JP3173270U

JP3173270U - ヒートパイプ

Info

Publication number: JP3173270U
Application number: JP2011006713U
Authority: JP
Inventors: 志蓬陳
Original assignee: 奇▲こう▼科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2021-11-14

Abstract

【課題】熱伝導効率効果を高めて高い放熱効果を得るヒートパイプを提供する。
【解決手段】ヒートパイプは、内部に第１のチャンバ１０１を形成して作動流体２を流動する第１のチューブ１０と、第１のチャンバ１０１の内側に設け、内部に第２のチャンバ２０１を形成すると共にその外壁面に第１の毛細管構造体２０２を具える第２のチューブ２０とから構成される。また、第１のチューブ１０は、その一端の熱源に接触された蒸発端１１と、他端に設けられた凝縮端１２とを有し、第１の毛細管構造体２０２は、焼結粉末体、複数の溝部又はメッシュ体からなり、作動流体２は、純水、冷媒又はアセトンであって、蒸発端１１で熱源からの熱伝導によって蒸発気化した作動流体は第２のチャンバーを経由して他端側の放熱器に接した凝縮端１２で冷却凝縮されて液体に相変化し、第１の毛細管構造体２０２を伝って蒸発端に還流する。
【選択図】図１

Description

本考案は、ヒートパイプに関し、特に、複数のチャンバにより気体と液体との作動流体にそれぞれ分離して流動させ、熱伝導効率を向上させるヒートパイプに関する。

科学技術の継続的な発展に伴い、電子デバイスの速度及び全体の性能は常に向上し続けている。電子デバイスの作動速度及び全体の性能の向上により、電子製品から発生される排熱量は徐々に増えており、従来の放熱装置のなかでも、簡素で非常に有効な放熱装置として利用されているヒートパイプは、潜熱を利用して大量の熱エネルギを伝導させて温度分布を均一にすることが可能であり、簡素な構造を有し、小型、軽量である上、外から作用力を加える必要がなく、長寿命、多用途などの特長を有するため、様々な放熱に広く利用されている。

ヒートパイプは、蒸発部及び凝縮部を有し、真空のチャンバが内部に設けられている。チャンバ内には作動流体が充填されているが、チャンバ内が真空状態であるため、作動流体の沸点が低く、作動流体の液体、気体間の相変化の潜熱を利用して熱伝導を行う。蒸発部において、作動流体が潜熱を蒸発させることにより熱源から大量の熱を奪い、真空化されたチャンバ内に蒸気を充満させ、凝縮部で液体を凝縮させて熱を放出させる。液体状の作動流体は、チャンバ内部の毛細管構造体の毛細管力により、蒸発部へ還流されて相変化の循環を行う。このように気体・液体循環を連続して行い、効果的に熱源の熱を他の場所まで伝導して熱交換を行う。

しかし、従来のヒートパイプは単一のチャンバ及び単一の毛細管構造体を利用するものがほとんどであるため、熱伝導の効果が限定的であり、内部の気体状及び液体状の作動流体を同一の密封チャンバ内で混合させるため、還流した液体により蒸気の流動が妨げられ、熱伝導効率が下がるため理想的でない。上述したことから分かるように、従来技術は以下（１）及び（２）の欠点を有する。
（１）熱伝導効率が低い。
（２）作動流体の気液循環効率が好ましくない。

特開２００９−１３９０８３号公報

本考案の目的は、熱伝導効率効果を高め、高い放熱効果を得るヒートパイプを提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案の第１の形態によれば、第１のチャンバ及び作動流体を含む第１のチューブと、前記第１のチャンバの内側に設けられるとともに、第２のチャンバを含む第２のチューブと、前記第２のチューブの外側に設けられた第１の毛細管構造体と、を備えることを特徴とするヒートパイプが提供される。

また、前記第１のチャンバは、第２の毛細管構造体を有することが好ましい。

また、前記第１のチューブは、少なくとも１つの熱源に接触されるとともに一端に設けられた蒸発端と、他端に設けられた凝縮端と、を有することが好ましい。

また、前記第１の毛細管構造体は、焼結粉末体、複数の溝部又はメッシュ体であることが好ましい。

また、前記第２の毛細管構造体は、焼結粉末体、複数の溝部、メッシュ体又はめっき膜であることが好ましい。

また、前記作動流体は、純水、冷媒又はアセトンであることが好ましい。

また、前記第１のチューブの両端にそれぞれ設けられるとともに、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバにそれぞれ連通した第１の領域及び第２の領域をさらに備えることが好ましい。

