JPS63123992A - 熱輸送管 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体を熱媒体とする熱輸送管に関するもので
ある。

［従来の技術］ 熱輸送管として現在実用化されているものにヒートパイ
プがある。

ヒートパイプは密封した管の中に熱作動媒体を封入する
と共に毛細管現象によって液状の作動媒体の移動を促進
するウィック材を挿入した構造である。

該ヒートパイプの１端を高熱源に他端を低熱源に配置す
ることにより高熱源側で熱作動媒体の蒸発が起って吸熱
し、蒸発した蒸気は低熱源側で冷却されて凝縮して放熱
する。凝縮液化した熱作動媒体は、ウィック材により高
熱源側へ移動し、蒸発、液化が連続する。

而して、高熱源側での吸熱、低熱源側での放熱により熱
輸送か行われる。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記した様に、ヒートパイプは熱作動媒体の蒸発、凝縮
によって熱輸送が行なわれる。従って、作動温度は、使
用媒体の蒸発、凝縮温度、或は封入圧力によってきまっ
てしまう。この為、高熱源、低熱源の温度により熱作動
媒体が決定され、場合によっては適当な熱作動媒体がな
くヒートパイプの使用ができないこともある。

更に、熱作動媒体を封入する為の真空引作業が必要であ
るし、ウィック材を用いなければならないこと、ヒート
パイプ自体は圧力容器でなくてはならないこと等、構造
上にも種々制約かある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記実情を鑑み、構造が簡単で製作か容易、且
作動条件の極めて広い熱輸送管を提供しようとするもの
であって、高熱源側、低熱源側にそれぞれ流体溜を形成
し、両者を連通管て連通ずると共にいずれか１方の流体
溜を加振可能としたことを特徴とするものである。

［作　　　用］ 流体の加振により流体溜の流体が連通管中へ出入し、こ
の出入する流体と連通管内壁の境界層との間で熱受授が
あり、熱は連通管内の流体を介して１方の流体溜より他
方の流体溜へ輸送される。

［実　施　例］ 以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

先ず第１図に於いて本実施例の概略を説明する。

該実施例では熱媒体として水を選択した例を示す。

■は高ｌａ水槽、２は低温水槽であり、雨水槽】、２を
水平方向に延びる連通管３によって連通ずる。高温水槽
１には該水槽に貯溜される水を加熱する為のヒータ（該
ヒータは発熱源として仮に示すものであり、実際には電
子機器の発熱体等である）４を設け、更に高温水槽１内
の水を加振する為の加振機５を設ける。

上記構成に於いて、ヒータ４により高温水槽１内の水を
所要の温度迄加熱しておき、加振機５によって加振する
と、振動は連通管３内の水を介して低温水槽２内の水迄
伝播されるが、熱はこの振動により低温水槽２側に移動
する。

前記連通管３内では水の対流は殆ど生じることがなく、
従って連通管３内での熱移動については振動が不可欠で
、振動を停止すれば熱の輸送も停止される。又、熱輸送
量も振動量によって決定されるので、輸送量を多くした
い場合は振動量を多く、輸送量を少くしたい場合は振動
量を少くすればよい。

次に、第２図〜第５図に於いて連通管３内での熱移動の
原理の概略を説明する。

加振機５により高温水槽ｌ内の水６ａに振動が加えられ
ると水６ａは連通管３の高温側端部に人出し、連通管３
内の水の移動が起る。連通管３内の水の移動挙動につい
て、若干考察すると実際に水の移動が起るのは連通管３
の管壁７に接する境界層８を除いた部分である。

圧縮側の振動による水の移動は第２図に示されるが、連
通管３内に入込んだ高温水槽１内の水（以下高温水と称
す）６ａ（図中黒丸で示される）から境界層８に向って
熱移動が起り、境界層８が加熱される。

次に膨張側の振動となったときは、入込んだ高温水６ａ
は高温水槽１内に戻り、逆に低温水槽２内の水（以下低
温水と称す）　８ｂが連通管３内に入込む（第３図参照
）。ところが、前記した様に境界層８が加熱されている
為、今度は境界層８から連通管３内の水に熱移動が生じ
、該内部の水を昇温させる。

