JP2000121265A - ヒートパイプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートパイプ装置による熱輸送を所望に応じ
てオン／オフ制御可能とすること。 【解決手段】 ヒートパイプ装置１０において、ヒート
パイプ１１の熱輸送路１２の中間部に設けられて該熱輸
送路１２を開閉する弁体１３と、弁体１３を磁力により
開閉する弁駆動部１４とを有してなるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒートパイプ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプ装置は、特許第2772072 号
公報に記載される如く、ヒートパイプの一端を高温側
に、他端を低温側に設置し、ヒートパイプの熱輸送路に
封入してある作動液を高温側と低温側との間で移動し、
該作動液を高温側で蒸発させ、低温側で凝縮させるとい
う熱交換作用を、高温側と低温側の熱的平衡が形成され
るまで自動的に繰り返し、熱輸送（熱移動）を行なうも
のである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来のヒ
ートパイプ装置による熱輸送は、高温側と低温側の熱的
平衡が形成されるまで自動的に継続され、所望によりそ
の熱輸送をオン／オフ制御することができない。

【０００４】本発明の課題は、ヒートパイプ装置による
熱輸送を所望に応じてオン／オフ制御可能とすることに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、ヒートパイプの熱輸送路の中間部に設けられて該熱
輸送路を開閉する弁体と、弁体を磁力により開閉する弁
駆動部とを有してなるようにしたものである。

【０００６】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明において更に、前記ヒートパイプの上部が大
径パイプ体となされ、弁体がヒートパイプ本体と大径パ
イプ体との接続部の上部開口に位置して熱輸送路を開閉
可能になされているようにしたものである。

【０００７】請求項３に記載の本発明は、請求項１又は
２に記載の本発明において更に、前記弁駆動部が、ヒー
トパイプの外部に設けた磁石と、弁体が備える磁性体と
からなるようにしたものである。

【０００８】

【作用】請求項１、２の本発明によれば下記の作用が
ある。 弁駆動部の磁力により弁体を閉じ位置に設定すると、
ヒートパイプの熱輸送路における作動液の高温側と低温
側の間での移動を停止し、その熱輸送を停止（オフ）で
きる。逆に、弁駆動部の駆動により弁体を開き位置に設
定すると、ヒートパイプの熱輸送路の高温側と低温側と
の間で作動液を移動させ、その熱輸送を行なうこと（オ
ン）ができる。

【０００９】請求項３の本発明によれば下記の作用が
ある。 弁駆動部がヒートパイプの外部に設けた磁石と、弁体
が備える磁性体とからなるものとすることにより、ヒー
トパイプの密閉性を損なうことなく、ヒートパイプの外
部に設けた磁石により、ヒートパイプの内部に位置する
弁体を開閉できる。即ち、ヒートパイプの密閉性を簡易
且つ確実に維持しながら、その熱輸送をオン／オフ制御
できる。

【００１０】尚、弁駆動部を構成する磁石は永久磁石又
は電磁石を採用できる。また、弁駆動部を構成する磁性
体は鉄等を採用でき、弁体に鉄片を取着し、或いは弁体
そのものを鉄製とすることができる。また、弁駆動部の
磁力による弁体の開閉は、磁石を磁性体に近づけたり遠
ざけたりすることによるオン／オフ制御、もしくは電磁
石を電気的に励磁／消磁することによるオン／オフ制御
によることができる。

【００１１】また、ヒートパイプのパイプ本体は、銅合
金、ステンレス鋼、アルミ合金等により構成できる。ま
た、ヒートパイプのパイプ本体に減圧密封される作動液
は、純水、フルオロカーボン、アルコールを採用でき
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は第１実施形態のヒートパイ
プ装置を示す斜視図、図２は第１実施形態のヒートパイ
プ装置を示す断面図であり、（Ａ）は弁体の閉じ状態、
（Ｂ）は弁体の開き状態、図３は第１実施形態のヒート
パイプ装置を示す模式平面図、図４は第１実施形態のヒ
ートパイプ装置の弁体構成部品を示す分解図、図５は第
２実施形態のヒートパイプ装置を示す模式図であり、
（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は模式平面図、図６は第３実施
形態のヒートパイプ装置を示す模式平面図、図７は第４
実施形態のヒートパイプ装置を示す断面図である。

