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JPH10246583A - 蒸発器およびこれを用いたループ型ヒートパイプ - Google Patents

蒸発器およびこれを用いたループ型ヒートパイプ

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JPH10246583A
JPH10246583A JP9053169A JP5316997A JPH10246583A JP H10246583 A JPH10246583 A JP H10246583A JP 9053169 A JP9053169 A JP 9053169A JP 5316997 A JP5316997 A JP 5316997A JP H10246583 A JPH10246583 A JP H10246583A
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wick
liquid
evaporator
working fluid
container
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JP9053169A
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Tetsuro Ogushi
哲朗 大串
Masaaki Murakami
政明 村上
Akira Yao
彰 矢尾
Takefumi Okamoto
丈史 岡本
Hiromitsu Masumoto
博光 増本
Hisaaki Yamakage
久明 山蔭
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のループ型ヒートパイプに用いられた蒸
発器は、液相の作動流体がウイック内を浸透するのに圧
力損失が大きく、ウイックを均質に浸透しないという問
題があった。そのため、ウイックが局部的に過熱し、熱
輸送能力が低下するという課題を抱えていた。 【解決手段】 蒸発器内の、液ために面したウイックの
気孔径を蒸発器容器に面したウイックの気孔径よりも大
きく、または、液ために面したウイックの気孔率を蒸発
器容器に面したウイックの気孔率より大きくした。 【効果】 液相の作動流体が、ウイックに均等に浸透す
るようになり、熱輸送能力が増大した。

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
・家庭用の熱輸送装置として用いられるループ型ヒート
パイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４は米国特許USP4765396号に記載さ
れている従来のループ型ヒートパイプの構成を示す説明
図である。図１５は図１４の蒸発器を径方向に破断して
示す正面図である。図において、１は蒸発器であって、
蒸発器１は内面壁に溝山２０を持つ蒸発器容器３、この
溝山２０に密着するように設けられたウイック２、ウイ
ック２と蒸発器容器３の溝山２０との隙間に形成された
蒸気流路４、ウイック２に囲まれて液相の作動流体をた
める液ため５から構成される。６は蒸気管で、気相の作
動流体１０を凝縮器７に導くものである。８は液管で、
液相の作動流体を蒸発器１に還流させる。９は印加され
る熱の流れを示す矢印、１０は気相の作動流体の流れを
示す矢印、１２は凝縮器７から流出する熱の流れを示す
矢印、１３は気相の作動流体が凝縮し、液相化した作動
流体の流れを示す矢印である。ウイック２には全体に渡
って気孔径１０〜１２μｍの一様な気孔をもつポリエチ
レンサーモプラスチックが使用されている。
【０００３】上記のように構成された従来のループ型ヒ
ートパイプの動作原理について説明する。熱の流れを示
す矢印９が示すように、蒸発器１に印加された熱は、蒸
発器容器３に伝えられてウィック２と蒸発器容器３の溝
山２０との接触部１４において液相の作動流体を蒸発さ
せる。気相の作動流体１０は蒸気流路４、蒸気管６を経
由して凝縮器７に流れ込む。凝縮器７に流入した気相の
作動流体１０は、凝縮器７から流出する熱の流れを示す
矢印１２が示すように冷却されて凝縮し、液化して液相
の作動流体１５となる。
【０００４】液相の作動流体１５は矢印１３が示すよう
に液管８を経て蒸発器１に還流する。蒸発器１に戻った
液相の作動流体１５は液ため５に溜まる。液相の作動流
体１５は、ウィック２の毛細管力によりウィック２と蒸
発器容器３の溝山２０との接合部１４に運ばれて、蒸発
器１が吸収した熱によって気化して、気相の作動流体と
なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のル
ープ型ヒートパイプでは、液ため５の容積が大きくなる
と液ため５の径も大きくなる。液ため５の底部に溜まっ
た液相の作動流体１５は、図１４の矢印１６が示すよう
に、ウイック２の円周に沿ってウイック２の上部方向に
浸透するため、液ため５の径が大きくなるとウイック２
の径も大きくなり、従って、液相の作動流体が蒸発器容
器３の上部１７に流れにくくなる。液相の作動流体のウ
イック２への浸透速度とウイック２からの蒸発速度のバ
ランスが崩れると、ウイック２の温度分布にばらつきが
生じて部分的に過熱が進み、蒸発器１と凝縮器７間の所
定の温度差で得られる熱輸送能力が低下する問題点があ
った。
【０００６】また、蒸発器１への加熱量が大きくなる
と、液相の作動流体１５がウイック２に均質に浸透する
前にウイック２の蒸発が進み、特にウイック２の上部の
作動流体を完全に蒸発させてしまう。そうすると、蒸気
流路４の気相の作動流体１０がウイック２から液ため５
中に逆流する。ウイック２を通って逆流した気相の作動
流体が液ため５内の圧力を上昇させた結果、凝縮器７で
凝縮した液相の作動流体１５が液ため５に還流されなく
なり、ループ型ヒートパイプ全体の機能を停止させる。
【０００７】また、本装置の動作においては蒸気流路４
中の圧力が最も高くなり、液ため５の圧力が最も低くな
る。蒸気流路４と液ため５の間には液体循環の駆動力と
なるウイック２による毛管圧力差ΔＰｃが発生し、この
毛管圧力差による力が絶えずウイック２の外面と内面の
間にかかることになる。この毛管圧力差ΔＰｃはウイッ
クの気孔径Ｒｐと作動流体の表面張力σを用いて次式で
表される。 ΔＰｃ＝２σ/ Ｒｐ ・・・・（１） この式が示すように、毛管圧力差ΔＰｃは、ウイック２
の気孔径Ｒｐが小さいほど大きくなる。つまり、気孔径
を小さくするほど、ウイック２の外面と内面間にかかる
力はおおきくなり、この力がウイックを内部に凹ませる
ことになる。その結果、ウイック２外面と溝山２０との
接触部１４での接触が不完全になり、ウイック２中に浸
透している液相の作動流体１５の円滑な熱交換を阻害す
るという問題点があった。
【０００８】また、液相の作動流体１５をウイック全体
に均質に浸透させるため、液ため５の内径を小さくする
と、液ため５の内容積が小さくなって必要な所定の液相
の作動流体を溜めることができなくなるという問題点が
あった。
【０００９】また、ウィック２と蒸発器容器３の溝山２
０との接触部１４で蒸発した気相の作動流体１０は、蒸
発器容器３の端部とウィック２との接触部１８が完全に
密封されていなければ、接触部１８から液ため５内に逆
流し、液ため５内の圧力を上昇させる。その結果、凝縮
器７で凝縮した液相の作動流体１５の液ため５への還流
を阻害してループ型ヒートパイプの機能を停止させると
いう問題点があった。
【００１０】また、液ため５中の液相の作動流体１５
が、加熱された蒸発器容器３との接触面１９において接
触して蒸発すると液ため５内の圧力が上昇し、凝縮器７
で放熱、凝縮した液相の作動流体の液ため５への還流が
阻害され、ループ型ヒートパイプの機能を停止させるに
至るという問題点があった。
【００１１】また、蒸発器容器３の片側からのみ熱が入
るとき、蒸発器容器３が円筒状であれば、ウイック中の
