JP3265358B2 - アクティブ熱制御ヒ−トスイッチシステム - Google Patents

アクティブ熱制御ヒ−トスイッチシステム

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JP3265358B2 JP13824598A JP13824598A JP3265358B2 JP 3265358 B2 JP3265358 B2 JP 3265358B2 JP 13824598 A JP13824598 A JP 13824598A JP 13824598 A JP13824598 A JP 13824598A JP 3265358 B2 JP3265358 B2 JP 3265358B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高熱源と冷熱源
との間の熱伝達を断続するヒ−トスイッチに関するもの
である。この技術は電子デバイス、等に対する伝熱（Ｏ
ｎ）、断熱（Ｏｆｆ）を制御する場合等に利用すること
ができる。
【０００２】
【従来の技術】電子デバイス等においては超伝導材料を
用いた部材（超伝導部材）が使用される場合がある。
【０００３】これらの超伝導部材は極低温の動作温度の
環境下に保持する必要がある。このため冷熱源として機
能する冷凍機を使用し、かつ冷凍機のコ−ルドヘッドと
冷却の対象である超伝導部材とをヒ−トパイプで接続し
て、両者間の熱伝達を保っている。しかし、常時冷凍機
を運転する場合にはエネルギ−の消費量が大きくなる
し、また、超伝導部材は抵抗が小さくて発熱量も小さい
ところから、冷凍機の運転を停止した場合でも、超伝導
部材を冷凍機から熱伝達を切り離すだけでも、しばらく
の間は熱伝導部材を極低温の動作環境に保つことができ
る。そこで熱伝導部材と冷凍機のコ−ルドヘッドとの間
の熱伝達を断続させる切替スイッチが必要とされる。
【０００４】従来考えられているヒ−トスイッチはスイ
ッチ片の固体接触の接離を利用するものであるが、微細
な電子デバイスの中にそのような機械的な動きを必要と
する切替スイッチを組み込むことは構造的に制約が大き
いし、また、スイッチ片を駆動する際に振動や発熱を伴
うことも多い。このようなことから、熱伝達の断続を確
実に行うことができ、スイッチ片の固体接触の接離を必
要とせず、スイッチの動作に発熱や振動が発生すること
がない切替えスイッチの開発が望まれている。この発明
は上記の如き事情に鑑みてなされたものであって、熱伝
達の断続を確実に行うことができ、スイッチ片の固体接
触の接離を必要とせず、細微な電子デバイスに組み込む
ことが容易で、かつスイッチの動作に発熱や振動が発生
することがない熱伝達の切替スイッチを提供することを
目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のアクティブ熱制御ヒートスイッチシステムは、
空気、窒素または水からなる熱媒体を収容可能な管を有
するヒートパイプを高熱源と冷熱源との間に配設し、か
つ前記管に熱媒体を給排する熱媒体給排装置とを備え、
前記熱媒体給排装置によって、前記管からの熱媒体の給
排を切り替えるように構成し、前記熱媒体の排除は前記
ヒートパイプの前記管内部に連通している給排管を開放
減圧して前記管内の熱媒体を気液二相共在状態から気相
の状態へ移行させ、その後真空ポンプにより前記管内を
急速減圧排気することによって行うこととし、前記ヒー
トパイプを介する前記高熱源と前記冷熱源との間の熱伝
達を断続することを特徴とするものである。
【０００６】
【実施例の説明】以下、この発明の詳細を一実施例を示
す図面について説明する。
【０００７】図１において、１はヒ−トスイッチシステ
ムである。ヒ−トスイッチシステム１はヒ−トパイプ２
と熱媒体給排装置３を備えている。
【０００８】ヒ−トパイプ２は冷凍機４のコ−ルドヘッ
ド５と冷却対象である超伝導部材６との間に配置されて
いる。ヒ−トパイプ２はアルミニウム、ステンレス鋼、
銅などの管９の内部を減圧にし、フレオン、アンモニ
ア、空気、水等の熱媒体の蒸気の移動と蒸発潜熱の授受
によって熱移動を行う熱伝達素子である。このようなヒ
−トパイプ２自体は当業者において周知のものである。
【０００９】ヒ−トパイプ２はコンデンサ−セクション
７、断熱セクション８、及びエバポレ−タ−セクション
１１からなっている。コンデンサ−セクション７がコ−
ルドヘッド５と熱伝達関係にあり、エバポレ−タ−セク
ション１１が超伝導部材６と熱伝達関係にある状態でク
ライオスタット１２内に収納されている。熱媒体給排装
置３は給排管１３を有していて、この給排管１３がヒ−
トパイプ２の管９の内部に連通している。給排管１３に
は安全弁１４を介して排気管１５が接続している。また
給排管１３の圧力は圧力計１６で計測される。
【００１０】給排管１３にはバッファ−タンク１７、真
空ポンプ１８、空気取入管２１及び熱媒体シリンダ２２
が接続している。空気取入管２１には空気乾燥器２３が
