JPH0645173Y2 - 熱輸送装置 - Google Patents
熱輸送装置Info
- Publication number
- JPH0645173Y2 JPH0645173Y2 JP3007787U JP3007787U JPH0645173Y2 JP H0645173 Y2 JPH0645173 Y2 JP H0645173Y2 JP 3007787 U JP3007787 U JP 3007787U JP 3007787 U JP3007787 U JP 3007787U JP H0645173 Y2 JPH0645173 Y2 JP H0645173Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- groove
- liquid
- working fluid
- heat radiating
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- Expired - Lifetime
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は，熱輸送装置（以下ヒートパイプと記
す。），特に熱輸送力の向上した溝切りされたヒートパ
イプに関する。
す。），特に熱輸送力の向上した溝切りされたヒートパ
イプに関する。
第２図は例えば刊行物｛電気学会雑誌第99巻第５号20頁
（昭54年刊行）｝に記載された従来の平板形ヒートパイ
プの一部を切り欠いて内部を示す斜視図であり，図にお
いて（１）は平面形ヒートパイプ内壁面に切られた毛管
用の溝である。（２）は平板形ヒートパイプ内部を脱気
後適量封入したフロン・メチルアルコールなどの作動流
体である。以下の説明では液状作動流体を液（2a），ま
た蒸気状作動流体を蒸気（2b）とする。
（昭54年刊行）｝に記載された従来の平板形ヒートパイ
プの一部を切り欠いて内部を示す斜視図であり，図にお
いて（１）は平面形ヒートパイプ内壁面に切られた毛管
用の溝である。（２）は平板形ヒートパイプ内部を脱気
後適量封入したフロン・メチルアルコールなどの作動流
体である。以下の説明では液状作動流体を液（2a），ま
た蒸気状作動流体を蒸気（2b）とする。
（３）は受熱部，（４）は放熱部であり，図中矢印は熱
の移動方向を示し，溝（１）は受熱部（３）から放熱部
（４）の方向に切られている。なお第３図は第２図に示
した従来の溝（１）の一つを示す斜視図であり，（3a）
は受熱部溝，（4a）は放熱部溝，（5a）は受熱部（３）
及び放熱部（４）間の溝で断熱部溝であり，受熱部
（３）から放熱部（４）に至るまで一様な溝構造であ
る。
の移動方向を示し，溝（１）は受熱部（３）から放熱部
（４）の方向に切られている。なお第３図は第２図に示
した従来の溝（１）の一つを示す斜視図であり，（3a）
は受熱部溝，（4a）は放熱部溝，（5a）は受熱部（３）
及び放熱部（４）間の溝で断熱部溝であり，受熱部
（３）から放熱部（４）に至るまで一様な溝構造であ
る。
次に動作について説明する。受熱部（３）が熱を受ける
と，受熱部（３）の溝（１）にあった液（2a）は蒸発し
てそれまでの作動流体（２）圧力よりも若干高い蒸気
（2b）となって平板形ヒートパイプ中央の空間を通り放
熱部（４）へと流れる。そしてこの蒸気（2b）は放熱部
（４）で冷却されるため凝縮液化して放熱部（４）の溝
（１）に溜る。これらの動作により受熱部（３）の溝
（１）では液（2a）が不足し，放熱部（４）の溝（１）
では液（2a）が過剰となるが，溝（１）の毛管力により
溝（１）中を放熱部（４）から受熱部（３）へと液（2
a）が流れるため，これらの動作は連続的に行われる。
また上記作動流体（２）の移動により受熱部（３）から
放熱部（４）へ熱が輸送される。
と，受熱部（３）の溝（１）にあった液（2a）は蒸発し
てそれまでの作動流体（２）圧力よりも若干高い蒸気
（2b）となって平板形ヒートパイプ中央の空間を通り放
