JP2000035292A - 板型ヒートパイプ - Google Patents

板型ヒートパイプ

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JP2000035292A
JP2000035292A JP10201016A JP20101698A JP2000035292A JP 2000035292 A JP2000035292 A JP 2000035292A JP 10201016 A JP10201016 A JP 10201016A JP 20101698 A JP20101698 A JP 20101698A JP 2000035292 A JP2000035292 A JP 2000035292A
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holes
heat pipe
type heat
plate
working fluid
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Kenya Kawabata
賢也 川畑
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/0233Heat-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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/04Heat-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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動流体の蒸気と液相部分の還流が十分
になされ優れた熱移動性能が維持される板型ヒートパイ
プを提供すること。 【解決手段】 複数の穴12が並列する偏平多穴管タイ
プのコンテナ10の穴12の内、一部にのみウィック部
材を挿入配置して、このコンテナ10の両端を封止した
構造の板型ヒートパイプ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は板型ヒートパイプに
関する。
【0002】
【従来の技術】ヒートパイプは密封された空洞部を備え
ており、その空洞部に収容された作動流体(作動液)の
相変態とその移動により熱の輸送が行われるという熱輸
送用デバイスである。ヒートパイプ内の空洞部内に収容
する作動流体としては水、代替フロン、アルコール等が
使用される。前述したようにヒートパイプは内部の作動
流体の相変態等の作用を利用するものであるから、その
作動流体が蒸発、凝縮の相変態を起こしやすいように、
真空脱気されて空洞部内の不要なガス等はなるべく除去
される。
【0003】ヒートパイプによる熱移動はその吸熱側で
蒸発した作動流体の蒸気がその放熱側に移動し、概ねそ
こで凝縮することでなされる。放熱側で凝縮して液体に
戻った作動流体が再び吸熱側に移動することで、前述の
熱移動が継続されることになる。通常は、放熱側を吸熱
側より上方に配置させることで、放熱側で液体に戻った
作動流体が重力作用によって吸熱側に還流させればよ
い。このような形態をボトムヒートモードと呼ぶことが
ある。
【0004】逆に放熱側が吸熱側より下方に位置する場
合は、作動流体の重力作用による還流が期待できない。
このような場合をトップヒートモードと呼ぶことがあ
る。このような場合は、重力に逆らって作動流体を還流
させる必要がある。一つの有力な方法として空洞部内を
ウィック構造にして、毛細管作用による作動流体の還流
を実現させる方法が知られている。毛細管作用を発現す
るウィック構造を実現させる方法は、例えば金属メッシ
ュを空洞部内に配置したり、空洞部の内壁に微細なグル
ーブを形成したりする方法が知られている。尚、放熱側
と吸熱側とが概ね水平に位置している場合も重力作用に
よる作動流体の還流が期待できないので、ウィック構造
を採用することが多い。
【0005】ところでヒートパイプの外形形状として
は、通常の丸パイプ形状のものの他、近年は平板状のも
のも多く登場してきいる。このようなヒートパイプは平
面型ヒートパイプとか板型ヒートパイプとかと呼ばれて
いる。またヒートパイプを構成するコンテナ(容器)の
材質としては、銅、アルミニウム、或いはステンレス等
が用いられることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】板型ヒートパイプは例
えば2枚の金属板を重ねて接合し、それらの間に形成し
た空洞部に作動流体を収容して組み立てる。その他、図
1に示すような偏平多穴管10を押出法等により作製
