JPH10122775A - Variable conductance heat pipe - Google Patents

Variable conductance heat pipe

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JPH10122775A
JPH10122775A JP28222196A JP28222196A JPH10122775A JP H10122775 A JPH10122775 A JP H10122775A JP 28222196 A JP28222196 A JP 28222196A JP 28222196 A JP28222196 A JP 28222196A JP H10122775 A JPH10122775 A JP H10122775A
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JP
Japan
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container
heat pipe
variable conductance
heat
temperature
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Application number
JP28222196A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenya Kawabata
賢也 川畑
Jun Niekawa
潤 贄川
Yuichi Kimura
裕一 木村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain excellent thermal diode characteristics by forming a gas reservoir at a condensing portion side and a low heat conductive portion between an evaporating portion and the condensing portion in a container for containing working liquid and noncondensible gas therein in a variable conductance type heat pipe. SOLUTION: The variable conductance heat pipe 11 is used, for example, to control temperature of a reaction container of a chemical plant. Working liquid and noncondensible gas are contained in the container. And, its evaporating portion 32 side is contained in the reaction container 8. Meanwhile, a condensing portion 42 side is disposed out of the container 8, and a gas reservoir 52 is provided at its end. The pipe 11 has a low heat conductive portion 62 is provided across a borderline between the container 8 and its outside. This portion 62 designates a portion in which axial heat conductivity is sufficiently lowered as compared with those of portions 32 and 42, and is formed by providing a portion formed of titanium alloy having low thermal conductivity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はコンダクタンスが可
変型のヒートパイプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat pipe having a variable conductance.

【0002】[0002]

【従来の技術】放熱機構にヒートパイプを適用する技術
は既に実用化されて久しい。通常のヒートパイプの場
合、その熱輸送量は、ヒートパイプの蒸発部(加熱され
る側、即ち被放熱対象側である)と凝縮部との温度差に
より決定される。しかし、被放熱対象によっては、ある
温度までは保温したままの状態で維持し、それを越えた
場合に放熱する、という場合もあった。例えば、ある種
の反応炉を含む化学プラントや、化学電池や燃料電池
等、或いは原子力発電関連の装置等において、その用途
がある。このような場合、ヒートパイプの蒸発部と凝縮
部の温度差により作動が開始されてしまうと都合が悪
い。そこで通常のヒートパイプに替わり、コンダクタン
スが可変である、可変コンダクタンスヒートパイプを適
用することが考えられる。
2. Description of the Related Art The technology of applying a heat pipe to a heat radiation mechanism has been practically used for a long time. In the case of a normal heat pipe, the heat transfer amount is determined by the temperature difference between the evaporating part (the side to be heated, that is, the side to be radiated) of the heat pipe and the condensing part. However, depending on the object to be radiated, there is a case in which the temperature is maintained at a certain temperature and the heat is radiated when the temperature is exceeded. For example, it is used in a chemical plant including a certain type of reactor, a chemical battery or a fuel cell, or a device related to nuclear power generation. In such a case, it is inconvenient if the operation is started due to the temperature difference between the evaporating section and the condensing section of the heat pipe. Therefore, it is conceivable to apply a variable conductance heat pipe having a variable conductance instead of a normal heat pipe.

【0003】可変コンダクタンスヒートパイプは、ある
温度に至らないと実質、作動しないようなヒートパイプ
である。そのようなヒートパイプとして、形状記憶合金
を応用したもの、不凝縮性ガスを混入させたヒートパイ
プ等が知られている。後者の場合、構造が比較的簡易
で、また適用温度の範囲も比較的広い等の利点から、一
般的に使用されている。元来、この種の可変コンダクタ
ンスヒートパイプは、宇宙用の熱輸送デバイスとして開
発が進められてきた経緯があるが、最近は、上述した電
池用途や化学プラント等、地上での利用も進みつつあ
る。
[0003] Variable conductance heat pipes are heat pipes that do not operate substantially until a certain temperature is reached. As such heat pipes, those applying a shape memory alloy, heat pipes mixed with non-condensable gas, and the like are known. The latter case is generally used because of its advantages such as a relatively simple structure and a relatively wide range of application temperature. Originally, this kind of variable conductance heat pipe has been developed as a heat transport device for space, but recently, its use on the ground, such as the above-mentioned battery application and chemical plant, is also increasing. .

