JP3173585U - 薄型ヒートパイプの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力抵抗を減らし、気液循環を向上させる効果を達成する薄型ヒートパイプの構造を提供する。
【解決手段】薄型ヒートパイプの構造１は、管体及び少なくとも一毛細構造１２を含む。該管体の蒸発端１０１及び凝縮端１０２内には、第一チャンバー１０１１及び第一チャンバーに連通する第二チャンバー１０２１をそれぞれ設置し、該第一チャンバーの空間は、第二チャンバーの空間より小さく、該毛細構造は第一、二チャンバー内に設置し、該第一、二チャンバーと共に少なくとも一通路を区分する。
【選択図】図４

Description

本考案は、薄型ヒートパイプの構造に関するもので、特に圧力抵抗を減らし、更に気液循環効率を有効に高める薄型ヒートパイプの構造に係わる。

ヒートパイプの表面上の熱伝導率は銅、アルミニウム等金属の数倍から数十倍前後で非常に優れている。そのため、冷却部品として各種の熱対策関連機器に運用されている。形状として、ヒートパイプは丸管形状のヒートパイプ、平面形状のヒートパイプに分けられる。CPU等の電子機器である被冷却部品を冷却するため、被冷却部品に簡単に設置でき、且つ幅広い接触面を得るために、平面型ヒートパイプで放熱するのが望ましい。冷却機構の小型化、省空間化によって、ヒートパイプを使用する冷却機構の状況は、更に該ヒートパイプの極薄型化の必要が求められており、そのため、業者では薄型ヒートパイプ（即ち平板式ヒートパイプ）が次々に世に送り出されている。

しかしながら、公知の薄型ヒートパイプの内部は空間が作業流体となるフローパスが設置され、空間内に作業流体を収納し、更に蒸発、凝縮等の相関変化と移動等を経て、熱が移行し、導熱効果を達成する。

また、薄型ヒートパイプは、製造に於いて、中空管体内に金属粉末を装填し、該金属粉末を焼結方式で、該中空管体内壁で毛細構造層を形成し、その後該中空管体を真空にして作業流体を装填する。最後に、封をして扁平につぶして薄型ヒートパイプの構造を成形する。

公知の薄型ヒートパイプは、薄型化の目的を達成できるが、別の問題が発生する。薄型ヒートパイプの蒸発端及び凝縮端の管径は同じで、相対して蒸発端と凝縮端内の空間の大きさも同じである。そのため、該蒸発端と凝縮端内の空間圧力差に大した差がなく、蒸発端内部の気体作業流体を凝縮端へ流して凝縮させ、液体作業流体に転換するのを迅速に行うことができない。更に液体作業流体が毛細構造から蒸発端へ戻る速度にも影響を与えるため、全体的な気液循環効果が悪くなり、且つ薄型ヒートパイプの蒸発端と凝縮端内の間の圧力抵抗問題を改善することができない。

この他、製造に於いて、薄型ヒートパイプを湾曲させる時、内部の毛細焼結体が脆化分解もしくは元設置部位からの脱離で不良品になりやすく、該薄型ヒートパイプの熱伝導効果を大幅に下げてしまう。