液相の作動流体の蒸発がかたよった部分へ集中し、ウイ
ック中の圧力損失が大きくなるので、熱輸送能力が低下
するという問題点があった。
【００１２】また、円筒状のウイック２は製作が困難で
あるので、その製作コストが高いという問題点があっ
た。
【００１３】また、蒸発器容器３からウイック２を介し
て液ため５へ伝導された熱が、液ため５中の液相の作動
流体１５を加熱して蒸発させ、気相の作動流体を液ため
５内に発生させる。液管８を通って液ため５に還流され
た液相の作動流体１５は低温であるので、液ため５内の
気相の作動流体は液相の作動流体１５との接触面におい
ても熱交換され、相変化することによって液相の作動流
体に戻る。しかし、液ため５内の気相の作動流体と凝縮
器７から還流した液相の作動流体が接触する表面積は、
液ため５内の液相の作動流体１５の表面にのみ限られて
いるため、熱交換の効率が悪く、液ため５内の圧力を徐
々に上昇させる。液ため５内の圧力の上昇は、液相また
は気相の作動流体の循環を妨げ、ひいてはループ型ヒー
トパイプの機能を停止させるという問題点があった。
【００１４】式（１）が示すように、ウイック２の気孔
径Ｒｐが小さいほど大きな毛管圧力差ΔＰｃを得ること
ができる。従来例では、気孔径Ｒｐが１０〜１２μｍと
大きな気孔径のものが使用されているため、毛管圧力差
ΔＰｃが小さくなり、その結果熱輸送能力も小さくなる
という問題点があった。
【００１５】また、従来例で使用されているウイック２
の熱伝導率が小さいため、蒸発器容器３に吸収された熱
はウイック２に効率的に伝導されない。そうすると、液
相の作動流体１５が浸透しているウイック２と蒸発器容
器３との間における熱交換の効率が低下するという問題
点があった。
【００１６】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、大容積の液ためをもつ場合であっ
ても、重力の有無、熱流束の大小に拠らず、小さな温度
差で動作するループ型ヒートパイプを得ることを目的と
している。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる蒸発器
は、内周壁に溝が形成された容器、上記容器内の溝山と
密着するように設けられ、（１）単位体積あたりの孔の
数が一定であるとき、孔の径を変化させ、または、
（２）孔の径が一様に形成されているとき、孔の数を変
化させる、ように形成されたウイック、上記ウイックを
内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管と接続され
た液ため、上記容器の端部に接続された蒸気管に気相の
作動流体を導く蒸気流路を備えたものである。
【００１８】また、この発明にかかる蒸発器は、蒸気流
路あるいは蒸気管内の気相の作動流体と、液管あるいは
液ため内の液相の作動流体とを分離するとともに上記液
ためを密封するシール体を備えたものである。
【００１９】また、この発明にかかる蒸発器は、一つの
ウイックを設け、このウイックは一面からの深さに応じ
て、連続的に気孔径または気孔率が変化するよう形成さ
れたものである。
【００２０】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔径
の異なるウイックを少なくとも２個有し、その内の少な
くとも一つのウイックは非弾性体を用いたものである。
【００２１】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔率
の異なるウイックを少なくとも２個有し、その内の少な
くとも一つのウイックは非弾性体を用いたものである。
【００２２】また、この発明にかかる蒸発器は、少なく
とも２種類のウイックを積層して形成したものである。
【００２３】また、この発明にかかる蒸発器は、液ため
内側に面した層のウイックはその他の層のウイックより
気孔径が大きいものである。
【００２４】また、この発明にかかる蒸発器は、容器に
形成された溝山と密着するように設けられたウイックと
して０．１〜１０μｍの径の孔を持つ多孔質体を用いた
ものである。
【００２５】また、この発明にかかる蒸発器は、液ため
内側に面した層のウイックはその他の層のウイックより
気孔率が大きいものである。
【００２６】また、この発明にかかる蒸発器は、容器内
面に形成された溝山と密着するように設けられた第一の
ウイックと、液ため内部の液相の作動流体に一端を浸
し、他端を上記第一のウイックに密着するように設けら
れた第二のウイックを備えたものである。
【００２７】また、この発明にかかる蒸発器は、第一の
ウイックより気孔径の大きい第二のウイックを備えたも
のである。
【００２８】また、この発明にかかる蒸発器は、第一の
ウイックより気孔率の大きい第二のウイックを備えたも
のである。
【００２９】また、この発明にかかる蒸発器は、容器の
内面壁に形成された溝山と接するウイックにおいて発生
した気相の作動流体を蒸気流路に導く微細溝が、ウイッ
クと溝山との接触面に設けられたものである。
【００３０】また、この発明にかかる蒸発器は、容器の
内面壁に形成された溝山と接するウイックに微細溝を設
けたものである。
【００３１】また、この発明にかかる蒸発器は、容器の
内面壁に形成された溝山と、これに密着するように設け
られたウイックとの接触面に熱伝導率の大きな金属膜形
成多孔質層を設けたものである。
【００３２】また、この発明にかかる蒸発器は、容器の
内壁面に形成された溝山と接するウイックに金属膜形成
多孔質層を設けたものである。
【００３３】また、この発明にかかる蒸発器は、凝縮器
から液管を介して蒸発器に還流された液相の作動流体を
液ために導く液流路をウイック内部またはウイック表面
に接するように設けたものである。
【００３４】また、この発明にかかる蒸発器は、平板状
のウイックを丸めて、両端を接合して円筒状に形成した
ウイックを設けたものである。
【００３５】また、この発明にかかる蒸発器は、ウイッ
クの弾性を用いて液相の作動流体と気相の作動流体を分
離する、シール体を備えたものである。
【００３６】また、この発明にかかる蒸発器は、液ため
とウイックを共有して、液相の作動流体を溜める液体リ
ザーバが設けられ、この液体リザーバには液相の作動流
体の蒸発を防ぐための断熱材を設けたものである。
【００３７】また、この発明にかかる蒸発器は、容器を
平板状に形成し、この容器内面に形成された溝山に密着
するようにウイックを設け、このウイック内部の液ため
にウイック相互間を連結する連結ウイックを設けたもの
である。
【００３８】また、この発明にかかる蒸発器は、容器
を、互いに対向して配置されて内面壁に溝山を有する第
一及び第二の側板と円筒状に形成された側壁から構成
し、付勢手段を介してこの第一及び第二の側板の溝山に
ウイックを密着させるように形成したものである。
【００３９】また、この発明にかかるループ型ヒートパ
イプは、蒸発器、この蒸発器から気相の作動流体を導く
蒸気管、この蒸気管と接続された凝縮器、この凝縮器か
ら液相の作動流体を蒸発器に還流する液管を設けたもの
である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１にかかる
ループ型ヒートパイプの蒸発器１を示す軸方向断面図で
あり、図２から図４は蒸発器を径方向から示す断面図で
ある。１〜２０はウイック２を除いて上記従来のループ
型ヒートパイプと同一である。２１は蒸発器容器３の内
壁面に設けられた溝山２０に密着するように設けられた
ウイックの外面部であり、アンモニアやアルコールなど
の作動流体と化学反応しない気孔径０．１〜１０μの孔
を持つ多孔質体である延伸多孔質ポリテトラフロロエチ
レン(EPTFE) を用いて形成されている。
【００４１】２２はウイック２の内面部であり、気孔径
が大きくかつ非弾性体である多孔質セラミックを用いて
形成されている。２３はウイック２の外面部２１の材料
である延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(EPTFE) の
