JP4277126B2 - 熱移動ケーブル、熱移動ケーブルユニット、熱移動システム、及び熱移動システム構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、高熱源の熱を任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、標準化が容易であって、あらゆる熱源の熱を移動可能であると共に、各熱源を任意の位置に配置できる熱移動ケーブル、移動ケーブルユニット、熱移動システム、及び熱移動システム構築方法に関する。

近年、半導体技術の進展に伴って、パーソナルコンピュータ（以下、パソコン）など、コンピュータの処理能力が飛躍的に向上し、その勢いは今後更に増加していくと予想されている。これはコンピュータの処理速度が著しく高速化し、将来も高速化する見通しだからであり、これによって回路基板等の電子部品の発熱量（単位面積当り発生する熱量）が近い将来１００Ｗ／ｃｍ^２〜３００Ｗ／ｃｍ^２程度に増え、これを搭載した電子機器等から発生する熱量は今後も飛躍的に増加していくと予想されている。

従来、こうした電子機器や電気機器、その他の熱機器の放熱処理は、専ら各機器における内部問題（各機器で解決すべき固有の事項）と考えられてきた。従って、共通する環境に複数の発熱機器を設置するような場合でも、各発熱機器間で互いの存在を考慮することなくそのまま配置してきた。当然、環境全体で統一して放熱性を向上させるというようなマクロな視点に欠けるものであった。一例を挙げれば、１つの室内で冷蔵庫の放熱板の近くに、冷房装置を設置するといったような場合が挙げられる。

それでも発熱量が小さい間はこれが問題になることは殆どなかった。しかし、今後発熱量が大きくなるとこれは無視できない問題となる。すなわち、従来の考えの前提は発熱量が小さいことであり、今後は前提そのものが崩れるおそれがある。エネルギー資源には限りがあり、またエネルギーの無駄な消費、地球温暖化などの問題もあり、放熱処理は各発熱機器の内部問題としてだけでなく、所定の環境、地域等のマクロ的な問題として検討される必要がある。

現在、技術の流れは、コンピュータ技術やネットワーク技術等の進歩によって、集中志向から分散化の方向へ志向が変わってきている。しかし、上記したマクロ的な改善を図るには、この流れに逆行するようでも、分散化より集中処理の方が効果的と考えられる。従って、今後は各発熱機器個別の放熱性だけでなく、複数機器を対象とする集中処理による放熱性の向上を併せて考える必要がある。そして、これを支える熱移動システムと、この熱移動システムを簡単に構築できる構築方法が望まれる。

そこで、従来の熱移動のための手段、熱移動方法について説明する。従来からＡ地点の熱をＢ地点に移送する手段としてヒートパイプがある。既にこのヒートパイプを使った放熱器が提案されている（例えば、特許文献1参照）。アルミニウム製で中空パネル状に形成された密閉容器にフロン系媒体を封入し、一端に置かれたパワートランジスタ等の発熱素子の熱を他端側の放熱フィンに移送するものである。

しかし、特許文献１の放熱器は融通性の乏しい金属製ハードウェアであり、あくまで筐体内における熱移動、具体的には発熱部から放熱部までの熱移動の範囲を越えるものではない。すなわち、上記した複数機器間の熱移動とは無縁であって、各機器と独立した熱移動のための手段、熱移動システムとも関係がない。

このヒートパイプの柔軟性の無さや収容性の問題を解決するため、発熱部材で発生する熱を任意の場所に置かれた放熱部材まで輸送する熱輸送デバイスと、さらにこれを搭載した電子機器冷却装置が提案された（特許文献２、特許文献３参照）。特許文献２で提案された熱輸送デバイスは、扁平な２つのヘッダが複数のフレキシブルチューブで接続され、内部に液体が封入されたものである。それぞれのヘッダ内部にはフィンが設けられ、ヘッダ壁より内部の液体に伝熱される。一方のヘッダには、ベローが設けられて駆動機構によって伸縮し、その体積変化によってフレキシブルチューブを介してヘッダ間で液体が往復振動される。なお、往復動に代えて小型のポンプによって液体を循環させることも提案されている。

また、特許文献３の電子機器冷却装置は、特許文献２の熱輸送デバイスを使って、発熱部材と金属筐体壁とをフレキシブルに接続し、受熱部で受熱し、放熱部で放熱している。これにより、発熱部材と筐体壁とが部品配列に左右されることなく、容易に接続可能になると共に、液体の振動により高効率で熱が輸送される。放熱部においては、放熱部材と金属製筐体壁とが熱的に接続されており、金属製筐体の高い熱伝導率のために熱が広く筐体壁に拡散され高い放熱性能が得られる。

なお、上述した液体を往復振動させるヒートパイプとして、逆位相式の強制振動型ヒートパイプも提案されている（特許文献４参照）。流体の相変化を利用せず、振動だけで熱移送するヒートパイプである。しかし、このヒートパイプは高性能の熱移動の手段を開示するのにとどまり、他の機器やデバイスと組み合わせてどのようにすれば全体的な熱効率の向上が図れるか、如何にすれば汎用性のある熱移動システムが構築できるのか、などといった側面の技術ではない。

さらに、ノート型パソコンをＡ／Ｄ変換装置を介して電源と接続し、複合ケーブルによってＡ／Ｄ変換装置と導線、冷却路を一体化した装置が提案されている（特許文献５参照）。この複合ケーブルは、導線、Ａ／Ｄ変換装置の周囲を外装被覆で包んで、この外装被覆と導線の間の空間を圧縮空気の気流路とするか、あるいは、外装被覆で導線、Ａ／Ｄ変換装置と共に冷却用の液流路を収容するものである。このため、これらでアダプタを構成し、アダプタにはＡ／Ｄ変換装置と共にコンプレッサ、若しくはポンプが収容され、電源コード、コンセントプラグが接続されている。

特開平２−２４４７４８号公報 特開平６−１２０３８４号公報 特開平７−１４２８８６号公報 特開２００２−３６４９９１号公報 特開２０００−１０６６２号公報

以上説明したように、従来、各機器の放熱処理はその内部問題として捉えられ、ある環境に複数の機器を設置するような場合であっても、その環境全体で放熱性を向上させるというマクロ的な視点に欠けるものであった。そして、発熱量が小さいことを前提に成立っている従来の考え方は、発想転換が求められている。しかし、マクロ的な放熱性向上を図るといっても、各機器固有の放熱性がなおざりにされてはならない。両者は両立させる必要がある。

特許文献１〜４で提案されている技術は、いずれも熱移動の手段自身の性能向上、若しくは電子機器等の放熱性を改良する技術であって、いずれも複数の機器間の伝熱性、放熱性を改良するものではない。

この点、特許文献５は導線と冷却路を一体にした複合ケーブルを使って、コンプレッサ若しくはポンプとＡ／Ｄ変換装置とを内蔵したアダプタにより、ノート型パソコンの発熱素子を冷却している。しかし、これはノート型パソコンの内部冷却と電源系の冷却に関するものであって、熱を高効率で外部冷却装置に輸送し、汎用性があり、機器と独立したもので、例えばインフラとしての側面をもつ熱移動システムについて開示するものではない。

