JPS61225582A - ヒ−トパイプの内部構造 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明框ヒートパイプの内部構造の改善に関するもので
あり、特にし−ドパイブＱＪ受熱部、放熱部、及び強い
圧潰力に受ける部分の内部ｍ！の改善に関するものであ
る。

（ロ）従来技術 ａ、ヒートパイプに熱エネルギー移送手段であるその使
用目的の為そのコンテナの熱抵抗ケ大きくすることが許
さｎないので、コンテナ材料として純銅、純アルミが主
として便用さ几、史にぞｆ″Ｌ等の薄肉管にエリ構成さ
ｎるのが：京間であつ九。又ヒートパイプはその保存時
は１ｘ１ｎ−’に５７／ｉ以下の内圧になる。この様な
構成であるからヒートパイプは通常圧潰力に対してに愼
めて弱いものであつ九６籍にヒートパイプの受熱部や放
熱部その他の部分に平板状に構成さ１を部分がある場合
、平板状コンテナに円面形状コンテナに比較して外圧に
対し史に弱いものとなる。従来構造でｉｆＥ漬力に耐え
させる為にはコンテナの肉厚を増大させるか、コンテナ
内にスプリングや弾力性に冨むウィックを挿入して１酎
圧漬力勿増加せしめる手段が採用さｎて米た。

然しＭ者（り熱低仇を増大させ、慢考は耐圧力を増大さ
せるに充分でになかつｔ０又ウィック全強化する手段は
熱抵抗は減少せしめることが出来ても作動液の流量？低
下せしめ最大熱移送能力を低下せしめるので耐圧漬方同
上に框効果的でなかつ几。

ｂ、ヒートパイプの受熱部（作動版の蒸発部）と放熱１
ｔｓ（作動液の凝縮部）とは基本的に作動原理が異なる
もので、蒸発部に正圧力である為作動液曖が多く、液膜
がぼくでも、又ウィック・−が厚くても、、咳沸騰が充
分に行なわ几る内部構造であｎば高性能化することが可
能であり、こｒしに対し凝縮部に負圧であり、ウィック
が伝熱面を如何に広くすることが出来ても蒸気が８易に
伝熱面に到達出来ない場＠−ぼ逆効果となつ友り、液膜
が厚いと凝Ｍａｍ熱の利用が困蝿とな９頑熱に依る放熱
となり９Ｐ＃抵抗が増加する。尋の如く内部構造の効果
も全く異なるものであつｔ０従ってヒートパイプに高性
能を与える為にａ受熱部と放熱部とはその内部構造に異
ならせるべきであり、又損失ｒ少なくａＲ，作ｋＩｈ液
及び蒸気流に４遇させるｆｒ熱部の内部構造ａ受放熱部
の内ｆ１５構造と当然異なるべきであつ九。然し製造技
術的に三部分の構造営異ならせることａ煩わしいもので
コスト高の原因となる為、実用的にば受放熱部の構造、
若しくは三部分ケ同−構造に製造する例が多くこの為に
ヒートパイプの性能ｔ−犠牲にしているのが現状である
。

ｃ、ｅ、−ｈパイプの熱抵抗の改善にａ従来構造でにウ
ィックが夏用さｎるがウィックの流体抵抗に作動液の直
流速度を低下せしめ、こｎ、Ｈ最大熱移送Ｊｔｔ低下せ
しめるものであつ７ｔ、又最大熱移送１ヒカを増加ぜし
める為作動液量を増興せしめると放熱部（凝縮部）にお
いてウィックが凝縮液にエフ被覆さｎ効力を失ない熱抵
抗ｔｉｌ刀■せしめるものであつ次。

ｄ、ウィックの欠点を補う為にグループ形ウィックやヒ
ートサイホンが用いらｎこｎに依り作動液封入量を増力
０せしめて最大４３移送量を増加せしめることが多用さ
几ている。然しヒートサイホンａ熱抵抗１直が太きく、
グループ形ウィックも熱抵抗、ｆＬｉ低下に貢献する所
に少ない。

ｅ６従米構造のヒートパイプでに熱人力を増加せしめる
と環流作動液のｆＬｎ方向と蒸気流の流れ方向が反対方
向である為、受熱部に到達する前に環流作動液飛沫を放
熱部に逆透し友９．蒸気＊ｉ’ｔ＄、少ぜしめたりする
現象が生じる。この作動液流と蒸気流の相互干渉は平板
状受熱部。

平板状放熱部についてに時に激しい。こｉｔは作動液流
と蒸気流が近廣して相反する方向に流することは依るも
のでヒートパイプの性能全大巾に低下ぜしめる。

ヒートパイプの最大熱移送量が大きいものは作動液量も
多量で熱入力も大きい。この様な場合急激な熱入力変化
、急激な放熱量の変化などに際して作動液が突沸を引起
す場合がある。この様な時に大量の作動液が一時に沸＃
蒸気に依り吹上げらｎて放熱部（凝縮部）迄到達し、一
時的に受熱部（蒸発部）内の作動液が無くなりド°ライ
状態になり冷却機能γ失ない温度が、ａ上昇する。、用
Ｉｆ８ＶＣ，凝縮部げ作動液で充膚さｎて熱供給機能ケ
失ない温度が急低下する。続いて冷却さｎた作ｍ液が大
量に受熱部内に落下して再び突沸を生ずる。一旦この現
象が生じると熱入力を停止しない限り連続して繰返えさ
几るに至る。こｆ′Ｌに非常にｆＬ険で時に框ヒートパ
イプを破壊せしめる′こともある。この現象も内容積当
りの作動液荷が多く、受熱面積が広い平板状受熱部、平
板状放熱部を有するヒートパイプに発生し易い。

ｆ、従来構造のヒートパイプにおいてそり適用姿勢に依
って性能が大巾に変化することも宿命的なものとさｆて
いる。こｆＬｉウィック形ヒートパイプで顛者士あり、
平板状熱交換部を有するヒートパイプに於いて匿に激し
いものである。

