JP2007113864A - Heat transport apparatus and electronic instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作動流体の相変化により吸熱し及び放熱する熱輸送装置及びこれを搭載した電子機器に関する。 The present invention relates to a heat transport device that absorbs and dissipates heat by a phase change of a working fluid, and an electronic device equipped with the heat transport device.
PC(Personal Computer)等の電子機器を冷却するために、その電子機器の発熱部から発生する熱を放熱部に輸送するデバイスとして、従来からヒートパイプ等が用いられている。これらの熱輸送デバイスは、電子機器の高温の発熱部で発生する熱によって蒸発した気相の作動流体が、低温の放熱部へ移動し、その放熱部で凝縮して液体になって熱を放出するものであり、これにより、発熱体が冷却される。 In order to cool an electronic device such as a PC (Personal Computer), a heat pipe or the like has been conventionally used as a device for transporting heat generated from a heat generating portion of the electronic device to a heat radiating portion. In these heat transport devices, the vapor phase working fluid evaporated by the heat generated in the high-temperature heat generating part of the electronic equipment moves to the low-temperature heat-dissipating part, condenses in the heat-dissipating part, becomes liquid, and releases heat. As a result, the heating element is cooled.
ヒートパイプは、銅等の金属でなるパイプ状のコンテナに冷媒となる作動流体が収容され、パイプ内部に設けられた毛細管力を発生させる例えば幅の狭いスリットによるウィックによって作動流体にポンプ力を発生させている。 A heat pipe contains a working fluid as a refrigerant in a pipe-shaped container made of a metal such as copper, and generates a capillary force provided inside the pipe. For example, a wick with a narrow slit generates a pumping force in the working fluid. I am letting.
しかし、従来のヒートパイプはスリットの開放面が蒸気伝達管路部に面しているために、受熱、放熱部以外の部分で作動液の凝縮、蒸発が起こり、受熱部から放熱部への熱伝達効率が悪くなるという問題などがあった。 However, in the conventional heat pipe, since the open surface of the slit faces the steam transmission pipe section, the working fluid condenses and evaporates in parts other than the heat receiving and heat radiating section, and the heat from the heat receiving section to the heat radiating section. There were problems such as poor transmission efficiency.
そこで、作動液伝達管路部は、密閉された毛細管の構造を有し、放熱部の蒸気凝縮部にて凝縮された作動液を受熱部の作動液蒸発部へ循環させるウィックを構成することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記再公表特許文献1に記載の装置では、板材の開口部を作動液伝達管路部(液相流路部)とすることから、その作動液(作動流体)の流路としての毛細管力を大きくすることは必ずしも容易でない。
However, in the device described in the re-published
また、大容量の熱輸送を図ろうとして液相流路部を複数積層すると厚さが増加し、小型化、薄型化が図れないという問題が生じる。 In addition, when a plurality of liquid phase flow path portions are stacked in an attempt to transport a large volume of heat, there is a problem that the thickness increases, and the size and thickness cannot be reduced.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、小型化及び薄型化を図りながら、大容量の熱輸送が可能な熱輸送装置及びこれを搭載した電子機器を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a heat transport device capable of transporting a large volume of heat while reducing the size and thickness, and an electronic apparatus equipped with the heat transport device.
上記目的を達成するための、本発明に係る熱輸送装置は、カバー板と底板とを有し、前記カバー板と前記底板とが接合されて構成され、内部に作動流体を収容する筐体と、前記筐体内に設けられ、前記作動流体が蒸発することで熱を吸収する蒸発部と、前記筐体内に設けられ、前記作動流体が凝縮することで熱を放出する凝縮部と、前記凝縮した作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第1の隙間を形成するように、前記カバー板及び前記底板の配列方向と、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体と、前記各第1の板状体の周囲に形成され、前記蒸発した作動流体を前記凝縮部へ流通させる気相流路部とを具備することを特徴とする。ここで、「板状体」とは、例えば矩形の平板は勿論のこと、平板の片面に複数の溝を形成し、その溝の側壁により形成されるようなものも含むものとする。この場合、第1の隙間は当該溝により形成される。 In order to achieve the above object, a heat transport device according to the present invention comprises a cover plate and a bottom plate, the cover plate and the bottom plate are joined to each other, and a housing that contains a working fluid therein. An evaporation section that is provided in the casing and absorbs heat by evaporating the working fluid; a condensing section that is provided in the casing and releases heat by condensation of the working fluid; and the condensed A direction substantially orthogonal to both the arrangement direction of the cover plate and the bottom plate and the arrangement direction of the evaporation unit and the condensing unit so as to form a first gap for flowing the working fluid to the evaporation unit. And a plurality of first plate-like bodies arranged around each of the first plate-like bodies, and a gas phase flow passage portion formed around each of the first plate-like bodies for circulating the evaporated working fluid to the condensing portion. It is characterized by. Here, the “plate-like body” includes not only a rectangular flat plate, but also includes a plate formed with a plurality of grooves on one side of the flat plate and formed by the side walls of the grooves. In this case, the first gap is formed by the groove.
