JP2000171181A

JP2000171181A - ヒートパイプ

Info

Publication number: JP2000171181A
Application number: JP10342178A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Ogushi; 哲朗大串; Akira Yao; 彰矢尾; Hisaaki Yamakage; 久明山蔭; Atsushi Tsujimori; 淳辻森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ウイック３の内部が蒸気相空間となってお
り、この蒸気相空間にアーテリ４を挿入しているため、
ヒートパイプ容器２を小径化できずにスペース効率が悪
く、フレキシブル性が得られず、また、アーテリ４での
圧力損失が大きくなって熱輸送能力低下する。【解決手段】ヒートパイプ容器２の内壁面に軸方向の
溝１０を形成し、この溝１０の溝山１１の先端にウイッ
ク３の外周面を密着させて当該ウイック３をヒートパイ
プ容器２内に挿入し、ウイック３内に作動液体５を封入
して当該作動液体５をウイック３に浸透させたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、宇宙用・工業用
・家庭用などの熱輸送装置として用いられるヒートパイ
プに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９（ａ）は、例えばヒートパイプ工学
（著者：大島耕一外２名，１９７９年１１月３０日初
版，株式会社朝倉書店発行）に開示された従来のヒート
パイプを示す軸方向断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の
Ｈ−Ｈ線に沿った断面図である。図において、１はヒー
トパイプ、２はヒートパイプ１の本体となる断面円管状
のヒートパイプ容器、３はそのヒートパイプ容器２の内
周面に密着して設けられたウイックであり、このウイッ
ク３は、金網や焼結金属などの多孔質材料からなってい
る。４はウイック３の内底面に接して当該ウイック３内
に挿入設置されたアーテリ（液流路）であり、このアー
テリ４は、金網などで構成され、ウイック３の気孔径よ
り大きな直径の円管状をなしている。５はウイック３お
よびアーテリ４に浸透する作動液体であり、この作動液
体５は、水，アンモニア，アルコールなどからなってい
る。６はヒートパイプ容器２の内部に発生して熱輸送用
の作動流体となる蒸気であり、前記ヒートパイプ容器２
の内部は、前記ウイック３およびアーテリ４以外の部分
が前記蒸気６で満たされた蒸気相空間７となっている。
８はヒートパイプ１の軸方向一端部に設定された蒸発
部、９はヒートパイプ１の軸方向他端部に設定された凝
縮部である。

【０００３】次に動作について説明する。ヒートパイプ
１の一端の蒸発部８を加熱すると、ウイック３中の作動
液体５が熱を吸収して蒸発することにより蒸気６が発生
し、この蒸気６は蒸気相空間７を通って気相のままヒー
トパイプ１の他端の凝縮部９に到達し、この凝縮部９で
冷却されると、気相の蒸気６は熱を放出して凝縮するこ
とにより液体（作動液体５）となる。そして、凝縮部９
内の作動液体５は、毛細管圧力によりアーテリ４および
ウイック３を伝わって蒸発部８に戻る。以上のサイクル
を繰り返すことにより、蒸発部８から凝縮部９への熱輸
送が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のヒートパイプは
以上のように構成されているので、ヒートパイプ容器２
の内周面に密着したウイック３の内部が蒸気相空間７と
なっており、ウイック３の内底面に接して前記蒸気相空
間７の中にアーテリ４を挿入設置しているため、ウイッ
ク３の内部における前記アーテリ４以外の部分に所定の
蒸気相空間７を維持するためにはヒートパイプ容器２の
径を細くすることができずにスペース効率が悪く、且
つ、フレキシブル性が得られないという課題があった。
また、前記アーテリ４にあっても、上述のように、ウイ
ック３の内部に所定の蒸気相空間７を維持しなければな
らないことから、アーテリ４の外径を大きくすることが
できず、このため、アーテリ４での圧力損失が大きくな
って所定の熱輸送能力が得られないという課題があっ
た。さらに、アーテリ４が蒸気相空間７中にあるため、
アーテリ４の内部にある作動液体５が蒸気６で加熱され
てアーテリ４中に気泡が発生してアーテリ４内部に詰ま
り、その結果、アーテリ４中の液流れが阻害され、所定
の熱輸送能力が得られないという課題があった。

【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、ウイックの内部空間全体を液流路
とすることができ、当該液流路での圧力損失が小さくな
って熱輸送能力が大きくなるヒートパイプを得ることを
目的とする。

【０００６】また、この発明は、所定の熱輸送能力を得
るのに必要な液流路の断面積を得るためのパイプ径を小
さくすることができるヒートパイプを得ることを目的と
する。

【０００７】さらに、この発明は、ウイック全域に作動
液体を円滑かつ確実に浸透させることができ、安定した
液流を得ることができて、熱輸送動作が停止するような
ことのない信頼性の高いヒートパイプを得ることを目的
とする。

