JP2897390B2 - 可変コンダクタンスヒートパイプ - Google Patents
可変コンダクタンスヒートパイプInfo
- Publication number
- JP2897390B2 JP2897390B2 JP2271063A JP27106390A JP2897390B2 JP 2897390 B2 JP2897390 B2 JP 2897390B2 JP 2271063 A JP2271063 A JP 2271063A JP 27106390 A JP27106390 A JP 27106390A JP 2897390 B2 JP2897390 B2 JP 2897390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat pipe
- temperature
- heater
- working fluid
- variable conductance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は人工衛星に搭載され、人工衛星内部の熱伝達
を行うヒートパイプに関し、特に温度により伝熱量が変
化する可変コンダクタンス（熱伝導度）ヒートパイプに
関する。
を行うヒートパイプに関し、特に温度により伝熱量が変
化する可変コンダクタンス（熱伝導度）ヒートパイプに
関する。
従来、この種の可変コンダクタンスヒートパイプは、
第２図の従来の実施例の断面図に示すように、一端に蒸
発部14,他端に凝縮部15を有する中空管２と、その他端
と互いの中空部が接続されたコンテナ部17とに、金属メ
ッシュ等で構成され毛細管作用をもつウィック１と、作
動流体の液体３と、作動流体の蒸気４と、ヒートパイプ
の使用温度範囲では液化しない非凝縮性ガス16とが封入
されている。ウィック１と作動流体の液体３と作動流体
の蒸気４とは、中空管２の中空部に封入されている。非
凝縮性ガス16はガス溜りとなるコンテナ部17に封入され
るが中空管２に出入り自在である。ここでヒートパイプ
の作動流体は、使用温度範囲が常温付近のときには、
水，アルコール等が使用される。また、吸熱部である蒸
発部14には被温度制御機器が放熱部である凝縮部15には
放熱体が接続される。このような構成のヒートパイプに
おいては、非凝縮性ガス16と作動流体の蒸気４との間，
即ち凝縮部15の中間部付近に蒸気・ガス界面13が生じ
る。
第２図の従来の実施例の断面図に示すように、一端に蒸
発部14,他端に凝縮部15を有する中空管２と、その他端
と互いの中空部が接続されたコンテナ部17とに、金属メ
ッシュ等で構成され毛細管作用をもつウィック１と、作
動流体の液体３と、作動流体の蒸気４と、ヒートパイプ
の使用温度範囲では液化しない非凝縮性ガス16とが封入
されている。ウィック１と作動流体の液体３と作動流体
の蒸気４とは、中空管２の中空部に封入されている。非
凝縮性ガス16はガス溜りとなるコンテナ部17に封入され
るが中空管２に出入り自在である。ここでヒートパイプ
の作動流体は、使用温度範囲が常温付近のときには、
水，アルコール等が使用される。また、吸熱部である蒸
発部14には被温度制御機器が放熱部である凝縮部15には
放熱体が接続される。このような構成のヒートパイプに
おいては、非凝縮性ガス16と作動流体の蒸気４との間，
即ち凝縮部15の中間部付近に蒸気・ガス界面13が生じ
る。
いま、蒸発部14への熱入力が増加し、その温度が高く
なると、作動流体の蒸気４の圧力が増加し、凝縮部15の
位置に形成されている蒸気・ガス界面13の位置が図中の
＋Ｘ方向，即ちコンテナ部17方向に移動する。その結
果，凝縮部15の領域，即ち放熱領域が増加するため、ヒ
ートパイプのコンダクタンスが増加し、ヒートパイプの
温度情操を防止する。
なると、作動流体の蒸気４の圧力が増加し、凝縮部15の
位置に形成されている蒸気・ガス界面13の位置が図中の
＋Ｘ方向，即ちコンテナ部17方向に移動する。その結
果，凝縮部15の領域，即ち放熱領域が増加するため、ヒ
ートパイプのコンダクタンスが増加し、ヒートパイプの
温度情操を防止する。
また、蒸発部14への熱入力が減少し、その温度が低く
なると、作動流体の蒸気４の圧力が減少し、蒸気・ガス
界面13の位置が図中の−Ｘ方向，即ち蒸発部14方向に移
動する。その結果，凝縮部15の領域が減少するため、ヒ
ートパイプのコンダクタンスが減少し、ヒートパイプの
