CN211147408U - 热管 - Google Patents

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青木博史
高桥和也
伊藤信一
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Abstract

本实用新型的目的在于提供一种热管，其即使在寒冷地区以容器的纵向方向相对于重力方向大致平行的方式且以底部加热的姿势设置，并且工作流体冻结，也能够防止容器的变形，另外，具有优异的热传递特性。一种热管，该热管包括：具有将一个端部的端面与另一端部的端面密封的管状并具有形成有沟槽部的内壁面的容器；在所述容器的一个端部的内壁面设置的、由粉体烧结而成的烧结体层；和封入所述容器的空腔部的工作流体，所述烧结体层具有位于所述一个端部的端面侧的第一烧结部、和与该第一烧结部连续并位于所述另一端部侧的第二烧结部，成为所述第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径小于成为所述第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径。

Description

热管
技术领域
本实用新型涉及一种热管，其具有良好的最大热输送量，并且热阻小，而且具有优异的热传递特性。
背景技术
在台式电脑、服务器等电气-电子设备中搭载的半导体元件等电子部件由于伴随高功能化的高密度搭载等，发热量增大，其冷却变得更为重要。作为电子部件的冷却方法，有时使用热管。
另外，有时将热管设置于寒冷地区。如果将热管设置于寒冷地区，则封入容器的工作流体冻结，有时热管无法顺利地运转。因此，提出了采用使多个热管中的至少一根的工作流体的量为其他热管的工作流体的量的35～65％的热管式冷却器，在工作流体冻结的情况下，首先，通过先使工作流体的量少且热容量小的热管的工作流体熔解，从而缩短起动所需的时间(专利文献1)。
但是，在专利文献1中，工作流体在寒冷地区依然容易冻结，因此，存在如下问题：工作流体的冻结时体积膨胀，有时容器变形、被破坏。另外，如果容器变形，则存在有时导致配置在热管周围的液晶、电池等其他构件损伤的问题。另外，热管由于容器内部的间隙狭小，因此，存在由于工作流体的冻结引起的体积膨胀，有时导致容器的变形、破坏变得更为显著这样的问题。
另外，热管在寒冷地区有时以容器的纵向方向相对于重力方向大致平行的方式、且以底部加热的状态设置。如果将热管以底部加热的姿势设置，特别是在热管未运转的状态下，液相工作流体积存于容器的底部。在寒冷地区，如果在容器的底部积存的液相工作流体冻结，工作流体的体积膨胀，则存在容器变形、被破坏的频率进一步升高的问题。另外，如果为了防止工作流体的冻结而使用防冻液，或者为了防止工作流体的冻结引起的容器的变形、破坏而使容器的壁厚变厚，则存在热管的热传递特性降低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-274487号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
鉴于上述实际情况，本实用新型的目的在于提供一种热管，其即使在寒冷地区以容器的纵向方向相对于重力方向大致平行的方式且以底部加热的姿势被设置，并且工作流体冻结，也能够防止容器的变形，另外具有优异的热传递特性。
用于解决课题的手段
本实用新型的实施方式为一种热管，该热管包括：具有将一个端部的端面与另一端部的端面密封的管状并具有形成有沟槽部的内壁面的容器；在所述容器的一个端部的内壁面设置的、由粉体烧结而成的烧结体层；和封入所述容器的空腔部的工作流体，所述烧结体层具有位于所述一个端部的端面侧的第一烧结部、和与该第一烧结部连续并位于所述另一端部侧的第二烧结部，成为所述第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径小于成为所述第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径。
在上述实施方式中，在容器内壁面的至少一个端部设置有烧结体层。另外，在容器内壁面存在沟槽部露出的部位和用烧结体层被覆的部位。在具有第一烧结部和第二烧结部的烧结体层中形成第一烧结部与第二烧结部的边界部。另外，由于成为第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径小于成为第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径，因此，第一烧结部的毛细管力大于第二烧结部的毛细管力，第二烧结部内部的对于液相工作流体的流路阻力比第一烧结部内部小。
