JPS6220478B2 - - Google Patents
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- JPS6220478B2 JPS6220478B2 JP53061261A JP6126178A JPS6220478B2 JP S6220478 B2 JPS6220478 B2 JP S6220478B2 JP 53061261 A JP53061261 A JP 53061261A JP 6126178 A JP6126178 A JP 6126178A JP S6220478 B2 JPS6220478 B2 JP S6220478B2
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Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明のヒートパイプは100〜400℃好ましくは
150〜350℃の温度範囲で使用するのに適し、排熱
の回収や高温排ガスの冷却などに利用される。 従来の技術 周知のように、ヒートパイプは銅、アルミニウ
ム、ステンレス鋼など熱良導性の金属または合金
で作られた管状、平板状その他任意形状の容器に
作動流体を封入して構成されており、作動温度は
作動流体の液相と気相とが共存する範囲によつて
決定され、絶対零度に近い極低温から1000℃以上
の極高温まで作動流体を選定することによつて適
正な使用が可能である。 即ち、従来知られている作動流体の主なものと
して、低温用ではヘリウム、アルゴン、窒素、メ
タン、フレオン、アンモニア、アセトン、アルコ
ール、水が、中温用としてダウサム（商品名）、
水銀が、高温用としてセシウム、カリウム、ナト
リウム、リチウム、鉛、銀が例示される。そし
て、作動流体は基本的には高温において長時間安
定していること、表面張力、蒸発潜熱、熱伝導率
が大きいこと、粘性が低く作動性に富んでいるこ
と、が要求され、それ以外に実用面から容器を腐
食しないこと、毒性がないこと、難燃性であるこ
と、安価で入手容易であること、などが要求され
る。 これらの作動流体を容器に封入して構成される
ヒートパイプの性能、即ち熱輸送能力は、作動流
体の物性と容器の材質、構造および使用時の姿勢
によつて決定されるものであり、作動流体はその
物理的数値のみによつて決定される因子、即ち ρσＬ／η または σＬ／ν （ρ；密度、σ；表面張力、Ｌ；潜熱、η；粘
度、ν；動粘性係数、） で計算されるメリツト数と呼ばれる数値を選定の
目安にすることが知られており、この数値が大き
いほど最大熱輸送量が大きい。 先に例示した低温用作動流体の内で極低温用の
ヘリウム、アルゴン、窒素、メタンを除外したも
のの中でも水は最大のメリツト数を有しており、
最適の作動流体である。また、中温用作動流体の
内でダウサムは毒性がなくまたメリツト数も本発
明者の計算によるとフレオン、アンモニア、アル
コールにほぼ等しい値を有しており、中温域で実
用に供されている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、水は温度上昇に伴つて飽和蒸気
圧が急激に上昇し、例えば200℃で16atmに達す
るので容器を耐圧構造としなければならないとい
う実用上の難点があり、従つて200〜400℃の温度
範囲では前述の中温用作動流体が使用されなけれ
ばならないが、水銀は有害であるので実用上難点
があつてこの温度範囲で実用に供し得るとされて
いるのはダウサムに限られている。 尚、ダウサムと同様にベンゼン核を有する有機
物質であるSK―240（商品名、構造式
150〜350℃の温度範囲で使用するのに適し、排熱
の回収や高温排ガスの冷却などに利用される。 従来の技術 周知のように、ヒートパイプは銅、アルミニウ
ム、ステンレス鋼など熱良導性の金属または合金
で作られた管状、平板状その他任意形状の容器に
作動流体を封入して構成されており、作動温度は
作動流体の液相と気相とが共存する範囲によつて
決定され、絶対零度に近い極低温から1000℃以上
の極高温まで作動流体を選定することによつて適
正な使用が可能である。 即ち、従来知られている作動流体の主なものと
して、低温用ではヘリウム、アルゴン、窒素、メ
タン、フレオン、アンモニア、アセトン、アルコ
ール、水が、中温用としてダウサム（商品名）、
水銀が、高温用としてセシウム、カリウム、ナト
