JPS62252893A - ヒ−ト・パイプ - 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】 産業上の利用分野 この発明は、作動液として水が使用され、コンテナの材
料として水と反応して水素ガスを発生する鉄、銅等が使
用されるヒート・パイプに関する。

この明細書において、「鉄」という語は、純鉄の他にス
テレンス鋼、炭素鋼等の鉄合金を含むものとする。また
、「銅」という語は、純銅の他に銅合金を含むものとす
る。

従来技術とその問題点 たとえば、鉄製コンテナ内に水が封入されたヒー１−・
パイプは、コンテナの強度の高さと、水の作動液として
の性能の高さから、広範囲に使用されている。しかしな
がら、このようなヒート・パイプでは、鉄と水とが反応
して水素ガスが発生し、短時間でヒート・パイプの性能
を劣化させるという問題があった。すなわち、発生した
水素ガスは、原子状態でコンテナの壁内を拡散して、一
部は一定庫度でコンテナ外に放出されるが、大部分は次
第にコンテナ内の凝縮部内に溜まって凝縮部を占領する
ため、蒸気の凝縮を妨げてヒーＩ〜・パイプの伝熱性能
の劣化をまねく。しかも、この種の、劣化は時間に比例
して増大するので、と−ト・パイプの寿命は加速的に短
縮される。さらに、鉄製コンテナの外面を、耐食性付与
およびブレージング層を有するアルミニウム製フィンの
真空ろう付けの目的でアルミナイズド処理することがあ
るが、この場合コンテナの壁内部を拡散した水素ガスは
、形成されたアルミナイズド皮膜によってコンテナ外へ
の放出を遮られる。

そこで、従来、上記のような水素ガスの発生と、水素ガ
ス発生によるヒート・パイプの性能劣化を防止するため
に、次のような方法がとられていた。

■　水にインヒビターを添加して水と鉄との反応を抑制
すること。

■　鉄製コンテナの内面に銅等の金属をメッキすること
。

■　コンテナ内に水素吸蔵材を設けること。

■　コンテナの内外を連通させるように、ｐｄからなる
線状の水素透過部材を設けたり（実公昭５６−１４２号
公報参照）、凝縮部を水素透過性のよいＰｄで形成する
こと（実開昭５０−４９０６４号公報参照）。

しかしながら、上記■■の方法によっても、水素ガスの
発生を抑えることはできなかった。

また、上記■■の方法の場合、高温度下での使用のさい
さらに増大する水素ガスの発生に対して、水素ガスの吸
蔵または透過排出が追いつかなかった。したがって、上
記のような方法■〜■でも、ヒート・パイプの性能劣化
を充分に抑制できなかった。

この発明の目的は、上記の問題を解決し、長期間にわた
って性能劣化を起こすことがなく、しかもコストの安い
ヒート・パイプを提供することにある。

問題点を解決するための手段 この発明によるヒート・パイプは、作動液として水が使
用され、コンテナの材料として水と反応して水素ガスを
発生するものが使用されたヒート・パイプにおいて、凝
縮部内に水素ガスを酸化させて水に戻す固体の酸化剤が
配置されたことを特徴とするものである。

上記において、コンテナの材料とじｔは、炭素鋼、ステ
ンレスｔＪＡ等の鉄や銅が用いられる。

上記において、水素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤と
しては、Ｈ２＋　Ｍ　Ｏ−＋８２０　＋　Ｍ（Ｍは金属
元素を示す）の反応を起すものを用いるのがよい。この
中でも、ヒート・パイプ内に入れたさいにヒート・パイ
プの性能に悪影響を及ぼすことなく、コストが安く、水
素ガス酸化効果がすぐれている等の点からＣｕ２ＯやＣ
ＵＯを用いるのがよい。酸化剤は、表面積が大きくなる
ように、たとえば粉末、顆粒、多孔質焼結体等の形態で
用いるのがよいが、コンテナへの取付易さを考慮すれば
多孔質焼結体の形態で用いるのがよい。また、酸化剤の
良は、ヒート・パイプ内で発生する水素を酸化させるた
めに１分な吊でなくてはならない。たとえば、鉄製コン
テナ内に水が封入された長さ３ｍのヒート・パイプにお
いては、コンテナ内面に防食皮膜を形成したとしても、
最大で１日２ｃｃの水素ガスが発生する。したがって、
このヒート・パイプを１０年間使用するとずれば、３０
（ｌのＣｕ　Ｏ（０，３２ｍｏ１以上）をコンテナ内に
配置しておけばよい。