し、その両端を封止して空洞部を形成したタイプのもの
も知られている。
【0007】偏平多穴管10の両端を封止して組み立て
た板型のヒートパイプの場合、複数ある穴12がその空
洞部となる。この穴12を偏平多穴管10の両端または
片端で連通させる場合もある。この偏平多穴管10の端
部の封止方法としては、例えばその端部にキャップ等を
被せて溶接したり、或いは端部付近を潰して封止してし
まう方法等がある。端部付近を潰して封止する場合、穴
12を連通させるために、各々の穴12を隔てる隔壁を
一部除去したりする場合もある。
【0008】偏平多穴管10の両端を封止して組み立て
た板型ヒートパイプに好適なウィック構造として、その
穴12に金属ワイヤーを挿入配置した構造のものが提案
されている。ワイヤーを挿入配置することで、ワイヤー
と穴12の管壁との間に微細なギャップが形成され、そ
のギャップによる毛細管作用を実現させたものである。
【0009】ところで、空洞部となる穴12は、凝縮し
た液相状態の作動流体の流路であると共に作動流体の蒸
気の流路でもある。つまり穴12に金属ワイヤー等のウ
ィック部材を挿入配置すると、そのウィック部材のため
に作動流体の蒸気の流路抵抗が増大してしまう。また作
動流体の液相部分の還流方向と作動流体の蒸気の移動方
向が逆方向なので、穴12内でウィック部材が大きな体
積を占めると特にこの流路抵抗が大きくなりやすい。こ
うなると組み立てた板型ヒートパイプが十分な熱輸送性
能が実現できなくなってしまうという問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の板型ヒートパイ
プは、複数の穴が並列して設けられた偏平多穴管構造の
コンテナを有するもので、封止された前記コンテナの両
端または片端で複数の前記穴が連通しており、複数の前
記穴の内の一部の穴にのみウィック部材が挿入されてい
る、という構造のものである。
【0011】本発明の場合、複数の前記穴の内の一部の
穴にのみウィック部材が挿入されているのであるが、そ
の配置として、ウィック部材が複数の前記穴の一つおき
に配置されていると良い。
【0012】前記ウィック部材としてはワイヤー部材が
好適である。そのワイヤー部材は、それが挿入される穴
に1本ずつ挿入されていても良いが、1個の穴に複数本
挿入されている場合もある。或いは、撚り線構造のワイ
ヤー部材を用いても良い。
【0013】その他、前記ワイヤー部材が編素繊維構造
のものであっても良い。
【0014】上述の本発明の板型ヒートパイプを構成す
る偏平多穴管構造のコンテナとしてアルミ押出材を適用
すると良い。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の板型ヒートパイプ
を構成する部材である偏平多穴管構造のコンテナ10を
示す斜視図である。このコンテナ10は図示するように
穴12が複数備わったものである。そして図2に示すよ
うに、複数備わる穴12の内の一部にのみ、ウィック部
材20を挿入する。この例の場合は、ウィック部材20
としてワイヤーを用い、それが挿入される各穴12毎に
3本を挿入した。
【0016】このコンテナ10の両端には穴12が開口
しているが、これを用いて板型形状のヒートパイプを組
み立てるには、その両端を封止する必要がある。例えば
その端部を潰して溶接する等により封止しても良いが、
図2に示すように、端部にキャップ部材11を接合して
も良い。キャップ部材11は、内部に連通空間110を
有する形状で、これをコンテナ10の端部に接合するこ
とで、穴12は互いに連通させることができる。こうし
て連通させた穴12と連通空間110とで形成される空
間が、組み立てた板型ヒートパイプの空洞部になる。そ
の空洞部内には水やアルコール、代替フロン等の作動流
体を適量収容する。
【0017】穴12は連通させることは必須ではない
が、穴12を連通させることで、作動流体の穴12の長
手方向の他、その横方向の移動も可能になる。このた
め、組み立てた板型ヒートパイプの均熱性能を向上させ
ることができる。尚、穴12はコンテナ10の両端で連
通させることが望ましいが、その片端で連通させるだけ
でも構わない。
【0018】尚、複数ある穴12を全て一つに連通させ
ても良いが、場合によってはいくつかの穴12毎に区画
して連通させても良い。
【0019】本発明の板型ヒートパイプでは、ウィック
部材20を配置した穴12と配置しない穴12とが備わ
っている。ウィック部材20が配置されない穴12は主
として作動流体の蒸気の流路して機能し、ウィック部材
20が配置された穴12は主として作動流体の還流のた
めの流路して機能する。
【0020】ウィック部材20が配置された穴12も作
動流体の蒸気の流路して機能しない訳ではないが、その
