JPH0722263U - 金属粒充填式平板型ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱輸送能力の優れた平板型ヒートパイプを提
供する。 【構成】 中空平板のコンテナ１２内に、鉄球や銅粒等
の多数の金属粒１３を、この金属粒１３間に蒸気流通用
の隙間１４が形成されるように充填するとともに、凝縮
性の作動流体を封入する。そして、蒸発部１１ａを加熱
されると、作動流体の蒸気１５となり、金属粒１３間の
隙間１４を経由して凝縮部１１ｂへ移動する。凝縮部１
１ｂで熱を奪われて凝縮して液相に戻った作動流体１６
は、コンテナ１２内に充填されている金属球１３の表面
を伝って流下し、蒸発部１１ａに還流する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、平板状のヒートパイプコンテナの上下方向に対向する内面のうち 、下側を蒸発部とし、上側を凝縮部とした平板型ヒートパイプに関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

一般的な平板型ヒートパイプ１は、図３に示すように、中空平板状のヒートパ イプコンテナ２の上下方向に対向する内面のうち、下側を蒸発部１ａに、上側を 凝縮部１ｂとし、下側の蒸発部１ａで加熱されて蒸発した作動流体３の蒸気３ａ が、上側の凝縮部１ｂへ移動する。そして、この凝縮部１ｂにおいて、輸送して きた潜熱を放出して凝縮し、液相に戻った作動流体３は、重力の作用によって下 側の蒸発部１ａに還流する構造となっている。

【０００３】 したがって、凝縮部１ｂで凝縮した作動流体３は、図２に示すように、その大 部分がヒートパイプコンテナ２の側壁２ａの内面を伝って流下して蒸発部１ａに 還流するため、この凝縮した作動流体が流下してくる周縁部付近は温度が低くな り、蒸発部１ａの温度分布が不均一となるという問題があった。その結果、蒸発 部１ａの周縁部での熱流束が、蒸発部の中心付近での熱流束より小さくなるとい う問題があった。

【０００４】 そこで、凝縮部において液相に戻った作動流体を、蒸発部１ａの全体に等しく 還流させて温度分布が均一となるようにしたものとして図４に示すものがある。 これは、平板型ヒートパイプ４の下部内面の蒸発部４ａと、上部内面の凝縮部４ ｂとの間を連絡する多数の支柱板５を設けたもので、この支柱板５は、格子状に 形成されるとともに、各支柱板５には蒸気が流通する流通孔５ａが形成されてい る。

【０００５】 したがって、蒸発部４ａで蒸発した作動流体の蒸気は、凝縮部４ｂに移動し、 熱輸送してきた潜熱をこの凝縮部４ｂで放熱し、凝縮して液相の作動流体に戻っ た後、各支柱板５の表面を伝って流下し、蒸発部１ａの全体に還流させることが できる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前述したように平板型ヒートパイプ４のコンテナ内に支柱板５を設け た場合には、凝縮した作動流体を蒸発部４ａの全体に還流させることはできるが 、格子状の支柱板５によって蒸発部４ａの表面が仕切られてしまうため、還流し た作動流体の量が、多い部分と少ない部分とがあった場合に、蒸発部４ａに還流 した作動流体の均一化が妨げられるという問題があった。そこで、蒸発部４ａの 全体に作動流体が均一に供給されるようにするために、毛細管作用を備えた金網 等を敷いて、作動流体の供給量の均一化を図る必要があった。

【０００７】 この考案は、上記の事情に鑑みなされたもので、コンテナ内に銅粒や鉄球等の 金属粒を充填して作動流体の還流性および蒸発性を高めた平板型ヒートパイプを 提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するための手段としてこの考案は、平板型ヒートパイプコン テナ内に多数の金属粒を、隣接する金属粒同士がその一部を互いに接触し、かつ 相互間に蒸気通路となる隙間が形成されるように充填し、その外方側に位置する 金属粒がそれぞれ平板型ヒートパイプコンテナの内周面と接触するように配置す るとともに、この平板型ヒートパイプコンテナ内に凝縮性の作動流体を所定量封 入したことを特徴としている。

【０００９】

【作用】

上記のように、平板型ヒートパイプは、コンテナ内に多数の金属粒を、蒸気通 路となる隙間が形成されるように充填してあるため、下側の蒸発部が加熱される と、加熱されて蒸気となった作動流体が、金属粒間の隙間を経由して上側の凝縮 部へ移動し、ここで熱を奪われて凝縮する。凝縮して液相に戻った作動流体は、 多数充填されている金属粒の表面を伝って流下し、下方の蒸発部に還流する。し たがって、凝縮した作動流体が蒸発部に還流するルートとして、ヒートパイプコ ンテナの側壁以外に、多数充填されている金属粒を伝って流下するルートが加わ ったため、蒸発部の全体に対して、作動流体がほぼ均一に供給される。

