JPH0245659Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はヒートパイプ、特に、保温式湯沸かし
ポツトの加熱手段として適したヒートパイプに関
する。

（従来の技術） 一般に、ヒートパイプは銅その他の良伝熱材料
に比べて著しく熱伝導体性が良く、加熱効率を著
しく高めることができることから、加熱手段とし
てヒートパイプを採用した電気ポツトや電気魔法
瓶が、例えば、実開昭48−75965号公報や実公昭
57−55784号公報にて提案されている。これらの
湯沸かしポツトにおいては、直管状ヒートパイプ
が一重あるいは二重容器からなるポツト本体にそ
の底を貫通して立設されており、ポツト本体外に
突出したヒートパイプの一端（加熱部）をそれに
装着した電気ヒータで加熱することによつて、ヒ
ートパイプ内部に封入された作動液を蒸発させ、
その蒸気がポツト本体内に突出した他端側（放熱
部）に移動して、そこで蒸気が放熱してポツト本
体内部の液体を加熱し、それ自体は凝縮してヒー
トパイプの内壁を伝つて加熱部へ戻り、そこで再
び加熱されて蒸発するという動作が繰り返され
る。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、直管状ヒートパイプを保温式湯
沸かしポツトに適用する場合、ワツト密度の小さ
いヒータを採用できるようにヒートパイプの管径
を大きくすると、ヒートパイプ取り付け用の開口
部の径が大きくなるため、ポツト本体を断熱構造
にしても開口部からの放熱量が大きくなり、また
ヒートパイプ自体の熱伝導性が真空の熱伝導性よ
り高いため、ポツトの保温力が著しく低下すると
いう問題がある。

これを防止するには、ヒートパイプの管径を小
さくすれば良いが、ヒートパイプの管径を小さく
すればする程ヒータのワツト密度を大きくしなけ
ればならないため、ヒータの寿命が著しく短くな
るという問題がある。

また、ヒートパイプは、その加熱効率を高める
ため、銅その他の熱伝導率の良い材料で形成され
るが、銅製のヒートパイプを魔法瓶に適用した場
合、魔法瓶内部に突出したヒートパイプが錆たり
腐食することによつて緑青を生じ、これが魔法瓶
内部の湯等に溶出する恐れがあるという問題があ
つた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、前記問題を解決する為、基本的に
は、ヒートパイプの放熱部を小径とする一方、加
熱部を大径としたものである。

このように構成すると、放熱部の外径を小さく
できるためポツト本体のヒートパイプ取り付け用
開口部を小さくでき、ポツトの保温力の低下を防
止することができると共に、加熱部の外径を大き
くできるためヒータのワツト密度を小さくでき
る。

しかし、この構造では、加熱部を大径にする
と、電気ヒータのワツト密度を小さくすると同時
に、大容量の電気ヒータを採用できるが、誤つて
空焚きすると、ヒートパイプの内部圧力が異常に
上昇して爆発し易くなるという新たな問題を生じ
る。本考案は、この問題を解決する手段として、
ヒートパイプの加熱部の下部開口部を閉塞する底
部材をロウ材で接合して防爆機構を設けるように
したものである。しかも、加熱部を大径にする
と、作動液の底からの水位が低くなつて作動液と
ヒータとの対向面積が小さくなり、伝熱面積を十
分に確保できなくなることから、これを防止する
ため、加熱部の径に応じて底部材の中央部を加熱
部の内側へ突出させて上げ底にするようにしてい
る。

また、前記構造では、放熱部の内径がある程度
小さくなると、内部の水や湯を捨てるためポツト
本体を倒立させた場合に、ポツトを正立状態に戻
しても放熱部に流入した作動液が放熱部に滞留
し、放熱部が閉塞されてヒートパイプとしての機
能を失うという現象を生じるという新たな問題を
も生じる。この現象は、放熱部の内径が約８mm以
下になると著しい。

本考案は、放熱部を小径にすることによつて生
じる新たな問題を、放熱部と加熱部とを接続する
肩部の内壁面と放熱部の内壁面とがなく角度θを
鈍角となすことによつて解決している。角度θを
鈍角にする手段としては、例えば、肩部と放熱部
との接続部を内側に向かつて凸状に湾曲させた構
造、肩部を朝顔状に形成した構造、あるいは肩部
をテーパ状に形成した構造などが採用できる。

しかし、この場合でも、放熱部の内径がより小
さくなると十分に対応できなくなる恐れがあるこ
とから、本考案においては、前記問題をより確実
に解決するため、前記角度θを鈍角にするだけで
なく、ヒートパイプ内に放熱部の内径より小径の
球体を封入するようにしている。