【００１３】（第１実施形態）（図１〜図４） ヒートパイプ装置１０は、図１に示す如く、ヒートパイ
プ１１を有し、このヒートパイプ１１の熱輸送路１２の
中間部に設けられて該熱輸送路１２を開閉する弁体１３
と、弁体１３を磁力により開閉する弁駆動部１４とを有
する。

【００１４】ヒートパイプ１１は、図２に示す如く、大
径パイプ体１５とヒートパイプ本体１６の接続体であ
り、大径パイプ体１５の天部１５Ａと底部１５Ｂ、ヒー
トパイプ本体１６の底部１６Ａを密封し、大径パイプ体
１５の底部１５Ｂの中心に対する偏心位置にヒートパイ
プ本体１６の上端部を接合して密封し、大径パイプ体１
５からヒートパイプ本体１６に連通する熱輸送路１２を
形成してある。ヒートパイプ１１のサイズに制限はない
が、大径パイプ体１５を直径50mm、長さ 5cm、ヒートパ
イプ本体１６を直径4mm 、長さ30cmとした。ヒートパイ
プ１１の作動液はアルコールとし、ヒートパイプ１１の
内部を減圧した上でこの作動液を封入した。

【００１５】弁体１３は、図２に示す如く、二葉状回転
体１７と、鋼球１８と、バネ１９とから構成され、バネ
１９にバックアップ支持されて回転体１７の支持孔２０
に着座されている鋼球１８をヒートパイプ本体１６の上
端開口１６Ｂに係脱することにより、熱輸送路１２をそ
の開口１６Ｂの位置で開閉可能としている。回転体１７
は、図４に示す如く、回転軸１７Ａと、回転軸１７Ａの
上下両端部に固定された上下 2枚の二葉状平板１７Ｂ、
１７Ｂ（対頂角30度）と、 2枚の平板１７Ｂ、１７Ｂの
一方の外周縁間と他方の外周縁間のそれぞれに掛け渡さ
れる軟鋼製円弧板１７Ｃ、１７Ｃの接合体である。回転
体１７は、大径パイプ体１５の天部１５Ａと底部１５Ｂ
の中心上に設けられた支軸凹部（へこみ）２１Ａ、２１
Ｂに回転軸１７Ａの両端部のそれぞれを係合して大径パ
イプ体１５内に回転可能に収容され、下平板１７Ｂにお
ける、大径パイプ体１５の底部１５Ｂに接合されている
ヒートパイプ本体１６の上端開口１６Ｂに対応する位置
に上述の支持孔２０を設け、この支持孔２０に鋼球１８
を入れ、この鋼球１８が支持孔２０から外れないように
バネ１９で押えてある。鋼球１８の直径を 6mm、支持孔
２０の直径 6mmとした。尚、回転体１７の上平板１７Ｂ
には、バネ１９のコイル中心に配置される支軸１７Ｄが
垂設されている。

【００１６】弁駆動部１４は、ヒートパイプ１１の外部
に設けた電磁石２２、２３と、弁体１３が備える軟鋼製
円弧板１７Ｃ（磁性体）とから構成される。電磁石２２
は、ヒートパイプ１１の大径パイプ体１５の周囲両側
で、大径パイプ体１５の底部１５Ｂに接合されているヒ
ートパイプ本体１６の上端開口１６Ｂを通る直径上の 2
位置のそれぞれに設置される。電磁石２３は、ヒートパ
イプ１１の大径パイプ体１５の周囲で、上述の 2つの電
磁石２２のそれぞれより周方向に45度ずれた 2位置のそ
れぞれに設置される。電磁石２２の励磁、電磁石２３の
消磁により、弁体１３の円弧板１７Ｃは電磁石２２に吸
引され、弁体１３は鋼球１８をヒートパイプ本体１６の
上端開口１６Ｂに係入する閉じ位置に設定され、熱輸送
路１２をその開口１６Ｂの位置で閉じ遮断してヒートパ
イプ装置１０を作動停止せしめる（図２（Ａ））。電磁
石２３の励磁、電磁石２２の消磁により、弁体１３の円
弧板１７Ｃは電磁石２３に吸引されて45度回転し、弁体
１３は鋼球１８をヒートパイプ本体１６の上端開口１６
Ｂから離脱する開き位置に設定され、熱輸送路１２をそ
の開口１６Ｂの位置で開き導通してヒートパイプ装置１
０を作動せしめる（図２（Ｂ））。