その原因に逮流作ＩＪＪ液の流速流量が垂皿姿勢におい
てに重力の助けに依り充分であるのに対し水平姿勢士ニ
毛管作用のみにＬることは工っで生ずるう作動液量が多
い場仕ば水平姿勢であっても重力の助けに依り比較的早
い流速が得らｎるがウィックの存在による流木抵抗にか
えって逆効果で熱移送能力を低下させる場合が多い。

ヒートパイプが水平姿勢で便用さ几る場合作動液の流速
が遅いため受熱部端末に到達する前に蒸発して了って受
熱部の熱交換面積に無効部分が生じ之り、放熱部に凝縮
作動液が滞溜して凝縮能力を低下Ｃしめることも水平時
の性能低下の原因となっている。この通用姿勢に依る性
能変化についても平板状受熱部を有するヒートパイプに
おいて影−が大きく特にヒートパイプが水平でその平板
状受熱部を垂直に保持しｔ場合が性能ａ大巾に低下する
。

ｇ、ヒートパイプの断熱部にヒートパイプ先広の後に曲
げ加工を施すことは不可能であつ几。こ２″Ｌに４肉負
圧のコンテナ構造に因るもので１曲げ加工時の質形によ
って生ずる圧潰力に因って座屈を引起し１作動液流路及
び蒸気通路のｗｔｒ面積が大巾に失なわｎヒートパイプ
として作動が回避となるものであつｔｏ ｈ、従来構造りヒートパイプはその熱抵抗ｔｇ少せしめ
、最大Ｍ移送ｌｔケ増大せしめるにａ受熱部及び放熱部
の直径か長さｔ大きくする必要があり、そり性）１′＠
に熱交換部におけるコンテナ内壁の表面漬に比例するも
のであった。例えば熱抵抗値に％にする場合ヒートパイ
プの直径ケ２倍にするか長さｔ２倍にする必要があり１
機器！体内に便用する場を等に設計上の問題点となって
い九〇 第１４図以下に平板状受熱部を有するヒートバイア”１
例として従来構造のヒートパイプの間魂点ｒ示しである
。第１４図はヒートパイプを垂直に保持し几場合り作動
状態を示す縦断面略図である。ｌｒｃ円筒円筒管状部熱
部は平板状受熱部である。熱入力流１６に依って作ｌｄ
Ｊ液溜１１及び還流作動ｉｔＯに蒸気流１２となって、
断熱部１’に９Ｉ！由して放熱部に移動し、放熱部の放
熱に依って液化さｎ再び受熱部に還流する。内壁面が狭
いので磁流作動液ｌＯと蒸気流１２とは近接して相反す
る方向にｆｉｆｌるので相互に干渉して作ｍ液流ｉ＠気
流共に減速さｎて作動液の循環速度が低下する。熱入力
が大きい場合蒸気速度が早くなり相互干渉作用は大きく
なり熱移送能力の低下、熱抵抗の増加は激しくなる。熱
入力面積に比較して同容積が小さいので作動液溜りが突
ｓｔ起し易い。又平板面積が広いので圧潰力に対し耐力
が小さい１等の問題点が図から工〈わかる。第１５図１
ｇ１４図のヒートパイプを水平に保持し、平板面を垂直
に保持し九場合の作動状況を示している。重力に抗して
作ｘｈＨ１ｘが受熱部２の上部に昇９蝿〈一部がドライ
状態になり蒸発能力が低下している状態を示しである。

図ではヒートサイホンの通分を示しであるがウィック形
ヒートパイプにし九場合ニ１を流作動液１０が少なく、
受熱部コンテナ全体に到達する前に蒸発してしまい同様
にトゞライ部分２３が発生してヒートパイプの性ｆｉｘ
大巾に低下する。実測の結果に依ｎば通常の円筒ヒート
パイプで垂直時と水平時で最大熱移送−ｔにウィック形
で約％に、ヒートサイホン形で約４に減小し、平板形の
場合にウィック形で約光に。

シートサイホン形で約％に減小することが得らｎている
。

第１６図第１７図及び第１８図に従来の平板状コンテナ
の横断面構造を示し又耐圧５Ｉｉ度同上手段を示しであ
る。１＄１６図、第１７図にヒートサイホン形の例であ
って、第１４図第１５図のＪ−ｓ会と同様な問題点を有
している。第１６図の１３ｄコンテナ内壁に形成しであ
る平板面支持用突起であり第１７図の１４ぼ平板面支持
用スプリングである。こ几等の場合Ｈａ常の用途のノ易
合の外圧にぼ耐えることが出来るが、平形半導体の冷却
の場合のグロ（５０ｃ＋ｙｔ当９５屯のα口き強圧力で
ば圧潰さｎる恐几があり、又支持体の支持点のみに圧力
が加わり他の部分に圧力が加わらず接触熱抵抗が増加す
る恐ｎがある。第１８図に本発明者が実用化し九特許１
１０８２５７２号（複数蒸気通路を有するヒートパイプ
）の明細書に記載しである平板状ヒートパイプの基本構
造である。図において１５ｒｃ複数ｆｋ気通路の一つで
８はぞの支持体である弾性金属線の編組チェーブである
。この構造ａ密に圧入さ！してある複数蒸気通路の作用
に依り耐圧潰力に増別するが平形半導体冷却時の如き強
圧に耐えることは出来ない。この構造ｒヒートパイプの
受熱部として１更用する場合はクイックの作用により通
用姿勢による性能変化に生ずることなく又突沸に依る作
ｗｈ液吹上げも生じない。然し熱入力が大きく、クイッ
ク内に多量の作ｍ液蒸気が発生し７ｔ４に合、環流作動
液を吸収することが困難となる場合があり、最大熱移送
量が低下する。又この構造を受熱部に愛用する場合に多
量のクイックの流体抵抗に依り断熱部に対する作ｗＪＪ
液の流出が困難になり、蒸気通路が作動液にエフ充填さ
几ヒートパイプとしての作動が困難になる恐几がある。

し→発明が解決しようとする問題点 本発明が叫決しょうとする問題点は前述の従来技術に詳
述したａ　％　ｈ項における所問題を解決すると共に強
力な且つ低熱抵抗の新規な内部構造りヒートパイプ２提
供する。

