JPH087256Y2 - Separated heat pipe - Google Patents

Separated heat pipe

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JPH087256Y2
JPH087256Y2 JP12104790U JP12104790U JPH087256Y2 JP H087256 Y2 JPH087256 Y2 JP H087256Y2 JP 12104790 U JP12104790 U JP 12104790U JP 12104790 U JP12104790 U JP 12104790U JP H087256 Y2 JPH087256 Y2 JP H087256Y2
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JP
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pipe
heat
flow
heat pipe
section
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伸一 杉原
昭太郎 吉田
正孝 望月
耕一 益子
雅彦 伊藤
祐士 斎藤
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は作動流体の蒸発潜熱として熱の輸送を行う
ヒートパイプに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Industrial Field of the Invention The present invention relates to a heat pipe for transporting heat as latent heat of vaporization of a working fluid.

従来の技術 ヒートパイプの一般的な構成を第2図に示す。第2図
において密閉管10は銅等の熱伝導率の良い金属管からな
るものであって、その内部には、真空脱気した状態で、
水やフロン、アルコールなどの凝縮性の流体が作動流体
11として封入されており、またその密閉管10の内壁には
毛細管圧力を生じさせるウイックとしてメッシュ12が配
置されている。
2. Description of the Related Art A general structure of a heat pipe is shown in FIG. In FIG. 2, the closed tube 10 is made of a metal tube having a good thermal conductivity such as copper, and the inside thereof is vacuum degassed,
Condensable fluids such as water, freon, and alcohol are working fluids
A mesh 12 is provided as a wick for generating a capillary pressure on the inner wall of the closed tube 10.

このヒートパイプにおいては、図の下側の部分を加熱
部13としてここに熱を与え、また図の上側の部分を冷却
部14として熱を奪えば、作動流体11が加熱部13において
蒸発するとともに、その蒸気15が圧力の低い冷却部14側
に流れ、その冷却部14の管壁で放熱した作動流体蒸気15
が凝縮する。そして加熱部13においては、メッシュ12の
微細開口部で毛細管圧力が生じるので、そのポンプ作用
により凝縮液16が加熱部13に還流する。
In this heat pipe, if the lower part of the drawing is given heat as a heating part 13 and the upper part of the drawing is taken as cooling part 14, the working fluid 11 is evaporated in the heating part 13. , The steam 15 flows to the side of the cooling unit 14 having a low pressure, and the working fluid steam 15 that radiates heat on the pipe wall of the cooling unit
Is condensed. In the heating unit 13, since a capillary pressure is generated in the fine opening of the mesh 12, the pump action causes the condensate 16 to flow back to the heating unit 13.

このようにして作動流体11が蒸発および凝縮を伴って
循環流動することにより、その蒸発潜熱として加熱部13
から冷却部14に熱を輸送する。
In this way, the working fluid 11 circulates and flows with evaporation and condensation, and as a result of its latent heat of evaporation, the heating unit 13
Heat is transferred from the cooling section 14 to the cooling section 14.

また第3図はループ型ヒートパイプを示すもので、こ
のヒートパイプは、蒸気流管16と液戻り管17との上端部
同士および下端部同士を連通させてループ状管路を形成
し、その内部に、真空脱気した状態で作動流体18を封入
したものである。
Further, FIG. 3 shows a loop type heat pipe, and this heat pipe connects the upper end portions and the lower end portions of the vapor flow pipe 16 and the liquid return pipe 17 to each other to form a loop-shaped pipe line, The working fluid 18 is sealed inside in a vacuum deaerated state.

このループ型ヒートパイプでは、第3図に示すように
上下方向に向けて配置し、その蒸気流管16の下部を加熱
部19とするとともに、液戻り管17の上部を冷却部20とす
る。その結果、作動流体18は蒸気流管16の下部で蒸発し
てその蒸気21が蒸気流管16を通って冷却部20に流れ、こ
こで作動流体蒸気21が放熱して凝縮する。そして凝縮液
22は液戻り管17の内部をその下端側に流れる。
In this loop type heat pipe, as shown in FIG. 3, they are arranged vertically, and the lower part of the vapor flow pipe 16 serves as a heating part 19 and the upper part of the liquid return pipe 17 serves as a cooling part 20. As a result, the working fluid 18 evaporates in the lower portion of the vapor flow pipe 16 and the vapor 21 flows through the vapor flow pipe 16 to the cooling unit 20, where the working fluid vapor 21 radiates heat and condenses. And condensate
22 flows inside the liquid return pipe 17 to the lower end side thereof.