特開２０１１−９１３８４号公報

解決しようとする問題点は、気液循環効率が悪く、導熱効果が悪い。そのため、薄型ヒートパイプの蒸発端と凝縮端内の間の圧力抵抗問題を改善することができない点である。

上述の問題と欠点を改善するため、本考案の考案者と当該領域従事者は、研究改善をした。

本考案は、管体及び少なくとも一毛細構造を含む。該管体の蒸発端及び凝縮端内には、第一チャンバー及び第一チャンバーに連通する第二チャンバーをそれぞれ設置し、該第一チャンバーの空間は、第二チャンバーの空間より小さく、該毛細構造は第一、二チャンバー内に設置し、該第一、二チャンバーと共に少なくとも一通路を区分することを最も主要な特徴とする。
本考案は以下の特徴を有する。
（１）薄型ヒートパイプの構造において、
蒸発端及び該蒸発端から外に向けて延びる凝縮端を備え、該蒸発端及び凝縮端内には、それぞれ第一チャンバー及び一該第一チャンバーに連通する第二チャンバーを設置し、該第一、二チャンバー内には作業流体を装填し、該第一チャンバーの空間は該第二チャンバーの空間より小さい管体と、
該第一、二チャンバー内に設置し、且つ該第一、二チャンバーを少なくとも一通路によって共に区切る少なくとも一毛細構造を含むことを特徴とする薄型ヒートパイプの構造。
（２）前記第一、二チャンバーは、どちらも第一側壁、第二側壁、第三側壁及び第四側壁を設置し、該第一側壁は該第二側壁に相対し、該第三側壁は該第四側壁に相対することを特徴とする（１）記載の薄型ヒートパイプの構造。
（３）前記毛細構造は、第一側、第一側に相対する第二側、第三側及び該第三側に相対する第四側を設置し、該第二側は相対する第二側壁と相互に貼設し、該第三側と対応該第三側壁の間は第一通路で区切り、該第四側と該第四側壁に対応する間は第二通路で区切り、該第一チャンバー内の第一側壁は、対応する第一側上に貼設し、該第二チャンバー内の第一側壁は該第一側と相対する間を空隙で区切り、該空隙は該第一、二通路を連通することを特徴とする（２）記載の薄型ヒートパイプの構造。
（４）前記第一チャンバー内的該第一、二通路の空間は、該第二チャンバー内の第一、二通路と空隙が共に区切る空間より小さいことを特徴とする（３）記載の薄型ヒートパイプの構造。
（５）前記毛細構造は、網目、纖維、焼結粉末、網目と焼結粉末の組み合わせのうちの一つを選択することを特徴とする（１）記載の薄型ヒートパイプの構造。

本考案の薄型ヒートパイプの構造は、気液循環効率を向上させ、導熱効果が良く、圧力抵抗を減らす効果を備えるという利点がある。

本考案の実施例の立体指示図である。 本考案の実施例の局部断面立体指示図である。 本考案の実施例の断面側視指示図である。 本考案の実施例の断面俯瞰指示図である。 本考案の実施例のフローチャート図である。 本考案の実施例の別のフローチャート図である。

上述の問題を有効に改善するため、気液循環を向上させ、圧力抵抗を減らす薄型ヒートパイプの構造を提供することを本考案の主な目的とする。

良好な導熱効果を備えた薄型ヒートパイプの構造を提供することを本考案の次の目的とする。

気液循環を高め、圧力抵抗を減らす薄型ヒートパイプの構造成型方法を提供することを本考案の次の目的とする。

最良の導熱効果を備える薄型ヒートパイプの構造成型方法を提供することを本考案の更に次の目的とする。

上述の目的を達成するため、本考案は一種の薄型ヒートパイプの構造を提供し、管体及び少なくとも一毛細構造を含む。該管体は、蒸発端及び該蒸発端から外に向けて延びる凝縮端を備え、該蒸発端及び凝縮端の内部は、第一チャンバー及び該第一チャンバーに連通する第二チャンバーを設置し、該第一チャンバーの空間は、第二チャンバーの空間より小さい。該毛細構造は該第一、二チャンバー内に設置し、該第一、二チャンバーと共に少なくとも一通路を区分する。該凝縮端の第二チャンバーが蒸発端の第一チャンバーより大きいことによって、該蒸発端内の気体作業流体を凝縮端へ迅速に流動させ、気液循環効果を高め、更に圧力抵抗を減らす効果を達成する。

本考案は、他に一種の薄型ヒートパイプの構造成型方法を提供する。先ず、第一チャンバー及び第二チャンバーを備えた管体及び少なくとも一毛細構造を提供する。そのうち、該第一チャンバーの空間は、第二チャンバーの空間より小さく、該毛細構造を該第一、二チャンバー内へ入れると同時に、該管体に対して機械加工を施す。次に該管体の両端を封じ、同時に空気を抜き取って真空にして作業流体を充填する。本考案の方法設計によって、気液循環を高め、圧力抵抗を減らす効果を有効に達成する。

