JP6213807B2 - heat pipe - Google Patents
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Description
本発明は、平板型のヒートパイプに関するものである。 The present invention relates to a flat plate-type heat pipe.
平板型のヒートパイプとして、さまざまな構成のものが開示されている。例えば、特許文献1には、液相の冷媒を毛細管力により流通させることが可能な流路を構成する複数の毛細管板材の溝と、蒸発した気相の冷媒を流通させる気相流路の一部を構成する複数の気相板材の溝との間を開口によって連通させるようにした構成のヒートスプレッダが記載されている。
Various plate heat pipes have been disclosed. For example,
特許文献2には、熱輸送ユニットの上下面のそれぞれに冷媒還流空間が形成され、上下面のそれぞれに形成された冷媒還流空間に挟まれて蒸気拡散空間が形成された熱輸送ユニットが記載されている。
特許文献3には、複数の平板状部材を積層することで冷媒の循環通路を構成し、製造作業を容易に行うことができるとしたヒートパイプが記載されている。
近年、より熱輸送能力が高いヒートパイプが求められている。たとえば、近年は電子機器等において発熱量が高い素子が使用されてきており、これを冷却するためにはより熱輸送能力が高いヒートパイプを用いることが好ましい。 In recent years, there has been a demand for heat pipes with higher heat transport capability. For example, in recent years, elements having a high calorific value have been used in electronic devices and the like, and it is preferable to use a heat pipe having a higher heat transport capability in order to cool the element.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱輸送能力が高いヒートパイプを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the heat pipe with high heat transport capability.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヒートパイプは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、前記容器内に封入された冷媒と、を備え、前記容器内に前記内部構造形成部の長手方向に沿って延伸する液相部と気相部とが交互に配置されており、前記気相部は、前記冷媒の蒸気が前記長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路を有し、前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記長手方向に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第1冷媒液連絡路を有することを特徴とする In order to solve the above-described problems and achieve the object, a heat pipe according to the present invention is a flat plate-type heat pipe, and a pair of surface layer portions constituting a sealed container having a hollow structure; A liquid phase portion and a gas phase, each of which includes a plurality of internal structure forming portions disposed in the container and a refrigerant sealed in the container, and extends in the container along the longitudinal direction of the internal structure forming portion. The gas phase section has a refrigerant vapor flow path configured with a space in which the vapor of the refrigerant can move along the longitudinal direction, and the internal structure forming section is The liquid phase part is connected by a connecting part provided between each of the pair of surface layer parts, and the liquid phase part is connected to the refrigerant by the connecting part and the internal structure forming part. The liquid of the refrigerant and the liquid of the refrigerant It has a groove-like refrigerant liquid holding region formed so as to be movable along the direction, and the connecting portion has a first refrigerant liquid communication path that communicates between adjacent refrigerant liquid holding regions. Do
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第1冷媒液連絡路間を連通させる第2冷媒液連絡路を有することを特徴とする。 Further, in the heat pipe according to the present invention, in the above invention, the internal structure forming portion communicates between the first refrigerant liquid connecting passages spaced apart via the internal structure forming portion. It is characterized by having.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記冷媒蒸気流路を連通させる冷媒蒸気連絡路を有することを特徴とする。 Moreover, the heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the internal structure forming portion has a refrigerant vapor communication path for communicating the refrigerant vapor flow channels spaced apart via the internal structure forming portion. And
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、該内部構造形成部の長手方向に沿って形成された、前記冷媒蒸気流路に連通する凹部を有することを特徴とする。 Moreover, the heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the internal structure forming portion has a recess formed along the longitudinal direction of the internal structure forming portion and communicating with the refrigerant vapor flow path. And
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、互いに隣接する前記内部構造形成部を連結する連結部を有することを特徴とする。 Moreover, the heat pipe which concerns on this invention has a connection part which connects the said internal structure formation part adjacent to each other in the said invention, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記連結部の厚さが、前記内部構造形成部の厚さよりも薄いことを特徴とする。 The heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the thickness of the connecting portion is thinner than the thickness of the internal structure forming portion.
