JP4767105B2 - Loop type heat pipe - Google Patents

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この発明は、ループ型ヒートパイプに関し、作動液がウィックを通過して蒸気管側に染み出すことを防止することによって冷却性能を向上せしめるループ型ヒートパイプに関する。   The present invention relates to a loop heat pipe, and more particularly to a loop heat pipe that improves cooling performance by preventing hydraulic fluid from passing through a wick and oozing out to the steam pipe side.

従来、ループ型ヒートパイプには、例えばLHP(ループヒートパイプ)やCPL(Capillary Pumped Loop)がある。   Conventional loop heat pipes include, for example, LHP (loop heat pipe) and CPL (capillary pumped loop).

例えば、従来のLHP101は、図6に示されているように、作動液が気化する際の潜熱を利用して冷却する蒸発器103と、この蒸発器103で気化された気体が蒸気管105(Vapor Line)を経て移動すると共にこの気体を放熱して液化する凝縮器107(Condenser)と、この凝縮器107で液化した作動液が液戻り管109(Liquid Line)を経て移動すると共にこの作動液を前記蒸発器103に供給するために保留するリザーバ部111〔あるいは、アキュームレータ、CC(Compensation Chamber)など〕と、前記液戻り管109から戻ってきた作動液を前記蒸発器103の内部に供給するバイオネット管113と、を備えるシステムで、一つのループを形成しており、前記蒸発器103とリザーバ部111は一体的に構成されている。   For example, as shown in FIG. 6, the conventional LHP 101 includes an evaporator 103 that cools using latent heat when the working fluid is vaporized, and a gas vaporized by the evaporator 103 is a vapor pipe 105 ( Vapor line) and the condenser 107 (Condenser) that radiates and liquefies the gas, and the working fluid liquefied by the condenser 107 moves via the liquid return pipe 109 (Liquid Line) and the working fluid. Is supplied to the evaporator 103, and the working fluid returned from the liquid return pipe 109 is supplied to the inside of the evaporator 103. The system including the bayonet tube 113 forms one loop, and the evaporator 103 and the reservoir unit 111 are integrally formed.

また、前記蒸発器103とリザーバ部111との間には前記蒸発器103で気化された気体がリザーバ部111に逆戻りしないようにするための作動液逆流防止用のOリング115が装着されている。さらに、LHP101の内部には作動液が投入されている。作動液としてはアルコール、アンモニア、水などがある。なお、CPLでは蒸発器103とリザーバ部111が別体で構成される。   Also, an O-ring 115 for preventing backflow of hydraulic fluid is installed between the evaporator 103 and the reservoir unit 111 to prevent the gas vaporized by the evaporator 103 from returning to the reservoir unit 111. . Further, a working fluid is introduced into the LHP 101. Examples of the hydraulic fluid include alcohol, ammonia, and water. In the CPL, the evaporator 103 and the reservoir unit 111 are configured separately.

LHP101では、蒸発器103が周囲で発生した熱により加熱されると、作動液としての例えば水が蒸発器103内で蒸気となり、このときの潜熱を利用して周囲の温度を冷却するものである。蒸発器103内で生じた蒸気が蒸気管105を経て凝縮器107へ移動し、凝縮器107で放熱されることにより蒸気が水に戻される。この水は液戻り管109を経て再びリザーバ部111と蒸発器103へ移動することになり、上記の作用を繰り返すことになる。   In the LHP 101, when the evaporator 103 is heated by the heat generated in the surroundings, for example, water as a working fluid becomes steam in the evaporator 103, and the ambient temperature at this time is used to cool the ambient temperature. . Vapor generated in the evaporator 103 moves to the condenser 107 through the vapor pipe 105 and is dissipated in the condenser 107, whereby the vapor is returned to water. This water moves again to the reservoir 111 and the evaporator 103 via the liquid return pipe 109, and the above operation is repeated.

また、上記の蒸発器103は、基本的には、例えば特許文献1の中で示されている原理と同様であり、一端側を開口し且つ他端側を蒸気管105に連通して閉塞する円筒形状のグルーブ管117と、このグルーブ管117の円筒形状の内部に接触して挿入する円筒形状をなすと共にこの円筒形状の内部に作動液を供給するウィック119と、を備えている。   Further, the evaporator 103 is basically the same as the principle shown in, for example, Patent Document 1, and opens at one end side and communicates with the steam pipe 105 to close the other end side. A cylindrical groove tube 117 and a wick 119 that forms a cylindrical shape that contacts and inserts into the cylindrical shape of the groove tube 117 and supplies the working fluid to the cylindrical shape are provided.

なお、前記グルーブ管117の内周面には、当該グルーブ管117の長手方向に垂直な断面において円周方向に交互に凹凸形状をなし、且つ前記長手方向に延伸されるグルーブ部121が備えられている。一方、前記ウィック119の外周面は前記グルーブ管117のグルーブ部121の凸部の内周面に接触する構成であり、前記グルーブ部121の凹部が蒸気流路123となる。   The groove tube 117 is provided with groove portions 121 on the inner peripheral surface of the groove tube 117 which are alternately uneven in the circumferential direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the groove tube 117 and extended in the longitudinal direction. ing. On the other hand, the outer peripheral surface of the wick 119 is in contact with the inner peripheral surface of the convex portion of the groove portion 121 of the groove tube 117, and the concave portion of the groove portion 121 serves as a steam flow path 123.

