JPS60238692A - 回転式円筒状ヒ−トパイプ - Google Patents

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、据ｆ］姿勢にかかわらり”、効率の良い熱
交換を行うことかでき暮と共にコンパクトな設置を１３
ることかでさる回転式円筒状ヒートバイゾに曲りるもの
ひある。

従来、軸受等円筒状部材の熱量を有効に奪う手段とじＣ
１又、水、油等の加熱論法の熱量を有効に奪う手段とし
で、例えばフィン式熱交換器、棒状し一１〜バイノ、又
は、板状ヒートバイブ等ぐ構成される熱交換器本体と、
該熱交換器本体により奪われた熱をブローワ等で放散さ
せる熱放散手段を組合わせたようなものがある。

しかしながら、上記の如き従来よりの熱交換手段は、熱
交換容量に関係するものの、比較的装置が複数化、大型
化される傾向があっＩこ。叉、従来の熱交換手段は、据
付姿勢が限定され鼻場合が多く、この場合、横型、縦型
等に区別され−Ｃ使用されな（プればならなかった。

そこで、この発明は、据付姿勢にかかわらず、動電。良
い熱交換を考ｊう。とが、きると共、チアバクトな設計
をりることができる熱交換手段を提供づることを目的と
する。

上記目的を達成するだめのこの発明は、外筒内にこれよ
り小径の内筒を配置し両端部を環状部拐で密封した態、
様の円筒状部材を形成し、該円筒状部材の空洞内に作動
液を封入づると共に該空洞内にウィックを設（）、前記
円筒状部材の内筒側を放熱部とすると共に前記外筒側を
加熱部どし、前記円筒状部材を前記内筒の中心軸の回り
に回転させるように構成したことを特徴とする回転式円
筒状ピー１−パイプである。

従つ【、この発明に係る回転式円筒状ヒートパイプは、
円筒状部材の内筒側を放熱部とすると共に前記外筒側を
加熱部とし、前記円筒状部材を前記内筒の中心軸の回り
に回転させるように構成したので、作動液は移動作用を
受け加熱部を常に湿測状態におくことができ、据イ」姿
勢、及び使用状態にかかわらず、ヒートパイプの特性を
鰻高に発揮させることができ、効率を大きくすることが
できるのである。又、円筒状部材の内筒側を放熱部と覆
ると共に前記外筒側を加熱部としたので、構造簡単であ
り、以下の実施例でも示されるように」クパク［へな熱
交換手段と成し得るのぐある。

回転式円筒状ヒートパイプの外側加熱部には固体、流体
共に位置させることができる。固体、即ち、例えばベア
リング等軸受部材の内周面から熱を奪うことを目的とす
る場合には、この熱を奪いたい被冷却物体の内周面に本
発明に係る回転式円筒部月を嵌挿し部材う。この場合、
前記被冷却物体が回転するものである場合には、該被冷
却物体に前記回転式円筒状ヒートパイプを固定的に嵌合
しておけば良いが前記被冷却物体が回転しないものであ
る場合には前記被冷却物体ど前記回転式円筒状ヒートパ
イプとは相互に接触しＣ回転し賛するようにしておき、
前記回転式円筒状ヒートパイプを回転づるように］る。

これらの場合、回転式円筒状ヒートパイプの内筒側冷却
部には冷ｉｉＩ］流体を通過させるか、或いは、鉄、ア
ルミ、銅等の熱伝導性の良好な物質で作成した軸を前記
内筒に接触させて熱を奪うようにＪる。

／ｊ、萌１．Ｌ！回転式円筒状ヒートバイブの外周加熱
部に水、油、空気等の流体を位置させ、この流体を被冷
却物体とする場合にＣ，Ｌ、前記回転式円「；）状ヒー
１へパイプ自体を回転さｉＩＣやることが必須条ｆ１ど
なる。このように被冷却物体か流体である場合につい（
ｂ１回転式円筒状ヒートバイブの内筒側冷却部は流体或
いは熱伝導性の良好な固体いずれぐあってもよい。

第１図、第２図、及び第３図は、この発明のより具体的
な実施例を示すしのぐ、第１図は斜視図、第２図は正面
図、第３図は、第２図の■−■矢祝矢面断面図している
。

本例は、油、空気、或いは水等加熱用流体を外管］内に
導き、この外管１内に回転式円筒状ヒートバイ１３を配
設し、該回転式１月筒状ヒートパイプ３を形成する円筒
状部材３ａの孔部５く内筒中空部）に冷却用内管７を接
続し、ターヒン等他の駆動源により回転される内管７の
回転に伴つ【前記円筒状部材３８を回転させるようにし
ている。

第１図には外管１を２点鎖線で示し、第２図、第３図ひ
は省略して示しＣいる。各部材の厚みは省略して示して
いる。図中、実線矢印は加熱流体の流れを、破線矢印は
冷却流体の流れを示しＣいる。