ａ、耐圧潰力ｙ２１ｏ　Ｏｋｇ／ｃｉ以上迄向上させる
内部構造。

ｂ、受熱部にも放熱部にも適用することの可能な高性能
の内部構造。

Ｃ，ウィック構造に劣らぬ低熱抵抗ケ与える内部構造。

ｄ、ヒートサイホンに劣らぬ熱移送能力を与える内部構
造。

θ１作動液流と蒸気流が相互に干渉しない内部構造Ｏ 衛纏的且大熱人力でも突沸に依る作動液吹上げｔ壺じな
い内部構造。

ｆ０通用姿勢で性能に大巾な性能変化の生じない内部構
造。

３０曲げ加工に依っても座屈の発生しなりｈ断熱部の内
部構造。

ｈ、ヒートパイプ外径ｔエク小さくすることの可能な内
部構造。

に）問題点を解決する為の手段 間咀点を解決する為の本発明に係る手段の基本的な構造
ｒＣ矢の如くである。

「受熱部、放熱部又は曲げ加工さｎるべき断熱部分のコ
ンテナ内に中空金属管群が圧入さ１である。夫々の中空
金属管は並列であって七ｎ等に依ってコンテナ内は充満
充填されてある。圧入時の圧入力が充分に強いので各中
空金属管相互間及び中空金属管とコンテナ内壁との接触
部に充分に層圧状態になっておりそ１４の接触熱抵抗が
充分に小さいのでそ１等全体は熱的に一体であると見な
して良い状態である。受熱部又は放熱部がヒートパイプ
の端面に近接して投けらｎである場合に圧入されてある
中空金属管とヒートパイプの端面の内壁との間には作動
液及びその蒸気が流通自在である様に間隙が設けらｎで
ある。」 本発明に係る問題点解決の手段の中で受熱部（コンテナ
内の蒸発部）の改善に関する基本的な考え方にコンテナ
内に設は九フィン効果％ｔ！する隔壁に依り、環流作動
液の流路と蒸気流の流路を完全に分離形成し、そｆｌａ
ｔヒートパイプの端面内壁に設けらｎた間隙部分で連結
し几構造に依９、蒸発に依９消貨さ几る作動液を連続的
に隔壁底部こυ基本的な考え方ｔ「底端面のみから受熱
する特殊なヒートパイプに通用することｔ可能にした構
造」を案出し九ものであるのに対し本発明に係るヒート
パイプの内部構造に全く同じ基本的な考え万ｔ「通常の
ヒートパイプの如く側面外周から受熱するか、平板面で
ある１１ＩｌｌＩｆＩｉから受熱するヒー号を応用した
底端面入力形ヒートパイプの直径２０ｍのものに従来構
造の直径３２１１ＢのもＱＪＫ対し熱移送能力で約３）
ｆ、熱抵抗値で約！Ａの性能を得ることが出来ているの
で本発明に係る内部構ａｔ通用しｔヒートパイプも同等
水準の改善が期待さ几る。

第１図は本発明に保るヒートパイプの内部構造の基本構
造を示すヒートパイプの横断面図でろり２に受熱部又は
放熱部又ａ曲げ加工さ几るべき断熱部のコンテナである
。３−ａ、３−１：＋＋３−ａｔ・・°、げ中空金属管
である。第２図、第３図は第１図ヒートパイプの断面図
略図で、第２図は本発明に係るヒートパイプの内部構造
を受熱部に適用し比例で第３図は放熱部に通用し比例で
ある。図において３に中空金属管群、４に中空金属管群
の下端又は上端と夫々ヒートパイプの底端内七又に上端
内壁との間に形成されてある間隙、１０ぼ環流作動液流
、１１に作動液溜、１２に作動液蒸気流である。１６１
’Ｊ熱人力流１７は放熱流を示す。

（劇作用 上述の基本構造の作用に仄の如くである０１１．２図（
受熱部）の場合 放熱部からｌ！１ｆｒ２１部１を経て還流する作動液１
０ζ敗外ｌ−の内壁に接している中空金属管３に流入す
る。この場合最外層管の総べでに流入するのでになく、
ヒートパイプの傾きや、中空金属管の瑞垣の凹凸等に依
り、又、ａ流作動液量尋に依り自然に選択さｎ７′ｃ通
小の本数の中に流入する。中空金属管にサイホン作用が
あるので１九作動液ｌＯの通過速度ば高速度であり且つ
その通Ｉｍに間欠的である。中空金属管３を通過し九作
動液は間＃Ａｎｈ通って各中空金属管の作動液溜１１中
に均等に供給さ几る。熱入力１６に依って一様に７７０
ＲＰ１さｎ九中空金属＃３の中で作動液に沸騰蒸発させ
らｎ中空金属管の上端開口部から放熱部に向って蒸気流
１２として吐出さ几る。この＠蒸気流１２と作動液ｉに
中空金属管の管壁で隔絶されてあるので相互に干渉する
ことは全くない。

又作動液の７１０熱に従来構造でに周囲壁面からのみな
さｎ　７ｔ−ｃＬ）に対し、コンテナ内が多分割さｎそ
ｎ等が均一に加熱される。即ち作動液１０内外が均一に
加熱さｎるので突沸現象が生じ難い。

突沸ａ液溜に部分的な、過熱蒸気が発生し、その内圧に
より、低温作動液が吹飛はさｒしる現象と考えらｎるの
で１作動液溜中の液が内外部共有−に加熱さｎる場合に
急激な蒸発を引起すだけで、異状な部分的過熱蒸気の発
生はないものとなる。又作Ｓ漱ａ底部から順次送入さｎ
るので上述の急激な蒸発は作動液溜１１の上部から順次
発生し、従って低温作動ｌｆｉ、會放熱部に向って吹上
げる現象も発生しない。

この様に突沸に依る吹上げ現ｉｎ生じないから作動液量
を従来比で充分に増加せしめることが可能となり最大熱
格送量はヒートサイホン形よりも充分に大きくすること
が出来る。又作動液の蒸発面積ｎ中空金属管の本数に比
例して充分に大きくなっているから熱抵抗値もウィック
形に劣らず低いものとなる。