今後、こうしたマクロ的な視点に立って地域あるいはその他の環境全体で熱利用を効率化することが求められる。このためには、対象が何であっても熱輸送できる汎用の熱移動システムが望まれる。このとき基礎技術として熱移動ケーブルが標準化されれば、電気ケーブル、通信ケーブルで誰でも同じ制御システム、通信ネットワークを組み立てられるように、きわめて簡単、容易且つ迅速に熱移動システムを構築することができる。

そこで本発明は、高熱源の熱を任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、標準化が容易であって、あらゆる熱源の熱を移動可能であると共に、各熱源を任意の位置に配置でき、システム設計が容易に行え、省エネルギーに奉仕する熱移動ケーブル、移動ケーブルユニット、熱移動システム、及び熱移動システム構築方法を提供することを目的とする。

本発明の熱移動ケーブルは、高熱源と熱的に接続するための第１の熱接続部が設けられた第１の熱交換プラグと、低熱源と熱的に接続するための第２の熱接続部が設けられた第２の熱交換プラグと、第１及び第２の熱交換プラグが端部に設けられ高熱源の熱を低熱源に移送する可撓性流体ケーブルを備えた熱移動ケーブルであって、第１の熱交換プラグには、高熱源と熱交換するとき伝熱面上を流れる冷媒を冷却するための自己液供給冷却機構が設けられたことを主要な特徴とする。

また、本発明の熱移動ケーブルユニットは、上記熱移動ケーブルと、高熱源に熱的に接続される第１の伝熱ソケットと、低熱源に熱的に接続される第２の伝熱ソケットと、を備え、熱移動ケーブルの第１の熱接続部が第１の伝熱ソケットに挿入され、且つ熱移動ケーブルの第２の熱接続部が第２の伝熱ソケットに挿入されて、高熱源と低熱源とを熱的に接続することを主要な特徴とする。

そして、本発明の熱移動システムは、高熱源としての１台または２台以上の第１の伝熱ソケットが設けられた発熱機器と、第２の伝熱ソケットが設けられた低熱源としての冷却装置とを備え、発熱機器と冷却装置間を上記熱移動ケーブルで接続したことを主要な特徴とする。

さらに、本発明の熱移動システム構築方法は、高熱源としての１台または２台以上の発熱機器に第１の伝熱ソケットを設けるとともに、低熱源としての冷却装置に第２の伝熱ソケットを設け、上記熱移動ケーブルで発熱機器と冷却装置間を熱的に接続し、発熱機器の熱を冷却装置に移送することを主要な特徴とする。

本発明の熱移動ケーブル、熱移動ケーブルユニット、熱移動システム、熱移動システム構築方法によれば、高熱源の熱を高効率且つ簡単に任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、標準化が容易であって、あらゆる熱源の熱を移動可能であると共に、各熱源を任意の位置に配置でき、システム設計が容易に行え、省エネルギーに奉仕することができる。外部の適宜環境に置かれた冷却装置に自在に接続できるため、二次的には騒音防止、空冷ファン等の廃止による防塵、温度環境の保持が可能になる。また、ケーブル規格を標準化した熱移動ケーブルはコスト的にも安価で、安価なシステム設計が行え、従来の熱利用の形態を一変させることができる。

本発明の第１の形態は、高熱源と熱的に接続するための第１の熱接続部が設けられた第１の熱交換プラグと、低熱源と熱的に接続するための第２の熱接続部が設けられた第２の熱交換プラグと、第１及び第２の熱交換プラグが端部に設けられ高熱源の熱を低熱源に移送する可撓性流体ケーブルを備えた熱移動ケーブルであって、第１の熱交換プラグには、高熱源と熱交換するとき伝熱面上を流れる冷媒を冷却するための自己液供給冷却機構が設けられたことを特徴とする熱移動ケーブルである。この構成によって、高熱源の熱を任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、対象機器の汎用化が可能になる。外部の適宜環境に置かれた低熱源に自在に接続できるため、二次的には騒音防止、防塵、環境温度保持も可能になり、安価なシステム設計が行える。沸点の低い冷媒を使って熱交換する場合伝熱面に接触している冷媒が完全に蒸発して低効率の熱交換に陥り易いが、高効率で熱交換をすることができる。また、分流して自己浸潤冷却をするので簡単に冷却することができる。

本発明の第２の形態は、第１の形態に従属する形態であって、自己液供給冷却機構が、伝熱面を備えた加熱主流路と、該加熱主流路の伝熱面以外の面に隣接して設けられた非加熱副流路と、非加熱副流路から伝熱面までを連絡する漏洩流路とから構成され、非加熱副流路内の液体冷媒が漏洩流路を伝わって伝熱面に漏洩されることを特徴とする熱移動ケーブルである。この構成によって、多孔質の焼結体等の漏洩流路を通って漏洩流体を非加熱副流路から加熱主流路の伝熱面に連続的且つ一様に供給して冷却することができ、製造が容易である。

本発明の第３の形態は、第１又は第２の形態の熱移動ケーブルと、高熱源に熱的に接続される第１の伝熱ソケットと、低熱源に熱的に接続される第２の伝熱ソケットと、を備え、熱移動ケーブルの第１の熱接続部が第１の伝熱ソケットに挿入され、且つ熱移動ケーブルの第２の熱接続部が第２の伝熱ソケットに挿入されて、高熱源と低熱源とを熱的に接続することを特徴とする熱移動ケーブルユニットである。この構成によって、高熱源の熱を高効率且つ簡単に任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、対象機器を汎用化することができる。外部の適宜環境に置かれた低熱源に自在に接続できるため、二次的には騒音防止、防塵、環境温度保持も可能になり、安価なシステム設計が行える。

本発明の第４の形態は、第１の伝熱ソケットが設けられた高熱源としての１台または２台以上の発熱機器と、第２の伝熱ソケットが設けられた低熱源としての冷却装置とを備え、発熱機器と冷却装置間を第１又は第２の形態の熱移動ケーブルで接続したことを特徴とする熱移動システムである。この構成によって、高熱源の熱を高効率且つ簡単に任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、対象機器の汎用化が可能になる。外部の適宜環境に置かれた低熱源に自在に接続できるため、二次的には騒音防止、防塵、環境温度保持も可能になり、安価なシステム設計が行える。

本発明の第５の形態は、高熱源としての１台または２台以上の発熱機器に第１の伝熱ソケットを設けるとともに、低熱源としての冷却装置に第２の伝熱ソケットを設け、第１又は第２の形態の熱移動ケーブルで発熱機器と冷却装置間を熱的に接続し、発熱機器の熱を冷却装置に移送することを特徴とする熱移動システム構築方法である。この構成によって、高熱源の熱を高効率且つ簡単に任意の経路で自在に低熱源に移動させることができ、対象機器の汎用化が可能になる。外部の適宜環境に置かれた低熱源に自在に接続できるため、二次的には騒音防止、防塵、環境温度保持も可能になり、安価なシステム設計が行える。

