自励振動型ループヒートパイプの流動・熱輸送特性の解明と動作限界の拡張

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560172
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 井上 剛良 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (20193592)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 祐二 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助手 (20242274)
• Keywords: 自励振動型ヒートパイプ / 宇宙熱輸送デバイス / ウイック / ドライアウト / 流動特性 / アンモニア

Research Abstract

自励振動型ヒートパイプ(OHP)の加熱部のウイック挿入効果において,その長さの影響と熱輸送距離の延長について検討を行った.昨年度と同じ銅管製エタノールOHPの加熱・冷却部間の断熱長さを500mm(全長約600mm)としたものに,長さの異なるウイック(ステンレスワイヤーロープ:150,300,600mm)を1本挿入して実験を行った.垂直姿勢下部加熱実験においては,重力の還流効果によりウイックの未挿入の場合が最高性能を示した.また水平姿勢においては,OHP全長の1/2の長さのウイックが最も良い性能を示した.また,断熱部長さを270,500,1000mmと変えて,熱輸送距離の延長の実験を行った.垂直姿勢においては,断熱部長さの違いによる顕著な差異は見られなかった.ウイック(全長の1/2)挿入については逆に性能を低下させる結果となったが,加熱部温度の大きな変化を抑えることができた.水平姿勢では,断熱部長さ270,500mmで性能向上が顕著に見られた.1000mmについては作動流体の封入率を高くすることで,ウイック挿入効果が確認できた.
さらに,低温度下におけるアンモニアOHPについての水平姿勢実験およびウイック挿入効果の検討を行った.垂直姿勢下部加熱実験においてはエタノールOHPよりも高い性能を示していたが,水平姿勢におけるウィック未挿入の場合には自励振動が見られず動作しなかった.ウィックを挿入することにより微少ながら自励振動が確認されたが,途中で動作モードが変化したり,加熱部でドライアウトが生じるなど,安定した再現性が見られなかった.低入力熱量時(30W程度まで)には安定した動作を継続させることができたが,それ以上ではドライアウトしてしまった.これらの問題については,冷却部温度(-30℃程度)すなわちアンモニア利用の際の温度領域が高すぎた可能性があり,今後の検討課題としたい.