JP3175037U - ヒートパイプ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱抵抗圧力を低下させ、ヒートパイプ内部の気液循環を大幅に向上させ、熱伝導効率を高めることができるヒートパイプ構造を提供する。
【解決手段】ヒートパイプ構造は、本体１からなり、チャンバー１１を備え、チャンバー１１は、第一側１１１及び第二側１１２を備え、該第一、二側１１１、１１２には、第一毛細構造１１２１、第二毛細構造１１２２、作業流体２をそれぞれ設置し、第一毛細構造１１２１の体積は第二毛細構造１１２２より大きいが、チャンバー１１内壁円周の半分より小さく、相互に連結し、しかもチャンバー１１と、少なくとも１個の蒸気通路１１３を共同で区画し、こうして熱伝導量を高め、熱伝導効率を大幅に向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本考案はヒートパイプ構造に関し、特に熱抵抗圧力を低下させ、ヒートパイプ内部の気液循環を大幅に向上させ、熱伝導効率を高めることができるヒートパイプ構造に関する。

コンピューター、インテリジェント電子デバイス、或いはさまざまな電気設備の小型化、高性能化のトレンドは、日増しに明確になっている。
これはすなわち、その内部に用いられる熱伝導部品及び散熱部品も、使用者のニーズに応えるため、同様に小型化及び薄型化する必要があることを示している。

ヒートパイプは、導熱効率に極めて優れた導熱部品である。
その熱伝導効率は、銅及びアルミ等金属の数倍から数十倍前後になるため、各種熱関連設備中で、冷却用部品として用いられている。
形状で分類すれば、ヒートパイプは、円管形状のヒートパイプ、断面積がＤ形状を呈するヒートパイプ、平板ヒートパイプ等に分けられる。
ヒートパイプは主に、電子設備中の熱源の伝導に用いられ、被冷却部品への設置の便を図り、接触面をより大きくできるため、現在では平板ヒートパイプが広く使用されている。
また、冷却機構の小型化、省スペース化に従い、ヒートパイプを熱伝導に用いる電子設備も、平板ヒートパイプを大量に応用するようになっている。

従来のヒートパイプ構造には、多種の製造方法がある。
例えば、中空管体中に金属粉末を充填し、該金属粉末を焼結する方式で該中空管体内壁に毛細構造層を形成し、その後、該管体を真空にし作業流体を注入して、最後に封鎖する。
或いは、該中空管体内に、金属材質の網状体を入れ、該網状毛細構造体は展開し自然に外へと広がり、該中空管体内壁に密着し、毛細構造層を形成し、その後、該管体を真空にし、作業流体を注入して、最後に封鎖する。
しかし、前記したように電子設備の微小化、薄型化等の多様なニーズが存在する今、ヒートパイプを平板型に製造する必要がある。

該平板ヒートパイプは、薄型化の目的を達成することはできるが、以下のように別の問題を派生する。
平板ヒートパイプは、ヒートパイプの管本体の内壁表面に金属粉末を焼結させることで、その焼結体は、内壁上を完全に全面的に覆うが、該平板ヒートパイプを加圧すると、該平板ヒートパイプ内部の加圧面両側に位置する毛細構造（すなわち、焼結した金属粉末或いは網状毛細構造体）は、圧迫されて損壊し易いため、該平板ヒートパイプの内壁から脱落、或いは変形してしまう。
これにより、該薄型ヒートパイプの熱伝導性能は、大幅に低下し、さらには性能を失ってしまうことさえある。

また、平板ヒートパイプを薄型化したことで、作業流体が蒸気通路を塞いでしまうという問題も起きている。
これは、薄型化により、平板ヒートパイプ内部の毛細構造の毛細力が低下するためである。
さらに、平板ヒートパイプを薄型化加工すれば、管内の流道面積が減少するため、毛細力が低下し、最大熱輸送量が低下する。
その原因は、該平板ヒートパイプ全体を薄型化することで、平板ヒートパイプの内容積が減少すること、薄型化され平たく加工された平板ヒートパイプでは、中央が陥没して蒸気通路を塞いでしまうことがあげられる。

