JPH08299376A

JPH08299376A - ヒートパイプによる熱処理装置

Info

Publication number: JPH08299376A
Application number: JP10767295A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 晃伊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-01
Filing date: 1995-05-01
Publication date: 1996-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒートパイプの熱処理部を被熱処理部に対し
て面接触により的確且つ均一に接触させることができ
て、当該被熱処理部に対する熱の授受を効率良く行わせ
ることのできるヒートパイプによる熱処理装置を提供す
る。【構成】蒸発部２と凝縮部３と断熱部４とからなり、
凝縮部３の管体部３ａに強磁性を有せしめたヒートパイ
プ１と、ヒートパイプ１の加熱冷却手段と、ヒートパイ
プ１のに沿って併設したサポートパイプ５と、凝縮部測
温用の熱電対６と、ヒートパイプ１の凝縮部３を前記サ
ポートパイプ５の先端部と共に密封状態に被包し、膨張
可能な可撓性の袋体７と、袋体７内に、空気層１５が介
在するように適量装填される磁性流体８と、被熱処理部
を挟んで前記袋体７と対向する位置に配設される磁気吸
引源とを備えてなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートパイプを利用し
た熱処理装置に関するもので、癌患者等の患部を温熱に
より治療する温熱治療装置として、あるいは各種電気機
器に使用されている半導体素子等の冷却装置として利用
される。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプは、作動流体とよばれる水
やアルコール等の熱媒体を適量封入した密閉状の管体か
らなるもので、この管体の一端部を蒸発部、他端部を凝
縮部、両者の間を熱移動部とし、上記熱媒体の蒸発及び
凝縮と、毛細管作用による熱媒体の帰還によって、小さ
な温度差で多量の熱を運ぶことができるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、ヒー
トパイプを利用した癌の温熱治療装置として、ヒートパ
イプの熱処理部を癌の病巣に接触させて、その病巣を局
所加熱するようにした温熱治療装置が知られているが、
癌病巣の温熱治療にはその病巣に対し熱を一面状に与え
る所謂面治療が必要であるのにもかかわらず、この従来
のヒートパイプによる治療装置では、ヒートパイプの凝
縮部（熱処理部）をそのまま患部に対し点または線状に
当てる、つまり患部に対して当該凝縮部の先端を当てた
り、当該凝縮部の側面部を当てるようにしているため、
患部に対する密着性が悪く、患部との接触不良を起こす
などして、患部を的確且つ均一に加熱し得えず、十分な
温熱効果が得られていないのが現状である。

【０００４】本発明は、ヒートパイプの熱処理部を上記
患部等の被熱処理部に対して面接触により的確且つ均一
に接触させることができて、当該被熱処理部に対する熱
の授受を効率良く行わせることのできるヒートパイプに
よる熱処理装置を提供することを目的とする。本発明の
他の目的は、以下に述べる実施例の説明から明らかにさ
れよう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
ヒートパイプによる熱処理装置は、作動流体を適量封入
した密閉状管体の一端部を蒸発部２、他端部を凝縮部
３、両者の間を断熱部４とし、凝縮部３の管体部３ａに
強磁性を有せしめたヒートパイプ１と、このヒートパイ
プ１の蒸発部２を加熱又は冷却する加熱冷却手段と、前
記ヒートパイプ１のほぼ全長に沿って併設したサポート
パイプ５と、このサポートパイプ５を貫通して設けた凝
縮部測温用の熱電対６と、前記ヒートパイプ１の凝縮部
３を前記サポートパイプ５の先端部と共に密封状態に被
包し、前記サポートパイプ５を通じて導入される空気に
よって膨張される可撓性の袋体７と、この袋体７内に、
空気層１５が介在するように適量装填される磁性流体８
と、被熱処理部Ｐを挟んで前記袋体７と対向する位置に
配設される磁気吸引源とを備えてなることを特徴とす
る。

【０００６】請求項２は、請求項１に係るヒートパイプ
による熱処理装置において、ヒートパイプ１の断熱部４
を形成する管体部４ａ及び前記サポートパイプ５が、そ
れぞれ可撓性を有する断熱材によって形成されているこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項３は、請求項１または２に記載のヒ
ートパイプによる熱処理装置において、磁性流体８が鉄
の微粉とコバルトの微粉とオレイン酸との混合物からな
ることを特徴とする。

【０００８】請求項４は、請求項１ないし３のいずれか
に記載のヒートパイプによる熱処理装置において、磁気
吸引源が永久磁石９からなることを特徴とする。

【０００９】請求項５は、請求項１ないし４のいずれか
に記載のヒートパイプによる熱処理装置において、ヒー
トパイプ１の凝縮部３を形成する管体部３ａの外周面に
強磁性材からなる被覆層が形成されていることを特徴と
する。

