JP3169587U - Loop heat pipe structure - Google Patents
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Abstract
【課題】熱漏洩現象がループヒートパイプの放熱性能に影響することを防止する、ループヒートパイプ構造体を提供する。【解決手段】本ループヒートパイプ構造体は、パイプ11、チャンバ12、第1毛細層、第2毛細層、複数の溝部13を含み、前記パイプが前記チャンバに連通され、前記チャンバが第1チャンバ室と第2チャンバ室及び作動流体と底部を備え、前記第1毛細層、第2毛細層が底部に重ねて設置され、前記溝部が前記第1毛細層と前記底部のいずれかを選択して設置され、上述の第1毛細層、第2毛細層により前記チャンバ内で高すぎる蒸気圧の発生を防ぎ、ループヒートパイプ全体の放熱効率を向上する。【選択図】図2Provided is a loop heat pipe structure that prevents a heat leakage phenomenon from affecting the heat dissipation performance of the loop heat pipe. The loop heat pipe structure includes a pipe, a chamber, a first capillary layer, a second capillary layer, and a plurality of grooves. The pipe communicates with the chamber, and the chamber is a first chamber. A chamber, a second chamber, a working fluid, and a bottom, wherein the first capillary layer and the second capillary layer are placed on the bottom, and the groove selects either the first capillary layer or the bottom. The first capillary layer and the second capillary layer that are installed prevent the generation of vapor pressure that is too high in the chamber and improves the heat dissipation efficiency of the entire loop heat pipe. [Selection] Figure 2
Description
本考案はループヒートパイプに関し、特に、チャンバ内に複数の異なる熱伝導係数と浸透率の毛細管構造層を重ねて設置し、チャンバ中で発生する高すぎる蒸気圧を回避してループヒートパイプ全体の放熱効率を向上する、ループヒートパイプ構造体に関する。 The present invention relates to a loop heat pipe, and in particular, a plurality of capillary layers having different heat transfer coefficients and permeability are installed in the chamber to avoid excessively high vapor pressure generated in the chamber and The present invention relates to a loop heat pipe structure that improves heat dissipation efficiency.
半導体技術の進歩に伴い、集積回路(IC)がすでに大量にパーソナルコンピュータやノートブックコンピュータ、ネットワークサーバ等の電子機器のチップ中に使用されている。しかしながら、集積回路の処理速度と機能が顕著に向上され、集積回路が生み出す廃熱も顕著に増加しており、効果的にこの廃熱を排除できないと電子機器の失効を引き起こしやすくなる。このため、各種の放熱方式が提示されており、迅速に集積回路が発生する廃熱を排除して、電子機器失効の事態発生を回避している。 With the advance of semiconductor technology, a large number of integrated circuits (ICs) are already used in chips of electronic devices such as personal computers, notebook computers, and network servers. However, the processing speed and function of the integrated circuit are remarkably improved, and the waste heat generated by the integrated circuit is remarkably increased. If this waste heat cannot be effectively eliminated, the electronic device is liable to expire. For this reason, various heat dissipation methods have been proposed, and waste heat generated by the integrated circuit is quickly eliminated to avoid the occurrence of electronic device expiration.
従来のループヒートパイプ (Loop Heat Pipe、LHP)の設計は、リザーバまたは補償室(reservoir/compensation chamber)を備え、そこに適量の作動流体(fluid)を貯蔵し、蒸発器(evaporator)が適当な流体の補充によって作動流体の密度の変化により生じる体積の変化を許容できるようにすると共に、さらに気体(gas)や気泡(bubble)を濾過し、その干渉や破壊を受けないようにしている。 A conventional loop heat pipe (LHP) design includes a reservoir / compensation chamber in which an appropriate amount of working fluid (fluid) is stored and an evaporator is suitable. A change in volume caused by a change in the density of the working fluid can be allowed by replenishing the fluid, and further, gas and bubbles are filtered so as not to be interfered or destroyed.