【0004】従来の、不凝縮性ガスを混入した可変コン
ダクタンスヒートパイプは、ヒートパイプ内の作動液の
蒸発が開始されると、作動液の蒸発流に押されるような
状態で、内部に封入された不凝縮性ガスが凝縮部側に押
される。その不凝縮性ガスと作動液の蒸発流の界面が、
凝縮部にまで到達していないと、作動液蒸気の凝縮は開
始されない。従って、ヒートパイプは作動しない。尚、
界面に多少の拡散が起きているので、ヒートパイプの作
動が厳密に起きていない訳ではない。実用的には、概
ね、ヒートパイプの作動が起きていない、という意味で
ある。
A conventional variable conductance heat pipe mixed with a non-condensable gas is enclosed inside the heat pipe in such a manner that when the working fluid in the heat pipe starts to evaporate, the working fluid is pushed by the evaporating flow of the working fluid. The non-condensable gas is pushed toward the condensing section. The interface between the non-condensable gas and the evaporating flow of the working fluid
If it does not reach the condensing section, the condensation of the working fluid vapor does not start. Therefore, the heat pipe does not operate. still,
The operation of the heat pipe is not strictly occurring because of some diffusion at the interface. Practically, this generally means that the heat pipe has not been activated.

【0005】さて温度を高くすると、不凝縮性ガスと作
動液の蒸発流の界面は、凝縮部側に移動することにな
る。これは不凝縮ガスに比べ作動液の飽和圧力に係わる
温度依存性が極めて大きいためである。界面が凝縮部側
に移動し、それが凝縮部の一部に達すると、今度は作動
液蒸気の凝縮が始まる。こうして、ある温度までは実
質、作動しないヒートパイプになるのである。
[0005] If the temperature is increased, the interface between the non-condensable gas and the evaporating flow of the working fluid moves to the condensing section side. This is because the temperature dependency on the saturation pressure of the working fluid is extremely large as compared with the non-condensable gas. When the interface moves toward the condensing section and reaches a part of the condensing section, the condensation of the working fluid vapor starts. The result is a heat pipe that is virtually inactive up to a certain temperature.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】可変コンダクタンスヒ
ートパイプは、ある温度までは作動液による熱輸送が実
質なされないものである。とはいえヒートパイプを構成
するコンテナを経由する熱伝導現象は起きているので、
作動液による熱輸送が実質なされていない段階であって
も、熱輸送はなされている。しかし例えば化学反応炉等
の設備では、運転中、ある温度を越えないように放熱機
構を作動させるが、逆にある温度を下回らないように制
御したい場合もある。或いは、運転停止後、設置されて
いるヒートパイプを経由して、反応炉の温度が低下して
いくのをなるべく抑えたい場合もある。他に、例えば電
池の種類によっては、ある温度までは保持したいが、温
度の過上昇は防ぎたいとの要求もある。このような場
合、作動液による熱輸送が実質なされない段階では、な
るべく熱輸送が少なくなるようにしたいのである。作動
液による熱輸送が実質なされていない段階での熱輸送量
に対する、最大熱輸送量(そのヒートパイプによる熱輸
送量の最大値)の比がなるべく大きくなるような、優れ
た熱ダイオード特性を有する可変コンダクタンスヒート
パイプが求められていたのである。
In the variable conductance heat pipe, heat is not substantially transferred by the working fluid until a certain temperature. However, since the heat conduction phenomenon via the container that constitutes the heat pipe is occurring,
Even at a stage where heat transfer by the hydraulic fluid is not substantially performed, heat transfer is performed. However, for example, in equipment such as a chemical reaction furnace, during operation, the heat radiation mechanism is operated so as not to exceed a certain temperature, but on the contrary, there may be a case where it is desired to control so as not to fall below a certain temperature. Alternatively, there is a case where it is desired to suppress the temperature of the reaction furnace from lowering via the installed heat pipe after the operation is stopped. In addition, there is a demand that, for example, depending on the type of battery, it is desired to maintain a certain temperature, but to prevent an excessive rise in temperature. In such a case, it is desired to reduce the heat transfer as much as possible at the stage where the heat transfer by the working fluid is not substantially performed. Excellent thermal diode characteristics such that the ratio of the maximum heat transfer amount (the maximum value of the heat transfer amount by the heat pipe) to the heat transfer amount at the stage where the heat transfer by the hydraulic fluid is not substantially performed is as large as possible. There was a need for a variable conductance heat pipe.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、優れた熱ダイ
オード特性を備えた可変コンダクタンスヒートパイプを
提供することを目的としている。即ち、本発明の可変コ
ンダクタンスヒートパイプは、コンテナと、その内部に
収容される作動液および不凝縮性ガスとを有し、前記コ
ンテナには、凝縮部側にガス溜め部が、蒸発部と凝縮部
との間に、凝縮部および蒸発部に比べ低い熱伝導の低熱
伝導部が形成されているものである。本発明の実施形態
の一つは、コンテナと、その内部に収容される作動液お
よび不凝縮性ガスとを有し、前記コンテナには凝縮部側
にガス溜め部が形成されており、前記コンテナは蒸発部
と凝縮部との間に材料断面積の小さい部分が備わってい
る、可変コンダクタンスヒートパイプである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a variable conductance heat pipe having excellent thermal diode characteristics. That is, the variable conductance heat pipe of the present invention has a container, a working fluid and a non-condensable gas contained in the container, and the container has a gas reservoir on the side of the condenser, A low heat conduction portion having a lower heat conduction than the condensation portion and the evaporation portion is formed between the first and second portions. One of the embodiments of the present invention has a container, a working fluid and a non-condensable gas contained in the container, wherein the container has a gas reservoir formed on a condensing portion side, Is a variable conductance heat pipe having a portion having a small material cross-sectional area between the evaporating section and the condensing section.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は、可変コンダクタンスヒー
トパイプを説明するための概念図である。可変コンダク
タンスヒートパイプ1のコンテナ2内には作動液が所定
量収容されている。またそのコンテナ2内には不凝縮性
ガスも所定量収容されている。不凝縮性ガスは、この可
変コンダクタンスヒートパイプ1の通常の使用状況下で
は、凝縮しないガスを指す。一般にコンテナ2内の作動
液の沸点は、コンテナ1内の圧力に影響される。その沸
点より、蒸発部(吸熱部)3の温度が低い場合は、当然
ながら作動液は実質上、蒸発しないと考えられる(厳密
に熱力学的、統計力学的な意味で言えば、作動液は一部
蒸発、凝縮を起こしている)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a variable conductance heat pipe. A predetermined amount of hydraulic fluid is contained in the container 2 of the variable conductance heat pipe 1. The container 2 also contains a predetermined amount of a non-condensable gas. The non-condensable gas refers to a gas that does not condense under the normal use condition of the variable conductance heat pipe 1. Generally, the boiling point of the working fluid in the container 2 is affected by the pressure in the container 1. When the temperature of the evaporating section (heat absorbing section) 3 is lower than the boiling point, it is naturally considered that the working fluid does not substantially evaporate (strictly speaking, in terms of thermodynamic and statistical mechanics, the working fluid is Some evaporation and condensation have occurred).

