JP2781892B2 - サーマルダイオード - Google Patents
サーマルダイオードInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱的な差の方向により伝熱量が違うサーマル
ダイオードに関するものである。
ダイオードに関するものである。
［従来の技術］ 従来、ダイオードとしては、電圧を印加する極性によ
り、電流の流れ易い順方向と電流の流れ難い逆方向の電
流特性、即ち整流性を呈する二端子素子が種々知られて
いる。半導体ダイオードでは、同種半導体のｐ形とｎ形
の接触によるpn接合，半導体と金属の接触によるショッ
トキー接合が主に用いられる。時折、特性の一部を強調
又は抑圧する目的から、接合周辺の不純物分布に特殊な
工夫をこらす場合もある。
り、電流の流れ易い順方向と電流の流れ難い逆方向の電
流特性、即ち整流性を呈する二端子素子が種々知られて
いる。半導体ダイオードでは、同種半導体のｐ形とｎ形
の接触によるpn接合，半導体と金属の接触によるショッ
トキー接合が主に用いられる。時折、特性の一部を強調
又は抑圧する目的から、接合周辺の不純物分布に特殊な
工夫をこらす場合もある。
［発明が解決しようとする課題］ しかし従来のダイオードは、いずれも電気的整流性を
示すダイオードであり、熱的な差の方向により伝熱量が
違うサーマルダイオードはまだ知られていない。
示すダイオードであり、熱的な差の方向により伝熱量が
違うサーマルダイオードはまだ知られていない。
本発明は温度差の方向及び程度により伝熱量が異なる
サーマルダイオードを提供することにある。
サーマルダイオードを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明のサーマルダイオードは、熱膨張率の比較的大
きい物質から成る第１熱伝導体と、熱膨張率の比較的小
さい物質から成る第２熱伝導体とを、両者の先端を軽く
接触させて対向配置し、両熱伝導体の後端を、熱膨張率
及び熱伝導率の極めて小さい物質から成る枠体に固定し
た構成のものである。
きい物質から成る第１熱伝導体と、熱膨張率の比較的小
さい物質から成る第２熱伝導体とを、両者の先端を軽く
接触させて対向配置し、両熱伝導体の後端を、熱膨張率
及び熱伝導率の極めて小さい物質から成る枠体に固定し
た構成のものである。
［作用］ 第１熱伝導体及び第２熱伝導体又はその一方の温度が
低下すると（第２図（ｄ））、第１熱伝導体及び第２熱
伝導体間の接触が断たれ熱絶縁状態になる。即ち、温度
の高低により伝熱が有無となるバイメタル効果を有す
る。
低下すると（第２図（ｄ））、第１熱伝導体及び第２熱
伝導体間の接触が断たれ熱絶縁状態になる。即ち、温度
の高低により伝熱が有無となるバイメタル効果を有す
る。
また、第１熱伝導体及び第２熱伝導体又はその一方の
温度が上昇すると、第１熱伝導体と第２熱伝導体が接触
し熱が伝わる（第２図（ｂ）（ｃ））。この場合におい
て、熱膨張率の大きい第１熱伝導体の方が第２熱伝導体
よりも高温であると（第２図（ｂ））、第２熱伝導体が
第１熱伝導体より高温の場合（第２図（ｃ））に比べ
て、第１熱伝導体から第２熱伝導体へ大量の熱が流れ
る。即ち、同じ温度差の条件でも、温度勾配の方向によ
って熱の流れ方が違ってくる。これが熱のダイオード効
果であり、本明細書で「サーマルダイオード」と呼ぶ所
以である。
温度が上昇すると、第１熱伝導体と第２熱伝導体が接触
し熱が伝わる（第２図（ｂ）（ｃ））。この場合におい
て、熱膨張率の大きい第１熱伝導体の方が第２熱伝導体
よりも高温であると（第２図（ｂ））、第２熱伝導体が
第１熱伝導体より高温の場合（第２図（ｃ））に比べ
て、第１熱伝導体から第２熱伝導体へ大量の熱が流れ
る。即ち、同じ温度差の条件でも、温度勾配の方向によ
って熱の流れ方が違ってくる。これが熱のダイオード効
果であり、本明細書で「サーマルダイオード」と呼ぶ所
以である。
