JPS5815720B2 - ホソナガイカンニ モウカンシンザイオ ケイセイスル ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、細長い管に毛管心材を形成する装置ことに熱
管（ヒートパイプ）を作る場合に適したこの種装置に関
するものである。

従来正常な動作温度において液相および蒸気相を共に持
つ作用流体を入れた密封系を利用する多数の種類の装置
が提案されている。

高い方の温度に露出しだ液相は蒸発するが、低い方の温
度に露出した蒸気相は凝縮する。

極く最近までこの種の装置は、重力を使い系の高温側端
部に液体をもどすことにより一方向にだけしか熱を伝え
ることができないか、または液体を全方向に送るのに毛
管心材を必要とした。

心材は適正に取付けるのがむずかしく費用が高いので、
この種の装置は極めて限られた工業的用途しかない。

この分野における協力製造者が最近、複数個の２方向ヒ
ートパイプを利用することにより年間を通じて熱エネル
ギを有効に、囲いからの排出空気から回収しこの囲いに
導入する新鮮な空気に移換することができることを発見
した。

たとえば夏季において流入高温空気を流出冷空気により
冷却し冬季には流入冷空気を流出暖空気により加熱する
ことができる。

この系では多数本の比較的長い小直径のヒートパイプに
フィンを設け２種の空気流との熱交換ができるようにし
である。

初期には可逆性が得られるように各管の縦方向に液相を
移送するのに毛管心材を設け、これ等の心材を管の全周
にわたって設けて効率を高めるようにしだ。

引続いて可逆的なヒートパイプ作用は高価な毛管心材を
使わないで細長い管を水平に位置させこれ等の管の全長
に沿って液相を存在させ液体が重力によってどちらかの
端部から他端部にもどるようにすることによっても得ら
れることが発見された。

毛管心材を使わないと各ヒートパイプの効率が低下する
が、この低下は装置内のヒートパイプの本数を増すこと
により一部は補償することができるこのようにヒートパ
イプは本数を増すことは、毛管心材を使った一層中ない
本数のヒートパイプに経済的に競合できても、効率の低
下、寸法および重量の増大などの欠点があった。

本発明は前記したような各装置に使うのにとくに適した
改良したヒートパイプの製造装置に係るものである。

この新規なヒートパイプは管壁に液体を竪方向に移送す
る円周方向に延びる毛管みぞを使い液体蒸気境界面の面
積を増し、またヒートパイプの管壁から金属の丘部分を
経て、蒸発および凝縮が実際に起る液体蒸気境界面に至
る低抵抗の熱径路が生ずるようにする。

なお毛管みぞは、蒸発個所への液体の流れに対する抵抗
を最低にして最高の毛管ポンプ作用力を生ずる狭めた開
口を特徴とする横断面を持ち、ヒートパイプの内壁から
材料を切出して前回に切出された折重ねた材料に向って
折返す連続らせん形切出法によって作る。

本発明はこの方法において有効でしかも製造が極めて簡
単かつ経済的な新規力装置を提供する。

なお本発明によるヒートパイプ内には縦方向に延びる水
平に配置した板状体を位置させ液相および蒸気相聞の相
互作用を最少にすることができる以下本発明による熱伝
達装置の毛管心材の製造装置の実施例を添付図面につい
て詳細に説明する第１図に示すように熱エネルギ回収装
置１０はそれぞれ第２図に例示したように構成した多数
埠の２方向ヒートパイプ２０を備えている。

装置１０内の本熱伝達装置としてのヒートパイプ２０は
後述の目的で水平に配置しである。

ヒートパイプ２０は、囲い内部を所定の温度に保つよう
に季節に従って調和装置１５により空気を加熱しまたは
冷却しようとする建物またはその他の包囲体１６に連結
した入口通路１２および出口通路の両方を貫いて延びて
いる。

