JPH01123995A - 柔軟な熱伝達素子およびその製造方法 - Google Patents
柔軟な熱伝達素子およびその製造方法Info
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- JPH01123995A JPH01123995A JP28338987A JP28338987A JPH01123995A JP H01123995 A JPH01123995 A JP H01123995A JP 28338987 A JP28338987 A JP 28338987A JP 28338987 A JP28338987 A JP 28338987A JP H01123995 A JPH01123995 A JP H01123995A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野コ
本発明は、使用される状態に応じて比較的自由に形態を
変化させることのできる柔軟な熱伝達素子およびその製
造方法に関する。
変化させることのできる柔軟な熱伝達素子およびその製
造方法に関する。
[従来の技術]
従来、ヒートポンプとして知られている熱伝達素子は、
金属容器の中に、脱気しつつ封入された作動流体と、必
要に応じて、冷却部で凝縮された流体を加熱部へ環流す
るためのウィック材によって構成されている。
金属容器の中に、脱気しつつ封入された作動流体と、必
要に応じて、冷却部で凝縮された流体を加熱部へ環流す
るためのウィック材によって構成されている。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、容器に金属材料を用いた場合、破壊に対
しては強い半面、剛体であるため、屈曲成形は不可能で
あり、容器の形態は固定しているために、施工性、設計
性にはおのずと制約があった。また、金属は重量があり
、かつ、可撓性、耐食性、耐薬品性などの性質に劣り、
日常生活のレベルでは、実用化されていないのが実情で
ある。
しては強い半面、剛体であるため、屈曲成形は不可能で
あり、容器の形態は固定しているために、施工性、設計
性にはおのずと制約があった。また、金属は重量があり
、かつ、可撓性、耐食性、耐薬品性などの性質に劣り、
日常生活のレベルでは、実用化されていないのが実情で
ある。
本発明は、係る従来技術の欠点に鑑み、成形性、可撓性
、耐食性に優れ、しかも軽量であり、かつ、使用状態に
応じて形態をある程度自由に変化させることができると
同時に、作動中、流体の気化に−つ − 伴なう蒸気圧の増加による容器の″ふくらみ″を、可能
な限り小さく押えた柔軟な熱伝達素子を提供するもので
ある。
、耐食性に優れ、しかも軽量であり、かつ、使用状態に
応じて形態をある程度自由に変化させることができると
同時に、作動中、流体の気化に−つ − 伴なう蒸気圧の増加による容器の″ふくらみ″を、可能
な限り小さく押えた柔軟な熱伝達素子を提供するもので
ある。
[問題点を解決する手段]
本発明は、かかる目的を達成するために次のような構成
を有する。すなわち、 (1) 高分子材料もしくは高分子材料と無機物から
なる複合材料からなるシート状物で構成された密閉容器
に作動流体およびスペーサーが内包されており、かつ該
容器内部の圧力が1気圧以下に調整されていることを特
徴とする柔軟な熱伝達素子。
を有する。すなわち、 (1) 高分子材料もしくは高分子材料と無機物から
なる複合材料からなるシート状物で構成された密閉容器
に作動流体およびスペーサーが内包されており、かつ該
容器内部の圧力が1気圧以下に調整されていることを特
徴とする柔軟な熱伝達素子。
(2〉 該複合シート状物が、蒸着物、コーテイング
物、ラミネート物であることを特徴とする第(1)項記
載の柔軟な熱伝達素子。
物、ラミネート物であることを特徴とする第(1)項記
載の柔軟な熱伝達素子。
(3)高分子材料もしくは高分子材料と無機物からなる
複合材料からなるシート状物で構成された容器に、作動
流体とスペーサーを充填した後、容器内を1気圧以下に
減圧することを特徴とする柔軟な熱伝達素子の製造方法
である。
複合材料からなるシート状物で構成された容器に、作動
流体とスペーサーを充填した後、容器内を1気圧以下に
減圧することを特徴とする柔軟な熱伝達素子の製造方法
である。
本発明は、中空の密閉容器の内部に適量の作動流体を内
包し、作動時には該作動流体滞留部において外部から熱
が加えられ、内包している液状の作動流体は気化し作動
流体の蒸気となり、作動流体気化滞留部に移動し、該凝
縮部において外部から冷却され密閉容器の内壁に作動流
体の蒸気が凝縮し、液状の作動流体に戻る。その際、作
動流体の相変化による潜熱を外部に放出するという原理