また、本発明に係るヒートパイプは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、前記容器内に封入された冷媒と、を備え、前記容器内には、前記内部構造形成部によって構成された複数の液相部と、前記液相部以外の領域で、前記冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成された気相部とが形成されており、前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記内部構造形成部に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第1冷媒液連絡路を有し、前記気相部は冷媒蒸気連絡路によって連通していることを特徴とする。 The heat pipe according to the present invention is a flat plate-type heat pipe, and a pair of surface layer portions constituting a sealed container having a hollow structure, and a plurality of internal structure forming parts arranged in the container And a refrigerant sealed in the container, and a plurality of liquid phase parts constituted by the internal structure forming part in the container, and a vapor of the refrigerant in a region other than the liquid phase part A gas phase part constituted by a space that can move, and the internal structure forming part is a connection part provided between each of the pair of surface layer parts in the liquid phase part The liquid phase part is formed by the connection part and the internal structure forming part so that the liquid of the refrigerant is held and the liquid of the refrigerant can move along the internal structure forming part. The groove-shaped refrigerant liquid holding area And, wherein the connecting portion includes a first refrigerant liquid communication path for communicating between the refrigerant liquid retention region adjacent the gas phase is characterized in that in communication by the refrigerant vapor communication path.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第1冷媒液連絡路間を連通させる第2冷媒液連絡路を有することを特徴とする。 Further, in the heat pipe according to the present invention, in the above invention, the internal structure forming portion communicates between the first refrigerant liquid connecting passages spaced apart via the internal structure forming portion. It is characterized by having.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記接続部は、複数の前記第1冷媒液連絡路間を連通させる第3冷媒液連絡路を有することを特徴とする。 Moreover, the heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the connecting portion has a third refrigerant liquid communication path that communicates the plurality of first refrigerant liquid communication paths.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記気相部における前記一対の表面層部の少なくとも一方の内表面に溝が形成されていることを特徴とする。 The heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a groove is formed on at least one inner surface of the pair of surface layer portions in the gas phase portion.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記気相部における前記一対の表面層部材の少なくとも一方の内表面に形成された凸部を有することを特徴とする。 Moreover, the heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the heat pipe has a convex portion formed on at least one inner surface of the pair of surface layer members in the gas phase portion.
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記凸部は、前記内部構造形成部の長手方向に沿って形成されていることを特徴とする。 Moreover, the heat pipe according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the convex portion is formed along a longitudinal direction of the internal structure forming portion.
