JPS6315519B2 - - Google Patents
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- JPS6315519B2 JPS6315519B2 JP58032725A JP3272583A JPS6315519B2 JP S6315519 B2 JPS6315519 B2 JP S6315519B2 JP 58032725 A JP58032725 A JP 58032725A JP 3272583 A JP3272583 A JP 3272583A JP S6315519 B2 JPS6315519 B2 JP S6315519B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-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
- F28D15/02—Heat-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
- F28D15/0208—Heat-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 using moving tubes
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は回転式の熱伝達装置に係り、特に、回
転電機の冷却に用いるに適した熱伝達装置に関す
るものである。
転電機の冷却に用いるに適した熱伝達装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
第1図は従来の回転式熱伝達装置の構成図であ
り、第2図は第1図のA−A′断面図である。直
管で構成された密閉容器1内に、蒸発性の液体2
(水、フロン、アルコール)が入つていて、密閉
容器1の軸を中心として回転して用いられる。加
熱部(蒸発部)1Eに熱が加わると、その熱は遠
心力により内壁面にへばり付いている液体2に伝
わる。これにより発生した蒸気は、蒸気空間部3
を蒸気圧差によつて移動し、冷却部(凝縮部)1
Cに達し、そこで凝縮熱を放出して液化する。密
閉容器1内壁面は、凝縮部1Cから蒸発部1Eに
向つてテーパは付いていないが、液面を同一水平
面に保とうとする力によつて、凝縮部1Cに溜つ
た液体2は蒸発部1Eに戻り、前と同じサイクル
をくり返す。
り、第2図は第1図のA−A′断面図である。直
管で構成された密閉容器1内に、蒸発性の液体2
(水、フロン、アルコール)が入つていて、密閉
容器1の軸を中心として回転して用いられる。加
熱部(蒸発部)1Eに熱が加わると、その熱は遠
心力により内壁面にへばり付いている液体2に伝
わる。これにより発生した蒸気は、蒸気空間部3
を蒸気圧差によつて移動し、冷却部(凝縮部)1
Cに達し、そこで凝縮熱を放出して液化する。密
閉容器1内壁面は、凝縮部1Cから蒸発部1Eに
向つてテーパは付いていないが、液面を同一水平
面に保とうとする力によつて、凝縮部1Cに溜つ
た液体2は蒸発部1Eに戻り、前と同じサイクル
をくり返す。
一方、凝縮部1Cにて放出された凝縮熱は、密
閉容器1外面より空気の強制対流等によつて熱除
去される。
閉容器1外面より空気の強制対流等によつて熱除
去される。
このような従来の回転式熱伝達装置において
は、凝縮部に多く液が溜るので、凝縮部内壁には
液体2が厚い膜となつて形成され、その熱抵抗が
著しく大きいものとなる。このため、冷却性能が
悪いという欠点があつた。
は、凝縮部に多く液が溜るので、凝縮部内壁には
液体2が厚い膜となつて形成され、その熱抵抗が
著しく大きいものとなる。このため、冷却性能が
悪いという欠点があつた。
本発明の目的は、回転式熱伝達装置の冷却性能
を向上することにある。
を向上することにある。
本発明は、回転体の発熱部を、その回転体と共
に回転する密閉容器内に封入された液体の蒸発お
よび凝縮作用により冷却する熱伝達装置におい
て、密閉容器の回転速度を、急激に立上がつて一
定回転速度を所定時間継続し、その後急激に立下
がつて零になるような回転と停止の繰り返し動作
とする制御手段を設けたことを特徴とする。
に回転する密閉容器内に封入された液体の蒸発お
よび凝縮作用により冷却する熱伝達装置におい
て、密閉容器の回転速度を、急激に立上がつて一
定回転速度を所定時間継続し、その後急激に立下
がつて零になるような回転と停止の繰り返し動作
とする制御手段を設けたことを特徴とする。