さらに、熱伝導を向上させるため、銅などを採
用した場合に生じる問題を解決する手段として、
ヒートパイプの放熱部をステンレス鋼で被覆する
ようにしたものである。

（作用） 本考案に係るヒートパイプは、加熱部をそれに
装着した電気ヒータで加熱すると、ヒートパイプ
内部に封入された作動液が蒸発し、その蒸気はポ
ツト本体内に突出した放熱部に移動して、そこで
放熱部の管壁を介してポツト本体内の水その他の
液体と熱交換して、ポツト本体内部の液体を加熱
し、それ自体は凝縮して放熱部の内壁を伝つて加
熱部へ戻り、そこで再び吸熱して蒸発するという
サイクルを繰り返す。

この場合、底部材と加熱部の下部開口部との接
合部のロウ材は、万一空焚きが行われヒートパイ
プの内部圧力がある程度上昇した場合に破損し、
それによつて生じる底部材と加熱部の下部開口部
との〓間から内部の蒸気を放出させ、ヒートパイ
プの爆発を未然に防止する役割を果たす。

また、底部材の中央部を加熱部の内側へ突出さ
せて上げ底にした構造は、作動液のヒータとの伝
熱面積を大きくする役割を果たし、これが熱輸送
の立ち上がりを速める効果をもたらす。

さらに、ヒートパイプの小径の放熱部はポツト
のヒートパイプ取り付け部での伝熱面積を小さく
し、大径の加熱部は電気ヒータの取付面積を大き
くする役割を果たしている。また、ヒートパイプ
の肩部の内壁面と放熱部の内壁面とのなす角度θ
を鈍角となすことによつて、小径の放熱部に流入
した作動液が加熱部側へ流出し易くし、かつ、ヒ
ートパイプ内部に封入した放熱部の内径より小径
の球体が作動液の放熱部から加熱部への流出を促
進する役割を果たしている。

（実施例） 以下、本考案の実施例を示す図面を参照して本
考案を具体的に説明する。

第１図は本考案に係るヒートパイプをガラス製
両口魔法瓶からなる湯沸かしポツト本体の底開口
部２０にシリコンゴムなどのシール材を介して取
り付けた状態を示し、１はヒートパイプ、２は内
容器、３はその外容器で、内容器２の外壁面には
銀メツキが施され、内外両容器間に形成される空
間４は真空断熱してある。

ヒートパイプ１は、肉厚の薄い小径のパイプか
らなる放熱部５と、肉厚が薄くそれより大径のパ
イプからなる放熱部６とからなり、内部に放熱部
５の内径よりも小径の球体１８を入れた後、加熱
部６の底に底部材１２をロウ付けし、その排気口
１２ａを介して真空排気処理後、作動液を注入
し、排気口１２ａを封止することによつて形成さ
れている。作動液としては、万一ヒートパイプ１
が破損しても人体に害を及ぼすことが無い液体、
例えば、水が使用されている。

放熱部形成用パイプと加熱部形成用パイプは、
いずれも熱伝導性の良い金属材料、例えば、銅で
形成され、加熱部形成用パイプの一端を絞り加工
して形成した肩部７の開口部に放熱部形成用パイ
プをロウ付けその他の手段により接合することに
より一体化されている。肩部７と放熱部５との接
続部を、半径Ｒで内側に向かつて凸状に湾曲させ
て、放熱部５の内壁面５ａと肩部７の内壁面７ａ
とのなす角度θを鈍角にしてある。

加熱部６の外壁にはシーズヒータ８がロウ付け
され、該シーズヒータ８の外側にロウ付けされた
伝熱板９には、シーズヒータ８の動作制御および
空焚きによるヒートパイプ１の過熱および爆発防
止のため、サーモスタツト１０および温度ヒユー
ズ１１がそれぞれ装着されている。１４はシリコ
ンゴム等からなるシール部材である。

また、空焚きによるヒートパイプ１の爆発防止
のため、加熱部６の下部開口部を閉鎖する底部材
１２は溶融温度の低いロウ材で接合されている。
この底部材１２は、その中央部を加熱部６の内側
に突出させて上げ底にしてあり、これによつて作
動液の封入量を少なくして熱輸送の立ち上がりを
速めると同時に、作動液の液面を高めてヒータと
の伝熱面積を大きくしてある。

また、放熱部５はその全長に渡つてステンレス
鋼製パイプ１３で被覆してある。なお、放熱部５
が魔法瓶内の液体に触れる部分だけを被覆するよ
うにしても良く、また、放熱部の材質が腐食する
恐れのない材料であれば必ずしもステンレス鋼で
被覆する必要はない。

