JPS6080090A - 作動制御機能を有するヒ−トパイプ - Google Patents
作動制御機能を有するヒ−トパイプInfo
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- JPS6080090A JPS6080090A JP58190208A JP19020883A JPS6080090A JP S6080090 A JPS6080090 A JP S6080090A JP 58190208 A JP58190208 A JP 58190208A JP 19020883 A JP19020883 A JP 19020883A JP S6080090 A JPS6080090 A JP S6080090A
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- Japan
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- liquid
- heat
- heat pipe
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-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
- F28D15/02—Heat-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
- F28D15/06—Control arrangements therefor
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は作動制御機能を有するヒートパイプに関する。
ヒートパイプは閉じたパイプ中に液体及びその蒸気を封
入したもので、その液体は作動媒体といわれる。
入したもので、その液体は作動媒体といわれる。
現在ヒートパイプは熱を輸送する性質が優れ熱の輸送に
動力を要しない利点から電子機器などの発熱体からの熱
輸送及び発熱する部分品の冷却や太陽熱利用の温水器な
どに幅広く応用されている。
動力を要しない利点から電子機器などの発熱体からの熱
輸送及び発熱する部分品の冷却や太陽熱利用の温水器な
どに幅広く応用されている。
このような場合、ヒートパイプでは発熱体等に接する収
態部と冷却体等に接する放熱部との間に温度差が生じて
、ヒートパイプ中の作動媒体が自動的に蒸発、凝縮を繰
り返し、熱の輸送が効率よく行われる。しかし、ある設
定温度により作動が開始したり停止したりする機能を有
するし−Ｆパイプは従来開発されていなかった。
態部と冷却体等に接する放熱部との間に温度差が生じて
、ヒートパイプ中の作動媒体が自動的に蒸発、凝縮を繰
り返し、熱の輸送が効率よく行われる。しかし、ある設
定温度により作動が開始したり停止したりする機能を有
するし−Ｆパイプは従来開発されていなかった。
本発明の目的はヒートパイプに外部からの動力を何ら要
することなしに周囲の温度変化により作動媒体の作動を
制御する機能を有するヒートパイプを提供することにあ
る。
することなしに周囲の温度変化により作動媒体の作動を
制御する機能を有するヒートパイプを提供することにあ
る。
本発明の要旨は温度変化により浮力が変化する浮子を封
入したし一ドパイブである。
入したし一ドパイブである。
本発明のし一ドパイブを使用すると、例えば槽中にある
温度で流出入する媒体の温度が上昇した時、ヒートパイ
プを介して槽の外部に放熱し、設定温度に復帰した時点
で放熱を遮断することができる。
温度で流出入する媒体の温度が上昇した時、ヒートパイ
プを介して槽の外部に放熱し、設定温度に復帰した時点
で放熱を遮断することができる。
本発明の上記浮子の好適なものは、少なくともその外殻
が剛性体であるものであり、この場合は一般に密度一定
の体積変化のない浮子とすることができる。また他の好
適な例は、その外殻が弾性体で、その内核が流体である
ものであり、この場合には圧力に対して体積が変化する
浮子とすることができる。剛性体とは、温度変化に対し
てほとんど容積変化のない物体で、一般に固体である。
が剛性体であるものであり、この場合は一般に密度一定
の体積変化のない浮子とすることができる。また他の好
適な例は、その外殻が弾性体で、その内核が流体である
ものであり、この場合には圧力に対して体積が変化する
浮子とすることができる。剛性体とは、温度変化に対し
