JPH01203893A - ループ管型熱伝達装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 イ０発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明はヒートパイプ及びこれに類似する熱伝達装置の
構造に関する。本発明は特にループ管型熱伝達装置の構
造の改善に関するもので、その製作を容易にすると共に
、その有効利用を容易にし適用範囲を拡大せしめる為の
新規な構造に関する。

〔従来の技術〕

発明者は特願昭６２−１５５７４７号において「ループ
型細管ヒートパイプ」を、又特願昭６２−２６６２６５
号において「熱伝達装置」を提案し実用化を推進中であ
る。それ等の前者は作動液が総て２相凝縮性流体であり
その相変化による潜熱の吸収放出を熱輸送手段とするヒ
ートパイプであり、後者は熱搬送流体の一部が２相凝縮
性流体であり、その飽和蒸気圧により熱搬送流体が自ら
循環し、主として熱搬送流体の顕熱の吸収放出を熱輸送
手段とする熱伝達装置であり、それ等の相違点を除けば
基本的には全く同一の構造であった。

即ちその構造は次の通りである。

第１の構成要素 密閉コンテナは管の両端末が相互に接続されてループ状
の熱搬送流体流路が形成されてあるループ管型コンテナ
であること。

第２の構成要素 コンテナには少なくとも１個所の受熱部と少なくとも１
個所の放熱部が設けられてあること。

第３の構成要素 ループ状の熱搬送流体流路中の少なくとも１個所に該流
体の循環方向規制手段が配設されてあること。

第４の構成要素 熱搬送流体の封入量はループ状流路内循環流が流路を閉
塞した状態で流れるに充分な量であること。

上述の構成要素を総て具備してなる熱伝達装置はそれ等
の作用により、次の如き機能を有することを特徴とする
。

（ａ）　　熱搬送流体は受放熱部間の温度差により自ら
ループ管コンテナ内を所定の方向に循環して、ポンプ装
置の如き外力の助けを必要としない。

（ｂ）トップヒートモード、ボトムヒートモードを問わ
ず如何なる適用姿勢でも作動する。

（ｃ）　　適切な間隔て受放熱部を増設すれば制限なく
ループ管型コンテナの長さを延長することが出来る。

（ｄ）　　ループ管型コンテナは自在に屈曲せしめて任
意の形状に形成することが出来る。

（ｅ）　　特に細管コンテナに適用して多数のターン部
を有する蛇行ループ型細管熱伝達装置（ヒートパイプを
含む）はターン数を増加せしめることにより、大容量化
を計ることが出来ると共に任意の形状に成型して広範囲
な各種装置に適用して熱交換せしめることが出来る。

（ｆ）　　注目すべき性能として、熱搬送流体中に非凝
縮性ガスが混入しても殆ど熱輸送性能に変化はなく、又
熱搬送流体封入に際してコンテナ内を高真空にすること
は必ずしも必要ではない。

上述の如き熱伝達装置の構造を第１図の一部断面斜視図
に示す。ループ管型コンテナ１に封入された熱搬送流体
３は循環方向規制手段２と受熱部１−Ｈ放熱部１−Ｃ間
の温度差との相互作用によりコンテナ内を矢印の方向に
自ら循環して受熱部１−Ｈから放熱部１−Ｃに熱量を輸
送する。図においてＨは加熱手段、Ｃは冷却手段、１−
Ｎは断熱部である。ループ管型コンテナ１は熱伝導性の
良好な、且つ展延性に冨む金属即ち純銅、純アルミニウ
ムが一般に使用され、高温用又は耐食性が要求される場
合はステンレス鋼が使用されることが多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の熱伝導装置は上述の如き特徴があるから長尺で使
用される例が多く、従って蛇行ループ型熱伝達装置とし
て使用される例が多い。この様な蛇行ループ型コンテナ
は一般に多数の並列直管部群と多数の曲管部群とからな
り、又時には該直管部は長尺である場合がある。この様
な構造は次の如き問題点を発生せしめる。

