JPH0688685A - 逆止め弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置 - Google Patents
逆止め弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置Info
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- JPH0688685A JPH0688685A JP14966191A JP14966191A JPH0688685A JP H0688685 A JPH0688685 A JP H0688685A JP 14966191 A JP14966191 A JP 14966191A JP 14966191 A JP14966191 A JP 14966191A JP H0688685 A JPH0688685 A JP H0688685A
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- Japan
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- heat
- pipe
- heat radiating
- heat receiving
- receiving part
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ヒートパイプの作動液を逆止め弁なしに所定
の方向に流すにある。 【構成】 受熱部と放熱部をヒートパイプで環状に連結
し,受熱部と放熱部を連結するヒートパイプに時計回り
方向の管長と反時計回り方向の管長に長短を設けたり,
環状に連結したヒートパイプの管の断面積の大きさより
小さい断面積を有する狭窄部を環状のヒートパイプの一
部に構成したものである。 【効果】 前記構成により,作動液が循環する際に管壁
の間で生じる摩擦に逆らって循環するエネルギが小さく
なる方向に液体が循環するため,逆止め弁を敷設しなく
ても流体の循環方向が決定できる。
の方向に流すにある。 【構成】 受熱部と放熱部をヒートパイプで環状に連結
し,受熱部と放熱部を連結するヒートパイプに時計回り
方向の管長と反時計回り方向の管長に長短を設けたり,
環状に連結したヒートパイプの管の断面積の大きさより
小さい断面積を有する狭窄部を環状のヒートパイプの一
部に構成したものである。 【効果】 前記構成により,作動液が循環する際に管壁
の間で生じる摩擦に逆らって循環するエネルギが小さく
なる方向に液体が循環するため,逆止め弁を敷設しなく
ても流体の循環方向が決定できる。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発熱体で発生した熱を逆
止め弁なしに一方向に冷媒を輸送する逆止め弁のないル
ープ型ヒートパイプを具備する冷却装置に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】発熱体を冷却するために用いる従来のル
ープ型ヒートパイプの構造例の断面図を図5に示す。図
5はループ型細管ヒートパイプであって,受熱部1,お
よび放熱部5は循環細管(以下単に細管という。)3−
1外壁に接触して設置されていて,細管3−1内部には
凝縮性の流体例えば水,フレオン,アンモニヤなどが封
入されており,細管3−1に流体の流れを制御するため
の逆止め弁4が配設されている。受熱部1からの発熱は
受熱部1に接触した細管3−1に伝わり内部の流体を急
激に気化させて沸騰液2−1となり,蒸発潜熱により受
熱部を冷却する。蒸発潜熱を含んだ気泡塊6−1は液体
塊(気泡塊6−1を除いた流体)6−2の間に存在する
スラグ流になり放熱部5まで移動し,放熱部5に接した
細管部3−2内で徐々に気泡が凝縮されて液体に変わ
る。このときに熱が放熱部5より外部へ排熱される。流
体が還流する動作原理としては受熱部1と放熱部5間の
温度差で発生する圧力差と逆止め弁4の相互作用,およ
び受熱部1に接した細管3−1内における二相流体の沸
騰により生じる圧力波の伝播作用によって,細管3−1
内の流体は逆止め弁4により規制された方向に循環す
る。この際に受熱部1からの発熱を放熱部5まで輸送す
ることにより受熱部1を冷却する。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】図5のループ型細管ヒ
ートパイプにおいては逆止め弁4を敷設することにより
流体の流れを決定しているため,ヒートパイプを小型化
するときには管径を小さくしなければならず,同時に逆
止め弁も小さくしなければならない。しかし,逆止め弁
を小型化するには限界があり,かつ逆止め弁を施す作業
が複雑となる欠点があった。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明は,受熱部と放熱
部をヒートパイプで環状に連結した冷却装置において,
受熱部から放熱部に連結したヒートパイプの管長を時計