また、前記ウィック119の円筒形状の内部は上述したリザーバ部111に連通し且つ前端が閉塞した液貯留室125を構成している。また、液戻り管109に連通するバイオネット管113がリザーバ部111の内部を経て液貯留室125の前端部の少し手前まで挿入されているので、液戻り管109から戻ってきた水は、バイオネット管113の前端から液貯留室125に供給される。この水はバイオネット管113の前端から180°反転して液貯留室125とバイオネット管113の間を通過して液貯留室125内に充満する状態となり、リザーバ部111へ保留される。   The cylindrical interior of the wick 119 forms a liquid storage chamber 125 that communicates with the above-described reservoir 111 and whose front end is closed. In addition, since the bayonet tube 113 communicating with the liquid return pipe 109 is inserted through the reservoir 111 to a little before the front end of the liquid storage chamber 125, the water returned from the liquid return pipe 109 A liquid storage chamber 125 is supplied from the front end of the net tube 113. This water is turned 180 ° from the front end of the bayonet tube 113, passes between the liquid reservoir chamber 125 and the bayonet tube 113 and fills the liquid reservoir chamber 125, and is retained in the reservoir unit 111.

なお、前記ウィック119には、例えば多孔質性の焼結金属体、金属繊維、ガラス繊維などが使用されている。   The wick 119 is made of, for example, a porous sintered metal body, metal fiber, glass fiber or the like.

したがって、グルーブ管117が蒸発器103の周囲の熱で加熱されると、グルーブ管117の熱がグルーブ部121の凸部の内周面との接触部分からウィック119に熱伝導し、ウィック119が加熱される。その結果、前記液貯留室125からウィック119の内部に浸透した水が加熱されて蒸気になり、グルーブ管117のグルーブ部121、すなわち蒸気流路123を経て前述したように蒸気管105へ移動することになる。
特開2004−53062号公報
Therefore, when the groove tube 117 is heated by the heat around the evaporator 103, the heat of the groove tube 117 is conducted from the contact portion with the inner peripheral surface of the convex portion of the groove portion 121 to the wick 119, and the wick 119 is Heated. As a result, water that has penetrated from the liquid storage chamber 125 into the wick 119 is heated to become steam, and moves to the steam pipe 105 through the groove portion 121 of the groove pipe 117, that is, the steam flow path 123, as described above. It will be.
JP 2004-53062 A

ところで、従来のLHP101は、スタートアップ時および急激な入力熱量が増加した場合に、液戻り管109から戻る作動液の流速や圧力が増加し、図6の実線の矢印で示されているように、蒸発器103内のウィック119の前端部を通過して蒸気管105へ抜けるという問題点があった。つまり、従来のウィック119の構造では内部の作動液が前端部から蒸気管105側へ流れ込みやすいために、グルーブ管117への作動液の供給量や作動液の圧力が小さくなり、その結果、冷却性能が低下するという問題点があった。   By the way, the conventional LHP 101 increases the flow rate and pressure of the working fluid that returns from the liquid return pipe 109 at the time of start-up and when the amount of input heat increases abruptly, as indicated by the solid line arrows in FIG. There was a problem that the vapor passed through the front end portion of the wick 119 in the evaporator 103 and exited to the steam pipe 105. That is, in the structure of the conventional wick 119, since the internal working fluid easily flows from the front end portion to the steam pipe 105 side, the amount of working fluid supplied to the groove pipe 117 and the pressure of the working fluid are reduced. There was a problem that the performance deteriorated.

上記発明が解決しようとする課題を達成するために、この発明のループ型ヒートパイプは、作動液が気化する際の潜熱を利用して冷却する蒸発器と、この蒸発器で気化された気体が蒸気管を経て移動すると共にこの気体を放熱して液化する凝縮器と、この凝縮器で液化した作動液が液戻り管を経て移動すると共にこの作動液を前記蒸発器に供給するために保留するリザーバ部と、を備えるループ型ヒートパイプであって、前記蒸発器は、前端側を蒸気管に連通し、かつ後端側をリザーバ部に連通する筒形状をなすグルーブ管と、このグルーブ管の筒形状の内部に接触して挿入すると共に前端側が閉塞された筒形状をなし、かつ細かい空隙を有する組織構造のウィックと、を備え、前記グループ管の内周面には、前記グループ管の長手方向に垂直な断面において凹部と凸部で円周方向に交互に凹凸状をなし、前記凹凸状が前記グループ管の長手方向に延伸されるグループ部が備えられ、前記ウィックの外周面は前記グループ部の凸部の内周面に接触する構成であり、このウィックの円筒形状の内部に挿入される作動液の通過を防止する壁部材、前記グループ部の凸部の内周面に非接触で、前記ウィックの前端に設け、前記壁部材と前記蒸発器の前端壁との間に複数本の押圧用シャフトを介在せしめて前記壁部材を前記ウィックの前端面に押圧することを特徴とするものである。 In order to achieve the problem to be solved by the invention, a loop heat pipe of the invention includes an evaporator that cools using latent heat when the working fluid is vaporized, and a gas that is vaporized by the evaporator. A condenser that moves through the steam pipe and radiates and liquefies the gas, and a working liquid liquefied by the condenser moves through the liquid return pipe and is reserved for supplying the working liquid to the evaporator. A loop heat pipe comprising a reservoir section, wherein the evaporator has a cylindrical groove pipe whose front end side communicates with the steam pipe and whose rear end side communicates with the reservoir section, and the groove pipe And a wick having a tissue structure that has a cylindrical shape in which the front end side is closed while being in contact with and inserted into the inside of the cylindrical shape, and the inner peripheral surface of the group tube has a longitudinal length of the group tube Hanging in the direction A concave portion and a convex portion are alternately formed in the circumferential direction in the cross section, and the concave and convex portions are provided with a group portion extending in the longitudinal direction of the group tube, and the outer surface of the wick is a convex portion of the group portion. The wall member for preventing the passage of the hydraulic fluid inserted into the cylindrical shape of the wick is in non-contact with the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion. It is provided on the front end surface of the wick, and a plurality of pressing shafts are interposed between the wall member and the front end wall of the evaporator to press the wall member against the front end surface of the wick. is there.

