JP2008298342A

JP2008298342A - 逆止弁、自励振動ヒートパイプ、発熱機器、逆止弁の製造方法、自励振動及びヒートパイプの製造方法

Info

Publication number: JP2008298342A
Application number: JP2007143830A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Miyazaki; 芳郎宮崎
Original assignee: Kanai Educational Institution
Current assignee: Kanai Educational Institution
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】製造工程数を少なくすることができ、また、小型化が可能な逆止弁、自励振動ヒートパイプ及び発熱機器を提供する。
【解決手段】逆止弁部２０は、内部に流路１１ａを構成する管路部１１と、前記流路１１ａにおいて浮遊可能な球状の弁体２１と、前記管路部１１に設けられ、前記流路１１ａの作動流体の流動を妨げることなく前記弁体２１の動きを規制するストッパ部２３と、前記管路部１１のうち、前記弁体２１を挟んで前記ストッパ部２３と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体２１の外径よりも小さい小径部２２ａを有してなる弁座部２２と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、流体の流れ方向を規制する逆止弁、この逆止弁を備えた自励振動ヒートパイプ、自励振動ヒートパイプを備えた発熱機器に係り、特に製造工程数を少なくできるとともに小型化が可能なものに関する。

コンピュータ等の発熱機器に設けられた発熱部品の熱を、作動流体を輸送する自励振動ヒートパイプを介してヒートシンクや放熱板で放熱することにより冷却する技術が知られている。このような自励振動ヒートパイプにおいて、作動流体を所定方向のみに循環させるために逆止弁を備えたものが知られている。逆止弁は、例えば、浮遊型の球状弁体と、球状弁体の外径より小さい内径のパイプで作られた弁座部と、この弁座部より下流側に球状弁体が浮遊できるように設けられたストッパとを備え、ストッパと弁体と弁座部とにより、自励振動ヒートパイプの流路が、一方向に流れる作動流体に対して開き、これと反対方向に流れる作動流体に対して閉じるように構成されている。弁座部は、通常、機械加工によって管路部と別体で製造され、円筒状の管路部の内面に、かしめ手段や、ろう付けにより固定される（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−３３２８８１

しかしながら、上記の逆止弁では弁座部が機械加工によって管路部と別体に製造され、管路部の内面に固定されるため、製造工程数が多く、また、小型化することが困難である。

そこで本発明では、製造工程数を少なくすることができ、また、小型化が可能な逆止弁、自励振動ヒートパイプ、発熱機器及びこれらの製造方法を提供すること目的とする。

本発明の一形態にかる逆止弁は、内部に流路を構成する管路部と、前記流路において浮遊可能な球状の弁体と、前記管路部に設けられ、前記流路の作動流体の流動を妨げることなく前記弁体の動きを規制するストッパ部と、前記管路部のうち、前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一形態にかかる逆止弁は、上記に加え、前記ストッパ部は、前記管路部の一部が塑性加工により、一方向における流路の幅が前記弁体の外径よりも小さく、他方向における流路幅が前記弁体の外径よりも大きく構成されてなり、
前記弁座部の内面のうち、前記弁体に接触する接触面は円錐形状に構成されていることを特徴とする。

本発明の一形態にかかる自励振動ヒートパイプは、発熱部と放熱部との間で連通する流路を内部に形成する管路部と、前記流路において浮遊可能な球状の弁体と、前記管路部に設けられ、前記流路の作動流体の流動を妨げることなく前記弁体の動きを規制する弁体ストッパ部と、前記管路部のうち、前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一形態にかかる発熱機器は、発熱部と、放熱部と、前記発熱部と前記放熱部との間で連通する流路を内部に形成する管路部を備えた自励振動ヒートパイプを備え、
前記自励振動ヒートパイプは、前記流路において浮遊可能な球状の弁体と、前記管路部に設けられ前記流路の作動流体の流動を妨げることなく前記弁体の動きを規制するストッパ部と、前記管路部のうち、前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部と、を備えたことを特徴とする。

