(57)【要約】【課題】本発明は、ヒートパイプの内側から外側に水素を排出する速度を維持しつつ、水素透過部の強度を増加させたヒートパイプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のヒートパイプは、水又は水溶液が封入されているパイプ、パイプの外側と内側とを貫通している貫通孔、及び貫通孔を塞いでおり、かつパイプの内側からパイプの外側に水素を選択的に透過させる水素透過部を有する。水素透過部は、パラジウム層及びパラジウム層に接している多孔体層を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水又は水溶液が封入されているパイプ、
前記パイプの外側と内側とを貫通している貫通孔、及び
前記貫通孔を塞いでおり、かつ前記パイプの内側から前記パイプの外側に水素を選択的に透過させる水素透過部を有し、
前記水素透過部は、パラジウム層及び前記パラジウム層に接している多孔体層を有する、
ヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、排熱回収等の熱輸送手段として用いることができる。ヒートパイプは、例えば、暖機、暖房、又は冷房等の熱輸送システムに適用することができる。より具体的には、例えば自動車の排気熱をエンジン暖機並びにエアコン等に利用する暖機・暖房用のヒートパイプシステム、又は自動車のインバータ冷却等の冷却用ヒートパイプシステム等に適用することができる。
【０００３】
ヒートパイプは、金属等の中空のパイプの内側に、水又は水溶液等の作動液が封入された構成を有する。ヒートパイプの内側に封入されている作動液は、ヒートパイプの内壁を腐食させ、ヒートパイプの内側において水素を発生させる場合があることが知られている。ヒートパイプの内側で水素が発生すると、ヒートパイプの内側の作動液の循環が妨げられ、ヒートパイプの熱輸送機能が低下するという問題が生じる場合がある。
【０００４】
ヒートパイプの内側の腐食等により発生した水素によってヒートパイプの熱輸送機能が低下するということを防止するため、発生した水素をヒートパイプの外側に排出することが知られている。
【０００５】
特許文献１において開示されているヒートパイプは、ヒートパイプの内側と外側とを貫通している水素透過部を有する。そして、この水素透過部を通してヒートパイプの内側で発生した水素は、ヒートパイプの外側に排出される。また、水素透過部としては、パラジウム又はその合金を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−８６３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヒートパイプの内側で発生した水素をヒートパイプの外側に迅速に排出するためには、水素透過部は薄いほうがよい。しかしながら、水素透過部が薄い場合、水素透過部の強度が低くなり、水素透過部がヒートパイプの内圧に耐えられずに破損してしまうという問題がある。
【０００８】
他方、水素透過部の強度を高めるために水素透過部を厚くした場合、水素を排出する速度が低下するため、ヒートパイプの内側で発生した水素を十分に排出することができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、ヒートパイプの内側から外側に水素を排出する速度を維持しつつ、水素透過部の強度を増加させたヒートパイプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである：
水又は水溶液が封入されているパイプ、
前記パイプの外側と内側とを貫通している貫通孔、及び
前記貫通孔を塞いでおり、かつ前記パイプの内側から前記パイプの外側に水素を選択的に透過させる水素透過部を有し、
前記水素透過部は、パラジウム層及び前記パラジウム層に接している多孔体層を有する、
ヒートパイプ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ヒートパイプの内側から外側に水素を排出する速度を維持しつつ、水素透過部の強度を増加させたヒートパイプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態に基づくヒートパイプの一部分の模式断面図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施形態に基づくヒートパイプの水素透過部の模式断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施形態に基づくヒートパイプの一部分の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、発明の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１４】