各通路１２，１４は水平、竪方向または任意所望の角度
に配置するこｄてきる。

装置１０は６０本ないし１００本のヒートパイプ２０を
備え、そのうちの１本を第２図に詳しく例示しである。

ヒートパイプ２０はたとえば長さが６ないし８ｆｔ
であり直径が１／２ないし３／４ｉｎ である。

ヒートパイプ２０はたとえば銅の熱伝導率および耐腐食
性がすぐれているので密封した銅管２２（以下、鋼管と
は密封した鋼管を意味することとするから作る。

銅管２２には複数の熱交換器フィン２４を各フィン２４
から銅管２２に良好な熱伝達が得られるように取付けで
ある。

銅管２２の内部は先ずキャップ２６内の継手２８を経て
減圧にし、次で液位３０により表わした冷媒Ｒ１２のよ
うな適当な作用流体を約１／３だけ満たす。

次で継手２８をたとえば曲げ縮めおよびはんだ付けによ
り恒久的に密封する。

銅管２２の内壁にはなるべくはその全長にわたって多数
条の互に密接な間隔を隔てた円周方向に延びる毛管みぞ
３２を形成しである。

作用流体が冷媒ＲＩ２であるときは、各毛管みぞ３２は
０、Ｏ］４ｉｎの程度の頂部対谷深さと０．００７ｉｎ
の程度の間隔とを持つ。

後述のようにこれ等の毛管みぞは製造が容易になるよう
に連続したらせん形みぞでもよいし、また各別の環状み
そでもよい。

各毛管みぞ３２は第５図に示しだように幅を狭くした開
口を特長とする横断面を持つのがよい。

この場合開口３４はみぞ３２のたとえば部分３６におけ
る幅より狭くしである。

この横断面形状は液体を最高の割合で移送するのに最適
の毛管作用を生ずる。

さらに各みそを形成する金属帯状部まだは丘部分は、ヒ
ートパイプ管壁から蒸発および凝縮の起る液体蒸気境界
面までの熱抵抗の低い径路を形成する。

銅管２２の長さの実質的な部分にわたって仕切部材すな
わち流れ分割部材４０が延びている。

流れ分割部材４０は、銅管２２の全直径を実質的に横切
って延びる水平に配置した板部材４２を備えている。

流れ分割部材４０は板部材４２に対し直角を挾んで配置
した同様な板部材４４を備えている。

このようにして得られるＸ字形横断面によりヒートパイ
プ従って装置１０は２個所の位置のどちらにも取付けら
れしかもなお水平の分割板が得られる。

さらにとのＸ字形横断面は、流れ分割部材の適正な位置
決めを確実にし押出し成形により経済的に作ることがで
き比較的剛性が得られる。

操作に当たり先ず通路１２内の流入空気が通路１４内の
流出空気より暖いものとする。

この場合通路１２内に配置したヒートパイプ２０の端部
の液相が蒸発する。

この液相３０の表面は銅管２２の下半部にあるから、蒸
気は銅管２２の上半部を経てヒートパイプ２００反対側
の端部に自由に移動しこの端部において蒸気は通路１４
を経て流れる冷い方の空気により凝縮する。

作用流体蒸気が凝縮すると、この場合銅管２２が実質的
に水平であるので液体が重力により鋼管２２の底部に沿
ってもどる。

銅管２２の効率は蓋上の用途では所望により、蒸発区間
の一部に液体がなくなるように傾けることにより減らす
ことができる。

毛管みぞ３２は連続らせん形でよいが、これらのみそに
よっては液体の縦方向の移送は生じないしかし毛管みぞ
３２は作用流体の液相３０を液位の上方に上向きに移送
し全長にわたり液相と蒸気相の間の境界面の面積を実質
的に増す。