本発明では、凝縮した作動流体を蒸発部へ流通させるための第1の隙間を形成するように、カバー板及び底板の配列方向と、蒸発部及び凝縮部の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体が設けられている。従って、第1の板状体同士の間隔を狭くすることにより第1の隙間を小さくして、容易に毛細管力を大きくすることができる。また、複数の第1の板状体をその配列方向に多数並べることにより筐体となるカバー板及び底板の配列方向の厚さを薄くすることも容易である。更に複数の板状体により液相流路となる第1の隙間を形成することとしたので、多孔質体を液相流路に用いるより、コストを軽減できる。また、多孔質体に比べ複数の第1の板状体を用いて形成された隙間の方が凝縮された作動流体の流通に対する抵抗が少なく、作動流体の蒸発部への供給が大きく大容量の熱輸送が可能である。 In the present invention, the arrangement direction of the cover plate and the bottom plate and the arrangement direction of the evaporation section and the condensation section are substantially orthogonal to each other so as to form a first gap for circulating the condensed working fluid to the evaporation section. A plurality of first plate-like bodies arranged in the direction are provided. Therefore, the first gap can be reduced by narrowing the interval between the first plate-like bodies, and the capillary force can be easily increased. It is also easy to reduce the thickness of the cover plate and the bottom plate in the arrangement direction as a housing by arranging a plurality of first plate-like bodies in the arrangement direction. Furthermore, since the first gap serving as the liquid phase flow path is formed by the plurality of plate-like bodies, the cost can be reduced compared to using the porous body for the liquid phase flow path. Further, the gap formed using the plurality of first plate-like bodies is less resistant to the flow of the condensed working fluid than the porous body, and the supply of the working fluid to the evaporation section is large and the capacity is large. Heat transport is possible.
本発明の一の形態によれば、前記蒸発部及び前記凝縮部のうち少なくとも一方は、クラッド材を更に具備することを特徴とする。これにより、クラッド材を構成する複数の材料が適宜選択されることにより、蒸発部での蒸発効率、または凝縮部での凝縮効率を高めることができる。 According to an aspect of the present invention, at least one of the evaporation unit and the condensation unit further includes a clad material. Thereby, the evaporation efficiency in an evaporation part or the condensation efficiency in a condensation part can be improved by selecting the some material which comprises a clad material suitably.
本発明の一の形態によれば、前記第1の隙間は、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向に直線的に連通して形成されていることを特徴とする。これにより、凝縮部で凝縮された作動流体が蒸発部に流通する際の抵抗を極めて小さくできるので、熱輸送速度をより速くすることができる。 According to an aspect of the present invention, the first gap is formed in linear communication with the arrangement direction of the evaporation unit and the condensation unit. Thereby, since the resistance at the time of the working fluid condensed by the condensing part distribute | circulating to an evaporation part can be made extremely small, a heat transport speed can be made faster.
本発明の一の形態によれば、前記底板と前記各第1の板状体とが同じ材料で一体的に形成されていることを特徴とする。これにより、例えば複数の第1の板状体を板状部材の片面に複数の溝を形成して、その溝の側壁を各第1の板状体とすることができ、当該板状体の製造がより容易となる。 According to one form of this invention, the said baseplate and each said 1st plate-shaped object are integrally formed with the same material, It is characterized by the above-mentioned. Thus, for example, a plurality of first plate-like bodies can be formed with a plurality of grooves on one side of the plate-like member, and the side walls of the grooves can be used as the first plate-like bodies. Manufacturing is easier.
本発明の一の形態によれば、前記気相流路部と前記第1の隙間との間に断熱部材を更に具備することを特徴とする。これにより、気相流路部と第1の隙間との間の熱のやり取りを防ぐことができ、蒸発部以外の場所での作動流体の蒸発や凝縮部以外の場所での作動流体の凝縮を防ぐことが可能となり、より熱輸送効率が向上する。 According to an aspect of the present invention, a heat insulating member is further provided between the gas phase flow path portion and the first gap. As a result, heat exchange between the gas phase flow path section and the first gap can be prevented, and evaporation of the working fluid in a place other than the evaporation section and condensation of the working fluid in a place other than the condensation section can be prevented. This makes it possible to prevent heat transport efficiency.
本発明の一の形態によれば、前記蒸発部は、前記凝縮した作動流体を流通させるための第2の隙間を形成するように、配列された複数の第2の板状体を有することを特徴とする。これにより、蒸発部での作動流体の蒸発速度をより早くすることが可能となる。例えば、第1の隙間により凝縮した作動流体が大量に供給されても、蒸発部での蒸発速度が遅いと熱輸送装置全体としての熱輸送量は限られたものとなる。また、蒸発部を例えば多孔質体で製造する場合に比べ製造コストを低減できる。 According to one form of this invention, the said evaporation part has several 2nd plate-shaped bodies arranged so that the 2nd clearance gap for distribute | circulating the said condensed working fluid may be formed. Features. As a result, the evaporation speed of the working fluid in the evaporation section can be further increased. For example, even if a large amount of working fluid condensed through the first gap is supplied, if the evaporation speed in the evaporation section is slow, the heat transfer amount of the heat transfer device as a whole is limited. In addition, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where the evaporating part is manufactured with a porous body, for example.
尚、第2の板状体の配列方向は、特に限定されるものではなく、例えば蒸発部及び凝縮部の配列方向に対し斜めに配列されても良い。 The arrangement direction of the second plate-like bodies is not particularly limited, and may be arranged obliquely with respect to the arrangement direction of the evaporation unit and the condensation unit, for example.
本発明の一の形態によれば、前記各第2の板状体は、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向に配列されていることを特徴とする。これにより、熱輸送装置の蒸発部及び凝縮部の配列方向の長さを短くすると共に、全ての第2の隙間に第1の隙間を接続させることが可能となり、より凝縮された作動流体の供給を増加させることができる。 According to one form of this invention, each said 2nd plate-shaped object is arranged in the sequence direction of the said evaporation part and the said condensation part, It is characterized by the above-mentioned. As a result, the length in the arrangement direction of the evaporation section and the condensation section of the heat transport device can be shortened, and the first gaps can be connected to all the second gaps, thereby supplying more condensed working fluid. Can be increased.
