JPH0612367Y2 - 二相流吸熱器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は宇宙機や宇宙基地に設置した機器の冷却に用い
る二相流吸熱器に関するものである。

［従来の技術］ 従来、第６図〜第８図に示すように、宇宙機や宇宙基地
１内に設置した機器２を冷却する場合、宇宙機や宇宙基
地１内部の温度上昇を防止するために、二相流吸熱器３
と放熱凝縮器４との間に熱媒体を循環させる二相流排熱
ループによって機器２を冷却することが考えられてい
る。

上述の装置では、二相流吸熱器３の吸熱板７上に機器２
等の発熱体を載置し、機器２及び二相流吸熱器３の周囲
に断熱材8a,8bを配設し、枠状の圧下固着装置９によっ
て断熱材8a,8bを介して機器２と二相流吸熱器３とを圧
下固着し、凝縮液化した熱媒体を管路５より二相流吸熱
器３の液体流路10に流入させる。

熱媒体は液体流路10からウィック材11に浸透し、該ウィ
ック材11より棧状に形成したウィック材12内を毛細管現
象によって進行し、吸熱板７裏面に設けた溝13に至り、
機器２の熱によって蒸発気化し機器２を冷却する。

蒸発気化した熱媒体は管路６から放熱凝縮器４へ流入
し、機器２から吸収した熱を宇宙空間に放出した後、再
び凝縮液化される。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、上述の二相流吸熱器３は液体流路10を形成する
ために底板14に突起部15を有しているので、二相流吸熱
器３の底板14に接する断熱材8bに前記突起部15と嵌合可
能な溝16を設ける必要があるが、液体流路10内を流通す
る凝縮液化した熱媒体が機器２以外の熱を吸収しないよ
うにするために、突起部15と溝16との嵌合部に間隙が生
じないように精度を保たなければならないので、溝16を
形成する際に高度の加工技術を要する。

また、二相流吸熱器３を保守点検のために着脱する場
合、前期突起部15と溝16との嵌合が強固であるために二
相流吸熱器３を容易に着脱することができない。

本考案は上述の問題を解決するもので平板状の二相流吸
熱器を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案のうち、第１の考案は一側に吸熱板17をまた他側
に該吸熱板17に対し平行な底板18を有する中空構造の平
板状の容器19と、該容器19の周方向の３辺に対峙し且つ
前記の吸熱板17と底板18の容器19の残りの１辺とにそれ
ぞれ当接するように容器19内に設けた液体流路隔壁20に
より形成される容器19の周方向の３辺に沿って延びる液
体流路21と、前記の吸熱板17と底板18と容器19の液体流
路21が形成されていない周方向の１辺と液体流路隔壁20
とにそれぞれ当接するように液体流路隔壁20の内方に設
けた容器19の中心線に平行な一対の蒸気流路隔壁22,22
間に形成される蒸気流路23と、前記の吸熱板17と底板18
と液体流路隔壁20と蒸気流路隔壁22とにより囲まれる各
空間内に吸熱板17と底板18とに当接するように略等間隔
に配設された液体流路隔壁20から蒸気流路隔壁22に向っ
て延びる複数の桟状のウィック材24と、隣接するウィッ
ク材24,24間に該ウィック材24,24と前記の底板18とに当
接するようにそれぞれ配設されたウィック材29と、容器
19の外部から前記の流体流路21へ連通する流体供給管路
32と、前記の蒸気流路23から容器19の外部へ連通する流
体排出管路33とを備え、前記の隣接するウィック材24,2
4と吸熱板17とウィック材29とにより形成される気化部2
7の頂部をなす吸熱板17に複数の溝25を設け、前記のウ
ィック材29によりなる浸透部26と流体流路21とを連通す
る連通口28を液体流路隔壁20に穿設し、前記の気化部27
と蒸気流路23とを連通する連通孔30を蒸気流路隔壁22に
穿設している。

本考案のうち、第２の考案は、第１の考案において気化
部27の頂部をなす吸熱板17に複数の溝25を設けることに
代え、吸熱板17の気化部27の頂部をなす部分に所要の厚
さを有するウィック材35を固着し、該ウィック材35を桟
状のウィック材24にそれぞれ当接させている。

［作用］ 本考案のうち、第１の考案は平板状の容器内に形成した
液体流路に凝縮液化した熱媒体を流入させると、該熱媒
体はウィック材に浸透するとともに毛細管現象によって
棧状のウィック材内部を進行して気化室頂部の溝に至
り、蒸発気化して熱を吸収する。

本考案のうち、第２の考案では、平板状の容器内に形成
した液体流路に凝縮液化した熱媒体を流入させると、該
熱媒体は底板に固着したウィック材に浸透するとともに
毛細管現象によって棧状のウィック材内部を進行して吸
熱板の下面に固着したウィック材に浸透し、蒸発気化し
て熱を吸収する。

