JPH076751B2 - ヒートパイプ - Google Patents
ヒートパイプInfo
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- JPH076751B2 JPH076751B2 JP59273930A JP27393084A JPH076751B2 JP H076751 B2 JPH076751 B2 JP H076751B2 JP 59273930 A JP59273930 A JP 59273930A JP 27393084 A JP27393084 A JP 27393084A JP H076751 B2 JPH076751 B2 JP H076751B2
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- Japan
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- pipe
- wall surface
- tube
- heat
- passage
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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
- F28D15/04—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 tubes having a capillary structure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、ヒートパイプに関する。
［発明の技術的背景］ 従来、ヒートパイプの熱輸送能力を高めるため、凝縮部
から蒸発部間にわたって、アーテリすなわち凝縮液の帰
還路を特別に設けたヒートパイプがある。
から蒸発部間にわたって、アーテリすなわち凝縮液の帰
還路を特別に設けたヒートパイプがある。
この種のアーテリヒートパイプを例えば第５図、第６図
に示す。第５図のものは、管体501の内面にウィックと
してのメッシュ503を取付け、このメッシュ503の一部を
変形させ凝縮液の帰還路505を形成させてある。また、
第６図は管体601内面に周方向溝603を設けるとともに、
凝縮液の帰還路を形成するフェルト状の金属605を管体6
01の内部に挿入したものである。また、第７図のヒート
パイプは、容器701内に、周方向溝703を有する蒸気通路
705とは別個に凝縮液帰還路707を設けたモノグルーブヒ
ートパイプと呼ばれるものである。
に示す。第５図のものは、管体501の内面にウィックと
してのメッシュ503を取付け、このメッシュ503の一部を
変形させ凝縮液の帰還路505を形成させてある。また、
第６図は管体601内面に周方向溝603を設けるとともに、
凝縮液の帰還路を形成するフェルト状の金属605を管体6
01の内部に挿入したものである。また、第７図のヒート
パイプは、容器701内に、周方向溝703を有する蒸気通路
705とは別個に凝縮液帰還路707を設けたモノグルーブヒ
ートパイプと呼ばれるものである。
［背景技術の問題点］ しかしながら、第５図、第６図に示した従来例は、ヒー
トパイプが何らかの振動等を受けることにより、内部の
メッシュ503（第５図）やフェルト状の金属605（第６
図）が変形したり、ずれたりする等機械的強度に問題が
ある他、これら挿入物を管体１の内面に密着するように
製造するのは極めて難しく、その上第５図の場合は、メ
ッシュ503と管体501内壁との間に液膜が存在する可能性
があり、これにより熱抵抗が増大する等の問題がある。
トパイプが何らかの振動等を受けることにより、内部の
メッシュ503（第５図）やフェルト状の金属605（第６
図）が変形したり、ずれたりする等機械的強度に問題が
ある他、これら挿入物を管体１の内面に密着するように
製造するのは極めて難しく、その上第５図の場合は、メ
ッシュ503と管体501内壁との間に液膜が存在する可能性
があり、これにより熱抵抗が増大する等の問題がある。
これに対し、第７図のものは、内部に挿入物がないた
め、上記問題点は解消できるが、蒸気通路705と凝縮液
帰還路707とが別個に設けられてるので、ヒートパイプ
が大型し、重量も増加してしまうという問題があり、ま
た第６図の例でも言えることだが、周方向溝703（第６
図では周方向溝603）を通路内面に設けるという難しい
機械加工を施さなければならない。
め、上記問題点は解消できるが、蒸気通路705と凝縮液
帰還路707とが別個に設けられてるので、ヒートパイプ