本発明の一の形態によれば、前記凝縮部は、前記凝縮した作動流体を流通させるための第3の隙間を形成するように、配列された複数の第3の板状体を有することを特徴とする。これにより、凝縮部での作動流体の凝縮速度をより速くすることが可能となる。また、凝縮部を例えば多孔質体で製造する場合に比べ製造コストを低減できる。勿論、第3の板状体の配列方向は、特に限定されるものではなく、例えば蒸発部及び凝縮部の配列方向に対し斜めに配列されても良い。 According to one aspect of the present invention, the condensing unit has a plurality of third plate-like bodies arranged so as to form a third gap for allowing the condensed working fluid to flow therethrough. Features. Thereby, it becomes possible to make the condensation speed of the working fluid in a condensation part faster. Moreover, manufacturing cost can be reduced compared with the case where a condensation part is manufactured with a porous body, for example. Of course, the arrangement direction of the third plate-like bodies is not particularly limited, and may be arranged obliquely with respect to the arrangement direction of the evaporation section and the condensation section, for example.
本発明の一の形態によれば、前記各第3の板状体は、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向に配列されていることを特徴とする。これにより、熱輸送装置の蒸発部及び凝縮部の配列方向の長さを短くすると共に、全ての第3の隙間に第1の隙間を接続させることが可能となり、より凝縮された作動流体の第1の隙間への供給を増加させることができる。 According to one form of this invention, each said 3rd plate-shaped object is arranged in the sequence direction of the said evaporation part and the said condensation part, It is characterized by the above-mentioned. As a result, the length in the arrangement direction of the evaporation section and the condensation section of the heat transport device can be shortened, and the first gap can be connected to all the third gaps. The supply to one gap can be increased.
本発明の一の形態によれば、前記凝縮部は、前記凝縮した作動流体を流通させるための第3の隙間を形成するように、配列された複数の第3の板状体を有し、前記第2の隙間は、前記第1及び第3の隙間より広いことを特徴とする。これにより、第1から第3の隙間の全体の毛細管力を大きくしながら、蒸発部での毛細管力は、小さめに抑えて蒸発効率を改善し、第1の隙間からの凝縮した作動流体の供給速度とのバランスを図っている。 According to one aspect of the present invention, the condensing unit has a plurality of third plate-like bodies arranged so as to form a third gap for circulating the condensed working fluid, The second gap is wider than the first and third gaps. As a result, the capillary force in the evaporation section is kept small while improving the evaporation efficiency while increasing the entire capillary force in the first to third gaps, and the supply of condensed working fluid from the first gap is performed. Balances with speed.
本発明の一の形態によれば、前記各第1の板状体、各第2の板状体及び各第3の板状体のうち少なくとも1つは、ステンレスでなることを特徴とする。これにより、作動流体による各第1の板状体、各第2の板状体及び各第3の板状体の腐食を防止できる。 According to an aspect of the present invention, at least one of the first plate-like bodies, the second plate-like bodies, and the third plate-like bodies is made of stainless steel. Thereby, corrosion of each 1st plate-like body by each working fluid, each 2nd plate-like body, and each 3rd plate-like body can be prevented.
本発明の他の観点に係る電子機器は、発熱体と、カバー板と底板とを有し、前記カバー板と前記底板とが接合されて構成され、内部に作動流体を収容する筐体と、前記筐体内に設けられ、前記作動流体が蒸発することで前記発熱体の熱を吸収する蒸発部と、前記筐体内に設けられ、前記作動流体が凝縮することで熱を放出する凝縮部と、前記凝縮した作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第1の隙間を形成するように、前記カバー板及び前記底板の配列方向と、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体と、前記各第1の板状体の周囲に形成され、前記蒸発した作動流体を前記凝縮部へ流通させる気相流路部とを具備することを特徴とする。 An electronic apparatus according to another aspect of the present invention includes a heating element, a cover plate and a bottom plate, the cover plate and the bottom plate are joined to each other, and a housing that contains a working fluid therein. An evaporation section that is provided in the casing and absorbs the heat of the heating element by evaporating the working fluid; a condensing section that is provided in the casing and releases heat by the condensation of the working fluid; In order to form a first gap for allowing the condensed working fluid to flow to the evaporation unit, the cover plate and the bottom plate are arranged in substantially both directions, and the evaporation unit and the condensation unit. A plurality of first plate-like bodies arranged in a direction orthogonal to each other, and a gas-phase flow path portion formed around each of the first plate-like bodies and circulating the evaporated working fluid to the condensing portion. It is characterized by comprising.
本発明では、凝縮した作動流体を蒸発部へ流通させるための第1の隙間を形成するように、カバー板及び底板の配列方向と、蒸発部及び凝縮部の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体が設けられている。従って、第1の板状体同士の間隔を狭くすることにより容易に毛細管力を大きくし、複数の第1の板状体をその配列方向に多数並べることにより筐体となるカバー板及び底板の配列方向の厚さを薄くし、電子機器の薄型化・小型化を図ることができる。更に複数の板状体により液相の流路となる第1の隙間を形成することとしたので、多孔質体を液相の流路に用いる場合に比べより、電子機器のコストを軽減できる。また、多孔質体に比べ複数の第1の板状体を用いた方が、凝縮された作動流体の流通に対する抵抗が少なく、作動流体の蒸発部への供給量を大きくでき、大容量の熱輸送が可能な熱輸送装置を備えた電子機器とすることが可能となる。 In the present invention, the arrangement direction of the cover plate and the bottom plate and the arrangement direction of the evaporation section and the condensation section are substantially orthogonal to each other so as to form a first gap for circulating the condensed working fluid to the evaporation section. A plurality of first plate-like bodies arranged in the direction are provided. Accordingly, the capillary force can be easily increased by narrowing the interval between the first plate-like bodies, and the cover plate and the bottom plate serving as the housing can be formed by arranging a plurality of first plate-like bodies in the arrangement direction. The thickness in the arrangement direction can be reduced, and the electronic device can be made thinner and smaller. Furthermore, since the first gap serving as the liquid phase flow path is formed by the plurality of plate-like bodies, the cost of the electronic device can be reduced as compared with the case where the porous body is used for the liquid phase flow path. In addition, the use of a plurality of first plate-like bodies compared to the porous body has less resistance to the flow of the condensed working fluid, can increase the supply amount of the working fluid to the evaporation section, and can generate a large amount of heat. It becomes possible to set it as the electronic device provided with the heat transport apparatus which can be conveyed.