で熱伝達を行うものである。
包し、作動時には該作動流体滞留部において外部から熱
が加えられ、内包している液状の作動流体は気化し作動
流体の蒸気となり、作動流体気化滞留部に移動し、該凝
縮部において外部から冷却され密閉容器の内壁に作動流
体の蒸気が凝縮し、液状の作動流体に戻る。その際、作
動流体の相変化による潜熱を外部に放出するという原理
で熱伝達を行うものである。
ここで密閉容器の構成材料である高分子材料とはポリエ
ステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどガスバリヤ−
性を有するものであれば適用可能である。例えば、ポリ
ビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリアミド系な
どの樹脂シートがあげられる。
ステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどガスバリヤ−
性を有するものであれば適用可能である。例えば、ポリ
ビニルアルコール系、ポリエステル系、ポリアミド系な
どの樹脂シートがあげられる。
かかる高分子材料は、それぞれ単独で適用可能であるが
、これらの高分子材料を2種以上併用した複合シートが
所望のシート特性が得られ易く好ましい。例えば、ポリ
エステルとポリオレフィンなどの樹脂同志のラミネート
またはコーティングならびにそれらの併用物などの複合
シートが適用できる。
、これらの高分子材料を2種以上併用した複合シートが
所望のシート特性が得られ易く好ましい。例えば、ポリ
エステルとポリオレフィンなどの樹脂同志のラミネート
またはコーティングならびにそれらの併用物などの複合
シートが適用できる。
かかる高分子材料の中でも、作動流体との適合性が良好
な高分子材料としては、たとえばポリ塩化ビニリデン、
ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリルのような
材料はガスバリヤ−性がよく、これらは接着性にすぐれ
た高分子材料、例えばエチレン−ビニルアルコール共重
合体などとの複合シートが好ましく適用される。
な高分子材料としては、たとえばポリ塩化ビニリデン、
ポリビニルアルコール、ポリアクリルニトリルのような
材料はガスバリヤ−性がよく、これらは接着性にすぐれ
た高分子材料、例えばエチレン−ビニルアルコール共重
合体などとの複合シートが好ましく適用される。
かかる高分子材料と、無機物とからなる複合シートは、
高分子材料からなるシートにAD、、ZnO2、T;0
2などの金属やセラミックなどを蒸着し、ガスバリヤ−
性の機能をさらに付与したものである。かかる蒸着複合
シートの場合にはガスバリヤ−性のやや低い高分子材料
も適用することができる。かかる高分子材料しては、た
とえば、6ナイロン、ポリ塩化ビニル、高密度ポリエチ
レンやポリエチレンテレフタレートシートがあげられる
。
高分子材料からなるシートにAD、、ZnO2、T;0
2などの金属やセラミックなどを蒸着し、ガスバリヤ−
性の機能をさらに付与したものである。かかる蒸着複合
シートの場合にはガスバリヤ−性のやや低い高分子材料
も適用することができる。かかる高分子材料しては、た
とえば、6ナイロン、ポリ塩化ビニル、高密度ポリエチ
レンやポリエチレンテレフタレートシートがあげられる
。
その他の複合シートとしては、前記高分子材料同志の複
合も含み、上記金属やセラミックのコーティング、さら
には上記蒸着した材料をラミネートするなどの複合が含
まれる。
合も含み、上記金属やセラミックのコーティング、さら
には上記蒸着した材料をラミネートするなどの複合が含
まれる。
本発明でいう複合シート状物とは、板状、フィルム状の
いずれをも包含するが、通常フィルム状物を意味する。
いずれをも包含するが、通常フィルム状物を意味する。
本発明でいう密閉容器とは、流体、スペーサーを内包す
るためのものであり、密閉できれば筒状に限らず、任意
の形態を選ぶことができる。
るためのものであり、密閉できれば筒状に限らず、任意
の形態を選ぶことができる。
例えば、偏平なチューブ形態や、二枚のフィルムの両端
を貼りあわせた形態、−枚のフィルムを折り曲げて片端
を貼り併せた形態などがあげられる。フィルムシート状
物は非常に薄く柔軟性に富むものができる。
を貼りあわせた形態、−枚のフィルムを折り曲げて片端
を貼り併せた形態などがあげられる。フィルムシート状
物は非常に薄く柔軟性に富むものができる。
本発明に適用する容器は、長手方向に変化のあるもの、
断面形態や断面積に変化のある容器であっても差し支え
ない。
断面形態や断面積に変化のある容器であっても差し支え
ない。
