JPS61186784A

JPS61186784A - ヒ−トパイプ

Info

Publication number: JPS61186784A
Application number: JP2878985A
Authority: JP
Inventors: Masashi Urano; 雅司浦野; Mikio Shinagawa; 幹夫品川; Naoharu Nakagawa; 尚治中川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-02-15
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1986-08-20

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】〔技術分野〕この発明は、密閉中空容器（コンテナ）およびこれに封
入された熱媒を有し、この熱媒の蒸発・凝縮によって熱
搬送するヒートパイプに関する。

〔背景技術〕

従来のヒートパイプで、コンテナ内部下方で熱媒を凝縮
させ、この凝縮液を重力に逆らって戻し、コンテナ内部
上方で蒸発させるという、いわゆるトップヒート型ヒー
トパイプがある。このようなヒートパイプには、第２図
（ａ）にみるように、コンテナ２１底部に溜まった熱媒
の凝縮液２２をコンテナ２１内面に取付けたウィック２
３の毛細管力によってコンテナ２１上方（矢印Ａ方向）
に戻すというウィックタイプのヒートパイプ、あるいは
、第２図（ｂ）にみるように、コンテナ３１の内部を、
上方にいくほど径が大きくなるようなテーパ状に構成し
て、コンテナ３１自身をその軸３４を中心に回転（たと
えば矢印Ｂ方向）させることによって、コンテナ３１底
部で凝縮した熱媒３２をコンテナ３１上方（矢印Ｃ方向
）に戻すタイプのヒートパイプなどがある。なお、２４
は、コンテナ２１の軸である。

ところが、第２図（ａｌに示すようなヒートパイプにあ
っては、毛細管力がさほど大きくないため、熱搬送距離
はせいぜい３０ｃｍ程度と短かった。また、第２図（ｂ
ｌに示すようなヒートパイプにあっては、テーパ形状１
回転数、熱媒量などを適当に決定してやれば熱搬送距離
をかなり長くすることができる。しかし、このようなヒ
ートパイプでは、コンテナ自身を回転させるため、たと
えば、加熱媒体および冷却媒体のいずれか一方あるいは
双方が液体である場合に、その摺動部のシールが非常に
困難であった。また、それらの媒体のいずれか一方ある
いは双方が固体であれば、その摩擦熱による接触熱抵抗
がネックとなり、熱搬送量は激減する。

〔発明の目的〕

この発明は、・上記の事情に鑑みてなされたものであり
、熱搬送距離が大きくとれ、しかも、加熱媒体・冷却媒
体のいずれか一方かあるいは双方が液体または固体であ
っても容易に採用可能なトップヒート型のヒートパイプ
を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

“この発明は、上記の目的を達成するために、密閉され
た中空容器内に熱媒が封入されており、この熱媒に、高
温側で蒸発し低温側で凝縮する循環を行わせて熱搬送を
するようになっているヒートパイプにおいて、前記密閉
中空容器は、その内部に高温側から低温側にかけて延び
る内筒を有し、前記内筒は、高温側端部において前記密
閉中空容器と連通ずるとともに、低温側端部において前
記密閉中空容器と連通しており、前記内筒が高温側から
低温側にかけて延びる軸を中心として回転することによ
り、前記熱媒の凝縮液が前記内筒の内面を伝って低温側
から高温側へ還流するようになっていることを特徴とす
るヒートパイプをその要旨としている。以下に、この発
明を、その実施例を表す図面にもとづいて詳しく説明す
る。“この発明において、密閉中空容器（コンテナとも
いう）とこれに封入される熱媒とは、たとえば、鋼管と
フロン、ステンレスと水などがあげられるが、これらの
ものやこれらの組合せに限定されない。

この発明において、内筒が高温側から低温側にかけて延
びる軸を中心として回転するとは、内筒が回転できるよ
うになっており、内筒が回転した場合に、その回転の中
心が、高温側から低温側にかけて延びる軸になっている
ことを指し、軸部材を有して回転可能になっている場合
のみならず、軸部材を有してないが回転可能になってい
る場合をも指す。

第１図は、この発明の１実施例をあられす鉛直断面図で
ある。第１図にみるように、このヒートパイプは、密閉
中空容器（以下、コンテナとする）ｌ内に熱媒２が封入
されている。このヒートパイプは、破線で仕切られた領
域Ｄ、すなわち上方を高温側（加熱部）とし、破線で仕
切られた領域Ｅ、すなわち下方を低温側（冷却部）とし
ている。コンテナ１内には、高温側りから低温側Ｅにか
けて延びる内筒３を有している。この内筒３は、高温側
りから低温側已にかけて細くなったテーパ状の筒である
。テーパ状の内筒３は、高温側り端面および低温側Ｅ端
面にそれぞれふたがなく開口しており、コンテナ１と連
通している。また、これらの開口部には、回転軸４，４
を固定するために渡し材５ｄ、５ｅが設けられている。