［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に従って説明する。
第１図にサーマルダイオードの基本構成を示す。
サーマルダイオード１は、熱膨張率の比較的大きい物
質Ａから成る第１熱伝導体10と、熱膨張率の比較的小さ
い物質Ｂから成る第２熱伝導体20とを、両者の先端11、
21を軽く接触させて対向配置し、両熱伝導体10,20の後
端12,22を、熱膨張率及び熱伝導率の極めて小さい物質
Ｃから成る枠体30に剛結合し固定した構成を有する。上
記物質A,B,Cに利用可能な材料の熱膨張率の順位を例示
すれば、次のようになる。
質Ａから成る第１熱伝導体10と、熱膨張率の比較的小さ
い物質Ｂから成る第２熱伝導体20とを、両者の先端11、
21を軽く接触させて対向配置し、両熱伝導体10,20の後
端12,22を、熱膨張率及び熱伝導率の極めて小さい物質
Ｃから成る枠体30に剛結合し固定した構成を有する。上
記物質A,B,Cに利用可能な材料の熱膨張率の順位を例示
すれば、次のようになる。
セルロイド＞エボナイト＞岩塩＞鉛＞ベークライト＞
インジウム＞アルミニム＞ニッケル＞銅＞ステンレス＞
ガラス まず、動作原理について説明しよう。
インジウム＞アルミニム＞ニッケル＞銅＞ステンレス＞
ガラス まず、動作原理について説明しよう。
（１）標準状態 第２図（ａ）はサーマルダイオード全体が同じ温度T0
に保たれている場合であり、このとき熱伝導体10,20の
先端11,21は軽く接触している状態となる。換言すれ
ば、第１及び第２の熱伝導体10,20は通常この第２図
（ａ）の状態となるように設定されている。この標準状
態下では、両熱伝導体10,20が同じ温度にあるため、熱
の授受はない。
に保たれている場合であり、このとき熱伝導体10,20の
先端11,21は軽く接触している状態となる。換言すれ
ば、第１及び第２の熱伝導体10,20は通常この第２図
（ａ）の状態となるように設定されている。この標準状
態下では、両熱伝導体10,20が同じ温度にあるため、熱
の授受はない。
（２）強接触状態 第２図（ｂ）は第１熱伝導体10が温度T1（＞T0）に保
たれ、第２熱伝導体20が温度T0に保たれた場合である。
このような条件下では、熱膨張率の大きい物質Ａから成
る第１熱伝導体10が標準状態（第２図（ａ））のときよ
りも熱膨張して、第１熱伝導体10と第２熱伝導体20が相
互に強く押し付けられる。このため、第１熱伝導体10か
ら第２熱伝導体20へ多くの熱が流れる。
たれ、第２熱伝導体20が温度T0に保たれた場合である。
このような条件下では、熱膨張率の大きい物質Ａから成
る第１熱伝導体10が標準状態（第２図（ａ））のときよ
りも熱膨張して、第１熱伝導体10と第２熱伝導体20が相
互に強く押し付けられる。このため、第１熱伝導体10か
ら第２熱伝導体20へ多くの熱が流れる。
（３）弱接触状態 第２図（ｃ）は第２熱伝導体20が温度T1（＞T0）に保
たれ、第１熱伝導体10が温度T0に保たれた場合である。
このような条件下では、熱膨張率の小さい物質Ｂから成
る第２熱伝導体20が標準状態（第２図（ａ））のときよ
りも僅かに熱膨張して、第１熱伝導体10と第２熱伝導体
20が相互に弱く押し付けられる。このため、第２熱伝導
体20から第１熱伝導体10へは僅かしか熱が流れない。
たれ、第１熱伝導体10が温度T0に保たれた場合である。
このような条件下では、熱膨張率の小さい物質Ｂから成
る第２熱伝導体20が標準状態（第２図（ａ））のときよ
りも僅かに熱膨張して、第１熱伝導体10と第２熱伝導体
20が相互に弱く押し付けられる。このため、第２熱伝導
体20から第１熱伝導体10へは僅かしか熱が流れない。
（４）無接触状態 第２図（ｄ）は第２熱伝導体20が温度T2（＞T0）に保
たれ、第１熱伝導体10が温度T0に保たれた場合である。
このような条件下では、熱膨張率の小さい物質Ｂから成