【０００８】さらに、この発明は、フレキシブル性に富
んだヒートパイプを得ることを目的とする。

【０００９】さらに、この発明は、蒸発部および凝縮部
で生じる温度差が小さく、熱コンダクタンスの大きなヒ
ートパイプを得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るヒートパ
イプは、ヒートパイプ容器の内壁面に軸方向の溝を形成
し、この溝の溝山先端にウイックの外周面を密着させて
当該ウイックをヒートパイプ容器内に挿入し、前記ウイ
ック内に作動液体を封入して当該作動液体を前記ウイッ
クに浸透させたものである。

【００１１】この発明に係るヒートパイプは、ウイック
の外周面に軸方向の溝を形成し、この溝の溝山先端をヒ
ートパイプ容器の内壁面に密着させて当該ヒートパイプ
容器内に前記ウイックを挿入し、このウイック内に作動
液体を封入して当該作動液体を前記ウイックに浸透させ
たものである。

【００１２】この発明に係るヒートパイプのウイック
は、径方向外側に比して径方向内側の気孔径が大きくな
っているものである。

【００１３】この発明に係るヒートパイプのウイック
は、径方向内側に比して径方向外側の熱伝導率が大きく
なっているものである。

【００１４】この発明に係るヒートパイプのウイック
は、弾力性を有する多孔質材料からなっているものであ
る。

【００１５】この発明に係るヒートパイプは、ウイック
の内周面に周方向溝を形成したものである。

【００１６】この発明に係るヒートパイプは、ヒートパ
イプ容器の内壁面の溝山先端に周方向の微小溝を形成し
たものである。

【００１７】この発明に係るヒートパイプは、ウイック
の外周面の溝山先端に周方向の微小溝を形成したもので
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．図１（ａ）はこの発明の実施の形態１に
よるヒートパイプを示す軸方向に沿った断面図、図１
（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、
図９と同一または相当部分には同一符号を付して説明す
る。図において、１はヒートパイプ、２は断面円管状の
ヒートパイプ容器であり、このヒートパイプ容器２は、
銅，アルミニウム，ステンレスなどの金属材料からなっ
ている。１０はヒートパイプ容器２の内壁面周方向に所
定の間隔で形成され且つヒートパイプ容器２の軸方向に
延びて蒸気流路を形成するための複数の溝、１１はその
溝１０の溝山であり、この溝山１１の先端にウイック３
の外周面を密着させて当該ウイック３がヒートパイプ容
器２内に挿入されている。

【００１９】ここで、前記ウイック３は、例えば多孔質
テフロンチューブなどのような弾力性を持つ円管状の多
孔質材料からなり、その円管状の内部空間は作動液体
（作動流体）５が封入された液流路３ａとなっており、
この液流路３ａの作動液体５はウイック３に浸透してい
る。一方、前記溝１０は、前記作動液体５が熱を吸収し
てウイック３から蒸発することにより発生する蒸気６を
充満させるための蒸気流路（蒸気相空間）をヒートパイ
プ容器２の内周面とウイック３の外周面との間で軸方向
に形成している。

【００２０】次に動作について説明する。ヒートパイプ
容器２の軸方向一端部の蒸発部８を加熱すると、その熱
がヒートパイプ容器２の溝山１１からウイック３に伝達
され、当該ウイック３中の作動液体５が前記熱を吸収し
て蒸発することにより、溝１０内には前記蒸発部８の付
近で蒸気６が発生し、この蒸気６は、ヒートパイプ容器
２の蒸発部８側と凝縮部９側との温度差によって、前記
溝１０内を図１（ａ）中の点線矢印で示すように前記蒸
発部８側から前記凝縮部９側に向って軸方向に流れ、気
相のまま前記凝縮部９に到達する。

【００２１】凝縮部９に到達した気相の作動流体である
蒸気６は、凝縮部９で冷却されることにより放熱・凝縮
して作動液体５となり、この作動液体５は凝縮部９でウ
イック３を毛細管圧力により透過し、ウイック３の内部
（液流路３ａ）を通って蒸発部８に戻る。この蒸発部８
では、ウイック３内部の作動液体５が再びウイック３に
浸透し、浸透した作動液体５は、前記蒸発部８での加熱
による熱を吸収して溝１０内に蒸発する。このようにし
て、ヒートパイプ１内を作動流体（作動液体５・蒸気
６）が循環することにより、ヒートパイプ１の蒸発部８
から凝縮部９への熱輸送が行われる。

【００２２】以上説明した実施の形態１によれば、ヒー
トパイプ容器２の内周面に軸方向の溝１０を形成し、蒸
発部８で蒸発した蒸気６が前記溝１０を凝縮部９側に向
って軸方向に流れるので、従来のようにウイック３内に
図９中のアーテリ４を設ける必要がなく、ウイック３の
内部空間全体を液流路３ａとして利用できるため、液流
路３ａの圧力損失が小さくなってヒートパイプ１の熱輸
送能力が大きくなるという効果がある。また、所定の熱
輸送能力を得るために必要な液流路３ａの断面積を得る
ためのパイプ径を小さくすることができ、その結果、ヒ
ートパイプ１に弾力性をもたせることが可能となり、さ
らには、ウイック３が弾力性を有する多孔質材料からな
っていることにより、フレキシブル性に富んだヒートパ
イプ１を得ることができるという効果がある。

