JPS6224720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はヒートパイプに関するものである。

従来、ヒートパイプとしては第１図に示すよう
に、両端部が密封された円管１の内面に多孔性の
ウイツク２を取付けるとともに、円管１内に作動
流体を封入した構成のものが知られているが、こ
のようなヒートパイプにおいては、外部熱源から
蒸発部Ｅに与えられた熱Ｑによつて作動流体が蒸
発し、その部分の蒸気圧が上がることにより蒸気
が凝縮部Ｃに流れ、ここで潜熱を適宜の吸熱源に
伝達して作動流体が凝縮液化し、他方、蒸発部Ｅ
にて作動流体が蒸発することにより生じる毛細管
圧力によつて、凝縮部Ｃにおいて凝縮液化した作
動流体が蒸発部Ｅへ環流し、このように作動流体
が蒸発凝縮を繰返しつつ循環流動することにより
作動流体の潜熱として外部熱源（あるいは高温
部）から吸熱源（あるいは低温部）へ熱を輸送す
ることができる。

しかるに、上記のヒートパイプにおいては十分
な毛細管圧力およびそれに伴うポンプ作用圧力が
得られれば、そのポンプ作用によつて液相の作動
流体が還流することにより熱輸送を継続して行な
うことができるが、毛細管圧力に基づき液相の作
動流体を還流させるべく作用するポンプ作用圧力
には限度があつて、特にヒートパイプを立て、あ
るいは傾斜させることにより液相の作動流体を重
力に抗して還流させるような場合にはその圧力は
更に小さくなり、例えば一体的に連続する単一の
ウイツク２を設けた従来のヒートパイプを垂直に
立てた場合、そのポンプ作用圧力によつて作動流
体を重力に抗して還流させることのできる高さは
20cmないし40cm程度の限度であり、したがつて蒸
発部Ｅと凝縮部Ｃとの高低差がそれ以上大きくな
るようにヒートパイプを設置すると、液相の作動
流体が還流せずにウイツク２が部分的に乾き上が
つてしまい、熱輸送を行なえなくなる。また、前
述したように作動流体を還流させるように作用す
るポンプ作用圧力には限度があるから、たとえば
ヒートパイプを水平に設置したとしても液相の作
動流体を環流させることのできる距離は高々30ｍ
ないし50ｍが限度であつて、ヒートパイプをそれ
以上長くした場合にはウイツク２が部分的に乾き
上がつて熱輸送を行なえなくなる。いずれにして
も、従来のヒートパイプは一体的に連続する単一
のウイツク２を設けた構成であるため、熱輸送し
得る距離または高さ、すなわちヒートパイプ自身
の長さが毛細管圧力によつて制約を受け、長尺な
ものとすることができなかつた。

そこでこの発明の発明者等は、第２図に示すよ
うに、密封管状容器３の内部を隔壁板４によつて
多数の密閉室５に区画し、それら各密閉室５内に
ウイツク６を配設するとともに作動流体を封入
し、そして各密閉室５の長さを作動流体が毛細管
圧力に基づくポンプ作用圧力によつて十分還流し
得る長さとするとともにそのような密閉室５を連
続させて設ければ、ヒートパイプの長さが毛細管
圧力（あるいはポンプ作用圧力）によつて制限を
受けず、したがつてヒートパイプを長尺化するこ
とができ、また高温部が上方で低温部が下方にあ
つてこれらの高低差が大きい場合でも熱輸送が可
能であることを見出した。しかしながら、第２図
のように構成されたヒートパイプにあつては、各
密閉室５内では作動流体により熱輸送を行ない、
各密閉室５間では隔壁板４を介した熱伝導により
熱の移動を行なうものであるが、前記容器３の内
径には限度があつて隔壁板４をあまり大きくする
ことができないから、隔壁板４の構造によつては
その熱伝導量が作動流体による熱輸送量に比べて
著しく小さくなり、ヒートパイプ全体としての熱
輸送能力が低下するおそれがある。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
隔壁部材を特殊構造とすることにより熱輸送能力
が低下することなく長尺化することのできるヒー
トパイプを提供することを目的とするものであ
る。

以下この発明の実施例を第３図ないし第５図を
参照して説明すると、第３図はこの発明の実施例
を示す部分断面図であつて、容器１０は比較的短
い銅等からなる多数の金属管１０ａを、隔壁板１
１を介して順次接続することにより長尺化した密
封管状体であり、各金属管１０ａの内部はその両
端部が隔壁板１１によつて密封されていることに
より密閉室１２とされており、そして各密閉室１
２内にはその内周面に沿つてウイツク１３が配設
されかつ作動流体が封入されている。前記隔壁板
１１は例えば銅等の熱伝導率の高い金属からなる
薄板であつて、この隔壁板１１には第３図および
第４図に示すように、コイル状にわん曲された銅
管等の伝熱チユーブ１４が、その両端部を隔壁板
１１の一方の面（図では左側面）に開口しかつ中
間部が他方の面側へ突出するように取付けられて
おり、したがつて伝熱チユーブ１４が隔壁板１１
の両側にある密閉室１２のうち一方の密閉室１２
に連通していてその密閉室１２内の作動流体が伝
熱チユーブ１４内に入り込むようになつており、
また伝熱チユーブ１４の中間部が他方の密閉室１
２内に挿入された状態となつている。なお、前記
ウイツク１３として金属網や多孔性焼結金属が使
用され、また作動流体として水、アンモニアある
いは窒素等が使用されることは、従来のヒートパ
イプと同様である。