る第２熱伝導体20が標準状態（第２図（ａ））のときよ
りも僅かに熱収縮し、第１熱伝導体10と第２熱伝導体20
は離れてしまう。このため第１熱伝導体10から第２熱伝
導体20へも又はその逆方向にも熱が伝わらなくなる。
たれ、第１熱伝導体10が温度T0に保たれた場合である。
このような条件下では、熱膨張率の小さい物質Ｂから成
る第２熱伝導体20が標準状態（第２図（ａ））のときよ
りも僅かに熱収縮し、第１熱伝導体10と第２熱伝導体20
は離れてしまう。このため第１熱伝導体10から第２熱伝
導体20へも又はその逆方向にも熱が伝わらなくなる。
上記を要約するに、このサーマルダイオードは、次の
ような特性を有する。
ような特性を有する。
バイメタルと同様に、第１熱伝導体10及び第２熱伝導
体20又はその一方の温度が低下すると（第２図
（ｄ））、第１熱伝導体10及び第２熱伝導体20間の接触
が断たれ熱絶縁状態になる。
体20又はその一方の温度が低下すると（第２図
（ｄ））、第１熱伝導体10及び第２熱伝導体20間の接触
が断たれ熱絶縁状態になる。
また、第１熱伝導体10及び第２熱伝導体20又はその一
方の温度が上昇すると、第１熱伝導体10と第２熱伝導体
20が接触し熱が伝わる（第２図（ｂ）（ｃ））。この場
合において、熱膨張率の大きい第１熱伝導体10の方が第
２熱伝導体20よりも高温だと（第２図（ｂ））、第２熱
伝導体20が第１熱伝導体10より高温の場合（第２図
（ｃ））に比べて、第１熱伝導体10から第２熱伝導体20
へ大量の熱が流れる。即ち、同じ温度差の条件でも、温
度勾配の方向によって熱の流れ方が違ってくる。これが
熱のダイオード効果であり、本明細書で「サーマルダイ
オード」と呼ぶ所以である。
方の温度が上昇すると、第１熱伝導体10と第２熱伝導体
20が接触し熱が伝わる（第２図（ｂ）（ｃ））。この場
合において、熱膨張率の大きい第１熱伝導体10の方が第
２熱伝導体20よりも高温だと（第２図（ｂ））、第２熱
伝導体20が第１熱伝導体10より高温の場合（第２図
（ｃ））に比べて、第１熱伝導体10から第２熱伝導体20
へ大量の熱が流れる。即ち、同じ温度差の条件でも、温
度勾配の方向によって熱の流れ方が違ってくる。これが
熱のダイオード効果であり、本明細書で「サーマルダイ
オード」と呼ぶ所以である。
次に、上記サーマルダイオードの性能について解析し
てみる。
てみる。
（１）サーマルダイオードの伸び 標準状態（温度T0）からのサーマルダイオードの全体
の伸びをＬ（ｍ）とすると、伸びＬは次式（１）で表わ
される。
の伸びをＬ（ｍ）とすると、伸びＬは次式（１）で表わ
される。
Ｌ＝loα（ＴA−T0） ＋loβ（ＴB−T0） ……（１） ここで lo :第１及び第２熱伝導体の長さ［ｍ］ α :第１熱電導体の熱膨張率［1/K］ β :第２熱伝導体の熱膨張率［1/K］ ＴA：第１熱伝導体の温度［Ｋ］ ＴB：第２熱伝導体の温度［Ｋ］ 伸びＬの符号は正も負も取り得るが、第１熱伝導体10
と第２熱伝導体20が離れるのはＬ≦０のときであるか
ら、上記（１）式においてＬ≦０とすれば、次式を得
る。
と第２熱伝導体20が離れるのはＬ≦０のときであるか
ら、上記（１）式においてＬ≦０とすれば、次式を得
る。
即ち、上記（２）式の等号の場合は、第４図に示す如
くＴAを縦軸にＴBを横軸に取った場合に原点T0を横切る
直線となり、第４図に斜線を施した部分が第１熱伝導体
10と第２熱伝導体20が離れている温度領域となる。
くＴAを縦軸にＴBを横軸に取った場合に原点T0を横切る
直線となり、第４図に斜線を施した部分が第１熱伝導体
10と第２熱伝導体20が離れている温度領域となる。
尚、第４図に斜線を施してない部分は熱の伝わる温度
領域であり、上述したようにこの領域での伝熱量には強
弱が存在する。
領域であり、上述したようにこの領域での伝熱量には強
弱が存在する。
（２）サーマルダイオードの熱透過率 サーマルダイオードの熱通過率をＫ［W/m2K,Kはケル
