JPS6324385Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案はヒートパイプに関するもので、特に
高い位置から低い位置に向けて熱を輸送する所謂
トップヒートモードでの使用が可能なヒートパイ
プに関するものである。

従来技術 周知のように、従来一般のヒートパイプは密閉
管の内部に金属網や多孔質焼結金属等からなるウ
イツクを配置するとともに、作動流体を封入した
構成であつて、加熱部において熱せられて蒸発し
た作動流体が、蒸気圧の低い冷却部に流れて放
熱・凝縮することにより、作動流体の潜熱として
熱を輸送し、かつウイツクによつて生じる毛細管
圧力によつて液相作動流体を加熱部に還流させる
ものであり、したがつて銅等の金属に比較して数
十倍ないし百数十倍の熱伝導率を有している。

しかるに、従来のヒートパイプは毛細管圧力に
よつて液相作動流体を還流させるものであるか
ら、ヒートパイプを鉛直方向に沿つて立て、ある
いは傾斜させ、かつその上端部を加熱部とすると
ともに下端部を冷却部とした使用態様すなわちト
ツプヒートモードでは、加熱部と冷却部との高低
差が数十cmを越えた場合、加熱部と冷却部との間
における液相作動流体の水頭差がウイツクによる
毛細管圧力より大きくなつてしまうので、液相作
動流体が加熱部に還流しなくなり、結局熱輸送を
行なえなくなる欠点があつた。

そのため従来、比較的短いヒートパイプを同一
軸線上に複数本接続することにより液相作動流体
の還流すべき高さを低くすると同時に、熱輸送し
得る高さを高くする技術が提案されている。しか
しながらヒートパイプを接続した場合、その接続
部での各ヒートパイプ間の熱授受は、それぞれの
外装体すなわちコンテナを介した熱伝達によつて
行なうことになるから、その部分での熱伝達抵抗
が大きく、全体としての熱輸送能力が低下する問
題があつた。

上述した問題を解消するために、例えば特開昭
55−131692号公報に記載されているように、外部
動力によつて液相作動流体を加熱部に還流させる
ことが考えられるが、液相作動流体を還流させる
ポンプ等の外部動力源を単に設けて駆動した場合
には、その外部動力源の仕事量が、ヒートパイプ
によつて輸送する熱量すなわちヒートパイプによ
る仕事量より多くなり、その結果ヒートパイプを
用いる本来の意義を没却するおそれがある。

考案の目的 この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、加熱部が冷却部よりも高い位置にあつて両者
の高低差が相当大きい場合であつてもエネルギ効
率を損うことなく熱輸送することのできるヒート
パイプを提供することを目的とするものである。

考案の構成および作用 この考案は、作動流体を封入した密閉管のう
ち、冷却部とされる低い位置にある端部内に溜つ
た液相作動流体を加熱部とされる高い位置にある
端部内に汲み上げるポンプが、密閉管の前記各端
部に連通して設けられるとともに、前記冷却部内
の液相作動流体の量が予め設定した一定量以上に
なることによりその液相作動流体によつてオン動
作されて前記ポンプを起動するスイツチ手段が設
けられていることを特徴とするものである。した
がつてこの考案では、熱輸送量の増大に伴つて冷
却部へ流動して凝縮液化する作動流体が増えるに
従い、冷却部内の液相作動流体の量が増えるから
スイツチ手段がオン動作し、その結果液相作動流
体をポンプによつて加熱部に供給する。また逆
に、輸送熱量が低下すると、それまでのポンプが
動作していたことにより、冷却部内での液相作動
流体の量が減るから、スイツチ手段がオフとなつ
てポンプが停止し、その結果熱部への液相作動流
体の供給が止まる。