本発明でいう作動流体とは熱を運ぶ媒体であって、密閉
容器を構成する高分子材料の使用可能温度範囲内で作動
するものが選択される。
容器を構成する高分子材料の使用可能温度範囲内で作動
するものが選択される。
かかる作動流体は、気体−液体の相変化を惹起する媒体
であって、たとえばアセトアルデヒド、インペンタン、
エタンチオール、塩化イソプロピル、ペンタン、ギ酸メ
チル、ジエチルエーテル、ジクロロメタン、ジブロモジ
フルオロメタン、臭化エチル、テトラメチルシラン、ト
リクロロフルオロメタン、トリフロロ酢酸無水物、トリ
フロロ酢酸メチル、t−ブチルアミン、ヨウ化メチル、
硫化ジメチル、二硫化炭素/アセトン、メタノール、ア
セトン、エタノールなどの媒体があげられる。
であって、たとえばアセトアルデヒド、インペンタン、
エタンチオール、塩化イソプロピル、ペンタン、ギ酸メ
チル、ジエチルエーテル、ジクロロメタン、ジブロモジ
フルオロメタン、臭化エチル、テトラメチルシラン、ト
リクロロフルオロメタン、トリフロロ酢酸無水物、トリ
フロロ酢酸メチル、t−ブチルアミン、ヨウ化メチル、
硫化ジメチル、二硫化炭素/アセトン、メタノール、ア
セトン、エタノールなどの媒体があげられる。
これらの伯にも二硫化炭素または水、アセトン、エタノ
ール、ギ酸など上記媒体と他の媒体との混合媒体、たと
えば二硫化炭素の場合では、たとえば、アセトン、エタ
ノール、ギ酸、ギ酸エチル、酢酸メチル、シクロペンタ
ン、臭化エチル、t−ブチルアルコール、2−プロパツ
ール、ペンタンなどとの混合媒体である。流体の種類は
特に限定されるものではないが、容器としての高分子材
料、もしくは後述のスペーサーを溶解させるなど危害を
与えない性質を有するもの選択するのが必須である。
ール、ギ酸など上記媒体と他の媒体との混合媒体、たと
えば二硫化炭素の場合では、たとえば、アセトン、エタ
ノール、ギ酸、ギ酸エチル、酢酸メチル、シクロペンタ
ン、臭化エチル、t−ブチルアルコール、2−プロパツ
ール、ペンタンなどとの混合媒体である。流体の種類は
特に限定されるものではないが、容器としての高分子材
料、もしくは後述のスペーサーを溶解させるなど危害を
与えない性質を有するもの選択するのが必須である。
本発明でいうスペーサーとは、柔軟性があって密閉容器
内に、1気圧以下におる前記作動流体の蒸気空間を形成
せしめるための構造体であり、柔軟ではあるが、容器外
圧でつぶれることがなく、外気圧(1気圧)がかかつて
も蒸気空間(減圧状態にある空間)を形成することがで
きるものが選択される。かハる空間が存在すれば、1気
圧の沸点以下の温度でも、液体の蒸発と移動が起こり、
気化熱をうばえる。
内に、1気圧以下におる前記作動流体の蒸気空間を形成
せしめるための構造体であり、柔軟ではあるが、容器外
圧でつぶれることがなく、外気圧(1気圧)がかかつて
も蒸気空間(減圧状態にある空間)を形成することがで
きるものが選択される。かハる空間が存在すれば、1気
圧の沸点以下の温度でも、液体の蒸発と移動が起こり、
気化熱をうばえる。
本発明のかかるスペーサーとしては、たとえば、フッ素
系、シリコン系或いは、ポリエステル系、ポリアミド系
、ポリオレフィン系等のチューブ、パイプ類、さらには
、合成繊維等からなる不織布、編み物、ネット類、さら
には、PVDF等耐薬品性のある多孔質類などが適用で
きる。
系、シリコン系或いは、ポリエステル系、ポリアミド系
、ポリオレフィン系等のチューブ、パイプ類、さらには
、合成繊維等からなる不織布、編み物、ネット類、さら
には、PVDF等耐薬品性のある多孔質類などが適用で
きる。
本発明の容器の内側表面は、凹凸形状を与えたものでも
適用することちができる。
適用することちができる。
本発明において、容器内を1気圧以下にする方法として
は、まず容器に作動流体を投入し、その後、容器の特定
部分から真空ポンプを使用して、容器内の気体を扱いて
1気圧以下に調整し、適当な内圧になった時点で特定部
分を溶融接着等の方法で封止する方法が適用できる。
は、まず容器に作動流体を投入し、その後、容器の特定
部分から真空ポンプを使用して、容器内の気体を扱いて
1気圧以下に調整し、適当な内圧になった時点で特定部
分を溶融接着等の方法で封止する方法が適用できる。
特定部分とは容器内圧を1気圧以内にするための装置を
接続して液体を容器に入れた後で空気を抜く部分のこと
である。
接続して液体を容器に入れた後で空気を抜く部分のこと
である。
適当な内圧とは、例えばn−ペンタンの場合では1気圧
で36℃で沸騰するが、30℃で沸騰させるには0.7
7気圧まで減圧すればよく、沸騰しても外気圧(1気圧
)のため容器がふくらむことはない。
で36℃で沸騰するが、30℃で沸騰させるには0.7