ループヒートパイプ (Loop Heat Pipe、LHP)には多くの利点があるが、従来のループヒートパイプは円柱型構造の蒸発器を採用しており、ループヒートパイプの蒸発器に比較的大きな空間が必要であり、同時にその円柱の外側表面が円弧面であるため、直接熱源に接触させることができない。これに鑑みて、別の平板型ループヒートパイプが開発されており、かつ単一種類の毛細管構造をウィック(Wick)構造として採用しているが、この単一種類の毛細管構造をウィック(Wick)とする構造は、加熱蒸発器の熱を非常に容易に補償室(reservoir/compensation chamber)中に進入させるため、重大な熱漏洩現象が生じる。この重大な熱漏洩を防止するためには熱伝導係数が低い毛細管構造をウィック(Wick)構造に採用しなければならず、そうすると蒸発器に非常に大きな局部的熱抵抗が発生し、高熱伝導の単層毛細管構造をウィック(Wick)構造として採用すると、平板型ループヒートパイプの初期起動が非常に困難になり、起動仕事率閾値が過大になって、一部特殊な作業状況下では起動できなくなることさえある。 Loop Heat Pipe (LHP) has many advantages, but the conventional loop heat pipe uses a cylindrical evaporator, and requires a relatively large space for the loop heat pipe evaporator At the same time, since the outer surface of the cylinder is a circular arc surface, it cannot be brought into direct contact with the heat source. In view of this, another flat loop heat pipe has been developed, and a single type of capillary structure is adopted as the wick structure, but this single type of capillary structure is used as the wick (Wick). In this structure, the heat of the heating evaporator is made to enter the compensation chamber very easily, so that a serious heat leakage phenomenon occurs. In order to prevent this serious heat leakage, a capillary structure having a low heat conduction coefficient must be adopted in the Wick structure, which causes a very large local thermal resistance in the evaporator, and a high heat conductivity. If a single-layer capillary structure is adopted as the Wick structure, the initial startup of the flat loop heat pipe becomes very difficult, the startup power threshold becomes excessive, and it cannot be started under some special work conditions. There is even a thing.
このほか、従来の平板型ループヒートパイプハウジング材料は一般に底板と同じ材質であって、蒸発器の底板は高い熱伝導性を追求しており、さらにこの平板型ループヒートパイプ構造体の特殊性のために、蒸発器の底板が熱を受けると、底板以外のその他壁面を通した熱伝導で補償室(reservoir/compensation chamber)内部の作動流体が加熱される問題が非常に重大であり、その部分の熱が蒸発器内部のウィック(Wick)構造を通して発生する熱漏洩現象に相当することまであり、上述の二種類の状況の総合作用下で平板型ループヒートパイプの熱性能が非常に悪くなり、平板型ループヒートパイプの利点を発揮することが全くできなくなることがある。 In addition, the conventional flat plate loop heat pipe housing material is generally the same material as the bottom plate, and the bottom plate of the evaporator pursues high thermal conductivity. Therefore, when the bottom plate of the evaporator receives heat, the problem that the working fluid inside the compensation chamber is heated by heat conduction through the other wall surface other than the bottom plate is very serious. The heat performance of the flat loop heat pipe becomes very poor under the combined action of the above two situations, and the heat leakage phenomenon is equivalent to the heat leakage phenomenon that occurs through the wick structure inside the evaporator. The advantages of the flat loop heat pipe may not be exhibited at all.
本考案の主な目的は、熱漏洩現象がループヒートパイプの放熱性能に影響することを防止する、ループヒートパイプ構造体を提供することにある。 The main object of the present invention is to provide a loop heat pipe structure that prevents the heat leakage phenomenon from affecting the heat dissipation performance of the loop heat pipe.
上述の目的を達するため、本考案のループヒートパイプ構造体は、パイプ、チャンバ、第1毛細層、第2毛細層、複数の溝部を含み、前記パイプは第1端と第2端、及び前記第1端と第2端に連通した通路を備え、前記チャンバが第1チャンバ室と第2チャンバ室、及び作動流体と底部を備え、前記第1チャンバ室が第1連接孔を備え、前記第2チャンバ室が第2連接孔を備え、かつ前記第2チャンバ室の一側を延伸して支柱が設けられ、前記第1連接孔、第2連接孔がそれぞれ前記パイプの第1端、第2端と連接され、前記第1毛細層が前記チャンバの底部に設置され、前記第2毛細層が前記第1毛細層の上方を被覆し、前記溝部が前記底部と前記第1毛細層のいずれか1つを選択して設けられる。 To achieve the above object, a loop heat pipe structure of the present invention includes a pipe, a chamber, a first capillary layer, a second capillary layer, and a plurality of grooves, wherein the pipe has a first end and a second end, and A passage communicating with the first end and the second end, wherein the chamber includes a first chamber chamber and a second chamber chamber, a working fluid and a bottom, and the first chamber chamber includes a first connecting hole; The two-chamber chamber is provided with a second connecting hole, and a column is provided by extending one side of the second chamber chamber. The first connecting hole and the second connecting hole are respectively the first end and the second end of the pipe. Connected to the end, the first capillary layer is placed on the bottom of the chamber, the second capillary layer covers the first capillary layer, and the groove is either the bottom or the first capillary layer. One is selected and provided.