熱部（４）へと流れる。そしてこの蒸気（2b）は放熱部
（４）で冷却されるため凝縮液化して放熱部（４）の溝
（１）に溜る。これらの動作により受熱部（３）の溝
（１）では液（2a）が不足し，放熱部（４）の溝（１）
では液（2a）が過剰となるが，溝（１）の毛管力により
溝（１）中を放熱部（４）から受熱部（３）へと液（2
a）が流れるため，これらの動作は連続的に行われる。
また上記作動流体（２）の移動により受熱部（３）から
放熱部（４）へ熱が輸送される。
次に溝（１）形状と熱輸送量の関係について説明する。
第４図は受熱部（３）における溝（１）断面図を，また
第５図は放熱部（４）における溝（１）断面図を示して
いる。第4,5図とも（Ｃ）は溝山巾，（Ｗ）は溝巾，
（Ｈ）は溝深さの寸法，（Ａ）は液膜の最も薄い部分で
ある。また図中に示す矢印は熱の流れる方向を意味して
いる。
第５図は放熱部（４）における溝（１）断面図を示して
いる。第4,5図とも（Ｃ）は溝山巾，（Ｗ）は溝巾，
（Ｈ）は溝深さの寸法，（Ａ）は液膜の最も薄い部分で
ある。また図中に示す矢印は熱の流れる方向を意味して
いる。
なお なお，熱は平板形ヒートパイプ外壁から内部に或いは内
部から外壁へ伝わることによって，受熱部（３）から放
熱部（４）へ伝えられるが，このとき第4,5図に示す溝
（１）部において壁を構成する材料の熱伝導率の値は壁
がアルミニウム等の金属でできているとすると，溝
（１）内液（2a）の熱伝導率の値に比べて100倍以上大
きい。したがって平板形ヒートパイプの外壁へ内部への
熱伝達は第4,5図において溝山の部分を通って伝えられ
ることになる。すなわち第４図に示す受熱部（３）の場
合，液（2a）の蒸発は気液界面で行われるが，液（2a）
と壁の熱伝導率の違いから液膜の薄い部分（Ａ）に集中
するため熱は溝山の部分を通る。また第５図に示す放熱
部（４）の場合，蒸気（2b）の凝縮は熱が流れ易い溝山
の部分で行われ，凝縮液化した液（2a）のみ溝（１）内
に流れ込む。いわゆる受熱部（３）も放熱部（４）も溝
山（ｃ）が大きく，溝深さ（Ｈ）が短いほど，そこでの
熱伝達が盛んに行われることになり，熱輸送量が増す。
部から外壁へ伝わることによって，受熱部（３）から放
熱部（４）へ伝えられるが，このとき第4,5図に示す溝
（１）部において壁を構成する材料の熱伝導率の値は壁
がアルミニウム等の金属でできているとすると，溝
（１）内液（2a）の熱伝導率の値に比べて100倍以上大
きい。したがって平板形ヒートパイプの外壁へ内部への
熱伝達は第4,5図において溝山の部分を通って伝えられ
ることになる。すなわち第４図に示す受熱部（３）の場
合，液（2a）の蒸発は気液界面で行われるが，液（2a）
と壁の熱伝導率の違いから液膜の薄い部分（Ａ）に集中
するため熱は溝山の部分を通る。また第５図に示す放熱
部（４）の場合，蒸気（2b）の凝縮は熱が流れ易い溝山
の部分で行われ，凝縮液化した液（2a）のみ溝（１）内
に流れ込む。いわゆる受熱部（３）も放熱部（４）も溝
山（ｃ）が大きく，溝深さ（Ｈ）が短いほど，そこでの
熱伝達が盛んに行われることになり，熱輸送量が増す。
一方，溝（１）を流れる液（2a）の流動抵抗は，溝巾
（Ｗ），溝深さ（Ｈ）が大きいほど，小さくなり，熱輸
送量が大きくなる。
（Ｗ），溝深さ（Ｈ）が大きいほど，小さくなり，熱輸
送量が大きくなる。
以上の説明から解るように，平板形ヒートパイプの単位
巾当りの熱輸送量を大きくしようとするとき，第4,5図
における溝山巾（Ｃ），溝巾（Ｗ），溝深さ（Ｈ）の各
寸法は熱伝達と流動抵抗のどちらを重視するかで相反す
る値が出る。しかしどちらか一方を犠牲にしても熱輸送
量は小さくなるため，実際には，熱伝達と流動抵抗をそ
れぞれ少しづつ犠牲にした溝（１）形状を採用すること
になる。
巾当りの熱輸送量を大きくしようとするとき，第4,5図
における溝山巾（Ｃ），溝巾（Ｗ），溝深さ（Ｈ）の各
寸法は熱伝達と流動抵抗のどちらを重視するかで相反す
る値が出る。しかしどちらか一方を犠牲にしても熱輸送
