JP3216275U - 複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】内部の毛細管構造をしっかり固定し、圧扁および彎曲加工されても毛細管構造の崩壊を抑制できる複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを提供する。【解決手段】複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ１０は、扁平状管体１１、毛細管状管壁１４、繊維束１７および作動液を備える。毛細管状管壁１４は管体の軸方向に沿って管体の内壁面に配置され、横断面が管体の上方内壁面および左右の円弧状内壁面を覆い、下向きの欠け口１５を露出させるため、管体の下方内壁面は完全に覆われない。繊維束１７は毛細管状管壁から形成された欠け口に位置付けられる。作動液は管体内に填入される。繊維束は一つの接触面１７１が管体の下方内壁面に焼結され、別の一つの接触面が毛細管状管壁に接触する。【選択図】図３

Description

本考案はヒートパイプ（Ｈｅａｔ Ｐｉｐｅ）、特に複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプに関するものである。

特許文献１により掲示された複合型毛細管構造を有する扁形ヒートパイプは、パイプ内にスロット状毛細管、多孔状毛細管および繊維状毛細管など三重の毛細管構造が配置されたヒートパイプである。
上述したヒートパイプは圧扁および彎曲加工されなければ、使用上の問題は特にない。しかしながら、圧扁および彎曲加工を行うと、多孔状毛細管構造、特に圧扁および彎曲加工された部位に位置する毛細管構造が崩壊し、毛細管作用を大幅に損失または喪失するため、内部の作動液の還流効果が低下してしまう。一方、崩壊した毛細管構造は気体状の作動液を流動させる空間を占有し、気体状の作動液の拡散状態を左右すると同時に全体の熱伝導効果または温度均一性に影響を与える。

特許文献２により掲示された繊維状毛細管構造を有するヒートパイプは、繊維状毛細管構造および織網状毛細管構造が管体内に焼結されることで毛細管構造の安定性を向上させ、崩壊を抑制するため、上述した先行技術によってヒートパイプを圧扁および彎曲加工する際の問題点を解決することができる。
実際に製作すると、繊維状毛細管構造は織網状毛細管構造に焼結され、織網状毛細管構造はヒートパイプの管壁に焼結される。つまり繊維状毛細管構造は直接ヒートパイプの管壁に焼結されないため、ヒートパイプを圧扁および彎曲加工する場合、湾曲変形に伴って生じた外力が大き過ぎて繊維状毛細管構造を織網状毛細管構造から剥離させるという問題が発生し、毛細管構造が崩壊して内部空間を占有する可能性がある。

上述したとおり、先行技術には圧扁および彎曲加工されたヒートパイプの内部の毛細管構造が崩壊して毛細管効果を大幅に低下させるか喪失させてしまうという問題が依然として存在する。このため、上述した問題を根本的に解決することが本考案の目的である。

中国ＣＮ ２０１７８７８４５Ｕ号公報 台湾ＴＷ Ｍ５２１１７０号公報

本考案は、内部の毛細管構造をしっかり固定し、圧扁および彎曲加工されても毛細管構造の崩壊を抑制することができる複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するため、複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプは 管体、毛細管状管壁、繊維束および作動液を備える。
管体は扁平状を呈し、両端が密封され、両端の間に加熱部位、断熱部位および冷却部位が順に配置される。管体の横断面は上下が平坦であり、左右が円弧状である。毛細管状管壁は管体の軸方向に沿って管体の内壁面に配置され、横断面が管体の上方内壁面および左右の円弧状内壁面を覆い、下向きの欠け口を露出させるため、管体の下方内壁面は完全に覆われない。毛細管状管壁は少なくとも管体の加熱部位に位置付けられる。繊維束は複数の繊維からなり、扁平な帯状を呈し、表面に二つの相対する接触面を有する。繊維束は管体内に配置され、毛細管状管壁から形成された欠け口に位置付けられ、管体の長軸に沿って伸び、加熱部位、断熱部位および冷却部位に分布すると同時に、管体の内部空間の一部分を占有する。作動液は管体内に填入される。繊維束は一つの接触面が管体の下方内壁面に焼結され、別の一つの接触面が毛細管状管壁に接触する。