温度下降を防止する。
なると、作動流体の蒸気４の圧力が減少し、蒸気・ガス
界面13の位置が図中の−Ｘ方向，即ち蒸発部14方向に移
動する。その結果，凝縮部15の領域が減少するため、ヒ
ートパイプのコンダクタンスが減少し、ヒートパイプの
温度下降を防止する。
以上説明したように従来のヒートパイプは、蒸発部14
への熱入力またはその温度によってコンダクタンスが変
化し、ヒートパイプへの熱入力の変化に対してその温度
を一定に保っていた。
への熱入力またはその温度によってコンダクタンスが変
化し、ヒートパイプへの熱入力の変化に対してその温度
を一定に保っていた。
上述した従来の可変コンダクタンスヒートパイプは、
被温度制御機器の広い制御温度幅に対して細かい温度制
御を行うためには、非凝縮性ガスの量を多くする必要が
ある。そのため、コンテナ部の容積が増加し、重量増と
なる欠点があった。
被温度制御機器の広い制御温度幅に対して細かい温度制
御を行うためには、非凝縮性ガスの量を多くする必要が
ある。そのため、コンテナ部の容積が増加し、重量増と
なる欠点があった。
また、温度制御性は封入した非凝縮性ガスの量で左右
され、その量は中空管封入後に変更はできず、ヒートパ
イプへの熱入力量の変更に対して、即応が不可能である
という問題があった。
され、その量は中空管封入後に変更はできず、ヒートパ
イプへの熱入力量の変更に対して、即応が不可能である
という問題があった。
本発明の可変コンダクタンスヒートパイプは、ウィッ
クと作動流体が封入され一方の端部には吸熱部である前
記作動流体が蒸発する蒸発部を他方の端部には放熱部で
ある前記作動流体が凝縮する凝縮部を有する中空管と、
前記中空管の他方の端部の中空部と中空部が接続され非
凝縮性ガスが封入されたコンテナ部とを有し、温度変化
に従って前記作動流体の蒸気と前記非凝縮性ガスとによ
って前記凝縮部の位置に形成されている蒸気・ガス界面
の位置が移動することにより伝熱量が変化する可変コン
ダクタンスヒートパイプにおいて、前記非凝縮性ガスと
して水素ガスを使用し、前記コンテナ部の中空部に置か
れた水素貯蔵合金と、前記コンテナ部の外側におかれ前
記コンテナ部を介して前記水素貯蔵合金を加熱するヒー
タとを備えており、前記ヒータ加熱量を変化させること
により伝熱コンダタンスを変化させている。
クと作動流体が封入され一方の端部には吸熱部である前
記作動流体が蒸発する蒸発部を他方の端部には放熱部で
ある前記作動流体が凝縮する凝縮部を有する中空管と、
前記中空管の他方の端部の中空部と中空部が接続され非
凝縮性ガスが封入されたコンテナ部とを有し、温度変化
に従って前記作動流体の蒸気と前記非凝縮性ガスとによ
って前記凝縮部の位置に形成されている蒸気・ガス界面
の位置が移動することにより伝熱量が変化する可変コン
ダクタンスヒートパイプにおいて、前記非凝縮性ガスと
して水素ガスを使用し、前記コンテナ部の中空部に置か
れた水素貯蔵合金と、前記コンテナ部の外側におかれ前
記コンテナ部を介して前記水素貯蔵合金を加熱するヒー
タとを備えており、前記ヒータ加熱量を変化させること
により伝熱コンダタンスを変化させている。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。
この可変コンダクタンスヒートパイプは、コンテナ部
17の中空部が中空管２の凝縮部15側の中空部にパイプ11
によって接続されている。コンテナ部17には非凝縮性ガ
スのガス溜めとして動作する水素貯蔵合金６が取りつけ
られている。水素貯蔵合金６は、水素を多量に吸収し、
蓄えることができる合金であり、鉄−チタン系合金のほ
かランタン−ニッケル系、ミッシュメタル系合金などが
使用できる。この水素貯蔵合金６は、温度に応じた一定
の水素圧の平衡に達するまで水素を吸収し、金属水素化
物の形で貯蔵する。平衡水素化圧より低い水素圧の下で
は、貯蔵した水素を放出し、元の金属に戻る。またコン
テナ部17の外側には、ヒータ７が取り付けられ、更にそ
の外側にコンテナ17を外界と断熱する断熱材18が設けら
れる。可変コンダクタンスヒートパイプの蒸発部14に
は、その温度を計測する温度センサ９を有する被温度制
御機器10が接触して取付けられ、凝縮部15には、放熱体
12が取付けられている。ヒータ７のオン・オフ制御が、
被温度制御機器10が計測した蒸発部14の温度情報を受け
たヒータ制御回路８によって行なわれる。ウィック1,作