【００２３】また、上記実施の形態１によれば、ウイッ
ク３の内部空間全体からなる液流路３ａは、ウイック３
によって、溝１０中の蒸気６とは隔てられているので、
液流路３ａの作動液体５が蒸気６で直接加熱されるよう
なことがなく、このため、液流路３ａの作動液体５に気
泡が生じ難くなって、その気泡で液流路３ａが塞がれる
ようなことがなく、熱輸送動作上の信頼性が向上すると
いう効果がある。

【００２４】実施の形態２．図２（ａ）はこの発明の実
施の形態２によるヒートパイプを示す軸方向に沿った断
面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面
図であり、図１および図９と同一または相当部分には同
一符号を付して重複説明を省略する。図において、１２
は多孔質テフロンチューブなどのような弾力性を持つ円
管状の多孔質材料からなるウイック３の外周面に設けら
れた軸方向の溝、１３はその溝１２の溝山であり、この
溝山１３の先端面を断面円管状のヒートパイプ容器２の
内周面に密着させて当該ヒートパイプ容器２内に前記ウ
イック３を挿入すると共に、そのウイック３内に作動液
体５を封入することにより、ヒートパイプ１を構成した
ものである。

【００２５】すなわち、上述した実施の形態１では、断
面円管状のヒートパイプ容器２の内周面に軸方向の溝１
０を形成し、この溝１０の溝山１１に先端面に断面円管
状のウイック３の外周面を密着させたが、この実施の形
態２では、上記実施の形態１の場合とは逆にウイック３
の外周面に軸方向の溝１２を形成し、この溝１２の溝山
１３の先端面を断面円管状のヒートパイプ容器２の内周
面に密着させたものである。したがって、この実施の形
態２の場合も上記実施の形態１と同様の作用効果を得る
ことができる。

【００２６】実施の形態３．図３（ａ）はこの発明の実
施の形態３によるヒートパイプを示す軸方向に沿った断
面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面
図であり、図１と同一または相当部分には同一符号を付
して説明する。図において、１４はヒートパイプ容器２
の溝山１１の先端面に外周面を密着させてヒートパイプ
容器２内に挿入された円管状の第１のウイック（ウイッ
ク）、１５はその第１のウイック１４の内周面に密着さ
せて当該第１のウイック１４内に挿入された第２のウイ
ック（ウイック）であり、この第２のウイック１５内に
作動液体５が封入されていることにより、第２のウイッ
ク１５の内部が液流路１５ａとなっている。１５ｂはそ
の液流路１５ａに発生した蒸気相部である。

【００２７】ここで、第１および第２のウイック１４，
１５は、いずれも上記実施の形態１のウイック３の場合
と同様に弾力性を持つ多孔質材料からなるが、第２のウ
イック１５は第１のウイック１４に比して気孔径および
気孔率が大きなものとなっている。

【００２８】すなわち、この実施の形態３では、第１の
ウイック１４と第２のウイック１５とによる二重円管か
らなるウイック構成とし、その径方向の気孔径を外側
（第１のウイック１４）が小さく、内側（第２のウイッ
ク１５）が大きくなるようにしたものである。ここで、
第１のウイック１４と第２のウイック１５は１つのウイ
ックに一体成形されたものであってもよく、要するにウ
イックは、単管構成または二重管構成のいずれの場合で
あっても、管状壁の外径側の気孔径および気孔率に比し
て管状壁内径側の気孔径および気孔率が大きくなる多孔
質材料で形成されたものであればよい。

【００２９】なお、この実施の形態３によるヒートパイ
プ１のその他の構成および作動流体の循環によって熱が
蒸発部８から凝縮部９に輸送される動作は実施の形態１
の場合と同様のため、実施の形態１と同一または相当部
分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３０】以上説明した実施の形態３によれば、液流
路１５ａ（第２のウイック１５内）に液不足や気泡の発
生などにより蒸気相部１５ｂが発生した場合でも、液流
路１５ａの作動液体５に直接浸漬している第２のウイッ
ク１５の気孔径および気孔率が第１のウイック１４の気
孔径および気孔率よりも大きいために、液流路１５ａの
作動液体５が第２のウイック１５をスムーズに透過して
第１のウイック１４全域に効率よく確実に浸透し、常に
理想的な液流が得られて熱輸送動作が停止するようなこ
とがなく、その結果、熱輸送動作上の信頼性が向上する
という効果が得られる。

【００３１】実施の形態４．図４はこの発明の実施の形
態４によるヒートパイプを示す断面斜視図であり、図に
おいて、３ｂはウイック３内に液不足や気泡発生などに
よって生じる蒸気相部、１６はウイック３の内周面に設
けられた周方向溝である。すなわち、この実施の形態４
では、上記実施の形態１によるウイック３の内周面に周
方向溝１６を設け、この周方向溝１６に生じる毛細管現
象によって作動液体５を流動させるようにしたものであ
る。なお、この実施の形態４によるヒートパイプ１のそ
の他の構成および熱輸送動作は実施の形態１と同様のた
め、実施の形態１と同一の部分には同一符号を付して説
明を省略する。