回り方向の管長と反時計回り方向の管長を異ならしめた
り,受熱部と放熱部を連結するヒートパイプの一部にヒ
ートパイプの断面積の大きさより断面積の小さい狭窄部
を構成したものである。 【0005】 【作用】本発明は前記の構成により作動液が循環する際
に管壁の間で生じる摩擦に逆らって循環するエネルギが
小さくなる方向に流体が循環するため,逆止め弁を敷設
しなくても流体の循環方向が決定できる。 【0006】 【実施例】図1は,本発明の逆止め弁のないループ型ヒ
ートパイプを具備する冷却装置(以下単に冷却装置とい
う。)の第1の実施例を示す。細管3−1がループ形状
の密閉空間を形成しており,内部には凝縮性の作動液が
封入され,受熱部1と放熱部5間は時計回りL0と反時
計回りL1での管長さL0とL1が異なるように配置さ
れている。このような受熱部1と放熱部5の配置にする
ことにより,作動液が循環する方向は作動液が管壁とで
生じる摩擦に逆らって循環するエネルギが小さくなるよ
うに循環する。 【0007】図1において作動液が仮に時計回りの運動
をすると時計回りの受熱部1から放熱部5までの短い区
間では気泡塊6−1が液中に存在する二相流の状態で流
れ,放熱部5で凝縮されて液体に変化し,放熱部5から
受熱部1までの長い距離移動する。また,反時計回りに
作動液が循環すると仮定した場合では受熱部1から放熱
部5までの長い距離は気泡が存在する二相流の状態で移
動し,放熱部5で凝縮されて液体になった状態で放熱部
5から受熱部1までの短い距離を移動する。放熱部5か
ら受熱部1へ帰還するとき管内はほとんどの気泡が凝縮
されて液体に相変化されている状態であり,管壁が液体
に及ぼす摩擦の影響が大きくなり,かつ液体の流速も遅
くなっているため,放熱部5から受熱部1までの距離が
長くなると必要となる循環のためのエネルギも大きくな
る。 【0008】一方,受熱部1から放熱部5までは気泡塊
6−1と液体塊6−2が交互に混じった二相流の状態で
循環しており,気泡塊6−1と管壁との摩擦力は液体塊
6−2と管壁との摩擦力と比較して小さくなるため,受
熱部1から放熱部5までの二相流の場合では移動距離が
等しいならば放熱部5から受熱部1まで液体で流れるよ
りも流れるためのエネルギは小さくてすむ。したがっ
て,図1のように受熱部1と放熱部5を配置した場合に
は気泡が含まれる二相流は長い距離となる反時計回りの
受熱部1から放熱部5へ流れ,放熱部5で相変化した液
体は短い距離となる放熱部5から受熱部1まで循環す
る。 【0009】図2に本発明の第2の実施例を示す。細管
3−1と狭窄細管3−3の二本の管によって環状の密閉
空間が形成されており,所定の部分には受熱部1と放熱
部5が配置され,管内部には凝縮性の作動液が封入され
ている。受熱部1で沸騰して発生した気泡を含んだ沸騰
液2−1は狭窄細管3−3が受熱部1の他の連結口の細
管3−1と比べ細く圧力も高くなるため,細管3−1方
向の反時計回りに作動液が循環する。受熱部1から発熱
部5までは気泡塊6−1と液体塊6−2が交互になった
二相流の状態で流れ,放熱部5で気泡が凝縮され液体に
相変化する。放熱部5で凝縮された液体は受熱部1で沸
騰によって発生する圧力波と沸騰液が流された後で狭窄
細管3−3から供給される液の流入作用により受熱部1
まで帰還する。 【0010】図3に本発明の第3の実施例を示す。細管
3−1によって環状の密閉空間を形成されており,所定
の部分には受熱部1と放熱部5が配置され,かつ受熱部
1に連結の細管3−1の連結口に圧力を変化させる形状
として,スロード部7や窪みを構成し,密閉内部には凝
縮性の作動液が封入されている。作動液が循環する仕組
みは図2で示したように受熱部1の近傍にスロート7を
設けることによってスロート部の圧力を高めて時計回り
に循環することを妨げ,作動液の循環方向の制御を行
う。 【0011】図4は逆止弁無しのループ型ヒートパイプ
について流体の循環方向を求めるために実施した実験例
を示す図である。ループ型ヒートパイプは内径2.6m
m,管長30cmの細管とその内部に含まれる作動流体
としてのフロンと細管に接触した受熱部1と放熱部5,
および細管3−1に取付けた温度計測用の熱電対8−1
〜8−8より形成される。受熱部位置を位置a,aa,
b,bb,およびcに設置させた場合について熱電対よ
り細管内に流れている流体の温度を測定して流れ方向を
求めた。受熱部は厚さ0.1mm,寸法15×15mmで
ある銅製の板に同寸法のヒータを取付け10W発熱させ
た。放熱部は厚さ1mm,寸法60×300mmの銅製
板を取付け,空気の対流によって冷却させている。 【0012】実験を行った結果を図4に示す。図の+,
×,※,△,および□の横に記載した数字は温度で,図
のb,bb,c,aaおよびaに受熱部をおいた+,
×,※,△および□に対応する。位置aに受熱部を配置
したときの細管温度において,熱電対取付け位置8−2
と8−4の温度を比較すると位置8−4の温度が低い。
これは流体が反時計回りに循環しているために放熱部で
排熱された流体が熱電対位置8−2を通過するためであ