てほとんど容積変化のない物体で、一般に固体である。
少なくとも外殻が剛性体であるものには、外殻も内核も
剛性体であるもの及び外殻が剛性体で中核が気体又は液
体であるものがある。
剛性体であるもの及び外殻が剛性体で中核が気体又は液
体であるものがある。
弾性体には、それを構成する物質自体がゴムのように弾
性を有するもの及びそれを構成する物質自体が鋼鉄のよ
うに剛性を有して弾性を有しないが形状によって、例え
ばベローズのように弾性を有する物体となるものがある
。流体には、気体及び液体がある。もっとも、物質自体
が弾性を有し形状によって弾性を有するものももちろん
弾性体である。
性を有するもの及びそれを構成する物質自体が鋼鉄のよ
うに剛性を有して弾性を有しないが形状によって、例え
ばベローズのように弾性を有する物体となるものがある
。流体には、気体及び液体がある。もっとも、物質自体
が弾性を有し形状によって弾性を有するものももちろん
弾性体である。
少なくともその外殻が剛性体である浮子は、作動媒体の
温度による密度の変化によって浮子が浮き沈みをし、外
殻が弾性体で中核が流体である浮子は、主としてピー１
パイプ内の圧力が温度変化に応じて変化するのに対応す
る浮子の全体としての密度の変化によって浮子が浮き沈
みをする。
温度による密度の変化によって浮子が浮き沈みをし、外
殻が弾性体で中核が流体である浮子は、主としてピー１
パイプ内の圧力が温度変化に応じて変化するのに対応す
る浮子の全体としての密度の変化によって浮子が浮き沈
みをする。
本発明において上記浮子を使用して、熱の移動を自動的
に制御で外るのは次の作動原理による。
に制御で外るのは次の作動原理による。
−例として常時５０℃に保つべき槽（ヒートパイプの収
態部の周囲空間）の温度が５０℃より上昇した時、ヒー
トパイプが作動して放熱を開始し、再び５０℃に復帰し
た時ヒートパイプのその作動を停止する場合を考える。
態部の周囲空間）の温度が５０℃より上昇した時、ヒー
トパイプが作動して放熱を開始し、再び５０℃に復帰し
た時ヒートパイプのその作動を停止する場合を考える。
ヒートパイプに用いられる作動媒体の液相部分を５０℃
に保持すると、その液相部分の飽和液密度３− は媒体固有の一定値を示す。次に温度が上昇すると、液
相部分は膨張し、低温の時よりも小さい飽和液密度で一
定値を示す。従って５０℃の媒体の飽和液密度に等しい
密度をもつ浮子をヒートパイプに封入し、収態部を槽に
設置すると、槽の温度が上昇し液密度が小さくなるので
浮子が受ける浮力が小さくなり、浮子は作動媒体中の低
部に沈む。
に保持すると、その液相部分の飽和液密度３− は媒体固有の一定値を示す。次に温度が上昇すると、液
相部分は膨張し、低温の時よりも小さい飽和液密度で一
定値を示す。従って５０℃の媒体の飽和液密度に等しい
密度をもつ浮子をヒートパイプに封入し、収態部を槽に
設置すると、槽の温度が上昇し液密度が小さくなるので
浮子が受ける浮力が小さくなり、浮子は作動媒体中の低
部に沈む。
温度が下がり液密度が大きくなると、反対に浮力が大き
くなり、浮子は液面まで上昇する。このように浮子はヒ
ートパイプ周囲の温度変化により、外部から新たな動力
を何ら必要とせず自動的に浮き沈みをする。
くなり、浮子は液面まで上昇する。このように浮子はヒ
ートパイプ周囲の温度変化により、外部から新たな動力
を何ら必要とせず自動的に浮き沈みをする。
ヒートパイプの作動媒体の液相部分は収態部で暖められ
、気液界面で蒸発し、放熱部で凝縮して再び液面に還る
。従って浮子が液温の低下により気液界面に浮いた状態
では第１図のように作動媒体の蒸発を着しく阻害し、循
環を妨げることができる。図において（１）はヒートパ
イプ、（２）は作動４− 媒体の液相部分、（３）は浮子である。一方、液温か上
昇し浮子が沈んだ状態では第２図のように気液界面での
蒸発、凝縮を妨げないぽかりか、ヒートパイプの下部に
あって浮子は沸石のような役目を果たし、むしろ蒸発を
促進して熱の移動が良くなる。 本発明においては公知
の各種の作動媒体を用いることができる。その好適なも
のとしてクロロフルオロ炭化水素類を挙げることができ
、例えば代表例としてトリフルオロトリクロロエタン（
７ｏ＞ １１３）、フルオロトリクロロメタン（フロン
１１）、テトラフルオロジクロロエタン（７０ン１１
４）、ジフルオロジクロロメタン（フロン １２）など
を例示できる。上記化合物は第１表に示すように５℃の
温度変化で０．０１〜０．０２ｇ／ｃｍ３の密度変化が