【００１０】請求項６は、請求項１ないし４のいずれか
に記載のヒートパイプによる熱処理装置において、ヒー
トパイプ１の凝縮部３を形成する管体部３ａの少なくと
も一部１１が強磁性材料によって形成されていることを
特徴とする。

【００１１】請求項７は、請求項１ないし６のいずれか
に記載のヒートパイプによる熱処理装置において、ヒー
トパイプ１の管体の内周面には、炭素繊維からなるメッ
シュ材１２が当該管体の内周面を覆うようにパイプ全長
に亘って装着されていることを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項８に係るヒートパイプによ
る熱処理装置は、作動流体を適量封入した密閉状管体の
一端部を蒸発部２２、他端部を凝縮部２３、両者の間を
断熱部２４とし、蒸発部２２の管体部に強磁性を有せし
めたヒートパイプ２１と、このヒートパイプ２１の凝縮
部２３を冷却する冷却手段２０と、ヒートパイプ２１の
ほぼ全長に沿って併設したサポートパイプ２５と、この
サポートパイプ２５を貫通して設けた蒸発部測温用の熱
電対２６と、ヒートパイプ２１の蒸発部２２を前記サポ
ートパイプ２５の先端部と共に密封状態に被包し、この
サポートパイプ２５を通じて導入される空気によって膨
張される可撓性の袋体２７と、この袋体２７内に、空気
層３１が介在するように適量装填される磁性流体２８
と、被熱処理部側に配設される磁気吸引源とを備えてい
ることを特徴とする。

【００１３】請求項９は、請求項８に記載のヒートパイ
プによる熱処理装置において、冷却手段２０が凝縮部の
管体部外周面に突設した放熱用のフィン２０ａからなる
ことを特徴とする。

【００１４】請求項１０は、請求項８に記載のヒートパ
イプによる熱処理装置において、前記磁気吸引源が永久
磁石２９からなることを特徴とする。

【００１５】

【作用】請求項１に係るヒートパイプによる熱処理装置
にあっては、この熱処理装置の袋体７内にサポートパイ
プ５により空気を供給して袋体７を膨張させた状態で、
この袋体７を被熱処理部Ｐに当てがうと、この被熱処理
部Ｐを挟んで袋体７と対向する位置に配設された磁気吸
引源によって、この磁気吸引源と、磁性流体８及びヒー
トパイプ１の凝縮部３との間に、磁力の作用する磁界が
形成され、それにより磁性流体８は、磁力に引かれて半
球形を呈しながら、袋体７を介して被熱処理部Ｐに対し
面接触状態で密着し、同時にヒートパイプ１の凝縮部３
は、磁力に引かれて磁性流体８内部に浸積することがで
きる。

【００１６】斯かる状態から、ヒートパイプ１の蒸発部
２を加熱冷却手段により加熱または冷却することによ
り、ヒートパイプ１内部の作動流体を作動させると、こ
の作動流体の蒸気の移動と蒸発潜熱の授受によって熱移
動が行われ、しかしてヒートパイプ１の凝縮部３からの
熱が磁性流体８及び袋体７を介して被熱処理部Ｐに伝達
されて被熱処理部Ｐが加熱され、あるいは被熱処理部Ｐ
からの熱が袋体７及び磁性流体８を介して凝縮部３側に
移動し、被熱処理部Ｐが冷却される。従って、上記のよ
うに、ヒートパイプ１の凝縮部３が磁性流体８内に浸積
していると共に、磁性流体８が被熱処理部Ｐに対し面接
触状態で確実且つ均一に密着するから、被熱処理部Ｐに
対する熱の授受を極めて効率良く行うことができる。ま
た、袋体７内には、磁性流体８が被熱処理部Ｐと接触す
る側と反対側に空気層１５が形成されるため、被熱処理
部Ｐ以外の領域への熱が伝達を阻止することができる。

【００１７】請求項２にあっては、ヒートパイプ１の断
熱部４を形成する管体部４ａ及び前記サポートパイプ５
が、それぞれ可撓性を有する断熱材によって形成されて
いることから、ヒートパイプ１の凝縮部３が磁気吸引源
の磁力により引かれるときに、その引かれる方向にヒー
トパイプ１及びサポートパイプ５が撓んで、凝縮部３を
確実に磁性流体８内に浸積させることができる。

【００１８】請求項３にあっては、磁性流体８が鉄の微
粉とコバルトの微粉とオレイン酸との混合物からなるた
め、流動性が良く、磁気吸引力に強力に反応することが
できて、被熱処理部Ｐの凹凸形状にも的確に対応して密
着することができる。

【００１９】請求項４にあっては、磁気吸引源として永
久磁石９を採用することにより、磁気吸引手段を小型に
できて、取付けにあたり小型でスペースをとらず、しか
も強力な吸引力を得ることができる。