上述したとおり、毛細管状管壁から形成された欠け口において繊維束を管体の内壁面に焼結すれば、内部の毛細管構造を安定して固定し、圧扁および彎曲加工されても毛細管構造の崩壊を抑止し、先行技術の問題を解決することができる。

本考案の第１実施形態による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを示す斜視図である。 図１中の２−２破線に沿った断面図である。 図１中の３−３破線に沿った断面図である。 本考案の第２実施形態による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを示す断面図である。 本考案の第３実施形態による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを示す断面図である。 本考案による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを示す横断面図である。 本考案による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを示す別の一つの横断面図である。 本考案による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを示す別の一つの横断面図である。

以下、本考案による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプを図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１から図３に示すように、本考案の第１実施形態による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ１０は 管体１１、毛細管状管壁１４、繊維束１７および作動液から構成される。

管体１１は、扁平状を呈し、両端が密封され、両端の間に加熱部位Ｈ、断熱部位Ａおよび冷却部位Ｃが順に配置される。第１実施形態において、加熱部位Ｈおよび冷却部位Ｃは管体１１の両端に位置する。管体１１の横断面は上下が平坦であり、左右が円弧状である。

毛細管状管壁１４は、管体１１の軸方向に沿って管体１１の内壁面に配置され、横断面が管体１１の上方内壁面および左右の円弧状内壁面（図３参照）を覆い、下向きの欠け口１５を露出させるため、管体１１の下方内壁面は完全に覆われない。毛細管状管壁１４は少なくとも管体１１の加熱部位Ｈに位置付けられる。
第１実施形態において、毛細管状管壁１４は管体１１の加熱部位Ｈ、断熱部位Ａおよび冷却部位Ｃの全体に位置付けられる。毛細管状管壁１４は織網状毛細管構造からなるが、これに限らず、銅粉末の焼結によって成形されてもよい。

繊維束１７は、複数の繊維からなり、扁平な帯状を呈し、表面に二つの相対する接触面１７１を有する。
繊維束１７は管体１１内に配置され、毛細管状管壁１４から形成された欠け口１５に位置付けられ、管体１１の長軸に沿って伸び、加熱部位Ｈ、断熱部位Ａおよび冷却部位Ｃに分布すると同時に、管体１１の内部空間の一部分を占有して二つの空間１２に分割する。第１実施形態において、横断面から見ると、毛細管状管壁１４の両端部は繊維束１７に接触する。

作動液は管体１１内に填入され、繊維束１７および毛細管状管壁１４に吸着する。作動液は図面に表示されにくく、ヒートパイプに関連する業界において熟知されているため、詳細な説明を省略する。

繊維束１７は、一つの接触面１７１が管体１１の下方内壁面に焼結され、別の一つの接触面１７１が毛細管状管壁１４に接触する。

以上は第１実施形態の構造についての説明である。以下、第１実施形態の作動状態について説明する。

図１から図３に示すように、管体１１の加熱部位Ｈは熱源（図中未表示）に接触し、熱源から放出された熱エネルギーを吸収し、加熱部位Ｈに位置する作動液を蒸発させて気体状の作動液に変換する。続いて、気体状の作動液は二つの空間１２によって冷却部位Ｃへ拡散する。冷却部位Ｃには熱エネルギーを供給できる熱源がないため、気体状の作動液は冷却し、凝結し、液体状の作動液に変わる。
続いて、液体状の作動液は毛細管状管壁１４および繊維束１７に浸入し、毛細管現象によって加熱部位Ｈへ迅速に流動し、再び熱を受けて蒸発する。このように循環を繰り返すことで、熱伝導を迅速に進行させ、温度均一性を維持することができる。一方、横断面から見ると、毛細管状管壁１４の両端部は繊維束１７に接触する。
繊維束１７の頂部の接触面１７１は毛細管状管壁１４に接触する。液体状の作動液は繊維束１７内を流動するスピードが毛細管状管壁１４内を流動するスピードより迅速であるため、液体状の作動液を還流させる際、液体状の作動液は繊維束１７から上述した接触部位を通って毛細管状管壁１４へ流動し、還流のスムーズさおよびスピードを向上させる。

