ヒートパイプ — CAE用語解説

密閉された管の中に少量の作動液（水やアルコールなど）が入っていて、蒸発部で液が蒸発して熱を吸収し、凝縮部で蒸気が冷やされて液に戻るときに熱を放出する。この蒸発→凝縮サイクルを繰り返すから、等価熱伝導率は銅の数百倍以上にもなるんだ。

管の内壁にウィック（多孔質構造）が付いていて、毛細管力で液を蒸発部に戻すんだ。だからノートPCのように水平や逆さでも動作する。ただし重力に逆らう姿勢だと輸送能力が下がるから、設計時は姿勢の影響も考慮する必要があるよ。

相変化を含む二相流の詳細シミュレーションは計算コストが膨大だから、実務では「等価熱伝導率の高い棒」として簡易モデル化することが多い。例えばk = 20,000 W/(m・K)のような値を設定して、蒸発部と凝縮部の温度差を再現するんだ。

メーカーの実測データから逆算するか、熱抵抗ネットワークで蒸発・輸送・凝縮の各抵抗を積み上げて換算する方法が一般的だね。注意点として、ヒートパイプには最大輸送量の限界があるから、発熱量が限界を超えるとドライアウトして性能が急落する。その確認も忘れずに。

このあたりはセットで覚えておこう。

まずはメーカーのデータシートで最大熱輸送量と等価熱伝導率を確認するところから始めてみよう。実測と突き合わせれば精度がぐっと上がるよ。