【００２０】請求項５にあっては、ヒートパイプ１の凝
縮部３を形成する管体部３ａの外周面に強磁性材からな
る被覆層を形成した場合には、凝縮部３の外周面全域に
強磁性を持たせることができ、磁気吸引源の磁気吸引力
に強力に反応することができる。

【００２１】請求項６は、ヒートパイプ１の凝縮部３を
形成する管体部３ａの少なくとも一部１１を強磁性材料
によって形成した場合には、製作が簡単容易となって、
コストが安くつく。

【００２２】請求項７は、ヒートパイプ１の管体の内周
面に炭素繊維からなるメッシュ材１２をパイプ全長に亘
って装着したことにより、ヒートパイプ１を、凝縮部３
が下側に位置するように縦に配置した所謂トップヒート
形態においても、作動流体の毛管作用を有効に行わせる
ことができる。

【００２３】請求項８に係るヒートパイプの熱処理装置
にあっては、サポートパイプ２５により袋体２７内に空
気を供給して袋体２７を膨張させた状態で、この袋体７
を被熱処理部Ｐ上に載置すると、磁気吸引源２９と、磁
性流体２８及びヒートパイプ２１の蒸発部２２との間
に、磁力の作用する磁界が形成され、それにより磁性流
体２８は、磁力に引かれて略半球形を呈した状態で、袋
体２７を介して被熱処理部Ｐに面接触で密着すると同時
に、磁性流体２８内部に浸積した状態となる。袋体２７
内の上部側には空気層３１を形成する。

【００２４】しかして、冷却すべき被熱処理部Ｐが例え
ば８０°に加熱されているものとすると、この被熱処理
部Ｐから放出される熱は、袋体７及び磁性流体２８を介
してヒートパイプ２１に伝わり、蒸発部２２を加熱す
る。一方、ヒートパイプ１の凝縮部２３は、常温に晒さ
れていて、低温側となる。従って、蒸発部２２の加熱に
よりヒートパイプ２１内の作動流体が作動し、ヒートパ
イプ２１は、被熱処理部Ｐ熱を袋体７及び磁性流体２８
を介して蒸発部２２で吸収し、断熱部２４を通じて凝縮
部２３側へ伝達し、冷却手段２０のによって外部へ放出
する。これによって、被熱処理部Ｐの温度は例えば４０
°に降下冷却されることになる。袋体２７の表面側は、
空気層３１によって磁性流体８と断熱されるため、被熱
処理部Ｐ以外の部分は温度上昇が制限される。

【００２５】請求項９にあっては、冷却手段２０として
放熱用フィン２０ａを採用すれば、簡単な構造にして効
率良く放熱を行わせることができる。

【００２６】請求項１０にあっては、磁気吸引源として
永久磁石２９を採用することにより、磁気吸引手段を小
型にできて、取付けにあたり小型でスペースをとらず、
しかも強力な吸引力を得ることができる。

【００２７】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１及び図２は、癌の温熱治療装置として使用される本
発明の熱処理装置を示しており、これらの図において、
１は真空密閉された管体からなるヒートパイプで、この
ヒートパイプ１の一端部が蒸発部２、他端部が凝縮部
３、これら両者の中間部が断熱部４とされる。５は、ヒ
ートパイプ１の長手方向に沿って併設されたサポートパ
イプ５で、その先端は凝縮部３の長手方向中間部まで延
び、その基端側は蒸発部２と熱移動部４との境界付近か
らヒートパイプ１を離れて後方へ適当長さ延出される。
６は凝縮部測温用の熱電対で、サポートパイプ５を貫通
し、先端部の測定部６ａが凝縮部３の先端近くまで延び
ている。７は、ヒートパイプ１の凝縮部３をサポートパ
イプ５の先端部と共に密封状態に被包する可撓性の袋体
で、サポートパイプ５を通じて導入される空気によって
膨張されるようになっており、この袋体７内には、磁性
流体８が所要量装填される。９は、被熱処理部を挟んで
上記袋体７と対向する位置に配設される磁気吸引源とし
ての永久磁石であり、１０は、ヒートパイプ１の蒸発部
２を加熱または冷却する加熱冷却手段としてのサーモク
ーラー（商品名）である。

【００２８】上記熱処理装置の構造について更に詳細に
説明すれば、ヒートパイプ１の真空密閉状管体は、蒸発
部２の管体部２ａと、凝縮部３の管体部３ａと、これら
の中間にある断熱部４の管体部４ａとからなるもので、
これらの管体部２ａ〜４ａは、それぞれ内径及び外径が
同一であって、互いの対向端面を強力な接着材で接合す
ることによって同軸一体の密閉状管体を形成しており、
そしてこの管体内には、作動流体（図示省略）、例えば
超純水やアルコール等が予め設定された一定量だけ封入
されている。