毛管みぞ３２にはこのみそを中断しまたはこのみそに沿
う液相の移送を妨げるものは何もない。

通路１２内の流入空気が通路１４内の流出空気より冷け
ればヒートパイプ２０の右端部が蒸発区間になり、そし
て左端部が凝縮区間になる。

また蒸気相および液相内の作用流体の流れは逆になる。

従って空気流の切換えまたは装置動作の変更は季節変化
に応じて必要としない。

各通路１２，１４内の空気の間に、流入空気が凍結温度
以下で流出空気が７０°ないし８０下であるときに存在
するような高い温度こう配が存在するときは生成する大
容積の蒸気が蒸発区間から凝縮区間に高い容積で流れる
。

流れ分割部材４０を設けてないヒートパイプではこの場
合各銅管の底部に沿ってもどる液体に波の生成が起りや
すいこれ等の波が鋼管の頂部に達するのに充分なだけ高
くなると、液体はスラグ状になって移動し蒸気速度をこ
れ等の液体スラグの速度に制限する。

すると移動する蒸気の容積が減り、実質的に熱伝達が止
まってし甘う。

流れ分割部材４０の水平な板部材４２は銅管２２の上半
部内の蒸気を下半部の液体から仕切り上半部の波の生成
従って液体のスラグ状流れを防ぐ傾向がある。

努力向板部材４４はこの作用に影響を及ぼすことなく、
水平板部材４２に対する強め部片兼位置決め部材として
作用する。

さらに努力向板部材４４は装置１０を設置時に９０°回
せば水平板部材になる。

すなわち装置１０は水平配置のまたは努力内配置の通路
１２，１４０どちらにも適応するように設置することが
できる。

装置１０のその他の配置も各板部材４２，４４を銅管２
２内に適当に位置させればできることはいうまでもない
。

板部材４２，４４の縁部は、毛管みぞ３２を通る液体の
上向きまたは下向きの流れのどちらもしゃ断しないで銅
管２２の周壁に延びて接触できる。

この場合分割部材４０はその各縁部に沿い穴や切欠きを
設けることなく、連続した横断面として押出し成形し液
体を各板部材縁部のまわりに流せるようにすることがで
きる。

ただし所望により切欠きを形成してもよい。

各ヒートパイプ２０の毛管みぞ３２は第６図、第７図、
第８図、第９図、第１０図、第１１図および第１２図に
例示した方法および装置により作ることができる。

第６図に示すように装置１０は、銅管２２の端部の密封
に先だって普通の旋盤５２のテーブル５０に支える。

歯車箱５６の駆動軸５５は旋盤５２のチャックに位置さ
せである。

歯車箱５６は、装置１０の６本の銅管２２を貫いて延び
る６本の出力軸５８を備えている。

各軸５８は適当な案内（図示してない）により支える。

軸片５８を回転すると、支持体すなわちテーブル５０が
装置１０をらせん形みぞ３２の所望のピッチにより定ま
る所定の割合で駆動機構５４から離れる向きに動かす。

第７図に示すように各軸５８の端部は案内ブツシュ６２
内に軸架しである。

案内ブツシュ６２は銅管２２内に締まりばめされ軸５８
を精密に心合わせする。

ブツシュ６２は、装置１０を駆動機構５４から離れる向
きに動かすのに伴い銅管２２を貫いて滑動し、従ってナ
イロンまたはテフロンのよう々わずかに変形することの
できる低摩擦材料から作っである。

工具保持体６４は軸５８の端部のソケット６６内にそう
入され、ピン６８を持つ普通の迅速継手により固定しで
ある。

切出工具７０は保持体６４内に止めねじ７２により取付
けである。

第８図および第９図に詳しく示した工具７０は平面７６
と工具本体の円筒面７４との交さ線によりだ円形の刃を
形成しである。

止めねじ７２は円筒体の平たくしだ表面８０に衝合し、
第１０図、第１１図および第１２図について述べるよう
に工具７０が毛管みそを切出し成形するように刃７８を
適正な角度に位置決めしまたは割出しする。

