WO2020138077A1 - 熱輸送システム及び輸送機 - Google Patents

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悠 春木
佳司 坂川
和英 袴田
亮介 三谷
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川崎重工業株式会社
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    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a heat transportation system using a loop heat pipe, and a transportation machine including the heat transportation system.
  • loop type heat pipe that carries out high density heat transport using the phase change of the working fluid.
  • a heat transport system using such a loop heat pipe has been used for cooling electronic devices such as computers and home appliances.
  • As a loop heat pipe there is one that circulates a working fluid by utilizing capillary force and/or gravity.
  • the loop-type heat pipe has a closed loop formed by an evaporator, a condenser, a vapor pipe connecting the evaporator and the condenser, and a liquid pipe connecting the condenser and the evaporator.
  • the working fluid is enclosed in the closed loop.
  • the liquid-phase working fluid is heated by the heat transmitted from the heating element, and a part of the working fluid is changed to gas.
  • the gas-liquid two-phase working fluid moves in the steam pipe due to the pressure difference and buoyancy, and reaches the condenser.
  • the condenser the working fluid is cooled and converted into a liquid.
  • the liquid-phase working fluid is returned to the evaporator by capillary force and/or gravity. In this way, in the loop heat pipe, the working fluid circulates in the two-phase closed loop, whereby the heat is transported from the evaporator to the condenser, and the heating element thermally connected to the evaporator is cooled.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat transport system that uses a loop heat pipe and a transport machine that includes the heat transport system that is stable even when the posture of the loop heat pipe changes. It is to propose one that achieves both the heat transfer amount and the consumption of external energy.
  • a heat transport system is a heat transport system mounted on a transport aircraft, An evaporator for converting at least a part of a liquid-phase working fluid into a gas by receiving heat from a heat source, a condenser arranged above the evaporator for converting the gas-phase working fluid into a liquid, and an outlet of the evaporator.
  • a pump provided in the liquid pipe or the steam pipe, which gives a circulation driving force to the working fluid
  • An inclination sensor for detecting the inclination of the posture of the loop heat pipe A controller that controls the operation of the pump based on the inclination,
  • the working fluid in the liquid pipe flows from the condenser to the evaporator without being affected by the pump when the pump is stopped, and when the pump is operating, the working fluid is acted upon by the pump to condense. From the vessel to the evaporator. Then, the controller operates the pump when the inclination exceeds a predetermined inclination threshold, and stops the pump when the inclination is less than or equal to the inclination threshold.
  • the pump when the inclination of the posture of the loop heat pipe is equal to or less than the threshold value, that is, during steady operation, the pump is stopped and the working fluid is loop type without requiring external energy.
  • the circulation driving force of the working fluid due to gravity decreases, but the circulation driving force is applied to the working fluid by the pump so as to compensate for it.
  • the working fluid circulates stably regardless of the posture change of the loop heat pipe, so that a stable heat transport amount can be obtained.
  • the above heat transport system requires external energy to operate the pump, but the pump operates only under certain conditions and stops at other times, so compare with the case where the pump always operates. Then, the consumption of external energy can be suppressed.
  • the heat transport system of the present invention it is possible to obtain a stable heat transport amount even when the posture of the loop heat pipe changes and to suppress the consumption of external energy.
  • a heat transport system is a heat transport system mounted on a transport aircraft, An evaporator for converting at least a part of a liquid-phase working fluid into a gas by receiving heat from a heat source, a condenser arranged above the evaporator for converting the gas-phase working fluid into a liquid, and an outlet of the evaporator.
  • a pump provided in the liquid pipe or the steam pipe, which gives a circulation driving force to the working fluid An inclination sensor for detecting the inclination of the posture of the loop heat pipe, A temperature sensor for detecting the temperature of the heat source,
  • a controller for controlling the operation of the pump,
  • the working fluid in the liquid pipe flows from the condenser to the evaporator without being affected by the pump when the pump is stopped, and when the pump is operating, the working fluid is acted upon by the pump to condense. From the vessel to the evaporator.
  • the controller is When the slope exceeds a predetermined slope threshold, the pump is operated if the temperature of the heat source exceeds a predetermined first temperature threshold, and the temperature of the heat source is equal to or lower than the first temperature threshold. Stop the pump, If the slope is equal to or lower than a predetermined slope threshold, the pump is operated if the temperature of the heat source exceeds a predetermined second temperature threshold, and if the temperature of the heat source is equal to or lower than the second temperature threshold. Stop the pump.
  • the cooling capacity of the heat source by the evaporator can be stabilized.
  • external energy is required for the operation of the pump, but the pump operates only when the predetermined conditions are met and is stopped otherwise, so the pump always operates.
  • the consumption of external energy can be suppressed as compared with the case. Therefore, in the heat transport system described above, it is possible to achieve stable heat transfer characteristics even when the posture of the loop heat pipe changes, and to suppress the consumption of external energy.
  • a transport machine is characterized by including a heating element and the heat transportation system including the evaporator that evaporates the working fluid using the heating element as a heat source.
  • the working fluid circulates stably and a stable heat transport amount can be obtained regardless of the change in posture of the loop heat pipe. Therefore, such a heat transport system is suitable for cooling a heating element mounted on a transport machine whose posture changes sequentially.
  • a heat transport system using a loop heat pipe and a transport machine including the heat transport system wherein a stable heat transport amount is obtained even when the posture of the loop heat pipe is changed, and external energy It is possible to provide the one that is compatible with suppressing the consumption of
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system that employs an electric pump as the pump of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system adopting a magnetic fluid driven pump as the pump of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system adopting a tank pressure pump as the pump of FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of tilt monitoring processing in the heat transport system.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of temperature monitoring processing in the heat transport system.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a modified example of the flow of temperature monitoring processing in the heat transport system.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example in which the heat transport system is applied to an aircraft.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the heat transport system 1 shown in FIG. 1 includes a loop heat pipe 10, a pump 6 provided on the loop heat pipe 10, an inclination sensor 7, a temperature sensor 8, and a controller 9.
  • the loop heat pipe 10 is a natural circulation loop thermosiphon heat pipe.
  • the loop heat pipe 10 has a two-phase closed loop formed by the evaporator 2, the steam pipe 4, the condenser 3, and the return liquid pipe 5.
  • the non-condensable gas such as air is degassed, and then the working fluid is enclosed.
  • the working fluid is not particularly limited, and is a condensable fluid that has been conventionally used as a working fluid for heat pipes (for example, water, alcohol, ammonia, fluorocarbons, hydrofluorocarbons, hydrofluoroethers, and mixtures thereof). May be
  • the evaporator 2 includes, for example, a heat transfer plate 21 and a housing 22 in which a working fluid storage chamber 23 is formed.
  • the heat transfer plate 21 is thermally connected to the heat source 99 via, for example, thermal grease or a heat transfer sheet.
  • the heat source 99 may be, for example, a heating element such as an electronic component.
  • the working fluid in the working fluid storage chamber 23 absorbs heat from the heat source 99 via the heat transfer plate 21, and part of it boils and changes to gas. In this way, the two-phase working fluid of boiling vapor and liquid moves in the steam pipe 4 that connects the outlet of the evaporator 2 and the inlet of the condenser 3 due to the pressure difference or buoyancy, and reaches the condenser 3. ..
  • the condenser 3 is installed above the evaporator 2.
  • a cooling flow path (not shown) is formed in the condenser 3, and the two-phase working fluid radiates heat while passing through the cooling flow path and is cooled and changed to a liquid.
  • the liquid-phase working fluid descends by gravity in the liquid pipe 5 that connects the outlet of the condenser 3 and the inlet of the evaporator 2, and returns to the evaporator 2.
  • the loop heat pipe 10 described above can switch the working fluid circulation method between a passive mode and an active mode.
  • the passive mode the pump 6 is stopped and the working fluid naturally circulates in the loop heat pipe 10 by utilizing the phase change and gravity. That is, in the loop-type heat pipe 10 in the passive mode, the working fluid circulates due to the pressure difference between the heads.
  • the active mode the pump 6 is operating, and the working fluid circulates in the loop heat pipe 10 by the circulation driving force given by the pump 6 and gravity.
  • the pump 6 is provided in the liquid pipe 5 of the loop heat pipe 10, but the operation of the pump 6 becomes unstable when gas passes therethrough. Therefore, the pump 6 is reliably provided in the downstream portion of the liquid pipe 5 through which the working fluid in the liquid phase flows. It should be provided.
  • the working fluid flows into the liquid pipe 5 from the condenser 3 to the evaporator 2 without the action of the pump 6, and when the pump 6 is in operation, the working fluid receives the action of the pump 6.
  • the flow path 5a is formed so as to forcibly flow from the condenser 3 to the evaporator 2.
  • the pump 6 is defined as a device that gives a driving force (circulation driving force) flowing through the loop heat pipe 10 to the working fluid.
  • the pump 6 is not particularly limited, for example, an electric pump 6A (see FIG. 2), a magnetic fluid drive pump 6B (see FIG. 3), or a tank pressure type pump 6C (see FIG. 4) is adopted. You can Further, in the present embodiment, the pump 6 is provided in the liquid pipe 5, but the pump 6 may be provided in the steam pipe 4.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system 1 that employs an electric pump 6A as the pump 6 of FIG.
  • the electric pump 6A shown in FIG. 2 includes a casing 65 arranged in the liquid pipe 5, an impeller 66 housed in the casing 65, and an electric motor 67 for rotationally driving the impeller 66.
  • the configuration of the electric pump 6A is not limited to this, and a known electric pump may be adopted.
  • the controller 9 controls the driving and stopping of the electric motor 67, that is, the operation and stopping of the electric pump 6A. Since the stopped electric pump 6A impedes the flow of the working fluid, the liquid pipe 5 is provided with a bypass pipe 59 through which the working fluid bypasses the electric pump 6A and flows to the evaporator 2.
  • the working fluid in the liquid pipe 5 bypasses the pump 6A in the passive mode and flows through the bypass pipe 59, and is pumped to the evaporator 2 by the pump 6A in the active mode. To be done.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system 1 that employs a magnetic fluid driven pump 6B as the pump 6 of FIG.
