JP2006292337A - ヒートパイプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートパイプにおける作動媒体の出入りを容易に行うことで、熱輸送能力の規制を可能とするヒートパイプ装置を提供する。
【解決手段】 ヒートパイプ装置において、管状を成して内部に作動媒体が封入され、周囲から吸熱して作動媒体を蒸発させる蒸発部１１０Ａと、蒸発部１１０Ａと連通し、周囲へと放熱して蒸発部１１０Ａにおいて蒸発した作動媒体を凝縮液化させる凝縮部１１０Ｂとを有するヒートパイプ１１０と、蒸発部１１０Ａの下端部よりも下側に配置され、下端部と連通し、内部容量を可変可能として作動媒体を蒸発部１１０Ａに流入流出させる媒体容器１３０とを設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ヒートパイプを用いて、例えば車両用内燃機関の排気ガスの排熱を回収して内燃機関の冷却水加熱に適用して好適なヒートパイプ装置に関するものである。

従来、例えば特許文献1に示されるように、ヒートパイプを用いた熱制御ヒートスイッチシステムが知られている。このシステムは、ヒートパイプと熱媒体給排装置とを給排管で接続し、熱媒体給排装置によってヒートパイプからの熱媒体の給排を切替えることで、ヒートパイプにおける高熱源から低熱源への熱伝達を断続するようにしている。
特開平１１−３２５７６８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、実施例説明において、「ヒートパイプにおける高熱源から低熱源への熱伝達を切る場合に、熱媒体を気液二相状態から気相状態に移行させ、真空ポンプでヒートパイプ内を急速減圧排気を行うことにより、ヒートパイプ内を真空断熱状態にする。」とあり、そのためのシステムとして、真空ポンプ、圧力計、複数の開閉弁等を必要としており、装置の複雑化を招き、極めて大掛かりな作業を伴うものとなっている。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、ヒートパイプにおける作動媒体の出入りを容易に行うことで、熱輸送能力の規制を可能とするヒートパイプ装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、ヒートパイプ装置において、管状を成して内部に作動媒体が封入され、周囲から吸熱して作動媒体を蒸発させる蒸発部（１１０Ａ）と、蒸発部（１１０Ａ）と連通し、周囲へと放熱して蒸発部（１１０Ａ）において蒸発した作動媒体を凝縮液化させる凝縮部（１１０Ｂ）とを有するヒートパイプ（１１０）と、蒸発部（１１０Ａ）の下端部よりも下側に配置され、下端部と連通し、内部容量を可変可能として作動媒体を蒸発部（１１０Ａ）に流入流出させる媒体容器（１３０）とを有することを特徴としている。

これにより、蒸発部（１１０Ａ）と媒体容器（１３０）との間でヒートパイプ（１１０）内の液相の作動媒体が移動可能となる。そして、蒸発部（１１０Ａ）周囲の温度上昇に伴ってヒートパイプ（１１０）内の作動媒体の蒸発が進行する中で、媒体容器（１３０）の内部容量を増大させてやると、液相作動媒体が媒体容器（１３０）側に移動して、ヒートパイプ（１１０）内の液相作動媒体量を減少させることができるので、作動媒体の蒸発（および凝縮）に伴うヒートパイプ（１１０）の熱輸送能力を規制することができる。逆に、媒体容器（１３０）の内部容量を減少させてやれば、液相作動媒体がヒートパイプ（１１０）側に移動して、ヒートパイプ（１１０）内の液相作動媒体量を増加させて、本来の作動媒体の蒸発（および凝縮）によるヒートパイプ（１１０）の熱輸送能力を発揮させることができる。

このように、内部容量可変として液相の作動媒体を流入流出させる媒体容器（１３０）といった簡素な構成を設けるのみで、容易にヒートパイプ（１１０）の熱輸送機能の制御が可能となる。

請求項２に記載の発明では、ヒートパイプ（１１０）は、複数設けられると共に、複数のヒートパイプ（１１０）のそれぞれの下端部を互いに連通させる連通部（１４０）を有し、媒体容器（１３０）は、連通部（１４０）に連通されていることを特徴としている。