ウィック部材20の存在により、その流路抵抗は大きく
なっている。また凝縮した作動流体の帰還方向と蒸気の
移動方向が逆であるため、蒸気の移動が激しいと、凝縮
した作動流体の移動が妨げられる場合もある。
【0021】しかし本発明では、ウィック部材20の配
置されない穴12が備わることで、作動流体の蒸気は流
路抵抗の小さい流路である、ウィック部材20の配置さ
れない穴12を主に通るようになる。このため、作動流
体の蒸気や凝縮した液体の循環がいずれも抵抗少なく速
やかになされ、その結果、優れた熱移動性能が実現し、
また作動流体のドライアウトも起きにくくなる。
【0022】本発明の板型ヒートパイプを構成するコン
テナとしては、アルミ材等を押し出して作製した多穴管
を用いると良い。アルミ材は軽量で伝熱性能にも優れ、
組み立てた板型ヒートパイプの熱移動性能の向上や軽量
化に貢献する。
【0023】また穴12に挿入配置するウィック部材2
0としては、ワイヤーウィックを用いると良い。ワイヤ
ーウィックであれば、その挿入の際の作業性に優れ、ま
たその本数の調整も容易である。挿入配置するワイヤー
ウィックの本数を調整することで、作動流体の毛細管作
用を加減することができる。
【0024】ウィック部材としては、その他、ワイヤー
を複数本撚り合わせた撚線形態のものを用いても良い。
撚線形態のウィック部材やワイヤーウィックを複数本挿
入配置した場合、そのワイヤーと穴12の内壁との間隙
の他、ワイヤー同士の間の間隙も毛細管力を発揮する利
点がある。
【0025】図2において、複数並列する穴12の一つ
おきにウィック部材20を配置したが、こうすることに
より、流路としての機能が異なる穴12が交互に並ぶこ
とになり、その特性がバランス良く働く。このため組み
立てた板型ヒートパイプの特性が一層安定したものとな
る。
【0026】
【実施例】実施例1 図1に示すような、穴12が24個備わった偏平多穴管
タイプのコンテナ10を用意した。材質はアルミ材で、
押出法によって作製したものである。このコンテナのサ
イズは幅が60mm、厚さが1.9mmで、押出材を3
00mmの長さで切断したものである。穴12は幅2m
m、高さ(コンテナの厚さ方向)1mmの略長方形の断
面を有するものであ。
【0027】図2に示すように、この24個の穴12の
一つおきに、ウィック部材20を挿入した。ウィック部
材20は直径0.7mmのアルミ製ワイヤーで、それを
一つの穴12に3本挿入している。このコンテナ10の
両端には、キャップ部材11を溶接接合して取り付けて
いる。穴12は全てコンテナ10の両端で連通してい
る。
【0028】こうして連通させた穴12によって形成さ
れた空洞部内には作動流体として、代替フロンHCFC
123を、ウィック部材20の体積を除く空洞部容積の
45%に相当する量(液体状態での体積)を収容した。
もちろん、通常のヒートパイプの組み立てにおいて必要
な、空洞部内の真空脱気や洗浄等も行っている。
【0029】こうして組み立てた実施例1の板型ヒート
パイプの一方の端部付近を吸熱部とし、他方の端部付近
を放熱部として、この板型ヒートパイプを作動させてみ
た。この際、吸熱部と放熱部が概ね水平になるように配
置した。この結果、作動流体のドライアウトが起きにく
く、作動流体の還流が十分になされていることが確認で
きた。これはウィック部材20が配置された穴12と配
置されない穴12とで、作動流体の液相と蒸気の流路が
概ね分離した結果であると考えられる。
【0030】実施例2 図3に示すような、穴31が12個備わった偏平多穴管
タイプのコンテナ30を用意した、実施例1のコンテナ
10と同様、材質はアルミ材で押出法によって作製した
ものである。このコンテナのサイズは幅が30mm、厚
さが1.5mmで、押出材を120mmの長さで切断し
たものである。穴31は幅2mm、高さ(コンテナの厚
さ方向)1mmの略長方形の断面を有するものである。
【0031】この12個の穴31の内、一つおきの6個
にウィック部材40を挿入配置した。ウィック部材40
は線径80μmのステンレスワイヤー400を撚り合わ
せた撚線形態のもので、その外径は概略0.8mmのも
のである(図4)。このウィック部材40を一つの穴4
0に2本ずつ挿入した。
【0032】この実施例においても、コンテナ30の両
端で、穴30が連通するように封止した。こうして穴3
0と連通部の空間とで形成された空洞部には作動流体と
してアセトンを、ウィック部材30の体積を除く空洞部
容積の約40%に相当する量を収容した。
【0033】こうして組み立てた実施例2の板型ヒート
パイプの一方の端部付近を吸熱部とし、他方の端部付近
を放熱部として、この板型ヒートパイプを作動させてみ
た。この際、吸熱部と放熱部が概ね水平になるように配