ると考えられる。細管壁に取付けた他の熱電対温度を見
ても反時計回りに徐々に低くなっており,流体はこの方
向に循環していると考える。さらに受熱部位置をbに変
えた実験結果によると細管壁の温度分布は時計回りに降
下していることより流体は時計回りで循環していると考
える。以上の実験より受熱部と放熱部の配置により流体
の循環方向が決定できる。 【0013】なお,本発明の第2の実施例において,狭
窄細管3−3の直径は環状の細管3−1より小さければ
よく,また配設箇所も図示のよう受熱部1に連接する必
要なく離してもよい。長さにも限定はない。また第3の
実施例において,スロート部7の配設箇所も図3に示す
位置でなくてもよい。 【0014】 【発明の効果】本発明は前記の構成によりヒートパイプ
内の作動液を逆止弁なしに所望の方向に循環させること
ができ,ヒートパイプを簡単に製作できる,ヒートパイ
プの管径を小さくできる,逆止め弁を作業を必要としな
い,などの効果を生ずる。
止め弁なしに一方向に冷媒を輸送する逆止め弁のないル
ープ型ヒートパイプを具備する冷却装置に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】発熱体を冷却するために用いる従来のル
ープ型ヒートパイプの構造例の断面図を図5に示す。図
5はループ型細管ヒートパイプであって,受熱部1,お
よび放熱部5は循環細管(以下単に細管という。)3−
1外壁に接触して設置されていて,細管3−1内部には
凝縮性の流体例えば水,フレオン,アンモニヤなどが封
入されており,細管3−1に流体の流れを制御するため
の逆止め弁4が配設されている。受熱部1からの発熱は
受熱部1に接触した細管3−1に伝わり内部の流体を急
激に気化させて沸騰液2−1となり,蒸発潜熱により受
熱部を冷却する。蒸発潜熱を含んだ気泡塊6−1は液体
塊(気泡塊6−1を除いた流体)6−2の間に存在する
スラグ流になり放熱部5まで移動し,放熱部5に接した
細管部3−2内で徐々に気泡が凝縮されて液体に変わ
る。このときに熱が放熱部5より外部へ排熱される。流
体が還流する動作原理としては受熱部1と放熱部5間の
温度差で発生する圧力差と逆止め弁4の相互作用,およ
び受熱部1に接した細管3−1内における二相流体の沸
騰により生じる圧力波の伝播作用によって,細管3−1
内の流体は逆止め弁4により規制された方向に循環す
る。この際に受熱部1からの発熱を放熱部5まで輸送す
ることにより受熱部1を冷却する。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】図5のループ型細管ヒ
ートパイプにおいては逆止め弁4を敷設することにより
流体の流れを決定しているため,ヒートパイプを小型化
するときには管径を小さくしなければならず,同時に逆
止め弁も小さくしなければならない。しかし,逆止め弁
を小型化するには限界があり,かつ逆止め弁を施す作業
が複雑となる欠点があった。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明は,受熱部と放熱
部をヒートパイプで環状に連結した冷却装置において,
受熱部から放熱部に連結したヒートパイプの管長を時計
回り方向の管長と反時計回り方向の管長を異ならしめた
り,受熱部と放熱部を連結するヒートパイプの一部にヒ
ートパイプの断面積の大きさより断面積の小さい狭窄部
を構成したものである。 【0005】 【作用】本発明は前記の構成により作動液が循環する際
に管壁の間で生じる摩擦に逆らって循環するエネルギが
小さくなる方向に流体が循環するため,逆止め弁を敷設
しなくても流体の循環方向が決定できる。 【0006】 【実施例】図1は,本発明の逆止め弁のないループ型ヒ
ートパイプを具備する冷却装置(以下単に冷却装置とい
う。)の第1の実施例を示す。細管3−1がループ形状
の密閉空間を形成しており,内部には凝縮性の作動液が
封入され,受熱部1と放熱部5間は時計回りL0と反時
計回りL1での管長さL0とL1が異なるように配置さ
れている。このような受熱部1と放熱部5の配置にする
ことにより,作動液が循環する方向は作動液が管壁とで
生じる摩擦に逆らって循環するエネルギが小さくなるよ
うに循環する。 【0007】図1において作動液が仮に時計回りの運動
をすると時計回りの受熱部1から放熱部5までの短い区
間では気泡塊6−1が液中に存在する二相流の状態で流
れ,放熱部5で凝縮されて液体に変化し,放熱部5から
受熱部1までの長い距離移動する。また,反時計回りに
作動液が循環すると仮定した場合では受熱部1から放熱
部5までの長い距離は気泡が存在する二相流の状態で移
動し,放熱部5で凝縮されて液体になった状態で放熱部
5から受熱部1までの短い距離を移動する。放熱部5か
ら受熱部1へ帰還するとき管内はほとんどの気泡が凝縮
されて液体に相変化されている状態であり,管壁が液体
に及ぼす摩擦の影響が大きくなり,かつ液体の流速も遅
くなっているため,放熱部5から受熱部1までの距離が
長くなると必要となる循環のためのエネルギも大きくな