本発明の一形態にかかる逆止弁の製造方法は、管状に構成された管路部の内部に、球状の弁体を配した状態において、前記管路部の一部に塑性加工を施し、扁平状に変形させることにより、一方向における流路の幅が前記弁体の外径よりも小さく、他方向における流路幅が前記弁体の外径よりも大きいストッパ部を前記管路部に一体に形成し、前記管路部の前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の部分に塑性加工を施し、その内面のうち、前記弁体に接触する接触面が円錐形状に構成されるとともに前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部を前記管路部に一体に形成することを特徴とする。

本発明の一形態にかかる自励振動ヒートパイプの製造方法は、発熱部付近に配される受熱部と放熱部付近に配される放熱部とを備えた管路部材の内部に球状の弁体を配した状態において、前記管路部の一部に塑性加工を施し、扁平状に変形させることにより、一方向における流路の幅が前記弁体の外径よりも小さく、他方向における流路幅が前記弁体の外径よりも大きいストッパ部を前記管路部に一体に形成し、前記管路部の前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の部分に塑性加工を施し、その内面のうち、前記弁体に接触する接触面が円錐形状に構成されるとともに前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部を前記管路部に一体に形成することで、逆止弁部を形成することを特徴とする。

本発明によれば、逆止弁または自励振動ヒートパイプの製造工程数を少なくすることができ、また、小型化が可能となる。

以下に本発明の一実施形態にかかるコンピュータ１について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、各図において適宜構成を拡大、縮小、省略して概略的に示している。なお、図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する三方向を示している。

図１は発熱機器としてのコンピュータ１の全体構成を示す斜視図である。コンピュータ１は、本体部２と表示部３とが連結部４によって互いに回動可能に接続されて折りたたみ可能に構成されている。本体部２には、加熱部としてＣＰＵ等の発熱体５が設けられ、表示部３の裏側に放熱部としての放熱面６が設けられている。

このコンピュータ１の内部に、自励振動ヒートパイプ１０が配されたパネル７が内蔵されている。自励振動ヒートパイプ１０は、例えばＳＵＳから、細いパイプ状に構成され、発熱部としての発熱体５と放熱部としての放熱面６側との間を複数回往復して蛇行状に配された円筒状の管路部１１を備えている。管路部１１は、複数の湾曲部１２と、２つの湾曲部１２の間で直線状に延びる直管部１３とを備え、放熱面６側に配される放熱管部１４、発熱体５の付近に配される受熱管部１５、及び連結部４を通る連結管部１６を有している。なお、この明細書において、付近に配される、とは、直接接触して配されるものも含む意味とする。内側に形成された流路１１ａは管路部１１の一端部から他端部に至って連通するとともに、管路部１１の両端が接続され、管路部１１はループを構成している。

連結管部１６は、曲げ変形可能に構成されており、本体部２と表示部３とが互いに連結部４を中心に折畳み可能となっている。

図２に示す管路部１１の内部に形成された流路１１ａには、その内容積の半分程度の作動流体（図示せず）が封入され、作動流体蒸気と作動流体液とが分布している。自励的に発生する圧力振動により、作動流体蒸気と作動流体液とが加熱部と放熱部との間を往復することによって発熱体５から放熱面６への熱輸送が行われる。

図１及び図２に示すように、受熱管部１５と放熱管部１４との間の複数の直管部１３には冷媒の流れを一方向に規制する機能を有する逆止弁部２０（逆止弁）が夫々設けられている。複数の逆止弁部２０は受熱管部１５を挟んでその上流側及び下流側の両側の所定の部分に配設されている。

図３及び図４に示す逆止弁部２０は、ＳＵＳから形成された球状の弁体２１と、弁体２１によって開閉される小径部２２ａを有する弁座部２２と、弁体２１の動きを規制するストッパ部２３とから形成されている。この弁座部２２とストッパ部２３との間に弁体２１が浮遊可能な浮遊領域２０ｂが形成されている。

弁座部２２は、管路部１１の内径が外周から塑性加工により急激に絞られ、小径部２２ａを有して構成される。弁座部２２の内面のうち、弁体と接触する接触面２２ｂは球状の弁体２１の外面２１ａに沿った形状に構成されている。接触面２２ｂは円錐形状を成している。