この発明のループ型ヒートパイプは、作動液が気化する際の潜熱を利用して冷却する蒸発器と、この蒸発器で気化された気体が蒸気管を経て移動すると共にこの気体を放熱して液化する凝縮器と、この凝縮器で液化した作動液が液戻り管を経て移動すると共にこの作動液を前記蒸発器に供給するために保留するリザーバ部と、を備えるループ型ヒートパイプであって、前記蒸発器は、前端側を蒸気管に連通し、かつ後端側をリザーバ部に連通する筒形状をなすグルーブ管と、このグルーブ管の筒形状の内部に接触して挿入すると共に前端側が閉塞された筒形状をなし、かつ細かい空隙を有する組織構造のウィックと、を備え、前記グループ管の内周面には、前記グループ管の長手方向に垂直な断面において凹部と凸部で円周方向に交互に凹凸状をなし、前記凹凸状が前記グループ管の長手方向に延伸されるグループ部が備えられ、前記ウィックの外周面は前記グループ部の凸部の内周面に接触する構成であり、このウィックの円筒形状の内部に挿入される作動液の通過を防止する壁部材を、前記グループ部の凸部の内周面に非接触で、前記ウィックの前端面に設け、前記壁部材と前記蒸発器の前端壁との間の複数箇所で付勢手段により前記壁部材を前記ウィックの前端面に押圧することを特徴とするものである。
この発明のループ型ヒートパイプにおいて、前記付勢手段は、スプリングであることを特徴とするものである。
The loop heat pipe of the present invention includes an evaporator that cools by using latent heat when the working fluid is vaporized, and a gas vaporized by the evaporator moves through a vapor pipe and dissipates the gas to be liquefied. A condenser-type heat pipe, and a reservoir section that holds the working liquid liquefied in the condenser through the liquid return pipe and holds the working liquid for supplying the working liquid to the evaporator, The evaporator has a cylindrical groove tube whose front end communicates with the steam pipe and whose rear end communicates with the reservoir portion, and is inserted in contact with the inside of the cylindrical shape of the groove tube, and the front end side is closed. A wick having a textured structure and having a fine void, and an inner circumferential surface of the group tube having a concave portion and a convex portion in a circumferential direction in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the group tube Alternately uneven The concavo-convex shape is provided with a group portion extending in the longitudinal direction of the group tube, and the outer peripheral surface of the wick is in contact with the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion. A wall member for preventing the passage of hydraulic fluid inserted into the shape is provided on the front end surface of the wick so as not to contact the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion, and the wall member and the front end of the evaporator The wall member is pressed against the front end surface of the wick by biasing means at a plurality of locations between the wall and the wall.
In the loop heat pipe of the present invention , the urging means is a spring.

この発明のループ型ヒートパイプにおいて、前記液戻り管に連通して前記リザーバ部の内部に挿入され、前記液戻り管から戻った作動液を前記蒸発器の内部に供給するバイオネット管を備え、前記バイオネット管の前端側が前記ウィックの前端面の手前まで挿入されていることを特徴とするものである。 In the loop heat pipe of the present invention, the loop-type heat pipe includes a bayonet tube that is inserted into the reservoir portion in communication with the liquid return tube and supplies the working fluid returned from the liquid return tube to the evaporator. The front end side of the bayonet tube is inserted to the front of the front end surface of the wick.

この発明のループ型ヒートパイプにおいて、前記ウィックと前記リザーバ部との間に、作動液逆流防止用のOリングが装着されていることを特徴とするものである。 In the loop heat pipe according to the present invention, an O-ring for preventing backflow of hydraulic fluid is mounted between the wick and the reservoir portion.

この発明のループ型ヒートパイプにおいて、前記壁部材は、高分子体であることを特徴とするものである。 In the loop heat pipe of the present invention, the wall member is a polymer body.

この発明のループ型ヒートパイプにおいて、前記ウィックは、空隙を備える高分子体であることを特徴とするものである。 In the loop heat pipe of the present invention, the wick is a polymer body having a gap.

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明のループ型ヒートパイプによれば、ウィックの前端部に前記ウィックの円筒形状の内部に挿入される作動液の通過を防止する壁部材が設けられているので、作動液がウィックの前端部を通過するのを防止し、ウィック内の作動液の流速や圧力の低下を防止することができる。その結果、グルーブ管への作動液の供給量や作動液圧を維持ないしは増加できるので、グルーブ管へ染み出す作動液の圧力を向上させることとなり、冷却性能を向上させることができる。 As will be understood from the means for solving the above problems, according to the loop heat pipe of the present invention, it is possible to prevent the passage of the hydraulic fluid inserted into the cylindrical shape of the wick at the front end portion of the wick. Since the wall member is provided, the hydraulic fluid can be prevented from passing through the front end portion of the wick, and the flow rate and pressure of the hydraulic fluid in the wick can be prevented from being lowered. As a result, the amount of working fluid supplied to the groove tube and the working fluid pressure can be maintained or increased, so that the pressure of the working fluid that oozes out to the groove tube is improved, and the cooling performance can be improved.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1を参照するに、この実施の形態に係るループ型ヒートパイプには、例えばLHP(ループヒートパイプ)やCPL(Capillary Pumped Loop)がある。   Referring to FIG. 1, examples of the loop heat pipe according to this embodiment include LHP (loop heat pipe) and CPL (capillary pumped loop).

例えば、LHP1は、冷媒としての作動液3Lが気化する際の潜熱を利用して冷却する蒸発器5と、この蒸発器5で気化された気体3Vが蒸気管7(Vapor Line)を経て移動すると共にこの気体3Vを放熱して液化する凝縮器9(Condenser)と、この凝縮器9で液化した作動液3Lが液戻り管11(Liquid Line)を経て移動すると共にこの作動液3Lを前記蒸発器5に供給するために保留するリザーバ部13〔あるいは、アキュームレータ、CC(Compensation Chamber)など〕と、前記液戻り管11から戻ってきた作動液3Lを前記蒸発器5の内部に供給するバイオネット管15と、を備えるシステムで、一つのループを形成しており、前記蒸発器5とリザーバ部13は一体的に構成されている。   For example, in the LHP 1, the evaporator 5 that cools using the latent heat generated when the working fluid 3 </ b> L as the refrigerant is vaporized, and the gas 3 </ b> V vaporized in the evaporator 5 moves through the vapor pipe 7 (Vapor Line). At the same time, the condenser 9 (Condenser) that radiates and liquefies the gas 3V, and the hydraulic fluid 3L liquefied by the condenser 9 moves through the liquid return pipe 11 (Liquid Line) and the hydraulic fluid 3L is transferred to the evaporator. A reservoir section 13 (or an accumulator, CC (Compensation Chamber), etc.) that is reserved for supply to 5 and a bayonet tube that supplies the working fluid 3L returned from the liquid return pipe 11 to the inside of the evaporator 5 15, a single loop is formed, and the evaporator 5 and the reservoir unit 13 are integrally formed.

