JPS61190291A - 板状ヒ−トパイプ - Google Patents

板状ヒ−トパイプ

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JPS61190291A
JPS61190291A JP60029048A JP2904885A JPS61190291A JP S61190291 A JPS61190291 A JP S61190291A JP 60029048 A JP60029048 A JP 60029048A JP 2904885 A JP2904885 A JP 2904885A JP S61190291 A JPS61190291 A JP S61190291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
plate
container
shaped
heat pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP60029048A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryosuke Hata
良輔 畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP60029048A priority Critical patent/JPS61190291A/ja
Publication of JPS61190291A publication Critical patent/JPS61190291A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F28D15/0233Heat-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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は板状ヒートパイプに関するものである。
〔従来の技術〕
従来から知られているヒートパイプは、1本のパイプで
コンテナを構成した単体型、あるいは複数本のパイプの
上下を連通管によって連通ずることによりコンテナを構
成した多連型のい□ずれのものであっても、作動液が移
動する空間の断面積が作動液の移動距離(吸熱部から放
熱部までの距離)に比べて著しく短いパイプ状のもので
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のごときパイプ状のヒートパイプによって面的に集
熱したり(例、太陽熱コレクター)、面的に放熱する場
合(例、屋根の融雪パネル)は、複数のヒートパイプに
吸熱用または放熱用のフィンとしての平板を所要面積分
取付ける必要があった。このような構造によると、所要
数のヒートパイプ1本ごとについて、真空引き、作動液
の充填およびフィンの取付は作業が必要となり、製造コ
ストが高くなる問題があった。また、フィンをヒートパ
イプの一部分に接続する構造であるから、熱交換効率が
低く、またフィンのヒートパイプに近い部分と遠い“部
分またはヒートパイプ相互間の性能差によってフィン上
の温度分布にムラが生じ易い問題もあった。
′そこで、この発明はヒートパイプの基本的構造を改良
して上記の問題点を解決することを目的とするものであ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の問題点を解決するために、この発明は第1図およ
び第2図に示すように、全体として扁平な四角形を基本
形状とし、その厚さに対する幅方向および長さ方向の広
がりが十分に大きい板状コンテナ1の内部に、作動液2
を部分的に充填した単一の密閉空間3を形成し、上記空
間3の一端を含むコンテナーの一端部を吸熱部4とし、
他端部を放熱部5としたものである。
上記のコンテナーは、従来のヒートパイプと同様の材料
(例えば、銅、アルミニウム等)で形成され、作動液2
も従来の場合(例えば、フロン113゜アンモニア等)
と同様である。また、コンテナーの大きさの一例を挙げ
ると、幅a = 1000 in、長さb=500rr
rm、厚さt = 10 ranであり、aとbは概ね
−≦10 の範囲で選定される。また、従来の概ね円形
断面のヒートパイプの作動液の流れる選定される。
なお、この発明において板状というのは第1図のどとき
平板状のもののほか、第3図のごとき波形のものも含ま
れ、また図示を省略しているが、コンテナ管1の上下面
に完全な平行である必要はなく、部分的に凹凸がある・
ものであっても差支えない。
〔実施例〕
第4図から第14図は土として水平設置型またはトップ
ヒート型(吸熱部上位型)に適用されるものであり、こ
の場合は放熱部5で液化した作動液2を吸熱部4に還流
させるため毛細管部□材としてのウィック6をコンテナ
1の内部に充填するか、または毛細管どしての多数のグ
ループ7をコンテナ1の内部に設ける必要がある。
第4図に示す第1実施例は、ウィック6をコンテナ1の
上下対向面に貼合わせたものである。ウィック6として
は、繊維質メツシュ、布等を使用する。
第5図に示す第2実施例はコンテナ1の上下対向面に縦
方向の多数のグループ7を形成したものである。
第6図から第8図に示す第3実施例は、内部空間3の少
なくとも吸熱部4および放熱部5を除いて縦方向の補助
板8を所要の間隔をおいて下面に固定するとともに、そ
の補助板8にウィック6を取付けたものである。′上記
の補助板8は、第6図および第7図のように上面に密看
しない構成でも差支えないが、第8図のように上面に奇