另外，在上述实施方式中，如果以容器的纵向方向相对于重力方向大致平行的方式且以底部加热的姿势被设置，并且使设置有烧结体层的容器的一个端部中的与第一烧结部对应的部位作为受热部、使另一端部作为散热部发挥功能，则从散热部向容器的一个端部的端面及其附近回流的液相工作流体通过毛细管力相对较大的第一烧结部的毛细管作用，在第一烧结部内部从一个端部的端面及其附近向第二烧结部方向(重力方向的大致相反方向)顺利地扩散。在第一烧结部内部扩散的液相工作流体从被冷却体受热，从液相相变为气相。从液相相变为气相的工作流体从受热部向散热部流通，在散热部将潜热放出。放出潜热而从气相相变为液相的工作流体利用沟槽部的毛细管力和重力，从容器的散热部向一个端部的端面及其附近回流。另外，在热管未运转的状态下，回流至容器的一个端部的端面及其附近的液相工作流体在一个端部的端面及其附近不会发生液体积存，在第一烧结部内部向第二烧结部方向(重力方向的大致相反方向)顺利地扩散，进而，从第一烧结部内部向第二烧结部内部扩散的工作流体以比第一烧结部内部快的扩散速度在第二烧结部内部扩散。因此，在热管未运转的状态下，液相工作流体顺利地在第二烧结部内部扩散。
本实用新型的实施方式为一种热管，该热管包括：具有将一个端部的端面与另一端部的端面密封的管状且具有形成沟槽部的内壁面的容器；在所述容器的纵向方向中央部的内壁面设置的由粉体烧结而成的烧结体层；和封入所述容器的空腔部的工作流体，所述烧结体层具有位于所述烧结体层的中央部的第一烧结部、和与该第一烧结部连续并位于所述烧结体层的两端部的第二烧结部，成为所述第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径比成为所述第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径小。
本实用新型的实施方式为一种热管，其中，所述第一粉体的平均一次粒径与所述第二粉体的平均一次粒径之比为0.3～0.9。
本实用新型的实施方式为一种热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，进一步设置了从所述烧结体层突出的、将粉体烧结而成的凸状烧结体。
本实用新型的实施方式为一种热管，其中，所述沟槽部的底部处的所述容器的壁厚(T1)/所述沟槽部的顶部处的所述烧结体层的厚度(T2)为0.30～0.80。
本实用新型的实施方式为一种热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，所述烧结体层的面积(A1)/所述空腔部的面积(A2)为0.30～0.80。
本实用新型的实施方式为一种热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，(所述烧结体层的面积(A1)+所述凸状烧结体的面积(A3))/所述空腔部的面积(A2)为1.2～2.0。
本实用新型的实施方式为一种热管，其中，在所述容器的纵向方向上，第一烧结部的长度/第二烧结部的长度为0.2～3.0。
实用新型的效果
根据本实用新型的实施方式，由于成为第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径比成为第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径小，所以，第一烧结部的毛细管力比第二烧结部的毛细管力大，因此，通过使第一烧结部成为受热部，从而即使以容器的纵向方向相对于重力方向大致平行的方式且以底部加热的姿势设置，也能够可靠地防止受热部处液相工作流体的烧干，能够发挥优异的热传递特性。另外，由于第二烧结部内部的对于液相工作流体的流路阻力比第一烧结部内部小，因此，即使在热管未运转的状态下，液相工作流体也迅速地经由第一烧结部在第二烧结部内部扩散。因此，即使在热管未运转的状态下，也能够防止液相工作流体在设置有第一烧结部的容器的一个端部的端面及其附近的液体积存，因此，抑制液相工作流体的冻结。另外，在容器的一个端部即使液相工作流体冻结，液相工作流体在局部的液体积存也得以防止，因此，能够使工作流体在局部的体积膨胀缓和，从而防止容器的变形。另外，即使在热管未运转的状态下，也能够防止设置有第一烧结部的容器的中央部处的液相工作流体的液体积存，因此抑制液相工作流体的冻结。在容器的中央部即使液相工作流体冻结，液相工作流体在局部的液体积存也得以防止，因此，能够使工作流体在局部的体积膨胀缓和，从而防止容器的变形。
另外，不必使用防冻液，并且能够使用薄壁的容器，因此，发挥优异的热传递特性。
根据本实用新型的实施方式，通过第一粉体的平均一次粒径与第二粉体的平均一次粒径之比为0.3～0.9，从而能够均衡地提高第一烧结部内部的毛细管力和第二烧结部内部的流路阻力的降低性能。
根据本实用新型的实施方式，通过进一步设置从烧结体层突出的凸状烧结体，从而进一步减少液相工作流体在局部的液体积存，因此能够更可靠地防止容器的变形。
根据本实用新型的实施方式，通过沟槽部的底部处的容器的壁厚(T1)/沟槽部的顶部处的烧结体层的厚度(T2)为0.30～0.80，从而能够可靠地防止液相工作流体的液体积存，同时获得气相工作流体的优异的流通性。
根据本实用新型的实施方式，通过烧结体层的面积(A1)/空腔部的面积(A2)为0.30～0.80或者(烧结体层的面积(A1)+凸状烧结体的面积(A3))/空腔部的面积(A2)为1.2～2.0，从而能够可靠地防止液相工作流体的液体积存，同时获得气相工作流体的优异的流通性。
附图说明
图1中(a)图为本实用新型的第一实施方式例涉及的热管的侧面剖视图，(b)图为(a)图的A-A截面图。
图2为本实用新型的第二实施方式例涉及的热管的正面截面图。
图3为本实用新型的第三实施方式例涉及的热管的正面截面图。