弾性を利用して、液ため５と蒸気流路４間をシールする
ための突起を持ったウイックシール体であり、２４は熱
伝導率が小さく、かつアンモニアやアルコールなどの作
動流体１５と化学反応しない延伸多孔質ポリテトラフロ
ロエチレンなどを用いて形成された断熱材である。
【００４２】上記のように構成された実施の形態１のル
ープ型ヒートパイプの動作原理について説明する。熱の
流れを示す矢印９が示すように、蒸発器容器３に印加さ
れた熱は、延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(EPTF
E) からなるウィック２の外面部２１と蒸発器容器３の
溝山２０との接触部１４で、ウイック２に浸透した液相
の作動流体に伝達されて、液相の作動流体を蒸発させ
る。液相の作動流体は、蒸発することで相変化して気相
の作動流体となり、この気相の作動流体１０が凝縮器７
に流入して凝縮して放熱する。気相の作動流体１０が凝
縮して相変化した液相の作動流体１５が液管８を通り、
蒸発器１に還流するのは従来例と同様である。
【００４３】蒸発器１に戻った液相の作動流体１５は液
ため５に溜まる。液ため５の底部に溜まった液相の作動
流体１５は、図２中の２５が示すように、気孔径の大き
な材料で形成されたウイック２の内面部２２中を周方向
に浸透し、その後ウィック外面部２１に浸透する。ウイ
ック外面部２１に浸透した液相の作動流体１５は、ウィ
ック外面部２１の毛細管力によりウィック外面部２１と
蒸発器容器３の溝山２０との接合部１４に運ばれ、熱を
吸収して蒸発する。上記のサイクルを繰り返すことによ
り熱を蒸発器１から凝縮器７に輸送する。
【００４４】本実施例においては、従来例と異なって液
ため５の底部に溜まった液相の作動流体１５は、矢印２
５が示すように、ウイック２の外面部２１よりも気孔径
の大きな材料で形成されたウイック２の内面部２２中を
周方向に浸透し、その後ウィック２の外面部２１に浸透
する。気孔径を非一様とすることで、ウイック２中の流
れによる圧力損失を低減でき、液相の作動流体１５がウ
イック全体を均一に浸透することが可能となる。そのた
め、熱輸送能力が増大し、また信頼性も高まった。
【００４５】図３が示すように、気孔率が異なる材料で
形成された３個のウイック、ウイック外面部２１、ウイ
ック内面部２２、そして、この二つのウイックの間に設
けられ、ウイック外面部２１、ウイック内面部２２、両
者の中間の気孔径または気孔率を有するウイック中間部
２１ａが積層されて形成されたウイックであっても、ま
たは、図４が示すように、１個のウイック２のなかで気
孔率や気孔径を連続的に変化させるように形成したウイ
ックであっても、外面部のウイック２１の気孔径を小さ
く、内面部のウイックの気孔径を大きく形成していれ
ば、両者ともウイック中の圧力損失を軽減できる効果を
得ることができる。
【００４６】また、蒸気流路４と液ため５間には、液体
循環の駆動力となるウイック２による毛管圧力差ΔＰc
によるウイック２を圧縮する力が働く。しかし、この実
施例におけるループ型ヒートパイプは、ウイック２の内
面部２２を非弾性体である多孔質セラミックを用いて形
成しているため、充分な剛性を得ることができ、ウイッ
ク２２が内部に凹むことがない。その結果、ウイック外
面部２１と溝山２０との接触部１４での接触が安定し、
この接触部１４において熱交換が円滑に行われるという
利点が得られる。
【００４７】また、液ため５と蒸気流路４間は、ウイッ
ク２の外面部２１の部材である延伸多孔質ポリテトラフ
ロロエチレン(EPTFE) の弾性を利用して、突起を持った
ウイックシール体２３によりシールされている。従って
蒸発器容器３の溝山２０との接触部１４で発生した気相
の作動流体１０が液ため５内への逆流を防ぐことがで
き、液ため５内の圧力の上昇を防止することができる。
このように、液ため内の圧力上昇に起因するヒートパイ
プの動作が停止するという問題をウイックシール体を用
いて液ためを完全に密封することにより解決することが
できる。
【００４８】また、蒸発器容器に印加された熱が、液た
め５内の液相の作動流体１５を蒸発させて液ため５内の
圧力を上昇させることにより、ループ型ヒートパイプの
動作を停止させるという問題を、熱伝導率が小さく、ア
ンモニアやアルコールなどの液相の作動流体と化学反応
しない延伸多孔質ポリテトラフロロエチレンを用いて形
成した断熱材２４を液ため５に設けることにより解決す
ることができる。
【００４９】また、アンモニアやアルコールなどの液相
の作動流体と化学反応せず、気孔径0.1 〜10μの孔を持
つ多孔質体である延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン
(EPTFE) を用いてウイック２を形成することで、ウイッ
ク２において大きな毛管圧力差ΔＰｃを得ることがで
き、熱輸送能力を大きくすることができる。ウイック２
を形成する材料としては、液相の作動流体１５と化学反
応しないもので、気孔径０．１〜１０μの孔を持つ多孔
質体であれば、延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(E
PTFE) と用いたのと同様の効果を得ることができる。
【００５０】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２にかかるループ型ヒートパイプの蒸発器１を示す軸
方向断面図である。１〜２０はウイック２を除いて上記
従来のループ型ヒートパイプと同一のものである。２１
〜２５は実施の形態１における構成要素と同じものであ
る。実施の形態２において蒸発器１は、内部が中空の容
器となっている液体リザーバ３１を液ため５に隣接して
設けている。液ため５の内部に設けられたウイック２は
液体リザーバ３１まで延在され、液体リザーバにおいて
は、そのウイック２の外側を覆うように断熱材２４が設
けられている。蒸発器１と液体リザーバ３１の接続部に
おいてシール用突起３２により液ため５、液体リザーバ
３１は密封され、液ため内部に気相の作動流体１０が侵
入するのを防止している。
【００５１】熱を蒸発器１から凝縮器７に輸送する動作
原理は、実施の形態２のループ型ヒートパイプ、実施の
形態１に記載したループ型ヒートパイプとも同様である
ので記載は省略する。凝縮器７から蒸発器１に戻った液
相の作動流体１５は液ため５および液体リザーバ３１に
溜まる。液体リザーバ３１に溜まった液相の作動流体１
５は、図３中の矢印３３が示すように、ウイック２中を
軸方向に流れて蒸発器１中の液ため５に還流する。その
後液ため５からウィック２に液相の作動流体が浸透する
動作は実施例１と同様である。なお、ウイック２の外側
に設けられている断熱材が、液体リザーバ内の液相の作
動流体１５が蒸発するのを抑制するので、液体リザー
バ、液ため内の圧力の上昇を防止することができ、従っ
て、液ため、液体リザーバ内には常に一定量の液相の作
動流体が確保されることになる。
【００５２】液体リザーバ３１の液を溜めるという作用
と、ウイック２の液体リザーバ３１から液ため５へ液相
の作動流体を輸送する作用により、液ため５の内径に関
わらず、必要な所定の量の液相の作動流体を液体リザー
バ３１に溜めることができる。ウイック２は、気孔径が
大きく非弾性体の材料で形成されたウイック内面部２２
と、気孔径がウイック内面部２２より小さく弾性体の材
料で形成されたウイック外面部２１とを積層して形成さ
れており、液体リザーバ３１はこのウイック２を液ため
５と共有している。しかし、液体リザーバ３１に設けら
れるウイックは、気孔径の大きいウイック内面部２２の
みであっても、ウイック２が設けられた液体リザーバと
同様の効果を得ることができる。
【００５３】また、蒸発器１と液体リザーバ３１の接合
点近傍にあるウイック２の外面部２１は、シール用突起
３２により密封されている。従って、蒸発器容器３内面
に形成された溝山２０との接触部１４で蒸発した蒸気１
０が、蒸気流路４から液体リザーバ３１へ逆流するのを