肉太矢印は回転式円筒状ヒートバイ１の回転り向を示Ｊ
０回転式円筒状ヒートパイゾ３の回転は本例に限定され
るものでなく、又、内管７の回転に依存りることなく、
駆動源を持１：、−ｔｊＣ１或いは、円筒状部Ｕ３ａの
外局外表面にインペラ等数（）加熱流体の流れを利用し
て回転させるようにしくも良い。回転速度については後
述覆る。

回転式円筒状ヒートパイプ３は加熱部９、及σ、放熱部
１１を右づる。加熱部９は円筒状部材３ａの外縁部（側
面部を含む）で構成し、放熱部１１は円筒状部Ｉ３ａの
中心孔部側（一部側面部を含む＞　′ｃ楢成しくいる。

第３図に詳細に示したように、Ｊ、り安定した特性を得
べく円筒状部材３ａの空洞部には放熱部１１側から加熱
部９に向Ｇプ（故用状にイ１切り壁１３ａ〜１３［）を
設置ノ、複数のイ〕１切り至］巳）ａ−・１５１１を構
成するようにしている。

各イ１切り室１５　ａ〜１５［）にはウィックＷを設り
るど」ｔに、作動液１を封入りる。作動液［としＣは、
適用記１ηに基づき、水、アルー］−ル、］−−ｊル、
各種の油等のうち適宜のｂのが選ばれる。

第３図１＝おいＣ１作動液［−は遠心力の作用を受（プ
Ｃ加熱部９側を湿潤させている状態を示す。

ウィックＷとしては、金網、燃結金属、各種線材、〕〕
Ｊルール〜のうち適用温度、及び選択された作動液種に
基づいて適宜のものを選択して用いる。

ウィックＷはイー１切り壁１３ａ〜１３ｈの表裏表面（
Ｊそれぞれ設Ｃ）ると共に前記仕切り室１５ａ〜１５１
）の側面部（環状部材の内部）にも設りＣいる。

（第２図参照）。什切り壁を設（プない場合のウィック
は環状部Ｈの内面に設けることを必須とするｃ）れどし
、本例の如く適数の仕切り壁が設けられ（いる場合には
、前記環状部月内面のウィックは省略しても良い。又外
筒内面に設（〕−Ｃも良い。

上記構成の回転式円筒状ヒートバイブ３の作用について
説明Ｊる。第３図において円筒状部材の回転角速喰をω
とすると中心点ＯからＲの距離に（１′／買づる作用液
しは単位買桓当りＲω２の遠心力Ｆ１を加熱部）゛フ向
へ受（）る１、従って、作動液１−４．Ｌ小力Ｆ２と毛
細管力Ｆ３とに加え（上記遠心カド１の作用を受け、作
動液の（Ｉ／置は合成力に１　＋１２＋１３の関係Ｃ定
められるようになる。イこＣ゛、作動１ｆｆｌＬを常に
加熱部９側に満杯状輝どしておくためには遠心力Ｆ１が
動力［−２に打ち１１３シっべく条ｆ１式Ｆ１≧１ニ２
が満足されること、即ち、ωは（Ｆ２／Ｉ犬）・（これ
をＣ０とＪる）以、Ｌであることが必要Ｃ゛ある。しか
し、ここ（は、ｆ［動液１−を加熱部９側に常に満杯に
しＣｄｉ　＜ことは必ずしｂ要求されず、湿潤さＩ！（
ｄ３　＜ことのみが要件と８れるのく゛、第３図におい
Ｃ手乃底部Ｃ湿潤され１、つ、イックＷか、１回転しく
も乾燥されないという葭イ４ぐ足りる。

この最小限１ｕの回転角速度をωｍｉｎとＪれば、一般
には１分間当り数回転〜数十回転位となり、円筒状部Ｕ
３ａの回転角速度は、ωｍｉｎ　ヘ・Ｃ０の範囲又はそ
れ以上Ｃあれば良いことになる。なお、この円筒状部材
３ａを回転させるに際しＣは、外室１と共に回転さける
ようにしく心良い。

加熱流体か加熱部９に達覆ると、加熱部９に近接しＩこ
部分のｆｌ　ｉｉ’ｊＪ液は加熱され蒸発Ｊる。そしＣ
、イの然気は熱リーイフ丼ンの原理により放熱部のｈに
高速移動し放熱部１１側で冷却流体により冷却され、凝
縮し、ウィックを介して加熱部９側へ再ひ返される。こ
れらの作用に関しては従来のピー１−バイゾの原理に基
づくものと変るところがない。

又、円筒状部＋Ｊ　３　ａが回転（ると、該円筒状部材
３ａの表面と加熱流体、或いは、冷Ｍ１流体との間のそ
の相対速度が大きくなる効果があるので′、その分だ（
ノ表面熱伝導率を向上させるという効果が生ずる。