動流体の液体３および作動流体の蒸気４については、従
来の実施例と同様の機能・動作を果すものであり、説明
は省略する。
17の中空部が中空管２の凝縮部15側の中空部にパイプ11
によって接続されている。コンテナ部17には非凝縮性ガ
スのガス溜めとして動作する水素貯蔵合金６が取りつけ
られている。水素貯蔵合金６は、水素を多量に吸収し、
蓄えることができる合金であり、鉄−チタン系合金のほ
かランタン−ニッケル系、ミッシュメタル系合金などが
使用できる。この水素貯蔵合金６は、温度に応じた一定
の水素圧の平衡に達するまで水素を吸収し、金属水素化
物の形で貯蔵する。平衡水素化圧より低い水素圧の下で
は、貯蔵した水素を放出し、元の金属に戻る。またコン
テナ部17の外側には、ヒータ７が取り付けられ、更にそ
の外側にコンテナ17を外界と断熱する断熱材18が設けら
れる。可変コンダクタンスヒートパイプの蒸発部14に
は、その温度を計測する温度センサ９を有する被温度制
御機器10が接触して取付けられ、凝縮部15には、放熱体
12が取付けられている。ヒータ７のオン・オフ制御が、
被温度制御機器10が計測した蒸発部14の温度情報を受け
たヒータ制御回路８によって行なわれる。ウィック1,作
動流体の液体３および作動流体の蒸気４については、従
来の実施例と同様の機能・動作を果すものであり、説明
は省略する。
次にこの可変コンダクタンスヒートパイプの動作を説
明する。ヒータ制御回路８は被温度制御機器10の計測し
た温度が予め定められた設定温度よりも下がった時、ヒ
ータ７をオンする。ヒータ加熱の結果、水素貯蔵合金６
の温度が上昇し、水素貯蔵合金６から非凝縮性ガスとし
て動作する水素ガス５が放出される。そして、ガス・蒸
気界面13の位置が図中の−Ｘ方向，即ち蒸発部14方向に
移動し、放熱部である凝縮部15の領域が減少し、このヒ
ートパイプのコンダクタンスが減少する。またヒータ制
御回路８は被温度制御機器10の計測した温度が予め定め
られた設定温度よりも上がった時ヒータ７をオフする。
その結果、水素貯蔵合金６の温度が下降し、水素貯蔵合
金６に水素ガス５が吸収される。そして、ガス・蒸気界
面13の位置が図中の＋Ｘ方向，即ちパイプ11の方向に移
動し、凝縮部15の領域が増加してヒートパイプのコンダ
クタンスが増加する。
明する。ヒータ制御回路８は被温度制御機器10の計測し
た温度が予め定められた設定温度よりも下がった時、ヒ
ータ７をオンする。ヒータ加熱の結果、水素貯蔵合金６
の温度が上昇し、水素貯蔵合金６から非凝縮性ガスとし
て動作する水素ガス５が放出される。そして、ガス・蒸
気界面13の位置が図中の−Ｘ方向，即ち蒸発部14方向に
移動し、放熱部である凝縮部15の領域が減少し、このヒ
ートパイプのコンダクタンスが減少する。またヒータ制
御回路８は被温度制御機器10の計測した温度が予め定め
られた設定温度よりも上がった時ヒータ７をオフする。
その結果、水素貯蔵合金６の温度が下降し、水素貯蔵合
金６に水素ガス５が吸収される。そして、ガス・蒸気界
面13の位置が図中の＋Ｘ方向，即ちパイプ11の方向に移
動し、凝縮部15の領域が増加してヒートパイプのコンダ
クタンスが増加する。
以上説明したように本発明は、水素を非常に効率の良
い形で貯蔵することが可能な水素貯蔵合金非凝縮性ガス
のガス溜めとして使用する事により、従来の可変コンダ
クタンスのガス溜めであるコンテナ部を極く小容量とす
ることができ、可変コンダクタンスヒートパイプの重量
を軽量化することができる効果がある。
い形で貯蔵することが可能な水素貯蔵合金非凝縮性ガス
のガス溜めとして使用する事により、従来の可変コンダ
クタンスのガス溜めであるコンテナ部を極く小容量とす
ることができ、可変コンダクタンスヒートパイプの重量
を軽量化することができる効果がある。
また、ヒータによる加熱量を変化させることにより、
水素貯蔵合金から放出される水素ガス量を任意に変化さ
せることができるのでヒートパイプ封止後も被温度制御
機器に対する温度制御性を自在に変更可能であるという
効果がある。
水素貯蔵合金から放出される水素ガス量を任意に変化さ
せることができるのでヒートパイプ封止後も被温度制御
機器に対する温度制御性を自在に変更可能であるという
効果がある。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来の実
施例の断面図である。 １……ウィック、２……中空管、３……作動流体の液