この溝道の耐圧漬強度が充分に強化されてあることは構
造から考えて明らかである。この耐圧強Ｅｌ／ｒ外部か
らの加圧の皐に発揮さｎるものでにない。この構造の通
用さｎ几コンテナの断熱部はその部分に曲げ加工ケ施し
てもその断面形状が長楕円形ＶＣ変形（２乱つコンテナ
内で各中窒金属間相互−υ相対的変位が生ずるのみで決
して圧潰し九り座屈することはない。又そ（１）ｆ位や
変形にヒートパイプの性能にも変化？生じない。この曲
げ状態にプラスデックｆｔ曲げ几磯合座屈圧潰會生じ易
いのに対し中に細い、ｔ＠’に縦添え挿入し几亀気ケー
ブルが中のｄ！縁線間配列の変位と縦方向の滑りが相互
に生ずるのみで容易に曲げることが出来ることと同様で
ある。

上記の如き本発明の内部構造’１ｆ−２７Ｉ用しｔ受熱
部の作用に従来構造の問題点の大部分を解決することが
出来ると共にサイホン形とウィック形の性能を兼ね１え
た高い性能を与えることが出来る。

第３図（放熱部）の場合 特許第１０８２５７２号の如き多数の蒸気通！’ａ：コ
ンテナ長さ方向に設は次構造七大谷量の放熱部に通用し
た場合作動不能状態になることｔ発明者に経験している
。こｎは多量のウィックが作１ｔｂｌ夜ｃｌＪＲ速、流
徽會減少せしめウィック内が作動液で充満さ几ることは
依ることと、蒸気通路に一旦作動液が滞溜すると流出不
可能となりもはや蒸気流が蒸気通路に導入さｎなくなる
ことは依るものと考えらｎ、２゜中空金属管ｔＰＪ等の
対策、なしに放熱部のコンテナ内に並列に充満充填せし
めた場合に同じ現象の発生が推定さｎる。、、第３図に
おける本発明に係る内部構造２通用し九ヒートパイプの
放熱部２に於いては各中空金属管３にヒートパイプの上
端面内壁と中空金属管群上端との間に設けらｎた間隙４
に工って共通に連結さｆｌｌ槽構造なっている。仮に中
空金属管の一つに作動液が滞溜して、液滴に依り閉塞さ
ｆ′Ｌ九場甘、せ中空金属管内には蒸気流が流入するこ
となく冷却さするので滴の上部に負ｌＥが大きくなる。

然し他の中空金属管の蒸気凝縮に依る負圧に蒸気の供給
に依Ｖ緩和さｎる。その圧力差に依り液滴の滞溜し九中
空金属管には間隙４を介して蒸気圧が加わると共に液滴
の上部には引続き作動液蒸気の凝縮が継続さｎ滞溜液滴
框成長し１重量が増加し、重力に依って中空金属管外に
排出さするに至る。即ち本発明に係る内部構造において
は作動液の液滴の滞溜に依りその凝縮部に対する作動液
蒸気の供給が断交れることはなく、又液滴が滞溜を続け
ることも出来ない。従って本発明に係る内部構造におい
ては放熱部ＶＣ適用する場合も中空金属管群の内壁表面
は総べて伝熱面として有効となる。第３図の場合各中空
金属管で凝縮さｎ九作動液に中空金属管群３の下端Ｉｆ
ｉｎｔ流１て断熱部１（ｔＪ内壁面に伝達さｒして環流
作動液ｌＯとなっている。本発明に係る内部構造の放熱
部における作用に以上の如くであるから中空金属管の本
数に応じて＠熱面積？拡大させ。

ヒートサイホン形を上部る蒸気横綱能力を発揮し。

ウィック形に勝る低い熱抵抗を得ることが出来ると共に
極めて優ｎ九耐圧潰強度ｔコンテナに与えるものである
。

以上から分かる様に本発明に係るヒートパイプの内部構
造に、ヒートパイプの受熱部にも放熱部にも全く同じ構
造で有効に通用することが出来ると共に、夫々の部分に
夫々全く異なる作用に工って従来構造の問題点を解決す
るものである。

−更に、龜めてＭ９．な作用框受熱部でも放熱部でも伝
熱面積ヶ拡大し、又熱移送能力を拡大する作用ケ示して
おり、その拡大率が従来構造と全く異なる点である。従
来の構造において内部の伝熱面積にコンテナの内表面積
に比例して変化するものであった。然し本発明に係る内
部構造でに圧入されてある中空金属管群の総べての内表
面積の総和に比例するもので、即ち圧入されてある中空
金属管の本数に比例することが分かる。こｎに伝熱面積
がコンテナの内容積に比例して変化することｖｔ味する
もので極めて重要である。即ちヒートパイプの内径？！
：２倍にす几ば従来構造でに熱抵抗値μ％に減小するも
のであつ九が本発明に係る構造でｉｙムになるものであ
る。こｆ’Ｌ［ヒートパイプの大容量化に際し小型化ケ
計かることが出来るもので億めてｘ要な作用と云える。

（へ）実施例 第１実施例 第４図ａ本発明に係る基本的なヒートパイプの内部構造
の具体例を示す。この実施例でに中空金属管３−ａｓ　
３−ｂ、３−（：＊””、Ｈ何ルも同じ長さのものが端
縁を引揃えらＣである。図では受熱部を示しであるが放
熱部でも同じ構造である。

前述の通り受熱部では王として最外周の中空金属管ｒｔ
ｒ中からヒートパイプの姿勢に依り、又中空金属管ｍ＃
ｌの多少の凹凸に依り自然選択さｎたものがａ流作動液
の流路１０となる。放熱部に適用し九場合にも第３図の
如く中空金属管の下趨碌の自然に選択さＴｈ７ｔ４碓上
を流ｎてコンテナ内壁上に還Ｒ，絡１０ｊｉ形成する。

この基本構造の作用ぼ前述の通りである。

第２実施例、 ｗＪｓ図は本発明に係るヒートパイプの内部構造の受熱
部における応用実施例である。、基本構造においてに環
流作動液１０の流路となる中空金属管３−ａ及び蒸気流
路となる中空金属管３−ｉ）（Ｄ選択に自然選択に壬せ
几構造であるが不実施ガにおいてに指定の中空金属管外 する構造を示す。図においては必要とする最小熱抵抗に
相当する一応俄伝熱面積を与えるに必要な本数の中空金
属管群３が圧入さｎておる。中空金属管＄３の中で所定
のもの３−ａはその上部開口端の開口位置か他の中空金
属管３−　ｂ＊　３−　Ｃ＊・・・の上部開口端の開ロ
位ｔ！ｔエク低位置になる様装置されてある。更に他の
中空金属管３−１）、３−（：。

