JP2003194485A - 蒸発器、リザーバ内蔵型ループヒートパイプ及び熱輸送方法 - Google Patents

蒸発器、リザーバ内蔵型ループヒートパイプ及び熱輸送方法

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JP2003194485A
JP2003194485A JP2001397694A JP2001397694A JP2003194485A JP 2003194485 A JP2003194485 A JP 2003194485A JP 2001397694 A JP2001397694 A JP 2001397694A JP 2001397694 A JP2001397694 A JP 2001397694A JP 2003194485 A JP2003194485 A JP 2003194485A
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reservoir
liquid
evaporator
wick
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Hiromitsu Masumoto
博光 増本
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    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
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    • F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/043—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リザーバ内蒸気温度の上昇を抑制し、熱輸送
性能を容易な構成により維持、向上することのできるリ
ザーバ内蔵型ループヒートパイプを提供する。 【解決手段】 蒸発器１５及び凝縮器４とその両者を連
結する液管６及び蒸気管５、相変化をおこす作動流体
２、この作動流体２を蒸発器１５中で溜めるリザーバ１
０からなるリザーバ内蔵型ループヒートパイプ１４にお
いて、ベイオネット管１７を反重力方向にオフセット配
置することにより、重力下で熱輸送量が増加してもベイ
オネット管１７がリザーバ１０内で作動流体蒸気２ａ内
に露出させる。その結果、リザーバ１０内の作動流体蒸
気２ａと流入する作動流体液２ｂの熱コンダクタンスを
大きいまま維持することが可能で、リザーバ１０内の作
動流体蒸気２ａの温度上昇を抑制可能となり、蒸発器１
５と凝縮器４間の小さな温度差で大量の熱輸送ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、その毛細管力によ
り作動流体液を吸引するウィックと作動流体を貯留する
リザーバを蒸発器容器内部に収納した構造を有する蒸発
器、この蒸発器を用いたリザーバ内蔵型ループヒートパ
イプ、並びにこのリザーバ内蔵型ループヒートパイプに
おける蒸発器から凝縮器への熱輸送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、筐体内部に配置された電子機器等
から発生する熱は、ファン等をいて、筐体内外で空気を
循環させる強制対流による熱伝達により排熱するが、筐
体周囲の環境（例えば空気）が汚い（塵埃を含む）よう
な場所や内外の空気循環ができないような場所に筐体を
配置する必要がある場合には、電子機器を密閉筐体に収
納し空気循環以外の方法で排熱を行う必要がある。同様
に、宇宙空間で使用させる人工衛星等においても、衛星
内部の電子機器からの排熱は空気循環以外の方法で行う
必要がある。このような要求に対して、ファン等による
空気循環を伴わない排熱を行う装置として、例えばリザ
ーバ内蔵型ループヒートパイプがある。
【０００３】図１８（ａ），（ｂ）には、従来のリザー
バ内蔵型ループヒートパイプ１の概略構成が示されてい
る。図において、加熱源は例えば密閉筐体（不図示）に
収納された電子機器（不図示）であり、吸熱源は、例え
ば密閉筐体を取り巻く外気等である。リザーバ内蔵型ル
ープヒートパイプ１は、熱の授受により気相・液相間で
相互に相変化を起こす作動流体２を用いて熱輸送を行う
ものであり、大別して、加熱源から熱を吸熱する蒸発器
３、蒸発器３で吸熱した熱を吸熱源（例えば外気）に放
熱する凝縮器４、前記蒸発器３で気相に変化した作動流
体蒸気２ａを凝縮器４へ導く蒸気管５、凝縮器４で放熱
することにより液相に変化した作動流体液２ｂを蒸発器
３に環流させる液管６で構成されている。
【０００４】リザーバ内蔵型ループヒートパイプ１内を
循環する作動流体２は、蒸発器３の筒状の蒸発器容器７
の内部に配置された中空有底筒状で多孔質構造を有する
ウィック８が発生する毛細管力を駆動力として移動す
る。図１８（ｂ）に示すように、ウィック８は表面に複
数の凹条溝（蒸気通路９）を有し、凸条部８ａ（非凹条
部）が蒸発器容器７の内壁面に密着し、加熱源からの熱
を受け取るようになっている。ウィック８は、例えば気
孔径数μｍの一様な気孔を持つポリエチレンサーモプラ
スチック等で形成され、作動流体液２ｂが容易に浸透し
蒸発器容器７の内壁面側に導かれるようになっている。
さらに、ウィック８の内部には、作動流体２を蒸発器容
器７の内部に貯留する空間としてリザーバ１０が形成さ
れている。なお、ウイック８の全体に作動流体液２ｂが
浸透するように、また無重力下で使用された場合にも、
確実に作動流体液２ｂがウィック８に浸透するように、
ウィック８の内周面にも毛細管現象を起こす凹条の２次
ウイック１１が形成されている。そして、液管６を介し
て環流した作動流体液２ｂは蒸発器３の中心軸に配置さ
れた液導入管（ベイオネット管）１２を通過しリザーバ
１０に戻される。
【０００５】次に、リザーバ内蔵型ループヒートパイプ
１の動作について説明する。加熱源から蒸発器容器７に
印可された熱は、熱伝導により蒸発器容器７に接してい
るウィック８の凸条部８ａに伝わり、ウィック８内の外
周側に浸透している作動流体液２ｂを蒸発させて、作動
流体蒸気２ａへと相変化させる。そして、相変化した作
動流体蒸気２ａはウィック８の表面に形成された蒸気通
路９を通り、蒸気管５に流れ、さらに凝縮器４に到達す
る。
【０００６】作動流体蒸気２ａは凝縮器４内部を通過す
る過程で凝縮し、潜熱を吸熱源に放出する。液相となっ
た作動流体２ｂはウィック８の毛細管力を駆動力として
液管６を流れ、ベイオネット管１２を通ってリザーバ１
０に流れ込む。リザーバ１０内の作動流体液２ｂは、重
力下では直接ウィック８に、無重力下では二次ウィック
１１を介してウィック８に還流する。このサイクルによ
り熱は蒸発器３から凝縮器４に輸送される。
【０００７】リザーバ内蔵型ループヒートパイプ１で
は、このように二相間の相変化を伴いつつ作動流体が循
環することにより、熱輸送が行われる。一般に、吸熱源
は、例えば外気や宇宙空間でありその温度は定まってお
り、一方加熱源となる電子機器等はその機能性能が発揮
できる温度範囲がある。つまり、加熱源から吸熱源へ如
