JPS6314088A - ヒ−ト・パイプ - 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 この発明は、作動液として水が使用され、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
用されるヒート・パイプに関する。

この明ｎ＋ａにおいて、「鉄」という語は、純鉄の伯に
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。

従来技術とその問題点 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、広節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。寸なわち、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臭突ろ
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す外への放出
を遮られる。

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。

■　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。

■　鉄製コンテナの内面に銅等の金属をメッキすること
。

■　コンテナ内に水素吸蔵材を設けること。

■　コンテナの内外を連通させるように、Ｐｄからなる
線状の水素透過部材を設けたり（実公昭５６−１４２ｊ
３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）。

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１−・パイプの性能劣
化を充分に抑制できなかった。

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。

問題点を解決するだめの手段 この発明によるヒー１〜・パイプは、作動液として水が
使用され、コンテナのｉｔ　Ｉｔ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たヒート・パイプにお
いて、凝縮部内に水素ガスを酸化させて水に戻す固体の
酸化剤が配置されたことを特徴とするものである。

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。

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、ト１２　＋Ｍ　Ｏ−＋Ｈ２０４−Ｍ（Ｍは金属
元素を示Ｖ）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１−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
ＣｕＱを用いるのがよい。酸化剤は、表面積が大ぎくな
るように、たとえば粉末、顆粒、多孔質焼結体等の形態
で用いるのがよいが、コンテナへの取付易さを考嬬すれ
ば多孔質焼結体の形態で用いるのがよい。また、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ｍ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ｉ〜・パイプ
においては、］コンテナ内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年聞使川用るとずれば、
３０（＋のＣ１１０（０，３２ｍｏ１以上）をコンテナ
内に配置しておｔノばよい。

作　　　　　用 この発明のヒート争パイプによれば、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。

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
。

第１図において、ヒート・パイプ（１）は、５ＴＢ３５
製＆バイブ（２ａ）および長バイブ（２ａ）の一端に溶
接された５ＴＢ３５製短バイブ（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８８４１Ｍ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５Ｓ４１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２
０％を満たずように封入されたものである。類バイブ（
２ｂ）内の長パイプ（２ａ）寄りの部分には、銅メツシ
ユ（６）が、銀ろうを用いてろう付けされている。そし
て、銅メツシユ（６）とエンドキャップ（３）との間に
、ＣｕＯからなる顆粒状酸化剤（７）が３０（ｌ入れら
れている。銅メツシユ（６）によって酸化剤（７）の長
パイプ（２ａ）側への移動が防止されている。

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（７）によって酸化
され、次の反応を起して水に戻る。

Ｃｕ　Ｏ＋Ｈ２−＋Ｃｕ　＋Ｈ２０ 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。

まず、直径３１．８１＋１Ｌ肉厚４．５ｍｌ、長さ２９
００ｍｍの５ＴＢ３５製長パイプ（２ａ）および直径３
１．８ｍｌ、肉厚４．５ｎ＋ｎ＋、長さ１００ｍ１１１
の類バイブ（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。ついで、短パイプ（２ｂ）
内に＃８０の銅メツシユ（６）をろう付した。そして、
短パイプ（２ｂ）内にＣＬＩＯからなる顆粒状酸化剤（
７）を入れた後、類バイブ（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（
ｌ！！　ＧＨを艮バイブ（２ａ）の一端に溶接した。そ
の後、長バイブ（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”ＩＪ　Ｌした
。

そして、第２図に示すように、ヒート・パイプ（１）の
凝縮部（８）側の半分に水冷シトゲット（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２０１１１１１の点（Ｐｌ）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（Ｐｌ）（Ｐ２）間
の温度差（ΔＴ）を測定した。この時、蒸発部（９）か
ら凝縮部（８）への熱輸送昂は常時４０００Ｗとなるよ
うにした。その結果を第３図に示す。

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。

その結果を第３図に示す。

第３図に示すグラフから明らかなＪ：うに、凝縮部（８
）内に酸化剤（７）が入れられた本発明品では、１００
０時間経過後も上記温度差（６丁）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
、比較量では上記温度差（ΔＴ）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。

第４図および第５図には、この発明の他の実施例が示さ
れている。第４図Ｊ３よび第５図において、第１図に示
すものと同一物および同一部分には同一符号を付す。

第４図に示すと−ト・パイプ（１５）においては、凝縮
部（８）内にＣｕＯの多孔質焼結体からなる酸化剤（１
６）が入れられている。この酸化剤（１６）は、固定棒
（１７）を介してエンド・キャップ（３）に固定されて
いる。このヒート・パイプ（１５）においては、コンテ
ナ本体（２）が１木のパイプからなるものであってもよ
い。

第５図に示すと−ｌ−・パイプ（２０）においては、凝
縮部（８）内にＣｕＯの多孔質焼結体からなる酸化剤（
２１）が入れられている。この酸化剤（２１）は、短パ
イプ（２ｂ）内の艮バイブ（２ａ）寄りの部分に固着さ
れた支持棒（２２）によって艮パイプ（２ａ）側への移
動が防止されている。

上記３つの実施例においては、この発明のヒート・パイ
プがウィックを持たないヒート・パイプに適用された場
合が示されているが、ウィックを備えたヒート・パイプ
にも適用可能である。

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固体の酸化剤が配置されている
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。ざ
らに、発生するであろうと予測される水素ガスの合計量
を酸化しうる聞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けが増大し
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て゛きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は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、第２図は第１
図に示すヒート・パイプの性能評価試験の方法を示す一
部切欠き正面図、第３図は第１図に示すヒーＩ・・バイ
ブの性能評価試験の結果を、比較量の結果とともに示す
グラフ、第４図はこの発明の他の実施例を示ず部分縦断
面図、第５図はこの発明のざらに他の実施例を示市部分
縦断面図である。 （１）（１５）（２０）・・・ヒー１−・パイプ、（５
）・・・コンテナ、（７）（１６）（２１）・・・酸化
剤、（８）・・・凝縮部。 以上 特許出願人　　昭和アルミニウム株式会社代　理　人　
　岸本　瑛之助（外４名）第１図 ＴＳ２図 菖「験時背（Ｈｒ） 第３図 第４図　　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 作動液として水が使用され、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たヒート・
   パイプにおいて、凝縮部内に水素ガスを酸化させて水に
   戻す固体の酸化剤が配置されたことを特徴とするヒート
   ・パイプ。