JPS5919899Y2 - ヒ−トパイプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はヒートパイプに関するものである。

従来、ヒートパイプの一例として第１図に示すように、
両端部が密封された円管１の内面に金属網や焼結金属等
の多孔性のウィック２を設けるとともに円管１内に水、
窒素等の作動流体を封入してウィック２を液相の作動流
体で満し、かつ円管１内の他の部分を気相の作動流体で
満した構成のものが知られている。

このようなヒートパイプによれば、外部熱源から蒸発部
Ｅに与えられた熱Ｑによって液相の作動流体が蒸発し、
その部分の蒸気圧が上がることにより蒸気が凝縮部Ｃに
流れ、ここで潜熱を適宜の外部吸熱源に伝達して作動流
体が凝縮液化し、他方蒸発部Ｅにて作動流体が蒸発する
ことにより生じた毛細管圧力によって凝縮部Ｃで凝縮液
化した作動流体が蒸発部Ｅへ還流し、このように作動流
体が蒸発凝縮を繰返しつつ循環流動することにより、作
動流体の潜熱として熱を輸送するものである。

ところで、上記構成のヒートパイプにあっては、ウィッ
ク２内を通って還流する液相の作動流体とウィック２で
囲まれた中空部を流動する気相の作動流体とは、相互に
逆方向に流れているから、液・蒸気の界面にはせん断応
力が生じ、蒸気速度がある一定速度以上になると、液相
の作動流体がウィック２面から吹きちぎられ、蒸気にと
り込まれるいわゆる飛散現象が生じる。

このような飛散現象が始まると、ついには蒸発部Ｅにお
けるウィック２の乾き上りが起こり、熱輸送を行なえな
くなる。

このように従来のヒートパイプでは、液相の作動流体が
流れる流路と気相の作動流体が流れる流路との間を特に
隔てる壁や膜などが存在しないために、液相の作動流体
の飛散現象が起こり易く、熱輸送能力が低く抑えられて
しまう問題があった。

この考案は上記の問題を有利に解決することのできるヒ
ートパイプを提供することを目的とするものである。

以下この考案の実施例を第２図ないし第４図を参照して
説明すると、第２図はこの考案の一実施例を原理的に示
す断面図であって、容器１０は銅等の熱伝導率の良い金
属から密封された管状体として構成されており、その長
手方向の一端部は所定の長さに互って蒸発部Ｅとされ、
また他端部は所定の長さに互って凝縮部Ｃとされている
。

この容器１０の内部には、前記蒸発部Ｅと凝縮部Ｃとの
間に筒体１１が挿入配置されているとともに、水、フロ
ン等適宜の作動流体が封入されている。

ここで、筒体１１は容器１０の内周面に密着する外径を
有するとともに、紙あるいは不織布等の毛細管圧力を生
じさせることのできる多孔質シート材からなり、第３図
に示すように長手方向に沿う管状路１２が断面蜂の巣状
（ハニカム状）となるよう多数内部に形成されており、
そしてこれら管状路１２のうち外周側に位置する管状路
１２′は断面積が小さく、すなわち細い孔とされ、また
中心部に位置する管状路１２″は断面積が大きく、すな
わち太い孔とされている。

上記のように構成されたヒートパイプを、その蒸発部Ｅ
が高温部に、また凝縮部Ｃが低温部にあるように設置す
ると、蒸発部Ｅにおいて内部の液相の作動流体が吸熱し
て蒸発気化し、他方凝縮部Ｃにおいて気相の作動流体が
放熱して凝縮液化する。

この場合、凝縮部Ｃにおける作動流体の液化は容器１０
の内部で起こす、シかも筒体１１の外周側の管状路１２
′は細く形成されていて毛細管圧力が発生するものであ
るから、凝縮液化した作動流体は主にこの外周側の細い
管状路１２′を通って蒸発部Ｅ側へ還流する。

他方、蒸発部Ｅで生じた作動流体の蒸気は、主に流動抵
抗の小さい中心部側の管状路１２″を通って凝縮部Ｃへ
向けて流動する。

したがって、前記筒体１１の管状路１２は外周側のもの
が液相の作動流体の還流路となり、中心部側のものが気
相の作動流体の流路となり、筒体１１自体が毛細管圧力
を生じさせるような材料から形成されていることにより
前記各流路の間が液相の作動流体と気相の作動流体との
両者が若干混り合っている気液混合部となる。