何に小さな温度差で大量の熱輸送をすることができるか
がリザーバ内蔵型ループヒートパイプ１の熱輸送性能の
指標となる。
【０００８】ここで、加熱源と熱結合している蒸発器３
と吸熱源と熱結合している凝縮器４間の温度差はリザー
バ１０の温度に大きく左右されることが知られている。
リザーバ１０の温度は、主としてウィック８の熱伝導に
よりリザーバ１０に流れ込む熱リーク量ならびに、ウィ
ック８とリザーバ１０内の作動流体蒸気２ａ間の熱コン
ダクタンス（熱伝達係数）と、リザーバ１０内の作動流
体蒸気２ａとリザーバ１０に流れ込む作動流体液２ｂ間
の熱コンダクタンスの比で決まる。すなわち、リザーバ
１０温度を低くするためには、熱リーク量を小さくする
か、ウィック８とリザーバ１０内の作動流体蒸気２ａ間
の熱コンダクタンスとリザーバ１０内の作動流体蒸気２
ａとリザーバ１０に流れ込む作動流体液２ｂ間の熱コン
ダクタンスの比を小さくするか、もしくはその両方を達
成する必要がある。
【０００９】従来のリザーバ内蔵型ループヒートパイプ
１は、ベイオネット管１２によりリザーバ１０内の作動
流体蒸気２ａとリザーバ１０に流れ込む作動流体液２ｂ
間の熱コンダクタンスを大きくすることによって、リザ
ーバ１０内の作動流体蒸気２ａの温度上昇を抑制し、蒸
発器３と凝縮器４間の温度差を小さくしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】リザーバ内蔵型ループ
ヒートパイプ１は図１８（ａ），（ｂ）に示すように、
重力下ではベイオネット管１２を介して凝縮した液は重
力により作動流体液２ｂ溜りに落下する。しかし、無重
力下においては、図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す
ように、凝縮液はベイオネット管１２の周囲に厚い膜１
３を形成する。図１９（ｄ），（ｅ）に示すように、重
力下において、熱輸送量の増加と共に凝縮器４内の蒸気
領域が増大し、液管６内の作動流体液２ｂを押し出して
しまう。この場合、リザーバ１０内の作動流体液２ｂの
量が増え、ベイオネット管１２が作動流体液２ｂに埋没
し、作動流体蒸気２ａと接触しなくなるという現象が発
生する。
【００１１】その結果、最も温度の低いベイオネット管
１２内の作動流体液２ｂとリザーバ１０内の作動流体蒸
気２ａの熱交換が阻害される。その結果、リザーバ１０
内の作動流体蒸気２ａとリザーバ１０に流れ込む作動流
体液２ｂ間の熱コンダクタンスが小さくなり、ベイオネ
ット管１２が機能しなくなりリザーバ温度が高くなると
いう問題があった。そして、蒸発器３と凝縮器４間の温
度差を大きくし、結果的に熱輸送性能を低下させてしま
う。場合によっては、リザーバ内蔵型ループヒートパイ
プ１が機能しなくなるという問題があった。
【００１２】本発明は上記従来の問題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、リザーバ内蒸気温度の上昇を抑
制し、熱輸送性能を容易な構成により維持、向上するこ
とのできるリザーバ内蔵型ループヒートパイプを提供す
ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、その内部に作動流体を貯留するリザーバ
たる空間を有し中空有底筒状かつ多孔質構造を有するウ
ィックと、作動流体蒸気流通用の間隙である蒸気通路が
ウィックと蒸発器容器内壁面との間に生じるようウィッ
クを収納する蒸発器容器とを備え、作動流体液を吸入す
るための液管が蒸発器容器を貫通してウィックに接合さ
れ、作動流体蒸気を送出するための蒸気管が蒸気通路に
連通する蒸発器であって、液管からリザーバに供給され
た作動流体液が毛細管力によりウィックに吸引され、加
熱源から蒸発器容器を介してウィックに加わった熱によ
りウィック内の作動流体液が作動流体蒸気へと相変化
し、この作動流体蒸気がウィックから蒸気通路を介して
蒸気管に送出される蒸発器において、リザーバ内部にウ
ィックからリザーバ内部に存在する作動流体液への熱リ
ークを阻害する熱リーク阻害部材または、リザーバに供
給された作動流体液とリザーバ内の作動流体蒸気間の伝
熱促進部材またはその双方を設けるものとする。
【００１４】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、前記伝熱促進部材が、リザー
バ内の長手方向に延び、液管から環流してくる作動流体
液をリザーバ内部を長手方向に縦断後、リザーバ内部に
排出する液導入管であって、リザーバ内部でその中心軸
から所定方向にオフセット配置されているものとする。
【００１５】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、前記オフセット配置された液
導入管は、反重力方向にオフセットされているものとす
る。
【００１６】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、上記伝熱促進部材が、リザー
バ内の長手方向に延び、液管から環流してくる作動流体
液をリザーバ内部を長手方向に縦断後、リザーバ内部に
排出する液導入管であって、その管外面にウィック構造
を有するものとする。
【００１７】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、上記伝熱促進部材が、リザー
バ内の長手方向に延び、液管から環流してくる作動流体
液をリザーバ内部を長手方向に縦断後、リザーバ内部に
排出する液導入管であって、その管外面に吸熱構造を有
するものとする。
【００１８】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、上記熱リーク阻害かつ伝熱促
進部材が、リザーバ内の長手方向に延び、液管から環流
してくる作動流体液をリザーバ内部を長手方向に縦断
後、リザーバ内部に排出する液導入管であって、前記液
導入管は作動流体液を排出する開放端側から他端側へ延
び当該液導入管を包囲し、排出した作動流体液を他端側
に導くシュラウドを有するものとする。
【００１９】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、前記熱リーク阻害かつ伝熱促
進部材がシュラウドを有する液導入管であって、液導入
管は長手方向で折り返し構造を呈するものとする。
【００２０】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、前記折り返し構造が二重パイ
プ構造を呈するものとする。
【００２１】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、上記熱リーク阻害かつ伝熱促
進部材が、リザーバ内に配置され液管のウィック接合側
に閉鎖端を向け、他端に開放端を有するシュラウドであ
って、リザーバに環流した作動流体液をウィック内壁に
沿って開放端側に導く構造であるものとする。
【００２２】また、前記目的を達成するために、本発明
に係る蒸発器においては、上記シュラウドは、少なくと
も内周面にウィック構造を有するものとする。
【００２３】また、前記目的を達成するために、本発明
