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    公开号:WO1982004309A1
    申请号:PCT/JP1982/000188
    申请日:1982-05-24
    公开日:1982-12-09
    发明作者:Ltd Hitachi；Hitachi Kk Babcock
    申请人:Kotani Koichi；Ikeda Takashi；Koizuma Makoto；Yokoyama Iwao；Nakao Toshitugu；
    IPC主号:F28D15-00
    专利说明:
    [0001] 明 ma
    [0002] ヒ ー 卜 ノ ィ フ' 技術分野
    [0003] 本発明は、 作動液の蒸発 '凝縮の相変化によ ] 熱輸送 するヒ 一小パイブに関し、 特にヒー トパイ プ内の毛管力 をもつウイ ックの一部が他の部分に対して変位し得る よ うに構成され熱輸送量を変え得る ヒー トパイ プに関する 背景技術
    [0004] ヒー トパイブは、 一般に、 中空棒状の密閉容器と、 そ の内壁に内張 ]9された毛管力の大きなウィ ックと、 この ウィ ックを満す程度に封入された作動液とからるる。 こ の容器の一端を加熱すると内部の作動液が蒸発し、 発生 した蒸気は他端に移動 し、 そこで冷却されて凝縮し、 液 体にも ど ] ウィ ックの毛管力によ ] 蒸発部に戻る。 ヒ ー トパイ ブによる熱輸送はこのよ うにして行われる。
    [0005] 従来のヒ ー トパイ プは、 例えば、 特開昭 5 5— 6 3 3 9 3 に示されているよ うに、 ウィ ックが容器の内壁に固定さ れている。 そしてウィ ックは製造時材質， 大きさ， 形な どその構造が特定され、 ヒートパイ プそれ自身では熱輸 送量を変えることができない。
    [0006] 発明の開示
    [0007] 本発明の目的の 1つは熟輸送量を制御できるヒ ー トパ ィ プを提供することである。
    [0008] OMPI
    [0009] 雷 O 本発明の目的の他の 1つは簡単な構造で熱輸送量を確 実に制御し得る ヒートパイブを提供することである。
    [0010] 本凳明の特瓮は、 ヒ ー トパイ ブの容器内におかれ、 作 動液を毛管力で赣送するウィ ックの少く共一部を他の部 分に対して変位し得るよ うにしたことにある。 これによ
    [0011] ])、 ヒートパイブはその熱翰送量が制御され得る。
    [0012] 図面の簡単 説明
    [0013] 第 1図は本発 §の一実施例である ヒ一 トパイブの断面 図、 第 2図は本癸明の他の実旎例であるヒートパイブの 断面図、 第 3図は第 2図の一部の拡大斜視図、 第 4図及 び第 5図は夫々第 2図に示されたヒ ー トパイプの特性を 示すグラ フ、 第 6図は本発明の他の実施例である ヒ ー ト パィブの断面図、 第 7図は第 6図の I 一 I 鎳に沿った断 面図、 第 7 a図及び第 7 b図は第 6図の — 顶 鎳に沿 つた断面図でヒートパイブ動作を説明するためのもので ある。 第 8図は本癸明の他の実旆例であるヒー トパイ プ の断面図、 苐 9図は第 8図に示されたヒートパイ プの特 性を示すグラ フ、 第 1 0図は本発明の他の実施例である ヒ ー トパイブの^面図、 第 1 1図は本発明の他の実旌例 であるヒートパイプの新面図、 第 1 2図は本発明の他の 実施例である ヒ一 トパイ ブの靳面図である。
    [0014] 発明の実旌をするための最良の形態
    [0015] 本発明の実^例を図面を参照して以下に箅細に記載する。