图4为本实用新型的第四实施方式例涉及的热管的正面截面图。
图5为本实用新型的第五实施方式例涉及的热管的正面截面图。
图6为本实用新型的第六实施方式例涉及的热管的正面截面图。
图7为本实用新型的第七实施方式例涉及的热管的侧面剖视图。
图8为本实用新型的实施方式例涉及的热管的使用方法实例的说明图。
具体实施方式
以下使用附图对于本实用新型的第一实施方式例涉及的热管进行说明。
如图1(a)中所示那样，第一实施方式例涉及的热管1包括：将一个端部11的端面和另一端部12的端面密封的管状的容器10；在容器10的内壁面沿着容器10的纵向方向形成的由多个细沟槽构成的沟槽部13；在容器10的一个端部11的内壁面设置的、由粉体烧结而成的烧结体层14；和封入容器10的空腔部17中的工作流体(未图示)。
容器10为密闭的大致直线状的管材，与纵向方向正交的方向(即，与纵向方向垂直)的截面形状成为大致圆形状。对容器10的壁厚并无特别限定，例如为50～1000μm。对容器10的径向尺寸并无特别限定，例如为5～20mm。
如图1(a)、(b)中所示那样，在容器10的内壁面，从一个端部11到另一端部12，沿容器10的纵向方向形成有由多个细沟槽构成的沟槽部13，即，槽。另外，沟槽部13在容器10的整个内周面形成。
形成有沟槽部13的容器10的内壁面中，在一个端部11设置由粉体烧结而成的烧结体层14。烧结体层14在容器10的整个内周面形成。因此，在一个端部11的内壁面，沟槽部13被烧结体层14被覆。应予说明，在热管1中，在容器10的另一端部12与中央部19没有设置烧结体层14。因此，在容器10的另一端部12和中央部19中，沟槽部13向容器10的内部空间(空腔部17)露出。
另外，烧结体层14具有：与一个端部11的端面邻接的第一烧结部15；和与第一烧结部15连续并位于另一端部12侧的第二烧结部16。在第一烧结部15与第二烧结部16的边界形成边界部18。应予说明，在热管1中，在一个端部11的端面也设置有第一烧结部15。
第一烧结部15为第一粉体的烧结体，第二烧结部16为第二粉体的烧结体。作为第一烧结部15的原料的第一粉体的平均一次粒径比作为第二烧结部16的原料的第二粉体的平均一次粒径小。因此，成为在第二烧结部16内部所形成的各空隙的截面积的平均值比在第一烧结部15内部所形成的各空隙的截面积的平均值大的形态。即，第一粉体的平均一次粒径比第二粉体的平均一次粒径小，因此第一烧结部15的毛细管力比第二烧结部16的毛细管力大，成为第二烧结部16内部中的液相工作流体的流路阻力比第一烧结部15内部中的液相工作流体的流路阻力小的形态。
对第一粉体的平均一次粒径与第二粉体的平均一次粒径之比并无特别限定，从减少第一烧结部15内部的毛细管力和第二烧结部16内部的流路阻力的方面考虑，优选0.3～0.9，特别优选0.4～0.8。另外，只要第一粉体的平均一次粒径为小于第二粉体的平均一次粒径的值即可，对第一粉体的平均一次粒径和第二粉体的平均一次粒径并无特别限定，例如，第一粉体的平均一次粒径优选10μm以上且不到90μm，第二粉体的平均一次粒径优选90μm以上且250μm以下。例如，通过用筛子将粉体分类，从而能够得到上述平均一次粒径的范围的粉体。
如图1(a)、(b)中所示那样，容器10的内部空间为空腔部17，空腔部17成为气相工作流体的蒸汽流路。即，在容器10的一个端部11，烧结体层14的表面成为了蒸汽流路的壁面，在容器10的另一端部12和中央部19，形成有沟槽部13的容器10内的壁面成为蒸汽流路的壁面。
对构成沟槽部13的细沟槽的底部处的容器10的壁厚(T1)/构成沟槽部的细沟槽的顶部处的烧结体层14的厚度(T2)的值并无特别限定，从可靠地防止液相工作流体的液体积存的方面考虑，优选0.30以上，更优选0.40以上，特别优选0.45以上。另一方面，从气相工作流体的流通性的方面考虑，上述(T1)/(T2)的上限值优选0.80以下。
在容器10的与纵向方向垂直的截面中，对烧结体层14的面积(A1)/空腔部17的面积(A2)的值并无特别限定，从可靠地防止液相工作流体的液体积存的方面考虑，优选0.30以上，更优选0.40以上，特别优选0.45以上。另一方面，从气相工作流体的流通性的方面考虑，上述(A1)/(A2)优选0.80以下。
在容器10的纵向方向上，对第一烧结部15的长度(L1)/第二烧结部16的长度(L2)的值并无特别限定，从可靠地防止在一个端部11处液相工作流体的烧干和液体积存的方面考虑，优选0.2～3.0，特别优选0.7～1.7。
对容器10的材质并无特别限定，例如，从热传导率优异的方面考虑，能够使用铜、铜合金，从轻量性的方面考虑，能够使用铝、铝合金，从改善强度的方面考虑，能够使用不锈钢等。此外，根据使用状况，可使用锡、锡合金、钛、钛合金、镍和镍合金等。对作为烧结体层14的原料的第一粉体和第二粉体的材质并无特别限定，例如能够列举出包含金属粉的粉体，作为具体例，能够列举出铜粉和不锈钢粉等金属粉、铜粉和碳粉的混合粉、上述粉体的纳米粒子等。因此，作为烧结体层14，能够列举出包含金属粉的粉体的烧结体，作为具体例，能够列举出铜粉和不锈钢粉等金属粉的烧结体、铜粉与碳粉的混合粉的烧结体、上述粉体的纳米粒子的烧结体等。第一粉体的材质与第二粉体的材质可相同也可不同。
另外，作为封入容器10中的工作流体，根据与容器10的材料的适合性，可适当地选择，例如能够列举出水、特氟隆替代物、全氟碳、环戊烷等。