これにより、ヒートパイプ（１１０）を複数用いて対応する場合でも、連通部（１４０）を介して、各ヒートパイプ（１１０）と媒体容器（１３０）とが連通されることになるので、上記請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。また、複数のうち一箇所からの真空引きや作動媒体の封入が可能となる。更には、各ヒートパイプ（１１０）においては、連通部（１４０）によって、作動媒体が均等に分配されるので、安定した熱輸送能力を得ることができる。

請求項３に記載の発明では、連通部（１４０）は、蒸発部（１１０Ａ）が配される高温部（１１）から離れて配設されていることを特徴としている。

これにより、媒体容器（１３０）の最大内部容量では作動媒体の全容量を吸収できない場合で、連通部（１４０）に作動媒体が残る時でも、連通部（１４０）内の作動媒体が高温部（１１）の熱によって蒸発作用を伴うことが無く、熱輸送能力の規制を確実に維持できる。

請求項４に記載の発明では、媒体容器（１３０）の最大内部容量は、作動媒体の全容量よりも大きく設定されていることを特徴としている。

これにより、作動媒体の全容量を媒体容器（１３０）に流入させることができるので、熱輸送が不要な時は確実にその機能を規制することができる。

請求項５に記載の発明では、媒体容器（１３０）は、ヒートパイプ（１１０）の内部圧力によって、内部容量が可変されることを特徴としている。

これにより、媒体容器（１３０）の内部容量可変のための外部駆動源を不要として、簡素な構成とすることができる。

具体的には、請求項６に記載の発明のように、媒体容器（１３０）としてはベローズ（１３１）を用いて好適である。

尚、請求項７に記載の発明のように、媒体容器（１３０）は、外部駆動源（１５０、１６０）によって、内部容量が可変されるようにしても良い。

そして、請求項８に記載の発明のように、外部駆動源（１５０、１６０）は、蒸発部（１１０Ａ）が配される高温部（１１）あるいは凝縮部（１１０Ｂ）が配され、高温部（１１）よりも低温である低温部（３０）の温度に基づいて作動されるようにすれば、予め所望する温度での熱輸送機能の制御が可能となる。

本ヒートパイプ装置（１００）は、請求項９に記載の発明のように、蒸発部（１１０Ａ）が内燃機関（１０）の排気ガス流通用の排気管（１１）に配され、凝縮部（１１０Ｂ）が内燃機関（１０）の冷却水流通用の冷却水流路（３０）に配されて、ヒートパイプ（１１０）によって、排気ガスの排熱を冷却水へ輸送するものに適用して好適である。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態におけるヒートパイプ装置１００は、エンジン１０を走行用の駆動源とする車両（自動車）に適用されるものとしており、まず具体的な構成について図１、図２を用いて以下説明する。尚、図１はヒートパイプ装置１００の車両への搭載状態を示す模式図、図２はヒートパイプ装置１００を示す断面図である。

図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関であり、燃料が燃焼した後の排気ガスが排出される排気管（本発明における高温部、後述する蒸発部１１０Ａが配される空間に対応）１１を有している。排気管１１には排気ガスを浄化する触媒コンバータ１２が設けられている。

また、エンジン１０は、エンジン冷却水（以下、冷却水）の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路２０と、冷却水（温水）を加熱源として空調空気を加熱するヒータ回路３０とを有している。

ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、ウォータポンプ２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。尚、ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するバイパス通路（図示せず）が設けられており、サーモスタット（図示せず）によってラジエータ２１を流通する冷却水量とバイパス通路を流通する冷却水量とが調節されるようになっている。特に暖機時においてはバイパス通路側の冷却水量が増加されて暖機が促進される。つまり、ラジエータ２１による冷却水の過冷却が防止される。

ヒータ回路（本発明における低温部、後述する凝縮部１１０Ｂが配される空間、冷却水流路に対応）３０には、暖房用熱交換器としてのヒータコア３１が設けられており、上記のウォータポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにしている。ヒータコア３１は、図示しない空調ユニットの空調ケース内に配設されており、送風機によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。