が大型し、重量も増加してしまうという問題があり、ま
た第６図の例でも言えることだが、周方向溝703（第６
図では周方向溝603）を通路内面に設けるという難しい
機械加工を施さなければならない。
［発明の目的］ この発明は、このような従来の問題点に鑑み創案された
もので、大型化することなく機械的強度を向上させ、製
造も比較的容易なヒートパイプの提供を目的とする。
もので、大型化することなく機械的強度を向上させ、製
造も比較的容易なヒートパイプの提供を目的とする。
［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明のヒートパイプは、内
部に熱輸送を行うための作動媒体が封入された中空状の
外管および該外管内に挿入された内管と、前記内管の内
壁面に前記作動媒体が蒸発する蒸発部から前記作動媒体
が凝縮する凝縮部まで亘って連続的に形成された複数の
微細な溝と、前記外管の内壁面と前記内管の外壁面とが
密着して接触しており、前記外管の外壁面と前記内管の
内壁面との間で熱を伝える熱伝達部と、前記外管の内壁
面と前記内管の外壁面との間の一部に前記蒸発部から前
記凝縮部まで亘って連続的に形成され、前記凝縮部で凝
縮した液体状の前記作動媒体を前記蒸発部まで帰還させ
るために前記微細な溝よりも流路断面積が大きく形成さ
れた帰還通路と、前記内管に形成されて前記微細な溝と
前記帰還通路とを連通させる連通路とを備えて構成され
ることを特徴としている。
部に熱輸送を行うための作動媒体が封入された中空状の
外管および該外管内に挿入された内管と、前記内管の内
壁面に前記作動媒体が蒸発する蒸発部から前記作動媒体
が凝縮する凝縮部まで亘って連続的に形成された複数の
微細な溝と、前記外管の内壁面と前記内管の外壁面とが
密着して接触しており、前記外管の外壁面と前記内管の
内壁面との間で熱を伝える熱伝達部と、前記外管の内壁
面と前記内管の外壁面との間の一部に前記蒸発部から前
記凝縮部まで亘って連続的に形成され、前記凝縮部で凝
縮した液体状の前記作動媒体を前記蒸発部まで帰還させ
るために前記微細な溝よりも流路断面積が大きく形成さ
れた帰還通路と、前記内管に形成されて前記微細な溝と
前記帰還通路とを連通させる連通路とを備えて構成され
ることを特徴としている。
［発明の効果］ この発明のヒートパイプは、内管の内壁面に複数の微細
な溝を設け、また外管の内壁面と内管の外壁面とを密着
させて接触構成し、外管の外壁面と内管の内壁面との間
で熱を伝える熱伝達部を設けているので、内管の内壁面
に形成された複数の微細な溝と外管の外壁との間で熱が
効率良く伝達されて作動媒体を蒸発および凝縮させるこ
とができる。一方、帰還した作動媒体は、微細な溝より
も流路断面積が大きく流動抵抗が小さな帰還通路を通し
てスムースに帰還し、かつこの帰還通路内の液体流は内
管内の蒸気流と干渉することがない。したがって、ヒー
トパイプの蒸発・凝縮効率を高くすることができると共
に蒸気流と液体流の干渉を防止できる。
な溝を設け、また外管の内壁面と内管の外壁面とを密着
させて接触構成し、外管の外壁面と内管の内壁面との間
で熱を伝える熱伝達部を設けているので、内管の内壁面
に形成された複数の微細な溝と外管の外壁との間で熱が
効率良く伝達されて作動媒体を蒸発および凝縮させるこ
とができる。一方、帰還した作動媒体は、微細な溝より
も流路断面積が大きく流動抵抗が小さな帰還通路を通し
てスムースに帰還し、かつこの帰還通路内の液体流は内
管内の蒸気流と干渉することがない。したがって、ヒー
トパイプの蒸発・凝縮効率を高くすることができると共
に蒸気流と液体流の干渉を防止できる。
さらに、内部メッシュ等の挿入物がないので、ヒートパ
イプが大型化することなく、機械的強度を向上させるこ
とができる。
イプが大型化することなく、機械的強度を向上させるこ
とができる。
［発明の実施例］ 以下、図面に基づきこの発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は、密閉状の外管１に内管３が密着状態で挿入さ
たヒートパイプの断面図で、第２図は内管３の斜視図で
ある。内管３の内面には比較的断面積が小さく、軸方向
に向けて形成された溝５が全周にわたり設けられ、内管
３の外面には比較的断面積が大きく、軸方向に向けて形
成された冷媒帰還路７が設けられている。また、内管３
の内部には蒸発部で蒸発した冷媒の蒸気通路９が形成さ
れている。溝５は、液体冷媒を凝縮部から蒸発部へ流す
ための圧力差を毛細管力によって発生させ、かつ凝縮作
用時と蒸発作用時とにおける熱伝達を行なわせる機能を
もっており、凝縮面（凝縮部）および蒸発面（蒸発部）
として作用する。このため、溝５は細く、蒸気相に広い