接下来，对于本实用新型第一实施方式例涉及的热管1的热输送的机理进行说明。如果热管1从与一个端部11中设置有第一烧结部15的部位热连接的发热体(未图示)受热，则一个端部11中设置有第一烧结部15的部位作为受热部发挥功能，在受热部，工作流体从液相向气相相变。相变为气相的工作流体通过在作为空腔部17的蒸汽流路中沿容器10的纵向方向从受热部向作为另一端部12的散热部流动，从而将来自发热体的热从受热部输送至散热部。从受热部向散热部传递的来自发热体的热在设置了热交换手段(未图示)的散热部，通过气相工作流体相变为液相而作为潜热被放出。在散热部放出的潜热通过设置于散热部的热交换手段，从散热部向热管1的外部环境中放出。在散热部相变为液相的工作流体通过沟槽部13的毛细管力，从散热部被回流至受热部。此时，沟槽部13由于与烧结体层14相比对于工作流体的流路阻力小，因此将在散热部相变为液相的工作流体顺利地从散热部回流至受热部。
在第一实施方式例涉及的热管1中，成为第一烧结部15的原料的第一粉体的平均一次粒径比成为第二烧结部16的原料的第二粉体的平均一次粒径小，因此第一烧结部15的毛细管力比第二烧结部16的毛细管力大。因此，通过使第一烧结部15成为受热部，从而即使容器10的纵向方向相对于重力方向大致平行地以底部加热的姿势设置，也能够可靠地防止受热部中的液相工作流体的烧干，能够发挥优异的热传递特性。另外，由于第二烧结部16内部中的对于液相工作流体的流路阻力比第一烧结部15内部小，因此即使在热管1未运转的状态下，液相工作流体也从容器10的一个端部11的端面及其附近迅速地经由第一烧结部15向第二烧结部16内部扩散。因此，即使在热管1没有工作的状态下，也能够防止液相工作流体在容器10的一个端部11的端面及其附近的液体积存，因此，抑制液相工作流体的冻结。另外，即使在液相工作流体冻结的情况下，也防止液相工作流体的局部的液体积存(一个端部11的端面及其附近的液体积存)，因此，使工作流体在局部的体积膨胀缓和，能够防止容器10的变形。
另外，在热管1中，由于使工作流体的冻结引起的局部的体积膨胀缓和，因此不必使用防冻液，并且能够使用薄壁的容器10，通过这方面也发挥优异的热传递特性。
接下来，使用附图对本实用新型第二实施方式例涉及的热管进行说明。应予说明，对于与第一实施方式例涉及的热管相同的构成要素，使用相同的附图标记进行说明。
如图2中所示那样，在第二实施方式例涉及的热管2中，在容器10的与纵向方向垂直的截面中，进一步设置了从烧结体层14突出的、由粉体烧结而成的凸状烧结体24。成为了烧结体层14与凸状烧结体24连续的形态。在热管2中，设置一个凸状烧结体24，凸状烧结体24的顶端部(顶部)成为与对置的烧结体层14不相接的形态。
在热管2中，凸状烧结体24从第一烧结部15延伸至第二烧结部16。即，凸状烧结体24设置于第一烧结部15和第二烧结部16。第一烧结部15中的凸状烧结体24为以第一粉体作为原料的烧结体。第二烧结部16中的凸状烧结体24为以第二粉体作为原料的烧结体。
在容器10的与纵向方向垂直的截面中，对(烧结体层14的面积(A1)+凸状烧结体24的面积(A3))/空腔部17的面积(A2)并无特别限定，但从可靠地防止液相工作流体的液体积存的方面考虑，优选1.2以上，特别优选1.3以上。另一方面，从气相工作流体的流通性的方面考虑，((A1)+(A3))/(A2)的值的上限值优选2.0以下。
通过进一步设置凸状烧结体24，液相工作流体不仅扩散至在容器10外周附近配置的烧结体层14，而且也扩散至在与容器10的纵向方向垂直的截面中向其中心部方向延伸的凸状烧结体24，因此，进一步减少局部的液体积存，能够更可靠地防止容器的变形。
接下来，使用附图对本实用新型第三实施方式例涉及的热管进行说明。应予说明，对于与第一、第二实施方式例涉及的热管相同的构成要素，使用相同的附图标记进行说明。
在第二实施方式例涉及的热管中，设置了一个凸状烧结体，但取而代之，如图3中所示那样，在第三实施方式例涉及的热管3中，设置了多个(图3中为两个)凸状烧结体。即，在热管3中，凸状烧结体24由第一凸状烧结体24-1和与第一凸状烧结体24-1相对的第二凸状烧结体24-2构成。在热管3中，成为了第一凸状烧结体24-1与第二凸状烧结体24-2未相互接触的形态。
在热管3中，也通过进一步设置凸状烧结体24，液相工作流体不仅扩散至容器10外周附近的烧结体层14，而且也扩散至在与容器10的纵向方向垂直的截面中向其中心部方向延伸的凸状烧结体24，因此进一步减少局部的液体积存，能够更可靠地防止容器的变形。
接下来，使用附图对本实用新型的第四实施方式例涉及的热管进行说明。应予说明，对于与第一～第三实施方式例涉及的热管相同的构成要素，使用相同的附图标记进行说明。
在第一实施方式例涉及的热管中，容器的与纵向方向正交的方向的截面形状为大致圆形状，但取而代之，如图4中所示那样，在第四实施方式例涉及的热管4中，容器10的与纵向方向正交的方向的截面形状成为了由平坦部和半椭圆状的部位构成的扁平形状。即，对容器10进行了扁平加工。在热管4中，也即使在热管4未运转的状态下，也能够防止液相工作流体在容器10的一个端部11的端面及其附近处的液体积存。另外，热管4的容器10由于具有平坦部，因此与作为被冷却体的发热体的热连接性提高。