【0009】さて蒸発部3を加熱し、その温度が作動液
の沸点以上になると、作動液は蒸発し、その蒸気が凝縮
部4の方へ移動する。しかし、不凝縮性ガスのために蒸
気は、実質上、凝縮部4までは至ることができず(厳密
に言えば、拡散作用等があるから、多少は蒸気粒子の一
部が凝縮部4に至るであろう)、結局、作動液の蒸発と
凝縮による熱移動は、なされていない状態となってい
る。
When the evaporating section 3 is heated and its temperature becomes equal to or higher than the boiling point of the working fluid, the working fluid evaporates and its vapor moves to the condensing section 4. However, the vapor cannot substantially reach the condensing section 4 due to the non-condensable gas. (Strictly speaking, since there is a diffusing action, some of the vapor particles are slightly condensed to the condensing section 4. After all, heat transfer by evaporation and condensation of the working fluid has not been performed.

【0010】更に蒸発部3の加熱を進めると、作動液の
蒸発圧力の上昇により作動液蒸気と不凝縮性ガスとの界
面は更に凝縮部4の方へ押しやられることになる。蒸発
部3の温度がある程度高くなると、界面は凝縮部4に至
るが、このときの蒸発部3の温度を、所定温度TLとこ
こでは称する。尚、作動液蒸気と不凝縮性ガスとの界面
は、厳密には多少の拡散現象等が起きているので、ここ
で言う界面とは、作動液物質と不凝縮性ガスと存在領域
の厳密な境界を指している訳ではない。
When the evaporating section 3 is further heated, the interface between the working liquid vapor and the non-condensable gas is further pushed toward the condensing section 4 due to an increase in the evaporating pressure of the working liquid. When the temperature of the evaporator 3 rises to some extent, the interface reaches the condenser 4, but the temperature of the evaporator 3 at this time is referred to as a predetermined temperature TL. The interface between the working fluid vapor and the non-condensable gas strictly has some diffusion phenomena, etc. It does not point to the border.