ビン］とする。この熱通過率Ｋは、上記伸びＬに比例す
るとすれば、次式を得る。
ビン］とする。この熱通過率Ｋは、上記伸びＬに比例す
るとすれば、次式を得る。
Ｋ＝cL ……（３） ここでc:比例定数（W/m3K） また、第１熱伝導体10と第２熱伝導体20の温度差ΔＴ
を ΔＴ＝ＴA−ＴB ……（４） とすれば、（１）式を代入して、 Ｋ＝clo［α（ＴA−T0）＋β（ＴB−T0）］ ＝clo［αΔＴ＋（α＋β）（ＴBT0）］ ……（５） となる。従って、第２熱伝導体20の温度ＴBをパラメー
タとして、熱通過率Ｋを温度差ΔＴの関数として表せ
ば、第５図のようになる。
を ΔＴ＝ＴA−ＴB ……（４） とすれば、（１）式を代入して、 Ｋ＝clo［α（ＴA−T0）＋β（ＴB−T0）］ ＝clo［αΔＴ＋（α＋β）（ＴBT0）］ ……（５） となる。従って、第２熱伝導体20の温度ＴBをパラメー
タとして、熱通過率Ｋを温度差ΔＴの関数として表せ
ば、第５図のようになる。
第５図中、曲線（ＴB＝T0）の場合を例にすれば、
ΔＴ＝０の場合に熱通過率Ｋ＝０となって、熱が伝わら
なくなる。ＴAが上昇すると、第１熱伝導体10が次第に
強く押し付けられて、曲線は直線的に上昇する。温度
差ΔＴが逆転してΔＴが負号の状態に入ると、Ｋ＝０の
直線上を移行することになる。
ΔＴ＝０の場合に熱通過率Ｋ＝０となって、熱が伝わら
なくなる。ＴAが上昇すると、第１熱伝導体10が次第に
強く押し付けられて、曲線は直線的に上昇する。温度
差ΔＴが逆転してΔＴが負号の状態に入ると、Ｋ＝０の
直線上を移行することになる。
次に、曲線（ＴB＞T0）の場合、つまり第２熱伝導
体20が若干押し付けている場合には、ΔＴ＝０のところ
ではＴBもＴAも高い温度にあることになるので、互いに
押し付け合っている状態となり、縦軸の熱通過率Ｋと交
わることになる。次第にＴAが下がって来ると、最後は
両者が離れる状態となり、この時点でＫ＝０の直線上に
移行する。よって、ΔＴが負であってもある程度熱が伝
わる。更にＴBの温度が高くなると曲線のようにな
る。
体20が若干押し付けている場合には、ΔＴ＝０のところ
ではＴBもＴAも高い温度にあることになるので、互いに
押し付け合っている状態となり、縦軸の熱通過率Ｋと交
わることになる。次第にＴAが下がって来ると、最後は
両者が離れる状態となり、この時点でＫ＝０の直線上に
移行する。よって、ΔＴが負であってもある程度熱が伝
わる。更にＴBの温度が高くなると曲線のようにな
る。
次に、曲線（ＴB＜T0）の場合、つまりΔＴ＝０の
ところで既に第２熱伝導体20が少し縮まっている場合に
は、ＴAがある程度高い温度になった時に接触し、或る
値の熱通過率Ｋを呈し始めることになる。更にＴBの温
度が低くなると曲線のようになる。
ところで既に第２熱伝導体20が少し縮まっている場合に
は、ＴAがある程度高い温度になった時に接触し、或る
値の熱通過率Ｋを呈し始めることになる。更にＴBの温
度が低くなると曲線のようになる。
このようにＴBの温度によって、熱の伝わり方が違っ
て来て、いわゆるダイオードの整流性を呈する。
て来て、いわゆるダイオードの整流性を呈する。
（３）熱伝達特性 第１熱伝導体10から第２熱伝導体20への伝熱量をＱ
［Ｗ］とすると、伝熱量Ｑは次式で表わされる。
［Ｗ］とすると、伝熱量Ｑは次式で表わされる。
Ｑ＝Ｋ・Ｓ・ΔＴ ……（６） ここで、S:接触している伝熱面積（m2） K:熱通過率 ΔT:温度差 上記（６）式で、Ｑ≧０の場合は第１熱伝導体10から
第２熱伝導体20の方向への伝熱、Ｑ＜０の場合は第２熱
伝導体20から第１熱伝導体10の方向への伝熱となる。
第２熱伝導体20の方向への伝熱、Ｑ＜０の場合は第２熱
伝導体20から第１熱伝導体10の方向への伝熱となる。
伝熱量Ｑを図示すると第６図のようになる。
第６図において、曲線（ＴB＝T0）が標準的な場合
である。横軸の温度（ケルビンＫ）は温度差ΔＴに比例