第１実施形態において、繊維束１７は一つの接触面１７１が管体１１の下方内壁面に焼結されることによって管壁にしっかり固定されるため、管体１１が圧扁および彎曲加工されても繊維束１７を剥離させることは発生しない。つまり、繊維束１７は管体１１に伴って変形しても毛細管状管壁１４から剥離するという問題が発生せず、崩壊した毛細管構造が管体１１の内部空間を占有して気体状の作動液の拡散に影響を及ぶことを抑制できるため、製品の安定性および信頼性は極めて良好である。

（第２実施形態）
図４に示したのは本考案の第２実施形態による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ２０である。第１実施形態との違いは次の通りである。

横断面から見ると、管体２１の毛細管構造は一端が繊維束２７に接触し、他端が繊維束２７に接触しない。

横断面から見ると、毛細管状管壁２４は一端が繊維束２７に接触する。繊維束２７は頂部の接触面２７１が毛細管状管壁２４に接触する。従って、毛細管状管壁２４に吸着された液体状の作動液を還流させる際、液体状の作動液は上述した接触部位を通って繊維束２７まで流動する。
第２実施形態において、液体状の作動液を還流させる誘導面は第１実施形態より小さいが、本考案による扁形ヒートパイプは内部空間があまり大きくなくても、上述した接触部位以外の部位が気体状の作動液を流動させる空間を増加させるため、作動液を還流させる際のスムーズさおよびスピードを維持することができる。

第２実施形態のほかの構造および達成した効果は第１実施形態とほぼ同じであるため、詳細な説明を省略する。

（第３実施形態）
図５に示したのは本考案の第３実施形態による複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ３０である。第１実施形態との違いは次の通りである。

横断面から見ると、管体３１の毛細管構造は両端とも繊維束３７に接触しない。

横断面から見ると、繊維束３７は頂部の接触面３７１が毛細管状管壁３４に接触する。従って、毛細管状管壁３４に吸着された液体状の作動液を還流させる際、液体状の作動液は上述した接触部位を通って繊維束３７まで流動する。
第３実施形態において、液体状の作動液を還流させる誘導面は第１実施形態および第２実施形態より小さいが、本考案による扁形ヒートパイプは内部空間があまり大きくなくても、二つの繊維束３７に接触しない管体３１の部位が気体状の作動液を流動させる空間を増加させるため、作動液を還流させる際のスムーズさおよびスピードを維持することができる。一方、毛細管状管壁３４は管体３１の左右の円弧状内壁面を覆わず、管体３１の上方内壁面のみを覆うように設計されてもよい。つまり、二つの繊維束３７に接触しない部位を拡大すれば気体状の作動液を還流させる空間が増加する。このような配置方式は図５から理解できるため、図面での説明を省略する。

