JPH0429245Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は受熱部とそれより高い位置に設けた
放熱部との間で顕熱として熱の輸送を行なう熱輸
送装置に関するものである。

従来の技術 高温部分と低温部分との間での積極的な熱輸送
を行なう手段として、最近ではヒートパイプが多
用されるようになつてきている。ヒートパイプは
空気などの非凝縮性ガスを排気したパイプ状の容
器の内部に、目的とする作動温度範囲で蒸発およ
び凝縮を行なう作動流体と毛細管圧力を発生させ
るウイツクとを封入した構成である。このヒート
パイプにあつては、外部からその一端部に与えた
熱によつて作動流体が蒸発し、その蒸気が放熱部
とした他端部に流れて放熱・凝縮することにより
作動流体の潜熱として熱の輸送を行なう。したが
つてヒートパイプの見掛け上の熱伝導率は極めて
高く、優れた熱輸送性能を得ることができる。

考案が解決しようとする問題点 しかるにヒートイプは外部から与えた熱によつ
て作動流体を蒸発させるものであるから、急激か
つ多量の入熱があつた場合には、作動流体が沸騰
し、それに伴つて振動や音が発生し、精密機器に
は使用し得ない問題があつた。また作動流体の突
沸が生じた場合、多孔構造であるウイツク中に気
泡が生じ、これが毛細管圧力の発生および作動液
の還流を阻害し、その結果、熱輸送能力の一時的
な低下を来たして温度が不安定になる問題があつ
た。さらにヒートパイプは前述したように高い熱
輸送能力を有しているものの、その製造にあたつ
ては、容器の内部から非凝縮性ガスを完全に排気
しなければならず、また動作時には作動流体が蒸
発するために容器の内部圧力が高くなり、したが
つて容器には高い気密性が要求されるなど、製造
作業に多くの困難があつた。

この考案は上記の事情に鑑み、容易に製造で
き、しかも安定した熱輸送を行なうことができ、
さらには放熱部における放熱効率が良好な装置を
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、上記の目的を達成するために、熱
輸送媒液を充填しかつ外部から熱を受ける受熱部
に、微小内径の多数本の毛細管を束ねてなる毛細
管群を、その下部を前記熱輸送媒液に浸漬させて
突き立て、またその毛細管群の上端部を、前記受
熱部より上方の位置において各毛細管が並列状と
なるように面状に展開させてその展開部分を放熱
部とし、さらにその放熱部の各毛細管を液還流管
を介して前記受熱部に連通させ、かつ前記各毛細
管の前記受熱部あるいは液還流管内での液面に対
する最高高さを、その毛細管によつて生じる毛細
管圧力による液面高さ以下に設定したことを特徴
とするものである。

作 用 この考案の装置では、各毛細管の最高高さがそ
の内部で生じる毛細管圧力による液面高さより低
く設定されているから、熱輸送媒液は毛細管の上
端部にまで上昇しており、その状態で受熱部に入
熱があると、熱輸送媒液の温度が上昇するととも
に熱輸送媒液が熱膨張するため、毛細管の内部の
熱輸送媒液が押し上げられてその膨張分の熱輸送
媒液が放熱部に流入する。放熱部では熱輸送媒液
の有する熱を外部に放出し、したがつて熱輸送媒
液はその顕熱として受熱部から放熱部に熱を輸送
する。放熱部において温度が低下しかつ体積を減
じた熱輸送媒液は液還流管を介して受熱部に重力
で還流し、ここで再度熱を受けて膨張するため、
毛細管から放熱部に対して熱輸送媒液が流入す
る。すなわちこの考案では、毛細管を用いること
により、その内部での液面高さが他の部分より大
幅に高くなるため、入熱による熱輸送媒液の膨張
により毛細管から放熱部に熱輸送媒液が流れ、さ
らに熱輸送媒液が液還流管を経て受熱部に還流
し、このように熱輸送媒液が受熱部と放熱部との
間で循環流動するとともに、その間に顕熱として
熱の輸送を行なう。