ここで、「発熱体」としては、例えばIC(Integrated Circuit)や抵抗等の電子部品、あるいはプロジェクター光源等が挙げられるが、これに限られず発熱するものなら何でもよい。「電子機器」としてはコンピュータ(パーソナルコンピュータの場合、ラップトップ型であっても、デスクトップ型であってもよい。)、PDA(Personal Digital Assistance)、電子辞書、カメラ、ディスプレー装置、オーディオ/ビジュアル機器、携帯電話、ゲーム機器、その他の電化製品等が挙げられる。 Here, examples of the “heating element” include an electronic component such as an IC (Integrated Circuit) and a resistor, a projector light source, and the like. “Electronic devices” include computers (in the case of personal computers, laptop computers or desktop computers), PDAs (Personal Digital Assistance), electronic dictionaries, cameras, display devices, audio / visual devices. Mobile phones, game machines, and other electrical appliances.
以上のように、本発明によれば、小型化及び薄型化を図りながら、低コスト、大容量の熱輸送を実現できる。 As described above, according to the present invention, low-cost and large-capacity heat transport can be realized while achieving miniaturization and thinning.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係る熱輸送装置を示す斜視図、図2は熱輸送装置の分解斜視図、図3は熱輸送装置の内部構造を説明する平面図、図4は図3のA−A線断面図、図5は図3のB−B線断面図である。 1 is a perspective view showing a heat transport device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the heat transport device, FIG. 3 is a plan view for explaining the internal structure of the heat transport device, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG.
熱輸送装置1は、図2及び図5に示すように内部に作動流体を減圧・封止する筺体2、その作動流体を蒸発させる蒸発部としての蒸発器3、その蒸発器3に接続された吸熱クラッド材4、その作動流体を凝縮させる凝縮部としての凝縮器5、その凝縮器5に接続された放熱クラッド材6、その凝縮器5により凝縮された作動流体を蒸発器3へ流通させる液相流路7及び蒸発器3により蒸発された作動流体を凝縮器5へ流通させる気相流路部としての気相流路8等により構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 5, the
図1及び図5に示すように、筺体2はカバー板9と底板10とからなり、例えば一枚の板状体の底板10の周縁部10aにカバー板9の周縁部9aが接合されている。また、カバー板9はその周縁部9aの内側が、底板10と反対方向(図1中のZ軸方向)に底板10との間に液相流路7及び気相流路8を保持できるように凹んでいる。
As shown in FIG.1 and FIG.5, the
更に、底板10には図2に示すように表面10bから裏面10cにかけて吸熱側に開口11及び放熱側に開口12が夫々形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、蒸発器3は例えば図2に示すようにステンレスからなる複数の略矩形状の第2の板状体13から構成されている。勿論、ステンレスに限られるわけではなく銅等の金属でもよいが、ステンレスにすることにより腐食を防止できる。更に当該蒸発器3は、図4及び図5に示すように底板10の開口11に嵌め込まれている。
Moreover, the
複数の第2の板状体13は、図3及び図4の蒸発器周辺の部分拡大図である図6に示すように蒸発器3及び凝縮器5が並ぶ方向(図3中のY軸方向)に配列されている。また、第2の板状体13同士間で第2の隙間14が形成されている。これらの複数の第2の隙間14が、後述するように凝縮した作動流体に毛細管力を生じさせ、当該作動流体を流通、保持することが可能となっている。
The plurality of second plate-
凝縮器5は、例えば図2に示すようにステンレスからなる複数の略矩形状の第3の板状体15から構成されている。更に当該凝縮器5は、図4及び図5に示すように底板10の開口12に嵌め込まれている。
The
複数の第3の板状体15は、蒸発器3と同様に蒸発器3及び凝縮器5が並ぶ方向(図3中のY軸方向)に配列されている。また、第3の板状体15同士間で第3の隙間16が形成されている。これらの複数の第3の隙間16が、後述するように凝縮した作動流体に毛細管力を生じさせ、当該作動流体を流通、保持することが可能となっている。
The plurality of third plate-
液相流路7は、例えば図2に示すようにステンレスからなる複数の略矩形状の第1の板状体17から構成されている。複数の第1の板状体17は、蒸発器3及び凝縮器5が配列方向(並ぶ方向)(図3中のY軸方向)と、カバー板9及び底板10が配列する方向(並ぶ方向)(図4中のZ軸方向)との両方向に略直交する方向に配列されている。また、複数の第1の板状体17は、第1の板状体17同士間に第1の隙間18が形成されている。
For example, as shown in FIG. 2, the liquid
ここで第1の板状体17は、第1の板状体の構造を説明する断面図である図7の図7(a)に示すように断面が略矩形である。また、第1の板状体17は、断面略矩形である場合に限られるものではなく、例えば図7(b)から図7(d)に示すような断面形状でもよい。図7(b)は各第1の板状体17が一方の隣の第1の板状体側に凸部を有するものであり、図7(c)は逆に凹部を有するものである。更に図7(d)は凹部を有する第1の板状体17を互いに凹部が向き合うようにし、その間に断面矩形状の第1の板状体17を組み合わせたものである。勿論、第1の隙間18の形成方法は、上述した第1の板状体17の組み合わせに限られるものではない。
Here, the first plate-