体、４……作動流体の蒸気、５……水素ガス、６……水
素貯蔵合金、７……ヒータ、８……ヒータ制御回路、９
……温度センサ、10……被温度制御機器、11……パイ
プ、12……放熱体、13……蒸気・ガス界面、14……蒸発
部、15……凝縮部、16……非凝縮性ガス、17……コンテ
ナ部、18……断熱材。
施例の断面図である。 １……ウィック、２……中空管、３……作動流体の液
体、４……作動流体の蒸気、５……水素ガス、６……水
素貯蔵合金、７……ヒータ、８……ヒータ制御回路、９
……温度センサ、10……被温度制御機器、11……パイ
プ、12……放熱体、13……蒸気・ガス界面、14……蒸発
部、15……凝縮部、16……非凝縮性ガス、17……コンテ
ナ部、18……断熱材。
Claims (2)
- 【請求項１】ウィックと作動流体が封入され一方の端部
には吸熱部である前記作動流体が蒸発する蒸発部を他方
の端部には放熱部である前記作動流体が凝縮する凝縮部
を有する中空管と、前記中空管の他方の端部の中空部と
中空部が接続され非凝縮性ガスが封入されたコンテナ部
とを有し、温度変化に従って前記作動流体の蒸気と前記
非凝縮性ガスとによって前記凝縮部の位置に形成されて
いる蒸気・ガス界面の位置が移動することにより伝熱量
が変化する可変コンダクタンスヒートパイプにおいて、
前記非凝縮性ガスとして水素ガスを使用し、前記コンテ
ナ部の中空部に置かれた水素貯蔵合金と、前記コンテナ
部の外側におかれ前記コンテナ部を介して前記水素貯蔵
合金を加熱するヒータとを備えており、前記ヒータ加熱
量を変化させることにより伝熱コンダクタンスを変化さ
せることを特徴とする可変コンダクタンスヒートパイ
プ。 - 【請求項２】請求項１記載の可変コンダクタンスヒート
パイプにおいて、前記蒸発部の温度を計測する温度セン
サと、前記計測された温度情報に従って前記ヒータの加
熱量を制御するヒータ制御回路とを有することを特徴と
する可変コンダクタンスヒートパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2271063A JP2897390B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 可変コンダクタンスヒートパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2271063A JP2897390B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 可変コンダクタンスヒートパイプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148193A JPH04148193A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2897390B2 true JP2897390B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=17494881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2271063A Expired - Lifetime JP2897390B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 可変コンダクタンスヒートパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897390B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5125889B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2013-01-23 | 三菱電機株式会社 | 可変コンダクタンスヒートパイプ |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP2271063A patent/JP2897390B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04148193A (ja) | 1992-05-21 |
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