ヒートパイプ
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ヒートパイプ (Heat pipe) とは、熱伝導性を上げる技術・仕組みの一つ。単に伝熱効率を上げるだけでなく、一方の温度が高い場合にのみ熱伝導性を発揮する熱ダイオードとしての使用法もある。
NASAにより人工衛星中の放熱に利用されたのが実用化の始まりである。熱伝導性が高い材質からなるパイプ中に揮発性の液体（作動液, Working fluid）を封入したもの。パイプ中の一方を加熱し、もう一方を冷却することで、
- 作動液の蒸発（潜熱の吸収）
- 作動液の凝縮（潜熱の放出）
のサイクルが発生し熱を移動する。
冷却部を加熱部より高い位置に設定することにより、凝縮後の作動液を加熱部に戻すことができるが、パイプ内壁をウィックと呼ばれる毛細管構造にすることにより、高低差がない場合や無重力の宇宙空間でも利用が可能になる。
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原理 [編集]
右の図にヒートパイプの原理を示す。図の左側は高温部、右側は低温部（冷却部）である。
- 高温部内壁で、作動液が熱を吸収して蒸発する。
- 作動液蒸気が空洞を通って低温部に移動する。
- 低温部で冷却された作動液蒸気は凝集して液体に戻り、内壁のウィック（毛細管構造の芯）に吸収される。
- 作動液が内壁ウィックを伝わって高温部に戻る。
このように両端に温度差を与えることにより1-4の過程が生じ、ヒートパイプ内で作動液が循環し、高温部から低温部への熱移動が起こる。
応用 [編集]
パイプライン [編集]
米アラスカ州のトランス・アラスカ・パイプラインは永久凍土上に敷設されており、パイプラインが発する熱で永久凍土が溶けてしまうのを防ぐため、支柱にヒートパイプが内蔵されている。熱は地中から空中の一方方向にしか移動しない。
電子機器の冷却 [編集]
パソコンのCPU等のデバイスの冷却に使用される。また、インバータに使用されるIGBT等のパワーデバイスにも使用される。
CPU等のデバイスの冷却に使用する場合、パイプおよびウィックには銅、作動液には代替フロンを用いるのが一般的である。
