JPS6294775A - サ−マルポンプ - Google Patents
サ−マルポンプInfo
- Publication number
- JPS6294775A JPS6294775A JP23349785A JP23349785A JPS6294775A JP S6294775 A JPS6294775 A JP S6294775A JP 23349785 A JP23349785 A JP 23349785A JP 23349785 A JP23349785 A JP 23349785A JP S6294775 A JPS6294775 A JP S6294775A
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- JP
- Japan
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- heat
- accumulator
- fluid
- actuator
- liquid
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
この発明は、宇宙ステーションの放熱システム等に供さ
れるサーマルポンプに関する。
れるサーマルポンプに関する。
［発明の技術的背景とその問題点］
大型の人工衛星あるいは宇宙ステーション内で使用され
る電子機器等で発生する熱は、宇宙基地本体のラジェー
タにより宇宙空間へ排熱する必要がある。従って、宇宙
ステーション等の放熱システムは、いかに効率良く発熱
機器からラジェータへ熱を輸送するかが重要な技術要素
となる。
る電子機器等で発生する熱は、宇宙基地本体のラジェー
タにより宇宙空間へ排熱する必要がある。従って、宇宙
ステーション等の放熱システムは、いかに効率良く発熱
機器からラジェータへ熱を輸送するかが重要な技術要素
となる。
ところで、宇宙ステーション等の熱輸送方式としては、
その天熱輸送能力の要求から液ループが゛有望である。
その天熱輸送能力の要求から液ループが゛有望である。
しかし、単相液ループでは熱輸送量の増加に伴い、ポン
プ、配管等の大型化が必要となり、ｆｆ１ｆｆｉ等の点
から実用性が小さい。そこで、作動流体の相変化による
潜熱を利用して熱を輸送する二相液ループが有利と考え
られている。、寸なわち、二相液ループは潜熱を利用す
るため、作動流体の循ｙ＆聞が小さくてずみ、従って、
配管、ポンプ、循環駆動力等が小型・軽量化できる利点
があり、充分実用性のある方式である。この二相液ルー
プでは、循環流体が電子機器等の発熱部へ液相で送られ
、ここで吸熱して蒸気相に変化する。
プ、配管等の大型化が必要となり、ｆｆ１ｆｆｉ等の点
から実用性が小さい。そこで、作動流体の相変化による
潜熱を利用して熱を輸送する二相液ループが有利と考え
られている。、寸なわち、二相液ループは潜熱を利用す
るため、作動流体の循ｙ＆聞が小さくてずみ、従って、
配管、ポンプ、循環駆動力等が小型・軽量化できる利点
があり、充分実用性のある方式である。この二相液ルー
プでは、循環流体が電子機器等の発熱部へ液相で送られ
、ここで吸熱して蒸気相に変化する。
この蒸気相は放熱部へ送られ、ここで放熱して再び液相
に戻される。このように二相の平衡状態に近い流体を循
環させるため、二相液ループでの最大の技術的課題は、
液循環の駆動力を与えるポンプにある。通常の機械式ポ
ンプでは、作動液体のキャビテーション、モータの潤滑
及び信頼性の問題があり、この機械式ポンプに代るもの
として、キャピラリポンプ、サーマルポンプ等が有望視
され、その開発が活発化している。
に戻される。このように二相の平衡状態に近い流体を循
環させるため、二相液ループでの最大の技術的課題は、
液循環の駆動力を与えるポンプにある。通常の機械式ポ
ンプでは、作動液体のキャビテーション、モータの潤滑
及び信頼性の問題があり、この機械式ポンプに代るもの
として、キャピラリポンプ、サーマルポンプ等が有望視
され、その開発が活発化している。
そして従来サーマルポンプを用いた放熱システムとして
例えば第３図に示すようなものがある。
例えば第３図に示すようなものがある。
りなわら、このシステムは、放熱部としての凝縮器１０
１、吸熱部としての蒸発器１０３．２個のアキュームレ
ータ１０５Ａ、１０５Ｂ１放熱側逆止弁１０７及び吸熱
側逆止弁１０９等により構成されている。
１、吸熱部としての蒸発器１０３．２個のアキュームレ
ータ１０５Ａ、１０５Ｂ１放熱側逆止弁１０７及び吸熱
側逆止弁１０９等により構成されている。
前記アキュームレータ１０５Ａ、１０５Ｂには、それぞ
れ補助ヒータ１１１Ａ、１１１Ｂが設けられており、一
定の周期で交互に０Ｎ１０ＦＦを繰返すように構成され
