JPS6311498Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、予め設定した温度で熱輸送を自動
的に停止する制御形ヒートパイプに関するもので
ある。

従来の技術 周知のようにヒートパイプは、適宜の外部熱源
から蒸発部に加えられた熱によつて作動流体が蒸
発し、その蒸気が凝縮部に流れ、ここで潜熱を適
宜の外部吸熱源に伝達して作動流体の蒸気が凝縮
液化し、液化した作動流体が密閉管内に設けたウ
イツク中を、凝縮部から蒸発部へ還流するという
過程を繰返すことにより、外部熱源から外部吸熱
源へ熱を輸送するものである。したがつて、ヒー
トパイプはその蒸発部と凝縮部との間に温度差が
あれば、熱輸送を自動的に継続して行なうことに
なり、逆に言えば、蒸発部と凝縮部との温度差が
ある状態で、外部吸熱源の過熱あるいは外部熱源
の過冷却を防ぐべく熱輸送を阻止するには、何ら
かの手段を新たに付加する必要がある。このよう
な熱輸送を自動的に阻止し得るヒートパイプとし
て、蛇腹状の容器に制御流体を封入してなる膨張
部材をヒートパイプ内の蒸発部側に設けるととも
に、作動流体の蒸気の流動方向に向けた弁体をそ
の膨張部材の端部に取付け、さらに弁体によつて
開閉される孔を有する弁座を設けた構成の所謂蒸
気流体制御形ヒートパイプが従来知られている。

考案が解決しようとする問題点 この種の制御形ヒートパイプによれば、蒸発部
の温度上昇に伴つて前記膨張部材が膨張し、その
結果弁体が弁座に接触してその孔を塞ぐので、作
動流体の蒸気の流動を阻止し、熱輸送を止めるこ
とができる。しかしながら、上述した制御形ヒー
トパイプにあつては、前記膨張部材、弁体あるい
は弁座等を密閉管の内部に設けなければならない
から、構成が複雑であるばかりか製造が困難であ
り、さらには制御流体の膨張を利用したものであ
るために、熱輸送を停止させる温度を正確に設定
することが難しいなどの問題があつた。

この考案は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、予め設定した温度で熱輸送を確実に停止させ
ることができ、しかも構成の簡単な制御形ヒート
パイプを提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、毛
細管圧力を生じるウイツクと蒸発および凝縮を行
なう作動流体とを密閉管の内部設けたヒートパイ
プにおいて、前記ウイツクが円弧状断面でかつ密
閉管とほぼ等しい長さを有するとともに、その複
数のウイツクを密閉管の内周面に沿つて所定の間
隔をあけかつ密閉管の半径方向に移動して密閉管
の内周面に接触・離隔可能に等配し、また密閉管
の中心部に固定部材を設けられ、さらに予め設定
した温度で形状を変える形状記憶合金製制御部材
を前記ウイツクと固定部材との間に設けてなり、
予め設定した温度で全てのウイツクを前記制御部
材によつて密閉管の内周面から中心側に離隔させ
るよう構成したことを特徴とするものである。

作 用 この考案のヒートパイプでは、動作温度が制御
部材を形成している形状記憶合金の変態温度以下
であれば、全てのウイツクが密閉管の内周面に密
着しており、したがつて液相の作動流体がウイツ
クによつて蒸発部に運ばれ、継続して熱輸送が行
なわれる。蒸発部に対する熱流束が増大してヒー
トパイプの温度が制御部材を形成している形状記
憶合金の変態温度以上になると、制御部材が変形
し、その制御部材によつて全てのウイツクが密閉
管の中心部側に移動させられて密閉管の内周面か
ら離隔し、その結果、密閉管の内周壁で放熱して
凝縮した作動液にウイツクが接触しなくなるの
で、作動液が蒸発部に還流しなくなり、熱輸送が
停止する。またこの考案のヒートパイプは、ウイ
ツクが密閉管の内周面に等配れているうえに、制
御部材が変形した場合には全てのウイツクが密閉
管の中心部側に等しく移動させられるので、ヒー
トパイプに方向性が生じず、したがつて設置姿勢
に制約がない。