量は小さくなるため，実際には，熱伝達と流動抵抗をそ
れぞれ少しづつ犠牲にした溝（１）形状を採用すること
になる。
〔考案が解決しようとする問題点〕 従来の平板形ヒートパイプは以上のように構成されてい
るため，受熱部（３）と放熱部（４）間の熱伝達に関係
のない平板形ヒートパイプ断熱部溝（5a）においても受
熱部（３），放熱部（４）と同様に流動抵抗を小さくす
る溝寸法が犠牲にされた形で決まっている問題があっ
た。すなわち，断熱部溝（5a）の距離が長い場合には熱
輸送量を意味のない形状決定のために小さくする問題が
あった。
るため，受熱部（３）と放熱部（４）間の熱伝達に関係
のない平板形ヒートパイプ断熱部溝（5a）においても受
熱部（３），放熱部（４）と同様に流動抵抗を小さくす
る溝寸法が犠牲にされた形で決まっている問題があっ
た。すなわち，断熱部溝（5a）の距離が長い場合には熱
輸送量を意味のない形状決定のために小さくする問題が
あった。
この考案は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので，熱輸送量の大きなヒートパイプを得ることを
目的とする。
たもので，熱輸送量の大きなヒートパイプを得ることを
目的とする。
この考案の熱輸送装置は，内壁に毛管用の溝を設け，内
部に作動流体が封入されている容器を有し，受熱部で作
動流体を蒸発させ，放熱部で作動流体を凝縮させ，凝縮
した作動流体を毛管用の溝を通って受熱部に送って熱輸
送するものにおいて，上記受熱部と放熱部の溝の断面積
を上記受熱部と放熱部間の溝の断面積より小としたもの
である。
部に作動流体が封入されている容器を有し，受熱部で作
動流体を蒸発させ，放熱部で作動流体を凝縮させ，凝縮
した作動流体を毛管用の溝を通って受熱部に送って熱輸
送するものにおいて，上記受熱部と放熱部の溝の断面積
を上記受熱部と放熱部間の溝の断面積より小としたもの
である。
この考案における受熱部と放熱部間の溝の断面積が，受
熱部と放熱部の溝より大きいので，液（2a）の流速が小
さくなることにより流動抵抗が小さくなり，液（2a）の
循環量を増すことができ，大きな熱輸送が可能となる。
熱部と放熱部の溝より大きいので，液（2a）の流速が小
さくなることにより流動抵抗が小さくなり，液（2a）の
循環量を増すことができ，大きな熱輸送が可能となる。
第１図は，この考案の一実施例に係わるヒートパイプの
溝の一つを示す斜視図であり，（3a）は受熱部（３）の
溝，（4a）は放熱部（４）の溝，（5a）は受熱部（３）
の放熱部（４）間の断熱部溝であり，それぞれの溝はつ
ながっている。このとき溝（5a）の巾は溝（3a），（4
a）に比べて大きい。なお平板形ヒートパイプ全体の概
念は第２図に示す従来例と同様であり，説明を省略す
る。
溝の一つを示す斜視図であり，（3a）は受熱部（３）の
溝，（4a）は放熱部（４）の溝，（5a）は受熱部（３）
の放熱部（４）間の断熱部溝であり，それぞれの溝はつ
ながっている。このとき溝（5a）の巾は溝（3a），（4
a）に比べて大きい。なお平板形ヒートパイプ全体の概
念は第２図に示す従来例と同様であり，説明を省略す
る。
次に動作について説明する。
受熱部（３）から放熱部（４）に熱輸送が行われる過程
については従来例と同様であり説明を省略する。ここで
は溝（１）内を流れる液（2a）の流動抵抗と熱輸送量の
関係について説明する。
については従来例と同様であり説明を省略する。ここで
は溝（１）内を流れる液（2a）の流動抵抗と熱輸送量の
関係について説明する。
第６図はこの考案の一実施例に係わる受熱部及び放熱部
の溝の断面図，第７図はこの考案の一実施例に係わる受
熱部と放熱部間の溝の断面図であり，（10）は液の曲率
半径である。それによると，気液界面の形状は，蒸気圧
力PgKg/cm2と、液圧力PlKg/cm２の差に平衡するように
曲率半径Rgmのメニスカスとして決まるが，その平衡式
は次式で与えられる。
の溝の断面図，第７図はこの考案の一実施例に係わる受