本考案の装置は平板状であるため、断熱材に特別な加工
を施すことなく、容易に外部から二相流吸熱器を熱的に
遮蔽することができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明する。

第１図から第４図は本考案のうち、第１の考案の一実施
例であり、図中第７図と同一の符号を付した部分は同一
物を表わしている。

吸熱板17と底板18とを平行に配設し、該吸熱板17と底板
18との周縁部間を密閉して平板状の容器19を形成し、該
容器19の内部に周方向の３辺に延びる隔壁20を設けて液
体流路21を形成し、前記隔壁20の内側に容器19中心線と
平行な方向に延びる隔壁22を設けて蒸気流路23を形成
し、該蒸気流路23の頂部をなす吸熱板17の下面に容器19
中心線に沿って延びる板状の緩衝板34を固着する。

前記液体流路21と蒸気流路23との間の空間に棧状のウィ
ック材24をその頂部及び基部が前記吸熱板17と底板18と
にそれぞれ当接し得るよう所要数挿入する。

所要の厚みを有するウィック材29を前記各ウィック材24
に当接し得るように前記底板18に固着して底板18側に浸
透部26を、また、吸熱板17側に気化部27を形成し、該気
化部27の頂部をなす前記吸熱板17下面に所要形状の溝25
を複数設ける。

前記隔壁20下部に連通口28を開口して液体流路21と浸透
部26とを連通させ、前記隔壁22上部に連通口30を開口し
て気化部27と蒸気流路23とを連通させて二相流吸熱器31
を形成する。

前記液体流路21に図示されていない放熱凝縮器出口と連
通する液体供給管路32を接続し、前記蒸気流路23に図示
されていない放熱凝縮器入口と連通する液体排出管路33
を接続する。

上述の構成によれば、第４図に示すように二相流吸熱器
31の吸熱板17上に機器２等の発熱体を載置し、機器２及
び二相流吸熱器３の周囲に断熱材8a,8bを配設し、枠状
の圧下固着装置９によって断熱材8a,8bを介して機器２
と二相流吸熱器31とを圧下固着する。

二相流吸熱器31の底板18は平坦に形成されているので断
熱材8bに特別な加工を施すことなく容易に二相流吸熱器
31を外部から熱的に遮蔽することができる。

機器２を冷却する際には、凝縮液化した熱媒体を管路32
より液体流路21に流入させる。

熱媒体は図示されていないポンプによって加圧されてお
り、連通口28からウィック材29に浸透し、毛細管現象に
よってウィック材29から棧状に形成したウィック材24内
部を進行して吸熱板17に設けた溝25に流入する。

一方、吸熱板17は該吸熱板17に圧下固着した機器２の熱
によって昇温されており、溝25に流入した熱媒体は機器
２の熱を吸収することによって蒸発気化する。

蒸発気化した熱媒体は連通口30より蒸気流路23に流入
し、管路33を介して図示されていない放熱凝縮器へ流入
し、機器２から吸収した熱を宇宙空間に放出した後、凝
縮液化される。

このとき、緩衝板34は左右の気化した熱媒体が連通口30
から蒸気流路23に流入する際に、対向し、互いに干渉す
るのを防止する。

二相流吸熱器31を保守点検する際には圧下固着装置９を
開放し、機器２と二相流吸熱器31との圧下固着を解除
し、断熱材８及び機器２を移動後、二相流吸熱器31を取
り外す。

二相流吸熱器31の底板18と断熱材8bの上面とは平坦に形
成されているので、容易に二相流吸熱器31を取り外すこ
とができる。

また、容器19内部の周方向の３辺に延びる液体流路21内
を流れる凝縮液化した熱媒体の液温は気化部27内の蒸発
気化した熱媒体の温度より10数度低いので、容器19周縁
部から外部への放熱を少なくすることができる。

更に液体流路21内を流れる凝縮液化した熱媒体に気化部
27内の熱を隔壁20を介して吸熱させて、熱媒体を飽和温
度近傍まで予温することができる。

第５図は本考案のうち、第２の考案の一実施例であり、
図中、第１図から第４図と同一符号を付した部分は同一
物を表わしている。

本実施例では気化部27の頂部をなす吸熱板17下面に溝25
を設ける代わりに吸熱板17下面にウィック材35を固着
し、該ウィック材35下面を棧状に形成したウィック材24
の頂部に当接させたものである。

上述の構成によれば、ウィック材29に浸透した凝縮液化
した熱媒体は、毛細管現象によってウィック材29から棧
状に形成したウィック材24内部を進行してウィック材35
に浸透する。