第１０図において表面２２Ａは銅管２２の周壁の内面を
表わす。

切出工具７０は銅管２２の壁に関係的に観察者から離れ
る向きにすなわち頁内に移動するものとして例示しであ
る。

工具７０は平面７６と円筒面７４との交さ線により形成
しただ円の主軸線が工具７０の径路に対して直角から前
方へのわずかなピッチ（第１１図に角度αで示した）を
持つように位置させである。

すなわち平表面７６は第１０図に示すようにわずかに後
方に向き刃７８が銅管２２の金属に連関するようにしで
ある。

刃７８は第１１図および第１２図にも示すように先ず個
所８２において表面２２ａに連関する。

刃７８が進むに伴って金属条片が金属体からすき起こさ
れ第１０図に例示した直立位置に移送される。

この材料の移送は第１０ａ図に示すように表面２２ａの
各部分Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄが破線で示した表面ａ 、ｂ 、
ｃ 、ｄに次次に移される。

表面ａ、ｂ、ｃ、ｄは第１０図および第１１図において
実線で示しである。

第１０図および第１０ａ図に明らかなように工具７０に
形成しただ円形の刃７８は最高の毛管作用が得られるよ
うにみそ下部部分の幅より著しく狭い開口を持つ横断面
を備えたみそを形成する。

この方法によっては金属材は除去されない。

その代りに金属材をつる巻線に沿って切込み上方に折返
してみそを形成する。

これ等のみその底部の形状は、工具７０が金属材を貫い
て動く際に工具７０の後方向から見たときのだ円面７６
の輪郭にほぼ対応する。

各みぞの側部の金属材の直立舌状片の彎曲した輪郭は、
金属材を横方向に進行的に押し変位させてみその上部部
分を閉じる際にその下部部分は開いたｉｔに保持する工
具本体の円筒面によって生ずる。

金属材を鋼管の内部から除去しないから、切出工具７０
に清掃流体を追従させる必要がない。

切出作業は熱交換銅管内で実施するので、鋼管はその外
と熱交換する関係にある空気により冷すことができる。

冷却は、鋼管に対し熱交換関係にあるフィン２４により
高められる。

本発明によれば鋼管を潤滑または冷却する液体を使わな
いでみそを切出すことが重要である。

これ等の目的に油またはその他の液体を使うと、各みそ
の毛管作用により清掃が困難になる。

残留液体は鋼管の内面へさらに行う化学処理の妨げにな
り最終的に系の作用に影響する。

みぞ３２の乾式切出後にみぞ３２の内面は化学薬品によ
り一層容易に処理して鋼材を酸化し金属仕上げ法でよく
知られているようにして装置の表面湿潤特性を向上させ
ることができる。

毛管みぞ３２の寸法、ピッチおよび横断面形状は、切出
工具の寸法、形状および配向を変えることによって異る
作用流体に対し最適の毛管作用が得られるように変える
ことができる。

各毛管みぞ３２の最適の寸法および形状は文献で利用で
きる表面張力現象に関する情報から数学的に定めること
ができる。

前記した本発明は密封した熱伝達系にとくに適している
が、本発明の種々の特長はまた一般に熱交換器にも有用
である。

たとえば、一体の条片ａｂ、ｃ、ｄは、鋼管壁から液体
蒸気境界面への径路の熱抵抗を、一層普通の心材取付け
の場合のように通常熱障壁を形成する金属対金属の境界
面を導入しないで減らす一体のフィンを形成できる。

また鋼管の外面に毛管みぞを形成するように同様なフィ
ンを形成することもできる。

各毛管みぞは、同じ室内に液相および蒸気相を持つボイ
ラまだは蒸発器に使うことができる。

流れ分割部材４０はまた一般に２重相系にも有用である
。

また複数個の切出工具７０を単一の保持体６０に半径方
向に互い違いの関係に取付は次々にらせん形の切出を行
うことができる。

たとえば３個の切出工具を使えば、各みそのピッチは３
重になりみそを切出すのに必要な時間は１重のらせん形
みぞを切出すのに必要な時間の１／３になる。

以上本発明の詳細な説明したが本発明の構成の具体例を
要約すれば次のとおりである。

（１）切出工具および工具保持体に、この工具保持体内
の適正な回転位置に前記切出工具を自動的に位置決めす
る組合う割出し部材を設けた前記特許請求の範囲に記載
の装置。