【００２９】蒸発部２の管体部２ａは、耐蝕性の金属、
例えば銀で形成され、その外端部は閉塞されている。凝
縮部３の管体部３ａは、蒸発部２の管体部２ａと同様に
銀で形成されると共に、その外周面全域に、強磁性金
属、例えば鉄とニッケルとの合金材からなる被覆層（図
示省略）が蒸着によって形成されている。これによっ
て、凝縮部３の管体部３ａはその外周面全域にわたり強
磁性を有する。このような強磁性の被覆層を形成する代
わりに、図１の（Ｄ）に示すように、管体部３ａの筒状
部を銀で形成し、その先端部に、例えば鉄とニッケルと
の合金材からなる強磁性片１１を一体的に固着してもよ
く、こうすれば製作が簡単容易となる。また、断熱部４
の管体部４ａは、断熱性、可撓性、耐熱性及び耐薬品性
を有する材料、例えばテフロン（登録商標名）製のチュ
ーブによって形成される。サポートパイプ５は、断熱性
及び可撓性を有するパイプ材、例えば塩化ビニール製の
チューブによって形成されたもので、ヒートパイプ１に
対し接着され、または紐等により固定される。

【００３０】また、図１の（Ｃ）に示すように、ヒート
パイプ１の管体内部には、凝縮して凝縮部３側に集まっ
た作動流体を蒸発部２側に毛管作用により帰還させるた
めの炭素繊維からなるメッシュ材１２が、当該管体の内
周面を覆って管体の長手方向全長に延びるように装着さ
れている。

【００３１】前記可撓性の袋体７は、合成ゴムや合成樹
脂によって、あるいは動物の内蔵（例えば羊の腸）の表
皮を適宜に加工したものによって袋状に一体形成された
もので、ヒートパイプ１への取付けにあたっては、図３
にも示すように、凝縮部３全体と断熱部４の一部を被包
するような状態で当該袋体７の開口部７ａを、ヒートパ
イプ１とサポートパイプ５の外周に亘り接着剤１３によ
って封止固着すればよい。この袋体７内に装填される磁
性流体８は、鉄の微粉とコバルト微粉とオレイン酸との
混合物からなるもので、前記サポートパイプ５の基端側
より注入して袋体７内に装填することができる。

【００３２】ヒートパイプ１の蒸発部２を加熱または冷
却する加熱冷却手段としてのサーモクーラー１０は、所
謂ペルチェ効果を利用したもので、このサーモクーラー
１０によれば、凝縮部３の加熱と冷却との切り換えを簡
単に行うことができる。また、熱電対５の基端部側は温
度測定装置１４に接続される。

【００３３】次に、上述したような構成よりなる熱処理
装置の使用し、癌の病巣に見立てた豚肉を温熱する場合
の実験例について図２〜図４を参照して説明する。

【００３４】この実験に使用したヒートパイプ１は、内
径３ｍｍ、外径４ｍｍ、長さ１０００ｍｍの管体で、そ
のうち凝縮部３の長さは３０ｍｍ、断熱部５の長さは７
００ｍｍ、蒸発部２の長さは７０ｍｍとし、この凝縮部
３の管体部３ａ外周面には鉄とニッケルとの合金材から
なる強磁性金属の被覆層を形成した。また、断熱部４に
は内径３ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのテフロン製チューブを
使用し、サポートパイプ５には内径１．４ｍｍ、厚さ
０．３ｍｍの塩化ビニール製チューブを使用した。袋体
７は羊の腸の表皮を加工したものを使用し、凝縮部３の
先端から断熱部４の一部を含む４０ｍｍのところで覆
い、封止した。磁気吸引源としての永久磁石９は直径３
５ｍｍ、高さ１５ｍｍ、磁力０．５テスラのものを使用
した。また、豚肉は厚さ２０ｍｍの厚切り片Ｍを使用し
た。

【００３５】この熱処理装置の使用にあたり、先ずサポ
ートパイプ５の基端側入口から２５ｃｃの磁性流体８
（超純水）を注射器で袋体７内に注入し、その後サポー
トパイプ５を使用して袋体７内に空気を供給し、この袋
体７を柔らかい風船玉のように膨張させた状態とした
後、磁性流体８の逆流防止のためにサポートパイプ５の
基端側入口を封止する。また、ヒートパイプ１の蒸発部
２を、図２に示すように加熱冷却手段としてのサーモク
ーラー１０の蒸発部差込部１０ａに差し込んで取付け
る。

【００３６】そして、この熱処理装置の袋体７を、図３
に示すように所定位置に水平に置かれた豚肉片Ｍの被熱
処理部Ｐ（癌の病巣と想定する）上に載置する。このと
き、袋体７に注入された磁性流体８は重力で袋体７内の
下部側に溜まった状態となると共に、袋体７の上部側に
は空気層１５が形成される。こうして袋体７を豚肉片Ｍ
の被処理部Ｐ上に載せた後、永久磁石９を豚肉片Ｍの下
面側に当てがう。

