JP2012229879A - Flat heat pipe and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コンテナの内部に封入した作動流体によって熱を輸送するように構成されたヒートパイプに関し、特に作動流体を蒸発部に還流させる毛細管力を発生させるためのウイックが細線束によって構成され、しかも全体として扁平形状に構成されたヒートパイプおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a heat pipe configured to transport heat by a working fluid enclosed in a container, and in particular, a wick for generating a capillary force for returning the working fluid to an evaporation unit is configured by a thin wire bundle, Moreover, the present invention relates to a heat pipe configured in a flat shape as a whole and a manufacturing method thereof.
ヒートパイプは基本的には空気などの非凝縮性の気体を脱気したコンテナ(容器)の内部に、水やアルコールなどの目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を作動流体として封入し、さらに液相の作動流体を還流させるための毛細管力を発生するウイックをコンテナの内部に設けたものである。したがって、ヒートパイプにおいては、その作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その蒸気が圧力の低い箇所に向けて流れた後に放熱して凝縮する。その結果、作動流体はその潜熱によって熱を輸送する。凝縮した作動流体はウイックに浸透する。一方、蒸発の生じている箇所ではウイックによる毛細管力が生じているので、ウイックに浸透した作動流体がその毛細管力によって、蒸発の生じている箇所に還流させられる。 A heat pipe basically encloses a fluid that evaporates and condenses in a target temperature range, such as water or alcohol, as a working fluid inside a container (container) from which non-condensable gas such as air has been deaerated. Further, a wick for generating a capillary force for refluxing the liquid phase working fluid is provided inside the container. Therefore, in the heat pipe, the working fluid receives heat from the outside and evaporates, and the vapor flows toward a low pressure portion and then dissipates heat and condenses. As a result, the working fluid transports heat by its latent heat. The condensed working fluid penetrates into the wick. On the other hand, since the capillary force due to the wick is generated at the location where evaporation occurs, the working fluid that has permeated the wick is returned to the location where evaporation occurs due to the capillary force.
このように、ヒートパイプでは、外部から熱が伝達される蒸発部と、作動流体が外部に放熱する放熱部との間で蒸気流が生じ、またこれとは反対方向に向けた液流が生じることにより、熱が輸送される。したがって、熱輸送能力を向上させ、あるいは熱抵抗を低減するためには、蒸気流と液流とを円滑に、また必要十分に生じさせることが好ましい。また、ヒートパイプの用途は多様であり、例えば電子機器での冷却のために使用されることもあり、そのような場合、その電子素子や回路の小型化に合わせてヒートパイプも小型軽量化することが望まれる。 As described above, in the heat pipe, a vapor flow is generated between the evaporation portion where heat is transferred from the outside and the heat dissipation portion where the working fluid radiates heat to the outside, and a liquid flow is generated in the opposite direction. As a result, heat is transported. Therefore, in order to improve the heat transport capability or reduce the thermal resistance, it is preferable to generate the vapor flow and the liquid flow smoothly and sufficiently. In addition, heat pipes are used for various purposes, and may be used, for example, for cooling in electronic equipment. In such cases, heat pipes are reduced in size and weight in accordance with downsizing of electronic elements and circuits. It is desirable.
そこで従来、蒸気流のための流路の確保や作動流体の還流特性の向上、さらには小型化のための各種の技術が開発されており、その一例が特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたヒートパイプは、パイプを押し潰すことにより扁平化した扁平型ヒートパイプであって、パイプの内部に切り欠き部を有する芯材を挿入し、パイプの内壁面と切り欠き部とによって形成される空間に金属粉末を充填し、これを加熱することにより金属粉末を焼結したウイックを形成するとともにこれをパイプの内壁面に固定し、その後に、芯材のみをパイプから引き抜き、更にその後に、内壁面に固定されたウイックがそのウイックを固定している内壁面に対向する他の内壁面に接触するようにパイプを押し潰すことにより扁平化して構成されている。したがって、この特許文献1に記載されたヒートパイプによれば、ウイックと他の内壁面との間に毛管力が生じ、その毛管力とウイックの毛管力とによっても作動流体の還流できるので、熱輸送を強化できる、とされている。
Thus, various techniques for securing a flow path for a vapor flow, improving the reflux characteristics of the working fluid, and further reducing the size have been developed. The heat pipe described in
特許文献1に記載されているように、扁平化したコンテナの内壁面の内、すなわち、上記の他の内壁面と金属粉末を焼結させたウイックとが接触した状態では蒸気空間は二分され、二つの狭い蒸気空間が生じることになる。そのため、その狭い蒸気空間において作動流体蒸気の流速が速くなるなど蒸気空間を有効に利用できず、熱輸送能力が低下する可能性がある。また、金属粉末を焼結させたウイックは細線束をウイックとして使用する場合に比較して連続的な作動流体の還流路が形成されないために作動流体の流動抵抗が大きくなり、その結果、扁平型ヒートパイプにおいて、作動流体の還流特性を向上させるためには不利になる可能性がある。
As described in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ウイックにおける作動流体が蒸気化する面積を減少させることなく、還流特性を向上させたウイックを備えた扁平型ヒートパイプおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and a flat heat pipe having a wick with improved reflux characteristics without reducing the area where the working fluid in the wick is vaporized, and its manufacture It is intended to provide a method.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプにおいて、扁平型に形成されかつ前記作動流体が封入されたコンテナと、多数本の細線を束ねたウイックとを備え、前記ウイックが前記コンテナの長手方向の全長に亘って前記コンテナの内部における一方の平坦面に、山なりに盛り上がった状態で焼結により固定され、その一方の平坦面に固定された前記ウイックと前記コンテナの内部における他方の平坦面との間を前記蒸発した作動流体が流動するように構成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。 A second aspect of the present invention is the flat heat pipe according to the first aspect of the present invention, wherein at least one thin wire in the wick intersects with a plurality of other thin wires.
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記一方の平坦面に固定されたウイックと前記他方の平坦面との間の最短距離は、前記蒸発した作動流体が流動できる距離であることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the shortest distance between the wick fixed to the one flat surface and the other flat surface is a distance that allows the evaporated working fluid to flow. It is a flat heat pipe characterized by being.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの発明において、前記コンテナの長手方向に直交する前記平坦面に固定されたウイックの断面の形状が、矩形状と扁平な半円形状とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプである。
The invention of
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明において、前記コンテナは、前記ウイックをパイプの内壁面に接触させかつ偏らせて配置させるとともにその状態で焼結することにより前記ウイックを固定させ、前記ウイックが固定された内壁面が平坦面となるように押しつぶされて形成されることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the container has the wick placed in contact with and biased to the inner wall surface of the pipe and sintered in that state. The flat heat pipe is formed by crushing so that the inner wall surface to which the wick is fixed becomes a flat surface.
