JPS58214788A - トツプヒ−ト用ヒ−トパイプ - Google Patents

トツプヒ−ト用ヒ−トパイプ

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JPS58214788A
JPS58214788A JP9882582A JP9882582A JPS58214788A JP S58214788 A JPS58214788 A JP S58214788A JP 9882582 A JP9882582 A JP 9882582A JP 9882582 A JP9882582 A JP 9882582A JP S58214788 A JPS58214788 A JP S58214788A
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JP
Japan
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heat
liquid
turbine
phase working
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JP9882582A
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JPS6237756B2 (ja
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Michio Takaoka
道雄 高岡
Seiichi Kagaya
加賀谷 誠一
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/025Heat-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 having non-capillary condensate return means

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はヒートパイプに間し、特に上下方向に向けて
配置しかつその上部を加熱部とした所M]〜ツブヒー1
〜モードにおいて有効なヒートパイプに関するものであ
る。
周知のように、従来一般のヒートバイブは密閉コンテナ
の内部にウィ、ツクを配置するとともに作熱せられて蒸
発した作動流体が蒸気圧の低い冷却部に流れて放熱・凝
縮することにより、作動流体の潜熱として熱を輸送し、
かつウィックによって生じる毛細管圧力によって液相作
動流体を3!!流させるものであり、銅等の金属に比較
して数十倍ないし百数十倍の熱伝導率を有するものであ
る。
しかるに、従来のヒートパイプは毛細管圧ツノによって
液相作動流体を還流させるものであるから、ヒートパイ
プを鉛直方向に沿って立て、かつその上端部を加熱部と
するとともに下端部を冷却部とした使用態様すなわちト
ップヒートモードでは、加熱部と冷却部との^低差が数
十Cll1を越えると、加熱部と冷却部との間における
液相作動流体の水頭差がウィックによる毛細管圧力より
大きくなってしまうので、液相作動流体が加熱部に還流
しなくなり、結局熱輸送を行なえなくなる欠点があった
このような不都合を解消するために、たとえば第1図に
示すように複数本のヒートパイプ1.2部に凹凸部3を
股1ノで伝熱面積を広く、シ、もって液相作動流体を還
流させるべき良さを短くすることが考えられるが、この
ような構成ではその凹凸部3への液相作動流体の還流が
必ずしもスムースには生ぜず、しかも各ピー1〜パイプ
1.2の実質的な長さが第1図に示寸しとなり、したが
ってトップヒートモートの場合には、液相作fJI流体
の還流が不十分となり、換言すれば熱輸送能力が劣り、
また両端部の間で大きな温度差が生じる欠点があった。
また従来、第1のヒートバイブ4を第2図に示すように
中空円柱状に形成し、その中空部内に第2のヒートバイ
ブ5.6を両側から差し込んでこれらのヒートバイブ4
.5.(3を連結一体化する構成のも゛のが提案されて
いる(特開昭53−’113356)が、このような構
成では中9円柱状のヒ hバイブ4ど前記第2のヒート
パイプ5.6との密着性が悪くなり、両者の間に空気層
が生じることがあり、これに加え第1のヒートバイブ4
内における作動流体と第2のヒートパイプ5.6内にお
ける作動流体との間には、それぞれのウィック7.8.
9J3よびコンテナ10.11.12の周壁が存在する
ことになり、したがって第1のヒートバイブ4と第2の
と−1−バイブ5.6との間の熱伝達抵抗が大きく、そ
の結果第1のヒートパイプブ4を介した第2のヒートバ
イブ5,6相互   ・の間の熱伝達が劣り、4−ツブ
ヒートモードの場合、たとえ液相作動流体の還流が十分
生じたとしても熱輸送を十分に行ない1号ないおそれが
あるなどの問題があった。
これに対し従来から、液相作動流体を還流させる方法と
して、毛細管作用以外に、遠心力、静電気力、電磁気力
あるいは浸透圧などを利用する方法が考えられており、
このような方法によれば、]・ツブヒートモードの場合