【００３２】以上説明した実施の形態４によれば、ウイ
ック３内部の液流路３ａに液不足や気泡発生などにより
蒸気相部３ｂが発生した場合でも、ウイック３内周面の
周方向溝１６を作動液体５が毛細管現象で流動すること
により、その周方向溝１６からウイック３の全域に作動
液体５を万遍無く浸透させることができ、上記実施の形
態３の場合と同様に、常に理想的な液流が得られて熱輸
送動作が停止するようなことがなく、その結果、信頼性
が向上するという効果が得られる。

【００３３】実施の形態５．図５はこの発明の実施の形
態５によるヒートパイプの軸方向断面図である。図にお
いて、１７はヒートパイプ容器２の溝山１１の先端面に
外周面を密着させてヒートパイプ容器２内に挿入された
円管状の第１のウイック（ウイック）であり、このウイ
ック１７は、例えばステンレスやニッケルなどの円管状
の金属製多孔質チューブ（金属製多孔質材料）からなっ
ている。１８は第１のウイック１７の内周面に密着させ
て当該ウイック１７内に挿入された第２のウイック（ウ
イック）であり、このウイック１８は、例えばポリエチ
レンなどのように第１のウイック１７よりも熱伝導率の
小さな非金属製多孔質材料からなっている。そして、第
２のウイック１８内には作動液体５が封入され、その第
２のウイック１８の内部が液流路１８ａとなっている。
１８ｂはその液流路１８ａに発生した場合の蒸気相部で
ある。

【００３４】すなわち、この実施の形態５では、第１の
ウイック１７と第２のウイック１８とによる二重円管か
らなるウイック構成とし、その外側（第１）のウイック
１７を熱伝導率の大きな多孔質材料で形成し、且つ、内
側（第２）のウイック１８を熱伝導率の小さな多孔質材
料で形成したものである。ここで、第１のウイック１７
と第２のウイック１８は１つのウイックに一体成形され
たものであってもよく、要するにウイックは、単管構成
または二重管構成のいずれの場合であっても、管状壁の
外径側の熱伝導率が大きく、且つ、管状壁の内径側の熱
伝導率が小さくなる多孔質材料で形成されたものであれ
ばよい。

【００３５】なお、この実施の形態５によるヒートパイ
プ１のその他の構成および作動流体の循環によって熱が
蒸発部８から凝縮部９に輸送される動作は実施の形態１
の場合と同様のため、実施の形態１と同一または相当部
分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３６】以上説明した実施の形態５によれば、ヒー
トパイプ容器２の溝山１１に密着している第１のウイッ
ク１７が熱伝導率の大きな多孔質材料で形成されている
ので、作動液体５の蒸発およびその蒸発で生じた蒸気６
の凝縮を行うヒートパイプ容器２から第１のウイック１
７に浸透している作動液体５への熱流移動がスムーズに
安定して行われ、実施の形態１の場合と同様にヒートパ
イプ容器２に設定された蒸発部８や凝縮部９において、
ヒートパイプ容器２と第１のウイック１７とに生じる温
度差が小さくなり、このため、ヒートパイプ１の熱コン
ダクタンスが大きくなるという効果がある。しかも、第
１のウイック１７に内接する第２のウイック１８は熱伝
導率が小さいため、液流路１８ａの作動液体５が溝１０
内の蒸気で加熱され難くなり、液流路１８ａの作動液体
５に気泡が生じることがないので、液流路１８ａが気泡
で塞がれるようなことがなくなって、熱輸送動作上の信
頼性が向上するという効果がある。

【００３７】実施の形態６．図６（ａ）はこの発明の実
施の形態６によるヒートパイプを示す軸方向に沿った断
面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面
図であり、図において、１９はヒートパイプ容器２内周
面の溝山１１の先端面に設けられた周方向の微小溝であ
り、この微小溝１９は、各溝山１１の先端面軸方向に所
定の間隔で複数個が設けられ、溝山１１で仕切られた各
溝１０の相互間を連通している。すなわち、この実施の
形態６では、上記実施の形態１によるヒートパイプ容器
２の溝山１１の先端面に軸方向の微小溝１９を設けたも
のである。なお、この実施の形態６によるヒートパイプ
のその他の構成および熱輸送動作は実施の形態１と同様
のため説明を省略し、実施の形態１と同一の部分には同
一符号を付しておく。

【００３８】以上説明した実施の形態６によれば、ヒー
トパイプ容器２において、ウイック３の外周面に密着す
る溝山１１の先端面に周方向の微小溝１９を設けたこと
により、前記ウイック３と前記溝山１１との接触辺長が
長く（ヒートパイプ容器２とウイック３との間での作動
流体の接触面積が大きく）なって、熱伝導効率が向上
し、蒸発部８では、作動液体５が蒸発し易くなってヒー
トパイプ容器２とウイック３との温度差が小さくなるた
め、ヒートパイプ１の熱コンダクタンスが大きくなると
いう効果がある。また、凝縮部９においても、溝１０と
溝山１１とからなる凝縮面積が前記微小溝１９によって
大きくなり、ヒートパイプ容器２とウイック３との温度
差が小さくなるため、ヒートパイプ１の熱コンダクタン
スが大きくなるという効果がある。