接下来，使用附图对本实用新型的第五实施方式例涉及的热管进行说明。应予说明，对于与第一～第四实施方式例涉及的热管相同的构成要素，使用相同的附图标记进行说明。
在设置了一个凸状烧结体的第二实施方式例涉及的热管中，容器的与纵向方向正交的方向的截面形状为大致圆形状，取而代之，如图5中所示那样，在第五实施方式例涉及的热管5中，容器10的与纵向方向正交的方向的截面形状成为了由平坦部和半椭圆状的部位构成的扁平形状。在热管5中也同样，即使在热管5未运转的状态下，也能够防止液相工作流体在容器10的一个端部11的端面及其附近的液体积存。另外，热管5的容器10由于具有平坦部，因此与作为被冷却体的发热体的热连接性提高。
接下来，使用附图对本实用新型的第六实施方式例涉及的热管进行说明。应予说明，对于与第一～第五实施方式例涉及的热管相同的构成要素，使用相同的附图标记进行说明。
在设置了两个凸状烧结体的第三实施方式例涉及的热管中，容器的与纵向方向正交的方向的截面形状为大致圆形状，取而代之，如图6中所示那样，第六实施方式例涉及的热管6中，容器10的与纵向方向正交的方向的截面形状成为了由平坦部和半椭圆状的部位构成的扁平形状。在热管6中，也是即使在热管6未运转的状态下，也能够防止液相工作流体在容器10的一个端部11的端面及其附近的液体积存。另外，热管6的容器10由于具有平坦部，因此与作为被冷却体的发热体的热连接性提高。
接下来，使用附图对本实用新型的第七实施方式例涉及的热管进行说明。应予说明，对于与第一～第六实施方式例涉及的热管相同的构成要素，使用相同的附图标记进行说明。
上述各实施方式例中，烧结体层被设置于热管的一个端部，取而代之，如图7中所示那样，在第七实施方式例涉及的热管7中，在容器10的纵向方向的中央部设置烧结体层14，在容器10的纵向方向的两端部没有设置烧结体层14。因此，在容器10的两端部中，沟槽部13向容器10的内部空间(空腔部17)露出。在第七实施方式例涉及的热管7中，容器10的纵向方向的形状为大致U字状，在容器10的纵向方向上形成2处弯曲部70。在形成大致U字状的2处弯曲部70(一个弯曲部70-1和另一弯曲部70-2)及其附近设置烧结体层14。因此，至少在从一个弯曲部70-1到另一弯曲部70-2的部位设置烧结体层14。另外，第一烧结部15设置于烧结体层14的纵向方向的中央部，与第一烧结部15连续的第二烧结部16设置于烧结体层14的纵向方向的两端部。在热管7中，容器10的纵向方向的中央部成为与发热体100热连接的受热部，容器10的纵向方向的两端部成为散热部的情况下，发挥与上述同样的效果。
第一烧结部15的位置只要为烧结体层14的纵向方向的中央部，则并无特别限定，例如，第一烧结部15设置于一个弯曲部70-1与另一弯曲部70-2之间。因此，在一个弯曲部70-1与另一弯曲部70-2之间形成2个作为第一烧结部15与第二烧结部16的边界的边界部18。
另外，与第一烧结部15的两端连续的第二烧结部16从2处的弯曲部70延伸至容器10的端部方向。即，第二烧结部16从容器10的弯曲部70向容器10的端部方向延伸规定的长度。因此，2处的弯曲部70的内周面均被第二烧结部16被覆。
只要在容器10的纵向方向的两端部没有设置烧结体层14，则对第二烧结部16的、从容器10的弯曲部70向容器10的端部方向延伸的长度并无特别限定。在容器10的弯曲部70中，从图7中的内侧的弯曲部位71向容器10的端部方向延伸的第二烧结部16的长度例如优选容器10的外径的0.20倍～5.0倍，特别优选0.5倍～2.0倍。通过从容器10的内侧的弯曲部位71向容器10的端部方向延伸的第二烧结部16的长度为上述范围，即使在热管7没有工作的状态下也可靠地防止容器10的纵向方向的中央部处的液相工作流体的液体积存，同时在容器10的纵向方向的两端部充分确保流路阻力小的沟槽部13，从而能够使在容器10的纵向方向的两端部从气相相变为液相工作流体更顺利地向容器10的纵向方向的中央部回流。
接下来，对本实用新型的热管的制造方法例进行说明。首先，对于第一实施方式例涉及的热管的制造方法例进行说明。对上述制造方法并无特别限定，例如，就第一实施方式例涉及的热管而言，将规定形状的芯棒插入在内壁面形成有沟槽部的圆形状的管材的纵向方向中的一个端部。在管材的内壁面与芯棒的外面之间形成的空隙部依次填充作为第一烧结部的原料的第一粉体和作为第二烧结部的原料的第二粉体。接下来，通过对填充有第一粉体和第二粉体的管材进行加热处理，将芯棒从管材中抽出，从而能够制造在一个端部具有第一烧结部和第二烧结部的热管。
另外，设置有凸状烧结体的热管能够通过如下方法制造：插入具有规定的凹口部的芯棒，不仅在管材的内壁面与芯棒的外面之间形成的空隙部，而且在管材的内壁面与凹口部之间形成的空隙部也依次填充作为第一烧结部的原料的第一粉体和作为第二烧结部的原料的第二粉体后，进行加热处理。
接下来，对本实用新型的热管的使用方法实例进行说明。在此，使用下述热管进行说明，该热管是如图8中所示那样在第一实施方式例涉及的热管1中代替纵向方向的形状为大致直线状的容器10而使用纵向方向的形状为大致L字状的容器10的热管8，在另一端部12进一步设置多个散热片30(热沉)。
