JPH0622773U - 熱伝達要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱を輸送すべき２点間の相対的な位置が比較
的自由で、かつ動作の再現性と繰り返し変形に対する信
頼性の高い、高性能な熱伝達要素を得ることを目的とす
る。 【構成】 本考案の熱伝達要素12は、熱発生源である内
部ユニット10と外部の耐水圧容器11の間に介在し、耐水
圧容器11が振動や衝撃を受ける場合にも、耐水圧容器11
と内部ユニット10の相対的な位置関係の変化に追随して
無理なく伸縮することによって効率よく熱伝達するとと
もに緩衝バネとしても作用して、内部ユニット10に対す
る振動衝撃を緩和する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱を輸送すべき２点間の相対的な位置関係が比較的自由で、動作の 再現性と繰り返し変形に対する信頼性の高い、高性能な熱伝達要素に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

ヒートパイプはよく知られているように、密封した管内に作動流体と呼ばれる 気相と液相に相互に変化しやすい媒体を封入し、その相変化の潜熱を仲介にして 流動によって熱を輸送する装置であり、例えば、大島、松下、村上著、「ヒート パイプ工学」、朝倉書店から知られている。管内の作動流体は、高温側では周り から熱を奪って蒸発し、気体となって低温側に流動する。低温側では周りに熱を 放出して液体になる。この液体は毛細管現象を利用して高温側に返送される。従 って、作動流体が高温側と低温側との間を相変化しながら循環してヒートパイプ の高温側の熱を低温側に効率よく輸送することができる。高温側と低温側の位置 関係が固定している場合はこれで十分である。

【０００３】 しかし、例えば海底中継器のように内部ユニットの電気回路で発生する熱を、 振動衝撃から内部ユニットを守るための緩衝体を介して、外部の耐水圧容器に効 率よく伝達する必要がある場合、熱を伝達すべき内部ユニットと耐水圧容器の間 には振動や衝撃を受けた時に相互に動き得る位置的な自由度が必要である。この ように、 （１）緩衝構造を介して熱の伝達を行う必要がある場合や、一方の振動衝撃を他 方に伝えたくない場合、 （２）組立等の都合上相対位置を離したり縮めたりする必要がある場合、 等には熱を輸送すべき２点間をヒートパイプでつないで、なおかつ相対的な位置 関係をある程度自由にできなければならない。

【０００４】 従来、ヒートパイプは専ら伝熱的特性の観点からのみ作製されており、これを バネと兼用するという考えは無かった。このためパイプは通常熱伝導の良い金属 でできており、自由に伸び縮みできないため振動や変形等によって相対的に位置 が変化する物体間での熱伝達には適用が困難であった。従来、この問題を解決す るため、パイプをコルゲート状にして可とう性を持たせる方法が用いられている が、図７に示すようなコルゲートヒートパイプ５の場合、 （１）軸方向の伸縮の長さをあまり大きくとれない、 （２）形状が複雑で製造が困難なため高価である、 （３）材料の塑性変形によっているのでバネのように動作に再現性がない、 また、 （４）衝撃や振動による繰り返し変形に対する信頼性に欠ける、 等の欠点があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案が解決しようとする課題は、熱を伝達しようとする２点の相対的な位置 関係が自在で高性能な熱伝達要素を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、ヒートパイプの一部あるいは全部を、バネとしても十分な特性が得 られる適切な材料と構造にし、ヒートパイプとバネを一体化したことを最大の特 徴とする。

【０００７】

【作用】

ヒートパイプとバネを一体化することにより、熱を輸送すべき２点間の相対的 な位置が比較的自由で、動作の再現性と繰り返し変形に対する信頼性の高いバネ 特性とヒートパイプの高性能な熱伝達特性を合わせ持つ高性能な熱伝達要素を実 現することができる。

【０００８】 以下、本考案を図面を参照して詳細に説明する。

【０００９】

【実施例】

図１は本考案の第１の実施例を説明する図であって、ここで１はコイル状に成 形したヒートパイプである。該ヒートパイプはコイル状に成形されているのでコ イルバネとしての特性を合わせ持ちつつ、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すよ うに熱を伝達すべき２点Ａ，Ｂの軸方向の伸縮（引っ張り、縮め）、曲げ、回転 等に自由に追随できる。図２はコイル状バネについて伸縮、曲げ、回転動作を例 示したものであるが、一般的なバネの場合にもこれらの動作が可能であることは 明らかである。

【００１０】 図３は本考案を海底中継器に適用する一例であり、ここで12は図１および図２ で説明したような本考案の熱伝達要素である。該熱伝達要素12は熱の発生源であ る内部ユニット10と吸熱源である外部の耐水圧容器11の間に介在している。この ような構成となっているので、熱伝達要素12は静的状態で内部ユニット10から耐 水圧容器11に熱伝達するのみならず、海底に敷設するために、船上設備の通過中 などにおいて、耐水圧容器11が振動や衝撃を受ける場合には、耐水圧容器11と内 部ユニット10の相対的な位置関係の変化に追随して無理なく伸縮することによっ て効率よく熱伝達を行うとともに、熱伝達要素12が緩衝バネとしても作用し、内 部ユニット10に対する振動衝撃を緩和することができる。