しており、伝熱量Ｑは温度差ΔＴの二乗に比例するた
め、曲線は図のように２次式でカーブしている。温度
差ΔＴがゼロとなりΔＴ≦０の領域に入ると、Ｑ＝０の
直線上を移行する。
である。横軸の温度（ケルビンＫ）は温度差ΔＴに比例
しており、伝熱量Ｑは温度差ΔＴの二乗に比例するた
め、曲線は図のように２次式でカーブしている。温度
差ΔＴがゼロとなりΔＴ≦０の領域に入ると、Ｑ＝０の
直線上を移行する。
曲線（ＴB＜T0）の場合は、つまりΔＴ＝０のと
ころで既に第２熱伝導体20が少し縮まっている場合に
は、ＴAがある程度高い温度になった時に接触し、伝熱
量Ｑが現れる。
ころで既に第２熱伝導体20が少し縮まっている場合に
は、ＴAがある程度高い温度になった時に接触し、伝熱
量Ｑが現れる。
曲線（ＴB＞T0）の場合、つまり第２熱伝導体20が
若干押し付けている場合には、ΔＴ＝０のところではＴ
BもＴAも高い温度にあることになるので、互いに押し付
け合っている状態となるが、温度差がゼロであるので伝
熱量Ｑはゼロとなる。ＴAとＴBの温度差ΔＴが逆転し負
の領域に入ると、第２熱伝導体20が伸びて接触している
のにＴAの温度が低い状態にあるため、それまでとは逆
に第２熱伝導体20から第１熱伝導体10へ熱が伝わる。更
にＴBの温度が高くなると、曲線のように、逆方向に
流れる伝熱量Ｑは大きくなる。そして曲線のいずれ
の場合も、最後は両熱伝導体が離れる状態となり、この
時点から伝熱量Ｑ＝０の直線上に移行する。
若干押し付けている場合には、ΔＴ＝０のところではＴ
BもＴAも高い温度にあることになるので、互いに押し付
け合っている状態となるが、温度差がゼロであるので伝
熱量Ｑはゼロとなる。ＴAとＴBの温度差ΔＴが逆転し負
の領域に入ると、第２熱伝導体20が伸びて接触している
のにＴAの温度が低い状態にあるため、それまでとは逆
に第２熱伝導体20から第１熱伝導体10へ熱が伝わる。更
にＴBの温度が高くなると、曲線のように、逆方向に
流れる伝熱量Ｑは大きくなる。そして曲線のいずれ
の場合も、最後は両熱伝導体が離れる状態となり、この
時点から伝熱量Ｑ＝０の直線上に移行する。
次に、上記サーマルダイオードの応用例を示す。
第７図は、サーマルダイオード１を人工衛星40の外壁
41の一部として設置し、熱源を有する人工衛星内部の温
度を一定に保つように装置した例である。サーマルダイ
オード１は、第１図の場合と同様に、熱膨張率及び熱伝
導率の極めて小さい物質Ｃから成る枠体30により、熱膨
張率の比較的大きい物質Ａから成る第１熱伝導体10の後
端と、熱膨張率の比較的小さい物質Ｂから成る第２熱伝
導体20の後端とを固定支持した構成であり、第１熱伝導
体10は人工衛星40の内部側に、第２熱伝導体20は宇宙空
間側に配置されている。しかし、人工衛星40の内部から
宇宙空間への熱の排出入を可能とするため、枠体30の人
工衛星内部側と宇宙空間側とには開口部が形成されてい
る。更に宇宙空間への熱の排出を効率よく行うため、宇
宙空間側の第２熱伝導体20にはラジエータ31を設けてあ
る。
41の一部として設置し、熱源を有する人工衛星内部の温
度を一定に保つように装置した例である。サーマルダイ
オード１は、第１図の場合と同様に、熱膨張率及び熱伝
導率の極めて小さい物質Ｃから成る枠体30により、熱膨
張率の比較的大きい物質Ａから成る第１熱伝導体10の後
端と、熱膨張率の比較的小さい物質Ｂから成る第２熱伝
導体20の後端とを固定支持した構成であり、第１熱伝導
体10は人工衛星40の内部側に、第２熱伝導体20は宇宙空
間側に配置されている。しかし、人工衛星40の内部から
宇宙空間への熱の排出入を可能とするため、枠体30の人
工衛星内部側と宇宙空間側とには開口部が形成されてい
る。更に宇宙空間への熱の排出を効率よく行うため、宇
宙空間側の第２熱伝導体20にはラジエータ31を設けてあ
る。
人工衛星40は太陽を向いているとき（日照状態）と太