（実施例１）
以下、本発明の実施例1における熱移動ケーブルと熱移動ケーブルユニット、熱移動システム、熱移動システム構築方法について説明をする。実施例1の熱移動システムは電子機器の分離型放熱システムである。図１は本発明の実施例1における熱移動システムの説明図、図２（ａ）は本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの説明図、図２（ｂ）は（ａ）の熱移動ケーブルユニットのフレキシブル冷媒管部分の断面図、図３（ａ）は本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの接続部の説明図、図３（ｂ）は（ａ）の接続部が発熱機器に装着されたときの熱移動の説明図、図３（ｃ）は（ａ）の接続部が冷却装置に装着されたときの熱移動の説明図である。

また、図４は本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの発熱機器側に設けられる熱交換プラグの説明図、図５（ａ）は図４の熱交換プラグのＡ−Ａ断面図、図５（ｂ）は（ａ）の熱交換プラグの要部一部破砕図、図６（ａ）は本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの冷却装置側に設けられるポンプループ型の熱交換プラグの説明図、図６（ｂ）は本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの冷却装置側に設けられる冷凍サイクル型の熱交換プラグの説明図、図７（ａ）は本発明の実施例1における熱移動システムのポンプループ型冷却回路の説明図、図７（ｂ）はポンプループ型の冷却回路の機器構成の説明図、図８（ａ）は本発明の実施例1における熱移動システムの冷凍サイクル型冷却回路の説明図、図８（ｂ）は冷凍サイクル型の冷却回路の機器構成の説明図、図９（ａ）は本発明の実施例１の熱移動システムにおいて最終冷却装置として小型冷却装置（ファン）で冷却した場合の温度推移説明図、図９（ｂ）は最終冷却装置として冷凍サイクルによる大型冷却装置で冷却した場合の比較例の温度推移説明図、図１０は本発明の実施例１における熱移動システムの工場内での熱移動システムの一例の説明図であり、図１１は本発明の実施例１における熱移動システムの家庭内での熱移動システムの一例の説明図、図１２は本発明の実施例１における熱移動システムの集合伝熱ソケットを屋内に固定したときの一例の説明図である。

図１において、１はパソコン等の電子機器に代表される発熱機器（本発明の高熱源）、２ａは１台または２台以上の大型を含む様々な発熱機器１から集めた大量の排熱を集中して放熱するための大型冷却部室内機、２ｂは１台または２台以上の発熱機器１から移動された比較的少量の排熱を放熱する小型冷却部である。以下、大型冷却部室内機２ａ、小型冷却部２ｂなどの冷却装置を総称して冷却装置２（本発明の低熱源）という。

図１に示す発熱機器１はノート型パソコンである。デスクトップ型パソコン、その他の発熱電子部品を搭載した電子機器、電気機器、熱機器であってもよい。また、冷却装置２は、大型冷却部室内機２ａ，小型冷却部２ｂに限定されないのは当然であり、発熱機器１から熱交換で集めた熱を放熱するものだけでなく、熱交換した熱を第２の熱源として提供するものも含まれる。

次に、図１に示す３は、可撓性で自在に流路の形状を変更可能な熱移動ケーブルである。この熱移動ケーブル３は、この一対が以下説明する熱交換プラグ５，７を両端に備えて、ループ状に配列されたもので、内部に冷媒を充填して冷却回路を構成し、ポンプで冷媒が循環され、発熱機器１で熱を奪って冷却装置２で放熱する。４はこの熱移動ケーブル３を構成し内部を冷媒が流れる可撓性流体ケーブル本体である。

また、５は熱移動ケーブル３を構成する発熱機器１側の熱交換プラグ、６は熱交換プラグ５からピン状に複数本突出されヒートパイプとして構成された熱接続部であり、９ａは発熱機器１の筐体９（図３（ａ）で後述する）に設けられた熱接続部６（ヒートパイプ）を挿入可能な複数の挿し込み孔である。挿し込み孔９ａ背面には、熱接続部６と着脱自在に嵌合する発熱機器１側の伝熱ソケット６ａ（図３（ｂ）で後述する）が複数個設けられている。挿し込み孔９ａに上記ピン状の熱接続部６が挿され、熱交換プラグ５と伝熱ソケット６ａは物理的且つ熱的に接続される。

同様に、７は大型冷却部室内機２ａ，小型冷却部２ｂ等の冷却装置２側の熱交換プラグ、８は熱交換プラグ７からピン状に複数本突出されヒートパイプとして構成された冷却装置側の熱接続部であり、９ｂは冷却装置の筐体９（図３（ａ）で後述する）に設けられ、この熱接続部８（ヒートパイプ）を挿入可能な複数個の挿し込み孔である。挿し込み孔９ｂ背面には、熱接続部８と着脱自在に嵌合する冷却装置側の伝熱ソケット８ａ（図３（ｃ）で後述する）が複数個設けられている。熱交換プラグ７と伝熱ソケット８ａは物理的且つ熱的に接続される。このように、熱接続部７，８はヒートパイプ数本から構成されて複数経路で熱交換が行われるため１本当りの負荷は小さく多くの熱を伝達できる。なお、以上説明したように複数本突出させるのではなく、必要に応じて１本だけのヒートパイプとし、これを突出させるのでもよい。

ここで、熱移動ケーブルユニットについて説明すると、熱移動ケーブルユニットは、以上説明した一対の熱移動ケーブル３（可撓性流体ケーブル本体４とその熱交換プラグ５，７、またその熱接続部６，８を含む）と、さらにこの熱接続部６，８と嵌合する発熱機器１側の伝熱ソケット６ａ、冷却装置２側の伝熱ソケット８ａとによって構成される。熱移動ケーブル３、従ってこれを含む熱移動ケーブルユニットは、少なくとも伝熱する熱量と温度差、高熱源の温度などによってケーブル規格を標準化でき、発熱機器１、冷却装置２の種類の如何を問わず、熱接続部６，８及び伝熱ソケット６ａ，８ａが物理的、熱的に接続可能であれば高熱源から低熱源に熱移送することができる。このようにケーブル規格が予め標準化（規格化）されていれば、熱移動ケーブルユニットを選択するだけで、ネットワークを組み立てるように汎用の熱移動システムを簡単、容易且つ自在に構築できる。

実施例１の熱移動システムは、１台あるいは２台以上の発熱機器１が、それぞれ熱移動ケーブルユニットを介して共通の冷却装置２に熱的に接続され、各発熱機器１で発生した熱を熱交換で奪って冷却装置２に移送し、ここで集中的に放熱する。従って、従来の発熱機器１とは異なり、発熱機器１の本体内蔵の放熱機能を本体機能とは分離し、各発熱機器１とは独立した任意の場所に設置された外部の冷却装置２まで排熱を移送し、放熱することが可能になる。