再び圧縮側振動か起ると、前記同様高温水６ａが入込ん
で境界層８を加熱するが、更に前記膨張側振動時に加温
された部分の水が低温水槽２側へ移動し、やはり境界層
を昇温させる（第４図）。

次に膨張側振動で、高温水の入込んだ部分、更に低温水
槽２側部分で境界層８から連通管３内の水への熱移動が
起る。

上記したメカニズムにより高温水槽内の水（勿論低温水
槽内の水であってもよい）を加振することにより熱輸送
を行える。又、この熱輸送は振動の媒介によって行われ
、熱輸送量は振動量（振幅×振動数）により、熱輸送速
度は熱移動速度（振動数）によって決定され、振動の停
止によって熱輸送は停止される。

前記した様に本熱輸送のメカニズムに於いて、連通管３
内の境界層８が大きな役割を生じ、且境界層と移動する
水との間の温度差が大きい程熱輸送能力は高くなる。

又、該境界層８か入込んだ高温水６ａから熱を受は易い
状態とすれば、熱輸送効率は更に上昇する。

境界層８の熱受授能力を増大させる１の手段として、境
界層の静止を確実にすること流体間の接触面積を増大す
ることが挙げられる。

境界層８の静止を確実にさせた連通管３の構造例として
第６図〜第９図に示すものがある。

第６図に示すものは、連通管３内にコイル１０を挿入さ
せ、該コイル１０を管壁７に密着させたものである。該
コイルＩＯの存在により、コイルの線材と線材間に水が
保有され、この保有によりか境界層の静止が確実化され
る。

第７図は、管壁７に突起１１を多数形成せしめたもので
、該突起１１により同様に水が保有される。

又、第８図は管壁７に沿わせて金網１２を設けたもので
あり、第９図は金網１２と同様な作用をするパンチメタ
ル１３を設けたものである。

或は特に図示していないが、管壁表面にスポンジ等多孔
質層を形成してもよい。

又、境界層８の熱受授能力を増加させる他の手段として
、境界層８と高温水６ａとの熱移動を促進する補助手段
を講じることができる。即ち、前記したコイル１０、突
起１１、金網１２等の境界層保持手段を銅、アルミニウ
ム等の熱伝導率の高いものを選択すれば、前記した熱移
動のメカニズムの他に該保持手段が高温水より熱を受け
、更に境界層が該保持手段より熱を受けるという熱移動
経路が確保される。

又、連通管３を小径にして多数設けてもよく、大径の連
通管３の中に細管を多数挿通させてもよく、金属繊維を
綿状にしたものを連通管に詰める等してもよい。或は、
連通管３は軸心方向に熱伝導がよいと境界層と移動水側
との温度差が小さくなって熱輸送効率が低下するが、連
通管を複数の短管を結合した構成として各短管の間は熱
絶縁すればよい。

更に又、上記実施例として熱媒体を水としたか、油等そ
の他の液体であってもよく或は空気等の気体であっても
よい。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば下記の優れた効果を発揮
し得る。

（＋）　　離れた高熱源、低熱源間での熱輸送が可能で
ある。

（ｎ）　　熱輸送を行うのに熱媒体の相変化を必要とし
ないので、熱媒体はどの様なものでもよく、高熱源低熱
源の温度により使用すべき熱媒体の種類が限定されるこ
とがない。

（ト）熱輸送の開始停止は熱媒体へ振動を加えること、
加振を停止させることで行え、熱輸送量の増減は加振態
様の変化で行えるので、熱輸送の制御は極めて容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の概略を示す説明図、第２図
〜第５図は熱輸送のメカニズムを示す説明図、第６図〜
第９図はそれぞれ他の実施例を示す説明図である。 ■は高温水槽、２は低温水槽、３は連通管、４はヒータ
、５は加振機、８は境界層を示す。 区　　　　　　区 ｑＤ　　　　　　　　　　ｂ 滌　　　　　　派 区　　　　　　　区 の　　　　　　　　　　　〔力 皺　　　　　　　壊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）高熱源側、低熱源側にそれぞれ流体溜を形成し、両
   者を連通管で連通すると共にいずれか１方の流体溜を加
   振可能としたことを特徴とする熱輸送管。