は、加熱源により加熱された作動流体液を作動流体蒸気
へと相変化させる蒸発器と、吸熱源により吸熱された作
動流体蒸気を作動流体液へと相変化させる凝縮液と、蒸
発器から凝縮器へと作動流体蒸気を送給する蒸気管と、
凝縮器から蒸発器へと作動流体液を送給する液管とを備
え、蒸発器がその内部に、毛細管力により作動流体液を
吸い上げるウィックと、動作流体を貯留するリザーバを
有するリザーバ内蔵型ループヒートパイプにおいては、
蒸発器をこの発明に係る蒸発器とする。
【００２４】また、前記目的を達成するために、本発明
は、加熱源により加熱された作動流体液を作動流体蒸気
へと相変化させる蒸発器から、吸熱源により吸熱された
作動流体蒸気を作動流体液へと相変化させる凝縮器へ
と、蒸気管を介した動作流体蒸気の送給により熱を輸送
する熱輸送方法であって、蒸発器が、その内部に作動流
体を貯留するリザーバたる空間を有し中空有底筒状かつ
多孔質構造を有するウィックと、作動流体蒸気流通用の
間隙である蒸気通路がウィックと蒸発器容器内壁面との
間に生じるようウィックを収納する蒸発器容器とを備
え、この蒸発器容器を貫通してウィックに接合された液
管からリザーバに供給され毛細管力によりウィックに吸
引させた作動流体液を、加熱源から蒸発器容器を介して
ウィックに加わった熱により作動流体蒸気へと相変化さ
せ蒸気通路を介して蒸気管に送出する熱輸送方法におい
ては、ウィックからリザーバ内部に存在する作動流体液
への熱リークを熱リーク阻害部材により妨害すること、
また伝熱促進部材によりリザーバ内の作動流体液と作動
流体蒸気間の熱伝達を促進すること、またはその双方を
実現するものとする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を用いて説明する。
【００２６】実施の形態１．図１（ａ），（ｂ）は、実
施の形態１に係るリザーバ内蔵型ループヒートパイプ１
４の概略構成を示している。図において、従来例と同様
な部材には同じ符号を用いている。図１（ａ）におい
て、加熱源は例えば密閉筐体（不図示）に収納された電
子機器（不図示）であり、吸熱源は、例えば密閉筐体を
取り巻く外気等である。リザーバ内蔵型ループヒートパ
イプ１４は、熱の授受により気相・液相間で相互に相変
化を起こす作動流体２を用いて熱輸送を行うものであ
り、大別して、加熱源から熱を吸熱する蒸発器１５、蒸
発器１５で吸熱した熱を吸熱源（例えば外気）に放熱す
る凝縮器４、前記蒸発器１５で気相に変化した作動流体
蒸気２ａを凝縮器４へ導く蒸気管５、凝縮器４で放熱す
ることにより液相に変化した作動流体液２ｂを蒸発器３
に環流させる液管６で構成されている。
【００２７】リザーバ内蔵型ループヒートパイプ１４内
を循環する作動流体２は、蒸発器１５の蒸発器容器７の
内部に配置された中空有底筒状かつ多孔質構造を有する
ウィック８により発生する毛細管力を駆動力として移動
する。図１（ｂ）に示すように、ウィック８は表面に複
数の凹条溝（蒸気通路９）を有し、凸条部８ａ（非凹条
部）が蒸発容器７の内壁面に密着し、加熱源からの熱を
受け取るようになっている。ウィック８は、例えば気孔
径数μｍの一様な気孔を持つポリエチレンサーモプラス
チック等で、作動流体液２ｂが容易に浸透し蒸発器容器
７の内壁面側に導かれるようになっている。さらに、ウ
ィック８の内部には、作動流体２を蒸発容器７の内部に
貯留する空間としてリザーバ１０が形成されている。な
お、ウィック８の全体に作動流体液２ｂが浸透するよう
に、ウィック８の内周面にも毛細管現象を起こす凹条の
２次ウイック１１が形成されている。
【００２８】実施の形態１において、液管６を介して環
流した作動流体液２ｂは、蒸発器１５の中心軸１６と平
行、すなわち、リザーバ１０の中心と平行に、かつ所定
方向、例えば反重力方向（重力と反対方向）にオフセッ
ト配置され伝熱促進部材として機能する液導入管（ベイ
オネット管）１７を通過し、その端部１７ａからリザー
バ１０に戻される。
【００２９】次に、リザーバ内蔵型ループヒートパイプ
１４の動作について説明する。加熱源から蒸発器容器７
に印可された熱は、熱伝導により蒸発器容器７に接して
いるウィック８の凸条部８ａに伝わり、ウィック８内の
外周側に浸透している作動流体液２ｂを蒸発させて、作
動流体蒸気２ａへと相変化させる。そして、作動流体蒸
気２ａはウィック８の表面に形成された蒸気通路９を通
り、蒸気管５に流れ、さらに凝縮器４に到達する。
【００３０】作動流体蒸気２ａは凝縮器４内部を通過す
る過程で凝縮し、潜熱を吸熱源に放出する。液相となっ
た作動流体液２ｂはウィック８の毛細管力を駆動力とし
て液管６を流れ、ベイオネット管１７を通ってリザーバ
１０に流れ込む。リザーバ１０内の作動流体液２ｂは、
重力下では直接ウィック８に還流する。このサイクルに
より熱は蒸発器１５から凝縮器４に輸送される。
【００３１】実施の形態１において、ベイオネット管１
７を反重力方向にオフセットさせているので、もし、熱
輸送量が増加し、凝縮器４内の作動流体蒸気２ａの専有
率が増加しリザーバ１０内の作動流体液２ｂ量が増えて
もベイオネット管１７は、リザーバ１０内において、作
動流体液２ｂに埋没すること無く作動流体蒸気２ａ内に
位置することが可能となり、作動流体蒸気２ａと常時接
触可能となる。その結果、最も温度の低いベイオネット
管１７内の作動流体液２ｂとリザーバ１０内の作動流体
蒸気２ａの熱交換を十分に行うことが可能になり、リザ
ーバ１０内の作動流体蒸気２ａとベイオネット管１７
（ベイオネット管１７を介して流れ込む作動流体液２
ｂ）の熱コンダクタンスを大きいまま保つことが可能と
なる。すなわち、ウィック８とリザーバ１０内の作動流
体蒸気２ａの熱コンダクタンスと、リザーバ１０内の作
動流体蒸気２ａとリザーバ１０に流れ込む作動流体液２
ｂ間の熱コンダクタンスの比を小さくすることが可能に
なり、リザーバ１０内蒸気温度を常に低く維持すること
ができる。その結果、蒸発器１５と凝縮器４間の小さな
温度差で大量の熱輸送を可能にすることができる。な
お、ベイオネット管１７のオフセット量は、リザーバ１
０内に環流する作動流体液２ｂの最大量を予め計算して
おき、最大環流時においてもベイオネット管１７が作動
流体液２ｂに埋没しない位置に設定することが好適であ
る。
【００３２】このように、実施の形態１の構成によれ
ば、重力下において、熱輸送量が増加しても蒸発器１５
の温度を大幅に上昇させることなく、容易な構成で大量
の熱輸送を継続的に行うことができる。
【００３３】実施の形態２．図２（ａ）〜（ｃ）は、無
重力下での使用において、良好な熱輸送が可能なリザー
バ内蔵型ループヒートパイプの蒸発器１８の概略構造を
示している。なお、蒸発器１８以外の部分、すなわち、
凝縮器４、蒸気管５、液管６の構成は、実施の形態１と
同様であり、図示を省略する。また、図２において、図
１と同一部材に関しては、同一の符号を付し説明する。
【００３４】本実施の形態２の蒸発器１８のベイオネッ
ト管１９は、その外壁面に毛細管力を発生するウィック
２０（ベイオネット管１９の円周方向に周設された凹
凸）を有している。なお、実施の形態２においては、ベ
イオネット管１９の配置位置は、従来技術と同様に蒸発
器１８の中心軸上である。