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの発明において、前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプである。 A sixth aspect of the present invention is the flat heat pipe according to any one of the first to fifth aspects, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber.
請求項7の発明は、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプの製造方法において、多数本の細線を束ねてウイックを形成するウイック形成工程と、その後に、前記ウイックをパイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置し、その状態で焼結することにより前記ウイックを前記パイプの全長に亘ってその内壁面に固定する焼結工程と、その後に、前記ウイックが固定された内壁面が平坦面になるように前記パイプを押しつぶして前記パイプを扁平化させる扁平化工程とを備えていることを特徴とする製造方法である。
The invention of
請求項8の発明は、請求項7の発明において、前記ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。
The invention of
請求項9の発明は、請求項7の発明において、前記焼結工程は、前記ウイックと、前記ウイックを保持する保持部が形成された円柱形状のスペーサーとを共に前記パイプの内部に挿入することにより前記ウイックを前記パイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置させる配置工程と、前記パイプの内部に前記ウイックとともに前記スペーサーを挿入している状態で焼成することにより前記内壁面に前記ウイックを固定した後に、前記スペーサーのみを前記パイプから引き抜く工程とを含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。
The invention of
請求項10の発明は、請求項7ないし9のいずれかの発明において、前記平坦面に固定されたウイックと、前記平坦面に対向する他の平坦面との間の最短距離は、前記蒸発した作動流体が流動できる距離であることを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。
The invention of
請求項11の発明は、請求項7ないし10のいずれかの発明において、前記扁平化されたパイプの長手方向に直交する前記平坦面に固定されたウイックの断面の形状が、矩形状と扁平な半円形状とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。
The invention of
請求項12の発明は、請求項7ないし11のいずれかの発明において、前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。 A twelfth aspect of the present invention is the method for producing a flat heat pipe according to any one of the seventh to eleventh aspects, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber.
請求項1の発明によれば、ウイックが細線を束ねた細線束によって構成されているので、作動流体が浸透することにより生じるメニスカスでの実効毛細管半径が小さくなり、その結果、液相の作動流体を還流させるための大きい毛管力を得ることができる。これに加えて、ウイックの長手方向における細線の密度差や細線間の空隙率の変化が抑えられるため、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成され、その結果、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。また、ウイックが扁平型のコンテナにおける一方の平坦面に、山なりに盛り上がった状態で固定されるため、ウイックと一方の平坦面との接触面積を拡大することができる。言い換えれば、上記の一方の平坦面の幅方向に亘って液相の作動流体を行き渡らせることができるため、コンテナの幅方向において入熱される箇所を限定することがない。これに加えて、ウイックと他方の平坦面との間を蒸発した作動流体が流動できるように構成されているため、ウイックと他方の平坦面との間に毛管力が生じることによりウイック表面が液相の作動流体によって覆われることを未然に回避もしくは抑制することができる。すなわち、ウイックの表面が液相の作動流体によって覆われることにより、ウイックにおいて作動流体を蒸発させるための面積が減少することを未然に回避もしくは抑制することができる。またこれに加えて、ウイック以外の箇所で毛管力が生じて液相の作動流体が還流されることにより蒸発した作動流体が流動するための空間が減少し、その結果、蒸発した作動流体の流動が阻害されることを未然に回避もしくは抑制することができる。これらの結果、液相の作動流体の蒸発面積が拡大するとともに、液相の作動流体の還流特性が向上し、加えて蒸発した作動流体の流動が円滑化されることになり、ひいてはヒートパイプ全体としての熱輸送特性を向上させることができる。さらに、ウイックは多数本の細線を束ねて構成され、その結束ための部材を必要としないので、ウイック全体としての外径を小さくすることができ、そのため、コンテナを扁平にする場合、その厚さを従来になく薄くすることができる。言い換えれば、扁平に構成した場合であっても、優れた熱輸送特性を確保することができる。しかも、ウイックはその全長に亘ってコンテナの内壁面に固定してある。その固定のためには、ウイックをコンテナの内部に挿入した状態で焼結して固定すればよく、製造性が良好である。これに加えて、コンテナに曲げなどの変形を与えても、その内部に固定されているウイックがコンテナに追従して変形するので、ウイックの位置がずれてコンテナの内壁面と接触したり、それに伴って閉塞した空間がコンテナの内部に生じて蒸発した作動流体の流動が阻害されるなどの事態を未然に回避もしくは抑制し、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the wick is constituted by a thin wire bundle in which thin wires are bundled, the effective capillary radius at the meniscus generated when the working fluid permeates is reduced, and as a result, the liquid-phase working fluid is reduced. A large capillary force for refluxing can be obtained. In addition to this, since the density difference of the fine wires in the longitudinal direction of the wick and the change in the void ratio between the fine wires are suppressed, a smoothly continuous working fluid reflux path is formed between the fine wires. As a result, the working fluid The flow resistance can be reduced. In addition, since the wick is fixed to one flat surface of the flat container in a raised state, the contact area between the wick and the one flat surface can be increased. In other words, since the liquid-phase working fluid can be spread over the width direction of the one flat surface, there is no limitation on the place where heat is input in the width direction of the container. In addition, since the working fluid evaporated between the wick and the other flat surface can flow, a capillary force is generated between the wick and the other flat surface, so that the wick surface becomes liquid. It is possible to avoid or suppress the covering with the phase working fluid. That is, it is possible to avoid or suppress the reduction of the area for evaporating the working fluid in the wick by covering the surface of the wick with the liquid-phase working fluid. In addition to this, the space for the evaporated working fluid to flow is reduced by the capillary force being generated at a place other than the wick and the working fluid in the liquid phase is refluxed. As a result, the flow of the evaporated working fluid is reduced. Can be avoided or suppressed in advance. As a result, the evaporation area of the liquid-phase working fluid is increased, the reflux characteristic of the liquid-phase working fluid is improved, and the flow of the evaporated working fluid is smoothed. As a result, the heat transport characteristics can be improved. Furthermore, since the wick is configured by bundling a large number of thin wires and does not require a member for binding, the outer diameter of the wick as a whole can be reduced, so that when the container is flattened, its thickness Can be made thinner than before. In other words, excellent heat transport characteristics can be ensured even when configured flat. Moreover, the wick is fixed to the inner wall surface of the container over its entire length. In order to fix it, it is sufficient to sinter and fix the wick inserted in the container, and the manufacturability is good. In addition to this, even if the container is deformed such as bending, the wick fixed inside it deforms following the container, so the position of the wick shifts and contacts the inner wall surface of the container. Accordingly, a situation in which a closed space is generated inside the container and the flow of the evaporated working fluid is obstructed can be avoided or suppressed in advance, and a steam flow path along the wick can be reliably ensured.