical porous wick material with a closed portion and an end on the liquid reservoir side is provided, and the tip of the liquid return pipe is located inside the wick material and the inner surface of the wick material is in a liquid phase working fluid. communicates with the interior of the reservoir unit is inserted so as to flow, the steam pipe is communicated with the space between the inner and the outer surface of the wick material of the evaporator, the outer surface of the wick material A loop heat pipe , wherein a shielding portion is provided that contacts and shields the flow of the vapor from the space portion to the liquid reservoir portion .
前記放熱構造は、前記液溜め器の外周面積を、前記蒸発器の外周面積より大きくした構造によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のループ型ヒートパイプ。   2. The loop heat pipe according to claim 1, wherein the heat dissipation structure is configured by a structure in which an outer peripheral area of the liquid reservoir is larger than an outer peripheral area of the evaporator. 前記放熱構造は、前記液溜め器の外面に設けられた放熱フィンによって構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のループ型ヒートパイプ。   3. The loop heat pipe according to claim 1, wherein the heat dissipation structure is configured by a heat dissipation fin provided on an outer surface of the liquid reservoir. 前記放熱構造は、前記液溜め器の外面に輻射率増大処理によって形成された放熱面によって構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のループ型ヒートパイプ。   The loop heat pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat dissipation structure is configured by a heat dissipation surface formed by an emissivity increasing process on an outer surface of the liquid reservoir.
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