上記した従来の構造の欠点を解決するため、平板ヒートパイプ内部チャンバー中に芯棒を挿入する方法が考案された。
該芯棒は、軸方向に沿って、特定の切り口形状を形成し、該切り口と該チャンバー内壁が形成する空間に、金属粉末を充填し、焼結を行い、毛細構造を形成する。
最後に、該芯棒を抜き取り、該毛細構造が位置するチャンバーの中央部位に加圧して、扁平状に加工し、毛細構造と該チャンバー内壁の平坦部分とを、熱性接触させる。
しかも、該チャンバー中の毛細構造両側には、空隙を設置し、蒸気通路として使用し、こうして蒸気通路を塞がりにくくする。
しかし、該構造では、毛細断面が小さいため、毛細力が低く、反重力熱効率及び熱伝導効率が共に著しく悪くなってしまう。
本考案は、従来のヒートパイプ構造の上記した欠点に鑑みてなされたものである。

本考案が解決しようとする第一の課題は、導熱及び熱伝導効率を高めることができるヒートパイプ構造を提供することである。
本考案が解決しようとする第二の課題は、熱抵抗圧力を低下させることができるヒートパイプ構造を提供することである。

上記課題を解決するため、本考案は下記のヒートパイプ構造を提供する。
ヒートパイプ構造は、本体からなり、
該本体は、チャンバーを備え、
該チャンバーは、第一側及び第二側を備え、
該第一、二側には、第一毛細構造、第二毛細構造、作業流体をそれぞれ設置し、
該第一毛細構造の体積は、該第二毛細構造より大きいが、該チャンバー内壁円周の半分より小さく、相互に連結し、しかも該チャンバーと、少なくとも１個の蒸気通路を共同で区画し、
本考案ヒートパイプ構造により、ヒートパイプ内部の熱抵抗抗圧力を大幅に低下させることができ、こうして作業流体の気液循環効率を高めることができる。

本考案ヒートパイプ構造は、単位面積当たりの受止め可能な熱衝撃が比較的大きく、最大熱伝導効率を高めることができ、反重力能力に優れ、接触面の熱抵抗が小さいため、熱抵抗圧力を低下させ、ヒートパイプ内部の気液循環を大幅に向上させ、熱伝導効率を高めることができる。

本考案ヒートパイプ構造第一実施例の立体図である。 本考案ヒートパイプ構造第一実施例のＡ−Ａ位置における断面図である。 本考案ヒートパイプ構造第二実施例の断面図である。 本考案ヒートパイプ構造第三実施例の断面図である。 本考案ヒートパイプ構造第四実施例の断面図である。 本考案ヒートパイプ構造応用実施例の立体図である。 本考案ヒートパイプ構造応用実施例の断面図である。

以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１、２は、本考案ヒートパイプ構造第一実施例の立体図、及びＡ−Ａ位置における断面図である。

図に示すように、該ヒートパイプ構造は、本体１からなる。

該本体１は、チャンバー１１を備え、該チャンバー１１は、第一側１１１及び第二側１１２を備える。

該第一、二側１１１、１１２には、第一毛細構造１１２１、第二毛細構造１１２２、作業流体２をそれぞれ設置する。

該第一毛細構造１１２１の体積は、該第二毛細構造１１２２より大きいが（該第一毛細構造１１２１の径方向延伸体積は、該第二毛細構造１１２２の径方向延伸体積より大きい）、該チャンバー内壁円周の半分より小さく、相互に連結し、しかも該チャンバー１１と、少なくとも１個の蒸気通路１１３を共同で区画する。

該第一、二毛細構造１１２１、１１２２は、焼結粉末体、或いは網状体、或いは繊維体の内の何れかで、本実施例は、焼結粉末体を例として説明するが、これに限定するものではない。

該チャンバー１１は、滑らかな壁面を形成する。

図３は、本考案ヒートパイプ構造第二実施例の断面図である。

図に示すように、本実施例の一部の構造は、前記した第一実施例と相同であるため、再度の記述は行わないが、本実施例と前記第一実施例との相違は、該第一毛細構造１１２１片側には、第一延伸部１１２３を延伸する点で、該第一延伸部１１２３は、該第二毛細構造１１２２と連接する。

図４は、本考案ヒートパイプ構造第三実施例の断面図である。

図に示すように、本実施例の一部の構造は、前記した第一実施例と相同であるため、再度の記述は行わないが、本実施例と前記第一実施例との相違は、該第二毛細構造１１２２片側には、第二延伸部１１２４を延伸する点で、該第二延伸部１１２４は、該第一毛細構造１１２１と連接する。

図５は、本考案ヒートパイプ構造第四実施例の断面図である。

図に示すように、本実施例の一部の構造は、前記した第一実施例と相同であるため、再度の記述は行わないが、本実施例と前記第一実施例との相違は、該チャンバー１１壁面には、第三毛細構造１１２５を設置する点である。