    [0016] OMPI 第 1図は、 本発明による ヒー トパイブの一実施例を示 す構成図である。 第 1図に於て、 中空棒状の密閉された ガ ラス製容器 1は、 真空に引かれ、 その後、 ウィ ック 2 A , 2 B と、 この ウ ィ ック 2 A ， 2 Bを満す程度の作 動液がこの容器 1内に封入される。 ウィ ック 2 A , 2 B は大きな毛管力をもつように構成された金網， 金属製フ エルト どでできてお] 、 これらのウイ ックの 1つであ. るウィ ック 2 Aは容器 1の一端から他端近傍にかけて延 在するよ うに、 その内壁に固定され、 他の 1つ、 ゥイ ツ ク 2 Bは、 容器 1に対して軸方向に摺勣可能に配置され ている。 ウィ ック 2 Bが配置されている部分におけるガ ラス製容器 1の周辺には磁石 3が配置され、 この磁石 3 はガラス製容器 1の軸方向に沿って移動できるよ うにな つている。
    [0017] このよ うに構成されたヒー トパイ プは、'磁石 3 の移動 によ ] 、 その磁気力でウィ ック 2 Bをガラス製容器 1の 内壁に沿ってその ¾方向へ移動させることができる。 こ のため、 ウィ ック 2 Bがウィ ック 2 Aに接触した場合に、 連続した 1つのウィ ックと同じよ うに、 容器 1の一端か ら他端に毛管力によ 液相熱媒体即ち作勣液を輸送する ことができ、 本来のヒー トパイブと しての作動をさせる ことができる。 しかし、 ¾石 3を移動させてウィ ック 2 Bがウィ ック 2 Aと分難されている場合には、 ヒ ー ト パイブとして作動しな く る。 即ち、 ヒートパイ ブの一 端で加熱された作勣液は蒸発しゥイ ツクから離れて他端 に移動し、 そこで冷却されて凝縮し液体となってゥイ ツ ク内に浸入する。 この作動液はウィ ック 2 A ， 2 Bの対 向面が離れているためにこの部分では毛管力が働かずヒ ートパイ ブ.の加熱部側にもどれない。 従って上記のヒ ― トパイ ブの作動が停止し、 熱翰送も中新される。
    [0018] 第 2図は、 本発明によるヒ ー トパイブの他の実施例を 示す構成図である。 第 2図において、 中空棒状のガラス 製容器 1があ ]9、 このガラス製容器 1の内壁には毛管力 の大きな金網， 金属フ ェル トなどでできたウイ ック 2 A ， 2 Cが容器 1の一端から他端にわたって延在するよ うに 固定配置されている。 ウィ ック 2 _ は、 容器 1の一端か ら他端近傍まで延びてお] 、 ウィ ック 2 Cはそのウイ ッ ク 2 A側先端部 2 1が形状記憶合金で構成されたもので ウィ ック 2 Aの内壁側 2 0に突出している。
    [0019] 形状記憶合金は熱弹性型マ ルテンサイ ト変態する合金 であ ] 、 マルテ ンサイ ト変態は合金を構成する原子が一 斉に移動する相変態である。 形状記憶はマルテンサイ ト 変態の逆変態によ ]5発生し、 この変態の可逆的変化が形 状記憶のメ カニズムと ¾る。 したがって形状記憶合金を ウィ ック材料として使用することによ 、 ウィ ック構造 変形は一定温度以上に加熱あるいは冷却することによ ]
    [0020] ΟΜΠ 達成でき る。 形状記憶合金と して、 具体的にはたとえば C u — = 一 A ^系合金が使用され、 比較的低温でも作 動させることができる。 低温用ヒートパイ ブと して、 作 動液としての水ゃフレオンを封.入したパイ ブに上記の合 金を使用することができる。 この形状記憶合金において 合金成分の割合によつて、 形状が変形する温度をある一 定温度範囲内で任意に選択することができる。
    [0021] 変形ウィ ック となるウィック 2 Cはその変形を容易に するため、 第 3図に示すよ うにその先端部 2 1が突起形 状に構成されている。 突起形状の先端 2 1はウィ ック
    [0022] 2 Aと重ね合わせることができる。 低温においてウイ ッ ク 2 Aと変形可能なウィ ック 2 Cとが接触している場合 のヒ ー トパイブ熟輪送量の典型的 ¾パター ンを第 4図に 示す。 この場合ウィ ック 2 Cの 端は第 2図のよ うに変 形させて形状記憶させ、 その後ゥイ ツク 2 Aと接鲑する よ うに塑性変形させておく 。 このよ うにすると ウィ ック