【0011】本発明では、図1に示すように、ガス溜め
部5を設ける。通常、このガス溜め部5は凝縮部4に対
し、蒸発部3の反対側に設ける。作動液蒸気の圧力が高
まると、不凝縮性ガスは凝縮部4を越えてガス溜め部5
に押し込まれていくが、ガス溜め部5の容積が充分に大
ければ、いずれ不凝縮性ガスは実質、その全てがガス溜
め部5の中に収容されることになるであろう(言うまで
もないが、拡散現象等は常に存在する。しかしそれはこ
こでは問題にしない)。そうなれば、作動液の蒸気が凝
縮部4を占めることになり、その結果、作動液蒸気は充
分な凝縮がなされることになる。
In the present invention, a gas reservoir 5 is provided as shown in FIG. Usually, the gas reservoir 5 is provided on the opposite side of the evaporator 3 with respect to the condenser 4. When the pressure of the working fluid vapor increases, the non-condensable gas passes over the condensing section 4 and reaches the gas storage section 5.
However, if the volume of the gas reservoir 5 is large enough, substantially all of the non-condensable gas will eventually be contained in the gas reservoir 5 (it goes without saying that However, diffusion phenomena always exist, but that is not a problem here). In this case, the vapor of the hydraulic fluid occupies the condensing section 4, and as a result, the vapor of the hydraulic fluid is sufficiently condensed.

【0012】とはいえ、ガス溜め部5が一部、凝縮部4
と重なっていても構わない。換言すれば、封入する不凝
縮性ガスをガス溜め部5に収容しきれない程度に多くし
ても構わない。
However, the gas reservoir 5 is partially formed,
It does not matter if it overlaps. In other words, the non-condensable gas to be sealed may be increased to such an extent that it cannot be accommodated in the gas reservoir 5.

【0013】以上記述したように、この可変コンダクタ
ンスヒートパイプ1は、蒸発部3が所定温度TL未満の
ときはヒートパイプとしては作動せず、所定温度TL以
上になると作動する。蒸発部3の温度がTL未満のとき
でも、上述した作動流体と不凝縮性ガスとの拡散現象は
ある。またその他に、コンテナ2を経由した熱伝導によ
る熱の輸送もある。
As described above, the variable conductance heat pipe 1 does not operate as a heat pipe when the temperature of the evaporator 3 is lower than the predetermined temperature TL, but operates when the temperature is higher than the predetermined temperature TL. Even when the temperature of the evaporator 3 is lower than TL, the above-described diffusion phenomenon between the working fluid and the non-condensable gas occurs. In addition, there is transportation of heat by heat conduction via the container 2.

【0014】蒸発部3の加熱を進めると、いずれ不凝縮
性ガスがガス溜め部5に充分に押し込まれて当該ヒート
パイプの熱輸送量が最大になるが、そのときの輸送量を
最大熱輸送量QHとここでは称する。またこのときの温
度を最大温度THと称する。所定温度TLでの熱輸送量
をQLと記述するとして、QH/QLの値は熱ダイオー
ド特性の目安の一つとなる。この値を大きくするには、
QLをなるべく小さくすることが必要である。
As the heating of the evaporating section 3 is advanced, the non-condensable gas will eventually be sufficiently pushed into the gas storage section 5 to maximize the heat transport amount of the heat pipe. It is referred to here as quantity QH. The temperature at this time is referred to as a maximum temperature TH. Assuming that the heat transport amount at the predetermined temperature TL is described as QL, the value of QH / QL is one of the standards of the thermal diode characteristics. To increase this value,
It is necessary to make QL as small as possible.

【0015】本発明では、コンテナ2の蒸発部3と凝縮
部4の間の部分に低熱伝導部6を設ける。こうすること
でQLを小さくすることができる。ここで低熱伝導部6
とは、蒸発部3や凝縮部4の部分に比べ充分に軸方向の
熱伝導性を低くした部分を指す。軸方向とは蒸発部3か
ら凝縮部4への方向である。例えば、図2に示す概念図
のように、銅材71で形成した蒸発部31と凝縮部41
との間に熱伝導性の低いチタン合金61で形成した部分
を設ける。このチタン合金61の部分は、銅材71に比
べ充分に熱抵抗が大きい。熱伝導性の低い材料としてチ
タン合金を例にしたが、その他の金属材料や非金属材料
を用いても構わない。或いは、低熱伝導部6の肉厚を薄
くして断面積を小さくしたり、これらの併用形態でも良
い。
In the present invention, a low heat conducting section 6 is provided in a portion between the evaporating section 3 and the condensing section 4 of the container 2. By doing so, QL can be reduced. Here, the low heat conducting part 6
The term refers to a portion in which the thermal conductivity in the axial direction is sufficiently lower than that of the evaporating unit 3 and the condensing unit 4. The axial direction is a direction from the evaporating section 3 to the condensing section 4. For example, as shown in the conceptual diagram of FIG.
And a portion formed of a titanium alloy 61 having low thermal conductivity. The portion of the titanium alloy 61 has sufficiently higher thermal resistance than the copper material 71. Although a titanium alloy is taken as an example of a material having low thermal conductivity, other metal materials or non-metal materials may be used. Alternatively, the thickness of the low thermal conductive portion 6 may be reduced to reduce the cross-sectional area, or a combination of these may be used.