あり、浮子の浮き沈みに充分な変化幅を有している。
、気液界面で蒸発し、放熱部で凝縮して再び液面に還る
。従って浮子が液温の低下により気液界面に浮いた状態
では第１図のように作動媒体の蒸発を着しく阻害し、循
環を妨げることができる。図において（１）はヒートパ
イプ、（２）は作動４− 媒体の液相部分、（３）は浮子である。一方、液温か上
昇し浮子が沈んだ状態では第２図のように気液界面での
蒸発、凝縮を妨げないぽかりか、ヒートパイプの下部に
あって浮子は沸石のような役目を果たし、むしろ蒸発を
促進して熱の移動が良くなる。 本発明においては公知
の各種の作動媒体を用いることができる。その好適なも
のとしてクロロフルオロ炭化水素類を挙げることができ
、例えば代表例としてトリフルオロトリクロロエタン（
７ｏ＞ １１３）、フルオロトリクロロメタン（フロン
１１）、テトラフルオロジクロロエタン（７０ン１１
４）、ジフルオロジクロロメタン（フロン １２）など
を例示できる。上記化合物は第１表に示すように５℃の
温度変化で０．０１〜０．０２ｇ／ｃｍ３の密度変化が
あり、浮子の浮き沈みに充分な変化幅を有している。
第１表 （単位ｇ／ｃＩ１１３）
４０℃ ４５℃ ５０℃ ５５℃ ６０℃フロン１１３
１．５２９１．５７７ １．５０４ １．４９２ １
．４７９フロン １１ １．４３９１．４２７１．４１
４１，４０２１．３８９フロン１１４ １，４０８１．
３９２１．３７５１．３５８１．３４０フロン １２
１，２５３１．２３３１，２１．１ １．１８９１．１
６５従って密度一定の体積変化のなり）浮子を用し）る
ことにより、槽中の温度上昇時に放熱を開始し、設定温
度に復帰すれば停止するように、ヒートノ（イブ中の作
動媒体の循環を制御すること力ｆできる。
１．５２９１．５７７ １．５０４ １．４９２ １
．４７９フロン １１ １．４３９１．４２７１．４１
４１，４０２１．３８９フロン１１４ １，４０８１．
３９２１．３７５１．３５８１．３４０フロン １２
１，２５３１．２３３１，２１．１ １．１８９１．１
６５従って密度一定の体積変化のなり）浮子を用し）る
ことにより、槽中の温度上昇時に放熱を開始し、設定温
度に復帰すれば停止するように、ヒートノ（イブ中の作
動媒体の循環を制御すること力ｆできる。
また更に微小な温度変化を利用して作動媒体の 。
制御が要求される時は次のようにすれ１よ゛よし１゜ヒ
ートパイプ中の媒体の温度の変化に伴（１、同Ｂ存ｔこ
パイプ内の圧力も変化する。温度の降下により圧力は減
少し、温度の上昇により圧力は増加する。
ートパイプ中の媒体の温度の変化に伴（１、同Ｂ存ｔこ
パイプ内の圧力も変化する。温度の降下により圧力は減
少し、温度の上昇により圧力は増加する。
これらは媒体の蒸気圧に起因する。この性質を＝ＩＪ用
し、例えば浮子にベローズのような圧力を二対して体積
が変化するものを用（・る。これにより２Ｍ度による浮
子の浮き沈みは更に効果的に行われる。
し、例えば浮子にベローズのような圧力を二対して体積
が変化するものを用（・る。これにより２Ｍ度による浮
子の浮き沈みは更に効果的に行われる。
温度上昇により液密度が小さくなると同時にヒートパイ
プ内の圧力は増加するので、第３図に示されるようにベ
ローズ（４）は圧縮され体積が小さくなる。従って作動
媒体から受ける浮力も更に小さくなり、一段と液中に沈
みやすくなる。反対に温度下降により圧力が減少すると
、ベローズは第４図に示すように膨張して浮力が大軽く
なり、液密度の増加と合わせて浮子は一層浮きやすくな
る。
プ内の圧力は増加するので、第３図に示されるようにベ
ローズ（４）は圧縮され体積が小さくなる。従って作動
媒体から受ける浮力も更に小さくなり、一段と液中に沈
みやすくなる。反対に温度下降により圧力が減少すると
、ベローズは第４図に示すように膨張して浮力が大軽く
なり、液密度の増加と合わせて浮子は一層浮きやすくな
る。
このように温度変化による圧力変化をも利用した浮子で
は、制御の対象となる温度変化が微小な箇所や感度の良
い応答が要求される所に好適である。
は、制御の対象となる温度変化が微小な箇所や感度の良
い応答が要求される所に好適である。
次に本発明を実施例を挙げて説明する。
実施例１
耐圧ガラス管（長さ２２０ｎ＋ｍ、外径１６１）に７０
ン１１を５ｃｃ充填したし−トパイプの放熱部の温度を
２５７− ℃の一定に保持し、収熱部の周囲空間に熱媒体を流し、
周囲空間の入口と出口での熱媒体の温度差をめ熱輸送を