ストッパ部２３は、塑性加工により、管路部１１の一部が、図中矢印Ｚで示す一方向における流路１１ａの幅が前記弁体２１の外径よりも小さく、図中矢印Ｙで示す他方向における流路１１ａの幅が前記弁体２１の外径よりも大きい扁平形状に潰されて構成されている。ストッパ部２３は、弁座部２２の位置よりも下流側に浮遊可能に配された弁体２１よりもさらに下流の所定位置に、形成されている。すなわちストッパ部２３は、他方向における広い外径と弁体との間に隙間２３ａが形成されることにより、作動流体の流動を停止することなく、一方向における狭い内径において弁体２１を停止させることにより弁体２１の動きを規制する機能を有する。

ここで、管路部１１の外径ｄ０は１．０ｍｍ程度内径ｄ１は０．８ｍｍ程度、球状の弁体２１の径ｄ２は０．６ｍｍ程度、ストッパ部２３の図中矢印Ｚで示す鉛直方向（一方向）における内径ｄ３は０．３ｍｍ程度、ストッパ部２３の図中矢印Ｙで示す水平方向（他方向）における内径ｄ４は０．９ｍｍ程度、弁座部２２の小径部２２ａの内径ｄ５は０．４ｍｍ程度に構成されている。また、接触面２２ｂの傾斜角度θは３０度程度に構成されている。すなわち、小径部の内径ｄ３及び内径ｄ４は弁体の径ｄ２よりも小さく、内径ｄ５は弁体の径ｄ２よりも大きく構成されている。

上記構成の逆止弁部２０を備えた自励振動ヒートパイプ１０においては、流路１１ａの所定位置に形成される浮遊領域２０ｂに弁体２１が配置された状態で、塑性加工により弁体２１よりも下流側の管路部１１が変形されてストッパ部２３が形成されるとともに、塑性加工により弁体２１よりも上流側の管路部１１が変形されて弁座部２２が形成される。すなわち、弁座部２２及びストッパ部２３は自励振動ヒートパイプ１０の管路部１１の一部が変形することにより管路部１１に一体に形成される。

次に本実施形態にかかる自励振動ヒートパイプ１０の動作について説明する。自励振動ヒートパイプ１０の内部の流路１１ａでは連続的な圧力振動が自励的に発生し、作動流体を駆動している。ＣＰＵ等の発熱体５は自励振動ヒートパイプ１０の受熱管部１５と熱伝達がよい状態で実装されており、発熱体５の熱は、管路部１１の放熱管部１４を介して放熱面６に輸送され、そこで放熱される。逆止弁部２０においては、図４の矢印方向に流れる流体によって、図中Ａで示すように弁体２１が浮遊領域２０ｂにおけるストッパ部２３側に移動することにより、弁座部２２が開放されるとともにストッパ部２３の隙間２３ａから流体が流動可能となる。また、図４中の矢印と反対方向に流れる作動流体に対しては、図中Ｂで示すように弁体２１が弁座部２２側に位置するとともに弁体２１の外面２１ａが弁座部２２の接触面２２ｂに接触して小径部２２ａが閉ざされ、流路１１ａが閉塞される。

本実施形態にかかる逆止弁部２０、自励振動ヒートパイプ１０及びコンピュータ１は、以下に掲げる効果を奏する。すなわち、自励振動ヒートパイプ１０の管路部１１の外径ｄ０は１．０ｍｍ、内径ｄ１は０．８ｍｍと細く設定されているため、塑性変形処理を行うだけで接触面２２ｂを容易、かつ、精度よく成形することができる。一方で、塑性加工のみで形成するため、別工程で弁座部２２を製造してから管路部１１の内部に取り付ける場合と比べて製造工程数を減らすとともに小型に構成することが可能となる。したがって、製造費用を低く抑えることができる。一本の長い自励振動ヒートパイプ１０を蛇行させた構成により、作動流体封入工程が容易となる。さらに細管で構成されているため電熱面積を大きく取ることができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明を実施するにあたり、各構成部材の具体的な形状など、本発明の構成要素を発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。例えば上述した例では、折畳み式のコンピュータ１に適用した場合について説明したが、これに限られるものではなく、発熱機器としては他にデスクトップ式のパソコンや、他の電子機器にも適用可能である。逆止弁部２０は必ずしも自励振動ヒートパイプ１０に一体に構成されているものに限られず、別体で構成されていてもよい。また弁座部２２はその接触面２２ｂが円錐形状となるように構成したが、断面が直線状の円錐形状の他に、断面が曲線状となる富士山状や釣鐘形状も適用可能である。また、管路部１１及び弁体２１をＳＵＳで構成した場合について例示したがこれに限られるものではなく、管路部１１にはアルミ合金や銅等、他の材料を用いても良いし、弁体２１にはルビー等、他の材料を用いても良い。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明の一実施形態に係るコンピュータの外観を一部切欠して示す斜視図。同実施形態における自励振動ヒートパイプの構成を一部切欠して模式的に示す平面図。同実施形態における自励振動ヒートパイプ逆止弁部を拡大して示す平面図。同実施形態における自励振動ヒートパイプの逆止弁部を拡大して示す断面図。