・・・１等の中でコンテナのＰ３壁に従しているものと
他の所定のものについてに開口端１村近會内壁及び１ｉ
ｌＩ接管とＣｔ）接触を解除する程度に縮管部１８が形
成されてある。この縮管ニ接触を解除する目的を達成す
るものであｎば単に開口端を変形せしめ友だけでもよい
。接触が解除さｎ几部分は毛細管作用欠有する間１ｉ１
１９として環流作動液１ｏの流路となる。この様に榊成
さｎた受熱部の内部構造においてに放熱部から断熱部ｌ
の内Ｉｎ介して流ｎて来７ｔ＋環流作動液１０に高位置
にて開口している中空金属管３−ｂ＋３−Ｃｏ・・・尋
に決して流入することなく毛細管作用を有する間１ｉＪ
ｊ１９の作用に依＃）低位置に開口している中空金属管
３−ａＫＲ。

入する。こｎ等の中空金属管に流入し九作動液はそのサ
イホン作用の助けに依り急速に底漏部の間Ｆ！Ｊｉ４に
流入して作動液溜１１に供給さｎる。各管内で発生して
開口端から噴出する蒸気（第１２は蒸気流路となる管の
開口端末附近に迷走する作動液流が無いので作動液の飛
沫を混入することなく効４良く放熱部に同って移動する
。従来構造の受熱部の噛合環流作動液１０にコンテナ内
壁面全体に薄い膜状になって比較的低速度で流下する為
、受熱部の下膚近くに到達する前に蒸発してしまい。

コンテナ下部がドライ状になってヒートパイプ特性を低
下させる場合があつ九。本実施例でに所定の最低本数の
中空金属管内を集中して高速度で通過するので途中で蒸
発してしまうことはなく、又＠接置端部の間隙４に供給
さｎるので途中の飛沫化損失も少ないものである。

本発明に係る内部構造において理論的には作動液流路と
なる中空金属管に細管１本で充分である。

即ち作ＩｊｈｇＬとその蒸気の比容の比率に数１００倍
から数１０００倍にも達するので作動液供給管に蒸気排
出管に比較して充分に小さなＩＩ！Ｆｒ面積で良い筈で
ある。然し実施例においてに内部構造単純化の為に中空
金属管群３に同一直径の中空金属管を用いて形成しであ
る。又コンテナの構造に依ってに間１１ｊｊｉ４及びａ
溜１１に対する作動液の供給位置のバランスに′Ｊ＃直
して複数本の中空金属管３ｔ−作動液流路として選択す
る様にしてもよい。

第３実施例 第６図は本発明に係るヒートパイプの内部構造を放熱部
に適用し九場合の応用実施例である。その作用に第３図
と同様である。′ｉ４３図の場合各中空金属管内で凝縮
液化さｎ次作動液１ｏは各中空金属管３の端縁を流ｎて
断熱部ｌのコンテナ内壁に光重る様になっている。然し
この４ｓ会増朦形状に凹凸があつ九りする場合、コンテ
ナ内壁に到達する前に滴下して作動液蒸気１２の流ｎｔ
乱し効軍を低下させる恐ｎがある。本実施例にこの点を
改善したものであってコンテナの中心部の中空金属管３
−ａの下部開口＊’ｔｔも高い位置に、その外層中空金
属管３−ｂはそ−ｎより低位置に開口する様に１層毎に
順次低位置に配置し、コンテナ内壁に接する中空金属管
の開口選が最低位置になる様に配置されてある。この様
に配置さｎてあ几ば作動液流ｌＯに突出し友中空金属管
があってもそこに滞溜することなくコンテナ＠面に流出
する。

然し中空金属管の端＃を作動液が流ｎるＪＩ！Ｉ曾その
表面張力による響らみに因って開口端における蒸気流１
２の流入面積が縮小さｎて性能低下の原因となる恐ｎも
ある。その対策として本実施例でに各中空金属管の下部
開口端附近に僅かに縮管さ几た縮管部１８’ｌ設けて、
隣接管、コンテナ内壁との間に毛細管作用を有する間［
１９ｉ形成しである。この様に構成されてある時は間隙
１９の毛細管作用に依り各中空金属管の熾縁の液滴に総
べて間隙１９に吸着さｎ、蒸気流１２の光重を邪魔する
ことなく環流作動液１０１）効率的にコンテナ内壁に向
って流出する。

＠４実施例 ＠７図ａ本発明に係る内部構造を平板状の受熱部又は放
熱部に通用した嚇せの横断面である。２框平板状コンテ
ナ、３＋ａ、３−ｂ、３＋ｅ、・＋・。

に中空金属管群である。この−曾の作用に他の各実施例
と同憂であるが平板面の耐圧漬方が強い特徴がある。圧
入されてある中空金属管群ぼ本実施例でｒｃ２段並列並
列っているが実施に当っては１段でも２ｙｉでも良い。

平板状受放熱部に内容積に対して受熱平面を広くすると
共に蒸発部と受熱平面の距離ｋｆｆｉ近ぜしめ熱抵抗を
小きく熱応答性を良くすることはあるから配列段ａに１
段か２段が望ましい。作動液還流用の中空金属管として
は３−ｄの如く平板の端縁近くのものが選択さｎる様構
成しても工いが１９−ａ、１９−ｂの如く平板端の内壁
、又は受熱面の内壁上に出来る間隙の毛細管作用を利用
しても艮い。平板状の受熱部に対する本発明の通用は作
動液の突沸吹上げ防止、耐圧潰圧力の強化等にｔ＃に効
果的である。