置した。その結果、実施例1の板型ヒートパイプと同
様、作動流体のドライアウトが起きにくく、作動流体の
還流が十分になされていることが確認できた。また実施
例2の板型ヒートパイプの場合、ウィック部材30が撚
線形態であるので、その撚線を構成する1本1本のステ
ンレスワイヤー400同士の間隙も毛細管作用を発現さ
せているので、作動流体の還流は一層促進されていた。
【0034】上述した実施例の結果は、本発明の板型ヒ
ートパイプが優れた作動流体の還流を維持していること
を示している。上述の実施例は本発明の具体例を説明し
たもので、その他、ウィック部材の配置パターンや、ウ
ィック部材の形態を替えることも可能である。例えばウ
ィック部材を並列する穴に一つおきに配置したが、その
配置パターンでも良い。また、上記実施例ではウィック
部材としてワイヤー部材を用いたが、その他、編素繊維
構造のものを用いる場合もある。これらは、本発明の板
型ヒートパイプが用いられる条件その他を勘案して適宜
決めることになる。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の板型ヒート
パイプは、作動流体の蒸気および液相の循環がスムーズ
で、優れた熱移動性能が実現するものである。また作動
流体のドライアイトも起きにくく、ある程度のトップヒ
ートモードにおいても優れた熱移動性能が維持されるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の板型ヒートパイプを構成するコンテナ
を示す説明図である。
【図2】本発明の板型ヒートパイプの組み立て状況を説
明する図である。
【図3】本発明の板型ヒートパイプの組み立て状況を説
明する図である。
【図4】本発明の板型ヒートパイプを構成するウィック
部材の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
10 偏平多穴管 11 キャップ部材 110 通路空間 12 穴 30 偏平多穴管 31 穴 40 ウィック部材 400 ステンレスワイヤー

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の穴が並列して設けられた偏平多穴
    管構造のコンテナを有し、封止された前記コンテナの両
    端または片端で複数の前記穴が連通しており、複数の前
    記穴の内の一部の穴にのみウィック部材が挿入されてい
    る、板型ヒートパイプ。
  2. 【請求項2】 前記ウィック部材が挿入される前記穴
    は、並列する複数の前記穴に一つおきに配置されてい
    る、請求項1記載の板型ヒートパイプ。
  3. 【請求項3】 前記ウィック部材はワイヤー部材であ
    る、請求項1または2に記載の板型ヒートパイプ。
  4. 【請求項4】 前記ワイヤー部材は、それが挿入される
    前記穴に複数本挿入されている、請求項3記載の板型ヒ
    ートパイプ。
  5. 【請求項5】 前記ワイヤー部材は、撚り線構造のもの
    である請求項1または2記載の板型ヒートパイプ。
  6. 【請求項6】 前記ウィック部材は、編素繊維構造のも
    のである、請求項1または2記載の板型ヒートパイプ。
  7. 【請求項7】 偏平多穴管構造の前記コンテナは、アル
    ミ押出材である、請求項1〜6のいずれかに記載の板型
    ヒートパイプ。
JP10201016A 1998-07-16 1998-07-16 板型ヒートパイプ Pending JP2000035292A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010512248A (ja) * 2006-12-11 2010-04-22 オハイオ ユニバーシティ マイクロチャネル管を押出しする装置および方法
JP2010133686A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Mitsubishi Materials Corp ヒートパイプ及び冷却器
WO2015034181A1 (ko) * 2013-09-05 2015-03-12 엘지전자 주식회사 열교환 장치 및 이의 제조 방법
US10323884B2 (en) 2013-09-05 2019-06-18 Lg Electronics Inc. Heat exchanger and method for manufacturing same
JP2020193799A (ja) * 2019-12-16 2020-12-03 株式会社Lixil 建築物用冷却装置および建築物用冷却システム

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