本発明のヒートパイプは、水又は水溶液が封入されているパイプ、パイプの外側と内側とを貫通している貫通孔、及び貫通孔を塞いでおり、かつパイプの内側からパイプの外側に水素を選択的に透過させる水素透過部を有する。水素透過部は、パラジウム層及びパラジウム層に接している多孔体層を有する。
【００１５】
原理によって限定されるものではないが、本発明の作用原理は以下のとおりであると考える。
【００１６】
水素透過部の強度を高めるために水素透過部のパラジウム層を厚くした場合、ヒートパイプの内側から外側に水素を排出する速度が低下するため、ヒートパイプの内側で発生した水素を十分に排出することができない。
【００１７】
本発明者は、パラジウム層及びパラジウム層に接している多孔体層を有する水素透過部をヒートパイプに適用することにより、水素透過部材のパラジウム層を厚くせずに、ヒートパイプの水素透過部の水素透過性を維持しつつ、水素透過部の強度を増加させることを見出した。
【００１８】
本発明において、水素透過部は、パラジウム層及びパラジウム層に接している多孔体層を有する。多孔体層は、パラジウム層の支持体として機能しており、ヒートパイプの内圧によるパラジウム層の破損を抑制している。そのため、耐圧性を高めるためにパラジウム層を厚くする必要がなく、水素透過性を高めるためにパラジウム層を薄くすることができる。
【００１９】
図１は、本発明のある実施形態に基づくヒートパイプの一部分の模式断面図である。図１において、本発明のヒートパイプは、パイプ（１０）の一部分において、ヒートパイプの外側（２０）とヒートパイプの内側（３０）を貫通している貫通孔（４０）、及び水素透過部（５０）を有する。水素透過部（５０）は、パラジウム層（５２）及びパラジウム層（５２）に接している多孔体層（５４）を有する。なお、図１において、パラジウム層（５２）はヒートパイプの内側（３０）方向に配置されており、かつ多孔体層（５４）はヒートパイプの外側（２０）方向に配置されているが、パラジウム層と多孔体層の配置は逆であってもよい。
【００２０】
＜ヒートパイプ＞
本発明において、ヒートパイプは中空のパイプの内側に水又は水溶液が封入されている。ヒートパイプの内壁は、毛細管構造を有していてもよい。
【００２１】
＜水又は水溶液＞
本発明において、パイプの内側に封入されている水又は水溶液は、ヒートパイプの吸熱部位においてヒートパイプの外側の熱を吸収して蒸発して気体となり、かつヒートパイプの放熱部位において気体から液体に凝集してヒートパイプの外側に熱を放出する。
【００２２】
パイプの内側に封入されている水又は水溶液は、例えば、ヒートパイプの使用条件に応じて選択することができ、ヒートパイプの吸熱部位の温度及びヒートパイプ内の気圧において蒸発して気体となり、かつヒートパイプの放熱部位の温度及びヒートパイプ内の気圧において凝集して液体となるものを選択することができる。
【００２３】
＜パイプ＞
本発明において、パイプは内側に水又は水溶液が封入されている。パイプの材料は、例えば鉄、アルミニウム、銅等の金属を挙げることができるが、これらに限定されない。
【００２４】
また、パイプは、パイプの外側と内側とを貫通している貫通孔を有する。貫通孔の孔径（直径）は、１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、又は６ｍｍ以下であってよく、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、又は４ｍｍ以上であってよい。
【００２５】
＜水素透過部＞
水素透過部は、貫通孔を塞いでおり、かつパイプの内側からパイプの外側に水素を選択的に透過させることができる部材である。水素透過部は、パラジウム層及びパラジウム層に接している多孔体層を有する。
【００２６】
