JPH0645176Y2 - ヒートパイプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、水と反応して水素ガスを発生させる鉄等の
材料からなるコンテナ内に、作動液として水が封入され
たヒートパイプに関する。

この明細書において、「鉄」という語は、純鉄の他にス
テレンス鋼、炭素鋼等の鉄合金を含むものとする。

従来技術とその問題点 たとえば、鉄製コンテナ内に水が封入されたヒートパイ
プは、コンテナの強度の高さと、水の作動液としての性
能の高さから、広範囲に使用されている。しかしなが
ら、このようなヒートパイプでは、鉄と水とが反応して
水素ガスが発生し、短時間でヒートパイプの性能を劣化
させるという問題があった。すなわち、発生した水素ガ
スは、原子状態でコンテナの壁内を拡散して、一部は一
定速度でコンテナ外に放出されるが、大部分は次第にコ
ンテナ内の凝縮部に集まってここに溜まり、凝縮部を占
領するため、蒸気の凝縮を妨げてヒートパイプの伝熱性
能の劣化をまねく。しかも、この種の劣化は時間に比例
して増大するので、ヒートパイプの寿命は加速的に短縮
される。さらに、鉄製コンテナの外面を、耐食性付与お
よびブレージング層を有するアルミニウム製フィンの真
空ろう付けの目的でアルミナイズド処理することがある
が、この場合コンテナの壁内部を拡散した水素ガスは、
形成されたアルミナイズド皮膜によってコンテナ外への
放出を遮られる。

そこで、従来、上記のような水素ガスの発生と、水素ガ
ス発生によるヒートパイプの性能劣化を防止するため
に、次のような方法がとられていた。

水にインヒビターを添加して水と鉄との反応を抑制す
ること。

鉄製コンテナの内面に銅等の金属をメッキすること。

コンテナ内に水素吸蔵材を設けること。

コンテナの内外を連通させるように、Pdからなる線状
の水素透過部材を設けたり（実公昭56−142号公報参
照）、凝縮部を水素透過性のよいPdで形成すること（実
開昭50−49064号公報参照）。

しかしながら、上記の方法によっても、水素ガスの
発生を抑えることはできなかった。また、上記の方
法の場合、高温度下での使用のさいさらに増大する水素
ガスの発生に対して、水素ガスの吸蔵または透過排出が
追いつかなかった。したがって、上記のような方法〜
でも、ヒートパイプの性能劣化を充分に抑制できなか
った。

この考案の目的は、上記の問題を解決し、長期間にわた
って性能劣化を起こすことがないヒートパイプを提供す
ることにある。

問題点を解決するための手段 この考案によるヒートパイプは、水と反応して水素ガス
を発生させる材料からなるコンテナ内に、作動液として
水が封入されたヒートパイプにおいて、作動液に、水素
ガスを酸化させて水に戻す酸化剤の微粉末が懸濁させら
れており、懸濁させられている酸化剤微粉末の径が0.1
〜５μｍとなされるとともに、懸濁させられている酸化
剤微粉末の作動液に対する量が重量比で１〜50％となさ
れているものである。

上記において、コンテナの材料としては、たとえば炭素
鋼、ステンレス鋼等の鉄が用いられる。

上記において、水素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤と
しては、H₂＋MO→H₂Ｏ＋Ｍ（Ｍは金属元素を示す）の反
応を起こすものを用いるのがよい。この中でも、ヒート
パイプ内に入れたさいにヒートパイプの性能に悪影響を
及ぼすことなく、コストが安く、水素ガス酸化効果がす
ぐれている等の点からCu₂ＯやCuOを用いるのがよい。そ
して、この酸化剤を微粉末にして用いる。作動液に懸濁
させられている酸化剤の微粉末の径を0.1〜５μｍにす
るとともに、作動液に懸濁させられている酸化剤微粉末
の作動液に対する量を重量比で１〜50％としたのは、酸
化剤微粉末の大きさおよび量が上記の範囲内にあると、
全ての酸化剤微粉末が作動液全体に均一に分散させられ
ることになるからである。また、酸化剤微粉末の量が上
記の範囲内にあると、酸化剤微粉末による水素ガス酸化
効果が長期間に渡って維持され、その結果長期間にわた
ってのヒートパイプの性能劣化を確実に抑制することが
できる。