種々伝熱的検討を行つた所、適宜回転式熱伝達
装置の回転を停止すると、凝縮部の熱抵抗は回転
時の1/5〜1/10に低減できうることがわかつた。
また急激に立上つて一定回転になり、急激に立下
つて零になるという動作の場合効果が高いことも
分り、この回転動作と停止動作は所定間隔で一定
して行うと安定した性能が保たれるということ
も、実験的にわかつた。
装置の回転を停止すると、凝縮部の熱抵抗は回転
時の1/5〜1/10に低減できうることがわかつた。
また急激に立上つて一定回転になり、急激に立下
つて零になるという動作の場合効果が高いことも
分り、この回転動作と停止動作は所定間隔で一定
して行うと安定した性能が保たれるということ
も、実験的にわかつた。
第3図は、本発明を具体的に実現するための一
実施例である。10は発熱体であり、摩擦部やコ
イル等で熱を発生する。4は放熱器であり、放射
状フインや円板状フイン等が用いられる。30は
間欠的に熱伝達装置を停止させるためのブレーキ
である。ブレーキ30は、密閉容器1と連結され
ていず、それとは独立に固定されている本体5、
その中に収納されている電磁コイル6及び摩擦部
7、密閉容器1と一緒に回転する磁性体よりなる
円板8及び、ボス9から構成されている。円板8
とボス9はセレーシヨンまたはキーによつて一体
結合されているが、密閉容器1の長手方向に向つ
て移動できうるようになつている。このため電磁
コイル6に入力を入れた時には、円板8は摩擦部
7の表面に吸引され、この摩擦部7にて密閉容器
1が制動、停止される。つまり電磁コイル6への
入力を開閉すれば、密閉容器1は回転したり停止
したりする。この入力の開閉時間を所定の間隔で
行なえば、回転動作と停止動作も所定の間隔で行
なえる。
実施例である。10は発熱体であり、摩擦部やコ
イル等で熱を発生する。4は放熱器であり、放射
状フインや円板状フイン等が用いられる。30は
間欠的に熱伝達装置を停止させるためのブレーキ
である。ブレーキ30は、密閉容器1と連結され
ていず、それとは独立に固定されている本体5、
その中に収納されている電磁コイル6及び摩擦部
7、密閉容器1と一緒に回転する磁性体よりなる
円板8及び、ボス9から構成されている。円板8
とボス9はセレーシヨンまたはキーによつて一体
結合されているが、密閉容器1の長手方向に向つ
て移動できうるようになつている。このため電磁
コイル6に入力を入れた時には、円板8は摩擦部
7の表面に吸引され、この摩擦部7にて密閉容器
1が制動、停止される。つまり電磁コイル6への
入力を開閉すれば、密閉容器1は回転したり停止
したりする。この入力の開閉時間を所定の間隔で
行なえば、回転動作と停止動作も所定の間隔で行
なえる。
第4図は第3図の回転式熱伝達装置を停止した
場合の状態を示したものであり、第5図は第4図
のB−B′断面図である。密閉容器1内の液体2
は、その下部に溜り、上面には液体2はへばり付
いていない。このため凝縮部では、その上面部に
て激しい凝縮が起る。この凝縮液は内壁をつたつ
て降下するので、上面部は常に薄膜となり熱抵抗
は著しく小さくなる。
場合の状態を示したものであり、第5図は第4図
のB−B′断面図である。密閉容器1内の液体2
は、その下部に溜り、上面には液体2はへばり付
いていない。このため凝縮部では、その上面部に
て激しい凝縮が起る。この凝縮液は内壁をつたつ
て降下するので、上面部は常に薄膜となり熱抵抗
は著しく小さくなる。
第6図は第3図に示す回転式熱伝達装置の制御
回路ブロツク図であり、20は電源回路、21は
パワートランジスタ等よりなるパワースイツチン
グ回路、22は速度発電機である。23は前記パ
ワースイツチング回路21を介して発熱体である
電動機10の速度を制御する速度制御回路であ
る。Eは電源入力、Sは速度指示信号である。速
度制御回路23は、速度指示信号Sと速度発電機
22の出力に応じてスイツチング回路21及びブ
レーキ30を制御する。このように速度指示信号
Sによつて電動機10は起動、停止する。
回路ブロツク図であり、20は電源回路、21は
パワートランジスタ等よりなるパワースイツチン
グ回路、22は速度発電機である。23は前記パ
ワースイツチング回路21を介して発熱体である
電動機10の速度を制御する速度制御回路であ
る。Eは電源入力、Sは速度指示信号である。速
度制御回路23は、速度指示信号Sと速度発電機
22の出力に応じてスイツチング回路21及びブ
レーキ30を制御する。このように速度指示信号
Sによつて電動機10は起動、停止する。
第7図に、時間Tと回転数nとの関係の1例を
