JPH03170795A - ヒートパイプ - Google Patents

ヒートパイプ

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JPH03170795A
JPH03170795A JP2224542A JP22454290A JPH03170795A JP H03170795 A JPH03170795 A JP H03170795A JP 2224542 A JP2224542 A JP 2224542A JP 22454290 A JP22454290 A JP 22454290A JP H03170795 A JPH03170795 A JP H03170795A
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JP
Japan
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heat pipe
condensate
housing
region
wetting
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JP2224542A
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English (en)
Inventor
Friedrich Lindner
フリードリヒ　リンドナー
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Original Assignee
Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
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Publication date
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    • 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

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〕 本発明は熱輸送媒体を内包したハウジングを具備するヒ
ートパイプに関し、このハウジングは蒸発領域および凝
１Ｍ　６１域を有する。
〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕この
型式のヒートパイプは公知である。
これらのヒートパイプに関する問題点は、最大の熱輸送
能力を得るために、特にヒートパイプの断面積が小さい
場合には、互いに反対方向に流れる蒸気流と凝縮液流と
の相互作用を断つことが困難であるという点にある。こ
のことは凝縮液流が常に対向する蒸気流に沿って流され
、即ち蒸気流によって妨害されることを意味し、その結
果、ヒートパイプはその熱輸送能力に対して最適の条件
下で運転されないこととなる。
従って本発明の目的は、このような問題が起きないよう
に一般的な型式のヒートパイプを改良することにある． 〔課題を解決するための手段および作用〕本発明によれ
ば上述の型式のヒートパイプに対するこの目的を達成す
るために、蒸気通路がハウジング内に設けられ、非濡れ
性の多孔性構造体が蒸気通路と凝縮領域間に配置され、
この多孔性構造体はその細孔寸法のために凝縮液を通さ
ず、凝縮液通路が凝縮液を凝縮領域から蒸発領域へ案内
するために設けられる。
ここで非濡れ性とは、熱輸送媒体の表面張力が多孔性構
造体の臨界表面張力よりも大きいことを意味する。
まず本発明によれば、非濡れ性の多孔性構造体によって
凝縮領域内において凝縮液が蒸気通路に侵入することが
阻止されるので、ヒートパイプ内における蒸気流が凝縮
液流から完全に分離せしめられることが可能となる。一
方、凝縮液は凝縮液通路内を蒸発領域に向けて流通せし
められ、蒸発領域において凝縮液が蒸発せしめられる。
また凝縮領域において常にａ縮液が形威されるために凝
縮液内の圧力が増大せしめられ、次いで凝縮液はこの増
大する圧力のために凝縮液通路を通って蒸発領域へ押し
出される。このことは特に重力の影響下で運転されるヒ
ートパイプが、この圧力が非濡れ性を有する構造体の毛
管圧を越えない限り、もはや“乾燥状態で運転されるこ
と”がありえないことを意味する。
本発明によるヒートパイプの特に好ましい実施例では、
凝縮液通路が、凝縮した熱輸送媒体により濡れることが
自在の毛細管構造体として構戒される。凝縮液通路をこ
のように構戒することによって、上述のように本発明に
よりもたらされる凝ｌｍ領域における凝縮液内の圧力の
増大に加えて、毛細管による力がまた、凝縮液の蒸発領
域への輸送を改良するのに役立てられる。
毛細管構造体が凝縮領域内までずっと延びている場合に