【００３５】無重力下において、ベイオネット管１９の
端部１９ａからリザーバ１０内に環流した作動流体液２
ｂは、主にリザーバ１０の端部に塊となって集まる。こ
の時、ベイオネット管１９の外側に設けたウィック２０
により、ベイオネット管１９に凝縮した作動流体液２ｂ
はリザーバ１０内作動流体液２ｂと連通している。その
ため、無重力下でもベイオネット管１９の周囲におい
て、作動流体液２ｂはほぼ一定薄い膜２１となる。つま
り、ウィック２０はベイオネット管１９の周囲に厚い膜
が形成されることを防止し、最も温度の低いベイオネッ
ト管１９内の作動流体液２ｂとリザーバ１０内の蒸気の
熱交換を十分に行うことを可能とする。その結果、作動
流体蒸気２ａとベイオネット管１９（ベイオネット管１
９を介して流れ込む作動流体液２ｂ）の熱コンダクタン
スの低下を防ぐことができる。その結果、ウィック８と
リザーバ１０内の作動流体蒸気２ａ間の熱コンダクタン
スと、リザーバ１０内の作動流体蒸気２ａとリザーバ１
０に流れ込む作動流体液２ｂ間の熱コンダクタンスの比
を小さくすることを可能とする。つまり、リザーバ１０
内蒸気温度を常に低く維持することができる。その結
果、蒸発器１８と凝縮器４間の小さな温度差で大量の熱
輸送を可能にすることができる。
【００３６】実施の形態３．図３（ａ）〜（ｃ）は、無
重力下での使用において、良好な熱輸送が可能なリザー
バ内蔵型ループヒートパイプの他の蒸発器２２の概略構
造を示している。なお、蒸発器２２以外の部分、すなわ
ち、凝縮器４、蒸気管５、液管６の構成は、実施の形態
１，２と同様であり、図示を省略する。また、図３にお
いて、図１、図２と同一部材に関しては、同一の符号を
付す。
【００３７】本実施の形態３の蒸発器２２のベイオネッ
ト管２３は、その外壁面に板状の吸熱フィン２４を、例
えば対向位置に２枚備えている。なお、実施の形態３に
おいては、ベイオネット管２３の配置位置は、従来技術
と同様に蒸発器２２の中心軸上である。
【００３８】ベイオネット管２３の端部２３ａからリザ
ーバ１０内に環流した作動流体液２ｂは、主にリザーバ
１０の端部に溜まり、中央付近に作動流体蒸気２ａが位
置する。この時、ベイオネット管２３の外側に吸熱フィ
ン２４を設けることにより、図３（ｃ）に示すように、
作動流体蒸気２ａとベイオネット管２３との接触面積を
大きく取ることができる。その結果、作動流体蒸気２ａ
とベイオネット管２３（ベイオネット管２３を介して流
れ込む作動流体液２ｂ）との熱コンダクタンスを大きく
することが可能となる。また、図３（ｃ）から明らかな
ように、吸熱フィン２４とベイオネット管２３の接合部
がウィックの機能を果たすので、無重力下においてもベ
イオネット管２３の周囲に形成される膜２５を薄くかつ
均一にすることができるので、作動流体液２ｂが作動流
体蒸気２ａとベイオネット管２３との熱交換を妨げるこ
とを低減することができる。
【００３９】このように、ベイオネット管２３に吸熱フ
ィン２４を形成することにより、最も温度の低いベイオ
ネット管２３内の作動流体液２ｂとリザーバ１０内の蒸
気の熱交換を十分に行うことが可能になり、ウィック８
とリザーバ１０内の作動流体蒸気２ａ間の熱コンダクタ
ンスと、リザーバ１０内の作動流体蒸気２ａとリザーバ
１０に流れ込む作動流体液２ｂ間の熱コンダクタンスの
比を小さくすることが可能になり、リザーバ１０内蒸気
温度を常に低く維持することができる。その結果、蒸発
器２２と凝縮器４間の小さな温度差で大量の熱輸送を可
能にすることができる。なお、吸熱フィン２４の大きさ
は任意であるが、ベイオネット管２３の周囲に形成され
る作動流体液２ｂの膜が厚くなりすぎる虞があるので、
吸熱効率とのバランスを考慮して設定することが望まし
い。
【００４０】また、図４（ａ）から（ｃ）には、吸熱効
果を大きくするための他のベイオネット管２６を有する
蒸発器２７の概略構成図が示されている。この構成にお
いては、端部２６ａから作動流体液２ｂを環流するベイ
オネット管２６は、作動流体蒸気２ａとの接触面積をで
きるだけ多く確保するために形状をコイル状にしてい
る。このように、作動流体蒸気２ａとの接触面積を増大
させることによっても、作動流体蒸気２ａとベイオネッ
ト管２６（ベイオネット管２６を介して流れ込む作動流
体液２ｂ）の熱コンダクタンスを大きくすることができ
る。その結果、前述した熱コンダクタンスの比を小さく
することが可能になり、リザーバ１０内蒸気温度を低く
維持することができる。そして、蒸発器２７と凝縮器４
間の小さな温度差で大量の熱輸送を可能にすることがで
きる。
【００４１】実施の形態４．図５（ａ）〜（ｃ）には、
ウィック８とリザーバ１０内の作動流体蒸気２ａ間の熱
コンダクタンスと、リザーバ１０内の作動流体蒸気２ａ
とリザーバ１０に流れ込む作動流体液２ｂ間の熱コンダ
クタンスの比を小さくし、かつウィック８からリザーバ
１０への熱リークを小さくするための蒸発器２８の概略
構造が示されている。なお、蒸発器２８以外の部分の構
成は、他の実施の形態と同様であり、図示を省略する。
また、図５において、図他の実施の形態と同一の部材に
関しては、同一の符号を付す。
【００４２】実施の形態４において、ベイオネット管２
９は、作動流体液２ｂを排出する端部（開放端側）２９
ａから他端側（リザーバ１０への導入側）へ延び、当該
ベイオネット管２９を包囲し環流（排出）した作動流体
液２ｂをベイオネット管２９の基部側に導く筒状のシュ
ラウド３０を有している。
【００４３】無重力下では、ベイオネット管２９からリ
ザーバ１０内に帰還した作動流体液２ｂはウィック８と
シュラウド３０の間をリザーバ１０の軸方向に沿って流
れ、シュラウド３０内部に溜まる。従って、作動流体液
２ｂの熱伝導効果により、ウィック８と作動流体蒸気２
ａ間の熱コンダクタンスを小さくすることができる。つ
まり、前述した熱コンダクタンスの比を小さくすること
ができ、リザーバ１０内の作動流体蒸気２ａの温度上昇
を抑制することができる。
【００４４】一方、重力下においては、図６（ａ），
（ｂ）に示すように、ベイオネット管２９が作動流体液
２ｂに埋没してしまう場合でも、作動流体蒸気２ａ内に
突出したシュラウド３０が吸熱フィンとして作用するの
で、前述した熱コンダクタンスの比を小さくすることが
できる。
【００４５】また、重力下では、ウィック８に接してい
る作動流体液２ｂの部分の温度が高く、リザーバ１０内
の作動流体蒸気２ａに接している部分の温度が低い。そ
の結果、ウィック８近傍の液密度の小さい作動流体液２
ｂに浮力が生じ、上部すなわち液／蒸気界面方向に上昇
する。その後、そこで冷却され密度が大きくなった作動
流体液２ｂが下部、すなわちウィック８側に下降すると
いう温度差による自然対流が生じる。つまり、この流れ
でウィック８近傍から液／蒸気界面、すなわちリザーバ
１０内の作動流体蒸気２ａに向けて熱が輸送され、熱リ
ークによる温度上昇の原因になる。しかしながら、本実
施の形態においては、シュラウド３０がちょうどこの流
れに対して略垂直に配置されているため、自然対流を阻
害する邪魔板の役割を果たす熱リーク阻害部材として機
能し、ウィック８からリザーバ１０への熱リークを抑制
することが可能となる。
【００４６】このように、シュラウド３０を形成するこ
