(57)【要約】【課題】構成が簡素であって熱交換器への入熱量が少なくても作動する熱輸送デバイスを提供する。【解決手段】第１の熱交換器３と、第２の熱交換器５と、第１の熱交換器３と第２の熱交換器５とをつないでいる各管路７，９と、第２の熱交換器５から第１の熱交換器３へのみ熱媒を流すように、第２の管路の途中に設けられた１１，１３と、第１の逆止弁１１と第２の逆止弁１３との間で第２の管路９に設けられた熱媒貯蔵タンク１５と、第１の管路７に設けられ、熱媒貯蔵タンク１５の熱媒２との間で熱交換を行う熱交換部１７とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱交換器と、
第２の熱交換器と、
前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とをつないでいる第１の管路と、
前記第２の熱交換器と前記第１の熱交換器とを、第１の管路とは別個につないでいる第２の管路と、
前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へのみ熱媒を流すように、前記第２の管路の途中に設けられた第１の逆止弁と、
前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へのみ熱媒を流すように、前記第１の逆止弁と前記第１の熱交換器との間で前記第２の管路の途中に設けられた第２の逆止弁と、
前記第１の逆止弁と前記第２の逆止弁との間で前記第２の管路に設けられた熱媒貯蔵タンクと、
前記第１の管路に設けられ、前記熱媒貯蔵タンクの熱媒との間で熱交換を行う熱交換部と、
を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の熱輸送デバイスにおいて、
前記熱交換部と前記第２の熱交換器との間における前記第１の管路の部位と、前記第２の逆止弁と前記第１の熱交換器との間における前記第２の管路の部位とをつないでいる第３の管路を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒を用いて熱交換器から他の熱交換器に熱量を移す熱輸送デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図２に示すような構成の熱輸送デバイス３０１が知られている（たとえば、特許文献１の図７等参照）。この熱輸送デバイス３０１は、２つの熱交換器３０３，３０５と２つの逆止弁３０７，３０９と貯液タンク３１１と、これらをつないでいる管路３１３，３１５，３１７とで構成されており、内部に熱媒３１９が入っている。
【０００３】
そして、熱交換器３０３が加熱されると、加熱された熱媒が適宜移動して、熱交換器３０５で熱媒が冷却されるようになっている。これによって、熱交換器３０３から熱交換器３０５へ熱量が移動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−７０３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の熱輸送デバイス３０１では、熱交換器３０３への入熱量が少ないと（たとえば３０Ｗ程度であると）、熱交換器３０５へ輸送される蒸気（熱媒の蒸気）の量が少なく、熱交換器３０３と熱交換器３０５との間で大きな圧力差（熱媒の圧力差）が発生しない。
【０００６】
圧力差が小さいことで、逆止弁３０７，３０９が作動せず（開かず）、熱輸送デバイス３０１が作動しなくなり、熱交換器３０３の温度が上昇してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、特許文献１の図２等に記載の熱輸送デバイスでは、貯液タンク３１１にヒータ等を設けて、熱媒の温度を上げている。
【０００８】
これにより、貯液タンク３１１内の熱媒の温度や圧力が上昇し、貯液タンク３１１から熱交換器３０３へ逆止弁３０９を通って熱媒が流れ、熱交換器３０３への入熱量が少なくても、熱交換器３０３への入熱量が増えた場合と同様にして、熱交換器３０３から熱交換器３０５に熱媒が流れるようになり、熱輸送デバイス３０１が作動する。
【０００９】