、本発明によるヒートパイプの特に良好な作動様式が得
られる。
更に、毛細管構造体を非濡れ性を有する構造体によって
形威すると共にその構造体の表面を上述の目的のために
濡れ性を有する材料で被覆せしめることが好ましいとい
うことが判明した。こうすると一個の構造体により形成
するという単純な方法で所望の毛細管構造体および非濡
れ性の多孔性構造体を形成することができる。
更に、非濡れ性の多孔性構造体が蒸発領域と蒸気通路間
に設けられ、この構造体がその細孔寸法のために凝縮し
た熱輸送媒体を通さないことが好ましい。
非濡れ性の多孔性構造体にとってハウジング全体の内面
に内張りを施すことは最も簡単な解決策である。
非濡れ性の多孔性構造体がハウジング挿入体の一部分を
形威するようにする方法が構造的に有利であることが判
明した。こうすることにより、凝縮領域および蒸発領域
の双方において凝縮液流と蒸気流とがはっきりと分離せ
しめられる。
本発明によるヒートパイプの毛細管構造体が蒸発領域内
までずっと延びていることが好ましい。
ここでハウジング挿入体が、例えばハウジング挿入体内
に挿入された穴または通路の形で蒸気通路を具備するこ
とが好ましい。
更に、ハウジング挿入体が凝縮液通路を具備することが
好ましく、この凝縮液通路もまた例えば通路の形でハウ
ジング挿入体内に挿入されることができる。
ハウジング挿入体がまた毛細管構造体を具備すること、
即ちハウジング挿入体が部分的に毛細管構造体を形成す
ることがより有利である。
ハウジング挿入体が非濡れ性の多孔性構造体から製造さ
れ、このハウジング挿入体がその周辺領域において、例
えば非濡れ性の多孔性構造体の表面を凝縮液により濡れ
ることが自在の材料で被覆することにより、濡れ性の毛
細管構造体に変換せしめられる場合に、特に経済的な解
決策が得られることが判明した。
構造的観点からみれば、ハウジングが中空円筒をなすと
共に、ハウジング挿入体がハウジング内に挿入可能な中
空部材をなし、この中空部材が円筒ケーシングの形で配
置された非濡れ性の多孔性構造体を有することが、特に
好ましい解決策である。
上述のすべての実施例において、非濡れ性の多孔性構造
体の材料構造に関しては何も言及しなかった。非濡れ性
の多孔性構造体は例えば、発泡材料、布状材料またはフ
ェルト材料からなることが好ましい。
更に上述のすべての実施例において、非濡れ性の多孔性
構造体が有利に生威される材料に関して何も言及しなか
った。例えば、熱輸送媒体として金属またはハロゲン化
アルカリを用いる場合に非濡れ性の多孔性構造体を非濡
れ性を有する材料として黒鉛を用いて形成することがで
き、また、熱輸送媒体として水またはアンモニアを用い
る場合に非濡れ性の多孔性構造体を非濡れ性を有する材
料としてテフロン（登録商標）を用いて形或することが
できる。
更に上述の実施例群において、多孔性構造体の細孔の寸
法に関して何も言及しなかった。細孔寸法は凝縮液の表
面張力によって定められ、この細孔寸法は細孔近傍に加
わる圧力下で凝縮液が通過するであろう細孔寸法よりも
小さいように選択される。
〔実施例〕
以下図面を参照しながら本発明の実施例を説明する． 本発明の第１の実施例では、その全体を参照符号１０に
よって表わすヒートパイプがハウジング１２を具備し、
このハウジング１２は両端をＭ１６およびｌ８によって
閉鎖された円筒状のバイプ１４から構威される。
熱輸送媒体がこの円筒状のバイプｌ４内に配置される。
この熱輸送媒体は円筒状のパイプ１４内において凝縮液
または蒸気として存在する。熱流２２が円筒状のパイブ
１４の壁部分２ｏに供給された場合、円筒状のバイブｌ
４内に蒸発領域２４が形威され、蒸発領域２４内で壁部
分２ｏと接触した凝縮液または凝縮した媒体２６が蒸発
して蒸気流２８としてバイプｌ４内の凝縮領域３ｏへ向
けて流れる。この蒸気は凝縮領域３ｏ内で円筒状のパイ
プ１４の壁部分３２と接触すると凝縮し、次いで凝縮液
流３４として凝縮領域３ｏから蒸発領域２４へと戻る。
その結果、壁部分３２から熱流３６を引出すことができ
る。
円筒状のパイプ１４内において蒸気流２８と凝縮液流３
４とを分離するためにハウジング挿入体３８がこのパイ
プ１４内に設けられる。このハウジング挿入体３８もま
た円筒状の管から構成され、一方の蓋ｌ６から他方の蓋
１８まで延びている。
このハウジング挿入体３８は蒸発領域２４内において非
濡れ性の多孔性構造体４２から構成される。
この非濡れ性の多孔性構造体４２が多孔性を有するので
、蒸発領域２４内で形威される蒸気流２８がハウジング
挿入体３８と壁部分２０間に形成された中間室４４から
軸方向の中空通路または蒸気通路４６内に通過すること
ができ、従って蒸気流２８が軸方向の中空通路４６に沿
い広がって凝縮領域３０に到達することができる。従っ
て軸方向の中空通路４６は蒸気流２８のための通路とし
ての役割を果たす。
非濡れ性の多孔性構造体４２が凝縮液２６を通さないこ
とにより、凝縮液２６は蒸発するまで中間室４４内に確