ところで、ノート型パソコンのように携帯して使用するような電子機器では、熱移動ケーブル３を介しての排熱機能と機器内蔵の放熱機能を使い分けできるように、選択的に利用できるのが望ましい。すなわち、熱移動ケーブル３の熱交換プラグ５を抜けば、携帯型の電子機器内蔵の放熱機能が機能し、熱交換プラグ５を伝熱ソケット６ａに挿したときは熱移動ケーブル３を介しての外部の冷却装置２による集中的な冷却が可能になるのが好適である。言い換えれば、携帯型電子機器におけるオプション機能としての集中放熱機能、あるいは内蔵放熱機能である。

このためこのような機器の発熱電子部品は、本来の放熱機能、例えばヒートシンク等と伝熱ソケット６ａが選択的に熱的接続が可能になるものとし、熱移動ケーブル３を介して排熱する状態では、できれば冷却ファンなどの内部冷却動作を停止させるのがよい。なお、後述するように実施例１の熱移動ケーブルユニットは冷媒二相による熱サイクルを使った冷却回路であり、熱接続部６，８が複数個のヒートパイプであって二相熱媒体の熱伝達を利用しているので、発熱電子部品の発熱密度よりはるかに大きな熱流束の除去が可能であり、大きな冷却能力をもつものとなる。

続いて、図２（ａ）に基づいて熱移動ケーブルユニットを構成する熱移動ケーブル３について説明する。図２（ａ）において、１１は内部を流れる低沸点で潜熱の大きな冷媒、例えば水やフロリナートＦＣ−７２等のフロリナート（フッ素系不活性液体）、ブタノール等のアルコール水溶液等の流路を構成するフレキシブル冷媒管である。また、１２はフレキシブル冷媒管１１の周囲を覆い熱移動ケーブル３の断熱被覆層である。

実施例１においては熱移動ケーブルユニットを構成するため、可撓性流体ケーブル本体４は一対を一組にして使用される。図２（ｂ）は熱移動ケーブルユニットのフレキシブル冷媒管１１部分の断面を示す。図２（ｂ）の３ａは、この熱移動ペアケーブルである。熱移動ペアケーブル３ａの一方のケーブルには、発熱機器１で一部気化した気液二相冷媒（本発明の実施例１における気液混合冷媒）または完全に気化した気体冷媒が、また他方のケーブルには冷却装置２で冷却された液体冷媒が流れる。従って、気液二相冷媒または気体冷媒を流すフレキシブル冷媒管１１の断面積の方が液体冷媒を流す方の断面積より大きく形成される。そしてこの熱移動ペアケーブル３ａを採用した場合、一対の可撓性流体ケーブル本体４の断面積を最小化することができる。

この熱移動ペアケーブル３ａを使うと、可撓性のほかに、熱移動ケーブル３全体を高断熱化、小断面化、低コスト化させることができる。しかも一対で一体化構造にしているので熱移動ケーブル３の取り扱いが容易になる。なお、熱移動ペアケーブル３ａを使用せずに２本の熱移動ペアケーブル３を使用することもできるのは当然である。

実施例１では冷媒の二相を利用した冷却回路（熱交換回路）を利用しているので（図７（ａ）参照）、発熱機器１で受熱して気化（蒸発）し、冷却装置２で凝縮する。冷媒は、例えば水の場合は沸点１００℃、潜熱５３９ｃａｌ／ｇであり、フロリナートＦＣ−７２では沸点５６℃、潜熱２１ｃａｌ／ｇである。水を使う場合僭熱が増すが、大気圧下で使用する場合、沸点１００℃まで二相流を利用できない。半導体電子部品の耐熱温度は８０℃程度であり、周囲の空気温度は４０℃近くになることもある。これに対し、フロリナートＦＣ−７２を使えば５６℃という温度で沸騰し、二相流による半導体電子部品等の液体循環型の冷却回路を簡単に実現できる。冬季に温度が下がるような使用方法をする場合には不凍液とするのが好適である。

また、冷媒の二相を利用する場合でも、図８（ａ）に示す冷凍サイクル型冷却回路（後述）を利用することもできる。この場合、冷媒の圧縮過程を加えることにより放熱温度を上昇することができるので、より大きな放熱量を確保でき、これにより発熱機器１から、より大きな熱量を移動させたり、発熱機器１の温度レベルをより低くすることができる。すなわち、本熱移動システムの作動圧力や作動温度レベルの範囲を図７（ａ）のポンプループ型冷却回路より広げることができ、更に応用性が高まる。

なお、フレキシブル冷媒管１１内を流れる冷媒に外部の熱が伝わると熱効率がおちるため、フレキシブル冷媒管１１には断熱被覆層１２として断熱性が高く柔軟なウレタンフォーム等が被覆される。熱移動ペアケーブル３ａに配列された２本のフレキシブル冷媒管１１間の距離はフレキシブル冷媒管１１と断熱被覆層１２の材料にも依存するが、図８（ａ）の冷凍サイクル型冷却回路のものでは両者の温度レベルが異なるので、できるだけ両者の距離は離した方がよい。しかし、離しすぎると熱移動ペアケーブル３ａが幅広のケーブルになり、扱い難くなるので、ウレタンフォーム等を使った場合１ｃｍ〜３ｃｍ内の範囲で離した熱移動ペアケーブル３ａとするのがよい。これに対し、図７（ａ）のポンプループ型冷却回路のものは２つのフレキシブル冷媒管１１の温度レベルにほとんど差がないので、ウレタンフォーム等を使った場合１ｃｍ程度でもよい。

なお、実施例１においては、フレキシブル冷媒管１１に対して可撓性の性質を付与するため、流路をステンレス製の４ｍｍ〜１０ｍｍのベローズで構成している。しかし、アルミニウムその他の金属、あるいは樹脂で構成することもできる。ただ、冷媒とフレキシブル冷媒管１１材料の適合性の問題があり、腐食など冷媒との接触で変化することのない材質であることが必要である。また、冷媒中に空気などの非凝縮ガスが混入することが避け難いため、これらが極力少ない材質、構成を利用することが必要である。こうした冷媒との適合性を改善するため、フレキシブル冷媒管１１の内部壁にこれらを防止すべく耐食、耐透過材料のコーティングを施すのも好適である。なお、フレキシブル冷媒管１１の材質として樹脂を採用した場合は、樹脂自身の柔軟性を利用することにより簡単に可撓性のパイプを形成することができる。しかし、この場合上記適合性の対策を行う必要があるし、混入した空気などの定期的な除去作業が不可避になる。