そして前途の放熱部は、毛細管群の上端部を、
各毛細管が並列状となるように面状に展開させた
展開部分によつて形成されている。このように放
熱部は毛細管が面状に展開された構成とされてい
るため、全体としてその表面積が著しく大きく、
そのため放熱効率が良好となる。また放熱部の毛
細管は、受熱部の熱輸送媒液に浸漬された部分か
ら一体に連続しているため、受熱部から放熱部に
至つてさらにその放熱部を出るまでの熱輸送媒液
の流れに対する抵抗が少なく、熱輸送媒液の循環
による熱輸送を円滑に行なうことができ、しかも
流路の接続部が受熱部から放熱部まで不要である
から、構造が簡単であるとともに、部品点数も少
なくて済む。

実施例 以下、この考案の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図はこの考案の一実施例の全体構成を示す
概略図であつて、受熱部１とそれより上方に設置
した放熱部３とを、毛細管群２と液還流管４とに
よつて環状に連通させ、さらに受熱部１に熱輸送
媒液５を充填した構成である。すなわち受熱部１
は外部から熱を受ける所定の容量の容器であつ
て、用途に応じて各種の構成とすることができ、
例えば第２図に示すように、矩形枠１１の両側に
ガラス等の透明板１２を貼り付けた中空平板体と
して構成することができ、このような構成であれ
ば、光の形態で入熱を行なうことができる。

また毛細管群２は、直径が50〜100μm程度の多
数本の石英製の毛細管２１を第３図に示すように
束ねたものであり、その下端部は受熱部１内の熱
輸送媒液５中に浸漬され、またその上端部は放熱
部３を構成している。

放熱部３は、熱を外部に放出するためのもので
あつて、前述の毛細管群２の多数本の毛細管２１
をその上端側で互いに並列状に位置するように面
状に展開した構成とされ、その下端部と前記受熱
部１とが液還流管４によつて連通されている。放
熱部３の具体的な例を示すと第４図および第５図
の通りであり、第４図に示す構成は、毛細管群２
の毛細管２１を上端側で１本ないし数本づつに分
け、それを第４図Ｂに示すように全体として偏平
となるよう並べ代えて平面状に展開し、さらにそ
れをジクザクに湾曲させ、そしてその偏平部分の
先端側で更に１本に束ねて液還流管４に連通させ
た構成である。このような構成であれば、毛細管
２１の内部を流れる熱輸送媒液５と外気との間の
伝熱抵抗が小さくなるので、放熱効率が良好とな
り、また放熱部３としての全表面積を大きく取る
ことができるので、放熱効率の良い放熱部とする
ことができる。また第５図に示す構成は、毛細管
群２の上端部で各毛細管２１を中空筒状の面をな
すように展開し、それをフイン３１を有する中空
管３２の内部に通し、かつ第５図Ｂに示すように
各毛細管２１を螺旋状の押え具３３によつて中空
管３２の内周面に押え付けた構成である。このよ
うな構成であれば、実質上、中空管３２の内周面
全体に熱輸送媒液５を分散させることになるの
で、放熱効率の良い放熱部３とすることができ
る。

そして前記受熱部１内に水等の熱輸送媒液５が
適当量充填されており、その受熱部１あるいはこ
れに連通する液還流管４の内部での液面６を基準
とした毛細管群２の最高高さＨが、毛細管２１に
おける毛細管圧力によつて維持することのできる
液面高さ以下設定されている。