本発明によれば、熱輸送能力が高いヒートパイプを実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to realize a heat pipe having a high heat transport capability.
以下に、図面を参照して本発明に係るヒートパイプの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Embodiments of a heat pipe according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the same or corresponding element. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and dimensional relationships between elements may differ from actual ones. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るヒートパイプの模式的な断面分解斜視図である。図1に示すように、ヒートパイプ10は、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する、表面層部を構成する一対の表面層部材1、2と、容器内に長手方向(矢印Ar1の方向)に沿って略並列に配置された、内部構造形成部を構成する複数の内部部材3と、容器内に封入された冷媒とを備えている。内部部材3は、第2冷媒液連絡路としての連絡路3aと、冷媒蒸気連絡路としての連絡路3bとを有している。図2は、ヒートパイプ10を連絡路3aに沿った面で切断したA−A線要部断面図である。図3は、ヒートパイプ10を連絡路3bに沿った面で切断したB−B線要部断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional exploded perspective view of a heat pipe according to
表面層部材1、2、および内部部材3は、たとえばアルミニウムや銅などの金属からなるが、ヒートパイプに使用できる材料であれば特に限定されない。表面層部材1、2、および内部部材3は、たとえば拡散接合により互いに金属接合されているが、接合方法はこれに限定されるものでない。また、冷媒は、水や代替フロン等、ヒートパイプの冷媒として使用できるものであれば特に限定されない。
The
表面層部材1、2の容器内側の内表面には、内部部材3の長手方向に沿って延伸する凸部1a、2aと、凸部1a、2aの間である表面部1b、2bとが形成されている。また、凸部2aには、凸部2aを分断するように形成された連絡路2cが形成されている。凸部1aにも同様の連絡路が形成されている。なお、連絡路は凸部1a、2aを分断せず、貫通孔としてもよい。
Convex
ヒートパイプ10においては、容器内に、内部部材3の長手方向に沿って延伸する液相部11と気相部12とが交互に配置されている。
In the
内部部材3は、液相部11において、接続部としての凸部1a、2aによって、表面層部材1、2と接続されている。
The
液相部11は、断面がコの字型である溝状の冷媒液保持領域11aを有している。冷媒液保持領域11aは、接続部としての凸部1a、2aと内部部材3とによって形成されており、冷媒液L(図3参照)を保持するとともに、冷媒液Lが内部部材3の長手方向に沿って移動できるように構成されている。
The
気相部12は、内部部材3の長手方向に沿って延伸し、冷媒の蒸気が長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路12aを有している。
The
また、気相部12において、凸部1a、2aは、冷媒液L(図3参照)を保持する冷媒液保持領域12bを形成している。
Further, in the
連絡路2cは、液相部11においては隣接する冷媒液保持領域11a連通させる第1冷媒液連絡路として機能し、気相部12においては隣接する冷媒液保持領域12b連通させる第1冷媒液連絡路として機能する。
The communication path 2c functions as a first refrigerant liquid communication path that communicates with the adjacent refrigerant
また、表面層部材1側の連絡路2cと、表面層部材2側の連絡路2cとは、内部部材3を介して離間している。連絡路3aは、内部部材3を介して離間しているこれらの連絡路2c間を連通させる第2冷媒液連絡路として機能する。冷媒液は図2の矢印Ar2が示すように連絡路3aを介して連絡路2c間を行き来できる。
Further, the communicating絡路2 c of the
また、連絡路3bは、内部部材3を介して離間している冷媒蒸気流路12aを連通させる冷媒蒸気連絡路として機能する。冷媒蒸気は図3の矢印Ar3が示すように連絡路3bを介して冷媒蒸気流路12a間を行き来できる。
In addition, the
また、内部部材3は、内部部材3の長手方向に沿って形成された凹部3cを有している。この凹部3cは、その内側空間が冷媒蒸気流路12aに連通しており、これによって、冷媒蒸気の流路の断面積が冷媒蒸気流路12aの断面積よりも拡大している。
The
本実施の形態1に係るヒートパイプ10では、表面層部材1または2を被冷却体(たとえば発熱体)に接触させる(このときの接触部を受熱部とする)と、受熱部において冷媒液が熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気は気相部12の冷媒蒸気流路12aを移動し、熱を輸送する。冷媒蒸気は所定の温度以下の領域に到達すると、凝縮して液化し、冷媒液となる。冷媒液は液相部11の冷媒液保持領域11aを通って受熱部に戻る。このようにして冷媒は還流する。
In
このヒートパイプ10では、液相部11と気相部12とが交互に配置されているため、冷媒液の流れと冷媒蒸気の流れとを分離でき、ループ状にすることができる。また、気相部12の冷媒蒸気流路12aは、表面層部材1、2によって構成される容器によって形成されるため、広い空間を確保でき、冷媒蒸気の流れに伴う圧力損失が低減される。また、内部部材3の凹部3cによって、冷媒蒸気の流路の断面積が冷媒蒸気流路12aの断面積よりも拡大しているので、冷媒蒸気の流れに伴う圧力損失がさらに低減される。また、気相部12では、凸部2aが冷媒液保持領域12bを形成しているので、気相部12の表面にまで冷媒液を広げることが可能となり、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能をよりいっそう大きくすることができる。
In the