  • the magnetic fluid driven pump 6B shown in FIG. 3 includes a heater 62 for heating the working fluid flowing through the liquid pipe 5, and an electromagnet 61 for applying a magnetic field to the working fluid flowing through the liquid pipe 5.
  • the electromagnet 61 may be a permanent magnet.
  • the controller 9 controls switching between heating and non-heating of the heater 62 and switching between application and non-application of the magnetic field by the electromagnet 61.
  • the working fluid is a temperature-sensitive magnetic fluid in which magnetic particles are dispersed in a mother liquor, and has a property that the magnetization remarkably decreases as the temperature rises in a normal temperature range.
  • a portion of the liquid pipe 5 heated by the heater 62 is referred to as a heating region, and a portion to which the magnetic field is applied by the electromagnet 61 is referred to as a magnetic field application region.
  • the downstream side portion of the magnetism applying area and the upstream side portion of the heating area overlap.
  • the side connected to the condenser 3 is the upstream side
  • the side connected to the evaporator 2 is the downstream side.
  • the non-uniform magnetic field is applied to the magnetic application region by the electromagnet 61, and the magnetic field strength in the magnetic application region is downstream of the maximum position.
  • the side is heated by the heater 62. Due to the temperature-sensitive magnetization characteristic of the temperature-sensitive magnetic fluid, the magnitude of magnetization decreases as the temperature rises, and the magnetic volume force decreases. Therefore, the working fluid in the heating region has a magnetic volume force that decreases toward the downstream side, thereby generating a driving force for flowing the working fluid to the downstream side.
  • the magnitude of the circulation driving force of the working fluid can be adjusted by the degree of heating (temperature) of the heating region.
  • the magnetic application by the electromagnet 61 and the heating by the heater 62 are stopped.
  • the working fluid flows through the liquid pipe 5 without any action from the pump 6B.
  • the electromagnet 61 is a permanent magnet
  • the heating by the heater 62 is stopped, so that the difference in the magneto-volume force between the upstream and the downstream is eliminated, and the circulation of the working fluid is stopped.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a heat transport system 1 that employs a tank pressure pump 6C as the pump 6 of FIG.
  • the tank pressure pump 6C shown in FIG. 4 includes a tank 64 provided in the middle of the liquid pipe 5, and a heater 63 provided in the liquid pipe 5 on the upstream side of the tank 64. Switching between heating and non-heating of the heater 63 is controlled by the controller 9.
  • the heater 63 heats the working fluid flowing through the liquid pipe 5.
  • a part of the working fluid is changed to gas, the working fluid containing bubbles flows into the tank 64, the pressure in the tank 64 rises, and the working fluid is forcibly flown from the tank 64 to the evaporator 2.
  • the heating by the heater 63 is stopped.
  • the working fluid flows through the liquid pipe 5 without any action from the pump 6C.
  • the tilt sensor 7 detects tilt information for measuring the tilt of the loop heat pipe 10 from a predetermined reference posture.
  • the loop heat pipe 10 since the working fluid is circulated by the action of gravity, the pressure loss due to the working fluid circulation and the head difference caused by the liquid working fluid being biased toward the condenser 3 rather than the evaporator 2 are balanced.
  • the loop heat pipe 10 is installed on a horizontal plane, and the evaporator 2 and the condenser 3 are arranged with a height difference that balances the head difference. Therefore, the reference attitude of the loop heat pipe 10 may be, for example, the attitude of the loop heat pipe 10 when the loop heat pipe 10 is installed on a horizontal plane.
  • the inclination sensor 7 may be attached to the loop heat pipe 10 itself.
  • the tilt sensor 7 may be attached to an element that behaves integrally with the loop heat pipe 10, such as a floor on which the loop heat pipe 10 is installed.
  • a sensor using an acceleration sensor or a gyro sensor is known.
  • a general transport aircraft is equipped with a tilt sensor that detects the tilt of the machine and an indicator that displays the tilt of the machine based on the detection value of the tilt sensor. Therefore, when the heat transport system 1 is mounted on a transport machine, the value of an indicator that displays the tilt of the machine body may be used as the tilt information.
  • a general transport aircraft is equipped with a controller (for example, a control stick, a steering wheel, etc.) that inputs a command to change the attitude of the aircraft. Therefore, when the heat transport system 1 is mounted on a transport aircraft, the flight control command (levitation command, dive command, descent command, turning command, etc.) of the airframe input to the controller may be used as the tilt information.
  • a controller for example, a control stick, a steering wheel, etc.
  • the temperature sensor 8 detects temperature information for measuring the temperature of the heat source 99 (that is, a cooling target) that gives heat to the evaporator 2.
  • a suitable one for measuring the temperature of the heat source 99 is selected from various kinds of known temperature sensors.
  • the controller 9 is electrically connected to the inclination sensor 7 and the temperature sensor 8 in a wired or wireless manner, and acquires detection values of these.
  • the controller 9 is electrically connected to the pump 6 in a wired or wireless manner, and controls the operation of the pump 6 by transmitting a control signal to the pump 6.
  • the controller 9 is a so-called computer, and includes, for example, an arithmetic processing unit 90a (processor) such as a microcontroller, a CPU, an MPU, a PLC, a DSP, an ASIC, or an FPGA, and a volatile or non-volatile storage device such as a ROM or a RAM. 90b and 90b (both not shown).
  • the storage device 90b stores programs executed by the arithmetic processing device, various fixed data, and the like.
  • the arithmetic processing device 90a reads out and executes software such as a program stored in the storage device 90b, thereby performing processing for realizing the above-described functional units.
  • the controller 9 may execute each process by centralized control by a single computer, or may execute each process by distributed control by cooperation of a plurality of computers.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the tilt monitoring process by the controller 9.
  • the tilt monitoring unit 91 of the controller 9 acquires the tilt information from the tilt sensor 7 (step S1).
  • the inclination monitoring unit 91 monitors the inclination of the loop heat pipe 10 by comparing the acquired inclination with a predetermined inclination threshold (step S2).
  • the inclination threshold may be set based on the allowable range of the decrease in the heat transfer performance of the loop heat pipe 10.
  • dryout a phenomenon in which the working fluid does not return to the evaporator 2 eventually occurs, and heat transfer stops.
  • the inclination threshold value may be set so that such a dryout does not occur.
  • the inclination threshold is a value specific to the loop heat pipe 10, and is a design value of the loop heat pipe 10 (that is, the structure of the evaporator 2 and the condenser 3, and the height of the evaporator 2 and the condenser 3 in the standard posture). Based on the difference, the length and diameter of the steam pipe 4 and the liquid pipe 5, the amount of working fluid filled, etc.), it is determined in advance by experiment or simulation and is set in the controller 9.
  • ⁇ Steady state heat transport system 1 is in passive mode. If the inclination of the loop heat pipe 10 is less than or equal to the inclination threshold (NO in step S2), the heat transport system 1 is set to the passive mode, and the pump 6 is stopped (or stopped) (step S3). On the other hand, if the inclination of the loop heat pipe 10 exceeds the inclination threshold value (YES in step S2), the heat transport system 1 is set to the active mode, and the pump 6 is operated (or the operation is maintained) (step). S4). Specifically, the inclination monitoring unit 91 outputs a signal for operating the pump 6 to the pump control unit 93 when the inclination exceeds the inclination threshold value.
  • the pump 6 may apply a circulation driving force to the working fluid so that the circulating flow rate of the working fluid is maintained at a predetermined value.
  • the inclination monitoring unit 91 returns the process to step S ⁇ b>1, continues to monitor the inclination of the loop heat pipe 10, and when the calculated inclination becomes less than or equal to the inclination threshold, sends a signal to the pump control unit 93 to stop the pump 6. Output.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of temperature monitoring processing by the controller 9.
  • the inclination monitoring process and the temperature monitoring process described above may be performed in parallel, or one of the processes may be prioritized.
  • the temperature monitoring unit 92 of the controller 9 acquires the temperature information of the heat source 99 from the temperature sensor 8 (step S11), and obtains the temperature of the heat source 99 based on the acquired temperature information (step S12). ..
  • the temperature monitoring unit 92 performs the above steps S11 and S12 to acquire the temperature of the heat source 99 from the temperature sensor 8. May be merged as.
  • the temperature monitoring unit 92 monitors the temperature of the heat source 99 by comparing the temperature of the heat source 99 with a predetermined temperature threshold value (step S13).
  • ⁇ Steady state heat transport system 1 is in passive mode. If the temperature of the heat source 99 is equal to or lower than the temperature threshold value (NO in step S13), the heat transport system 1 is set to the passive mode, and the pump 6 is stopped (or the stop is maintained) (step S14). On the other hand, if the temperature of the heat source 99 exceeds the temperature threshold value (YES in step S13), the heat transport system 1 is set to the active mode and the pump 6 is operated (or operation is maintained) (step S15). Specifically, the temperature monitoring unit 92 outputs a signal for operating the pump 6 to the pump control unit 93 when the acquired temperature exceeds the temperature threshold value. The temperature monitoring unit 92 returns the process to step S11 to continue monitoring the temperature of the heat source 99, and outputs a signal for stopping the pump 6 to the pump control unit 93 when the obtained temperature is equal to or lower than the temperature threshold value.
  • the heat transport system 1 is arranged above the evaporator 2 and the evaporator 2 that changes at least a part of the liquid-phase working fluid into gas by receiving heat from the heat source 99.
  • a condenser 3 for converting a working fluid in a vapor phase into a liquid
  • a vapor pipe 4 connecting an outlet of the evaporator 2 and an inlet of the condenser 3, and an outlet of the condenser 3 and an inlet of the evaporator 2.
  • a loop-type heat pipe 10 including a liquid pipe 5 in which a working fluid is sealed, a pump 6 provided in the liquid pipe 5 or the steam pipe 4 for giving a circulating driving force to the working fluid, and a posture of the loop-type heat pipe 10.
  • the working fluid in the liquid pipe 5 flows from the condenser 3 to the evaporator 2 without the action of the pump 6 when the pump 6 is stopped, and receives the action of the pump 6 when the pump 6 is in operation. Forced flow from 3 to evaporator 2.