ている。
れ補助ヒータ１１１Ａ、１１１Ｂが設けられており、一
定の周期で交互に０Ｎ１０ＦＦを繰返すように構成され
ている。
従って、吸熱部としての蒸発器１０３で電子機器等から
吸熱して蒸発した蒸気は、管路を経て放熱部としての凝
縮器１０１に輸送され、ここで熱を放出して凝縮される
。凝縮された液体は、放熱側逆止弁１０７を通り、補助
ヒータにより加熱されていない側のアキュームレータ、
例えばアキュームレータ１０５Ａ内に流入する。他方の
アキュームレータ１０５Ｂ内の液体は、補助ヒータ１１
１Ｂで加熱されて蒸気圧が上昇し、その結果アキューム
レータ１０５Ｂから蒸発器１０３への液循環の駆動力が
生じ、液体が吸熱側逆止弁１０９を通り還流される。
吸熱して蒸発した蒸気は、管路を経て放熱部としての凝
縮器１０１に輸送され、ここで熱を放出して凝縮される
。凝縮された液体は、放熱側逆止弁１０７を通り、補助
ヒータにより加熱されていない側のアキュームレータ、
例えばアキュームレータ１０５Ａ内に流入する。他方の
アキュームレータ１０５Ｂ内の液体は、補助ヒータ１１
１Ｂで加熱されて蒸気圧が上昇し、その結果アキューム
レータ１０５Ｂから蒸発器１０３への液循環の駆動力が
生じ、液体が吸熱側逆止弁１０９を通り還流される。
従って、アキュームレータ１０５Ａ、１０５Ｂの補助ヒ
ータ１１１△、１１１Ｂによる加熱を交互に行なうこと
により、アキュームレータ１０５Ａ、１０５Ｂからの液
還流が交互に行なわれ、定常的な熱輸送が行なわれる。
ータ１１１△、１１１Ｂによる加熱を交互に行なうこと
により、アキュームレータ１０５Ａ、１０５Ｂからの液
還流が交互に行なわれ、定常的な熱輸送が行なわれる。
このように構成されたサーマルポンプにおいて、吸熱部
としての蒸発器１０３へ液還流をするプロセスを効率良
く行なうためには、液相と蒸気相とが完全に分離され、
しかも液相がアキュームレータの吸排口に位置する状態
でなければならない。
としての蒸発器１０３へ液還流をするプロセスを効率良
く行なうためには、液相と蒸気相とが完全に分離され、
しかも液相がアキュームレータの吸排口に位置する状態
でなければならない。
すなわち、アキュームレータ１０５Ａ、１０５Ｂ内がこ
のような状態でない場合には、蒸発器１０３へ還流され
る流体が気液二相流となりポンプの効率が低下するか、
最悪の場合、蒸気相のみが還流されて、ポンプの機能が
停止することとなるからである。
のような状態でない場合には、蒸発器１０３へ還流され
る流体が気液二相流となりポンプの効率が低下するか、
最悪の場合、蒸気相のみが還流されて、ポンプの機能が
停止することとなるからである。
ところで、重力がある地上においては、比重差によって
液相ど蒸気相とは簡単に分離され、液相はアキュームレ
ータ１０５Ａ、１０５Ｂの下側に位置する状態となる。
液相ど蒸気相とは簡単に分離され、液相はアキュームレ
ータ１０５Ａ、１０５Ｂの下側に位置する状態となる。
従って、蒸発器１０３へ接続する管路をアキュームレー
タの下側に接続すれば、上記した効率の良い液還流を行
なわせることができる。
タの下側に接続すれば、上記した効率の良い液還流を行
なわせることができる。
しかしながら、宇宙空間のような無重力状態においては
、液相と蒸気相とを分離するメカニズムが無いので、第
３図に示した従来のサーマルポンプでの駆動では蒸発器
１０３へ還流される流体が気液二相流となる恐れがあり
、効率の良い動作は保証されないという問題点があった
。
、液相と蒸気相とを分離するメカニズムが無いので、第
３図に示した従来のサーマルポンプでの駆動では蒸発器
１０３へ還流される流体が気液二相流となる恐れがあり
、効率の良い動作は保証されないという問題点があった
。
［発明の目的〕
この発明は、このにうな従来の問題点に鑑み創案された
もので、宇宙空間のような無重力場にＪ５いても、安定
した動作を行うことができるサーマルポンプの提供を目
的とＪる。
もので、宇宙空間のような無重力場にＪ５いても、安定
した動作を行うことができるサーマルポンプの提供を目
的とＪる。
［発明の概要］
上記目的を達成するために、この発明は、流体が放熱部
と吸熱部とを循環する流体ループの放熱部から吸熱部へ
向う管路の途中に設けられ該放熱部から吸熱部へ向う流
れを阻止する流れ方向に設けた複数の逆止弁と、これら
逆止弁間にて管路に連通され伸縮作動により管路の流体
を吸排するアキュームレータと、作動流体を封入した伸
縮自在な容器とを備え、作動流体の蒸発、凝縮による容
器の伸縮で前記アキュームレータの伸縮作動を行なわせ
るように構成した。
と吸熱部とを循環する流体ループの放熱部から吸熱部へ
向う管路の途中に設けられ該放熱部から吸熱部へ向う流