（ａｌ　　長尺直管断熱部及び多数の直管断熱部、多数
の曲管断熱部における放熱損失が大きかった。

（ｂ）　　直径４ｆｌ以下の軟鋼細管、軟アルミ細管コ
ンテナの場合は容易に屈曲せしめることが出来るが、よ
り直径が大きい場合、又は他の材質の場　。

合には多数の曲管部の形成は難作業であった。

（Ｃ）　　金属管コンテナの場合、直管部群の配設は曲
管部の曲率半径によって制約を受は自由度が小さい。

（ｄｌ　　多数ターンの蛇行ループ管コンテナを配設す
る場合、受熱部群及び放熱部群の配設順序、列構成等に
よってはそれ等を連結する曲管群又は直管群が複雑に交
錯して取扱いが困難になる場合があった。

（ｅ）　　受放熱部間の電気絶縁が要求される場合それ
等の間を切断して、断熱部の一部をセラミックス管で連
結する構造が通例として採用されるが、その場合の多数
箇所の高温ろう接は難作業である。

口０発明の構成 〔問題点解決の為の手段〕 上記の如き問題点を解決する為の手段として本発明にお
いては第１図例示のループ管型コンテナ１の総て又は所
定の部分が所定の材質のプラスチック又は合成ゴムから
なる管で形成されてあることを特徴とする。

プラスチック及び合成ゴムは多少の差はあっても総てガ
ス透過性があり、従って高真空に排気したコンテナに２
相流体を封入してなるヒートバイブのコンテナとしては
不適当とされてきた。同様に２相流体の飽和蒸気圧によ
り熱搬送流体が循環する熱伝達装置のコンテナとしても
不適当と考えられていた。然し従来技術の項で説明した
如く特願昭６２−１５５７４７号及び特願昭６２−２６
６２６５号に係るヒートバイブ及び熱伝達装置の場合は
熱搬送流体の封入は必ずしも真空注入の必要はなく、又
多少の非凝縮性ガスが侵入しても性能に変化が無い。

従ってコンテナの総て又は一部分にプラスチック又は合
成ゴムを使用することが可能となる。又該熱伝達装置は
熱搬送流体の封入に際し多少の空気の混入によって性能
が悪化しないから作業現場で容易に熱搬送流体を追加補
充することが出来る。

即ちプラスチック管使用による蒸気の透過による熱搬送
流体の減少に対する対策も容易である。

〔作用〕

上述の如く構成された本発明に係る熱伝達装置には次の
如き作用があり、これにより問題点の総てが解決される
。

（ａ）　　断熱部を熱伝導率の低いプラスチック又は合
成ゴムの管で構成することにより放熱損失を少くするこ
とが出来る。特に発泡プラスチックの如き断熱材料の管
を用いると更に効果的である。

（ｂ）　　曲管部のみを硬化性プラスチックのモールド
成型で形成すれば大量安価に製造することが出来る。軟
質プラスチック、合成ゴムで曲管部を形成する場合は必
要な曲率半径に自在に屈曲せしめて使用することが出来
る。又熱可塑性プラスチックで曲管部が形成されてある
場合は加熱により所望の曲率半径に自在に屈曲せしめて
使用することが出来る。これ等の曲管部は直管部に対し
接着材により容易に且つ気密に接着連結することが出来
る。

（Ｃ１曲管部が軟質プラスチック管又は合成ゴム管で形
成されてある場合は直管部の配設間隔を調整したり、配
設姿勢を調節したりすることが容易で自由度が大きくな
る。

（ｄ）　　多数ターンの長尺ループ管型熱伝達装置の場
合であり受熱部及び放熱部の配設が複雑であっても、そ
れ等を分割製作したものを個別に所定の配列に装着し、
然る後柔軟性プラスチック管、合成ゴム管等で連結する
ことにより、それ等が複雑に交錯していても容易に一連
のループ管コンテナとして構成することが出来る。

（ｅ）　　ループ管型コンテナの相互に電気絶縁を必要
とする部分間を一旦切断し、プラスチック管、合成ゴム
管で連結することにより容易に電気絶縁することが出来
る。この場合ループ管型コンテナの総てがプラスチック
管又は合成ゴム管の場合は上述の如き接続作業を必要と
せず電気絶縁性が得られる。上述の如き金属とプラスチ
ックとの接続は接着材による低温接続が可能であるから
作業は容易である。この様な電気絶縁型熱伝達装置には
当然であるが電気絶縁性熱搬送流体が封入される。又こ
れも当然のことではあるがコンテナに使用されるプラス
チック管及び合成ゴム管は熱伝達装置の適用温度領域内
において熱搬送流体と化学的に相互に安定な材質のもの
が選択される。この様な選択による組合せの一例として
適用温度範囲θ℃〜３０℃、使用熱搬送流体　フレオン
１１４、コンテナ材質塩化ビニル又はウレタンゴムの如
き例が挙げられる。