次に、熱接続部６，８の説明を行う。実施例１の熱接続部６，８はヒートパイプであり、各機器の筐体に挿されて使用される。図３（ａ）において、９はパソコン等の発熱機器１、大型冷却部室内機２ａ、小型冷却部２ｂ等の冷却装置２の筐体である。発熱機器１と冷却装置２の筐体９には、上述したように、それぞれ熱接続部６，８を差し込むための挿し込み孔９ａ，９ｂが設けられている。発熱機器１の筐体９には、挿し込み孔９ａの背面に伝熱ソケット６ａが、また、冷却装置２の筐体９には挿し込み孔９ｂの背面に伝熱ソケット８ａが設けられる。挿し込み孔９ａ，９ｂから差し込まれた熱接続部６，８の一端が伝熱ソケット６ａ，８ａに嵌合し、熱的に接続される。この伝熱ソケット６ａ，８ａは、発熱機器１においては発熱電子部品に、また、冷却装置２においては冷却用の熱交換部材（例えば放熱ファン用のもの）に更なる熱的な接続が行われる。熱接続部６，８の他端は熱交換プラグ５，７に固定され、発熱機器１の熱を熱交換プラグ５に伝熱し、熱交換プラグ７から冷却装置２に熱を熱伝導する。

さて図３（ａ）において、１３はヒートパイプを構成するための密閉容器であり、１４はこの密閉容器１３内に封入される封入流体である。密閉容器１３は銅、アルミニウムその他の高熱伝導率の金属等からなり、封入流体１４としては、水やアルコール水溶液等の気液二相熱媒体を封入する。密閉容器１３の中に繊維や焼結体等のウィックを収容しておくことができる。この場合、一端（凝縮部）で凝縮した封入流体１４がウィックを伝わって他端側（蒸発部）へ移動することができる。

この構成によって、内部に二相流体を封入したヒートパイプは図３（ｂ）（ｃ）に示すような作用を奏する。図３（ｂ）のように、熱接続部６が発熱機器１の伝熱ソケット６ａに挿入された場合、伝熱ソケット６ａに伝わってきた発熱電子部品の熱は熱接続部６の一端（蒸発部）で密閉容器１３に熱伝導される。すると、この付近の封入流体１４が受熱し、蒸発する。蒸気状態となった封入流体１４は膨張して蒸気流として他端側（凝縮部）へ流動し、熱交換プラグ５の作用で温度低下している密閉容器１３に触れて凝縮する。凝縮により液体となった封入流体１４は、蒸発部で気液のバランスが崩れたため液量が減少した蒸発部の封入流体１４を補うべく、液体帰還流として凝縮部から蒸発部へ移動する。このとき図３（ｂ）の破線で示すように密閉容器１３の内壁面を伝わって移動するか、この目的で別途収容されたウィックを伝わって移動する。熱接続部６の他端（凝縮部）では密閉容器１３を介して熱交換プラグ５へ熱伝導される。このようにヒートパイプを使った場合、中実銅棒を使って熱伝達する場合と比較して熱輸送限界を向上させることができる。そして、冷媒を選択する場合においても、アルコール水溶液を使った場合には水を使った場合より高い熱輸送限界が得られる場合がある。熱伝導された熱は更に熱移動ケーブル３を伝わって冷却装置２側へ移送される。

次に、図３（ｃ）に示すように、冷却装置２の伝熱ソケット８ａに熱接続部８が挿されている場合、熱交換プラグ７に伝わってきた熱移動ケーブル３からの熱は熱接続部８の一端（蒸発部）で密閉容器１３に熱伝導される。すると、この付近の封入流体１４が受熱し、蒸発する。蒸気状態となった封入流体１４は膨張して蒸気流として他端側（凝縮部）へ流動し、低熱源となっている冷却装置２の作用で凝縮する。凝縮して液体となった封入流体１４は、蒸発部で気液のバランスが崩れたため液量が減少した熱交換プラグ７側の封入流体１４を補うべく、液体帰還流として凝縮部側から蒸発部へ移動する。このとき図３（ｃ）の破線で示すように密閉容器１３の内壁面を伝わるか、ウィックを伝わって移動する。熱接続部６の他端では密閉容器１３を介して伝熱ソケット８ａへ熱伝導される。これにより、熱移動ケーブル３からの熱は伝熱ソケット８ａへ伝熱され、冷却装置２に排熱される。

続いて、図４、図５（ａ）（ｂ）に基づいて、発熱機器１側の熱交換プラグ５の説明を行う。図４は熱交換プラグ５の全体の斜視図であり、この熱交換プラグ５には以下のような構成が設けられている。

図４、図５（ａ）（ｂ）において、１５は一対となった可撓性流体ケーブル本体４が接続されて発熱機器１側の熱を受熱し冷媒に渡す狭隘流路伝熱部であり、１６は通電することによりヒートポンプ作用を奏するペルチェ素子、１７は熱接続部６であるヒートパイプを複数本コンセント状に支持して発熱機器１側の熱を受熱する熱伝導ブロックである。ペルチェ素子１６は熱移動ケーブル３における伝熱効率を上げるために高熱側の温度を所定レベルに引き上げるためのもので、高伝熱効率とするためには移送する熱量とほぼ同じ程度の電力が必要になる。従って、熱移動ケーブル３を伝わる伝熱量をできるだけ小さくし、熱移動ケーブル３間の温度差を小さくすれば必要な電力を低下させることができる。実施例１で熱接続部６，８（ヒートパイプ）を複数本にしたのはこのためである。排熱処理のような温度差が小さい場合はこの条件を十分に満たす。

なお、ペルチェ素子１６は熱移動ケーブル３にとって必須のものとまでは言えないが、高効率の伝熱効率を得るためには必要なものである。さらに、上記した熱伝導ブロック１７は高熱伝導率の金属、例えば銅、アルミニウム等の金属で構成され、複数本の熱接続部６の一端（凝縮部）側はこの熱伝導ブロック１７に固定される一方、所定長さ突出した他端（蒸発部）側が発熱機器１の伝熱ソケット６ａに差し込まれる。

次に、狭隘流路伝熱部１５の詳細について図５（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。狭隘流路伝熱部１５は一対の可撓性流体ケーブル本体４と接続されてＵ字状の流路を形成する。図５（ａ）（ｂ）で示すように、狭隘流路伝熱部１５には内部空間を左右に一部仕切る分離壁が設けられている。この分離壁の長さは狭隘流路伝熱部１５の流路方向に沿った長さと比較して短く、対向壁まで届かないため、この分離壁で仕切られていない間隙が流れの反転する流路となる。一方の可撓性流体ケーブル本体４から背面の冷媒が狭隘流路伝熱部１５内部に流入すると、下方のペルチェ素子１６などと熱交換しながら、分離壁で分けられた図５（ａ）（ｂ）の左右一方の室、例えば左室から反転流路へ向い、冷媒はここでＵターンして分離壁で分けられた他方の室、例えば右室へ流れ、この間の熱交換で蒸発して他方の可撓性流体ケーブル本体４から流出する。

ところで、沸点の低い冷媒を使って熱交換する場合、ペルチェ素子１６あるいは場合により熱伝導ブロック１７に直接接触している部分は高熱でそのままでは直ぐに蒸発し枯渇してしまう。流入後直ぐに蒸発しガスロック状態となる。従って、このままでは熱源と冷媒との熱交換を高効率で行うのは難しい。そこで、実施例１においては、狭隘流路伝熱部１５の流路を発熱機器側と背面側の２層に分離し、低温側の流路を流れる冷媒の一部を発熱機器側の流路の伝熱面に導いて伝熱面を冷却している。このため、分離壁で仕切られた部分の左右２つの空間は更に上下２層に分けられ、狭隘流路伝熱部１５のＡ−Ａ断面（図５（ａ）参照）においては全部で４つの室に分離される。また、上記反転流路の流路にも分離壁が設けられる。