【0016】低熱伝導部6以外のコンテナ2の材質や作
動液の種類等は従来の可変コンダクタンスヒートパイプ
の場合と同様である。具体的にはコンテナ2の材質は銅
材等が好適に使用でき、また作動液は水等が代表的であ
る。
The material of the container 2 other than the low heat conducting portion 6, the type of the working fluid, and the like are the same as those of the conventional variable conductance heat pipe. Specifically, the material of the container 2 is preferably a copper material or the like, and the working fluid is typically water or the like.

【0017】[0017]

【実施例】本発明を実施例に則して説明する。 本発明例1 図3は本発明の実施例を説明する概念図である。本発明
の可変コンダクタンスヒートパイプ11は例えば化学プ
ラントの反応容器等の温度制御に用いることができる
が、この本実施例に関係する反応容器8は、その内部で
反応をさせる際、温度が250℃程度であると、効率良
い反応が実現するものとする。そして280℃を越える
と、不要な熱分解が生じてしまうため、反応容器8内は
250〜280℃に制御したいとする。さて、反応容器
8には図示しない加熱装置が備えられているが、反応に
よる発熱もあり、ここでは、250℃まで加熱し、それ
以降は反応容器8内は反応熱が大きく、特に加熱装置に
よる加熱を加えなくても反応が維持されるものとする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described based on embodiments. FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of the present invention. The variable conductance heat pipe 11 of the present invention can be used for controlling the temperature of a reaction vessel or the like of a chemical plant, for example. It is assumed that an efficient reaction is realized when the degree is about the same. If the temperature exceeds 280 ° C., unnecessary thermal decomposition occurs. Therefore, it is desired to control the temperature in the reaction vessel 8 to 250 to 280 ° C. Although the reaction vessel 8 is provided with a heating device (not shown), it also generates heat due to the reaction. In this case, the reaction vessel 8 is heated to 250 ° C., and thereafter the reaction vessel 8 has a large reaction heat, and particularly the heating apparatus. The reaction shall be maintained without heating.

【0018】本発明の可変コンダクタンスヒートパイプ
11の蒸発部32側は反応容器8内に納められている。
凝縮部42側は、反応容器8の外に位置しており、その
先端部分にはガス溜め部52が設けられている。ガス溜
め部52の長さは300mmで、このガス溜め部52の
長さまで含めて、可変コンダクタンスヒートパイプ11
は約2mの長さになる。
The evaporator 32 of the variable conductance heat pipe 11 of the present invention is accommodated in the reaction vessel 8.
The condensing section 42 is located outside the reaction vessel 8, and a gas reservoir 52 is provided at the tip thereof. The length of the gas reservoir 52 is 300 mm, and the length of the variable conductance heat pipe 11
Is about 2 m long.

【0019】可変コンダクタンスヒートパイプ11は、
ガス溜め部52で外径34mm、肉厚1.65mmであ
り、その他の部分は低熱伝導部62を除き、外径17.
3mm、肉厚1.2mmである。材質はステンレス製
で、ガス溜め部52の部分を除き、内壁にはリン青銅製
のメッシュが3層に挿入されている。作動流体はナフタ
リン、不凝縮性ガスはキセノンである。この可変コンダ
クタンスヒートパイプ11は、蒸発部32の温度で、2
50℃を所定温度(TL)とし、275℃が最大温度
(TH)となるよう設計されている。従って蒸発部32
が250℃以上になると作動液による熱輸送が実質的に
開始され、急激に熱輸送量が高まるようになっている。
The variable conductance heat pipe 11 is
The gas reservoir 52 has an outer diameter of 34 mm and a wall thickness of 1.65 mm.
The thickness is 3 mm and the thickness is 1.2 mm. The material is stainless steel, and three layers of phosphor bronze mesh are inserted into the inner wall except for the gas reservoir 52. The working fluid is naphthalene and the non-condensable gas is xenon. This variable conductance heat pipe 11
It is designed such that 50 ° C. is a predetermined temperature (TL) and 275 ° C. is a maximum temperature (TH). Therefore, the evaporator 32
When the temperature exceeds 250 ° C., heat transfer by the working fluid is substantially started, and the heat transfer amount rapidly increases.