【００３９】実施の形態７．図７（ａ）はこの発明の実
施の形態７によるヒートパイプを示す軸方向に沿った断
面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面
図であり、図において、２０はウイック３外周の溝山１
３の先端面に設けられた周方向の微小溝であり、この微
小溝２０は、各溝山１３の先端面軸方向に所定の間隔で
複数個が設けられ、溝山１３で仕切られた各溝１２の相
互間を連通している。すなわち、この実施の形態７で
は、上記実施の形態２によるウイック３の溝山１３の先
端面に軸方向の微小溝２０を設けたものである。なお、
この実施の形態７によるヒートパイプのその他の構成お
よび熱輸送動作は実施の形態２と同様のため説明を省略
し、実施の形態２と同一の部分には同一符号を付してお
く。

【００４０】以上説明した実施の形態７によれば、ヒー
トパイプ容器２の内周面に密着するウイック３の溝山１
３の先端面に周方向の微小溝２０を設けたので、ヒート
パイプ容器２と前記溝山１３との接触辺長が前記微小溝
２０により長く（ヒートパイプ容器２とウイック３との
間での作動流体の接触面積が大きく）なって、熱伝導効
率が向上し、蒸発部８では、作動液体５が蒸発し易くな
ってヒートパイプ容器２とウイック３との温度差が小さ
くなるため、ヒートパイプ１の熱コンダクタンスが大き
くなるという効果がある。また、凝縮部９においても、
溝１２と溝山１３とからなる凝縮面積が前記微小溝２０
によって大きくなり、ヒートパイプ容器２とウイック３
との温度差が小さくなるため、ヒートパイプ１の熱コン
ダクタンスが大きくなるという効果がある。

【００４１】実施の形態８．図８（ａ）はこの発明の実
施の形態８によるヒートパイプを示す軸方向に沿った断
面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＦ−Ｆ線に沿った断面
図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＧ−Ｇ線に沿った断面図
である。図において、１はヒートパイプ、２は断面円管
状のヒートパイプ容器であり、このヒートパイプ容器２
は、銅，アルミニウム，ステンレスなどの金属材料から
なるもので、実施の形態１の場合と同様に、軸方向一端
側に蒸発部８を有し、且つ、軸方向他端側に凝縮部９を
有している。

【００４２】１０ａはヒートパイプ容器２の内壁面にお
ける蒸発部８側に設けられた軸方向の溝、１０ｂはヒー
トパイプ容器２の内壁面における凝縮部９側に設けられ
た軸方向の溝、１１ａは蒸発部８側の溝１０ａの溝山、
１１ｂは凝縮部９側の溝１０ｂの溝山、３１ａは蒸発部
８側の溝山１１ａの先端面に外周面を密着させてヒート
パイプ容器２内における蒸発部８の領域にのみ挿入され
た蒸発部８側の第１のウイック（ウイック）、３１ｂは
凝縮部９側の溝山１１ｂの先端面に外周面を密着させて
ヒートパイプ容器２内における凝縮部９の領域にのみ挿
入された凝縮部９側の第１のウイック（ウイック）であ
り、第１のウイック３１ａ，３１ｂは、例えばステンレ
スやニッケルなどの円管状の金属製多孔質チューブ（金
属製多孔質材料）からなっている。

【００４３】３２は第１のウイック３１ａ，３１ｂのそ
れぞれに跨ってそれらの内壁面に両端側外周面を密着さ
せた第２のウイックであり、このウイック３２は、例え
ば多孔質テフロンチューブなどの弾力性を持つ円管状の
多孔質材料からなっている。３３ａは第２のウイック３
２の蒸発部８側にのみ内接された蒸発部８側の第３のウ
イック（ウイック）、３３ｂは第２のウイック３２の凝
縮部９側にのみ内接された凝縮部９側の第３のウイック
（ウイック）であり、第３のウイック３３ａ，３３ｂ
は、第１のウイック３１ａ，３１ｂおよび第２のウイッ
ク３２のそれぞれよりも気孔径や気孔率が大きく、且
つ、第１のウイック３１ａ，３１ｂよりも熱伝導率が小
さな、例えばポリエチレンなどの円管状の非金属製多孔
質材料からなっている。したがって、第１のウイック３
１ａ，３１ｂは、第２のウイック３２および第３のウイ
ック３３ａ，３３ｂよりも熱伝導率が大きな円管状の金
属製多孔質材料からなっている。

【００４４】３４は第２のウイック３２および第３のウ
イック３３ａ，３３ｂのそれぞれの内部空間からなる一
連の液流路であり、この液流路３４には作動液体５が封
入され、この作動液体５は前記全てのウイック３１ａ，
３１ｂ，３２，３３ａ，３３ｂに浸透している。