本考案のヒートパイプは、作動流体を液相と気相とにそれぞれ分離して循環伝導させ、熱伝導性能を高めることができる。

本考案の第１実施形態によるヒートパイプを示す長手方向の断面図である。本考案の第１実施形態によるヒートパイプを示す短手方向の断面図である。本考案の第１実施形態によるヒートパイプを示す断面図である。本考案の第２実施形態によるヒートパイプを示す長手方向の断面図である。本考案の第２実施形態によるヒートパイプを示す短手方向の断面図である。本考案の第２実施形態によるヒートパイプを示す断面図である。本考案の第３実施形態によるヒートパイプを示す長手方向の断面図である。本考案の第３実施形態によるヒートパイプを示す短手方向の断面図である。本考案の第３実施形態によるヒートパイプを示す断面図である。本考案の第４実施形態によるヒートパイプを示す断面図である。

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本考案の第１実施形態によるヒートパイプは、少なくとも第１のチューブ１０、第２のチューブ２０及び第１の毛細管構造体２０２から構成される。

上述の第１のチューブ１０は、第１のチャンバ１０１及び作動流体２を含む。

第２のチューブ２０は、前述の第１のチャンバ１０１の内側に設けられ、第２のチャンバ２０１を有する。

第１の毛細管構造体２０２は、第２のチューブ２０の外側に設けられている。第１実施形態の第１の毛細管構造体２０２は、焼結粉末体であるが、この態様だけに限定されるわけではなく、複数の溝部又はメッシュ体でもよい。

第１のチューブ１０は、一端に設けられた蒸発端１１と、他端に設けられた凝縮端１２と、を有する。

図３を参照する。図３に示すように、ヒートパイプにより熱伝導を行う際、蒸発端１１が熱源３に接触されているため、熱源３の熱が第１のチューブ１０の作動流体２へ伝導され、第１のチューブ１０の作動流体２が蒸発して液相から気相へ相変化し、蒸発端１１から放熱器５を有する凝縮端１２の端部へ大量の熱が伝導される。第２のチャンバ２０１に入った気相の作動流体２１は、蒸発端１１の反対側に設けられた凝縮端１２に向かって流動すると、凝縮されて液相に相変化し、液相の作動流体２２が第２のチューブ２０の外側に設けられた第１の毛細管構造体２０２により蒸発端１１に還流し、作動流体２が液相と気相とに分離されて循環し続ける。

上述したことから分かるように、本考案のヒートパイプは熱伝導効率を大幅に高めることができる。

（第２実施形態）
図４及び図５を参照する。図４及び図５に示すように、本考案の第２実施形態によるヒートパイプは、少なくとも第１のチューブ１０、第２のチューブ２０及び第２の毛細管構造体１０２から構成される。上述の第１のチューブ１０は、第１のチャンバ１０１及び作動流体２を含む。第１のチャンバ１０１には、第２の毛細管構造体１０２が設けられている。第２実施形態の第２の毛細管構造体１０２は、溝部であるが、この態様だけに限定されるわけではなく、例えば、焼結粉末体、メッシュ体又はめっき膜でもよい。

第２のチューブ２０は、第１のチャンバ１０１の内側に設けられ、第２のチャンバ２０１を有する。第１のチューブ１０は、一端に設けられた蒸発端１１と、他端に設けられた凝縮端１２と、を有する。

図６を参照する。図６に示すように、ヒートパイプにより熱伝導を行う際、蒸発端１１が熱源３に接触されているため、熱源３からの熱を第１のチューブ１０の作動流体２へ伝導し、第１のチューブ１０の作動流体２が蒸発により液相から気相へ相変化し、蒸発端１１から放熱器５を有する凝縮端１２の端部へ大量の熱が伝導される。第２のチャンバ２０１へ入った気相の作動流体２１が蒸発端１１とは反対側に設けられた凝縮端１２に向かって流動し、気相の作動流体２１が凝縮端１２へ流動した後、凝縮により液相に相変化し、液相の作動流体２２が、第１のチャンバ１０１に設けられた第２の毛細管構造体１０２により、蒸発端１１へ液相の作動流体２２を還流させ、作動流体２が液相と気相とに分離されて循環し続ける。