【0020】低熱伝導部62は反応容器8の内と外との
境界を跨いで位置している。低熱伝導部62は図4に部
分拡大概略図に示すが、外部切削により外径16.1m
mまでに加工した部分を有する。肉厚は0.6mmであ
る。
The low heat conducting portion 62 is located across the boundary between the inside and outside of the reaction vessel 8. FIG. 4 is a partially enlarged schematic view of the low heat conducting portion 62. The outer diameter is 16.1 m by external cutting.
m. The thickness is 0.6 mm.

【0021】さて、反応容器8内に備わる図示しない加
熱装置を起動させ、温度上昇により反応容器8内での反
応を開始させた。この反応は250〜280℃の温度範
囲において適正に実現するものであるが、250℃程度
まで加熱した後は、反応熱により加熱装置を停止しても
温度は上昇していく。しかし、所定の性能と放熱性を有
する可変コンダクタンスヒートパイプ11を取り付けれ
ば、その温度が280℃を越えないように冷却すること
ができる。一方、蒸発部32が250℃を下回った場合
は、作動液による熱輸送が実質的に停止するので、必要
以上の冷却が防げる。かくして250〜280℃の温度
範囲の制御が効率的に行えた。
Now, a heating device (not shown) provided in the reaction vessel 8 was started, and a reaction in the reaction vessel 8 was started by a rise in temperature. This reaction is properly realized in a temperature range of 250 to 280 ° C, but after heating to about 250 ° C, the temperature rises even if the heating device is stopped by the heat of reaction. However, if the variable conductance heat pipe 11 having a predetermined performance and heat dissipation is attached, the cooling can be performed so that the temperature does not exceed 280 ° C. On the other hand, when the temperature of the evaporator 32 is lower than 250 ° C., the heat transfer by the working fluid is substantially stopped, so that unnecessary cooling can be prevented. Thus, control of the temperature range of 250 to 280 ° C. was performed efficiently.

【0022】比較例1 低熱伝導部62を設けなかった以外は本発明例1と同様
である。この比較例1の可変コンダクタンスヒートパイ
プも、本発明例1のそれと同様、蒸発部が250℃以上
になると作動液による熱輸送が実質的に開始され、急激
に熱輸送量が高まるようになっている。
Comparative Example 1 The same as Example 1 of the present invention except that the low heat conducting portion 62 was not provided. In the variable conductance heat pipe of Comparative Example 1, similarly to that of Example 1 of the present invention, when the evaporating section is heated to 250 ° C. or higher, heat transfer by the working fluid is substantially started, and the heat transfer amount rapidly increases. I have.

【0023】本発明例1と比較例1の可変コンダクタン
スヒートパイプは、いずれも蒸発部が250℃以上にな
ると作動液による熱輸送が実質的に開始され、急激に熱
輸送量が高まるようになっており、一方、250℃未満
のときは、作動液による熱輸送が実質的に停止する点は
同様である。しかし、制御したい温度範囲は250〜2
80℃であり、250℃未満になった際は、可変コンダ
クタンスヒートパイプによる放熱はなるべく抑制した
い。本発明例1と比較例1の可変コンダクタンスヒート
パイプを比べると、250℃未満のとき、本発明例1は
比較例1のそれに比べ約48%の熱輸送量(放熱量)に
なっていた。つまり、図1において、本発明の可変コン
ダクタンスヒートパイプ1は、比較例1の場合に比べ、
蒸発部32が250℃を下回った際の必要以上の冷却が
防げたことが判る。
In each of the variable conductance heat pipes of Example 1 of the present invention and Comparative Example 1, heat transport by the working fluid is substantially started when the evaporator temperature rises to 250 ° C. or higher, and the heat transport amount rapidly increases. On the other hand, when the temperature is lower than 250 ° C., the heat transfer by the hydraulic fluid is substantially stopped. However, the temperature range to be controlled is 250-2.
When the temperature is 80 ° C. and lower than 250 ° C., it is desired to suppress the heat radiation by the variable conductance heat pipe as much as possible. Comparing the variable conductance heat pipes of Inventive Example 1 and Comparative Example 1, when the temperature was less than 250 ° C., Inventive Example 1 had a heat transport amount (radiation amount) of about 48% as compared with that of Comparative Example 1. That is, in FIG. 1, the variable conductance heat pipe 1 of the present invention is
It can be seen that unnecessary cooling when the temperature of the evaporating section 32 was lower than 250 ° C. was prevented.