  • the controller 9 operates the pump 6 when the inclination exceeds a predetermined inclination threshold, and stops the pump 6 when the inclination is less than or equal to the inclination threshold.
  • the controller 9 includes a storage device 90b that stores the tilt monitoring program and the tilt threshold and an arithmetic processing device 90a that executes the tilt monitoring program, and the tilt monitoring program causes the arithmetic processing device 90a to have a predetermined tilt.
  • the tilt monitoring program causes the arithmetic processing device 90a to have a predetermined tilt.
  • the pump 6 when the inclination of the posture of the loop heat pipe 10 is less than or equal to the threshold value, that is, during steady operation, the pump 6 is stopped and the working fluid does not require external energy. Goes around the loop heat pipe 10.
  • the circulation driving force of the working fluid due to gravity decreases, but the circulation driving force is applied to the working fluid by the pump 6 so as to compensate for it. In this way, in the heat transport system 1, the working fluid circulates stably regardless of the change in the posture of the loop heat pipe 10, so that a stable heat transport amount can be obtained.
  • the heat transport system 1 may further include a temperature sensor 8 that detects the temperature of the heat source 99 that gives heat to the working fluid of the evaporator 2.
  • the controller 9 acquires the temperature of the heat source 99 from the temperature sensor 8, operates the pump 6 when the temperature exceeds a predetermined temperature threshold, and stops the pump 6 when the temperature is equal to or lower than the temperature threshold.
  • the driving force is applied to the working fluid by the pump 6 so as to compensate for the insufficient circulation flow rate.
  • the circulation flow rate of the working fluid is increased, and the heat transport amount of the heat transport system 1 can be increased.
  • the heat transfer characteristic of the heat transport system 1 can be improved, and the heat source 99 can be reliably cooled to a desired temperature.
  • the pump 6 is the electric pump 6A provided in the liquid pipe 5, and the liquid pipe 5 bypasses the pump 6 to supply the working fluid.
  • a drain bypass tube 59 may be included. ..
  • the working fluid is a temperature-sensitive magnetic fluid
  • the pump 6B is a magnet that applies a non-uniform magnetic field to the working fluid flowing through the liquid pipe 5.
  • 61 and a heater 62 that heats the working fluid magnetized by applying a magnetic field.
  • the stopped pump 6B does not act on the working fluid flowing through the liquid pipe 5 in which the pump 6B is installed. Therefore, compared with the case where the bypass pipe 59 that bypasses the pump 6A is provided, the pressure loss can be suppressed, and as a result, the heat transfer characteristics of the heat transport system 1 can be improved. Further, the working fluid does not come into direct contact with the magnet 61 and the heater 62, and since there is no mechanical drive unit, maintenance is easy and durability is high. In addition, the pump 6B having the above-mentioned configuration saves electric power as compared with the case where an electric pump is used.
  • the pump 6C includes the tank 64 provided in the middle of the liquid pipe and the inside of the tank 64 or the upstream side of the flow of the working fluid from the tank 64. And a heater 63 provided in the above, and a circulation driving force may be given to the working fluid by the pressure of the steam generated by the heating of the heater 63.
  • the stopped pump 6C does not act on the working fluid flowing through the liquid pipe 5 in which the pump 6C is installed. Therefore, compared with the case where the bypass pipe 59 that bypasses the pump 6A is provided, the pressure loss can be suppressed, and as a result, the heat transfer characteristics of the heat transport system 1 can be improved. Further, since the pump 6C does not include a drive unit, maintenance is easy and the pump 6C has a long life.
  • the inclination monitoring process and the temperature monitoring process may be performed independently in the heat transport system 1, but by combining these processes, the heat transport amount of the loop heat pipe 10 can be more economically achieved. It is possible to stabilize the cooling capacity of the heat source 99 by the evaporator 2.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a modified example of the flow of tilt monitoring processing by the controller 9. It should be noted that the storage unit of the controller 9 stores the inclination threshold value, the first temperature threshold value, and the second temperature threshold value in advance.
  • the tilt monitoring unit 91 of the controller 9 acquires the tilt information from the tilt sensor 7 (step S31).
  • the inclination monitoring unit 91 monitors the inclination of the loop heat pipe 10 by comparing the acquired inclination with a predetermined inclination threshold (step S32).
  • the inclination monitoring unit 91 acquires the temperature of the heat source 99 from the temperature sensor 8 (step S33), and determines the temperature of the heat source 99 and the predetermined first value. It is compared with the temperature threshold of (step S34). If the temperature of the heat source 99 exceeds the first temperature threshold value (YES in step S34), the inclination monitoring unit 91 outputs a signal for operating the pump 6 to the pump control unit 93 (step S35), and the process is performed. Return to step S31.
  • step S34 If the temperature of the heat source 99 is equal to or lower than the first temperature threshold value (NO in step S34), the inclination monitoring unit 91 outputs a signal for stopping the pump 6 to the pump control unit 93 (step S36), and the process is step S31. Return to.
  • the inclination monitoring unit 91 acquires the temperature of the heat source 99 from the temperature sensor 8 (step S37), and determines the temperature of the heat source 99 and the predetermined value.
  • the temperature threshold value of 2 is compared (step S38). If the temperature of the heat source 99 exceeds the ninth temperature threshold value (YES in step S38), the inclination monitoring unit 91 outputs a signal for operating the pump 6 to the pump control unit 93 (step S39), and the process is performed. Return to step S31.
  • the inclination monitoring unit 91 outputs a signal for stopping the pump 6 to the pump control unit 93 (step S40), and the process is performed. Return to S31.
  • the heat transporting capacity is lower than when the inclination is equal to or smaller than the inclination threshold, and therefore, when the temperature of the heat source 99 is lower than that in the latter case,
  • the circulation driving force may be assisted by the pump 6 to enhance the heat transport capacity. Therefore, it is desirable that the first temperature threshold value is equal to or lower than the second temperature threshold value. As a result, the pump 6 can be operated before the circulation driving force of the working medium is reduced and the heat source 99 is insufficiently cooled, so that an excessive temperature rise of the heat source 99 can be prevented.
  • the controller 9 of the heat transport system 1 operates the pump 6 if the temperature of the heat source 99 exceeds the predetermined first temperature threshold value when the inclination exceeds the predetermined inclination threshold value, If the temperature of the heat source 99 is less than or equal to the first temperature threshold, the pump 6 is stopped, and if the gradient is less than or equal to the predetermined gradient threshold, and if the temperature of the heat source 99 exceeds the predetermined second temperature threshold, the pump 6 is stopped. When the temperature of the heat source 99 is equal to or lower than the second temperature threshold, the pump 6 is stopped.
  • the controller 9 stores the tilt monitoring program according to the modified example, the tilt threshold, the first temperature threshold, and the second temperature threshold, and the arithmetic processing unit 90a that executes the tilt monitoring program according to the modified example.
  • the inclination monitoring program according to the modified example includes a pump 6 for the arithmetic processing unit 90a if the temperature of the heat source 99 exceeds a predetermined first temperature threshold when the inclination exceeds a predetermined inclination threshold.
  • the pump 6 is stopped, and when the inclination is equal to or lower than the predetermined inclination threshold, the temperature of the heat source 99 exceeds the predetermined second temperature threshold. If so, the pump 6 is operated, and if the temperature of the heat source 99 is equal to or lower than the second temperature threshold, the pump 6 is stopped.
  • the heat transport system 1 described above even if the inclination of the posture of the loop heat pipe 10 exceeds the inclination threshold value, if the temperature of the heat source 99 is equal to or lower than the first temperature threshold value, the cooling is considered sufficient and the pump By stopping or continuing the stop 6, the working fluid goes around the loop heat pipe without the need for external energy. Therefore, the heat transfer amount of the loop heat pipe 10 can be stabilized more economically.
  • the pump 6 is operated if the temperature of the heat source 99 exceeds the second temperature threshold value. The circulating driving force of the working medium is assisted by allowing or continuing the operation.
  • the cooling capacity of the heat source 99 by the evaporator 2 can be stabilized.
  • external energy is required to operate the pump 6, but the pump 6 operates only under a predetermined condition and stops at other times. It is possible to suppress the consumption of external energy as compared with the case where the plant always operates. Therefore, in the heat transport system 1 described above, it is possible to achieve stable heat transfer characteristics even when the posture of the loop heat pipe 10 changes, and to suppress the consumption of external energy.
  • FIG. 8 is a figure which shows the example which applied the heat transport system 1 to the aircraft 50 as an example of a transport machine.
  • FIG. 8 shows a part of the fuselage 51 and the main wing 53 of the aircraft 50.
  • the body 51 has a multi-layer structure including an outer plate 52 and an inner wall 54 provided on the passenger side of the outer plate 52.
  • a cooling chamber 55 is formed between the outer plate 52 and the inner wall 54.
  • the inside of the cooling chamber 55 is at a low temperature due to the cold heat transmitted from the outer plate 52 that is exposed to the outside air (an example of an external fluid) that is significantly colder than the ground during flight.
  • the outer plate 52 may be provided with an air inlet and an air outlet that communicate with the cooling chamber 55, and ram air may be introduced into the cooling chamber 55 during flight.
  • a fuel tank 57 is provided inside the main wing 53 which is exposed to the outside air whose temperature is significantly lower than that of the ground during flight. The fuel tank 57 and the fuel stored therein are cooled by the outside air.
  • the aircraft 50 is equipped with two sets of heat transport system 1.
  • the one heat transport system 1 is for cooling the heat source 99 installed on the floor of the body 51, and the evaporator 2 thermally connected to the heat source 99 and the condenser arranged in the cooling chamber 55. It includes a vaporizer 3, a vapor pipe 4 and a liquid pipe 5 that connect between the evaporator 2 and the condenser 3, and a pump 6 provided in the liquid pipe 5.
  • a fan 56 for forcibly ventilating the condenser 3 is provided inside the cooling chamber 55.