つぎに上記の装置の作用について説明すると、
毛細管群２の最高高さＨが前述したように毛細管
圧力による液面高さ以下に設定されているから、
毛細管群２における熱輸送媒液６の液面は毛細管
群２の上端に維持され、したがつて受熱部１に外
部から入熱があると、受熱部１において熱輸送媒
液５が昇温しかつ熱膨脹するために、毛細管２１
内の熱輸送媒液５が膨張量に応じて放熱部３に押
し流される。放熱部３に流入した熱輸送媒液５は
ここで外部に熱を放出し、その温度が低下すると
ともに体積を減じ、しかる後、前記液還流管４を
介して重力により受熱部１に戻る。受熱部１に還
流した熱輸送媒液５は再度外部から熱を受けて膨
張するので、前述したように毛細管２１の内部の
熱輸送媒液５が再度放熱部３に押し流される。こ
のように熱輸送媒液５は毛細管２１における毛細
管圧力により放熱部３の近傍まで引き上げられる
とともに、受熱部１での熱膨脹により放熱部３に
対して押し出され、それ以降は重力によつて元の
受熱部１に戻り、結局加熱および放熱を行ないつ
つ受熱部１と放熱部３との間を循環流動する。そ
してこのように循環流動する間に受熱部１から放
熱部３にその顕熱として熱の輸送を行なう。

なお、放熱部３を第４図に示す構成とした場合
には、その扁平部分の面方向に沿つて空気を強制
的に流し、また第５図に示す構成とした場合には
中空管３２の内部に空気を強制的に流すことによ
り放熱を積極的に行なうようにしてもよい。

考案の効果 以上の説明のようにこの考案は、熱輸送媒液を
充填しかつ外部から熱を受ける受熱部に、微小内
径の多数本の毛細管を束ねてなる毛細管群を、そ
の下部を前記熱輸送媒体に浸漬させて突き立て、
またその毛細管群の上端部を、前記受熱部より上
方の位置において各毛細管が並列状となるように
面状に展開させてその展開部分を放熱部とし、さ
らにその放熱部の各毛細管を液還流管を介して前
記受熱部に連通させ、かつ前記各毛細管の前記受
熱部あるいは液還流管内での液面に対する最高高
さを、その毛細管によつて生じる毛細管圧力によ
る液面高さ以下に設定した構成であるから、受熱
部に対する入熱によつて熱輸送媒液を循環流動さ
せることができるとともに、その循環流動によつ
て熱を熱輸送媒液の顕熱として受熱部から受熱部
に対して輸送することができる。したがつてこの
考案では、熱輸送媒液の蒸発を生じさせないか
ら、ヒートパイプにおけるような振動や音が生じ
ず、安定して熱の輸送を行なうことができるとと
もに、精密機器などの冷却にも適用することがで
きる。そしてまたこの考案によれば、放熱部は毛
細管群を面状に展開した構成としているためその
表面積が著しく大きく、そのため放熱効率が高
く、また放熱部の毛細管は受熱部の熱輸送媒液に
浸漬された部分から一体に連続しているため、受
熱部から放熱部に至つてさらにその放熱部を出る
までの間における熱輸送媒液の流れに対する抵抗
が少なく、したがつて熱輸送媒液の循環による熱
輸送を円滑に行なうことができ、さらには流路接
続部が受熱部から放熱部まで不要であるため、構
造が簡単でかつ部品点数も少なくて済む等の効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の全体構成を示す
概略図、第２図は受熱部の例を示す部分斜視図、
第３図は第１図の−線に沿う拡大断面図、第
４図Ａは放熱部の一例の斜視図、第４図Ｂは第４
図ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面図、第５図Ａは放熱部
の他の例の断面図、第５図Ｂは第５図ＡのＢ−Ｂ
線に沿う断面図である。 １……受熱部、２……毛細管群、３……放熱
部、４……液還流管、５……熱輸送媒液、２１…
…毛細管、Ｈ……（毛細管群の）最高高さ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱輸送媒液を充填しかつ外部から熱を受ける受
   熱部に、微小内径の多数本の毛細管を束ねてなる
   毛細管群を、その下部を前記熱輸送媒液に浸漬さ
   せて突き立て、またその毛細管群の上端部を、前
   記受熱部より上方の位置において各毛細管が並列
   状となるように面状に展開させてその展開部分を
   放熱部とし、さらにその放熱部の各毛細管を液還
   流管を介して前記受熱部に連通させ、かつ前記各
   毛細管の前記受熱部あるいは液還流管内での液面
   に対する最高高さを、その毛細管によつて生じる
   毛細管圧力による液面高さ以下に設定したことを
   特徴とする熱輸送装置。