また、前記蒸発器5とリザーバ部13との間には前記蒸発器5で気化された気体3Vがリザーバ部13に逆戻りしないようにするための作動液逆流防止用のOリング17が装着されている。さらに、LHP1の内部には作動液3Lが投入されている。作動液3Lとしてはアルコール、アンモニア、水などがある。この実施の形態では、地球環境の観点から、作動液3Lは水としている。図1では作動液3Lである水の流れ方向は実線の矢印で示されており、作動液3Lが気化された気体3Vである蒸気の流れ方向は点線の矢印で示されている。   In addition, an O-ring 17 for preventing backflow of hydraulic fluid is installed between the evaporator 5 and the reservoir unit 13 to prevent the gas 3V vaporized by the evaporator 5 from returning to the reservoir unit 13. Yes. Further, 3 L of hydraulic fluid is introduced into the LHP 1. Examples of the hydraulic fluid 3L include alcohol, ammonia, and water. In this embodiment, the hydraulic fluid 3L is water from the viewpoint of the global environment. In FIG. 1, the flow direction of water, which is the hydraulic fluid 3L, is indicated by a solid arrow, and the flow direction of vapor, which is a gas 3V obtained by vaporizing the hydraulic fluid 3L, is indicated by a dotted arrow.

また、CPLとしては、上記の蒸発器5とリザーバ部13が別体で構成されており、その他の基本的な構成はLHP1と同じである。   Further, as the CPL, the evaporator 5 and the reservoir unit 13 are configured separately, and the other basic configuration is the same as that of the LHP 1.

すなわち、LHP1では、蒸発器5が周囲で発生した熱により加熱されると、作動液3Lとしての例えば水が蒸発器5内で蒸気となり、このときの潜熱を利用して周囲の温度を冷却するものである。蒸発器5内で生じた蒸気が蒸気管7を経て凝縮器9へ移動し、凝縮器9で放熱されることにより蒸気が水に戻される。この水は液戻り管11を経て再びリザーバ部13と蒸発器5へ移動することになり、上記の作用を繰り返すことになる。したがって、LHP1やCPLは潜熱を利用しており、外部電源無しに高い熱輸送能力を有している。また、蒸気管7、液戻り管11の配管は自由であり、熱の伝送方向は蒸発器5から凝縮器9への一方向でダイオードのような振る舞いをするものである。   That is, in the LHP 1, when the evaporator 5 is heated by the heat generated in the surroundings, for example, water as the working liquid 3L becomes steam in the evaporator 5, and the ambient temperature is cooled using the latent heat at this time. Is. The steam generated in the evaporator 5 moves to the condenser 9 through the steam pipe 7 and is dissipated in the condenser 9 so that the steam is returned to water. This water moves again through the liquid return pipe 11 to the reservoir section 13 and the evaporator 5 and repeats the above operation. Therefore, LHP1 and CPL use latent heat and have a high heat transport capability without an external power source. Moreover, the piping of the steam pipe 7 and the liquid return pipe 11 is free, and the heat transmission direction behaves like a diode in one direction from the evaporator 5 to the condenser 9.

上記の蒸発器5は、前端側(図1において左端側)を蒸気管7に連通して閉塞し、かつ後端側を開口してリザーバ部13に連通する円筒形状の蒸発器本体19と、この蒸発器本体19の内部に収容される円筒形状のグルーブ管21と、このグルーブ管21の円筒形状の内部に接触して挿入する円筒形状をなすと共にこの円筒形状の内部に作動液3Lを供給するウィック23と、を備えている。   The evaporator 5 has a cylindrical evaporator main body 19 that is closed at the front end side (left end side in FIG. 1) by communicating with the steam pipe 7 and that opens at the rear end side and communicates with the reservoir unit 13; A cylindrical groove tube 21 accommodated in the evaporator main body 19 and a cylindrical shape inserted into contact with the cylindrical shape of the groove tube 21 and a working fluid 3L are supplied to the cylindrical shape. And a wick 23.

なお、前記グルーブ管21の内周面には、図2及び図3に示されているように、当該グルーブ管21の長手方向に垂直な断面において凹部25Aと凸部25Bで円周方向に交互に凹凸形状をなし、且つこの凹凸形状がグルーブ管21の長手方向に延伸されるグルーブ部25が備えられている。一方、前記ウィック23の外周面は前記グルーブ管21のグルーブ部25の凸部25Bの内周面に接触する構成であり、前記グルーブ部25の凹部25Aが蒸気流路27となる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the groove tube 21 has an inner circumferential surface alternately arranged in the circumferential direction by the concave portions 25 </ b> A and the convex portions 25 </ b> B in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the groove tube 21. The groove portion 25 is provided with an uneven shape, and the uneven shape is extended in the longitudinal direction of the groove tube 21. On the other hand, the outer peripheral surface of the wick 23 is in contact with the inner peripheral surface of the convex portion 25B of the groove portion 25 of the groove tube 21, and the concave portion 25A of the groove portion 25 serves as a steam flow path 27.

