JPS63503323A - 作動媒体の流れ調整装置 - 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】 作動媒体の流れ調整装置 本発明は、ヒートパイプ内における熱の移動の調整をヒートパイプ内に収容され ている作動媒体によって行なう装置に関する。この種のし−トパイプは、熱−放 出凝縮器要素、熱−吸収蒸発器要素および前記２つの要素を結合する連結導管と からなる。調整手段は、ヒートパイプの内面上に形成されるバルブシートとこの バルブシートと協働するバルブボデーとを有し、そしてこのバルブボデーはこの バルブボデーと前記バルブシートの間に形成されるバルブ開口部を開口あるいは 閉塞する。形状記憶合金からなる部材がバルブボデーに連結されかつこの部材は 予め設定された温度に達するとその形状を変更するよう構成されていてそしてこ のように形状を変更スルことにより、バルブボデーにバルブ開口部を閉塞あるい は開口せしめる。

この種の従来のし−トパイブは、バルブの正確な閉塞ならびに開口位置を設定で きないという不利を有する。従来技術の構成の１つの例はスウェーデン国特許第 ５８０１０３３−８号公報に開示される装置である。ここに示される装置は、バ ルブフランジを構成するパイプを有し、そして前記バルブフランジは凝縮器要素 の内部環状部分に対して封止状に着座されるよう構成されている。バルブの開口 並びに閉塞動作はバルブを構成するパイプの膨張ならびに収縮と、構成部品が熱 膨張係数の異なる材料から形成されている凝縮器要素の膨張ならびに収縮とによ って制御される。このような構成であるので、バルブは、一方の部分である凝縮 器要素が他方の部分であるパイプより大きく膨張する際に、温度変化の結果とし て開口あるいは閉塞される。しかしながら、このような構成は正確な開口あるい は閉塞動作を設定するものではなく、したがって、ヒートパイプ内部における熱 の流れに対する充分に正確な調整はこのような従来技術によっては達成不可能で ある。

スウェーデン国特許第８５０’１０３３−８号公報に開示される構成において、 遭遇する別の問題は、所望の封止効果がバルブとこれに対応するシートの間で達 成されるためには、極めて入念でかつ複雑な製造ならびに組立工程を必要とする ことである。バルブならびにシートは、双方ともに凝縮器要素に固定されるので 、これら要素の空間的相互関係は、バルブ開口部の閉塞を所望の温度で確実に行 なわせるようにするためには、完全な正確さが要求される。このような構成にお いては、閉塞温度は、低温状態下におけるバルブの対応シートからの間隙に全面 的に依存する。比較的小さい動きが過程中には行われるので、このような構成の ヒートパイプに対しては極度に高精度の組立が必要とされる。

本発明の目的は、以上概述した問題点を簡単でかつ経済的に有利な手段で除去す ることにある。この目的は、形状記憶合金からなる手段を用いてバルブを開口あ るいは閉塞することによって達成される。形状記憶合金は、この合金が特定の温 度下で変形する間の２つのことなる形状をこの合金に”記憶“させる特性を付与 した金属合金である。二九によって形状記憶合金は、温度の変化に対応して比較 的大きくかつ正確な動きを発生することが可能となる。このことは１つの有利な 大きな特徴であり、バルブの開口あるいは閉塞動作の制御が従来可能であったよ りずっと正確かつ確実に行なわせることを可能とする。バルブの動きが比較的大 きいので、この動きの全部が用いられる必要がなく、この動きの一部分はバルブ がその作動の毎に完全に閉塞されることを確実にするために消費される。形状記 憶合金部材がうす巻きばね形状である場合には、ばね圧による閉塞動きがバルブ の充分な閉塞効果を確保する。

本発明に係る好適な一実施例につき以下添付図面を参照しながら詳細に説明する 。ここで、第１図は本発明に係る調整装置を有するヒートパイプの縦断面図、第 ２図は第１図のＩ−Ｉ線断面図、第３図はヒートパイプの使用を説明する略図で ある。

第１図に示すヒートパイプは、熱吸収を増大するためのフィン２を有する蒸発器 要素１と、凝縮器要素３とおよび前記２つの要素を結合する連結導管４とからな る。凝縮器要素３はその内部にバルブを収納するバルブハウジングを形成する。

バルブはチューブ形状のバルブボデー５とバルブシート６を有し、このバルブシ ートは凝縮器要素３の吐出口を形成して連絡導管４へ開口する。チューブ状バル ブボデー５はその下部部分にバルブシート６に封止状に当接するよう構成された 封止面を有すると共に、また上向きの開口端部を有し、この開口端部は作動媒体 をその蒸発状態において蒸発器要素１から凝縮器要素３へ通過させる。さらに、 バルブボデー５はその下端部に横方向フランジ７を有し、このフランジの上面に はうす巻きばね８が固定される。後者は形状記憶合金からなり予め設定された温 度に到達すると固有の形状に変形する能力を有する。うす巻きばね８の上端部は ワッシャー９に固定され、一方このワッシャーは凝縮器要素３に固定される。ワ ッシャー９はその外周端部に沿っていくつかの透口１０を有し、この透口は凝縮 された作動媒体を凝縮器要素３の上部部分から下部部分へ容易に通過させる。