  • the condenser 3 radiates heat to the gas in the cooling chamber 55 that is cooled by the outside air. In other words, in the condenser 3, the working fluid can be condensed by using the cold heat of the outside air.
  • the outside air becomes significantly lower than the room temperature during flight, so the temperature of the heat source 99 to which the evaporator 2 is thermally connected and the medium (gas in the cooling chamber 55) radiated by the condenser 3 are radiated.
  • the difference becomes large, and the heat transport system 1 can perform highly efficient heat transport.
  • the other heat transport system 1 is for cooling the heat source 99 installed under the floor in the body 51, and includes the evaporator 2 thermally connected to the heat source 99 and the liquid phase in the fuel tank 57. It includes a condenser 3 arranged inside, a vapor pipe 4 and a liquid pipe 5 connecting between the evaporator 2 and the condenser 3, and a pump 6 provided in the liquid pipe 5.
  • the condenser 3 radiates heat to the fuel cooled by the outside air. In other words, in the condenser 3, the working fluid can be condensed by using the cold heat of the outside air.
  • the outside air becomes significantly lower than room temperature during flight, so that the temperature difference between the heat source 99 to which the evaporator 2 is thermally connected and the medium (fuel) radiated by the condenser 3 becomes large,
  • the heat transport system 1 can perform highly efficient heat transport.
  • the fuel tank 57 does not have to actively exchange heat with the external fluid.
  • the transport device for example, the aircraft 50
  • the transport device includes the heat source 99 and the heat transport system 1 including the evaporator 2 that evaporates the working fluid by receiving heat from the heat source 99.
  • the working fluid circulates stably and a stable heat transport amount is obtained regardless of the change in the posture of the loop heat pipe 10. Therefore, such a heat transport system 1 is suitable for cooling the heat source 99 mounted on a transport machine whose posture changes sequentially.
  • the heat source 99 is not particularly limited, but for example, electronic devices including heat generating parts such as a control panel, an engine control unit (ECU), and other computers, mechanical parts that generate frictional heat such as bearings, and heat generation such as batteries. Body, cabin air, etc.
  • the transport machine has an outer plate 52 exposed to an external fluid, and an inner wall 54 arranged inside the outer plate 52.
  • the condenser 3 may be arranged in the cooling chamber 55 formed therebetween.
  • the working fluid can be condensed by using the cold heat of the external fluid (outside air).
  • the temperature difference between the heat source 99 to which the evaporator 2 is thermally connected and the medium radiated by the condenser 3 becomes large, and
  • the transportation system 1 can perform highly efficient heat transportation.
  • the transport machine may include the fuel tank 57, and the condenser 3 may be arranged in the liquid phase of the fuel tank 57.
  • the working fluid can be condensed by using the fuel tank 57 having a large heat capacity.
  • the fuel tank 57 actively exchanges heat with a low temperature external fluid, the temperature difference between the heat source 99 to which the evaporator 2 is thermally connected and the medium radiated by the condenser 3 becomes large,
  • the heat transport system 1 can perform more efficient heat transport.
  • the loop heat pipe 10 of the above embodiment is not limited to the thermosiphon type, but a wick type may be adopted.
  • a wick type In the wick type loop heat pipe, in order to recirculate the working fluid from the condenser 3 to the evaporator 2, the capillary force of the working fluid in the wick is used, but gravity is also used. Therefore, even when the present invention is applied to the heat transport system including the wick type loop heat pipe, the same effect as described above can be obtained.
  • Heat transport system 2 Evaporator 3: Condenser 4: Steam pipe 5: Liquid pipe 5a: Flow path 6: Pump 7: Inclination sensor 8: Temperature sensor 9: Controller 90a: Processor 89b: Storage device 10: Loop type heat pipe 21: Heat transfer plate 22: Housing 23: Working fluid storage chamber 50: Aircraft (an example of transport aircraft) 51: body 52: outer plate 53: main wing 54: inner wall 55: cooling chamber 56: fan 57: fuel tank 59: bypass pipe 61: electromagnets 62, 63: heater 64: tank 65: casing 66: impeller 67: electric motor 91: Inclination monitoring unit 92: Temperature monitoring unit 93: Pump control unit 99: Heat source

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Abstract

本発明の目的は、ループ型ヒートパイプを利用した熱輸送システム及びそれを備える輸送機において、ループ型ヒートパイプの姿勢が変化しても安定した熱輸送量が得られること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立するものである。　熱輸送システムは、二相閉ループ型ヒートパイプと、ループ型ヒートパイプの液管又は蒸気管に設けられて作動流体へ循環駆動力を与えるポンプと、ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きを検出する傾斜センサと、傾きが所定の傾き閾値を超えるときはポンプを動作させ、傾きが傾き閾値以下のときはポンプを停止させるコントローラとを備える。