防止することができ、液ため５内の圧力の上昇を抑制で
きる。そのため、凝縮器７で凝縮した作動液体１５が凝
縮器７から液管８を通って液ため５に還流できなくなり
動作が停止するという問題を解決することができる。
【００５４】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３にかかるループ型ヒートパイプの蒸発器を示す図で
あり、（ａ）はこの蒸発器を断面で示す平面図、（ｂ）
は断面で示す側面図である。１〜２０はウイック２、蒸
発器容器３を除いて上記従来のループ型ヒートパイプと
同一である。２１は、矩型状をした蒸発器容器３の内壁
面に形成された溝山２０に接するように設けられたウイ
ックの外面部であり、気孔径０．１〜１０μの孔を持つ
多孔質体である延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(E
PTFE)を用いて形成されている。
【００５５】２２はウイックの内面部であり、気孔径が
大きくかつ非弾性体である多孔質セラミックを用いて形
成されており、底面部４２と上面部４３とを連結する連
結ウイック４４を有している。２３はウイックの外面部
２１の材料である延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン
(EPTFE) の延伸性を利用して、液ため５と蒸気流路４間
をシールするための突起を持ったウイックシール体であ
り、２４は熱伝導率が小さく、かつアンモニアやアルコ
ールなどの作動流体１５と化学反応しない延伸多孔質ポ
リテトラフロロエチレンなどを用いて形成された断熱材
である。
【００５６】上記のように構成された実施の形態３のル
ープ型ヒートパイプの動作原理について説明する。熱の
流れを示す矢印９が示すように、蒸発器容器３に印加さ
れた熱は、蒸発器容器３の上面および下面にある延伸多
孔質ポリテトラフロロエチレン(EPTFE) からなるウィッ
クの外面部２１と、蒸発器容器３に形成された溝山２０
との接触部１４において、ウイックに浸透した液相の作
動流体１５に伝達されて、液相の作動流体１５を蒸発さ
せる。液相の作動流体１５は蒸発することで相変化して
気相の作動流体となり、この気相の作動流体１０が凝縮
器７に流入して凝縮して放熱する。気相の作動流体１０
が凝縮して相変化した液相の作動流体１５が液管８を通
り、蒸発器１に還流するのは従来例と同様である。
【００５７】蒸発器１に戻った液相の作動流体１５は液
ため５に溜まる。液ため５の底部に溜まった液相の作動
流体１５は、図６中の矢印４５が示すように、ウイック
の内面部２２に設けられた連結ウイック４４を介して底
面部４２から上面部４３へと浸透し、その後ウィックの
外面部２１に浸透する。ウイックの外面部２１に浸透し
た液相の作動流体１５は、毛細管力により蒸発器容器３
に設けられた溝山２０とウイックの外面部２１との接触
部１４に運ばれた後、再び加熱されて蒸発する。上記の
サイクルを繰り返すことにより熱を蒸発器１から凝縮器
７に輸送する。
【００５８】本実施の形態においては、蒸発器容器３が
矩型状に形成されているため、熱が印加される面が集中
的に加熱される。そのため、熱が印加されない面に設け
られたウイックの外面部２１からの液相の作動流体１５
の蒸発は抑制される。つまり、熱が印加される面に設け
られたウイックの外面部２１へ液相の作動流体１５が浸
透する効率は高められ、熱輸送能力が増大するという利
点が得ることができる。
【００５９】また、蒸気流路４と液ため５間には、作動
流体を循環させる駆動力となる毛管圧力差ΔＰｃによる
ウイックの外面部２１とウイックの内面部２２を圧縮す
る力が働く。しかし、この実施の形態のループ型ヒート
パイプでは、ウイック２の内面部２２と連結ウイック４
４を非弾性体である多孔質セラミックを用いて形成して
いるため、ウイック２１、ウイック２２はウイックを圧
縮する力ΔＰｃに耐えるだけの剛性を得ている。その結
果、ウイック外面部２１と溝山２０との接触部１４での
接触が安定し、この接触部１４において熱交換が円滑に
行われるという利点を得ることができる。
【００６０】また、液ため５と蒸気流路４間を突起を持
ったウイックシール体２３を用いてシールすることによ
り、蒸発器容器３の溝山２０とウイック２１との接触部
１４で蒸発した気相の作動流体１０が、蒸気流路４から
液ため５へ逆流して液ため５内の圧力を上昇させ、凝縮
器７で凝縮した液相の作動流体１５が凝縮器７から液管
８を通って液ため５に還流できなくなりヒートパイプ全
体の機能を停止させるという問題を防止することができ
る。
【００６１】また、熱伝導率が小さくかつアンモニアや
アルコールなどの液相の作動流体１５と化学反応せず、
断熱性に富む延伸多孔質ポリテトラフロロエチレンから
形成された断熱材２４を設けることで、液ため内部の液
相の作動流体と蒸発器容器３に印加された熱により蒸発
することを防ぎ、液ため５内の圧力の上昇に伴う装置の
停止という問題を防止することができる。
【００６２】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４にかかるループ型ヒートパイプを示す図で、（ａ）
はこの蒸発器の側面図であり、（ｂ）は正面断面図、
（ｃ）は蒸発器の側板を示す内面図である。ウイック２
を除いて１〜２０は従来のループ型ヒートパイプと同一
である。２１〜２３は図１の実施の形態１と同一のもの
である。蒸発器容器３は実施の形態３と同一の平板状で
ある。この容器３は側壁５４と、互いに対向して設けら
れた側板５５、５６から成り、側板５５、５６は熱を吸
収して内部のウイックに伝える伝熱板である。熱が印加
される面に設けられた伝熱板は第一の側板５５であり、
熱が印加されない面の伝熱板は第二の側板５６である。
第一の側板５５と第二の側板５６の内壁面には、それぞ
れ同心円状に溝５１が形成され、同心円状の溝５１は各
溝を連通する連通溝５２につながり、さらに周方向溝５
７に連通している。
【００６３】５３はウイックの内壁面２２を固定するた
めのバネであり、２３は延伸多孔質ポリテトラフロロエ
チレン(EPTFE) ２１の延伸性を利用して、液ため５と蒸
気流路４間をシールするためのウイックシール体であり
円筒形をしている。ウイックシール体２３と側壁５４の
間には蒸気空間６０が設けられている。蒸気管６は円筒
形をした側壁５４に設けられて蒸気空間６０に連結され
ている。また、液管８は前記蒸発器容器３の第一の側板
５５に対向する第２の側板５６に連結され液ため５に連
通されている。
【００６４】上記のように構成された実施の形態４のル
ープ型ヒートパイプの動作原理について説明する。蒸発
器容器３は蒸気管６が上部になるよう垂直に設置され、
熱の流れを示す矢印９が示すように、第一の側板５５に
熱が印加される場合を示す。第一の側板５５に印加され
た熱は、その一部は、対向して設けられた第二の側板５
６に流れ、第一の側板５５と第二の側板５６に密着する
ように設けられた延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン
(EPTFE) からなるウィック外面部２１と、第一の側板５
５と第二の側板５６の同心円状の溝５１との接触部１４
において、液相の作動流体１１に伝達され液相の作動流
体を蒸発させる。
【００６５】液相の作動流体１１が相変化した気相の作
動流体５８は、図５中の点線５８に示すように、溝５１
を通って連通溝５２を通り、さらに周方向溝５７から蒸
気空間６０に流れ、さらに蒸気管６に流入する。気相の
作動流体５８が蒸気管６から凝縮器７に流入して凝縮
し、凝縮した液相の作動流体１５が液管８を経由して蒸
発器１に戻るのは従来例と同様である。 蒸発器１に戻
った液相の作動流体１５は液ため５に溜まる。液ため５
の底部に溜まった液相の作動流体１５は、図５中の矢印
５９に示すように、ウイックの内面部２２中を上部へ浸
透した後、ウィック外面部２１の毛細管力により、第一
の側板５５、第二の側板５６に形成された同心円状の溝