また、この考案によるヒートパイプは、ウィックを有す
るタイプおよびウィックレス・タイプのいずれにも適用
可能である。

作用 この考案のヒートパイプによれば、水からなる作動液に
水素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤の微粉末が懸濁さ
せられており、懸濁させられている酸化剤微粉末の径が
0.1〜５μｍとなされるとともに、懸濁させられている
酸化剤微粉末の作動液に対する量が重量比で１〜50％と
なされているので、全ての酸化剤微粉末は作動液全体に
均一に分散させらることになる。しかも、ヒートパイプ
の作動中には、作動液は撹拌されており、これにより酸
化剤微粉末は作動液全体に一層均一に分散させられる。
したがって、水とコンテナとが反応することにより蒸発
部に生じる水素ガスは酸化剤微粉末により速やかに酸化
されて水に戻り、凝縮部内にガスの状態で溜まることは
なくなる。さらに、酸化剤微粉末の作動液に対する量が
１〜50％の範囲内にあるので、酸化剤微粉末による水素
ガス酸化効果が長期間に渡って維持される。

実施例 以下、この考案の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図において、ヒートパイプ（１）は、鉄製コンテナ
（２）内に、作動液として純水（３）が封入されたもの
であり、純水（３）にCuO製酸化剤微粉末（４）が懸濁
させられたものである。酸化剤微粉末（４）の径は0.1
〜５μｍであり、酸化剤微粉末（４）の純水（３）に対
する量は重量比で１〜50％である。コンテナ（２）は、
コンテナ用管体（５）の一端にエンドキャップ（６）
が、他端にノズル付きエンドキャップ（７）がそれぞれ
溶接されたものである。

このヒートパイプ（１）において、作動液である水と
（３）コンテナ（２）との反応により発生した水素ガス
は、酸化剤微粉末（４）によって酸化され次の反応を起
こして水に戻る。

CuO＋H₂→Cu＋H₂Ｏ 次に、この考案によるヒートパイプ（１）の性能を評価
するために行った試験について述べる。

まず、粉径が0.5〜２μｍであるCuO製酸化剤微粉末
（４）を純水（３）に対して20wt％懸濁させて作動液を
つくった。その後、外径31.8mm、肉厚4.5mm、長さ3000m
mのコンテナ内に、上記作動液を、コンテナ内容積の20
％封入してヒートパイプを作成した。

そして、第２図に示すように、ヒートパイプ（１）の略
半分に水冷ジャケット（10）を被せるとともに、残りの
略半分に電気ヒータ線（11）を巻回し、かつその上から
断熱材（12）で覆っておいた。そして、水冷ジャケット
（10）を被せた側の端部が上に来るように、ヒートパイ
プ（１）を水平面に対して６度傾けた状態に配置し、上
端部を凝縮部、下端部を蒸発部とした。この状態で、水
冷ジャケット（10）内に冷却水を供給、循環させてヒー
トパイプ（１）の略半分を冷却しながら、残りの略半分
を電気ヒータ線（11）により100℃に加熱しつつ凝縮部
の先端から20mmの点（P1）の温度と、水冷ジャケット
（10）外の長さの中央部の点（P2）の温度とを所定時間
経過毎に測定した。このとき、蒸発部から凝縮部への熱
輸送量は4000Wとなるようにした。その結果、2000時間
経過の後も両点（P1）（P2）間の温度差は極めて小さか
った。

考案の効果 この考案のヒートパイプによれば、上述のように、水と
コンテナとが反応することにより蒸発部に生じる水素ガ
スは酸化剤微粉末により速やかに酸化されて水に戻り、
凝縮部内にガスの状態で溜まることはなくなる。したが
って、発生した水素ガスによるヒートパイプ性能の劣化
を抑制することができる。さらに、酸化剤微粉末による
水素ガス酸化効果が長期間に渡って維持されるので、長
期間にわたってヒートパイプの性能劣化を確実に抑制す
ることができる。また、高温度下での使用のさいに水素
ガスの発生量が増大しても、これを速やかに水に戻すこ
とができ、ヒートパイプの性能劣化を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す一部省略縦断面図、第
２図は第１図に示すヒートパイプの性能評価試験の方法
を示す一部切欠き正面図である。 （１）…ヒートパイプ、（２）…コンテナ、（３）…純
水（作動液）、（４）…酸化剤微粉末。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水と反応して水素ガスを発生させる材料か
   らなるコンテナ内に、作動液として水が封入されたヒー
   トパイプにおいて、作動液に、水素ガスを酸化させて水
   に戻す酸化剤の微粉末が懸濁させられており、懸濁させ
   られている酸化剤微粉末の径が0.1〜５μｍとなされる
   とともに、懸濁させられている酸化剤微粉末の作動液に
   対する量が重量比で１〜50％となされているヒートパイ
   プ。