本考案は、別に種の薄型ヒートパイプの構造成型方法を提供する。先ず、第一チャンバー及び第二チャンバーを備えた管体及び少なくとも一毛細構造を提供する。そのうち、該第一チャンバーの空間は、第二チャンバーの空間より小さく、該毛細構造を該第一、二チャンバー内に入れ、次に該管体の両端を封じ、同時に空気を抜き取って真空にし、作業流体を充填する。最後に、端部を封じた管体に対して機械加工作業を行う。本考案の方法設計によって、気液循環を向上し、圧力抵抗を減らす効果を有効に達成する。

本考案の上述目的及び其構造と機能上の特性を、図式で示しながら良好な実施例を挙げて説明する。

本考案は、薄型ヒートパイプの構造である。図１、２、４に示すのは、本考案の良好な実施例の組立及び局部断面指示図である。該薄型ヒートパイプの構造１は、管体１０及び少なくとも一毛細構造１２を含む。そのうち、該管体１０は、蒸発端１０１及び該蒸発端１０１から外に向けて延びる凝縮端１０２を備え、該蒸発端１０１及び凝縮端１０２内は、それぞれ第一チャンバー１０１１及び第二チャンバー１０２１を形成し、該第一チャンバー１０１１は第二チャンバー１０２１に連通し、且つその空間は該第二チャンバー１０２１の空間より小さい。更に該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内には作業流体を充填する。前述の作業流体は、該良好な実施として純水を例としているが、それに制限されない。但し、具体的な実施時、蒸発放熱の流体は、無機化合物、アルコール類、ケトン類、液体金属、冷煤、有機化合物もしくはその混合物を作業流体としても良いことをここに明記しておく。

他に前述第一、二チャンバー１０１１、１０２１は、第一側壁１０３１、第二側壁１０３２、第三側壁１０３３及び第四側壁１０３４を共に設置し、該第一側壁１０３１は該第二側壁１０３２に相対し、該第三側壁１０３３は該第四側壁１０３４に相対する。

更に、該蒸発端１０１は発熱部品(例としてＣＰＵ、グラフィックチップ、サウスブリッジ・ノースブリッジ、実行ユニット等；図未提示)と相互に貼設し、発熱部品から発する熱源を吸収し、該蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１の液体作業流体で熱源を吸収して蒸発させ、気体作業流体に転換し、該気体作業流体が凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１上で冷やされ、液体作業流体に凝縮転換されると、該液体作業流体は、重力もしくは毛細構造１２の毛細力で蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１へ逆流して気液循環を継続し、良好な放熱効果を有効に達成する。

前述の凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１は蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１より大きいため、該凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１内の圧力抵抗が減ることで、該蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１内で転換する気体作業流体の受ける圧力抵抗が小さくなって該凝縮端１０２第二チャンバー１０２１上へ迅速に流れ、且つ相対して凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１内の液体作業流体が蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１へ逆流するスピードが速くなり、気液循環が大幅に向上し、圧力抵抗を減らす効果を達成する。

この他、本考案を実際に実施する時、前述の凝縮端１０２は、相対する放熱フィンユニット(図未提示)と相互に挿設するか、もしくは貼設する。該放熱フィンユニットが迅速に凝縮端１０２上の熱量を対外に放熱することで、気体作業流体於凝縮端１０２で凝縮して液体作業流体に転換する。

続いて図２の他に図３、４に示すとおり、前述の毛細構造１２は網目、纖維、焼結粉末、網目と焼結粉末を合わせたもののうちの一つを選択する。更に毛細構造１２は該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内に設置し、導流能力を備え、更に多くの逆流通路(channel)及び支持効果を提供し、且つ該毛細構造１２と該第一、二チャンバー１０１１、１０２１は少なくとも一通路１０５を共同で区分し、該良好な実施の毛細構造１２は該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内的中央箇所に設置し、該第一、二チャンバー１０１１、１０２１それぞれと二本の通路１０５を区分する。