陽を向いていないとき（日陰状態）とがある。内部に熱
源を有するため外部へ放熱して人工衛星内部の温度を一
定に保ちたい場合であっても、日照状態時には内部に熱
が入って来て欲しくないし、逆に日陰状態に入って冷え
過ぎた時にはあまり熱を捨てたくない状態が起こる。
陽を向いていないとき（日陰状態）とがある。内部に熱
源を有するため外部へ放熱して人工衛星内部の温度を一
定に保ちたい場合であっても、日照状態時には内部に熱
が入って来て欲しくないし、逆に日陰状態に入って冷え
過ぎた時にはあまり熱を捨てたくない状態が起こる。
前者の日照状態時は第６図の曲線に相当し、人工
衛星40の内部での発熱が外部から受ける熱に比べて多け
れば、第６図の第１象限中の曲線に従って放熱が行
われるが、内部での発熱が外部から受ける熱より少なけ
れば、第６図の第３象限中の曲線に従って、若干の
入熱を伴うか伝熱量Ｑ＝０上を推移して、人工衛星40の
内部への熱の進入を阻止する。
衛星40の内部での発熱が外部から受ける熱に比べて多け
れば、第６図の第１象限中の曲線に従って放熱が行
われるが、内部での発熱が外部から受ける熱より少なけ
れば、第６図の第３象限中の曲線に従って、若干の
入熱を伴うか伝熱量Ｑ＝０上を推移して、人工衛星40の
内部への熱の進入を阻止する。
一方、後者の日陰状態時には第６図の第１象限中の曲
線に従って、或る温度差になって初めて人工衛星40
の内部での熱が外部に放熱され、外部が冷え過ぎて第６
図の第３象限に入ったときは放熱が行われなくなる。
線に従って、或る温度差になって初めて人工衛星40
の内部での熱が外部に放熱され、外部が冷え過ぎて第６
図の第３象限に入ったときは放熱が行われなくなる。
このように、サーマルダイオードは、内部熱源を有す
るシステムから外部へ放熱してしかも内部温度を一定に
保つために使用できる。
るシステムから外部へ放熱してしかも内部温度を一定に
保つために使用できる。
第８図及び第９図は、サーマルダイオード１をシステ
ム内の電気ヒータ32をON・OFFする温度センサとして利
用し、システム内部の温度を一定に保つように装置した
例である。サーマルダイオード１の第１熱伝導体10及び
第２熱伝導体20は、第７図の場合と異なり、その熱膨張
率の比較的大きい物質Ａ及び熱膨張率の比較的小さい物
質Ｂとして、それぞれ電気伝導率の比較的良好な金属が
用いられている。この例では、第１熱伝導体10は高温側
に及び第２熱伝導体20は低温側に配置されている。
ム内の電気ヒータ32をON・OFFする温度センサとして利
用し、システム内部の温度を一定に保つように装置した
例である。サーマルダイオード１の第１熱伝導体10及び
第２熱伝導体20は、第７図の場合と異なり、その熱膨張
率の比較的大きい物質Ａ及び熱膨張率の比較的小さい物
質Ｂとして、それぞれ電気伝導率の比較的良好な金属が
用いられている。この例では、第１熱伝導体10は高温側
に及び第２熱伝導体20は低温側に配置されている。
システム全体の温度が下がると（第４図斜線部）サー
マルダイオード１の第１及び第２熱伝導体10,20間が離
れてリレー33の回路が電源35から切離され、そのブレー
ク接点34がONしてヒータ32が電源36に接続される。従っ
て、ヒータ32によりシステムが加熱される。また、シス
テム全体の温度が上がると（第４図の非斜線部）、サー
マルダイオード１の第１及び第２熱伝導体10,20が接触
してリレー33が入り、そのブレーク接点34がOFFしてヒ
ータ32が切れる。かくして、システムの温度が一定に保
たれる。
マルダイオード１の第１及び第２熱伝導体10,20間が離
れてリレー33の回路が電源35から切離され、そのブレー
ク接点34がONしてヒータ32が電源36に接続される。従っ
て、ヒータ32によりシステムが加熱される。また、シス
テム全体の温度が上がると（第４図の非斜線部）、サー
マルダイオード１の第１及び第２熱伝導体10,20が接触