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の細線に対して交差されているため、言い換えれば、少なくとも一本の細線と他の細線とが比較的緩やかに撚られているため、細線の結束のための部材が不要であり、そのためヒートパイプとしての必要部品点数を少なくすることができるとともに、コンテナ内での液相の作動流体および蒸発した作動流体の流動が阻害されにくくなる。またこれに加えて、少なくとも一本の細線を他の多数本の細線に対して交差させることにより、ウイックの長手方向における細線の密度差や細線間の空隙率を調整することができる。その結果、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成され、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1または2の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックと他方の平坦面との間の最短距離であっても、蒸発した作動流体を流動させることができるように構成されている。そのため、これらの間で毛管力が生じない。その結果、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、コンテナの長手方向に、すなわちウイックの長手方向に直交するウイックの断面の形状が矩形もしくは扁平な半円形状に形成されいる。そのため、扁平型のコンテナに沿わせてウイックを配置させることができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、断面が円形のパイプの内部にウイックを焼結により固定した状態でパイプを押し潰して扁平にするため、製造性が良好である。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、請求項1ないし5のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックには銅線と炭素繊維とのいずれをも使用することができる。
According to invention of
請求項7の発明によれば、多数本の細線を束ねてウイックを形成した後に、そのウイックをパイプの内部に接触させかつ偏らせて配置し、焼成することによりパイプの内部に固定し、その後にパイプを押し潰すことによりウイックを平坦面に固定させるように構成されている。そのため、上記のように構成され、またコンテナの内部に固定されたウイックは、その長手方向における細線の密度差や細線間の空隙率の変化が抑えられており、すなわち、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成されているため、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。また、ウイックが固定されているパイプの内壁面が平坦面となるようにパイプを押し潰すと、パイプの内部空間側に露出しているウイックの露出面の両端部側がパイプの変形に伴って引き延ばされるように変形するとともに、その中央部分が上記の内部空間側に山なりに盛り上がる。言い換えれば、例えば、パイプの変形に伴って、それまでパイプの内壁面に沿って円弧状になっていた部分が平坦面となり、それまでパイプの内部空間側に露出しており平坦もしくはほぼ平坦になっていた部分が円弧状になる。その結果、扁平型のコンテナにおける一方の平坦面に、山なりに盛り上がった状態でウイックが固定されため、ウイックと一方の平坦面との接触面積を拡大することができる。言い換えれば、上記の一方の平坦面の幅方向に亘って液相の作動流体を行き渡らせることができるため、コンテナの幅方向において入熱される箇所を限定することがない。これに加えて、ウイックと他方の平坦面との間を蒸発した作動流体が流動できるように構成されているため、これらの間で毛管力が生じない。その結果、蒸気流路を確実に確保することができる。言い換えれば、ウイックの表面が液相の作動流体によって覆われることにより、ウイックにおいて作動流体を蒸発させるための面積が減少することを未然に回避もしくは抑制することができる。これらの結果、液相の作動流体の蒸発面積および液相の作動流体の還流特性が向上し、また蒸発した作動流体の流動が円滑化されることにより、ヒートパイプ全体としての熱輸送特性を向上させることができる。さらに、ウイックは多数本の細線を束ねて構成され、その結束ための部材を必要としないので、ウイック全体としての外径を小さくすることができ、そのため、コンテナを扁平にする場合、その厚さを従来になく薄くすることができる。言い換えれば、扁平に構成した場合であっても、優れた熱輸送特性を確保することができる。しかも、ウイックはその全長に亘ってコンテナの内壁面に固定してある。その固定のためには、ウイックをコンテナの内部に挿入した状態で焼結して固定すればよく、製造性が良好である。これに加えて、コンテナに曲げなどの変形を与えても、その内部に固定されているウイックがコンテナに追従して変形するので、ウイックの位置がずれてコンテナの内壁面と接触したり、それに伴って閉塞した空間がコンテナの内部に生じて蒸発した作動流体の流動が阻害されるなどの事態を未然に回避もしくは抑制し、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。
According to the invention of
請求項8の発明によれば、請求項7の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の細線に対して交差されているため、言い換えれば、少なくとも一本の細線と他の細線とが比較的緩やかに撚られているため、細線の結束のための部材が不要であり、そのためヒートパイプとしての必要部品点数を少なくすることができるとともに、コンテナ内での液相の作動流体および蒸発した作動流体の流動が阻害されにくくなる。またこれに加えて、少なくとも一本の細線を他の多数本の細線に対して交差させることにより、ウイックの長手方向における細線の密度差や細線間の空隙率を調整することができる。その結果、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成され、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。
According to the invention of
請求項9の発明によれば、請求項7の発明による効果と同様の効果に加えて、スペーサーと共に束ねた細線をパイプの内部に挿入し、その状態で焼結し、またその後にスペーサーのみをパイプから引き抜く、その後にパイプを押し潰すように構成されている。そのため、パイプに対して束ねた細線を挿入しやすくすることができる。
According to the invention of
請求項10の発明によれば、請求項7ないし9のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックと他方の平坦面との間の最短距離であっても、蒸発した作動流体を流動させることができるように構成されている。そのため、これらの間で毛管力が生じない。その結果、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。
According to the invention of
請求項11の発明によれば、請求項7ないし10のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、コンテナの長手方向に、すなわちウイックの長手方向に直交するウイックの断面の形状が矩形もしくは扁平な半円形状に形成されいる。そのため、扁平型のコンテナに沿わせてウイックを配置させることができる。
According to the invention of
請求項12の発明によれば、請求項7ないし11のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックには銅線と炭素繊維とのいずれをも使用することができる。
According to the invention of
つぎにこの発明を具体的に説明する。この発明はウイックの構造に特徴を有するヒートパイプである。この発明に係るヒートパイプのウイックは、結束具を使用することなく束ねられた多数の細線によって構成されている。その細線は、銅などの金属線、カーボンファイバーなど、コンテナの内部に封入される作動流体との濡れ性が優れているものであればよい。より具体的には、この発明に係るヒートパイプのウイックは、束ねられた細線のうち、少なくとも一本の細線あるいは多数本が他の多数本の細線に対して交差されている。すなわち比較的緩やかに撚られている。これは、毛管力を生じさせるための細線間の空隙やウイックの長手方向における細線の密度を調整したり、細線の束がばらけないようにするためである。したがって、細線としては交差された後の形状を維持するものが好ましく、例えば銅線などの金属細線が好ましい。 Next, the present invention will be specifically described. This invention is a heat pipe characterized by the structure of the wick. The wick of the heat pipe according to the present invention is constituted by a large number of thin wires that are bundled without using a binding tool. The fine wire may be any wire that has excellent wettability with a working fluid sealed inside the container, such as a metal wire such as copper or carbon fiber. More specifically, in the wick of the heat pipe according to the present invention, at least one thin line or many of the bundled thin lines intersect with other many thin lines. That is, it is twisted relatively gently. This is to adjust the density of the fine wires in the longitudinal direction of the wick or the gap between the fine wires for generating the capillary force, and to prevent the bundle of fine wires from being scattered. Therefore, a thin wire that maintains the shape after being crossed is preferable, and a thin metal wire such as a copper wire is preferable.