ヒートパイプ装置１００は、図２に示すように、連通タンク１４０によって互いに連通される複数（ここでは５つ）のヒートパイプ１１０と、連通タンク１４０に接続される媒体容器１３０とを有している。そして、ヒートパイプ１１０の外部にはフィン１２０が設けられて、ヒートパイプ１１０の一端側（蒸発部１１０Ａ）が排気管部１７０に配設され、他端側（凝縮部１１０Ｂ）が冷却水管部１８０に配設されて形成されている。尚、ヒートパイプ装置１００を構成する各部材（以下説明）は、高耐食性を備えるステンレス材から成り、各部材が組み付けされた後に、当接部や嵌合部に設けられたろう材により、一体的にろう付けされている。

ヒートパイプ１１０は、まっすぐな円管から成り、下端側は開口されている。ヒートパイプ１１０は、複数設けられており、その長手方向が上下方向を向く姿勢で使用される。複数のヒートパイプ１１０の下端側（開口部）には連通タンク１４０が接続されて、複数のヒートパイプ１１０は互いに連通するように形成されている。連通タンク１４０は、後述する排気管部１７０から離れて配置されるようにしている。「離れて配置される」とうのは、連通タンク１４０には排気管部１７０からの熱（排気ガスの熱）が実質的に伝達されないという意味である。

また、連通タンク１４０には、接続パイプ１４１によって内部容量を可変可能とする媒体容器１３０が接続されている。よって、媒体容器１３０は、接続パイプ１４１、連通タンク１４０を介して各ヒートパイプ１１０の下端部に連通している。また、媒体容器１３０は上下方向において、ヒートパイプ１１０の下端部よりも下側となるように、換言すると、連通タンク１４０と同位置ないしは連通タンク１４０よりも下側となるように配置されている。

媒体容器１３０は、ここでは、自身にバネ性を有し、このバネ力と内部圧力とによってバランスしながら内部容量を可変可能とする蛇腹状のベローズ１３１としている。ベローズ１３１は、内部圧力が上昇するとその内部圧力がバネ力に打ち勝って内部容量が増加する方向に変化し、逆に内部圧力が低下するとバネ力によって内部容量が減少する方向に変化する。

ヒートパイプ１１０には図示しない封入部が設けられており、この封入部からヒートパイプ１１０内が真空引き（減圧）され、作動媒体が封入された後に封入部は封止されている。作動媒体は、ここでは水を使用している。水の沸点は、通常（１気圧で）１００℃であるが、ヒートパイプ１１０内を減圧（例えば０．０４気圧）しているため、沸点は、３０〜４０℃となる。尚、作動媒体としては、水の他にアルコール、フロロカーボン、フロン等を用いても良い。

上記構成によるヒートパイプ１１０は、下側が蒸発部１１０Ａ、上側が凝縮部１１０Ｂとなって、ボトムヒート型として機能するようになっている。尚、ヒートパイプ１１０内に封入された水（作動媒体）は、初期状態（作動前状態）で、連通タンク１４０によって各ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａに分配されると共に、ベローズ１３１内にも入り込んでいる。

複数のヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａおよび凝縮部１１０Ｂに対応する部位の外壁面には、薄肉板材から形成されたプレートタイプのフィン１２０が複数接合されている。更に、各ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａは、排気ガス流通用の排気管部１７０内に配設され、また、凝縮部１１０Ｂは、冷却水流通用の冷却水管部１８０内に配設されている。

以上のように本ヒートパイプ装置１００は形成されており、排気管部１７０が触媒コンバータ１２の下流側となる排気管１１に介在され、また、冷却水管部１８０がヒータ回路３０に介在されている（図１）。

次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。エンジン１０が作動されると併せてウォータポンプ２２が作動され、冷却水はラジエータ回路２０、ヒータ回路３０を循環する。エンジン１０で燃焼された燃料の排気ガスは、触媒コンバータ１２を経て排気管１１、排気管部１７０を流れ、ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａの外部を通過して大気中に排出される。また、ヒータ回路３０を循環する冷却水は、冷却水管部１８０内を流通し、ヒートパイプ１１０の凝縮部１１０Ｂの外部を通過する。