〔実施例〕

第１実施例 本実施例は第１図例示のループ型細管ヒートバイブ若し
くはループ管型熱伝達装置におけるループ管型コンテナ
１の総てがプラスチック管若しくは合成ゴム管で形成さ
れる。図においてはループをなす管の両端末はソケット
接手４により接着材５の併用により相互に接続されてあ
るが材質によっては熱融着せしめることが可能である。

該実施例が熱可塑性硬質プラスチック管を用いて実施さ
れてある場合は加熱により任意自在な形状の蛇行ループ
に形成して使用することの出来ると共に配設後もその形
状が保持される特徴が発生する。柔軟なプラスチック管
又は柔軟な合成ゴム管を用いて実施される場合は極めて
簡便に使用することの出来るフレキシブル蛇行ループ管
型熱伝達装置として構成することが出来る。該実施例に
おいて使用される循環方向規制手段２もテフロン弁座、
テフロン球弁の如（全プラスチック製を使用することが
望ましい。

該実施例の場合は受放熱部１−Ｈ１１−Ｃもプラスチッ
ク管若しくは合成ゴム管であるから熱伝導率が悪いので
高性能を発揮せしめることは困難であるが、断熱部１−
Ｎにおける熱損失が少ない利点がある。特に断熱部のみ
は発泡プラスチック管を適用することにより更に熱損失
を小さくすることが可能となる。

第２実施例 本実施例はプラスチック管又は合成ゴム管をループ管型
コンテナの一部分に適用する実施例であって特に所定の
受熱部及び所定の放熱部が設けられてある部分における
コンテナは熱伝導性の良好な金属管で形成され、他の部
分のコンテナはプラスチック管又は合成ゴム管で形成さ
れてあることを特徴としている。第２図〜第４図はそれ
等の斜視図であって、第２図は蛇行ループ管型コンテナ
の片側の曲管部１−Ｈの群を受熱部とし他方の側の曲管
部１−Ｃの群を放熱部とし、それ等は金属管で形成され
てあり、それ等を結ぶ断熱部１−Ｎの群はプラスチック
管若しくは合成ゴム管で形成される。各曲管部１−Ｈ，
１−Ｃにはそれ等の延長の金属直管部を含んで受放熱部
になっている。

該適用例は受放熱部の間隔が大きい場合に熱損失の少な
いループ管型熱伝達装置として効果的であり、該断熱部
１−Ｎの群が発泡プラスチック管で形成されてある場合
は更に効果的である。又断熱部１−Ｎの群が柔軟なプラ
スチック管若しくは合成ゴム管で形成されてある場合は
受熱部１−Ｈ及び放熱部１−Ｃが夫々分散配置されてあ
ったり、配設姿勢が各種夫々に不規則であったりする場
合に、先に受放熱部を配設し、後に断熱部１−Ｎの群と
連結してループを形成せしめることにより、その配設を
容易ならしめることが出来る。

第３図においては第１図の如き蛇行ループ管型コンテナ
の曲管部が断熱部１−Ｎとしてプラスチック管若しくは
゛合成ゴムで形成され、直管部が受熱部１−Ｈ及び放熱
部１−Ｃとして金属管で形成されてある適用例である。

従来の全金属管コンテナの場合には曲管部の曲率半径に
より直管部の配列間隔が規制されて自由度が小さかった
のに対し、本実施例においては直管部の配列間隔も又傾
斜角も自由度が大きくなり、配設が容易になる。プラス
チック曲管部が硬質熱可塑性である場合は配設に際して
加熱の必要がある。第４図の適用例の場合は金属直管部
群においては受熱部１−Ｉ］の群と放熱部ｉ−ｃの群が
夫々の群として加熱手段Ｈ及び冷却手段Ｃの中に整列さ
れてある。この様な場合従来の全金属製のループ管コン
テナは曲管部が複雑に交錯して配設が極めて困難であっ
た。これに対し本実施例においては先に直管部を配設し
、然る後柔軟なプラスチック管若しくは合成ゴム管の断
熱部１−Ｎによって連結する如き手順によって容易に配
設することが出来る。