用热管8将发热体冷却时，例如，如果将容器10的纵向方向上的第一烧结部15的尺寸设定为从容器10的一个端部11到另一端部12侧的发热体100的边缘的尺寸、或者即使超过另一端部12侧的发热体100的边缘也为容器10的纵向方向上的发热体100的尺寸的10～50％部分的尺寸，则能够更高效率地发挥防止液相工作流体的液体积存的效果和热输送效果。另外，在将热管8经由受热板101与发热体100热连接的情况下，如果以在容器10的纵向方向上第二烧结部16的至少一部分覆盖受热板101的方式设定烧结体层14的尺寸，则能够更高效率地发挥防止液相工作流体的液体积存的效果和热输送效果
接下来，对本实用新型的其他实施方式例涉及的热管进行说明。在上述第一～第六实施方式例涉及的热管中，烧结体层只设置于容器的一个端部，但也可取而代之，将其设为从容器的一个端部延伸到中央部的形态。另外，在上述第一～第六实施方式例涉及的热管中，容器的纵向方向的形状为大致直线状，但该形状并无特别限定，例如可设为U字状、L字状等具有弯曲部的形状。
在上述第三、第六实施方式例涉及的热管中，第一凸状烧结体与第二凸状烧结体没有相互地相接，但可取而代之，设为其顶部(顶端部)相互地相接的形态。这种情况下，在凸状烧结体的两侧分别形成各一个的蒸汽流路(空腔部)。另外，在上述第二、第三、第五、第六实施方式例涉及的热管中，凸状烧结体从第一烧结部延伸到第二烧结部，但可取而代之，将凸状烧结体只设置于第二烧结部。
实施例
接下来，对本实用新型的实施例进行说明，但只要不超出其主旨，本实用新型并不限定于这些例子。
实施例1～3
作为热管，使用图1中所示的第一实施方式例涉及的形态的热管。作为第一烧结部(长度20mm)的原料即第一粉体，使用平均一次粒径75μm的铜粉，作为第二烧结部(长度25mm)的原料即第二粉体，使用平均一次粒径140μm的铜粉。作为容器，使用长度200mm的截面为圆形状的管材(不锈钢)。作为封入容器的工作流体，使用了水。设置上述热管以使纵向方向成为垂直并且烧结体层成为重力方向侧，以-40℃×23分钟→85℃×23分钟施以热冲击试验后，将通过目视没有发现容器形状变形的比例设为OK率(％)而测定。
实施例4
作为热管，代替图1中所示的第一实施方式例涉及的形态的热管而使用了图2中所示的第二实施方式例涉及的形态的热管以外，与实施例1～3相同。
比较例1～3
作为第二烧结部的原料粉，代替第二粉体而使用第一粉体，除此以外，分别与实施例1～3相同。
将实施例和比较例的具体试验条件和试验结果示于下述表1中。
[表1]
Figure BDA0002232912990000131
由表1可知，在作为烧结体层设置有第一烧结部和第二烧结部这两种烧结部的实施例1～4中，即使100个循环，也获得了优异的热冲击OK率。特别是在T1/T2为47～56％(0.47～0.56)、A1/A2为58～69％(0.58～0.69)的实施例1、2中，与T1/T2为68％(0.68)、A1/A2为47％(0.47)的实施例3相比，热冲击OK率进一步提高。
另一方面，在没有设置第二烧结部而形成有1种烧结部的比较例1～3中，尽管T1/T2和A1/A2分别与实施例1～3的T1/T2和A1/A2大致相同，但没有获得即使50个循环也良好的热冲击OK率。
产业上的可利用性
本实用新型的热管即使以容器的纵向方向相对于重力方向大致平行的方式且以底部加热的姿势设置，并且工作流体冻结，也能够防止容器的变形，另外，也发挥优异的热传递特性，因此，例如在寒冷地区使用的领域中利用价值高。
符号说明
1、2、3、4、5、6、7热管；10容器；11一个端部；13沟槽部；14烧结体层；15第一烧结部；16第二烧结部；17空腔部；24凸状烧结体。

Claims (17)

1.一种热管，其特征在于，包括：
容器，其具有将一个端部的端面与另一端部的端面密封的管状，并具有形成有沟槽部的内壁面；
烧结体层，其被设置在所述容器的一个端部的内壁面，且由粉体烧结而成；
工作流体，其被封入所述容器的空腔部，
所述烧结体层具有位于所述一个端部的端面侧的第一烧结部、和与该第一烧结部连续并位于所述另一端部侧的第二烧结部，
成为所述第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径小于成为所述第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径。
2.一种热管，其特征在于，包括：
容器，其具有将一个端部的端面与另一端部的端面密封的管状，并具有形成有沟槽部的内壁面；
烧结体层，其被设置在所述容器的纵向方向中央部的内壁面，且由粉体烧结而成；
工作流体，其被封入所述容器的空腔部，
所述烧结体层具有位于所述烧结体层的中央部的第一烧结部、和与该第一烧结部连续并位于所述烧结体层的两端部的第二烧结部，
成为所述第一烧结部的原料的第一粉体的平均一次粒径小于成为所述第二烧结部的原料的第二粉体的平均一次粒径。
3.根据权利要求1或2所述的热管，其中，所述第一粉体的平均一次粒径相对于所述第二粉体的平均一次粒径之比为0.3～0.9。
4.根据权利要求1或2所述的热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中进一步设置有从所述烧结体层突出的、由粉体烧结而成的凸状烧结体。
5.根据权利要求3所述的热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中进一步设置有从所述烧结体层突出的、由粉体烧结而成的凸状烧结体。