【0024】このように本発明例1の可変コンダクタン
スヒートパイプは比較例1のそれに比べ、熱ダイオード
特性に優れるものである。従って、本発明は所定の温度
範囲に制御したい場合の放熱機構により適している可変
コンダクタンスヒートパイプであることが判る。尚、低
熱伝導部低熱伝導部分の材料の断面積を小さくする方法
として、その肉厚を薄くする方法は実用的であり望まし
い。
As described above, the variable conductance heat pipe of Example 1 of the present invention has better thermal diode characteristics than that of Comparative Example 1. Therefore, it can be seen that the present invention is a variable conductance heat pipe that is more suitable for the heat radiation mechanism when it is desired to control the temperature within a predetermined temperature range. As a method of reducing the cross-sectional area of the material of the low heat conduction portion and the low heat conduction portion, a method of reducing the thickness is practical and desirable.

【0025】本発明例2 図2に概念図を示す。この可変コンダクタンスヒートパ
イプ10は、長さ約1mの熱サイフォン型ヒートパイプ
で、作動液は水、不凝縮性ガスはアルゴンを使用してい
る。コンテナの材質は、ガス溜め部51の部分を除い
て、銅材71とチタン合金61(Ti−6Al−4V)
で形成されている。チタン合金61の部分は低熱伝導部
として働き、その長さは20mmである。コンテナの外
径はガス溜め部51を除いて、外径19.1mm、内径
16.7mmで、内壁にメッシュ数150のりん青銅を
管壁に沿って挿入、配置した。ガス溜め部51は外径3
4mm、内径31.7mmである。銅材71とチタン合
金61とはろう付けによって接合した。尚、銅材71を
構成する材料の熱伝導率は390W/mK、チタン合金
61のそれは8W/mKである。
Second Embodiment of the Invention FIG. 2 is a conceptual diagram. The variable conductance heat pipe 10 is a thermosiphon type heat pipe having a length of about 1 m, and uses water as a working fluid and argon as a non-condensable gas. The material of the container is copper material 71 and titanium alloy 61 (Ti-6Al-4V) except for the gas reservoir 51.
It is formed with. The part of the titanium alloy 61 functions as a low heat conducting part, and its length is 20 mm. Except for the gas reservoir 51, the container had an outer diameter of 19.1 mm and an inner diameter of 16.7 mm. Phosphor bronze having a mesh number of 150 was inserted into the inner wall along the tube wall and arranged. The gas reservoir 51 has an outer diameter of 3
4 mm, inner diameter 31.7 mm. The copper material 71 and the titanium alloy 61 were joined by brazing. The thermal conductivity of the material constituting the copper material 71 is 390 W / mK, and that of the titanium alloy 61 is 8 W / mK.

【0026】比較例2 チタン合金61の部分が銅材71と同じ材質である以外
は本発明例2と同様である。
Comparative Example 2 The same as Example 2 of the present invention except that the titanium alloy 61 was made of the same material as the copper material 71.

【0027】本発明例2と比較例2の可変コンダクタン
スヒートパイプは、不凝縮性ガスの封入量等により、所
定温度(TL)を調整することができる。その所定温度
(TL)未満の際、即ち作動液による熱輸送が実質行わ
れてない段階での熱輸送量を本発明例2と比較例2のも
のとで比較してみた。その結果、本発明例2は比較例2
に比べ、約6分の1程度の熱輸送量であった。従って、
本発明例2の可変コンダクタンスヒートパイプ10は、
比較例2のそれに比べ熱ダイオード特性に優れるもので
ある。本発明の可変コンダクタンスヒートパイプ10
は、所定の温度範囲に制御したい場合の放熱機構に適し
ているヒートパイプであることが判る。
In the variable conductance heat pipes of Example 2 of the present invention and Comparative Example 2, the predetermined temperature (TL) can be adjusted by adjusting the amount of non-condensable gas charged. The amount of heat transported at a temperature lower than the predetermined temperature (TL), that is, at the stage where the heat transport by the working fluid was not substantially performed, was compared between the inventive example 2 and the comparative example 2. As a result, the inventive example 2 was compared with the comparative example 2.
The heat transport amount was about 1/6 of that of. Therefore,
The variable conductance heat pipe 10 of Example 2 of the present invention
The thermal diode characteristics are superior to those of Comparative Example 2. The variable conductance heat pipe 10 of the present invention
Is a heat pipe suitable for a heat radiation mechanism when it is desired to control the temperature within a predetermined temperature range.