【００４５】３５は蒸発部８と凝縮部９との間でヒート
パイプ容器２の内周面と第２のウイック３２の外周面と
の間に形成された蒸気流路であり、この蒸気流路３５に
は、蒸発部８側の溝１０ａと凝縮部９側の溝１０ｂが連
通している。

【００４６】次に動作について説明する。ヒートパイプ
１の蒸発部８を加熱すると、その熱がヒートパイプ容器
２の蒸発部８側の溝山１１ａから第１のウイック３１ａ
に伝達され、当該ウイック３１ａに浸透している作動液
体５が前記熱を吸収して蒸発することにより、蒸発部８
側の溝１０ａ内には蒸気６が発生する。この蒸気６は、
ヒートパイプ容器２の蒸発部８側と凝縮部９側との温度
差によって、前記溝１０ａから蒸気流路３５を図８
（ａ）中の点線矢印で示すように凝縮部９側に向って軸
方向に流れ、気相のまま前記凝縮部９に到達する。

【００４７】凝縮部９に到達した気相の蒸気６は、前記
凝縮部９で冷却されることにより放熱・凝縮して作動液
体５となり、この作動液体５は凝縮部９で第１のウイッ
ク３１ｂ，第２のウイック３２，第３のウイック３３ｂ
のそれぞれを毛細管圧力により透過し、液流路３４を通
って蒸発部８側の第３のウイック３３ａ内部に戻る。そ
して、蒸発部８側に戻った作動液体５は、第３のウイッ
ク３３ａ，第２のウイック３２，第１のウイック３１ａ
のそれぞれに再び浸透する。浸透した作動液体５は、前
記蒸発部８での加熱による熱を吸収して溝１０ａ内に蒸
発する。このようにして、ヒートパイプ１内を作動流体
（作動液体５・蒸気６）が循環することにより、ヒート
パイプ１の蒸発部８から凝縮部９への熱輸送が行われ
る。

【００４８】以上説明した実施の形態８によれば、蒸発
部８で蒸発した蒸気６が蒸発部８側の溝１０ａから蒸気
流路３５を通って軸方向に流れるので、液流路３４中に
蒸気流路を設ける必要がなく、第３のウイック３３ａ，
３３ｂの内部およびそれらの内部を連通する第２のウイ
ック３２の内部からなる一連のウイック内部空間全体が
液流路３４となるため、当該液流路３４での圧力損失が
小さくなり、ヒートパイプ１の熱輸送能力が大きくなる
という効果がある。また、所定の熱輸送能力を得るため
に必要な前記液流路３４の断面積を得るためのパイプ径
を小さくすることができ、その結果、ヒートパイプ１に
弾力性を持たせることが可能になるという効果がある。
さらには、第２のウイック３２が弾力性を有する多孔質
材料からなっているため、より一層フレキシブル性に富
んだヒートパイプ１を得ることができるという効果があ
る。

【００４９】また、この実施の形態８によれば、液流路
３４と蒸気流路３５とが第２のウイック３２で隔てら
れ、さらに蒸発部８および凝縮部９では、前記液流路３
４が熱伝導率の小さな第３のウイック３３ａ，３３ｂで
囲まれていることにより、前記液流路３４を流れる作動
液体５が蒸気６で直接加熱されるようなことがなく、そ
の結果、液流路３４の作動液体５に気泡が発生し難くな
り、液流路３４が気泡で塞がれるようなことがなくなっ
て、ヒートパイプ１の熱輸送動作上の信頼性が向上する
という効果がある。

【００５０】さらに、この実施の形態８によれば、液流
路３４に液不足や気泡発生などで蒸気相部が発生した場
合でも、上記実施の形態３の場合と同様に、液流路３４
の作動液体５は、蒸発部８において、気孔径および気孔
率が大きな第３のウイック３３ａを通って第２のウイッ
ク３２および第１のウイック３１ａのそれぞれに順次浸
透するため、常に理想的な液流が得られて熱輸送動作が
停止するようなことがなく、その結果、ヒートパイプ１
の信頼性が向上するという効果がある。