なお、上記構成においＣ１加熱流体を冷却づる場合を例
に挙げ説明しできたが、冷却流体を加熱したい場合に該
流体を内セフに送り、回転式円筒状ヒートパイノ３を介
しＣ加熱部側から熱量を受ｃノる場合についＣもその作
用は全く同様である。

ただ、このような場合、加熱流体とじて自然通用等行う
ことができる場合があるのでそのような場合には外筐１
は不用どなる。

第４図、第５図に他の実施例を第１図と同様の斜視図で
示した。

第４図は円筒状部＋Ａ３　ａの長さａを大きくしたもの
（ある。長さ愛の変更により、加熱部９、及び放熱部１
１の各流イホどの接触面積を変化さけることがＣき、熱
伝達率を調整ｊることがＣきる。

第す図は、外経の異なる３段の円筒状部材１７８．１７
ｂ、１７ｃを中心軸を一致させて配設し回転式円筒状部
ヒートバイブ３を構成したしのＣある。本例は円筒状部
材１７ａ、　１７ｂ　、１７ｃのそれぞれに独立してイ
１切り壁、ウィック管段り、単独に機能し得るものを３
段に組合せた例である。

かかる構成においては、流体どの接触面積を増加させ熱
伝達率の向上を図れるに止まらず、加熱部９での乱流を
促進さけ、均一な熱交換を行うことが可能となる。

以−トの実施例についてはいずれも一方向の姿勢で説明
したが、この発明に係る回転式円筒状ヒートパイプは縦
型、横型等いずれの姿勢におい（−もイの効率を但トさ
けることなく使用できる。ただ第１図に示しｌこ姿勢が
横型であると定義した場合、これを丁度９０度横転させ
、組方□向の姿勢と寸れば、回転による作動液移動゛が
１１なわれない懸念がある。しかしこの場合Ｃあっても
作動液は回転による遠心力゛効果を受けＣ外筒内□表面
に沿って集合心力作用に関しては前例と比べ重力の影響
か小さ所定の効果を達成覆ることかぐきるのである。こ
イゾは全姿勢Ｃ利用づることが“□でき、その熱交換効
率を常に良好どＪ−ることがｒニーさる。

以上の実施例の説明により、より明らかにされたＪ、う
に、この発明は外面内にこれＪ、り小径の内筒を配置し
両端部を環状部月Ｃ密封した態様の円筒状部材を構成し
、該円筒状部材の空洞内に作動液を封入覆ると共に該空
洞内壁面にウィッシを設（）、前記円筒状部材の内向側
を放熱部とづると共に前記外向側を加熱部とし、前記Ｆ
Ｌｉ筒状部材を前記内筒の中心軸の回りに回転させるよ
□うに構成しｌこことを特檄とする回一式日筒状ヒート
パイ１であるから、鋸刊姿勢にかかわらず、効率の良い
熱交換を行な′うことがで□きると共に」ンバクトな設
計を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも実施例を示し、第１図は回転式円筒状ヒ
ートパイプの斜視図、第２図はその正面□図、″第３図
は第２図の■−■矢視断面図、第４図、第６図は共に他
の実施例を示す斜視図である。 １・・・外管　Ｗ・・・ウィック ３・・・回転式円筒状ヒートバイ１ ３ａ・・・円筒状部材　５・・・内筒の孔部７・・・内
管　９・・・加熱部 ′１゛１・・・放熱部　゛ １”３ａ〜１’　３　ｈ・・・仕切り壁１’５ａ〜１５
ｈ・・・仕切り室　 １′７ａ〜１７ｃ・・・円筒部材 １Ｉ１１　図 第２図　第８１ トーー ｎｌ　、、　、。 第４ｖＡ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　外筒内にこれより小径の内局を配置し両端部を
   環状部材（・′密封した態様の円筒状部材を形成し、該
   円筒状部材の空洞内に作動液を封入りると共に該空洞内
   にウィックを設り、前記円ｔ１１状部祠の内筒側を放熱
   部とＪると共に前記外筒側を加熱部とし、前記円筒状部
   材を前記内筒の中心軸の回りに回転させるように構成し
   たことを特徴どする圓転弐円筒状ヒー１〜パイフ。
2. （２）　前記円筒状部材の空洞内に、前記内局外表向よ
   ら前記外筒内表面に向う仕切り壁を適数細膜り、前記空
   洞内に適数の仕切り室を形成したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の回転式円筒状ヒートパイプ。 ′
3. （３）　前記空洞内に設Ｃプた仕切り壁にウィックを設
   置−Ｊ　ｔこことを特徴とする特ｎ請求の範囲掬２随に
   記載の回転式円筒状ヒートパイプ。