作　　　　　用 この発明のヒート・パイ、プによれば、水とコンテナと
が反応することにより生じる水素ガスは酸化剤により酸
化されて水に戻り、凝縮部内にガスの状態で溜まること
はない。

実　　施　　例 この発明の実施例を、以下図面を参照しながら説明する
。

第１図において、ヒート・パイプ（１）は、５ＴＢ３５
％長パイプ（２ａ）および環バイブ（２ａ）の一端に溶
接された５ＴＢ３５製短バイブ（２ｂ）よりなるコンテ
ナ本体（２）と、コンテナ本体（２）の一端に溶接され
た８８４１製エンドキヤツプ（３）と、コンテナ本体（
２）の他端に溶接された５Ｓ４１製ノズル付きエンドキ
ャップ（４）とよりなるコンテナ（５）内に、作動液と
して純水（図示路）が、］コンテナ５）内容積全体の２
０％を満たすように封入されたものである。短パイプ（
２ｂ）内の環バイブ（２ａ）寄りの部分には、銅メツシ
ユ（６）が、銀ろうを用いてろう付けされている。そし
て、銅メツシユ（６）とエンドキトツブ（３）との間に
、ＣｕＯからなる顆粒状酸化剤（７）が３０ｏ入れられ
ている。銅メツシユ（６）によって酸化剤（７）の環バ
イブ（２ａ）側への移動が防止されている。

このヒート・パイプ（１）は、短バイブ（２ｂ）側が凝
縮部（８）、その反対側が蒸発部（９）として使用され
る。そして、作動液である水とコンテナ（５）との反応
により発生した水素ガスは、酸化剤（７）によって酸化
され、次の反応を起して水に戻る。

ＣＩ　　Ｏ＋Ｈ２→ＣＯ＋Ｈ２０ 次に、この発明によるヒート・パイプの性能を評価する
ために行なった試験について述べる。

まず、直径３１．８ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、長さ２９０
０　ｍｍの５ＴＢ３５製長パイプ（２ａ）および直径３
１．８ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、長さ１００１１１ｍの短
パイプ（２ｂ）を用意し、これらの内面にワイヤ・ブラ
シを用いてブラッシング処理を施した後、アセトンを用
いて脱脂処理を施した。ついで、短パイプ（２ｂ）内に
＃８０の銅メツシユ（６）をろう付した。ぞして、短パ
イプ（２ｂ）内にＣＩＪＯからなる顆粒状酸化剤（７）
を入れた後、短バイブ（２ｂ）の一端にエンドキャップ
（３）を溶接するとともに、短パイプ（２ｂ）の他端を
環パイプ（２ａ）の一端に溶接した。その後、環パイプ
（２ａ）の他端にノズル付きエンドキトツブ（４）を溶
接してコンテナ（５）を形成した。そして、公知の方法
によりコンテナ（５）内に純水を封入した。こうして、
ヒート・パイプ（１）を￥ＩＪ造した。

そして、第２図に示すように、ヒート・パイプ（１）の
凝縮部（８）側の半分に水冷ジャケット（１１）を被せ
るとともに、蒸発部（９）側の半分のまわりに電気ヒー
タ線（１２）を巻回し、かつその上から断熱材（１３）
で覆っておいた。そして、凝縮部（８）側の端部が上に
来るように、ヒー１〜・パイプ（１）を水平面に対して
６疫傾けた状態に配置した。この状態で、水冷ジャケッ
ト（１１）内に冷却水を供給、循環させてヒート・パイ
プ（１）の半分を冷却しながら、残り半分を電気ヒータ
線（１２）により２４０℃に加熱しつつ凝縮部（８）の
先端から２０１１１１の点（Ｐｌ）の温度と、水冷ジャ
ケット（１１）外の長さの中央部の点（Ｐ２）の温度と
を所定時間経過ごとに測定し、両点（Ｐｌ）（Ｐ２）間
の温度差（△Ｔ）を測定した。この時、蒸発部（９）か
ら凝縮部（８）への熱輸送量は常１１１４０００Ｗとな
るようにした。その結果を第３図に示す。