れを阻止する流れ方向に設けた複数の逆止弁と、これら
逆止弁間にて管路に連通され伸縮作動により管路の流体
を吸排するアキュームレータと、作動流体を封入した伸
縮自在な容器とを備え、作動流体の蒸発、凝縮による容
器の伸縮で前記アキュームレータの伸縮作動を行なわせ
るように構成した。
［発明の効果］
この発明の構成によれば、作動流体を封入した容器の存
在にＪ：す、アキュームレータ内にＪ５ける循環流体の
相分離を行なう必要がないため、宇宙空間のような無重
力場においても、安定したボンブ動作を得ることができ
、極めて効率のよい熱輸送を行なわせることができる。
在にＪ：す、アキュームレータ内にＪ５ける循環流体の
相分離を行なう必要がないため、宇宙空間のような無重
力場においても、安定したボンブ動作を得ることができ
、極めて効率のよい熱輸送を行なわせることができる。
［発明の実施例］
以下、この発明の一実施例を第１図及び第２図に基づい
て説明する。
て説明する。
第１図は放熱システムの概略構成図を示し、この放熱シ
ステムは、流体が循環する流体ループとして構成され、
宇宙空間へ放熱する放熱部としての凝縮器１と；電子機
器等から吸熱して液相の循環流体を蒸発させる吸熱部と
しての蒸発器３、一対のサーマルポンプ５Ａ、５Ｂ、一
対の放熱側逆止弁７及び吸熱側逆止弁９を有している。
ステムは、流体が循環する流体ループとして構成され、
宇宙空間へ放熱する放熱部としての凝縮器１と；電子機
器等から吸熱して液相の循環流体を蒸発させる吸熱部と
しての蒸発器３、一対のサーマルポンプ５Ａ、５Ｂ、一
対の放熱側逆止弁７及び吸熱側逆止弁９を有している。
前記リーマルボンプ５Ａ、５Ｂは双方とも同様に構成さ
れ、Ｍ２図に示すように、アキュームレータ１１と、こ
のアキュームレータ１１を作動可能な＠器としてのアク
チュエータ１３とから構成されている。
れ、Ｍ２図に示すように、アキュームレータ１１と、こ
のアキュームレータ１１を作動可能な＠器としてのアク
チュエータ１３とから構成されている。
前記アキュームレータ１１は、両逆止弁７．９間におけ
る管路の流体を伸縮作動により吸排するもので、上板１
５と断熱性のある中板７７とにより比・閉された伸縮自
在のベローズ′１９によって構成されている。前記ベロ
ーズ１９の上板１５には、後述覆るように流体ループの
管路に接続された吸排管２１が接続されている。
る管路の流体を伸縮作動により吸排するもので、上板１
５と断熱性のある中板７７とにより比・閉された伸縮自
在のベローズ′１９によって構成されている。前記ベロ
ーズ１９の上板１５には、後述覆るように流体ループの
管路に接続された吸排管２１が接続されている。
前記アクチュエータ１３は、前記中板１７と下板２３と
によって密閉された伸縮自在のベローズ２５で構成され
た容器内に作動流体２６が封入されたものである。
によって密閉された伸縮自在のベローズ２５で構成され
た容器内に作動流体２６が封入されたものである。
前記アキュームレータ１１の上板１５とアクチュエータ
１３の下板２３とは、複数のスタッドボルト２７によっ
て連結され、アキュームレータ１１とアクチュエータ１
３との合計長さが常に一定となるように構成されている
。
１３の下板２３とは、複数のスタッドボルト２７によっ
て連結され、アキュームレータ１１とアクチュエータ１
３との合計長さが常に一定となるように構成されている
。
前記アクチュエータ１３の下板２３側にはヒータ３３が
配設されており、両サーマルポンプ５△。
配設されており、両サーマルポンプ５△。
５Ｂ間で一定の周期により交互に０Ｎ１０ＦＦを繰返ず
ように構成されている。
ように構成されている。
前記アキュームレータ１１の吸排管２１は、放熱側逆止
弁７．管路３５を介して凝縮器１に接続されるとともに
、吸熱側逆止弁９、管路３７を介して蒸発器３に接続さ
れている。従って凝縮器１と蒸発器３とを循環する流体
ループの凝縮器１から蒸発器３へ向う管路の途中に蒸発
器３から凝縮器１へ向う循環流体の流れを阻止する流れ
方向複数の逆止弁７，９が設けられた構成となり、アキ
ュームレータ１１はこれら逆止弁７，９間にて管路に連
通された構成となっている。また、蒸発器３と凝縮器１
とは、管路３９を介して接続されている。
弁７．管路３５を介して凝縮器１に接続されるとともに
、吸熱側逆止弁９、管路３７を介して蒸発器３に接続さ
れている。従って凝縮器１と蒸発器３とを循環する流体
ループの凝縮器１から蒸発器３へ向う管路の途中に蒸発
器３から凝縮器１へ向う循環流体の流れを阻止する流れ
方向複数の逆止弁７，９が設けられた構成となり、アキ
ュームレータ１１はこれら逆止弁７，９間にて管路に連
通された構成となっている。また、蒸発器３と凝縮器１
とは、管路３９を介して接続されている。