この発明では、例えば、上記のように多数本の細線を束ねて構成されたウイックがコンテナの内部の一方の内壁面に偏って配置され、したがって、そのウイックと一方の内壁面に対向する他の内壁面との間に空隙が形成されている。そのウイックは上記の一方の内壁面に焼結により固定される。すなわち、この発明では、その内壁面に固定されたウイックと、ウイックが固定された内壁面に対向する他の内壁面との間に空隙が確保される。そして、その後にそのコンテナの内部に作動流体が封入される。そのコンテナは、要は、気密性のある中空の容器であり、互いに離れた箇所の間で熱の輸送を行う用途に供されるヒートパイプにあっては中空管が使用される。このコンテナは、その内部と外部との間で熱を伝達する必要があるので、熱伝導率の高い素材で構成されていることが好ましく、例えば銅管を使用することが好ましい。また、コンテナの内壁面には、作動流体の流路となり、また毛細管現象を生じる幅の狭い溝を形成してもよい。 In the present invention, for example, a wick configured by bundling a plurality of thin wires as described above is arranged on one inner wall surface of the container, and therefore, the wick and another inner wall facing the one inner wall surface are arranged. A gap is formed between the inner wall surface. The wick is fixed to the one inner wall surface by sintering. That is, in this invention, a space | gap is ensured between the wick fixed to the inner wall surface, and the other inner wall surface facing the inner wall surface to which the wick was fixed. Thereafter, the working fluid is sealed inside the container. The container is basically an airtight hollow container, and a hollow pipe is used for a heat pipe used for transporting heat between locations apart from each other. Since it is necessary to transfer heat between the inside and the outside of the container, the container is preferably made of a material having high thermal conductivity, and for example, a copper tube is preferably used. Further, a narrow groove that serves as a flow path for the working fluid and causes capillary action may be formed on the inner wall surface of the container.
上述したように構成されたウイックはコンテナの内壁面に固定される。具体的には、ウイックをコンテナの内部に配置した状態で所定の温度に加熱することにより、ウイックとコンテナとの間に焼結を生じさせ、両者を接合する。コンテナの内部のウイックを除いた、いわゆる余剰の空間が作動流体蒸気が流動する蒸気流路とされる。ここで、上記の所定の温度とは、例えば、銅によって細線やコンテナを形成した場合には、銅の溶融点前後の温度であり、より具体的には、溶融点温度よりも若干低い温度であり、これらをその温度まで加熱すると、隣接する細線同士やコンテナとこれに接触する細線とが結合する。 The wick configured as described above is fixed to the inner wall surface of the container. Specifically, the wick is heated to a predetermined temperature in a state where the wick is disposed inside the container, thereby causing sintering between the wick and the container and joining them together. A so-called surplus space excluding the wick inside the container serves as a steam flow path through which the working fluid steam flows. Here, the predetermined temperature is, for example, a temperature before and after the melting point of copper when a thin wire or a container is formed of copper, and more specifically, a temperature slightly lower than the melting point temperature. Yes, when these are heated to that temperature, adjacent fine wires or containers and fine wires in contact with them are combined.
他方、作動流体は加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、ヒートパイプを使用する温度に応じて適宜に選択される。その一例を挙げると、水、メタノールやエタノールなどのアルコール類、アンモニア、代替フロンなどが作動流体として使用される。この作動流体は、コンテナの内部から空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で、コンテナの内部に封入される。 On the other hand, the working fluid is a fluid that heats and evaporates, dissipates heat and condenses, thereby transporting heat in the form of latent heat, and is appropriately selected according to the temperature at which the heat pipe is used. For example, water, alcohols such as methanol and ethanol, ammonia, and alternative chlorofluorocarbon are used as the working fluid. The working fluid is sealed inside the container in a state where non-condensable gas such as air is deaerated from the inside of the container.