リウム、リチウム、鉛、銀が例示される。そし
て、作動流体は基本的には高温において長時間安
定していること、表面張力、蒸発潜熱、熱伝導率
が大きいこと、粘性が低く作動性に富んでいるこ
と、が要求され、それ以外に実用面から容器を腐
食しないこと、毒性がないこと、難燃性であるこ
と、安価で入手容易であること、などが要求され
る。 これらの作動流体を容器に封入して構成される
ヒートパイプの性能、即ち熱輸送能力は、作動流
体の物性と容器の材質、構造および使用時の姿勢
によつて決定されるものであり、作動流体はその
物理的数値のみによつて決定される因子、即ち ρσＬ／η または σＬ／ν （ρ；密度、σ；表面張力、Ｌ；潜熱、η；粘
度、ν；動粘性係数、） で計算されるメリツト数と呼ばれる数値を選定の
目安にすることが知られており、この数値が大き
いほど最大熱輸送量が大きい。 先に例示した低温用作動流体の内で極低温用の
ヘリウム、アルゴン、窒素、メタンを除外したも
のの中でも水は最大のメリツト数を有しており、
最適の作動流体である。また、中温用作動流体の
内でダウサムは毒性がなくまたメリツト数も本発
明者の計算によるとフレオン、アンモニア、アル
コールにほぼ等しい値を有しており、中温域で実
用に供されている。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、水は温度上昇に伴つて飽和蒸気
圧が急激に上昇し、例えば200℃で16atmに達す
るので容器を耐圧構造としなければならないとい
う実用上の難点があり、従つて200〜400℃の温度
範囲では前述の中温用作動流体が使用されなけれ
ばならないが、水銀は有害であるので実用上難点
があつてこの温度範囲で実用に供し得るとされて
いるのはダウサムに限られている。 尚、ダウサムと同様にベンゼン核を有する有機
物質であるSK―240（商品名、構造式
【式】）、SK―260（商品名、構
造式
【式】）などの伝熱媒体を排
熱回収や冷却などに使用することが知られている
が、これらはいずれも250〜300℃で熱分解するの
でそれ以上の温度でヒートパイプとして使用する
ことはできない。更に、ダウサムも300℃を超え
ると熱分解するのでそれ以上の温度での使用は不
適当である。 従つて、作動流体が容器に真空状態で封入され
ており且つ交換不可能な構造となつているヒート
パイプにおいて、200〜400℃の温度範囲で熱分解
の虞れなく長時間安定した性能を発揮し、且つ水
に匹敵するかまたは水に近い熱輸送能力を有する
ものは現在まで得られていない。 本発明はこのような問題点に鑑み、作動流体に
ついて後述する種々の検討、考察、試験を行なつ
てナフタレンが最適であることを見出し、200〜
400℃の温度範囲に限らず100〜400℃の温度範囲
で長時間安定しており、且つすぐれた熱輸送能力
を有するヒートパイプを完成するに至つたもので
ある。 問題点を解決するための手段 本発明は作動流体としてナフタレンが封入され
ている構成としたことによつて前記問題点を解決
するための手段とした。 即ち、ナフタレンは金属を腐食しない、毒性が
ない、難燃性である、安価で入手容易である、と
いうことは実用面での要求を全て満足する物質で
あることは既に知られている通りである。そし
て、本発明者は標準沸点が100〜400℃の範囲にあ
り、且つ前記実用面での要求をほぼ満足する物質
の内から作動流体に適する物性を有すると予測さ
れるものを選出し、それらの標準沸点における物
性値を測定してメリツト数を計算した所、ナフタ
レンが突出してすぐれたメリツト数を有している
ことを見出したのである。 ここで、ベンゼン核を有しヒートパイプの作動
流体や一般の伝熱媒体として知られている前述の
有機物質とナフタレンとの標準沸点における物理
的数値およびそれによつて計算されたメリツト数
とを次表に示す。
が、これらはいずれも250〜300℃で熱分解するの
でそれ以上の温度でヒートパイプとして使用する
ことはできない。更に、ダウサムも300℃を超え
ると熱分解するのでそれ以上の温度での使用は不
適当である。 従つて、作動流体が容器に真空状態で封入され
ており且つ交換不可能な構造となつているヒート
パイプにおいて、200〜400℃の温度範囲で熱分解
の虞れなく長時間安定した性能を発揮し、且つ水
に匹敵するかまたは水に近い熱輸送能力を有する
ものは現在まで得られていない。 本発明はこのような問題点に鑑み、作動流体に
