JP2001027487A - Gravity type heat pipe - Google Patents
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- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/025—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes having non-capillary condensate return means
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/04—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by preventing the formation of continuous films of condensate on heat-exchange surfaces, e.g. by promoting droplet formation
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は重力式のヒートパイ
プに関する。The present invention relates to a gravity heat pipe.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ヒートパイプはその内部に作動液の流路
となる空洞部（空間）が設けられており、その空間に収
容された作動液の蒸発、凝縮等の相変化と作動液の移動
により熱の移動をなすデバイスの一種である。作動液と
しては水の他、代替フロン、アルコール等様々なものが
使用されている。尚、ヒートパイプの内部（空洞部）で
は、水や代替フロン等の作動液は蒸発して気相の状態で
も存在しているが、通例これらを含めて作動液と呼ぶこ
とが多い。以下、本明細書では、特に作動液の気相部分
を呼ぶときは、作動液の蒸気と呼ぶことにする。2. Description of the Related Art A heat pipe is provided with a cavity (space) serving as a flow path of a working fluid therein, and a phase change such as evaporation and condensation of the working fluid contained in the space and movement of the working fluid. Is a type of device that transfers heat. As the working fluid, various substances such as alternative Freon, alcohol and the like are used in addition to water. In addition, inside the heat pipe (hollow portion), the working fluid such as water and CFCs evaporates and exists in a gaseous state. Hereinafter, in this specification, particularly when the gas phase portion of the working fluid is referred to, it is referred to as the vapor of the working fluid.
【０００３】ヒートパイプの形状は、代表的なものは丸
パイプ状のものであるが、その他、平板形状等のものも
登場している。ヒートパイプを構成するコンテナ（容
器）としては、通常はステンレス材、銅材、アルミニウ
ム材等の金属材が用いられることが多い。コンテナ内部
の空洞部は、作動液が蒸発しやすいように真空脱気して
おくが、ヒートパイプとしての作動（作動液の相変化と
その移動による熱移動）の開始温度を制御する観点で、
凝縮しないガス（窒素ガスやアルゴンガス等）を適量収
容した可変コンダクタンスヒートパイプも知られてい
る。尚、ここで凝縮しないガスとは、当該ヒートパイプ
の通常の使用環境においては実質的に凝縮しないという
意味のガスであり、不凝縮性ガスと呼ばれている。The typical shape of the heat pipe is a round pipe, but other shapes such as a flat plate have also appeared. As a container (container) constituting the heat pipe, a metal material such as a stainless steel material, a copper material, and an aluminum material is usually used in many cases. The cavity inside the container is evacuated to vacuum so that the working fluid evaporates easily. From the viewpoint of controlling the starting temperature of the operation as a heat pipe (the phase change of the working fluid and the heat transfer due to its movement),
A variable conductance heat pipe containing an appropriate amount of a non-condensable gas (such as nitrogen gas or argon gas) is also known. Here, the gas that does not condense means a gas that does not substantially condense in a normal use environment of the heat pipe, and is called a non-condensable gas.
【０００４】ここで、ヒートパイプの作動について簡単
に記すと次のようになる。即ち、ヒートパイプの外部か
ら、空洞部内の作動液にヒートパイプの管壁を伝わって
熱が伝わる。同様に、ヒートパイプの内部から外部へも
管壁を伝わって熱が伝わる。そこで管壁を伝わって内部
に作動液に熱が伝わる部分（ヒートパイプ内部）を蒸発
部、作動液の蒸気の熱が潜熱によって管壁に伝わり、そ
の熱が外部に伝わる部分を凝縮部と呼ばれる。Here, the operation of the heat pipe will be briefly described as follows. That is, heat is transmitted from the outside of the heat pipe to the working fluid in the cavity through the pipe wall of the heat pipe. Similarly, heat is transmitted from the inside of the heat pipe to the outside through the tube wall. The part where the heat is transferred to the working fluid inside the pipe wall (inside the heat pipe) is called the evaporator, and the part where the heat of the working fluid vapor is transferred to the pipe wall by latent heat and the heat is transferred to the outside is called the condenser. .
【０００５】さて吸熱部において、管壁を熱伝導して伝
わってきた熱により、作動液が蒸発し、その蒸気がヒー
トパイプ内の空洞部を移動して放熱部に至り、そこで作
動液の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。その際、蒸
気の熱は凝縮部で管壁に伝わり外部に放出される。この
ようにして吸熱部から凝縮部に熱が移動する。In the heat absorbing portion, the working fluid evaporates due to the heat transmitted through the pipe wall, and the vapor moves through the cavity in the heat pipe to the heat radiating portion, where the vapor of the working fluid is vaporized. Is cooled and returns to the liquid state again. At that time, the heat of the steam is transmitted to the tube wall in the condensing section and is released to the outside. Thus, heat is transferred from the heat absorbing section to the condensing section.
