JPH02263097A - 熱伝達用管状体 - 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】 「発明の目的」 本発明は熱伝達用管状体の創案に係り、凝縮熱出部と蒸
発熱入部とを連結して熱媒体を導通させるための部材を
自在に屈曲せしめて、所要位置間に簡易に施工すること
を可能とし、また熱媒体蒸気流速の増大による凝縮部よ
りの還流熱媒体液の還流妨害を防止すると共に、入熱に
よる還流熱媒体液の涸渇を防止して熱輸送能力の限界要
因を減少し更に保温性、耐蝕性等の特性も期待すること
のできる熱伝達用管状体を提供しようとするものである
。

（産業上の利用分野） 両端部における凝縮熱出部と蒸発熱入部とを連結して、
熱媒体をそれら熱出部、熱入部相互間において導通させ
る熱伝達用管状体。

（従来の技術） 凝縮熱出部と蒸発熱入部との間で蒸気流を熱出部に導く
と共に、凝縮熱出部で液化した媒体を熱入部に還流させ
るための導通部を形成した所謂ヒ−トパイプについては
近時次第に普及されつつあり、ポンプ等を用いないで凝
縮液をウィック、重力等で熱入部に戻し、また該熱入部
で得られた蒸気により急速に熱エネルギーを熱出部に送
ることができるメリットを有している。然してこのよう
なヒートパイプにおける凝縮熱出部および蒸発熱入部の
構成等に関してはそれなりの提案がなされているが、そ
れらの間を連結する導通部については金属パイプ等の金
属材で形成し、必要に応じてその内部にウィックと称せ
られる凝結された液体還流用組織を層着したり、同目的
で内壁面軸方向に溝を加工したり、或は特別な加工を施
さずに使用している。

（発明が解決しようとする課題） ところが上記のような従来のものにおいて、その導通部
が前記のように金属材をベースとした部材であることは
該導通部が基本的には剛体であって、屈曲成形等が容易
でなく、その施工性に難点がある。またパイプ内に流入
する熱量が大きくなるにつれ蒸気流速が増大するが、あ
る限界以上になると凝縮部からウィック、溝等を介して
還流してくる作動液を蒸気流が吹き飛ばしてしまい、液
が凝縮部に戻ってしまう。この結果、蒸発部への作動液
の還流がなくなってしまい熱輸送に限界を生じる。更に
ヒートパイプに流入する熱がある限界以上になると、毛
細管作用等による凝縮部から蒸発部への作動流体の還流
が追いつかなくなり、蒸発部が乾くことにより熱輸送能
力の限界を生じる。また放熱性が大で距離が長くなると
保温性に関しては相当の苦心を必要とすることが多く、
耐蝕性において好ましいものでない場合が多い等の不利
がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記したような従来のものの問題点を解決する
ように検討して創案されたものであって、１、蒸発熱入
部よりの蒸気の通路と、これと逆流する凝縮熱出部より
の液体の還流通路とが分離されていることを特徴とする
熱伝達用管状体。

２、蒸気−の通路と、これと逆流する液体の還流通路と
が、１本の管状体の中で隔壁を以て隔離されていること
を特徴とする、前項ｌに記載の管状体。

３、可撓性を有することを特徴とする、前記１項及び２
項の何れか１つに記載の熱伝達用管状体。

４、液体の還流通路中に、毛細管現象による液体の輸送
を円滑にするための、該液体に対する濡れ性の良好な連
続多孔質材が配置されていることを特徴とする、前記１
〜３項の何れか１つに記載の熱伝達用管状体。

５、液体の還流通路に蒸気の通過の抵抗が設置されてい
ることを特徴とする、前記１〜４項の何れか１つに記載
の熱伝達用管状体。

（作　用） 凝結熱出部と蒸発熱入部とが適当な柔軟性を有し屈曲自
在な、プラスチック等の可撓性材料管状体で連結され得
るので、自在に屈曲させて取扱い且つ施工することが可
能となり、施工取扱いに適したヒートパイプとすること
ができる。

また蒸発熱入部よりの蒸気の通路と、これと逆流する凝
縮熱出部よりの液体の還流通路とが分離されているので
、従来のヒートパイプでパイプ内に流入する熱量が大き
くなり、蒸気流速が増大しである限界以上になると凝縮
部からウィック、溝等を介して還流してくる作動液が蒸
気流によって吹き飛ばされ、液が凝縮部に戻ることを防
止できる。更にこれら蒸気の通路と液体の還流通路とが
分離されていることにより、ヒートパイプに流入する熱
がある限度以上になると毛細管作用等による凝縮部から
蒸発部への作動流体の還流が追いつかなくなることが防
止できる。これらにより従来のヒートパイプにおける熱
輸送能力の限界を大きく拡げることを可能とする。