測定した。この測定を浮子を封入しないもの（比較例）
、体積不変の浮子、体積変化が生ずる浮子を封入したも
のについてそれぞれ行った。
ン１１を５ｃｃ充填したし−トパイプの放熱部の温度を
２５７− ℃の一定に保持し、収熱部の周囲空間に熱媒体を流し、
周囲空間の入口と出口での熱媒体の温度差をめ熱輸送を
測定した。この測定を浮子を封入しないもの（比較例）
、体積不変の浮子、体積変化が生ずる浮子を封入したも
のについてそれぞれ行った。
測定装置を第５図、測定結果を第２表に示す。
図において（５）は収熱部の周囲空間、（６）は放熱部
の周囲空間、（７）は断熱材、（８）、（的は熱媒体入
口、（９）、（９′）は熱媒体出口、（１０）は浮子で
ある。
の周囲空間、（７）は断熱材、（８）、（的は熱媒体入
口、（９）、（９′）は熱媒体出口、（１０）は浮子で
ある。
収熱部の入口温度が５０℃では浮子は沈んだ状態、４５
℃では浮いた状態であった。
℃では浮いた状態であった。
第２表 熱輸送量（Ｗ）
温度４５℃ ５０℃
比較例 浮子なし ９．８’ １２．２体積不変
８−
実施 の浮子 ２．１ １３．５
例 体積可変
の浮子 ２，０ １３．５
第２表から明らかなように４５℃での熱輸送量は浮子の
存在するものが浮子がないものと比較して、１７５程度
にも低下している。一方、収熱部の周囲空間の入口温度
が５０°Ｃの時は、浮子の有無にかかわらず、放熱部と
の温度差が４５℃時のそれに比べ大きくなって熱輸送量
が増大するが、浮子の存在するものは存在しないものよ
り熱輸送量が天外くなっている。これは蒸発、凝縮の循
環量が増したからと考えられる。
存在するものが浮子がないものと比較して、１７５程度
にも低下している。一方、収熱部の周囲空間の入口温度
が５０°Ｃの時は、浮子の有無にかかわらず、放熱部と
の温度差が４５℃時のそれに比べ大きくなって熱輸送量
が増大するが、浮子の存在するものは存在しないものよ
り熱輸送量が天外くなっている。これは蒸発、凝縮の循
環量が増したからと考えられる。
実施例２
体積不変と体積可変の浮子の温度変化による応答すなわ
ち浮き沈みを観察した。ヒートパイプを恒温槽中に保持
し恒温槽の温度を一定のサイクルで上下させ、その時の
浮子の浮ト沈みの時間的経過を観察した。観察結果を第
６図に示す。図においてＡは温度、Ｂ及びＣはそれぞれ
体積不変及び体積可変の浮子の位置を表わしている。体
積可変の浮子では液密度と圧力変化を利用しているため
、周囲温度の変化に敏感に応答する。しかも体積可変の
浮子では浮島始めてから完全に浮くまでの時間も、体積
不変のものより短い。このように速い応答速度が要求さ
れる場合にはベローズのように体積が変化する浮子を利
用する方が有利である。
ち浮き沈みを観察した。ヒートパイプを恒温槽中に保持
し恒温槽の温度を一定のサイクルで上下させ、その時の
浮子の浮ト沈みの時間的経過を観察した。観察結果を第
６図に示す。図においてＡは温度、Ｂ及びＣはそれぞれ
体積不変及び体積可変の浮子の位置を表わしている。体
積可変の浮子では液密度と圧力変化を利用しているため
、周囲温度の変化に敏感に応答する。しかも体積可変の
浮子では浮島始めてから完全に浮くまでの時間も、体積
不変のものより短い。このように速い応答速度が要求さ
れる場合にはベローズのように体積が変化する浮子を利
用する方が有利である。
第１〜４図は本発明し−トパイプの例を示し、第５図は
ヒートパイプ特性測定装置の概略図、第６図は浮子の応
答を示すグラフである。 （以上） 特許出願人 ダイキン工業株式会社 代理人 弁理士用材 巌 １ｌ− （Ｄ。）面 響 手続補正書（自発） 昭和５８年１０月３１日 ２、発明の名称 作動制御機能を有するヒートパイプ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （２８５）ダイキン工業株式会社 ４、代理人 自 発 ６、補正によシ増加する発明の数 士丸否１−１夷市消銘ｌ 補正の内容 １ 特許請求の範囲を別紙の通り訂正します。 ２ 明細書第３頁第１２行及び第４頁第６行「中核」と
あるをそれぞれ［内核］と訂正します。 ３ 明細書第４頁第３行「である。］とあるを「である
。また外殻が形状によって弾性を有する場合、内核を大
気圧以下の気体又は真空状態にしたものも使用できる。 」と訂正します。 （以上） 一１＝ （１）温度変化により浮力が変化する浮子を封入したヒ
ートパイプ。 （２）浮子が少なくともその外殻が剛性体であるもので
