JPH04148193A - Variable conductance heat pipe - Google Patents
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Abstract
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。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heat pipe that is installed on an artificial satellite and performs heat transfer inside the artificial satellite, and in particular relates to a heat pipe that is mounted on an artificial satellite and that transfers heat inside the artificial satellite. Regarding heat pipes.
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ばれたコンテナ部１７とに、金
属メツシュ等で精兵され毛細管作用をもつウィック１と
、作動流体６液体３と、作動流体の蒸気４と、ヒートパ
イプ（使用温度範囲では液化しない非凝縮性ガス１６２
が封入されている。ウィック１と作動流体の液や３と作
動流体の蒸気４とは、中空管２の中空部番。Conventionally, this type of variable conductance heat pipe has an evaporator section 14. A hollow tube 2 having a condensing part 15 at the other end, a container part 17 to which the other end and each other's hollow parts are connected, a wick 1 made of metal mesh or the like and having a capillary action, a working fluid 6 liquid 3 , working fluid vapor 4, and heat pipe (non-condensable gas 162 that does not liquefy in the operating temperature range)
is included. The wick 1, the liquid working fluid, and the wick 3 and the steam 4 of the working fluid are hollow part numbers of the hollow tube 2.
封入されている。非凝縮性ガス１６はガス溜り２なるコ
ンテナ部１７に封入されるが中空管２にｄ入り自在であ
る。ここでヒートパイプの作動流台は、使用温度範囲が
常温付近のときには、水、フルコール等が使用される。It is enclosed. The non-condensable gas 16 is sealed in a container portion 17 serving as a gas reservoir 2, but can freely enter the hollow tube 2. Here, when the working temperature range of the heat pipe is around normal temperature, water, full coal, etc. are used for the sink.
また、吸熱部である連発部１４には被温度制御機器が放
熱部である凝艇部１５には放熱体が接続される。このよ
うな構部のヒートパイプにおいては、非凝縮性ガス１６
を作動流体の蒸気４との間、即ち凝縮部１５の中１部付
近に蒸気・ガス界面１３が生じる。Further, a heat radiator is connected to the continuous firing section 14, which is a heat absorbing section, and a temperature-controlled device is connected to the boat section 15, which is a heat radiating section. In the heat pipe of such a structure, the non-condensable gas 16
A vapor-gas interface 13 is generated between the working fluid and the vapor 4, that is, near the middle part of the condensing part 15.
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の圧力が増力、１し、凝縮部
１５の位置に形成されている蒸気・ノス界面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
トパイプの温度上昇を防止する。Now, when the heat input to the evaporator 14 increases and its temperature rises, the pressure of the steam 4 of the working fluid increases to 1, and the position of the steam-nos interface 13 formed at the position of the condensing part 15 increases. It moves in the +X direction in the figure, that is, in the direction of the container section 17. As a result, the area of the condensing section 15, that is, the heat dissipation area increases, so the conductance of the heat pipe increases and the temperature of the heat pipe is prevented from rising.
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。Furthermore, when the heat input to the evaporator 14 decreases and its temperature decreases, the pressure of the steam 4 as the working fluid decreases, and the position of the steam/gas interface 13 moves in the -X direction in the figure.
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、ビ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。That is, it moves in the direction of the evaporator 14. As a result, the condensing section 15
Since the area of the heat pipe decreases, the conductance of the beat pipe decreases, preventing the temperature drop of the heat pipe.
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。As explained above, in the conventional heat pipe, the evaporation section 14
The conductance changes depending on the heat input to the heat pipe or its temperature, keeping its temperature constant against changes in the heat input to the heat pipe.
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。The conventional variable conductance heat pipe described above requires a large amount of non-condensable gas in order to perform fine temperature control over a wide control temperature range of the temperature-controlled device. Therefore, there was a drawback that the volume of the container part increased and the weight increased.
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。In addition, temperature controllability depends on the amount of non-condensable gas sealed in the tube, and that amount cannot be changed after the hollow tube is filled, making it impossible to respond immediately to changes in the amount of heat input to the heat pipe. There was a problem.
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
より伝熱コンダクタンスを変化させている。In the variable conductance heat pipe of the present invention, a wick and a working fluid are sealed, one end has a heat absorption part where the working fluid evaporates, and the other end has a heat radiation part where the working fluid condenses. a hollow tube having a condensing section, and a container section in which the hollow section at the other end of the hollow tube is connected and a non-condensable gas is sealed therein; In a variable conductance heat pipe in which the amount of heat transfer changes by moving the position of a steam-gas interface formed at the condensing part by steam and the non-condensable gas, hydrogen gas is used as the non-condensable gas. a hydrogen storage alloy placed in a hollow part of the container part; and a heater placed outside the container part to heat the hydrogen storage alloy through the container part; The heat transfer conductance is changed by changing the .
次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the present invention.
この可変コンダクタンスヒートパイプは、コンテナ部１
７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。This variable conductance heat pipe
The hollow part of the hollow tube 7 is connected to the hollow part of the hollow tube 2 on the condensing part 15 side by a pipe 11. A hydrogen storage alloy 6 is attached to the container portion 17 and acts as a gas reservoir for non-condensable gas.