また、前記ウィック23の円筒形状の内部は、上述したリザーバ部13に連通し且つ前端が閉塞した液貯留室29を構成しており、この液貯留室29はバイオネット管15が挿入可能である。このバイオネット管15の後端側は液戻り管11に連通してリザーバ部13の内部に挿入されており、バイオネット管15の前端側はウィック23の液貯留室29の前端部の少し手前まで挿入されている。   The cylindrical interior of the wick 23 constitutes a liquid storage chamber 29 that communicates with the above-described reservoir portion 13 and whose front end is closed, and the bayonet tube 15 can be inserted into the liquid storage chamber 29. . The rear end side of the bayonet tube 15 communicates with the liquid return pipe 11 and is inserted into the reservoir 13. The front end side of the bayonet tube 15 is slightly in front of the front end portion of the liquid storage chamber 29 of the wick 23. Has been inserted.

また、前記ウィック23は、この実施の形態では、軽量化を図るために高分子体の材質が使用されており、この高分子体は細かい空隙(以下、単に「細孔」という)を有する組織構造をなしている。さらに、上記の高分子体としては、例えば直径10〜20μmのポリエチレンパウダを焼結したものが用いられる。その他に、ニッケル金属からなる例えば直径5μmのパウダを焼結したニッケル焼結体、銅のパウダを焼結した銅焼結体、あるいはその他の金属からなる金属焼結体も用いられる。このような高分子体は、一つ一つのパウダが親水基を有しているので、濡れ性の向上と表面張力に+αのポンプ力が加えられるために、ウィック23内の蒸気の移動する力が大きくなる。   In the present embodiment, the wick 23 is made of a polymer material in order to reduce the weight, and the polymer material has a fine void (hereinafter simply referred to as “pore”). It has a structure. Further, as the polymer, for example, a sintered product of polyethylene powder having a diameter of 10 to 20 μm is used. In addition, a nickel sintered body made of nickel metal, for example, sintered powder having a diameter of 5 μm, a copper sintered body obtained by sintering copper powder, or a metal sintered body made of other metals is also used. In such a polymer, since each powder has a hydrophilic group, a + α pumping force is added to the wettability and the surface tension. Becomes larger.

なお、その他のウィック23の材質としては、多孔質性の焼結金属体、金属繊維、ガラス繊維などが使用されてもよいが、上述した理由で高分子体が望ましい。   In addition, as a material of the other wick 23, a porous sintered metal body, a metal fiber, a glass fiber, or the like may be used, but a polymer body is desirable for the reason described above.

次に、この実施の形態の主要部を構成するウィック23の作動液3Lの通過を防止する防止方法及びその構造について詳しく説明する。   Next, a prevention method for preventing the hydraulic fluid 3L from passing through the wick 23 constituting the main part of this embodiment and its structure will be described in detail.

その1つの方法としては、図1に示されているように、作動液3Lとしての例えば水の通過(染出し)を防止可能な壁31がウィック23の前端面に設けられる。この壁31は前記ウィック23と別体の部材で構成されている。これにより、前記ウィック23と別体の壁31でウィック23の前端部23Aを通過する水の流速や圧力の低下を防止することができる。   As one of the methods, as shown in FIG. 1, a wall 31 that can prevent, for example, the passage (stain) of water as the hydraulic fluid 3 </ b> L is provided on the front end surface of the wick 23. The wall 31 is composed of a separate member from the wick 23. Accordingly, it is possible to prevent the flow rate and pressure of the water passing through the front end portion 23 </ b> A of the wick 23 from being separated from the wick 23 by the wall 31.

例えば、上記の壁31としては、厚さが例えば2〜3mmの平板状の部材であって、この平板状の部材である壁31がウィック23の前端面に接触して取り付けられる。この平板状の部材である壁31の取付け方法としては、例えば前記平板状の部材である壁31をウィック23の前端面に接着剤で固着することができる。   For example, the wall 31 is a flat plate member having a thickness of, for example, 2 to 3 mm, and the wall 31, which is a flat plate member, is attached in contact with the front end surface of the wick 23. As a method for attaching the wall 31 which is a flat plate member, for example, the wall 31 which is a flat plate member can be fixed to the front end surface of the wick 23 with an adhesive.

あるいは、図4に示されているように、前記平板状の部材である壁31をウィック23の前端面に当接し、かつ平板状の部材である壁31と蒸発器本体19の前端壁19Aとの間に複数本の棒状の押圧用シャフト33を介在せしめて平板状の部材である壁31をウィック23の前端面に押圧することができる。   Alternatively, as shown in FIG. 4, the wall 31, which is a flat plate member, abuts the front end surface of the wick 23, and the wall 31 which is a flat plate member and the front end wall 19 </ b> A of the evaporator body 19 A plurality of rod-shaped pressing shafts 33 can be interposed therebetween to press the wall 31, which is a flat plate member, against the front end surface of the wick 23.

あるいは、図5に示されているように、前記平板状の部材である壁31をウィック23の前端面に当接し、かつ平板状の部材である壁31と蒸発器本体19の前端壁19Aとの間の複数箇所でスプリング35等の付勢手段により前記平板状の部材である壁31をウィック23の前端面に常時押圧する方向に付勢することもできる。   Alternatively, as shown in FIG. 5, the wall 31 that is a flat plate-like member is brought into contact with the front end surface of the wick 23, and the wall 31 that is a flat plate-like member and the front end wall 19 </ b> A of the evaporator main body 19 are The wall 31 that is a flat plate member can be urged at a plurality of positions between the wick 23 in a direction in which the wall 31 is always pressed against the front end surface of the wick 23.