【０００６】ヒートパイプとしての作動を継続させるに
は、凝縮部で凝縮した作動液を再び放熱部に移動（還
流）させる必要がある。重力式ヒートパイプの場合は、
吸熱部を放熱部より下方に配置することになる。こうす
れば重力作用により、液相に戻った作動液は放熱部に下
降するからである。In order to continue the operation as a heat pipe, it is necessary to move (recirculate) the working fluid condensed in the condensing section to the heat radiating section again. For gravity heat pipes,
The heat absorbing portion is disposed below the heat radiating portion. This is because the working fluid returned to the liquid phase by the action of gravity falls to the heat radiating portion.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】作動液の蒸気は凝縮部
で液相に戻るが、その液は概ね凝縮部の管壁を伝わって
放熱部に下降してくる。従って、凝縮部が上下に長い場
合、より下位に位置する凝縮部の部分には、それより上
方から作動液が管壁を伝わって下降してくることにな
る。こうなると、下位に位置する凝縮部の部分では、管
壁が作動液の被膜で覆われているような状態になり、蒸
気の熱が管壁に伝わりにくくなる。The vapor of the working fluid returns to the liquid phase at the condensing section, but the liquid generally travels along the tube wall of the condensing section and descends to the heat radiating section. Therefore, when the condensing section is long in the vertical direction, the hydraulic fluid descends from the upper portion of the condensing section along the pipe wall to the lower condensing section. In this case, the pipe wall is covered with the coating of the working fluid in the lower condensing section, and the heat of the steam is not easily transmitted to the pipe wall.
【０００８】ところでヒートパイプの熱輸送量を増大さ
せるために、凝縮部の内面に溝を形成したり、表面を粗
面化して、実質的に凝縮部の面積を増大させる方法も知
られている。しかし、凝縮部に溝を形成したりすると、
その保水力が高まり、管壁を伝わって下降する作動液の
液膜が厚くなりやすくなる欠点があった。[0008] In order to increase the heat transfer amount of the heat pipe, there is also known a method of forming a groove on the inner surface of the condensing portion or roughening the surface to substantially increase the area of the condensing portion. . However, if a groove is formed in the condensation part,
There is a drawback that the water retention capacity is increased and the liquid film of the working fluid descending along the pipe wall tends to be thick.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上述のような事情を受け
て、本発明者らは下記の発明に至った。即ち、下向きに
絞られた形態を有する螺旋ワイヤ状の、凝縮部の作動液
をすくい取るためのすくい取り部材が凝縮部に設けられ
た重力式ヒートパイプを提案する。そのすくい取り部材
は、凝縮部の管壁にバネ作用によって固定するようにす
ると良い。また、通気孔を有する逆傘状の凝縮部の作動
液をすくい取るためのすくい取り部材、または、金属メ
ッシュ製等の通気性を有する材質で形成した逆傘状の凝
縮部の作動液をすくい取るためのすくい取り部材を凝縮
部に設けた重力式ヒートパイプを提案する。In view of the above circumstances, the present inventors have reached the following invention. That is, the present invention proposes a gravity-type heat pipe in which a condensing section is provided with a scooping member for scooping a hydraulic fluid in the condensing section, which has a spiral wire shape having a downwardly squeezed form. The scooping member is preferably fixed to the tube wall of the condenser by a spring action. In addition, a scooping member for scooping up the working fluid in the inverted umbrella-shaped condensing portion having a vent hole, or scooping the operating fluid in the inverted umbrella-shaped condensing portion formed of a material having air permeability such as a metal mesh. We propose a gravity-type heat pipe in which a scooping member is provided in the condenser.
【００１０】上述のすくい取り部材が複数個に分かれて
いる場合もある。またすくい取り部材によりすくい取ら
れた作動液を蒸発部に導くガイド棒が備わっている場合
もある。そのガイド棒に替わりパイプ状のガイドパイプ
を備えてもよい。この場合、すくい取られた作動液がそ
の内部に導かれるための孔を、すくい取り部材の下部近
傍に設けておく。The above-mentioned scooping member may be divided into a plurality of pieces. In some cases, a guide rod for guiding the hydraulic fluid scooped by the scooping member to the evaporator is provided. A pipe-shaped guide pipe may be provided instead of the guide rod. In this case, a hole for guiding the scooped hydraulic fluid to the inside is provided near the lower portion of the scooping member.
【００１１】またガイド棒またはガイドパイプの下端側
を蒸発部に接合しておく場合もある。ガイドパイプを蒸
発部に接合する場合は、そのガイドパイプの下端部に作
動液の出口となる孔を設けておく。In some cases, the lower end of the guide rod or guide pipe is joined to the evaporator. When joining the guide pipe to the evaporating section, a hole serving as an outlet for the hydraulic fluid is provided at the lower end of the guide pipe.
【００１２】この重力式ヒートパイプの凝縮部内壁に、
伝熱面積増大のための溝を形成しておく場合もある。こ
のような場合に本発明の構造が好適に適用できる。On the inner wall of the condensing part of the gravity type heat pipe,
In some cases, grooves for increasing the heat transfer area are formed. In such a case, the structure of the present invention can be suitably applied.
