JPH05248777A - トップヒート用分離型ヒートパイプ - Google Patents

トップヒート用分離型ヒートパイプ

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JPH05248777A
JPH05248777A JP8322992A JP8322992A JPH05248777A JP H05248777 A JPH05248777 A JP H05248777A JP 8322992 A JP8322992 A JP 8322992A JP 8322992 A JP8322992 A JP 8322992A JP H05248777 A JPH05248777 A JP H05248777A
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JP
Japan
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heat
working fluid
pipe
evaporation
evaporator
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Pending
Application number
JP8322992A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Sugihara
伸一 杉原
Itaru Yamamoto
格 山本
Shotaro Yoshida
昭太郎 吉田
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トップヒートモードで熱輸送が可能な分離型
ヒートパイプを提供することを目的とする。 【構成】 蒸発部1が凝縮部2に対して高い位置にあ
り、これらは全体として循環路を形成するよう蒸気管3
および液流管4によって接続され、その内部に作動流体
が封入されている。液流管4には、蒸発部1に与える高
温流体Hの一部を供給して加熱することにより動作する
熱駆動ポンプ20が介装され、凝縮部2に溜った液相作
動流体をその熱駆動ポンプ20で蒸発部1に汲み上げ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は蒸発部と凝縮部とを分
離した構造のヒートパイプに関し、特に高い位置から低
い位置への熱輸送が可能なトップヒート用のヒートパイ
プに関するものである。
【0002】
【従来の技術】分離型ヒートパイプの基本的な構造を図
2に示す。この種のヒートパイプは、蒸発部1と凝縮部
2とを蒸気管3および液流管4によって全体が循環路と
なるよう接続したものであって、その蒸発部1は、上部
ヘッダー管5と下部ヘッダー管6との間に多数本の蒸発
管7を設けた構成であり、また凝縮部2も同様に、上部
ヘッダー管8と下部ヘッダー管9との間に多数本の放熱
管10を設けた構成である。そして各上部ヘッダー管
5,8同士が蒸気管3によって接続され、また下部ヘッ
ダー管6,9同士が液流管4によって接続されている。
【0003】このようにして全体として循環路を形成す
るよう接続された管路の内部には、空気などの非凝縮性
ガスを排気した状態で、フロン等の凝縮性流体が作動流
体として封入されている。
【0004】したがって蒸発部1を加熱する一方、凝縮
部2を冷却してこれらの間に温度差を与えれば、蒸発部
1において作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その
蒸気が蒸気管3を経て凝縮部2に流れる。凝縮部2にお
いては作動流体蒸気が放熱して凝縮し、液化した作動流
体は液流管4を経て蒸発部1に還流し、再度加熱されて
蒸発する。このように作動流体が蒸発および凝縮を伴っ
て循環流動することにより、主にその蒸発潜熱として蒸
発部1から凝縮部2に熱を輸送する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した分離型ヒート
パイプにおける蒸発部1から凝縮部2への作動流体蒸気
の流動は、蒸発部1と凝縮部2との圧力差によって生じ
る。これに対して液相作動流体を凝縮部2から蒸発部1
に還流させる機能はヒートパイプ自体にはないので、従
来一般には、凝縮部2を蒸発部1より高い位置に配置
し、重力によって液相の作動流体を蒸発部1へ還流させ
ている。したがって従来の分離型ヒートパイプでは、凝
縮部2を蒸発部1より高い位置に配置せざるを得ず、換
言すれば上方向へ熱を輸送するボトムヒートにしか使用
できず、用途が限られる不都合があった。