また、上記の平板状の部材である壁31は、低い熱伝導率を有するガラス、テフロン(登録商標)、プラスチック、ポリエチレンなどの高分子体の材料で構成することができる。これにより、たとえ平板状の部材である壁31がグルーブ管21のグルーブ部25の凸部25Bの内周面に接触しても、平板状の部材である壁31が低熱伝導率の材料であることにより、グルーブ管21の熱がウィック23の前端部23Aに伝導しにくくなるので、ウィック23の前端部23Aでは水が蒸気に変化しにくくなり、真空引きされる力が発生しにくくなる。つまり、水がウィック23の前端部23Aから染み出す力すなわち、通過する力を弱くすることに寄与する。   Moreover, the wall 31 which is said flat member can be comprised with polymeric materials, such as glass, Teflon (trademark), a plastics, polyethylene, etc. which have low heat conductivity. Thereby, even if the wall 31 which is a flat plate member contacts the inner peripheral surface of the convex portion 25B of the groove portion 25 of the groove tube 21, the wall 31 which is a flat plate member is a low thermal conductivity material. This makes it difficult for the heat of the groove tube 21 to be conducted to the front end portion 23A of the wick 23, so that the front end portion 23A of the wick 23 is less likely to change water into steam, and the force to be evacuated is less likely to be generated. That is, it contributes to weakening the force that water oozes out from the front end 23A of the wick 23, that is, the passing force.

しかし、平板状の部材である壁31が低熱伝導率を有する高分子体の材料であっても、より一層、グルーブ管21の熱がウィック23の前端部23Aに伝導しないようにするために、平板状の部材である壁31がグルーブ管21の内周面に接触しないようにすることが望ましい。   However, in order to prevent the heat of the groove tube 21 from being further conducted to the front end portion 23A of the wick 23 even if the wall 31 which is a flat member is a polymer material having low thermal conductivity, It is desirable to prevent the wall 31 that is a flat member from contacting the inner peripheral surface of the groove tube 21.

また、前記平板状の部材である壁31は、蒸発器本体19やグルーブ管21と同じ材料、例えば、銅などの金属材料で構成することもできる。この場合は、上記の高分子体の材料よりも水がウィック23の前端部23Aから染み出すのを阻止できるが、上述した理由で、グルーブ管21の熱がウィック23の前端部23Aに伝導しないようにするために、平板状の部材である壁31がグルーブ管21のグルーブ部25の凸部25Bの内周面に接触しないようにする必要がある。   Moreover, the wall 31 which is the said flat member can also be comprised with the same material as the evaporator main body 19 and the groove pipe | tube 21, for example, metal materials, such as copper. In this case, water can be prevented from oozing out from the front end portion 23A of the wick 23 as compared with the above-described polymer material, but for the reason described above, the heat of the groove tube 21 is not conducted to the front end portion 23A of the wick 23. In order to do so, it is necessary to prevent the wall 31, which is a flat member, from coming into contact with the inner peripheral surface of the convex portion 25 </ b> B of the groove portion 25 of the groove tube 21.

また、他の作動液の通過を防止する方法としては、作動液3Lの通過を防止する壁がウィック23と同一材料で、ウィック23内に形成される。そして、この壁が例えばウィック23の前端部23Aの細孔を閉塞した組織構造とすることができる。例えば、ウィック23の前端部23Aを加熱することにより、ウィック23を構成する高分子体のパウダを溶解して細孔を閉塞して壁とすることができる。あるいは、前記壁としては、ウィック23の前端部23Aの細孔に接着剤を流し込み充填して、細孔を閉塞した組織構造とすることもできる。   As another method for preventing the passage of the hydraulic fluid, a wall for preventing the passage of the hydraulic fluid 3L is formed of the same material as that of the wick 23 in the wick 23. And this wall can be set as the structure | tissue structure which obstruct | occluded the pore of the front-end part 23A of the wick 23, for example. For example, by heating the front end portion 23 </ b> A of the wick 23, the polymer powder constituting the wick 23 can be dissolved to close the pores to form walls. Alternatively, the wall may have a tissue structure in which the pores are closed by pouring and filling an adhesive into the pores of the front end portion 23A of the wick 23.

したがって、ウィック23の前端部23A内に形成される壁が上記のいずれの組織構造であっても、細孔が閉塞されているので、水がウィック23の前端部23Aを通過するのを防止し、ウィック23の液貯留室29内の水の流速や圧力の低下を防止することができる。   Therefore, even if the wall formed in the front end portion 23A of the wick 23 has any of the above-described tissue structures, since the pores are blocked, it is possible to prevent water from passing through the front end portion 23A of the wick 23. Further, it is possible to prevent a decrease in the flow rate and pressure of water in the liquid storage chamber 29 of the wick 23.

上記構成により、LHP1では、蒸発器5のグルーブ管21が周囲の熱で加熱されると、ウィック23とグルーブ管21のグルーブ部25の凸部25Bとの接触面からグルーブ管21の熱が熱伝導してウィック23が加熱される。   With the above configuration, in the LHP 1, when the groove tube 21 of the evaporator 5 is heated by ambient heat, the heat of the groove tube 21 is heated from the contact surface between the wick 23 and the convex portion 25 </ b> B of the groove portion 25 of the groove tube 21. The wick 23 is heated by conduction.

一方、前記液貯留室29の水は、上述したようにウィック23の高分子体の各パウダが親水基を有しているために濡れ性の向上と表面張力に+αのポンプ力が加えられて真空引きされる。この真空引きにより浸透したウィック23の内部の水は圧力が下がっているので、加熱されると水が低い沸点で沸騰して蒸気になる。水が蒸気になるときの潜熱により周囲の温度が冷却されることになる。   On the other hand, the water in the liquid storage chamber 29 is improved in wettability and a + α pumping force on the surface tension because each powder of the polymer of the wick 23 has a hydrophilic group as described above. It is evacuated. Since the water inside the wick 23 that has permeated by this evacuation has a reduced pressure, when heated, the water boils at a low boiling point and becomes steam. The ambient temperature is cooled by the latent heat when water becomes steam.