6.根据权利要求1、2或5所述的热管，其中，所述容器在所述沟槽部的底部处的壁厚(T1)/所述烧结体层在所述沟槽部的顶部处的厚度(T2)为0.30～0.80。
7.根据权利要求3所述的热管，其中，所述容器在所述沟槽部的底部处的壁厚(T1)/所述烧结体层在所述沟槽部的顶部处的厚度(T2)为0.30～0.80。
8.根据权利要求4所述的热管，其中，所述容器在所述沟槽部的底部处的壁厚(T1)/所述烧结体层在所述沟槽部的顶部处的厚度(T2)为0.30～0.80。
9.根据权利要求1或2所述的热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，所述烧结体层的面积(A1)/所述空腔部的面积(A2)为0.30～0.80。
10.根据权利要求3所述的热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，所述烧结体层的面积(A1)/所述空腔部的面积(A2)为0.30～0.80。
11.根据权利要求4所述的热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，(所述烧结体层的面积(A1)+所述凸状烧结体的面积(A3))/所述空腔部的面积(A2)为1.2～2.0。
12.根据权利要求5所述的热管，其中，在所述容器的与纵向方向垂直的截面中，(所述烧结体层的面积(A1)+所述凸状烧结体的面积(A3))/所述空腔部的面积(A2)为1.2～2.0。
13.根据权利要求1、2、5、7、8、10～12中任一项所述的热管，其中，在所述容器的纵向方向上，第一烧结部的长度/第二烧结部的长度为0.2～3.0。
14.根据权利要求3所述的热管，其中，在所述容器的纵向方向上，第一烧结部的长度/第二烧结部的长度为0.2～3.0。
15.根据权利要求4所述的热管，其中，在所述容器的纵向方向上，第一烧结部的长度/第二烧结部的长度为0.2～3.0。
16.根据权利要求6所述的热管，其中，在所述容器的纵向方向上，第一烧结部的长度/第二烧结部的长度为0.2～3.0。
17.根据权利要求9所述的热管，其中，在所述容器的纵向方向上，第一烧结部的长度/第二烧结部的长度为0.2～3.0。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783488B (zh) * 2021-05-19 2022-11-11 大陸商廣州力及熱管理科技有限公司 具有船型多孔隙毛細結構之管形元件及熱導管元件之製造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6302116B1 (ja) 2017-04-12 2018-03-28 古河電気工業株式会社 ヒートパイプ
JP6560425B1 (ja) * 2018-11-09 2019-08-14 古河電気工業株式会社 ヒートパイプ
JP6647439B1 (ja) 2019-04-18 2020-02-14 古河電気工業株式会社 ヒートシンク
CN219776443U (zh) * 2021-03-05 2023-09-29 古河电气工业株式会社 热管

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754594A (en) * 1972-01-24 1973-08-28 Sanders Associates Inc Unilateral heat transfer apparatus
US4274479A (en) * 1978-09-21 1981-06-23 Thermacore, Inc. Sintered grooved wicks
US4825661A (en) * 1988-03-28 1989-05-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army High efficiency, orientation-insensitive evaporator
JPH10274487A (ja) 1997-03-31 1998-10-13 Toshiba Transport Eng Kk ヒートパイプ式冷却器
JP4194276B2 (ja) * 2002-01-25 2008-12-10 株式会社フジクラ 平板型ヒートパイプ
KR20030065686A (ko) * 2002-01-30 2003-08-09 삼성전기주식회사 히트 파이프 및 그 제조 방법
JP3776065B2 (ja) 2002-08-05 2006-05-17 富士通株式会社 ヒートパイプ式冷却装置
JP4354270B2 (ja) * 2003-12-22 2009-10-28 株式会社フジクラ ベーパーチャンバー
US7246655B2 (en) * 2004-12-17 2007-07-24 Fujikura Ltd. Heat transfer device
US20060162906A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Chu-Wan Hong Heat pipe with screen mesh wick structure