接続している。符号２４、２５、２６、２７及び２８で
示すものはそれぞれ弁である。このように構成されたヒ
−トスイッチシステム１におけるアクティブ熱制御の動
作は次の通りである。熱媒体の選択は弁２５、２６の切
替えによって行う。
【００１１】今仮に熱媒体が空気であるとした場合は、
弁２５、２８を開いて空気を一旦バッファ−タンク１７
に入れ、次いで弁２４を開いて給排管１３を通して空気
をヒ−トパイプ２に入れる。ヒ−トパイプ２に入った空
気を必要な量だけコンデンサ−セクション７で液化し、
その後弁２４を閉じる。ヒ−トパイプ２において空気は
熱媒体として動作して蒸気の移動と蒸発潜熱の授受によ
って冷却対象である超伝導部材６からコ−ルドヘッド５
に熱移動を行う。このようなヒ−トパイプ２の動作は周
知のものである。
【００１２】次に超伝導部材６とコ−ルドヘッド５との
間の熱伝達を切る場合は、弁２４を開く。これにより、
図２の相図に示すように、相図における気液二相共在状
態１から気相２の状態へ移行させ、その後、真空ポンプ
１８でヒ−トパイプ２内を急速減圧排気を行うことによ
り、ヒ−トパイプ２内を真空断熱状態にする。これによ
って、ヒ−トパイプ２の熱伝達機能は停止し、超伝導部
材６とコ−ルドヘッド５との間の熱伝達は遮断される。
【００１３】熱媒体が空気の場合は同図環境から容易に
得ることができ、ヒ−トパイプ２への再充填を簡単に行
うことができる。熱媒体が窒素等のガスである場合は熱
媒体を充填した熱媒体シリンダ２２が必要である。また
特にヒ−トパイプ２がサ−モサイフォンである場合は小
型化により、すばやいＯｎ（伝熱），Ｏｆｆ（断熱）の
切替えが可能である。サ−モサイフォンは円筒形管に少
量の液体（熱媒体）を密封した重力環流式ウイックレス
ヒ−トパイプである。
【００１４】
【発明の効果】このように、この発明のアクティブ熱制
御ヒ−トスイッチではヒ−トパイプの動作に必須の熱媒
体の給排を制御してヒ−トパイプの機能を断続させるの
で熱伝達の断続を確実に行うことができ、スイッチ片の
固体接触の接離を必要とせず、細微な電子デバイスに組
み込むことが容易で、かつスイッチの動作に発熱や振動
が発生することがない熱伝達の切替スイッチを得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヒ−トスイッチシステムを示す構成
説明図
【図２】ヒ−トスイッチとして利用したヒ−トパイプの
作動原理を示す熱媒体の相図
【符号の説明】
１ ヒ−トスイッチシステム ２ ヒ−トパイプ ３ 熱媒体給排装置 ４ 冷凍機 ５ コ−ルドヘッド ６ 超伝導部材 ７ コンデンサ−セクション ８ 断熱セクション ９ 管（薄肉） １１ エバポレ−タ−セクション １２ クライオスタット １３ 給排管 １４ 安全弁 １５ 排気管 １６ 圧力計 １７ バッファ−タンク １８ 真空ポンプ ２１ 空気取入管 ２２ 熱媒体シリンダ ２３ 空気乾燥器 ２４ 弁 ２５ 弁 ２６ 弁 ２７ 弁 ２８ 弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F28D 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空気、窒素または水からなる熱媒体を収容
    可能な管を有するヒートパイプを高熱源と冷熱源との間
    に配設し、かつ前記管に熱媒体を給排する熱媒体給排装
    置とを備え、 前記熱媒体給排装置によって、前記管からの熱媒体の給
    排を切り替えるように構成し、前記熱媒体の排除は前記
    ヒートパイプの前記管内部に連通している給排管を開放
    減圧して前記管内の熱媒体を気液二相共在状態から気相
    の状態へ移行させ、その後真空ポンプにより前記管内を
    急速減圧排気することによって行うこととし、 前記ヒートパイプを介する前記高熱源と前記冷熱源との
    間の熱伝達を断続することを特徴とするアクティブ熱制
    御ヒートスイッチシステム
JP13824598A 1998-05-20 1998-05-20 アクティブ熱制御ヒ−トスイッチシステム Expired - Lifetime JP3265358B2 (ja)

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AT99912086T ATE257939T1 (de) 1998-05-20 1999-03-31 Thermisch steuerbarer wärmeschalter
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DE69914159T DE69914159T2 (de) 1998-05-20 1999-03-31 Thermisch steuerbarer wärmeschalter

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