ヒートパイプ装置１００において、エンジン１０の始動後、排気ガス温度が比較的低い（約４００℃程度以下）場合には、ヒートパイプ１１０内の水（作動媒体）は、蒸発部１１０Ａで、排気管部１７０を流れる排気ガスから受熱（吸熱）して沸騰気化し、蒸気となってヒートパイプ１１０内を上昇し、凝縮部１１０Ｂ内に流れ込む。凝縮部１１０Ｂ内へ流入した蒸気は、冷却水管部１８０内を流れる冷却水によって冷却され、ヒートパイプ１１０の内壁面１１０ａで凝縮水となって重力によって下降し、内壁面１１０ａに沿って蒸発部１１０Ａに還流する。

このように、排気ガスの熱が水に伝達されて蒸発部１１０Ａから凝縮部１１０Ｂへ輸送され、この凝縮部１１０Ｂで蒸気が凝縮する際に凝縮潜熱として放出（放熱）され、ヒータ回路３０を流れる冷却水が加熱される（排熱回収の実行）。尚、排気ガスの熱はヒートパイプ１１０の外壁面を介して熱伝導によって蒸発部１１０Ａから凝縮部１１０Ｂに移動される分も存在する。

よって、外気温が比較的低い場合や、エンジン１０の始動後等、ヒートパイプ１１０による排熱回収が実行され、積極的に冷却水が加熱され、エンジン１０の暖機が促進されることになるので、エンジン１０のフリクションロスの低減、低温始動性向上のための燃料増量の抑制等が図られ燃費性能が向上される。また、冷却水を加熱源とするヒータコア３１の暖房性能が向上される。

一方、エンジン１０の負荷に伴って排気ガス温度が比較的高い（４００℃程度以上）場合には、ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａにおける飽和蒸気圧力が上昇してヒートパイプ１１０内の内部圧力が上昇するため、その内部圧力によってベローズ１３１が伸長して内部容量が増大する。すると、蒸発部１１０Ａにおける水はベローズ１３１側に流れ込んで、蒸発部１１０Ａにおける水量が減少するため、蒸発量も減少してヒートパイプ１１０の熱輸送能力が低下する。更には、内部圧力の上昇によって蒸発部１１０Ａの水がすべてベローズ１３１側に流入すると、蒸発部１１０Ａにおける蒸発作用がなくなり熱輸送が停止さて、冷却水の加熱が停止される（排熱回収の停止）。

よって、排気ガス温度の上昇と共に、冷却水温度が上昇していく中で、排熱回収をそのまま続けると、冷却水温度が上昇しすぎて、ラジエータ２０での放熱能力を超え、オーバーヒートに至ってしまうところを、排熱回収停止への切替えにより、その不具合が防止されることになる。

尚、排気ガス温度の低下によって蒸発作用が低下して内部圧力が低下すれば、ベローズ１３１がそのバネ力によって収縮して内部容量が減少して、水を蒸発部１１０Ａ側に戻すので、再び、ヒートパイプ１１０としての熱輸送機能が復帰する。

このように、本実施形態では、自身のバネ力と内部圧力とのバランスによって内部容積を可変可能とするベローズ１３１をヒートパイプ１１０の下端部に設けるようにしているので、外部駆動源を不要として、ヒートパイプ１１０の内部圧力（排気ガスの温度）上昇に応じて、蒸発部１１０Ａ内の水量を減少させることができ、水の蒸発（および凝縮）に伴うヒートパイプ１１０の熱輸送能力を規制することができる。つまり、液相状態の作動媒体（水）に着目して、ベローズ１３１といった簡素な構成品のみを設けることで、ヒートパイプ１１０における作動媒体（水）の出入りを可能として、容易にヒートパイプ１１０の熱輸送機能の制御が可能となる。

また、複数のヒートパイプ１１０を連通させる連通タンク１４０を設けるようにしているので、複数のうち一箇所からの真空引きや水の封入が可能となる。また、各ヒートパイプ１１０においては、連通タンク１４０によって、水が均等に分配されるので、安定した熱輸送能力を得ることができる。

また、連通タンク１４０は、排気管部１７０から離れて配置されるようにしているので、内部圧力上昇によって内部の水がベローズ１３１側に移動する際に、連通タンク１４０に水が残る場合であっても、連通タンク１４０内の水が排気ガスの熱によって蒸発することが無く、熱輸送機能の規制を確実に維持できる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、媒体容器１３０の内部容量の可変を外部駆動源（１５０）によって行うようにしたものである。