第５ｃ＃施例 第８図ｒｒ、特に強力な耐圧漬方を与える為の実施例で
、両受熱面に１ｏｏ＜ｇ／ｃｒ／ｌの如き高圧力を受け
る平板状受熱部又は放熱部に適用さｎる。この構造に一
旦第７図の如く構成しｔものｔ再圧延又は再圧潰して得
ら几る。各中空金属管３−　ａ　＊　３−　ｂ　＊３−
Ｃ０・・・、はハニカム状になっている。中空金属管が
１段の場合にそｎ等の断面形状ぼほぼ方形になる。環流
作動液の流路としては平板内壁の両端縁に出来る間隙１
９か端縁近くの中空金属管３−ｄの何重かを選択する。

この実施例の４首に平板の受熱面の平１ｌｆｉ度の正確
なことが求めらルるので、中空金属管としては比較的厚
内のもの？用い、段数として１段又に２段に構成して中
空金属管の配列上も正確、精密な構成にすることが望ま
しい口 第６実施例 第９図は本発明に係るヒートパイプの内部構造を通用し
几ヒートパイプの受熱部構造において中空金属管群の中
から所定の中空金属管ｔａ流作動液の流路として選択す
る構造である。第５図実権例の構造において中空金属管
群の本数が多い場合、コンテナ内壁に接する中空金属管
の本数も多くなり、こｎらに環流作動液が流入するのｔ
防ぐ為に実施する端末縮管作業が煩わしいものとなる。

本実施例においてはその煩わしい加工をＩ区妥としない
構造で環流作動液の流路となる中空金Ｍｆ’ｉ”選択さ
せることの出来る実施例である。図において中空金属管
群３−ａｓ３−ｂｓ３−ａｓ・・・、の中で３−ａが環
流作動液の流路となる選択さｎ九中空金属管である。２
０は環流作動液の案内用の毛細管紐である。この毛細管
紐２０はその一端が選択さｔ′Ｌｆｃ中空金属管３−ａ
の中に挿入されてある。

挿入深さに口元だけでもよいが管中に深く挿入しｔ方が
良い。毛細管紐２０の他の端末は断熱部ｌのコンテナ内
壁上の環流作動液流路に連結さルである。実施例の場合
に断熱部ｌの内置Ｖｃｒｃ特別の作動液流路に設けらｎ
ていない形であり、内壁の全面が流路となっている。従
って毛細管紐２０の端末にコンテナ内啼面上に少なくと
も一周以上螺旋状に装着して内壁面上を流ｎる環流作動
液の唸べてｔ収集小米る構造になっている。この様な構
造であるから放熱部から還流して来る作動液に総べて毛
細管紐２０に収集さｎて、その毛細管作用に依り中空金
属管３−ａ中に注入さする。毛細管紐の端末が中空金属
管３−ａの口元で終る場合に環流作動液１０ｒ！Ｍｉ下
状態で注入さｎ１毛細管端末が深く挿入されてある場合
にサイホン状態になって高速度で注入さ几る。本実施例
における毛細管紐は金属線１ｇｊ群を弛〈束ねたものか
金属１ｆｌＡａ群で形成さｎ７を綱組紐が最も適してい
る。金ＩＩ４細管の作動孜導入管であっても良いがこの
場合ｒｚｖＩＲ熱部ｌの内壁面上に作動液収集用の手段
を設け１作動液導入管と連結する必要がある。

＠７実施例 従来構造のヒートパイプに総べて環流作動液が受熱部コ
ンテナのｌ’３！ｉ面を流ｎる構造であつ几。

従って受熱熱量が大きく１作動液量が少ない場合に受熱
部の低位置にｆｆｉ流作動液が到達する前に蒸発して、
受熱郡全体が作動することが出来ない場合があった。そ
の甚だしい場合にドライアウト状態になりヒートパイプ
の機能が停止する場合があつ几。特にメツシェライック
形ヒートパイプυ場４＆ａクイックの抵抗に依り作動液
の流速が遅いことは因りこの現象が発生し易かつ几。又
作動液量が多く、受熱熱量が少ない場合に受熱部の上部
が適冷状態になり受熱部内部における蒸発面積及び沸騰
部面積が小さくなり熱抵抗増加の原因となるものであつ
友。本発明に係る内部構造は作動液流路が小面積の選択
さｎ几中空金属管のみとなる点。

還流作Ｉｈ欲に＋熱部の底部に送入さｊＬ、底部から各
中空金属管のａ溜に送入さｎ、液溜り沸騰に依つて各中
空金属管内壁全面に濡ｆ’ｌｌ生ぜしめ、こｎに依り中
空金属管群の全内壁が常に蒸発部及びｓ膚部として作用
する点、の２点からドライアウト、適冷の両現象會無く
して、高効率を発揮するものである。然し選択さｎｆＦ
−中空金属管が受熱面内壁に接するものである場合、そ
の接触部附近に適冷となり、多少なりともヒートパイプ
の性能を低下せしめるものであり几。

第１θ図断面図に示しである本実施例ぼこの間違を完全
に解決する構造ケ示す。即ち受熱部に圧入さルである中
空金属管群３−　ａ　ａ　３−　ｂ　ｓ　３−　Ｃ＊・
°°、の中で、環流作動液の流路として選択されてある
中空金属管３−ａに受熱部２のコンテナ内壁に接触して
いないで且つ可能な限りコンテナの断面形の中心に近い
中空金属管であることケ特徴としている。第１０図にお
いてに中空金属管３−ａの上部開口端の開口位置は他の
中空金属管群の上部開口端の開ロ位置工Ｖ低位置になっ
て居る。又その中に一端が挿入されてあり他の一端が断
熱部１の内壁面の環流作動液流路Ｖｃ運結されてある毛
細管紐２０ｉ環流作動液を確実はその流路となる中空金
属管３−ａの中に導入している。この作動液導入手段に
必ずしも毛細管紐に依るもυにμ限定さ！Ｌないａ１１
！ｌの手段とじては中空金属ｉｔ　３−　ａ以外の中空
金属管の上部開口端近くｔ僅かに縮管し几構造にしても
良い。この手段に依って管相互間及び管とコンテナ内壁
間に形成さｎる間Ｆｉ　Ｈ毛細管として作用し、ａｒ熱
部１のコンテナ内壁を流路とするａａ作動液を中空金属
管３−ａの中に導入する。