ある特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプ。 （３）浮子がその外殻が弾性体で、その内核が流体であ
るものである特許請求の範囲第１項に記載のし一ドパイ
ブ。
ヒートパイプ特性測定装置の概略図、第６図は浮子の応
答を示すグラフである。 （以上） 特許出願人 ダイキン工業株式会社 代理人 弁理士用材 巌 １ｌ− （Ｄ。）面 響 手続補正書（自発） 昭和５８年１０月３１日 ２、発明の名称 作動制御機能を有するヒートパイプ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （２８５）ダイキン工業株式会社 ４、代理人 自 発 ６、補正によシ増加する発明の数 士丸否１−１夷市消銘ｌ 補正の内容 １ 特許請求の範囲を別紙の通り訂正します。 ２ 明細書第３頁第１２行及び第４頁第６行「中核」と
あるをそれぞれ［内核］と訂正します。 ３ 明細書第４頁第３行「である。］とあるを「である
。また外殻が形状によって弾性を有する場合、内核を大
気圧以下の気体又は真空状態にしたものも使用できる。 」と訂正します。 （以上） 一１＝ （１）温度変化により浮力が変化する浮子を封入したヒ
ートパイプ。 （２）浮子が少なくともその外殻が剛性体であるもので
ある特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプ。 （３）浮子がその外殻が弾性体で、その内核が流体であ
るものである特許請求の範囲第１項に記載のし一ドパイ
ブ。
Claims (2)
- （１）温度変化により浮力が変化する浮子を封入したヒ
ートパイプ。 - （２）浮子が少なくともその外殻が剛性体であるもので
ある特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプ。（３
）浮子がその外殻が弾性体で、その内核が流体であるも
のである特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58190208A JPS6080090A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 作動制御機能を有するヒ−トパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58190208A JPS6080090A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 作動制御機能を有するヒ−トパイプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080090A true JPS6080090A (ja) | 1985-05-07 |
| JPH0117077B2 JPH0117077B2 (ja) | 1989-03-28 |
Family
ID=16254258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58190208A Granted JPS6080090A (ja) | 1983-10-11 | 1983-10-11 | 作動制御機能を有するヒ−トパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6080090A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49118065A (ja) * | 1973-03-16 | 1974-11-12 | ||
| JPS53154471U (ja) * | 1977-05-12 | 1978-12-05 |
-
1983
- 1983-10-11 JP JP58190208A patent/JPS6080090A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49118065A (ja) * | 1973-03-16 | 1974-11-12 | ||
| JPS53154471U (ja) * | 1977-05-12 | 1978-12-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0117077B2 (ja) | 1989-03-28 |
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