なお、各密閉室１２において生じるポンプ作用
圧力は、ウイツク１３や作動流体の種類あるいは
ヒートパイプの布設態様によつて決まるが、隔壁
板１１の間隔、すなわち各密閉室１２の長さＬは
そのポンプ作用圧力で液相の作動流体を環流させ
ることのできる長さに設定されている。

上記のように構成されたヒートパイプの一方の
端部に熱を加えると、その内部の作動流体が蒸発
して蒸気がその端部側の密閉室１２内を隔壁板１
１側へ向けて流動し、蒸気の一部は伝熱チユーブ
１４内に入り込んでそこで放熱凝縮し、また蒸気
の残部は隔壁板１１に接する箇所で放熱凝縮し、
凝縮して生じた液相の作動液体はウイツク１３を
流路として還流し、他方隔壁板１１を介して隣接
する他方の密閉室１２内においては、隔壁板１１
および伝熱チユーブ１４を介して伝導された熱に
よつてその内部の作動流体が蒸発して蒸気が他方
の隔壁板１１側へ流動する。以降、各隔壁板１１
を介して熱の授受が行なわれるとともに各密閉室
１２では作動流体が蒸発、凝縮を行なつて循環流
動することにより熱を輸送し、したがつてヒート
パイプ全体としてはその一方の端部に加えられた
熱を他方の端部へ輸送することになる。この場
合、隔壁板１１を挾んでその両側にある密閉室１
２同士間の熱の授受は、隔壁板１１の表面と伝熱
チユーブ１４の表面とを伝熱面として行なわれ、
その熱伝導面積が第２図に示すような隔壁板１１
のみの場合と比べて相当広いから、伝熱量を多く
し、伝熱損失を少なくすることができる。すなわ
ち、従来のタイプのヒートパイプにあつては、そ
の長さが毛細管圧力に基づくポンプ作用圧力によ
り制限された長さ以上になると、第５図に破線で
示すように低温側の端部側で温度が次第に降下す
る温度分布となり、熱輸送することができなくな
るが、上記構成のヒートパイプにあつては第５図
に実線で示すように、隔壁板１１および伝熱チユ
ーブ１４の熱抵抗によつて若干温度降下ΔＴする
が、各密閉室１２内では等温性が維持され、した
がつてヒートパイプ全体としての熱輸送能力を高
くすることができ、また長距離に亘つて熱輸送す
ることができる。

なお、上記実施例では比較的短い金属管１０ａ
を接続して長尺の管状容器１０としたが、この発
明における管状容器は一体物として形成された長
尺な管状体であつてもよく、その場合隔壁板１１
に伝熱チユーブ１４をあらかじめ取付けておき、
それを容器内の所定箇所に挿入しかつ容器の該当
箇所を縮径するなどして隔壁板１１を容器の内周
面に密着固定すればよい。また、上記実施例では
伝熱チユーブ１４を隔壁板１１の一方の面側にの
み突出させて設けた構成としたが、伝熱チユーブ
１４を複数本用意し、隔壁板１１の両方の面側に
突出するよう設けた構成としてもよい。さらに、
各密閉室１２に封入する作動流体は同じものであ
る必要は特になく、前述したように隔壁板１１を
挾んで隣接する密閉室１２同士の間で若干の温度
降下ΔＴがあるから、ヒートパイプの使用条件に
伴う各密閉室１２の温度条件に適合する作動流体
を適宜撰択して各密閉室１２毎に封入すればよ
く、例えば高温側の密閉室１２に水を封入し、低
温側の密閉室１２に向うに従つてそれより沸点の
低い作動流体を順次封入すればよい。

以上の説明で明らかなようにこの発明のヒート
パイプによれば、密封管状容器内に隔壁板を所定
の間隔をもつて配置して多数の密閉室を形成し、
各密閉室内にウイツクを配設するとともに作動流
体を封入し、かつ前記隔壁板にはわん曲された伝
熱チユーブを、その両端部を隔壁板の一方の面側
に開口させかつその中間部を隔壁板の他方の面側
に突出させて取付けたから、各密閉室の長さをポ
ンプ作用圧力にて液相の作動流体が還流し得る長
さに設定することにより、ヒートパイプの長さを
ポンプ作用圧力に制約されることなく長尺化する
ことができると同時に、隔壁板における熱伝導面
積を広く設定することができることにより、隔壁
板における伝熱損失が少なく、したがつてこの発
明によれば熱輸送能力の高い長尺ヒートパイプを
得ることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のヒートパイプを一部省略して示
す一部断面した斜視図、第２図は長尺ヒートパイ
プの一例を一部省略して示す一部断面した斜視
図、第３図はこの発明の一実施例を示す部分断面
図、第４図はその隔壁板の部分を示す拡大図、第
５図はこの発明の長尺ヒートパイプと長尺化した
従来のタイプのヒートパイプとにおける長手方向
の温度分布を示す線図である。 １０……容器、１１……隔壁板、１２……密閉
室、１３……ウイツク、１４……伝熱チユーブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 密封管状容器の内部に多数の隔壁板を所定の
   間隔をもつて配置することにより多数の密閉室を
   区画形成し、これら各密閉室内にウイツクを配設
   するとともに作動流体を封入したヒートパイプに
   おいて、前記隔壁板には、わん曲された伝熱チユ
   ーブが、その両端部を隔壁板の一方の面側の密閉
   室に開口させかつその中間部を隔壁板の他方の面
   側の密閉室に突出させて取付けられていることを
   特徴とする長尺ヒートパイプ。