JPH01179892A - ヒートパイプ - Google Patents
ヒートパイプInfo
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- JPH01179892A JPH01179892A JP33566887A JP33566887A JPH01179892A JP H01179892 A JPH01179892 A JP H01179892A JP 33566887 A JP33566887 A JP 33566887A JP 33566887 A JP33566887 A JP 33566887A JP H01179892 A JPH01179892 A JP H01179892A
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- Japan
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- nucleate boiling
- heat transfer
- heating surface
- bubble
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- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 22
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-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
- F28D15/02—Heat-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
- F28D15/04—Heat-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 tubes having a capillary structure
- F28D15/046—Heat-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 tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
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
この発明は、ヒートパイプに関する。
従来技術とその問題点
ヒートパイプを高性能化するための手段の一つは、蒸発
部の熱伝達率を向上させることである。蒸発部の熱伝達
率を向上させるために、従来は次のような方法か採用さ
れていた。
部の熱伝達率を向上させることである。蒸発部の熱伝達
率を向上させるために、従来は次のような方法か採用さ
れていた。
（ａ） ヒートパイプの蒸発部内面に縦溝を形成して
伝熱面積を広くする。
伝熱面積を広くする。
（ｂ） ヒートパイプの蒸発部内面に焼結金属層を設
けて核沸騰を促進させる。
けて核沸騰を促進させる。
（Ｃ） エツチング、メツキ等により、ヒートパイプ
の蒸発部内面を粗面化して核沸騰を促進させる。
の蒸発部内面を粗面化して核沸騰を促進させる。
（ｄ） ヒートパイプの蒸発部内面に機械的加工を施
して核沸騰を促進させる。
して核沸騰を促進させる。
しかしながら、上記（ａ）の方法では、効果が小さく、
上記（ｂ）〜（ｄ）の方法で番ヨ、コストが高くなると
いう問題かある。
上記（ｂ）〜（ｄ）の方法で番ヨ、コストが高くなると
いう問題かある。
水ヒートパイプにおいては、特に低温（１００°Ｃ以下
）で高負荷時にウォータ・／＼ンマー現象が発生すると
いう問題かあるが、これを防止する有効な手段はいまだ
開発されて（為な（為。ウォータ・ハンマー現象の発生
を防止するため（こ突沸防止用沸騰石を用いることが考
えられる力（、沸騰石て突沸を防止するには、内部にガ
ス（空気）が存在することか必要かあるためピートノ＜
イブに利用することは困難である。
）で高負荷時にウォータ・／＼ンマー現象が発生すると
いう問題かあるが、これを防止する有効な手段はいまだ
開発されて（為な（為。ウォータ・ハンマー現象の発生
を防止するため（こ突沸防止用沸騰石を用いることが考
えられる力（、沸騰石て突沸を防止するには、内部にガ
ス（空気）が存在することか必要かあるためピートノ＜
イブに利用することは困難である。
この発明は、蒸発部の熱伝達率を向上できるとともに内
部での突沸現象を防止し、ウォータ−ハンマーの発生や
ヒートパイプ温度の周期的変動を抑制することができ、
しかも低コストのヒートパイプを提供することを目的と
する。
部での突沸現象を防止し、ウォータ−ハンマーの発生や
ヒートパイプ温度の周期的変動を抑制することができ、
しかも低コストのヒートパイプを提供することを目的と
する。
問題点を解決するだめの手段
