JPH0666486A

JPH0666486A - ヒート・パイプ

Info

Publication number: JPH0666486A
Application number: JP15528793A
Authority: JP
Inventors: Saburo Shimodaira; 三郎下平; Isamu Uchida; 勇内田; Minoru Hasegawa; 実長谷川; Koichiro Fukui; 紘一郎福井; Yuichi Furukawa; 裕一古川; Kazunari Noguchi; 一成野口
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1994-03-08
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0731026B2

Abstract

(57)【要約】【目的】水とコンテナとが反応することにより生じる
水素ガスを水に戻し、凝縮部内にガスの状態で溜まるの
を防止する。酸化剤の表面積を大きくし、水素ガスとの
反応効率を向上させる。酸化剤のコンテナへの取付を容
易にする。【構成】作動液として水を使用し、コンテナの材料と
して水と反応して水素ガスを発生するものを使用したヒ
ート・パイプ１である。コンテナ５の凝縮部８内に、水
素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤からなる多孔質焼結
体６を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、作動液として水が使
用され、コンテナの材料として水と反応して水素ガスを
発生する鉄、銅等が使用されるヒート・パイプに関す
る。

【０００２】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。また、「銅」という語は、純銅の他に銅合金を
含むものとする。

【０００３】

【従来の技術と発明の解決すべき課題】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
の凝縮部内に溜まって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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】鉄製コンテナの内面に銅等の金属をメッ
キすること。

【０００７】コンテナ内に水素吸蔵材を設けること。

【０００８】コンテナの内外を連通させるように、Ｐ
ｄ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）。

【０００９】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。

【００１０】この発明の目的は、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く、しかも
コストの安いヒート・パイプを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明によるヒート・
パイプは、作動液として水が使用され、コンテナの材料
として水と反応して水素ガスを発生するものが使用され
たヒート・パイプにおいて、コンテナの凝縮部内に、水
素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤からなる多孔質焼結
体が配置されたことを特徴とするものである。

【００１２】上記において、コンテナの材料としては、
炭素鋼、ステンレス鋼等の鉄や銅が用いられる。

【００１３】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。酸化剤の量は、ヒート・パイ
プ内で発生する水素を酸化させるために十分な量でなく
てはならない。たとえば、鉄製コンテナ内に水が封入さ
れた長さ３ｍのヒート・パイプにおいては、コンテナ内
面に防食皮膜を形成したとしても、最大で１日２ccの水
素ガスが発生する。したがって、このヒート・パイプを
１０年間使用するとすれば、３０ｇのＣｕＯ（０．３２
mol 以上）をコンテナ内に配置しておけばよい。

【００１４】

【作用】この発明のヒート・パイプによれば、水とコン
テナとが反応することにより生じる水素ガスは酸化剤に
より酸化されて水に戻り、凝縮部内にガスの状態で溜ま
ることはない。また、酸化剤が多孔質焼結体であるか
ら、その表面積が大きくなり、水素ガスとの接触面積が
増大する。さらに、酸化剤が多孔質焼結体であるから、
コンテナへの取付が容易になる。

【００１５】

【実施例】この発明の実施例を、以下図面を参照しなが
ら説明する。

【００１６】図１において、ヒート・パイプ(1) は、Ｓ
ＴＢ３５製長パイプ(2a)および長パイプ(2a)の一端に溶
接されたＳＴＢ３５製短パイプ(2b)よりなるコンテナ本
体(2) と、コンテナ本体(2) の一端に溶接されたＳＳ４
１製エンドキャップ(3) と、コンテナ本体(2) の他端に
溶接されたＳＳ４１製ノズル付きエンドキャップ(4)と
よりなるコンテナ(5) 内に、作動液として純水（図示
略）が、コンテナ(5) 内容積全体の２０％を満たすよう
に封入されたものである。

【００１７】短パイプ(2b)内にＣｕＯからなる酸化剤製
多孔質焼結体(6) が配置されている。この重量は３０ｇ
である。この酸化剤製多孔質焼結体(6) は、エンド・キ
ャップ(3) に固定された固定棒(7) の先端に固定されて
いる。

【００１８】なお、このヒート・パイプ(1) において、
コンテナ本体(2) が１本のパイプからなるものであって
もよい。

【００１９】このヒート・パイプ(1) は、短パイプ(2b)
側が凝縮部(8) 、その反対側が蒸発部(9) として使用さ
れる。そして、作動液である水とコンテナ(5) との反応
により発生した水素ガスは、酸化剤製多孔質焼結体(6)
によって酸化され、次の反応を起して水に戻る。