ついて後述する種々の検討、考察、試験を行なつ
てナフタレンが最適であることを見出し、200〜
400℃の温度範囲に限らず100〜400℃の温度範囲
で長時間安定しており、且つすぐれた熱輸送能力
を有するヒートパイプを完成するに至つたもので
ある。 問題点を解決するための手段 本発明は作動流体としてナフタレンが封入され
ている構成としたことによつて前記問題点を解決
するための手段とした。 即ち、ナフタレンは金属を腐食しない、毒性が
ない、難燃性である、安価で入手容易である、と
いうことは実用面での要求を全て満足する物質で
あることは既に知られている通りである。そし
て、本発明者は標準沸点が100〜400℃の範囲にあ
り、且つ前記実用面での要求をほぼ満足する物質
の内から作動流体に適する物性を有すると予測さ
れるものを選出し、それらの標準沸点における物
性値を測定してメリツト数を計算した所、ナフタ
レンが突出してすぐれたメリツト数を有している
ことを見出したのである。 ここで、ベンゼン核を有しヒートパイプの作動
流体や一般の伝熱媒体として知られている前述の
有機物質とナフタレンとの標準沸点における物理
的数値およびそれによつて計算されたメリツト数
とを次表に示す。
【表】
この表から、ナフタレンは他の物質に比べてき
わめて大きいメリツト数を有していることが理解
され、また他の物質のように熱分解することがな
く従つて熱安定性が良好であるばかりか、作動温
度域における飽和蒸気圧が比較的低く、100〜400
℃の温度範囲殊に高温域ですぐれた熱輸送能力を
安定して発揮することが期待される。 更に、本発明で用いられるナフタレンＡと既知
の作動流体から選んだ比較物質である水Ｂ、フレ
オンＣ、アンモニアＤ、メタノールＥ、エタノー
ルＦ、ダウサム―Ａ Ｇおよび特開和49−78960
号公報に開示されたベンゼンＨとについて、温度
を変化させて求めたそれぞれのメリツト数を第５
図のグラフに示す。 このグラフから、ナフタレンＡは第一に100〜
400℃、殊に150〜350℃の温度範囲できわめてす
ぐれた熱輸送能力が期待できること、第二に前記
温度範囲で汎用されているダウサム―Ａ Ｇより
も隔段に高いメリツト数を全温度範囲に亘つて有
していること、第三に前記温度の内で低温域にお
いては水Ｂの方が高いメリツト数を有している
が、水は前述のように温度上昇に伴い飽和蒸気圧
が著しく高くなるので実用上はナフタレンの方が
はるかに有利であること、第四に化学的性質が近
似しているベンゼンＨとはメリツト数に隔段の差
があるとともに作動温度域が全く異なること、が
理解される。 そして、従来のヒートパイプ用作動流体や一般
の伝熱媒体では到低得ることができないすぐれた
諸性質を有することが始めて明かにされたナフタ
レンを、通常の作動流体の場合と同様に10 -2torr
程度の真空下で金属または合金製の容器に封入す
ることによつて本発明のヒートパイプが作られ
る。 実施例 第１図は本発明の一実施例であつて、金属の管
からなる容器１の内面にウイツク２を設けたナフ
タレンを封入したヒートパイプ３が示されてい
る。 尚、容器１の外面に熱の吸収、放出を助けるフ
インを設けることがある。また、ウイツク２は熱
効率と価格とを考慮して適宜に設けられる。 次に、本発明品の使用面での性能、効果を確認
するために実施した試験結果を述べる。 外径50.8mm、内径48.0mm、長さ2000mmの鋼管か
らなる容器の外面に厚さ1.5mm、外径74.8mmの鋼
板製フインを25mm長あたり７枚の割合で装着する
とともに、内面に150メツシユのステンレス鋼製
の網を16層重ねてなるウイツクを設ける。この容
器にナフタレンを約400ml封入した本発明品、お
よびダウサム―Ａを約400ml封入した比較品から
なるヒートパイプ３の各53本を第２，３図に示す
ように排気ダクト５と排気ダクト６とを横切らせ
て配置した。ヒートパイプ３は中心間隔100mmで
千鳥状に三段に配置され、このヒートパイプ装置
４をその長手方向を各ダクト５，６の気体流れ方
向と直角に配置したものである。 本発明品の試験と比較品の試験とにおける排気
の流量は51.2m3／min、圧損は７mmAq、給気の流
量は68.5m3／min、圧損は８mmAqであり、排気ダ
クト５および排気ダクト６のそれぞれの入口温度
を一定に維持してそれぞれの出口温度を測定し次
表の結果が得られた。
わめて大きいメリツト数を有していることが理解