このようなヒートパイプは、例えば、自動車において第３図に示すように、自動 車の排気管１１内の排気ガスのような高温媒体から、自動車からの冷却系１２内 の冷却水のような低温媒体へ熱を移動し、自動車の客室内へ追加の熱を供給する 目的のために使用される。この場合には、ヒートパイプの蒸発器要素１は排気管 １１内に配置され凝縮器要素３は冷却系１２内に配置される。

ヒートパイプは次のように作動する。高温の排気ガスが蒸発器要素１を硫過する と、蒸発器要素内に液相で収納されている、通常は水である作動媒体が蒸発され 、そして蒸気は連絡導管４を通過してバルブボデー５内を上昇してそして凝縮器 要素３内へ流出する。蒸気は凝縮器要素３の内面状に凝縮水となって付着し、次 いでワッシャー９内に形成された透口１０を流過し、バルブシート６とバルブボ デーの封止面との間に設定された隙間開口を流過し、そして連絡配管４の内面に 沿って蒸発器要素１内へと還流し、ここにおい゛て再び蒸発される。

蒸気は、形状記憶合金からなるうす巻きばね８などのすべての構成要素を含む凝 縮器要素３を連続的に加熱する。予め設定されたその形状を変更しバルブ開口部 を閉塞する。凝縮水の蒸発器内への還流が終息されるので、蒸発もまた終息され る。この結果、凝縮器要素３はその周囲を流れる冷却媒体の冷却降下によって次 第に冷却され、凝縮器要素の温度が降下するので、形状記憶合金の温度も同様に 降下し、そして形状記憶合金はその形状が変更される温度レベルに到達する。

この結果、うす巻きばね８はその当初の形状に復元し、したがってバルブ開口部 を再び開口し、液体を蒸発器要素１内へ流過させる。これによって、蒸発器要素 内における蒸発工程が再開される。

本発明に係る調整手段はこのように蒸発ならびに凝縮工程の自動制御を行なう、 制御装置はヒートパイプ内に完全に組み込まれ、したがってヒートパイプは完全 密閉体に構成される。

このように、本発明に係る調整装置は、低温媒体すなわち冷却水が予め設定され た温度以上には決して加熱されることがなく、一方高温媒体すなわち排気ガスが 予め設定された温度以下には冷却されることがないような仕方で、ヒートパイプ 内における熱の流れを調整するのに用いられる。このように調整装置は、ヒート パイプの冷却されるすなわち凝縮器要素３からヒートパイプの加熱される部分す なわち蒸発器要素１への液の自由な流れを阻止し、これによってヒートパイプ内 における液相の作動媒体収納部分がヒートパイプの加熱されない部分に収集され る。

調整装置は、図示ならびに説明したものより異なるいくつかの方法で設計するこ とができる。凝縮液は、ヒートパイプ内において図示される位置より別のいずれ かの位置に収集することができる。前述した実施態様においては、熱の流れは加 熱される（低温）媒体の温度によって制御される。しかしながら、熱の流れを加 熱（高温）媒体の温度によって制御されることも同様に可能である。このことは 、バルブボデー５およびバルブシート６を、形状記憶合金が蒸発器要素１に隣接 して位置されるように配設することによって達成される。

形状記憶合金部材の形状はうず巻きばねの形状に限られることなく、例えば棒状 あるいはレール状に形成することができる。

補正書の写しく翻沢り提出書 昭和６３年　１月ｌＬ日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．ヒートパイプ内における熱の移動をヒートパイプ内に収容されている作動媒 体によって調整し、前記ヒートパイプは熱−放出凝縮器要素（３）と、熱−吸収 蒸発器要素（１）とおよび前記２つの要素を結合する連絡導管（４）とからなり 、前記制御手段はヒートパイプの内面上に形成されるバルブシート（６）と前記 バルブシートと協働するバルブボデー（５）を有して前記バルブボデーと前記バ ルブシートの間に形成されるバルブ開口部を開口あるいは閉塞し、形状記憶合金 からなる部材（８）がバルブボデー（５）に連結されかつこの部材は予め設定さ れた温度に達するとその形状を変更するよう構成されてこの形状の変更により、 バルブボデー（５）がバルブ開口部を開口あるいは閉塞するよう構成された装置 において、バルブボデー（５）は貫流チューブ形状に形成されていてこれを通っ て作動媒体が蒸発時に流通し、前記バルブボデーの下端部は前記凝縮器要素（３ ）の下部部分に圧接するよう構成され、前記下部部分が前記バルブシート（６） を形成し、さらに形状記憶合金からなる部材（８）はバルブボデー（５）の周囲 に配置されることを特徴とするヒートパイプ内における熱の移動を調整する装置 。
2. ２．形状記憶合金からなる部材（８）は、前記バルブボデー（５）を囲繞するう ず巻きばね（８）の形状であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のヒート パイプ内における熱の移動を調整する装置。
3. ３．前記うず巻きばね（８）の下端部はバルブボデーに固定的に取付けられ前記 ばねの上端部はバルブボデー（５）が貫通延在する貫通穴を有するワッシャー（ ９）に固定的に取付けられ、一方前記ワッシャー（９）は凝縮器要素（３）の内 面に固定的に取付けられることを特徴とする請求の範囲第２項記載のヒートパイ プ内における熱の移動を調整する装置。
4. ４．ワッシャー（８）の外周縁端部にはいくつかの透口（１０）が形成されてい て凝縮作動媒体が凝縮器要素（３）の上部部分から下部部分へ通過されることを 特徴とする請求の範囲第３項記載のヒートパイプ内における熱の移動を調整する 装置。