とによってもリザーバ１０内蒸気温度を低く維持するこ
とができるので、蒸発器２８と凝縮器４間の小さな温度
差で大量の熱輸送を可能にすることができる。
【００４７】実施の形態５．図７（ａ）〜（ｃ）には、
ベイオネット管３１とリザーバ１０内の作動流体蒸気２
ａとの接触長さを大きくとることによって、図４の例と
同様にベイオネット管３１による吸熱効果を大きくする
ことのできる蒸発器３２の概略構成が示されている。図
に示すように、ベイオネット管３１は２重パイプ構造を
呈している。つまり、液管６（図１参照）を通過した作
動流体液２ｂは、ベイオネット管３１の内管３１ａを通
過した後、外管３１ｂを通り、端部３１ｃ付近に溜ま
り、さらにシュラウド３３の端部からリザーバ１０の軸
方向に移動し、シュラウド３３内部に押し込まれてい
く。つまり、温度の低い作動流体液２ｂが内管３１ａと
外管３１ｂの通過時にシュラウド３３内部の作動流体蒸
気２ａと接触することが可能になり、作動流体蒸気２ａ
とベイオネット管３１（ベイオネット管３１を介して流
れ込んだ作動流体液２ｂ）との熱コンダクタンスを大き
くすることが可能になり、前記熱コンダクタンスの比を
小さくし、リザーバ１０内蒸気温度を低く維持すること
ができる。その結果、蒸発器３２と凝縮器４間の小さな
温度差で大量の熱輸送を可能にすることができる。
【００４８】また、図８（ａ）〜（ｃ）には、ベイオネ
ット管３４とリザーバ１０内の作動流体蒸気２ａとの接
触長さを大きくとることが可能で、ベイオネット管３４
による吸熱効果を大きくすることのできる他の蒸発器３
５の概略構造が示されている。図に示すように、ベイオ
ネット管３４はパイプを折り返して作った、略Ｕ字のＵ
字管形状を呈している。この場合も液管６（図１参照）
を通過した作動流体液２ｂは、ベイオネット管３４の往
路管３４ａを通過した後、復路管３４ｂを通り、端部３
４ｃ付近に溜まり、さらにシュラウド３６の端部からリ
ザーバ１０の軸方向に移動し、シュラウド３６内部に押
し込まれていく。つまり、温度の低い作動流体液２ｂが
往路管３４ａと復路管３４ｂの通過時にシュラウド３６
内部の作動流体蒸気２ａと接触することが可能になり、
作動流体蒸気２ａとベイオネット管３４（ベイオネット
管３４を介して流れ込んだ作動流体液２ｂ）との熱コン
ダクタンスを大きくすることが可能になり、前記熱コン
ダクタンスの比を小さくし、リザーバ１０内蒸気温度を
低く維持することができる。その結果、蒸発器３５と凝
縮器４間の小さな温度差で大量の熱輸送を可能にするこ
とができる。
【００４９】実施の形態６．図９（ａ）〜（ｃ）には、
実施の形態６に係る蒸発器３７の概略構造が示されてい
る。実施の形態６では、構造の簡略化を行いつつ、前述
の熱コンダクタンスを小さくした蒸発器の例を示す。蒸
発器３７は、例えば、シュラウド３８を用いることによ
り、ベイオネット管２９，３１，３４等を省略しつつ、
リザーバ１０内温度の抑制を十分に行うことができるよ
うになっている。図９（ａ）〜（ｃ）は、無重力下で使
用した場合を示している。この例において、液管６は蒸
発器３７の蒸発器容器７に接続され、作動流体液２ｂは
そこから直接リザーバ１０内に環流する。ここでシュラ
ウド３８は一方に閉鎖端３８ａ、他方に開放端３８ｂを
有する筒型形状を呈し、閉鎖端３８ａが液管６に対向す
るように配置されている。その結果、リザーバ１０内に
環流した作動流体液２ｂはリザーバ１０内において、ウ
ィック８とシュラウド３８との間を流れ、シュラウド３
８の開放端３８ｂ側から内部に流れ込む。この構造によ
れば、リザーバ１０内の作動流体蒸気２ａは、シュラウ
ド３８を介して温度の低い作動流体液２ｂと接触するこ
とが可能になり、熱交換により冷却される。つまり、シ
ュラウド３８がベイオネット管３４等と同じ作動流体蒸
気２ａ冷却機能を果たす。そのため、ベイオネット管３
４等を省略しても前述の各実施の形態で示した構造とほ
ぼ同様に、作動流体蒸気２ａと作動流体液２ｂの熱コン
ダクタンスを大きいまま維持し、さらに、ウィック８と
作動流体蒸気２ａが直接接触しない構造のため、前述の
熱コンダクタンスの比を小さくして、リザーバ１０内蒸
気温度を低く維持することができる。その結果、蒸発器
３７と凝縮器４間の小さな温度差で大量の熱輸送を可能
にすることができる。
【００５０】なお、蒸発器３７を重力下で使用する場
合、図９（ｄ），（ｅ）に示すように、液管６からリザ
ーバ１０に環流した作動流体液２ｂは、重力方向、つま
りリザーバ１０の下側に溜まる。この時、シュラウド３
８の一部（図中上部部分）は、リザーバ１０内に作動流
体蒸気２ａ内に突出している。従って、温度の低い作動
流体液２ｂに埋没したシュラウド３８部分への熱伝導が
可能となり、作動流体蒸気２ａと作動流体液２ｂとの熱
コンダクタンスを大きいまま維持し、前述の熱コンダク
タンスの比を小さくして、リザーバ１０内蒸気温度を低
く維持することができる。つまり、図１に示す構成と同
様な冷却作用をベイオネット管３４等を使用しなくても
行うことが可能となり、重力下においても、蒸発器３７
と凝縮器４間の小さな温度差で大量の熱輸送を可能にす
ることができる。
【００５１】また、図１０（ａ）〜（ｃ）には、例えば
図５に示す構造において、無重力下で蒸発器２８を使用
する時に、ウィック８に作動流体液２ｂを十分に供給す
るために必要であった二次ウィック１１をシュラウド３
０を用いることにより省略可能となる蒸発器３９が示さ
れている。なお、図１０（ａ）〜（ｃ）と図５（ａ）〜
（ｃ）を比較すれば明らかなように、図１０（ｂ）に、
図５（ｂ）に示される二次ウィック１１が存在しないこ
と以外、他の構造は同じであり、同一の部材には同一の
符号を付して説明する。
【００５２】図５の説明でも示したように、ベイオネッ
ト管２９は、作動流体液２ｂを排出する端部２９ａから
他端側へ延び、当該ベイオネット管２９を包囲し環流し
た作動流体液２ｂをベイオネット管２９の基部側に導く
筒状のシュラウド３０を有している。無重力下では、ベ
イオネット管２９からリザーバ１０内に帰還した作動流
体液２ｂは、図１０（ｂ）に示すような二次ウィックを
有さないウィック４０とシュラウド３０の間の狭い空間
を蒸発器３９の軸方向に流れ、シュラウド３０内部に溜
まる。つまり、作動流体液２ｂがシュラウド３０内部に
溜まる過程において、作動流体液２ｂは確実にウィック
４０と接触することが可能となる。その結果、蒸発器４
０は二次ウィック１１による毛細管力を用いること無
く、ウィック４０の内壁に作動流体液２ｂを均一に供給
することが可能であり、ウィック４０の構造を簡略化し
つつ、他の実施の形態と同等の作動流体２の循環を実現
することが可能になる。もちろん、この時シュラウド３
０を用いることによりウィック８と作動流体蒸気２ａと
の熱コンダクタンスが小さくなるので、熱コンダクタン
スの比を小さくすることに寄与している。
【００５３】さらに、図１１（ａ）〜（ｃ）には、図９
（ａ）〜（ｃ）に示すベイオネット管を省略した構造に
おいて、シュラウド３８を用いることによって、さらに
二次ウィック１１も省略可能となる蒸発器４１が示され
ている。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）と図９（ａ）〜