7気圧まで減圧すればよく、沸騰しても外気圧(1気圧
)のため容器がふくらむことはない。
[作用]
本発明の熱伝達素子の一部に熱が加えられると、その部
分の作動流体の一部が気化し、周辺から熱をうばう。こ
の時、熱を加えられていない部分の容器内部との間で蒸
気圧差が発生し、その圧力差によって、加熱部の蒸気は
、熱を加えられていない部分に(以後、冷却部という)
に、瞬時に移動する。移動した蒸気は、冷却部に達する
と、温度が低いため、ただちに潜熱を放出しつつ凝縮し
、液化する。すなわち、加熱部の熱が、冷却部へ伝達さ
れたことになるのである。
分の作動流体の一部が気化し、周辺から熱をうばう。こ
の時、熱を加えられていない部分の容器内部との間で蒸
気圧差が発生し、その圧力差によって、加熱部の蒸気は
、熱を加えられていない部分に(以後、冷却部という)
に、瞬時に移動する。移動した蒸気は、冷却部に達する
と、温度が低いため、ただちに潜熱を放出しつつ凝縮し
、液化する。すなわち、加熱部の熱が、冷却部へ伝達さ
れたことになるのである。
以上の作動原理から明らかなように、熱の移動にとって
、加熱部と冷却部の蒸気圧が、重要な因子である。この
時、容器材料に高分子材料のような柔軟性のある材料を
用いると、作動流体が1気圧以上の蒸気圧になる温度で
は、容器が大きくふくらみ、場合によっては、破裂する
。このため、加熱部の温度以上に沸点を持つ作動流体を
用いることが、ふくらみを防ぐ上で必要である。しかし
、この場合、加熱部の温度が沸点以下では、流体の気化
が起こらず、熱伝達素子として作動しない。
、加熱部と冷却部の蒸気圧が、重要な因子である。この
時、容器材料に高分子材料のような柔軟性のある材料を
用いると、作動流体が1気圧以上の蒸気圧になる温度で
は、容器が大きくふくらみ、場合によっては、破裂する
。このため、加熱部の温度以上に沸点を持つ作動流体を
用いることが、ふくらみを防ぐ上で必要である。しかし
、この場合、加熱部の温度が沸点以下では、流体の気化
が起こらず、熱伝達素子として作動しない。
そこで、容器内部の圧力を下げて、1気圧での沸点以下
の温度で気化を起こさせ、吸熱が行なわれる状態するも
のである。
の温度で気化を起こさせ、吸熱が行なわれる状態するも
のである。
かかる構成を採用することによって、冷却部での放熱能
力以下の熱が加えられる限り、容器はふくらむことはな
いという効果を発揮せしめ得たものである。
力以下の熱が加えられる限り、容器はふくらむことはな
いという効果を発揮せしめ得たものである。
一方、容器が柔軟な高分子材料である場合、容器の内部
の圧力が1気圧以下であると、大気圧に−1n − よって容器は押しつぶされてしまう。これを防ぐために
、本発明にいうスペーサーが必要となってくるのでおる
。このスペーサーによって、容器内には、1気圧以下の
蒸気圧空間が保持され、この空間の存在によって、低い
温度以下であっても熱伝達機能が発揮される。
の圧力が1気圧以下であると、大気圧に−1n − よって容器は押しつぶされてしまう。これを防ぐために
、本発明にいうスペーサーが必要となってくるのでおる
。このスペーサーによって、容器内には、1気圧以下の
蒸気圧空間が保持され、この空間の存在によって、低い
温度以下であっても熱伝達機能が発揮される。
ただし、実際の使用時においては加熱部に加えられる熱
量が、冷却部での放熱能力を大幅に上まわる場合には、
容器内圧が1気圧以上になって、容器のふくらみが起こ
る可能性もあり、使用環境と、流体の沸点を十分考慮し
て、伝達素子としての設計を考慮する必要がある。
量が、冷却部での放熱能力を大幅に上まわる場合には、
容器内圧が1気圧以上になって、容器のふくらみが起こ
る可能性もあり、使用環境と、流体の沸点を十分考慮し
て、伝達素子としての設計を考慮する必要がある。
[実施例]
容器材料として、エチレン−ビニルアルコール共重合体
と、ポリエチレンのラミネートフィルムを、又スペーサ
ーとして、ポリエステル不織布、作動流体として、n−
ペンタン(1気圧での沸点は36°C)を使用し、容器
内圧が450mmHgになるまで内部を減圧したのち、
容器を密封して本発明の熱伝達素子を作成した。
と、ポリエチレンのラミネートフィルムを、又スペーサ
ーとして、ポリエステル不織布、作動流体として、n−
ペンタン(1気圧での沸点は36°C)を使用し、容器
内圧が450mmHgになるまで内部を減圧したのち、
容器を密封して本発明の熱伝達素子を作成した。
このとき30’Cの環境では容器の内部体積の30%が
流体によって占められ、残りがn−ペンタンの蒸気空間
であった。環境が30’Cであるため、容器内は1気圧
以下に保たれている。この熱伝達素子を35°Cの皮膚
温である手のヒラに接触させたところ、容器のふくらみ