【００１７】ヒートパイプ装置１０は以下の如く用いら
れる。 (1) ヒートパイプ装置１０のヒートパイプ１１を構成し
ている大径パイプ体１５を上部に、ヒートパイプ本体１
６を下部に設置し、上部が低温側で、下部が高温側であ
った場合、弁駆動部１４の電磁石２３の励磁（電磁石２
２の消磁）により弁体１３が前述の開き位置（図２
（Ｂ））に設定されていれば、熱輸送路１２は熱輸送の
導通状態にあるものとなる。そして、ヒートパイプ１１
の熱輸送路１２に封入されている作動液は減圧状態下に
あることから、常気圧におけるよりも極めて低い温度で
沸騰し、その蒸気はヒートパイプ本体１６から熱輸送路
１２を通り大径パイプ体１５に達して冷却され、凝縮液
となって大径パイプ体１５から熱輸送路１２を通ってヒ
ートパイプ本体１６に戻り再び蒸発を繰り返す。この熱
交換動作は非常に速い速度（蒸気流の速度は理論的に音
速に達する）で行なわれ、高温側と低温側の温度差がな
くなるまで持続する。

【００１８】(2) 弁駆動部１４の電磁石２２の励磁（電
磁石２３の消磁）により弁体１３が前述の閉じ位置（図
２（Ａ））に設定されると、熱輸送路１２は熱輸送の遮
断状態となり、大径パイプ体１５とヒートパイプ本体１
６の間での上述の(1) の熱輸送を停止するものとなる。

【００１９】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 弁駆動部１４の磁力により弁体１３を閉じ位置に設定
すると、ヒートパイプ１１の熱輸送路１２における作動
液の高温側と低温側の間での移動を停止し、その熱輸送
を停止（オフ）できる。逆に、弁駆動部１４の駆動によ
り弁体１３を開き位置に設定すると、ヒートパイプ１１
の熱輸送路１２の高温側と低温側との間で作動液を移動
させ、その熱輸送を行なうこと（オン）ができる。

【００２０】弁駆動部１４がヒートパイプ１１の外部
に設けた磁石と、弁体１３が備える磁性体とからなるも
のとすることにより、ヒートパイプ１１の密閉性を損な
うことなく、ヒートパイプ１１の外部に設けた磁石によ
り、ヒートパイプ１１の内部に位置する弁体１３を開閉
できる。即ち、ヒートパイプ１１の密閉性を簡易且つ確
実に維持しながら、その熱輸送をオン／オフ制御でき
る。

【００２１】（第２実施形態）（図５） ヒートパイプ装置３０が、第１実施形態のヒートパイプ
装置１０と異なる点は、ヒートパイプ１１を、 1本の大
径パイプ体１５に 2本のヒートパイプ本体１６、１６を
接続した接続体にて構成し、弁駆動部１４により駆動さ
れる弁体１３によりそれら 2本のヒートパイプ本体１
６、１６を交互に開閉可能としたことにある。

【００２２】弁駆動部１４は、電磁石２２の励磁、電磁
石２３の消磁により、弁体１３を一方のヒートパイプ本
体１６の閉じ位置に設定し、一方のヒートパイプ本体１
６が形成する熱輸送路１２をその開口１６Ｂの位置で閉
じ遮断し、他方のヒートパイプ本体１６が形成する熱輸
送路１２をその開口１６Ｂの位置で開き導通することに
より、他方のヒートパイプ本体１６と大径パイプ体１５
の間で熱輸送せしめる（オン）ものとなる。また、弁駆
動部１４は、電磁石２３の励磁、電磁石２２の消磁によ
り、弁体１３を他方のヒートパイプ本体１６の閉じ位置
に設定し、他方のヒートパイプ本体１６が形成する熱輸
送路１２をその開口１６Ｂの位置で閉じ遮断し、一方の
ヒートパイプ本体１６が形成する熱輸送路１２をその開
口１６Ｂの位置で開き導通することにより、一方のヒー
トパイプ本体１６と大径パイプ体１５の間で熱輸送せし
める（オン）ものとなる。

