JPH037744Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案はヒートパイプに関し、特に全長が数
十ないし百数十ｍ程度の長尺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、密閉管の内部に
金網や溝からなるウイツクを設けるとともに、非
凝縮性気体を吸引排気した後に水やアンモニヤな
どの作動流体を封入した構成である。そして外部
から熱を受けて蒸発気化した作動流体が、温度お
よび圧力の低い箇所に流れて放熱することによ
り、作動流体の潜熱として熱を運び、また作動流
体の蒸発に伴うウイツクにおける毛細管圧力によ
つて液相の作動流体を還流させる。しかるに液相
作動流体が還流する際の圧力損失や水頭差が、発
生させ得る最大毛細管圧力を越えれば、液相の作
動流体が外部から熱を受ける加熱部に還流しなく
なるために、熱輸送を行なうことがきなくなり、
したがつてヒートパイプはその長さや設置する姿
勢が、発生させ得る最大毛細管圧力によつて制約
される。

そのため従来、毛細管圧力が高く、また圧力損
失の小さいウイツクが種々開発されており、それ
に伴つて相当長距離にわたつて熱輸送することの
できるヒートパイプが造られるようになつてきて
いる。長尺のヒートパイプは、単に高温源と低温
源との間の距離が長い場合に限らず、洞道内の電
力ケーブルを冷却する場合のように発熱源が長い
場合にも使用されている。このような場合、効率
の良い熱授受を行なわせるために、ヒートパイプ
を対象物に添設することが多く、その結果、外部
から熱を受ける相当長い範囲の加熱部を、液相作
動流体の流動方向とは反対向きに傾斜させなけれ
ばならない場合も生じる。このような所謂逆勾配
布設の場合、水頭差が大きくなつて加熱部の全体
に液相作動流体を還流させ得なくなつたり、ある
いは加熱部が長いためにその端部まで液相作動流
体を充分還流させ得なくなつたりする事態が生じ
る。このような不都合を解消するため、従来で
は、冷却部に溜つた液相作動流体をポンプによつ
て加熱部の全体に還流させ、あるいはポンプに替
えてエジエクタ装置が用いられていた。

しかるに前述したようなポンプやエジエクタ装
置を付設したのでは、外部動力を導入しなければ
ならないうえに、その制御をも行なわなければな
らないから、熱的バランスによつて自動的に動作
するというヒートパイプ本来の利点が損われてし
まう問題がある。

そこで本出願人等は、加熱部が相当長く、しか
も液相作動流体の還流方向とは反対方向に加熱部
が傾斜している場合であつても、外部動力を用い
ることなく充分に加熱部に対して液相の作動流体
を還流させることのできる長尺ヒートパイプを既
に提案した（実願昭60−93167号；実開昭62−981
号）。その構成の一例を示せば第２図および第３
図の通りであつて、ここに示すヒートパイプは
100ｍ前後の長さに形成されており、その一方の
管端から相当の長さの部分が、外部から熱を受け
る加熱部１とされ、それに続く部分が上方に曲が
つて立ち上つている。すなわち図に示すヒートパ
イプは、外周面にポリエチレン防食層２を形成し
たコルゲート管（波状管）３の内周面全体に多数
本のカーボンフアイバー等の極細線４を軸線方向
に向けて添設するとともに、その内周側に金属網
５を配置し、さらにこれら極細線４および金属網
５からなるウイツク６を、半径が拡大するよう弾
性力の作用する螺旋帯状材７によつて内周側から
コルゲート管３の内面に押え付けた構成である。
そして加熱部１は、管端側が高くなるよう所定の
勾配（例えば2/100程度）で傾斜しており、また
これに連続して立ち上つた部分の外周には、断熱
層８が設けられている。