この発明によるヒートパイプは、蒸発部内面に、作動液
に対するぬれ性か悪い核沸騰促進物質か塗布されてなる
伝熱面か形成されているか、または蒸発部内に、作動液
に対するぬれ性か悪い伝熱面を有する核沸騰促進体が収
納されていることを特徴とする。
に対するぬれ性か悪い核沸騰促進物質か塗布されてなる
伝熱面か形成されているか、または蒸発部内に、作動液
に対するぬれ性か悪い伝熱面を有する核沸騰促進体が収
納されていることを特徴とする。
発明の作用
ヒートパイプの蒸発部の熱伝達率の向上および突沸の防
止は、ともに核沸騰を促進することによって達成できる
。
止は、ともに核沸騰を促進することによって達成できる
。
伝熱工学によると、核沸騰か起こるためには、蒸発伝熱
面」二に核となる気泡が必要とされている。通常、伝熱
面」二にミクロ的に存在するキャビティか気泡核になる
と考えられている。このキャビティでの気泡核をもとに
蒸気泡が成長し、離脱し、離脱後も気泡核かなお安定し
て存在していれば、核沸騰は連続的に生じると考えられ
ている。
面」二に核となる気泡が必要とされている。通常、伝熱
面」二にミクロ的に存在するキャビティか気泡核になる
と考えられている。このキャビティでの気泡核をもとに
蒸気泡が成長し、離脱し、離脱後も気泡核かなお安定し
て存在していれば、核沸騰は連続的に生じると考えられ
ている。
伝熱面表面のキャビティ内に気泡核か存在している状態
のモデルを第９図に示す。気泡核か安定に存在する条件
は、液体（１１）の伝熱面（１２）に対する接触角をθ
、キャビティ （Ｖ溝） （１，３）の傾斜角をφとす
ると、次式で与えられる。
のモデルを第９図に示す。気泡核か安定に存在する条件
は、液体（１１）の伝熱面（１２）に対する接触角をθ
、キャビティ （Ｖ溝） （１，３）の傾斜角をφとす
ると、次式で与えられる。
θ〉１８０°−２φ ・・・（１）
したかって、接触角θか大きい程、すなわち液体（１１
）か濡れにくい程、また、キャビティ（１３）の傾斜角
φが大きい程、すなわち深いキャビティ（１３）程、気
泡は安定となる。
）か濡れにくい程、また、キャビティ（１３）の傾斜角
φが大きい程、すなわち深いキャビティ（１３）程、気
泡は安定となる。
この発明によるヒートパイプにおいては、蒸発部内面に
、作動液に対するぬれ性が悪い核沸騰促進物質か塗布さ
れているかまたは、蒸発部内に、作動液に対するぬれ性
が悪い伝熱面を有する核沸騰促進体が収納されているの
で、作動液の蒸発部内面または核沸騰促進体の伝熱面に
対する接触角θか大きくなり、蒸発部における核沸騰が
促進される。
、作動液に対するぬれ性が悪い核沸騰促進物質か塗布さ
れているかまたは、蒸発部内に、作動液に対するぬれ性
が悪い伝熱面を有する核沸騰促進体が収納されているの
で、作動液の蒸発部内面または核沸騰促進体の伝熱面に
対する接触角θか大きくなり、蒸発部における核沸騰が
促進される。
実施例
以下、第１図〜第８図を参照して、作動液が水である場
合の実施例について説明する。
合の実施例について説明する。
第１図〜第８図は、第１〜第８実施例をそれぞれ示して
いる。
いる。
第１図では、ヒートパイプの蒸発部（］）内面に、長さ
方向に間隔をおいてテフロン（核沸騰促進物質）か環状
に塗布されてなる作動液に対するぬれ性の悪い複数の環
状伝熱面（２）か設けられている。
方向に間隔をおいてテフロン（核沸騰促進物質）か環状
に塗布されてなる作動液に対するぬれ性の悪い複数の環
状伝熱面（２）か設けられている。
第２図では、ヒートパイプの蒸発部（１）内面に、周方
向に間隔をおいてテフロンが長さ方向−直線状に塗布さ
れてなる作動液に対するぬれ性の悪い複数の直線状伝熱
面（３）か設けられている。
向に間隔をおいてテフロンが長さ方向−直線状に塗布さ
れてなる作動液に対するぬれ性の悪い複数の直線状伝熱
面（３）か設けられている。
第３図では、ピー１〜パイプの蒸発部（］）内面に、テ
フロンが散点状に塗布されてなる作動液に対するぬれ性
の悪い散点状伝熱面（４）が設けられている。
フロンが散点状に塗布されてなる作動液に対するぬれ性
の悪い散点状伝熱面（４）が設けられている。
第４図では、ヒートパイプの蒸発部（１）内面に、テフ
ロンが螺旋状に塗布されてなる作動液に対するぬれ性の
悪い螺旋状伝熱面（５）が設けられている。
ロンが螺旋状に塗布されてなる作動液に対するぬれ性の
悪い螺旋状伝熱面（５）が設けられている。
第５図では、ヒートパイプの蒸発部（１）内に、表面が
作動液に対するぬれ性の悪い伝熱面（６ａ）となってい
るテフロン製の棒状核沸騰促進体（６）が収納されてい
る。
作動液に対するぬれ性の悪い伝熱面（６ａ）となってい
るテフロン製の棒状核沸騰促進体（６）が収納されてい
る。
第６図では、ヒートパイプの蒸発部（１）内に、表面か
作動液に対するぬれ性の悪い伝熱面（７ａ）となってい
るテフロン製のコイル状核沸騰促進体（７）か収納され
ている。
作動液に対するぬれ性の悪い伝熱面（７ａ）となってい
