JPH0419339Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は高い位置から低い位置へ熱を輸送す
るためのヒートパイプに関するものである。

従来の技術 周知のようにヒートパイプの基本構成は、空気
などの既存のガスを真空排気した密閉管の内部
に、水やフロン（商品名）などの目的とする温度
で蒸発および凝縮する作動流体を封入し、さらに
液相の作動流体を蒸発の生じる部分に還流させる
ための毛細管圧力を生じさせるウイツクを密閉管
の内部に設けた構成である。しかるにヒートパイ
プは外部から入熱のある蒸発部で作動流体が蒸発
し、その蒸気が温度の低い凝縮部に流れて放熱す
ることにより作動流体の潜熱として熱の輸送を行
ない、また凝縮部で液化した作動流体がウイツク
において生じる毛細管圧力によつて蒸発部に還流
することにより、上記のような熱輸送が継続して
生じるのであるが、ウイツクによつて生じる毛細
管圧力には限度があり、従つて高い位置から低い
位置へ熱を輸送する所謂トツプヒートモードの場
合には、液相の作動流体を重力に抗して還流させ
なければならないので、液相作動流体を還流させ
るための圧力が不足し、実用上熱輸送を行なうこ
とができなかつた。

そこで従来、トツプヒートモードで熱輸送を行
なうにあたつて、ポンプにより液相作動流体を蒸
発部に還流させることが考えられており、例えば
実開昭58−32277号では、作動流体の蒸気流によ
つて回転させられる羽根とこの羽根の回転力によ
つて駆動される循環ポンプとを内部に設けたヒー
トパイプが提案され、また特開昭55−131692号で
は、下部液溜部から上部液溜部に作動液を移送す
るポンプを設けたヒートパイプが提案され、さら
に特開昭53−146356号では、蒸気発生器によつて
作動液中に気泡を生じさせ、その気泡によつて作
動液を上方に移送する気泡ポンプを設けたヒート
パイプが提案されている。

考案が解決しようとする問題点 しかるに前述した実開昭58−32277号のヒート
パイプでは、密閉管の内部に羽根等の可動部分を
設けなければならないので、構造が複雑でかつ信
頼性に乏しいものとならざるを得ない問題があ
り、また特開昭55−131692号や同53−146356号に
よつて提案されているヒートパイプでは、電気等
のエネルギ源を必要とする問題がある。

この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、構成が簡単な自己駆動型のトツプヒート用ヒ
ートパイプを提供することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 この考案は、上記の目的を達成するために、一
端側を高い位置に配置した密閉管の内部に、加熱
されて蒸発しかつ放熱することにより凝縮する作
動流体を封入し、さらに前記密閉管の上部所定箇
所を外部から熱を与えて作動流体を蒸発させる蒸
発部とするとともに密閉管の下部所定箇所を外部
に放熱させて作動流体を凝縮させる凝縮部とし、
作動流体によつて前記蒸発部から凝縮部に熱を輸
送するヒートパイプにおいて、前記密閉管内の下
端部に溜まる液相の作動流体を前記蒸発部の内周
面に汲み上げるポンプを有するとともに、前記蒸
発部の近傍に一端部を接触させかつ他端部を所定
の低温部に配置した熱電子発電素子が設けられ、
その熱電子発電素子で生じた起電力によつて前記
ポンプを駆動するよう構成したことを特徴とする
ものである。

また、この考案では、密閉管の内部に作動流体
と共に作動流体蒸気より低密度の非凝縮性ガスを
封入し、その非凝縮性ガスによつて密閉管内の上
端部側を実質的に断熱して密閉管の上端部を低温
度に維持し、かつその低温度部分に熱電子発電素
子の低温側端部を接触配置する構成とすることも
できる。

作 用 この考案のヒートパイプでは、蒸発部で生じた
作動流体蒸気が下方に向けて流れ、凝縮部におい
て放熱することにより液化し、したがつて作動流
体の液留めが密閉管の下部に生じる。他方、蒸発
部は外部からの入熱によつて温度が高くなるか
ら、ここに一端部を接触させた熱電子発電素子で
起電力が生じ、その結果ポンプが動作して液相の
作動流体を高い位置にある蒸発部の内周面に汲み
上げる。すなわちこの考案ではヒートパイプに対
する入熱をエネルギとしてポンプが動作し、液相
の作動流体を重力に抗して蒸発部に還流させる。
また非凝縮性ガスを封入した構成とした場合に
は、熱電子発電素子の一方の端部に対する熱影響
を防ぐことができるため、起電力を高くすること
ができる。

実施例 つぎに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図はこの考案の一実施例を示す模式図であ
つて、ヒートパイプのコンテナである密閉管１は
銅などの金属によつて形成されるとともに、上下
方向に向けて配置されており、その内部には空気
などの非凝縮性のガスを真空排気した後に水など
の凝縮性の作動流体２が封入されている。この密
閉管１の上部所定箇所は外部から熱Ｑを与えて作
動流体２を蒸発させる蒸発部３とされ、また下部
の所定範囲は熱Ｑを外部に逃がして作動流体２を
凝縮させる凝縮部４とされており、さらに蒸発部
３より上側の部分が順次、電源加熱部５および電
源冷却部６とされている。その蒸発部３とされた
部分の内周面には、Ｌ字状断面で全体として環状
をなす受け金具７を取付けることにより液溜め部
８が形成されている。なお、この液溜め部８から
蒸発部３の全体に作動液を分配供給するために、
蒸発部３とされた部分の内周面全体に金網などか
らなるウイツクを設けてもよい。