してリレー33が入り、そのブレーク接点34がOFFしてヒ
ータ32が切れる。かくして、システムの温度が一定に保
たれる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のサーマルダイオードは、
熱膨張率の違う２つの物質を接触させたものであり、温
度の高低により伝熱が有無となるバイメタル効果と、熱
の流れる方向で伝熱量が違うダイオード効果を持つ。従
って、システムの温度保持装置の構築に有用な伝熱機器
等に利用できる。
熱膨張率の違う２つの物質を接触させたものであり、温
度の高低により伝熱が有無となるバイメタル効果と、熱
の流れる方向で伝熱量が違うダイオード効果を持つ。従
って、システムの温度保持装置の構築に有用な伝熱機器
等に利用できる。
第１図は本発明のサーマルダイオードの原理構成図、第
２図は動作説明図、第３図は性能評価の説明に供する
図、第４図は熱の伝わる温度領域と伝わらない温度領域
を示した図、第５図は温度差と熱通過率の関係を示した
図、第６図は温度差と伝熱量の関係を示した図、第７図
は一応用例を示した断面図、第８図及び第９図は他の応
用例を示した図である。 図中、１はサーマルダイオード、10は第１熱伝導体、11
は先端、12は後端、20は第２熱伝導体、21は先端、22は
後端、30は枠体、31はラジエータ、32は電気ヒータ、33
はリレー、34はブレーク接点、35,36は電源、40は人工
衛星、41は外壁を示す。
２図は動作説明図、第３図は性能評価の説明に供する
図、第４図は熱の伝わる温度領域と伝わらない温度領域
を示した図、第５図は温度差と熱通過率の関係を示した
図、第６図は温度差と伝熱量の関係を示した図、第７図
は一応用例を示した断面図、第８図及び第９図は他の応
用例を示した図である。 図中、１はサーマルダイオード、10は第１熱伝導体、11
は先端、12は後端、20は第２熱伝導体、21は先端、22は
後端、30は枠体、31はラジエータ、32は電気ヒータ、33
はリレー、34はブレーク接点、35,36は電源、40は人工
衛星、41は外壁を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B64G 1/00 - 9/00 F16L 59/00 - 59/22 F28F 11/00 - 19/06 G05D 23/00 - 23/32 G12B 1/00 - 17/08 H01H 37/00 - 37/56
Claims (1)
- 【請求項１】熱膨張率の比較的大きい物質から成る第１
熱伝導体と、熱膨張率の比較的小さい物質から成る第２
熱伝導体とを、両者の先端を軽く接触させて対向配置
し、両熱伝導体の後端を、熱膨張率及び熱伝導率の極め
て小さい物質から成る枠体に固定したことを特徴とする
サーマルダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1172860A JP2781892B2 (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | サーマルダイオード |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1172860A JP2781892B2 (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | サーマルダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0340327A JPH0340327A (ja) | 1991-02-21 |