５１と、ウイック外面部２１との接触部１４に運ばれ、
再び加熱されて蒸発する。上記のサイクルを繰り返すこ
とにより熱を蒸発器１から凝縮器７に輸送する。
【００６６】本実施の形態においては、実施の形態３と
同様に蒸発器容器３が矩型状であるため、ウイック２１
からの蒸発が矩型状の面積が広い片面部分から生じる。
従って、円筒状の蒸発器のようにウイック中の液体流動
がかたよらず、液相の作動流体がウイック全体に均等に
浸透するので、ウイック中の圧力損失を抑えることがで
き、熱輸送能力が増大するという利点が得られる。ま
た、第一の側板５５と第二の側板５６に設けられた溝は
同心円状に形成されているので、旋盤加工により所定の
大きさの溝が形成でき、製作コストを抑制できるという
利点もある。なお本実施の形態では、第一の側板５５と
第二の側板５６の溝が直線状や曲線状、あるいは碁盤目
状に形成されていても同様の効果を得ることができる。
【００６７】また、実施の形態３と同じく液ため５と蒸
気流路４間が突起を持ったウイックシール体２３により
シールされているため、第一の側板５５に形成された同
心円状の溝５１とウイック外面部２１との接触部１４で
蒸発した気相の作動流体１０が、蒸気流路となる溝５
１、５２、５７、さらに蒸気空間５３から液ため５内へ
逆流するのを防ぐことができ、液ため５内の圧力の上昇
が抑制される。そのため、凝縮器７で凝縮した液相の作
動流体１５が凝縮器７から液管８を通って液ため５に還
流できなくなり動作が停止するという欠点がなくなる。
【００６８】また、ウイックシール体２３には、ウイッ
クシール体２３の外周部の蒸気空間６０と内部の液ため
５間の毛管圧力差ΔＰｃによる力がかかる。しかし、ウ
イックシール体２３が円筒形をしているため、変形する
ことがなく、また、シール性能も損なわれることがない
という利点が得られる。
【００６９】また、実施の形態５では、液ため５中の液
相の作動流体１５は、熱伝導率の小さい気相の作動流体
が充満している蒸気空間５３により囲まれており、直接
蒸発器容器３に接触することがない。つまり、蒸発器容
器３から液ため５への熱の伝導が遮断されるので、液た
め５中の液相の作動流体１５が加熱されて蒸発すること
がない。その結果、液ため５内の圧力の上昇を抑制で
き、凝縮器７で凝縮した液相の作動流体１５が凝縮器７
から液管８を通って液ため５に還流できなくなることに
起因する動作の停止を防止することができる。
【００７０】また、側壁が円筒形をしているため、矩形
状の側壁に比べて内部の液相の作動流体の圧力が高い場
合にその力に容易に耐えることができ、信頼性も向上す
る。また、製作も容易なので、製作費用も節約できると
いう利点が得られる。
【００７１】実施の形態５．図８はこの発明の実施の形
態５を示すループ型ヒートパイプの蒸発器容器３に使用
される延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(EPTFE) か
らなるウィック２１の成形法を示す断面図である。図に
示す２１は平板状のウイックをまるめて円筒状に接合し
たウイックであり６１はその接合部を示している。
【００７２】通常、延伸多孔質ポリテトラフロロエチレ
ン(EPTFE) などの場合は、円筒形のものを直接製作する
ためには成形型が必要である。しかし、その型の製作費
用が高いという欠点があった。本実施の形態に示すよう
に、平板状のものを丸めて円筒形状にすることにより、
円筒形状のウイックを安く製作できるという利点が得ら
れる。
【００７３】実施の形態６．図９はこの発明の実施の形
態６にかかるループ型ヒートパイプを示す蒸発器の径方
向断面図である。図中１〜１７は従来例と同様である。
７１は第一のウイック７１ａよりも気孔径の大きな第二
のウイックで、液ため５内部に設けられ、金網などから
形成されている。第二のウイック７１は、一端を第一の
ウイック７１ａに固定され、もう一端を液相の作動流体
１５に浸して、第一のウイック７１ａに固定されてい
る。
【００７４】本実施の形態の装置で蒸発器１から凝縮器
７に熱輸送が行われる動作は実施の形態１と同様であ
る。本実施の形態においては、液ため５の底部に溜まっ
た液相の作動流体１５は、第一のウイック７１ａよりも
気孔径の大きな第２のウイック７１の内部を矢印７１が
示すように上方に浸透し、その後第一のウィック７１ａ
に浸透する。従って、第一のウイック７１ａ中の流れに
よる圧力損失を小さくでき、液相の作動流体１５が蒸発
器容器３の上部１７に浸透しやすくなる。そのため蒸発
器容器３の上部１７の過熱を抑制でき、熱輸送能力が増
大しまた信頼性を大きくする効果を得ることができる。
【００７５】また、第一のウイック７１ａの熱伝導率が
大きい場合、蒸発器容器３の溝山２０との接触部１４を
介して第一のウイック７１ａに熱が伝導され、第一のウ
イック７１ａ中の液相の作動流体１５が加熱されて蒸発
し、液ため５内の圧力を上昇させる。しかし、本実施の
形態では第二のウイック７１を設けることにより、凝縮
器７から還流してくる液ため５の底部にたまった低温の
液相の作動流体１５が、図中実線矢印に示すように第二
のウイック７１を通って第一のウイック７１ａに浸透す
る。従って、液ため５中の蒸気と凝縮器７から還流して
くる低温の液体との熱交換のための表面積を大きくする
ことができ、液ため５中の蒸気と凝縮器７からの還流液
体との熱交換が行われやすくなる。その結果、液ため５
の蒸気温度および液ため５内の圧力を下げることがで
き、凝縮器７で凝縮した液相の作動流体１５が凝縮器７
から液管８を通って液ため５に還流しやすくなるという
利点を得ることができる。
【００７６】実施の形態６では、蒸発器容器内面に形成
された溝山と密着するように設けられた第一のウイック
７１ａと、上記第一のウイック７１ａに一端を固定し、
もう一端は液相の作動流体１５に浸して、第一のウイッ
ク７１ａに固定した第二のウイック７１と、２個のウイ
ックを設けた蒸発器について説明した。しかし、ウイッ
クは２個だけでなく、少なくとも２個以上のウイックの
組み合わせでかつ、少なくとも一つは蒸発器容器内面に
形成された溝山に密着させるように設けたウイックで、
残りのウイックの端部がそのウイックに固定されて、他
端を液相の内部流体に浸した構造のものであれば、同様
の効果を得ることができる。
【００７７】実施の形態７．図１０はこの発明の実施の
形態７を示すループ型ヒートパイプの蒸発器３に使用さ
れるウイック２１の構造を示す断面図である。図に示す
８１は延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(EPTFE) か
らなるウイック２１に金属膜を設けた金属膜形成多孔質
層である。
【００７８】図中、実線矢印９が示すように、蒸発器容
器３に印加され、ウイック２１と蒸発器容器３に設けら
れた溝山２０との接触部１４においてウイック２１に伝
達された熱は、熱伝導率の大きな金属膜形成多孔質層８
１により、ウイック２１の表面に均等に熱を伝導する。
金属膜形成多孔質層８１は熱伝導率が大きいので、印加
された熱を効率的にウイック２１に伝導する。そのた
め、蒸発器容器３とウイック２１間の温度差が小さくて
も液相の作動流体１５を蒸発させることができる。
【００７９】金属膜形成多孔質層は、蒸発器容器内面に
形成された溝山２０と接触するウイック外面部２１に設
けられるのがよい。しかし、上記溝山２０と上記ウイッ
ク外面部２１の接触面に金属膜形成多孔質層が設けられ
るのであれば、ウイック外面部２１に設けたのと同様の
効果を得ることができる。また、金属膜形成多孔質層８
１に代えて、金属からなる多孔質層をウイックの外面部
２１に設けても同様の効果を得ることができる。
【００８０】実施の形態８．図１１はこの発明の実施の
形態８を示すループ型ヒートパイプの蒸発器を示す軸方
向断面図であり、図１２はこの蒸発器を示す径方向断面
図である。１〜２０は上記従来のループ型ヒートパイプ
と同一である。２３、２４は実施の形態１と同一であ
る。９１はウィック２１中に設けられた液流路であって
