JPS63120875A - 排熱回収液体ポンプ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、低エネルギの排熱を動力源とする排熱回収液
体ポンプに関するものである。

［従来の技術］ 省エネルギ化は、近年の趨勢であるが、宇宙ステーショ
ン、宇宙機器に於いて省エネルギ化思想は特に顕著であ
る。

宇宙ステーション、宇宙機器等はロケットにより宇宙空
間に打上げられるので、厳しい重量制限がある。従って
、宇宙ステーション、宇宙機器の動力源となる発電シス
テムもできる限り小型にしなければならず駆動される各
種構成機器にも省エネルギ化が１段と強く要求される。

宇宙ステーション内、人工衛星内部は密閉された空間で
あるので、各種構成機器での発熱は積極的に吸収し宇宙
空間に放熱する必要があり、この目的の為冷却装置が設
けられている。

第５図は従来の冷却装置の概要を示すものであり、図中
１はコールドプレート等の冷却器を示し、冷却器１内を
流れる水等の冷媒は電動ポンプ２によって循環され、冷
媒か流れる冷却ライン３は宇宙空間に露出された放熱器
（図示せず）に接続されている。而して、冷却器１には
構成機器４が取付けられ構成機器４は冷却器１によって
冷却されている。又、構成機器４を局部的に冷却する為
には、ヒートパイプ５が用いられ、該ヒートパイプ５の
放熱部も前記冷媒によって冷却される様になっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した如く、冷却装置には冷媒循環用のポンプを必要
とするが、従来では循環用のポンプとして電動ポンプを
用いている。この電動ポンプの駆動の為には電力が必要
であり、更に電動ポンプ自体も発熱源となる。又、電動
ポンプには可動部分、可動部分の支持部、電気接点等が
多数存在し、信頼性の点で問題がある。

本発明は上記実情に鑑み、駆動の為に別途動力を必要と
せず、且信頼性の高い液体ポンプを提供しようとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ヒートパイプの放熱端にポンプケーシングを
設けると共にポンプケーシング内に内圧変化に追従して
容積変化が可能なポンプ作動体を設け、該作動体内部と
ヒートパイプとを液密に連通し、前記ポンプケーシング
には吸入、吐出ラインを逆止弁を介して接続したことを
主要部とする排熱回収液体ポンプに係るものである。

［作　　　用］ ヒートパイプが受熱するとヒートパイプ内の作動流体が
蒸発して内圧が高まり、ポンプ作動体の容積を増大せし
めて、ポンプケーシング内の液体を吐出し、ポンプ作動
体が液体によって冷却されると作動流体が凝縮して内圧
が低下してポンプ作動体の容積が減少して液体を吸入す
る。

［実　施　例］ 以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

先ず、第１図に於いてその概略を説明するとヒートパイ
プ５の放熱部に後述する液体ポンプ６を形成せしめ、冷
却ライン３の途中に該液体ポンプ６を介在させる。

該液体ポンプ６の入口側、出口側にはそれぞれ図示矢印
の如き冷媒の流れを許容する逆止弁７．８を設ける。而
して、該液体ポンプ６は下記の構成である。

第２図に於いて液体ポンプ６の構成を示すが、ポンプケ
ーシング９の内部には自由状態で、第２図に示す形状と
なるベローズ１０がポンプケーシング９との間で半径方
向に所要の間隙が残置される様に挿入され、ベローズ１
０の１端はポンプケーシング９に液密に固着されている
と共に自由端は閉塞しである。前記ヒートパイプ５の放
熱部側端はベローズ１０が固着されている側面に固定さ
れ、ヒートパイプ５の内部とベローズ１０の内部とが連
通状態となっている。又、ポンプケーシング９には冷却
ラインの吸入ライン１１、吐出ライン１２が前記した様
に逆止弁７，８を介して接続しである。

次に作動を説明する。

液体ポンプ６が第２図の状態であるとして、ヒートパイ
プ５の受熱部が構成機器４の発熱で加熱されると、ヒー
トパイプ５内の作動流体が蒸発し、蒸発替熱で発熱を吸
収する。蒸発が進行することにより蒸気圧（内圧）が増
加し、この内圧増加は第３図に示す如くベローズ１０の
体積を増加せしめる。ベローズ■０の体積増加は即ちポ
ンプケーシング９の内容積の減少である。

該ポンプケーシング９の内部には冷媒が充満しており内
容積の減少分に相当する冷媒が逆止弁８を経て冷却装置
１へ送込まれる。

ベローズ１０の体積増加により、ベローズ１０の表面積
（ベローズと冷媒との接触面積）が増大し、ベローズＩ
Ｏを介しベローズ１０内のヒートパイプ作動流体が冷却
されて凝縮する。作動流体の凝縮は内圧の減少をもたら
し、ベローズ１０の復帰力によりベローズは第２図に示
す状態に戻る。