にも液相作動流体を相当高い位置に還流させることがで
きるかも知れないが、遠心力や静電気力あるいは電磁気
力を利用する場合は、外部から機械エネルギや電気エネ
ルギを与えなければならず、また静電気力や電磁気力あ
るいは浸透圧を利用する場合には、使用し行る作動流体
が限定される問題があった。
この発明は上記の事情に鑑み、加熱部と冷却部とに相当
の高低差がある場合であっても十分熱輸送を行なうこと
ができ、かつ熱輸送能力の優れたトップヒート用仁−ト
バイブを提供することを目的とするものである。すなわ
ちこの発明は、気相作動流体によって回転される運動エ
ネルギ変換装置例えばタービンと、そのタービンによっ
て駆動される液相作動流体還流装置例えばポンプとを、
作動流体を封入した管体内に配置lj L、、そのポン
プによって液相の作動流体を、前記管体の冷却側端部内
から加熱側端部内に還流させるよう構成し!=ことを特
徴とするものである。
以下この発明の実施例を第3図および第4図を参照して
説明する。
第3図において符号20は作動流体を封入した密閉構造
の管休すなわちバイブであって、バイブ20の加熱部と
される一端部(第3図では上端部)の内周面に、液相作
動流体21を溜めるための液溜め22が設けられ、その
液溜め22から第3図における上端側の内周面には、金
属網等からなるウィック23が配置されている。このウ
ィック23は液溜め22から液相作動流体21を吸い上
げて加熱部とされる端部側の内周面全体に到らしめるも
のであり、その@線方向の長さは、ウィック23の−L
咽と下端とにおける液相作動流体21の水頭差が、ウィ
ック23において生じる毛細管圧力以下になる長さに設
定され、したがって液溜め22内の液相作動流体21が
重力に抗してバイブ20の上端部まで上昇するようにな
っている。
また前記バイブ20の内部に、気相作11J流体24に
よって回転される運動エネルギ変換装置としてのタービ
ン25が配置されている。タービン25は、気相作動流
体24の有する運動エネルギの一部を機械的な回転力に
変換するものであって、例えば軸流タイプのものであり
、そのタービン25は回転軸26が前記バイブ20の中
心軸線と一致するようバイブ20内に固定されている。
またタービン25の回転軸26は、後述するように液相
作動流体21の3!I流路をなすものであって、小径管
によって形成され、かつその上端部にはロータリーカッ
プリング27を介して給液管28が接続され、さらにそ
の給液管28は前記液溜め22に接続されている。なお
、液相作動流体21が蒸発することにJ:って生じた気
相作動流体24の全量がタービン25を通過することが
好ましいのe1前記バイブ20の中間部(二熱の出入り
のない断熱部を特に設けていない場合には、加熱部と冷
却部との実質的なQ稈位笥にタービン25を設置し、ま
た断熱部を設ける場合には、その断熱部に対応する箇所
にタービン25を設置することが好ましい。
さらに、バイブ20の冷却部とされる端部(第3図では
TrN部)の内部に、液相「「動流体;!流装置どじで
のポンプ29が常時液相作vJ流体21中に浸漬するよ
う配置され、王のポンプ29は前記タービン251こよ
って動作させるべく小径管からなる)1結軸30によっ
−(タービン25の回転軸26に連結されている。ポン
プ29は液相作動流体21をバイブ2oの上端側に設け
た液溜め22に汲み上げるものであって、ポンプ29は
その中心軸29aが中空管によって形成されるとともに
、その中心軸29aが吐出管とされており、したがって
ポンプ29が動作することにより、液相作動流体21が
ポンプ29の中心軸29a、連結@30、タービン25
の回転軸26および給液管28を経て前記液溜め22に
還流するようになっている。なお、タービン25の回転
軸26および給液管28は加熱部に位置することになる
ので、ポンプ29によって汲み上げた液相作動流体21
がタービン25の回転軸26および給液管28の内部で
蒸発しないようにするために、少なくともこれら回転軸
26および給液管28は、外部からの熱の流入を阻止す
るべく断熱構造とすることが好ましい。
上記のように構成したヒートバイブを第3図に示すよう
に鉛直線に沿って立て、その上端側に熱Qを与えて加熱
部とするとともに上端側から熱Qを奪って冷却部とする
と、すなわちトップヒートモードとすると、加熱部にお
いて作動流体が蒸発し、冷却部(こおいて作fj流体が
凝縮するから、加熱部と冷却部との間で圧力差が生じ、
その結納気相作動流体24が加熱部から冷却部に向けて
高速(亜音速ないし超音速)で流れ、その気相作動流体
24がタービン25を31M >’Q iることにより
タービン25が回転し、それに伴ってポンプ29が駆動
される。したがって冷却部において凝縮し/=液相作動
流体21はポンプ29により、その中心軸29a、3部
帖’F’11130、ター15250回転軸26および
給液管28を介して加熱部の液溜め22に圧送・還流さ
ぜられ、ついてウィック23【こよって加熱郡全体に更
に吸い上げられる。以降、作動流体が」二jホしメニよ
う1こ蒸予L−凝縮を繰返しつつ循環し、したかって上
方の加熱部から下方の冷n1部へ継続し1熱の輸送を1
