JPH01306799A - 加熱部を内蔵したヒートパイプ - 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】 産業上の利用分野 この発明は、作動流体の潜熱として熱を輸送することに
より伝熱を行なうヒートパイプに関し、特に下端部に内
蔵した加熱部から熱を与える所謂ボトムヒートモードで
使用されるヒートパイプに関するものである。

従来の技術 周知のようにヒートパイプは、空気などの使用２瀉度範
囲で凝縮することのない非凝縮性ガスを真空脱気した密
閉容器の内部に、水やアルコール、フロンなどの凝縮性
の流体を作動流体として封入し、密閉容器の一部に外部
から与えた熱によって作動流体が蒸発し、その蒸気が温
度および圧力の低い箇所に流れた後に放熱して凝縮する
ことにより、作！ｌＪ流体の潜熱として熱を輸送するも
のであり、極めて高い熱伝導率を示す熱伝導素子である
。

このヒートパイプは、温度差が生じることにより作ｖＪ
流体が蒸発および凝縮を行なって熱の輸送を自動的に行
なうので、全体の温度が均一化する均温特性をも有して
いる。そのため従来、所定の対象物を比較的長い範囲に
亘って均一に加熱する場合にヒートパイプの均温特性を
積極的に利用することが行なわれており、例えばヒート
シーラーにおける包装用熱融着素子や合成繊維の仮撚機
の加熱素子として使用されている。その場合、ヒートパ
イプ自体は放熱部材とするために、ビートパイプの一端
部に電熱ヒータや外部から熱を供給するための加熱用ヒ
ートパイプなどの加熱部を挿入した構成とし、その加熱
部が下端側に位置するよう配置して所謂ボトムヒートモ
ードで使用している。

第４図はその一例を示す模式的な断面図であって、密閉
管１の内部は真空脱気された後に水などの所定の作動液
２が封入され、その下端部にはヒータ等の加熱部３が挿
入されている。したがって加熱部３によって作動液２に
熱を与えると、作動液が蒸発し、その蒸気が上端部側に
流れた後に外部の向けて放熱し、その結果凝縮した作動
液が密閉管１の内！面を伝って下端部に流下する。

発明が解決しようとする課題 しかるに上記の構成のヒートパイプでは、作動液２に対
する熱の伝達が加熱部３の表面において行なわれ、また
密閉管１の外径を大きくするにも限度があるから、熱伝
達面積を広くするためには加熱部３の密閉管１に対する
挿入長さを長くすることになるが、そのようにした場合
、加熱部３の上端部が作ｅ液の液溜り□から上方に突き
出すうえに、その突出部分に対して作動液を充分に供給
することができず、結局は作動液２に対して充分熱を伝
達できない問題があった。

このような不都合を解消するために、作動液２の伍を増
やしたり、加熱部３の外表面に金網などからなるウィッ
クを設けたりする対策が考えられるが、このような偶成
では加熱部の表面における蒸発面積が減じられ、もしく
は作動液に対する熱伝達が阻害されるなどの事態が生じ
、ヒートパイプ全体としての熱抵抗が増加し、あるいは
ヒートパイプの表面湿度の均一性が損わ、れるなどの問
題が生じる。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、作
ｖＪ流体に対する熱伝達を確実かつ充分に行ない、した
がって熱抵抗が少なくかつ均温性の良好なヒートパイプ
を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、真空脱気し
た密閉管の内部に使用温度範囲で蒸発および凝縮を行な
う作動流体を封入し、かつ前記密閉管のうち使用時に下
端部とされる一端部に、前記作ｖＪ流体に熱を与える軸
状の加熱部をほぼ中心軸線に沿って挿入したヒートパイ
プにおいて、前記加熱部の頂部に向けて開口する流下孔
とその流下孔に向けてほぼテーパ状に下向きに傾斜した
斜面と前記作動流体の蒸気を通過させる通気孔とを有す
る漏斗状の集液部を、前記密閉管の中間部にその内周面
に密着して取付けたことを特徴とするものである。

作　　　　　用 この発明のヒートパイプにおいては、下端部の加熱部が
発した熱によって作動流体が蒸発し、その蒸気が上端部
に流れた後に放熱して凝縮することにより作ｖＪ流体の
潜熱として熱の輸送が行なわれ、また凝縮した作ｖＪ流
体は密閉管の内周面を伝って流下し、下端部に向けて還
流する。その還流液は、密閉管の中間部にまで流下した
後に集液部に捕捉され、その斜面に沿って流下孔に向け
て流れ、しかる後に流下孔から流れ落ちる。そして流下
孔が加熱〜部に向けて開口して（するから、還流液は加
熱部に対してその上端部から供給され、した　　。