【００２３】これにより、例えば大径パイプ体１５の側
を放熱部、ヒートパイプ本体１６、１６の側を受熱部と
し、一方のヒートパイプ本体１６の側を高受熱温度状
態、他方のヒートパイプ本体１６の側を低受熱温度状態
として両者の温度状態を異ならせることにより、一方の
ヒートパイプ本体１６の熱輸送のオンにより大径パイプ
体１５からの放熱温度を高温に、他方のヒートパイプ本
体１６の熱輸送のオンにより大径パイプ体１５からの放
熱温度を低温に切換え制御できる。

【００２４】（第３実施形態）（図６） ヒートパイプ装置４０が、第１実施形態のヒートパイプ
装置１０と異なる点は、ヒートパイプ１１を 1本の大径
パイプ体１５に各 4本で 1群をなす 2群のヒートパイプ
本体１６、１６を接続した接続体とし、弁駆動部１４に
より駆動される弁体１３によりそれら 2群のヒートパイ
プ本体１６、１６を交互に開閉可能としたことにある。
このとき、弁体１３は四葉状回転体１７のそれぞれにバ
ネ１９でバックアップ支持された鋼球１８を備え、各鋼
球１８を各群のヒートパイプ本体１６の上端開口１６Ｂ
に交互に係脱することにより、各群のヒートパイプ本体
１６それぞれが形成する熱輸送路１２をそれらの開口１
６Ｂの位置で開閉可能とした。

【００２５】弁駆動部１４は、電磁石２２の励磁、電磁
石２３の消磁により、弁体１３を一方の群のヒートパイ
プ本体１６の閉じ位置に設定し、一方の群のヒートパイ
プ本体１６のそれぞれが形成する熱輸送路１２をそれら
の開口１６Ｂの位置で閉じ遮断し、他方の群のヒートパ
イプ本体１６が形成する熱輸送路１２をそれらの開口１
６Ｂの位置で開き導通することにより、他方の群のヒー
トパイプ本体１６と大径パイプ体１５の間で熱輸送せし
める（オン）ものとなる。また、弁駆動部１４は、電磁
石２３の励磁、電磁石２２の消磁により、弁体１３を他
方の群のヒートパイプ本体１６の閉じ位置に設定し、他
方の群のヒートパイプ本体１６のそれぞれが形成する熱
輸送路１２をそれらの開口１６Ｂの位置で閉じ遮断し、
一方の群のヒートパイプ本体１６が形成する熱輸送路１
２をそれらの開口１６Ｂの位置で開き導通することによ
り、一方の群のヒートパイプ本体１６と大径パイプ体１
５の間で熱輸送せしめる（オン）ものとなる。

【００２６】これによれば、大径パイプ体１５の側を放
熱部、ヒートパイプ本体１６の側を受熱部とし、一方の
群のヒートパイプ本体１６の側を高受熱温度状態、他方
の群のヒートパイプ本体１６の側を低受熱温度状態とし
て両者の温度状態を異ならせることにより、一方の群の
ヒートパイプ本体１６の熱輸送のオンにより大径パイプ
体１５からの放熱温度を高温に、他方の群のヒートパイ
プ本体１６の熱輸送のオンにより大径パイプ体１５から
の放熱温度を低温に切換え制御できる。

【００２７】（第４実施形態）（図７） ヒートパイプ装置５０は、図７に示す如く、ヒートパイ
プ５１を有し、このヒートパイプ５１の熱輸送路５２の
中間部に設けられて該熱輸送路５２を開閉する弁体５３
と、弁体５３を磁力により開閉する弁駆動部５４を有す
る。

【００２８】ヒートパイプ５１は、相連通する大内径部
５５と小内径部５６によって熱輸送路５２を構成し、大
内径部５５と小内径部５６の間に段差状の弁座５７を形
成してある。大内径部５５を直径10mm、長さ 1cmとし、
小内径部５６を直径 8mm、長さ30cmとした。ヒートパイ
プ５１の作動液は純水とし、ヒートパイプ５１の内部を
減圧した上でこの作動液を封入した。

【００２９】弁体５３は鉄製円錐体状をなし、ヒートパ
イプ５１の天部５１Ａにバックアップ支持されたバネ５
８により付勢されて上述の弁座５７に着座されている。
弁体５３の円錐外径は 9mmとした。尚、ヒートパイプ５
１の天部５１Ａには、バネ５８のコイル中心に配置され
る支軸５８Ａが垂設されている。