該第一、二毛細構造１１２１、１１２２と該第三毛細構造１１２５とは連接し、該第三毛細構造１１２５は、焼結粉末体、或いは網状体、或いは繊維体、或いはトレンチの何れかで、本実施例は、トレンチを例として説明するが、これに限定するものではない。

図６、７は、本考案ヒートパイプ構造の応用実施例立体図、及び断面図である。

図に示すように、該本体１の第一側１１１外部と少なくとも１個の熱源３とは、対応して接続され、該第二側１１２外部と少なくとも１個の散熱部品４とは、対応して接続される。

該散熱部品４は、該本体１と該熱源３とが対応して接続される側とは反対側に設置され、該散熱部品４は、散熱器、或いは散熱フィンユニット、或いは水冷装置の何れかで、本実施例では散熱器を例として説明するが、これに限定するものではない。

本実施例の本体１の第一毛細構造１１２１は、全体体積が、第二毛細構造１１２２より大きく、該第一毛細構造１１２１は、該本体１と該熱源３とが相互に対応する第一側１１１に設置し、該第二毛細構造１１２２は、該第一側１１１と相互に対応する第二側１１２に設置する。

該熱源３が生じる熱は、該第一毛細構造１１２１中の作業流体２を熱し、蒸発させる。

これにより、液体の作業流体２２は気体の作業流体２１に転換し、該本体１の第二側１１２に設置する第二毛細構造１１２２へと拡散し、該気体の作業流体２１は、該第二側１１２において冷却され、凝結して液体の作業流体２２となる。

さらに、重力、或いは第二毛細構造１１２２を通して、第一毛細構造１１２１に戻り、気液循環を継続する。

該作業流体２は、気体から液体に転換し、該本体１の蒸気通路１１３を通って、該第一毛細構造１１２１から該第二毛細構造１１２２へと拡散する。

該第二毛細構造１１２２の体積は、該第一毛細構造１１２１より小さいため、該気体の作業流体２１の拡散時の圧力抵抗を減らすことができる。

よって、本考案構造は、該本体１の径方向熱伝導効率を高めることができるばかりか、該本体１の軸方向熱伝導効率を大幅に向上させ、該本体１内部作業流体２の気液循環効率を効果的に向上させることができる。

上記の本考案名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。

本考案は実用新案登録の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

１ 本体
１１ チャンバー
１１１ 第一側
１１２ 第二側
１１３ 蒸気通路
１１２１ 第一毛細構造
１１２２ 第二毛細構造
１１２３ 第一延伸部
１１２４ 第二延伸部
１１２５ 第三毛細構造
２ 作業流体
２１ 気体の作業流体
２２ 液体の作業流体
３ 熱源
４ 散熱部品

Claims (10)

1. ヒートパイプ構造は、本体を有し、
   該本体は、チャンバーを有し、該チャンバーは、第一側及び第二側を有し、
   該第一及び第二側には、第一毛細構造、第二毛細構造、作業流体をそれぞれ有し、
   該第一毛細構造の体積は、該第二毛細構造より大きく、相互に連結し、しかも該チャンバーと、少なくとも１個の蒸気通路を区画することを特徴とするヒートパイプ構造。
2. 前記第一毛細構造の体積は、該チャンバー内壁円周の半分より小さいことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ構造。
3. 前記チャンバーの第一側外部は、少なくとも１個の熱源と対応して熱を伝え、
   該第二側外部は、少なくとも１個の散熱部品と対応し、
   該散熱部品は、散熱器、或いは散熱フィンユニット、或いは水冷装置の何れかであることを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。
4. 前記第一及び第二毛細構造は、焼結粉末体、或いは網状体、或いは繊維体の内の何れかであることを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。
5. 前記第一毛細構造の片側には、第一延伸部を有し、
   該第一延伸部は、該第二毛細構造と連接することを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。
6. 前記第二毛細構造の片側には、第二延伸部を有し、
   該第二延伸部は、前記第一毛細構造と連接することを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。
7. 前記チャンバーは、滑らかな壁面を有することを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。
8. 前記チャンバー壁面には、第三毛細構造を有し、
   該第一及び第二毛細構造と、該第三毛細構造とは連接することを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。
9. 前記第三毛細構造は、焼結粉末体、或いは網状体、或いは繊維体、或いはトレンチの何れかであることを特徴とする請求項８に記載のヒートパイプ構造。
10. 前記第一毛細構造の径方向の延伸体積は、該第二毛細構造の径方向の延伸体積より大きいことを特徴とする請求項１或いは２に記載のヒートパイプ構造。

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