JPH06194075A - 蒸発器用ウイック - Google Patents
蒸発器用ウイックInfo
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- JPH06194075A JPH06194075A JP4342411A JP34241192A JPH06194075A JP H06194075 A JPH06194075 A JP H06194075A JP 4342411 A JP4342411 A JP 4342411A JP 34241192 A JP34241192 A JP 34241192A JP H06194075 A JPH06194075 A JP H06194075A
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
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- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 毛細管力が有効に活用され、流体の圧力損失
が小さいウイックを実現する。 【構成】 複数設けられた細孔の内壁が蒸発器の両端に
それぞれ接続された液路７から蒸気路５に向けて直線状
に形成されたウイック１ａによって、毛細管力６が流体
輸送方向にのみ働くため、毛細管力６が有効に利用さ
れ、また、上記内壁に流体の流れを妨げる障害物がない
ため、圧力損失が小さく、流体の効率的な輸送が可能に
なるとともに、キャピラリーポンプループに適用した場
合には高い熱輸送能力を得ることが可能となる。
が小さいウイックを実現する。 【構成】 複数設けられた細孔の内壁が蒸発器の両端に
それぞれ接続された液路７から蒸気路５に向けて直線状
に形成されたウイック１ａによって、毛細管力６が流体
輸送方向にのみ働くため、毛細管力６が有効に利用さ
れ、また、上記内壁に流体の流れを妨げる障害物がない
ため、圧力損失が小さく、流体の効率的な輸送が可能に
なるとともに、キャピラリーポンプループに適用した場
合には高い熱輸送能力を得ることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二相流熱交換システム
であるキャピラリーポンプループの蒸発器に適用される
蒸発器用ウイックに関する。
であるキャピラリーポンプループの蒸発器に適用される
蒸発器用ウイックに関する。
【０００２】
【従来の技術】キャピラリーポンプループは、図６
（ａ）に示すように蒸発器１０とラジエータ１１が設け
られ、その間が配管により接続されてループを形成する
ものであり、ウイック１の毛細管力６により吸引した作
動液体３に熱負荷２を与えて蒸気４とし、作動流体を循
環させて熱輸送を行なうものである。
（ａ）に示すように蒸発器１０とラジエータ１１が設け
られ、その間が配管により接続されてループを形成する
ものであり、ウイック１の毛細管力６により吸引した作
動液体３に熱負荷２を与えて蒸気４とし、作動流体を循
環させて熱輸送を行なうものである。
【０００３】上記蒸発器１０は、ステンジャータイプの
場合、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように両端にそれぞれ
液体入口１３と蒸気出口１４が設けられたグルーブチュ
ーブ１２の中心部にウイック１が設けられて形成されて
いる。
場合、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように両端にそれぞれ
液体入口１３と蒸気出口１４が設けられたグルーブチュ
ーブ１２の中心部にウイック１が設けられて形成されて
いる。
【０００４】従来のキャピラリーポンプループの蒸発器
のウイックは、図７（ａ）に示す焼結体構造のウイック
０１ａ、あるいは図７（ｂ）に示す繊維メッシュ構造の
ウイック０１ｂであった。これらウイックは、蒸発器１
０に熱負荷２がかかると、作動液体は熱負荷２側で蒸発
し始め、その蒸気は蒸気路５へと輸送される。また、作
動液体は随時液路７から補給され熱負荷２側へ輸送され
る。
のウイックは、図７（ａ）に示す焼結体構造のウイック
０１ａ、あるいは図７（ｂ）に示す繊維メッシュ構造の
ウイック０１ｂであった。これらウイックは、蒸発器１
０に熱負荷２がかかると、作動液体は熱負荷２側で蒸発
し始め、その蒸気は蒸気路５へと輸送される。また、作
動液体は随時液路７から補給され熱負荷２側へ輸送され
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のキャピラリーポ
ンプループの蒸発器に適用されるウイックにおいては、
前記のようにウイック細孔壁が粒子状あるいはメッシュ
状であった。ウイックの毛細管力は細孔壁面に沿う方向
に発生するため、ウイックが粒子状あるいはメッシュ状
の細孔壁の場合には、壁面が必ずしも液体の輸送方向に
向いているとは限らず、毛細管力が有効に活用されてい
なかった。
ンプループの蒸発器に適用されるウイックにおいては、
前記のようにウイック細孔壁が粒子状あるいはメッシュ
状であった。ウイックの毛細管力は細孔壁面に沿う方向
に発生するため、ウイックが粒子状あるいはメッシュ状
の細孔壁の場合には、壁面が必ずしも液体の輸送方向に
向いているとは限らず、毛細管力が有効に活用されてい
なかった。
【０００６】また、粒子状あるいはメッシュ状の細孔壁
のウイックの場合には、液体の輸送方向に沿った何重も
の壁面による抵抗が生じるため、ウイック内の圧力損失
が大きかった。本発明は上記の課題を解決しようとする
ものである。
のウイックの場合には、液体の輸送方向に沿った何重も
の壁面による抵抗が生じるため、ウイック内の圧力損失
が大きかった。本発明は上記の課題を解決しようとする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の蒸発器用ウイッ
クは、蒸発器の両端にそれぞれ接続された流体の液路か
ら蒸気路に向かってその内壁が直線状に形成された細孔
が複数設けられたことを特徴としている。
クは、蒸発器の両端にそれぞれ接続された流体の液路か
ら蒸気路に向かってその内壁が直線状に形成された細孔
が複数設けられたことを特徴としている。
【０００８】
【作用】本発明のウイックにおいては、ウイックの細孔
の内壁が流体の輸送方向に沿って直線状であり、流体の
輸送方向にのみ毛細管力が生じるため、毛細管力の有効
利用が可能となる。また、上記細孔の内壁には、流体の
輸送を妨げる障害物がないため、ウイック内の圧力損失
を低く押えられる。
の内壁が流体の輸送方向に沿って直線状であり、流体の
輸送方向にのみ毛細管力が生じるため、毛細管力の有効
利用が可能となる。また、上記細孔の内壁には、流体の
輸送を妨げる障害物がないため、ウイック内の圧力損失
を低く押えられる。
【０００９】上記により、流体の効率的な輸送が可能と
なり、キャピラリーポンプループに適用した場合には、
高い熱輸送能力を得ることができる。
なり、キャピラリーポンプループに適用した場合には、
高い熱輸送能力を得ることができる。
【００１０】
【実施例】本発明の第１実施例を図１に示す。図１に示
す本実施例のウイック１ａは、それぞれの面が互いに対
向しそれぞれの面間が一定間隔に保たれて配設された複
数枚の平板により平板状細孔壁が形成されている。
す本実施例のウイック１ａは、それぞれの面が互いに対
向しそれぞれの面間が一定間隔に保たれて配設された複
数枚の平板により平板状細孔壁が形成されている。
【００１１】上記において、蒸発器に熱負荷２がかかる
と、作動液体３は熱負荷２側で蒸発し始め、その蒸気４
は蒸気路５へと輸送される。作動液体３は毛細管力６に
より随時液路７から補給され、熱負荷２の方向へ輸送さ
れる。
と、作動液体３は熱負荷２側で蒸発し始め、その蒸気４
は蒸気路５へと輸送される。作動液体３は毛細管力６に
より随時液路７から補給され、熱負荷２の方向へ輸送さ
れる。
【００１２】本実施例においては、液路７側から蒸気路
５方向への流体輸送方向にのみ毛細管力６が作用するた
め、毛細管力６が有効に利用される。また、液路７側か
ら蒸気路５方向への流体輸送方向には壁面等の障害物が
ないため、ウイック内の圧力損失が小さく、キャピラリ
ーポンプループへ適用した場合には高い熱輸送能力が得
られる。
５方向への流体輸送方向にのみ毛細管力６が作用するた
め、毛細管力６が有効に利用される。また、液路７側か
ら蒸気路５方向への流体輸送方向には壁面等の障害物が
ないため、ウイック内の圧力損失が小さく、キャピラリ
ーポンプループへ適用した場合には高い熱輸送能力が得
られる。
【００１３】上記熱輸送能力について、以下に更に詳述
する。キャピラリーポンプループ蒸発器の最大熱輸送量
は、毛細管限界（ウイックの作動液体輸送能力）、沸騰
限界（ウイックの沸騰気泡輸送能力）、音速限界（蒸気
相及び液相のスロート部での音速点での流体輸送量）の
うちの最も低い限界値に支配される。上記のいずれが支
配的となるかは、作動流体やウイック及び蒸発器の形状
寸法により異なるが、一般的には、毛細管限界又は沸騰
限界が音速限界よりもかなり低く、支配的である。
する。キャピラリーポンプループ蒸発器の最大熱輸送量
は、毛細管限界（ウイックの作動液体輸送能力）、沸騰
限界（ウイックの沸騰気泡輸送能力）、音速限界（蒸気
相及び液相のスロート部での音速点での流体輸送量）の
うちの最も低い限界値に支配される。上記のいずれが支
配的となるかは、作動流体やウイック及び蒸発器の形状
寸法により異なるが、一般的には、毛細管限界又は沸騰
限界が音速限界よりもかなり低く、支配的である。
【００１４】上記毛細管限界熱輸送量Ｑwick［Ｗ］につ
いては、次式（１）で与えられるものである。
いては、次式（１）で与えられるものである。
【００１５】
【数１】
【００１６】上記式（１）の中で、Ｋ／γc は毛細管構
造により影響を受ける変数であり、この変数Ｋ／γc に
ついて、従来の焼結体ウイック及びメッシュウイックと
本実施例のウイックにつき、近似式及び相対比を求め、
下記の［表１］に比較表示する。
造により影響を受ける変数であり、この変数Ｋ／γc に
ついて、従来の焼結体ウイック及びメッシュウイックと
本実施例のウイックにつき、近似式及び相対比を求め、
下記の［表１］に比較表示する。
【００１７】
【表１】
【００１８】上記［表１］に示すように、本実施例のウ
イックは、従来の焼結体ウイックやメッシュウイックに
対して約２倍以上の毛細管限界熱輸送量である。
イックは、従来の焼結体ウイックやメッシュウイックに
対して約２倍以上の毛細管限界熱輸送量である。
【００１９】また、上記沸騰限界熱輸送量Ｑboil［Ｗ］
については、次式（２）で与えられる。
については、次式（２）で与えられる。
【００２０】
【数２】
【００２１】上記式（２）の中で、λｅｆｆはウイック
の毛細管構造により影響を受ける変数であり、この変数
λｅｆｆについて、従来の焼結体ウイック及びメッシュ
ウイックと本実施例のウイックにつき、近似式及び相対
比を求め、下記の［表２］に比較表示する。
の毛細管構造により影響を受ける変数であり、この変数
λｅｆｆについて、従来の焼結体ウイック及びメッシュ
ウイックと本実施例のウイックにつき、近似式及び相対
比を求め、下記の［表２］に比較表示する。
【００２２】
【表２】
【００２３】上記［表２］に示すように、本実施例のウ
イックは従来の焼結体ウイックやメッシュウイックに対
して約２倍以上の沸騰限界熱輸送量である。
イックは従来の焼結体ウイックやメッシュウイックに対
して約２倍以上の沸騰限界熱輸送量である。
【００２４】上記［表１］、［表２］で示したように、
本実施例のウイックは、従来のウイックよりも毛細管限
界及び沸騰限界がそれぞれ約２倍以上と高いため、約２
倍以上の熱輸送能力が得られることが判る。
本実施例のウイックは、従来のウイックよりも毛細管限
界及び沸騰限界がそれぞれ約２倍以上と高いため、約２
倍以上の熱輸送能力が得られることが判る。
【００２５】次に、上記熱輸送能力を得るためのウイッ
クの毛細管力について、従来のウイックと比較しなが
ら、以下に具体的に説明する。
クの毛細管力について、従来のウイックと比較しなが
ら、以下に具体的に説明する。
【００２６】一般に毛細管力を得るための焼結体または
メッシュで代表される多孔質構造は、細孔径（最も孔の
径が小さい部分）に対して毛細管力に寄与する有効径の
値は小さいものとなる。
メッシュで代表される多孔質構造は、細孔径（最も孔の
径が小さい部分）に対して毛細管力に寄与する有効径の
値は小さいものとなる。
【００２７】これは、従来のウイックでは、図８（ａ）
に示すように粒子と粒子のすき間などに細孔径よりも大
きな径を持った部分ができるためである。例えば、図８
（ｂ）に示すように粒子を多層に焼結したウイックを考
え、粒子径ｄo と細孔径ｄcが等しいとし、さらに変形
がないと仮定した場合、最大径ｄm ＝２ｄc となる。
に示すように粒子と粒子のすき間などに細孔径よりも大
きな径を持った部分ができるためである。例えば、図８
（ｂ）に示すように粒子を多層に焼結したウイックを考
え、粒子径ｄo と細孔径ｄcが等しいとし、さらに変形
がないと仮定した場合、最大径ｄm ＝２ｄc となる。
【００２８】ウイックにより液を吸い上げる場合、従来
のウイックでは、この最大径により毛細管力が支配さ
れ、ウイックで得られる実際の毛細管力は細孔径で計算
される値よりも小さくなる。また、ウイック内を通る液
体の圧力損失は逆に流路の最も小さな部分、すなわち細
孔径の部分が支配的となる。
のウイックでは、この最大径により毛細管力が支配さ
れ、ウイックで得られる実際の毛細管力は細孔径で計算
される値よりも小さくなる。また、ウイック内を通る液
体の圧力損失は逆に流路の最も小さな部分、すなわち細
孔径の部分が支配的となる。
【００２９】上記のように、従来のウイックでは、流体
の流れ方向に孔径のばらつきがあるため、毛細管力およ
び流動圧損の面から見てマイナスの方向に働いている。
本実施例のウイックの場合は孔径のばらつきがなく、毛
細管力はＰc ≒４σ／ｄc （σは表面張力）となるが、
圧損を同一とした場合の従来のウイックではＰc ≒４σ
／ｄm であり、本実施例の場合は従来のウイックに比べ
て２倍程度になるため、作動流体の循環能力が向上して
熱輸送能力も向上する。
の流れ方向に孔径のばらつきがあるため、毛細管力およ
び流動圧損の面から見てマイナスの方向に働いている。
本実施例のウイックの場合は孔径のばらつきがなく、毛
細管力はＰc ≒４σ／ｄc （σは表面張力）となるが、
圧損を同一とした場合の従来のウイックではＰc ≒４σ
／ｄm であり、本実施例の場合は従来のウイックに比べ
て２倍程度になるため、作動流体の循環能力が向上して
熱輸送能力も向上する。
【００３０】本発明の第２実施例を図２に示す。図２に
示す本実施例は、格子状細孔壁が形成されたウイック１
ｂであり、その作用は第１実施例と同様である。
示す本実施例は、格子状細孔壁が形成されたウイック１
ｂであり、その作用は第１実施例と同様である。
【００３１】本発明の第３実施例を図３に示す。図３に
示す本実施例は、円筒内壁状細孔壁が形成されたウイッ
ク１ｃで、第２実施例とは穴形状の異なるものであり、
その作用は第１実施例と同様である。
示す本実施例は、円筒内壁状細孔壁が形成されたウイッ
ク１ｃで、第２実施例とは穴形状の異なるものであり、
その作用は第１実施例と同様である。
【００３２】本発明の第４実施例を図４に示す。図４に
示す本実施例は、円柱外壁状細孔壁が形成されたウイッ
ク１ｄであり、その作用は、第１実施例と同様である。
示す本実施例は、円柱外壁状細孔壁が形成されたウイッ
ク１ｄであり、その作用は、第１実施例と同様である。
【００３３】本発明の第５実施例を図５に示す。図５に
示す本実施例は、円筒状細孔壁が形成されたウイック１
ｅで、第３及び第４実施例の両壁面形状を併せ持つもの
であり、その作用は、第１実施例と同様である。
示す本実施例は、円筒状細孔壁が形成されたウイック１
ｅで、第３及び第４実施例の両壁面形状を併せ持つもの
であり、その作用は、第１実施例と同様である。
【００３４】キャピラリーポンプループの蒸発器に用い
るウイックについては、その細孔径のオーダは１０-3m
から１０-6m の間にあるが、上記実施例のウイックを製
造する場合には、いずれの実施例についても、細孔径が
１０-3〜１０-4m の場合は機械加工により、１０-4〜１
０-5m の場合はワイヤカット放電加工により、また、１
０-5〜１０-6m の場合はレーザ加工により製造すること
ができる。
るウイックについては、その細孔径のオーダは１０-3m
から１０-6m の間にあるが、上記実施例のウイックを製
造する場合には、いずれの実施例についても、細孔径が
１０-3〜１０-4m の場合は機械加工により、１０-4〜１
０-5m の場合はワイヤカット放電加工により、また、１
０-5〜１０-6m の場合はレーザ加工により製造すること
ができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明の蒸発器用ウイックは、複数設け
られた細孔の内壁が蒸発器の両端にそれぞれ接続された
液路から蒸気路に向けて直線状に形成されたことによっ
て、毛細管力が流体輸送方向にのみ働くため、毛細管力
が有効に利用され、また、上記内壁に流体の流れを妨げ
る障害物がないため、圧力損失が小さく、流体の効率的
な輸送が可能になるとともに、キャピラリーポンプルー
プに適用した場合には高い熱輸送能力を得ることが可能
となる。
られた細孔の内壁が蒸発器の両端にそれぞれ接続された
液路から蒸気路に向けて直線状に形成されたことによっ
て、毛細管力が流体輸送方向にのみ働くため、毛細管力
が有効に利用され、また、上記内壁に流体の流れを妨げ
る障害物がないため、圧力損失が小さく、流体の効率的
な輸送が可能になるとともに、キャピラリーポンプルー
プに適用した場合には高い熱輸送能力を得ることが可能
となる。
【図１】本発明の第１実施例に係るウイックの説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第２実施例に係るウイックの説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第３実施例に係るウイックの説明図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第４実施例に係るウイックの説明図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第５実施例に係るウイックの説明図で
ある。
ある。
【図６】キャピラリーポンプループの説明図で、（ａ）
は全体図、（ｂ）はキャピラリーポンプループを形成す
る蒸発器の説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。
は全体図、（ｂ）はキャピラリーポンプループを形成す
る蒸発器の説明図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。
【図７】従来の装置の説明図で、（ａ）は焼結体ウイッ
クの説明図、（ｂ）は繊維ウイックの説明図である。
クの説明図、（ｂ）は繊維ウイックの説明図である。
【図８】上記従来の装置の作用説明図である。
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ ウイック ２ 熱負荷 ３ 作動液体 ４ 蒸気 ５ 蒸気路 ６ 毛細管力 ７ 液路
Claims (1)
- 【請求項１】 蒸発器の両端にそれぞれ接続された流体
の液路から蒸気路に向かってその内壁が直線状に形成さ
れた細孔が複数設けられたことを特徴とする蒸発器用ウ
イック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4342411A JPH06194075A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 蒸発器用ウイック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4342411A JPH06194075A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 蒸発器用ウイック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194075A true JPH06194075A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18353526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4342411A Withdrawn JPH06194075A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 蒸発器用ウイック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194075A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020148416A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | 冷却装置及びプロジェクター |
| US11061309B2 (en) | 2018-10-25 | 2021-07-13 | Seiko Epson Corporation | Cooling device having evaporator with groove member, and projector |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP4342411A patent/JPH06194075A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11061309B2 (en) | 2018-10-25 | 2021-07-13 | Seiko Epson Corporation | Cooling device having evaporator with groove member, and projector |
| JP2020148416A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | セイコーエプソン株式会社 | 冷却装置及びプロジェクター |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000307 |