【００１３】上述の重力式ヒートパイプの構造は、その
凝縮部内壁に溝が形成されている形態のものに好適に適
用できる。また、不凝縮性ガスがパイプ内に収容された
可変コンダクタンスヒートパイプの場合にも好適に適用
できる。The above-described structure of the gravity type heat pipe can be suitably applied to a structure in which a groove is formed on the inner wall of the condensing section. Further, the present invention can be suitably applied to a variable conductance heat pipe in which non-condensable gas is contained in a pipe.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】図１は、図３に模式的に示す重力
式ヒートパイプ１の上部に位置する凝縮部１０の内部を
模式的に示した説明図である。図３の重力式ヒートパイ
プ１は、図示するように凝縮部１０が蒸発部より上方に
位置するようになっている。この図では重力式ヒートパ
イプ１は実質直線形状を有しかつ垂直に立った状態で描
かれているが、この重力式ヒートパイプ１は必ずしも直
線形状である必要はなく、また傾いて配置されている場
合もある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the inside of a condensing section 10 located above a gravity type heat pipe 1 schematically shown in FIG. In the gravity type heat pipe 1 shown in FIG. 3, the condensing section 10 is located above the evaporating section as shown in the figure. In this figure, the gravity type heat pipe 1 has a substantially straight shape and is drawn in a vertically standing state, but the gravity type heat pipe 1 does not necessarily have to be a straight shape, and it is arranged obliquely. In some cases.
【００１５】凝縮部１０と蒸発部の間には断熱部が存在
しているが、これはこの部分の周りを断熱材で覆ったり
することで、蒸発部および凝縮部１０の場合に比べ格段
に外部との熱の授受を少なくした部分を意味する。ある
いは断熱部の部分のコンテナを熱伝導性の非常に低い材
質で形成する場合もある。There is a heat insulating portion between the condensing portion 10 and the evaporating portion, but this portion is covered with a heat insulating material, so that the heat insulating portion is markedly different from the case of the evaporating portion and the condensing portion 10. It means the part where the exchange of heat with the outside is reduced. Alternatively, the container of the heat insulating portion may be formed of a material having extremely low thermal conductivity.
【００１６】図３において、吸熱部で蒸発した作動液
は、蒸気として凝縮部１０まで上昇し、そこで概ね熱が
コンテナの管壁に伝わり作動液蒸気は冷却して液相に戻
る。液相に戻った作動液は重力作用により概ね管壁を伝
わるように下降するが、その際、管壁にはその作動液の
下降による液膜が形成されることになる。In FIG. 3, the working fluid evaporated in the heat absorbing section rises to the condensing section 10 as steam, where heat is substantially transmitted to the tube wall of the container, and the working fluid vapor cools and returns to the liquid phase. The working fluid that has returned to the liquid phase descends substantially along the pipe wall due to the action of gravity. At this time, a liquid film is formed on the pipe wall due to the drop of the working fluid.
【００１７】凝縮部１０において、蒸気の熱は直接また
は液膜を通じて管壁に伝わるから、その液膜が厚くなれ
ば、それだけ蒸気の熱が管壁に伝わりにくくなる。即ち
凝縮部１０の伝熱性能が低下することになる。仮に吸熱
部での吸熱量が少ない場合であれば、管壁を伝わって下
降する作動液４０の量が少なく、従って液膜の厚さも相
対的に厚くならないであろう。In the condensation section 10, the heat of the vapor is transmitted to the tube wall directly or through the liquid film. Therefore, the thicker the liquid film, the less the heat of the vapor is transmitted to the tube wall. That is, the heat transfer performance of the condensing section 10 is reduced. If the amount of heat absorbed by the heat absorbing portion is small, the amount of the hydraulic fluid 40 descending along the pipe wall will be small, and the liquid film will not be relatively thick.
【００１８】しかし、吸熱量が増えたり、或いは凝縮部
１０の上下方向の長さが長いと、凝縮部１０の下部にな
る程、それより上から下降してくる作動液のために液膜
は厚くなりやすい。液膜が厚くなれば、その熱抵抗も増
大して伝熱性能が低下してしまうので問題である。一般
にヒートパイプの凝縮面積を大きくすることはそのヒー
トパイプの熱輸送量を増大させる等の効果があるが、一
方では凝縮部１０の長さを長くなると、上述のように液
膜の増大の問題があり、熱輸送量向上の効果が必ずしも
十分でなくなる場合もある。However, if the amount of heat absorbed increases, or if the length of the condenser 10 in the vertical direction is longer, the lower the lower part of the condenser 10 is, the lower the liquid film becomes due to the hydraulic fluid descending from above. Easy to get thick. When the liquid film becomes thicker, its thermal resistance also increases, and the heat transfer performance deteriorates, which is a problem. In general, increasing the condensing area of the heat pipe has the effect of increasing the heat transport amount of the heat pipe, but on the other hand, increasing the length of the condensing section 10 causes the problem of increasing the liquid film as described above. In some cases, the effect of improving the heat transport amount may not always be sufficient.