（第３実施形態）
図７及び図８を参照する。図７及び図８に示すように、本考案の第３実施形態によるヒートパイプは、第１実施形態及び第２実施形態と同じ構造については繰り返して述べず、以下異なる点のみについて説明する。第１のチューブ１０及び第２のチューブ２０は、第１の毛細管構造体２０２及び第２の毛細管構造体１０２をそれぞれ有する。第１の毛細管構造体２０２は、第２のチューブ２０の外側に設けられる。第２の毛細管構造体１０２は、第１のチャンバ１０１の内側に設けられる。第３実施形態の第１の毛細管構造体２０２及び第２の毛細管構造体１０２は、複数の溝部であるが、この態様だけに限定されるわけではなく、例えば、焼結粉末体又はメッシュ体でもよい。

図９を参照する。図９に示すように、ヒートパイプにより熱伝導を行う際、蒸発端１１が熱源３に接触されているため、熱源３からの熱を第１のチューブ１０の作動流体２へ伝導し、第１のチューブ１０の作動流体２が蒸発により液相から気相へ相変化し、蒸発端１１から放熱器５を有する凝縮端１２の端部へ大量の熱が伝導される。第２のチャンバ２０１へ入った気相の作動流体２１が、蒸発端１１とは反対側に設けられた凝縮端１２に向かって流動すると、凝縮により液相に相変化し、液相の作動流体２２が第１のチャンバ１０１の内側に設けられた第２の毛細管構造体１０２と、第２のチューブ２０の外側に設けられた第１の毛細管構造体２０２とにより蒸発端１１に還流され、作動流体２が液相と気相とに分離されて循環し続ける。この構成により、本考案のヒートパイプは熱伝導効率を大幅に高めることができる。

前述の作動流体２は、純水、冷媒又はアセトンでもよい。

（第４実施形態）
図１０を参照する。図１０に示すように、本考案の第４実施形態によるヒートパイプは、第１実施形態及び第２実施形態と同じ構造については繰り返して述べず、以下異なる点に関してのみ説明する。
第４実施形態のヒートパイプは、第１の領域４１及び第２の領域４２を有する。第１のチューブ１０は、一端に設けられた第１の領域４１と、他端に設けられた第２の領域４２と、を有する。第１の領域４１は、第１のチャンバ１０１と連通され、第２の領域４２は、第２のチャンバ２０１と連通される。蒸発端１１を熱源３に接触させて熱伝導を行う際、蒸発により作動流体２が液相から気相へ相変化し、蒸発端１１から放熱器５を有する凝縮端１２の端部へ大量の熱が伝導される。第２のチャンバ２０１へ入った気相の作動流体２１が蒸発端１１とは反対側に設けられた凝縮端１２に向かって流動すると、気相の作動流体２が凝縮端１２により凝縮されて液相に相変化し、液相の作動流体２２が、第２のチューブ２０の外側に設けられた第１の毛細管構造体２０２又は第１のチャンバ１０１の第２の毛細管構造体１０２、又は第１の毛細管構造体２０２及び第２の毛細管構造体１０２を有するヒートパイプにより、液相の作動流体２２を蒸発端１１へ還流し、作動流体２が液相と気相とに分離されて循環し続ける。

上述したことから分かるように、本考案のヒートパイプは以下（１）及び（２）の長所を有する。
（１）熱伝導効率が高い。
（２）作動流体の気液循環効率が高い。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

２作動流体
３熱源
５放熱器
１０第１のチューブ
１１蒸発端
１２凝縮端
２０第２のチューブ
２１気相の作動流体
２２液相の作動流体
４１第１の領域
４２第２の領域
１０１第１のチャンバ
１０２第２の毛細管構造体
２０１第２のチャンバ
２０２第１の毛細管構造体

Claims

内部に第１のチャンバを形成して作動流体を流動させる第１のチューブと、
前記第１のチャンバの内部に配置されて、その内部に第２のチャンバを形成する第２のチューブと、
前記第２のチューブの外側に設けられた第１の毛細管構造体と、を備えることを特徴とするヒートパイプ。
前記第１のチャンバは、内側面に第２の毛細管構造体を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
前記第１のチューブは、一端を少なくとも１つの熱源に接触させる蒸発端とし、他端を凝縮端とした、ことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
前記第１の毛細管構造体は、焼結粉末体、複数の溝部又はメッシュ体であることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
前記第２の毛細管構造体は、焼結粉末体、複数の溝部、メッシュ体又はめっき膜であることを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ。
前記作動流体は、純水、冷媒又はアセトンであることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
前記第１のチューブの両端にそれぞれ設けられるとともに、前記第１のチャンバ及び前記第２のチャンバにそれぞれ連通した第１の領域及び第２の領域をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。