さらに上記コルゲート管３の内部には、液相の
作動流体を加熱部１に還流させるための給液管９
が設けられている。その給液管９は断熱被覆１０
を施した小径のコルゲート管１１からなるもので
あつて、一端部が前記加熱部１における管端の近
傍に開口し、また他方の端部が、前記立ち上つた
部分の管壁を前記一端部より高い位置で貫通し、
かつコルゲート管３の上端部に外面側から開口
し、連通されている。そしてその給液管９のうち
前記コルゲート管３の外部に突出している部分に
放熱フイン１２が設けられ、外部に熱を放出する
冷却部１３とされている。また給液管９の内部に
は、加熱部１側の端部からオーバーフローするに
充分な量の液相作動流体が注入されている。

すなわち上記のヒートパイプでは、蒸発気化し
た作動流体が通常のヒートパイプと同様に圧力差
によつて冷却部１３に流れ、ここで凝縮液化した
作動流体が、給液管９内での液位差によつて加熱
部１に還流する。そしてその還流する箇所が加熱
部１の最も高い位置であるから、それ以降はウイ
ツク６および重力の作用によつて加熱部１の全体
に液相作動流体が充分分散供給される。したがつ
て上記のヒートパイプでは、加熱部１が長く、し
かもその管端が高い所謂逆勾配布設であつても、
外部動力を用いることなく継続して熱輸送を行な
うことができる。

考案が解決しようとする問題点 しかるに上述した従来のヒートパイプでは、給
液管９から加熱部１に還流させられた液相の作動
流体が外部からの入熱によつて蒸発気化するか
ら、ウイツク６および給液管９のそれぞれに適正
量の作動流体が保持されていることになるが、外
部からの入熱がなくなつた場合すなわち非作動時
には、給液管９のうち加熱部１側の管端より高い
位置にある部分に収容されていた液相の作動流体
が、水頭差によつて加熱部１側の管端から流出す
ることになる。また加熱部１は図に示すように傾
斜しているから、非作動時に加熱部１内に多量に
流出した作動液は加熱部１の基端部（ヒートパイ
プの全体としてはその屈曲部）に溜り、その結
果、作動流体が蒸気流路を狭くし、もしくは閉塞
してしまうおそれがあつた。

このような不都合を解消するために、給液管９
を細くして、その内部に蓄え得る液量を少なく
し、それに伴つて液溜りを浅くすることが考えら
れるが、そのようにした場合には、給液管９内で
の圧力損失が大きくなるために、作動液の加熱部
に対する還流量が少なくなり、ヒートパイプ全体
としての熱輸送能力が低下する問題がある。

この考案は上記の事情に鑑み、蒸気流路の閉塞
や熱輸送能力の悪化などの生じることのない逆勾
配作動型の長尺ヒートパイプを提供することを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 この考案は、前述した従来の逆勾配作動型長尺
ヒートパイプを改良し、冷却部から加熱部の間に
配置した給液管の内径を、加熱部側の開口端より
高い位置にある部分で小さくし、かつそれより低
い位置にある部分で大きくしたことを特徴とする
ものである。

作 用 この考案のヒートパイプでは、外部からの入熱
のない非作動時に、加熱部側の管端より高い部分
に入つていた作動液が給液管から流出するが、そ
の量は、給液管のうち内径の小さい部分に相当す
る少量となり、したがつて液溜りの量が少なくな
るために、蒸気流路の閉塞は生じない。また内径
の小さい部分は水頭圧を確保するための部分であ
つて、給液管の全長の大半は内径が大きく、した
がつて必要とする作動液の還流量を確保すること
ができる。

実施例 つぎにこの考案の一実施例を第１図を参照して
説明する。なお、この考案は第２図および第３図
に示すヒートパイプを改良したものであるから、
第１図において第２図および第３図に示す部分と
同一の部分には、同一符号を付してその説明を省
略する。

第１図に示すように給液管９は加熱部１側の管
端が上昇するよう傾斜して配置されるとともに、
加熱部１を外れた部分で上方に屈曲して立ち上が
り、かつ作動流体蒸気を凝縮液化させる冷却部１
３に連通されている。そしてその給液管９のうち
加熱部１側の管側より高い位置にある部分１４の
内径ｄがそれより低い部分、特に加熱部１内に位
置する部分の内径Ｄより小さく設定されている。
その一例としてＤ＝25mmに対してｄ＝12mmであ
る。

