JPH0731026B2

JPH0731026B2 - ヒート・パイプ

Info

Publication number: JPH0731026B2
Application number: JP5155287A
Authority: JP
Inventors: 三郎下平; 勇内田; 実長谷川; 紘一郎福井; 裕一古川; 一成野口
Original assignee: 昭和アルミニウム株式会社
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0666486A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、作動液として水が使
用され、かつコンテナの材料として水と反応して水素ガ
スを発生する鉄、銅等が使用されるとともにウィックを
持たない形式のヒート・パイプに関する。

【０００２】この明細書において、「鉄」という語は、
純鉄の他にステレンス鋼、炭素鋼等の鉄合金を含むもの
とする。また、「銅」という語は、純銅の他に銅合金を
含むものとする。

【０００３】

【従来の技術と発明の解決すべき課題】たとえば、鉄製
コンテナ内に水が封入されたヒート・パイプは、コンテ
ナの強度の高さと、水の作動液としての性能の高さか
ら、広範囲に使用されている。しかしながら、このよう
なヒート・パイプでは、鉄と水とが反応して水素ガスが
発生し、短時間でヒート・パイプの性能を劣化させると
いう問題があった。すなわち、発生した水素ガスは、原
子状態でコンテナの壁内を拡散して、一部は一定速度で
コンテナ外に放出されるが、大部分は次第にコンテナ内
の凝縮部内に溜まって凝縮部を占領するため、蒸気の凝
縮を妨げてヒート・パイプの伝熱性能の劣化をまねく。
しかも、この種の劣化は時間に比例して増大するので、
ヒート・パイプの寿命は加速的に短縮される。さらに、
鉄製コンテナの外面を、耐食性付与およびブレージング
層を有するアルミニウム製フィンの真空ろう付けの目的
でアルミナイズド処理することがあるが、この場合コン
テナの壁内部を拡散した水素ガスは、形成されたアルミ
ナイズド皮膜によってコンテナ外への放出を遮られる。

【０００４】そこで、従来、上記のような水素ガスの発
生と、水素ガス発生によるヒート・パイプの性能劣化を
防止するために、次のような方法がとられていた。

【０００５】水にインヒビターを添加して水と鉄との
反応を抑制すること。

【０００６】鉄製コンテナの内面に銅等の金属をメッ
キすること。

【０００７】コンテナ内に水素吸蔵材を設けること。

【０００８】コンテナの内外を連通させるように、Ｐ
ｄからなる線状の水素透過部材を設けたり（実公昭５６
−１４２号公報参照）、凝縮部を水素透過性のよいＰｄ
で形成すること（実開昭５０−４９０６４号公報参
照）。

【０００９】しかしながら、上記の方法によって
も、水素ガスの発生を抑えることはできなかった。ま
た、上記の方法の場合、高温度下での使用のさいさ
らに増大する水素ガスの発生に対して、水素ガスの吸蔵
または透過排出が追いつかなかった。したがって、上記
のような方法〜でも、ヒート・パイプの性能劣化を
充分に抑制できなかった。

【００１０】ところで、上記問題を解決するために、ウ
ィックを持ったヒート・パイプにおいては、ウィックに
おける凝縮部に存在する部分が水素ガスと反応する金属
酸化物で形成されているものが知られている（実開昭６
２−２９５６８号参照）。しかしながら、このヒート・
パイプでは、金属酸化物が円筒状のウィックの形態をし
ており、かつ外周面がコンテナ内周面に接するようにコ
ンテナの内壁に装着されているので、金属酸化物と水素
ガスとの接触面積が小さくなり、水素ガスとの反応効率
が十分ではなくなって、水素ガスを速やかに水に戻すこ
とができない。しかも、実開昭６２−２９５６８号に記
載されているのは、ウィックを持ったヒート・パイプを
前提にしたものであって、ウィックの一部分が金属酸化
物で形成されているので、その製造が面倒である。

【００１１】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
長期間にわたって性能劣化を起こすことがなく、しかも
コストの安いヒート・パイプを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明によるヒート・
パイプは、作動液として水が使用され、かつコンテナの
材料として水と反応して水素ガスを発生するものが使用
されるとともにウィックを持たない形式のヒート・パイ
プにおいて、コンテナの凝縮部内に、水素ガスを酸化さ
せて水に戻す酸化剤からなる略球状の多孔質焼結体が配
置されたことを特徴とするものである。