    [0023] 2 Cはある温度 c で第 2図に示すよ うに変形しウイ ック 2 A ， 2 Cとの液路を断って熱輸送量を滅ずる。 第
    [0024] 4図は温度変化に対する熱翰送量 Qを示すグラフである。
    [0025] 一定温度 c を境にして熱翰送量 Qが漦減することが判 る。 第 5図は第 4図と逆の場合を示している。 この場合 は、 ウ ィ ック 2 Cの先端をウ ィ ック 2 Aと接蝕するよ う
    [0026] ¾形状を記憶させ、 第 2図に示すよ うに塑性変形させて
    [0027] OMPI おく 。 こうするとある温度 T c ' でウィ ック 2 Cの先端 2 1は変形してウィ ック 2 Aと接触する。 即ち変形可能 ウィ ック 2 Cは一定温度 T を境にして熱輸送量 Qを 低温側から上昇するときに急増する。 第 4 ， 5図で示し たよ うに、 形状記憶合金の使用によ 、 度の上昇とと もにヒー トパイ プの熱輸送量を急増， 急渎させることが でき る。
    [0028] また、 第 6図は本発明によるヒ ー トパイブの饱の実旌 例を示す構成図である。 第 6図において、 中空镎体から るるガラス製容器 1があ] 、 その一端から他端近傍に至 つて延在してその内壁に固定配置されたウィ ック 2 Aと、 前記ガラス製容器 1 の他端において前記ウイ ック 2 Aと は分錐されてガ ラス製容器 1の内壁に固定配置されたゥ 'イ ツク 2 Dとが封入されている。 ウィック 2 Aとゥイ ツ ク 2 Dとの間には、 それらに跨って配置されるウィック 2 Eがある。 ウィック 2 Eは第 7図に示すよ うに、 直径 がウィック 2 A， 2 Dのそれよ ] 小さる円筒形をなし、 その周面において軸方向に切])欠かれたものであ 、 ― 定温度において、 直径が変化することによ ] 、 ウィ ック 2 Aおよび 2 D との接鲑面積が拡大するよ うになつてい る。 この接触面積の拡大， 縮小の様子を第 7 a図， 第 7 b図に示す。 第 7 a図はウィ ック 2 Eがウィ ック 2 A . および 2 D と完全に接觫している状態を示すものであ ])、 第 7 b図はウィ ック 2 Eが下端部のみでウィ ック 2 Aお よび 2 Dと接触している状態を示す。 したがって、 ウイ ック 2 Aおよび 2 D間を赣送される作動液量はこのゥィ ック 2 Eの変形状態によ ]9制御される。 ウィ ック 2 Eは 好ま しくは形状記憶合金製金網で作られる。
    [0029] また、 第 8図は本発明による ヒー トパイブの他の実施 例を示す構成図である。 同図はガラス製容器 1の軸方向 に直交する断面を示す図で、 その内壁には金網状のウイ ック 2 Fが配置されている。 このウ ィ ック 2 Fはガラス 製容器 1の軸方向全域に延在された檮成を ¾す。 また、 ガラス製容器 1の中心軸に沿って別個の円筒形の金網状. のウィック 5が図示し い支持材によ ] 支持され、 この ウィ ック ·5はガラス製容器 1の tt方向全域に延在されて いる。 ウィ ック 5はたとえば钣状のものを円筒状に構成 し、 その接触部を前記ウィ ック 2 F側に延在させかつ当 接するよ うにしたものである。 ウィ ック 5の延在部をた とえば連絡ウィ ック 5 Aと称すると、 この違絡ウィ ック
    [0030] 5 Aは形状記憶合金で形成されている。 前記違絡ゥイ ツ ク 5 Aに形状記憶合金を採 し、 伸縮変形を記憶させる ことによ ] 、 ウィ ック 2 F とウィック 5 との接続および 分韹が可能と ¾る。
    [0031] B 図は第 8図に示す ¾絡ウィ ック 5 Aが高温でウイ ック 2 Fに接続する場合の熱輸送量 Qを示したものであ