実施例 以下この考案の実施例を添付の図面を参照して
説明する。

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示
す略解図であつて、ここに示すヒートパイプは水
等の導電性のある流体を作動流体１とするととも
に、その作動流体１を封入した密閉管２の外部に
ポンプ３を設けた構成である。すなわち密閉管２
はほぼ鉛直方向に向けて設置されており、その内
周面に溝や金属網からなるウイツク４が設けられ
るとともに、底部にある程度の深さまで溜る量の
作動流体１が密閉管２内に封入されている。また
ポンプ３はモータ５によつて駆動される構成であ
つて、その吸込口が前記密閉管２の下端部内に連
通され、かつ吐出口が密閉管２の上端部内に連通
されている。さらに密閉管２の下端部内に、上下
方向において対向する１対の接点６ａ，６ｂがス
イツチ手段として配置されており、その接点６
ａ，６ｂのうち下側の接点６ａは常時液相作動流
体１内に浸漬し、かつ上側の接点６ｂは液相作動
流体１の液面が下がつた場合、液相作動流体１の
上方に露出するよう設定されている。そしてその
接点６ａ，６ｂは前記モータ５および電源７に対
し直列に接続されている。さらにまた前記密閉管
２の上端側の所定長さの部分は、熱Ｑを与えられ
る加熱部Ｈとされ、かつ下端側の所定長さの部分
は、熱Ｑを奮う冷却部Ｃとされている。

したがつて上記構成のヒートパイプでは、加熱
部Ｈへの入熱量が増えれば、蒸発気化して冷却部
Ｃに流れかつ放熱・凝縮する作動流体の量が増え
るが、ウイツク４による毛細管圧力が加熱部Ｈと
冷却部Ｃとの間での液相作動流体１の水頭差より
も小さいため、ウイツク４によつては液相作動流
体１が加熱部Ｈへ充分還流せず、そのため冷却部
Ｃでの液相作動流体１の量が次第に増える。その
結果液相作動流体１の量が例えば第１図に示す程
度に達すると、前記各接点６ａ，６ｂが液相作動
流体１を介して導通し、それに伴つてモータ５が
起動されるから、冷却部Ｃ内の液相作動流体１が
ポンプ３によつて加熱部Ｈ内に汲み上げられる。
また加熱部Ｈへの入熱量が少なくなると、冷却部
Ｃへ流れて凝縮液化する作動流体の量が減少する
から、冷却部Ｃ内における液相作動流体１の液面
が第２図に示すように低下する。すると、各接点
６ａ，６ｂが非導通状態となるために、モータ５
およびポンプ３が停止し、その結果加熱部Ｈに対
する液相作動流体１の供給が止まる。このように
第１図および第２図に示すヒートパイプでは、ポ
ンプ３によつて液相作動流体１を加熱部Ｈに還流
させるから、加熱部Ｈと冷却部Ｃとの高低差が相
当大きくても何ら支障なく熱輸送を行なうことが
できる。また加熱部Ｈに対する入熱量の多寡に伴
う冷却部Ｃ内における液面の上下によつてポンプ
３を起動・停止させるから、必要時にのみポンプ
３を駆動することになり、したがつてエネルギー
効率を良くすることができる。

なお、上述した実施例において、加熱部Ｈに対
する入熱量が少ない場合においてもウイツク４を
介した加熱部Ｈへの液相作動流体１の還流が生じ
ないから、冷却部Ｃ内での液面が次第に上昇す
る。したがつて入熱量が少ない場合であつても冷
却部Ｃ内の液面が上昇して接点６ａ，６ｂが導通
すれば、ポンプ３が動作して液相作動流体１を加
熱部Ｈへ汲み上げることになる。