【００１９】そこで本発明では、図１に示すように凝縮
部１０の内部に、下向きに絞られた形態を有する螺旋ワ
イヤ状の、凝縮部の作動液をすくい取るためのすくい取
り部材２０を単数または複数配置することで、凝縮部１
０における液膜の増大を抑制し、優れた熱輸送特性を実
現せしめたのである。尚、凝縮部１０の内壁に伝熱面積
増大の観点で溝が形成されていると、作動液４０の液膜
が厚くなりやすくなるので、本発明の上述のような液膜
増大の抑制効果は特に顕著になる。この図の例では、す
くい取り部材２０は複数配置している。その各々は下向
きに径が縮まったような螺旋形状のワイヤーで構成され
たもので、各々のすくい取り部材２０はその螺旋形状の
上方の部分で管壁に接触させるか、或いは近接させてお
く。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, a single scooping member 20 for scooping the hydraulic fluid in the condensing portion is provided inside the condensing portion 10 in the form of a spiral wire having a downwardly squeezed form. Or, by arranging a plurality of units,
Thus, an increase in the liquid film at 0 was suppressed, and excellent heat transport characteristics were realized. If a groove is formed on the inner wall of the condensing section 10 from the viewpoint of increasing the heat transfer area, the liquid film of the working fluid 40 is likely to be thicker. It becomes particularly noticeable. In the example of this figure, a plurality of scooping members 20 are arranged. Each of them is constituted by a spiral-shaped wire whose diameter is reduced downward, and each scooping member 20 is brought into contact with or close to the pipe wall at the upper part of the spiral shape.
【００２０】さてこのすくい取り部材２０は、図１に模
式的に示すように、管壁を伝わって下降してくる作動液
４０をすくい取る機能を奏する。そのすくい取った作動
液４０は、下向きに径が縮まったような螺旋形状のワイ
ヤーの下端付近で、接続されたガイド棒３０を伝わって
下降する。一つのすくい取り部材２０の下方には、また
液膜が形成されていくが、すくい取り部材２０を所定の
間隔で配置することで、液膜が過大に増大することを抑
制する。従って、凝縮部１０での伝熱性能の低下が抑制
され、優れた特性の重力式ヒートパイプ１が実現する。
すくい取り部材２０は、凝縮部１０の長さや、凝縮する
作動液の量等を考慮して、その配置位置や配置数を決め
ればよい。The scooping member 20, as schematically shown in FIG. 1, has a function of scooping the hydraulic fluid 40 descending along the pipe wall. The scooped hydraulic fluid 40 descends along the connected guide rod 30 near the lower end of the spiral wire whose diameter is reduced downward. A liquid film is formed below one scooping member 20 again. By arranging the scooping members 20 at predetermined intervals, the liquid film is prevented from excessively increasing. Accordingly, a decrease in the heat transfer performance in the condenser 10 is suppressed, and the gravity heat pipe 1 having excellent characteristics is realized.
The location and number of the scooping members 20 may be determined in consideration of the length of the condensing part 10 and the amount of condensed working fluid.
【００２１】図１に示すガイド棒３０は必須ではない。
しかし、すくい取り部材２０で管壁から離された作動液
４０が再度、管壁に付着することを抑制する効果があ
る。管の内径が小さい場合や、凝縮部１０が直線形状で
ない場合或いは傾いている場合においては、ガイド棒３
０を配置することが望ましい。このような場合は、すく
い取り部材２０で管壁から離された作動液４０が再度、
管壁に付着してしまいやすく、ガイド棒３０を配置する
ことでそれが抑制できるからである。尚、このガイド棒
３０をこの重力式ヒートパイプ１の蒸発部に溶接等によ
って接合しておくと良い。そうすればガイド棒３０が安
定すると共に、そのガイド棒３０自体が熱伝導性優れる
材質で形成されている場合は、蒸発部近傍のガイド棒３
０の一部が蒸発部の機能を奏しうるからである。The guide bar 30 shown in FIG. 1 is not essential.
However, there is an effect of preventing the working fluid 40 separated from the tube wall by the scooping member 20 from adhering to the tube wall again. When the inner diameter of the tube is small, or when the condensing part 10 is not linear or inclined, the guide rod 3
It is desirable to arrange 0. In such a case, the hydraulic fluid 40 separated from the pipe wall by the scooping member 20 again
This is because the guide rod 30 is easily attached to the pipe wall and can be suppressed by disposing the guide rod 30. The guide rod 30 is preferably joined to the evaporator of the gravity heat pipe 1 by welding or the like. Then, when the guide rod 30 is made of a material having excellent heat conductivity while the guide rod 30 itself is made stable, the guide rod 30 in the vicinity of the evaporating section is formed.
This is because a part of 0 can perform the function of the evaporator.