考案が解決しようとする課題 ヒートパイプにおいては上述したように作動流体が蒸
気流となって熱を輸送するから、加熱部に対する熱流束
が多くなれば、蒸気流の流速および流量が増大し、流速
は最大で音速に達することもある。
Problems to be Solved by the Invention In the heat pipe, since the working fluid transports heat as a vapor flow as described above, if the heat flux to the heating section increases, the flow velocity and flow rate of the vapor flow increase and the flow velocity increases. May reach the speed of sound at maximum.

しかるに第2図に示す一般的な構成のヒートパイプで
は、その蒸気流と加熱部に戻る凝縮液流とが接触してい
るから、蒸気流の流速が速くなるに従って凝縮液が引き
剥されてしまう。このような所謂フラッディングが生じ
ると、加熱部に還流する凝縮液の量が少なくなって熱輸
送能力が低下し、最悪の場合には、加熱部でドライアウ
トが生じ、熱輸送を行えなくなる。すなわちこれが飛散
限界と称される熱輸送能力の限界であって、第2図に示
す一般的なヒートパイプはこの飛散限界によって熱輸送
能力の制約を受ける。
However, in the heat pipe having the general structure shown in FIG. 2, since the vapor flow and the condensate flow returning to the heating portion are in contact with each other, the condensate is peeled off as the vapor flow speed increases. . When such so-called flooding occurs, the amount of the condensate refluxed to the heating unit decreases, and the heat transport capacity decreases. In the worst case, dryout occurs in the heating unit and heat transport cannot be performed. That is, this is the limit of the heat transport capacity called the scattering limit, and the general heat pipe shown in FIG. 2 is restricted by the scattering limit.

他方、第3図に示すループ型ヒートパイプでは、蒸気
流と凝縮液流とが完全に分離されるから、飛散限界はな
い。しかしながら複数のパイプをつないでループ状に構
成する必要があるから、全体として大型化し、その結
果、占積効率が低下するとともに、設置場所あるいは使
用目的に制約を受けるなどの問題があった。
On the other hand, in the loop type heat pipe shown in FIG. 3, since the vapor flow and the condensate flow are completely separated, there is no scattering limit. However, since it is necessary to connect a plurality of pipes to form a loop, the size is increased as a whole, and as a result, there is a problem that the space efficiency is reduced and the installation place or the purpose of use is restricted.

この考案は上記の事情を背景としてなされたもので、
飛散限界による熱輸送能力の制約を解消し、しかも設置
スペースの小さいヒートパイプを提供することを目的と
するものである。
This invention was made in the background of the above circumstances,
The object of the present invention is to provide a heat pipe which eliminates the restriction of heat transport capacity due to the scattering limit and has a small installation space.

課題を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、一端部が
加熱部とされかつ他端部が冷却部とされる密閉管の内部
に、真空脱気した状態で凝縮性の作動流体が封入された
ヒートパイプにおいて、前記密閉管の内部で前記加熱部
と冷却部との中間部に、仕切り板が設けられるととも
に、その仕切り板に、一方の端部が冷却部側に開口しか
つ他方の端部が加熱部の端部近くに延びた液流管と、一
方の端部が加熱部側に開口しかつ他方の端部が冷却部の
端部近くに延びた蒸気流管とが取付けられていることを
特徴とするものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned object, the present invention condenses in a vacuum degassed state inside a sealed tube whose one end is a heating part and the other end is a cooling part. In a heat pipe in which a volatile working fluid is enclosed, a partition plate is provided inside the sealed tube at an intermediate portion between the heating part and the cooling part, and one end of the partition plate is on the cooling part side. With a liquid flow tube that is open at the other end and extends at the other end near the end of the heating part, and steam that is open at one end toward the heating part and at the other end near the end of the cooling part. And a flow tube is attached.