しかし、ヒータ等を設けた熱輸送デバイス３０１では、構成が煩雑になるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、構成が簡素であって熱交換器への入熱量が少なくても作動する熱輸送デバイス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】
【００１１】
本発明は、第１の熱交換器と、第２の熱交換器と、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器とをつないでいる第１の管路と、前記第２の熱交換器と前記第１の熱交換器とを、第１の管路とは別個につないでいる第２の管路と、前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へのみ熱媒を流すように、前記第２の管路の途中に設けられた第１の逆止弁と、前記第２の熱交換器から前記第１の熱交換器へのみ熱媒を流すように、前記第１の逆止弁と前記第１の熱交換器との間で前記第２の管路の途中に設けられた第２の逆止弁と、前記第１の逆止弁と前記第２の逆止弁との間で前記第２の管路に設けられた熱媒貯蔵タンクと、前記第１の管路に設けられ、前記熱媒貯蔵タンクの熱媒との間で熱交換を行う熱交換部とを有する熱輸送デバイスである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構成が簡素であって熱交換器への入熱量が少なくても作動する熱輸送デバイスを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る熱輸送デバイスの概略構成を示す図である。
【図２】従来の熱輸送デバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る熱輸送デバイス（ヒートパイプ）１は、図１に示すように、第１の熱交換器（蒸発器；エバポレータ）３と第２の熱交換器（凝縮器；コンデンサ）５と第１の管路（蒸気管）７と第２の管路（液管）９と第１の逆止弁１１と第２の逆止弁１３と熱媒貯蔵タンク（貯液タンク；アキュムレータ）１５と熱交換部１７とを備えて構成されている。
【００１５】
第１の管路７は、蒸発器３と凝縮器５とをつないでおり、第２の管路９は、凝縮器５と蒸発器３とを、第１の管路７とは別個につないでいる。
【００１６】
さらに説明すると、第１の管路７は、蒸発器３から凝縮器５に熱媒（作動流体）を流すために設けられており、第２の管路９は、凝縮器５から蒸発器３に熱媒を流すために設けられており、蒸発器３と凝縮器５と各管路７，９とによって、熱媒が流れる環状の流路が形成されている。熱媒は、この温度と圧力との変化に応じて、液体から気体へ変化し、気体から液体へ変化するようになっている。
【００１７】
第１の逆止弁１１は、第２の管路９の途中に設けられており、凝縮器５から蒸発器３へのみ（一方の方向にのみ）熱媒を流すようになっている。すなわち、図１において、第１の逆止弁１１の左側における第２の管路９（９Ａ）内の熱媒の圧力と、第１の逆止弁１１の右側における第２の管路９（９Ｂ）内の熱媒の圧力との差が、所定の値よりも大きくなったときに、第１の逆止弁１１を熱媒が流れるようになっている。一方、第１の逆止弁１１の右側から左側には、熱媒が流れないようになっている。
【００１８】
第２の逆止弁１３は、第１の逆止弁１１と蒸発器３との間で、第２の管路９の途中に設けられており、第１の逆止弁１１と同様にして、凝縮器５から蒸発器３へのみ熱媒を流すようになっている。
【００１９】
なお、すでに理解されるように、凝縮器５と蒸発器３との間では、凝縮器５と第２の管路９の一部９Ａと第１の逆止弁１１と第２の管路９の一部９Ｂと第２の逆止弁１３と第２の管路９の一部９Ｃと蒸発器３とがこの順に直列に接続されており、これらの内部を熱媒が流れるようになっている。
【００２０】
貯液タンク１５は、内部に熱媒２を蓄えるようになっている。また、貯液タンク１５は、第１の逆止弁１１と第２の逆止弁１３との間で第２の管路９に設けられている。たとえば、貯液タンク１５は、第１の管路７や第２の管路９とは別個の管路である熱媒貯蔵タンク用管路２１によって、第２の管路９（９Ｂ）の途中の部位２３に接続されている。
【００２１】