示す。
示す。
△t1:回転動作時間、△t2:停止動作時間
△t3:加速時間、△t4:減速時間とすると、
△t1と△t2は0.1秒〜60秒の範囲、
△t3と△t4は0.01秒〜6秒の範囲が望ましい。
第8図は他の実施例であり、第9図は第8図の
C−C′断面図、第10図は第8図のC−C′断面図
である。密閉容器1の回転を停止した時、凝縮部
においては、その上面の液膜は重力の影響により
降下するので、伝熱性能は向上する。しかし蒸発
部においては、内壁全体がいつも液膜で囲われて
いた方が、熱抵抗を小さくし、また限界熱流束を
向上させるためにも良い。そのためこの実施例に
おいては、蒸発部の密閉容器1内面を粗化し濡れ
を良くしたものである。11は粗化面である。こ
れとは逆に、凝縮部の密閉容器1内面は良く磨い
て平滑面にしておくのが良い。このようにすると
高速回転動作をしていた密閉容器1が停止する間
の低速回転時(記号n′)において、すでに凝縮部
においては、内面と液体2はスリツプして、第1
0図に示すごとく液体2は密閉容器1の下部に溜
る。これに対し蒸発部においては、内面が粗化さ
れているため、第9図に示すごとく低速回転時に
おいても液体2は密閉容器1の上面にへばり付い
ている。完全に停止した時でも、しばらくの間液
体2は密閉容器1円壁の上面に付着している。内
面の粗化度が大きい場合には、液体2をかき上げ
る効果が作用し、さらに効果が高まる。粗化する
方法として、蒸発面を酸化する方法をとつても良
い。
C−C′断面図、第10図は第8図のC−C′断面図
である。密閉容器1の回転を停止した時、凝縮部
においては、その上面の液膜は重力の影響により
降下するので、伝熱性能は向上する。しかし蒸発
部においては、内壁全体がいつも液膜で囲われて
いた方が、熱抵抗を小さくし、また限界熱流束を
向上させるためにも良い。そのためこの実施例に
おいては、蒸発部の密閉容器1内面を粗化し濡れ
を良くしたものである。11は粗化面である。こ
れとは逆に、凝縮部の密閉容器1内面は良く磨い
て平滑面にしておくのが良い。このようにすると
高速回転動作をしていた密閉容器1が停止する間
の低速回転時(記号n′)において、すでに凝縮部
においては、内面と液体2はスリツプして、第1
0図に示すごとく液体2は密閉容器1の下部に溜
る。これに対し蒸発部においては、内面が粗化さ
れているため、第9図に示すごとく低速回転時に
おいても液体2は密閉容器1の上面にへばり付い
ている。完全に停止した時でも、しばらくの間液
体2は密閉容器1円壁の上面に付着している。内
面の粗化度が大きい場合には、液体2をかき上げ
る効果が作用し、さらに効果が高まる。粗化する
方法として、蒸発面を酸化する方法をとつても良
い。
第11図は他の実施例であり、第12図は第1
1図のE−E′断面図である。これは密閉容器1内
面に溝が付いている場合である。12−aは溝
底、12−bは溝山を示す。溝山12−bの上面
を粗化すると、第12図に示すように溝山12−
b上面にも液体2がへばり付き、蒸発部において
は熱抵抗が著しく小さくなる。
1図のE−E′断面図である。これは密閉容器1内
面に溝が付いている場合である。12−aは溝
底、12−bは溝山を示す。溝山12−bの上面
を粗化すると、第12図に示すように溝山12−
b上面にも液体2がへばり付き、蒸発部において
は熱抵抗が著しく小さくなる。
第13図は第12図の変形例である。これは蒸
発部の溝底12−aの要所要所にかき上げ板13
を圧入し、液体2をかき上げ、溝山12−bの上
面を濡らすようにしたものである。第14図はか
き上げ板13の斜視図である。
発部の溝底12−aの要所要所にかき上げ板13
を圧入し、液体2をかき上げ、溝山12−bの上
面を濡らすようにしたものである。第14図はか
き上げ板13の斜視図である。
第15図は第13図の変形例である。第13図
の実施例では、溝底12−a内にかき上げ板13
を圧入したのみで、力を加えた時はずれ易い。こ
のためこの実施例においては、止めリング14に
よつてかき上げ板13をしつかりと固定するよう
になつている。止めリング14とかき上げ板13
は、第17図のように打ち抜きで一体加工して作
るのが良い。
の実施例では、溝底12−a内にかき上げ板13
を圧入したのみで、力を加えた時はずれ易い。こ
のためこの実施例においては、止めリング14に
よつてかき上げ板13をしつかりと固定するよう
になつている。止めリング14とかき上げ板13
は、第17図のように打ち抜きで一体加工して作
るのが良い。