また、液相部11では、溝状の冷媒液保持領域11aによって、十分な毛細管量(還流力)を得ることができるとともに、気液界面の表面積を大きくすることができるため、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能を大きくすることができる。また、冷媒液保持領域11a間は、流路断面積が比較的小さい連絡路2c、3aで連通しているので、大きな毛細管力を得ることが可能となるうえ、表面層部材1側の冷媒液保持領域11aと表面層部材2側の冷媒液保持領域11aとの間での冷媒液の授受を効率的に行うことができる。このヒートパイプ10では、これらの相乗効果により、従来に比べてより大きな熱輸送が可能となり、熱抵抗も低減できる。
Further, in the
また、このヒートパイプ10では、液相部11と気相部12とが交互に配置されており、かつ液相部11では、表面層部材1、2間に内部部材3が存在しているため、冷媒の温度変化に伴う内圧または外部からの圧力に対する機械的強度が強い。これによって、このヒートパイプ10は、単に平板状部材を積層して構成した場合に比べて強度的に有利であり、外力を受けた場合にも容易に変形することが防止される。さらには、このヒートパイプ10は、適度な曲率で曲げ加工を施しても機能を損なうことがなく、各種用途に応じて比較的自由に形状を変えることができる。
In the
また、このヒートパイプ10では、連絡路3bが、離間している冷媒蒸気流路12aを連通させているので、たとえば受熱部において受ける熱量が場所により異なる場合でも、冷媒蒸気を他の冷媒蒸気流路12aに渡って広げることができる。これによって、冷媒蒸気流路12aを全体的に効率的に使用することができるので、放熱効率が向上する。
Further, in this
図4は、冷媒蒸気が広がる様子を説明する図である。たとえば、ヒートパイプ10の特定の気相部12の位置に特に温度が高いヒートスポットHが存在するとする。このとき、冷媒蒸気は矢印Ar4が示すようにヒートスポットHが存在する気相部12を移動するとともに、矢印Ar5、Ar6が示すように連絡路3bを通じて隣接する気相部12、またさらには不図示の気相部12にも広がり、移動する。これによって、たとえば一つの気相部12の熱輸送能力を超える熱量を受けたとしても、その熱量を複数の気相部12を用いて効果的に輸送できるので、輸送可能(冷却可能)な熱量の上限が高くなる。
FIG. 4 is a diagram for explaining how the refrigerant vapor spreads. For example, it is assumed that a heat spot H having a particularly high temperature exists at the position of the specific
以上説明したように、本実施の形態1に係るヒートパイプ10は、熱輸送能力が高いものである。
As described above, the
図5は、実施の形態1の変形例に係るヒートパイプの要部断面図である。この変形例に係るヒートパイプ10´は、実施の形態1に係るヒートパイプ10と同一の構成である。図5は図2に示すヒートパイプ10のA−A線要部断面図と対応する図である。ヒートパイプ10´では、表面層部は表面層部材1´、2´で構成されており、内部構造形成部は内部部材3´a、3´b、3´cで構成されている。また、ヒートパイプ10の凸部1a、1bに対応する要素のうち、接続部としての凸部3´a1、3´c1はそれぞれ内部部材3´a、3´cに含まれている。また、気相部12に形成された凸部1a、2aに対応する要素は、表面層部材1´、2´に形成された凸部1´a、2´aである。このように、表面層部、内部構造形成部、接続部は、ヒートパイプ10の場合のような表面層部材1、2と内部部材3とで構成されてもよいし、ヒートパイプ10´のような表面層部材1´、2´と内部部材3´a、3´b、3´cとで構成されていてもよいし、さらに他の構成であってもよく、特に限定はされない。以下の実施の形態においても同様である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of main parts of a heat pipe according to a modification of the first embodiment. The
なお、本発明に係るヒートパイプは上下対称である必要はなく、用途に応じて形状を変えることができる。図6は、実施の形態1のさらなる変形例に係るヒートパイプ10Dの要部断面図である。ヒートパイプ10Dは、ヒートパイプ10の表面層部材1、内部部材3をそれぞれ表面層部材1D、内部部材3Dに置き換えたものである。表面層部材1Dは凸部1Daと表面部1Dbを有している。内部部材3Dは連絡路3Daを有している。
In addition, the heat pipe which concerns on this invention does not need to be vertically symmetrical, and can change a shape according to a use. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a
例えば、受熱面が下面(表面層部材2)側しかないことが明らかになっている場合などでは、図6に示すように、上面(表面層部材1D)側の冷媒液保持領域11a、及び凸部1aをなくす構造として、冷媒蒸気流路12aの断面積を大きくするとともに、上面側の冷媒液を下面側に還流しやすくするようにしてもよい。
For example, when it is clear that the heat receiving surface is only on the lower surface (surface layer member 2) side, as shown in FIG. 6, the refrigerant
(実施の形態2)
図7は、実施の形態2に係るヒートパイプの模式的な断面分解斜視図である。図7に示すように、ヒートパイプ10Aは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する、表面層部を構成する一対の表面層部材1A、2Aと、容器内に長手方向に沿って略並列に配置された、内部構造形成部を構成する複数の内部部材3Aと、容器内に封入された冷媒とを備えている。内部部材3Aは、第2冷媒液連絡路としての連絡路3Aaと、冷媒蒸気連絡路としての連絡路3Abとを有している。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional exploded perspective view of a heat pipe according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, the
ヒートパイプ10Aにおいては、容器内に、内部部材3Aの長手方向に沿って延伸する液相部11Aと気相部12Aとが交互に配置されている。