【００２２】すくい取り部材２０は図示するように、下
向きに径が縮まったような螺旋形状のワイヤーで構成さ
れるが、この螺旋径を管内径より若干大きめに設定して
おくとよい。そうすれば、螺旋形状のワイヤーによるバ
ネ力により、管壁への固定が極めて簡便、容易になるか
らである。As shown in the figure, the scooping member 20 is formed of a spiral wire whose diameter is reduced downward, and it is preferable that the spiral diameter be set slightly larger than the inner diameter of the pipe. This is because the fixing to the tube wall becomes extremely simple and easy due to the spring force of the spiral wire.
【００２３】次に本発明の実施の形態の別の例を説明す
る。図２は、図４に模式的に示す重力式ヒートパイプ５
の上部に位置する凝縮部５０の内部を模式的に示した説
明図である。図４の重力式ヒートパイプ５は、図示する
ように凝縮部５０の上方にガス溜め部が備わった可変コ
ンダクタンスタイプのものである。このガス溜め部には
窒素ガス等の不凝縮性ガスを収容する。この例でも、凝
縮部５０は蒸発部より上方に配置されており、これらの
間に断熱部が配置されている。この重力式ヒートパイプ
５も必ずしも直線形状である必要はなく、また傾いて配
置されている場合もある。Next, another example of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows a gravity type heat pipe 5 schematically shown in FIG.
It is explanatory drawing which showed typically the inside of the condensation part 50 located in the upper part of FIG. The gravity heat pipe 5 of FIG. 4 is of a variable conductance type having a gas reservoir above the condenser 50 as shown. The gas reservoir contains an incondensable gas such as nitrogen gas. Also in this example, the condensing unit 50 is disposed above the evaporating unit, and the heat insulating unit is disposed between them. The gravity type heat pipe 5 is not necessarily required to have a linear shape, and may be arranged at an angle.
【００２４】本発明では、図２に示すように凝縮部５０
の内部に、通気孔のための孔２１０が形成された逆傘状
のすくい取り部材２１が設けられている。その傘の部分
に設けた孔２１０は、作動液の蒸気や不凝縮性ガスの通
路となるものである。すくい取り部材２１を金属メッシ
ュ等で構成して、通気性を確保しても良い。In the present invention, as shown in FIG.
Is provided with an inverted umbrella-shaped scooping member 21 in which a hole 210 for a ventilation hole is formed. The hole 210 provided in the umbrella portion serves as a passage for the vapor of the working fluid and the non-condensable gas. The scooping member 21 may be made of a metal mesh or the like to ensure air permeability.
【００２５】この重力式ヒートパイプ５の場合も、凝縮
部の作動液をすくい取るためのすくい取り部材２１を配
置することで、凝縮部５０における液膜の増大を抑制
し、優れた熱輸送特性を確保したものである。すくい取
り部材２１は単数または複数配置する。また各々のすく
い取り部材２１のその上部で管壁に接しているか、或い
は近接している。Also in the case of the gravity type heat pipe 5, the arrangement of the scooping member 21 for scooping the working fluid in the condensing section suppresses an increase in the liquid film in the condensing section 50, and provides excellent heat transport characteristics. Is secured. One or more scooping members 21 are arranged. The upper part of each scooping member 21 is in contact with or close to the pipe wall.
【００２６】このすくい取り部材２１も、図１のすくい
取り部材２０と同様、管壁を伝わって下降してくる作動
液４１をすくい取る機能を奏する。すくい取った作動液
４１は、概ねすくい取り部材２１の下部に取り付けられ
ているガイドパイプ内を通って下降する。ガイドパイプ
３１には、各々のすくいとり部材２１の下端部付近から
作動液４１が内部に浸入するように貫通孔を形成してお
く。The scooping member 21 also has a function of scooping the hydraulic fluid 41 descending along the pipe wall, similarly to the scooping member 20 of FIG. The scooped hydraulic fluid 41 descends substantially through a guide pipe attached to a lower portion of the scooping member 21. A through hole is formed in the guide pipe 31 so that the working fluid 41 enters the inside from near the lower end of each scooping member 21.
【００２７】この例のように、すくい取り部材２１です
くい取った作動液４１をガイドパイプ３１の内部を経由
させて下降させれば、その作動液４１が再度重力式ヒー
トパイプ５の管壁に付着してしまうことを防げるので、
液膜厚さ増大の抑制効果は一層高まる。As in this example, when the hydraulic fluid 41 scooped by the scooping member 21 is lowered through the inside of the guide pipe 31, the hydraulic fluid 41 is again deposited on the pipe wall of the gravity type heat pipe 5. Since it can be prevented from sticking,
The effect of suppressing the increase in the liquid film thickness is further enhanced.
【００２８】このように、本発明は液膜が過大に増大す
ることが抑制され、優れた特性の重力式ヒートパイプ５
を実現させるものである。As described above, according to the present invention, the gravitational heat pipe 5 having excellent characteristics is prevented from excessively increasing the liquid film.