熱部と放熱部間の溝の断面図であり，（10）は液の曲率
半径である。それによると，気液界面の形状は，蒸気圧
力PgKg/cm2と、液圧力PlKg/cm２の差に平衡するように
曲率半径Rgmのメニスカスとして決まるが，その平衡式
は次式で与えられる。
ただしσは液（2a）の表面張力Kg/m いま溝（4a）端で，ある曲率半径Rgのとき（液量にもよ
るが蒸気空間が大きい場合はPg−Plの値は小さくRg≠
０）溝（4a）端から離れるに従って一般的には流体損失
圧力が積算されるためPgは正の方向に大きく，またPlは
負の方向に大きくなって上式Pg−Plの値が大きくなる。
すなわち溝（4a）端から離れるに従ってRgの値は小さく
なり,Rgの値が０になるとそれ以上の部分で作動流体
（２）の循環が無くなり，平板形ヒートパイプとしての
働きをしなくなる。
るが蒸気空間が大きい場合はPg−Plの値は小さくRg≠
０）溝（4a）端から離れるに従って一般的には流体損失
圧力が積算されるためPgは正の方向に大きく，またPlは
負の方向に大きくなって上式Pg−Plの値が大きくなる。
すなわち溝（4a）端から離れるに従ってRgの値は小さく
なり,Rgの値が０になるとそれ以上の部分で作動流体
（２）の循環が無くなり，平板形ヒートパイプとしての
働きをしなくなる。
これらのことより平板形ヒートパイプにおける最大熱輸
送量は溝（3a）端でRgが丁度０になる液（2a）循環量と
作動流体（２）の蒸発潜熱の積から決まり 当然蒸気
（2b），液（2a）合計流体損失圧力が小さい方が液（2
a）循環が増し最大熱輸送量も大きくなることがわか
る。
送量は溝（3a）端でRgが丁度０になる液（2a）循環量と
作動流体（２）の蒸発潜熱の積から決まり 当然蒸気
（2b），液（2a）合計流体損失圧力が小さい方が液（2
a）循環が増し最大熱輸送量も大きくなることがわか
る。
一方第１図における溝（3a），（4a）と溝（5a）との境
におけるRgの値はそれぞれの部分で同一になる（Pg−P
l）の値は溝（１）の各場所で上記説明のとおり異なる
ものの第６図と第７図の比較からかわるように溝（5a）
での流路断面積は従来の断熱部（5a）溝（１）のものよ
り大きい（従来の断熱部（5a）の溝（１）は第３図に示
すようにすべて同一形状をしている）。すなわちこの考
案のものは溝（１）における流体損失圧力が小さく液
（2a）循環量を大きくできるため熱輸送量が大きくでき
る。
におけるRgの値はそれぞれの部分で同一になる（Pg−P
l）の値は溝（１）の各場所で上記説明のとおり異なる
ものの第６図と第７図の比較からかわるように溝（5a）
での流路断面積は従来の断熱部（5a）溝（１）のものよ
り大きい（従来の断熱部（5a）の溝（１）は第３図に示
すようにすべて同一形状をしている）。すなわちこの考
案のものは溝（１）における流体損失圧力が小さく液
（2a）循環量を大きくできるため熱輸送量が大きくでき
る。
〔考案の効果〕 以上説明したとおり，この考案は内壁に毛管用の溝を設
け，内部に作動流体が封入されている容器を有し，受熱
部で作動流体を蒸発させ，放熱部で作動流体を凝縮さ
せ，凝縮した作動流体を毛管用の溝を通って受熱部に送
って熱輸送するものにおいて，上記受熱部と放熱部の溝
の断面積を，上記受熱部と放熱部間の溝の断面積より小
としたものを用いるようにしたので，ヒートパイプの熱
伝導に大きな影響をおよぼす、蒸気・液体・内壁面境界
点に熱をスムーズに伝導することができ，また受熱・放
熱に関係のない部分の液の流動抵抗を小さくすることが
可能となり，最大熱輸送量の大きな熱輸送装置を得るこ
とができる。
け，内部に作動流体が封入されている容器を有し，受熱
部で作動流体を蒸発させ，放熱部で作動流体を凝縮さ
せ，凝縮した作動流体を毛管用の溝を通って受熱部に送
って熱輸送するものにおいて，上記受熱部と放熱部の溝
の断面積を，上記受熱部と放熱部間の溝の断面積より小
としたものを用いるようにしたので，ヒートパイプの熱
伝導に大きな影響をおよぼす、蒸気・液体・内壁面境界