水素透過部は、ヒートパイプの貫通孔に挿入されて取り付けられていてよく、又はヒートパイプの貫通孔を塞ぐようにヒートパイプの外壁に取り付けられていてよい。水素透過部をヒートパイプに取り付ける方法は特に限定されないが、例えば溶接、ろう付け、又は接着材による接着等を挙げることができる。
【００２７】
水素透過部のパラジウム層は、ヒートパイプの内側の水素がヒートパイプの外側に排出されるときにパラジウム層を通過するように配置することができる。パラジウム層をヒートパイプの内側方向に配置し、かつ多孔体層をヒートパイプの外側方向に配置してもよいが、パラジウム層と多孔体層の配置を逆の順に配置してもよい。
【００２８】
パラジウム層は、パラジウムを有する層であり、パラジウム又はパラジウムの合金を含んでいることができる。
【００２９】
多孔体層は、多孔性の層であり、多孔質材料を含んでいてよい。多孔質材料としては、ゼオライト、多孔質ガラス、シリカゲル、シリカアルミナ、セラミックフィルター、セラミックハニカム、又は金属焼結体等の材料を上げることができる。耐熱性、耐圧性、及び耐衝撃性等の観点から、金属焼結体が好ましい。金属焼結体としては、アルミニウム、銅、チタン、ブロンズ、又はステンレス等の焼結体を上げることができる。
【００３０】
多孔体の孔径は、水素を透過させつつ、パラジウム層を支持することができる径を有していれば、特に限定されない。多孔体の孔径は、１０μｍ以上、２５μｍ以上、５０μｍ以上、７５μｍ以上、又は１００μｍ以上であってよく、２００μｍ以下、１７５μｍ以下、１５０μｍ以下、又は１２５μｍ以下であってよい。
【００３１】
多孔体層及びパラジウム層の厚さは特に限定されないが、多孔体層の厚さは、ヒートパイプの内圧によって破損しない程度の厚さを有しており、かつパラジウム層の厚さは、ヒートパイプ内の水素を十分に透過できる程度の厚さを有している。パラジウム膜の厚さは、１００μｍ以下、５０μｍ以下、２５μｍ以下、１０μｍ以下、又は５μｍ以下であってよく、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、又は４μｍ以上であってよい。
【００３２】
本発明のヒートパイプに用いられる水素透過部は、さらに図２に示される構造を有していることができる。
【００３３】
図２において、水素透過部（５０）は、パラジウム層（５２）、多孔体層（５４）、ケース部材（５６）、厚いパラジウム層（５８）、及び副室（５９）を有する。ケース部材（５６）は、ヒートパイプの内側からヒートパイプの外側に水素を選択的に透過させることができるように、パラジウム層（５２）、多孔体層（５４）、及び厚いパラジウム層（５８）を支持している。また、ケース部材（５６）の内側において、パラジウム層（５２）及び多孔体層（５４）からなる積層体と厚いパラジウム層（５８）との間には、副室（５９）が存在する。さらに、厚いパラジウム層（５８）は、ヒートパイプの外側に露出している。なお、パラジウム層（５２）、と多孔体層（５４）の配置は逆であってもよい。
【００３４】
図３は、図２に示される水素透過部を有するヒートパイプの一部分の模式断面図である。図３の様に、図２に示される水素透過部は、厚いパラジウム層（５８）がヒートパイプの外側（２０）に露出するように配置されている。
【００３５】
水素透過部が図２に示されるような構造を有することにより、ヒートパイプ内で発生した水素は、パラジウム層（５２）を通じてすみやかに副室（５９）に排出され、副室（５９）に排出された水素は厚いパラジウム層（５８）を通じて徐々にヒートパイプの外側に放出される。
【００３６】
図２に示される構造を有する水素透過部では、パラジウム層（５２）及び多孔体層（５４）がヒートパイプの外側に露出していない。これにより、ヒートパイプの製造時又は車両等への設置時に、衝撃等によってパラジウム層（５２）が破損することを防止することができ、かつヒートパイプの外側のごみ、埃、又は液滴等が多孔体層に侵入することによって多孔体層の孔が閉塞することを防止することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０    パイプ
２０    ヒートパイプの外側
３０    ヒートパイプの内側
４０    貫通孔
５０    水素透過部
５２    パラジウム層
５４    多孔体層
５６    ケース部材
５８    厚いパラジウム層
５９    副室
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017172858.tif 000005