（ｃ）を比較すれば明らかなように、図１１（ｂ）に、
図５（ｂ）に示される二次ウィック１１が存在しないこ
と以外、他の構造は同じであり、同一の部材には同一の
符号を付して説明する。
【００５４】液管６からリザーバ１０に環流した作動流
体液２ｂの流れ方は、図９で説明したものと同じであ
る。つまり、作動流体液２ｂは液管６からリザーバ１０
に進入し、シュラウド３８と二次ウィックを有さないウ
ィック４０との間の狭い空間を蒸発器４１の軸方向に流
れ、シュラウド３８の開放端３８ｂから当該シュラウド
３８の内部に溜まる。つまり、作動流体液２ｂがシュラ
ウド３８内部に溜まる過程において、作動流体液２ｂは
確実にウィック４０と接触することが可能となる。その
結果、蒸発器４１は二次ウィック１１による毛細管力を
用いること無く、ウィック４０の内壁に作動流体液２ｂ
を均一に供給することが可能であり、ウィック４０の構
造を簡略化しつつ、作動流体蒸気２ａの冷却を行い、他
の実施の形態と同様の作動流体蒸気２ａの循環を実現す
ることが可能なる。その結果、効率的な熱輸送をシンプ
ルな構造により行うことができる。
【００５５】実施の形態７．図１２（ａ）〜（ｃ）は、
前述した各実施の形態で用いたシュラウドに改良を加
え、さらに良好な作動流体２の循環を実現している蒸発
器４２の例を示している。なお、基本構造は図５（ａ）
〜（ｃ）に示すものと同じであり、同一の部材には同一
の符号を付して説明する。
【００５６】ベイオネット管２９は、作動流体液２ｂを
排出する端部２９ａから他端側へ延び、当該ベイオネッ
ト管２９を包囲し環流した作動流体液２ｂをベイオネッ
ト管２９の基部側に導く筒状のシュラウド４３を有して
いる。このシュラウド４３は図１２（ｂ），（ｃ）から
明らかなように、少なくともその内周面（図において
は、内外周面に形成されている）に蒸発器４２の軸方向
に延びて、毛細管力を発生する凹凸の補助的なウィック
４３ａを有している。リザーバ内蔵型ループヒートパイ
プを駆動する場合、凝縮器４内にある作動流体液２ｂ
と、シュラウド４３の内側に溜まっている作動流体液２
ｂは、熱輸送量に対応してそれぞれの液量が変化する必
要がある。シュラウド４３の内部には、作動流体蒸気２
ａが存在するため、シュラウド４３内部に対する作動流
体液２ｂの出入りを妨げる場合がある。そこで、本実施
の形態７においては、シュラウド４３内周面のウィック
４３ａによる毛細管力を利用することによりウィック８
とシュラウド４３との間にある作動流体液２ｂとシュラ
ウド４３の内側に溜まっている作動流体液２ｂの連通を
確実に確保することにより、リザーバ１０内の作動流体
液２ｂと凝縮器４内の作動流体液２ｂのスムーズな液量
分配を可能にしている。その結果、熱輸送量に対応して
いりスムーズな作動流体２の循環を実現することが可能
になる。
【００５７】図１３（ａ）〜（ｃ）に示す蒸発器４４
は、前述した実施の形態６の図９（ａ）〜（ｃ）におい
て、シュラウド３８をウィック４５ａ付きのシュラウド
４５に変更したものである。シュラウド４５内の作動流
体蒸気２ａと作動流体液２ｂの熱コンダクタンスの関係
は図９と同じであり、ウィック８に対する作動流体液２
ｂの供給機能等は、図１１と同じである。図１２で示し
たように、ウィック４５ａの毛細管力を用いることによ
り、ウィック８とシュラウド４５との間にある作動流体
液２ｂとシュラウド４５の内側に溜まっている作動流体
液２ｂの連通を確実に確保することにより、リザーバ１
０内の作動流体液２ｂと凝縮器４内の作動流体液２ｂの
スムーズな液量分配を可能にしている。その結果、熱輸
送量に対応してよりスムーズな作動流体２の循環を実現
することが可能になる。なお、シュラウド４３，４５の
ウィック４３ａ，４５ａの構造は、シュラウド自体を例
えばメッシュとし、開いたアーテリ構造としてもよい。
この場合、凹凸のウィック４３ａ等を形成する場合に比
べて製造が容易になり同様な効果を得ることができる。
【００５８】このように、上述した各実施の形態の特徴
をそれぞれ任意に組み合わせることによってもそれぞれ
の効果を十分に発揮し良好な熱運搬に寄与することがで
きる。
【００５９】以下、各実施の形態の組み合わせ例の一部
を示す。図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１２に示すウィッ
ク４３ａ付きのシュラウド４３と図３に示す吸熱フィン
２４を有するベイオネット管２３を組み合わせた蒸発器
４６である。この場合、作動流体液２ｂのシュラウド４
３内の移動や、作動流体液２ｂのウィック８への供給、
作動流体蒸気２ａの温度上昇抑制を良好に行うことが可
能となり、リザーバ内蔵型ループヒートパイプの駆動を
さらに効率的に行うことができる。
【００６０】図１５（ａ）〜（ｃ）は、図１に示すよう
にオフセットしたベイオネット管とシュラウドを組み合
わせた蒸発器４７である。蒸発器４７のベイオネット管
４８は、その端部４８ａがシュラウド４９の中心、すな
わちリザーバ１０の中心からオフセットされた位置に接
続されている。この場合、無重力下においては、ベイオ
ネット管４８は、シュラウド４９の内部に位置する作動
流体蒸気２ａと直接接触して、作動流体蒸気２ａと作動
流体液２ｂの熱コンダクタンスを大きくすることを可能
とし、作動流体蒸気２ａの温度上昇抑制を行う。一方、
重力下においては、シュラウド４９の外壁を介してリザ
ーバ１０の上方に位置する作動流体蒸気２ａと接触し
て、やはり作動流体蒸気２ａと作動流体液２ｂの熱コン
ダクタンスを大きくすることを可能とし、作動流体蒸気
２ａの温度上昇抑制を行う。なお、この場合、ベイオネ
ット管４８に接触するシュラウド４９の外壁が吸熱フィ
ンとして機能するため、重力下における温度上昇抑制を
効率的に行うことができる。
【００６１】図１６（ａ）〜（ｃ）に示す蒸発器５０
は、図１５に示す構造に、さらに内外面にウィック５１
ａを有するシュラウド５１を採用した例である。この場
合、図１５の蒸発器４７が有する機能に加え、さらに、
ウィック８とシュラウド５１との間にある作動流体液２
ｂとシュラウド５１の内側に溜まっている作動流体液２
ｂの連通を確実に確保することにより、リザーバ１０内
の作動流体液２ｂと凝縮器４内の作動流体液２ｂのスム
ーズな液量分配を可能にしている。その結果、熱輸送量
に対応してよりスムーズな作動流体２の循環を実現する
ことが可能となる。
【００６２】図１７（ａ）〜（ｃ）に示す蒸発器５２
は、図１２に示す構造に、図２に示すウィック２０付き
のベイオネット管１９を採用した例である。この場合、
図１２の蒸発器４２が有する機能に加え、さらに、ベイ
オネット管１９の周囲に形成される作動流体液２ｂの膜
がほぼ一定の厚みとなり、作動流体蒸気２ａとベイオネ
ット管１９との熱コンダクタンスの低下を防ぐことがで
きるという効果が発生する。この結果、前記熱コンダク
タンスの比を小さくすることができ、リザーバ１０内の
作動流体蒸気２ａの温度上昇を抑制することが可能にな
る。
【００６３】この他、図２に示すウィック付きのベイオ
ネット管１９をリザーバ１０の中心軸に対してオフセッ
ト配置した構成や、図３に示す吸熱フィン２４付きのベ
イオネット管２３をオフセット配置したり、さらに、そ