ここでは、媒体容器１３０としては、上記第１実施形態と同様にベローズ１３１としており、このべローズ１３１に外部駆動源としてのアクチュエータ１５０を接続している。アクチュエータ１５０は、排気管部１７０内に設けられて排気ガス温度を検出する排気ガス温度センサ（図示せず）からの信号によって作動し、ベローズ１３１の内部容量を可変する。即ち、アクチュエータ１５０は、排気ガス温度が上昇するほど、ベローズ１３１を伸長させて内部容量を増大させるように作動する。

これにより、排気ガス温度の上昇と共に、ベローズ１３１の内部容量が増大され、その分ヒートパイプ１１０内の水がベローズ１３１に流入して、蒸発部１１０Ａにおける水量を減少させることができるので、蒸発部１１０Ａでの蒸発作用を減少させ、熱輸送能力を規制できる。

本実施形態では、上記第１実施形態に対して、アクチュエータ１５０の構成が増加するが、排気ガス温度に対して非常に自由度の高い熱輸送機能の制御が可能となる。

尚、アクチュエータ１５０を作動させるための温度センサは、冷却水管部１８０内に設けられて冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとしても良く、上記排気ガス温度センサを用いる場合と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図４に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、媒体容器１３０を変更すると共に、この媒体容器１３０の内部容量の可変を外部駆動源（１５０）によって行うようにしたものである。

ここでは、媒体容器１３０としては、ベローズ１３１に代えてシリンダ容器１３２としており、シリンダ容器１３２には内部を摺動可能とするピストン１３２ａを設けている。そして、このピストン１３２ａに外部駆動源としてのアクチュエータ１５０を接続している。アクチュエータ１５０は、上記第２実施形態と同様に、排気管部１７０内に設けられて排気ガス温度を検出する排気ガス温度センサ（図示せず）からの信号によって作動し、シリンダ容器１３２の内部容量を可変する。即ち、アクチュエータ１５０は、排気ガス温度が上昇するほど、ピストン１３２ａを図４中の左方向へ引張って内部容量を増大させるように作動する。

これにより、排気ガス温度の上昇と共に、シリンダ容器１３２の内部容量が増大され、その分ヒートパイプ１１０内の水がシリンダ容器１３２に流入して、蒸発部１１０Ａにおける水量を減少させることができるので、排気ガス温度に応じて蒸発部１１０Ａでの蒸発作用を減少させ、熱輸送能力を規制できる。

尚、アクチュエータ１５０を作動させるための温度センサは、上記第２実施形態と同様に、冷却水管部１８０内に設けられて冷却水の温度を検出する冷却水温度センサとしても良い。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図５に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、媒体容器１３０の内部容量の可変を外部駆動源（第２、第３実施形態とは別の外部駆動源１６０）によって行うようにしたものである。

ここでは、媒体容器１３０としては、上記第１実施形態と同様にベローズ１３１としており、このべローズ１３１にリンク１６１およびシャフト１６２を介して外部駆動源としてのサーモスタット１６０を接続している。

サーモスタット１６０は、温度に応じて膨張収縮するサーモワックスが内部に封入された感温部であり、排気管部１７０内を流通する排気ガスに晒されるように配設されている。

リンク１６１は、Ｌ字状を成す部材の一端側に作動棒１６１ａが設けられたものであり、Ｌ字状部材の中心部で回動可能に支持されている。作動棒１６１ａは、Ｌ字状部材の回動に伴って図５中の左右方向に摺動するようになっている。そして、作動棒１６１ａの先端側がベローズ１３１の接続パイプ１４１の反対側面に接続されている。