実に残留する。
ハウジング挿入体３８は凝ＩＷｊＮ域３０内においても
また非濡れ性の多孔性構造体５０から構威される。この
非濡れ性の多孔性構造体５０は、蒸気流２８が軸方向の
中空通路４６からハウジング挿入体３８と壁部分３２間
に配置された中間室５２内に通過することを許容する。
一方、この非濡れ性の多孔性構造体５０は凝縮液２６が
通過することを阻止し、非濡れ性の多孔性構造体５０が
熱輸送媒体の表面張力に適合した細孔寸法を有するので
凝縮液流３４が軸方向の中空通路４６内に流れ込むこと
がない。
ハウジング挿入体３８は蒸発領域２４内の非濡れ性の多
孔性構造体４２と凝縮領域３０内の非濡れ性の多孔性構
造体５０との間で任意の構造をとりうる。例えばハウジ
ング挿入体３８の単純な実施例では閉鎖した壁５４とし
て構戒することができ、その場合凝縮液通路は円筒状の
バイプ１４の外方壁４０と壁５４間の中間室５６となる
。
しかしながら、円筒状のパイプｌ４の軸方向の任意の位
置に蒸発領域２４および凝縮領域３０を設置することが
できるように、壁５４もまた熱輸送媒体の蒸気流２８は
通過できるが凝縮液流３４は通過できない非濡れ性の多
孔性構造体で構成されることがハウジング挿入体３８に
とって好ましい。
斯くしてハウジング挿入体３８により、本発明のヒート
パイプ１０内において蒸気流２８が凝縮液流３４から完
全に分離せしめられ、蒸気流２８および凝縮液流３４が
互いに妨害し合うことがない。
この型式のヒートパイプ１０が重力の場において作動せ
しめられ、かつ凝縮領域３０が蒸発領域２４よりも下方
に位置する場合には、中間室５２内において形成される
凝縮液が増加することにより圧力が増大する。この圧力
により＠縮液流３４は重力の方向に抗して蒸発領域２４
へ流通せしめられる。従って重力の影響に拘らず蒸発領
域２４へ向かう凝縮液流３４が維持されるので、ヒート
パイプ１０が蒸発領域２４にて“乾燥状態で運転される
こと”が防止される。
本発明の改良された第２の実施例では、ヒートパイプが
その全体を参照符号６０によって表わされる．ここにお
いて第１の実施例の部品と同じ部品に対しては同じ参照
符号が付けられており、従ってそれらの部品については
第１の実施例での説明を参照することができる。
第１の実施例と異なり、少くとも中間室５６が毛細管構
造体６２で満たされている。この毛細管構造体６２によ
って円筒状のパイブｌ４の軸方向に作用する毛管効果が
導かれ、従ってこの毛管作用により中間室５２から中間
室４４に向かう凝縮液流３４が助長せしめられる。
この第２の実施例において、中間室５２および中間室４
４もまた毛細管構造体６２で満たし、その結果毛管作用
がヒートパイプ６０の軸方向の全長に亘って作用するよ
うにすることが特に好ましい。
本発明の好ましい実施例によれば、ハウジング挿入体３
日を非濡れ性の多孔性構造体からなる管として形或する
と共にこのハウジング挿入体３８を円筒状のパイプ１４
の外方壁４０まで到達するように形成することによって
、毛細管構造体６２を形成することができる。即ちこの
場合、ハウジング挿入体３８と外方壁４０間には巨視的
に見て中間室４４．５２および５６が存在しない。非濡
れ性の多孔性構造体の表面を熱輸送媒体により表面濡れ
を起こす材料で被覆せしめることによって、濡れ性の多
孔性構造体が形成される。従って外方壁４０に面するハ
ウジング挿入体３８の一部分において、その表面が凝縮
した熱輸送媒体により濡れることが自在となっているの
で毛細管構造体６２が形威される。毛細管構造体６２に
対して半径方向内方に位置しかつ表面が被覆されていな
い非濡れ性の多孔性構造体からなるハウジング挿入体３
８部分は、非濡れ性の多孔性構造体により元来意図され
た上述の効果を発揮する。
下記の表に挙げられた材料は、熱輸送媒体に適合する非
濡れ性の多孔性構造体として使用することができる。
Ｈｇ Ｈｇ Ｈ２０ Ｈ２０ Ｈ．Ｏ Ｎ　Ｈ３ Ｎ　Ｈ　３ ＮＨ． ＬｉＦ Ａｇ ＮａＦ ＡＩ Ｈ，○ ＮＨ， Ｈ２０ ＮＨ． れの ガラス 黒鉛（Ｃ） テフロン（登録商標） 黒鉛（Ｃ） ポリエチレン テフロン（登録商標） ポリテトラフルオ口エチレン ポリエチレン 黒鉛（Ｃ） 黒鉛（Ｃ） 黒鉛（Ｃ） 黒鉛（Ｃ） ボリ弗化ビニル ボリ弗化ビニル ポリエチレンテレフタレート ポリエチレンテレフタレート 非濡れ性の多孔性構造体を凝縮した熱輸送媒体により濡
れることが自在の毛細管構造体に変換するために、例え
ば対応する非濡れ性の多孔性構造体の表面を金属で被覆
することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は縦方向に一部を切開して示したヒートパイプの
第１の実施例の斜視図、 第２図は縦方向に一部を切開して示したヒートパイプの
第２の実施例の斜視図である。 １２・・・ハウジング、　　　２４・・・蒸発領域、２
６・・・凝縮液（凝縮した媒体）、 ３０・・・凝縮領域、　３４・・・凝縮液流（凝縮液）