したがって、この発明に係るヒートパイプでは、コンテナの一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。その蒸気流路は、ウイックに沿った流路であり、この発明においては、ウイックはコンテナの一部の内壁面に偏って配置および固定されているので、ウイックを固定しているコンテナの一部の内壁面に対向する他の内壁面と、ウイックとの間にも蒸気流路が確保される。また、ウイックは、焼結により固定されているので、ヒートパイプに曲げなどの変形を加えたとしても蒸気流路が確保される。それらの結果、作動流体蒸気の流動が必要十分に行われてヒートパイプとしての熱輸送特性が良好になる。これに加えて、上述したように、ウイックと他の内壁面との間に蒸気流路が確保されるため、言い換えれば、ウイックと他の内壁面との間に毛細管力が生じないため、これらの間を凝縮した作動流体が流動することにより、作動流体が加熱される側に配置されるウイックの表面が凝縮した作動流体によって覆われることが未然に回避もしくは抑制され、その結果、作動流体の蒸発面積が確保される。 Therefore, in the heat pipe according to the present invention, when heat is applied to a part of the container and the other part is cooled, the working fluid is heated and evaporated, and the steam flows toward a place where the temperature and pressure are low. Then, it dissipates heat and condenses. The steam flow path is a flow path along the wick. In the present invention, the wick is disposed and fixed on the inner wall surface of a part of the container, and therefore a part of the container that fixes the wick. A steam flow path is also secured between the other inner wall surface facing the inner wall surface and the wick. In addition, since the wick is fixed by sintering, a steam flow path is secured even if deformation such as bending is applied to the heat pipe. As a result, the working fluid vapor flows sufficiently and sufficiently, and the heat transport characteristics as a heat pipe are improved. In addition, as described above, a steam flow path is ensured between the wick and the other inner wall surface, in other words, no capillary force is generated between the wick and the other inner wall surface. As a result of the flow of the working fluid condensed between the two, the surface of the wick disposed on the side where the working fluid is heated is prevented or suppressed from being covered with the condensed working fluid. An evaporation area is secured.
一方、凝縮した作動流体はウイックに浸透し、ウイックを構成している細線同士の間の隙間を流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、作動流体が蒸発すると、ウイックの細線同士の間に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴って毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。そして、細線同士の間の隙間が小さいことにより大きい毛細管力が発生し、いわゆる還流特性が良好になる。また、ウイックを構成している細線は、その全長に亘って連続しており、しかも細線束を結束のために締め付けている箇所がないのみならず、少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることにより細線間の空隙や密度をウイックの長手方向で一定もしくはほぼ一定になるように調整されている。そのため、それらの細線同士の間に形成されているいわゆる還流路も滑らかに連続したものとなり、したがって液相作動流体の流動に対する抵抗が少なく、この点においても還流特性が良好になっている。加えて、ウイックの固定は焼結によって行うので、ウイックをパイプの内部に挿入して外部から加熱すればウイックをその全長に亘ってパイプに固定でき、その作業が容易であることにより製造性が良好になる。 On the other hand, the condensed working fluid permeates into the wick and flows toward a portion where evaporation occurs using a gap between the thin wires constituting the wick as a flow path. That is, when the working fluid evaporates, the meniscus formed between the thin wick lines decreases, and accordingly, a capillary force is generated. The capillary force is used as a pumping force to bring the liquid-phase working fluid to the evaporation unit side. Reflux. And since a larger capillary force is generated when the gap between the thin wires is small, so-called reflux characteristics are improved. In addition, the thin wire constituting the wick is continuous over its entire length, and there are not only places where the thin wire bundle is fastened for bundling, but at least one thin wire is composed of many other wires. By crossing the fine wires, the gaps and density between the fine wires are adjusted to be constant or substantially constant in the longitudinal direction of the wick. Therefore, the so-called reflux path formed between the thin wires is also smoothly continuous, and therefore there is little resistance to the flow of the liquid phase working fluid, and the reflux characteristics are also good in this respect. In addition, since the wick is fixed by sintering, if the wick is inserted into the pipe and heated from the outside, the wick can be fixed to the pipe over its entire length, and the work is easy and the productivity is improved. Become good.
つぎにこの発明に係るヒートパイプの一例を製造方法と共に説明する。図3に、この発明に係るウイックとして機能させる多数本の細線から形成される細線束を模式的に示してあり、先ず、少なくとも一本の細線1が他の多数本の細線1に対して交差するように束ねて細線束2を形成する。これは、各細線1を比較的緩やかに結束させるとともに、細線1間の空隙を確保したり、束ねた細線1の長手方向で細線1の間の空隙率や密度などが一定あるいはほぼ一定になるように調整するためである。その細線1は、具体的には直結が0.05mm程度の銅線であり、これを600本〜700本束ねる。なお、細線束2をその中心軸線を中心にして撚ることにより、上記の構成よりも各細線1を互いに強く結束させることができるとともに、その状態を維持することができる。
Next, an example of a heat pipe according to the present invention will be described together with a manufacturing method. FIG. 3 schematically shows a bundle of thin wires formed from a large number of thin wires that function as a wick according to the present invention. First, at least one