Description

熱輸送システム及び輸送機
　本発明は、ループ型ヒートパイプを利用した熱輸送システム、及び、それを備えた輸送機に関する。
　従来、作動流体の相変化を利用して高密度な熱輸送を行うループ型ヒートパイプの技術が知られている。このようなループ型ヒートパイプを利用した熱輸送システムは、例えば、コンピュータや家電などの電子機器の冷却に利用されてきた。ループ型ヒートパイプとしては、毛細管力及び／又は重力を利用して作動流体を循環させるものがある。
　ループ型ヒートパイプは、蒸発器、凝縮器、蒸発器と凝縮器とを連絡する蒸気管、及び、凝縮器と蒸発器とを連絡する液管によって形成された閉ループを有する。閉ループには、作動流体が封入される。蒸発器では、液相の作動流体が発熱体から伝わる熱で加熱されて、その一部が気体に変化する。気液二相の作動流体は圧力差や浮力によって蒸気管内を移動し、凝縮器に到達する。凝縮器では、作動流体が冷却されて液体に変化する。液相の作動流体は毛細管力及び／又は重力によって蒸発器へ還流する。このようにして、ループ型ヒートパイプでは、作動流体が二相閉ループを循環することで蒸発器から凝縮器へ熱が輸送され、蒸発器と熱的に接続された発熱体が冷却される。
　上記のループ型ヒートパイプのうち、作動流体の循環に重力を利用するものにおいては、凝縮器よりも蒸発部を下方に配置することで効果的な熱輸送能力が得られるが、それが設置の制約となる。そこで、特許文献１では、ループ型ヒートパイプの設置自由度を高めるために、ループ型ヒートパイプの戻り液管にポンプを設置し、ポンプで作動流体を強制循環させることが提案されている。
特開２０１７－１７１９９号公報
　電子機器の高性能化及び小型化が急速に進み、近年では、これらの機器を多数搭載した船舶、鉄道車両、自動車、及び航空機などの輸送機におけるサーマルマネージメントへの要求も高まりつつある。上記のような作動流体の循環に重力を利用したループ型ヒートパイプを含む熱輸送システムを搭載した輸送機では、機体の姿勢が時々刻々と変化することから、姿勢の変化により作動流体を循環させる駆動力が低下し、熱輸送量が低下するという課題がある。
　特許文献１のようにポンプを備えたループ型ヒートパイプであれば、作動流体が定量的に循環することから安定した熱輸送量が確保されるが、ポンプの駆動のために外部エネルギーを常時必要とする。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、ループ型ヒートパイプを利用した熱輸送システム及びそれを備える輸送機において、ループ型ヒートパイプの姿勢が変化しても安定した熱輸送量が得られること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立するものを提案することにある。
　本発明の一態様に係る熱輸送システムは、輸送機に搭載される熱輸送システムであって、
　熱源からの受熱により液相の作動流体の少なくとも一部を気体に変化させる蒸発器、前記蒸発器より上方に配置され気相の前記作動流体を液体に変化させる凝縮器、前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口とを連絡する蒸気管、及び、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口とを連絡する液管を含み、前記作動流体が封入されたループ型ヒートパイプと、
前記液管又は前記蒸気管に設けられて、前記作動流体へ循環駆動力を与えるポンプと、
前記ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きを検出する傾斜センサと、
前記傾きに基づいて前記ポンプの動作を制御するコントローラとを備え、
前記液管内の前記作動流体は、前記ポンプの停止時に、前記ポンプからの作用を受けずに前記凝縮器から前記蒸発器へ流れ、前記ポンプの稼働時に、前記ポンプからの作用を受けて前記凝縮器から前記蒸発器へ強制的に流れるものである。
そして、前記コントローラは、前記傾きが所定の傾き閾値を超えるときは前記ポンプを稼働させ、前記傾きが前記傾き閾値以下のときは前記ポンプを停止させる。
　上記の熱輸送システムによれば、ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きが閾値以下のとき、つまり、定常運転時は、ポンプは停止しており、外部エネルギーを必要とすることなく作動流体がループ型ヒートパイプを巡る。ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きが閾値を超えるときは、重力による作動流体の循環駆動力が低下するが、それを補うようにポンプによって作動流体に循環駆動力が与えられる。このようにして、熱輸送システムでは、ループ型ヒートパイプの姿勢の変化に拘わらず、安定して作動流体が循環するので、安定した熱輸送量が得られる。また、上記の熱輸送システムではポンプの稼働のために外部エネルギーを必要とするが、ポンプは所定の条件のときにのみ稼働しそれ以外では停止しているので、ポンプが常時稼働する場合と比較して外部エネルギーの消費量を抑えることができる。このように、本発明の熱輸送システムでは、ループ型ヒートパイプの姿勢が変化しても安定した熱輸送量を得ること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立できる。
　また、本発明の一態様に係る熱輸送システムは、輸送機に搭載される熱輸送システムであって、
熱源からの受熱により液相の作動流体の少なくとも一部を気体に変化させる蒸発器、前記蒸発器より上方に配置され気相の前記作動流体を液体に変化させる凝縮器、前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口とを連絡する蒸気管、及び、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口とを連絡する液管を含み、前記作動流体が封入されたループ型ヒートパイプと、
前記液管又は前記蒸気管に設けられて、前記作動流体へ循環駆動力を与えるポンプと、
前記ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きを検出する傾斜センサと、
前記熱源の温度を検出する温度センサと、
前記ポンプの動作を制御するコントローラとを備え、
前記液管内の前記作動流体は、前記ポンプの停止時に、前記ポンプからの作用を受けずに前記凝縮器から前記蒸発器へ流れ、前記ポンプの稼働時に、前記ポンプからの作用を受けて前記凝縮器から前記蒸発器へ強制的に流れるものである。
そして、前記コントローラは、
前記傾きが所定の傾き閾値を超えた場合に、前記熱源の温度が所定の第１の温度閾値を超えていれば前記ポンプを稼働させ、前記熱源の温度が第１の温度閾値以下であれば前記ポンプを停止させ、
前記傾きが所定の傾き閾値以下の場合に、前記熱源の温度が所定の第２の温度閾値を超えていれば前記ポンプを稼働させ、前記熱源の温度が前記第２の温度閾値以下であれば前記ポンプを停止させる。
　上記の熱輸送システムでは、ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きが傾き閾値を超える場合であっても、熱源の温度が第１の温度閾値以下であれば、冷却が十分であるとしてポンプを停止させる又は停止を継続させることにより、外部エネルギーを必要とすることなく作動流体がループ型ヒートパイプを巡る。よって、より経済的にループ型ヒートパイプの熱輸送量を安定化させることができる。一方、上記の熱輸送システムでは、ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きが傾き閾値以下の場合であっても、熱源の温度が第２の温度閾値を超えていれば、ポンプを稼働させる又は稼働を継続させることにより、作動媒体の循環駆動力が補助される。よって、蒸発器による熱源の冷却能力を安定化させることができる。このように、上記の熱輸送システムでは、ポンプの稼働のために外部エネルギーを必要とするが、ポンプは所定の条件のときにのみ稼働しそれ以外では停止しているので、ポンプが常時稼働する場合と比較して外部エネルギーの消費量を抑えることができる。よって、上記の熱輸送システムでは、ループ型ヒートパイプの姿勢が変化しても安定した伝熱特性を発揮すること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立できる。
　また、本発明の一態様に係る輸送機は、発熱体と、前記発熱体を熱源として前記作動流体を蒸発させる前記蒸発器を含む前記熱輸送システムとを備えることを特徴としている。
　前述の通り、熱輸送システムでは、ループ型ヒートパイプの姿勢の変化に拘わらず、安定して作動流体が循環し、安定した熱輸送量が得られる。よって、このような熱輸送システムは、姿勢が逐次変化する輸送機に搭載された発熱体の冷却のために好適である。
　本発明によれば、ループ型ヒートパイプを利用した熱輸送システム及びそれを備える輸送機であって、ループ型ヒートパイプの姿勢が変化しても安定した熱輸送量を得ること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立するものを提供できる。
図１は、本発明の一実施形態に係る熱輸送システムの概略構成を示す図である。 図２は、図１のポンプとして電動式ポンプを採用した熱輸送システムの概略構成を示す図である。 図３は、図１のポンプとして磁性流体駆動式ポンプを採用した熱輸送システムの概略構成を示す図である。 図４は、図１のポンプとしてタンク圧式ポンプを採用した熱輸送システムの概略構成を示す図である。 図５は、熱輸送システムにおける傾き監視処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、熱輸送システムにおける温度監視処理の流れを示すフローチャートである。 図７は、熱輸送システムにおける温度監視処理の流れの変形例を示すフローチャートである。 図８は、熱輸送システムを航空機に適用した例を示す図である。
〔熱輸送システム１の構成〕
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る熱輸送システム１の概略構成を示す図である。
　図１に示す熱輸送システム１は、ループ型ヒートパイプ１０と、ループ型ヒートパイプ１０に設けられたポンプ６と、傾斜センサ７と、温度センサ８と、コントローラ９とを備える。
〔ループ型ヒートパイプ１０〕
　ループ型ヒートパイプ１０は、自然循環型のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプである。ループ型ヒートパイプ１０は、蒸発器２、蒸気管４、凝縮器３、及び、戻り液管５により形成された二相閉ループを有する。二相閉ループ内は、空気などの非凝縮性ガスが脱気されたうえで、作動流体が封入されている。作動流体は、特に限定されず、従来ヒートパイプの作動流体として使用されている凝縮性の流体（例えば、水、アルコール、アンモニア、フルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、及び、それらの混合液など）であってよい。
　蒸発器２は、例えば、伝熱板２１と、内部に作動流体収容室２３を形成するハウジング２２とを備える。伝熱板２１は、例えばサーマルグリスや伝熱シートを介して熱源９９と熱的に接続される。熱源９９は、例えば、電子部品などの発熱体であってよい。この蒸発器２では、作動流体収容室２３内の作動流体が伝熱板２１を介して熱源９９から吸熱し、その一部が沸騰して気体に変化する。このようにして沸騰蒸気と液体の二相の作動流体は、蒸発器２の出口と凝縮器３の入口とを連絡する蒸気管４内を圧力差や浮力によって移動し、凝縮器３へ到達する。
