JPS602893A - トツプヒ−ト型ヒ−トパイプ - Google Patents

トツプヒ−ト型ヒ−トパイプ

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JPS602893A
JPS602893A JP11044483A JP11044483A JPS602893A JP S602893 A JPS602893 A JP S602893A JP 11044483 A JP11044483 A JP 11044483A JP 11044483 A JP11044483 A JP 11044483A JP S602893 A JPS602893 A JP S602893A
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operating fluid
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JP11044483A
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正孝 望月
Michio Takaoka
道雄 高岡
Tsuneaki Motai
恒明 馬渡
Koichi Masuko
耕一 益子
Masahiko Ito
雅彦 伊藤
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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関し、特に上部を加熱部とし
た所謂1〜ツブヒート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、従来一般のヒートパイプは密閉コンテナ
の内部にウィックを配8するとともに作動流体を封入し
た構成であって、加熱部において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
還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力によって液
相作動流体を還流させるものであるから、じ−ドパイブ
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高低差が数十
am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を同一軸線上に
配置して相互に連結し、その連結部に凹凸部3を設けて
伝熱面積を広くし、もって液相作動流体を還流させるべ
き長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、しかも各ヒートバイブ1.2の実質
的な長さが第1図に示すLとなり、したがってトップヒ
ートモードの場合には、液相作動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のヒートパイプ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のヒートパイ
プ5.6を両側から差し込んでこれらのヒートパイプ4
.5.6を連結一体化する3356)。しかしながら、
このような構成では中空円柱状のヒートパイプ4と前記
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
ートパイプ4内における作動流体と第2のヒートバイブ
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7.8.9およびコンテナ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のヒートバイブ5.6との間の熱伝達抵抗(全
熱抵抗)が大きく、その結果第1のヒートパイプ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
、トップ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得ないお
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、外部から遠心力や静電気力、
電磁気力を与える方法、あるいは浸透圧を利用する方法
などが考えられており、このような方法によれば、トッ
プ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。しかしながら
、遠心力や静電気力あるいは電磁気力を利用する場合は
、外部から付与したエネルギを消費することになるから
、ヒートバイブの有する特徴すなわち外部エネルギを付
与することなく熱輸送を行なうことができるという特徴
を没却することになり、また静電気力や電(j気力ある
いは浸透圧を利用する場合には、使用しくU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型ヒート
パイプ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、大径開口部が加熱部に位置しかつ小径開
口部が冷却部に位置するよう密閉管内に回転自在に配置
したテーパ状中空管に、気相作Di体によって回転させ
られるタービンを取付け、テーパ状中空管がタービンに
よって回転させられることに伴う遠心力によって液相作
動流体を前記冷却部から加鼎部に強制的に還流させるよ
う構成した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図を参照して説明する。
第3図に示すように外装体をなす畜閉狙・20は上部開
口部をプラグ21によって閉鎖した構成であって、その
プラグ21には、密閉管20内の非凝縮性気体を排気す
るとともに作動流体を注入した後に密閉した注液口22
が設けられている。また密閉管20内にその中心軸線に
沿って揚液用のテーパ状中空管(以下テーパ管という)
23が挿入されている。そのテーパ管23は第3図に示
すように、大径開口部24が上側に位置しかつ小径開口
部25が下側に位置するよう、上下1対、の軸受26.
27およびその軸受26.27を保持するリテーナ28
.29によって密閉管20に対し回転自在に取付けられ
ている。このように構成されたテーパ管23の中間部外
周面にタービン3゜が一体に設けられており、したがっ
てテーパ管23はタービン30によって回転駆動される
ようになっている。
前記テーパ管23の下端部内周面に羽根31が同一軸線
上に取付けられており、その羽根31は前記密閉管20
の底部に溜っている液相作動流体32中に浸漬されると
ともに、羽根31を設けたテーパ管23の下端部が、下
部リテーナ29に下向きに取付けたケーシング33内に
収容されている。これらの羽根31およびケーシング3
3は、軸流型のポンプを構成しており、羽根31が前記
テーパ管23ど共に回転することにより、液相作動流体
32をテーパ管23内に送り込むようになっている。な