1なうことができる。
しかして上記のし−i・バイブては、ポンプ29によっ
て液相作動流体21を加熱部に還流さゼるから、加熱部
と冷却部との高低差が相当大きいトップヒートモ− を確実に1部0熱部に)?流させ、1分熱輸送を行なう
ことができ、また気相作動流体241こよって回転づる
タービン25によりポンプ29を駆動するから、換ロリ
゛れば輸送すべき熱の一部を利用してポンプ29を駆動
するから、外部から特にエネルギを供給することなく正
常に動作させることができる。
なお、この発明は上記の実施例に限られるものではなく
、ポンプ29の揚程が十分大きい場合には、第4図に示
すように給液管28をバイブ20の上端部トニまで延ば
すとともに、給′a管28の上端部をバイブ20の上端
部内に設けた分散板31の上面に開口させ、その分散板
31により液相作IJI流体21をバイブ20の内周面
に分配して流下させるように構成してもよく、このJ:
うに覆れば上記の実施例で示した液溜め22やウィック
23を省略覆ることができる。またポンプ29は必ずし
も冷却部とされる端部内に設置する必要はなく、ポンプ
を加熱部に設置することにより、液相作動流体21を冷
却部から加熱部に吸い上げるようにしてもよい。
以上の説明から明らかなようにこの発明のヒートバ、r
ブ(二よれば、気相作動流体によって回転される運動エ
ネルギ変換gi四と、その運!IJ Iネルギ変J!%
装置によって駆!すされる液相作動流体還流装置とを、
作動流体を封入した青体内に配置し、工の?1〜相作動
流体31流装置(ごよ・〕て液相の作動流体を、前記管
体の出動IRiI#ti部内から加熱側端部内に還流さ
せるJ、う構成したから、加熱部と冷却部どの^低差の
人きい1−ツブヒートモードであっても、液相作動流体
を加熱部に確実に)!流さゼ、十分熱輸送乃ることがで
き、また泊相作動流悼運流装rは輸送1へき熱エネルギ
の一部を利用して駆動する構成であるから、外部から竹
にエネルギを供給しなtノれはならないなどの不都合を
も解消覆ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のヒー]・バイブの一例を丞づ略解酊1面
図、第2図4j従来のし−トバイブの他の例を示tY?
Ilイ断面口、第3図はこのブそ明の一実施例を示で略
解1ffi西日、第4日はこの丸目の他の実施例の一部
を示す一部分断ili¥i図である。 20・・・バーrブ、 21・・・液相作動流体、 2
4・・・気相作動流体、 25・・・タービン、 29
・・・ポンプ。 出願人  藤自電綿株式会社 代理人  弁理士 豊田底入 (ほか1名) 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 作動流体を封入した管体内に、気相作動流体によって回
    転される運動エネルギ変換装置と、その運動エネルギ変
    換装置によって駆動される液相作動流体還流装置とを配
    冒し、その液相作動流体還流装置によって液相作動流体
    を前記管体の冷却側端部内から加熱側端部内に還流さゼ
    るよう構成したことを特徴とするトツブヒー]・用ヒー
    トバイブ。
JP9882582A 1982-06-09 1982-06-09 トツプヒ−ト用ヒ−トパイプ Granted JPS58214788A (ja)

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JPS6237756B2 JPS6237756B2 (ja) 1987-08-13

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5911272A (en) * 1996-09-11 1999-06-15 Hughes Electronics Corporation Mechanically pumped heat pipe
JP2012057836A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Daikin Industries Ltd 地中熱交換器、及びそれを利用したヒートポンプ
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EP2818819A3 (en) * 2013-06-26 2015-05-20 Tai-Her Yang Heat-dissipating structure having suspended external tube and internally recycling heat transfer fluid and application apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5832277A (ja) * 1981-08-17 1983-02-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 磁気デイスク装置

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