作用 この考案のヒートパイプにおいても、作動流体が加熱
部において蒸発し、その蒸気が冷却部に流れた後、その
冷却部で放熱して凝縮する。そしてこの考案のヒートパ
イプでは、加熱部で生じた作動流体の蒸気が蒸気流管を
通って冷却部の端部近くまで流れ、しかる後、冷却部と
されている管壁に接触して放熱し、凝縮する。また凝縮
した作動流体は、仕切り板を貫通して冷却部側に開口し
ている液流管を通って加熱部の端部近くに戻される。す
なわち蒸気流は蒸気流管によって作動液から隔絶され、
また作動液流は液流管によって蒸気流から隔絶される。
その結果、この考案のヒートパイプでは加熱部に還流す
る作動液の飛散が生じない。
Action In the heat pipe of the present invention, the working fluid evaporates in the heating section, the steam flows into the cooling section, and then the heat is radiated and condensed in the cooling section. In the heat pipe of this invention, the steam of the working fluid generated in the heating section flows through the steam flow tube to the vicinity of the end of the cooling section, and then contacts the wall of the cooling section to radiate heat. , To condense. The condensed working fluid passes through the partition plate and returns to the vicinity of the end of the heating unit through the liquid flow pipe that is open to the cooling unit side. That is, the steam flow is separated from the hydraulic fluid by the steam flow tube,
The working fluid flow is also separated from the vapor flow by a liquid flow tube.
As a result, in the heat pipe of this invention, the working fluid flowing back to the heating section does not scatter.

実施例 以下にこの考案の一実施例を第1図を参照して説明す
る。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

長尺で密閉されたパイプ1は、上下方向に向けて配置
されており、その中間部には、パイプ1の内部を上下に
仕切る水平な仕切り板2が設けられている。その仕切り
板2には、小孔2aに連通しかつ上方向に延びた蒸気流管
3が取付けられ、その蒸気流管3の端部はパイプ1の上
端部付近に達している。また他の小孔2bに連通しかつ下
方向に延びた液流管4が仕切り板2に取付けられ、その
液流管4の下端部は、パイプ1の下端部付近に達してい
る。
The long and closed pipe 1 is arranged in the vertical direction, and a horizontal partition plate 2 for partitioning the inside of the pipe 1 into the upper and lower parts is provided at an intermediate portion thereof. The partition plate 2 is attached with a steam flow pipe 3 which communicates with the small hole 2a and extends upward, and the end of the steam flow pipe 3 reaches the vicinity of the upper end of the pipe 1. Further, a liquid flow pipe 4 communicating with another small hole 2b and extending downward is attached to the partition plate 2, and the lower end of the liquid flow pipe 4 reaches the vicinity of the lower end of the pipe 1.

なお、パイプ1の下端部は、外部から入熱のある加熱
部5とされ、またパイプ1の上端部は、熱を外部に奪う
冷却部6とされている。さらにパイプ1の内部には、真
空脱気した状態で、フロンや水などの適宜の作動流体7
が適当量収納されている。
The lower end of the pipe 1 is a heating unit 5 that receives heat from the outside, and the upper end of the pipe 1 is a cooling unit 6 that removes heat to the outside. Further, inside the pipe 1, an appropriate working fluid 7 such as CFC or water in a vacuum deaerated state.
Is stored in an appropriate amount.

つぎに上記のヒートパイプの動作について説明する。 Next, the operation of the above heat pipe will be described.

作動流体7は液体状態では、パイプ1の下部の加熱部
5に滞留して液溜り7aを形成しており、外部から伝達さ
れる熱によって蒸発し、蒸気7bとなる。この蒸気7bは、
上方へと移動して先ず仕切り板2に達する。仕切り板2
の下面側では、小孔2aのみが開口した状態にあり、した
がって蒸気7bはこの小孔2aから蒸気流管3を通って、パ
イプ1の上端の空間に放出される。パイプ1の上端部の
冷却部6において、作動流体蒸気7bは外部に熱を奪われ
て液化し、凝縮液7cとなる。
In the liquid state, the working fluid 7 stays in the heating section 5 at the lower part of the pipe 1 to form a liquid pool 7a, which is evaporated by the heat transmitted from the outside and becomes vapor 7b. This steam 7b
It moves upward and reaches the partition plate 2 first. Partition board 2
Only the small hole 2a is open on the lower surface side of the steam generator 7. Therefore, the steam 7b is discharged from the small hole 2a through the steam flow pipe 3 into the space at the upper end of the pipe 1. In the cooling section 6 at the upper end of the pipe 1, the working fluid vapor 7b is deprived of heat to liquefy and becomes a condensate 7c.

凝縮液7cは、パイプ1の内壁を伝わって重力により下
降し、仕切り板2の上面側に達する。仕切り板2の上面
側では、小孔2bのみが開口した状態にあり、凝縮液7c
は、この小孔2bから液流管4を通って下方へ移動し、パ
イプ1の下部に形成されている液溜り7b内に放出され
る。
The condensate 7c propagates along the inner wall of the pipe 1 and descends due to gravity and reaches the upper surface side of the partition plate 2. On the upper surface side of the partition plate 2, only the small holes 2b are open, and the condensate 7c
Moves downward from the small hole 2b through the liquid flow pipe 4, and is discharged into the liquid pool 7b formed in the lower part of the pipe 1.