In the
表面層部材1A、2Aの容器内側には、内部部材3Aの長手方向に沿って延伸する凸部1Aa、2Aaと、凸部1Aa、2Aaの間である表面部1Ab、2Abとが形成されている。内部部材3Aは、液相部11Aにおいて、接続部としての凸部1Aa、2Aaによって表面層部材1A、2Aと接続されている。また、凸部2Aaには、凸部を分断するように形成された連絡路2Acと、凸部2Aaの長手方向に沿って形成された第3冷媒液連絡路としての連絡路2Aa1とが形成されている。凸部1Aaにも同様の連絡路が形成されている。
Convex portions 1Aa and 2Aa extending along the longitudinal direction of the
液相部11Aには、接続部としての凸部1Aa、2Aaと内部部材3Aとによって溝状の冷媒液保持領域11Aaが形成されている。なお、図6は分解図であるが、くみ上げられた状態のヒートパイプ10Aにおいては、凸部1Aa、2Aaと内部部材3Aとは接合して冷媒液保持領域11Aaを形成している。冷媒液保持領域11Aaは、冷媒液を保持するとともに、冷媒液が内部部材3Aの長手方向に沿って移動できるように構成されている。
In the
気相部12Aは、内部部材3Aの長手方向に沿って延伸し、冷媒の蒸気が長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路12Aaを有している。連絡路3Abは、内部部材3Aを介して離間している冷媒蒸気流路12Aaを連通させる冷媒蒸気連絡路として機能する。
The
第3冷媒液連絡路としての連絡路1Aa1、2Aa1は、第1冷媒液連絡路としての複数の連絡路(たとえば連絡路2Ac)の間を連通させている。これによって、冷媒液保持領域11a間の冷媒液の授受をさらに効率的に行うことができるとともに、液相部11の長手方向の液通路が確保されるため、液流量を増やすことができ、冷媒液の循環による熱輸送限界の低下を防ぐことができる。なお、連絡路1Aa1、2Aa1は、要求される熱輸送量に応じて、1つの内部部材3Aに対して複数本形成されていてもよい。
The communication paths 1Aa1 and 2Aa1 as the third refrigerant liquid communication paths communicate between a plurality of communication paths (for example, the communication paths 2Ac) as the first refrigerant liquid communication paths. Accordingly, the refrigerant liquid can be exchanged between the refrigerant
また、表面層部材1A、2Aの表面部1Ab、2Abには、溝(たとえば溝2Ab1)が形成されている。この溝は冷媒液を保持することができるので、気相部12Aの表面にまで冷媒液を広げることが可能となり、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能をよりいっそう大きくすることができる。
Further, grooves (for example, grooves 2Ab1) are formed in the surface portions 1Ab and 2Ab of the surface layer members 1A and 2A. Since this groove | channel can hold | maintain a refrigerant | coolant liquid, it becomes possible to spread a refrigerant | coolant liquid to the surface of the gaseous-
なお、上記実施の形態1、2では、内部部材3、3Aはそれぞれ分離したものであるが、複数の内部部材が連結部によって連結していてもよい。
In the first and second embodiments, the
図8は、連結部で連結された内部部材の一例を示す図である。図8は内部部材3Bを長手方向と垂直な方向から見た図であるが、内部部材3Bは、その一部が連結部4で連結されている。このように内部部材3Bが連結していると、内部部材3B同士の位置関係が一定に保たれる。そのため、内部部材3Bを表面層部材に接合するときに、内部部材3Bの位置ずれが発生しにくくなるので、ヒートパイプの組立て作業が容易かつ高精度となる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of internal members connected by a connecting portion. FIG. 8 is a view of the
図9は、連結部4で連結された内部部材3Bを用いたヒートパイプ10Bの一例を示す図である。連結部4は、表面層部材1、2の凸部1a、2aと干渉しないように形成されている。また、連結部4の紙面上下方向における厚さは、内部部材3Bの厚さよりも薄くなっているので、冷媒蒸気流路12Baの断面積が狭くなることが抑制される。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a
なお、連結部4は、2つの内部部材3Bを連結しているが、複数の内部部材3Bを連結してもよい。
In addition, although the
また、上記実施の形態1、2では、気相部と液相部とが互いに略並行に交互に配置されているが、気相部と液相部とは互いに並行で無くてもよい。例えば、気相部及び液相部を放射状に配置することで、特定のヒートスポットから放射状に熱を拡散させるなど、用途に応じて適宜形状を変えることが可能であることは言うまでもない。 In the first and second embodiments, the gas phase portions and the liquid phase portions are alternately arranged substantially in parallel with each other. However, the gas phase portions and the liquid phase portions may not be in parallel with each other. For example, by arranging the gas phase portion and the liquid phase portion radially, it is needless to say that the shape can be appropriately changed according to the application, such as diffusing heat radially from a specific heat spot.