すなわち、上記のヒートパイプでは、液相の作動流体が
還流する流路と気相の作動流体が流動する流路とが分離
され、その結果還流途中の液相の作動流体がこれと逆方
向に流れる気相の作動流体に吹きちぎられて飛散するな
どのことが生せず、同時に前記管状路１２が整流作用を
することと相俟って、液相および気相の作動流体の流動
中の圧力損失が極めて小さくなり、また液相の作動流体
と気相の作動流体との間で流動中に熱交換が起こらず、
したがって容器１０内の等温性が向上するとともに作動
流体の循環流動量および速度が増大し、熱輸送能力が向
上する。

なお、上記実施例のヒートパイプを垂直に立てて下端部
を蒸発部とし、かつ上端部を凝縮部として重力により液
相の作動流体を還流させるようにすれば、蒸発部にウィ
ックが特になくても液相の作動流体を蒸発部に何等支障
なく還流させることができるが、ヒートパイプを水平に
布設する場合には、蒸発部と凝縮部とのうち少なくとも
蒸発部の内面に金属網等のウィックを設ければ、蒸発部
の内面全体に液相の作動流体を行きわたらせて外部熱源
からの熱を効率良く作動流体に伝達することができると
ともに、液相の作動流体を還流させるための毛細管圧力
を高めることができる。

また、この考案のヒートパイプにおける筒体１１は上記
実施例のものに限られず、例えば第４図に示すように波
状の紙または布を平らな紙または布で挾み、それを多数
重ね合わせて筒状に巻くことにより、中心部に大径の気
相作動流体用流路１２ ａ″を形成するとともに、外周
側に細孔状の液相作動流体用流路１２ａを形成したもの
であってもよい。

以上説明したようにこの考案のヒートパイプによれば、
蒸発部と凝縮部との間に、長手方向に沿う多数の管状路
を有しかつ多孔質シート材にて容器の内周面に密着する
外径に形成した筒体を挿入配置し、かつ前記管状路のう
ち外面側にある管状路を液相の作動流体が流通するよう
断面積を小さくし、また中心部側にある管状路を気相の
作動流体が流通するよう断面積を大きくしたから、液相
の作動流体が還流する流路と気相の作動流体が流動する
流路とが分離され、その結果還流途中の液相の作動流体
の飛散や、気液各相の作動流体の圧力損失、さらには気
液各相の作動流体間の流動中の熱交換が生ぜず、したが
って熱輸送能力を向上することができるとともに、長距
離に亙って熱輸送することができ、また筒体臼らが毛細
管圧力を発生させるウィックの用をなすとともに、特別
な固定手段を用いずに筒体を容器内に固定することがで
きる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来のヒートパイプを示す一部断面した斜視図
、第２図はこの考案の一実施例を原理的に示す断面図、
第３図は第２図のｌｌｌ−ＩＩＩ線矢視断面図、第４図
は筒体の他の例を示す第３図同様の断面図である。 １０・・・・・・容器、１１・・・・・・筒体、１２．
１２’、１２″−・・・・・管状路、Ｃ・・・・・・凝
縮部、Ｅ・・・・・・蒸発部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 管状容器内に作動流体が封入され、その長手方向の一端
   部を液相作動流体が吸熱して蒸発気化する蒸発部とし、
   他端部を気相作動流体が放熱して凝縮液化する凝縮部と
   したヒートパイプにおいて、長手方向に沿う多数の管状
   路を有しかつ前記容器の内周面に密着する外径となるよ
   う多孔質シート材で形成した筒体が、前記容器内で前記
   蒸発部と凝縮部との間に挿入配置され、かつ前記管状路
   のうち外面側に位置する管状路は液相作動流体が流通す
   べく断面積が小さく形成され、また中心部側に位置する
   管状路は気相作動流体が流通すべく断面積が大きく形成
   されていることを特徴とするヒートパイプ。