面積で接している。冷媒帰還路７は、いわゆるアーテリ
と呼ばれているもので、外管１と内管３との間に設けら
れた形となっており、凝縮部で凝縮された液体冷媒の蒸
発部への主な帰還路となっている。このため、この液体
冷媒の帰還時の流動抵抗を小さくするために、冷媒帰還
路７の断面積は比較的大きくなっているのである。
たヒートパイプの断面図で、第２図は内管３の斜視図で
ある。内管３の内面には比較的断面積が小さく、軸方向
に向けて形成された溝５が全周にわたり設けられ、内管
３の外面には比較的断面積が大きく、軸方向に向けて形
成された冷媒帰還路７が設けられている。また、内管３
の内部には蒸発部で蒸発した冷媒の蒸気通路９が形成さ
れている。溝５は、液体冷媒を凝縮部から蒸発部へ流す
ための圧力差を毛細管力によって発生させ、かつ凝縮作
用時と蒸発作用時とにおける熱伝達を行なわせる機能を
もっており、凝縮面（凝縮部）および蒸発面（蒸発部）
として作用する。このため、溝５は細く、蒸気相に広い
面積で接している。冷媒帰還路７は、いわゆるアーテリ
と呼ばれているもので、外管１と内管３との間に設けら
れた形となっており、凝縮部で凝縮された液体冷媒の蒸
発部への主な帰還路となっている。このため、この液体
冷媒の帰還時の流動抵抗を小さくするために、冷媒帰還
路７の断面積は比較的大きくなっているのである。
また、前記溝５と冷媒帰還路７とを連通させる連通孔と
してのスリット11が、内管３に周方向に向けて複数穿設
されている。このスリット11は、内管３の外周側に全周
にわたり形成され、内周側の溝５と連通している。
してのスリット11が、内管３に周方向に向けて複数穿設
されている。このスリット11は、内管３の外周側に全周
にわたり形成され、内周側の溝５と連通している。
このように構成されたヒートパイプ内に、このパイプ内
を真空状態にした後適当な冷媒を封入する。この封入量
は内管３の溝５と冷媒帰還路７とを満たす程度でよい。
を真空状態にした後適当な冷媒を封入する。この封入量
は内管３の溝５と冷媒帰還路７とを満たす程度でよい。
そして、蒸発部で蒸発した冷媒は蒸気通路９を通って凝
縮部へ達し、ここで凝縮された液体冷媒は主として冷媒
帰還路７を通って蒸発部へ環流する。このため、溝５の
僅かな毛細管力によっても結果として冷媒帰還路７によ
って大きな流量が得られるので蒸発部でのドライアウト
が起こりにくく、大きな熱輸送能力を得ることができ
る。
縮部へ達し、ここで凝縮された液体冷媒は主として冷媒
帰還路７を通って蒸発部へ環流する。このため、溝５の
僅かな毛細管力によっても結果として冷媒帰還路７によ
って大きな流量が得られるので蒸発部でのドライアウト
が起こりにくく、大きな熱輸送能力を得ることができ
る。
また、外管１と内管３とは直接密着して接触している部
分が設けられているので、この接触部を通して、内管３
の内面の蒸発面および凝縮面の作用を成す微細な溝５に
効率よく熱を伝えることができる。このため、メッシュ
を用いたアーテリヒートパイプのように、蒸発部および
凝縮部で大きな熱抵抗が発生することはない。
分が設けられているので、この接触部を通して、内管３
の内面の蒸発面および凝縮面の作用を成す微細な溝５に
効率よく熱を伝えることができる。このため、メッシュ
を用いたアーテリヒートパイプのように、蒸発部および
凝縮部で大きな熱抵抗が発生することはない。
また、内管３の溝５は押出し成型により形成し、外面よ
りスリット11を加工すればよいので製造は比較的容易
で、内管３の外管１への密着状態での挿入は、冷し嵌め
等により容易に行なうことができる。
りスリット11を加工すればよいので製造は比較的容易
で、内管３の外管１への密着状態での挿入は、冷し嵌め
等により容易に行なうことができる。
第３図は他の実施例を示すヒートパイプの断面図であ
る。なお、ここでは前述の実施例と同一構成要素には同
一符号を付して説明を簡略化する。すなわち、この実施
例は内管３の一部を蒸気通路９側へ突出させることで、
外管１と内管３との間に冷媒帰還路７を設ける構成とし
てある。そして、冷媒帰還路７が設けられていない内管
３の内面には溝５が設けられており、溝５と冷媒帰還路
７とは、第２図と略同様な図外のスリットにより連通し
ている。
る。なお、ここでは前述の実施例と同一構成要素には同
一符号を付して説明を簡略化する。すなわち、この実施
例は内管３の一部を蒸気通路９側へ突出させることで、
外管１と内管３との間に冷媒帰還路７を設ける構成とし
てある。そして、冷媒帰還路７が設けられていない内管
３の内面には溝５が設けられており、溝５と冷媒帰還路
７とは、第２図と略同様な図外のスリットにより連通し