るテフロン製のコイル状核沸騰促進体（７）か収納され
ている。
第７図では、ヒートパイプの蒸発部（１）内に、表面か
作動液に対するぬれ性の悪い伝熱面（８ａ）となってい
るテフロン製の筒型網状核沸騰促進体（８）が収納され
ている。
作動液に対するぬれ性の悪い伝熱面（８ａ）となってい
るテフロン製の筒型網状核沸騰促進体（８）が収納され
ている。
第８図では、ヒートパイプの蒸発部（１）内面か、横断
面波型の凹凸面に形成されており、この凹凸面の各頂部
にテフロンが塗布されてなる作動液に対するぬれ性の悪
い複数の直線状伝熱面（９）が設けられている。
面波型の凹凸面に形成されており、この凹凸面の各頂部
にテフロンが塗布されてなる作動液に対するぬれ性の悪
い複数の直線状伝熱面（９）が設けられている。
上記実施例の他、ヒートパイプの蒸発部（１）内面全体
にテフロンを薄く塗布するようにしてもよい。また、テ
フロンの代りに、シリコン等、作動液に対するぬれ性が
悪い物質を用いてもよい。また、この発明は、作動液が
水辺外の液体であるヒートパイプにも適用できる。
にテフロンを薄く塗布するようにしてもよい。また、テ
フロンの代りに、シリコン等、作動液に対するぬれ性が
悪い物質を用いてもよい。また、この発明は、作動液が
水辺外の液体であるヒートパイプにも適用できる。
第１表に示すような丸棒テフロン製核沸騰促進体入りの
ヒートパイプ（試験体Ａ）と、促進体か挿入されていな
いヒートパイプ（試験体Ｂ）とを用い、第２表に示す作
動条件下で比較試験を行なった。
ヒートパイプ（試験体Ａ）と、促進体か挿入されていな
いヒートパイプ（試験体Ｂ）とを用い、第２表に示す作
動条件下で比較試験を行なった。
第１表
この結果、試験体Ｂにおいては、周期的にヒートパイプ
各部の温度が変動しく変動幅１０℃）、非常に不安定な
作動を示したのに対し、試験体Ａでは各部の温度か一定
で安定した作動であった。また、蒸発部と加熱部の温度
差は、試験体Ａで、１．９°Ｃであるのに対し、試験体
Ｂはでは、３．５°Ｃであった。また、５時間の連続運
転の結果、試験体Ｂでは、ウォーターハンマーの衝撃が
大のため冷却部末端のノズルが破損したが、試験体Ａで
は、ノズルは破損しなかった。なお、試験体Ａのパイプ
にも音の発生はあったが、衝撃は弱くパイプ破損の可能
性はながつた。
各部の温度が変動しく変動幅１０℃）、非常に不安定な
作動を示したのに対し、試験体Ａでは各部の温度か一定
で安定した作動であった。また、蒸発部と加熱部の温度
差は、試験体Ａで、１．９°Ｃであるのに対し、試験体
Ｂはでは、３．５°Ｃであった。また、５時間の連続運
転の結果、試験体Ｂでは、ウォーターハンマーの衝撃が
大のため冷却部末端のノズルが破損したが、試験体Ａで
は、ノズルは破損しなかった。なお、試験体Ａのパイプ
にも音の発生はあったが、衝撃は弱くパイプ破損の可能
性はながつた。
発明の効果
この発明によるヒートパイプは、蒸発部内面に、作動液
に対するぬれ性が悪い核沸騰促進物質が塗布されなる伝
熱面が形成されているか、または蒸発部内に、作動液に
対するぬれ性か悪い伝熱面を有する核沸騰促進体か収納
されているので、作動液の蒸発部内面または核沸騰促進
体の伝熱面に対する接触角θか大きくなり、蒸発部にお
ける核沸騰が促進される。このため、蒸発部の熱伝達率
が向上し、ヒートパイプの高性能化が図れる。また、作
動液か水である場合でも突沸が起こらなくなり、ウォー
ターハンマー現象の発生が抑制されるとともにヒートパ
イプの周期的温度変動が抑えられるので、安定した作動
が得られる。
に対するぬれ性が悪い核沸騰促進物質が塗布されなる伝
熱面が形成されているか、または蒸発部内に、作動液に
対するぬれ性か悪い伝熱面を有する核沸騰促進体か収納
されているので、作動液の蒸発部内面または核沸騰促進
体の伝熱面に対する接触角θか大きくなり、蒸発部にお
ける核沸騰が促進される。このため、蒸発部の熱伝達率
が向上し、ヒートパイプの高性能化が図れる。また、作
動液か水である場合でも突沸が起こらなくなり、ウォー
ターハンマー現象の発生が抑制されるとともにヒートパ
イプの周期的温度変動が抑えられるので、安定した作動
が得られる。
第１図〜第８図は、この発明の第１〜第８実施例をそれ
ぞれ示す構成図、第９図はこの発明の詳細な説明するた
めの図であって、伝熱画表面のキャビティ内に気泡核が
存在している状態のモデルを示す図である。 （２）〜（５） 、（８ａ）〜（８ａ）、（９）・・伝
熱面、（６）〜（８）・・核沸騰促進体。 以上 第７図 第８図 第９図
ぞれ示す構成図、第９図はこの発明の詳細な説明するた
めの図であって、伝熱画表面のキャビティ内に気泡核が
存在している状態のモデルを示す図である。 （２）〜（５） 、（８ａ）〜（８ａ）、（９）・・伝
熱面、（６）〜（８）・・核沸騰促進体。 以上 第７図 第８図 第９図
Claims (1)
- 蒸発部内面に、作動液に対するぬれ性が悪い核沸騰促