る。 【0008】一方,受熱部1から放熱部5までは気泡塊
6−1と液体塊6−2が交互に混じった二相流の状態で
循環しており,気泡塊6−1と管壁との摩擦力は液体塊
6−2と管壁との摩擦力と比較して小さくなるため,受
熱部1から放熱部5までの二相流の場合では移動距離が
等しいならば放熱部5から受熱部1まで液体で流れるよ
りも流れるためのエネルギは小さくてすむ。したがっ
て,図1のように受熱部1と放熱部5を配置した場合に
は気泡が含まれる二相流は長い距離となる反時計回りの
受熱部1から放熱部5へ流れ,放熱部5で相変化した液
体は短い距離となる放熱部5から受熱部1まで循環す
る。 【0009】図2に本発明の第2の実施例を示す。細管
3−1と狭窄細管3−3の二本の管によって環状の密閉
空間が形成されており,所定の部分には受熱部1と放熱
部5が配置され,管内部には凝縮性の作動液が封入され
ている。受熱部1で沸騰して発生した気泡を含んだ沸騰
液2−1は狭窄細管3−3が受熱部1の他の連結口の細
管3−1と比べ細く圧力も高くなるため,細管3−1方
向の反時計回りに作動液が循環する。受熱部1から発熱
部5までは気泡塊6−1と液体塊6−2が交互になった
二相流の状態で流れ,放熱部5で気泡が凝縮され液体に
相変化する。放熱部5で凝縮された液体は受熱部1で沸
騰によって発生する圧力波と沸騰液が流された後で狭窄
細管3−3から供給される液の流入作用により受熱部1
まで帰還する。 【0010】図3に本発明の第3の実施例を示す。細管
3−1によって環状の密閉空間を形成されており,所定
の部分には受熱部1と放熱部5が配置され,かつ受熱部
1に連結の細管3−1の連結口に圧力を変化させる形状
として,スロード部7や窪みを構成し,密閉内部には凝
縮性の作動液が封入されている。作動液が循環する仕組
みは図2で示したように受熱部1の近傍にスロート7を
設けることによってスロート部の圧力を高めて時計回り
に循環することを妨げ,作動液の循環方向の制御を行
う。 【0011】図4は逆止弁無しのループ型ヒートパイプ
について流体の循環方向を求めるために実施した実験例
を示す図である。ループ型ヒートパイプは内径2.6m
m,管長30cmの細管とその内部に含まれる作動流体
としてのフロンと細管に接触した受熱部1と放熱部5,
および細管3−1に取付けた温度計測用の熱電対8−1
〜8−8より形成される。受熱部位置を位置a,aa,
b,bb,およびcに設置させた場合について熱電対よ
り細管内に流れている流体の温度を測定して流れ方向を
求めた。受熱部は厚さ0.1mm,寸法15×15mmで
ある銅製の板に同寸法のヒータを取付け10W発熱させ
た。放熱部は厚さ1mm,寸法60×300mmの銅製
板を取付け,空気の対流によって冷却させている。 【0012】実験を行った結果を図4に示す。図の+,
×,※,△,および□の横に記載した数字は温度で,図
のb,bb,c,aaおよびaに受熱部をおいた+,
×,※,△および□に対応する。位置aに受熱部を配置
したときの細管温度において,熱電対取付け位置8−2
と8−4の温度を比較すると位置8−4の温度が低い。
これは流体が反時計回りに循環しているために放熱部で
排熱された流体が熱電対位置8−2を通過するためであ
ると考えられる。細管壁に取付けた他の熱電対温度を見
ても反時計回りに徐々に低くなっており,流体はこの方
向に循環していると考える。さらに受熱部位置をbに変
えた実験結果によると細管壁の温度分布は時計回りに降
下していることより流体は時計回りで循環していると考
える。以上の実験より受熱部と放熱部の配置により流体
の循環方向が決定できる。 【0013】なお,本発明の第2の実施例において,狭
窄細管3−3の直径は環状の細管3−1より小さければ
よく,また配設箇所も図示のよう受熱部1に連接する必
要なく離してもよい。長さにも限定はない。また第3の
実施例において,スロート部7の配設箇所も図3に示す
位置でなくてもよい。 【0014】 【発明の効果】本発明は前記の構成によりヒートパイプ
内の作動液を逆止弁なしに所望の方向に循環させること
ができ,ヒートパイプを簡単に製作できる,ヒートパイ
プの管径を小さくできる,逆止め弁を作業を必要としな
い,などの効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷却装置の第1の実施例の断面図であ
る。 【図2】本発明の冷却装置の第2の実施例の断面図であ
る。 【図3】本発明の冷却装置の第3の実施例の断面図であ
る。 【図4】本発明の図1の作動を確認するため実験例の説
明図である。 【図5】従来のループ型とヒートパイプを具備する冷却
装置の断面図である。 【符号の説明】 1 受熱部 2−1 沸騰液 2−2 蒸気流 2−3 液流 3−1 細管 3−2 放熱細管部 3−3 狭窄細管 5 放熱部 6−1 気泡塊 6−2 液体塊 L0 受熱部より放熱部に至る反時計回りでの管長 L1 受熱部より放熱部に至る時計回りでの管長
る。 【図2】本発明の冷却装置の第2の実施例の断面図であ