第16図は他の実施例である。これは密閉容器
1内壁に毛細管作用を行なわせるための多孔物質
15を内張りした場合の例である。多孔物質15
内に蒸発性の液体2が含浸されているが、余剰の
液体2が多孔物質15上に浮んでいる。この余剰
の液体2は、蒸発部の限界熱流束を向上させるた
めに入れてあるのであるが、第16図に示すよう
に、かき上げ板13によつて液体2はかき上げら
れ、低速回転時および停止時においては、蒸発部
の上面の多孔物質15を良く濡らし限界熱流束は
さらに高まる。
1内壁に毛細管作用を行なわせるための多孔物質
15を内張りした場合の例である。多孔物質15
内に蒸発性の液体2が含浸されているが、余剰の
液体2が多孔物質15上に浮んでいる。この余剰
の液体2は、蒸発部の限界熱流束を向上させるた
めに入れてあるのであるが、第16図に示すよう
に、かき上げ板13によつて液体2はかき上げら
れ、低速回転時および停止時においては、蒸発部
の上面の多孔物質15を良く濡らし限界熱流束は
さらに高まる。
第18図は熱伝達装置の全熱抵抗(蒸発部の熱
抵抗+凝縮部の熱抵抗)と変数 Y=R・n/△t2(m/mm2)の関係を示す。
抵抗+凝縮部の熱抵抗)と変数 Y=R・n/△t2(m/mm2)の関係を示す。
ここで、Rは、熱伝達装置の内径、nは、回転
数、△t2は停止動作時間である。
数、△t2は停止動作時間である。
液体封入率(ヒートパイプ内容積に対する液体
の体積比)は0.2〜0.4の範囲の実験結果である。
の体積比)は0.2〜0.4の範囲の実験結果である。
n=0の時の全熱抵抗を1としている。Yが上
昇(nが上昇)すると熱伝達装置内部の液体が動
揺し、一種の強制対流効果により全熱抵抗は若干
Y=0の時より下がる。Yは104以上になると全
熱抵抗は急上昇する。これは凝縮部内壁に液体が
全面にへばりつき薄膜部が無くなるからである。
すなわちY=1〜104範囲で設計するのが良い。
昇(nが上昇)すると熱伝達装置内部の液体が動
揺し、一種の強制対流効果により全熱抵抗は若干
Y=0の時より下がる。Yは104以上になると全
熱抵抗は急上昇する。これは凝縮部内壁に液体が
全面にへばりつき薄膜部が無くなるからである。
すなわちY=1〜104範囲で設計するのが良い。
第19図は他の実施例で、出力軸を本体より切
り離し、出力軸を常に回転させておくことができ
るものである。この図において、20は分離され
た出力軸、21は連結体、6′はマグネツト、
7′は摩擦部である。
り離し、出力軸を常に回転させておくことができ
るものである。この図において、20は分離され
た出力軸、21は連結体、6′はマグネツト、
7′は摩擦部である。
円板8が実線矢印の方向に移動し、摩擦部7に
吸引された時には密閉容器1は停止する。円板8
が破線矢印の方向に移動し、摩擦部7′に吸引さ
れた時には密閉容器1は回転し、この回転力は連
結体21を介して、分離された出力軸20に伝わ
る。連結体21の重量を大きくしてフライホイー
ルにしておけば、分離された出力軸20の回転数
はほぼ一定に保てる。
吸引された時には密閉容器1は停止する。円板8
が破線矢印の方向に移動し、摩擦部7′に吸引さ
れた時には密閉容器1は回転し、この回転力は連
結体21を介して、分離された出力軸20に伝わ
る。連結体21の重量を大きくしてフライホイー
ルにしておけば、分離された出力軸20の回転数
はほぼ一定に保てる。
以上述べたように、本発明は、回転式熱伝達装
置の回転を間欠的に停止させ、熱伝達装置を構成
する中空容器の内壁面にへばり付いている液体を
降下させることにより凝縮熱抵抗を大幅に向上さ
せることができる。
置の回転を間欠的に停止させ、熱伝達装置を構成
する中空容器の内壁面にへばり付いている液体を
降下させることにより凝縮熱抵抗を大幅に向上さ
せることができる。
第1図は従来の熱伝達装置の構成図、第2図は
第1図のA−A′断面図、第3図は本発明の一実
施例の構成図、第4図は第3図の熱伝達装置の回
転を停止した時の動作原理図、第5図は第4図の
B−B′断面図、第6図は同じく制御ブロツクを
示す図、第7図は制御特性を示す図である。第8
図は他の実施例、第9図、第10図はそれぞれ第
8図のC−C′断面図、D−D′断面図、第11図は
他の実施例、第12図は第11図のE−E′断面
図、第13図は変形例、第14図は第13図に用
いるかき上げ板の斜視図、第15図、第16図は
変形実施例、第17図は、第15図、第16図に
用いるかき上げ板の展開図である。第18図は本
発明の熱伝達装置の全熱抵抗と変数Yの関係を示
す図、第19図は本発明の他の実施例を示す図で
