JPH0820193B2 - ヒートパイプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金網ウイックを用い
たヒートパイプに関するものであり、特に、液体金属を
作動流体とし、水平ないし傾斜させた状態で使用するヒ
ートパイプに適用するためのウイック構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、金網ウイック利用のヒート
パイプは、金網を密閉容器の内壁面に内張りしたものが
一般的である。この場合、容器内壁面と金網ウイック層
との間に不回避的な間隙が生じる。内壁面上で発生した
気泡はその間隙部を移動し、金網ウイックの目を通り抜
けて蒸気通路側に放出される割合は少ない。特に、作動
流体に液体金属を用いたヒートパイプの場合、蒸気温度
約８８０℃以下では飽和蒸気圧は１kg/cm²以下であり、
低圧沸騰領域にある。このため、低圧沸騰により発生す
る気泡径は金網の目開き寸法よりも一桁か二桁以上大き
く、ドライアウトが発生し易い。

【０００３】更に具体的に説明すると、上記ウイック層
を容器内壁面に内張りしたヒートパイプは、その蒸発部
が加熱されると、容器内壁面とウイック層の間の間隙に
存在する作動流体が沸騰し、気泡が発生する。加熱量が
少ない間は、間隙部は作動流体の液体と気泡とが混在し
た状態にある。熱は、この気液混合層を通り、その上部
にある作動流体を含んだウイック層に伝えられるが、気
泡の数が増加すると容器内壁面は蒸気膜で覆われたよう
な状態になり、熱抵抗が飛躍的に増加する。そのため、
ウイック層への熱移動が行われなくなり、凝縮部への熱
移動量が減少するとともに、蒸発部内壁面は液体が存在
しない状態になり、容器が損傷する場合が生じる。この
ように、金網ウイックでは、沸騰によって発生する気泡
がウイック層を通り抜けにくいため、作動流体の蒸発及
び凝縮液の還流が円滑に行われず、ドライアウトが発生
し易い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の技術的課題
は、容器内壁と金網のウイック層との間に間隙が存在
し、作動流体を液体金属として、水平ないし傾斜させた
状態で使用されるヒートパイプにおいて、その間隙から
の上述した気泡の抜けを容易にするとともに、凝縮液の
還流を容易にして、ドライアウトを防ぎ、ヒートパイプ
における熱輸送量の増大を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明では、容器内壁と金網ウイック層との間に
間隙が存在し、作動流体を液体金属として、水平ないし
傾斜させた状態で使用されるヒートパイプであって、ウ
イック層を軸方向の通隙を介して複数個のウイック片に
分割し、分割したウイック片間の蒸発部における上下の
通隙に、気泡をウイック層の内側の蒸気通路に放出させ
る蒸気泡放出路としての機能をもたせ、分割したウイッ
ク片間の凝縮部における容器の下側に位置する通隙に、
凝縮液を蒸発部における間隙に還流させる凝縮液還流路
としての機能をもたせている。

【０００６】

【作用】上記ヒートパイプは、水平ないし傾斜させた状
態で使用するもので、蒸発部を加熱すると液状の作動流
体が蒸発し、気泡が発生して、容器内壁とウイック層間
の間隙は液状の作動流体と気泡が混在した状態になる。
しかし、ウイック層を軸方向の通隙を介して複数個に分
割し、分割したウイック片間の通隙に蒸気泡放出路とし
ての機能をもたせているので、気泡はその通隙を通して
ウイック層の内側の蒸気通路に放出され、容器内壁とウ
イック層との間の間隙に気泡が滞留することが少なくな
る。したがって、容器内壁からウイック層への熱移動が
行われ易くなる。

【０００７】また、分割したウイック間の通隙で容器の
下側に位置する部分に、凝縮液を上記間隙に還流させる
凝縮液還流路としての機能をもたせているので、凝縮部
において凝縮した作動流体はその通隙を通して蒸発部に
おける容器内壁とウイック層との間の間隙に還流され
る。その結果、ドライアウトの発生を防ぎ、ヒートパイ
プにおける熱輸送量の増大が図られる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明のヒートパイプの一実施例
の全体的構成を示し、図２はそのヒートパイプの横断面
を示している。このヒートパイプは、筒状をなす密閉さ
れたヒートパイプ容器１の内壁に、金網ウイック層２を
内張りして装着し、そのウイック層２の内側を蒸気通路
３としたもので、容器１内壁と金網ウイック層２間には
不回避的な間隙４が存在している。