この実施例によれば、放熱部５の直径が小さい
ので両口魔法瓶からなる湯沸かしポツト本体の底
開口部２０の内径を小さくでき、従つて底開口部
２０から放熱を減少させることができると同時
に、加熱部６の直径が大きいためワツト密度の小
さなヒータを装着でき、ヒータの寿命を長くする
ことができる。

また、角度θが鈍角であることと、内部に放熱
部の内径よりも小径の球体１８が封入されている
こととが相まつて、放熱部５の直径を小さくして
も放熱部内に作動液が滞留する現象が起こらず、
ヒートパイプ１が機能を喪失するという不測の事
態が発生することが無い。

さらに、ヒートパイプが銅で形成されている場
合でも、その放熱部がステンレス鋼で被覆されて
いるため、魔法瓶内に突出したヒートパイプ１が
錆たり腐食するのが防止される。

第２図は本考案に係るヒートパイプを一重容器
１５と外装体１６との間に断熱材１７を配設して
なる湯沸かしポツトに適用した他の実施例を示
し、ヒートパイプ１は、肩部７をテーパ状に形成
して放熱部５の内壁面５ａと肩部７の内壁面７ａ
とのなす角度θを鈍角に形成し、かつ、内部に放
熱部５の内径より小さな直径の球体１８を封入し
たもので、底部材１２が平坦にしてある点を除
き、実質的に第１図の実施例のものと同じ構成を
有している。

この実施例においても、第１図の実施例と同様
な効果が得られる。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案によれば、湯沸か
しポツトに形成するヒートパイプ取り付け用開口
部の直径を小さくでき、従つて該開口部からの放
熱を減少させ保温力を高めることができると同時
に、ヒータ取付面積を大きくできるためワツト密
度の小さなヒータを使用でき、ヒータの寿命を長
くすることができる。

また、万一空焚きが行われた場合でも、底部材
と加熱部の下部開口部との接合部が破損し易いロ
ウ材であるため、ヒートパイプの内部圧力がある
程度上昇すると、底部材が外れて加熱部との間に
〓間を生じ、そこから内部の蒸気が放出されるた
め、ヒートパイプの爆発を未然に防止できる。

さらに、放熱部の内壁面と肩部の内壁面とがな
す角度θを鈍角にしてあることと、内部に封入さ
れた放熱部の内径よりも小径の球体が湯沸かしポ
ツトの倒立、正立に応じて放熱部と加熱部との間
を自由に移動することによつて、放熱部の直径を
小さくしても放熱部内に流入した作動液を加熱部
へ確実に流出させることができ、従つて、作動液
が放熱部に滞留してヒートパイプの機能を喪失す
るという現象を防止できる。

また、底部材の中央部を加熱部の内側へ突出さ
せて上げ底にすることによつて、作動液とヒータ
との伝熱面積を大きくでき。熱輸送の立ち上がり
を速めることができる。

さらに、放熱部をステンレス鋼で被覆すること
によつて、ヒートパイプを銅などで形成しても錆
たり腐食するのを防止できる、など優れた効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るヒートパイプの一実施例
を示す部分切り欠き断面図、第２図は本考案の他
の実施例を示す部分切り欠き断面図である。 １……ヒートパイプ、２……内容器、３……外
容器、４……空間、５……放熱部、５ａ……放熱
部内壁面、６……加熱部、７……肩部、７ａ……
肩部内壁面、８……シーズヒータ、９……伝熱
板、１０……サーモスタツト、１１……温度ヒユ
ーズ、１２……底部材、１３……ステンレス鋼製
パイプ、１８……球体。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 小径の放熱部と、該放熱部と一体化され電気
   ヒータを備えた大径の加熱部とからなり、前記
   加熱部の下部開口部を閉鎖する底部材をロウ材
   で接合して防爆機構を設けると共に、前記放熱
   部と加熱部とを接続する肩部の内壁面と放熱部
   の内壁面とがなく角度θを鈍角となし、かつ、
   前記放熱部の内径より小径の球体を封入してな
   ることを特徴とする電気ポツト用ヒートパイ
   プ。 (2) 前記放熱部がステンレス鋼で被覆されている
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の電気ポツ
   ト用ヒートパイプ。 (3) 前記底部材の中央部を加熱部の内側へ突出さ
   せて上げ底にしてなる実用新案登録請求の範囲
   第１項または第２項記載の電気ポツト用ヒート
   パイプ。