| JP2781892B2 true JP2781892B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=15949639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1172860A Expired - Lifetime JP2781892B2 (ja) | 1989-07-06 | 1989-07-06 | サーマルダイオード |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2781892B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210100503A (ko) | 2020-02-06 | 2021-08-17 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 열류 스위칭 소자 |
| KR20210100502A (ko) | 2020-02-06 | 2021-08-17 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 열류 스위칭 소자 |
| WO2021166950A1 (ja) | 2020-02-21 | 2021-08-26 | 三菱マテリアル株式会社 | 熱流スイッチング素子 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4709522B2 (ja) * | 2004-10-12 | 2011-06-22 | 株式会社北電子 | 遊技機 |
| CN101904007B (zh) * | 2007-12-17 | 2012-09-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 发光模块和热保护方法 |
| JP5402346B2 (ja) * | 2009-07-17 | 2014-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | 放熱装置 |
| CN113517157B (zh) * | 2021-07-01 | 2022-07-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种应用于调控热传输的热开关装置 |
-
1989
- 1989-07-06 JP JP1172860A patent/JP2781892B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210100503A (ko) | 2020-02-06 | 2021-08-17 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 열류 스위칭 소자 |
| KR20210100502A (ko) | 2020-02-06 | 2021-08-17 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 열류 스위칭 소자 |
| US11362255B2 (en) | 2020-02-06 | 2022-06-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Heat flow switching element |
| WO2021166950A1 (ja) | 2020-02-21 | 2021-08-26 | 三菱マテリアル株式会社 | 熱流スイッチング素子 |
| KR20220140743A (ko) | 2020-02-21 | 2022-10-18 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 열류 스위칭 소자 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0340327A (ja) | 1991-02-21 |
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