岩させるとコンテナ1が上下方向に加圧された場合の補
強作用をなす。
また、第8図の場合の変形例として、第9図、第10図
のように、補強板8の一端を上下両端面に当接した構成
としてもよい。また第11図のように、補強板8の両端
を上下両端面に当接した場合は、第12図に示すように
補強板8の高さをコンテナ1の上下面間の高さより低く
形成する。いずれの場合もコンテナ1の内部空間3は単
一である。
第13図および第14図に示す第4実施例は、上記の場
合と同様の補助板8に縦方向の多数のグループ7を形成
したものである。
第15図及び第16図はボトムヒート型、すなわち吸熱
部4を下位に設け、放熱部5を上部に設けた型式のもの
である。この場合は放熱部5で液化した作動液2は市カ
によって下降するため、前述のごときウィック6やグル
ープ7を設けてもよいが、必ずしも必要としない。第1
5図に示す第5実施例は」1下対向面の間に適当な間隔
で補強柱(図示省略)を設けるか、または第15図、第
16図に示すように縦方向の補強板9を所要間隔をおい
て設けてもよい。このような補強板9を設けると、作動
液2の移動が平行に整流される。したがって、下部の作
動液が気化して単に上部に熱を運びさえすれば良い場合
には熱移動効率がよくなる場合がある。なお、補強板9
は前述の第9図から第12図に示すごとき配列であって
もよい。
第17図および第18図は上記補強板9の一例であり、
第17図のものは切欠き17、第18図のものは貫通孔
18を設けたものである。この場合は、面としての温度
の均一化を図るため、作動液を上下方向ばかりでなく横
方向へ移動することを切欠き17又は貫通孔18等の貫
通部によって積極的に許容するものである。
次に、・第19図から第22図は屋根上に設置する融雪
装置に適用したものであり、第19図および第20図に
示す第6実施例は吸熱部4を下面側へ膨出せしめて液溜
り10を設け、その液溜り10にヒータ11を挿入した
ものである。なお、図中12は屋根、13は保温材、1
4は、スペーサである。また、屋根の広さに応じて複数
枚並設する場合がある。
第19図において、コンテナ1の上面を放熱部5端部か
ら屋根12まで延長する補助板19を設けであるのは、
既設の屋根にこの発明の板状ヒートパイプを利用した融
雪装置をその下面側(ひさし側)に部分的に設置して屋
根下部の雪を融雪除去することによって屋根上部の雪の
自然落下効果もねらう際に、屋根上部の雪の落下障害を
防ぐ目的で屋根12の面と実質的に面一にするためのも
のである。
なお、この補助板19は、放熱部5の放熱板の作用も兼
ねる。
第20図のものは、ヒータ11のほかに給湯パイプ15
を挿入したものであり、これらを併用するか、またはい
ずれが一方を使用する。複数枚を並設する場合は、ヒー
タ11は個別に並列に給電するのが好ましいが、もちろ
ん直列に給電してもかまわない。また給電パイプ15も
適宜な継手を介して連結する。
第21図は液溜りがなく、吸熱部4にヒータ11、給湯
パイプ15の両方または単独に挿入したものである。
第22図に尽す第7実施例は、放熱部5を薄くし、吸熱
部4に至るに従って徐々に厚くし、側面形状が長三角形
になるように構成したものであり、吸熱部4にヒータ1
1を挿入し、また必要に応じて前記の給湯パイプ15を
併用する。側面形状を長三角形に形成したのは前述の補
助板19について説明したと同様である。
上記の佑6、第7実施例のものは、ヒータ11または給
湯パイプ15によって作動液2を加熱することにより気
些した作動液は同一圧力でコンテナ1内のあらゆる方向
に移行し、各部の放熱の必要度、すなわちコンテナ1の
温度の低下度に応じてその部分でより多くの熱を失なっ
て液化するから、コンテナ1全体が自然に均一温度にな
り、均−に融雪することが好ましい屋根上の降雪に最適
となる。
更に、コンテナ1自体がこのま\熱交換プレートになっ
ているから従来のヒートパイプに熱交換プレートを溶接
した構造のものに比べると、熱交換が直接性なわれるだ
け熱交換効率が向上する。
また、融雪、について考えると、屋根上の雪層の下面が
一律に融雪して液体になる温度、例えば+0.5〜1.
0℃になればよいのであるから、投入する熱エネルギー
もそのような温度になる最小のものが好ましい。しかる
に、従来の線状のヒートパイプを熱交換プレートで面状
に供熱できるようにしたものは、その面的温度むらによ
ってヒートパイプ近傍の温度を高くしなければならず、
その部分は余分のエネルギーを費して必要以上の融雪を
行ない、総体として投入エネルギーが多くなる。
この面から考察してもこの発明の板状ヒートパイプは、
その面的温度の均一性を自然に保ちうるがゆえに、面全
体を必要最小の温度に保ちうるだけの投入熱エネルギー
に制御することが可能になり、この種融雪装置の最大の
欠点であった投入熱エネルギーコストを大幅に低下せし
めることができ、その効果は著しい。
次に、第23図および第24図は、太陽熱コレクターに
適用したものであり、第23図に示す第8実施例は、放
熱部5の空間3に水管16を通し水管16中の水と熱交
換させるようにしたものである。この水管16は、上部
にばかりではなく、作動液2につからない範囲で更に下
部まで配管しても差支えない。また、第24図に示す第
9実施例は、水管17を放熱@5の外側に取付けたもの
である。
上記の水管16,17には水を通してもよく、また不凍
液を通し、別途熱交換するようにしてもよい。また、水
管16と17の両方を同時に設置してもよい。  − 次に、第25図および第26図に示す第10実施例は、
融雪装置と太陽熱コレクターとを兼用するものであり、