る。 【図3】本発明の冷却装置の第3の実施例の断面図であ
る。 【図4】本発明の図1の作動を確認するため実験例の説
明図である。 【図5】従来のループ型とヒートパイプを具備する冷却
装置の断面図である。 【符号の説明】 1 受熱部 2−1 沸騰液 2−2 蒸気流 2−3 液流 3−1 細管 3−2 放熱細管部 3−3 狭窄細管 5 放熱部 6−1 気泡塊 6−2 液体塊 L0 受熱部より放熱部に至る反時計回りでの管長 L1 受熱部より放熱部に至る時計回りでの管長
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求1】 少くとも1つ以上の管により環状に連結さ
れ,密閉空間が形成され,前記密閉空間内には所定量の
凝縮性気液二相流体が封入され,前記連結された環状管
の所定の部分には受熱部を,他の部分には放熱部を配設
して構成したループ型ヒートパイプを設けた冷却装置に
おいて,受熱部から放熱部までの管長が時計回り方向の
管長と反時計回り管長が異なることを特徴とする逆止め
弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置 【請求2】 少くとも1つ以上の管により環状に連結さ
れ,密閉空間が形成され,前記密閉空間内には所定量の
凝縮性気液二相流休が封入され,前記連結された環状管
の所定の部分には受熱部を,他の部分には放熱部を配設
して構成したループ型ヒートパイプを設けた冷却装置に
おいて,受熱部と放熱部間の環状管に時計回り方向また
は反時計回り方向の箇所に環状管の断面積より小さい断
面積を有する狭窄部を構成したことを特徴とする逆止め
弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14966191A JPH0688685A (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 逆止め弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14966191A JPH0688685A (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 逆止め弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0688685A true JPH0688685A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=15480091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14966191A Pending JPH0688685A (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 逆止め弁のないループ型ヒートパイプを具備する冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0688685A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003269876A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 薄型ループ状流路デバイスおよびそれを用いた温度制御機器 |
US6789611B1 (en) * | 2000-01-04 | 2004-09-14 | Jia Hao Li | Bubble cycling heat exchanger |
JP2005229102A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-08-25 | Fuji Electric Systems Co Ltd | ヒートシンク |
KR20070052550A (ko) * | 2005-11-17 | 2007-05-22 | 엘지전자 주식회사 | 지열을 이용한 물 온도 조절장치 |
US7916482B2 (en) | 2008-12-16 | 2011-03-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Loop heat pipe and electronic device |
CN102519288A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-06-27 | 青岛大学 | 一种气液两相流能量输运方法 |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP14966191A patent/JPH0688685A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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