　凝縮器３は、蒸発器２よりも上方に設置される。凝縮器３には冷却流路（図示略）が形成されており、二相の作動流体は冷却流路を通過するうちに放熱し、冷却されて液体に変化する。液相の作動流体は、凝縮器３の出口と蒸発器２の入口とを連絡する液管５内を重力によって降下し、蒸発器２へ還流する。
　上記のループ型ヒートパイプ１０は、作動流体の循環方式をパッシブモードとアクティブモードとに切り替え可能である。パッシブモードでは、ポンプ６は停止しており、作動流体は相変化と重力を利用してループ型ヒートパイプ１０を自然循環する。つまり、パッシブモードのループ型ヒートパイプ１０では、ヘッドによる圧力差によって作動流体が循環する。また、アクティブモードでは、ポンプ６が稼働しており、作動流体はポンプ６から与えられた循環駆動力と重力とによってループ型ヒートパイプ１０を循環する。
〔ポンプ６〕
　ポンプ６は、ループ型ヒートパイプ１０の液管５に設けられるが、ポンプ６は気体が通過すると動作が不安定となるため、確実に液相の作動流体が流れる液管５の下流側部分に設けられるとよい。液管５には、ポンプ６の停止時に、作動流体がポンプ６からの作用を受けずに凝縮器３から蒸発器２へ流れ、ポンプ６の稼働時に、作動流体がポンプ６からの作用を受けて凝縮器３から蒸発器２へ強制的に流れるように流路５ａが形成されている。
　ポンプ６は、作動流体にループ型ヒートパイプ１０を流れる駆動力（循環駆動力）を与える装置と定義される。ポンプ６は、特に限定されないが、例えば、電動式ポンプ６Ａ（図２、参照）、磁性流体駆動式ポンプ６Ｂ（図３、参照）、又は、タンク圧式ポンプ６Ｃ（図４、参照）が採用されてよい。また、本実施形態においては、ポンプ６は液管５に設けられているが、ポンプ６は蒸気管４に設けられていてもよい。
　図２は、図１のポンプ６として電動式ポンプ６Ａを採用した熱輸送システム１の概略構成を示す図である。図２に示す電動式ポンプ６Ａは、液管５中に配置されたケーシング６５と、ケーシング６５に収容された羽根車６６と、羽根車６６を回転駆動する電動モータ６７とを含む。但し、電動式ポンプ６Ａの構成はこれに限定されず、公知の電動式ポンプが採用されてよい。電動モータ６７の駆動と停止、即ち、電動式ポンプ６Ａの稼働と停止は、コントローラ９によって制御される。停止中の電動式ポンプ６Ａは作動流体の流れを阻害することから、液管５には作動流体が電動式ポンプ６Ａを迂回して蒸発器２へ流れるバイパス管５９が設けられている。
　上記構成のポンプ６Ａが設けられたループ型ヒートパイプ１０において、液管５の作動流体は、パッシブモードではポンプ６Ａを迂回してバイパス管５９を流れ、アクティブモードではポンプ６Ａによって蒸発器２へ圧送される。
　図３は、図１のポンプ６として磁性流体駆動式ポンプ６Ｂを採用した熱輸送システム１の概略構成を示す図である。図３に示す磁性流体駆動式ポンプ６Ｂは、液管５を流れる作動流体を加熱するヒータ６２と、液管５を流れる作動流体に磁場を印加する電磁石６１とを含む。なお、電磁石６１は永久磁石であっても良い。ヒータ６２の加熱と非加熱との切り替え、及び、電磁石６１による磁場の印加と非印加との切り替えは、コントローラ９によって制御される。作動流体は、母液に磁性微粒子が分散した感温性磁性流体であって、常温域において温度上昇に伴い磁化が著しく減少する性質をもつ。液管５のうちヒータ６２で加熱されている部分を加熱領域と称し、電磁石６１により磁場が印加されている部分を磁場印加領域と称する。磁気印加領域の下流側部分と加熱領域の上流側部分とが重複している。但し、液管５において凝縮器３と接続される側を上流側とし、蒸発器２と接続される側を下流側とする。
　上記構成のポンプ６Ｂにおいて、アクティブモード（即ち、ポンプ稼働時）では、電磁石６１によって磁気印加領域に非一様磁場が印加され、当該磁気印加領域のうち磁場の強さが最大の位置よりも下流側がヒータ６２によって加熱される。感温性磁性流体は、その感温磁化特性により温度上昇に伴って磁化の大きさが減少し、磁気体積力が小さくなる。そのため、加熱領域の作動流体は下流側へ向かうに従って磁気体積力が減少し、これによって作動流体を下流側へ流す駆動力が生じる。なお、作動流体の循環駆動力の大きさは、加熱領域の加熱の程度（温度）によって調整することが可能である。
　また、上記構成のポンプ６Ｂにおいて、パッシブモード（即ち、ポンプ停止時）では、電磁石６１による磁気印加とヒータ６２による加熱とが停止される。これにより、作動流体はポンプ６Ｂから何らの作用を受けることなく液管５を流れる。なお、電磁石６１が永久磁石である場合は、ヒータ６２による加熱が停止されることで、上流と下流の磁気体積力の差が無くなり、作動流体の循環が停止される。
　図４は、図１のポンプ６としてタンク圧式ポンプ６Ｃを採用した熱輸送システム１の概略構成を示す図である。図４に示すタンク圧式ポンプ６Ｃは、液管５の途中に設けられたタンク６４と、液管５においてタンク６４よりも上流側に設けられたヒータ６３とを含む。ヒータ６３の加熱と非加熱との切り替えは、コントローラ９によって制御される。
　上記構成のポンプ６Ｃにおいて、アクティブモード（即ち、ポンプ稼働時）では、ヒータ６３によって液管５を流れる作動流体が加熱される。これにより、作動流体の一部が気体に変化し、気泡を含む作動流体がタンク６４へ流入してタンク６４内の圧力が上昇し、タンク６４から蒸発器２へ作動流体が強制的に流れる。
　また、上記構成のポンプ６Ｃにおいて、パッシブモード（即ち、ポンプ停止時）では、ヒータ６３による加熱が停止される。これにより、作動流体はポンプ６Ｃから何らの作用を受けることなく液管５を流れる。
〔傾斜センサ７〕
　傾斜センサ７は、ループ型ヒートパイプ１０の所定の基準姿勢からの傾きを計測するための傾き情報を検出する。ループ型ヒートパイプ１０では、重力の作用で作動流体を循環させるために、作動流体循環に伴う圧力損失と、蒸発器２よりも凝縮器３に液作動流体が偏ることで生じるヘッド差とが釣り合っていなければならない。一般に、ループ型ヒートパイプ１０は、水平面に設置され、蒸発器２と凝縮器３とが上記ヘッド差が釣り合うような高低差をもって配置される。そこで、ループ型ヒートパイプ１０の基準姿勢は、例えば、ループ型ヒートパイプ１０が水平面に設置されたときのループ型ヒートパイプ１０の姿勢としてよい。傾斜センサ７は、ループ型ヒートパイプ１０自身に取り付けられていてよい。或いは、傾斜センサ７は、ループ型ヒートパイプ１０が据え付けられる床などの、ループ型ヒートパイプ１０と一体的に挙動する要素に取り付けられていてよい。傾斜センサ７として、加速度センサ、又はジャイロセンサを利用したものが知られている。
　一般的な輸送機は、機体の傾きを検出する傾斜センサと、その傾斜センサの検出値に基づいて機体の傾きを表示する指示計とを備える。そこで、熱輸送システム１が輸送機に搭載される場合には、機体の傾きを表示する指示計の値が傾き情報として用いられてよい。
　また、一般的な輸送機は、機体の姿勢を変化させるために、その指令を入力する操縦器（例えば、操縦桿、操舵輪など）を備える。そこで、熱輸送システム１が輸送機に搭載される場合には、操縦器に入力された機体の操縦指令（浮上指令、潜水指令、降下指令、旋回指令など）が傾き情報として用いられてよい。
〔温度センサ８〕
　温度センサ８は、蒸発器２へ熱を与える熱源９９（即ち、冷却対象）の温度を計測するための温度情報を検出する。温度センサ８は、様々な種類の公知の温度センサの中から熱源９９の温度を計測するために適したものが選択される。
〔コントローラ９〕
　コントローラ９は、傾斜センサ７及び温度センサ８と有線又は無線で電気的に接続されており、これらの検出値を取得する。また、コントローラ９は、ポンプ６と有線又は無線で電気的に接続されており、ポンプ６に制御信号を送信することにより、ポンプ６の動作を制御する。
　コントローラ９は、いわゆるコンピュータであって、例えば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＰＬＣ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の演算処理装置９０ａ（プロセッサ）と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の揮発性及び不揮発性の記憶装置９０ｂとを有する（いずれも図示せず）。記憶装置９０ｂには、演算処理装置が実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。コントローラ９では、記憶装置９０ｂに記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理装置９０ａが読み出して実行することにより、前述の機能部を実現するための処理が行われる。なお、コントローラ９は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。
〔傾き監視処理の流れ〕
　ここで、コントローラ９によるループ型ヒートパイプ１０の傾き監視処理の流れを説明する。コントローラ９では、演算処理装置９０ａが記憶装置９０ｂから傾き監視プログラムを読み出してそれを実行することにより、傾き監視部９１、温度監視部９２、及び、ポンプ制御部９３としての機能するための各種処理を行う。傾き監視プログラムは、傾き監視モジュール、温度監視モジュール、及びポンプ制御を含み、コントローラ９に傾き監視処理を行わせる。図５は、コントローラ９による傾き監視処理の流れを示すフローチャートである。
　図５に示すように、コントローラ９の傾き監視部９１は、傾斜センサ７から傾きに係る情報を取得する（ステップＳ１）。傾き監視部９１は、取得した傾きと所定の傾き閾値とを比較することにより、ループ型ヒートパイプ１０の傾きを監視する（ステップＳ２）。
　ループ型ヒートパイプ１０では、基準姿勢から姿勢が変化すると、蒸発器２と凝縮器３との高低差の変化によりヘッド差が変化し、作動流体の流動特性の低下や熱抵抗の変化に伴って伝熱性能が低下する。このようなループ型ヒートパイプ１０の伝熱性能の低下の許容範囲に基づいて、傾き閾値が設定されてよい。ループ型ヒートパイプ１０の傾きが増大すると、やがてドライアウト（蒸発器２に作動流体が戻らなくなる現象）が生じ、熱輸送が停止する。このようなドライアウトが生じないように、傾き閾値が設定されてもよい。傾き閾値は、ループ型ヒートパイプ１０に固有の値であり、ループ型ヒートパイプ１０の設計値（即ち、蒸発器２及び凝縮器３の構造、基準姿勢における蒸発器２と凝縮器３との高低差、蒸気管４及び液管５の長さや径、作動流体封入量など）に基づいて実験により又はシミュレーションにより予め求められ、コントローラ９に設定される。
　定常状態の熱輸送システム１はパッシブモードにある。ループ型ヒートパイプ１０の傾きが傾き閾値以下であれば（ステップＳ２でＮＯ）、熱輸送システム１はパッシブモードとされ、ポンプ６が停止（又は、停止が維持）される（ステップＳ３）。一方、ループ型ヒートパイプ１０の傾きが傾き閾値を超える値であれば（ステップＳ２でＹＥＳ）、熱輸送システム１はアクティブモードとされ、ポンプ６が稼働（又は、稼働が維持）される（ステップＳ４）。具体的には、傾き監視部９１は、傾きが傾き閾値を超える値であれば、ポンプ制御部９３にポンプ６を稼働させる信号を出力する。ここで、ポンプ６は、作動流体の循環流量が所定の値に維持されるように、作動流体に循環駆動力を与えてよい。傾き監視部９１は、処理をステップＳ１に戻して、ループ型ヒートパイプ１０の傾きの監視を継続し、求めた傾きが傾き閾値以下となれば、ポンプ制御部９３にポンプ６を停止させる信号を出力する。
〔温度監視処理の流れ〕