さらに密閉管１の上端部側には電動式のポンプ
９が配置されており、その吸込口に接続した吸液
管１０が密閉管１内の下端部近くまで延びてお
り、また吐出口に接続した配管１１が前記液溜め
部８に延びている。

他方、前記電源加熱部５が位置する領域と電源
冷却部６が位置する領域とは、断熱板１２によつ
て隔絶されており、その電源冷却部６が位置する
領域には、蒸発部３より大幅に温度の低い冷風１
３が流通し、冷却部１４とされている。そして密
閉管１のうち電源加熱部５に、Ｐ型熱電子発電素
子１５とＮ型熱電子発電素子１６との一端部が接
触させられており、これらの熱電子発電素子１
５，１６の他端部は前記冷却部１４に延びかつヒ
ートシンク１７が取付けられている。すなわちこ
れらの熱電子発電素子１５，１６は、電源加熱部
５と冷却部１４との温度差によつて起電力を生じ
るようになつている。また各熱電子発電素子１
５，１６が前記ポンプ９の端子にそれぞれ電気的
に接続されている。

上述した構成のヒートパイプでは、蒸発部３に
外部から与えられた熱Ｑによつてその液溜め部８
内の作動流体２が蒸発し、これに対し凝縮部４で
は外部に熱Ｑを奪われて温度および圧力が低くな
つているから、蒸発部３で生じた作動流体蒸気は
密閉管１の下部の凝縮部４に流れ、そこで放熱
し、液化する。その結果生じた液相の作動流体２
は密閉管１の下部に溜まる。他方、蒸発部３に対
する入熱によりその上側の電源加熱部５の温度が
高くなるため、この電源加熱部５と冷却部１４と
の温度差により熱電子発電素子１５，１６に起電
力が生じ、その起電力によつてポンプ９が駆動さ
れて液相の作動流体２を吸液管１０を介して吸い
上げ、かつ配管１１を介して蒸発部３における液
溜め部８に供給する。すなわち作動流体２はポン
プ９によつて蒸発部３に還流させられる。

第２図はこの考案の他の実施例を示す模式図で
あつて、ここに示すヒートパイプは、第１図に示
すヒートパイプを基本としてその密閉管１の内部
に作動流体２に加えてHeガスなどの作動流体蒸
気より低密度の非凝縮性ガス１８を封入し、また
熱電子発電素子１５，１６の低温側端部をその密
閉管１の上端部に接触配置したものである。

この第２図に示す構成のヒートパイプにあつて
は、密閉管１の内部のうち上端部が非凝縮性ガス
１８によつて実質的に断念されるから、密閉管１
の上端部が低温度に維持され、その結果、蒸発部
３に与えられる熱Ｑの影響が熱電子発電素子１
５，１６の低温側端部に及ばないので、高い起電
力を得ることができ、また熱影響を防ぐための特
別な部材を追加設置しなくてよいので構成が簡単
になる。

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の作動流体を蒸発部
に還流させるから、重力に抗して作動流体を還流
させる必要のあるトツプヒートモードであつても
熱輸送を行なわせることができ、またポンプの駆
動エネルギは蒸発部に対する熱で良いから、特別
なエネルギ源を不要とし、構造の簡素化に加え省
エネルギ化を図ることができる。特に非凝縮性ガ
スを密閉管の内部に封入した構成とした場合に
は、熱電子発電素子に対する熱の悪影響を防いで
起電力を高く維持できるうえに、構成を簡素化す
ることができるなど効果を併せて得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す模式図、第
２図はこの考案の他の実施例を示す模式図であ
る。 １……密閉管、２……作動流体、３……蒸発
部、４……凝縮部、５……電源加熱部、９……ポ
ンプ、１４……冷却部、１５，１６……熱電子発
電素子、１８……非凝縮性ガス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一端側を高い位置に配置した密閉管の内部
   に、加熱されて蒸発しかつ放熱することにより
   凝縮する作動流体を封入し、さらに前記密閉管
   の上部所定箇所を外部から熱を与えて作動流体
   を蒸発させる蒸発部とするとともに密閉管の下
   部所定箇所を外部に放熱させて作動流体を凝縮
   させる凝縮部とし、作動流体によつて前記蒸発
   部から凝縮部に熱を輸送するヒートパイプにお
   いて、 前記密閉管内の下端部に溜まる液相の作動流
   体を前記蒸発部の内周面に汲み上げるポンプを
   有するとともに、前記蒸発部の近傍に一端部を
   接触させかつ他端部を所定の低温部に配置した
   熱電子発電素子が設けられ、その熱電子発電素
   子で生じた起電力によつて前記ポンプを駆動す
   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。 (2) 前記密閉管の内部に前記作動流体蒸気より低
   密度の非凝縮性ガスが前記作動流体と共に封入
   され、かつ前記熱電子発電素子の低温側端部が
   密閉管の上端部側に接触配置されていることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   のトツプヒート用ヒートパイプ。