上述ＣｆＪ第１″−第７実施例ｒｌ：第３実施例を除い
て痣べて垂直又に傾斜姿勢で便用する４曾の受熱部の実
施例である。そして各中空金属管の底部には作動ｇ溜が
形成さｒしてあり１作動ｅ、溜の沸騰に依り中空金属管
の内壁ζ４几状態となり、中空金属管？３壁の全面が作
動液の沸騰部又は蒸発部となるものである。従って受熱
部の作動には作動液留があることが前提となっている。

この様であるから傾斜角度が太きかつ九り、受熱部が長
かっ九りしてその為に中空金属管の一部に欣薯が出来な
かっｔジ中空金属ｌＷ内壁に濡ｎの生じない部分が出来
る４！１會ににヒートパイプの効率が低下する恐ｎがあ
る。そり様な場合には封入作動液量を増加せしめるか、
特別の手段を講゛じる必豊かある。

＠８笑実施 第１１図に本発明に係るヒートバイブの応用実施におい
て傾斜角度が太きかっ几９．受熱部が長く即ち中空金属
管が長かっｔｖする場合の実施例である。図に於いて受
熱部２のコンテナ内に出入されてある中空金属管３■内
壁面にに大々ウィック２１が形成されてある。その形成
範囲に内壁面全部が望ましいが、少くも各中空金属管内
で作動液溜の沸騰に依り充分に濡ｎが生じる位置から上
部開口端近０間にウィック２１に設けら几る。実施例図
では上半部に設けらｎである。この様に構広されてある
場合１作動液溜１１の沸騰に依りウィック２１の下端部
に濡几が生じ几だけでもウィックの毛細管作用に依りｆ
ａｎｔａ全面に拡大さｎて中空金属管３の内壁面ば総べ
て作＃液の蒸発面として作用し、ヒートバイブの性能に
垂直便用時と同様に保持さｎる。

第９実施例 第１２図に本発明に係るヒートバイブの内部構造におい
てヒートパイプが水平姿勢又に水平に近い姿勢で便用さ
ｎるものである場合の実施例である。

本発明に係るヒートバイブり内部構造を基本構造りまま
で水平姿勢のヒートパイプに通用する場合に上方位置に
配置さｎた中空金ｇｙぼｆＩ６−ｎが生じ難く、基本構
造の作用ｒ光分に発揮させることが本鰹となる。本実施
例ではその対策としてウィックを利用する。即ち中空金
属管３の夫々の内壁面にはその全長にわ友ってウィック
層２１が設けら几である。又中空金属管群の受熱Ｓ端面
側における開口端と受熱部′４面の内壁との間に設けら
ｎである間囁４の中にａ毛細管作用ケ有する充填材２２
が充満充填さｊしてある。ｆｆ光塙材２２と総べての中
空金属管内３ウィック層２１とぼ一部の毛割・Ｒとして
連結さ扛である。従って作ｍＵ？ＪＮｘの作動液に充填
材及びウィックの毛細管作用に依って総べての中空金属
管内壁に供給さｎ、こ’ｔ１．全１．會＠にすることが
出来る。因って本実施例に垂直姿勢で通用さｎ７を場合
と同等に作用することが可能となる。本実施例が通用さ
ルた本発明に係るヒートパイプばその夏用姿勢により性
能が変化することがない。又この様な作用を発揮させる
ことが出来るので平板状受熱部會有するヒートパイプに
適用する場合にに億めて有効であ０．ヒートパイプ？水
平に、その平板状受熱面を垂直に保持して便用するが如
き最、懇の条件であっても１本発明に係るヒートパイプ
の内部構造を有効に利用することが可能となる。

第１０実施例 本発明に係るヒートパイプの内部構造を千板状受熱部に
通用する場合、該ヒートパイプの受熱部ケ傾斜姿勢で１
更用したり、ヒートパイプ？水平に受熱面を垂直に便用
し之りする場合、液溜部分の環流作動液の配分が中空金
属管に依って異なりその為に受熱面ｃＤ部分に依って熱
抵抗にむらが生ずる場合がある。その為に支障がある用
途の場合該部分の熱抵抗の平均化を計る必要がある。第
１３図ａその様な場合Ｃ／Ｊ　ｉ用実施例である。図に
おいて２３ｒｃ金属メツシュ層であって受熱部コンテナ
２と中空金属管３との熱ダ換に金属メツシュ層１３を会
して行なわｎる。金属メツシュ内の徽小空唖内にはその
毛細管作用に依り作動液流の一部が流通しており、又作
動液の蒸気も流通出来る状態になっている。即ちメツシ
ュ層内もそ几自身独立し友極めで博聞の平板状シートパ
イプとして作動するもので、受熱面のＩ＃Ｌ度むらｔ平
準化する作用がある。又金属メッシュ２３μ加圧便用時
における中空金属管群３−ａｎ　３−ｂｅ　３−Ｃ，・
、の凹凸に因り生ずる受熱平面上の圧力むらを緩和する
作用もある。

（ト）発明の効果 上述のｖＯき本発明に係るヒートパイプの内部構造の基
本実施例及びその応用実施例は従来構造のヒートパイプ
の有する各１の問題点ケ解決する。

特に環流作動液と作動液蒸気が高速度で相反する方向に
流ｎることは依る相互干渉を防ぐ点、突沸が生じ難いこ
とは依り封入作動液量を増加することが出来る効果とし
て熱移送量の同上、伝熱面積４加に因る熱抵抗値の低下
、受放熱部における大巾な耐圧漬方の増加４は重要な効
果である。又その附加的な効果としてヒートパイプ完成
後の曲げ加工？可能にする断熱部の構造、ヒートパイプ
の！用姿勢に工って大巾な性能低下の生じない構造。