、３８・・・ハウジング挿入体、 ４２．　５０・・・非濡れ性の多孔性構造体、４６・・
・蒸気通路（軸方向の中空通路）、５６・・・凝縮液通
路（中間室）、 ６２・・・毛細管構造体（凝縮液通路）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、熱輸送媒体を内包したハウジングを具備し、上記ハ
    ウジングが蒸発領域および凝縮領域を有するヒートパイ
    プにおいて、 蒸気通路（４６）が上記ハウジング（１２）内に設けら
    れ、非濡れ性の多孔性構造体（５０）が上記蒸気通路（
    ４６）と上記凝縮領域（３０）間に配置され、上記構造
    体がその細孔寸法のために凝縮液（３４）を通さず、凝
    縮液通路（５６、６２）が上記凝縮液（３４）を上記凝
    縮領域（３０）から上記蒸発領域（２４）へ案内するた
    めに設けられることを特徴とするヒートパイプ。 ２、上記凝縮液通路が凝縮した媒体により濡れることが
    自在の毛細管構造体（６２）として構成されることを特
    徴とする請求項１記載のヒートパイプ。 ３、上記毛細管構造体（６２）が上記凝縮領域（３０）
    内に延びていることを特徴とする請求項２記載のヒート
    パイプ。 ４、上記毛細管構造体（６２）が上記蒸発領域（２４）
    内に延びていることを特徴とする請求項２又は３に記載
    のヒートパイプ。 ５、上記毛細管構造体（６２）が、濡れ性を有する材料
    で表面を被覆せしめられた非濡れ性を有する構造体によ
    って形成されることを特徴とする請求項２から４までの
    いずれか１項に記載のヒートパイプ。 ６、非濡れ性の多孔性構造体（４２）が上記蒸発領域（
    ２４）と上記蒸気通路（４６）間に設けられ、上記構造
    体がその細孔寸法のために上記凝縮した媒体（２６）を
    通さないことを特徴とする先行する請求項のいずれか１
    項に記載のヒートパイプ。 ７、上記非濡れ性の多孔性構造体（４２、５０）がハウ
    ジング挿入体（３８）の一部分をなすことを特徴とする
    先行する請求項のいずれか１項に記載のヒートパイプ。 ８、上記ハウジング挿入体（３８）が上記蒸気通路（４
    ６）を有することを特徴とする請求項７記載のヒートパ
    イプ。 ９、上記ハウジング挿入体（３８）が上記凝縮液通路（
    ６２）を有することを特徴とする請求項７又は８に記載
    のヒートパイプ。 １０、上記ハウジング挿入体（３８）が上記毛細管構造
    体（６２）を有することを特徴とする請求項９記載のヒ
    ートパイプ。 １１、上記ハウジング（１２）が中空円筒をなし、上記
    ハウジング挿入体（３８）がハウジング内に挿入可能な
    中空部材をなし、この中空部材が円筒ケーシングの形で
    配置された非濡れ性の多孔性構造体（４２、５０）を有
    することを特徴とする請求項７から１０までのいずれか
    １項に記載のヒートパイプ。 １２、上記非濡れ性の多孔性構造体（４２、５０）が発
    泡材料または布状材料またはフェルト材料からなること
    を特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載のヒ
    ートパイプ。
JP2224542A 1989-09-01 1990-08-28 ヒートパイプ Pending JPH03170795A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3929024.7 1989-09-01
DE3929024A DE3929024A1 (de) 1989-09-01 1989-09-01 Heatpipe

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JPH03170795A true JPH03170795A (ja) 1991-07-24

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ID=6388404

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JP2224542A Pending JPH03170795A (ja) 1989-09-01 1990-08-28 ヒートパイプ

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US (1) US5046553A (ja)
EP (1) EP0415231A3 (ja)
JP (1) JPH03170795A (ja)
CA (1) CA2024160C (ja)
DE (1) DE3929024A1 (ja)

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