ている。
この実施例は、冷媒帰還路７の断面積を大きくできるの
で、液体冷媒の流動抵抗をより一層減少させることがで
き、また外管１と内管３との接触面積も大きくとれるた
め、蒸発部および凝縮部での熱伝達効率が更に向上す
る。
で、液体冷媒の流動抵抗をより一層減少させることがで
き、また外管１と内管３との接触面積も大きくとれるた
め、蒸発部および凝縮部での熱伝達効率が更に向上す
る。
第４図は更に他の実施例を示す。なお、この実施例では
前述の第１図および第２図の実施例と同一構成要素には
同一符号を付して説明を簡略化する。この実施例は、外
管１の外形が略正方形で、その四隅に内面から凹部を設
けることで、外管１と内管３との間に冷媒帰還路７が設
けられる構成となっている。そして、溝５は第１図と同
様に内管３の内面全周に設けてあり、溝５と冷媒帰還路
７とは、第２図と略同様な図外のスリットにより連通し
ている。この実施例も第３図の実施例と略同様に、冷媒
帰還路７の断面積を大きくでき、外管１と内管３との接
触面積も大きくとれる。
前述の第１図および第２図の実施例と同一構成要素には
同一符号を付して説明を簡略化する。この実施例は、外
管１の外形が略正方形で、その四隅に内面から凹部を設
けることで、外管１と内管３との間に冷媒帰還路７が設
けられる構成となっている。そして、溝５は第１図と同
様に内管３の内面全周に設けてあり、溝５と冷媒帰還路
７とは、第２図と略同様な図外のスリットにより連通し
ている。この実施例も第３図の実施例と略同様に、冷媒
帰還路７の断面積を大きくでき、外管１と内管３との接
触面積も大きくとれる。
なお、この発明は前述の実施例に限定されるものではな
い。例えば、外管１と内管３とを連通させる連通孔は、
スリット11とせずに小孔でもよく、要するに内管３の内
側と外側とを連通させるような構成であればよい。
い。例えば、外管１と内管３とを連通させる連通孔は、
スリット11とせずに小孔でもよく、要するに内管３の内
側と外側とを連通させるような構成であればよい。
また、上記したヒートパイプは宇宙空間で使用すると複
数の冷媒帰還路７をすべて使用できるので有効である。
また、地上で使用する場合は、重力により液体冷媒は概
ね下部側の冷媒帰還路７を流れるため、上部側の冷媒帰
還路７はなくてもよい。
数の冷媒帰還路７をすべて使用できるので有効である。
また、地上で使用する場合は、重力により液体冷媒は概
ね下部側の冷媒帰還路７を流れるため、上部側の冷媒帰
還路７はなくてもよい。
第１図はこの発明の一実施例のヒートパイプの断面図、
第２図は第１図における内管の斜視図、第３図は他の実
施例のヒートパイプの断面図、第４図は更に他の実施例
のヒートパイプの断面図、第５図および第６図はそれぞ
れ従来のアーテリ型ヒートパイプの断面図、第７図は従
来のモノグルーブ型ヒートパイプの断面図である。 （図面の主要部を表わす符号の説明） １…外管、３…内管、５…溝 ７…冷媒帰還路、11…スリット（連通孔）
第２図は第１図における内管の斜視図、第３図は他の実
施例のヒートパイプの断面図、第４図は更に他の実施例
のヒートパイプの断面図、第５図および第６図はそれぞ
れ従来のアーテリ型ヒートパイプの断面図、第７図は従
来のモノグルーブ型ヒートパイプの断面図である。 （図面の主要部を表わす符号の説明） １…外管、３…内管、５…溝 ７…冷媒帰還路、11…スリット（連通孔）
Claims (3)
- 【請求項１】内部に熱輸送を行うための作動媒体が封入
された中空状の外管および該外管内に挿入された内管
と、 前記内管の内壁面に前記作動媒体が蒸発する蒸発部から
前記作動媒体が凝縮する凝縮部まで亘って連続的に形成
された複数の微細な溝と、 前記外管の内壁面と前記内管の外壁面とが密着して接触
しており、前記外管の外壁面と前記内管の内壁面との間
で熱を伝える熱伝達部と、 前記外管の内壁面と前記内管の外壁面との間の一部に前
記蒸発部から前記凝縮部まで亘って連続的に形成され、
前記凝縮部で凝縮した液体状の前記作動媒体を前記蒸発
部まで帰還させるために前記微細な溝よりも流路断面積
が大きく形成された帰還通路と、 前記内管に形成されて前記微細な溝と前記帰還通路とを
連通させる連通路とを備えて構成されることを特徴とす
るヒートパイプ。 - 【請求項２】前記帰還通路は、前記内管側に向けて突出
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のヒートパイプ。 - 【請求項３】前記帰還通路は、前記外管側に向けて突出
