JPH0545465U - フアイバーウイツクを有するヒートパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱輸送距離を長くし、また作動液の還流高さ
を高くする。 【構成】 密閉管に封入した作動流体を、密閉管の蒸発
部に与えた熱によって蒸発させるとともに、その蒸気を
密閉管の凝縮部において放熱させて凝縮させることによ
り熱輸送を行うヒートパイプであって、密閉管の内部の
うち蒸発部と凝縮部との間に、多数本のカーボンファイ
バー２からなるウイックを配置し、かつそのカーボファ
イバーのうち少なくとも蒸発部に位置する部分の外周面
に酸化第二銅からなる被膜４を形成し、カーボンファイ
バー２の作動流体とのぬれ性を改善して作動流体の接触
角を小さくし、それにより毛細管圧力を高くする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はヒートパイプに関し、特に線径の細いファイバーを素材としたウイ ックを有するヒートパイプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

周知のようにヒートパイプは、脱気した密閉管に水やフロンあるいはアルコー ルなどの目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を封入したものであり、 その一端部を加熱するとともに他方の端部を冷却することにより、封入した作動 流体が蒸発して冷却側の端部に流れた後に凝縮し、このような蒸発および凝縮を 伴う作動流体の循環流動によって熱を輸送する。また放熱して凝縮した作動流体 を蒸発部に還流させる必要があるので、一般的なヒートパイプでは、毛細管圧力 を生じさせるウイックを密閉管の内部に設けている。

【０００３】 このウイックとして、密閉管の内面に刻み込んだ細溝や金属メッシュ、あるい は多孔質焼結体等が知られている。これらはいずれも蒸発部でのメニスカスの低 下によって毛細管圧力を生じさせて作動液を凝縮部から蒸発部に還流させるもの であるが、実効毛細管半径が充分には小さくならないので、得られる毛細管圧力 が低く、その結果、作動流体を還流させ得る距離が短く、また溝ウイックや焼結 体ウイックでは可撓性を得られないなどの不都合があった。

【０００４】 そこで本出願人は、カーボンファイバーをウイックに用いたヒートパイプを特 公昭６１−４１３９８号によって提案した。これはカーボンファイバーを密閉管 の内部に、その軸線方向および螺旋方向に沿わせて配置したものであり、カーボ ンファイバーが数μｍないし数十μｍの径の極細線であることにより、実効毛細 管半径が小さくなって高い毛細管圧力を得ることができ、したがって作動液の還 流距離が長くなり、もしくは還流高さが高くなるので、実質的な熱輸送距離を長 くすることができる。またこのようなヒートパイプでは、カーボンファイバーに 可撓性があり、かつ高強度であることにより、可撓性のあるヒートパイプとする ことができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで毛細管圧力は上述したように、実効毛細管半径が小さいほど高くなる が、メニスカスの周辺部分での接触角にも関連して変化する。そしてこの接触角 は、液体とこれが接触する管壁との所謂ぬれ性によって大きく影響を受け、ぬれ 性に優れているほど接触角が小さくなる。しかるに前述したカーボンファイバー は実効毛細管半径を小さくすることができるが、水とのぬれ性が悪く、換言すれ ば撥水性があるので、水の接触角が大きくなる。したがって水を作動流体とした ヒートパイプにカーボンファイバーウイックを使用した場合には、カーボンファ イバーが極細線であることの利点を生かしきれず、必ずしも毛細管圧力を充分に は高め得ない問題があった。

【０００６】 この考案は上記の事情を背景としてなされたもので、カーボンファイバーの特 性を充分に生かして高い毛細管圧力を得ることのできる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】

この考案は、上記の目的を達成するために、密閉管に封入した作動流体を、密 閉管の蒸発部に与えた熱によって蒸発させるとともに、その蒸気を密閉管の凝縮 部において放熱させて凝縮させることにより熱輸送を行うヒートパイプにおいて 、前記密閉管の内部のうち前記蒸発部と凝縮部との間に、多数本のカーボンファ イバーからなるウイックが配置され、かつそのカーボファイバーのうち少なくと も前記蒸発部に位置する部分の外周面に酸化第二銅からなる被膜が形成されてい ることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】

この考案のヒートパイプにおいては、放熱して凝縮した作動流体はカーボンフ ァイバーを複数本束ねてなるウイックを介して蒸発部に還流する。そのカーボン ファイバーは酸化第二銅からなる被膜を形成したものであって、作動流体とのぬ れ性に優れている。したがって前記ウイックにおいては、カーボンファイバーの 線径が細いことによって実効毛細管半径が小さくなり、かつ作動流体とのぬれ性 が優れていることによって作動流体の接触角が小さくなるので、ウイックで生じ る毛細管圧力が高くなり、ひいては熱輸送の可能な距離が長く、また作動流体を 還流させ得る高さが高くなる。