お、・前記ケーシング33の下端部には、ボール34に
よって開口部を自動的に開閉するチェック弁35が設け
られている。
他方、テーパ管23の上端部に、テーパ管23の内周面
に沿って上昇してぎた液相作動流体32を、密閉管20
の上仝5部内周面側に案内する円板36が取付けられて
いる。これに対し前記密閉管20の上端部内周面に、円
板36から送られる液相作動流体32を溜めるための上
方に開口した液溜め部37が設けられており、さらに密
閉管20の上端部内周面に密着されたウィック38が液
溜め部37内に挿入されている。
またさらに、前記各リテーナ28.2つには、気相作動
流体39を通過させるための通気口40.41が形成さ
れており、これらの通気口40.41のうち前記タービ
ン30より上方にあるリテーナ28の通気口40は、気
相作動流体39に絞りを与えてタービン30に対する流
動速度を速くするためのスロットルとして構成されてい
る。なお、タービン30を容積型タービンとした場合に
は、その前段で気相作動流体39を特に増速する必要が
ないことは勿論である。
つぎに上記のように構成したヒートパイプの作用につい
て説明すると、上記のヒートパイプは通常第3図に示す
ように上下方向に向けて設置し、その上端部を加熱部H
としかつ下端部を冷却8IICとして使用される。前記
密閉管20の上端部内周面には、一部分を液溜め部37
内に挿入したウィック38によって液相作動流体32が
直接接触しており、その液相作動流体32は加熱部Hに
与えられた熱によって蒸発する。これに対し冷却部C側
においては、熱がSわれるために、作動流体が凝縮液化
覆る。したがって密閉管20内の圧力は加熱部H側で高
く、冷却部C側で低くなるから、気相作8流体39がこ
のように流動することにより、前記タービン30が気相
作動流体39によって回転駆動され、その結果テーパ管
23がタービン30と共に回転する。その場合、タービ
ン30が膨張型タービンであれば、気相作動流体39が
前記上側のリテーナ28における通気口40を通過する
ことにより増速されるから、タービン30はより積4i
的に回転駆動される。
デーパ管23が−hiボのように回転覆ると、その下端
部内周面に設けた羽根31によって密閉管20の底部に
溜っている液相作動流体32がテーパ管23の内部に送
り込まれる。液相作動流体32はテーパ管23内におい
てテーパ管23と共に回転し、その結果液相作動流体3
2に遠心ノjが作用するが、テーパ管23の内径は、上
端側はど大きくなっているから、液相作動流体32は次
第に上方に押し上げられ、究極的には前記円板36を介
して液溜め部37に戻される。以降、液相作動流体32
はウィック38によって再度密閉管20の上端部内周面
に分散された後、加熱されて蒸発する。
したがって上記の構成のヒートパイプでは、タービン3
0でテーパ管23を回転させろことに伴う遠心力で液相
作動流体32を加熱部H側に還流させる。
なお、熱輸送Rを増すために、波相作動流体32の速流
量を増大させる必要がある場合には、タービン30の入
口側すなわち気相作動流体39の流動方向における上流
側に、再加熱用のフィンを設けるとともに、そのフィン
を設けた部分をも加熱部Hとすることにより、タービン
3oの入口側における気相作動流体39のエンタルピを
高めることが好ましい。
以上の説明から明らかなようにこの発明のヒートパイプ
によれば、大径開口部が加熱部に位置しかつ小径開口部
が冷却部に位置するよう密閉管内に回転自在に配置した
テーパ状中空管に、気相作動流体によって回転させられ
るタービンを取付け、テーパ状中空管がタービンによっ
て回転させられることに伴う遠心力によって液相作動流
体を前記冷却部から加熱部に強制的に還流させるよう構
成したから、外部エネルギを特に付与することなく、し
かも加熱部と冷却部とに相当の高低差があっても確実に
液相作8流体を加熱部に還流させることができ、またそ
れに伴って加熱部と冷却部とに相当の高低差があっても
効率良く熱輸送を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のヒートパイプの一例を示す略解断面図、
@2図は従来のヒートパイプの他の例を示ず略解断面図
、第3図はこの発明の一実施例を示を断面図である。 ・・・大径開口部、 25・・・小径開口部、 30・
・・タービン、 32・・・波(8作動流体、 39・
・・気相作動流体、C・・・冷却部、H・・・加熱部。 出願人 藤倉電線株式会社 代理人 弁理士 暇田武久 (はが1名) 第1図 第2図 A口A 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 作動流体を封入した密閉管の一端部を加熱するとともに
    他端部を冷却することにより、前記密閉管内の一端部で
    蒸発させた作動流体を密閉管の他端部に流動させた後凝
    縮液化させて熱輸送するヒートパイプにおいて、テーパ
    状中空管を、その大径開口部が前記密閉管内のうち作動
    流体が蒸発する一端部に位置しかつ小径開口部が前記密
    閉管内の他端部に位置するよう、前記密閉管内に回転自
    在に配置するとともに、そのテーパ状中空管の外周部所
    定個所に、前記密閉管内を流動する気相作動流体によっ
    て回転駆動されるタービンを取付け、前記テーパ状中空
    管が回転することに伴う遠心力で液相作動流体を前記密
    閉管の一端部に還流させるよう構成してなることを特徴
    とするトップヒート型ヒートパイプ。
JP11044483A 1983-06-20 1983-06-20 トツプヒ−ト型ヒ−トパイプ Granted JPS602893A (ja)

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JPS602893A true JPS602893A (ja) 1985-01-09
JPS6260638B2 JPS6260638B2 (ja) 1987-12-17

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090178785A1 (en) * 2008-01-11 2009-07-16 Timothy Hassett Composite heat pipe structure

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4779513B2 (ja) * 2005-08-31 2011-09-28 いすゞ自動車株式会社 回転式容積型蒸気エンジン

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55131692A (en) * 1979-04-02 1980-10-13 Kawamoto Seisakusho:Kk Heat pipe
JPS56152563U (ja) * 1980-04-16 1981-11-14

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