基本構造ｔそのｆ筐に受熱部にも放熱部にも便用出来る
こと等も利用価獲が高い。４又最も９重女な効果として
は従来構造のヒートパイプの直径の増減げヒートパイプ
の性能の増減に直線的な（ｌ次元的な）ｆ化を与えるの
みであつ几のに対し本発明にかかる構造においてに２次
曲巌的な増減になる点である。Ｏｎはヒートパイプの大
容量化に際してその直径を大巾に拡大させる必要がなく
１機器設計上極めて有利な効果である。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明に係るヒートパイプの内部構造の基本構
造を示すヒートパイプのｒ黄Ｆｇｒ面図、４２図及び第
３図ａ第１図の縦断面図、第４図に不発明に係る基本的
なヒートパイプの内部構造の具体例を示す縦断面図、第
５図μ同じくビートパイプの内部構造の受熱部における
応用実施例を示す縦断面図、第６図に同じく放熱部にお
ける応用実施例を示す縦断面図、第７図及び第８図ぼ同
じく平板状の受熱部又は放熱部に通用しｔ場合の横断面
図、第９図及び第１Ｏ図に受熱部構造の応用実施例を示
す縦断印図、第１１図ぼヒートパイプｔ１頃斜させた場
合の実施例を示す縦断面図、第１２図にヒートパイプを
水平姿勢又は水平に近い姿勢で便用さｎ／）実施例忙示
すｌ＃面図、渠１３図に熱抵抗の平均化を計る実施例の
断面図、第１４図から第１８図に従来構造のヒートパイ
プの断面図である。 ｌ・・・断熱部、２・・・受熱部又に放熱部コンテナ。 ３−　ａ　＊　３−　ｂ　＊　３−　ｃ　・・・中空金
属管、４・−間隙。 １０・・・環流作動液流、１１・・・作動液溜、１２・
・・作動液蒸気流、１６・・・熱入力訛、１７・・・放
熱流。 代理、　　志　　賀　　富　　ヤ　　弥Ｍ第４図 １り 第５図 Ｑ 第９図 ｇ２ 第１Ｏ図 第１２図

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートパイプの受熱部であるか、放熱部であるか
   、或いは強い圧潰力を受ける部分であるかの何れかの部
   分の内部構造であつて、該部分のコンテナの内部には多
   数の中空金属管が並列に充満充填して圧入されてあり、
   該中空金属管群の圧入時の加圧力は、それ等の総べての
   中空金属管とコンテナとが極めて小さな接触熱抵抗で相
   互に熱的に連結一体化されるに充分な圧力であり、更に
   それ等がヒートパイプの端面に近接して設けられてある
   受熱部であるか或いは放熱部である場合にはコンテナの
   端面の内壁と夫々の中空金属管の開口端との間には所定
   の間隙が設けられてあることを特徴とするヒートパイプ
   の内部構造。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、ヒートパイプに垂直姿勢か傾斜姿勢で
   使用されるものであり、構造の適用部分はその受熱部で
   あり、中空金属管群中の所定の中空金属管の上部開口端
   の位置が他の中空金属管の上部開口端の位置より低位置
   になる様構成されてあり且つ他の所定の中空金属管の上
   部開口側の先端は縮管加工或いは変形加工されてあるこ
   とを特徴とするヒートパイプの内部構造。
3. （３）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、ヒートパイプは垂直姿勢か傾斜姿勢で
   使用されるものであり、構造の適用部分はその放熱部で
   あり、中空金属管の下部開口端は、コンテナの断面形の
   中心部に位置する中空金属管から遠ざかるに従つて順次
   低位置に開口し、コンテナの内壁に接している中空金属
   管が最も低位置に開口している様に配置されてあると共
   に各中空金属管の下端開口端に近い部分は何れも僅かに
   縮管されてあることを特徴とするヒートパイプの内部構
   造。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、ヒートパイプは垂直姿勢か傾斜姿勢で
   使用されるものであつて、構造の通用部分は平板状に形
   成されてあり、その片面か両面を受熱平面若しくは放熱
   平面とする部分であることを特徴とするヒートパイプの
   内部構造。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、ヒートパイプは垂直姿勢か傾斜姿勢で
   使用されるものであつて、構造の適用部分は平板状に形
   成されてありその両平面を受圧面として極めて大きな圧
   潰力に受ける部分であつて、圧入されてある中空金属管
   群は受圧平面の内壁面上に並列且つ夫々密接して、両面
   当り一段か、片面当り一段である様配置されてあり、内
   壁面と中空金属管及び中空金属管と中空金属管の接触状
   態は総べて面接触であり、夫々の中空金属管の断面形状
   は平板り端縁に沿つて接触しているものを除いてほぼ方
   形又はハニカム形状であることを特徴とするヒートパイ
   プの内部構造。
6. （６）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、ヒートパイプは垂直姿勢か傾斜姿勢で
   使用されるものであつて、構造の適用部分はその受熱部
   であり、圧入されてある中空金属管群の中の所定の中空
   金属管の上部開口端内には毛細管作用を有する紐状体か
   作動液導入管の一端が導入されてあり、該紐状体か作動
   液導入管の他の一端は断熱部内壁の還流作動液の流路に
   連結されてあることを特徴とするヒートパイプの内部構
   造。
7. （７）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、ヒートパイプは垂直姿勢か傾斜姿勢で
   使用されるものでありその断面形状は円筒状か方形状で
   あり、構造の適用部分はその受熱部であり、該受熱部に
   圧入されてある中空金属管群の中のコンテナに接触して
   いないで且つ可能な限りコンテナの断面形の中心に近い
   中空金属管群の中から選択された中空金属管が環流作動
   液の流路として構成されてあることを特徴とするヒート
   パイプの内部構造。
8. （８）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、受熱部に圧入されてある中空金属管群
   の中の所定の中空金属管内の所定の範囲にはウイツク層
   が形成されてあることを特徴とするヒートパイプの内部
   構造。
9. （９）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの内
   部構造において、受熱部に圧入されてある中空金属管群
   の中の所定の中空金属管の内壁面にはその全長にわたつ
   てウイツク層が形成されてあり、又中空金属管群の受熱
   部端面側の開口端と該端面の内壁との間に設けられてあ
   る間隙には毛細管作用を有する充填材が充填されてあり
   、且つ該充填材と総べての中空金属管内のウイツク層と
   は一連の毛細管として連結されてあることを特徴とする
   ヒートパイプの内部構造。
10. （１０）特許請求の範囲第１項に記載のヒートパイプの
    内部構造において、圧入されてある中空金属管群とコン
    テナの内壁面とは金属メッシュ層を介して相互に加圧接
    触し熱的に接続されてあることを特徴とするヒートパイ
    プの内部構造。