実施例 つぎにこの考案の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図ないし第３図はこの考案の一実施例を示
す模式図であつて、金属製密閉管１の内周面に金
網等からなるウイツク２が接触離隔自在に配置さ
れており、そのウイツク２の内周側には、両端部
をウイツク２の内周面に固着したＶ字状をなす複
数の制御部材３と、ウイツク２を前記密閉管１の
内周面に押圧するように作用するコイルバネ４
と、ウイツク２の移動基準となる固定部材として
のワイヤ７とが配置されている。ここで前記ウイ
ツク２は、第３図に示すように円弧状断面でかつ
密閉管１の軸長とほぼ等しい長さを有するもので
あり、密閉管１の内部には複数（図示の例では４
本）のウイツク２が所定の間隔をあけて等配され
ている。また前記制御部材３は、線状もしくは棒
状の形状記憶合金を所定の温度で鋭角に屈曲させ
て熱処理しかつその温度以下で拡げたものであつ
て、加熱昇温されることにより元の形状に復元す
るよう構成されている。さらに前記コイルバネ４
の弾性力は、前記制御部材３の復元力よりも小さ
くかつ低温度における制御部材３の応力よりも大
きく設定されている。さらにまたワイヤ７は密閉
管１の両端部に固定して密閉管１およびウイツク
２の中心部付近に張設されている。そしてこのワ
イヤ７に、前記制御部材３が密閉管１の長手方向
にフリーで密閉管１の半径方向の動きを阻止され
るよう取付けられ、また同様にコイルバネ４の中
央部付近がワイヤ７に取付けられている。

以上のように構成されたヒートパイプの一端部
は、外部から与えられた熱Ｑによつて作動流体が
蒸発する蒸発部Ａとされ、かつ他端部は気相の作
動流体が熱Q′を放出して凝縮液化する凝縮部Ｂ
とされ、さらにこれら蒸発部Ａと凝縮部Ｂとの間
が熱の出入のない断熱部Ｃとされている。

つぎに上記のように構成したヒートパイプの作
用について説明する。

前記密閉管１の内部温度が制御部材３を形成す
る形状記憶合金の変態温度以下の状態では、ウイ
ツク２がコイルバネ４の弾性力によつて密閉管１
の内周面に密着している。この状態で適宜の外部
熱源（図示せず）から密閉管１の蒸発部Ａに熱Ｑ
を加えることによつて、蒸発部Ａの温度が上昇し
て作動流体が蒸発・気化し、その結果蒸発部Ａの
蒸気圧力が凝縮部Ｂの蒸気圧力よりも高くなるた
めに、作動流体の蒸気が蒸発部Ａから断熱部Ｃを
経て凝縮部Ｂに至る。そして凝縮部Ｂに到達した
蒸気は、その顕熱および潜熱を適宜の外部吸熱限
（図示せず）に伝達して凝縮・液化する。その場
合液相の作動流体は、ウイツク２が密閉管１の内
周面に密着しているからウイツク２に浸透する。
そして凝縮部Ｂにおける作動流体液圧が蒸発部Ａ
における作動流体液圧より高く、かつウイツク２
によつて毛細管圧力が生じるから、液相の作動流
体は、ウイツク２の内部を凝縮部Ｂから断熱部Ｃ
を経て蒸発部Ａに還流する。この過程が繰返され
ることにより外部熱源から外部吸熱源へ熱Q′を
継続して輸送することができる。

ところで密閉管１の内部温度が特定温度（すな
わち前記形状記憶合金の変態温度）以上になる
と、ら第２図および第３図に示すように制御部材
３を形成している形状記憶合金の特性による復元
力がコイルバネ４弾性力よりも大きくなり、その
結果、ウイツク２がワイヤ７を中心にして集ま
り、密閉管１の内周面から離れる。したがつて液
相作動流体の還流が阻止されるので、ヒートパイ
プは不活動状態になる。

また密閉管１の内部温度が低下すれば、前記コ
イルバネ４の弾性力に対して制御部材３の応力が
小さくなるために、ウイツク２が密閉管１の内周
面に密着させられ、その結果、上記ヒートパイプ
は活動状態となる。