また液体の分離された還流通路には、毛細管現象による
液体の輸送を円滑にするための、該液体に対する濡れ性
の良好な連続多孔質材が配置されていることにより、蒸
気流の影響を受けることなく、重力に逆らう状況の下で
も液体を円滑に輸送する。

更に液体の還流通路に蒸気の通過抵抗を設置することに
より、蒸気が液体の還流通路に入り、液体の還流に影響
することが極力防止される。

（実施例） 本発明によるものの具体的な実施態様を添付図面に示す
ものについて説明すると、第１図に示すように、ウィツ
ク等を還流して来た液状媒体を気化蒸発させる蒸発熱入
部１１と、こうして気化蒸発された蒸気を凝縮して熱を
放出する凝縮熱出部１２の構成については、それらの作
用を効率高く実現することのできる任意のものを採用す
ることができるが、このような両部１１．１２を連結し
て媒体を導通させる導通部材として、蒸発熱入部よりの
蒸気の通路と、これと逆流する凝縮熱出部よりの液体の
還流通路とが分離されている管状体１を用いるものであ
る。この場合側通路の分離の形態としては、第１図Ａの
ように管状体が蒸気用、液体用と別々に構成されていて
も、或は第１図Ｂのように１本の管状体が蒸気用、液体
用と隔壁１ｄを以て仕切られた構成のものでもよい。併
し後者の方が構成が簡易でコンパクトにまとめられる点
有利である。

上記した管状体１としては、凝縮熱出部１２が蒸発熱入
部１１より高所に設けられたような設定条件において、
熱出部１２で凝縮した液体媒体が重力条件で蒸発熱入部
１１に移送され得ることから単なる分離された中空管状
体でよいことは明かである。併し両部１１１２がどのよ
うな設定条件においても有効に作用するためには、本管
状体は可撓性を有すると共に、液体の還流通路中に、毛
細管現象による液体の輸送を円滑にするための、該液体
に対する濡れ性の良好な連続多孔質材を配置することが
必要である。

第１図の構成のヒートパイプにおいては、蒸発熱入部１
１、凝縮熱出部１２、導通管状体１の全系は真空として
熱媒体のみを含むように製造される。従ってそれらの構
成材料は外気、熱媒体の蒸気及び液体に付して気密であ
ることが必要である。

本管状体が可撓性を有するためには、材料として樹脂を
用いることが有利であるが、樹脂の蒸気透過性は必らず
しも低くないので、この点樹脂の空気（酸素、窒素）、
熱媒体蒸気の透過性のデータを考慮して選択することが
必要である。酸素、窒素に対する透過性が低いという点
では、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレ
ート、テフロンＦＦ、Ｐ、低圧ポリエチレン、ポリカー
ボネート等が有利である。また熱媒体が例えば水である
場合には、空気と共に水蒸気に対しても透過性が低い樹
脂として、例えばポリ塩化ビニル、テフロンＦＥＰ、低
圧ポリエチレン等が挙げられる。

更に必要に応じて、夫々空気及び内部熱媒体に対する透
過性の低い樹脂同志を積層して使用することもよい。

本管状体内は大気圧に対して減圧側では最大１気圧、高
圧側では使用条件による加圧となるので、使用温度も含
めてこれらの圧に耐えるような肉厚、断面形状の設計が
必要である。従って樹脂のみで強度が不足する場合には
、管状体の肉質部に適宜布帛、金網、スパイラルリング
等を複合化して補強することが必要となる場合もある。

蒸発熱入部よりの蒸気の通路と、凝縮熱出部よりの液体
の還流通路とがヒートパイプ内に分離して併設される場
合、蒸気は液体の還流通路にも一部侵入することになる
ので、本発明の機能を充分に発現させるためには、液体
の還流通路への蒸気の侵入を極力抑えるよう、この部分
の抵抗を本来の蒸気の通路に比してできる丈は高めるの
がよい。

液体の還流通路中に、毛細管現象による液体の輸送を円
滑にするための多孔質材が充填されている場合には、こ
れが恰好の蒸気抵抗となる。この他に抵抗を設置する方
法としては、液体通路に液体の移動を妨げないように適
宜障壁を設けてもよい。