一端は液管８と連通し、他端は液ため５と連通してい
る。
【００８１】上記のように構成された実施の形態８のル
ープ型ヒートパイプの動作原理について説明する。矢印
９が示すように、蒸発器容器３に印加された熱は、ウィ
ック２と蒸発器容器３に形成された溝山２０との接触部
１４において、液相の作動流体１５に伝導され、液相の
作動流体１５を蒸発させる。気相の作動流体１０が凝縮
器７に流入し、凝縮して相変化した液相の作動流体１５
が、液管８を通って蒸発器１に戻るのは従来例と同様で
ある。蒸発器１に還流した液相の作動流体１５は、ウイ
ック２中に設けられた液流路９１を通った後、液ため５
に還流する。
【００８２】この時、液流路９１中の液相の作動流体の
一部は、ウイック２中に浸透するため、蒸発器容器３の
上部１７にも浸透する。従って、蒸発器容器３の上部１
７の過熱を抑制でき、熱輸送能力が増大するという利点
が得られる。このとき、液流路９１がかならずしもウイ
ック２中にある必要はなく、ウイック２に接触するよう
にして設けられていれば同様の効果を得ることができ
る。また、ウイックが２個以上のウイックを積層して形
成したものに液流路を設けたものであっても同様の効果
を得ることが出来る。
【００８３】実施の形態９．図１３は、（ａ）はこの発
明の実施の形態９のループ型ヒートパイプの蒸発器の容
器内面に設けられた溝山とウイック２１との接触面を拡
大して示す断面図である。（ｂ）は（ａ）を９０度回転
して示す断面図である。３は蒸発器容器、２０は蒸発器
容器内面に形成された溝山、２１はウイック外面部、４
は蒸気流路、４ａは微細溝、４ｂは微細溝の溝山、９は
蒸発器容器に印加される熱である。
【００８４】上記のように構成された実施の形態９のル
ープ型ヒートパイプの動作原理について説明する。矢印
９が示すように蒸発器容器３に印加された熱は、溝山２
０に密着するようにウイック外面部２１に設けられた微
細溝の溝山４ｂにおいて、ウイック外面部２１を浸透し
てきた液相の作動流体（図示せず）と接触し、蒸発させ
る。ウイック外面部２１に設けられた微細溝の溝山４ｂ
と蒸発器容器内面に形成された溝山２０との接触面１４
において発生した気相の作動流体は、微細溝４ａに流入
した後、蒸気流路４に導かれる。微細溝の溝山４ｂと蒸
気流路４は直角に交わるように接触部１４において接触
しており、接触部１４で発生した気相の作動流体を効率
的に蒸気流路４に放出できる。つまり、ウイック内の気
相の作動流体を効率的に蒸気流路に導くことで、ウイッ
ク内の熱を放熱できるため、熱輸送効率が高められ、小
さな温度差でも効果的に熱交換が行えるようになった。
【００８５】なお、実施の形態９では、微細溝をウイッ
ク外面部２１に設けてある。しかし、蒸発器容器３内面
に形成された溝山２０に微細溝を設けても、微細溝が、
溝山に隣接する蒸気流路４を相互に連通するような形状
であれば、ウイックおよび蒸発器容器の熱を効果的に放
熱できるので、熱輸送効率が高められるという効果があ
る。
【００８６】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【００８７】この発明にかかるループ型ヒートパイプに
用いられている蒸発器のウイックは、 （１）ウイックの気孔の数が一定であるとき、気孔の径
が変化するように形成されているか、または（２）ウイ
ックの孔の径が一様なとき、孔の数が変化する、ように
形成されているので、液相の作動流体をウイック内へ均
等に浸透させ、ウイックの局部過熱を防止することによ
り、熱交換の効率を上げることができる。
【００８８】また、この発明にかかる蒸発器は、液ため
を密封するシール体を備えることによって、蒸気流路、
蒸気管の気相の作動流体が、液ため内に逆流して、液た
め内の圧力を上昇させるのを防ぐことができる。
【００８９】また、この発明にかかる蒸発器は、ウイッ
クを一つしか有しない場合であって、そのウイックが一
面からの深さに応じて、気孔率か気孔径のいずれか一方
を連続的に変化するように形成することで、複数のウイ
ックを用いなくても、液相の作動流体をウイック全体に
均等に浸透させることができる。
【００９０】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔径
の異なる少なくとも２個のウイックを用いて成るウイッ
クを有する場合であって、その内の少なくとも一つのウ
イックに非弾性体を用いることにより、熱交換が行われ
る蒸発器容器の溝山とウイックとの接触を安定的に保つ
のに必要な剛性を得ることができる。
【００９１】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔率
の異なる少なくとも２個のウイックを用いて成るウイッ
クを有する場合であって、その内の少なくとも一つのウ
イックに非弾性体を用いることにより、熱交換が行われ
る蒸発器容器の溝山とウイックとの接触を安定的に保つ
のに必要な剛性を得ることができる。
【００９２】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔径
の異なる少なくとも２個のウイックを積層して形成した
ウイックを備えることにより、ウイックに液相の作動流
体を均等に浸透させることができる。
【００９３】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔率
の異なる少なくとも２個のウイックを積層して形成した
ウイックを備えることにより、ウイックに液相の作動流
体を均等に浸透させることができる。
【００９４】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔径
の異なる少なくとも２個のウイックを積層して形成した
ウイックを備えたものであって、液ため内側に面した層
のウイックの気孔径を他の層のウイックの気孔径より大
きくすることで、ウイックに液相の作動流体を均等に浸
透させ、ウイックの局部過熱を防止することで、熱交換
の効率を上げることができる。
【００９５】また、この発明にかかる蒸発器は、ウイッ
クの材料として０．１から１０μｍの径の孔を持つ多孔
質体を用いることによって、熱輸送の駆動力となる毛管
圧力差ΔＰｃを大きくすることができ、大きな熱輸送能
力を得ることができる。
【００９６】また、この発明にかかる蒸発器は、気孔率
の異なる少なくとも２個のウイックを積層して形成した
ウイックを備えたものであって、液ため内側に面した層
のウイックの気孔率を他の層のウイックの気孔率より大
きくすることで、ウイックに液相の作動流体を均等に浸
透させ、ウイックの局部過熱を防止することで、熱交換
の効率を上げることができる。
【００９７】また、この発明にかかる蒸発器は、容器内
面に形成された溝山と密着するように第一のウイックを
設け、第二のウイックを、一端を上記第一のウイックに
密着させ、もう一端を液ため内部の液相の作動流体に浸
すように設けることによって、少なくとも２個のウイッ
クを積層して得られるのと同様、ウイックに液相の作動
流体を均等に浸透させ、ウイックの局部過熱を防止する
ことで熱交換を効率的に行う効果を得ることができる。
【００９８】また、この発明にかかる蒸発器は、容器内
面に形成された溝山と密着するように第一のウイックを
設け、第二のウイックを、一端を上記第一のウイックに
密着させ、もう一端を液ため内部の液相の作動流体に浸
すように設けたものであって、第二のウイックの気孔径
を第一のウイックの気孔径よりも大きくしたことで、第
二のウイックが第一のウイックに液相の作動流体を均等
に浸透させ、ウイックの局部過熱を防止することで熱交
換の効率を上げることができる。
【００９９】また、この発明にかかる蒸発器は、容器内
面に形成された溝山と密着するように第一のウイックを
設け、第二のウイックを、一端を上記第一のウイックに
密着させ、もう一端を液ため内部の液相の作動流体に浸
すように設けたものであって、第二のウイックの気孔率
を第一のウイックの気孔率よりも大きくしたことで、第
二のウイックが第一のウイックに液相の作動流体を均等