更に複数の第1の板状体17は、例えば図3及び図4に示すように開口11及び開口12に突出し、第2の板状体13及び第3の板状体15と底板10の表面10bとに接合されている。また、複数の第1の板状体17は、図4及び図5に示すように底板10に接合された側と反対側が丁度カバー板9の裏面9bに接合されている。
Further, the plurality of first plate-
また、第1の隙間18からなる液相流路7は、図2及び図3に示すように蒸発器3及び凝縮器5の配列方向(図3中のY軸方向)に直線的に連通して形成されている。勿論、直線に限られるものではなく例えば曲線でもよいが、一直線に形成されている方がより抵抗が少なく、作動流体の流速を速くすることができる。
Further, the liquid
更に第1から第3の隙間18,14,16の比率は、例えば夫々15μm、30μm、15μmとされており、蒸発器3の第2の隙間14が一番広く形成されている。
Further, the ratio of the first to
気相流路8は、例えば図3及び図5に示すように複数の第1の板状体17を上下(図5中のZ軸方向)に挟むカバー板9及び底板10とで形成されるスペースの内の複数の第1の板状体17を除いたスペースからなる。これにより、気相流路8として大きな流路を確保でき、作動流体の流通時の抵抗を第1の隙間18より著しく小さくできる。
For example, as shown in FIGS. 3 and 5, the gas
また、気相流路8は液相流路7となる第1の隙間18と分離されることになり、不要な場所で作動流体が凝縮したり、液相流路7を流れる凝縮した作動流体が蒸発することを防ぐことができ、熱輸送効率を向上させることができる。
Further, the
作動流体としては、例えば純水、エタノール、メタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、代替フロン、アンモニア等が用いられる。 As the working fluid, for example, pure water, ethanol, methanol, acetone, isopropyl alcohol, alternative chlorofluorocarbon, ammonia or the like is used.
吸熱クラッド材4及び放熱クラッド材6は、例えば図5及び図6に示すように、内側にステンレス層4a及び6a、外側に銅層4b及び6bの2層構造で夫々なっている。吸熱クラッド材4及び放熱クラッド材6は、図4に示すように発熱体19及びヒートシンク20等に最も近い部位となるので、例えばステンレス層4a及び6aよりも熱伝導率の高い銅層4b及び6bがあるクラッド材が用いられることが好ましい。
As shown in FIGS. 5 and 6, for example, the heat-absorbing
尚、上述の説明では、液相流路7として複数の第1の板状体17を用いて第1の隙間18を形成したが、これに限られるものではなく凝縮器5から蒸発器3に作動流体を毛細管力により流通させることができるもの全てを用いることが可能である。例えば凝縮器5から蒸発器3に向かって一直線上に貫通孔が形成されたものでも良く、また多孔質体でも可能である。
In the above description, the
以上のように構成された熱輸送装置1の動作について説明する。
Operation | movement of the
図8は作動流体の移動を模式的に示す熱輸送装置の斜視図である。 FIG. 8 is a perspective view of the heat transport device schematically showing the movement of the working fluid.
発熱体19が発する熱は、吸熱クラッド材4を介して例えば図4及び図8に示すように蒸発器3の第2の隙間14により毛細管力で保持された作動流体を蒸発させる。この際、蒸発した作動流体は、気相流路8の作動流体の流通に対する抵抗より液相流路7の第1の隙間18の抵抗の方が非常に大きいので、作動流体は液相流路7に逆流することなく気相流路8へ移動することとなる。また、蒸発器3の第2の隙間14に保持された作動流体が少なくなると、第2の隙間14による毛細管力で液相流路7の第1の隙間18から凝縮された作動流体が供給されることとなる。
The heat generated by the
蒸発した作動流体は、気相流路8を図8に示すように矢印D方向に流通し、凝縮器5で凝縮することにより、放熱クラッド材6を介してヒートシンク20から放熱される。例えばファンやペリチェ素子のような強制空冷等により放熱される。凝縮した作動流体は、凝縮器5の第3の隙間16による毛細管力により複数の第3の板状体15に保持される。複数の第3の板状体15に保持された凝縮した作動流体は、第1の隙間18による毛細管力により液相流路7に流通する。複数の第1の板状体17に保持された凝縮した作動流体は、図8に示す矢印C方向に蒸発器3の第3の隙間16による毛細管力により、複数の第3の板状体15に引き込まれる。以上のような動作が繰り返されることで、発熱体19の熱を放熱側へ輸送して発熱体19を冷却することができる。
The evaporated working fluid flows through the gas
次に、熱輸送装置1の製造方法について簡単に説明する。
Next, a method for manufacturing the
図2に示すように、例えば底板10の開口11及び12に夫々蒸発器3及び凝縮器5が嵌め込まれ、例えば電子ビーム溶接、あるいはレーザビーム溶接等で接合される。
As shown in FIG. 2, for example, the
蒸発器3及び凝縮器5が底板10に接合された後、複数の第1の板状体17を底板10の表面10b側に、第1の隙間18と第2及び第3の隙間14,16とが接続するように接合する。この際、蒸発器3及び凝縮器5の配列方向(図2中のY軸方向)に直交する方向(図2中のX軸方向)に、各第1の板状体17が配列することとなるように接合する。尚、蒸発器3、凝縮器5や液相流路7の夫々の板状体の積層接合も電子ビーム溶接、あるいはレーザビーム溶接等、接合可能であれば熱拡散接合、熱圧着、接着材、ろう付け等の一般的な接合方法であっても良い。また、フォトリソによるエッチングで製作しても良い。
After the
次に、カバー板9の凹部に複数の第1の板状体17を収めるように当該カバー板9の周縁部9aを底板10の周縁部10aに合わせて接合する。この場合も、上記同様、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、あるいは可能であれば熱拡散接合、熱圧着、接着材、ろう付け等の一般的な接合方法であっても良い。
Next, the
例えば底板10にカバー板9が接合された後、図2及び図8に示すように吸熱クラッド材4及び放熱クラッド材6が底板10の裏面10cから開口11,12を夫々塞ぐように接合される。この場合も、上記同様電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、あるいは熱拡散接合等により接合される。