符号の説明

１…コンピュータ、２…本体部、３…表示部、４…連結部、５…発熱体、６…放熱面、７…パネル、１０…自励振動ヒートパイプ、１１…管路部、１１ａ…流路、１２…湾曲部、１３…直管部、１４…放熱管部、１５…受熱管部、１６…連結管部、２０…逆止弁部、２０ｂ…浮遊領域、２１…弁体、２１ａ…外面、２２ａ…小径部、２２…弁座部、
２２ｂ…接触面、２３…ストッパ部、２３ａ…隙間。

Claims

内部に流路を構成する管路部と、
前記流路において浮遊可能な球状の弁体と、
前記管路部に設けられ、前記流路の作動流体の流動を妨げることなく前記弁体の動きを規制するストッパ部と、
前記管路部のうち、前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部と、を備えたことを特徴とする逆止弁。
前記ストッパ部は、前記管路部の一部が塑性加工により、一方向における流路の幅が前記弁体の外径よりも小さく、他方向における流路幅が前記弁体の外径よりも大きく構成されてなり、
前記弁座部の内面のうち、前記弁体に接触する接触面は円錐形状に構成されていることを特徴とする請求項１記載の逆止弁。
発熱部と放熱部との間で連通する流路を内部に形成する管路部と、
前記流路において浮遊可能な球状の弁体と、
前記管路部に設けられ、前記流路の作動流体の流動を妨げることなく前記弁体の動きを規制する弁体ストッパ部と、
前記管路部のうち、前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部と、を備えたことを特徴とする自励振動ヒートパイプ。
発熱部と、放熱部と、前記発熱部と前記放熱部との間で連通する流路を内部に形成する管路部を備えた自励振動ヒートパイプを備え、
前記自励振動ヒートパイプは、前記流路において浮遊可能な球状の弁体と、前記管路部に設けられ前記流路の作動流体の流動を妨げることなく前記弁体の動きを規制するストッパ部と、
前記管路部のうち、前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の一部が、塑性加工により、前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部と、を備えたことを特徴とする発熱機器。
管状に構成された管路部の内部に、球状の弁体を配した状態において、
前記管路部の一部に塑性加工を施し、扁平状に変形させることにより、一方向における流路の幅が前記弁体の外径よりも小さく、他方向における流路幅が前記弁体の外径よりも大きいストッパ部を前記管路部に一体に形成し、
前記管路部の前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の部分に塑性加工を施し、その内面のうち、前記弁体に接触する接触面が円錐形状に構成されるとともに前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部を前記管路部に一体に形成することを特徴とする逆止弁の製造方法。
発熱部付近に配される受熱部と放熱部付近に配される放熱部とを備えた管路部材の内部に球状の弁体を配した状態において、
前記管路部の一部に塑性加工を施し、扁平状に変形させることにより、一方向における流路の幅が前記弁体の外径よりも小さく、他方向における流路幅が前記弁体の外径よりも大きいストッパ部を前記管路部に一体に形成し、
前記管路部の前記弁体を挟んで前記ストッパ部と反対側の部分に塑性加工を施し、その内面のうち、前記弁体に接触する接触面が円錐形状に構成されるとともに前記弁体の外径よりも小さい小径部を有してなる弁座部を前記管路部に一体に形成することで、逆止弁部を形成することを特徴とする自励振動ヒートパイプの製造方法。