【００１３】上記において、コンテナの材料としては、
炭素鋼、ステンレス鋼等の鉄や銅が用いられる。

【００１４】上記において、水素ガスを酸化させて水に
戻す酸化剤としては、Ｈ₂＋ＭＯ→Ｈ₂Ｏ＋Ｍ（Ｍは金
属元素を示す）の反応を起すものを用いるのがよい。こ
の中でも、ヒート・パイプ内に入れたさいにヒート・パ
イプの性能に悪影響を及ぼすことなく、コストが安く、
水素ガス酸化効果がすぐれている等の点からＣｕ₂Ｏや
ＣｕＯを用いるのがよい。酸化剤の量は、ヒート・パイ
プ内で発生する水素を酸化させるために十分な量でなく
てはならない。たとえば、鉄製コンテナ内に水が封入さ
れた長さ３ｍのヒート・パイプにおいては、コンテナ内
面に防食皮膜を形成したとしても、最大で１日２ccの水
素ガスが発生する。したがって、このヒート・パイプを
１０年間使用するとすれば、３０ｇのＣｕＯ（０．３２
mol 以上）をコンテナ内に配置しておけばよい。

【００１５】

【作用】この発明のヒート・パイプによれば、水とコン
テナとが反応することにより生じる水素ガスは酸化剤に
より酸化されて水に戻り、凝縮部内にガスの状態で溜ま
ることはない。また、酸化剤が略球状の多孔質焼結体で
あるから、水素ガスとの接触面積が増大する。さらに、
ウィックを持たない形式のヒート・パイプであり、凝縮
部内に略球状の多孔質焼結体からなる酸化剤が配置され
ているから、ヒート・パイプの製造が容易になる。

【００１６】

【実施例】この発明の実施例を、以下図面を参照しなが
ら説明する。

【００１７】図１において、ヒート・パイプ(1) はウィ
ックを持たない形式のヒート・パイプであって、ＳＴＢ
３５製長パイプ(2a)および長パイプ(2a)の一端に溶接さ
れたＳＴＢ３５製短パイプ(2b)よりなるコンテナ本体
(2) と、コンテナ本体(2) の一端に溶接されたＳＳ４１
製エンドキャップ(3) と、コンテナ本体(2) の他端に溶
接されたＳＳ４１製ノズル付きエンドキャップ(4) とよ
りなるコンテナ(5) 内に、作動液として純水（図示略）
が、コンテナ(5) 内容積全体の２０％を満たすように封
入されたものである。

【００１８】短パイプ(2b)内にＣｕＯからなる略球状の
酸化剤製多孔質焼結体(6) が配置されている。この重量
は３０ｇである。この酸化剤製多孔質焼結体(6) は、エ
ンド・キャップ(3) に固定された固定棒(7) の先端に固
定されており、コンテナ(5)内面から離隔させられてい
る。

【００１９】なお、このヒート・パイプ(1) において、
コンテナ本体(2) が１本のパイプからなるものであって
もよい。

【００２０】このヒート・パイプ(1) は、短パイプ(2b)
側が凝縮部(8) 、その反対側が蒸発部(9) として使用さ
れる。そして、作動液である水とコンテナ(5) との反応
により発生した水素ガスは、酸化剤製多孔質焼結体(6)
によって酸化され、次の反応を起して水に戻る。

【００２１】ＣｕＯ＋Ｈ₂→Ｃｕ＋Ｈ₂Ｏ次に、この発明によるヒート・パイプの性能を評価する
ために行なった試験について述べる。

【００２２】まず、直径３１．８mm、肉厚４．５mm、長
さ２９００mmのＳＴＢ３５製長パイプ(2a)および直径３
１．８mm、肉厚４．５mm、長さ１００mmの短パイプ(2b)
を用意し、これらの内面にワイヤ・ブラシを用いてブラ
ッシング処理を施した後、アセトンを用いて脱脂処理を
施した。そして、エンド・キャップ(3) の片面に固定棒
(7) を固着し、さらにその先端に、ＣｕＯからなる酸化
剤製多孔質焼結体(6)を固着した後、短パイプ(2b)の一
端にエンドキャップ(3) を溶接するとともに、短パイプ
(2b)の他端を長パイプ(2a)の一端に溶接した。その後、
長パイプ(2a)の他端にノズル付きエンドキャップ(4) を
溶接してコンテナ(5) を形成した。そして、公知の方法
によりコンテナ(5) 内に純水を封入した。こうして、ヒ
ート・パイプ(1) を製造した。

