JPH0351697A

JPH0351697A - ヒートパイプ

Info

Publication number: JPH0351697A
Application number: JP18765189A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Munekawa; 宗川　正昭; Chuichi Takahashi; 高橋　忠一; Kaoru Hasegawa; 薫長谷川; Koichiro Fukui; 福井　紘一郎; Yuichi Furukawa; 裕一古川
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-03-06

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、オーディオ機器、複写機、コンピュータ等
における発熱体から熱を放熱するのに用いられるヒート
パイプに関する。

従来の技術ヒートパイプとしては、直管状周壁を有する密閉状ヒー
トパイプ本体と、これに封入された水やフロンのような
作動液とよりなる直管状タイプのものが知られている。

発明が解決しようとする課題ヒートパイプの性能、すなわち熱輸送量は、様々な要因
によって変わるものである。その要因とは、作動流体の
種類、ヒートパイプ本体の材質と作動流体の組合せ適合
性、ヒートパイプ本体の径、断熱部温度、ヒートパイプ
傾斜角度、ウィックまたはグループの有無等である。こ
れらのうち、ヒートパイプ傾斜角度は、第１５図および
第１６図に示すように、熱輸送量に大きく影響し、とく
に水平近辺ではわずかな角度変化で熱輸送量が大きく変
わる。また、第１７図に示されるように、ヒートパーｒ
プ本体の径によっても熱輸送量は大きく変わる。

ところで、オーディオ機器等では軽量、コンパクト化が
強く要求され、そのため、ヒートパイプ本体の径および
長さをともに小さくすることが必要となり、必要な熱輸
送量を確保することが困難となっている。また、同機器
に用いられるヒートパイプは水平に設置せざるを得ない
場合が多く、このことも熱輸送量を低下させる大きな要
因となっている。しかも、第１５図および第１６図から
分かるように、作動流体がフロンではなく、水である方
が熱輸送量が大きいため、ヒートパイプを水平に設置す
る場合、作動流体として水を用いている。そうすると、
ヒートパイプ本体の材質としてアルミニウムを用いるこ
とができないため、ヒートパイプ本体の材質に銅を用い
なければならず、このことが、ヒートパイプを軽量化す
る上でネックとなっている。

また、上記直管状ヒーパイプをオーディオ機器等に使用
した場合、一端に発熱体が取付けられ、他端が凝縮部に
なる。この場合、ヒートパイプが長くなり、機器等の筐
体に収まるようにヒートパイプを設計することが困難で
あった。

この発明の目的は、ヒートパイプを水平に設置する場合
であっても、必要な熱輸送量を確保することができ、し
かも軽量、コンパクト化が可能なヒーバイブを提供する
ことにある。

課題を解決するための手段この発明によるヒートパイプは、ヒートパイプ本体の直
管状周壁が水平となるように設置されるヒートパイプで
あって、ヒートパイプが上記のように設置された状態で
ヒートパイプ本体の凝縮部における周壁に、凝縮部と連
通しかつ凝縮部の通路断面積より大きい通路断面積を有
する凝縮室が垂直若しくは水平に、または上向きに傾斜
して突出するように設けられているものである。

作　　用この発明によるヒートパイプでは、ヒートパイプ本体の
周壁が水平となるように設置された状態でヒートパイプ
本体の凝縮部における周壁に、これと連通した凝縮室が
垂直若しくは水平に、または上向きに傾斜して突出する
ように設けられているから、ガス状作動流体は、ヒート
パイプ本体の凝縮部で液化されるのみならず、ヒートパ
イプ本体の凝縮部を通じて凝縮室内に流入し、ここでも
ガス状作動流体が液化される。

また、凝縮部の通路断面積より凝縮室がそれが大きいか
ら、従来の直管状タイプのヒートパイプと比較して、ト
ータルとしてのヒートパイプの長さが短くて済む。

実　　施　　例この発明の実施例を、図面を参照してつぎに説明する。

〈実施例１〉実施例１によるヒートパイプは、第１図および第２図に
示すように、一端から他端にかけて蒸発部１１Ａ１断熱
部１１Ｂおよび凝縮部１１Ｃを有するヒートパイプ本体
１１と、凝縮部１１Ｃにこれと連通して上向き突出状に
設けられている凝縮室１２とを有している。ヒートパイ
プ本体１１は、アルミニウム押出形材製角筒状周壁１３
と、周壁１３の蒸発部側端部に設けられている作動流体
注入管１４付蓋１５と、周壁１３の凝縮部側端部に設け
られている蓋１６とよりなる。凝縮部１１Ｃにおける周
壁１３頂部には、周壁１３の長さ方向にのびた長方形状
連通孔１７が設けられている。周壁１３の内部には、両
端部を連通部１９．２０とした水平仕切壁１８が設けら
れ、これにより、上方通路２１および下方通路２２が形
成されている。凝縮室１２は、下端部を連通孔１７に密
にはめ入れてその縁部に接合した垂直胴壁２３と、これ
の内部に並列状に設けられている複数の隔壁２４と、胴
壁２３の上端に設けられている天板２５とよりなる。胴
壁２３および隔壁２４はアルミニウム押出形材製偏平管
よりなるものでる。各隔壁２４の上端部には切欠き２６
が設けられ、これにより、各隔壁２４の両側通路が連通
されている。