【００３７】しかして、永久磁石９からの磁力線Ｈによ
って、永久磁石９と、磁性流体８及びヒートパイプ１の
凝縮部３との間に、磁力の作用する磁界が形成され、そ
れにより磁性流体８は、磁力に引かれて図３に示すよう
な半球形を呈しながら、袋体７を介して豚肉片Ｍの被熱
処理部Ｐ（癌の病巣と想定する）に面接触状態で密着す
ると同時に、ヒートパイプ１の凝縮部３が磁力に引かれ
て、当該凝縮部３と隣接する可撓性断熱部４の先端部分
が下向きに屈曲し、それにより凝縮部３は図３に示すよ
うに磁性流体８内部に浸積した状態となる。

【００３８】斯かる状態から、ヒートパイプ１の蒸発部
２をサーモクーラー１０により所定温度に加熱して、ヒ
ートパイプ１内部の作動流体を作動させると、この作動
流体が蒸発部２で蒸発し、加熱された蒸気は、断熱部４
を通って低温側の凝縮部３へ移動し、そこで凝縮し、凝
縮された作動流体、即ち凝縮水はメッシュ材１２の毛管
作用によって蒸発部２側へ帰還する。こうした作動流体
の蒸発及び凝縮と、毛管作用による作動流体の帰還によ
って熱移動が行われ、しかして凝縮部３から放出される
熱は、磁性流体８を通じて前記豚肉片Ｍの被熱処理部Ｐ
を加温する。

【００３９】上記のような豚肉片Ｍの加熱処理におい
て、サーモクーラー１０にＤＣ５Ｖの電圧を印加し、６
０ｍＡの電流を流した場合に、本熱処理装置及び豚肉片
Ｍの被熱処理部Ｐのそれぞれの所要測定地点（図２及び
図３に示す１Ａ〜７Ｆの地点）で温度測定した測定結果
は次のようになった。蒸発部２の１Ａ地点での温度は６
７°、断熱部４基端側の２Ｂ地点での温度は３７°、断
熱部４中央部側の３Ｃ地点での温度は３４°、断熱部４
先端側の４Ｄ地点での温度は３９°、袋体７に装填され
た磁性流体８内部の５Ｅ地点での温度（熱電対６により
測定）は５３°、袋体７と接触した被熱処理部Ｐ（病
巣）の６Ｆ地点での温度は４６°、袋体７上部側の７Ｇ
地点（病巣から離れた地点で、健康な細胞部分と接触す
る地点）での温度は３４°であった。尚、室温は１８°
であった。ここで、袋体７上部側の７Ｇ地点の温度が３
４°と低いのは、袋体７内の上部に介在する空気層１５
によって、磁性流体８から袋体７上部側への熱の伝達が
制限されるからである。

【００４０】上記温度測定結果をグラフで表すと、図４
に示すようになる。この図において、Ｘ軸にはヒートパ
イプ１の長さ（ｍｍ）と温度測定地点を示し、Ｙ軸には
測定時間（分）を示し、Ｚ軸には温度（°Ｃ）を示して
いる。

【００４１】図５は、前記熱処理装置の使用による温熱
処理の他の実験例を示すもので、豚肉を直径１２０ｍ
ｍ、高さ８０ｍｍの短円柱状に形成すると共に中央部に
内径２６ｍｍ、深さ６０ｍｍの穴１６を形成したオーバ
ル形ブロック肉Ｂを作製し、このブロック肉Ｂを、パッ
ク用のフィルムで完全に包んで温度３６°の温水に漬
け、人体の体温と同じ温度の模擬体腔とする。そして、
このブロック肉Ｂの穴１６内に、図示のようにヒートパ
イプ１の凝縮部３を被包している袋体７を上方より約４
０ｍｍの深さまで挿入し、このブロック肉Ｂの被熱処理
部Ｐ（癌の病巣と想定する）を挟んで上記袋体７と対向
するブロック肉Ｂの外側面に、直径２５ｍｍ、厚さ１０
ｍｍ、５０００ガウスの永久磁石９を固着する。そうす
ると、永久磁石９と、磁性流体８及びヒートパイプ１の
凝縮部３との間に磁界が形成され、それにより磁性流体
８は、袋体７を介して被熱処理部Ｐ、つまり癌病巣に面
接触状態で密着し、凝縮部３は磁性流体８内部に浸積す
る。

【００４２】上記のような状態で、ヒートパイプ１の蒸
発部２をサーモクーラー１０により所定温度に加熱し
て、ヒートパイプ１内部の作動流体を作動させ、凝縮部
３から放出される熱により、磁性流体８を通じて被熱処
理部Ｐ（癌病巣）を加熱した。この加熱処理時の各部の
温度を測定すると、被熱処理部Ｐでの温度は４３°、磁
性流体８内部の温度は４６°、被熱処理部Ｐ以外のブロ
ック肉Ｂ、即ち模擬健康細胞部分の温度は３６°、とい
う結果を得た。