つぎに、上記一実施例の作用について述べる。
両サーマルポンプ５Ａ、５Ｂ単独の機能について述べる
と、アクチュエータ１３がヒータ３３により加熱されて
いないときには、アクチュエータ１３は収縮しており、
アキュームレータ１１には凝縮器１側から管路３５、放
熱側逆止弁７を通り、吸排管２１から流入した流体ルー
プの循環流体が充満する。
と、アクチュエータ１３がヒータ３３により加熱されて
いないときには、アクチュエータ１３は収縮しており、
アキュームレータ１１には凝縮器１側から管路３５、放
熱側逆止弁７を通り、吸排管２１から流入した流体ルー
プの循環流体が充満する。
この状態でアクチュエータ１３がヒータ３３のＯＮによ
り加熱されると、アクチュエータ１３内の作動流体２６
が蒸発し蒸気圧力が上昇してアクチュエータ１３は伸長
される。このアクチュエータ１３の伸長に伴ってアキュ
ームレータ１１は収縮され、アキュームレータ１ゴ内の
循環流体が吸排管２１から流出し、吸熱側逆止弁９、管
路３７を通って蒸発器３へ還流される。
り加熱されると、アクチュエータ１３内の作動流体２６
が蒸発し蒸気圧力が上昇してアクチュエータ１３は伸長
される。このアクチュエータ１３の伸長に伴ってアキュ
ームレータ１１は収縮され、アキュームレータ１ゴ内の
循環流体が吸排管２１から流出し、吸熱側逆止弁９、管
路３７を通って蒸発器３へ還流される。
そして、アクチュエータ１３の加熱をヒータ３３の０ｆ
−Ｆによって止めると放熱によってアクチュエータ１３
の温度が低下し、アクチュエータ１３内の作動流体２６
が凝縮して７クチユエータ１３は再び収縮する。このア
クチュエータ１３の収縮に伴ってアキュームレータ１１
は再び伸長し、前記凝縮器１側から循環流体を再び導入
する。
−Ｆによって止めると放熱によってアクチュエータ１３
の温度が低下し、アクチュエータ１３内の作動流体２６
が凝縮して７クチユエータ１３は再び収縮する。このア
クチュエータ１３の収縮に伴ってアキュームレータ１１
は再び伸長し、前記凝縮器１側から循環流体を再び導入
する。
従って、アクチュエータ１３を加熱するヒータ３３の０
Ｎ１０ＦＦを、両サーマルポンプ５Ａ。
Ｎ１０ＦＦを、両サーマルポンプ５Ａ。
５Ｂ間にＪ３いて一定の周期で交Ｕに繰返すことにより
、両アキュームレータ１１からの液還流が交換に行なわ
れ、定常的な熱輸送が行なわれる。
、両アキュームレータ１１からの液還流が交換に行なわ
れ、定常的な熱輸送が行なわれる。
そして、蒸発器３に還流された液相としての循環流体は
電子機器等から吸熱して蒸発し、管路３９を通って凝縮
器１に至り、この凝縮器１において放熱凝縮して再び液
相となるものである。
電子機器等から吸熱して蒸発し、管路３９を通って凝縮
器１に至り、この凝縮器１において放熱凝縮して再び液
相となるものである。
このように、アキュームレータ１１内における循環流体
２９の相分離を伴なうことなく、ポンプ動作が行なわれ
るので、宇宙空間のような無重力場においても安定した
ポンプ動作を得ることができ、極めて効率の良い熱輸送
を行なうことができる。
２９の相分離を伴なうことなく、ポンプ動作が行なわれ
るので、宇宙空間のような無重力場においても安定した
ポンプ動作を得ることができ、極めて効率の良い熱輸送
を行なうことができる。
なお、この発明は上記一実施例に限定されるものではな
い。例えば、中板１７の移動をスタッドボルト２７で案
内させることもできる。この場合、スタッドボルト２７
にスプリングを嵌め込んで中板１７を中立位置に付勢さ
せることもできる。アキュームレータ１１とアクチュエ
ータ１３とを別体で構成し、間に断熱材を介設すること
もできる。
い。例えば、中板１７の移動をスタッドボルト２７で案
内させることもできる。この場合、スタッドボルト２７
にスプリングを嵌め込んで中板１７を中立位置に付勢さ
せることもできる。アキュームレータ１１とアクチュエ
ータ１３とを別体で構成し、間に断熱材を介設すること
もできる。
またベローズ１９．２５を断熱性を有する一体的なシリ
ンダで構成し、中板１７をシリンダ内を移動する断熱性
を有したフリーピストンとし、このフリーピストンをス
プリングで中立位置に保持するような構成にすることも
できる。
ンダで構成し、中板１７をシリンダ内を移動する断熱性
を有したフリーピストンとし、このフリーピストンをス
プリングで中立位置に保持するような構成にすることも
できる。
第１図は、この発明の一実施例に係るサーマルポンプを
適用した放熱システムの概略構成図、第２図はこの発明
の一実施例に係るサーマルポンプの拡大断面図、第３図
は従来例によるサーマルポンプシステムの概略構成図で