図５（ａ）（ｂ）において、１８ａ，１８ｂは上記した２層に分離されて背面側となる左右２室を構成する非加熱副流路である。この非加熱副流路１８ａ，１８ｂはこれら２室がＵ字のように通路でつながっている。一方の室、図５（ａ）（ｂ）の例えば左室（非加熱副流路１８ａ）が可撓性流体ケーブル本体４に接続されて液体冷媒が流入し、右室（非加熱副流路１８ｂ）において後述する加熱主流路１９ｂから流出する気液二相冷媒または気体冷媒と合流して可撓性流体ケーブル本体４に流出する。なお、非加熱副流路の流出側となる右室（非加熱副流路１８ｂ）と可撓性流体ケーブル本体４との間には、非加熱副流路１８ａ，１８ｂ内を加熱主流路１９ａ（後述），１９ｂより高圧に保つための絞りなどが設けられており、非加熱副流路１８ａと加熱主流路１９ｂは合流後にケーブル本体４に接続される。

そして以上説明したように、１９ａ，１９ｂは上記２層に分離されたうちの発熱機器側となる左右２室を構成する加熱主流路である。加熱主流路１９ａ，１９ｂの熱交換側面（伝熱面）以外の面に隣接する形で非加熱副流路１８ａ，１８ｂが設けられている。一方の室、例えば左室（加熱主流路１９ａ）が非加熱副流路１８ａと共に可撓性流体ケーブル本体４に接続されており、ここに液体冷媒が流入し、他方の室、例えば右室（加熱主流路１９ｂ）と非加熱副流路１８ｂが合流して可撓性流体ケーブル本体４に気液二相冷媒または気体冷媒を流出させる。

次に、２０は非加熱副流路１８から加熱主流路１９に冷たい冷媒を供給するための狭隘流路伝熱部１５の側板と中央の分離壁となる焼結板（本発明の漏洩流路）である。焼結板２０はアルミニウム、ステンレス、銅、黄銅、ブロンズなどの焼結体であって、多孔質であるため図５（ｂ）に示すように漏洩流体を流すような形で、非加熱副流路１８から加熱主流路１９に液体冷媒を連続的且つ一様に供給することができる。この流れは可撓性流体ケーブル本体４との間に、例えば絞りを設けたことによる非加熱副流路１８と加熱主流路１９間の圧力差によって形成される。なお、上記にした焼結板２０に代えて、若しくはこの焼結板２０を採用すると共にこれに加えて、伝熱面表面にグルーブ（溝）を形成することで、漏洩流を伝熱面上に導くこともできる。しかし、グルーブ形成は加工性が悪く製造コストが上がるし、一様な冷却性を与えるのが難しく、どうしても強弱のある冷却流が形成され易い。従って、焼結体を製造するときに形成される気孔をコントロールして一様な漏洩流を導く方が、製造が容易であり、冷却も液体冷媒が熱交換側面上に滲み出すことで効果的に行われ、焼結体による漏洩流路とするのが好適である。本発明における伝熱面を冷却させるための自己液供給冷却機構とは、非加熱副流路１８と加熱主流路１９、焼結板２０若しくはグルーブが形成された漏洩流路から構成されるものである。

図５（ａ）（ｂ）の２１は加熱主流路１９の熱交換側面（本発明の伝熱面）、２２は非加熱副流路１８と加熱主流路１９を分ける流路区分壁（本発明の伝熱面以外の面）である。熱交換側面２１には、焼結板２０を伝わって非加熱副流路１８の液体冷媒が連続的に且つ一様に供給（滲み出し）され、ペルチェ素子１６あるいは熱伝導ブロック１７に直接接触している部分に自己液を供給し冷媒の急速な蒸発による枯渇を抑える。この液体冷媒の自己液供給による冷却流の状態を示したものが図５（ｂ）の矢印で示した流れである。液体冷媒の漏れ量（自己液供給量）は絞りによる非加熱副流路１８ａ，１８ｂと加熱主流路１９ａ，１９ｂとの圧力差でコントロールできる。

続いて、図６（ａ）（ｂ）に基づいて、冷却装置２側の熱交換プラグ７の説明を行う。代表的な熱交換プラグ７には、図７（ａ）に示すようなポンプループ型の熱交換プラグ７と、図８（ａ）に示すような冷凍サイクル型の熱交換プラグ７の２種類がある。まず、図７（ａ）を参照しながらポンプループ型の熱交換プラグ７の説明を行う。図６（ａ）はポンプループ型の熱交換プラグ７の全体斜視図であり、この熱交換プラグ７には以下の構成が設けられている。図６（ａ）において、２３は熱接続部８であるヒートパイプを複数本コンセント状に支持して冷却装置２へ伝熱する熱伝導ブロックである。熱伝導ブロック２３も熱伝導ブロック１７と同様、高熱伝導率の金属、例えば銅、アルミニウム等の金属で構成する。複数本の熱接続部６の一端（凝縮部）側はこの熱伝導ブロック２３に固定される一方、片持ち状に所定長さ突出した他端側が冷却装置２の伝熱ソケット８ａに差し込まれる。

２４は冷媒の熱サイクルを利用した冷却回路（図７（ａ）参照）の凝縮機能を担う凝縮部である。熱移動ケーブル３を経由して送られてきたガス冷媒は、熱伝導ブロック１７と接触して設けられた凝縮部２４において凝縮し、液冷媒に戻る。なお、熱伝導ブロック１７は熱接続部８と冷却装置２の伝熱ソケット８ａが嵌合されることにより、低温に維持される。

この液冷媒は上記冷却回路を通って循環されるため、熱交換プラグ７に設けられた次に説明する部分に送られる。２５はタンク状の気液分離器であり、凝縮して液体に戻らなかった蒸気を気液分離する。冷媒の補給もこの気液分離器２５から行うことができる。蒸気が冷媒中に混入すると、ポンプ中に圧縮性の流体が混入するのでポンプ運転が不可能になる。気液分離器２５はこれを回避する。

さらに、図７（ａ）の冷却回路と図６（ａ）の構成図に示す２６は、冷却回路の冷媒を循環させるための循環ポンプである。ターボ型でも、回転型、往復動型でもよい。循環ポンプ２６で加圧されるのは液冷媒である。冷媒はペアとなった熱移動ケーブル３の一方を熱交換プラグ５に送られ、狭隘流路伝熱部１５で気化され、気液二相冷媒または気体冷媒がペアとなった熱移動ケーブル３の他方を熱交換プラグ７へ送られる。なお、循環ポンプ２６と気液分離器２５が熱交換プラグ７に設けられるので、サイズ的に熱交換プラグ５とバランスが取れ、熱移動ケーブル３がコンパクトですっきりした形態になる。勿論、別途循環ポンプ２６と気液分離器２５を設置してもよい。