【００５１】さらに、この実施の形態８によれば、蒸発
部８側および凝縮部９側の第１のウイック３１ａ，３１
ｂが他のウイック３２，３３ａ，３３ｂよりも熱伝導率
の大きな多孔質材料で円管状に形成されているので、作
動液体５の蒸発およびその蒸発で生じた蒸気の凝縮を行
うヒートパイプ容器２から前記第１のウイック３１ａ，
３１ｂに浸透している作動液体５への熱流移動がスムー
ズに安定して行われ、蒸発部８および凝縮部９におい
て、ヒートパイプ容器２と第１のウイック３１ａ，３１
ｂとに生じる温度差が小さくなるため、ヒートパイプ１
の熱コンダクタンスが大きくなるという効果がある。し
かも、第２のウイック３２に内接する第３のウイック３
３ａ，３３ｂは熱伝導率が小さいため、液流路３４の作
動液体５が蒸気６で加熱され難くなり、液流路３４で作
動液体５に気泡が生じるようなことがないので、液流路
３４が気泡で塞がれるようなことがなくなって、熱輸送
動作上の信頼性が向上するという効果がある。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ヒー
トパイプ容器の内壁面に軸方向の溝を形成し、この溝の
溝山先端にウイックの外周面を密着させて当該ウイック
をヒートパイプ容器内に挿入し、前記ウイック内に作動
液体を封入して当該作動液体を前記ウイックに浸透させ
る構成としたので、ウイックの内部に従来のようにアー
テリを設ける必要がなく、ウイックの内部空間全体が液
流路となり、このため、液流路での圧力損失が小さくな
って、ヒートパイプの熱輸送能力が大きくなるという効
果がある。また、上述のように、ウイックの内部空間全
体が液流路となり、且つ、ヒートパイプ容器の内壁面と
ウイックの外周面との間の溝が蒸気流路となるので、所
定の熱輸送能力を得るのに必要な液流路の断面積を得る
ためのパイプ径を小さくすることができ、その結果、ヒ
ートパイプに弾力性を持たせることが可能になるという
効果がある。さらには、ウイックの内部空間からなる前
記液流路を流動する作動液体と、蒸気流路を形成する前
記溝とは、ウイックで隔てられているので、前記液流路
の作動液体が蒸気で直接加熱されるようなことがなく、
このため、液流路の作動液体に気泡が発生し難く、その
気泡で液流路が塞がれるようなことがなくなって、熱輸
送動作上の信頼性が向上するという効果がある。

【００５３】この発明によれば、ウイックの外周面に軸
方向の溝を形成し、この溝の溝山先端をヒートパイプ容
器の内壁面に密着させて当該ヒートパイプ容器内に前記
ウイックを挿入し、このウイック内に作動液体を封入し
て当該作動液体を前記ウイックに浸透させる構成とした
ので、ウイックの内部に従来のようにアーテリを設ける
必要がなく、ウイックの内部空間全体が液流路となり、
このため、液流路での圧力損失が小さくなって、ヒート
パイプの熱輸送能力が大きくなるという効果がある。ま
た、上述のように、ウイックの内部空間全体が液流路と
なり、且つ、ヒートパイプ容器の内壁面とウイックの外
周面との間の溝が蒸気流路となるので、所定の熱輸送能
力を得るのに必要な液流路の断面積を得るためのパイプ
径を小さくすることができ、その結果、ヒートパイプに
弾力性を持たせることが可能になるという効果がある。
さらには、ウイックの内部空間からなる前記液流路を流
動する作動液体と、蒸気流路を形成する前記溝とは、ウ
イックで隔てられているので、前記液流路の作動液体が
蒸気で直接加熱されるようなことがなく、このため、液
流路の作動液体に気泡が発生し難く、その気泡で液流路
が塞がれるようなことがなくなって、熱輸送動作上の信
頼性が向上するという効果がある。

【００５４】この発明によれば、ウイックの径方向外側
に比して径方向内側の気孔径が大きくなるようにウイッ
クを構成したので、ウイックの内部空間からなる液流路
に液不足や気泡発生などで蒸気相部が発生した場合で
も、前記液流路の作動液体は、ウイックの気孔径が大き
な内壁面に接していることにより、当該ウイックの全域
に前記作動液体がスムーズに浸透する安定した液流が得
られ、このため、熱輸送動作が停止するようなことがな
くなって、熱輸送動作上の信頼性が向上するという効果
がある。

【００５５】この発明によれば、ウイックの径方向内側
に比して径方向外側の熱伝導率が大きくなるようにウイ
ックを構成したので、ヒートパイプ容器からウイックへ
の熱伝導効率が向上し、ヒートパイプ容器からウイック
に浸透している作動液体への熱流移動（熱伝達）が安定
して行われ、蒸発部や凝縮部で生じるヒートパイプ容器
とウイックとの温度差が小さくなるため、ヒートパイプ
の熱コンダクタンスが大きくなるという効果がある。

【００５６】この発明によれば、弾力性を有する多孔質
材料でウイックを構成したので、フレキシブル性に富ん
だヒートパイプを得ることができるという効果がある。

【００５７】この発明によれば、ウイックの内周面に周
方向溝を形成してヒートパイプを構成したので、ウイッ
クの内部空間からなる液流路に液不足や気泡発生などで
蒸気相部が発生した場合でも、ウイック内周面の前記周
方向溝を作動液体が毛細管現象で流動することにより、
その周方向溝からウイック全域に作動液体を万遍無く効
率的に浸透させることができ、常に安定した理想的な液
流が得られて熱輸送動作が停止するようなことがなく、
このため、熱輸送動作上の信頼性が向上するという効果
がある。