【０００９】そして、このヒートパイプにおけるウイッ
ク層２は、軸方向の上下の通隙５，６等を介して複数個
のウイック片２ａに分割し、図１で示すヒートパイプの
左半の蒸発部Ｅにおいては、分割したウイック片２ａ間
の通隙５，６に、間隙４の液体金属からなる作動流体７
から発生した気泡８をウイック層２の内側の蒸気通路３
に放出させる蒸気泡放出路としての機能をもたせてい
る。また、ヒートパイプ右半の凝縮部Ｃにおいては、分
割したウイック片２ａ間の通隙で容器１の下側に位置す
る部分に、凝縮液を上記間隙に還流させる凝縮液還流路
としての機能をもたせている。なお、ここでは容器１内
において上下に通隙５，６が位置するようにウイック層
２を分割した場合を示しているが、更に多数の通隙によ
りウイック層を分割することができる。

【００１０】このような構成を有するヒートパイプは、
水平ないし傾斜させた状態で使用するもので、その使用
に際しては、図２に示すように、容器１内の下部、容器
１内壁とウイック層２との間の間隙４には、ウイック層
２で保持しきれない過剰の液状の作動流体７が溜ってい
る。

【００１１】この状態で下部の蒸発部Ｅが加熱される
と、間隙４における液状の作動流体７が蒸発し、気泡８
が発生して、間隙４は液状の作動流体７と気泡８が混在
した状態になる。しかし、分割したウイック片２ａ間の
通隙５，６に蒸気泡放出路としての機能をもたせている
ので、発生した気泡８はその通隙５，６を通してウイッ
ク層２の内側の蒸気通路３に速やかに放出され、容器１
内壁とウイック層２との間の間隙４に気泡８が滞留する
ことが少なくなる。したがって、間隙４には常に液状の
作動流体がほぼ満たされ、容器１内壁からウイック層２
への熱移動が行われ易くなる。このウイック層２に伝わ
った熱により、ウイック層２の内側表面からも作動流体
の蒸発の流れが発生する。

【００１２】また、分割したウイック片２ａ間の通隙で
容器１の下側に位置する部分は、凝縮液を上記間隙４に
還流させる凝縮液還流路としての機能をもたせているの
で、凝縮部Ｃにおいて凝縮した作動流体７はその通隙を
通して蒸発部Ｅにおける間隙４に還流される。このよう
な動作により、ドライアウトの発生を防ぎ、ヒートパイ
プにおける熱輸送量の増大を図ることができる。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明のヒートパイプによれば、ウイック層の通隙により容
器内壁とウイック層との間で発生する気泡の除去が容易
であるとともに、凝縮液の還流が容易であるため、ドラ
イアウトを効果的に防ぎ、ヒートパイプにおける熱輸送
量の増大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のヒートパイプの一実施例の全体的構
成を簡略化して示す縦断面図である。

【図２】図１のヒートパイプの横断面図である。

【符号の説明】

１ 容器、 ２ ウイック層、 ２ａ ウイック片、 ３ 蒸気通路、 ４ 間隙、 ５，６ 通隙、 ７ 作動流体、 ８ 気泡、 Ｅ 蒸発部、 Ｃ 凝縮部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】容器内壁と金網ウイック層との間に間隙が
   存在し、作動流体を液体金属として、水平ないし傾斜さ
   せた状態で使用されるヒートパイプであって、 ウイック層を軸方向の通隙を介して複数個のウイック片
   に分割し、 分割したウイック片間の蒸発部における上下の通隙に、
   気泡をウイック層の内側の蒸気通路に放出させる蒸気泡
   放出路としての機能をもたせ、分割したウイック片間の凝縮部における容器の下側に位
   置する通隙に、凝縮液を蒸発部における間隙に還流させ
   る凝縮液還流路としての機能をもたせた、 ことを特徴とするヒートパイプ。