【0006】この発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、特別な駆動力を外部から与えることなくトップヒー
トモードで使用することのできる分離型ヒートパイプを
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、外部からの入熱によって作動流体を
蒸発させる蒸発部と、外部への放熱によって作動流体蒸
気を凝縮させる凝縮部とを、作動流体蒸気を流通させる
蒸気管と凝縮した作動流体を流通させる液流管とによっ
て全体として循環路を形成するよう連結し、かつ前記蒸
発部を前記凝縮部より高い位置に配置したトップヒート
用分離型ヒートパイプにおいて、前記凝縮部から蒸発部
に向けて液相の作動流体を流す前記液流管に、内部の液
体の気泡の発生と消滅とによって揚液を行う熱駆動ポン
プを介装するとともに、前記蒸発部に与える熱の一部を
その熱駆動ポンプに与えるよう構成したことを特徴とす
るものである。
【0008】
【作用】この発明の分離型ヒートパイプにおいても作動
流体は蒸発部で蒸発し、その蒸気は圧力の低い凝縮部に
流れ、ここで放熱することにより蒸発潜熱として熱を輸
送する。この発明においては、その蒸発部が凝縮部より
高い位置にあるから、熱輸送は高い位置から低い位置へ
下方向に向けて行われ、したがって放熱して凝縮した液
相の作動流体は低い位置に溜ることになる。一方、凝縮
部から蒸発部に向かう液流管に介装した熱駆動ポンプに
は、蒸発部に対して与える熱の一部が与えられており、
その結果、ここで作動流体の沸騰による気泡の発生およ
びその気泡の消滅が起り、それに伴う圧力の変動によっ
て液相の作動流体が凝縮部から汲み上げられ、上方に位
置する蒸発部に供給される。すなわち作動流体蒸気の凝
縮部に向けた下降流および液相作動流体の蒸発部に向け
た上昇流が生じ、作動流体は蒸発および凝縮を伴って継
続して循環流動するので、高い位置にある蒸発部から低
い位置にある凝縮部に対する熱輸送が継続して行われ
る。
【0009】
【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明する。
【0010】図1はこの発明の一実施例を原理的に示す
模式図であって、蒸発部1は従来のものと同様に、上部
ヘッダー管5と下部ヘッダー管6との間に多数本の蒸発
管7を設けた構成であり、また凝縮部2も同様に、上部
ヘッダー管8と下部ヘッダー管9との間に多数本の放熱
管10を設けた構成である。これらの蒸発部1と凝縮部
2とは図1に示すように、蒸発部1が高い位置にあるよ
う配置され、蒸発部1は高温流体Hに曝され、また凝縮
部2は低温流体Cに曝されている。
【0011】そして各上部ヘッダー管5,8同士が蒸気
管3によって接続され、また下部ヘッダー管6,9同士
が、熱駆動ポンプ20を介装した液流管4によって接続
されている。
【0012】ここで熱駆動ポンプ20は、外部から加熱
することにより液体を沸騰させ、その結果生じた気泡が
つぶれることに伴う圧力変化によって液体を汲み上げる
ものであって、上部加熱管21と下部加熱管22とがほ
ぼ水平にかつ互いに平行に配置されており、それらの加
熱管21,22の吸込端(図1の左端)が、上部加熱管
21より高い位置に屈曲部23のある吸込管24および
逆止弁25を介して下側の液流管4に接続されている。
また各加熱管21,22の吐出端(図1の右端)が、吐
出管26および逆止弁27を介して上側の液流管4に接
続されている。さらに各加熱管21,22は、高温流体
Hの一部が供給される加熱器28の内部に配置されてい
る。
【0013】上述した分離型ヒートパイプは、蒸発部1
と凝縮部2とを蒸気管3および液流管4により接続する
ことによって密閉した循環路を形成しており、その内部
には、水やフロンなどの凝縮性の流体のみが作動流体と
して封入されている。
【0014】したがって図1に示す分離型ヒートパイプ
では、蒸発部1に対して高温流体Hからの入熱があり、
その内部では液相の作動流体が加熱されて蒸発し、その
蒸気が蒸気管3を通って凝縮部2に流れる。凝縮部2は
低温流体Cによって冷却されているので、作動流体蒸気
は凝縮部2で放熱して液化する。すなわち作動流体が蒸
発部1から凝縮部2にその蒸発潜熱として熱を輸送す
る。
【0015】凝縮した作動流体は凝縮部2の底部に一旦
溜るが、これは熱駆動ポンプ20によって蒸発部1に汲
み上げられる。すなわち前記加熱器28には高温流体H
の一部が供給されていて、ここに収容してある加熱管2
1,22が加熱されているから、その内部では液相の作