そして、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）にも示したように、熱交換プラグ５，７は伝熱ソケット６ａ，８ａを介して高熱源と低熱源に熱的に接続される。この冷却回路を構成しているのが物理的構成としての実施例１の熱移動ケーブルユニットである。なお、図７（ｂ）は図７（ａ）の要素のみを取り出した基本となる冷却回路図である。

続いて、図６（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）に基づいて、冷凍サイクル型の冷却回路を利用した熱交換プラグ７について説明する。熱接続部８、熱伝導ブロック２３、凝縮部２４などは、ポンププループ型の熱交換プラグ７と基本的な作用に相違はないので詳細な説明は省略する。図６（ｂ）において、２７は圧縮機である。往復動型、ターボ型、回転型どれでもよい。２８は膨張弁、流動抵抗体などの膨張部である。この熱交換プラグ７に設けられた圧縮機２７と膨張部２８は、図８（ｂ）に示した基本となる冷却回路の構成要素である圧縮機、膨張部の機能を担うものである。

さて、冷凍サイクル型の冷却回路による熱移動は、図８（ｂ）のような動作を行う。熱移動ケーブル３の一方を通って気体冷媒は、圧縮機２７に流入し、ここで圧縮される。次いで凝縮部２４で冷却されて全部または一部が凝縮し、液体冷媒または気液二相冷媒となり、膨張部２８において膨張する。ここで等エンタルピー変化した液体冷媒または気液二相冷媒は、熱移動ケーブル３の他方を通って発熱機器１側の熱交換プラグ５に送られる。発熱機器１側では狭隘流路伝熱部１５を通過するときに液体冷媒または気液二相冷媒が蒸発し、気体冷媒として熱移動ケーブル３を通って再び圧縮機２７に戻るものである。その他の点では、基本的にはポンププループ型の熱移動と変わりがない。冷媒の圧縮過程を設けたことにより放熱温度を上昇することができ、これによって、より大きな放熱量を確保でき、これにより発熱機器１から、より大きな熱量を移動させたり、発熱機器１の温度レベルをより低くしたりすることができる。すなわち、本熱移動システムの作動圧力や作動温度レベルの範囲をポンプループ型の冷却回路より広げることができる。

図９（ａ）（ｂ）は放熱過程における温度推移を説明したものである。図９（ａ）は実施例１の熱移動システムで冷却した場合の温度推移の一例であり、発熱電子部品として半導体チップ、発熱機器１としてパソコン、熱接続部としてヒートパイプ、冷却装置２として図１に示す小型冷却部２ｂ（ファン）を使用した場合を示している。

半導体チップからの発熱は伝熱ソケット６ａまでパソコン内熱輸送過程を使って熱移動される。この熱は伝熱ソケット６ａから熱交換プラグ５のヒートパイプ（熱接続部６）の一端（蒸発部）で受熱され、その他端（凝縮部）側で放熱されると同時に、ペルチェ素子１６によって所定温度にまで加熱される。その後、熱伝導ブロック１７、狭隘流路伝熱部１５で熱伝達され、熱移動ケーブル３で小型冷却部に挿された熱交換プラグ５まで熱移送される。

熱交換プラグ５では凝縮部２４での凝縮作用により熱移動ケーブル３経由で移送された熱が熱伝導ブロック２３、ヒートパイプ（熱接続部８）へ渡され、このヒートパイプから伝熱ソケット８ａに熱伝導される。さらに伝熱ソケット８ａが設けられた小型冷却部（ファン）では外気との熱交換により周囲空気温度にまで冷却される。

図９（ｂ）は冷却装置２として図１に示す大型冷却装置２ａを使用した場合の温度推移を示し、半導体チップからの発熱を大型冷却装置２ａで集中的に冷却する場合の温度推移過程を示している。この大型冷却装置２での冷却は図７（ｂ）の冷却回路によるものである。実施例１の熱移動ケーブルユニットを使った場合、ペルチェ素子に対する電力と小型のファン駆動の小さな電力が必要になるだけであるが、比較例としての大型冷却装置２ａでは内蔵の圧縮機と大型のファンを駆動するために比較的大きな電力が必要となる。なお、この圧縮機による冷凍サイクルの運転は、熱移動ケーブル３として図８（ａ）の冷凍サイクル型の回路を採用するかどうかとは独立しており、熱移動ケーブル３として図７（ａ）のポンプループ型の回路を採用するのでもよい。もちろん、大型冷却装置２ａに代えて、ファンのみによる小型冷却装置２ｂを接続して直接外気へ放熱することもできる。

すなわち、実施例１では、同じ半導体チップの放熱をするに当って、僅かな電力を供給するだけで大型冷却装置２と同等の冷却が可能になる。しかも、熱移動ケーブル３、熱移動ケーブルユニットを使って自在の経路で別途任意の場所に設置された外部の冷却装置２に接続することができ、これにより二次的な効果として発熱機器１が設置されている屋内における騒音防止、空冷ファン等の廃止による防塵、温度環境の保持が達成できる。

また、熱移動ケーブル３を予め標準化（規格化）しておけば、標準化した熱移動ケーブル３で誰でも同じ熱移動システムを組み立てることができ、汎用性があり、あらゆる発熱機器の排熱を外部の冷却装置２に移送できる。このように、従来の電気的ケーブルで制御システム、通信システムを構築するのとまったく同様に、熱移動ケーブル３を使ってネットワーク型の熱移動システムを自在に構築することができる。

そして、これは排熱用の熱移動システムに止まらない。高熱源の熱を低熱源へ高伝熱効率で移送する汎用の熱移動システムに利用でき、さらに、この移送された熱は低熱源で再利用することが可能になる。そして、この熱源はどこに設置されてもよく、設計の自由度が増す。従って、周辺の発熱機器を含めた統一的な熱利用、放熱が可能になり、インフラとしての熱移動システムの構築がきわめて簡単に行える。このとき標準化された熱移動ケーブル３、熱移動ケーブルユニットは基礎技術として、この熱移動システムを支えるものとなる。図１２はオフィスや家庭内で標準化（規格化）された熱移動ケーブル３を使って自由に熱利用をしている様子を示す。これについては更に後述する。

図１０，１１はこのような熱移動ケーブルユニットを使った熱移動システムの一例を示す。図９は工場内での熱移動システムの場合であり、従来、図１０上図のように、例えばボイラと発熱機器を同時に設置するのが当たり前であったものを、下図のように熱移動ケーブルユニットを使って簡単に排熱利用の熱移動システムにすることができる。

また、図１１は家庭内の省エネルギーシステムである。同じ室内に冷房機と冷蔵庫が設置されている場合、図１１上図のように冷房せざるを得ず、熱的に見ればきわめて非効率な状態になっている。これを、熱移動ケーブルユニットを使って下図のように外部の冷却装置２で冷却すれば、簡単に高効率の配置となる。これはそれぞれの量は小さいものの、多数が集まれば省エネルギーに大きく奉仕する。

