第4章 熱輸送限界
4.4 熱輸送限界の予測
Table 4.3 Geometry of wicks
Cezþ o n.uþ o n.O On・min
n
[mm] [mm] [mm] [mm]
20 -0.0458 1.65 2.16 1.42 16 -0.0466 1.32 1.72 1.15 12 -0.0433 1.04 1.29 0.88 8 -0.0396 0.73 0.86 0.60 6 -0.0364 0.57 0.64 0.47 4 -0.0325 0.41 0.42 0.33
ウイック厚さをコンテナ装着前の圧力がかからない そこで
くなることが多い.
作動液がウイックを満たしているとすると， 次式と 自由状態の厚され，0 とし ，
1978， p.64)による熱輸送限 従来の方法(Chi，
Eq.(4.6)を連立して解くことにより，
界の予測値Qらが算出される.
(4.9) 0/= 0 n・0
金網ウイックを設置したヒートパイフの熱輸送限界に関する研究は多数行われ，
それらの多く(Chun， 1972; Roberts and Feldman， 1973; Imura et al.， 1987)は従来の方 法で算出される予測値と実験値の対応が悪いことを指摘している.
本研究で得られた代表的な金網層数nの場合の熱輸送限界の実験値Q*upと，
本研究で得 1978， p.64)での予測値Q*ca1の対応をFig.4.5に示す.
従来の方法(Chi，
られた実験値と予測値はやはり対応が良くない.
気液界面が 熱輸送限界の実験値と予測値が大きく異なることから，
これまで，
さらに下層の金網へ とコンテナ 熱輸送量の増大と共にウイックの下層の金網へ，
液膜厚さ0/が減少することにより作動液の流路断面積が減少 するモデルが提出されている(Chun， 1972; Roberts and Feldman， 1973; Imura et al.，
底面方向へ後退し，
n
=
16n
=
6。
。
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3
Comparison of experimental Q *ゅwith Q * ca1 predicted by the conventional fully saturated model
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LJPb [kPa]
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200
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Fig. 4.5
{注]。
1987) . しかし， 金網ウイックの各孔の形状は， 焼結金属ウイックあるいはフェ ルトウイックとは異なり， 第2章で示したように均一に近いので， 最上層の金網 の素線格子あるいは最上層とそのすぐ下の金網素線で構成される上下層の隙間の 素線格子に形成されるメニスカスから， 気液界面がさらに下層(コンテナ底面方 向)へ後退する原因が明らかではない.
また， 気液界面の後退モデルの物理的根拠として， 蒸発部の蒸気温度とコンテ ナ壁温度の温度差Aん ， 熱流束qおよびウイックの有効熱伝導度keffから次式で
算出される蒸発部の液膜厚さが， 熱輸送量とともに減少することを示している.
01 =ke//LJ tw/q (4.10)
しかし， ke.けまウイック厚さに依存しており(Apenndix 1.参照)， ヒートパイ プ動作中のウイック厚さを正確に計測することは難しいので， 液膜厚さ01をEq.
(4.10)で評価することは困難である.
4.4.2ウイック厚さと圧力の関係
前項で、熱輸送限界の実験結果から蒸発部端のウイックの最大毛細管圧力Pc*，e:cÞ を求め， 第2章で導出したPc*岬とウイック厚されの関係から蒸発部端のウイッ ク厚され，e:rþを推測した. その結果， 。n，ezpはコンテナ装着前の圧力がかからない 自由状態のウイック厚され，0よりかなり減少することが分かった.
この原因は， 気相の圧力が液相の圧力より高いので， ウイック自身が発生する 毛細管圧力で， コンテナ底面方向へウイックを押し付けることによると考えられ る. そこで， Fig.4.6 に示す装置を用いて， 熱輸送限界の実験に用いたウイック
(d=O. 04 7mm， 01 =0. 126mm)の厚さと押し付け圧力の関係を求めた.
実験は， ウイックに十分純水を含ませ， 常温(200C )で行った.
実験から得た上下層の隙間C {=( o，，-nol)/(n-1)}と押しつけ圧力Pの関係を Fig.4.7に示す. 図中の破線は， 上下層の素線が接触し， それ以上厚さが薄くなら ない上 下 層 の 隙間の最小値 Cmi"を示してお り， その値 は2. 4. 3節で導出した Eq.(2.62)とEq.(2.63)の平均値で評価した. 上下層の隙聞は圧力が小さい領域では，
押しつけ圧力が増加すると共に急激に C開"に近づき， ウイック厚さんが薄くな
Wick holder
R回ding microscope Fig.4.6 Schematic diagram of experimental apparatus
C=Cmin
1ト一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一
一一一
Eq.( 4.11)
200mesh d=O.049mm Ô 1=O.126mm
ハUfO勺，L巧ノ臼τi1ioAUfOA斗
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Eご
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