ヒートパイプには、注入管１４より図示しない作動流体
が注入され、その後、注入管１４はかしめられて閉じら
れている。また、ヒートパイプ本体１１内には、必要に
応じて、ウィックまたはグループが設けられる。

蒸発部１１Ａが加熱されると、ここで作動流体はガス化
され、ガス状作動流体は上方通路２１を伝って凝縮部１
１Ｃに至る。凝縮部１１ｃでガス状作動流体の一部は放
熱して液化され、残りは凝縮室１２に流入し、ここでも
液化される。液状作動流体は下方通路２２を伝って蒸発
部１１Ａに戻る。

隔壁２４により作動流体が一方向のループ状に流れるた
め、作動流体同士衝突することが無くて性能が向上する
。さらに、ヒートパイプが傾いて凝縮部１１ｃが蒸発部
１１Ａより多少下方に位置しても、作動流体が一方向に
流れるため、凝縮液が押上げられてドライアウトするこ
とが無い。

〈実施例２〉実施例２によるヒートパイプは、第３図に示すように、
これもまた、一端から他端にかけて蒸発部３１Ａ１断熱
部３１Ｂおよび凝縮部３１Ｃを有するヒートパイプ本体
３１と、凝縮部３１Ｃにこれと連通して上向き突出状に
設けられている凝縮室３２とを有しているが、実施例１
のものとの相違は、ヒートパイプ本体３１と凝縮室３２
とが一体に形成されており、また、凝縮室３２内には隔
壁が設けられていない点である。

〈実施例３〉実施例３によるヒートパイプは、第４図に示すように、
これもまた、一端から他端にかけて蒸発部４１Ａ１断熱
部４１Ｂおよび凝縮部４１Ｃを有するヒートパイプ本体
４１と、凝縮部４１Ｃにこれと連通して上向き突出状に
設けられている凝縮室４２とを有しており、実施例２の
ものと良く似ているが、これとの相違は、ヒートパイプ
本体４１の蒸発部４１Ａおよび断熱部４１Ｂにおける周
壁４３は、横断面円形であり、この部分にのみ仕切壁４
７が設けられている点である。

〈実施例４〉実施例４によるヒートパイプは、第５図に示すように、
これもまた、一端から他端にかけて蒸発部５１Ａ、断熱
部５１Ｂおよび凝縮部５１Ｃを有するヒートパイプ本体
５１と、凝縮部５１Ｃにこれと連通して上向き突出状に
設けられている凝縮室５２とを有しており、実施例２の
ものと良く似ているが、これの相違は、蒸発部５１Ａに
は、これと連通して下向き突出状に作動流体溜り室５７
が設けられており、また、凝縮室５２には隔壁５８が設
けられている点である。

〈実施例５〉実施例５のヒートパイプは、第６図に示すように、これ
もまた、一端から他端にかけて蒸発部６１Ａ１断熱部６
１Ｂおよび凝縮部６■Ｃを有するヒートパイプ本体６１
を有しているが、凝縮部６１Ｃには、これと連通した２
つの凝縮室６２が互いに反対方向に水平突出状に設けら
れている。各凝縮室６２内には隔壁６８が設けられてい
る。

〈実施例２〜実施例５の変形例〉第７図〜第１０図に、実施例２〜実施例５の変形例が示
されている。第７図に示されているヒートパイプは、第
３図に示されている実施例２のヒートパイプのヒートパ
イプ本体３１の凝縮部３１Ｃから凝縮室３２にかけての
外面に垂直並列状プレートフィン７１が設けられている
ものであり、第８図に示されているヒートパイプは、第
４図に示されている実施例３のヒートパイプに、同じ様
にフィン７２が設けられているものであり、第９図に示
されているヒートパイプは、第５図に示されている実施
例４のヒートパイプに、同じ様にフィン７３が設けられ
ているものであり、第１０図に示されているヒートパイ
プは、第６図に示されている実施例５のヒートパイプに
同じ様に、フィン７４が設けられているものである。