一方、吸熱板は前記第１の考案の一実施例と同様に昇温
されているため、ウィック材35に浸透した熱媒体は蒸発
気化する。

上述したように本実施例も前記第１の考案の一実施例と
同様な作用を奏し得る。

尚、本考案の二相流吸熱器は、上述の実施例にのみ限定
されるものではなく、本装置の蒸気流路に気体を流入さ
せて液体流路に液体を流出させる放熱凝縮器として使用
すること等、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において
種々変更を加え得ることは勿論である。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案の二相流吸熱器によれば、
下記の如き優れた作用効果を奏し得る。

1) 二相流吸熱器底板が平坦な形状であるので、断熱材
に特殊な加工を行う必要がなく、二相流吸熱器を断熱材
から容易に着脱でき、二相流吸熱器と外部との熱的遮蔽
性を向上することができる。

2) 容器内部の周方向に液体流路を設けているので、該
液流路を流れる気化室内の温度より液温の低い凝縮液化
した熱媒体によって二相流吸熱器から外部への放熱を少
なくすることができる。

3) 吸熱板による吸熱作用を主眼として、容器の外部に
おいて熱を捨てるようにしているので、大形機器の冷却
や、放熱器を離れた位置に設ける場合に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のうち、第１の考案の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図のII-II矢視図、第３図は第１図
のIII-III矢視図、第４図は第１の考案の二相流吸熱器
と機器及び断熱材との圧下固着を示す断面図、第５図は
本考案のうち第２の考案の一実施例を示す説明図、第６
図は従来型の二相流吸熱器を示す説明図、第７図は従来
型の二相流吸熱器と機器及び断熱材との圧下固着を示す
断面図、第８図は従来より考えられている宇宙基地に設
置した機器の冷却装置の回路図である。 図中、17は吸熱板、18は底板、19は容器、20は流体流路
隔壁、21は流体流路、22は蒸気流路隔壁、23は蒸気流
路、24,29,35はウィック材、25は溝、26は浸透部、27は
気化部、28,30は連通口、29はウィック材、32は流体供
給管路、33は流体排出管路を示す。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一側に吸熱板(17)をまた他側に該吸熱板(1
   7)に対し平行な底板(18)を有する中空構造の平板状の容
   器(19)と、該容器(19)の周方向の３辺に対峙し且つ前記
   の吸熱板(17)と底板(18)の容器(19)の残りの１辺とにそ
   れぞれ当接するように容器(19)内に設けた液体流路隔壁
   (20)により形成される容器(19)の周方向の３辺に沿って
   延びる液体流路(21)と、前記の吸熱板(17)と底板(18)と
   容器(19)の液体流路(21)が形成されていない周方向の１
   辺と液体流路隔壁(20)とにそれぞれ当接するように液体
   流路隔壁(20)の内方に設けた容器(19)の中心線に平行な
   一対の蒸気流路隔壁(22),(22)間に形成される蒸気流路
   (23)と、前記の吸熱板(17)と底板(18)と液体流路隔壁(2
   0)と蒸気流路隔壁(22)とにより囲まれる各空間内に吸熱
   板(17)と底板(18)とに当接するように略等間隔に配設さ
   れた液体流路隔壁(20)から蒸気流路隔壁(22)に向って延
   びる複数の桟状のウィック材(24)と、隣接するウィック
   材(24),(24)間に該ウィック材(24),(24)と前記の底板(1
   8)とに当接するようにそれぞれ配設されたウィック材(2
   9)と、容器(19)の外部から前記の流体流路(21)へ連通す
   る流体供給管路(32)と、前記の蒸気流路(23)から容器(1
   9)の外部へ連通する流体排出管路(33)とを備え、前記の
   隣接するウィック材(24),(24)と吸熱板(17)とウィック
   材(29)とにより形成される気化部(27)の頂部をなす吸熱
   板(17)に複数の溝(25)を設け、前記のウィック材(29)に
   よりなる浸透部(26)と流体流路(21)とを連通する連通口
   (28)を液体流路隔壁(20)に穿設し、前記の気化部(27)と
   蒸気流路(23)とを連通する連通口(30)を蒸気流路隔壁(2
   2)に穿設したことを特徴とする二相流吸熱器。
2. 【請求項２】請求項１に記載した二相流吸熱器におい
   て、気化部(27)の頂部をなす吸熱板(17)に複数の溝(25)
   を設けることに代え、吸熱板(17)の気化部(27)の頂部を
   なす部分に所要の厚さを有するウィック材(35)を固着
   し、該ウィック材(35)を桟状のウィック材(24)にそれぞ
   れ当接させたことを特徴とする二相流吸熱器。