For example, after the
このように本実施形態によれば、凝縮した作動流体を蒸発器3へ流通させるための第1の隙間18を形成するように、カバー板9及び底板10の配列方向と、蒸発器3及び凝縮器5の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体17が設けられている。従って、第1の板状体17同士の間隔を狭くすることにより第1の隙間18を小さくして容易に毛細管力を大きくすることができる。また、複数の第1の板状体17をその配列方向に多数並べることにより筐体2となるカバー板9及び底板10の配列方向の厚さを薄くすることも容易である。
As described above, according to the present embodiment, the arrangement direction of the
更に複数の板状体により液相流路7となる第1の隙間18を形成することとしたので、多孔質体を液相流路7に用いるより、コストを軽減できる。また、多孔質体に比べ複数の第1の板状体17を用いて形成された隙間の方が凝縮された作動流体の流通に対する抵抗が少なく、作動流体の蒸発器3への供給が大きく大容量の熱輸送が可能である。例えば多孔質体では作動流体が2mm/sの流速であったものが、複数の板状体により形成された隙間では25mm/sから30mm/s程度の流速とすることができる。この点は、蒸発器及び凝縮器5でも同様である。これにより、作動流体の供給や蒸発の速度を上げることができ、輸送できる熱容量をより増大できることになる。
Furthermore, since the
また、蒸発器3及び凝縮器5に夫々吸熱クラッド材4及び放熱クラッド材6を接続させることとしたので、クラッド材を構成する複数の材料を適宜選択することにより、蒸発き3での蒸発効率、または凝縮器5での凝縮効率を高めることができる。
Further, since the heat absorbing
更に蒸発器3は、凝縮した作動流体を流通させるための第2の隙間14を形成するように、配列された複数の第2の板状体13を有することとしたので、蒸発器3での作動流体の蒸発速度をより早くすることが可能となる。例えば、第1の隙間18により凝縮した作動流体が大量に供給されても、蒸発器3での蒸発速度が遅いと熱輸送装置全体としての熱輸送量は限られたものとなる。また、蒸発器3を例えば多孔質体で製造する場合に比べ製造コストを低減できる。
Further, the
また、凝縮器5は、凝縮した作動流体を流通させるための第3の隙間16を形成するように、配列された複数の第3の板状体15を有し、第2の隙間14は、第1及び第3の隙間18,16より広いこととした。これにより、第1から第3の隙間18,14,16の全体の毛細管力を大きくしながら、蒸発器3での毛細管力は、小さめに抑えて蒸発効率を改善し、第1の隙間18からの凝縮した作動流体の供給速度とのバランスを図ることができる。
The
更に液相流路7に毛細管力を持たせることで、ドライアウト後の自己復帰に有利であると共に、作動流体の注入時の作業性が格段に向上できる。 Furthermore, by giving the liquid phase flow path 7 a capillary force, it is advantageous for self-recovery after dryout, and the workability at the time of injecting the working fluid can be remarkably improved.
図9は、本発明の他の実施形態に係る熱輸送装置の内部構造を説明する平面図、図10は図9のE−E線断面図、図11は図9のF−F線断面図及び図12は図10の蒸発器周辺の部分拡大図である。これ以降の説明では、上記実施形態に係る熱輸送装置1の部材や機能等について同様なものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
9 is a plan view illustrating the internal structure of a heat transport device according to another embodiment of the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 9, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line FF of FIG. 12 and 12 are partially enlarged views around the evaporator of FIG. In the following description, the same members and functions of the
この熱輸送装置101は、例えば図11に示すように液相流路7を形成する複数の第1の板状体17の底板側と反対側17aが、カバー板9の裏面9bに接合されていない。すなわち、当該反対側17aが、カバー板9と複数の第1の板状体17の間に配置された断熱部材121に接合されている。これにより、例えば断熱部材121、第1の板状体17及び底板10の表面10bにより液相の流路が形成される。
In the
断熱部材121は、例えば図10に示すように複数の第1の板状体17の反対側17aの内の蒸発器3及び凝縮器5に重ならない領域17bを覆うように形成されている。また、図11に示すように気相流路8は、複数の第1の板状体17の左右のみならず断熱部材121とカバー板9との間にも形成されている。
For example, as shown in FIG. 10, the
このように本実施形態によれば、気相流路8と第1の隙間18との間に断熱部材121を更に具備することとした。従って、気相流路8と第1の隙間18との間の熱のやり取りを防ぐことができ、蒸発器3以外の場所での作動流体の蒸発や凝縮器5以外の場所での作動流体の凝縮を防ぐことが可能となり、より熱輸送効率が向上する。また、気相流路8を第1の隙間18の上方にも設けたので、左右に設ける気相流路8を小さくすることができ熱輸送装置101の横幅をより小さくすることが可能となる。
Thus, according to the present embodiment, the
図13は、更に別の実施形態に係る熱輸送装置の分解斜視図及び図14は組み立てられた熱輸送装置の断面図である。 FIG. 13 is an exploded perspective view of a heat transport device according to still another embodiment, and FIG. 14 is a cross-sectional view of the assembled heat transport device.