に浸透させ、ウイックの局部過熱を防止することで熱交
換の効率を上げることができる。
【０１００】また、この発明にかかる蒸発器は、蒸発器
容器内面に形成された溝山と、この溝山と密着するよう
に設けられたウイックとの接触面に微細溝を設けること
によって、ウイック中の気相の作動流体を微細溝から蒸
気流路に逃がすことができるので、ウイック中の液相の
作動流体の浸透がスムーズになり、従って熱交換の効率
を上げることができる。
【０１０１】また、この発明にかかる蒸発器は、蒸発器
容器内面に形成された溝山に密着するように設けられた
ウイックに微細溝を設けることによって、ウイック中の
気相の作動流体を微細溝から蒸気流路に逃がすことがで
きるので、ウイック中の液相の作動流体の浸透がスムー
ズになり、従って熱交換の効率を上げることができる。
【０１０２】また、この発明にかかる蒸発器は、蒸発器
容器内面に形成された溝山に密着するように設けられた
ウイックとの接触面に金属膜形成多孔質層を設けること
によって、蒸発器容器に印加された熱のウイックへの伝
導がスムーズになり、蒸発器容器とウイックの温度差を
小さくすることができる。
【０１０３】また、この発明にかかる蒸発器は、蒸発器
容器内面に形成された溝山と、この溝山と密着するよう
に設けられたウイックに金属膜形成多孔質層を設けるこ
とによって、蒸発器容器に印加された熱のウイックへの
伝導がスムーズになり、ウイック内の液相の作動流体を
効率的に気相の作動流体に相変化させることができるの
で、熱交換の効率が改善されるという効果を得ることが
できる。
【０１０４】また、この発明にかかる蒸発器は、凝縮器
から液管を介して蒸発器に還流された液相の作動流体を
液ために導く液流路を、ウイック内部もしくはウイック
に接するように設けることで、液相の作動流体をウイッ
クに均等に浸透させることができ、熱輸送の効率を上げ
ることができる。
【０１０５】また、この発明にかかる蒸発器は、平板状
のウイックを丸めて、その両端部を接合することによっ
て円筒状に形成したウイックを用いたもので、この加工
方法を採用することで、円筒状のウイックを容易に加工
することができるようになっる。
【０１０６】また、この発明にかかる蒸発器は、弾性の
あるウイックにシール体を挿入することで、液ためを密
封し、液ため内の圧力上昇を防止する効果を得ることが
できる。
【０１０７】また、この発明にかかる蒸発器は、ウイッ
クを延長して液相の作動流体を液ためと共有する液体リ
ザーバを有し、この液体リザーバは内部の液相の作動流
体の蒸発を防ぐ断熱材を備えることによって、液ため内
へ、常に一定量の液相の作動流体を供給することがで
き、熱輸送の効率を安定させることができる。
【０１０８】また、この発明にかかる蒸発器は、平板状
に形成された容器を有したものであって、この容器は平
板状に形成されていることから、熱が一面から印加され
ることとなり、熱が印加される面に設けられたウイック
において集中的に熱交換が行われる。平板状に形成され
た容器内面に形成された溝山と密着するようにウイック
を設け、このウイックを相互に連結する、気孔径または
気孔率の大きな連結ウイックを液ため内部に設けること
によって、常に適量の液相の作動流体を溝山に密着する
ウイックに浸透させることにより、熱が印加される面の
ウイックの熱輸送効率が上昇するという効果を得ること
ができる。
【０１０９】また、この発明にかかる蒸発器は、内面壁
に溝山を形成した側板を対向配置し、この側板の溝山
に、付勢手段を介して密着させるようにウイックを設
け、このウイックを側壁で覆ったものであって、側板を
平板状に形成することにより、熱交換が熱の印加される
面から集中して行われるため、ウイック内の圧力損失を
低減することができ、熱輸送効率を改善できる。また、
側壁を円筒形状とすることにより、液ため内部の圧力の
上昇に対する耐力が高められる効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１にかかる蒸発器を示
す軸方向断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１にかかる蒸発器を示
す径方向断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１にかかる蒸発器を示
す径方向断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態１にかかる蒸発器を示
す径方向断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態２にかかる蒸発器を示
す軸方向断面図である。
【図６】 （ａ）はこの発明の実施の形態３にかかる蒸
発器を断面で示す平面図であり、（ｂ）はこの蒸発器を
断面で示す側面図である。
【図７】 （ａ）はこの発明の実施の形態４にかかる蒸
発器を示す側面図、（ｂ）はこの蒸発器を正面から示す
断面図、（ｃ）はこの蒸発器の側板の内面図である。
【図８】 この発明の実施の形態５にかかるウイックの
成形法を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態６にかかる蒸発器を示
す径方向断面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７にかかる蒸発器の
ウイックとの接触部を拡大して示す断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８にかかる蒸発器を
示す軸方向断面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態８にかかる蒸発器を
示す径方向断面図である。
【図１３】 （ａ）はこの発明の実施の形態９にかかる
蒸発器のウイックとの接触部を拡大して示す断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）を９０度回転して示す断面図であ
る。
【図１４】 従来のループ型ヒートパイプを示す説明図
である。
【図１５】 従来の蒸発器を示す径方向断面図である。
【符号の説明】
１ 蒸発器 ２ ウイック ３ 容器 ４ 蒸気
流路 ４ａ 微細溝 ４ｂ 微細溝の溝山 ５ 液ため ６ 蒸気管 ７ 凝縮器 ８ 液管 ９ 印加される熱の流れを示す矢印 １０ 気相の作
動流体を示す矢印 １２ 凝縮器から放熱する熱の流れを示す矢印 １３ 液相の作動流体の流れを示す矢印 １４ ウイックと溝山２０の接触部 １５ 液相の作
動流体 １６ ウイック中を周方向に浸透する液相の作動流体の
流れ １７ 蒸発器容器の上部 １８ 蒸発器容器端部とウ
イックの接触部 １９ 液相の作動流体と蒸発器容器との接触面 ２０
溝山 ２１ ウイック外面部 ２２ ウイック内面部 ２３ ウイックシール体 ２４ 断熱材 ２５ ウイック内面部中を周方向に浸透する液相の作動
流体を示す矢印 ３１ 液体リザーバ ３２ シール用突起 ３３ ウイック内面部中を軸方向に浸透する液相の作動
流体を示す矢印 ４２ ウイック内面部の底面部 ４３ ウイック内面
部の上面部 ４４ 連結ウイック ４５ 連結ウイックを浸透する液相の作動流体を示す矢
印 ５１ 同心円状の溝 ５２ 連通溝 ５３ バネ
５４ 側壁 ５５ 第一の側板 ５６ 第二の側板 ５７ 周方
向溝 ５８ 蒸気相の作動流体を示す矢印 ５９ ウイック内面部中を軸方に浸透する液相の作動流
体を示す矢印 ６０ 蒸気空間 ６１ 平板状のウイックを丸めて円筒状に接合したウイ
ックの接合部 ７１ 第二のウイック ７１ａ 第一のウイック ７２ 第二のウイック中を浸透する液相の作動流体を示
す矢印 ８１ 金属膜形成多孔質層 ９１ ウイック２中に設けられた液流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 丈史 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 増本 博光 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 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