したがつて上記のヒートパイプでは、外部から
の入熱がある場合、加熱部１においてはウイツク
６によりその全面に作動流体が分散・供給される
とともに、コルゲート管３の凹部に作動流体が貯
溜されており、その作動流体が外部から熱を受け
て蒸発気化する。その結果生じた気相の作動流体
が、コルゲート管３の他方の端部に流れた後、給
液管９内に入り込み、冷却部１３において凝縮液
化することによりその潜熱として加熱部１からら
冷却部１３に熱輸送する。冷却部１３において液
化した作動流体は、給液管９の内部を流れ落ちる
が、給液管９の内部には充分な量の作動流体が注
入されているから、冷却部１３からの流入量に応
じて加熱部１側の端部から水頭圧によつてオーバ
ーフローする。給液管９の端部が加熱部１におけ
る管端の近傍すなわち最も高い位置に開口してい
るから、オーバーフローした液相の作動流体は、
ウイツク６および重力の作用によつて加熱部１の
全体に分散供給される。

そして外部からの入熱がなくなると、作動流体
の蒸発が生じなくなるとともに、給液管９内の作
動流体が水頭差によつて流れ出て液溜りを作る。
その場合、流出量は前述した内径の小さい部分１
４の内容積に対応した少量であるから、液溜りが
生じても特に深くならず、したがつて作動流体蒸
気の流路が狭くなつたり、閉塞したりすることは
ない。

なお、上記の実施例では、給液管９の端部を外
部に引き出して冷却部１３とするとともに、コル
ゲート管３の上端部に開口・連通させたが、この
考案は上記の実施例に限られず、コルゲート管３
の上端部を冷却部とするとともに、その内面で結
露した作動流体を給液管９に導き入れるよう構成
してもよい。

考案の効果 以上の説明から明らかなように、この考案のヒ
ートパイプでは、非作動時に給液管から流出する
作動流体の量が少量となるから、内部に液溜りが
生じるとしても浅いものとなり、再度作動する際
の作動流体蒸気の流路を充分確保することができ
る。また給液管のうち内径の小さい部分は水頭圧
を生じさせるための比較的短い部分であるから、
給液管の全体としての圧力損失が特に大きくなる
ことはなく、液相の作動流体を充分加熱部に還流
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を概略的に示す断
面図、第２図は本出願人等の提案に係るヒートパ
イプを概略的に示す断面図、第３図は第２図の
−線矢視断面詳細図である。 １……加熱部、３……コルゲート管、６……ウ
イツク、９……給液管、１０……断熱被覆、１３
……冷却部、Ｄ，ｄ……内径。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両端部を密閉した長尺波状管の内部に多数本の
   極細線を互いに密着させてなるウイツクを設ける
   とともに作動流体を封入し、前記長尺波状管のう
   ち一方の管端から所定の長さの範囲を外部から熱
   を受ける加熱部とし、かつその加熱部を前記管端
   側が高くなるよう傾斜させ、また加熱部に連続す
   る他の部分を上方に曲げて他方の管端を前記一方
   の管端より高く位置させ、その他方の管端側に外
   部へ熱を放出する冷却部を設け、さらにその冷却
   部で凝縮液化した作動流体を流入させる給液管
   を、前記一方の管端の内部から他方の管端の内部
   までの間に内装し、かつその給液管を断熱被覆
   し、凝縮液化した作動流体を前記給液管を介して
   前記一方の管端の内部に還流させるよう構成した
   ヒートパイプにおいて、前記給液管のうち前記加
   熱部側で開口する管端より高い位置にある部分の
   内径が、該部分より低い位置にある部分の内径よ
   り小さく設定されていることを特徴とする逆勾配
   作動型長尺ヒートパイプ。