この熱輸送装置201は、凝縮器205が底板10の開口12に嵌め込まれておらず例えば図13及び図14に示すように当該開口12上に複数の第1の板状体217を介して重なるように設けられている。凝縮器205は、例えば2層の複数の第3の板状体215a,215bを有し、夫々の層の各第3の板状体の配列方向が略直交するように形成されている。これにより、全体としての第3の隙間216をより細かくすることができ、毛細管力を容易に大きくすることが可能となる。勿論、2層に限られるものではなく、何層でも良い。
In the
ここで、複数の第3の板状体215bは、図13に示すように略矩形の各板状体の周囲が枠で固定されており、その各板状体の配列方向は蒸発器3及び凝縮器205の配列方向(図13中のY軸方向)と略一致するように形成されている。また、複数の第3の板状体215aは、図13及び図14に示すように各板状体を連結する板状の連結部222aを有している。複数の第3の板状体215aは、その連結部222aがカバー板9の裏面9b側になるように複数の第3の板状体215bの上に積層されている。この複数の第3の板状体215aは、各板状体が例えば複数の第3の板状体215bの各板状体の配列方向に略直交するように(図13中のX軸方向)配列されている。これにより、図14に示すように蒸発器側から気相流路8を流通してきた作動流体は、ほとんど抵抗を受けず複数の第3の板状体215aで形成される第3の隙間216aに流通することができる。
Here, as shown in FIG. 13, the plurality of third plate-
また、液相流路7は、複数の第1の板状体217の略矩形の各板状体を連結する連結部217aを有している。当該連結部217aにより一体的に連結された各第1の板状体217の配列方向は、カバー板9及び底板10の配列方向(図13中のZ軸方向)に略直交している。更に、蒸発器3及び凝縮器205の配列方向(図13中のY軸方向)にも略直交する方向(図13中のX軸方向)となるように形成されている。
Further, the liquid
複数の第1の板状体217の連結部217aは、例えば図14に示すように底板10の開口11に重なる領域では形成されておらず、開口11に嵌め込まれた蒸発器3の複数の第2の板状体13に直接複数の第1の板状体217が接合されている。
For example, as shown in FIG. 14, the connecting
この複数の第1の板状体217の製造は、例えば一枚の板状部材をフォトリソによるエッチングで複数の平行な溝を形成し、その溝の側壁部217bを複数の第1の板状体217の各板状体とし、当該溝部分を第1の隙間218とすることができる。
For example, the plurality of first plate-
このように本実施形態によれば、複数の第1の板状体217を極めて容易に製造でき、熱輸送装置201の製造コストを軽減できる。
Thus, according to the present embodiment, the plurality of first plate-
図15は、更に別の実施形態に係る熱輸送装置の分解斜視図及び図16は組み立てられた熱輸送装置の断面図である。 FIG. 15 is an exploded perspective view of a heat transport device according to still another embodiment, and FIG. 16 is a cross-sectional view of the assembled heat transport device.
この熱輸送装置301の液相流路7は、図15に示すように複数の第1の板状体317が底板310と同じ材料で一体的に形成されている。複数の第1の板状体317は、例えば図15及び図16に示すように開口11,12を覆うように略矩形の板状体が、蒸発器側から凝縮器側に渡って底板310の表面310bに形成されている。従って、複数の第1の板状体317は開口11,12に重なる部分では各板状体を連結するものはなく、櫛の歯のように形成されている。また、各第1の板状体317の配列は、蒸発器3及び凝縮器205の配列方向(図15中のY軸方向)に直交するように形成されている。
In the liquid
この複数の第1の板状体317の製造は、例えば一枚の板状部材である底板をフォトリソによるエッチングで複数の平行な溝と開口とを形成し、その溝の側壁部分を複数の第1の板状体317の各板状体とし、当該溝部分を第1の隙間318とすることができる。
The plurality of first plate-
このように本実施形態によれば、底板310と複数の第1の板状体317を一つの部材から容易に製造でき、熱輸送装置201の製造コストを軽減できる。
Thus, according to the present embodiment, the
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述したいずれの実施形態にも限定されず、本発明の技術思想の範囲内で適宜変更し或は上述した各実施形態を組み合わせて実施できるものである。 The present invention has been described above with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to any of the above-described embodiments, and various modifications may be made as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention. It can be implemented in combination.
例えば、上述の実施形態では発熱体やヒートシンクを夫々一つとして説明したが、これに限られるものではなく、液相流路や気相流路を途中で分岐して複数の発熱体やヒートシンクに接続するようにしても良い。これにより、図示しない電子機器の発熱側と放熱側とが複数存在する場合にも当該熱輸送装置により対応でき、電子機器の製造コストの低減、小型化・薄型化を図ることが可能となる。 For example, in the above-described embodiment, the heating element and the heat sink have been described as one, but the present invention is not limited to this, and the liquid phase flow path and the gas phase flow path are branched in the middle to form a plurality of heating elements and heat sinks. You may make it connect. Thereby, even when there are a plurality of heat generation sides and heat dissipation sides of an electronic device (not shown), it is possible to cope with the heat transport device, and it is possible to reduce the manufacturing cost of the electronic device and to reduce the size and thickness.