また、前述毛細構造１２は、第一側１２１、該第一側１２１に相対する第二側１２２、第三側１２３及び該第三側１２３に相対する四側１２４を設置する。前述の第二側１２２は、相対する第二側壁１０３２と相互に貼設し、該第三側１２３は対応する該第三側壁１０３３との間を第一通路１０５１で区分し、該第四側１２４は対応する該第四側壁１０３４との間を第二通路１０５２で区分し、更に該第一チャンバー１０１１内の第一側壁１０３１は対応する第一側１２１上に貼設し、該第二チャンバー１０２１内の第一側壁１０３１は相対する該第一側１２１との間を空隙１０６で区分し、該空隙１０６は該第一、二通路１０５１、１０５２に連通する。

そのうち、前述の蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１内の第一、二通路１０５１、１０５２の空間は、該凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１内の第一、二通路１０５１、１０５２と空隙１０６の共同区分空間より小さいため、前述の空隙１０６によって該第二チャンバー１０２１内の第一、二通路１０５１、１０５２空間を更に広くして，凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１内の圧力抵抗を大幅に減らすことで、蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１内の気体作業流体が第二チャンバー１０２１方向へ迅速に流動しやすくなり、気液循環を達成して、非常に良好な放熱効果を得る。

更に、具体実施する場合、前述の毛細構造１２は、該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内の中央箇所に設置するのに限る必要がなく、第一、二チャンバー１０１１、１０２１でどちらにも設置する第三側壁１０３３上，もしくは第四側壁１０３４上に設置、もしくは該第三側壁１０３３と第四側壁１０３４の間に設置を選択してもよい。この他、使用者は事前に管体１０の幅、伝導効率及び気液循環効率の求めに応じて，毛細構造１２及び通路１０５の数量を設定し、例として二毛細構造１２は該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内に設置し、第一、二チャンバー１０１１、１０２１と三本の通路１０５に区分することを合わせて明記する。

本考案の前述管体１０の凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１が蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１より大きいため、毛細構造１２と結合して一体設計し、気液循環効率を有効に向上させて最良の放熱効果を達成し、更に圧力抵抗を減らす効果を達成する。

図５に示すのは、本考案の薄型ヒートパイプの構造成型方法ステップのフローチャート図である。図１から４と合わせて参照するとおり、本考案の薄型ヒートパイプの構造成型方法は、以下のステップを含む。

(S１) は、第一チャンバー及び第二チャンバーを備えた管体及び少なくとも一毛細構造を提供し、該第一チャンバーの空間は該第二チャンバーの空間より小さい。

第一チャンバー１０１１及び第二チャンバー１０２１を備えた管体１０及び少なくとも一毛細構造１２を提供し、該管体１０の蒸発端１０１内部の第一チャンバー１０１１の空間は、該管体１０の凝縮端１０２内部の第二チャンバー１０２１の空間より小さい。そのうち、該毛細構造１２は、網目、纖維、焼結粉末、網目と焼結粉末を組み合わせたものから一つを選択する。

(S２) は、該毛細構造を該第一、二チャンバー内に入れ、該管体に対して機械加工を施す。

前述毛細構造１２を該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内に入れ、該管体１０の一端(即ち蒸発端１０１)から別一端(即ち凝縮端１０２)に対して機械加工，例としてパンチングもしくはローラープレスのどちらかの方式を施す。

(S３) は、該管体の両端を封じ、同時に空気を抜いて真空にし、作業流体を充填する。

該管体１０の両端(即ち上述の蒸発端１０１と凝縮端１０２)を封じ、同時に空気を抜いて真空にした後作業流体を該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内に充填する。

本考案の該方法設計によって、該凝縮端１０２の第二チャンバー１０２１内の圧力抵抗を有効に減らし、蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１内の気体作業流体を迅速に第二チャンバー１０２１方向へ流動させる。それらによって、圧力抵抗を有効に減らし、気液循環の効果を有効に高め、更には最良の放熱効果を達成する。

図６に示すのは、本考案の別の薄型ヒートパイプの構造成型方法ステップ流程指示図である。図１から４も合わせて参照するとおり、本考案の薄型ヒートパイプの構造成型方法は、以下のステップを含む。