【００４３】上述した２つの実験例から、本発明の熱処
理装置の使用により、癌の病巣とみなした被熱処理部Ｐ
を、癌細胞の破壊に必要な４３°ないし４６°に加熱す
ることができると共に、この被熱処理部Ｐとつながって
いる部分、つまり正常（健康）細胞部分には、当該正常
細胞部分を害することのない３４°ないし３６°の温度
しか伝わらず、従って正常な細胞に副作用を引き起こす
ような悪影響を及ぼすことがなく（例えば人体の正常な
細胞は、４３°Ｃの温度を与えると、副作用の原因とな
る）、癌病巣のみを撲滅でき、従ってまた人体への使用
も可能であることが判明された。また、ヒートパイプ１
からの熱は、磁性流体８により袋体７を介して被熱処理
部Ｐに伝達され、熱伝達効率が高く、病巣に対する温熱
治療にきわめて有効であることも判明された。また、流
動形態の磁性流体８が可撓性袋体７を介して被熱処理部
Ｐに面接触状態で密着できることに加え、この流動状磁
性流体８が可撓性袋体７を介して被熱処理部Ｐを包み込
むことも可能であるため、凸状（ポリープ状）の病巣あ
るいは凹状の病巣の温熱治療にも大きな効果を発揮する
ことができる。

【００４４】図６及び図７は、各種電気機器の部品、例
えば半導体素子Ｓの冷却装置として使用される本発明の
熱処理装置を示している。この熱処理装置は、図１〜図
３で示した実施例の熱処理装置とほとんど同様な構成で
あって、密閉状管体の一端部を蒸発部２２、他端部を凝
縮部２３、両者の間を断熱部２４とし、蒸発部２２の管
体部に強磁性を有せしめたヒートパイプ２１と、このヒ
ートパイプ２１の凝縮部２３を冷却する冷却手段２０
と、ヒートパイプ２１のほぼ全長に沿って併設したサポ
ートパイプ２５と、このサポートパイプ２５を貫通して
設けた蒸発部測温用の熱電対２６と、ヒートパイプ２１
の蒸発部２２をサポートパイプ２６の先端部と共に密封
状態に被包し、サポートパイプ２６を通じて導入される
空気によって膨張される可撓性の袋体２７と、この袋体
２７内に、空気層３１が介在するように所定量装填され
た磁性流体２８と、半導体素子Ｓ（被熱処理部）側に配
設される磁気吸引源としての永久磁石２９とを備えてい
る。

【００４５】蒸発部２２及び凝縮部２３のそれぞれの管
体部は、先の実施例と同じく銀で形成され、各外端部は
閉塞され、そして蒸発部２２の管体部は、その外周面全
域に、鉄とニッケルとの合金材からなる強磁性の被覆層
（図示省略）が蒸着されている。この強磁性被覆層を形
成する代わりに、管体部の一部に強磁性片を一体的に固
着してもよい。断熱部２４の管体部は、テフロン（登録
商標名）製のチューブによって形成され、サポートパイ
プ５は、塩化ビニール製のチューブによって形成され
る。ヒートパイプ２１の管体内部には炭素繊維からなる
メッシュ材（図示せず）が内装されている。熱電対２６
の基端側は温度測定装置本体に接続される。また、永久
磁石２９は、半導体素子Ｓを取付けている基台３０の下
面側に所要間隔おきに複数個取付けられる。

【００４６】上記可撓性の袋体２７は、合成ゴムや合成
樹脂によって箱形に一体形成されたもので、この箱形袋
体２７の一側部に開口部（図示せず）が設けあって、こ
の開口部よりヒートパイプ２１の蒸発部２２側部分及び
サポートパイプ２５の先端部分が挿入され、その開口部
は気密シールされている。この袋体２７内に装填される
磁性流体２８は、鉄の微粉とコバルト微粉とオレイン酸
との混合物からなるもので、サポートパイプ２５を利用
してその基端側より注入され、袋体２７内に装填され
る。上記冷却手段２０は、凝縮部２３の管体部外周面に
突設された複数の放熱用フィン２０ａからなるもので、
各フィン２０ａは熱伝導性の良い金属材で形成される。

【００４７】上述した熱処理装置の使用にあたっては、
図６のように組み立てた熱処理装置の袋体２７の内部に
サポートパイプ２５により空気を供給して膨張させた
後、この袋体２７を上記基台３０の上面に載置する。し
かして、各永久磁石２９と、磁性流体２８及びヒートパ
イプ２１の蒸発部２２との間に、磁力の作用する磁界が
形成され、それにより磁性流体２８は、磁力に引かれて
図７に示すような略半球形を呈した状態で、袋体２７を
介して半導体素子Ｓの上面に面接触で密着すると同時
に、磁性流体２８内部に浸積した状態となり、また袋体
２７内の上部側には空気層３１が形成される。