回転軸４．４は、コンテナ１の内面上下にそれぞれ取付
けられた軸受（ベアリング）６．６により支持されてい
る。なお、テーパ状の内筒３の材質は、セラミック、金
属などの剛体が好ましいが、これらに限定されるもので
はない。また、テーパ状の内筒３の高温側端部側面、こ
の例の場合、テーパ状の筒３の高温側り端面から高温側
りの半分までの側面部分には、複数個の穴７・・・が設
けられている。このテーパ状の内筒３の外面の、回転の
中心となる軸８の方向のある位置には、そのテーパ状の
内筒３の円周上のほぼ対角位置に互いに異極を外側に向
けた２つの永久磁石９．１０が、コンテナ１とテーパ状
の内筒３との間隙に設けられている。他方、前記永久磁
石９．１０と回転の中心となる軸８の方向の同位置で、
コンテナ１の外側の円周方向に、複数極（３極以上）の
電磁コイル１１が設けられている。電磁コイル１１には
、交流型？！！、１２が接続されている。

このような構成において、動作状態を説明する。電磁コ
イル１１に、たとえば、５０Ｈｚ、　　６０Ｈｚなどの
交流電流を流すと、それによって生じる回転磁場のため
コンテナ１内部の、永久磁石９．１０を有するテーパ状
の内筒３が回転の中心となる軸８を中心に回転しはじめ
る。これに伴い、コンテナｌの底部に溜まっている熱媒
の凝縮液２が、テーパ状の内筒３の内面に沿って上方す
なわち高温側りへと運ばれる。運ばれた熱媒の凝縮液２
は、テーパ状の内筒３の穴７・・・や、高温側り端面開
口部から遠心力によって、コンテナ１の高温側り内面に
吹き付けられる。吹き付けられた熱媒は、コンテナ１の
高温側り外面からの加熱により蒸発する。この熱媒蒸気
は、蒸気圧差でコンテナ１内部下方へ、すなわち、低温
側Ｅへと移動する。低温側へ移動した熱媒蒸気は、コン
テナ１内面の低温側Ｅで冷却され、凝縮する。凝縮した
熱媒２は、コンテナｌの底部に溜り、テーパ状の内筒３
の低温側Ｅ端面開口部からテーパ状の内筒３の内側に入
る。このような循環が繰り返され、熱搬送が行われ、い
わゆるトップヒートモードのヒートパイプとなるわけで
ある。

この発明のヒートパイプは、高温側が鉛直方向の上方に
、低温側が鉛直方向の下方にそれぞれ配置されるように
して用いられる。なお、この場合、内筒の回転の中心と
なる軸の方向は、鉛直方向に一致するのがよいが必ずし
も鉛直方向に一致しなくてもよい。

なお、この発明のヒートパイプは、上記の実施例に限ら
れるものではない。たとえば、内筒は、その内面がその
全長にわたって高温側がら低温側にかけて細くなってい
るテーパ状の筒に限られず、低温側のみがその端面にか
けて細くなっているテーパ状で高温側が円筒状であって
もよく、高温側端面から高温側の一部または全部までの
側面内面が円筒状で、その残りの側面内面部分が低温側
端面にかけて細くなっているテーパ状であってもよく、
あるいは、その全長にわたってその内面が円筒状であっ
てもよい。内筒とコンテナとの連通は、内筒の高温側お
よび低温側の各端面が開口することによりなされてもよ
いが、それらの各端部側面に穴を設けるだけ、または、
それらの各端面にふたをして、そのふたに穴を設けるだ
けなどによりなさにマもよく、それらの連通の仕方を２
つ以上組合わせてなされてもよい。内筒の高温側端部で
のコンテナとの連通が、内筒の高温側端部側面に穴を設
けることよりなされると、コンテナの高温側内面に一様
に熱媒の凝縮液が吹き付けられるので好ましい。もちろ
ん、側面に設ける穴の数。

