JPS5835388A - 回転式ヒ−トパイプ - Google Patents

回転式ヒ−トパイプ

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JPS5835388A
JPS5835388A JP13358281A JP13358281A JPS5835388A JP S5835388 A JPS5835388 A JP S5835388A JP 13358281 A JP13358281 A JP 13358281A JP 13358281 A JP13358281 A JP 13358281A JP S5835388 A JPS5835388 A JP S5835388A
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JP
Japan
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heat
fluid
heat pipe
rotary
group
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Pending
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JP13358281A
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English (en)
Inventor
Hisateru Akachi
赤地 久輝
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPS5835388A publication Critical patent/JPS5835388A/ja
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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
    • F28D15/04Heat-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
    • F28D15/046Heat-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 characterised by the material or the construction of the capillary structure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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】 本発明は回転式ヒートパイプの構造に関するものである
。即ちヒートパイプの長手刀向中心繍を回転軸として回
転する際に作動液に加わる遠心力を応用して作動せしめ
る回転式ヒートパイプの新しい構造に関するものである
回転式と一ドパイブには作動液の還流にウィックの毛細
管作用を利用する型のものと1作動液に加わる遠心力を
利用する型のものとがあり、前者は低速回転用として多
く用いられ、後場は充分な遠心力が得られる比較的高速
度の回転用として用いられる。本発明は後者の高速回転
用ヒートバイ)ブに関するもので、その最も代表的な且
つ1本的な構造例につき縦断面図として第1図に示しで
ある。図において1はコンテナ、2は円錐形中空孔の内
壁、3は作動液である。又ヒートパイプの長手方向ζζ
Aは放熱部、Bは熱移送部、0は吸熱部となっている。
この様なヒートパイプを中心軸線o−0′を回転軸とし
て高速度で回転せしめながら吸、放熱せしめると、吸熱
部0で蒸発気化した作動液蒸気は急速度でコンテナ中心
を蒸気通路として放熱部ムに移動する。この蒸気は放熱
部で放熱冷却され内壁面上で急速に液化し、遠心力に依
り内壁2に押付けらねる。内壁は円錐状になっているの
で内壁に押付けられた作動液は胴面に沿って矢印の如く
吸熱部0の方向に抑流される。吸熱部0に至った作動液
は吸熱iζ依り急速に気化して再び蒸気となり、液化に
依り蒸気圧の低下している放熱部ムに向って急速に移動
する。移動した蒸気は再び放熱に依り液化される。この
様な作動液の環流サイクルに依り回転式ヒートパイプは
効率的な熱移送装曾として作動するものである。従来代
表的とされて米たこの様な構造のヒートパイプは極めて
簡単な構造をして居り製造し易い利点がある反面では次
に述べる如き欠点があった@(イ) ヒートパイプが細
く又は長い場合1円錐形中空孔内@2の9胴な充分に設
定することが出来ない為作動液移動速度が低下し熱移送
力が低下する。
(ロ) 内壁2の#側を充分に大きく、即ち円錐状中空
孔内壁のム部端1径と0部端の1径差を大きくすると、