され、また他の物質のように熱分解することがな
く従つて熱安定性が良好であるばかりか、作動温
度域における飽和蒸気圧が比較的低く、100〜400
℃の温度範囲殊に高温域ですぐれた熱輸送能力を
安定して発揮することが期待される。 更に、本発明で用いられるナフタレンＡと既知
の作動流体から選んだ比較物質である水Ｂ、フレ
オンＣ、アンモニアＤ、メタノールＥ、エタノー
ルＦ、ダウサム―Ａ Ｇおよび特開和49−78960
号公報に開示されたベンゼンＨとについて、温度
を変化させて求めたそれぞれのメリツト数を第５
図のグラフに示す。 このグラフから、ナフタレンＡは第一に100〜
400℃、殊に150〜350℃の温度範囲できわめてす
ぐれた熱輸送能力が期待できること、第二に前記
温度範囲で汎用されているダウサム―Ａ Ｇより
も隔段に高いメリツト数を全温度範囲に亘つて有
していること、第三に前記温度の内で低温域にお
いては水Ｂの方が高いメリツト数を有している
が、水は前述のように温度上昇に伴い飽和蒸気圧
が著しく高くなるので実用上はナフタレンの方が
はるかに有利であること、第四に化学的性質が近
似しているベンゼンＨとはメリツト数に隔段の差
があるとともに作動温度域が全く異なること、が
理解される。 そして、従来のヒートパイプ用作動流体や一般
の伝熱媒体では到低得ることができないすぐれた
諸性質を有することが始めて明かにされたナフタ
レンを、通常の作動流体の場合と同様に10 -2torr
程度の真空下で金属または合金製の容器に封入す
ることによつて本発明のヒートパイプが作られ
る。 実施例 第１図は本発明の一実施例であつて、金属の管
からなる容器１の内面にウイツク２を設けたナフ
タレンを封入したヒートパイプ３が示されてい
る。 尚、容器１の外面に熱の吸収、放出を助けるフ
インを設けることがある。また、ウイツク２は熱
効率と価格とを考慮して適宜に設けられる。 次に、本発明品の使用面での性能、効果を確認
するために実施した試験結果を述べる。 外径50.8mm、内径48.0mm、長さ2000mmの鋼管か
らなる容器の外面に厚さ1.5mm、外径74.8mmの鋼
板製フインを25mm長あたり７枚の割合で装着する
とともに、内面に150メツシユのステンレス鋼製
の網を16層重ねてなるウイツクを設ける。この容
器にナフタレンを約400ml封入した本発明品、お
よびダウサム―Ａを約400ml封入した比較品から
なるヒートパイプ３の各53本を第２，３図に示す
ように排気ダクト５と排気ダクト６とを横切らせ
て配置した。ヒートパイプ３は中心間隔100mmで
千鳥状に三段に配置され、このヒートパイプ装置
４をその長手方向を各ダクト５，６の気体流れ方
向と直角に配置したものである。 本発明品の試験と比較品の試験とにおける排気
の流量は51.2m3／min、圧損は７mmAq、給気の流
量は68.5m3／min、圧損は８mmAqであり、排気ダ
クト５および排気ダクト６のそれぞれの入口温度
を一定に維持してそれぞれの出口温度を測定し次
表の結果が得られた。
【表】
この試験から、中温域で従来用いられているダ
ウサム―Ａを封入した比較品に比べて本発明品の
方が熱回収能力即ち熱輸送能力にすぐれているこ
とが確認された。 更に、前記試験装置を使用して前記と同一の流
量、入口温度で連続運転を行ない、排気ダクト出
口温度の測定を継続的に行ない、第４図のグラフ
に示す結果が得られた。 この試験から、比較品はダウサム―Ａの熱分解
によつて熱輸送能力が次第に低下し出口温度が上
昇するのに対し、本発明品は安定した熱輸送能力
をもつことが確認された。 発明の効果 本発明によると、以上に説明したように100〜
400℃殊に150〜350℃の温度範囲で従来望むべく
もなかつた熱輸送能力をもつとともに飽和蒸気圧
が比較的低く、且つ熱分解しないため熱安定性に
すぐれており、従つて容器に特別の耐食性を考慮
する必要がないとともに長時間に亘つて良好に作
動するヒートパイプを安価に提供できるものであ
る。
ウサム―Ａを封入した比較品に比べて本発明品の
方が熱回収能力即ち熱輸送能力にすぐれているこ
とが確認された。 更に、前記試験装置を使用して前記と同一の流
量、入口温度で連続運転を行ない、排気ダクト出
口温度の測定を継続的に行ない、第４図のグラフ
に示す結果が得られた。 この試験から、比較品はダウサム―Ａの熱分解
によつて熱輸送能力が次第に低下し出口温度が上
昇するのに対し、本発明品は安定した熱輸送能力