吸熱部4にヒータ11または給湯パイプ15の両方また
はいずれが一方を挿通し、また放熱部5に水管16を挿
通する。第26図は上記の変形例であり、吸熱部4に液
溜り10を設けたものである。
次に、第27図および第28図に示す第11実施例は、
冷蔵庫、冷凍室、温室、恒温槽等その内部の温度を均一
に保つ必要がある場合に、この発明の板状ヒートパイプ
を箱形に組合せて使用するものである。
すなわち、第26図は6面の壁面20に囲まれた筐体を
示しており、各壁面20をこの発明の板状ヒートパイプ
により構成し、床面にヒータ、加熱または冷凍用冷媒の
通る管、すなわちエネルギー源21を示す。第27図は
エネルギー源21を各壁面20の外側、すなわち壁面2
oから独立せしめ、温度を均一に保つべき空間内に配置
した場合であるが、第28図の場合はエネルギー源21
を各壁面20内に埋設したものである。勿論、この両方
が同時に行われてもよい。
第27図の場合、エネルギー源21が熱源であるとする
と、その熱源からの熱は一度壁面2oの内部に入り、板
状ヒートパイプの温度均一効果により面的に一様になる
よう熱が放出される。また第28図の場合は板状ヒート
パイプ内で一様になりながら壁面20から放出される。
いずれの場合も、板状ヒートプレートの温度均一効果に
より、板状ヒートパイプの内部空間の温度が一様になり
、しかるのちに結果的に壁面20によって囲まれた室内
の温度が均一の温度になる。したがって、壁面温度のム
ラ、壁面からの熱エネルギーの投入のムラ、あるいは内
部の気体または液体の密度差による温度ムラ等によるホ
ットスポットやクールスポットを除去し、内部空間を効
率よく均一化することができる。
〔効果〕
以上のように、この発明はコンテナの形状が、全体とし
て扁平な四角形(曲面を含む)をなし、その厚さに対す
る幅方向および長さ方向の広がりが十分に大きい板状の
ものであるので、その表面の全面が集熱および放熱に寄
与し、集熱および放熱効率が高い上に、コンテナ全面の
温度が均一になる効果がある。また、作動液を封入する
空間は単一であるので真空引き作業および作動液の封入
作業は一度で済むため、従来の多面型ヒートパイプに比
べ製造コストが低下する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の基本構成の斜視図、第2図は同上の
縦断正面図、第3図は変形例の斜視図、第4図は第1実
施例の縦断側面図、第5図は第2実施例の縦断正面図、
第6図は第3実施例の縦断側面図、第7図は同上の縦断
正面図、第8図は同上の繁形例の縦断正面図、第9図、
第10図、第11図は同上の変形例の横断平面図、第1
2図は第11図の縦断側面図、第13図は第4実施例の
一部省略縦断正面図、第14図は同上の変形例の一部省
略縦断正面図、第15図は第5実施例の縦断側面図、第
16図は同上の縦断正面図、第17図および第18図は
補強板の変形例、第19図はの縦断側面図、第23図は
第8実施例の縦断側面図、第24図は同上の変形例の縦
断側面図、第25図は第9実施例の縦断側面図、第26
図は同上の変形例の縦断側面図、第27図は第11実施
例の分解斜視図、第28図は同上の変形例の分解斜視図
である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)全体として扁平な四角形を基本形状とし、その厚
    さに対する幅方向および長さ方向の広がりが十分に大き
    い板状コンテナの内部に、作動液を部分的に充填した単
    一の密閉空間を形成し、上記空間の一端を含むコンテナ
    の一端部を吸熱部とするとともに、他端部を放熱部とし
    た板状ヒートパイプ。
  2. (2)上記の空間にウイックを充填した特許請求の範囲
    第1項に記載の板状ヒートパイプ。
  3. (3)上記空間の上下対向面に作動液還流方向に多数の
    微小グループまたはウイックを設けた特許請求の範囲第
    1項に記載の板状ヒートパイプ。
  4. (4)上記空間の上下対向面間に補強部材を介在した特
    許請求の範囲第1項記載の板状ヒートパイプ。
  5. (5)上記補強部材に多数の微小グループまたはウイッ
    クを設けた特許請求の範囲第4項に記載の板状ヒートパ
    イプ。
  6. (6)上記補強部材に1個または複数個の貫通部分を設
    けたことを特徴とする特許請求の範囲第4項または第5
    項に記載の板状ヒートパイプ。
  7. (7)吸熱部を下位に、放熱部を上位に設置したボトム
    ヒート型において、吸熱部に下面側へ膨出せしめて液溜
    りを設け、その液溜りに加熱源を挿通した特許請求の範
    囲第1項に記載の板状ヒートパイプ。
  8. (8)吸熱部を下位に放熱部を上位に設置したボトムヒ
    ート型において、放熱部を吸熱部より薄く形成し、放熱
    部から吸熱部に至るに従い徐々に厚くした特許請求の範
    囲第1項に記載の板状ヒートパイプ。
  9. (9)吸熱部を下位に放熱部を上位に設置したボトムヒ
    ート型において、放熱部に熱媒体流通管を付設した特許
    請求の範囲第1項に記載の板状ヒートパイプ。
  10. (10)吸熱部を下位に、放熱部を上位に設置したボト
    ムヒート型において、吸熱部に加熱源を備え、放熱部に
    熱媒体流通管をその内部または外部に設置したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の板状ヒートパイ
    プ。
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