Is realized.
【００２９】ところで、図２、４に示す重力式ヒートパ
イプ５は、その空洞部内に不凝縮性ガスを収容した可変
コンダクタンスヒートパイプであるが、本発明の構成に
より、凝縮部５０における蒸気の整流効果が起こり、そ
のため急激な圧力変動や、作動液４１の突沸現象等によ
る作動液４１（蒸気の場合を含む）のガス溜め部への流
入を抑制する効果も期待できる。このように本発明の構
成は可変コンダクタンスヒートパイプに好適に適用され
るものである。The gravity type heat pipe 5 shown in FIGS. 2 and 4 is a variable conductance heat pipe containing a non-condensable gas in its cavity. As a result, an effect of suppressing the flow of the working fluid 41 (including the case of steam) into the gas reservoir due to a sudden pressure fluctuation, a bumping phenomenon of the working fluid 41, etc. can be expected. Thus, the configuration of the present invention is suitably applied to a variable conductance heat pipe.
【００３０】[0030]
【実施例】実施例１ 図１、３を参照しながら本発明の実施例を説明する。図
３は組み立てた重力式ヒートパイプ１の模式的外観であ
る。サイズは図３の凝縮部１０、断熱部および蒸発部と
もに概ね外形２２．２ｍｍ、内径１９．８ｍｍで、凝縮
部１０、断熱部、蒸発部の長さは各々３００ｍｍ、２０
０ｍｍ、５００ｍｍ程度である。形状は図示するように
直状タイプで、そのコンテナの材質はステンレスであ
る。Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic external view of the assembled gravity heat pipe 1. The size of the condensing part 10, the heat insulating part, and the evaporating part of FIG. 3 is approximately 22.2 mm and the inner diameter is 19.8 mm.
They are about 0 mm and 500 mm. The shape is a straight type as shown in the figure, and the material of the container is stainless steel.
【００３１】図１は図３の凝縮部１０の内部を模式的に
拡大した説明図であるが、そのすくい取り部材２０は、
径１．０ｍｍのステンレス製のワイヤーを螺旋状に成形
したもので、その上部で約１周半程度、管壁と接触、接
合されている。この螺旋のピッチは、管壁と接する部分
（約１周半）で約１０ｍｍ、下方向に移動する程度のも
のである。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the inside of the condensing section 10 of FIG. 3 in an enlarged scale.
A stainless steel wire having a diameter of 1.0 mm is formed into a spiral shape, and is in contact with and joined to the pipe wall for about one and a half turns at an upper portion thereof. The pitch of this spiral is about 10 mm at a portion (about one and a half rounds) in contact with the tube wall, and is such that it moves downward.
【００３２】このすくい取り部材２０は、凝縮部１０に
間隔６０ｍｍ程度を開けて４個配置されている。そして
４個のすくい取り部材２０はその下端部でガイド棒３０
（ステンレス製）に接合されている。The four scooping members 20 are arranged at intervals of about 60 mm in the condenser 10. The four scooping members 20 have guide rods 30 at their lower ends.
(Made of stainless steel).
【００３３】この重力式ヒートパイプ１を凝縮部１０が
上に位置するように鉛直に立てた状態で作動させてみ
た。尚、作動液は代替フロンである。作動させた結果、
別途用意したすくい取り部材２０を備えない重力式ヒー
トパイプに比べ良好な熱輸送性能が実現したことが確認
できた。The gravity type heat pipe 1 was operated in a state where it was set upright so that the condensing section 10 was positioned above. The working fluid is an alternative Freon. As a result of activation,
It was confirmed that better heat transport performance was realized as compared with a gravity heat pipe without the separately prepared scooping member 20.
【００３４】実施例２ 図２、４に説明するような重力式ヒートパイプ５を組み
立てた。この重力式ヒートパイプ５は可変コダンタクタ
ンスヒートパイプでもある。そのサイズは図４の凝縮部
５０、断熱部および蒸発部ともに概ね外形２２．２ｍ
ｍ、内径１９．８ｍｍで、凝縮部５０、断熱部、蒸発部
の長さは各々３００ｍｍ、２００ｍｍ、５００ｍｍ程度
である。この重力式ヒートパイプ５内には不凝縮性ガス
（窒素ガス等）が収容されており、上方に取り付けられ
たガス溜め部（内容積は約５００ｍｌ）にその大部分が
溜められる。この重力式ヒートパイプ５も直状タイプ
で、コンテナの材質はステンレスである。Example 2 A gravity heat pipe 5 as shown in FIGS. The gravity type heat pipe 5 is also a variable coductance heat pipe. The size of the condensing part 50, the heat insulating part and the evaporating part in FIG.
m, the inner diameter is 19.8 mm, and the lengths of the condensing section 50, the heat insulating section, and the evaporating section are about 300 mm, 200 mm, and 500 mm, respectively. A non-condensable gas (nitrogen gas or the like) is stored in the gravity heat pipe 5, and most of the non-condensable gas is stored in a gas reservoir (with an internal volume of about 500 ml) attached above. The gravity type heat pipe 5 is also a straight type, and the material of the container is stainless steel.