がりて加熱部の全体に作動液が液膜状に供給されること
になる。また作ｖＪ流体蒸気は集液部に形成した通気孔
を通って上方に流れ、その流動が阻害されることはない
。

実　　施　　例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例の全体構成を示す概略的な
断面図であって、密閉管１０は銅などの熱伝導率の良い
金属管であり、その内部には、空気などの使用温度範囲
で凝縮することのない非凝縮性ガスを真空脱気した後に
水などの使用温度範囲で蒸発および１１縮を行なう凝縮
性流体が作動流体１１として封入されている。また密閉
管１０のうち使用時に下端部とされる一方の端部には、
外部から熱を与えるための加熱部１２がほぼ中心軸線に
沿って挿入されている。この加熱部１２は、電熱ヒータ
などの発熱体を収容した小径の管状体もしくは小径のヒ
ートパイプなどから形成された軸状をなすものであり、
作ｔｌＪ流体１１の液溜め部を具通して所定の高さまで
延びる長さに設定されている。この加熱部１２よりわず
か上側には集液部１３が設けられている。集液部１３は
第１図および第２図に示すように、全体として漏斗状を
なすものであって、中央部には鉤記加熱部１２に向けて
開口した流下孔１４が形成されるとともに、その流下孔
１４に向けて下向きに傾斜した斜面１５が形成され、さ
らにその斜面１５には作動流体１１の蒸気が通過する通
気孔１６が形成されたものであり、密閉管１０の内周面
に密着させた状態に取付けられている。なお、各通気孔
１６の周囲には、第３図に拡大して示すように、流下孔
１４に向けて流れる液相の作動流体１１が通気孔１６に
流入することを防ぐための鍔１７が立設されている。

以上のように構成したヒートパイプは、加熱部１２が下
側に位ａするよう上下方向に向けて立てるとともに、密
閉管１０のうち前記集液部１３より上側の部分が主に放
熱部となるようにして使用される。すなわち加熱部１２
が発した熱によって作！！ＩＪ流体１１が加熱されて蒸
発し、その蒸気は集液部１３における通気孔１６を通っ
て上方に流れ、しかる後密閉？ｆ１０の上端部側で放熱
して凝縮し、その結果、潜熱として熱を輸送する。凝縮
した作動流体１１はΦカにより密閉管１０の内壁面を伝
って流下するが、集液部１３を設けである箇所まで流下
すると、その斜面１５によって流下孔１４に案内され、
かつ流下孔１４から落下する。その場合、通気孔１６の
周囲には前述した鍔１７を設けであるから、液相の作＃
ｊＪ流体１１が通気孔１６に流入することがなく、した
がって作Ｉ！ｌＪ流体１１の蒸気流の流動が阻害される
ことはない。そして流下孔１４は加熱部１２に向けて開
口しているので、ここから落下しだ液相の作！ｊＪ流体
１１は加熱部１２にその上端部から降りかかり、加熱部
１２の表面を伝って流れる。すなわち還流する作動流体
１１は加熱部１２に対してその上端部から表面全体に供
給される。その状態を第１図に模式的に示しである。

なお、加熱部１２の外表面には、その全体に作ｖＪ流体
１１を分散させるために、金網などのウィックを添設し
てもよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明のヒートパイプ
によれば、放熱した凝縮した作動流体を密閉管の下端中
心部に設けた加熱部に対しその上端部から降りかけるよ
うに供給する構成であるから、加熱部の表面全体に作動
流体が液膜状となって供給され、その結果、加熱部の外
表面全体が蒸発面となるために、作動流体の蒸発を活発
にして熱抵抗を低減し、かつ均温性を確保することがで
きる。また加熱部はその全体が常時、作ＯＳ体によって
ｍｌ状態に保たれるために、異常高温部が生じるおそれ
がなく、かつ作！ＩＪ流体の量を特に多くする必要がな
いので液溜りが浅くてよく、したがってこの発明によれ
ば、ヒートパイプの表面温度のムラをなくすることがで
きる。さらに加熱部としてヒータを用いた場合、ドライ
アウトによる異常高温を防止できるので、加熱部の寿命
を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を模式的に示す断面図、第
２図はその集液部の斜視図、第３図は通気孔の周囲に形
成した鍔の一つを示す部分図、第４図は従来の加熱部内
蔵式ヒートパイプの模式的な断面図である。 １０・・・密閉管、　１１・・・作ａｌｌ流体、　１２
・・・加熱部、　１３・・・栗液部、　１４・・・流下
孔、　１５・・・斜面、　１６・・・通気孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　真空脱気した密閉管の内部に使用温度範囲で蒸発およ
   び凝縮を行なう作動流体を封入し、かつ前記密閉管のう
   ち使用時に下端部とされる一端部に、前記作動流体に熱
   を与える軸状の加熱部をほぼ中心軸線に沿って挿入した
   ヒートパイプにおいて、前記加熱部の頂部に向けて開口
   する流下孔とその流下孔に向けてほぼテーパ状に下向き
   に傾斜した斜面と前記作動流体の蒸気を通過させる通気
   孔とを有する漏斗状の集液部が、前記密閉管の中間部に
   その内周面に密着して取付けられていることを特徴とす
   る加熱部を内蔵したヒートパイプ。