他方、図1の(a)に示すように、脱脂などの洗浄を行った肉厚0.3mm、外径3.0〜6.0mmのパイプを用意し、これを所定の長さに切断し、これをコンテナ3とする。ウイック4として銅線を使用した場合には、コンテナ3として銅パイプを使用する。そして、そのコンテナ3の内部に上記の細線束2をウイック4として挿入する。
On the other hand, as shown in FIG. 1A, a pipe having a wall thickness of 0.3 mm and an outer diameter of 3.0 to 6.0 mm that has been cleaned such as degreasing is prepared and cut into a predetermined length. This is
詳細は図示しないが、一例として、その細線束2はスペーサーを使用してコンテナ3の内部に挿入される。このスペーサーは、細線束2をコンテナ3の内部に挿入しやすくするためのものであり、したがって、例えばコンテナ3として丸型のパイプを使用する場合には、スペーサーは円柱形状に形成されていて、その外径がコンテナ3の内径と同じかほぼ同じに形成されている。そのスペーサーの外周面かつスペーサーの軸長方向でその全長に亘って、円弧の一部を切り欠いた切り欠き部が形成されている。そして、細線束2をこの切り欠き部に沿ってスペーサーに一体的に保持させることによりスペーサーと共に細線束2がコンテナ3の内部に挿入される。また切り欠き部は、これとコンテナ3の内壁面との間に形成される空間に詰め込まれた細線束2をその形状に沿った形に成形したり、コンテナ3内の所定の位置に細線束2を配置させるためのいわゆる型として機能するものであり、この発明では、例えば、スペーサーの軸長方向に直交する切り欠き部の断面の形状が、半円形状や湾曲した矩形状に形成されている。したがって、スペーサーとともに挿入された細線束2はコンテナ3の内壁面に沿って、すなわち一部の内壁面に偏った状態でかつコンテナ3の全長に亘って配置され、例えば細線束2の長手方向に直交する断面の形状が半円形状になっている。そして、この細線束2を所定の長さに切断することにより、ウイック4が形成される。なお、図2の(a)に、細線束2の断面形状を湾曲した矩形状にし、これをコンテナ3の一部の内壁面に偏らせて配置させた例を示してある。細線束2の断面形状を図2の(a)に示すような形状にする場合には、これに対応する形状に切り欠いた切り欠き部をスペーサーに形成し、そのスペーサーを使用して上述したようにコンテナ3の内部に細線束2を挿入すればよい。
Although not shown in detail, as an example, the
次いで、このようにスペーサーと共に細線束2を挿入したコンテナ3をほぼ水平に維持したまま加熱炉(図示せず)に送って加熱する。その加熱温度は、コンテナ3およびウイック4が銅製の場合、800℃〜1000℃程度であり、こうすることによりウイック4がその全長に亘ってコンテナ3の一部の内壁面に偏った状態で焼結されて固定される。なお、同時に、隣接する銅線同士が互いに焼結されて接合される。
Next, the
ウイック4が固定されたコンテナ3を加熱炉から取り出して冷却した後に、コンテナ3の内部からスペーサーを引き抜くと、図1の(a)および図2の(a)に示すように、切り欠き部の形状に沿って成形されたウイック4がコンテナ3の内壁面に接した状態で残される。
After the
次に、コンテナ3の一方の端部にスェージング加工を施すとともに、その端部を溶接して密閉する。すなわち、いわゆるボトムスェージング加工およびボトム溶接を行う。またこれらの加工と併せて、他方の端部のスェージング加工、すなわちトップスェージング加工を行う。こうすることにより実質的なコンテナ3が作製される。
Next, swaging is performed on one end of the
トップスェージング加工を行うことによりコンテナ3の一方の端部にノズル状部分が形成されるので、これを利用して注液を行う。すなわち、作動流体をコンテナ3の内部に注入する。その場合、コンテナ3から空気などの非凝縮性ガスを脱気する必要があり、したがって、注液は真空脱気の後に作動流体を注入する方法、余分な量の作動流体を注入した後、これを沸騰させて非凝縮性ガスを追い出す方法など、従来知られている方法で行えばよい。そして、注液のために開口していた部分を圧潰した後、溶接して密閉する。いわゆるトップ溶接を行う。
By performing the top swaging process, a nozzle-like portion is formed at one end of the
コンテナ3の素材として断面円形のパイプを使用した場合、上記のようにして製造された丸パイプ型のヒートパイプをその半径方向に押し潰して厚さ2.0mmの扁平型ヒートパイプ5とする。具体的には、図1の(b)に、図1の(a)に示すおよび丸パイプ型のヒートパイプの扁平加工後のヒートパイプの断面図を模式的に示してあり、図2の(b)に、図2の(a)に示す丸パイプ型のヒートパイプの扁平加工後のヒートパイプの断面図を模式的に示してある。ウイック4が固定されている内壁面が平坦面となるようにパイプを押し潰すと、その変形に伴って例えば図1の(a)に示す例においてウイック4の円弧状の部分が引き延ばされて平坦になる。これとは反対に、ウイック4において、それまでパイプの内部空間側に露出していて平坦もしくはほぼ平坦になっていた部分が円弧状になる。その結果、ウイック4は、図1の(b)に示すように、コンテナ3の内部の平坦面に山なりに盛り上がった状態となり、その平坦面の幅方向に亘ってウイック4が固定された状態となる。また、パイプを扁平にする場合に、形成された凸状のウイック4の頂部がこれに対向するコンテナ3の内壁面に接触しないようにする。これは、ウイック4において、作動流体が蒸気化する表面積を確保するとともに、コンテナ3の内部における蒸気流路を確保するためであり、したがって、これらの間の距離は、一例として蒸発した作動流体が流動できる程度の距離であり、もしくは、これらの間で毛管力を生じない距離である。その結果、コンテナ3の内壁面とウイック4とによって形成される空間部分が、作動流体蒸気の流路6となっている。
When a pipe having a circular cross section is used as the material of the
また、図2の(a)に示したように、湾曲した矩形状のウイック4をコンテナ3の内部に配置させた場合には、上記のように扁平加工を行うと、図1の(b)に示す例と同様に、コンテナ3の変形に伴ってウイック4の形状が変化し、その結果、ウイック4の形状は、図2の(b)に示したように矩形状なる。
Further, as shown in FIG. 2A, when the curved
他方、湾曲もしくは屈曲した扁平型ヒートパイプ5を形成する場合には、丸パイプ型のヒートパイプを所定の形状に湾曲もしくは屈曲させた後に、すなわち曲げ加工を行った後に、上記のウイック4が固定されている内壁面が平坦面となるようにコンテナ3をその半径方向に押し潰して扁平化する。このように湾曲もしくは屈曲させた扁平型ヒートパイプ5を形成する場合であっても、扁平加工後において、凸状のウイック4の頂部がこれに対向するコンテナ3の内壁面に接触しないようにする。したがって、コンテナ3の内壁面とウイック4とによって形成される空間部分が、作動流体蒸気の流路6となっている。なお、上記のウイック4は、コンテナ3の内壁面に焼結により固定されているので、コンテナ3の湾曲もしくは屈曲に合わせて変形し、その結果、ウイック4に沿う蒸気流路6が確保される。
On the other hand, when the
このように図1の(b)および図2の(b)に示すこの発明に係る扁平型ヒートパイプ5においては、ウイック4は多数本の細線1を束ねて構成されていることにより、ウイック4による毛細管力が強くかつ細線1同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路を確保できる。またウイック4が中空扁平状のコンテナ3の一方の平坦面の幅方向に亘って扁平状に固定されていることにより、すなわち、ウイック4とコンテナ3の内壁面との接触面積が拡大されていることにより、コンテナ3における幅方向に液相の作動流体を行き渡らせることができ、また、コンテナの幅方向において入熱される箇所を限定することがない。すなわち、コンテナ3における幅方向において、この発明に係る扁平型ヒートパイプに対して熱源に熱的に接続できる面積を拡大することができる。これに加え、コンテナ3に曲げなどの変形を加えた場合であってもウイック4はコンテナ3の変形に合わせて変形するため、作動流体蒸気の流路6を確実に確保できる。更にこれらに加えて、ウイック4と、ウイック4が固定されている平坦面に対向する他方の平坦面との間を作動流体蒸気が流動できるようにされているため、これらの間に毛管力が生じて還流路となることにより、ウイック4の表面が液相の作動流体によって覆われることを未然に回避することができる。すなわち、ウイック4において、作動流体が蒸気化するための蒸発面積を確保することができる。これらの結果、熱輸送能力を従来になく高くすることができる。
As described above, in the
なお、上述した例において、コンテナ3として使用するパイプの内周面に軸線方向に沿う多数の細溝が形成されたいわゆるグルーブ管を使用してもよい。これらの細溝は、ウイック4として機能するものであり、グルーブ管をコンテナ3として使用することにより、作動流体とコンテナ3との接触面積を拡大させることができる。
In addition, in the example mentioned above, you may use what is called a groove pipe by which many fine grooves along the axial direction were formed in the internal peripheral surface of the pipe used as the
つぎにこの発明の実施例を比較例と併せて説明する。 Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples.