第２実施例は受放熱部の熱伝導性が良好で且つ断熱部の
放熱損失が少ないので高性能の熱伝達装置を構成するこ
とが出来る。又第２図、第４図の如き第２実施例の適用
例は熱搬送流体として電気絶縁性流体を使用することに
より受放熱部間を電気的に絶縁することが可能である。

第１実施例及び第２実施例の何れの場合も断熱部を透明
又は半透明なプラスチック管若しくは合成ゴム管を使用
することにより、熱搬送流体の循環状態即ち熱伝達装置
の作動状態を目視にて観察することが可能となる。これ
は熱搬送流体の封入に際して便利であるだけでなく、熱
伝達装置の経年による性能変化が観察出来る点で保守の
面からも便利である。更に目視観察を便ならしめる為に
はプラスチック管や合成ゴム管のクツション効果を利用
し、それ等の管をソケット接手として透明硝子管をコン
テナの一部に使用することも可能である。

ハ０発明の効果 本発明に係るループ管型熱伝達装置の構造はプラスチッ
ク管若しくは合成ゴム管の適用可能な温度領域内におい
て、従来構造のものに比較して極めて手扱いが容易で且
つ装着の容易なループ型細管ヒートパイプ及びループ管
型伝達装置を提供する。特に多数ターンの蛇行ループ管
型熱伝達装置（又はヒートパイプ）に対してその効果は
顕著であって、従来の全金属管構造の場合は不可能に近
い複雑な配置であってもその配設を容易にする。

コンテナの総てがプラスチック管若しくは合成ゴム管に
て構成されたループ管型熱伝達装置は多少性能は低下す
るが、投げ込みヒーターの如く簡易に使用することの出
来ると共に如何なる形状の発熱体や熱吸収体にも対応し
て巻付け、添わせ、又液中に浸漬せしめる等して使用す
ることの出来る適用範囲の広い性能を発揮する。又断熱
部のみがプラスチック管若しくは合成ゴム管で構成され
、受放熱部が金属管で構成されたループ管型熱伝達装置
はその配設時の自由度が大きいだけでなく、放熱損失が
少なく、従来より高性能の熱伝達装置となる。従来の熱
伝達装置では不可能であった作動状態を目視することの
出来る熱伝達装置を提供することの出来る点及び電気絶
縁型とすることが容易である点も本発明に係る構造の大
きな効果である。又本発明に係る熱伝達装置は高温溶接
部が無いので製作が極めて容易で低価格化される利点も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はループ管型熱伝達装置の構造及び本発明に係る
ループ管型熱伝達装置の第１実施例を示す一部断面斜視
図である。 第２図は第２実施例の適用例を示す斜視図である。 第３図は第２実施例の他の適用例を示す斜視図である。 第４図は第２実施例の他の適用例を示す斜視図である。 Ｈ・・・加熱手段、Ｃ・・・冷却手段、１・・・ループ
管型コンテナ、１−Ｈ・・・受熱部、１−Ｃ・・・放熱
部、１−Ｎ・・・断熱部、２・・・循環方向規制手段、
３・・・熱搬送流体、４・・・ソケット接手、５・・・
接着部。 特許出願人　アクトロニクス株式会社 はか１名 ！へＪ１送市！本 第　１　図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉コンテナは管の両端末が相互に接続されてル
   ープ状の熱搬送流体流路が形成されてあるループ管型コ
   ンテナであることを第１の構成要素とし、該コンテナに
   は少なくとも１個所の受熱部と少なくとも１個所の放熱
   部が設けられてあることを第２の構成要素とし、ループ
   状の熱搬送流体流路中の少なくとも１個所に該流体の循
   環方向規制手段が配設されてあることを第３の構成要素
   とし、熱搬送流体の総て若しくはその一部は２相凝縮性
   流体でありその封入量はループ状流路内循環流が流路を
   閉塞した状態で流れるに充分な量であることを第４の構
   成要素とする各構成要素の総てを具備して構成された熱
   伝達装置においてループ管型コンテナの総て若しくは所
   定の部分が所定の材質のプラスチック又は合成ゴムから
   なる管で形成されてあることを特徴とするループ管型熱
   伝達装置。
2. （２）ループ管型コンテナにおける所定の受熱部及び所
   定の放熱部が設けられてある部分は熱伝導性の良好な金
   属管で形成されてあることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載のループ管型熱伝達装置。