（２）駆動装置から遠い方の駆動軸端部を、切出工具の
前進側で内面に滑動自在に連関し切出工具をその回転の
際に心合わせるスリーブに軸架させた前記特許請求の範
囲に記載の装置。

（３）長軸と短軸とを持つだ円形状の切削縁を形成する
ように本体部分の縦方向軸線と鋭角を以て交わるほぼ平
らな面を一端部に設けた大体において円筒形の本体と、
前記切出縁の先端を切出中の金属に対面する切出縁部分
の形状がだ円形になりその部分の短軸が切出縁の短軸よ
りも小さくなるようにして材料の面を貫いて移動させる
装量とを備え、それによって金属を切出し所定の断面の
交互のフィンとみそとを生成するように壁部から折曲げ
るようにした切出工具。

（４）工具本体をそのほぼ平らな面をこの工具が切出し
ようとする材料に対して動く方向の反対の方向に向けて
位置させた前項（３）に記載の切出工具。

なお本発明はその精神を逸脱することなく種種の変化変
型を行いうろことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱伝達装置の１実施例としての複数本のヒート
パイプを利用する、排出空気から熱エネルギを回収する
装置の配置図、第２図は第１図の単一のヒートパイプの
拡大軸断面図、第３図は第２図のヒートパイプを一部を
切欠いて示す拡大斜視図、第４図は第２図の４・４線に
沿う拡大断面図、第５図は第２図のヒートパイプの毛管
みぞの拡大縦断面図である。 第６図は第２図のヒートパイプを作る本発明装置の１実
施例の側面図、第７図は第６図の装置の要部の拡大軸断
面図、第８図は第７図の装置の切出工具の拡大後面図、
第９図は第８図の側面図、第１０図は第８図および第９
図の工具を使い毛管みぞを形成する方法を示す拡大側面
図、第１０ａ図は第１０図の部分縦断面図、第１１図は
第１０図の平面図、第１２図は第１０図の縮小後面図で
ある。 ２２・・・密封した管、３２・・・毛管みぞ、４０・・
・分割部材、ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・表面、５０・・・テ
ーブル（支持体）、５４・・・駆動機構、５５・・・駆
動軸、６４・・・工具保持体、７０・・・切出工具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細長い管を貫通するようにした駆動軸と、前記管を
   支える支持体と、 前記駆動軸を回転すると同時に前記支持体を動かしてこ
   の支持体に支えた管に前記、駆動軸をこの駆動軸の回転
   に対して一様な割合で貫通させるようにした駆動装置と
   、 前記駆動軸に取付けた工具保持体と、 円筒体軸線に対して斜めに交さしてだ円形を仕切る平面
   をもたせた円筒体により構成し、前記だ円形面の一方の
   縁部により刃を形成し、前記工具保持体内に、その平面
   を管に関係的な工具移動方向から遠ざかる向きに向けて
   、管に関係的な工具移動線に沿うだ円形の刃の輪郭を前
   記のだ円形の平面の短軸より実質的に小さい短軸を持つ
   だ円形にするように取付けた切出工具と 前記駆動装置から遠い方の駆動軸端部においてこれを軸
   架しそして前記管の内面に滑動自在に連関して切出工具
   をその回転の際に心合わせする、スリーブと、 を包含する、細長い管の内面からその材料から成る連続
   条片を切出すと同時に折曲げ前記管の内面に下部部分よ
   り幅の狭い開口部をもつらせん形毛管みぞを形成する装
   置。