    [0032] OMPI る。 温度 T c において、 違絡ウィ ック 5 Aがウィ ック 2 Fに接続されたことを示し、 温度 T c 以上では、 急漦 に熱翰送量 Qが増加する。 これは、 ウィ ック 2 F と 5 と の接続によって、 液相熱媒体を翰送する機能が倍増され るからである。 したがって、 温度 Tに対する熱翰送量 Q の変化、 すなわち d d Tの大きいヒー トパイブを実 現することができる。 一定温度で c は合金の組成を変化 させることによ ] 移動させることができる。 本実施例を 発展させれば、 複数の違絡ウイ ックを用いることによ ])、 一定範囲内で任意に熱翰送量を制御させることができる。 第 1 0図は本発明によるヒートパイブの他の実施例を 示す構成図である。 中空棒体から るガラス製容器 1が あ ]5、 このガラス製容器 1の内壁には金網製のウィック 2 A , 2 G "が配置されている。 ウイ ック 2 A， 2 Gは、 ガラス製容器 1の一端から他端近傍に至って延在してガ ラス製容器 1に固定配置されたウィ ック 2 Aと、 前記ガ ラス製容器 1の他端において前記ゥ イツク 2 Aとは分離 されかつ前記ウィ ック 2 Aに対して摺勣可能に配置され たウィ ック 2 Gとからなる。 ウィック 2 Gはその一端部 がウイ ック 内に挿入されているとともに、 他端部は 形状記憶合金から構成される合金製コイル 6を介してガ ラス製容器 1の端部に支持されている。 この合金製コィ ル 6は温度上昇し、 一定温度に達すると収縮し、 その温 度以下では第 1 0図のよ うに伸びている構造と ¾つてい σ
    [0033] ヒー トパイブの作動温度が上昇することによ 、 ヒ ー トパイ ブの熱輸送量が増加する。 ヒ ー ト パイ ブの作動温 度を一定に保持するためには、 ヒ ー トパイ ブの作動部分 を長くする必要がある。 す ¾わち、 ウィ ックを長くする ことが必要である。 そのため、 合金製コ イ ル 6を使用し、 温度の上昇とと もにウィ ック をウィ ック 2 Αから引 き出すことができる。
    [0034] この よ うな メ カニズムにおいて、 合金製コ イ ル 6が設 置されている側を冷却側にすれば、 冷却側の面積を拡大 することができる。 この方法によ J 、 ヒートパイ ブの作 動温度を一定に保持することができる。
    [0035] さ らに第 1 1図は、 本発明による ヒー トパイブの他の 実施例を示す構成図であ ] 、 原理的には、 第 1 0図に示 すヒ ー トパイ ブと同様の機能を有する。 第 1 1図は合金 製コ イ ルと しての機能を合金製べローズ 7によつて杲す よ うにしたものである。 このよ うにすることによ ] 合金 製べローズ 7がガラス製容器 1内で伸縮することによ 、 ヒートパイ プ一端の熱伝違面積を拡大することができ、 ベローズ 7 の伸縮によ ] 、 ベロ ーズ 7 とガラス製容器 1 の内壁との接触面積を著しく増加させることは不可能と るる。 しかし接触位置の間隔を拡大させることによ 、 ガラス製容器 1の軸方向への熱伝達を増加させることが 可能であ ] 、 冷却側の熱伝達を向上させることができる。
    [0036] さ らに、 第 1 2図は本発明によるヒートパイブの他一の 実施例を示す構成図である。 中空棒体から ¾るガ ラス製 容器 1内には形状記憶合金からなる金網， 金属フ ェル ト ¾どでできたウィック 8が内蔵されている。 このウイ ッ ク 8は帯状から ] 、 ガラ ス製容器 1の内壁に接蝕した 状態にてガラス製容器 1の軸方向に沿って螺旋状に配置 されている。
    [0037] このよ うに構成したヒ ー トパイブにおいて、 ウィ ック 8は予め定められた温度でヒートパイブ軸方向に伸縮す る。 伸長したゥイ ツク 8はヒ ー トパイ ブの加熱部又は冷 却部を長くすることができ、 温度を一定にすることがで きる。
    [0038] 尚上記各実施例で容器 1はガラス製について説明した が金属製も勿論使用できる。 ガラス製容器を使ったヒ ー トパイブは、 例えば太陽熱コ レク ターに、 又金属製容器 を使用したものは、 熱交換器に利用することができる。