点に熱をスムーズに伝導することができ，また受熱・放
熱に関係のない部分の液の流動抵抗を小さくすることが
可能となり，最大熱輸送量の大きな熱輸送装置を得るこ
とができる。
第１図はこの考案の一実施例に係わるヒートパイプの溝
の一つを示す斜視図，第２図は従来の平板形ヒートパイ
プの一部を切り欠いて内部を示す斜視図，第３図は従来
の平板形ヒートパイプの溝の一つを示す斜視図，第４図
は従来の平板形ヒートパイプの受熱部における溝の断面
図，第５図は従来のヒートパイプの放熱部における溝の
断面図，第６図はこの考案の一実施例に係わる受熱部及
び放熱部の溝の断面図，第７図はこの考案の一実施例に
係わる受熱部と放熱部間の溝の断面図である。 図において，（3a）は受熱部の溝，（4a）は放熱部の
溝，（5a）は受熱部と放熱部間の溝である。 なお，各図中同一符号は同一，又は相当部分を示す。
の一つを示す斜視図，第２図は従来の平板形ヒートパイ
プの一部を切り欠いて内部を示す斜視図，第３図は従来
の平板形ヒートパイプの溝の一つを示す斜視図，第４図
は従来の平板形ヒートパイプの受熱部における溝の断面
図，第５図は従来のヒートパイプの放熱部における溝の
断面図，第６図はこの考案の一実施例に係わる受熱部及
び放熱部の溝の断面図，第７図はこの考案の一実施例に
係わる受熱部と放熱部間の溝の断面図である。 図において，（3a）は受熱部の溝，（4a）は放熱部の
溝，（5a）は受熱部と放熱部間の溝である。 なお，各図中同一符号は同一，又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】内壁に毛管用の溝を設け，内部に作動流体
が封入されている容器を有し，受熱部で作動流体を蒸発
させ，放熱部で作動流体を凝縮させ，凝縮した作動流体
を毛管用の溝を通って受熱部に送って熱輸送するものに
おいて，上記受熱部と放熱部の溝の断面積を上記受熱部
と放熱部間の溝の断面積より小としたことを特徴とする
熱輸送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007787U JPH0645173Y2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 熱輸送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3007787U JPH0645173Y2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 熱輸送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142579U JPS63142579U (ja) | 1988-09-20 |
| JPH0645173Y2 true JPH0645173Y2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=30834558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3007787U Expired - Lifetime JPH0645173Y2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 熱輸送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645173Y2 (ja) |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP3007787U patent/JPH0645173Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63142579U (ja) | 1988-09-20 |
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