(実施例1)
素材コイルから繰り出した直径0.05mmの銅の細線1の少なくとも一本あるいは多数本を他の多数本に対して交差させるとともに束ねてウイック4を構成し、そのウイック4を、内周面に軸線方向に沿った複数の細溝が形成されているコンテナ3として肉厚0.3mm、外径4.0mmの銅パイプの内部に上述した方法で挿入し、かつ焼結により固定して丸パイプ型のヒートパイプを作製した。図4に示すように、そのヒートパイプを軸方向の中央部分において90°に屈曲させた後に、上述したように圧潰して扁平型ヒートパイプ5とした。これらの加工後の各部のサイズは、扁平型ヒートパイプ5の全長は160mmであり、厚さは2.0mmであり、コンテナ3の幅は8.7mmであり、屈曲させた部分を挟んで一方の長さが57.0mmであり、他方の長さが62.0mmであった。また、湾曲させたパイプの屈曲半径(R)は18mmであり、作動流体には水を用いた。なお、ウイック4は扁平化したコンテナ3の幅方向での中央部に配置させた。
Example 1
A
(比較例1)
ウイック4に粒径が80μmから200μmの範囲の銅粉末を焼結させた焼結ウイック4を使用した以外は、上記の実施例1と同様にして扁平型ヒートパイプ5を作製した。
(Comparative Example 1)
A
(比較例2)
多数の銅製の細線を上記の実施例1に示したように束ねた後に、その細線束をその中心軸線を中心にして撚ることにより実施例1に比較して細線束を強く結束させたウイックを構成した。そしてそのウイックをコンテナの内部に挿入し、上記の実施例1と同様にして丸パイプ型のヒートパイプを形成した。その後、上記の実施例1と同様にしてコンテナの半径方向にそのまま押し潰して扁平型ヒートパイプとした。特に詳細は図示しないが、この比較例2の扁平型ヒートパイプは、扁平形状のコンテナにおける幅方向の中央部にウイックが配置されており、そのウイックはコンテナのいわゆる上下両面に接触してこれらの面で挟み付けられ、かつこれらの面に焼結により全長に亘って固定されている。その他の構成は上記の実施例1と同様とした。
(Comparative Example 2)
A wick in which a large number of thin copper wires are bundled as shown in the first embodiment, and then the thin wire bundle is twisted around the central axis, thereby binding the thin wire bundle more strongly than in the first embodiment. Configured. The wick was inserted into the container, and a round pipe type heat pipe was formed in the same manner as in Example 1 above. Then, it was crushed as it was in the radial direction of the container in the same manner as in Example 1 to obtain a flat heat pipe. Although not shown in detail, the flat heat pipe of Comparative Example 2 has a wick disposed at the center in the width direction of the flat container. It is sandwiched between the surfaces, and is fixed to these surfaces over the entire length by sintering. Other configurations were the same as those in the first embodiment.
(試験方法1)
図5の(a)に示すように、電気ヒータ7の表面(15mm×15mm)に試験対象とする扁平型ヒートパイプ5の一方の端部を接触させて蒸発部とし、そのヒートパイプ5の他方の端部を、アルミニウム製の放熱板8(50mm×50mm×1.5mm)の上面に接触させて凝縮部とした。放熱板8の下面には断熱板(図示せず)を接触させて配置した。図5の(b)に、図5の(a)に示す構成の上面図を示してあり、図5の(c)に、図の5(a)に示す構成の側面図を示してある。室温下で電気ヒータ7に通電することによりヒートパイプ5の蒸発部を加熱し、その電力量すなわち入熱量Q(W)と、電気ヒータ7とヒートパイプ5との接触点の温度Thと、ヒートパイプ5の蒸発部の表面温度Teと、ヒートパイプ5の凝縮部の表面温度Tcと、ヒートパイプ5の中央部分の表面温度Taとを測定した。この測定は、入熱量に対して各測定点における温度が一定となってから開始し、入熱量を徐々に増大させることにより行った。温度測定にはK型熱電温度計を使用した。そして、これらの測定データから各ヒートパイプについての熱抵抗(℃/W)といわゆるドライアウトが生じる最大入熱量(最大熱輸送量)QMAX(W)とを求めた。その結果を表1に示してある。なお、熱抵抗Rは(R=(Th−Tc)/Q)として求めた。ドライアウトが生じる入熱量は、入熱量Qを増大させた場合に熱抵抗Rが急増する入熱量である。
(Test method 1)
As shown in FIG. 5A, one end of the
表1に示す結果から以下のように評価することができる。この発明に係る扁平型ヒートパイプ5(実施例1)の最大入熱量QMAX(W)が42Wとなり、比較例1の最大熱輸送量QMAX(W)が37Wとなり、比較例2の最大熱輸送量QMAX(W)が34Wとなった。これらの結果から、この発明に係るウイック4を使用した実施例1の最大熱輸送量が焼結ウイックを使用した比較例1よりも5W程度高く、細線束を強く撚って形成した比較例2よりも8W程度高いことが認められた。また、実施例1の熱抵抗が0.55℃/Wとなり、比較例1の熱抵抗が0.57℃/Wとなり、比較例2の熱抵抗が0.84℃/Wとなった。これらの結果から、実施例1の熱抵抗が比較例1よりも0.02℃/W程度低く、比較例2よりも0.29℃/W程度低いことが認められた。したがって、この発明に係る扁平型ヒートパイプ5(実施例1)は、優れた熱輸送特性を示すことが認められた。
The results shown in Table 1 can be evaluated as follows. The maximum heat input Q MAX (W) of the flat heat pipe 5 (Example 1) according to the present invention is 42 W, the maximum heat transport amount Q MAX (W) of Comparative Example 1 is 37 W, and the maximum heat of Comparative Example 2 is The transport amount Q MAX (W) was 34 W. From these results, the maximum heat transport amount of Example 1 using the
(試験方法2)
図6の(a)に示すように、第一電気ヒータ9の表面(20mm×10mm)に試験対象とする扁平型ヒートパイプ5の一方の端部を接触させて第一蒸発部とし、そのヒートパイプ5の他方の端部を、アルミニウム製の放熱板10(50mm×50mm×1.5mm)の上面に接触させて凝縮部とした。また、ヒートパイプ5の蒸発部と凝縮部との間に第二電気ヒータ11の表面(10mm×10mm)を接触させて第二蒸発部とした。なお、第一電気ヒータ9と第二電気ヒータ11との間の距離は、50mmとした。放熱板10には直流電流型のブロワーファン(50×50mm)12取り付けて送風させた。図6の(b)に、図6の(a)に示す構成の側面図を示してある。具体的には、室温下で第一電気ヒータ9に通電することにより第一蒸発部を25Wの熱量によって加熱し、第二電気ヒータ11に通電することにより第二蒸発部を12Wの熱量で加熱した。また、ブロワーファン12に4Vの直流電圧を印加することにより放熱板10に向けて送風させた。そして、その電力量すなわち入熱量Q(W)と、第一電気ヒータ9とヒートパイプ5との接触点の温度Th1と、第二電気ヒータ11とヒートパイプ5との接触点の温度Th2と、ヒートパイプ5の凝縮部の表面温度Tcとをそれぞれ測定した。その結果を表2に示してある。なお、この測定は、上述した試験方法1と同様に、入熱量に対して各測定点における温度が一定となってから開始し、各測定点の温度測定にはK型熱電温度計を使用した。
(Test method 2)
As shown in FIG. 6 (a), one end of the