【００４８】しかして、電気機器の使用中に上記半導体
素子Ｓが例えば８０°に加熱されているものとすると、
この半導体素子Ｓから放出される熱は、袋体７及び磁性
流体２８を介してヒートパイプ２１の蒸発部２２に伝わ
り、この蒸発部２２を加熱する。一方、ヒートパイプ１
の凝縮部２３は、常温（例えば２０°）に晒されてい
て、低温側となる。従って、蒸発部２２の加熱によりヒ
ートパイプ２１内の作動流体が作動し、ヒートパイプ２
１は、半導体素子Ｓの熱を袋体７及び磁性流体２８を介
して蒸発部２２で吸収し、断熱部２４を通じて凝縮部２
３側へ伝達し、冷却手段２０のフィン２０ａによって外
部へ放出するように作動する。これによって、半導体素
子Ｓの温度は例えば３０°〜４０°に降下冷却されるこ
とになる。尚、袋体２７の表面側は、空気層３１によっ
て磁性流体８と断熱されるため、温度上昇が制限され
る。

【００４９】上記のような冷却装置は、構造が極めて簡
単でコンパクトとなり、しかもモーター等の動力源を必
要としないため、安価に製作できると共に、被熱処理部
への取付けが簡単容易となり、実用的且つ経済的な冷却
装置と言えるものである。

【００５０】尚、図１〜図３に示した実施例では、ヒー
トパイプ１の蒸発部２をサーモクーラー１０により加熱
することにより、凝縮部３側から蒸発部２及び袋体７を
介して被熱処理部を加熱する場合についてのみ説明した
が、凝縮部３が挿入されている袋体７を被熱処理部に当
てがってこの被熱処理部を冷却する場合には、このサー
モクーラー１０を加熱作動から冷却作動に切り換えるだ
けでよい。

【００５１】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る熱処理装置によ
れば、磁性流体が被熱処理部に対し面接触状態で確実且
つ均一に密着するから、被熱処理部に対する熱の授受を
極めて効率良く行うことができる。また、袋体内には、
磁性流体が被熱処理部と接触する側と反対側に空気層が
形成されるため、被熱処理部以外の領域への熱が伝達を
阻止することができる。

【００５２】また、この熱処理装置を温熱治療装置とし
て使用できるものであって、被熱処理部を癌の病巣とし
た場合、その癌病巣をを癌細胞の破壊に必要な温度°に
確実に加熱することができると共に、その癌病巣とつな
がっている正常な細胞部分には当該正常細胞部分を害し
ない程度の温度しか伝わらず、従って正常な細胞部分に
副作用を生起するようなことがなく、癌病巣のみを撲滅
でき、従ってまた人体への使用も可能となる。また、ヒ
ートパイプからの熱を、磁性流体により袋体を介して被
熱処理部たる病巣に伝達することができるため、熱伝達
効率が高く、病巣に対する温熱治療にきわめて有効とな
る。また、流動形態の磁性流体が可撓性袋体を介して被
熱処理部に面接触状態で密着できることに加え、この流
動状磁性流体が可撓性袋体を介して被熱処理部を包み込
むことも可能であるため、特に凸状の病巣（例えば癌の
ポリープ）には大きな効果を発揮することができる。

【００５３】請求項２によれば、ヒートパイプの凝縮部
が磁気吸引源の磁力により引かれるときに、その引かれ
る方向にヒートパイプ及びサポートパイプを撓ませるこ
とができるから、凝縮部を確実に磁性流体内に浸積させ
ることができる。また、ヒートパイプ及びサポートパイ
プが可撓性を有することから、本熱処理装置を温熱治療
装置として使用する場合、体腔への挿入が容易となる。

【００５４】請求項３によれば、磁性流体の流動性が良
く、磁気吸引力に強力に反応することができて、被熱処
理部の凹凸形状にも的確に対応して密着させることがで
きる。

【００５５】請求項４によれば、磁気吸引源として永久
磁石を採用することにより、磁気吸引手段を小型にでき
て、取付けにあたり小型でスペースをとらず、しかも強
力な吸引力を得ることができる。

【００５６】請求項５によれば、凝縮部の外周面全域に
強磁性を持たせることができ、磁気吸引源の磁気吸引力
に強力に反応させることができる。

【００５７】請求項６によれば、ヒートパイプの凝縮部
を形成する管体部の少なくとも一部を強磁性材料によっ
て形成することにより、製作が簡単容易となって、コス
トが安くつく。

【００５８】請求項７によれば、ヒートパイプを、凝縮
部が下側に位置するように縦に配置した所謂トップヒー
ト形態においても、作動流体の毛管作用を確実に行わせ
ることができる。