ある。 1…密閉容器、2…液体、3…蒸気空間部、4
…冷却器、5…本体、6…電磁コイル(マグネツ
ト)、7…摩擦部、8…円板、9…ボス、10…
発熱体(電動機)、11…粗化面、12−a…溝
底、12−b…溝山、13…かき上げ板、14…
リング、15…多孔物質、20…出力軸、21…
連結体、30…ブレーキ。
第1図のA−A′断面図、第3図は本発明の一実
施例の構成図、第4図は第3図の熱伝達装置の回
転を停止した時の動作原理図、第5図は第4図の
B−B′断面図、第6図は同じく制御ブロツクを
示す図、第7図は制御特性を示す図である。第8
図は他の実施例、第9図、第10図はそれぞれ第
8図のC−C′断面図、D−D′断面図、第11図は
他の実施例、第12図は第11図のE−E′断面
図、第13図は変形例、第14図は第13図に用
いるかき上げ板の斜視図、第15図、第16図は
変形実施例、第17図は、第15図、第16図に
用いるかき上げ板の展開図である。第18図は本
発明の熱伝達装置の全熱抵抗と変数Yの関係を示
す図、第19図は本発明の他の実施例を示す図で
ある。 1…密閉容器、2…液体、3…蒸気空間部、4
…冷却器、5…本体、6…電磁コイル(マグネツ
ト)、7…摩擦部、8…円板、9…ボス、10…
発熱体(電動機)、11…粗化面、12−a…溝
底、12−b…溝山、13…かき上げ板、14…
リング、15…多孔物質、20…出力軸、21…
連結体、30…ブレーキ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 回転体の発熱部を、該回転体と共に回転する
密閉容器内に封入された液体の蒸発および凝縮作
用により冷却する熱伝達装置において、前記密閉
容器の回転速度の制御手段を設け、該制御手段
は、急激に立上がつて一定回転速度を所定時間継
続し、その後急激に立下がつて零になるような回
転と停止の繰り返し動作を前記密閉容器に付与す
るものであることを特徴とする熱伝達装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の熱伝達装置にお
いて、前記回転と停止の繰り返し時間は、夫々一
定間隔にしたことを特徴とする熱伝達装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58032725A JPS59158988A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 熱伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58032725A JPS59158988A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 熱伝達装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59158988A JPS59158988A (ja) | 1984-09-08 |
JPS6315519B2 true JPS6315519B2 (ja) | 1988-04-05 |
Family
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Citations (3)
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JPS54109109A (en) * | 1978-02-15 | 1979-08-27 | Fuji Electric Co Ltd | Heat-pipe cooling type rotary machine |
JPS5728988A (en) * | 1980-07-25 | 1982-02-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat transmission controller |
-
1983
- 1983-03-02 JP JP58032725A patent/JPS59158988A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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JPS59158988A (ja) | 1984-09-08 |
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