【0028】以上、実施例で説明したように本発明の可
変コンダクタンスヒートパイプは熱ダイオード特性に優
れ、所定の温度範囲に制御したい場合の放熱機構に適し
ているヒートパイプであることが判る。コンテナの材質
として、上述の例ではステンレス、銅材の場合を示した
が、その他の材料、例えばAl材等も使用できる。また
低熱伝導部として、熱抵抗の大きい材料としてチタン合
金を例にしたが、その他の金属材や非金属材が適用でき
る。なお実施例では挙げていないが、低熱伝導部の形成
方法として、その材料の断面積を小さくする方法と、異
種材料を用いる方法とを併用しても良い。
As described above, the variable conductance heat pipe according to the present invention has excellent thermal diode characteristics and is suitable for a heat radiation mechanism for controlling a predetermined temperature range. As the material of the container, stainless steel and copper are shown in the above-described example, but other materials, such as Al, can also be used. Further, the titanium alloy is used as an example of the material having a large thermal resistance as the low heat conductive portion, but other metal materials and nonmetal materials can be applied. Although not described in the embodiments, as a method of forming the low heat conductive portion, a method of reducing the cross-sectional area of the material and a method of using a different material may be used in combination.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明による可変コンダクタンスヒート
パイプは、優れた熱ダイオード特性を実現するもので、
所定温度に制御したい場合の放熱機構に好適に適用でき
るものである。
The variable conductance heat pipe according to the present invention realizes excellent thermal diode characteristics.
The present invention can be suitably applied to a heat radiating mechanism for controlling to a predetermined temperature.

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

【図1】本発明の可変コンダクタンスヒートパイプを説
明する概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a variable conductance heat pipe of the present invention.

【図2】本発明の可変コンダクタンスヒートパイプを説
明する概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a variable conductance heat pipe of the present invention.

【図3】本発明の実施例を説明する概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例を説明する部分拡大概念図であ
る。
FIG. 4 is a partially enlarged conceptual diagram illustrating an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、10、11 可変コンダクタンスヒートパイプ 2 コンテナ 3、31、32 蒸発部 4、41、42 凝縮部 5、51、52 ガス溜め部 6、62 低熱伝導部 61 チタン合金 71 銅材 8 反応容器 91、92 フィン 1, 10, 11 Variable conductance heat pipe 2 Container 3, 31, 32 Evaporation unit 4, 41, 42 Condensing unit 5, 51, 52 Gas storage unit 6, 62 Low heat conduction unit 61 Titanium alloy 71 Copper material 8 Reaction vessel 91, 92 fins

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンテナと、その内部に収容される作動
液および不凝縮性ガスとを有し、前記コンテナには、凝
縮部側(放熱側)にガス溜め部が、蒸発部と凝縮部との
間に、凝縮部および蒸発部に比べ低い熱伝導の低熱伝導
部が形成されている、可変コンダクタンスヒートパイ
プ。
1. A container comprising: a container; a working fluid and a non-condensable gas accommodated in the container; wherein the container has a gas reservoir on the condenser side (radiation side); A variable conductance heat pipe in which a low heat conduction part having a lower heat conduction than the condensation part and the evaporation part is formed.
【請求項2】 コンテナと、その内部に収容される作動
液および不凝縮性ガスとを有し、前記コンテナには凝縮
部側にガス溜め部が形成されており、前記コンテナは蒸
発部と凝縮部との間に材料断面積の小さい部分が備わっ
ている、可変コンダクタンスヒートパイプ。
2. A container comprising: a container; a working fluid and a non-condensable gas accommodated in the container; wherein the container has a gas reservoir on the side of a condensing section; A variable conductance heat pipe with a small section of material between the section and the section.
JP28222196A 1996-10-24 1996-10-24 Variable conductance heat pipe Pending JPH10122775A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004538232A (en) * 2001-08-11 2004-12-24 テキサコ ディベラップメント コーポレイション Fuel processor with heat pipe cooling
WO2014041621A1 (en) * 2012-09-12 2014-03-20 株式会社日立製作所 Heat pump device and temperature control device using electrocaloric effect

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