なお、第７図〜第１０図に示されているヒートパイプに
は、第３図〜第６図に示されているヒートパイプの対応
する部分と同じ符号を付して、その詳しい説明を省略す
る。

つぎに、この発明によるヒートパイプの性能試験を、従
来から良く知られているヒートパイプと比較の下に行っ
たので、その結果を説明する。

第１１図に示すヒートパイプ８１は、第３図に示す実施
例２のヒートパイプと同じタイプのものである。このヒ
ートパイプの各部の具体的寸法は次の通りである。全長
ｇは６００ｍｍ、蒸発部の長さｇｌは４００ｍｍ、凝縮
部の長さΩ２は１００■、ヒートパイプ本体の周壁の高
さｈは１７ＩＩｌ１１その「１１ｗは８ｍｍ、凝縮部と
凝縮室を加えた高さｈｌは５０ｍｍ、凝縮室の巾Ｗ１は
凝縮部の巾Ｗと同じ８　ｍｍである。作動流体としては
フロン１１が用いられている。このヒートパイプを設置
角度が水平に対し±１．５°以内となるように設置し、
蒸発部に３０Ｗの熱ｍ　Ｑ　ｌを与えて、蒸発部の両端
Ｐｉ、Ｐ２間の温度を測定したところ、１０℃の温度差
となった。第１２図には第１１図のヒートパイプに対応
する従来の直管タイプのヒートパイプ８２が示されてい
るが、この従来のヒートパイプ８２では蒸発部に与える
熱ｆｆ１Ｑ２が殆ど零に近い値で、蒸発部の両端Ｐ３、
Ｐ４間の温度差は１０℃となり、設置角度が±１．５°
以内では殆ど機能しないことがわかった。

第１３図に示すヒートパイプ８３は、第１１図に示すヒ
ートパイプ８１の凝縮部および凝縮室にフィン８４を付
けたものである。フィン８４の高さＨは８０ｍｍ、その
巾Ｗは２０　ｍ＋＊である。フィン８４に３５℃の空気
を秒速２ｍで吹き付け、蒸発部に１５０Ｗの熱ｆｆ１Ｑ
３を与えて、蒸発部の両端Ｐ５、ＰＢ間の温度を測定し
たところ、１０℃の温度差となった。第１４図には第１
３図のヒートパイプ８３に対応する従来のフィン付直管
タイプのヒートパイプ８５が示されているが、この従来
のヒートパイプでは蒸発部に３０Ｗの熱量Ｑ４を与えた
だけで、蒸発部の両端Ｐ５、Ｐ６間の温度差が３０℃と
なった。

上記２例の試験結果から明らかなように、この発明によ
るヒートパイプでは、従来タイプのものより熱輸送量が
極めて大きいことがわかる。

発明の効果この発明によれば、ガス状作動流体は、ヒートパイプ本
体の凝縮部で液化されるのみならず、ヒートパイプ本体
の凝縮部を通じて凝縮室内に流入し、ここでもガス状作
動流体か液化されるから、蒸発部から凝縮部にガス状作
動流体がスムースに流れるため、熱輸送量が大きくなる
。

したがって、従来の作動流体として水を用いたヒートパ
イプと同等の熱輸送量を確保するには、凝縮部の長さが
短くてすむため、ヒートパイプのコンパクト化、軽量化
が図れる上に、作動液としてフロンを用いたとしても、
従来のヒートパイプと同等以上の熱輸送量を確保するこ
とが可能であり、フロンを用いることにともない、ヒー
トパイプ本体の材質としてアルミニウムを用いれば、−
層の軽量化が可能である。

また、従来の直管状タイプのヒートパイプと比較して、
トータルとしてのヒートパイプの長さが短くて済むから
、ヒートパイプのコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示し、第１図は破砕断面を含
む斜視図、第２図は垂直縦断面図、第３図〜第１０図は
それぞれ他の実施例を示す第１図相当の斜視図、第１１
図〜第１４図は性能試験の説明図、第１５図〜第１７図
は一般的なヒートパイプの性能を示すグラフである。１１　３１、４１．５１．６１・・・ヒートパイプ本体
、■２３２、４２．５２．８２・・・凝縮室、ＩＩｃ、
　３１Ｃ，４１Ｃ。５ＬＣ，８１Ｃ・・・凝縮部、１３・・・ヒートパイプ
本体周壁。

Claims

【特許請求の範囲】ヒートパイプ本体の直管状周壁が水平となるように設置
されるヒートパイプであって、ヒートパイプが上記のように設置された状態でヒートパ
イプ本体の凝縮部における周壁に、凝縮部と連通しかつ
凝縮部の通路断面積より大きい通路断面積を有する凝縮
室が垂直若しくは水平に、または上向きに傾斜して突出
するように設けられているヒートパイプ。