表2に示す結果から以下のように評価することができる。この発明に係る扁平型ヒートパイプ5(実施例1)におけるTh1の温度は61.4℃となり、Th2の温度は60.4℃となった。これに対して、焼結ウイックを使用した扁平型ヒートパイプ(比較例1)におけるTh1の温度は64.9℃となり、Th2の温度は61.4℃となった。細線束が撚られているウイックを使用した扁平型ヒートパイプ(比較例2)におけるTh1の温度は69.6℃となり、Th2の温度は61.4℃となった。これらの結果から、この発明に係る扁平型ヒートパイプ5(実施例1)は、優れた熱輸送特性を示すことが認められた。 The results shown in Table 2 can be evaluated as follows. In the flat heat pipe 5 (Example 1) according to the present invention, the temperature of Th1 was 61.4 ° C., and the temperature of Th2 was 60.4 ° C. On the other hand, the temperature of Th1 in the flat heat pipe using the sintered wick (Comparative Example 1) was 64.9 ° C, and the temperature of Th2 was 61.4 ° C. The temperature of Th1 in the flat heat pipe (Comparative Example 2) using the wick in which the thin wire bundle is twisted was 69.6 ° C., and the temperature of Th2 was 61.4 ° C. From these results, it was recognized that the flat heat pipe 5 (Example 1) according to the present invention exhibits excellent heat transport characteristics.
したがって、この発明に係るウイック4を使用した扁平型ヒートパイプ5は、比較例1および比較例2よりも高い最大熱輸送量を示し、また、熱抵抗は低い値を示し、優れた熱輸送能力を有するものであることが確認された。また、この発明に係るウイック4を使用した扁平型ヒートパイプ5は、厚さが2.0mm程度に薄く、そのため、小型の電子機器に対する搭載性が優れている。
Therefore, the
1…細線、 2…細線束、 3…コンテナ、 4…ウイック、 5・・・扁平型ヒートパイプ、 6…蒸気流路。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
扁平型に形成されかつ前記作動流体が封入されたコンテナと、
多数本の細線を束ねたウイックとを備え、
前記ウイックが前記コンテナの長手方向の全長に亘って前記コンテナの内部における一方の平坦面に、山なりに盛り上がった状態で焼結により固定され、
その一方の平坦面に固定された前記ウイックと前記コンテナの内部における他方の平坦面との間を前記蒸発した作動流体が流動するように構成されている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプ。 In a flat heat pipe that transports heat by a working fluid that is heated to evaporate and radiates and condenses,
A container formed in a flat shape and filled with the working fluid;
With a wick that bundles many thin wires,
The wick is fixed to the one flat surface inside the container over the entire length in the longitudinal direction of the container by sintering in a state of rising in a mountain,
A flat type heat pipe, wherein the evaporated working fluid flows between the wick fixed to one flat surface and the other flat surface inside the container.
多数本の細線を束ねてウイックを形成するウイック形成工程と、
その後に、前記ウイックをパイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置し、その状態で焼結することにより前記ウイックを前記パイプの全長に亘ってその内壁面に固定する焼結工程と、
その後に、前記ウイックが固定された内壁面が平坦面になるように前記パイプを押しつぶして前記パイプを扁平化させる扁平化工程とを備えている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法。 In a manufacturing method of a flat heat pipe that transports heat by a working fluid that is heated and evaporated and radiates and condenses,
A wick forming step of bundling a large number of thin wires to form a wick;
Thereafter, the wick is placed in contact with and biased to the inner wall surface over the entire length of the pipe, and the wick is fixed to the inner wall surface over the entire length of the pipe by sintering in that state. The ligation process;
And a flattening step for flattening the pipe by crushing the pipe so that the inner wall surface to which the wick is fixed becomes a flat surface.
前記パイプの内部に前記ウイックとともに前記スペーサーを挿入している状態で焼成することにより前記内壁面に前記ウイックを固定した後に、前記スペーサーのみを前記パイプから引き抜く工程とを含むことを特徴とする請求項7に記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。 In the sintering step, the wick and the inner wall surface of the pipe are extended over the entire length of the pipe by inserting both the wick and a cylindrical spacer having a holding portion for holding the wick into the pipe. An arrangement step of placing and contacting with a bias,
And a step of pulling out only the spacer from the pipe after fixing the wick to the inner wall surface by firing in a state where the spacer is inserted together with the wick inside the pipe. Item 8. A method for producing a flat heat pipe according to Item 7.
前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする請求項7ないし11のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。
The method for manufacturing a flat heat pipe according to any one of claims 7 to 11, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber.
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