進物質が塗布されてなる伝熱面が形成されているか、ま
たは蒸発部内に、作動液に対するぬれ性が悪い伝熱面を
有する核沸騰促進体が収納されているヒートパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33566887A JPH01179892A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | ヒートパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33566887A JPH01179892A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | ヒートパイプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179892A true JPH01179892A (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=18291176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33566887A Pending JPH01179892A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | ヒートパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01179892A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1154033A2 (de) * | 2000-05-09 | 2001-11-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Bauteil zum Stoff- und Wärmetransport sowie Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zum Stoff- und Wärmetransport |
| JP2003269876A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 薄型ループ状流路デバイスおよびそれを用いた温度制御機器 |
| CN102022936A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-04-20 | 北京工业大学 | 一种改进的用于微电子散热的高效单向传热热管 |
| JP4917048B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2012-04-18 | 隆啓 阿賀田 | 蒸発器 |
| JP2021025667A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 古河電気工業株式会社 | 沸騰伝熱部材、沸騰伝熱部材を備えた冷却器及び沸騰伝熱部材を備えた冷却装置 |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP33566887A patent/JPH01179892A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1154033A2 (de) * | 2000-05-09 | 2001-11-14 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Bauteil zum Stoff- und Wärmetransport sowie Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zum Stoff- und Wärmetransport |
| JP2003269876A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 薄型ループ状流路デバイスおよびそれを用いた温度制御機器 |
| JP4917048B2 (ja) * | 2006-08-10 | 2012-04-18 | 隆啓 阿賀田 | 蒸発器 |
| CN102022936A (zh) * | 2010-11-12 | 2011-04-20 | 北京工业大学 | 一种改进的用于微电子散热的高效单向传热热管 |
| JP2021025667A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 古河電気工業株式会社 | 沸騰伝熱部材、沸騰伝熱部材を備えた冷却器及び沸騰伝熱部材を備えた冷却装置 |
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