以上のように、蒸気7bおよび凝縮液7cは、それぞれ蒸
気流管3および液流管4によって確実に分離されてお
り、蒸気流によって液流が損われることはない。したが
って蒸気流の速さが充分に速くなっても、凝縮液がフラ
ッディングによって飛散することがなく、熱輸送能力を
増大させることができる。
As described above, the vapor 7b and the condensate 7c are reliably separated by the vapor flow pipe 3 and the liquid flow pipe 4, respectively, and the vapor flow does not impair the liquid flow. Therefore, even if the speed of the steam flow is sufficiently high, the condensate does not scatter due to flooding, and the heat transport capacity can be increased.

なお、上記実施例では、蒸気流管および液流管をそれ
ぞれ1本設けたが、各用途のために複数の蒸気流管およ
び液流管を設けてもよい。
In the above embodiment, one vapor flow pipe and one liquid flow pipe are provided, but a plurality of vapor flow pipes and liquid flow pipes may be provided for each application.

また上記実施例では、仕切り板は、パイプの中間に設
けたが、その位置は適宜に変更可能である。さらにパイ
プは必ずしも上下方向に向けて配置する必要はなく、使
用目的によってその姿勢を決定することができる。そし
てまた凝縮液の還流は、重力によらずウイックによる毛
細管作用によって行ってもよい。
Further, in the above embodiment, the partition plate is provided in the middle of the pipe, but its position can be changed appropriately. Further, the pipe does not necessarily have to be arranged in the vertical direction, and its posture can be determined depending on the purpose of use. Further, the reflux of the condensate may be performed by the capillary action of the wick instead of by gravity.

考案の効果 以上説明したようにこの考案の分離型ヒートパイプに
よれば、蒸気流と凝縮液流との分離を確実に行うことが
できるので、熱輸送量を従来になく飛躍的に増大させる
ことが可能であり、また構造が簡単であって外観上一本
のパイプとすることができるから、設置に制約を受けな
いなどの効果を得ることができる。
Effect of the Invention As described above, according to the separation type heat pipe of the present invention, the vapor flow and the condensate flow can be reliably separated, so that the heat transfer amount can be dramatically increased as compared with the conventional one. In addition, since the structure is simple and it is possible to form a single pipe in appearance, it is possible to obtain an effect that installation is not restricted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの考案の一実施例を示す断面図、第2図は従
来の一般的なヒートパイプの断面図、第3図は従来のル
ープ型ヒートパイプの断面図である。 1……パイプ、2……仕切り板、3……蒸気流管、4…
…液流管、5……加熱部、6……冷却部、7……作動流
体、7b……蒸気、7c……凝縮液。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a conventional general heat pipe, and FIG. 3 is a sectional view of a conventional loop heat pipe. 1 ... Pipe, 2 ... Partition plate, 3 ... Steam flow tube, 4 ...
... Liquid flow tube, 5 ... Heating part, 6 ... Cooling part, 7 ... Working fluid, 7b ... Steam, 7c ... Condensate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 益子 耕一 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 伊藤 雅彦 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 (72)考案者 斎藤 祐士 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉電 線株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Koichi Masuko 5-1-5 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (72) Creator Masahiko Ito 1-1-5 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (72) Inventor Yuuji Saito 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】一端部が加熱部とされかつ他端部が冷却部
とされる密閉管の内部に、真空脱気した状態で凝縮性の
作動流体が封入されたヒートパイプにおいて、 前記密閉管の内部で前記加熱部と冷却部との中間部に、
仕切り板が設けられるとともに、その仕切り板に、一方
の端部が冷却部側に開口しかつ他方の端部が加熱部の端
部近くに延びた液流管と、一方の端部が加熱部側に開口
しかつ他方の端部が冷却部の端部近くに延びた蒸気流管
とが取付けられていることを特徴とする分離型ヒートパ
イプ。
1. A heat pipe in which a condensable working fluid is sealed in a vacuum deaerated state inside a sealed tube having one end serving as a heating section and the other end serving as a cooling section, Inside the heating section and the cooling section,
A partition plate is provided, and the partition plate has a liquid flow pipe having one end opening toward the cooling section and the other end extending near the end of the heating section, and one end section of the heating section. A separate heat pipe, characterized in that a steam flow tube which is open to the side and has the other end extending near the end of the cooling section is attached.
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