　続いて、コントローラ９による温度監視処理の流れを説明する。図６は、コントローラ９による温度監視処理の流れを示すフローチャートである。前述の傾き監視処理と温度監視処理とは、並行して行われてもよいし、それらのうち一方の処理が優先されてもよい。
　図６に示すように、コントローラ９の温度監視部９２は、温度センサ８から熱源９９の温度情報を取得し（ステップＳ１１）、取得した温度情報に基づいて熱源９９の温度を求める（ステップＳ１２）。ここで、温度監視部９２は、温度センサ８から取得した情報が熱源９９の温度を直接的に示すものであれば、上記のステップＳ１１，Ｓ１２は温度センサ８から熱源９９の温度を取得するステップとして併合されてよい。温度監視部９２は、熱源９９の温度と所定の温度閾値とを比較することにより、熱源９９の温度を監視する（ステップＳ１３）。
　定常状態の熱輸送システム１はパッシブモードにある。熱源９９の温度が温度閾値以下であれば（ステップＳ１３でＮＯ）、熱輸送システム１はパッシブモードとされ、ポンプ６が停止（又は、停止が維持）される（ステップＳ１４）。一方、熱源９９の温度が温度閾値を超える値であれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、熱輸送システム１はアクティブモードとされ、ポンプ６が稼働（又は、稼働が維持）される（ステップＳ１５）。具体的には、温度監視部９２は、取得した温度が温度閾値を超える値であれば、ポンプ制御部９３にポンプ６を稼働させる信号を出力する。温度監視部９２は、処理をステップＳ１１に戻して熱源９９の温度の監視を継続し、求めた温度が温度閾値以下となれば、ポンプ制御部９３にポンプ６を停止させる信号を出力する。
　以上に説明したように、本実施形態に係る熱輸送システム１は、熱源９９からの受熱により液相の作動流体の少なくとも一部を気体に変化させる蒸発器２、蒸発器２より上方に配置され気相の作動流体を液体に変化させる凝縮器３、蒸発器２の出口と凝縮器３の入口とを連絡する蒸気管４、及び、凝縮器３の出口と蒸発器２の入口とを連絡する液管５を含み、作動流体が封入されたループ型ヒートパイプ１０と、液管５又は蒸気管４に設けられて、作動流体へ循環駆動力を与えるポンプ６と、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の傾きを検出する傾斜センサ７と、傾きに基づいてポンプ６の動作を制御するコントローラ９とを備える。液管５内の作動流体は、ポンプ６の停止時に、ポンプ６からの作用を受けずに凝縮器３から蒸発器２へ流れ、ポンプ６の稼働時に、ポンプ６からの作用を受けて凝縮器３から蒸発器２へ強制的に流れる。コントローラ９は、傾きが所定の傾き閾値を超えるときはポンプ６を稼働させ、傾きが傾き閾値以下のときはポンプ６を停止させる。
　換言すれば、コントローラ９は、傾き監視プログラム及び傾き閾値を記憶した記憶装置９０ｂと、傾き監視プログラムを実行する演算処理装置９０aとを備え、傾き監視プログラムは、演算処理装置９０ａに、傾きが所定の傾き閾値を超えるときはポンプ６を稼働させ、傾きが傾き閾値以下のときはポンプ６を停止させるように構成されている。
　上記の熱輸送システム１によれば、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の傾きが閾値以下のとき、つまり、定常運転時は、ポンプ６は停止しており、外部エネルギーを必要とすることなく作動流体がループ型ヒートパイプ１０を巡る。ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の傾きが閾値を超えるときは、重力による作動流体の循環駆動力が低下するが、それを補うようにポンプ６によって作動流体に循環駆動力が与えられる。このようにして、熱輸送システム１では、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の変化に拘わらず、安定して作動流体が循環するので、安定した熱輸送量が得られる。また、上記の熱輸送システム１ではポンプ６の稼働のために外部エネルギーを必要とするが、ポンプ６は所定の条件のときにのみ稼働しそれ以外では停止しているので、ポンプ６が常時稼働する場合と比較して外部エネルギーの消費量を抑えることができる。このように、本発明の熱輸送システム１では、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢が変化しても安定した伝熱特性を発揮すること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立できる。
　本実施形態に示したように、上記の熱輸送システム１は、蒸発器２の作動流体へ熱を与える熱源９９の温度を検出する温度センサ８を更に備えていてよい。この場合、コントローラ９は、温度センサ８から熱源９９の温度を取得して、温度が所定の温度閾値を超えるときはポンプ６を動作させ、温度が温度閾値以下のときはポンプ６を停止させる。
　このように、作動流体の自然循環流量では熱源９９を十分に冷却できないとき、即ち、作動流体の循環流量が不足しているときには、不足する循環流量を補うようにポンプ６によって作動流体に駆動力が与えられることにより、作動流体の循環流量が増大し、熱輸送システム１の熱輸送量を増大させることができる。その結果、熱輸送システム１の伝熱特性を高め、熱源９９を確実に所望の温度へ冷却することができる。
　また、本実施形態に示したように、上記の熱輸送システム１において、ポンプ６は液管５に設けられた電動式ポンプ６Ａであって、液管５はポンプ６を迂回して作動流体を流すバイパス管５９を含んでいてよい。　
　これにより、ポンプ６Ａの停止時は、作動流体はポンプ６Ａを迂回してバイパス管５９を流れるので、作動流体の流れがポンプ６Ａによって阻害されない。
　また、本実施形態に示したように、上記の熱輸送システム１において、作動流体が感温性磁性流体であり、ポンプ６Ｂは、液管５を流れる作動流体に非一様磁場を印加する磁石６１と、磁場の印加によって磁化された作動流体を加熱するヒータ６２とを有していてよい。
　このようなポンプ６Ｂでは、停止中のポンプ６Ｂが当該ポンプ６Ｂが設置された液管５を流れる作動流体に作用しない。よって、ポンプ６Ａを迂回するバイパス管５９を備える場合と比較して、圧力損失を抑え、その結果、熱輸送システム１の伝熱特性を高めることができる。また、作動流体が磁石６１やヒータ６２と直接に接触しなく、機械駆動部がないためメンテナンスが容易であり、耐久性も高い。その上、上記構成のポンプ６Ｂは、電動ポンプを使用する場合と比較して、省電力である。
　また、本実施形態に示したように、上記の熱輸送システム１において、ポンプ６Ｃは、液管の途中に設けられたタンク６４と、タンク６４内又はタンク６４よりも作動流体の流れの上流側に設けられたヒータ６３とを含み、ヒータ６３の加熱により発生した蒸気の圧力によって作動流体へ循環駆動力を与えるものであってよい。
　このようなポンプ６Ｃでは、停止中のポンプ６Ｃが当該ポンプ６Ｃが設置された液管５を流れる作動流体に作用しない。よって、ポンプ６Ａを迂回するバイパス管５９を備える場合と比較して、圧力損失を抑え、その結果、熱輸送システム１の伝熱特性を高めることができる。また、ポンプ６Ｃは駆動部を含まないのでメンテナンスが容易であり、高寿命である。
〔傾き監視処理の流れの変形例〕
　前述の通り、熱輸送システム１で傾き監視処理と温度監視処理とが独立して行われてもよいが、これらの処理を組み合わせることによって、より経済的にループ型ヒートパイプ１０の熱輸送量を安定化させることができ、蒸発器２による熱源９９の冷却能力を安定化させることができる。
　図７は、コントローラ９による傾き監視処理の流れの変形例を示すフローチャートである。なお、コントローラ９の記憶部には、傾き閾値、第１の温度閾値、及び、第２の温度閾値が予め記憶されている。
　図７に示すように、コントローラ９の傾き監視部９１は、傾斜センサ７から傾きに係る情報を取得する（ステップＳ３１）。傾き監視部９１は、取得した傾きと所定の傾き閾値とを比較することにより、ループ型ヒートパイプ１０の傾きを監視する（ステップＳ３２）。
　傾き監視部９１は、傾きが所定の傾き閾値を超えた場合に（ステップＳ３２でＹＥＳ）、温度センサ８から熱源９９の温度を取得して（ステップＳ３３）、熱源９９の温度と所定の第１の温度閾値とを比較する（ステップＳ３４）。傾き監視部９１は、熱源９９の温度が第１の温度閾値を超えていれば（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ポンプ制御部９３にポンプ６を稼働させる信号を出力して（ステップＳ３５）、処理をステップＳ３１に戻す。傾き監視部９１は、熱源９９の温度が第１の温度閾値以下であれば（ステップＳ３４でＮＯ）、ポンプ制御部９３にポンプ６を停止させる信号を出力する（ステップＳ３６）、処理をステップＳ３１に戻す。
　一方、傾き監視部９１は、傾きが所定の傾き閾値以下の場合に（ステップＳ３２でＮＯ）、温度センサ８から熱源９９の温度を取得して（ステップＳ３７）、熱源９９の温度と所定の第２の温度閾値とを比較する（ステップＳ３８）。傾き監視部９１は、熱源９９の温度が第９の温度閾値を超えていれば（ステップＳ３８でＹＥＳ）、ポンプ制御部９３にポンプ６を稼働させる信号を出力して（ステップＳ３９）、処理をステップＳ３１に戻す。傾き監視部９１は、熱源９９の温度が第１の温度閾値以下であれば（ステップＳ３８でＮＯ）、ポンプ制御部９３にポンプ６を停止させる信号を出力して（ステップＳ４０）、処理をステップＳ３１に戻す。
　ループ型ヒートパイプ１０の傾きが傾き閾値を超えた場合は、傾きが傾き閾値以下の場合と比較して熱輸送能力が低いので、後者の場合よりも熱源９９の温度が低いときから作動媒体の循環駆動力をポンプ６で補助して熱輸送能力を高めておくのがよい。そこで、第１の温度閾値は、第２の温度閾値と同じであるか、それよりも低いことが望ましい。これにより、作動媒体の循環駆動力が低下して熱源９９の冷却が不十分となる前にポンプ６を動作させることができるので、熱源９９の過度な温度上昇を予防することができる。
　以上に説明した通り、熱輸送システム１のコントローラ９は、傾きが所定の傾き閾値を超えた場合に、熱源９９の温度が所定の第１の温度閾値を超えていればポンプ６を稼働させ、熱源９９の温度が第１の温度閾値以下であればポンプ６を停止させ、傾きが所定の傾き閾値以下の場合に、熱源９９の温度が所定の第２の温度閾値を超えていればポンプ６を稼働させ、熱源９９の温度が第２の温度閾値以下であればポンプ６を停止させる。
　換言すれば、コントローラ９は、変形例に係る傾き監視プログラム、傾き閾値、第１温度閾値及び第２温度閾値を記憶した記憶装置９０ｂと、変形例に係る傾き監視プログラムを実行する演算処理装置９０ａとを備え、変形例に係る傾き監視プログラムは、演算処理装置９０ａに、傾きが所定の傾き閾値を超えた場合に、熱源９９の温度が所定の第１の温度閾値を超えていればポンプ６を稼働させ、熱源９９の温度が第１の温度閾値以下であればポンプ６を停止させ、傾きが所定の傾き閾値以下の場合に、熱源９９の温度が所定の第２の温度閾値を超えていればポンプ６を稼働させ、熱源９９の温度が第２の温度閾値以下であればポンプ６を停止させるように構成されている。