はほとんど無い状態で、手のヒラは非常に冷たく感じた
。この時の皮膚温は32.2°Cに保たれていた。
流体によって占められ、残りがn−ペンタンの蒸気空間
であった。環境が30’Cであるため、容器内は1気圧
以下に保たれている。この熱伝達素子を35°Cの皮膚
温である手のヒラに接触させたところ、容器のふくらみ
はほとんど無い状態で、手のヒラは非常に冷たく感じた
。この時の皮膚温は32.2°Cに保たれていた。
[発明の効果]
本発明によれば下記のような効果を有する熱伝達素子を
提供することができる。
提供することができる。
(1) 高分子材料を使用するため、軽量で可撓性、
耐食性のある構造体となる。
耐食性のある構造体となる。
(2) 容器内にスペーサーが挿入されているため、
容器内が1気圧以内に保たれ、作動流体の沸点以下の温
度であっても熱伝達を行なうことができる。
容器内が1気圧以内に保たれ、作動流体の沸点以下の温
度であっても熱伝達を行なうことができる。
(3) 比較的自由な形態がとれるため、狭い空間で
の使用が可能である。即ち、体積を嵩ばらせず吸放熱面
積を確保できる。
の使用が可能である。即ち、体積を嵩ばらせず吸放熱面
積を確保できる。
(4) 容器内が1気圧に保たれ、沸点以下で熱量達
を行なうため、冷却部での放熱能力以下の熱が加えられ
る限り、容器はふくらむことはない。
を行なうため、冷却部での放熱能力以下の熱が加えられ
る限り、容器はふくらむことはない。
第1図は、本発明の熱伝達素子の断面図である。
図中において、
1:容器材料 2:作動流体 3ニスペーサ−である。
特許出願人 東 し 株 式 会 社/+1図
Claims (3)
- (1) 高分子材料もしくは高分子材料と無機物からな
る複合材料からなるシート状物で構成された密閉容器に
作動流体およびスペーサーが内包されており、かつ該容
器内部の圧力が1気圧以下に調整されていることを特徴
とする柔軟な熱伝達素子。 - (2) 該複合シート状物が、蒸着物、コーテイング物
、ラミネート物であることを特徴とする第(1)項記載
の柔軟な熱伝達素子。 - (3) 高分子材料もしくは高分子材料と無機物からな
る複合材料からなるシート状物で構成された容器に、作
動流体とスペーサーを充填した後、容器内を1気圧以下
に減圧することを特徴とする柔軟な熱伝達素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28338987A JPH01123995A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 柔軟な熱伝達素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28338987A JPH01123995A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 柔軟な熱伝達素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01123995A true JPH01123995A (ja) | 1989-05-16 |
Family
ID=17664885
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28338987A Pending JPH01123995A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 柔軟な熱伝達素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01123995A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007516136A (ja) * | 2003-07-18 | 2007-06-21 | ライナーテック リミテッド | 流動化マット、流動化マットを備えたコンテナー、および流動化マットを備えたコンテナーライナー |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP28338987A patent/JPH01123995A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007516136A (ja) * | 2003-07-18 | 2007-06-21 | ライナーテック リミテッド | 流動化マット、流動化マットを備えたコンテナー、および流動化マットを備えたコンテナーライナー |
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