【００３５】図２に示すように、凝縮部５０内には、逆
傘状のすくい取り部材２１が３個取り付けられている。
この逆傘状のすくい取り部材２１は、予め孔２１０を形
成したパンチングメタル（板）を絞り込み加工（絞り込
み角度は約４５°）して円錐台形状に成形したもので、
円錐台の上側の径は１９．８ｍｍ程度、下側の径は４ｍ
ｍ程度である。このすくい取り部材２１を、凝縮部５０
に上部端から１００ｍｍ、１８０ｍｍ，２４０ｍｍの距
離に配置して取り付けた。As shown in FIG. 2, in the condenser 50, three inverted umbrella-shaped scooping members 21 are attached.
The inverted umbrella-shaped scooping member 21 is formed by drawing a punching metal (plate) in which holes 210 have been formed in advance (drawing angle is about 45 °) to form a truncated cone.
The upper diameter of the truncated cone is about 19.8 mm, and the lower diameter is 4 m
m. This scooping member 21 is moved to the condensing section 50.
At a distance of 100 mm, 180 mm, and 240 mm from the upper end.
【００３６】そしてこの逆傘状のすくい取り部材２１を
３個用い、それらに串刺しするようにガイドパイプ３１
を取り付けた。ガイドパイプ３１には、すくい取り部材
２１の下端部の少し上部に位置する部分に径２ｍｍの孔
を３個形成しておいた。この孔は、すくい取り部材２１
ですくい取った作動液がガイドパイプ３１内に入り込む
ようにするためである。Then, three inverted umbrella-shaped scooping members 21 are used, and the guide pipe 31
Was attached. The guide pipe 31 has three holes each having a diameter of 2 mm formed at a position slightly above the lower end of the scooping member 21. This hole is provided in the scooping member 21.
This is to allow the scooped hydraulic fluid to enter the guide pipe 31.
【００３７】この重力式ヒートパイプ５を凝縮部５０が
上に位置するように鉛直に立てた状態で作動させた。
尚、作動液は代替フロンである。作動させた結果、すく
い取り部材２１を備えない場合の重力式ヒートパイプに
比べ良好な熱輸送性能が実現したことが確認できた。特
に、この例のように可変コンダタクタンスヒートパイプ
の場合、その効果は一層顕著であったといえる。全てで
はないが、比較的多くの作動液４１をガイドパイプ３１
内を通って蒸発部に還流させているので、すくい取り部
材２１とガイドパイプ３１が、電気機器におけるアレス
ターのような整流効果が発現し、その結果、凝縮部５０
内での過剰な圧力変動や、作動液の突沸等が抑制される
からである。このため、作動液４１が凝縮部５０内での
過剰な圧力変動や作動液の突沸等による、ガス溜め部内
への流入が抑制され、精度良い可変コンダクタンス性が
実現できるからである。The gravity type heat pipe 5 was operated in a state where the condenser 50 was set upright so that the condenser 50 was positioned above.
The working fluid is an alternative Freon. As a result of operation, it was confirmed that better heat transfer performance was realized as compared with a gravity heat pipe without the scooping member 21. In particular, in the case of the variable conductance heat pipe as in this example, it can be said that the effect is more remarkable. A relatively large amount, but not all, of the hydraulic fluid 41 is supplied to the guide pipe 31.
Since the gas is returned to the evaporating section through the inside, the rake member 21 and the guide pipe 31 exhibit a rectifying effect like an arrester in electric equipment, and as a result, the condensing section 50
This is because excessive pressure fluctuation in the inside and bumping of the working fluid are suppressed. For this reason, the working fluid 41 is prevented from flowing into the gas reservoir due to excessive pressure fluctuation in the condensing unit 50, bumping of the working fluid, and the like, and accurate variable conductance can be realized.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の重力式ヒ
ートパイプは、凝縮部における作動液の液膜の増大を抑
制でき、従って凝縮部での優れた伝熱性能が高く維持で
きるものである。また本発明の構成を可変コンダクタン
スヒートパイプに適用した場合、ガス溜め部内への作動
液の流入が抑制され、精度良い可変コンダクタンス性が
実現できるものである。このように本発明の重力式ヒー
トパイプは優れた特性を実現するものである。As described in detail above, the gravity type heat pipe of the present invention can suppress the increase of the liquid film of the working fluid in the condensing section, and therefore can maintain the excellent heat transfer performance in the condensing section. It is. Further, when the configuration of the present invention is applied to a variable conductance heat pipe, the flow of the working fluid into the gas reservoir is suppressed, and a highly accurate variable conductance can be realized. Thus, the gravity heat pipe of the present invention achieves excellent characteristics.
【図１】本発明に係わる重力式ヒートパイプの例を示す
要部説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of a main part showing an example of a gravity heat pipe according to the present invention.