　上記の熱輸送システム１では、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の傾きが傾き閾値を超える場合であっても、熱源９９の温度が第１の温度閾値以下であれば、冷却が十分であるとしてポンプ６を停止させる又は停止を継続させることにより、外部エネルギーを必要とすることなく作動流体がループ型ヒートパイプを巡る。よって、より経済的にループ型ヒートパイプ１０の熱輸送量を安定化させることができる。一方、上記の熱輸送システム１では、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の傾きが傾き閾値以下の場合であっても、熱源９９の温度が第２の温度閾値を超えていれば、ポンプ６を稼働させる又は稼働を継続させることにより、作動媒体の循環駆動力が補助される。よって、蒸発器２による熱源９９の冷却能力を安定化させることができる。このように、上記の熱輸送システム１では、ポンプ６の稼働のために外部エネルギーを必要とするが、ポンプ６は所定の条件のときにのみ稼働しそれ以外では停止しているので、ポンプ６が常時稼働する場合と比較して外部エネルギーの消費量を抑えることができる。よって、上記の熱輸送システム１では、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢が変化しても安定した伝熱特性を発揮すること、及び、外部エネルギーの消費量を抑えることを両立できる。
〔熱輸送システム１を搭載した輸送機〕
　次に、上記の熱輸送システム１を輸送機に適用した例を説明する。熱輸送システム１は、船舶（潜水艇を含む）、鉄道車両、自動車、及び航空機などの輸送機に搭載された発熱体を冷却するために利用することができる。図８は、熱輸送システム１を輸送機の一例としての航空機５０に適用した例を示す図である。
　図８には、航空機５０の胴体５１及び主翼５３の一部が示されている。胴体５１は、外板５２と、外板５２より客室側に設けられた内壁５４とを含む複層構造を有する。外板５２と内壁５４との間には、冷却室５５が形成されている。冷却室５５内は、飛行中に地上よりも著しく低温の外気（外部流体の一例）に晒される外板５２から伝わる冷熱によって低温となっている。或いは、外板５２に冷却室５５と連通される空気入口と空気出口とが設けられ、飛行中の冷却室５５にラムエアが導入されてもよい。また、飛行中に地上よりも著しく低温の外気に晒される主翼５３の内部には燃料タンク５７が設けられている。燃料タンク５７及びそれに貯溜された燃料は外気によって冷却される。
　上記の航空機５０には、２組の熱輸送システム１が搭載されている。一方の熱輸送システム１は、胴体５１の床上に設置された熱源９９を冷却するためのものであり、熱源９９と熱的に接続された蒸発器２と、冷却室５５内に配置された凝縮器３と、蒸発器２と凝縮器３との間を接続する蒸気管４及び液管５と、液管５に設けられたポンプ６とを含む。冷却室５５内には、凝縮器３に強制的に通気させるためのファン５６が設けられている。この凝縮器３は、外気により冷却される冷却室５５内の気体に放熱する。換言すれば、凝縮器３では、外気の冷熱を利用して作動流体を凝縮させることができる。しかも、航空機５０では、飛行中に外気が常温よりも著しく低くなるので、蒸発器２が熱的に接続された熱源９９と凝縮器３が放熱する媒体（冷却室５５内の気体）との温度差が大きくなり、熱輸送システム１で高効率な熱輸送を行うことができる。
　もう一方の熱輸送システム１は、胴体５１内の床下に設置された熱源９９を冷却するためのものであり、熱源９９と熱的に接続された蒸発器２と、燃料タンク５７内の液相内に配置された凝縮器３と、蒸発器２と凝縮器３との間を接続する蒸気管４及び液管５と、液管５に設けられたポンプ６とを含む。この凝縮器３は、外気により冷却される燃料に放熱する。換言すれば、凝縮器３では、外気の冷熱を利用して作動流体を凝縮させることができる。しかも、航空機５０では、飛行中に外気が常温よりも著しく低くなるので、蒸発器２が熱的に接続された熱源９９と凝縮器３が放熱する媒体（燃料）との温度差が大きくなり、熱輸送システム１で高効率な熱輸送を行うことができる。但し、燃料タンク５７は外部流体と積極的な熱交換を行うものでなくてもよい。
　以上に説明したように、本実施形態に係る輸送機（例えば、航空機５０）は、熱源９９と、熱源９９からの受熱により作動流体を蒸発させる蒸発器２を含む熱輸送システム１とを備える。前述の通り、熱輸送システム１では、ループ型ヒートパイプ１０の姿勢の変化に拘わらず、安定して作動流体が循環し、安定した熱輸送量が得られる。よって、このような熱輸送システム１は、姿勢が逐次変化する輸送機に搭載された熱源９９の冷却のために好適である。なお、熱源９９は、特に限定されないが、例えば、制御盤やエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）やその他コンピュータなどの発熱部品を含む電子機器、軸受などの摩擦熱が生じる機械部品、及び、電池などの発熱体や、客室空気などが挙げられる。
　本実施形態に示したように、上記輸送機は、外部流体に晒される外板５２、及び、外板５２の内側に配置された室内壁５４を有し、外板５２と室内壁５４との間に形成された冷却室５５に凝縮器３が配置されていてよい。
　このように、輸送機に搭載される熱輸送システム１では、外部流体（外気）の冷熱を利用して作動流体を凝縮させることができる。特に、外気が常温よりも著しく低くなるような環境で使用される輸送機では、蒸発器２が熱的に接続された熱源９９と凝縮器３が放熱する媒体との温度差が大きくなり、熱輸送システム１で高効率な熱輸送を行うことができる。
　また、本実施形態に示したように、上記輸送機は、燃料タンク５７を有し、燃料タンク５７の液相内に凝縮器３が配置されていてよい。
　このように、輸送機に搭載される熱輸送システム１では、熱容量の大きい燃料タンク５７を利用して作動流体を凝縮させることができる。特に、燃料タンク５７が低温の外部流体と積極的な熱交換を行う場合には、蒸発器２が熱的に接続された熱源９９と凝縮器３が放熱する媒体との温度差が大きくなり、熱輸送システム１でより高効率な熱輸送を行うことができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。
　例えば、上記実施形態のループ型ヒートパイプ１０はサーモサイフォン式に限られずウィック式が採用されてもよい。ウィック式のループ型ヒートパイプでは、凝縮器３から蒸発器２への作動流体を還流させるために、ウィックにおける作動流体の毛細管力を利用するが、重力も利用する。よって、本発明をウィック式のループ型ヒートパイプを備える熱輸送システムに適用しても前述と同様の効果が得られる。
１　　　：熱輸送システム
２　　　：蒸発器
３　　　：凝縮器
４　　　：蒸気管
５　　　：液管
５ａ　　：流路
６　　　：ポンプ
７　　　：傾斜センサ
８　　　：温度センサ
９　　　：コントローラ
９０ａ　：演算処理装置
８９ｂ　：記憶装置
１０　　：ループ型ヒートパイプ
２１　　：伝熱板
２２　　：ハウジング
２３　　：作動流体収容室
５０　　：航空機（輸送機の一例）
５１　　：胴体
５２　　：外板
５３　　：主翼
５４　　：内壁
５５　　：冷却室
５６　　：ファン
５７　　：燃料タンク
５９　　：バイパス管
６１　　：電磁石
６２，６３　　：ヒータ
６４　　：タンク
６５　　：ケーシング
６６　　：羽根車
６７　　：電動モータ
９１　　：傾き監視部
９２　　：温度監視部
９３　　：ポンプ制御部
９９　　：熱源

Claims (10)

  1. 　輸送機に搭載される熱輸送システムであって、
    　熱源からの受熱により液相の作動流体の少なくとも一部を気体に変化させる蒸発器、前記蒸発器より上方に配置され気相の前記作動流体を液体に変化させる凝縮器、前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口とを連絡する蒸気管、及び、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口とを連絡する液管を含み、前記作動流体が封入されたループ型ヒートパイプと、
    　前記液管又は前記蒸気管に設けられて、前記作動流体へ循環駆動力を与えるポンプと、
    　前記ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きを検出する傾斜センサと、
    　前記傾きに基づいて前記ポンプの動作を制御するコントローラとを備え、
    　前記液管内の前記作動流体は、前記ポンプの停止時に、前記ポンプからの作用を受けずに前記凝縮器から前記蒸発器へ流れ、前記ポンプの稼働時に、前記ポンプからの作用を受けて前記凝縮器から前記蒸発器へ強制的に流れ、
    　前記コントローラは、前記傾きが所定の傾き閾値を超えるときは前記ポンプを稼働させ、前記傾きが前記傾き閾値以下のときは前記ポンプを停止させる、
    熱輸送システム。
  2. 　輸送機に搭載される熱輸送システムであって、
    　熱源からの受熱により液相の作動流体の少なくとも一部を気体に変化させる蒸発器、前記蒸発器より上方に配置され気相の前記作動流体を液体に変化させる凝縮器、前記蒸発器の出口と前記凝縮器の入口とを連絡する蒸気管、及び、前記凝縮器の出口と前記蒸発器の入口とを連絡する液管を含み、前記作動流体が封入されたループ型ヒートパイプと、
    　前記液管又は前記蒸気管に設けられて、前記作動流体へ循環駆動力を与えるポンプと、
    　前記ループ型ヒートパイプの姿勢の傾きを検出する傾斜センサと、
    　前記熱源の温度を検出する温度センサと、
    　前記ポンプの動作を制御するコントローラとを備え、
    　前記液管内の前記作動流体は、前記ポンプの停止時に、前記ポンプからの作用を受けずに前記凝縮器から前記蒸発器へ流れ、前記ポンプの稼働時に、前記ポンプからの作用を受けて前記凝縮器から前記蒸発器へ強制的に流れ、
    　前記コントローラは、
    前記傾きが所定の傾き閾値を超えた場合に、前記熱源の温度が所定の第１の温度閾値を超えていれば前記ポンプを稼働させ、前記熱源の温度が第１の温度閾値以下であれば前記ポンプを停止させ、
    前記傾きが所定の傾き閾値以下の場合に、前記熱源の温度が所定の第２の温度閾値を超えていれば前記ポンプを稼働させ、前記熱源の温度が前記第２の温度閾値以下であれば前記ポンプを停止させる、
    熱輸送システム。
  3. 　前記第１の温度閾値は前記第２の温度閾値より低い、請求項２に記載の熱輸送システム。
  4. 　前記液管は、前記ポンプを迂回して前記作動流体を流すバイパス管を含む、
    請求項１又は２に記載の熱輸送システム。
  5. 　前記作動流体が感温性磁性流体であり、前記ポンプは、前記液管を流れる前記作動流体に非一様磁場を印加する磁石と、磁場の印加によって磁化された前記作動流体を加熱するヒータとを有する、
    請求項１又は２に記載の熱輸送システム。
  6. 　前記ポンプは、前記液管の途中に設けられたタンクと、前記タンク内又は前記タンクよりも前記作動流体の流れの上流側に設けられたヒータとを含み、前記ヒータの加熱により発生した蒸気の圧力によって前記作動流体へ循環駆動力を与える、
    請求項１又は２に記載の熱輸送システム。
  7. 　前記熱源の温度を検出する温度センサを更に備え、
    　前記コントローラは、前記温度センサから前記熱源の温度を取得して、前記温度が所定の温度閾値を超えるときは前記ポンプを動作させ、前記温度が前記温度閾値以下のときは前記ポンプを停止させる、
    請求項１に記載の熱輸送システム。
  8. 　発熱体と、前記発熱体を熱源として前記作動流体を蒸発させる前記蒸発器を含む請求項１～７のいずれか一項に記載の熱輸送システムとを備える、
    輸送機。
  9. 　外部流体に晒される外板、及び、前記外板の内側に配置された室内壁を有し、前記外板と前記室内壁との間に形成された冷却室に前記凝縮器が配置されている、
    請求項８に記載の輸送機。
  10. 　燃料タンクを有し、前記燃料タンクの液相内に前記凝縮器が配置されている、
    請求項８に記載の輸送機。
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