熱交換部１７は、第１の管路７のたとえば途中に設けられており、熱交換部１７のところにおいて、第１の管路７内の熱媒と貯液タンク１５内の熱媒２との間で熱交換を行うようになっている。
【００２２】
さらに説明すると、第１の管路７は、部位７Ａと部位７Ｂと部位７Ｃとが直列につながった態様で設けられており、蒸発器３から凝縮器５に向かって上述した順にならんでいる。
【００２３】
部位７Ａは、蒸発器３と貯液タンク１５との間に配置されており、部位７Ｂは、貯液タンク１５内に配置されており、部位７Ｃは、貯液タンク１５と凝縮器５との間に配置されている。そして、部位７Ｂが熱交換部１７を形成している。
【００２４】
また、蒸発器３は、加熱される雰囲気中に設置されており（発熱体のところに配置されており）、凝縮器５は、冷却される雰囲気中に設置されているものとする。
【００２５】
すなわち、蒸発器３（蒸発器３内の熱媒）は、発熱体（図示せず）と熱交換（発熱体から吸熱）するようになっており、この熱交換によって発熱体が冷却されるようになっている。また、凝縮器５（凝縮器５内の熱媒）は、外部へ放熱する（たとえば、空冷される）ようになっている。なお、蒸発器３以外の構成要素（貯液タンク１５等）も、たとえば、冷却される雰囲気中に設置されている。
【００２６】
また、熱輸送デバイス１には、第３の管路１９が設けられている。第３の管路１９は、熱交換部１７と凝縮器５との間における第１の管路７の部位７Ｃの中途部位２７と、第２の逆止弁１３と蒸発器３との間における第２の管路９の部位９Ｃの中途部位２５とをつないでいる。
【００２７】
また、第３の管路１９は、第２の管路９の部位９Ｃと貯液タンク１５との間（中途部位２５と中途部位２７との間）に熱媒を流すために設けられている。なお、第３の管路１９が設けられていない構成であってもよい。
【００２８】
ここで、熱輸送デバイス１の動作について説明する。
【００２９】
まず、第３の管路１９が設けられていないもの（図１で示すものから第３の管路１９を削除したもの）について、蒸発器３への入熱量が多い場合と、蒸発器３への入熱量が少ない場合とに分けて説明する。
【００３０】
蒸発器３への入熱量が多い場合には、蒸発器３の熱媒の温度と圧力が上昇し、第１の管路７を通って、蒸発器３から凝縮器５へ熱媒が流れる。このとき、熱媒がもっている熱量の一部が熱交換部１７によって、貯液タンク１５内の熱媒２に移り、貯液タンク１５内の熱媒２が温められる。
【００３１】
凝縮器５まで流れてきた熱媒は、凝縮器５内で冷却され、凝縮器５内での熱媒の圧力が下がり、蒸発器３内の熱媒の圧力と凝縮器５内の熱媒の圧力の圧力差（蒸発器３内の熱媒の圧力＞凝縮器５内の熱媒の圧力）が発生する。この圧力差によっても、蒸発器３から凝縮器５へ熱媒が流れる。
【００３２】
この熱媒の流れによって、蒸発器３内の熱媒の量が少なくなると、蒸発器３内の熱媒の圧力が下がり、第２の管路９や逆止弁１１，１３を通って、熱媒が凝縮器５から蒸発器３に流れる。
【００３３】
上述したような、熱媒の流れが発生していることで、蒸発器３から凝縮器５へ熱量が移動する。
【００３４】
なお、貯液タンク１５へ入る熱媒の流れや貯液タンク１５から出てくる熱媒の流れは、貯液タンク１５内の熱媒の圧力と、第２の管路９と熱媒貯蔵タンク用管路２１との接合部位２３における熱媒の圧力との違いによって適宜発生する。
【００３５】
たとえば、貯液タンク１５内に多くの熱媒２が入っており、熱交換部１７によって熱媒２の温度と圧力が上昇したときには、貯液タンク１５から熱媒が出てくる。一方、貯液タンク１５内の熱媒の量が少なくなったときには、熱交換部１７によって貯液タンク１５内の熱媒２が温められても、貯液タンク１５内の熱媒２の圧力はあまり上昇せず、貯液タンク１５内に第２の管路９から熱媒が入ることがある。
【００３６】
第３の管路１９が設けられておらず、蒸発器３への入熱量が少ない場合（たとえば、３０Ｗ程度である場合）、入熱量が少なくても、蒸発器３で温められた熱媒の温度と圧力とが上昇し、蒸発器３から熱交換部１７まで熱媒が流れ、貯液タンク１５内の熱媒２が温められ、貯液タンク１５内の熱媒２の温度と圧力とが上昇する。
【００３７】