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内周壁に溝が形成された容器、上記容器
    内の溝山と密着するように設けられ、 （１）単位体積あたりの孔の数が一定であるとき、孔の
    径を変化させ、または、（２）孔の径がほぼ一様に形成
    されているとき、孔の数を変化させる、ように形成され
    たウイック、上記ウイックを内壁面とし、液相の作動流
    体を供給する液管と接続された液ため、上記容器の端部
    に接続された蒸気管に気相の作動流体を導く蒸気流路を
    備えたことを特徴とする蒸発器。
  2. 【請求項２】 内周壁に溝が形成された容器、上記容器
    内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記ウ
    イックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管と
    接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気管
    に気相の作動流体を導く蒸気流路、上記蒸気流路、蒸気
    管内の気相の作動流体と、上記液管、液ため内の液相の
    作動流体とを分離するとともに上記液ためを密封するシ
    ール体を備えたことを特徴とする蒸発器。
  3. 【請求項３】 ウイックは一面からの深さに応じて、連
    続的に気孔径または気孔率が変化するよう形成されたこ
    とを特徴とする請求項１または請求項２記載の蒸発器。
  4. 【請求項４】 ウイックは、気孔径の異なるウイックを
    少なくとも２個有し、その内の少なくとも一つのウイッ
    クは非弾性体であることを特徴とする請求項１または請
    求項２記載の蒸発器。
  5. 【請求項５】 ウイックは、気孔率の異なるウイックを
    少なくとも２個有し、その内の少なくとも一つのウイッ
    クは非弾性体であることを特徴とする請求項１または請
    求項２記載の蒸発器。
  6. 【請求項６】 ウイックは、少なくとも２種類のウイッ
    クを積層して形成したことを特徴とする請求項４記載の
    蒸発器。
  7. 【請求項７】 ウイックは、少なくとも２種類のウイッ
    クを積層して形成したことを特徴とする請求項５記載の
    蒸発器。
  8. 【請求項８】 液ため内側に面した層のウイックはその
    他の層のウイックより気孔径が大きいことを特徴とする
    請求項６記載の蒸発器。
  9. 【請求項９】 容器に形成された溝山と密着するように
    設けられたウイックは、０．１〜１０μｍの径の孔を持
    つ多孔質体であることを特徴とする請求項６記載の蒸発
    器。
  10. 【請求項１０】 液ため内側に面した層のウイックはそ
    の他の層のウイックより気孔率が大きいことを特徴とす
    る請求項７記載の蒸発器。
  11. 【請求項１１】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、上記ウイックは、容器内面に形成された溝山と密
    着するように設けられた第一のウイックと、液ため内部
    の液相の作動流体に一端を浸し、他端を上記第一のウイ
    ックに密着するように設けられた第二のウイックを備え
    ていることを特徴とする蒸発器。
  12. 【請求項１２】 第二のウイックは、第一のウイックよ
    りも気孔径が大きいことを特徴とする請求項１１記載の
    蒸発器。
  13. 【請求項１３】 第二のウイックは、第一のウイックよ
    りも気孔率が大きいことを特徴とする請求項１１記載の
    蒸発器。
  14. 【請求項１４】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、上記容器の内面壁に形成された溝山と接するウイ
    ックで発生した気相の作動流体を蒸気流路に導く微細溝
    が、上記ウイックと溝山との接触面に設けられているこ
    とを特徴とする蒸発器。
  15. 【請求項１５】 微細溝は、容器の内面壁に形成された
    溝山と接するウイックに設けられたことを特徴とする請
    求項１４記載の蒸発器。
  16. 【請求項１６】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、上記容器の内面壁に形成された溝山と、これに密
    着するように設けられたウイックとの接触面に、熱伝導
    率の大きな金属膜形成多孔質層が設けられたことを特徴
    とする蒸発器。
  17. 【請求項１７】 金属膜形成多孔質層は、容器の内壁面
    に形成された溝山と接するウイックに設けられたことを
    特徴とする請求項１６記載の蒸発器。
  18. 【請求項１８】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、 上記凝縮器から液管を介して蒸発器に還流され
    た液相の作動流体を液ために導く液流路が、ウイック内
    部またはウイック表面に接するように設けられたことを
    特徴とする蒸発器。
  19. 【請求項１９】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、上記ウイックは、平板状のウイックを丸めて、両
    端を接合して円筒状に形成されたものであることを特徴
    とする蒸発器。
  20. 【請求項２０】 シール体は、ウイックに挿入される部
    材で構成され、ウイックの弾性を用いて液相の作動流体
    と気相の作動流体を分離したものであることを特徴とす
    る請求項２記載の蒸発器。
  21. 【請求項２１】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、液ため内部の作動流体の蒸発を防ぐために断熱材
    が、液ため周囲に設けられていることを特徴とする蒸発
    器。
  22. 【請求項２２】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、上記液ためには、液相の作動流体を溜める液体リ
    ザーバが設けられていることを特徴とする蒸発器。
  23. 【請求項２３】 内周壁に溝が形成された容器、上記容
    器内の溝山と密着するように設けられたウイック、上記
    ウイックを内壁面とし、液相の作動流体を供給する液管
    と接続された液ため、上記容器の端部に接続された蒸気
    管に気相の作動流体を導く蒸気流路を備えた蒸発器にお
    いて、上記容器は平板状に形成され、この容器内面に形
    成された溝山に密着するようにウイックが設けられ、こ
    のウイック内部の液ためにウイック相互間を結合する別
    のウイックが配置されていることを特徴とする蒸発器。
  24. 【請求項２４】 容器は、互いに対向して配置されて内
    面壁に溝山を有する第一及び第二の側板と円筒状に形成
    された側壁を有し、付勢手段を介してこの第一及び第二
    の側板の溝山にウイックを密着させると共に、上記ウイ
    ックに円筒状のシール体を設けたことを特徴とする請求
    項２３記載の蒸発器。
  25. 【請求項２５】 請求項１から２４のいずれか一項記載
    の蒸発器、この蒸発器から気相の作動流体を導く蒸気
    管、この蒸気管と接続された凝縮器、この凝縮器から液
    相の作動流体を蒸発器に還流する液管を設けたことを特
    徴とするループ型ヒートパイプ。
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