をもつことが確認された。 発明の効果 本発明によると、以上に説明したように100〜
400℃殊に150〜350℃の温度範囲で従来望むべく
もなかつた熱輸送能力をもつとともに飽和蒸気圧
が比較的低く、且つ熱分解しないため熱安定性に
すぐれており、従つて容器に特別の耐食性を考慮
する必要がないとともに長時間に亘つて良好に作
動するヒートパイプを安価に提供できるものであ
る。
第１図は本煩明の実施例を示す縦断面部分図、
第２図は熱回収の試験装置の縦断面図、第３図は
その側面図、第４図は第２，３図の装置の熱輸送
能力の経時変化を測定した結果のグラフ、第５図
は本発明の作動流体と従来の作動流体との温度―
メリツト数の関係を示すグラフである。 １…容器、２…ウイツク、３…ヒートパイプ。
第２図は熱回収の試験装置の縦断面図、第３図は
その側面図、第４図は第２，３図の装置の熱輸送
能力の経時変化を測定した結果のグラフ、第５図
は本発明の作動流体と従来の作動流体との温度―
メリツト数の関係を示すグラフである。 １…容器、２…ウイツク、３…ヒートパイプ。
Claims (1)
- １ 作動流体としてナフタレンが封入されている
ことを特徴とするヒートパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126178A JPS54152262A (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126178A JPS54152262A (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Heat pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54152262A JPS54152262A (en) | 1979-11-30 |
| JPS6220478B2 true JPS6220478B2 (ja) | 1987-05-07 |
Family
ID=13166105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6126178A Granted JPS54152262A (en) | 1978-05-22 | 1978-05-22 | Heat pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54152262A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0530307Y2 (ja) * | 1987-02-12 | 1993-08-03 | ||
| JPH0654250U (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-22 | 株式会社茂治 | 多極コネクタにおけるコードの抜け止め装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5953619B2 (ja) * | 2014-09-30 | 2016-07-20 | 秀之 春山 | 溶液移送冷却装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4978960A (ja) * | 1972-12-06 | 1974-07-30 |
-
1978
- 1978-05-22 JP JP6126178A patent/JPS54152262A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4978960A (ja) * | 1972-12-06 | 1974-07-30 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0530307Y2 (ja) * | 1987-02-12 | 1993-08-03 | ||
| JPH0654250U (ja) * | 1992-12-29 | 1994-07-22 | 株式会社茂治 | 多極コネクタにおけるコードの抜け止め装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54152262A (en) | 1979-11-30 |
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