(実施の形態3)
図10は、本発明の実施の形態3に係るヒートパイプの構成の一部を示す模式的な斜視図である。図10は、表面層部を構成する表面層部材1Cと、表面層部材1Cと隣接して配置された、内部構造形成部を構成する複数の内部部材3Cと、を示している。内部部材3Cは延設部3Ccを有しており、延設部3Ccによって互いに連結している。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a part of the configuration of the heat pipe according to
本実施の形態3に係るヒートパイプ10Cは、図10に示す表面層部材1Cと複数の内部部材3Cとからなる構成と、表面層部材1Cと同様の構成である表面層部材2と複数の内部部材3Cとからなる構成とが、内部部材3C同士を接合させることで構成される。これによって、ヒートパイプ10Cは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器として構成され、複数の内部部材3Cは容器内に配置される。また、この容器内には冷媒が封入される。
A
ヒートパイプ10Cの構成を図10〜15を参照して具体的に説明する。図11は、表面層部材1Cの模式的な斜視図である。図12は、内部部材3Cの模式的な斜視図である。図13は、図10のC−C線断面におけるヒートパイプ10Cの要部断面図である。図14は、図10のD−D線断面におけるヒートパイプ10Cの要部断面図である。図15は、図10に示す構成を内部部材3C側から見た要部平面図である。
The configuration of the
表面層部材1C、2C、および内部部材3Cは、たとえばアルミニウムや銅などの金属からなるが、ヒートパイプに使用できる材料であれば特に限定されない。表面層部材1C、2C、および内部部材3Cは、たとえば拡散接合により互いに金属接合されているが、接合方法はこれに限定されるものでない。また、冷媒は、水や代替フロン等、ヒートパイプの冷媒として使用できるものであれば特に限定されない。
The
表面層部材1C、2Cの容器内側の内表面には、凸部1Ca、2Caと、凸部1Ca、2Caの間である表面部1Cb、2Cbとが形成されている。また、凸部1Caには、凸部1Caを分断するように形成された連絡路1Ccが形成されている。凸部2Caにも同様の連絡路が形成されている。なお、連絡路は凸部1Ca、2Caを分断せず、貫通孔としてもよい。
Convex portions 1Ca and 2Ca and surface portions 1Cb and 2Cb between the convex portions 1Ca and 2Ca are formed on the inner surface inside the container of the
図10に示すように、ヒートパイプ10Cの容器内には、正方格子状に配列された内部部材3Cによって構成された複数の液相部11Cと、液相部11C以外の領域で、冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成された気相部12Cとが形成されている。
As shown in FIG. 10, in the container of the
内部部材3Cは、液相部11Cにおいて、接続部としての凸部1Ca、2Caによって、表面層部材1C、2Cと接続されている。なお、図10では、凸部1Ca、2Caの構成を表すために内部部材3Cの一部の記載を省略しているが、紙面上方の十字形の凸部1Caの上部にも内部部材3Cが配置されている。内部部材3Cの本体は十字形の凸部1Caの上部に配置されており、延設部3Ccは直線状の凸部1Caの上部に配置されている。なお、十字型の凸部1Caは他の形状でもよく、たとえば多角形状でもよい。
The
液相部11Cは、断面がコの字型である溝状の冷媒液保持領域11Caを有している。冷媒液保持領域11Caは、接続部としての凸部1Ca、2Caと、内部部材3Cの延設部3Ccとによって形成されており、冷媒液を保持するとともに、冷媒液が内部部材3に沿って移動できるように構成されている。連絡路1Ccは、液相部11Cにおいて隣接する冷媒液保持領域11Ca連通させる第1冷媒液連絡路として機能する。
The
なお、内部部材3Cの本体は、図10に示すように正八角形状の形状を有し、十字形の凸部1Caの上部に位置している。内部部材3Cの本体を正八角形状としていることによって冷媒液保持領域11Caの面積が広くなる。これによって、ヒートパイプ10Cの動作時のドライアウトが発生しにくくなる。ただし、内部部材3Cの本体の形状は他の形状でもよく、たとえば十字形状でもよい。
Note that the main body of the
気相部12Cは、液相部11C以外の領域で、冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成されている。
The
また、表面層部材1C側の第1冷媒液連絡路1Ccと、表面層部材2C側の第1冷媒液連絡路2Ccとは、内部部材3Cを介して離間している。
Further, the first refrigerant liquid communication path 1Cc on the
また、内部部材3Cは、第2冷媒液連絡路としての連絡路3Caとを有し、延設部3Ccによって冷媒蒸気連絡路としての連絡路3Cbを形成している。図13に示すように、連絡路3Cbは、気相部12C同士を連通させる冷媒蒸気連絡路として機能する。冷媒蒸気は連絡路3Cbを介して気相部12C間を行き来できる。
The
また、図14に示すように、連絡路3Caは、内部部材3Cを介して離間している第1冷媒液連絡路1Cc、2Cc間を連通させる第2冷媒液連絡路として機能する。図14、15に示すように、連絡路1Cc、2Ccは連絡路3Caの直下に形成される。これによって、冷媒液は連絡路1Cc、2Cc、3Caを介して冷媒液保持領域11Ca間を行き来できる。