ベローズ１０の形状復帰は即ち、ボンブケーシング９の
内容積増加であり、増加分に逆止弁７を介して冷媒がポ
ンプケーシング９内に吸入される。

而して、上記作動が繰返されて冷却器１へ冷媒の供給、
冷却ライン３の冷媒の循環が行われる。

尚、上記実施例ではベローズ自体に復帰力がある場合に
ついて述べたが、ゴム製のベローズ等を使用し復帰用の
スプリングを設ける様にしてもよく、更にベローズに限
らず内圧の変化に追従して容積変化をするポンプ作動体
であればよく、例えばダイヤプラム方式、ピストン方式
であってもよい。

次に、上記実施例ではヒートパイプ放熱部に液体ポンプ
を１個設けたが第４図に示す如く２個、或は３個以上設
けてもよい。

冷却ライン３に対し液体ポンプ６ａ、８ｂを並列に接続
し、各液体ポンプ８ａＪｂは開閉弁１３ａ、　１３ｂを
介してヒートパイプ５に連通せしめる。

該開閉弁１３ａ、　１３ｂの開閉時期をずらし、１方か
開の時は他方を閉とする。

例えば、開閉弁１３ａを閉としておけば、液体ポンプ６
ａのベローズ１０内には作動流体の上記の供給はなく、
ベローズ１０内に封じ込められた作動流体は凝縮するだ
けである。従って、ベローズ１０は確実に復帰する。又
、開閉弁Ｈｂの開時期はヒートパイプ５が充分に受熱し
、内圧がベローズ１０の体積を膨張させるだけに高じた
時とすると、ベローズ１０の膨張によって冷媒を確実に
送出できる。

尚、開閉弁１３ａ、１３ｂの開閉時期を同時に行っても
よいが、時期をずらせると冷媒の流れが平均化する。又
、開閉弁は液体ポンプを選択的に作動させる機能を有す
ると共に作動を確実化する機能をも有するので、該開閉
弁は液体ポンプが１個の場合でも用いることができるの
は勿論である。

更に、液体ポンプは３個以上設けてもよい。

液体ポンプを複数設け、開閉弁の開閉時期をずらせば、
吐出流が平均化し得ると共に開閉弁の開閉により稼動に
供する液体ポンプを選択限定することも可能である。

従って、発熱側に発熱量の変化がある場合等発熱量に応
じて液体ポンプの稼動数を選択することも可能となる。

尚、上記実施例では宇宙機器に応用した例を示したが、
地上での排熱利用ポンプとしても実施可能であることは
勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば下記の優れた効果を発揮
する。

（Ｄ　　排熱を利用して液体ポンプを駆動するので、別
途動力が必要でなく省エネルギ化が可能となる。

（ｉｉ）　　排熱量もヒートポンプを作動させる程度の
ものでなく、エネルギー密度の低い従来利用できなかっ
た排熱の利用が可能となる。

■　ポンプ作用は構成物の形状変化を利用するだけでよ
く、可動部等がないので故障率が極めて低く、信頼性が
高い。

（へ）発熱量に応じて液体ポンプは作動し、その稼動状
態が決定されるので自己制御性があり、被冷却体を過冷
却する等の心配がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体ポンプを使用した冷却装置の
概念図、第２図は該液体ポンプの説明図、第３図は同前
作動説明図、第４図は該液体ポンプを使用した本発明の
実施例の概念図、第５図は従来の液体ポンプを使用した
冷却装置の概念図である。 ５はヒートパイプ、ｅは液体ポンプ、７，８は逆止弁、
９はポンプケーシング、１０はベローズを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ヒートパイプの放熱端にポンプケーシングを設ける
   と共にポンプケーシング内に内圧変化に追従して容積変
   化が可能なポンプ作動体を設け、該作動体内部とヒート
   パイプとを液密に連通し、前記ポンプケーシングには吸
   入、吐出ラインを逆止弁を介して接続したことを特徴と
   する排熱回収液体ポンプ。 ２）ヒートパイプの放熱端部に所要数のポンプケーシン
   グを設け、各ポンプケーシング内に内圧変化に追従して
   容積変化が可能なポンプ作動体を設け、各作動体内部と
   前記ヒートパイプとを開閉弁を介して液密に連通し、前
   記各ポンプケーシングには吸入、吐出ラインを逆止弁を
   介して接続したことを特徴とする排熱回収液体ポンプ。