前記第1毛細層は、ループヒートパイプ構造体の動作時に必要な十分な毛細管力を提供し、作動流体が前記第1毛細層を流れるときの圧力損失を抑える。第2毛細層は、ループヒートパイプ構造体中に熱を封じ込める働きを効果的に担い、第1毛細層からの熱漏洩が第2チャンバ室内の作動流体を非常に高い温度まで加熱して高温の気液二相の平衡を生じ、第2チャンバ室内で高すぎる飽和蒸気圧を発生して、前記蒸気圧力がパイプ内の液体を第2チャンバ室内に回流させることを阻止することがないようを効果的に防止する。前記ループヒートパイプ構造体により、前記チャンバ内で高すぎる蒸気圧の発生を回避し、ループヒートパイプ全体の放熱効率を高めることができる。 The first capillary layer provides sufficient capillary force necessary for operation of the loop heat pipe structure, and suppresses pressure loss when the working fluid flows through the first capillary layer. The second capillary layer effectively serves to contain heat in the loop heat pipe structure, and heat leakage from the first capillary layer heats the working fluid in the second chamber chamber to a very high temperature and The effect of preventing the vapor pressure from preventing the liquid in the pipe from circulating in the second chamber chamber by generating a vapor-liquid two-phase equilibrium and generating a saturated vapor pressure that is too high in the second chamber chamber. Prevent it. With the loop heat pipe structure, it is possible to avoid generation of a vapor pressure that is too high in the chamber and to increase the heat dissipation efficiency of the entire loop heat pipe.
本考案の上述の目的及びその構造と機能上の特性について、図面に示す最良の実施例に基づいて説明する。 The above-mentioned object of the present invention and its structural and functional characteristics will be described based on the best embodiment shown in the drawings.
図1、図2、図3に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例1の立体分解図及び組立透視図及びA−A線での断面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、本考案のループヒートパイプ構造体1は、パイプ11、チャンバ12、第1毛細層121、第2毛細層122、複数の溝部13を含む。
1, 2, and 3 show a three-dimensional exploded view, an assembled perspective view, and a cross-sectional view taken along line AA of the first embodiment of the loop heat pipe structure of the present invention. As shown in these drawings, the loop heat pipe structure 1 of the present invention includes a
前記パイプ11は第1端111と第2端112、及び前記第1端111、第2端112に連通された通路113を備えている。
The
前記チャンバ12は第1チャンバ室123と第2チャンバ室124、及び作動流体2と底部125を備え、前記第1チャンバ室123は第1連接孔1231を、前記第2チャンバ室124は第2連接孔1241を備えており、かつ前記第2チャンバ室124の一側を延伸して支柱1242が設けられ、前記第1連接孔1231、第2連接孔1241がそれぞれ前記パイプ11の第1端111、第2端112と連接される。
The
前記第1毛細層121は前記底部125上方に設置される。
The first
前記第2毛細層122は前記第1毛細層121上方を被覆して設けられ、前記溝部13が前記第1毛細層121と前記底部125のいずれかを選択して設けられる。本実施例の溝部13は前記底部125に設けたものとして説明しているが、これに限定されず、前記溝部13は前記第1毛細層121の一側に設置してもよい(図3aに示す通り)。
The second
前記第1毛細層121、第2毛細層122は焼結粉末体、メッシュ体、炭素繊維、石墨のいずれかを選択することができ、本実施例は焼結粉末体として説明するがこれに限定されない。
As the first
前記第2毛細層122の浸透率は前記第1毛細層121より大きく、且つ前記第2毛細層122の熱伝導係数は前記第1毛細層121より低い。
The permeability of the second
前記チャンバ12はさらに作動パイプ126を備え、前記作動パイプ126は前記第1チャンバ室123と第2チャンバ室124のいずれかを選択して相互に連通され、本実施例は第2チャンバ室124と連通させているが、これに限定されない。前記ループヒートパイプ構造体1を製造するとき、前記作動パイプ126を通して前記チャンバ12に対し真空ポンプ操作と作動流体2注入等の作業を行うことができ、最後に前記作動パイプ126の開放されている一端に対して封鎖を行う。
The
図4、図5に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例2の立体分解図とB−B線での断面図を示す。これらの図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例1と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例1の異なる箇所は、本実施例の前記チャンバ12がさらにカバー体12aと底板12bを含み、前記カバー体12aと前記底板12bが対応して閉じ合わされ、前記第1チャンバ室123、第2チャンバ室124を形成している点であり、前記第1毛細層121、第2毛細層122は前記底板12b上に設置され、前記溝部13は前記第1毛細層121と前記底板12bのいずれかを選択して設けることができ、本実施例は前記溝部13を前記底板12b上に設置したものとして説明するが、これに限定されず、前記溝部13は前記第1毛細層121の一側に設置してもよい(図5に示すとおり)。
4 and 5 show a three-dimensional exploded view and a sectional view taken along line BB of Example 2 of the loop heat pipe structure of the present invention. As shown in these drawings, since the partial structure of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here, but the differences between the present embodiment and the first embodiment are different from those of the first embodiment. The