れらと、２重パイプ構造や折り返し構造を有するベイオ
ネット管との組み合わせ、単純型シュラウド（図５や図
９に示すもの）やウィック付きシュラウド（図１２や図
１３に示すもの）を組み合わせたもの等、上述した各実
施の形態で示した特徴的構造を複数組み合わせることに
より、各構造による効果を十分に発揮し、リザーバ内蔵
型ループヒートパイプの熱輸送性能の向上に寄与するこ
とができる。なお、リザーバ内蔵型ループヒートパイプ
の熱設計において、使用される場所等を考慮して、最適
な組み合わせを適宜選択することが好ましい。
【００６４】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る蒸発器に
よれば、リザーバ内部にウィックからリザーバ内部に存
在する作動流体液への熱リークを熱リーク阻害部材によ
り阻害するか、リザーバに供給された作動流体液とリザ
ーバ内の作動流体蒸気間の伝熱を伝熱促進部材により促
進する、もしくは双方を可能にしたため、蒸発器の温度
上昇を抑制することができる。
【００６５】また、この発明の係る蒸発器によれば、凝
縮器から環流してくる液相の作動流体（作動流体液）を
リザーバ内に導く液導入管をリザーバ内部でその中心軸
から所定方向にオフセット配置することにより、リザー
バ内の気相の作動流体（作動流体蒸気）と液導入管を介
した液相の作動流体との熱コンダクタンスを調整するこ
とができる。例えば、重力下で蒸発器を使用する場合、
液導入管を反重力方向にオフセットすれば、熱輸送量が
増大し、リザーバに環流してくる液相の作動流体の量が
増加しても液相の作動流体に液導入管が埋没すること無
く、確実にリザーバ内の気相の作動流体と液導入管との
接触を維持し、気相の作動流体と液相の作動流体との熱
コンダクタンスを大きいまま保つことができる。その結
果、リザーバ内蒸気温度を低く維持することができる。
【００６６】また、この発明に係る蒸発器によれば、液
導入管の管外面がウィック構造を有することにより、液
導入管に凝縮した液相の作動流体はリザーバ内の液相の
作動流体と連通することが可能になり、液導入管の周囲
に形成される液相の作動流体の膜をほぼ一定の厚みとす
ることができる。そして、気相の作動流体と液導入管を
介した液相の作動流体との熱コンダクタンスの低下を防
ぐことができる。その結果、リザーバ内蒸気温度を低く
維持することができる。
【００６７】また、この発明に係る蒸発器によれば、液
導入管は、管外面に吸熱構造を有することにより、気相
の作動流体と液導入管との接触面積を大きく取ることが
できる。その結果、気相の作動流体と液導入管を介した
液相の作動流体との熱コンダクタンスを大きくすること
ができる。その結果、リザーバ内蒸気温度を低く維持す
ることができる。
【００６８】また、この発明に係る蒸発器によれば、液
導入管は、液相の作動流体を排出する開放端側から他端
側へ延び、当該液導入管を包囲し排出した液相の作動流
体を他端側に導くシュラウドを有することにより、液導
入管からリザーバ内に帰還した液相の作動流体はウィッ
ク内壁とシュラウドの間を流れる。従って、液相の作動
流体の熱伝導効果により、ウィックとリザーバ内の気相
の作動流体との熱コンダクタンスを小さくすることがで
きる。さらに、重力下においては、リザーバ内の液相の
作動流体内部の自然対流を阻害できるため熱リークを小
さくすることができる。その結果、リザーバ内の気相の
作動流体の温度上昇を抑制することができる。
【００６９】また、この発明に係る蒸発器によれば、リ
ザーバ内に配置され前記凝縮器から環流してくる液相の
作動流体の流入側に閉鎖端を向け、他端に開放端を有す
るシュラウドであって、環流した液相の作動流体をリザ
ーバ内壁に沿って、開放端側に導くシュラウドを有する
ことによって、リザーバ内に環流した液相の作動流体
は、リザーバ内壁とシュラウドとの間を流れる。そし
て、リザーバ内の気相の作動流体は、シュラウドを介し
て温度の低い液相の作動流体と接触することが可能にな
り、熱交換により冷却される。さらに、重力下において
はリザーバ内の液相の作動流体内部の自然対流を阻害で
きるため熱リークを小さくすることができる。その結
果、リザーバ内の気相の作動流体の温度上昇を抑制する
ことができる。
【００７０】また、この発明に係る蒸発器によれば、液
導入管を二重パイプ構造で形成することにより、また、
長手方向で折り返す折り返し構造で形成することによ
り、液導入管とリザーバ内の作動流体蒸気との接触長さ
を大きくとることができ、吸熱効果を増大することがで
きる。その結果、液導入管を介して流入する液相の動作
流体との熱コンダクタンスを大きくすることができる。
そして、リザーバ内の気相の作動流体の温度上昇を抑制
することができる。
【００７１】また、この発明に係る蒸発器によれば、少
なくともシュラウドの内周面にウィックを形成すること
により、シュラウド内周面に毛細管力が発生し、ウィッ
クとシュラウドとの間にある液相の作動流体とシュラウ
ドの内側に溜まっている液相の作動流体の連通を確実に
確保し、熱輸送量に応じてスムーズにリザーバ内の作動
流体の液量を変化させることができる。
【００７２】また、本発明に係るリザーバ内蔵型ループ
ヒートパイプによれば、本発明に係る蒸発器を用いたた
め、蒸発器と凝縮器間の小さな温度差で大量の熱輸送を
可能にすることができ、熱輸送性能を向上させることが
できる。
【００７３】そして、本発明に係る熱輸送方法において
は、リザーバ内部にウィックからリザーバ内部に存在す
る作動流体液への熱リークを阻害すること、またリザー
バ内の作動流体液と作動流体蒸気間の熱伝達を促進する
こと、またその双方を実現するようにしたため、蒸発器
温度上昇の抑制による熱輸送性能の向上という効果を比
較的簡便な手段により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態１のリザーバ内蔵型
ループヒートパイプの概略構成を説明する説明図であ
る。
【図２】 本発明に係る実施の形態２の蒸発器の概略構
成を説明する説明図である。
【図３】 本発明に係る実施の形態３の蒸発器の概略構
成を説明する説明図である。
【図４】 本発明に係る実施の形態３の蒸発器の他の概
略構成を説明する説明図である。
【図５】 本発明に係る実施の形態４の蒸発器の概略構
成を説明する説明図である。
【図６】 本発明に係る実施の形態４の蒸発器の重力下
における動作を説明する説明図である。
【図７】 本発明に係る実施の形態５の蒸発器の概略構
成を説明する説明図である。
【図８】 本発明に係る実施の形態５の蒸発器の他の概
略構成を説明する説明図である。
【図９】 本発明に係る実施の形態６の蒸発器の概略構
成を説明する説明図である。
【図１０】 本発明に係る実施の形態４の蒸発器におい
て、二次ウィックを省略した構成を説明する説明図であ
る。
【図１１】 本発明に係る実施の形態６の蒸発器におい
て、二次ウィックを省略した構成を説明する説明図であ
る。
【図１２】 本発明に係る実施の形態５の蒸発器におい
て、ウィック付きシュラウドを用いた概略構成を説明す
る説明図である。
【図１３】 本発明に係る実施の形態６の蒸発器におい
て、ウィック付きシュラウドを用いた概略構成を説明す