1,101,201,301…熱輸送装置
2…筺体
3…蒸発器
4…吸熱クラッド材
5…凝縮器
6…放熱クラッド材
7…液相流路
8…気相流路
9…カバー板
10…底板
13…第2の板状体
14…第2の隙間
15,215…第3の板状体
16,216…第3の隙間
17,217,317…第1の板状体
18,218,318…第1の隙間
19…発熱体
20…ヒートシンク
121…断熱部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101,201,301 ...
Claims (12)
前記筐体内に設けられ、前記作動流体が蒸発することで熱を吸収する蒸発部と、
前記筐体内に設けられ、前記作動流体が凝縮することで熱を放出する凝縮部と、
前記凝縮した作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第1の隙間を形成するように、前記カバー板及び前記底板の配列方向と、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体と、
前記各第1の板状体の周囲に形成され、前記蒸発した作動流体を前記凝縮部へ流通させる気相流路部と
を具備することを特徴とする熱輸送装置。 A casing having a cover plate and a bottom plate, the cover plate and the bottom plate being joined together, and housing a working fluid therein;
An evaporation section that is provided in the housing and absorbs heat by evaporating the working fluid;
A condensing part that is provided in the housing and releases heat by the working fluid condensing;
In order to form a first gap for allowing the condensed working fluid to flow to the evaporation unit, the cover plate and the bottom plate are arranged in substantially both directions, and the evaporation unit and the condensation unit. A plurality of first plate-like bodies arranged in an orthogonal direction;
A heat transport apparatus, comprising: a gas phase flow path section formed around each of the first plate-like bodies and allowing the evaporated working fluid to flow to the condensing section.
前記蒸発部及び前記凝縮部のうち少なくとも一方は、クラッド材を更に具備することを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
At least one of the evaporating part and the condensing part further comprises a clad material.
前記第1の隙間は、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向に直線的に連通して形成されていることを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
The heat transport device according to claim 1, wherein the first gap is formed in linear communication with the direction of arrangement of the evaporation section and the condensation section.
前記底板と前記各第1の板状体とが同じ材料で一体的に形成されていることを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
The heat transport device, wherein the bottom plate and the first plate-like bodies are integrally formed of the same material.
前記気相流路部と前記第1の隙間との間に断熱部材を更に具備することを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
The heat transport device further comprising a heat insulating member between the gas phase flow path section and the first gap.
前記蒸発部は、前記凝縮した作動流体を流通させるための第2の隙間を形成するように、配列された複数の第2の板状体を有することを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
The heat transport device, wherein the evaporating unit has a plurality of second plate-like bodies arranged so as to form a second gap for allowing the condensed working fluid to flow therethrough.
前記各第2の板状体は、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向に配列されていることを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 6,
Each said 2nd plate-shaped object is arranged in the sequence direction of the said evaporation part and the said condensation part, The heat transport apparatus characterized by the above-mentioned.
前記凝縮部は、前記凝縮した作動流体を流通させるための第3の隙間を形成するように、配列された複数の第3の板状体を有することを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 1,
The heat transport device, wherein the condensing unit has a plurality of third plate-like bodies arranged so as to form a third gap for allowing the condensed working fluid to flow therethrough.
前記各第3の板状体は、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向に配列されていることを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 8,
Each said 3rd plate-shaped object is arranged in the sequence direction of the said evaporation part and the said condensation part, The heat transport apparatus characterized by the above-mentioned.
前記凝縮部は、前記凝縮した作動流体を流通させるための第3の隙間を形成するように、配列された複数の第3の板状体を有し、
前記第2の隙間は、前記第1及び第3の隙間より広いことを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 6,
The condensing unit has a plurality of third plate-like bodies arranged so as to form a third gap for circulating the condensed working fluid,
The heat transport device, wherein the second gap is wider than the first and third gaps.
前記各第1の板状体、各第2の板状体及び各第3の板状体のうち少なくとも1つは、ステンレスでなることを特徴とする熱輸送装置。 The heat transport device according to claim 10,
At least one of the first plate bodies, the second plate bodies, and the third plate bodies is made of stainless steel.
カバー板と底板とを有し、前記カバー板と前記底板とが接合されて構成され、内部に作動流体を収容する筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記作動流体が蒸発することで前記発熱体の熱を吸収する蒸発部と、
前記筐体内に設けられ、前記作動流体が凝縮することで熱を放出する凝縮部と、
前記凝縮した作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第1の隙間を形成するように、前記カバー板及び前記底板の配列方向と、前記蒸発部及び前記凝縮部の配列方向との両方向に略直交する方向に配列された複数の第1の板状体と、
前記各第1の板状体の周囲に形成され、前記蒸発した作動流体を前記凝縮部へ流通させる気相流路部と
を具備することを特徴とする電子機器。 A heating element;
A casing having a cover plate and a bottom plate, the cover plate and the bottom plate being joined together, and housing a working fluid therein;
An evaporating part that is provided in the housing and absorbs the heat of the heating element by evaporating the working fluid;
A condensing part that is provided in the housing and releases heat by the working fluid condensing;
In order to form a first gap for allowing the condensed working fluid to flow to the evaporation unit, the cover plate and the bottom plate are arranged in substantially both directions, and the evaporation unit and the condensation unit. A plurality of first plate-like bodies arranged in an orthogonal direction;
An electronic apparatus comprising: a gas-phase flow path section formed around each of the first plate-like bodies and allowing the evaporated working fluid to flow to the condensing section.
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