(S１) は、第一チャンバー及び第二チャンバーを備えた管体及び少なくとも一毛細構造を提供し、該第一チャンバーの空間は、第二チャンバーの空間より小さい。

第一チャンバー１０１１及び第二チャンバー１０２１を備えた管体１０及び少なくとも一毛細構造１２を提供し、該管体１０の蒸発端１０１の内部の第一チャンバー１０１１の空間は、該管体１０の凝縮端１０２内部の第二チャンバー１０２１の空間より小さい。そのうち、該毛細構造１２は網目、纖維、焼結粉末、網目と焼結粉末を組み合わせたものから一つを選択する。

(S２) は、該毛細構造を該第一、二チャンバー内に入れる。

前述毛細構造１２を該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内に入れる。

(S３) は、該管体の両端を封じ、同時に空気を抜いて真空にして作業流体を充填する。

該管体１０の両端(即ち前述の蒸発端１０１と凝縮端１０２)を封じ、同時に空気を抜き取って真空にして，作業流体を該第一、二チャンバー１０１１、１０２１内に充填する。

(S４) は、封鎖した管体に対して機械加工作業を施す。

前述の端部を封鎖してその内部に作業流体を充填した管体１０一端(即ち蒸発端１０１)から別一端(即ち凝縮端１０２)に対して機械加工作業、例としてパンチングもしくはローラープレスのどちらかの方式で施す。

故に、本考案の方法設計によって、該凝縮端の第二チャンバー１０２１内の圧力抵抗を有効に減らし、蒸発端１０１の第一チャンバー１０１１内の気体作業流体を第二チャンバー１０２１方向へ迅速に流動させる。それらによって、圧力抵抗を減らし、気液循環を向上させる効果を有効に達成し、更に最良の放熱効果を達成する。

以上の説明は、本考案の良好な具体実施例であり、本考案の特徴を制限しない。当該領域の習熟者が、本考案領域に於いて、簡単に思いつく考えや変化もしくは修飾を提示した場合、それはすべて本考案の以下の請求範囲に属するものである。

１ 薄型ヒートパイプの構造
１０ 管体
１０１ 蒸発端
１０１１ 第一チャンバー
１０２ 凝縮端
１０２１ 第二チャンバー
１０３１ 第一側壁
１０３２ 第二側壁
１０３３ 第三側壁
１０３４ 第四側壁
１０５ 通路
１０５１ 第一通路
１０５２ 第二通路
１０６ 空隙
１２ 毛細構造
１２１ 第一側
１２２ 第二側
１２３ 第三側
１２４ 第四側

Claims (5)

1. 薄型ヒートパイプの構造において、
   蒸発端及び該蒸発端から外に向けて延びる凝縮端を備え、該蒸発端及び凝縮端内には、それぞれ第一チャンバー及び一該第一チャンバーに連通する第二チャンバーを設置し、該第一、二チャンバー内には作業流体を装填し、該第一チャンバーの空間は該第二チャンバーの空間より小さい管体と、
   該第一、二チャンバー内に設置し、且つ該第一、二チャンバーを少なくとも一通路によって共に区切る少なくとも一毛細構造を含むことを特徴とする薄型ヒートパイプの構造。
2. 前記第一、二チャンバーは、どちらも第一側壁、第二側壁、第三側壁及び第四側壁を設置し、該第一側壁は該第二側壁に相対し、該第三側壁は該第四側壁に相対することを特徴とする請求項１記載の薄型ヒートパイプの構造。
3. 前記毛細構造は、第一側、第一側に相対する第二側、第三側及び該第三側に相対する第四側を設置し、該第二側は相対する第二側壁と相互に貼設し、該第三側と対応該第三側壁の間は第一通路で区切り、該第四側と該第四側壁に対応する間は第二通路で区切り、該第一チャンバー内の第一側壁は、対応する第一側上に貼設し、該第二チャンバー内の第一側壁は該第一側と相対する間を空隙で区切り、該空隙は該第一、二通路を連通することを特徴とする請求項２記載の薄型ヒートパイプの構造。
4. 前記第一チャンバー内的該第一、二通路の空間は、該第二チャンバー内の第一、二通路と空隙が共に区切る空間より小さいことを特徴とする請求項３記載の薄型ヒートパイプの構造。
5. 前記毛細構造は、網目、纖維、焼結粉末、網目と焼結粉末の組み合わせのうちの一つを選択することを特徴とする請求項１記載の薄型ヒートパイプの構造。

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