【図２】本発明に係わる重力式ヒートパイプの例を示す
要部説明図である。FIG. 2 is a main part explanatory view showing an example of a gravity heat pipe according to the present invention.
【図３】図１に係わる重力式ヒートパイプの外観を模式
的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an appearance of a gravity heat pipe according to FIG. 1;
【図４】図２に係わる重力式ヒートパイプの外観を模式
的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an appearance of a gravity heat pipe according to FIG. 2;
１ 重力式ヒートパイプ １０ 凝縮部 １１ コンテナ ２０ すくい取り部材 ３０ ガイド棒 ４０ 作動液 ２１ すくい取り部材 ２１０ 孔 ３１ ガイドパイプ ４１ 作動液 ５ 重力式ヒートパイプ ５０ 凝縮部 ５１ コンテナ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gravity heat pipe 10 Condensing part 11 Container 20 Rake member 30 Guide rod 40 Hydraulic fluid 21 Rake member 210 Hole 31 Guide pipe 41 Hydraulic fluid 5 Gravity heat pipe 50 Condensing part 51 Container
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 健次 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東 京電力株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kenji Watanabe 1-3-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Tokyo Electric Power Company
Claims (9)
ヤ状の、凝縮部の作動液をすくい取るためのすくい取り
部材が凝縮部に設けられた重力式ヒートパイプ。1. A gravity heat pipe in which a condensing section is provided with a helical wire-shaped squeezing member for scooping hydraulic fluid in the condensing section.
バネ作用によって固定されている、請求項１記載の重力
式ヒートパイプ。2. The gravity heat pipe according to claim 1, wherein the scooping member is fixed to a pipe wall of the condenser section by a spring action.
液をすくい取るためのすくい取り部材が凝縮部に設けら
れた重力式ヒートパイプ。3. A gravity heat pipe having a conical section provided with a scooping member for scooping hydraulic fluid in a condensing section having an inverted umbrella shape having a vent hole.
液をすくい取るためのすくい取り部材が凝縮部に設けら
れた重力式ヒートパイプ。4. A gravity heat pipe in which a condensing portion is provided with a sloping member having a gas-permeable inverted umbrella-like shape for scooping out hydraulic fluid in the condensing portion.
た作動液を蒸発部に導くガイド棒が備わっている、請求
項１〜４のいずれかに記載の重力式ヒートパイプ。5. The gravity heat pipe according to claim 1, further comprising a guide rod that guides the working fluid scooped by the scooping member to an evaporator.
た作動液を蒸発部に導くガイドパイプが備わっており、
そのガイドパイプには前記すくい取り部材の下部近傍に
孔が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の
重力式ヒートパイプ。6. A guide pipe for guiding the working fluid scooped by the scooping member to an evaporating section,
The gravity heat pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the guide pipe is provided with a hole near a lower portion of the scooping member.
下端側が当該重力式ヒートパイプの蒸発部に接合されて
いる、請求項１〜６のいずれかに記載の重力式ヒートパ
イプ。7. The gravity heat pipe according to claim 1, wherein a lower end of the guide rod or the guide pipe is joined to an evaporator of the gravity heat pipe.
形成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の重力
式ヒートパイプ。8. The gravity heat pipe according to claim 1, wherein a groove is formed in an inner wall of the condensing portion of the heat pipe.
がパイプ内に収容された可変コンダクタンスヒートパイ
プである、請求項１〜８のいずれかに記載の重力式ヒー
トパイプ。9. The gravity heat pipe according to claim 1, wherein the gravity heat pipe is a variable conductance heat pipe in which non-condensable gas is accommodated in the pipe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11200849A JP2001027487A (en) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Gravity type heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11200849A JP2001027487A (en) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Gravity type heat pipe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001027487A true JP2001027487A (en) | 2001-01-30 |
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ID=16431252
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11200849A Pending JP2001027487A (en) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | Gravity type heat pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2001027487A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015137816A (en) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 東京電力株式会社 | Loss measurement system and loss measurement method for steam pipe |
| CN107144162A (en) * | 2017-07-18 | 2017-09-08 | 青岛大学 | A kind of gravity assisted heat pipe of the annular component of band |
| WO2019008927A1 (en) * | 2017-07-06 | 2019-01-10 | マクセル株式会社 | Heat transport device and projection image display device |
-
1999
- 1999-07-14 JP JP11200849A patent/JP2001027487A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015137816A (en) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 東京電力株式会社 | Loss measurement system and loss measurement method for steam pipe |
| WO2019008927A1 (en) * | 2017-07-06 | 2019-01-10 | マクセル株式会社 | Heat transport device and projection image display device |
| CN107144162A (en) * | 2017-07-18 | 2017-09-08 | 青岛大学 | A kind of gravity assisted heat pipe of the annular component of band |
| CN107144162B (en) * | 2017-07-18 | 2023-04-28 | 青岛大学 | Gravity assisted heat pipe with annular components |
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