放熱部ムに於けるコンテナ肉厚が過大となり、ヒートパ
イプとしての熱応答性が低下したり、熱抵抗が増力pす
る。
(ハ)同様に内!!2の#胴内を大きくすると、吸熱部
0に於けるコンテナ肉厚が過小となり機械的強度が低下
する恐れがある。回転式と一ドパイブは一般に動カ伝運
な兼ねるので、通常のヒートパイプに比較して強靭性が
要求される。従って機械的強度の低下は重要な問題膚と
なる。
に)通常のウィックを併用すると作動液の流ねに対しか
えって流体抵抗が増加して熱移送能力が低下して了うこ
とになり、又製造技術的に円錐形e内壁面にグループ型
ウィックを設けることが困難な点もあり、従って円錐形
中空孔を有する回転式ヒートパイプはウィックレスにな
っている。従って内壁面での熱交換面積が小さく、熱移
送量はその直径の割合に太き(出来ない。
従来代表的又は基本的回転式ヒートパイプの構造として
奨められてきた円錐形状の中空孔を有するヒートパイプ
は上述の樺な欠点を有するので実用土はあまり便用され
ず、通常の円筒形内壁を有するウィックレスヒートパイ
プやグループ型ヒートパイプが代用されることが多い。
これ等のヒートパイプは通常は!1[又は伸酬設情で使
用される/ ことが多かった。二わ等は内壁の作動液保持力が弱く、
水平投雪で使用する場合1作動液還流が1部のみに偏在
して流れる為ヒートパイプとしての熱父換効率が低下し
、熱移送能力を大巾に低下することに依り水平投雪での
使用は望ましくないものとさねて米たものである。然し
水平設電であっても回転式ヒートパイプとして用いる場
合は遠心夛力に依り内壁の作動液保持力か増加し、更に
遠心力に依る平滑化作用に依って作動液が放熱部がら吸
熱部に流動し1作動液環流サイクルが完成され。
熱移送能力が発揮出来るものとなるものであった。
然しこわ等は第1図例示の型の回転式ヒートパイプに対
し、1a械的強度の低下を防いだり、製作の容易さ等か
ら用いられるもので、回転速度が比較的小さく平滑化作
用に依る作動液の流量が低下したりする場合は急激に熱
移送能力が低下したり。
又本質的に多量の熱エネルギー移送を期待することは無
理であった。
本発明に係る回転式ヒートパイプは上述の如き従来の欠
膚な除き高能率の熱移送を可能にする新規な構造を提供
せんとするもので以下図面に依って説明する。
第2図は本発明に係る回転式ヒートパイプの構造を示す
縦断面図である。第3図、第4図、及び第5図は夫々第
2図に於けるX、−1,’断面図、X、 −X*’ 1
11面図、 x、−x、’  i!9’i[1図を示す
。各図に於いて1はと、−ドパイブの、コンテナ、2は
グループの・ 溝底、3は作動液、4はグループの溝山
、4′はグループ溝山の頂部である。又ムはヒートパイ
プの放熱部、Bは熱移送部、0は吸熱部である。第2図
に示す如くコンテナ1の外周は細心に平行な筒形であり
、コンテナ内壁即ちグループの溝底2もコンテナ外壁に
平行な円筒形であり、コンテナの肉厚は全長にわたり一
定である。溝山4は放熱部ムの間は同じ深さになってい
るか熱移送部Bの始まり部分から吸熱部Cに近づ(に従
って次第に低くなり、吸熱部0の始まり附近に至って溝
山は無くなっている。吸熱部はグループは無くなりウイ
ツクレス状態になっている。
この様な構造のヒートパイプを回転軸o−o’を中心に
高速度で回転させ乍ら吸放熱せしめると、放熱部で液化
された作動液3は遠心力に依りグループ群に分散し乍ら
グループ溝山間に集結する。
集結した作動液は遠心力に依る平滑化作用に依り放熱部
から吸熱部に向って流れる。これが本発明回転式ヒート
パイプの作動液移送の第1の推進力となる。
放#1部ムから吸熱部Oに向って流れる作動液3はその
途中で熱移送部Bを通過し、その間で次第に低くなる溝
山4から溢ね始めるに至る。更に溝山が低くなり液面下
における溝山4の容積が小さくなるにつれて液面も次第
に恢くなる。吸熱部に至って溝山がなくなりウイックレ
ス状態になった所で液面の高さは最但となる。−例とし
てA部における溝山の巾と溝巾との比が1:1であり、
即ちグループの溝部容積がグループウィック容積のhで
あり1作動液流量が一定で且つ溝部を満水状態で流れる
場合にはOlFのウイックレス状態の部分ては液面の高
さはA部における液面の高さのbになることになる。更
に連続的に液化される作動液が補給さねるh@と連続的
に蒸発気化するONとの関−ζはその為の液面高さζζ
差異が発生しこの差異は前述のグループの溝山の高さの
変化に依る液面高さの差異に付加されるに至り、放熱部
ムと吸熱部Cの間には大きな液面高さの差異が発生する
に至る。この液面高さの差異は遠心力の作用に依り作動
液の激しい流第1を引起すに至る。これが本発明に係る
回転式ヒートパイプの作動液移送の第2の推進力と1(
るものである。
本実施例では上述の如く熱移送部の間のみで溝山の高さ
が次第に低くなっている。然し溝山の高さの変化する範