【００２３】そして、図２に示すように、ヒート・パイ
プ(1) の凝縮部(8) 側の半分に水冷ジャケット(11)を被
せるとともに、蒸発部(9) 側の半分のまわりに電気ヒー
タ線(12)を巻回し、かつその上から断熱材(13)で覆って
おいた。そして、凝縮部(8)側の端部が上に来るよう
に、ヒート・パイプ(1) を水平面に対して６度傾けた状
態に配置した。この状態で、水冷ジャケット(11)内に冷
却水を供給、循環させてヒート・パイプ(1) の半分を冷
却しながら、残り半分を電気ヒータ線(12)により２４０
℃に加熱しつつ凝縮部(8) の先端から２０mmの点（Ｐ
１）の温度と、水冷ジャケット(11)外の長さの中央部の
点（Ｐ２）の温度とを所定時間経過ごとに測定し、両点
（Ｐ１）（Ｐ２）間の温度差（△Ｔ）を測定した。この
時、蒸発部(9) から凝縮部(8) への熱輸送量は常時４０
００Ｗとなるようにした。その結果を図３に示す。

【００２４】比較のために、凝縮部内に酸化剤が入れら
れていない点を除いては上記実施例のものと実質的に同
様な構成であるヒート・パイプを使用し、上記と同じ条
件でその性能評価試験を行なった。その結果を図３に示
す。

【００２５】図３に示すグラフから明らかなように、凝
縮部(8) 内に酸化剤製多孔質焼結体(6) が入れられた本
発明品では、１０００時間経過後も上記温度差（△Ｔ）
は３℃程度であって、伝熱性能が依然良好であることが
わかる。これに対し、比較品では上記温度差（△Ｔ）は
かなり大きくなり、短時間のうちに伝熱性能が劣化する
ことがわかる。

【００２６】図４には、この発明の他の実施例が示され
ている。図４において、図１に示すものと同一物および
同一部分には同一符号を付す。

【００２７】図４に示すヒート・パイプ(20)において、
短パイプ(2b)内面の長パイプ(2a)寄りの部分に、短パイ
プ(2b)の軸線と直交する移動阻止棒(21)の両端部が固着
され、この移動阻止棒(21)よりもエンドキャップ(3) 側
にＣｕＯからなる略球状の酸化剤製多孔質焼結体(22)が
入れられている。この酸化剤製多孔質焼結体(22)は、移
動阻止棒(22)によって長パイプ(2a)側への移動が防止さ
れている。

【００２８】

【発明の効果】この発明のヒート・パイプによれば、凝
縮部内に水素ガスを酸化させて水に戻す酸化剤からなる
多孔質焼結体が配置されているので、作動液である水と
コンテナとが反応して水素ガスが発生したとしても、こ
の水素ガスは酸化剤により酸化されて水に戻る。したが
って、発生した水素ガスによるヒート・パイプ性能の劣
化を抑制することができる。しかも、発生するであろう
と予測される水素ガスの合計量を酸化しうる量の酸化剤
を配置しておけば、長期間にわたっての性能劣化を確実
に抑制することができる。また、高温度下での使用のさ
いに水素ガスの発生量が増大しても、これを速やかに水
に戻すことができ、ヒート・パイプの性能劣化を抑制す
ることができる。また、酸化剤が略球状の多孔質焼結体
であるから、水素ガスとの接触面積が増大して水素ガス
との反応効率が向上する。したがって、発生した水素ガ
スを速やかに水に戻すことができる。さらに、ウィック
を持たない形式のヒート・パイプであり、多孔質焼結体
からなる酸化剤が凝縮部内に配置されているから、ヒー
ト・パイプの製造が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるヒート・パイプの実施例を示す
中間を省略しかつ一部を切欠いた正面図である。

【図２】図１に示すヒート・パイプの性能評価試験の方
法を示す一部切欠き正面図である。

【図３】図１に示すヒート・パイプの性能評価試験の結
果を、比較品の結果とともに示すグラフである。

【図４】この発明の他の実施例を示す部分縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ヒート・パイプ５コンテナ６酸化剤製多孔質焼結体８凝縮部２０ヒート・パイプ２２酸化剤製多孔質焼結体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古川裕一大阪府堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (72)発明者野口一成大阪府堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (56)参考文献実開昭62−29568（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動液として水が使用され、かつコンテ
ナの材料として水と反応して水素ガスを発生するものが
使用されるとともにウィックを持たない形式のヒート・
パイプにおいて、コンテナの凝縮部内に、水素ガスを酸
化させて水に戻す酸化剤からなる略球状の多孔質焼結体
が配置されたことを特徴とするヒート・パイプ。