As shown in FIG. 14, the communication path 3Ca functions as a second refrigerant liquid communication path that communicates between the first refrigerant liquid communication paths 1Cc and 2Cc that are separated via the
本実施の形態3に係るヒートパイプ10Cでは、表面層部材1Cまたは2Cを被冷却体(たとえば発熱体)に接触させる(このときの接触部を受熱部とする)と、受熱部において冷媒液が熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気は気相部12C間を移動し、熱を輸送する。冷媒蒸気は所定の温度以下の領域に到達すると、凝縮して液化し、冷媒液となる。冷媒液は液相部11Cの冷媒液保持領域11Caを通って受熱部に戻る。このようにして冷媒は還流する。
In
このヒートパイプ10Cでは、液相部11Cと気相部12Cとが分離して配置されているため、冷媒液の流れと冷媒蒸気の流れとを分離でき、ループ状にすることができる。また、気相部12Cは、表面層部材1C、2Cによって構成される容器によって形成されるため、広い空間を確保でき、冷媒蒸気の流れに伴う圧力損失が低減される。
In this
また、液相部11Cでは、溝状の冷媒液保持領域11Caによって、十分な毛細管量(還流力)を得ることができるとともに、気液界面の表面積を大きくすることができるため、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能を大きくすることができる。また、冷媒液保持領域11Ca間は、流路断面積が比較的小さい連絡路1Cc、2Cc、3Caで連通しているので、大きな毛細管力を得ることが可能となるうえ、表面層部材1C側の冷媒液保持領域11Caと表面層部材2C側の冷媒液保持領域11Caとの間での冷媒液の授受を効率的に行うことができる。このヒートパイプ10Cでは、これらの相乗効果により、従来に比べてより大きな熱輸送が可能となり、熱抵抗も低減できる。
Further, in the
また、このヒートパイプ10Cでは、液相部11Cと気相部12cとが分離して配置されており、かつ液相部11Cでは、表面層部材1C、2C間に内部部材3Cが存在しているため、冷媒の温度変化に伴う内圧または外部からの圧力に対する機械的強度が強い。これによって、このヒートパイプ10Cは、単に平板状部材を積層して構成した場合に比べて強度的に有利であり、外力を受けた場合にも容易に変形することが防止される。さらには、このヒートパイプ10Cは、適度な曲率で曲げ加工を施しても機能を損なうことがなく、各種用途に応じて比較的自由に形状を変えることができる。
Further, in this
また、このヒートパイプ10では、連絡路3Cbが、気相部12C間を連通させているので、冷媒蒸気を他の気相部12Cに渡って広げることができる。これによって、気相部12Cを全体的に効率的に使用することができるので、放熱効率が向上する。
Further, in the
以上説明したように、本実施の形態3に係るヒートパイプ10Cは、熱輸送能力が高いものである。
As described above, the
なお、実施の形態1や2に係るヒートパイプ10や10Aと同様に、気相部12Cとなる領域において、表面層部材1C、2Cに冷媒液保持領域となる凸部や溝を形成して、気相部12Cの表面にまで冷媒液を広げ、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能をより一層大きくするようにしてもよい。
Similarly to the
また、実施の形態2に係るヒートパイプ10Aと同様に、接続部が、冷媒蒸気連絡路としての連絡路を有していてもよい。図16は、接続部が第3冷媒液連絡路を有する構成を示す図である。図16は、図15において接続部としての凸部1Caを凸部1Daに置き換えた構成を示している。凸部1Daは、第1冷媒液連絡路としての連絡路1Dcと、第3冷媒液連絡路としての連絡路1Da1を有している。連絡路1Da1は、複数の連絡路1Dcの間を連通させている。これによって、冷媒液保持領域11Ca間の冷媒液の授受をさらに効率的に行うことができるとともに、液相部11C間の液通路が確保されるため、液流量を増やすことができ、冷媒液の循環による熱輸送限界の低下を防ぐことができる。なお、図15に示すように、この場合は、図13、14とは異なり、連絡路1Dcは連絡路3Caの直下に形成されていなくてもよく、連絡路1Da1を介して連絡路3Caと連通していればよい。
Further, similarly to the
また、本実施の形態3では、内部部材3Cおよび液相部11Cは正方格子状に配列されているが、三角形、六角形、八角形等の他の多角形の格子状に配列されていてもよい。
In the third embodiment, the
また、冷媒液保持領域の形状は、断面がコの字型の溝状に限らず、冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が長手方向や内部構造形成部に沿って移動できるように形成された溝状であればよく、たとえば断面がU字型、C字型、V字型等でもよい。 The shape of the refrigerant liquid holding region is not limited to a U-shaped groove, but is formed so that the refrigerant liquid can be held and the refrigerant liquid can move along the longitudinal direction or the internal structure forming portion. For example, the cross section may be U-shaped, C-shaped, V-shaped, or the like.