また、図１２に示すように実施例１の熱移動ケーブル、熱移動ケーブルユニットを利用するために、オフィスや家庭の屋内の壁面に電気配線のソケットと同様に、集合伝熱ソケット２９を設け、この集合伝熱ソケット２９を外部の低熱源や他システムの高熱源に熱的に接続するのが好適である。この低熱源や高熱源は社会的インフラとして整備されるのが望ましい。屋内の熱源の熱を外部に放出するときは、熱移動ケーブルと壁面に設けられた集合伝熱ソケット２９を介して屋内の高熱源の熱を屋外の低熱源に排出し、屋内に熱を供給するときは集合伝熱ソケット２９を屋内の低熱源に設けて外部の高熱源の熱を供給する。利用者は単に集合伝熱ソケット２９に熱移動ケーブル３の熱交換プラグ７を挿し込むだけよい。集合伝熱ソケット２９と熱移動ケーブル３は熱利用の社会的形態を現在の電気利用のように大きく変えることが可能になるものである。

このように本発明の実施例１の熱移動ケーブル、熱移動ケーブルユニット、熱移動システム、熱移動システム構築方法は、標準化可能な熱移動ケーブルを使って熱移送を行い、きわめて簡単、容易且つ迅速に熱移動させることができる熱移動システムを構築することができる。この熱移動システムによればあらゆる発熱機器の熱移送が可能であり、熱を再利用するなどして省エネルギーに貢献することができる。外部の任意の環境に置かれた冷却装置に自在に接続できるため、二次的に発熱機器が設置されている屋内における騒音防止、空冷ファン等の廃止による防塵、温度環境の保持に貢献する。また、標準化した熱移動ケーブルユニットはコスト的にも安価で、従来の熱利用の形態を一変させることができる。

本発明は、可撓性流体ケーブルと伝熱ソケットからなる熱移動ケーブルユニットと、それを使った熱移動システムに適用できる。

本発明の実施例1における熱移動システムの説明図 （ａ）本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの説明図、（ｂ）（ａ）の熱移動ケーブルユニットのフレキシブル冷媒管部分の断面図 （ａ）本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの接続部の説明図、（ｂ）（ａ）の接続部が発熱機器に装着されたときの熱移動の説明図、（ｃ）（ａ）の接続部が冷却装置に装着されたときの熱移動の説明図 本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの発熱機器側に設けられる熱交換プラグの説明図 （ａ）図４の熱交換プラグのＡ−Ａ断面図、（ｂ）（ａ）の熱交換プラグの要部一部破砕図 （ａ）本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの冷却装置側に設けられるポンプループ型の熱交換プラグの説明図、（ｂ）本発明の実施例1における熱移動ケーブルユニットの冷却装置側に設けられる冷凍サイクル型の熱交換プラグの説明図 （ａ）本発明の実施例1における熱移動システムのポンプループ型冷却回路の説明図、（ｂ）ポンプループ型の冷却回路の機器構成の説明図 （ａ）本発明の実施例1における熱移動システムの冷凍サイクル型冷却回路の説明図、（ｂ）冷凍サイクル型の冷却回路の機器構成の説明図 （ａ）本発明の実施例１の熱移動システムにおいて最終冷却装置として小型冷却装置（ファン）で冷却した場合の温度推移説明図、（ｂ）最終冷却装置として冷凍サイクルによる大型冷却装置で冷却した場合の比較例としての温度推移説明図 本発明の実施例１における熱移動システムの工場内での熱移動システムの一例の説明図 本発明の実施例１における熱移動システムの家庭内での熱移動システムの一例の説明図 本発明の実施例１における熱移動システムの集合伝熱ソケットを屋内に固定したときの一例の説明図

符号の説明

１ 発熱機器
２ 冷却装置
２ａ 大型冷却部室内機
２ｂ 小型冷却部
３ 熱移動ケーブル
３ａ 熱移動ペアケーブル
４ 可撓性流体ケーブル本体
５，７ 熱交換プラグ
６，８ 熱接続部
６ａ，８ｂ 伝熱ソケット
９ 筐体
９ａ，９ｂ 挿し込み孔
１１ フレキシブル冷媒管
１２ 断熱被覆層
１３ 密閉容器
１４ 封入流体
１５ 狭隘流路伝熱部
１６ ペルチェ素子
１７ 熱伝導ブロック
１８ 非加熱副流路
１９ 加熱主流路
２０ 焼結板
２１ 熱交換側面
２２ 流路区分壁
２３ 熱伝導ブロック
２４ 凝縮部
２５ 気液分離器
２６ 循環ポンプ
２７ 圧縮機
２８ 膨張部
２９ 集合伝熱ソケット

Claims (5)

1. 高熱源と熱的に接続するための第１の熱接続部が設けられた第１の熱交換プラグと、低熱源と熱的に接続するための第２の熱接続部が設けられた第２の熱交換プラグと、前記第１及び第２の熱交換プラグが端部に設けられ前記高熱源の熱を前記低熱源に移送する可撓性流体ケーブルを備えた熱移動ケーブルであって、
   前記第１の熱交換プラグには、前記高熱源と熱交換するとき伝熱面上を流れる冷媒を冷却するための自己液供給冷却機構が設けられたことを特徴とする熱移動ケーブル。
2. 前記自己液供給冷却機構が、前記伝熱面を備えた加熱主流路と、該加熱主流路の前記伝熱面以外の面に隣接して設けられた非加熱副流路と、前記非加熱副流路から前記伝熱面までを連絡する漏洩流路とから構成され、前記非加熱副流路内の液体冷媒が前記漏洩流路を伝わって前記伝熱面に漏洩されることを特徴とする請求項１記載の熱移動ケーブル。
3. 請求項１又は２に記載された熱移動ケーブルと、高熱源に熱的に接続される第１の伝熱ソケットと、低熱源に熱的に接続される第２の伝熱ソケットと、を備え、前記熱移動ケーブルの第１の熱接続部が前記第１の伝熱ソケットに挿入され、且つ前記熱移動ケーブルの第２の熱接続部が前記第２の伝熱ソケットに挿入されて、前記高熱源と前記低熱源とを熱的に接続することを特徴とする熱移動ケーブルユニット。
4. 高熱源としての１台または２台以上の第１の伝熱ソケットが設けられた発熱機器と、第２の伝熱ソケットが設けられた低熱源としての冷却装置とを備え、前記発熱機器と前記冷却装置間を請求項１又は２に記載された熱移動ケーブルで接続したことを特徴とする熱移動システム。
5. 高熱源としての１台または２台以上の発熱機器に第１の伝熱ソケットを設けるとともに、低熱源としての冷却装置に第２の伝熱ソケットを設け、請求項１又は２に記載された熱移動ケーブルで前記発熱機器と前記冷却装置間を熱的に接続し、前記発熱機器の熱を前記冷却装置に移送することを特徴とする熱移動システム構築方法。

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