US20060175044A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-10 Chin-Wei Lee Heat dissipating tube sintered with copper powders
TWI275766B (en) * 2005-03-18 2007-03-11 Foxconn Tech Co Ltd Heat pipe
TW200700686A (en) * 2005-06-16 2007-01-01 Yuh Cheng Chemical Co Ltd Heat pipe
CN100561106C (zh) * 2006-02-18 2009-11-18 富准精密工业(深圳)有限公司 热管
CN101055158A (zh) * 2006-04-14 2007-10-17 富准精密工业(深圳)有限公司 热管
US20070240859A1 (en) * 2006-04-17 2007-10-18 Chaun-Choung Technology Corp. Capillary structure of heat pipe
CN100498185C (zh) * 2006-04-21 2009-06-10 富准精密工业(深圳)有限公司 热管
CN100480612C (zh) * 2006-04-28 2009-04-22 富准精密工业(深圳)有限公司 热管
JP4714638B2 (ja) 2006-05-25 2011-06-29 富士通株式会社 ヒートシンク
WO2010094134A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Metafoam Technologies Inc. Metal tube with porous metal liner
TW201038896A (en) * 2009-04-16 2010-11-01 Yeh Chiang Technology Corp Ultra-thin heat pipe
TW201038900A (en) * 2009-04-21 2010-11-01 Yeh Chiang Technology Corp Sintered heat pipe
US20130213612A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-22 Chun-Ming Wu Heat pipe heat dissipation structure
US9170058B2 (en) * 2012-02-22 2015-10-27 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat pipe heat dissipation structure
CN103868385B (zh) * 2012-12-14 2017-02-08 富瑞精密组件（昆山）有限公司 热导管及其制造方法
US20140174085A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Elwha LLC. Heat engine
WO2014157147A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 古河電気工業株式会社 冷却装置
JP6406821B2 (ja) * 2013-12-24 2018-10-17 古河電気工業株式会社 ヒートパイプ
US20170122673A1 (en) * 2015-11-02 2017-05-04 Acmecools Tech. Ltd. Micro heat pipe and method of manufacturing micro heat pipe
JP6302116B1 (ja) 2017-04-12 2018-03-28 古河電気工業株式会社 ヒートパイプ
JP6560425B1 (ja) * 2018-11-09 2019-08-14 古河電気工業株式会社 ヒートパイプ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783488B (zh) * 2021-05-19 2022-11-11 大陸商廣州力及熱管理科技有限公司 具有船型多孔隙毛細結構之管形元件及熱導管元件之製造方法

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Publication number Publication date
US20200041215A1 (en) 2020-02-06
US20220341681A1 (en) 2022-10-27
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JP2018179403A (ja) 2018-11-15
TWI683083B (zh) 2020-01-21
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