囲は必ずしも熱移送部に限定するものではない。ヒート
パイプコンテナ内の全範囲にわたって変化させても良く
、放熱部の始まりがら熱移送部の終り迄の範囲内で変化
させても良い。
又は吸熱部の範囲内のみで変化させても良い。
本発明に係る回転式ヒートパイプの作動原理は以上の如
く2種類の作動液移送の推進力に依り高速多量に環流す
る作動液に依る勲エネルギー運搬に依るものである。然
しその実施態様としてグループ溝山の形状に工夫を加え
ることに依り更にその熱移送能力の数置を確実にするこ
とが出来る。
即ち本実施例図である第3図及び第4図に示す如く溝山
4を総べて角型とし、その頂部4′を総べて平坦にする
ことがそねである。溝山4は又その所定の範囲内で放熱
側から吸熱側に向て次第に低くなる傾剰面になっている
。従ってグループ溝から溢れ出た作動液は遠心力に依っ
てこの傾側面に押付けられ、グループ溝山頂部4′の平
坦さに依って。
その上を吸熱側に向って強制的に抑流される様になる。
この様であるから溝山4の巾は従来のグループ型ヒート
パイプの如く、必ずしも細い溝山を数多く設ける方が良
いとは限らないものである。
即ち傾fi4i[Iを形作る溝山には液が溢れ易い方が
望ましくその為には溝巾はそね程広(ない方が良い。
溢れ出た作動液は溝山頂部4′の平坦な#刷面を抑流さ
れるのであるから、その平坦MH面即ち溝山の巾は広い
刀が遠心力をより多く利用して作動液移送量を増加せし
めるのに都合か良いことになる。
この溝山頂部軸胴平坦面に依る作動液推進カは前述舘1
.第2の推進力に力pえてm3の推進力とも云える。
以上の如く本発明に係る回転式ヒートパイプは遠心力に
依る液面乎消化作甲、及び溝山高さ変化に依る液面高さ
の差異に依る作用の基ネ的な作動液移送能力に加え、そ
の実施態様としての溝山の形状に依る移送力等ζζ依り
多量の作動液を高速度で環流せしめるものである。然も
これ勢は伺ねも回転の遠心力を直接利用するもので回転
速度が大である程その作用効果は太さいものとなる。又
ココンテナ内壁、外周共平行円筒形であるから従来推奨
されて来た円錐形中空孔を有するコンテナの回転式と一
ドパイブの欠点である。放熱部の肉厚過大に依る熱応答
性の低下、熱抵抗の増加や吸熱部の肉厚過小に依る轡械
的強度の減小等の問題廃は完全に解消することが出来る
ものである。更にグループ型であるからコンテナ内の熱
交換面積が大巾に増加するので熱移送能力、熱応答性等
の力では従来の円錐形中空孔を有する回転式ヒートパイ
プより大巾に数置される。従来回転式ヒートパイプとし
て用いられて米た円筒形ウイックレスヒートパイプや円
筒形グループ型ヒートパイプが王として遠〕【)力に依
る平消化作用のみを利用するものであり1回転式ヒート
パイプの代用的なものであったの6ζ対し1本発明に係
る回転式ヒートバイブは作動液に加わる遠心力を殆んど
完全に利用するものでその各種性能に於いてはるかに秀
れているものであることは明瞭である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の円錐形中空孔を有する回転式ヒートパイ
プの構造を示す縦断面図、第2図は本発明に係る回転式
ヒートパイプの構造を示す縦断面図、第3図、第4図、
第5図は夫々第2図の!、−11’ 断面図、 Xs 
 Xs’ 51面図−Xs−Xs’ II!fj面図を
示す。 A・・・放熱部、B・・・熱移送部、C・・・吸熱部、
1・・ヒートパイプのコンテナ、2・・・コンテナ内壁
面又はグループ溝底、3・・作動液、4・・・グループ
溝山。 4′・・・グループ溝山頂部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  コンテナの内壁に多数の並列グループを形成
    して還流作動液の流路としであるグループ型の回転式ヒ
    ートパイプであって、放熱側端末から吸熱側端末に至る
    間の所定範囲に於いて、各グループの溝山の高さが、放
    熱側から吸熱側に至るに従って次第に低くなるII#斜
    状に形成してあり、且つ各溝山のn酬はヒートパイプ作
    動時に、その傾斜部途中から吸熱側端末に至る間では1
    作動液がグループの溝から溝山を越えて溢れ出た状態で
    還流する様充分な傾斜を有しているものであることを特
    徴とする回転式ヒートパイプ。 (2、特許請求の範囲(1)に係る回転式ヒートパイプ
    であって各グループの溝山は総べて角型に形成してあり
    その1郁は平坦であることを特徴とする回転式と一ドパ
    イブ。
JP13358281A 1981-08-26 1981-08-26 回転式ヒ−トパイプ Pending JPS5835388A (ja)

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