比較のために、凝縮部内に酸化剤が入れられていない点
を除いては上記実施例のものと実質的に同様な構成であ
るヒート・パイプを使用し、上記と同じ条件でその性能
評価試験を行なった。

その結果を第３図に示す。

第３図に示すグラフから明らかなように、凝縮部（８）
内に酸化剤（７）が入れられた本発明品では、１０００
時間経過後も上記温度差（八Ｔ）は３℃程邸であって、
伝熱性能が依然良好であることがわかる。これに対し、
比較量では上記温度差（八Ｔ）はかなり大きくなり、短
時間のうちに伝熱性能が劣化することがわかる。

第４図おにび第５図には、この発明の他の実施例が示さ
れている。第４図および第５図において、第１図に示ず
ものと同一物および同一部分には同一符号を付す。

第４図に示すヒート・パイプ（１５）においては、凝縮
部（８）内にＣｕＯの多孔質焼結体からなる酸化剤（１
６）が入れられている。この酸化剤（１６）は、固定棒
（１７）を介してエンド・キャップ（３）に固定されて
いる。このヒート・パイプ（１５）においては、コンテ
ナ本体（２）が１本のパイプからなるものであってもよ
い。

第５図に示すヒート・パイプ（２０）においては、凝縮
部（８）内にＣｕＯの多孔質焼結体からなる酸化剤（２
１）が入れられている。この酸化剤（２１）は、類バイ
ブ（２ｂ）内の艮パイプ（２ａ）寄りの部分に固着され
た支持棒（２２）によって長パイプ（２ａ）側への移動
が防止されている。

上記３つの実施例においては、この発明のと一部・パイ
プがウィックを持たないヒート・パイプに適用された場
合が示されているが、ウィックを備えた゛ヒート・パイ
プにも適用可能である。

発明の効果 この発明のヒート・パイプによれば、凝縮部内に水素ガ
スを酸化させて水に戻す固体の酸化剤が配置されている
ので、作動液である水とコンテナとが反応して水素ガス
が発生したとしても、この水素ガスは醇化剤により酸化
されて水に戻る。したがって、発生した水素ガスによる
ヒート・バイブ性能の劣化を抑制することができる。さ
らに、発生するであろうと予測される水素ガスの合計間
を酸化しうる量の酸化剤を配置しておけば、長期間にわ
たっての性能劣化を確実に抑制することができる。また
、高温度下での使用のさいに水素ガスの発生量が増大し
ても、これを速やかに水に戻すことができ、ヒート・パ
イプの性能劣化を抑ル１１することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるヒート・パイプの実施例を示す
中間を省略しかつ一部を切欠いた正面図、第２図は第１
図に示すヒート・パイプの性能評価試験の方法を示す一
部切欠き正面図、第３図は第１図に示すヒート・パイプ
の性能評価試験の結果を、比較量の結果とともに示すグ
ラフ、第４図はこの発明の他の実施例を示す部分縦断面
図、第５図はこの発明のさらに他の実施例を示す部分縦
断面図である。 （１）（１５）（２０）・・・ヒー１〜・パイプ、（５
）・・・コンテナ、（７）（１６）（２１）・・・酸化
剤、（８）・・・凝縮部。 以上 特許出願人　　昭和アルミニウム株式会社代　理　人　
　岸本　瑛之助（外４名）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作動液として水が使用され、コンテナの材料として水と
   反応して水素ガスを発生するものが使用されたヒート・
   パイプにおいて、凝縮部内に水素ガスを酸化させて水に
   戻す固体の酸化剤が配置されたことを特徴とするヒート
   ・パイプ。