そして、貯液タンク１５内の温められた熱媒２の圧力によって、また、蒸発器３内の熱媒の量が少なくなって蒸発器３内の熱媒の圧力が下がることによって、第２の逆止弁１３が開き、熱媒が、貯液タンク１５から熱媒貯蔵タンク用管路２１と第２の逆止弁１３と第２の管路９の一部９Ｂ，９Ｃとを通って蒸発器３に流れる。
【００３８】
さらに、熱交換部１７を通過した熱媒が第１の管路７を通って凝縮器５までいくらか流れることで、凝縮器５内の熱媒の量が増えて圧力が上昇する。この熱媒の圧力の上昇によっても、第１の逆止弁１１と第２の逆止弁１３とが開き、熱媒が、凝縮器５から第２の管路９と第１の逆止弁１１と第２の逆止弁１３を通って蒸発器３に流れる。
【００３９】
上述したような熱媒の流れが発生していることで、蒸発器３での温度上昇が回避され、蒸発器３から凝縮器５に熱量が移動する。
【００４０】
なお、貯液タンク１５へ入る熱媒の流れや貯液タンク１５から出てくる熱媒の流れは、上述した場合と同様にして発生する。
【００４１】
次に、第３の管路１９が設けられているもの（図１で示すもの）について、蒸発器３への入熱量が多い場合と、蒸発器３への入熱量が少ない場合とに分けて説明する。
【００４２】
蒸発器３への入熱量が多い場合は、上述した態様（第３の管路１９が設けられていないものにおいて、蒸発器３への入熱量が多い場合における態様）と同様な態様で熱媒が流れ、蒸発器３から凝縮器５に熱量が移動する。
【００４３】
ただし、第３の管路１９が設けられているので、熱媒が、第３の管路１９を通って蒸発器３から第１の管路７（７Ｃ）に流れる場合がある。すなわち、熱媒が、熱交換部１７を通らずに迂回して、蒸発器３から凝縮器５へ流れる場合がある。
【００４４】
一方、蒸発器３への入熱量が少ない場合は、上述した態様（第３の管路１９が設けられていないものにおいて、蒸発器３への入熱量が多い場合における態様）と同様な態様で熱媒が流れ、蒸発器３から凝縮器５に熱量が移動する。
【００４５】
熱輸送デバイス１によれば、貯液タンク１５の熱媒２との間で熱交換を行う熱交換部１７が設けられているので、蒸発器３への入熱量が少なくても、蒸発器３で温められた熱媒が貯液タンク１５内の熱媒２を温め、貯液タンク１５内の熱媒の温度と圧力とが上昇する。
【００４６】
そして、温められた熱媒２によって第２の逆止弁１３が開き、熱媒が、貯液タンク１５から第２の逆止弁１３を通って蒸発器３に流れ、さらに、蒸発器３から凝縮器５に流れる。
【００４７】
この結果、熱輸送デバイス１が作動し、蒸発器３から凝縮器５へ熱量が移動し、蒸発器３の温度が上昇してしまうという事態が回避される。
【００４８】
また、貯液タンク１５の熱媒２を加熱するヒータ等が設けられていないので、構成が簡素化されており、装置の大きさと質量を小さくすることができるとともに、コスト（イニシャルコスト、ランニングコスト；ヒータのエネルギーコスト等）の上昇を抑えることができる。
【００４９】
また、熱輸送デバイス１によれば、第３の管路１９が設けられていることで、蒸発器３への入熱量が多い場合、熱交換部１７を経由して凝縮器５へ流れる熱媒の量を少なくすることができ、貯液タンク１５内の熱媒２の温度が過度に上昇してしまう事態が回避される。
【００５０】
ところで、熱輸送デバイス１では、貯液タンク１５内の熱媒２と第１の管路７とが管路７の壁部を介してお互いに分離されており、混じり合うことは無いが、お互いが混じり合うようになっていてもよい。
【００５１】
すなわち、第１の管路７の部位７Ｂを削除し、蒸発器３から部位７Ａ内を流れてきた熱媒が、貯液タンク１５内を通過し（図１に参照符号２で示す熱媒と混じり合い）、部位７Ｃ内を流れて凝縮器５に至るようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  熱輸送デバイス
３  第１の熱交換器（蒸発器）
５  第２の熱交換器（凝縮器）
７  第１の管路
９  第２の管路
１１  第１の逆止弁
１３  第２の逆止弁
１５  熱媒貯蔵タンク（貯液タンク）
１７  熱交換部
１９  第３の管路
【図１】
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【図２】
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