JP2007017115A - ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】 熱伝導効率を向上できるヒートパイプを提供する。
【解決手段】 内部に中空の収納室１１を有する外殻１０と、収納室１１に設けられている作用流体２０と、外殻１０の内壁に形成され、作用流体２０を吸着する芯部３０とを有する。芯部３０は、第一部分３２と第二部分３４とを有し、第一部分３２と第二部分３４の間隙率は異なる。作用流体２０が受熱端部１２へ回流する過程では、比較的高い間隙率を有する第二部分３４が良好な流動機能を提供することにより、作用流体２０の回流抵抗力を減少させることが可能である。また、比較的低い間隙率を有する第一部分３２が良好な毛細管機能を提供することにより、第二部分３４を経由する作用流体２０を受熱端部１２に持続的に回流させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱伝導装置に関し、特に、芯部の部位によって間隙率が異なる高効率のヒートパイプに関するものである。

一般的によく使われているヒートパイプは、両端が密閉されている中空の金属パイプである。パイプは、内部が作用流体となる適切な純水により充填され、パイプ内壁に沿って銅粉の焼結により形成される芯部を有し、芯部は作用流体を吸着するための隙間を有する。

ヒートパイプの一端が熱源に接触する時、受熱端部は純水を蒸気に蒸発させ、蒸気は中空のパイプを介して冷却端部に拡散し、冷却凝結して冷たい凝結液を形成すると同時に気化熱を放出する。この時、冷たい凝結液が芯部の隙間を介して受熱端部に回流すると、熱循環が完成する。したがって、作用流体と気相の相互変化により、ヒートパイプは大量の熱エネルギーを伝送することが可能である。

製作の利便性を図るために、従来のヒートパイプは、芯部の間隙率が均一となるように設けられている。間隙率の大きさは、ヒートパイプの効率と密接な関係がある。間隙率が低い場合、作用流体を吸着する毛細管機能は良好であるが、作用流体の流動機能はあまり高くない。逆に、芯部の間隙率が高い場合、流動機能は改善されるが、毛細管機能は割引されてしまう。したがって、如何に同時に芯部の毛細管機能と流動機能を両立させることによりヒートパイプの効率を高めるのかが業界では長い間一番頭の痛い課題である。

本発明の主な目的は、芯部に毛細管機能と流動機能を両立させることで、ヒートパイプの熱伝導効率を高めるヒートパイプを提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明によるヒートパイプは、芯部が少なくとも二種の異なる間隙率を有することで、芯部に毛細管機能と流動機能を両立させ、ヒートパイプの熱伝導効率を高めることが可能である。

本発明の実施例では、芯部はヒートパイプの軸方向に沿って少なくとも二種の異なる間隙率を呈する。
本発明のもう一つの実施例では、芯部はヒートパイプの直径方向に沿って少なくとも二種の異なる間隙率を呈する。
上述の実施例では、芯部は、範囲が５５％から６０%の第一間隙率と、範囲が６５％から８０%の第二間隙率とを有することが好ましい。

以下、実施例と図面に基づいて本発明の構造と効果を説明する。まず、図面の説明は下記の通りである。
図１は、本発明の一実施例を示す模式図である。

図２は、本発明のもう一つの実施例を示す模式図である。
図３は、本発明のまたもう一つの実施例を示す模式図である。
図４は、図３を４−４線で切断した断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施例によるヒートパイプは、外殻１０と、作用流体２０と、芯部３０とを含む。
外殻１０は、両端が密閉され、内部に収納室１１を有する中空の金属パイプである。外殻１０は、内部が純水から形成される作用流体２０により充填される。作用流体２０は、他の適切な物質から形成されるものでもよい。また、外殻１０は、受熱端部１２と冷却端部１４とを有する。

芯部３０は、銅粉の焼結により外殻１０の内壁に形成され、芯部３０は外殻１０の軸方向に沿って間隙率が異なる第一部分３２と第二部分３４と第三部分３６とを形成し、第一部分３２の間隙率は５５%で、第二部分３４の間隙率は８０%で、第三部分３６の間隙率は６０%である。

