JPS60169089A - 沸騰伝熱面 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低熱流束域における沸騰特性が良好であり、か
つ高熱流束域におけるバーンアウトを防止した沸騰伝熱
面に関し、さらには低熱流束域における沸騰特性が良好
であり、高熱流束域における７ラツデイングを防止した
受熱部を有するヒートパイプの沸騰伝熱面に関する。。

省エネルギー月策として種々の省エネルギー機器が開発
されているが、なかでも姻熱回収システムや太陽熱利用
機器におけるヒートパイプの利用は多数にのは゛ってい
る。

特に、熱サイホン型ヒートパイプは横這が簡単で低コス
１であるため、利用範囲も広く実用化の最も進んでいる
ものである。

ところが、現在使用されている熱サイポン型ヒーＩバイ
ブは管内面が平滑面であるため、沸騰特性か悪く、特に
低熱流束域での沸騰１、ｙ性が恋いものとなっている。

又、沸Ｉｌ！特性を良好とするため、管内面を加］ニし
て高性能沸Ｉｔ！伝熱而とすることも研究されているが
、１ｒ内面の加工は加圧扶術上困ガ［が多く、コスト面
から難しい者であった。

一方、本出願人は多孔膜体やフィルスプリンタをヒート
パイプ受熱部の内面に設け、沸騰特性を改善したものを
提案した。

上記既提案のものは低熱流束域での沸騰特性が改善され
たものの、高熱流束域でも沸騰特性が−ぽいため、７ラ
ツデイングを生じてしまう。

すなわち、高熱流束域になると、大量のベーパーが生ず
るので、放熱部にて凝縮した媒体の流下をベーパーの」
二列流が妨げるものとなる。

さらに、沸騰伝熱面においては、熱流束が大きくなると
蒸気が伝熱面を覆ってしまい、バーンアウト現象が生ず
る。

このような７ラツデイングあるいはバーンアウトを小さ
な伝熱面過熱度のうちに越えてしまうとヒートバイブあ
るいは沸騰伝熱面としての作動特性が低「して非定常的
が−、フ不安定な挙動を示す６ そこで本発明の目的は、低熱流束域においては過熱度が
小さくても熱流束の低ドはなく、！１１１熱流束域では
過熱度が大きくなってもその分だけ沸騰特性が横ヘシフ
トするような沸騰伝熱面及び該沸騰伝熱面を有するヒー
トパイプを提供するにある。

以下、図によって説明する。

第１図は本発明の−・実施例を示寸ヒートバイブの断面
図である。

ヒートバイブ１は熱サイホン型ヒートパイプであり、ス
テンレス、その他の金属からできている。ヒートバイブ
１の、１一端は放熱部２となっており、下端側は受熱６
部；（となっている、１　ヒートバイブ１の内部には水
又は７０ンＲ−１１：（なとの作動媒体がま」人されて
いる。

受熱部３の管内面には合成樹脂繊維からなる膜体４が設
けられている。膜体４は熱でバカが悪くかつ内部に多数
の空間のある多孔質状とな−）ている。膜体４の４４　
＠は合成ｕ１脂の他にセラミックなどの非金属骨月料が
用いられる。膜体４の内側には金属性のコイルスプリン
グからなる保持具５が設けられ、膜体４を管内面に抑圧
保持させている。

コイルスプリングのピッチは、この実施例で゛は１．．
２ｍｍであり、線径は１ｍｍである。このため、線と線
との間の間隙は０．２ｍｍとなっている。

上記本発明を説明するため、第２図に示す比較実験結果
を説明する。

第２図は縦軸に熱流束（ＩＩＩ／ｃ＋ｎ’）横軸に過熱
度ΔＴ（ｏＫ）をとった沸騰曲線である。

比較のため、管内平滑面ヒートパイプの沸騰曲線Ａと線
径１．ｍ＋ｎのフィルスプリングをピッチ５　＋ａ　ｍ
で巻回して設けた場合の沸騰曲線Ｂを示す。

そして、本発明の沸騰曲線がＣである。

第２図からもわかるとおり、管内平滑面の沸騰曲線へで
はΔ′Ｆが小さい域では極端に熱流束が低く、このため
本発明の膜体及び保持具を設けたものの低熱流束域での
沸ＭＬ　４；ｉ　（’Ｉの優秀性が１！する。

又、フィルスプリングのピッチの影響は八Ｔが小さい域
、すなわち低熱流束域では殆ど無いが、Δ１゛が大きい
域、すなわち高熱流束域では明確に表われる、すなわち
、ピッチが５１１１ｍの沸騰曲線ＢではΔＴが大きい域
で高い熱流束となり、７ラツヂイング現象あるいはバー
ンアウト現象（Ｘ）を起、ニジている。これに刻し、ピ
ンチが１．２ｍｍの本発明の沸騰曲線Ｃでは沸騰特性が
（黄ヘシ７トして、Δｌ’が入きくなっても、その分だ
け熱流束が大きくなっていない１．このため、７ラツテ
゛イングを起、二すことがなく、）入い洗１度範囲にわ
たって安定な動作特性をイ与ることかで゛きる。

−に記］　、　２　ｍ　ｍピンチのものでの作用は次の
ようなものと思われる。

ピンチが小さいため、膜の全体かコイルスプリングによ
り押しイｔ１けられている状態となり、液体が１α接沸
脱面に接する面積が小である。しかも、模本か合成樹脂
製であるため熱伝導が悪く、結局、熱流散を−１こげた
とき、膜体での温度降下が大ぎくなる。

又、膜体を保持するコイルスプリングが放熱作用をして
ヒートアブソーバの役割を果たし、過熱度の上列を妨げ
るものと思われる。また、フラッディングあるいはバー
ンアラ１を生じようとしても、コイルスプリングｔこよ
り沸１ｉｆｔ面が細分化されているので、小さな気泡し
かて°きず、気液界面の不安定現象であるバーンアウト
ができにくいものとなっている１、逆に過熱度の−１，
ｙ１遅れの間に周囲の安定核沸騰面あるいはコイルスプ
リンタに熱が流出し、一層バーンアラ１が起こり難いも
のとなっていると思われる。

以上のとおり、本発明ではコイルスプリングからなる膜
体の保持共のピンチを小さくし、線と線との間の間隙を
僅か（０、２＋ｎ　＋ｎ　４’４’、度）として７う７
デイングを防止するものである。

なお、本発明ではヒートパイプとして説明しているが、
本発明の原理は管外周面やその他の沸騰伝熱面の総てに
応用しうるちのであることは本発明の趣旨からみて自明
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・実施例を示す断面図、第２図は本
発明を説明する比較線図である。 １：ヒートパイプ、 ３：受熱部、 ４：膜体、 ５：保持具。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝熱面に非金属性多孔膜体を設け、該多孔膜体上
   に線拐を設け、該線祠間の間隙を僅がとしたことを特徴
   とする沸騰伝熱面。
2. （２）ヒートパイプの受熱部の管内面に非金属性多孔膜
   体を設け、該多孔膜体をコイル状に巻回された保持共、
   によって管内面に押圧保持さぜたヒートパイプにおいて
   、前記コイル状に巻回された保持共のピッチを線径より
   も僅かに大きくし、線と線との間に僅かな間隙を設（す
   たことを特徴とするビー１パイプのＭＨＢｍ　（云熱面
   。