【００５９】請求項８によれば、構造が簡単且つコンパ
クトで安価に製作できる上、動力源を必要とせず、極め
て実用的且つ経済的な冷却装置を提供することができ
る。

【００６０】請求項９によれば、上記冷却装置の冷却手
段として放熱用フィンを採用することにより、簡単な構
造にして効率良く放熱を行わせることができる。

【００６１】請求項１０によれば、磁気吸引源として永
久磁石を採用することにより、磁気吸引手段を小型にで
きて、取付けにあたり小型でスペースをとらず、しかも
強力な吸引力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に係る熱処理装置の一実施例
を示す概略説明図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線拡大断面
図、（Ｃ）はヒートパイプの拡大断面図、（Ｄ）は蒸発
部の管体部の変形例を示す断面図である。

【図２】同上の熱処理装置の全体を示す説明図であ
る。

【図３】同上の熱処理装置の使用例を示す拡大断面説
明図である。

【図４】同上の熱処理装置の使用による実験例におい
て装置及び被熱処理部の各部の温度を測定した測定温度
結果を示すグラフである。

【図５】同上の熱処理装置の使用による他の実験例の
説明図である。

【図６】本発明に係る熱処理装置の他の実施例を示す
斜視図である。

【図７】同上の熱処理装置の縦断面図である。１ヒートパイプ２蒸発部３凝縮部４断熱部６熱電対８磁性流体９永久磁石（磁気吸引源）１０サーモクーラー（加熱冷却手段）１２メッシュ材１５空気層Ｐ被熱処理部２１ヒートパイプ２２蒸発部２３凝縮部２４断熱部２５サポートパイプ２６熱電対２７袋体２８磁性流体２９永久磁石（磁気吸引源）３１空気層Ｓ半導体素子（被熱処理部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動流体を適量封入した密閉状管体の一
端部を蒸発部、他端部を凝縮部、両者の間を断熱部と
し、凝縮部の管体部に強磁性を有せしめたヒートパイプ
と、このヒートパイプの蒸発部を加熱または冷却する加
熱冷却手段と、前記ヒートパイプのほぼ全長に沿って併
設したサポートパイプと、このサポートパイプを貫通し
て設けた凝縮部測温用の熱電対と、前記ヒートパイプの
凝縮部を前記サポートパイプの先端部と共に密封状態に
被包し、前記サポートパイプを通じて導入される空気に
よって膨張される可撓性の袋体と、この袋体内に、空気
層が介在するように適量装填される磁性流体と、被熱処
理部を挟んで前記袋体と対向する位置に配設される磁気
吸引源とを備えてなるヒートパイプによる熱処理装置。
【請求項２】前記ヒートパイプの断熱部を形成する管
体部及び前記サポートパイプは、それぞれ、可撓性を有
する断熱材によって形成されている請求項１に記載のヒ
ートパイプによる熱処理装置。
【請求項３】前記磁性流体は、鉄の微粉とコバルト微
粉とオレイン酸との混合物からなる請求項１または２に
記載のヒートパイプによる熱処理装置。
【請求項４】前記磁気吸引源は、永久磁石からなる請
求項１ないし３のいずれかに記載のヒートパイプによる
熱処理装置。
【請求項５】前記ヒートパイプの凝縮部を形成する管
体部は、その外周面に強磁性材からなる被覆層が形成さ
れている請求項１ないし４のいずれかに記載のヒートパ
イプによる熱処理装置。
【請求項６】前記ヒートパイプの凝縮部を形成する管
体部は、少なくとも一部が強磁性材料によって形成され
ている請求項１ないし４のいずれかに記載のヒートパイ
プによる熱処理装置。
【請求項７】前記ヒートパイプの管体内部には、炭素
繊維からなるメッシュ材が当該管体の内周面を覆うよう
にパイプ全長に亘って装着されている請求項１ないし６
のいずれかに記載のヒートパイプによる熱処理装置。
【請求項８】作動流体を適量封入した密閉状管体の一
端部を蒸発部、他端部を凝縮部、両者の間を断熱部と
し、蒸発部の管体部に強磁性を有せしめたヒートパイプ
と、このヒートパイプの凝縮部を冷却する冷却手段と、
前記ヒートパイプのほぼ全長に沿って併設したサポート
パイプと、このサポートパイプを貫通して設けた蒸発部
測温用の熱電対と、前記ヒートパイプの蒸発部を前記サ
ポートパイプの先端部と共に密封状態に被包し、前記サ
ポートパイプを通じて導入される空気によって膨張され
る可撓性の袋体と、この袋体内に、空気層が介在するよ
うに適量装填される磁性流体と、被熱処理部側に配設さ
れる磁気吸引源とを備えてなるヒートパイプによる熱処
理装置。
【請求項９】前記冷却手段は、凝縮部の管体部外周面
に突設した放熱用のフィンからなる請求項８に記載のヒ
ートパイプによる熱処理装置。
【請求項１０】前記磁気吸引源は、永久磁石からなる
請求項８に記載のヒートパイプによる熱処理装置。