シャフト１６２は、一端側がサーモスタット１６０内のサーモワックスに当接すると共に、図示しないバネ部材によってサーモワックス側に付勢されており、他端側がリンク１６１のＬ字状部材の他端側に接続されている。よって、サーモスタット１６０外部の温度（排気管部１７０内を流通する排気ガス温度）が所定温度（例えば４００℃）以下の条件では、シャフト１６２はサーモワックスの収縮およびバネ部材の付勢力によってサーモスタット１６０側に付勢されて、リンク１６１を図５中の左回りとなるように回動させて、ベローズ１３１の内部容量を所定容量（減少側）に維持するようにしている。逆に、サーモスタット１６０外部の温度が所定温度を超えて上昇していく条件では、シャフト１６２はサーモワックスの膨張によって（サーモワックスの膨張力がバネ部材の付勢力に打ち勝って）反サーモスタット側に押出されて、リンク１６１を図５中の右回りとなるように回動させて（矢印）、ベローズ１３１の内部容量を増大させていくようにしている。

これにより、排気ガス温度の上昇と共に、ベローズ１３１の内部容量が増大され、その分ヒートパイプ１１０内の水がベローズ１３１に流入して、蒸発部１１０Ａにおける水量を減少させることができるので、排気ガス温度に応じて蒸発部１１０Ａでの蒸発作用を減少させ、熱輸送能力を規制できる。

尚、サーモスタット１６０を冷却水管部１８０内に設けて、冷却水温度に応じてベローズ１３１の内部容量を可変するようにしても良く、同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図６に示す。第５実施形態は、上記第１実施形態に対して、ヒートパイプ１１０に対する高温部（１７０）および低温部（１８０）の設定位置を変更したものである。

ここでは、ヒートパイプ１１０の上側が蒸発部１１０Ａ、下側が凝縮部１１０Ｂとなって、トップヒート型として機能するようにしている。即ち、各ヒートパイプ１１０の凝縮部１１０Ｂから蒸発部１１０Ａに至る内壁面１１０ａには、金属製メッシュ、金属製フェルト、発砲金属あるいは焼結金属等から成るウィック１１１を設けており、各ヒートパイプ１１０の蒸発部１１０Ａを上側配置となる排気管部１７０内に配設し、また、凝縮部１１０Ｂを下側配置となる冷却水管部１８０内に配設している。

トップヒート型におけるヒートパイプ１１０では、ウィック１１１の毛管力によって、凝縮部１１０Ｂ側の水が蒸発部１１０Ａに吸い上げられ、蒸発部１１０Ａで排気ガスの熱によって沸騰気化して、蒸気は下側に向けて凝縮部１１０Ｂに至り、凝縮部１１０Ｂで冷却水によって冷却されて凝縮することで熱輸送が行われる。

第５実施形態における熱輸送能力規制の作動原理は、上記第１実施形態と同じである。即ち、排気ガス温度の上昇と共に蒸発部１１０Ａにおける蒸発が進行すると飽和蒸気圧が上昇して、この時の内部圧力によってベローズ１３１の内部容量が増大され、ヒートパイプ１１０内における水は、ベローズ１３１側に流入して、凝縮部１１０Ｂにおける水量が減少する。よって、ウィック１１１による蒸発部１１０Ａへの水の供給量が減少して（蒸発部１１０Ａにおける水量が減少して）、熱輸送能力が規制されることになる。

このように、車両の排気管１１およびヒータ回路３０の設定位置に応じて上側が高温部、下側が低温部となる場合でも、ヒートパイプ１１０をトップヒート型とすることで、熱輸送能力の規制を同様に可能とすることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図７に示す。第６実施形態は、上記第４実施形態（ベローズ１３１の外部駆動源をサーモスタット１６０としたもの）に対して、ヒートパイプ１１０を上記第５実施形態と同様に内部にウィック１１１を設けたトップヒート型として、各ヒートパイプ１１０の上側（蒸発部１１０Ａ）を排気管部１７０内に配設し、また、下側（凝縮部１１０Ｂ）を冷却水管部１８０内に配設したものである。

これにより、トップヒート型のものにおいて、ベローズ１３１の外部駆動源をサーモスタット１６０とする場合のヒートパイプ１１０の熱輸送能力の規制を可能とすることができる。