【００３０】弁駆動部５４は、ヒートパイプ５１の天部
５１Ａの外面上部に設けた電磁石５９により構成され
る。電磁石５９の駆動により、弁体５３は電磁石５９に
吸引されて弁座５７から離れ、熱輸送路５２を開き導通
してヒートパイプ装置５０を作動せしめる。電磁石５９
の消磁により、弁体５３はバネ５８により付勢されて弁
座５７に着座し、熱輸送路５２を閉じ遮断してヒートパ
イプ装置５０を作動停止せしめる。

【００３１】従って、本実施形態によれば、以下の作用
がある。 弁駆動部５４の磁力により弁体５３を閉じ位置に設定
すると、ヒートパイプ５１の熱輸送路５２における作動
液の高温側と低温側の間での移動を停止し、その熱輸送
を停止（オフ）できる。逆に、弁駆動部５４の駆動によ
り弁体５３を開き位置に設定すると、ヒートパイプ５１
の熱輸送路５２の高温側と低温側との間で作動液を移動
させ、その熱輸送を行なうこと（オン）ができる。

【００３２】弁駆動部５４がヒートパイプ５１の外部
に設けた磁石と、弁体５３が備える磁性体とからなるも
のとすることにより、ヒートパイプ５１の密閉性を損な
うことなく、ヒートパイプ５１の外部に設けた磁石によ
り、ヒートパイプ５１の内部に位置する弁体５３を開閉
できる。即ち、ヒートパイプ５１の密閉性を簡易且つ確
実に維持しながら、その熱輸送をオン／オフ制御でき
る。

【００３３】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本
発明の実施において、弁駆動部は、弁体に磁石を設け、
ヒートパイプの外部に磁性体を設けるものであっても良
い。このとき、弁体に設ける磁石を永久磁石とし、ヒー
トパイプの外部に設ける磁性体を弁体との磁気的吸着位
置と磁気的非吸着位置との間で切換え移動し、磁性体を
磁気的吸着位置に設定することにより弁体を開き位置に
設定してヒートパイプ装置を作動状態とし、磁性体を磁
気的非吸着位置に設定することにより弁体をバネ力で閉
じ位置に設定してヒートパイプ装置を作動停止状態とす
るものであって良い。

【００３４】また、本発明の実施においては、ヒートパ
イプの外部に磁石を設けるとともに、弁体にも磁石を設
けて弁駆動部を構成するものであっても良い。そして、
それらの磁石の制御は、電気的な電磁石のオン／オフ制
御により、もしくは磁石の遠近移動によるオン／オフ制
御によるものとすることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ヒートパ
イプ装置による熱輸送を所望に応じてオン／オフ制御可
能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１実施形態のヒートパイプ装置を示す
斜視図である。

【図２】図２は第１実施形態のヒートパイプ装置を示す
断面図であり、（Ａ）は閉じ状態、（Ｂ）は開き状態で
ある。

【図３】図３は第１実施形態のヒートパイプ装置を示す
模式平面図である。

【図４】図４は第１実施形態のヒートパイプ装置の弁体
構成部品を示す分解図である。

【図５】図５は第２実施形態のヒートパイプ装置を示す
模式図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は模式平面図で
ある。

【図６】図６は第３実施形態のヒートパイプ装置を示す
模式平面図である。

【図７】図７は第４実施形態のヒートパイプ装置を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０、３０、４０、５０ ヒートパイプ装置 １１、５１ ヒートパイプ １２、５２ 熱輸送路 １３、５３ 弁体 １４、５４ 弁駆動部 ２２、２３、５９ 電磁石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒートパイプの熱輸送路の中間部に設け
   られて該熱輸送路を開閉する弁体と、弁体を磁力により
   開閉する弁駆動部とを有してなることを特徴とするヒー
   トパイプ装置。
2. 【請求項２】 前記ヒートパイプの上部が大径パイプ体
   となされ、弁体がヒートパイプ本体と大径パイプ体との
   接続部の上部開口に位置して熱輸送路を開閉可能になさ
   れている請求項１記載のヒートパイプ装置。
3. 【請求項３】 前記弁駆動部が、ヒートパイプの外部に
   設けた磁石と、弁体が備える磁性体とからなる請求項１
   又は２記載のヒートパイプ装置。