【００２０】ＣｕＯ＋Ｈ₂→Ｃｕ＋Ｈ₂Ｏ次に、この発明によるヒート・パイプの性能を評価する
ために行なった試験について述べる。

【００２１】まず、直径３１．８mm、肉厚４．５mm、長
さ２９００mmのＳＴＢ３５製長パイプ(2a)および直径３
１．８mm、肉厚４．５mm、長さ１００mmの短パイプ(2b)
を用意し、これらの内面にワイヤ・ブラシを用いてブラ
ッシング処理を施した後、アセトンを用いて脱脂処理を
施した。そして、エンド・キャップ(3) の片面に固定棒
(7) を固着し、さらにその先端に、ＣｕＯからなる酸化
剤製多孔質焼結体(6)を固着した後、短パイプ(2b)の一
端にエンドキャップ(3) を溶接するとともに、短パイプ
(2b)の他端を長パイプ(2a)の一端に溶接した。その後、
長パイプ(2a)の他端にノズル付きエンドキャップ(4) を
溶接してコンテナ(5) を形成した。そして、公知の方法
によりコンテナ(5) 内に純水を封入した。こうして、ヒ
ート・パイプ(1) を製造した。

【００２２】そして、図２に示すように、ヒート・パイ
プ(1) の凝縮部(8) 側の半分に水冷ジャケット(11)を被
せるとともに、蒸発部(9) 側の半分のまわりに電気ヒー
タ線(12)を巻回し、かつその上から断熱材(13)で覆って
おいた。そして、凝縮部(8)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
態に配置した。この状態で、水冷ジャケット(11)内に冷
却水を供給、循環させてヒート・パイプ(1) の半分を冷
却しながら、残り半分を電気ヒータ線(12)により２４０
℃に加熱しつつ凝縮部(8) の先端から２０mmの点（Ｐ
１）の温度と、水冷ジャケット(11)外の長さの中央部の
点（Ｐ２）の温度とを所定時間経過ごとに測定し、両点
（Ｐ１）（Ｐ２）間の温度差（△Ｔ）を測定した。この
時、蒸発部(9) から凝縮部(8) への熱輸送量は常時４０
００Ｗとなるようにした。その結果を図３に示す。

【００２３】比較のために、凝縮部内に酸化剤が入れら
れていない点を除いては上記実施例のものと実質的に同
様な構成であるヒート・パイプを使用し、上記と同じ条
件でその性能評価試験を行なった。その結果を図３に示
す。

【００２４】図３に示すグラフから明らかなように、凝
縮部(8) 内に酸化剤製多孔質焼結体(6) が入れられた本
発明品では、１０００時間経過後も上記温度差（△Ｔ）
は３℃程度であって、伝熱性能が依然良好であることが
わかる。これに対し、比較品では上記温度差（△Ｔ）は
かなり大きくなり、短時間のうちに伝熱性能が劣化する
ことがわかる。

【００２５】図４には、この発明の他の実施例が示され
ている。図４において、図１に示すものと同一物および
同一部分には同一符号を付す。

【００２６】図４に示すヒート・パイプ(20)において、
短パイプ(2b)内面の長パイプ(2a)寄りの部分に、短パイ
プ(2b)の軸線と直交する移動阻止棒(21)の両端部が固着
され、この移動阻止棒(21)よりもエンドキャップ(3) 側
にＣｕＯからなる酸化剤製多孔質焼結体(22)が入れられ
ている。この酸化剤製多孔質焼結体(22)は、移動阻止棒
(22)によって長パイプ(2a)側への移動が防止されてい
る。

【００２７】上記２つの実施例においては、この発明の
ヒート・パイプがウイックを持たないヒート・パイプに
適用された場合が示されているが、ウイックを備えたヒ
ート・パイプにも適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】この発明のヒート・パイプによれば、凝
縮部内に水素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤からなる
多孔質焼結体が配置されているので、作動液である水と
コンテナとが反応して水素ガスが発生したとしても、こ
の水素ガスは酸化剤により酸化されて水に戻る。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、発生するであろう
と予測される水素ガスの合計量を酸化しうる量の酸化剤
を配置しておけば、長期間にわたっての性能劣化を確実
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。また、酸化剤製多孔質焼結体の表面積
が大きくなっているので、水素ガスとの接触面積が増大
して水素ガスとの反応効率が向上する。したがって、発
生した水素ガスを速やかに水に戻すことができる。しか
も、酸化剤が多孔質焼結体であるから、コンテナへの取
付が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるヒート・パイプの実施例を示す
中間を省略しかつ一部を切欠いた正面図である。

【図２】図１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。

【図３】図１に示すヒート・パイプの性能評価試験の結
果を、比較品の結果とともに示すグラフである。

【図４】この発明の他の実施例を示す部分縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ヒート・パイプ５コンテナ６酸化剤製多孔質焼結体８凝縮部２０ヒート・パイプ２２酸化剤製多孔質焼結体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福井紘一郎堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者古川裕一堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者野口一成堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動液として水が使用され、コンテナの
材料として水と反応して水素ガスを発生するものが使用
されたヒート・パイプにおいて、コンテナの凝縮部内
に、水素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤からなる多孔
質焼結体が配置されたことを特徴とするヒート・パイ
プ。