第３図および第４図はこの考案の他の実施例を
示す略解図であつて、ここに示すヒートパイプ
は、非導電性の流体例えばフロンを作動流体１と
したものであり、それに伴つてスイツチ手段をフ
ロート８ａと固定接点８ｂとによつて構成したも
のである。すなわちフロート８ａは導電性材料に
よつて液相作動流体１の比重以下の比重に形成し
たものであつて、冷却部Ｃ内に設けた筒状のガイ
ド９内を液相作動流体１の液面と共に上下動する
よう構成されており、ガイド９の上端部付近に固
定接点８ｂが設けられている。そしてこれらフロ
ート８ａおよび固定接点８ｂがモータ５および電
源７に対して直列に接続されている。なお、加熱
部Ｈに対する液相作動流体１の還流は専らポンプ
３によつて行なうから、第３図および第４図に示
すヒートパイプでは、加熱部Ｈの内周面にのみウ
イツク４を設け、そのウイツク４によつて加熱部
Ｈの内周面全体へ作動流体を分散供給するよう構
成してある。

したがつて第３図および第４図に示す構成のヒ
ートパイプにあつても、冷却部Ｃ内の液相作動流
体１の量が増えることにより、フロート８ａと固
定接点８ｂとが第３図に示すように接触し、それ
に伴つてポンプ３がモータ５によつて駆動され
る。また逆に冷却部Ｃ内での液面が下がれば、第
４図に示すようにフロート８ａが固定接点８ｂか
な離れるから、モータ５およびポンプ３が停止す
る。すなわち第３図および第４図に示す構成であ
つても、前述した実施例におけるヒートパイプと
同様に、加熱部Ｈと冷却部Ｃとの高低差が相当大
きい場合にも何ら支障なくかつエネルギー効率良
く熱輸送を行なうことができる。

第５図はこの考案の他の実施例を示す図であつ
て、ここに示すヒートパイプは、ポンプ３および
モータ５をも密閉管２内に収納し、その他は第３
図および第４図に示す構成と同様に構成したもの
である。このような構成のヒートパイプであつて
も、その構成から明らかなように、前述した実施
例におけるヒートパイプと同様な効果を得ること
ができる。

考案の効果 以上説明したようにこの考案のヒートパイプに
よれば、ポンプによつて液相作動流体を冷却部か
ら加熱部に還流させるから、加熱部が冷却部より
高い位置にあつてかつ両者の高低差が相当大きい
場合であつても、液相作動流体を充分に加熱部に
還流させて何ら支障なく熱輸送を行なわせること
ができ、しかも輸送熱量に応じて液量が変化する
冷却部内の液相作動流体によつてスイツチ手段を
オン・オフ動作させ、もつてポンプを起動・停止
する構成であるから、必要時にのみ液相作動流体
を加熱部へ強制還流させることになり、したがつ
て不必要にポンプを駆動しないから、エネルギー
効率良くトツプヒートモードでの熱輸送を行なわ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の一実施例を示
す略解図であつて第１図は接点が導通している状
態を示し、第２図は接点が導通していない状態を
示し、第３図および第４図はこの考案の他の実施
例を示す略解図であつて、第３図はフロートが固
定接点に接触している状態を示し、第４図はフロ
ートが固定接点から離れている状態を示し、第５
図はこの考案の更に他の実施例を示す略解図であ
る。 １……作動流体、２……密閉管、３……ポン
プ、６ａ，６ｂ……接点、８ａ……フロート、８
ｂ……固定接点、Ｃ……冷却部、Ｈ……加熱部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 熱を与える一端部を高くかつ熱を奮う他端部を
   低くした密閉管の内部に、加熱蒸発しかつ放熱凝
   縮することにより潜熱として熱を輸送する作動流
   体を封入するとともに、密閉管の内面のうち少な
   くとも前記一端部側の内面にウイツクを設け、さ
   らに前記密閉管の低い位置にある前記他端部内に
   溜つた液相作動流体を高い位置にある前記一端部
   内に汲み上げるポンプを、密閉管の各端部内に連
   通させて設けたヒートパイプにおいて、 前記密閉管の他端部内における液相作動流体の
   量が予め定めた一定量以上になることによりその
   液相作動流体によつてオン動作させられるスイツ
   チ手段が密閉管の内部に設けられ、そのスイツチ
   手段のオン動作によつて前記ポンプが起動される
   よう構成したことを特徴とするトツプヒート用ヒ
   ートパイプ。