動流体が沸騰する。沸騰によって生じた気泡の一部は、
加熱管21,22の内部や吐出管26の内部でつぶれる
ので、それに伴い圧力変化が生じ、その結果、上部加熱
管21から液相の作動流体が吸引され、また同時に下部
加熱管22にも液相の作動流体が流入する。これらの加
熱管21,22は逆止弁25,27を介して液流管4に
接続されているので、加熱管21,22の内部での気泡
の発生およびその気泡がつぶれることに伴う加熱管2
1,22内への液相作動流体の吸い込みが繰り返し生じ
ることにより、凝縮部2の底部に溜った液相の作動流体
が熱駆動ポンプ20を経て高い位置にある蒸発部1へ汲
み上げられる。そして蒸発部1へ汲み上げられた作動流
体は、外部からの入熱によって再度加熱されて蒸発し、
その蒸気が蒸気管3を経て凝縮部2に流れることによ
り、熱輸送を行う。
【0016】したがって上記の分離型ヒートパイプで
は、凝縮部2を低い位置に設け、ここで液化した作動流
体を高い位置にある蒸発部1へ汲み上げることができる
から、高い位置から低い位置への熱輸送、すなわちトッ
プヒートモードでの熱輸送を実行することができる。し
かも液相作動流体の蒸発部1への還流は、蒸発部1に与
える熱の一部を使って動作する熱駆動ポンプ20によっ
て行うので、外部から特別な駆動力を与えることなくト
ップヒートモードでの熱輸送を継続して行うことができ
る。
【0017】なお、上記の実施例では、蒸発部や凝縮部
を、蒸発管もしくは放熱管を格子状に配列した構成とし
たが、この発明における蒸発部や凝縮部は、上記の実施
例で示したもの以外に、必要に応じて適宜の構成のもの
を採用することができる。
【0018】また熱駆動ポンプは原理的には上述した実
施例で説明したとおりのものであるが、具体的な構成は
図1に示すものに限定されないのであって、従来知られ
ている各種の構成のものを使用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなようにこの発明
によれば、トップヒートモードでの熱輸送を行うことが
でき、しかも熱駆動ポンプを用いたことにより外部から
特別な駆動力を入力する必要がないので、使用可能領域
の広い分離型ヒートパイプとすることができる。また熱
駆動ポンプに与えられた熱は、その内部の作動流体が蒸
発部に運ぶので熱効率への影響が極めて少なく、かつま
た蒸発部には熱駆動ポンプで予熱された作動流体が供給
されるので、蒸発部における作動流体の沸騰がスムース
に生じ、立上がりの速いヒートパイプとすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を原理的に示す模式図であ
る。
【図2】分離型ヒートパイプの一般的な構成を説明する
ための模式図である。
【符号の説明】
1 蒸発部 2 凝縮部 3 蒸気管 4 液流管 20 熱駆動ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 格 茨城県つくば市小野川16番3 工業技術院 資源環境技術総合研究所内 (72)発明者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 望月 正孝 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部からの入熱によって作動流体を蒸発
    させる蒸発部と、外部への放熱によって作動流体蒸気を
    凝縮させる凝縮部とを、作動流体蒸気を流通させる蒸気
    管と凝縮した作動流体を流通させる液流管とによって全
    体として循環路を形成するよう連結し、かつ前記蒸発部
    を前記凝縮部より高い位置に配置したトップヒート用分
    離型ヒートパイプにおいて、 前記凝縮部から蒸発部に向けて液相の作動流体を流す前
    記液流管に、内部の液体の気泡の発生と消滅とによって
    揚液を行う熱駆動ポンプを介装するとともに、前記蒸発
    部に与える熱の一部をその熱駆動ポンプに与えるよう構
    成したことを特徴とするトップヒート用分離型ヒートパ
    イプ。
JP8322992A 1992-03-05 1992-03-05 トップヒート用分離型ヒートパイプ Pending JPH05248777A (ja)

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CN1330922C (zh) * 2002-01-22 2007-08-08 汉尼·迪那 具有泵辅助的热管回路
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