勿論液体の還流通路の蒸発熱入部端が第２図のように低
温の熱媒体の液溜めに漫消し、多量の熱媒体蒸気の液通
路への侵入が防がれている場合には、敢えて液体の還流
通路に蒸気の通過抵抗を設置する必要はない。

上記のようなヒートパイプの系を真空とし、熱媒体のみ
を封入する方法としては、蒸発熱入部、凝縮熱出部、こ
れらを結ぶ管状体等を含む任意の部分に気密コックを設
置し、真空ポンプで脱気後、コックの切替により熱媒体
液体を注入してコックにより気密に封入を維持する方法
、或は同様任意の部分に脱気、汁液のための突起口を設
け、コックの場合と同様に脱気、注液後この突起口を溶
断密封する方法等適宜に選択すればよい。

第１図Ｂに示すような蒸気の通路と液体の通路とが隔壁
１ｄを以て隔離された管状体は、適宜の樹脂、金属セラ
ミックス等の材料を利用して溶融成形等の方法で製造す
ることができる。これらの通路の断面形状、断面積は必
要に応じて適宜設定することができる。概して蒸気通路
を極力広く、液体の還流通路を極力狭く設定するのが有
利である。

また蒸気の通路が長くなった場合、蒸気が通過中の放熱
によって蒸気通路での凝縮液化が問題になる可能性もあ
るので、この意味から管状体の管壁、隔壁は発泡体とす
る等断熱性のよい材料を選ぶのが得策である。−労連流
通路中の液体への隔壁を介しての伝熱が無視できなくな
り、還流液体の蒸発損が懸念される場合には、この部分
の外気に面した壁材の断熱性を下げるとか、この部分に
適宜フィン等を設けて冷却を助長してもよい。

またヒートパイプの規模が大きくなり、単数の蒸気通路
、液体通路を以てしては強度上問題となる管の大きさと
なる場合には、管の大きさが適当になるようにこれら通
路用の管状体を複数として対処することができる。

本発明の蒸気の通路と液体の還流通路とが１本の管状体
の中で隔壁を以て隔離されている管状体は、例えば樹脂
の場合、所望の断面形状を持ったダイスを使用し、例え
ば一般の熔融押出成型によって得ることができる。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは、凝縮熱出部と
蒸発熱入部とを連結し真空条件下で液状熱媒体を上記凝
縮熱出部から蒸発熱入部に送ると共に、気体熱媒体を蒸
発熱入部から凝縮熱出部に送るための連結部体が、蒸発
熱入部よりの蒸気の通路と、凝縮熱出部よりの液体の通
路とが分離していて且つ液体の通路の蒸気通過抵抗が大
きいことによって、蒸気流速の増大による還流熱媒体液
の還流妨害が防止され、また入熱による還流液の涸渇が
防止されるもので、これらによってヒートパイプの熱輸
送能力の限界要因が減少し、熱輸送の限界値が増大する
。

また連結部体を可撓性を有するものとすることにより自
在に屈曲可能となり、所要位置間において簡易に施工し
得ると共に、保温性、耐蝕性の賦与も容易となる。

即ち本発明による熱伝達用管状体は以上の特性を共に具
備することにより、この種ヒートパイプの有利性を飛躍
的に向上し得るものであるから、工業的にその効果の大
きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示すものであって、第１図Ａ
、Ｂは本発明によるものの全般的な構成関係の斜面図、
第２図は本発明の液体還流通路の蒸発熱入部端が、低温
の熱媒体の液溜めに浸漬し、多量の熱媒体蒸気の液通路
への侵入が防がれている実施態様図を示すものである。 然してこれらの図面において、１は本発明の熱伝達用管
状体、１ｄは隔壁、１１は蒸発熱入部、１２は凝縮熱出
部を夫々示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸発熱入部よりの蒸気の通路と、これと逆流する凝
   縮熱出部よりの液体の還流通路とが隔離されていること
   を特徴とする熱伝達用管状体。 ２、蒸気の通路と、これと逆流する液体の還流通路とが
   、１本の管状体の中で隔壁を以て隔離されていることを
   特徴とする、請求項１に記載の熱伝達用管状体。 ３、可撓性を有することを特徴とする、請求項１及び２
   の何れか１つに記載の熱伝達用管状体。 ４、液体の還流通路中に、毛細管現象による液体の輸送
   を円滑にするための、該液体に対する濡れ性の良好な連
   続多孔質材が配置されていることを特徴とする、請求項
   １〜３の何れか１つに記載の熱伝達用管状体。 ５、液体の還流通路に蒸気の通過の抵抗が設置されてい
   ることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１つに記載
   の熱伝達用管状体。