第４図ないし第６図はこの考案の他の実施例を
示す模式図であつて、ここに示すヒートパイプは
ウイツク２を密閉管１の内周面に接触・離隔させ
る制御部材として二方向性形状記憶合金を用いた
ものである。すなわち密閉管１およびウイツク２
の内部中心付近に密閉管１の両端部に固定された
ワイヤ７が設けられており、またウイツク２は、
密閉管１の内周面に全く固定されておらず、二方
向性形状記憶合金素子としてのコイル６を介して
ワイヤ７に、密閉管１の内周面と接触離隔可能に
配置されている。他方、コイル６は中央付近をワ
イヤ７にも取付けられている。

ここに示すヒートパイプでは、第１の変態温度
以下において二方向性の形状記憶効果によりコイ
ル６が、密閉管１の内周面にウイツク２を接触さ
せる。この状態では、適宜の外部熱源から密閉管
１の蒸発部Ａに熱を加えることにより、ウイツク
２に浸透している作動流体が蒸発し、その蒸気が
ウイツク２の内周側を蒸発部Ａから断熱部Ｃを経
て凝縮部Ｂに流れ、そこにおいて前記蒸気はその
顕熱および潜熱を適宜の外部吸熱源に伝えること
により密閉管１の内周面で凝縮液化する。その液
相作動流体がウイツク２に浸透してウイツク２の
毛細管現象によつて凝縮部Ｂから蒸発部Ａに還流
される。他方、第２の変態温度以上になると、二
方向性の形状記憶効果によりコイル６が収縮し、
全てのウイツク２が密閉管１の内周面から離隔
し、その結果凝縮部Ｂの内周面に付着した液相作
動流体がウイツク２に浸透しなため、液相作動流
体の還流が阻止され、ヒートパイプは不活動状態
になる。

なお、前記ワイヤ７を丸棒に替えた構成として
もよい。

考案の効果 以上の説明から明らかなようにこの考案の制御
形ヒートパイプによれば、形状記憶合金製の制御
部材によつてウイツクを密閉管の内周面から離隔
させて作動液の浸透を阻止するよう構成したか
ら、制御部材が設定温度で確実に形状を替えるた
めに、熱輸送の停止を確実に行なうことができ、
しかも従来の弁を用いた制御形ヒートパイプより
も簡単な構成とすることができる。またこの考案
の制御形ヒートパイプは、円弧状断面でかつ密閉
管とほぼ等しい長さの複数のウイツクを密閉管の
内周面に等配し、かつ全てのウイツクを密閉管の
中心側に移動させてその内周面から離隔させるよ
う構成したので、制御部材が動作する前後におい
てヒートパイプに方向性が生じず、したがつてヒ
ートパイプの設置姿勢に制約が生じず、設置の自
由度を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す模式的な断
面図、第２図はその不活動状態を示す第１図同様
の断面図、第３図は第２図の縦断面図、第４図は
この考案の他の実施例を示す模式的な断面図、第
５図はその不活動状態を示す第４図同様の断面
図、第６図は第５図の縦断面図である。 １……密閉管、２……ウイツク、３……（形状
記憶合金製の）制御部材、４……コイルバネ、６
……（形状記憶合金製の）コイル、７……ワイ
ヤ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 毛細管圧力を生じるウイツクと蒸発および凝縮
   を行なう作動流体とが密閉管の内部に設けられた
   ヒートパイプにおいて、前記ウイツクが円弧状断
   面でかつ密閉管とほぼ等しい長さを有するととも
   に、その複数のウイツクが密閉管の内周面に沿つ
   て所定の間隔をあけかつ密閉管の半径方向に移動
   して密閉管の内周面に接触・離隔可能に等配さ
   れ、また密閉管の中心部に固定部材が設けられ、
   さらに予め設定した温度で形状を変える形状記憶
   合金製制御部材が前記ウイツクと固定部材との間
   に設けられてなり、予め設定した温度で全てのウ
   イツクが前記制御部材によつて密閉管の内周面か
   ら中心側に離隔されるよう構成されていることを
   特徴とする形状記憶合金を用いた制御形ヒートパ
   イプ。