【００１０】

【実施例】

以下、この考案の金属粒充填式の平板型ヒートパイプの一実施例について図１ および図２を参照して説明する。

【００１１】 平板型ヒートパイプ１１は、中空平板型のコンテナ１２内に、このコンテナ１ ２の厚さＴの１／３〜１／４の直径の鉄球１３が、隣接する鉄球１３同士が互い に接触するとともに蒸気通路となる隙間１４が形成されるように充填される。そ して、コンテナ１２内に充填された鉄球１３のうち外方側に位置する鉄球１３は 、それぞれコンテナ１２の内周面に接触している（図２参照）。更に、このコン テナ１２内は、非凝縮性の気体を排除した後、凝縮性の作動流体のみを所定量充 填して封止されており、この平板型ヒートパイプ１１の下面側が蒸発部１１ａで 、上面側が凝縮部１１ｂとしてヒートパイプ作動するように構成されている。

【００１２】 次に、上記のように構成されるこの実施例の作用を説明すると、平板型ヒート パイプ１１は、蒸発部１１ａである下面側を加熱されると、重力の作用でコンテ ナ１２内の下側に溜まっていた作動流体が加熱されて蒸発する。蒸気１５となっ た作動流体は、鉄球１３の間に形成された隙間１４を経由して上方の凝縮部１１ ｂへ移動する。このとき、コンテナ１２内に充填された鉄球１３が球体であるた め、隣接する鉄球１３同士の接点と、鉄球１３とコンテナ１２の内周面との接点 とが、それぞれ点接触となるため、各鉄球１３の周囲には空間、すなわち蒸気が 流通するに隙間１４が形成される。したがって蒸発部１１ａで発生した蒸気１５ はこれらの隙間１４を経由して凝縮部１１ｂまで瞬時に移動することができる。

【００１３】 そして、凝縮部１１ｂに移動した蒸気１５は、凝縮部１１ｂであるコンテナ１ ２の下面と接触して熱を奪われ、凝縮して液相の作動流体１６に戻って下面に付 着する。そして、下面に付着した液滴同士が合体して成長すると、重力の作用に よって下方へ流れ始め、コンテナ１２内に充填されている多数の鉄球１３の表面 を次々に伝って流下し、下方の蒸発部１１ａに速やかに還流し、再び加熱されて 蒸発する。

【００１４】 また、蒸発部１１ａが加熱された際に、多数充填されている鉄球１３の隙間１ ４内で作動流体が沸騰するため、発生した蒸気の気泡が凝縮部１１ｂ方向に上昇 する時に、蒸発部１１ａ側が減圧されて蒸発が促進される。更に、多数充填され ている鉄球１３に熱が伝わることによって、凝縮した作動流体１６が還流する途 中で、高温の鉄球１３と接触して蒸発するため、蒸気１５となって凝縮部１１ｂ へ移動するため、凝縮部１１ｂの温度は平板内で均一化され、等熱流束が得られ る。

【００１５】 また、この実施例においては、コンテナ１２内に鉄球１３を充填した構造とな っているため、この鉄球１３が加熱されることによって蒸発部の面積が増大し、 蒸発が促進されるて熱輸送能力が向上する。また、鉄球１３が充填されているた めコンテナ１２の実内容積が小さくなり、封入する作動流体の量を削減すること ができる。更に、コンテナ１２内に熱伝導率の高い鉄球１３が充填されているた め、平板型ヒートパイプ１１が冷め難く、したがって、安定した作動状態を保持 し易いという効果がある。

【００１６】 なお、この実施例においては、金属粒として鉄球１３を用いた場合について説 明したが、銅球や非球体の銅粒等の熱伝導率の高い他の金属粒を用いることもで きる。

【００１７】

【考案の効果】 以上、説明したようにこの考案の金属粒充填式平板型ヒートパイプは、コンテ ナ内に充填された金属粒が、凝縮した作動液の還流を促進し、熱輸送能力を向上 することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の鉄球を充填した平板型ヒートパイプ
の一実施例の一部切欠斜視図である。

【図２】蒸気通路と凝縮した作動流体の還流ルートを示
す説明図である。

【図３】従来の一般的な平板型ヒートパイプを示す斜視
図である。

【図４】支柱板を備えた従来の平板型ヒートパイプの一
部切欠斜視図である。

【符号の説明】

１１…平板型ヒートパイプ、 １１ａ…蒸発部、 １１
ｂ…凝縮部、 １２…コンテナ、 １３…鉄球、 １４
…隙間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 石井 慎二 北海道千歳市泉沢1007番地151 株式会社 北海道フジクラ内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板型ヒートパイプコンテナ内に多数の
   金属粒を、隣接する金属粒同士がその一部を互いに接触
   し、かつ相互間に蒸気通路となる隙間が形成されるよう
   に充填し、その外方側に位置する金属粒がそれぞれ平板
   型ヒートパイプコンテナの内周面と接触するように配置
   するとともに、この平板型ヒートパイプコンテナ内に凝
   縮性の作動流体を所定量封入したことを特徴とする金属
   粒充填式平板型ヒートパイプ。