【０００９】

【実施例】

つぎにこの考案の実施例を図面を参照して説明する。図１ないし図３はこの考 案の実施例を示す図であって、密閉管１の内部には真空脱気した後に、作動流体 として水が封入されており、その密閉管１の内面には多数本のカーボンファイバ ー２を束ねてなるウイック３が設けられている。このカーボンファイバー２は、 線径が数μｍないし数十μｍ程度の細いものであって、その外周面には、図１に 拡大して模式的に示すように酸化第二銅（Ｃu Ｏ）からなる被膜４が形成されて いる。このカーボンファイバー２は密閉管１の内面に添わせてかつ互いに密着し て配置されるとともに、その内側に配置した螺旋状の押え具５により密閉管１の 内面に向けて押えつけられて固定されている。

【００１０】 上記のヒートパイプも従来一般のヒートパイプと同様に、その長手方向の一端 部に熱を与えてここを蒸発部６とするとともに、他方の端部から熱を奪ってここ を凝縮部７とすることにより動作する。すなわち蒸発部６においては、外部から の入熱によって作動流体が蒸発し、その蒸気が凝縮部７に流れた後に放熱して凝 縮し、その結果、作動流体がその蒸発潜熱として熱を輸送する。凝縮した作動流 体はウイック３に浸透し、これに対して蒸発部６においては、ウイック３の内周 面側から作動流体の蒸発が生じてメニスカスが低下するから、ウイック３では毛 細管圧力によるポンプ作用が生じ、作動液は凝縮部７から蒸発部６に還流する。

【００１１】 その場合、蒸発部６においては、ウイック３を形成しているカーボンファイバ ー２の線径が極めて細いことにより、各カーボンファイバー２同士の間における メニスカスでの実効毛細管半径が小さくなり、これに加え、各カーボンファイバ ー２の外周面には酸化第二銅の被膜４が形成されて作動流体とのぬれ性が良好で 、作動流体の接触角が小さくなっているから、ウイック３において発生する毛細 管圧力が高くなる。したがって上述したヒートパイプでは、作動液の還流距離が 長い場合であっても、作動液を蒸発部に対して充分に還流させることができ、そ の結果、熱輸送距離の長いヒートパイプとすることができる。また発生する毛細 管圧力が高いことにより、作動流体を重力に抗してある程度高い位置まで上昇さ せることができるので、上述したヒートパイプは、高い位置から低い位置へ熱を 輸送する所謂トップヒートモードでの使用が可能になる。

【００１２】 なお、この考案においては、カーボンフアイバーを単に束ねて密閉管の内面に 所謂縦添えしてもよいが、これに替えてカーボンファイバーを密閉管の内面に螺 旋状に添わせて配置してもよく、またカーボンファイバーをメッシュに編んでウ イックとしてもよく、さらにはこれらを併用してもよい。

【００１３】 またこの考案では、作動流体は水に限定されず、フロンなどの他の凝縮性の流 体であってもよい。

【００１４】

【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によれば、実効毛細管 半径を小さくすることのできるカーボンファイバーの作動流体とのぬれ性を改善 して毛細管圧力を高くすることができるので、熱輸送距離を長くし、また高低差 の大きいトップヒートモードでの熱輸送を行うことのできるヒートパイプを得る ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例でウイックを形成するカー
ボンファイバーの拡大断面図である。

【図２】この考案の一実施例を示す一部破断した斜視図
である。

【図３】その断面図である。

【符号の説明】

１…密閉管、 ２…カーボンファイバー、 ３…ウイッ
ク、 ４…被膜、 ６…蒸発部、 ７…凝縮部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 益子 耕一 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)考案者 杉原 伸一 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)考案者 伊藤 雅彦 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)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱気した密閉管に封入した作動流体を、
   密閉管の蒸発部に与えた熱によって蒸発させるととも
   に、その蒸気を密閉管の凝縮部において放熱させて凝縮
   させることにより熱輸送を行うヒートパイプにおいて、 前記密閉管の内部のうち前記蒸発部と凝縮部との間に、
   多数本のカーボンファイバーからなるウイックが配置さ
   れ、かつそのカーボファイバーのうち少なくとも前記蒸
   発部に位置する部分の外周面に酸化第二銅からなる被膜
   が形成されていることを特徴とするファイバーウイック
   を有するヒートパイプ。