外殻１０の受熱端部１２が熱源に接触する時、作用流体２０は蒸発して蒸気を形成し、収納室１１を経由して冷却端部１４に拡散する。蒸気は、冷却端部１４の冷却作用により凝結して液体を形成する。この時、間隙率が６０%の第三部分３６は良好な毛細管機能を提供し、液体を吸着することにより、作用流体２０を受熱端部１２に回流させることが可能である。作用流体２０が受熱端部１２へ回流する過程では、比較的高い間隙率（８０%）を有する第二部分３４が良好な流動機能を提供することにより、作用流体２０の回流抵抗力を減少させることが可能である。同様に、比較的低い間隙率（５５%）を有する第一部分３２が良好な毛細管機能を提供することにより、第二部分３４を経由する作用流体２０を受熱端部１２に持続的に回流させることが可能である。

芯部の第一部分３２と第二部分３４と第三部分３６とが異なる間隙率を呈することにより、芯部に毛細管機能と流動機能を両立させ、ヒートパイプの熱伝導効率を高め、周知の構造の欠点を改善することが可能である。これにより、本発明の目的を達成することが可能となる。

説明すべきことは、銅粉の焼結の代わりに銅銀合金または適切な材質の粉末の焼結を採用して芯部３０を製作することが可能であり、間隙率が５５%から６０%である場合、良好な毛細管機能が現れ、間隙率が６５%から８０%である場合、良好な流動機能が現れ、かつ実際に製造する時、必要に応じて芯部３０の各部分の間隙率を調整し、同じ部分における間隙率を漸層変化させることが可能であることである。また、必要に応じて芯部３０の各部分の位置を変えることが可能である。これについて以下の実施例を挙げて説明する。

図２に示すのは、本発明のもう一つの実施例によるヒートパイプである。ヒートパイプは、同様に、外殻１０と、作用流体２０と、芯部３０とを含む。芯部３０は外殻１０の軸方向に沿って第一部分３２と第二部分３４とを形成し、第一部分３２は７５%の間隙率を有し、第二部分３４は５５%の間隙率を有することで、第二部分３４により良好な毛細管吸着効果及び第一部分３２により回流抵抗力の比較的小さい流動機能を提供することが可能である。

図３と図４に示すのは、本発明のまたもう一つの実施例によるヒートパイプである。ヒートパイプは、外殻１０と、作用流体２０と、芯部３０とを含む。芯部３０は外殻１０の直径方向に沿って間隙率が異なる第一部分３２と第二部分３４とを形成する。第一部分３２は外層として外殻１０の内壁に密着し、第一部分３２は７０%の間隙率を有し、第二部分３４は内層として第一部分３２に密着し、第二部分３４は５８%の間隙率を有する。間隙率の比較的低い第二部分３４により毛細管機能を提供して作用流体を吸着し、間隙率の比較的高い第一部分３２により流動機能を提供して作用流体２０の回流抵抗力を減少させることが可能である。即ち、本実施例によるヒートパイプは、芯部に毛細管機能と流動機能を両立させることで、熱伝導効率を高めることが可能である。

本発明の一実施例によるヒートパイプを示す模式図である。 本発明のもう一つの実施例によるヒートパイプを示す模式図である。 本発明のまたもう一つの実施例によるヒートパイプを示す模式図である。 図３を４−４線で切断した断面図である。

符号の説明

１０ 外殻、１１ 収納室、１２ 受熱端部、１４ 冷却端部、２０ 作用流体、３０ 芯部、３２ 第一部分、３４ 第二部分、３６ 第三部分

Claims (7)

1. 内部に中空の収納室を有する外殻と、
   外殻の収納室に設けられている作用流体と、
   外殻の内壁に形成され、作用流体を吸着する芯部とを備え、
   芯部が第一部分と第二部分とを有し、第一部分と第二部分の間隙率は異なることを特徴とするヒートパイプ。
2. 芯部の第一部分の間隙率は、５５%から６０%であり、芯部の第二部分の間隙率は６５%から８０%であることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
3. 外殻は、受熱端部と冷却端部とを有し、芯部の第一部分は受熱端部に位置し、芯部の第二部分は冷却端部に位置することを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ。
4. 外殻は、受熱端部と冷却端部とを有し、芯部は受熱端部から冷却端部までの部分を第一部分と第二部分と第三部分に区分し、第三部分は間隙率が５５%から６０%であることを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ。
5. 芯部は、銅または銅銀合金の粉末の焼結により形成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。
6. 芯部の第一部分と第二部分とは、外殻の軸方向に沿って配列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。
7. 芯部の第一部分は、外殻の内壁に形成され、芯部の第二部分は第一部分の内壁に形成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。

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