【００５８】この発明によれば、ヒートパイプ容器の内
壁面の溝山先端に周方向の微小溝を形成してヒートパイ
プを構成したので、ウイックとヒートパイプ容器の溝山
との接触辺長が前記微小溝により長くなって熱伝導効率
が向上し、蒸発部では作動液体が蒸発し易くなり、ま
た、凝縮部においても、ヒートパイプ容器の内壁面の溝
と溝山とからなる凝縮面積が前記微小溝によって大きく
なるため、蒸発部および凝縮部に生じる温度差が小さく
なってヒートパイプの熱コンダクタンスが大きくなると
いう効果がある。

【００５９】この発明によれば、ウイックの外周面の溝
山先端に周方向の微小溝を形成してヒートパイプを構成
したので、ヒートパイプ容器とウイックの溝山との接触
辺長が前記微小溝により長くなって熱伝導効率が向上
し、蒸発部では作動液体が蒸発し易くなり、また、凝縮
部においても、ヒートパイプ容器の内壁面の溝と溝山と
からなる凝縮面積が前記微小溝によって大きくなるた
め、蒸発部および凝縮部に生じる温度差が小さくなって
ヒートパイプの熱コンダクタンスが大きくなるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明の実施の形態１によるヒー
トパイプを示す軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図２】（ａ）はこの発明の実施の形態２によるヒー
トパイプを示す軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）
のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図３】（ａ）はこの発明の実施の形態３によるヒー
トパイプを示す軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）
のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図４】この発明の実施の形態４によるヒートパイプ
を示す断面斜視図である。

【図５】この発明の実施の形態５によるヒートパイプ
の軸方向断面図である。

【図６】（ａ）はこの発明の実施の形態６によるヒー
トパイプを示す軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）
のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図７】（ａ）はこの発明の実施の形態７によるヒー
トパイプを示す軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）
のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

【図８】（ａ）はこの発明の実施の形態８によるヒー
トパイプを示す軸方向に沿った断面図、（ｂ）は（ａ）
のＦ−Ｆ線に沿った断面図、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ線
に沿った断面図である。

【図９】（ａ）は従来のヒートパイプを示す軸方向に
沿った断面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線に沿った断面
図である。

【符号の説明】

１ヒートパイプ、２ヒートパイプ容器、３ウイッ
ク、５作動液体（作動流体）、６蒸気（作動流
体）、８蒸発部、９凝縮部、１０，１０ａ，１０
ｂ，１２溝、１１，１１ａ，１１ｂ，１３溝山、１
４，１７，３１ａ，３１ｂ第１のウイック（ウイッ
ク）、１５，１８，３２第２のウイック（ウイッ
ク）、１６周方向溝、１９，２０微小溝、３３ａ，
３３ｂ第３のウイック（ウイック）。

フロントページの続き (72)発明者山蔭久明東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者辻森淳東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発部と凝縮部が設定されたヒートパイ
プ容器と、このヒートパイプ容器内に挿入された円管状
の多孔質材料からなるウイックと、このウイックに浸透
させる作動液体とを備え、前記蒸発部で前記作動液体を
蒸発させ、その蒸気を前記凝縮部で冷却して前記ヒート
パイプ容器内で作動流体を循環させるヒートパイプにお
いて、前記ヒートパイプ容器の内壁面に形成された軸方
向の溝と、この溝の溝山先端に外周面が密着するように
前記ヒートパイプ容器内に挿入されたウイックと、この
ウイックの内部に封入されて当該ウイックに浸透させる
作動液体とを備えたヒートパイプ。
【請求項２】蒸発部と凝縮部が設定されたヒートパイ
プ容器と、このヒートパイプ容器内に挿入された円管状
の多孔質材料からなるウイックと、このウイックに浸透
させる作動液体とを備え、前記蒸発部で前記作動液体を
蒸発させ、その蒸気を前記凝縮部で冷却して前記ヒート
パイプ容器内で作動流体を循環させるヒートパイプにお
いて、前記ウイックの外周面に形成された軸方向の溝
と、この溝の溝山先端が内壁面に密着するように前記ウ
イックが挿入されたヒートパイプ容器と、前記ウイック
の内部に封入されて当該ウイックに浸透させる作動液体
とを備えたヒートパイプ。
【請求項３】ウイックは、径方向外側に比して径方向
内側の気孔径が大きくなっていることを特徴とする請求
項１または請求項２記載のヒートパイプ。
【請求項４】ウイックは、径方向内側に比して径方向
外側の熱伝導率が大きくなっていることを特徴とする請
求項１または請求項２記載のヒートパイプ。
【請求項５】ウイックは、弾力性を有する多孔質材料
からなっていることを特徴とする請求項１から請求項３
のうちのいずれか１項記載のヒートパイプ。
【請求項６】ウイックの内周面には周方向溝が形成さ
れていることを特徴とする請求項１から請求項３のうち
のいずれか１項記載のヒートパイプ。
【請求項７】ヒートパイプ容器の内壁面の溝山先端に
は周方向の微小溝が形成されていることを特徴とする請
求項１または請求項３記載のヒートパイプ。
【請求項８】ウイックの外周面の溝山先端には周方向
の微小溝が形成されていることを特徴とする請求項２ま
たは請求項３記載のヒートパイプ。