（その他の実施形態）
上記第１〜第６実施形態においては、媒体容器１３０の内部容量可変による最大内部容量を作動媒体（水）の全容量より大きく設定するのが良い。これにより、ヒートパイプ１１０の内部圧力上昇に伴って、作動媒体の全容量を媒体容器１３０に流入させることができるので、熱輸送が不要な時は確実にその機能を規制することができる。この場合は、媒体容器１３０によって全容量の作動媒体を吸収でき、連通タンク１４０内には作動媒体を残さないようにすることができるので、連通タンク１４０を高温部に近接させても連通タンク１４０内で蒸発作用が発生することがなく、連通タンク１４０の配設位置に関わる制約（連通タンク１４０を高温部（排気管部１７０）から離して設定する）を無くすことができる。

また、ヒートパイプ１１０の形状を円管としたが、これに限らず、角管、扁平管、多穴管等としても良い。

また、高温部として排気管１１、低温部としてヒータ回路３０として、排気ガスの熱を冷却水に輸送するものとして説明したが、他の発熱機器の排熱を所定部位の加熱用に用いるようにしても良い。

ヒートパイプ装置の車両への搭載状態を示す模式図である。 第１実施形態におけるヒートパイプ装置を示す断面図である。 第２実施形態におけるヒートパイプ装置を示す断面図である。 第３実施形態におけるヒートパイプ装置を示す断面図である。 第４実施形態におけるヒートパイプ装置を示す断面図である。 第５実施形態におけるヒートパイプ装置を示す断面図である。 第６実施形態におけるヒートパイプ装置を示す断面図である。

符号の説明

１０ エンジン（内燃機関）
１１ 排気管（高温部）
３０ ヒータ回路（低温部、冷却水流路）
１００ ヒートパイプ装置
１１０ ヒートパイプ
１１０Ａ 蒸発部（一端側）
１１０Ｂ 凝縮部（他端側）
１３０ 媒体容器
１３１ ベローズ
１４０ 連通タンク（連通部）
１５０ アクチュエータ（外部駆動源）
１６０ サーモスタット（外部駆動源）

Claims (9)

1. 管状を成して内部に作動媒体が封入され、周囲から吸熱して前記作動媒体を蒸発させる蒸発部（１１０Ａ）と、前記蒸発部（１１０Ａ）と連通し、周囲へと放熱して前記蒸発部（１１０Ａ）において蒸発した作動媒体を凝縮液化させる凝縮部（１１０Ｂ）とを有するヒートパイプ（１１０）と、
   前記蒸発部（１１０Ａ）の下端部よりも下側に配置され、前記下端部と連通し、内部容量を可変可能として前記作動媒体を前記蒸発部（１１０Ａ）に流入流出させる媒体容器（１３０）とを有することを特徴とするヒートパイプ装置。
2. 前記ヒートパイプ（１１０）は、複数設けられると共に、
   複数の前記ヒートパイプ（１１０）のそれぞれの下端部を互いに連通させる連通部（１４０）を有し、
   前記媒体容器（１３０）は、前記連通部（１４０）に連通されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ装置。
3. 前記連通部（１４０）は、前記蒸発部（１１０Ａ）が配される高温部（１１）から離れて配設されていることを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ装置。
4. 前記媒体容器（１３０）の最大内部容量は、前記作動媒体の全容量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のヒートパイプ装置。
5. 前記媒体容器（１３０）は、前記ヒートパイプ（１１０）の内部圧力によって、前記内部容量が可変されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のヒートパイプ装置。
6. 前記媒体容器（１３０）は、ベローズ（１３１）であることを特徴とする請求項５に記載のヒートパイプ装置。
7. 前記媒体容器（１３０）は、外部駆動源（１５０、１６０）によって、前記内部容量が可変されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のヒートパイプ装置。
8. 前記外部駆動源（１５０、１６０）は、前記蒸発部（１１０Ａ）が配される高温部（１１）あるいは前記凝縮部（１１０Ｂ）が配され、前記高温部（１１）よりも低温である低温部（３０）の温度に基づいて作動されることを特徴とする請求項７に記載のヒートパイプ装置。
9. 前記蒸発部（１１０Ａ）は、内燃機関（１０）の排気ガス流通用の排気管（１１）に配され、
   前記凝縮部（１１０Ｂ）は、前記内燃機関（１０）の冷却水流通用の冷却水流路（３０）に配されており、
   前記ヒートパイプ（１１０）によって、前記排気ガスの排熱を前記冷却水へ輸送することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のヒートパイプ装置。

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