この蒸気は前述したように水がウィック23の高分子体内に真空引きされる力により押し出されてウィック23の高分子体内を移動し、ウィック23の表面からグルーブ管21のグルーブ部25との接触面を経て蒸気流路27へ流れることになる。さらに、蒸気流路27内の蒸気は、前述したように蒸気管7を経て凝縮器9へ移動し、この凝縮器9で放熱されることにより蒸気が水に戻される。   As described above, the steam is pushed out by the force of the vacuum drawn into the polymer body of the wick 23 and moves in the polymer body of the wick 23, and comes into contact with the groove portion 25 of the groove tube 21 from the surface of the wick 23. It flows to the steam flow path 27 through the surface. Furthermore, the steam in the steam flow path 27 moves to the condenser 9 through the steam pipe 7 as described above, and the steam is returned to the water by radiating heat in the condenser 9.

次いで、凝縮器9内の水は液戻り管11を経て再び蒸発器5へ戻ってくる。すなわち、液戻り管11に連通するバイオネット管15がウィック23の液貯留室29の前端部の少し手前まで挿入されているので、液戻り管11から戻ってきた水は、バイオネット管15の前端からウィック23の液貯留室29に供給される。この水はバイオネット管15の前端から180°反転して液貯留室29とバイオネット管15の間を通過して液貯留室29内に充満する状態となり、リザーバ部13へ保留される。   Next, the water in the condenser 9 returns to the evaporator 5 again through the liquid return pipe 11. That is, since the bayonet tube 15 communicating with the liquid return pipe 11 is inserted to a position just before the front end of the liquid storage chamber 29 of the wick 23, the water returned from the liquid return pipe 11 It is supplied from the front end to the liquid storage chamber 29 of the wick 23. This water is inverted 180 ° from the front end of the bayonet tube 15, passes between the liquid storage chamber 29 and the bayonet tube 15, fills the liquid storage chamber 29, and is retained in the reservoir unit 13.

このとき、例えば、LHP1のスタートアップ時および急激な入力熱量が増加した場合に、液戻り管11から戻る水の流速や圧力が増加しても、前述したようにウィック23の前端面に作動液3Lの通過を防止する平板状の部材である壁31が設けられているので、ウィック23の前端部23Aを通過する水の流速や圧力を阻止することができ、冷却性能の低下を防止できる。   At this time, for example, when the flow rate or pressure of water returning from the liquid return pipe 11 increases at the time of start-up of the LHP 1 or when the amount of input heat suddenly increases, the hydraulic fluid 3L is applied to the front end face of the wick 23 as described above. Since the wall 31 that is a flat plate-like member that prevents the passage of water is provided, the flow rate and pressure of water passing through the front end portion 23A of the wick 23 can be blocked, and the deterioration of the cooling performance can be prevented.

つまり、ウィック23の液貯留室29の水は、再びウィック23とグルーブ管21にて上述した熱交換作用を繰り返すことになるが、上記の理由で、グルーブ管21への水の供給量や水圧を維持ないしは増加することができるので、グルーブ管21のグルーブ部25へ染み出す水の圧力を向上させることとなり、冷却性能の向上につながる。   That is, the water in the liquid storage chamber 29 of the wick 23 repeats the heat exchange action described above again in the wick 23 and the groove tube 21. For the above reasons, the amount of water supplied to the groove tube 21 and the water pressure Therefore, the pressure of water that oozes out to the groove portion 25 of the groove tube 21 is improved, leading to an improvement in cooling performance.

なお、上記の平板状の部材である壁31とは異なる他のウィック23と同一部材で、ウィック23内に形成された壁の場合も、上記の平板状の部材である壁31の場合と同様の効果がある。   The wall formed in the wick 23 is the same member as the other wick 23 different from the wall 31 that is the flat plate member, and is similar to the case of the wall 31 that is the flat plate member. There is an effect.

この発明の実施の形態のループヒートパイプの概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of the loop heat pipe of embodiment of this invention. 図1のループヒートパイプにおける蒸発器の要部断面を含む概略的な斜視図である。It is a schematic perspective view including the principal part cross section of the evaporator in the loop heat pipe of FIG. 図2の矢視III−III線の断面図である。It is sectional drawing of the arrow III-III line | wire of FIG. この発明の他の実施の形態のウィックの前端部から作動液の通過を防止する防止構造の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the prevention structure which prevents passage of hydraulic fluid from the front end part of the wick of other embodiments of this invention. この発明の別の実施の形態のウィックの前端部から作動液の通過を防止する防止構造の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the prevention structure which prevents passage of hydraulic fluid from the front end part of the wick of another embodiment of this invention. 従来のループヒートパイプの概略的な構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional loop heat pipe.

符号の説明Explanation of symbols

1 LHP(ループヒートパイプ)
3L 作動液
3V 気体
5 蒸発器
7 蒸気管
9 凝縮器
11 液戻り管
13 リザーバ部
15 バイオネット管
17 Oリング(作動液逆流防止用の)
19 蒸発器本体
19A 前端壁(蒸発器本体19の)
21 グルーブ管
23 ウィック
23A 前端部
25 グルーブ部
25A 凹部
25B 凸部
27 蒸気流路
29 液貯留室
31 壁
33 押圧用シャフト
35 スプリング(付勢手段)
1 LHP (loop heat pipe)
3L Working fluid 3V Gas 5 Evaporator 7 Vapor tube 9 Condenser 11 Liquid return tube 13 Reservoir unit 15 Bionict tube 17 O-ring (for preventing backflow of hydraulic fluid)
19 Evaporator body 19A Front end wall (Evaporator body 19)
21 Groove tube 23 Wick 23A Front end portion 25 Groove portion 25A Recess portion 25B Protrusion portion 27 Steam flow path 29 Liquid storage chamber 31 Wall 33 Pressing shaft 35 Spring (biasing means)

Claims (7)