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のヒートパイプ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59273930A JPH076751B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | ヒートパイプ |
| DE8585116626T DE3568631D1 (en) | 1984-12-27 | 1985-12-27 | Heat pipe |
| EP85116626A EP0186216B1 (en) | 1984-12-27 | 1985-12-27 | Heat pipe |
| US07/193,190 US4815529A (en) | 1984-12-27 | 1988-05-13 | Heat pipe |
| US07/278,361 US4846263A (en) | 1984-12-27 | 1988-12-01 | Heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59273930A JPH076751B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | ヒートパイプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153384A JPS61153384A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH076751B2 true JPH076751B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=17534551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59273930A Expired - Lifetime JPH076751B2 (ja) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | ヒートパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076751B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2656270B2 (ja) * | 1987-11-30 | 1997-09-24 | 宇宙開発事業団 | 熱交換装置 |
| JPH063077A (ja) * | 1992-06-24 | 1994-01-11 | Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> | 二重管ヒートパイプ |
| US6474074B2 (en) * | 2000-11-30 | 2002-11-05 | International Business Machines Corporation | Apparatus for dense chip packaging using heat pipes and thermoelectric coolers |
| JP2010054121A (ja) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | 可変コンダクタンスヒートパイプ |
| CN102954720A (zh) * | 2011-08-24 | 2013-03-06 | 昆山巨仲电子有限公司 | 轻量化热管的制造方法及其成品 |
| JP6442594B1 (ja) * | 2017-12-25 | 2018-12-19 | 株式会社フジクラ | 放熱モジュール |
| CN113624045B (zh) * | 2021-07-19 | 2022-06-21 | 西安交通大学 | 一种单向传热装置及工作方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5816187A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-01-29 | Hitachi Ltd | 熱伝達装置 |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP59273930A patent/JPH076751B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61153384A (ja) | 1986-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |