JPH0641838B2 - ヒ−トパイプ - Google Patents
ヒ−トパイプInfo
- Publication number
- JPH0641838B2 JPH0641838B2 JP61037736A JP3773686A JPH0641838B2 JP H0641838 B2 JPH0641838 B2 JP H0641838B2 JP 61037736 A JP61037736 A JP 61037736A JP 3773686 A JP3773686 A JP 3773686A JP H0641838 B2 JPH0641838 B2 JP H0641838B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat pipe
- heat
- pipe
- porous layer
- heat transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- F28D15/04—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 with tubes having a capillary structure
- F28D15/046—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 with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば空調用の熱交換器の蒸発管や凝縮管、
あるいは道路の融雪装置などにおける伝熱体として使用
されるヒートパイプに関し、特に、製造コストが安く、
伝熱特性が優れたヒートパイプに関する。
あるいは道路の融雪装置などにおける伝熱体として使用
されるヒートパイプに関し、特に、製造コストが安く、
伝熱特性が優れたヒートパイプに関する。
［従来の技術］ ヒートパイプは、減圧したパイプの内部に水またはアル
コールなどの液体を入れ、一方を加熱すると液体が沸騰
して上記になり他方へ流れ、そこで放熱して液体とな
り、毛細管現象により液体が加熱部に戻るように構成さ
れており、上記毛細管現象を起こすためにパイプの内面
にウイックと呼ばれる構造体が形成されている。このウ
イックとしては溝を形成したものが知られており、この
ような溝付ヒートパイプは、通常、転造法などにより製
造されている。
コールなどの液体を入れ、一方を加熱すると液体が沸騰
して上記になり他方へ流れ、そこで放熱して液体とな
り、毛細管現象により液体が加熱部に戻るように構成さ
れており、上記毛細管現象を起こすためにパイプの内面
にウイックと呼ばれる構造体が形成されている。このウ
イックとしては溝を形成したものが知られており、この
ような溝付ヒートパイプは、通常、転造法などにより製
造されている。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、一般に上記のような内部の媒体と外部の媒体
との熱交換を行わせるための伝熱管において、その伝熱
効率を上げるためには、 （１）伝熱面積を大きくする。
との熱交換を行わせるための伝熱管において、その伝熱
効率を上げるためには、 （１）伝熱面積を大きくする。
（２）毛細管現象を起こしやすくする。
（３）核沸騰を起こしやすくする。
ことが有効とされているが、上記のような溝付ヒートパ
イプにおいては、上記の伝熱効率を上げる方法のうち、
最も効果の高い核沸騰現象を利用しておらず、また、転
造工具の製作技術上及び転造の技術上から、管体の内
径、螺旋溝の条数やねじれの角度に制限があることなど
の理由により、通常の溝無しヒートパイプと比べても熱
特性値が1.2〜1.5倍程度にしかならなず、性能が不充分
であった。また、製造において、転造工具と管内面の摩
擦力が大きいため、大きな加圧力を必要とし、従って大
規模な装置を必要とするとともに、工具の寿命が短くな
って、製作コストが高くなるという問題点があった。
イプにおいては、上記の伝熱効率を上げる方法のうち、
最も効果の高い核沸騰現象を利用しておらず、また、転
造工具の製作技術上及び転造の技術上から、管体の内
径、螺旋溝の条数やねじれの角度に制限があることなど
の理由により、通常の溝無しヒートパイプと比べても熱
特性値が1.2〜1.5倍程度にしかならなず、性能が不充分
であった。また、製造において、転造工具と管内面の摩
擦力が大きいため、大きな加圧力を必要とし、従って大
規模な装置を必要とするとともに、工具の寿命が短くな
って、製作コストが高くなるという問題点があった。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記のような問題点を解決するために、金属
製管体の内表面に、開口部が相対的に狭められた複数の
有底円筒状の凹所を有する多孔質層ウィックを形成して
ヒートパイプを構成したものである。
製管体の内表面に、開口部が相対的に狭められた複数の
有底円筒状の凹所を有する多孔質層ウィックを形成して
ヒートパイプを構成したものである。
［作用］ このようなヒートパイプにおいては、多孔質層の凹所
が、 （ｉ）伝熱面積を増加させ、 (ii)核沸騰のための気泡発生の核生成を促して沸騰を促
進させ、 (iii)毛細管現象を促進させる。
が、 （ｉ）伝熱面積を増加させ、 (ii)核沸騰のための気泡発生の核生成を促して沸騰を促
進させ、 (iii)毛細管現象を促進させる。
それにより、ヒートパイプの熱輸送能力を向上させる。
なお、凹所の表面積比率が１０％以下では効果が少な
く、また、５０％以上の比率のものは、製造が困難であ
り、製造コストの上昇に見合う程伝熱能力が向上しない
のでそれ以上にする必要はない。
く、また、５０％以上の比率のものは、製造が困難であ
り、製造コストの上昇に見合う程伝熱能力が向上しない
のでそれ以上にする必要はない。
［実施例］ 以下、本発明のヒートパイプについての実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
（実施例１） 第１図は、本発明の第１実施例の銅製のヒートパイプＨ
の断面の性状を示す断面図である。このヒートパイプＨ
は、管長３００mm，外径9.52mm、肉厚0.30mmの銅管の内
面に、第２図のような鍍金装置Ａを用いて、電気鍍金を
行って製造したものである。以下、この装置及び方法に
ついて第２図を参照して説明する。
の断面の性状を示す断面図である。このヒートパイプＨ
は、管長３００mm，外径9.52mm、肉厚0.30mmの銅管の内
面に、第２図のような鍍金装置Ａを用いて、電気鍍金を
行って製造したものである。以下、この装置及び方法に
ついて第２図を参照して説明する。
まず、銅管１の内面にシリコンオイルをエタノールで３
倍に希釈したものを塗布し、その後エタノールを蒸発さ
せて疏水性の薄膜２を形成した。
倍に希釈したものを塗布し、その後エタノールを蒸発さ
せて疏水性の薄膜２を形成した。
鍍金装置Ａは、不溶性の陽極ワイヤ（Ｔｉ−Ｐｔ製）３
を銅管１の軸上に張力をかけて張り渡し、ワイヤ３の周
囲に絶縁性のスペーサ４を適当な間隔で設け、硫酸銅鍍
金液（硫酸銅２００ｇ／、硫酸５０ｇ／）を貯留す
る貯槽５と、鍍金液を銅管１に流すケミカルポンプ６と
を設けたもので、この貯槽５で鍍金により減少した銅イ
オンに見合う量の塩基性炭酸銅を補充して、循環使用す
るようにしている。
を銅管１の軸上に張力をかけて張り渡し、ワイヤ３の周
囲に絶縁性のスペーサ４を適当な間隔で設け、硫酸銅鍍
金液（硫酸銅２００ｇ／、硫酸５０ｇ／）を貯留す
る貯槽５と、鍍金液を銅管１に流すケミカルポンプ６と
を設けたもので、この貯槽５で鍍金により減少した銅イ
オンに見合う量の塩基性炭酸銅を補充して、循環使用す
るようにしている。
鍍金の電流としては、継続電流、通常のパルス電流また
はＰＲ電流などのパルス電流を適宜使い分け、鍍金液の
温度３０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄm2、鍍金液の流速
２ｍ／ｓの条件下で１０分管鍍金を施し、厚さ７０μの
鍍金金属からなる多孔質層Ｓを得た。この多孔質層Ｓに
は開口部が相対的に狭められた有底円筒状の凹所Ｃが、
面積比率２５％で形成されている。このように製作した
銅管１の内部に、作動液として水を封入してヒートパイ
プＨとした。
はＰＲ電流などのパルス電流を適宜使い分け、鍍金液の
温度３０℃、陰極電流密度４０Ａ／ｄm2、鍍金液の流速
２ｍ／ｓの条件下で１０分管鍍金を施し、厚さ７０μの
鍍金金属からなる多孔質層Ｓを得た。この多孔質層Ｓに
は開口部が相対的に狭められた有底円筒状の凹所Ｃが、
面積比率２５％で形成されている。このように製作した
銅管１の内部に、作動液として水を封入してヒートパイ
プＨとした。
（実施例２） 第１実施例と同径、同長の銅管の内面に転造により螺旋
溝を形成し、この銅管の内面に第１実施例と同様の前処
理をして同様の条件で鍍金を行い、同様の多孔質層（図
示略）を得た。この銅管からヒートパイプＨを製造し
た。
溝を形成し、この銅管の内面に第１実施例と同様の前処
理をして同様の条件で鍍金を行い、同様の多孔質層（図
示略）を得た。この銅管からヒートパイプＨを製造し
た。
（測定結果） これらのヒートパイプＨについて、第４図に示すような
試験装置Ｂにより熱輸送量を測定した。
試験装置Ｂにより熱輸送量を測定した。
この試験装置Ｂは、ヒートパイプＨの一端に加熱用のヒ
ータ７を、他端に冷却用のウォータージャケット８を設
け、その間に温度測定用の熱電対９…をこのヒートパイ
プＨの表面に適宜取り付けたもので、表面温度をほぼ１
００℃に保つようにヒータ７への電力量及びウォーター
ジャケット８へ流す水量を調整しながら試験を行い、ウ
ォータージャケット８の水の入口８ａと出口８ｂにおけ
る温度差から、熱輸送量を計算した。
ータ７を、他端に冷却用のウォータージャケット８を設
け、その間に温度測定用の熱電対９…をこのヒートパイ
プＨの表面に適宜取り付けたもので、表面温度をほぼ１
００℃に保つようにヒータ７への電力量及びウォーター
ジャケット８へ流す水量を調整しながら試験を行い、ウ
ォータージャケット８の水の入口８ａと出口８ｂにおけ
る温度差から、熱輸送量を計算した。
第１実施例及び第２実施例のヒートパイプ及び比較例と
して各実施例と同径同長の未加工銅管から製造したヒー
トパイプについて測定した結果を表１に示す。
して各実施例と同径同長の未加工銅管から製造したヒー
トパイプについて測定した結果を表１に示す。
この結果によれば、本発明のヒートパイプの伝熱量は、
比較例に対し、第１実施例で2.4倍、第２実施例で３倍
程度に増加している。これは、ヒートパイプＨの内面に
形成された多孔質層Ｓが伝熱面積を増加させるととも
に、その凹所Ｃの開口部が相対的に狭められているの
で、内部の作動液の核沸騰を起こしやすくし、ヒートパ
イプＨの送熱側での液体一気体間の相転位を促進するた
めであると考えられる。
比較例に対し、第１実施例で2.4倍、第２実施例で３倍
程度に増加している。これは、ヒートパイプＨの内面に
形成された多孔質層Ｓが伝熱面積を増加させるととも
に、その凹所Ｃの開口部が相対的に狭められているの
で、内部の作動液の核沸騰を起こしやすくし、ヒートパ
イプＨの送熱側での液体一気体間の相転位を促進するた
めであると考えられる。
［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、金属製管体の内表面
に、開口部が相対的に狭められた複数の有底円筒状の凹
所を有する多孔質層を形成してヒートパイプを構成した
ものであるので、凹所が伝熱面積を増加させ、ヒートパ
イプの送熱側での核沸騰を促進させることにより、熱輸
送特性を飛躍的に向上させるものである。また、製造も
容易でコストが安く、小径のヒートパイプにも応用でき
るので、空調機器の伝熱体などに採用することにより、
機器の小型化、コストダウンなどを図れるという優れた
効果を奏するものである。
に、開口部が相対的に狭められた複数の有底円筒状の凹
所を有する多孔質層を形成してヒートパイプを構成した
ものであるので、凹所が伝熱面積を増加させ、ヒートパ
イプの送熱側での核沸騰を促進させることにより、熱輸
送特性を飛躍的に向上させるものである。また、製造も
容易でコストが安く、小径のヒートパイプにも応用でき
るので、空調機器の伝熱体などに採用することにより、
機器の小型化、コストダウンなどを図れるという優れた
効果を奏するものである。
第１図は本発明の第１実施例のヒートパイプの横断面形
状を示す断面図、第２図は第１実施例の製造装置を示す
略図、第３図は伝熱特性を測定するための装置の略図で
ある。 １……銅管（管体）、Ｃ……凹所、Ｓ……多孔質層、 Ｈ……ヒートパイプ。
状を示す断面図、第２図は第１実施例の製造装置を示す
略図、第３図は伝熱特性を測定するための装置の略図で
ある。 １……銅管（管体）、Ｃ……凹所、Ｓ……多孔質層、 Ｈ……ヒートパイプ。
Claims (3)
- 【請求項１】金属製管体の内表面に、開口部が相対的に
狭められた複数の有底円筒状の凹所を有する多孔質層が
形成されていることを特徴とするヒートパイプ。 - 【請求項２】上記多孔質層は電気鍍金による析出金属層
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のヒ
ートパイプ。 - 【請求項３】上記凹所は、その表面積比率が１０％〜５
０％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のヒートパイプ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61037736A JPH0641838B2 (ja) | 1986-02-22 | 1986-02-22 | ヒ−トパイプ |
| FI864554A FI85060C (fi) | 1985-11-11 | 1986-11-10 | Vaermeoeverfoeringsmaterial och foerfarande foer framstaellning av detsamma. |
| EP86115606A EP0224761B1 (en) | 1985-11-11 | 1986-11-11 | Heat-transfer material and method of producing same |
| DE8686115606T DE3677338D1 (de) | 1985-11-11 | 1986-11-11 | Waermeuebertragungsmaterial und verfahren zu dessen herstellung. |
| US07/221,999 US4826578A (en) | 1985-11-11 | 1988-07-20 | Method of producing heat-transfer material |
| US07/221,990 US4879185A (en) | 1985-11-11 | 1988-07-20 | Heat transfer material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61037736A JPH0641838B2 (ja) | 1986-02-22 | 1986-02-22 | ヒ−トパイプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62196594A JPS62196594A (ja) | 1987-08-29 |
| JPH0641838B2 true JPH0641838B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=12505770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61037736A Expired - Lifetime JPH0641838B2 (ja) | 1985-11-11 | 1986-02-22 | ヒ−トパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641838B2 (ja) |
-
1986
- 1986-02-22 JP JP61037736A patent/JPH0641838B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62196594A (ja) | 1987-08-29 |
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