前記カバー体12aと前記底板12bは異種材質と同種材質のいずれかとすることができ、本実施例では異種材質として説明するが、これに限定されない。前記カバー体12aの材質はステンレス、カーボンスチール、高分子材料のいずれかとすることができ、本実施例では前記作動流体2と相容性のあるステンレス材質などの低熱伝導材質を選択したとして説明するが、これに限定されず、前記底板12bは銅材質などの熱伝導性の高い金属材質を選択したとして説明する。
The
図6に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例3の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例1と同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施例と前記実施例1の異なる箇所は、本実施例のパイプ11が複数の放熱フィン3を貫通している点である。
FIG. 6 shows a three-dimensional assembly diagram of Example 3 of the loop heat pipe structure of the present invention. As shown in this figure, the partial structure of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the
図7に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例4の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例1と同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施例と前記実施例1の異なる箇所は、本実施例のパイプ11に凝縮装置4が連結されている点である。
FIG. 7 shows a three-dimensional assembly diagram of Embodiment 4 of the loop heat pipe structure of the present invention. As shown in this figure, the partial structure of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the condensing device 4 is connected to the
図8に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例5の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例1と同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施例と前記実施例1の異なる箇所は、本実施例のパイプ11に水冷装置5が連結されている点である。
FIG. 8 shows a three-dimensional assembly diagram of Embodiment 5 of the loop heat pipe structure of the present invention. As shown in this figure, the partial structure of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted here. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the water cooling device 5 is connected to the
再度図1から図6を参照する。これらの図に示すように、前記ループヒートパイプ構造体1の使用時は、前記第1毛細層121の毛細半径(有効毛細半径)が第2毛細層122の毛細半径(有効毛細半径)より小さく、且つ熱伝導係数が前記第1毛細層121より低い第2毛細層122を選択して用いることで前記チャンバ12内の第1チャンバ室123、第2チャンバ室124の熱抵抗を増加して、作動流体2が第2毛細層122を通るときの圧力損失をより小さくし、第2毛細層122に熱の閉じ込め(heat lock)効果を形成して第1毛細層121の熱が第2チャンバ室124内に進入する熱漏洩の状況が発生し、それにより第2チャンバ室124内の作動流体2が高温まで加熱され、第2チャンバ室124内に高温の気液二相の平衡が形成されて、高すぎる飽和蒸気圧を生じ、パイプ11内の液態の作動流体2が第2チャンバ室124中に戻ることが阻止されることがないよう効果的に防止する。この構造は前記ループヒートパイプ構造体1の全体が必要とする毛細管力を提供できるだけでなく、ループヒートパイプ構造体1を標準下でまたは無重力の条件下で円滑に動作させ、かつ局部的熱抵抗をより小さくすることができる。
Reference is again made to FIGS. As shown in these drawings, when the loop heat pipe structure 1 is used, the capillary radius (effective capillary radius) of the
1 ループヒートパイプ構造体
11 パイプ
111 第1端
112 第2端
113 通路
12 チャンバ
12a カバー体
12b 底板
121 第1毛細層
122 第2毛細層
123 第1チャンバ室
1231 第1連接孔
124 第2チャンバ室
1241 第2連接孔
1242 支柱
125 底部
126 作動パイプ
13 溝部
2 作動流体
3 放熱フィン
4 凝縮装置
5 水冷装置
1 loop
Claims (12)
第1端と第2端、及び前記第1端と前記第2端に連通された通路を備えたパイプと、
第1チャンバ室と第2チャンバ室、作動流体、底部を備え、前記第1チャンバ室が第1連接孔を備え、前記第2チャンバ室が第2連接孔を備え、かつ前記第2チャンバ室の一側を延伸して支柱が設けられ、前記第1連接孔、前記第2連接孔がそれぞれ前記パイプの第1端、第2端と連接されたチャンバと、
前記底部上方を被覆して設置された第1毛細層と、
前記第1毛細層の上方を被覆して設置された第2毛細層と、
前記第1毛細層と前記チャンバの底部のいずれかに設けられた複数の前記溝部と、
を含むことを特徴とする、ループヒートパイプ構造体。 A loop heat pipe structure,
A pipe having a first end and a second end, and a passage communicating with the first end and the second end;
A first chamber chamber, a second chamber chamber, a working fluid, and a bottom; the first chamber chamber includes a first connecting hole; the second chamber chamber includes a second connecting hole; and A chamber in which a column is provided extending on one side, and the first connecting hole and the second connecting hole are connected to the first end and the second end of the pipe, respectively.
A first capillary layer installed over the bottom, and
A second capillary layer installed over the first capillary layer;
A plurality of the grooves provided in any of the first capillary layer and the bottom of the chamber;
A loop heat pipe structure characterized by comprising:
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- 2011-05-26 JP JP2011002968U patent/JP3169587U/en not_active Expired - Fee Related
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