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、ミツシュメタル系合金などが使用できる。Hydrogen storage alloy 6 is an alloy that can absorb and store a large amount of hydrogen, and includes iron-titanium alloys as well as lanthanum-based alloys.
Nickel-based, Mitsushi metal-based alloys, etc. can be used.
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が取りつけられ、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。This hydrogen storage alloy 6 absorbs hydrogen until reaching a constant hydrogen pressure equilibrium depending on temperature and stores it in the form of metal hydride. Under hydrogen pressures lower than the equilibrium hydrogenation pressure, the stored hydrogen is released and the metal returns to its original state. Further, a heater 7 is attached to the outside of the container portion 17, and a heat insulating material 18 is further provided outside the heater 7 to insulate the container 17 from the outside world.
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１
２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
１１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。A temperature-controlled device 10 having a temperature sensor 9 for measuring the temperature is attached to the evaporating section 14 of the variable conductance heat pipe in contact with the evaporating section 14, and a heat dissipating body 1 is attached to the condensing section 15.
2 is installed. The on/off control of the heater 7 is
This is performed by the heater control circuit 8 which receives the temperature information of the evaporator 14 measured by the temperature-controlled device 10. The liquid 3 of the wick 11 and the vapor 4 of the working fluid perform the same functions and operations as in the conventional embodiment, and therefore their explanation will be omitted.
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、
このヒートバイブ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、即ちバイブ１
１の方向に移動し、凝縮部１５の領域が増加してヒート
バイブのコンダクタンスが増加する。Next, the operation of this variable conductance heat pipe will be explained. The heater control circuit 8 turns on the heater 7 when the temperature measured by the temperature-controlled device 10 falls below a predetermined set temperature. As a result of heater heating, hydrogen storage alloy 6
temperature increases, and hydrogen gas 5, which behaves as a non-condensable gas, is released from the hydrogen storage alloy 6. Then, the position of the gas-steam interface 13 moves in the -X direction in the figure, that is, in the direction of the evaporation section 14, and the area of the condensation section 15, which is a heat dissipation section, decreases.
The conductance of this heat vibration decreases. Further, the heater control circuit 8 turns off the heater 7 when the temperature measured by the temperature-controlled device 10 rises above a predetermined set temperature. As a result, the temperature of the hydrogen storage alloy 6 decreases, and the hydrogen gas 5 is absorbed into the hydrogen storage alloy 6. Then, the position of the gas/steam interface 13 is in the +X direction in the figure, that is, the vibe 1
1, the area of the condensing section 15 increases, and the conductance of the heat vibrator increases.
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掻く小容量とする
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。As explained above, the present invention enables the use of a container, which is a conventional variable conductance gas reservoir, by using a hydrogen storage alloy as a gas reservoir for a non-condensable gas that can store hydrogen in a highly efficient manner. This has the effect of reducing the weight of the variable conductance heat pipe.
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バイブ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。In addition, by changing the amount of heating by the heater, the amount of hydrogen gas released from the hydrogen storage alloy can be arbitrarily changed, making it possible to freely change the temperature controllability of the temperature-controlled equipment even after the heat vibrator is sealed. There is an effect that
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・・・バイブ、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。FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a conventional embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Wick, 2...Hollow tube, 3...Liquid of working fluid, 4...Vapor of working fluid, 5...Hydrogen gas,
6... Hydrogen storage alloy, 7... Heater, 8... Heater control circuit, 9... Temperature sensor, 10... Temperature controlled device, 11... Vibrator, 12... Heat sink , 13・
... Steam/gas interface, 14... Evaporation section, 15... Condensation section, 16... Non-condensable gas, 17... Container section, 18... Heat insulating material.
Claims (1)
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。 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つ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。[Claims] 1. A wick and a working fluid are sealed, one end is a heat absorbing part where the working fluid evaporates, and the other end is a heat radiating part where the working fluid condenses. It has a hollow tube having a condensing section, and a container section in which the hollow section at the other end of the hollow tube is connected and a non-condensable gas is sealed, and the vapor of the working fluid is In a variable conductance heat pipe in which the amount of heat transfer changes by moving the position of a steam-gas interface formed at the condensing part by the non-condensable gas and the non-condensable gas, hydrogen gas is used as the non-condensable gas. , comprising a hydrogen storage alloy placed in a hollow part of the container part, and a heater placed outside the container part to heat the hydrogen storage alloy via the container part, and changing the heating amount of the heater. A variable conductance heat pipe characterized by changing heat transfer conductance by 2. The variable conductance heat pipe according to claim 1, further comprising: a temperature sensor that measures the temperature of the evaporation section; and a heater control circuit that controls the heating amount of the heater according to the measured temperature information. Features a variable conductance heat pipe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2271063A JP2897390B2 (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Variable conductance heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2271063A JP2897390B2 (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Variable conductance heat pipe |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04148193A true JPH04148193A (en) | 1992-05-21 |
| JP2897390B2 JP2897390B2 (en) | 1999-05-31 |
Family
ID=17494881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2271063A Expired - Lifetime JP2897390B2 (en) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | Variable conductance heat pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2897390B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054122A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | Variable conductance heat pipe |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP2271063A patent/JP2897390B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054122A (en) * | 2008-08-28 | 2010-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | Variable conductance heat pipe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2897390B2 (en) | 1999-05-31 |
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