【００１１】 図４は本考案の他の一実施例を説明する図であって、ここで２はヒートパイプ の一部だけをコイル状に成形し、伸縮自在な構造としたものである。

【００１２】 図５は本考案の別の一実施例を説明する図であって、ここで３はヒートパイプ の一部を別のコイル状に成形し、伸縮自在な構造としたものである。

【００１３】 図６は本考案のさらに別な一実施例を説明する図であって、ここで４はヒート パイプの一部をＵ字形のバネに成形し、伸縮自在な構造としたものである。

【００１４】 この外、特に図面では説明していないが、これらの実施例においてヒートパイ プの材料を種々のバネ材とすることができ、さらに真っ直ぐなパイプ構造のまま 曲げ変形に対するバネあるいは軸回転に対するバネ（トーションバー）とするこ とや、小さなコイルに成形したものをさらに径の大きなコイルに成形した２重コ イルとすることもできる。

【００１５】 これらの実施例はいずれもヒートパイプとバネを一体化し、従来困難であった 熱を輸送すべき２点間の相対的な位置関係が比較的自由で、動作の再現性と繰り 返し変形に対する信頼性の高いバネ特性とヒートパイプの高性能な熱伝達特性と を合わせ持つ熱伝達要素を実現している。また、具体的なバネの特性については 実施例にも種々示したように、既存のバネ設計技術を活用して伸縮、曲げ、回転 、捻り等の変形の種類およびバネの強弱等、目的に合致したバネを実現できる。

【００１６】 なお、ここで述べるバネ材料とは、一般的にバネとして使用される金属材料で あり、例えば丸善書店の機械設計便覧によれば、バネ用材料として以下に示す材 料が示されている。これらの内、りん青銅、ベリリウム銅は弾性限が高く、バネ 材料として優れているほか、熱伝導性および耐食性もよいので本考案の熱伝達要 素材料として特に適している。以下に、上記の機械設計便覧に挙げられている材 料を参考として表１に示す。

【表１】 バネ用材料（機械設計便覧による） ばね鋼 硬鋼 ピアノ線 ばね用炭素鋼 弁ばね用炭素鋼 弁ばね用Ｃr-Ｖ鋼 弁ばね用Ｓi-Cｒ 鋼 ばね用Ｓi-Cｒ 鋼 ばね用ステンレス 黄銅 ベリリウム銅 りん青銅 洋白

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、ヒートパイプとバネを一体化し、従来困難であった熱を 輸送すべき２点間の相対的な位置関係が比較的自由で、動作の再現性と繰り返し 変形に対する信頼性の高いバネ特性とヒートパイプの高性能な伝熱特性とを合わ せ持つ高性能な熱伝達要素を実現しているので、海底中継器のように緩衝構造を 介して熱の伝達を行う必要がある場合や、一方の振動衝撃を他方に伝えたくない 場合には本考案の熱伝達要素により緩衝特性と伝熱特性を同時に満足できるので 経済性と性能の高い装置を実現できる。また、組立等の都合上熱を伝達すべき２ 点の相対位置を離したり縮める必要がある場合にも伸縮自在な本考案の熱伝達要 素により優れた伝熱性能を発揮できる等、産業上の効果が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例を説明する図である。

【図２】図２は図１の本考案の熱伝達要素の動作を示す
図であり、（ａ）は引っ張り、（ｂ）は曲げ、（ｃ）は
回転動作を示している。

【図３】図３は本考案の熱伝達要素を海底中継器に適用
する例を説明する図である。

【図４】図４は本考案の他の一実施例を説明する図であ
り、ヒートパイプの一部をコイルバネとする例である。

【図５】図５は本考案の別の一実施例を説明する図であ
り、ヒートパイプの一部を他の形のコイルバネとする例
である。

【図６】図６は本考案のさらに別の一実施例を説明する
図であり、ヒートパイプの一部をＵ字形バネとする例で
ある。

【図７】図７は従来のコルゲートヒートパイプを示す図
である。

【符号の説明】

１ コイル状に成形したヒートパイプ ２ 一部をコイルバネに成形したヒートパイプ ３ 一部を他のコイルバネに成形したヒートパイプ ４ 一部をＵ字形バネに成形したヒートパイプ ５ コルゲートヒートパイプ 10 海底中継器の内部ユニット 11 海底中継器の耐水圧容器 12 熱伝達要素

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒートパイプの一部または全部をバネ材
   料を用いたバネ構造としたことを特徴とする熱伝達要
   素。