大きさ、形状、粗密などは適宜選択すればよい。

このとき、内筒の高温側端面ば、開口していてもよく、
ふたが設けられていてもよく、そのふたが穴を有してい
てもよく様々である。また、内筒の高温側端面にふたを
して、そのふたに穴を設ける場合、側面の内面付近に穴
を設けるのが好ましい。また、内筒の低温側端部でのコ
ンテナとの連通は、低温側端面が開口していることによ
りなされてもよく、その端面にふたが設けられ、そのふ
たに穴が設けられることによりなされてもよく、様々で
ある。内筒の回転は、上記実施例のように行ってもよく
、内筒内および／または内筒外に回転軸を設け、その回
転軸をモータなどにより回転させることによりなされて
もよく、回転軸を設けず内筒そのものをベアリングなど
で支持して上記実施例のように回転磁場などによりなさ
れてもよく、適宜選択すればよい。また、内筒は、アル
キメデスのねじポンプのように、その内側に低温側から
高温側へと続くらせん体を有していてもよく、この場合
には、鉛直方向に対しである程度傾斜をもたせて用いる
ことが好ましい。

〔発明の効果〕

この発明のヒートパイプは、以上にみてきたように、コ
ンテナの内部に内筒を設け、その内筒を回転させること
により、熱媒の凝縮液を低温側から高温側へ還流させる
ようしているので、ウィックタイプのヒートパイプに比
べると、熱搬送距離が大きくなり、また、コンテナ自体
は回転しないので、コンテナの内部と外部の遮断すなわ
ちシールや、コンテナとコンテナ外部の媒体との摩擦な
どの考慮を特に必要とせず、加熱媒体、冷却媒体がそれ
ぞれ気体・液体・固体であるを問わずに、容易に採用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は、この発明の１実施例の鉛直断面図、第２図（
ａ）、　（ｂ）は、いずれも従来例の鉛直断面図である
。１・・・コンテナ　２・・・熱媒の凝縮液　３・・・内
筒７・・・内筒とコンテナとの連通部たる穴　８・・・
内筒の回転の中心となる軸　Ｄ・・・高温側　Ｅ・・・
低温側代理人　弁理士　　松　本　武　彦第１図第２図（ａ）　　　　　　　　　　（ｂ）手続補正書（眺昭和６０年　５月　２日ヒートパイプ３、　　？ｉｉ正をする者事件との関係　　　　　特許出願人性　　　所　　　　大阪府門真市大字門真１０４８番地
名　称（５８３）松下電工株式会社代表者　　イ懺□藤　井　貞　夫４、代理人６、補正の対象明細書７、補正の内容（１１明細書第３頁第１６行に「径」とあるを、「内径
」と訂正する。（２）明細書第１０頁第４行に「内筒］とあるを、「内
筒の高温側」と訂正する。（３）明細書第１０頁第５行に「高温側および低温側の
各端面」とあるを、「高温側端面」と訂正する。（４）明細書第１０頁第６行に「それらの各」とあるを
、「その」と訂正する。（５）明細書第１０頁第７行に「それらの各」とあるを
、「その」と訂正する。（６）明細書第１０頁第１５行と同頁第１６行との間に
下記の文言を挿入する。一記一なお、この発明比かかるヒートパイプは、内筒を回転さ
せないときは、普通のボトムヒート型（たとえば、第１
図に示したものにおいて、領域りを低温側、領域Ｅを高
温側とすることなど）として使用でき、上述のように内
筒を回転させて使用する場合との両用が可能である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉された中空容器内に熱媒が封入されており、
この熱媒に、高温側で蒸発し低温側で凝縮する循環を行
わせて熱搬送をするようになっているヒートパイプにお
いて、前記密閉中空容器は、その内部に高温側から低温
側にかけて延びる内筒を有し、前記内筒は、高温側端部
において前記密閉中空容器と連通するとともに、低温側
端部において前記密閉中空容器と連通しており、前記内
筒が高温側から低温側にかけて延びる軸を中心として回
転することにより、前記熱媒の凝縮液が前記内筒の内面
を伝って低温側から高温側へ還流するようになっている
ことを特徴とするヒートパイプ
（２）内筒は、その少なくとも低温側内面が高温側から
低温側にかけて細くなっているテーパ状の筒である特許
請求の範囲第１項記載のヒートパイプ。
（３）内筒は、その内側に低温側から高温側にかけて続
くらせん体を有している特許請求の範囲第１項記載のヒ
ートパイプ。
（４）連通は、内筒の高温側および低温側の各端面が開
口してなされている特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれかに記載のヒートパイプ。
（５）内筒は、その高温側端部側面に多数の穴が設けら
れており、高温側端部の連通は、前記穴によってなされ
ている特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
記載のヒートパイプ。
（６）内筒は、回転の中心となる軸方向のある位置でそ
の外面の円周上のほぼ対角位置に、互いに異極を外側に
向けた２つの永久磁石が設けられており、内筒の回転は
、前記永久磁石と前記軸方向の同位置で密閉中空容器の
外側に設けられた複数極の電磁コイルによりなされる特
許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のヒ
ートパイプ。