第３実施形態のほかの構造および達成した効果は第１実施形態とほぼ同じであるため、詳細な説明を省略する。

上述した三つの実施形態において、毛細管状管壁１４、２４、３４は管体１１、２１、３１の軸方向上の加熱部位Ｈ、断熱部位Ａおよび冷却部位Ｃの全体に分布するが、これに限らない。
図６に示すように、毛細管状管壁１４、２４、３４は冷却部位Ｃに配置されず、加熱部位Ｈおよび断熱部位Ａの全体に分布するように設計されてもよい。図７に示すように、毛細管状管壁１４、２４、３４は加熱部位Ｈの全体および断熱部位Ａの一部分に分布するように設計されてもよい。図８に示すように、毛細管状管壁１４、２４、３４は加熱部位Ｈのみに分布するように設計されてもよい。上述したとおり、毛細管状管壁１４、２４、３４は管体１１、２１、３１の内壁面全体に配置されることではない。繊維束１７、２７、３７において、毛細管状管壁１４、２４、３４を超えた部分は二つの接触面１７１、２７１，３７１が管体１１、２１、３１の上方内壁面および下方内壁面に焼結される。このような構造は図３から図５に示した繊維束１７、２７、３７および管体１１、２１、３１の下方内壁面との接触状態から理解できるため、図面での説明を省略する。

１０ 複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ
１１ 管体
１２ 空間
１４ 毛細管状管壁
１５ 欠け口
１７ 繊維束
１７１ 接触面
２０ 複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ
２１ 管体
２４ 毛細管状管壁
２７ 繊維束
２７１ 接触面
３０ 複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ
３１ 管体
３４ 毛細管状管壁
３７ 繊維束
３７１ 接触面
Ａ 断熱部位
Ｃ 冷却部位
Ｈ 加熱部位

Claims (9)

1. 管体、毛細管状管壁、繊維束および作動液を備え、
   前記管体は扁平状を呈し、両端が密封され、両端の間に加熱部位、断熱部位および冷却部位が順に配置され、前記管体の横断面は上下が平坦であり、左右が円弧状であり、
   前記毛細管状管壁は、前記管体の軸方向に沿って前記管体の内壁面に配置され、横断面が前記管体の上方内壁面を覆い、下向きの欠け口を露出させるため、前記管体の下方内壁面は完全に覆われなく、前記毛細管状管壁は少なくとも前記管体の前記加熱部位に位置付けられ、
   前記繊維束は、複数の繊維からなり、扁平な帯状を呈し、表面に二つの相対する接触面を有し、前記繊維束は前記管体内に配置され、前記毛細管状管壁から形成された前記欠け口に位置付けられ、前記管体の長軸に沿って伸び、前記加熱部位、前記断熱部位および前記冷却部位に分布すると同時に、前記管体の内部空間の一部分を占有し、
   前記作動液は、前記管体内に填入され、
   前記繊維束は、一つの前記接触面が前記管体の下方内壁面に焼結され、別の一つの前記接触面が前記毛細管状管壁に接触することを特徴とする、
   複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
2. 横断面から見て、前記毛細管状管壁の両端部は前記繊維束に接触することを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
3. 横断面から見て、前記毛細管状管壁は一端が前記繊維束に接触し、他端が前記繊維束に接触しないことを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
4. 横断面から見て、前記毛細管状管壁は両端とも前記繊維束に接触しないことを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
5. 前記毛細管状管壁は、織網状毛細管構造または銅粉末の焼結によって成形された毛細管構造からなることを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
6. 前記管体の軸方向から見て、前記毛細管状管壁は前記管体の前記加熱部位の全体および前記断熱部位の一部分に分布し、
   前記繊維束において、前記毛細管状管壁を超えた部分は二つの前記接触面によって前記管体の上方内壁面および下方内壁面に焼結されることを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
7. 前記管体の軸方向から見て、前記毛細管状管壁は前記管体の前記加熱部位の全体および前記断熱部位の全体に分布し、
   前記繊維束において、前記毛細管状管壁を超えた部分は二つの前記接触面によって前記管体の上方内壁面および下方内壁面に焼結されることを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
8. 前記管体の軸方向から見て、前記毛細管状管壁は前記管体の前記加熱部位、前記断熱部位および前記冷却部位の全体に分布することを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。
9. 前記毛細管状管壁の横断面は前記管体の上方内壁面および左右の円弧状内壁面を覆うことを特徴とする請求項１に記載の複合型毛細管材料を有する扁形ヒートパイプ。

Images