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態1の内部部材を実施の形態2に適用してもよいし、実施の形態2の溝を実施の形態1の表面層部材に形成してもよい。また、実施の形態1、2の内部部材を連結部によって連結してもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What was comprised combining each component mentioned above suitably is also contained in this invention. For example, the internal member of the first embodiment may be applied to the second embodiment, or the groove of the second embodiment may be formed in the surface layer member of the first embodiment. Moreover, you may connect the internal member of
1、2、1´、2´、1A、2A、1C、2C 表面層部材
1a、2a、1´a、2´a、3´a1、3´c1、1Aa、2Aa、1Ca、2Ca、1Da 凸部
1b、2b、1Ab、2Ab、1Cb 表面部
2c、2Ac、3a、3b、1Aa1、2Aa1、1Cc、1Dc、1Da1、3Aa、3Ab、3Ca、3Cb、 連絡路
2Ab1 溝
3、3´a、3´b、3´c、3A、3B、3C 内部部材
3c 凹部
3Cc 延設部
4 連結部
10、10´、10A、10B、10C ヒートパイプ
11、11A、11C 液相部
11a、12b、11Aa、11Ca 冷媒液保持領域
12、12A、12C 気相部
12a、12Aa、12Ba 冷媒蒸気流路
Ar1、Ar2、Ar3、Ar4、Ar5 矢印
H ヒートスポット
L 冷媒液
1, 2, 1 ', 2', 1A, 2A, 1C, 2C
Claims (11)
中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、
前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、
前記容器内に封入された冷媒と、
を備え、
前記容器内に前記内部構造形成部の長手方向に沿って延伸する液相部と気相部とが交互に配置されており、
前記気相部は、前記冷媒の蒸気が前記長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路を有し、
前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、
前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記長手方向に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、
前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第1冷媒液連絡路を有し、
前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記冷媒蒸気流路間を連通させるように前記内部構造形成部を貫通しており、かつ前記冷媒液保持領域に対して交差する方向に延伸している冷媒蒸気連絡路を有することを特徴とするヒートパイプ。 A flat heat pipe,
A pair of surface layer portions constituting a sealed container having a hollow structure;
A plurality of internal structure forming portions arranged in the container;
A refrigerant sealed in the container;
With
Liquid phase portions and gas phase portions extending along the longitudinal direction of the internal structure forming portion are alternately arranged in the container,
The gas phase section has a refrigerant vapor flow path configured with a space in which the vapor of the refrigerant can move along the longitudinal direction,
The internal structure forming part is connected by a connection part provided between each of the pair of surface layer parts in the liquid phase part,
The liquid phase part is a groove-like refrigerant liquid formed by the connecting part and the internal structure forming part so as to hold the liquid of the refrigerant and move the liquid of the refrigerant along the longitudinal direction. Has a holding area,
The connecting portion may have a first refrigerant liquid communication path for communicating between the refrigerant liquid retention region adjacent,
The internal structure forming portion penetrates the internal structure forming portion so as to communicate between the refrigerant vapor flow paths separated via the internal structure forming portion, and with respect to the refrigerant liquid holding region heat pipe, characterized in Rukoto to have a refrigerant vapor communication passage extends in a direction intersecting.
中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、
前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、
前記容器内に封入された冷媒と、
を備え、
前記容器内には、前記内部構造形成部によって構成された複数の液相部と、前記液相部以外の領域で、前記冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成された気相部とが形成されており、
前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、
前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記内部構造形成部に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、
前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第1冷媒液連絡路を有し、
前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第1冷媒液連絡路間を連通させる第2冷媒液連絡路を有し、
前記気相部は前記内部構造形成部を貫通する冷媒蒸気連絡路によって連通している
ことを特徴とするヒートパイプ。 A flat heat pipe,
A pair of surface layer portions constituting a sealed container having a hollow structure;
A plurality of internal structure forming portions arranged in the container;
A refrigerant sealed in the container;
With
In the container, there are a plurality of liquid phase portions constituted by the internal structure forming portion, and a gas phase portion constituted by a space in which the vapor of the refrigerant can move in a region other than the liquid phase portion. Formed,
The internal structure forming part is connected by a connection part provided between each of the pair of surface layer parts in the liquid phase part,
The liquid phase part is formed in a groove-like shape formed by the connection part and the internal structure forming part so as to hold the liquid of the refrigerant and to move the liquid of the refrigerant along the internal structure forming part. A refrigerant liquid holding area;
The connecting portion has a first refrigerant liquid communication path that communicates between adjacent refrigerant liquid holding regions,
The internal structure forming portion has a second refrigerant liquid communication path that communicates between the first refrigerant liquid communication paths that are separated via the internal structure forming section,
The heat phase, wherein the gas phase part is communicated by a refrigerant vapor communication path that penetrates the internal structure forming part .
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