    [0039] 以上説 §9したように本発明によるヒ一 トパイブによれ ば、 毛管力をもつウィ ックの形 を制御することによ ])、 熱輸送量の制御をすることができる。
    权利要求:
    Claims 請求の範囲
    1 . ウィ ック， 作動液及びそれらを封入して る容器と から この作動液の蒸発， 凝縮の相変化を利用して 熱輸送するヒ ー トパイブに於て、 熱輸送量を制御し得る ように、 前記ウィ ックの少.くとも一部が他の部分に対して 変位し得るよ うに構成されていることを特徵とするヒー トパイ プ。
    2 . 前記ゥイツクは少く とも 2つの独立したウイ ックか ら¾ j？、 このウィ ックのうち少く と も 1つは他の固定さ れたウイ ックに対して移動できるよ うに構成されている ことを特徵とする請求の範囲第 1項'記載のヒートパイ プ。
    3 前記ウィ ックの少く とも 1つは前記容器の内壁に固 定され他のウィ ックは前記容器外部に設けた磁石によ ) 軸方向に摺動して容器内に固定された前記ウイ ックに接 触し得るよ うにしたことを特徵とする請求の範囲第 2項 記载のヒー トパイ プ。
    4 . 前記移動できるウィ ックは前記容器内壁に固定され、 その少くとも一部は形状記憶合金で作られてお] 、 ある 温度で前記固定ウィ ックと接触， 雛反し得ることを特徵 とする請求の範囲第 1項記載のヒー トパイ プ。
    5 . 前記容器内に互に離れて固定された 2つのウィ ック と、 これらの間に、 それらとある温度で接蝕し得る形状 記憶合金でできたウィ ックを配置したことを特徵とする 請求の範囲第 1項記載のヒ ー トパイ ブ。
    6 . 前記 2つのウィ ックは軸方向^:互に離れて容器内壁 に固定されてお ] 、 前記形状記憶合金のウィ ックはそれ らの間にまたがって配置されそれらとの接触面積を拡大 縮小し得ることを特徵とする請求の範囲第 5項記載のヒ — トパイブ。
    7 . 前記 2つの固定ウイ ックのうちの 1つは容器内壁に 固定された円筒形のもので、 他の 1つはその中に半径方 向に雜れて固定され小径円筒形のもので、 前記形状記憶 合金のウィ ックは前記小径円筒形ウィック と前記大径円 筒形ウィ ックとのうちの一方に固定され他方に延び.、 そ の端部がある温度で接蝕， 離反するよ うに構成されてい ることを特徵とする請求の範囲第 5項記載のヒー トパィ ブ。
    8 . 前記ゥイ ツクの 1つは前記容器内壁に固定された円 筒形のもので、 他のウィ ックはこのウィ ックに摺勣可能 に係合していることを特徵とする請求の範囲第 1項記载 のヒートパイ ブ。
    9 . 前記摺勣可能なウィ ックはヒ ー トパイブ軸方向に変 位可能な形状記憶合金を介して前記容器に支持されてい ることを特截とする請求の範囲第 8項記載のヒートパイ ブ。
    10 . 前記ウ ィ ックの 1つは円筒形のもので前記容器内壁
    R£ OMPI に固定され、 その一端には伸縮可能 ベロ ーズ状のウイ ックが固定されていることを特徵とする請求の範囲第 1 項記載のヒー トパイブ。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    BR8203095A|1983-05-10|
    JPS57196089A|1982-12-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1982-12-09| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1982-12-09| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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