ある。 図面の主要部を表わづ符号の説明 １・・・放熱部（凝縮器） ３・・・吸熱部（蒸発器） ７・・・放熱側逆止弁（逆止弁） ９・・・吸熱側逆止弁（逆止弁） １１・・・アキュームレータ １３・・・アクチュエータ（容器） ２６・・・作動流体 １−〜−辰熱ｇＢ（凝、電器） ３−一一吸！！！郁（蒸発器） ７−−−ａ熱１１逆止弁（逆上弁） ９−−−Ｍ＠逆丘弁（逆止弁） ＋ ＋−−−７斗ニームレータ １３−ｍ−アクチュエータ（容器） ２６−−−作訪流体 ｑ 箪１図 ｉ２図
適用した放熱システムの概略構成図、第２図はこの発明
の一実施例に係るサーマルポンプの拡大断面図、第３図
は従来例によるサーマルポンプシステムの概略構成図で
ある。 図面の主要部を表わづ符号の説明 １・・・放熱部（凝縮器） ３・・・吸熱部（蒸発器） ７・・・放熱側逆止弁（逆止弁） ９・・・吸熱側逆止弁（逆止弁） １１・・・アキュームレータ １３・・・アクチュエータ（容器） ２６・・・作動流体 １−〜−辰熱ｇＢ（凝、電器） ３−一一吸！！！郁（蒸発器） ７−−−ａ熱１１逆止弁（逆上弁） ９−−−Ｍ＠逆丘弁（逆止弁） ＋ ＋−−−７斗ニームレータ １３−ｍ−アクチュエータ（容器） ２６−−−作訪流体 ｑ 箪１図 ｉ２図
Claims (1)
- 流体が放熱部と吸熱部とを循環する流体ループの放熱部
から吸熱部へ向う管路の途中に設けられ該吸熱部から放
熱部へ向う流れを阻止する流れ方向に設けた複数の逆止
弁と、これら逆止弁間にて管路に連通され伸縮作動によ
り管路の流体を吸排するアキュームレータと、作動流体
を封入した伸縮自在な容器とを備え、作動流体の蒸発、
凝縮による容器の伸縮で前記アキュームレータの伸縮作
動を行なわせるように構成したことを特徴とするサーマ
ルポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23349785A JPS6294775A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | サ−マルポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23349785A JPS6294775A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | サ−マルポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6294775A true JPS6294775A (ja) | 1987-05-01 |
| JPH0524422B2 JPH0524422B2 (ja) | 1993-04-07 |
Family
ID=16955945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23349785A Granted JPS6294775A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | サ−マルポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6294775A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003071801A1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-08-28 | Sony Corporation | Moving picture distribution system, moving picture distribution device and method, recording medium, and program |
-
1985
- 1985-10-21 JP JP23349785A patent/JPS6294775A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003071801A1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-08-28 | Sony Corporation | Moving picture distribution system, moving picture distribution device and method, recording medium, and program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0524422B2 (ja) | 1993-04-07 |
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