る説明図である。
【図１４】 本発明に係る実施の形態の組み合わせ例を
説明する説明図である。
【図１５】 本発明に係る実施の形態の他の組み合わせ
例を説明する説明図である。
【図１６】 本発明に係る実施の形態の他の組み合わせ
例を説明する説明図である。
【図１７】 本発明に係る実施の形態の他の組み合わせ
例を説明する説明図である。
【図１８】 従来のリザーバ内蔵型ループヒートパイプ
の概略構成を説明する説明図である。
【図１９】 従来のリザーバ内蔵型ループヒートパイプ
の蒸発器の無重力下及び重力下における動作状態を説明
する説明図である。
【符号の説明】
２ 作動流体、２ａ 作動流体蒸気、２ｂ 作動流体
液、４ 凝縮器、５ 蒸気管、６ 液管、７ 蒸発器容
器、８ ウィック、９ 蒸気通路、１０ リザーバ、１
１ 二次ウィック、１４ リザーバ内蔵型ループヒート
パイプ、１５ 蒸発器、１６ 中心軸、１７ ベイオネ
ット管（液導入管）、１７ａ 端部。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｄ 15/02 １０３ Ｆ２８Ｄ 15/02 １０３Ｚ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その内部に作動流体を貯留するリザーバ
    たる空間を有し中空有底筒状かつ多孔質構造を有するウ
    ィックと、作動流体蒸気流通用の間隙である蒸気通路が
    ウィックと蒸発器容器内壁面との間に生じるようウィッ
    クを収納する蒸発器容器とを備え、作動流体液を吸入す
    るための液管が蒸発器容器を貫通してウィックに接合さ
    れ、作動流体蒸気を送出するための蒸気管が蒸気通路に
    連通する蒸発器であって、液管からリザーバに供給され
    た作動流体液が毛細管力によりウィックに吸引され、加
    熱源から蒸発器容器を介してウィックに加わった熱によ
    りウィック内の作動流体液が作動流体蒸気へと相変化
    し、この作動流体蒸気がウィックから蒸気通路を介して
    蒸気管に送出される蒸発器において、リザーバ内部にウ
    ィックからリザーバ内部に存在する作動流体液への熱リ
    ークを阻害する熱リーク阻害部材または、リザーバに供
    給された作動流体液とリザーバ内の作動流体蒸気間の伝
    熱促進部材またはその双方を設けたことを特徴とする蒸
    発器。
  2. 【請求項２】 前記伝熱促進部材が、リザーバ内の長手
    方向に延び、液管から環流してくる作動流体液をリザー
    バ内部を長手方向に縦断後、リザーバ内部に排出する液
    導入管であって、リザーバ内部でその中心軸から所定方
    向にオフセット配置されていることを特徴とする請求項
    １記載の蒸発器。
  3. 【請求項３】 前記オフセット配置された液導入管は、
    反重力方向にオフセットされていることを特徴とする請
    求項２記載の蒸発器。
  4. 【請求項４】 上記伝熱促進部材が、リザーバ内の長手
    方向に延び、液管から環流してくる作動流体液をリザー
    バ内部を長手方向に縦断後、リザーバ内部に排出する液
    導入管であって、その管外面にウィック構造を有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の蒸発器。
  5. 【請求項５】 上記伝熱促進部材が、リザーバ内の長手
    方向に延び、液管から環流してくる作動流体液をリザー
    バ内部を長手方向に縦断後、リザーバ内部に排出する液
    導入管であって、その管外面に吸熱構造を有することを
    特徴とする請求項１記載の蒸発器。
  6. 【請求項６】 上記熱リーク阻害かつ伝熱促進部材が、
    リザーバ内の長手方向に延び、液管から環流してくる作
    動流体液をリザーバ内部を長手方向に縦断後、リザーバ
    内部に排出する液導入管であって、前記液導入管は作動
    流体液を排出する開放端側から他端側へ延び当該液導入
    管を包囲し、排出した作動流体液を他端側に導くシュラ
    ウドを有することを特徴とする請求項１記載の蒸発器。
  7. 【請求項７】 前記熱リーク阻害かつ伝熱促進部材がシ
    ュラウドを有する液導入管であって、液導入管は長手方
    向で折り返し構造を呈することを特徴とする請求項６記
    載の蒸発器。
  8. 【請求項８】 前記折り返し構造が二重パイプ構造を呈
    することを特徴とする請求項７記載の蒸発器。
  9. 【請求項９】 上記熱リーク阻害かつ伝熱促進部材が、
    リザーバ内に配置され液管のウィック接合側に閉鎖端を
    向け、他端に開放端を有するシュラウドであって、リザ
    ーバに環流した作動流体液をウィック内壁に沿って開放
    端側に導く構造であることを特徴とする請求項１記載の
    蒸発器。
  10. 【請求項１０】 上記シュラウドは、少なくとも内周面
    にウィック構造を有することを特徴とする請求項６から
    請求項１１のいずれかに記載の蒸発器。
  11. 【請求項１１】 加熱源により加熱された作動流体液を
    作動流体蒸気へと相変化させる蒸発器と、吸熱源により
    吸熱された作動流体蒸気を作動流体液へと相変化させる
    凝縮液と、蒸発器から凝縮器へと作動流体蒸気を送給す
    る蒸気管と、凝縮器から蒸発器へと作動流体液を送給す
    る液管とを備え、蒸発器がその内部に、毛細管力により
    作動流体液を吸い上げるウィックと、動作流体を貯留す
    るリザーバを有するリザーバ内蔵型ループヒートパイプ
    において、更に、蒸発器が請求項１乃至１２のいずれか
    に記載の蒸発器であることを特徴とするリザーバ内蔵型
    ループヒートパイプ。
  12. 【請求項１２】 加熱源により加熱された作動流体液を
    作動流体蒸気へと相変化させる蒸発器から、吸熱源によ
    り吸熱された作動流体蒸気を作動流体液へと相変化させ
    る凝縮器へと、蒸気管を介した動作流体蒸気の送給によ
    り熱を輸送する熱輸送方法であって、蒸発器が、その内
    部に作動流体を貯留するリザーバたる空間を有し中空有
    底筒状かつ多孔質構造を有するウィックと、作動流体蒸
    気流通用の間隙である蒸気通路がウィックと蒸発器容器
    内壁面との間に生じるようウィックを収納する蒸発器容
    器とを備え、この蒸発器容器を貫通してウィックに接合
    された液管からリザーバに供給され毛細管力によりウィ
    ックに吸引させた作動流体液を、加熱源から蒸発器容器
    を介してウィックに加わった熱により作動流体蒸気へと
    相変化させ蒸気通路を介して蒸気管に送出する熱輸送方
    法において、ウィックからリザーバ内部に存在する作動
    流体液への熱リークを熱リーク阻害部材により妨害する
    こと、また伝熱促進部材によりリザーバ内の作動流体液
    と作動流体蒸気間の熱伝達を促進すること、またはその
    双方を特徴とする熱輸送方法。
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