作動液が気化する際の潜熱を利用して冷却する蒸発器と、この蒸発器で気化された気体が蒸気管を経て移動すると共にこの気体を放熱して液化する凝縮器と、この凝縮器で液化した作動液が液戻り管を経て移動すると共にこの作動液を前記蒸発器に供給するために保留するリザーバ部と、を備えるループ型ヒートパイプであって、
前記蒸発器は、前端側を蒸気管に連通し、かつ後端側をリザーバ部に連通する筒形状をなすグルーブ管と、このグルーブ管の筒形状の内部に接触して挿入すると共に前端側が閉塞された筒形状をなし、かつ細かい空隙を有する組織構造のウィックと、を備え、
前記グループ管の内周面には、前記グループ管の長手方向に垂直な断面において凹部と凸部で円周方向に交互に凹凸状をなし、前記凹凸状が前記グループ管の長手方向に延伸されるグループ部が備えられ、前記ウィックの外周面は前記グループ部の凸部の内周面に接触する構成であり、
このウィックの円筒形状の内部に挿入される作動液の通過を防止する壁部材、前記グループ部の凸部の内周面に非接触で、前記ウィックの前端に設け
前記壁部材と前記蒸発器の前端壁との間に複数本の押圧用シャフトを介在せしめて前記壁部材を前記ウィックの前端面に押圧することを特徴とするループ型ヒートパイプ。
An evaporator that cools using the latent heat generated when the hydraulic fluid is vaporized, a condenser that moves through the vapor pipe while the gas vaporized in the evaporator moves and liquefies by radiating the gas, and this condenser A liquefied hydraulic fluid moves through a liquid return pipe and retains the hydraulic fluid to be supplied to the evaporator, and a loop heat pipe comprising:
The evaporator has a cylindrical groove tube whose front end communicates with the steam pipe and whose rear end communicates with the reservoir portion, and is inserted in contact with the inside of the cylindrical shape of the groove tube, and the front end side is closed. A wick of a tissue structure having a cylindrical shape and having fine voids,
On the inner peripheral surface of the group tube, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the group tube, concave and convex portions are alternately formed in the circumferential direction, and the concave and convex shape is extended in the longitudinal direction of the group tube. The outer peripheral surface of the wick is in contact with the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion,
A wall member that prevents the passage of the hydraulic fluid inserted into the cylindrical shape of the wick is provided on the front end surface of the wick in a non-contact manner with the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion ,
A loop type heat pipe , wherein a plurality of pressing shafts are interposed between the wall member and the front end wall of the evaporator to press the wall member against the front end surface of the wick .
作動液が気化する際の潜熱を利用して冷却する蒸発器と、この蒸発器で気化された気体が蒸気管を経て移動すると共にこの気体を放熱して液化する凝縮器と、この凝縮器で液化した作動液が液戻り管を経て移動すると共にこの作動液を前記蒸発器に供給するために保留するリザーバ部と、を備えるループ型ヒートパイプであって、An evaporator that cools using the latent heat generated when the hydraulic fluid is vaporized, a condenser that moves through the vapor pipe while the gas vaporized in the evaporator moves and liquefies by radiating the gas, and this condenser A liquefied hydraulic fluid moves through a liquid return pipe and retains the hydraulic fluid to be supplied to the evaporator, and a loop heat pipe comprising:
前記蒸発器は、前端側を蒸気管に連通し、かつ後端側をリザーバ部に連通する筒形状をなすグルーブ管と、このグルーブ管の筒形状の内部に接触して挿入すると共に前端側が閉塞された筒形状をなし、かつ細かい空隙を有する組織構造のウィックと、を備え、The evaporator has a cylindrical groove tube whose front end communicates with the steam pipe and whose rear end communicates with the reservoir portion, and is inserted in contact with the inside of the cylindrical shape of the groove tube, and the front end side is closed. A wick of a tissue structure having a cylindrical shape and having fine voids,
前記グループ管の内周面には、前記グループ管の長手方向に垂直な断面において凹部と凸部で円周方向に交互に凹凸状をなし、前記凹凸状が前記グループ管の長手方向に延伸されるグループ部が備えられ、前記ウィックの外周面は前記グループ部の凸部の内周面に接触する構成であり、On the inner peripheral surface of the group tube, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the group tube, concave and convex portions are alternately formed in the circumferential direction, and the concave and convex shape is extended in the longitudinal direction of the group tube. The outer peripheral surface of the wick is in contact with the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion,
このウィックの円筒形状の内部に挿入される作動液の通過を防止する壁部材を、前記グループ部の凸部の内周面に非接触で、前記ウィックの前端面に設け、A wall member that prevents the passage of the hydraulic fluid inserted into the cylindrical shape of the wick is provided on the front end surface of the wick in a non-contact manner with the inner peripheral surface of the convex portion of the group portion,
前記壁部材と前記蒸発器の前端壁との間の複数箇所で付勢手段により前記壁部材を前記ウィックの前端面に押圧することを特徴とするループ型ヒートパイプ。A loop type heat pipe, wherein the wall member is pressed against the front end surface of the wick by biasing means at a plurality of locations between the wall member and the front end wall of the evaporator.
前記付勢手段は、スプリングであることを特徴とする請求項2記載のループ型ヒートパイプ。The loop heat pipe according to claim 2, wherein the biasing means is a spring. 前記液戻り管に連通して前記リザーバ部の内部に挿入され、前記液戻り管から戻った作動液を前記蒸発器の内部に供給するバイオネット管を備え、A bayonet tube that is inserted into the reservoir portion in communication with the liquid return tube and supplies the working fluid returned from the liquid return tube into the evaporator;
前記バイオネット管の前端側が前記ウィックの前端面の手前まで挿入されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項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 a front end side of the bayonet tube is inserted to a position before a front end surface of the wick.
前記ウィックと前記リザーバ部との間に、作動液逆流防止用のOリングが装着されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項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 4, wherein an O-ring for preventing backflow of hydraulic fluid is mounted between the wick and the reservoir portion. 前記壁部材は、高分子体であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項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 5, wherein the wall member is a polymer. 前記ウィックは、空隙を備える高分子体であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項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 6 , wherein the wick is a polymer body having a gap.
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