JP6605918B2 - heat pipe - Google Patents

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Description

本発明は、トップヒートでも、良好な最大熱輸送量を有し、さらには熱抵抗の小さい、優れた熱輸送特性を有するヒートパイプに関するものである。   The present invention relates to a heat pipe having excellent maximum heat transport amount, which has a good maximum heat transport amount even with top heat, and also has low heat resistance and excellent heat transport characteristics.

電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、近年、その冷却がより重要となっている。電子部品の冷却方法として、ヒートパイプが使用されることがある。   Electronic parts such as semiconductor elements mounted on electric / electronic devices have increased in calorific value due to high-density mounting accompanying higher functionality, and in recent years, cooling has become more important. A heat pipe may be used as a cooling method for electronic components.

また、ヒートパイプは、用途や使用条件によっては、吸熱部が放熱部よりも高い位置となる、いわゆる、トップヒートにおいて、優れた冷却能力を発揮することが要求されることがある。上記から、トップヒートにおいても、良好な最大熱輸送量を有し、熱抵抗も小さいヒートパイプが要求されることがある。   Further, depending on the application and use conditions, the heat pipe may be required to exhibit excellent cooling ability in so-called top heat in which the heat absorption part is positioned higher than the heat radiation part. From the above, even in the top heat, a heat pipe having a good maximum heat transport amount and low thermal resistance may be required.

そこで、ヒートパイプ内面に溝が形成され、その内側に網、繊維束、焼結金属などの多孔性または細孔性のウィックが配置された複合ウィックヒートパイプであって、放熱部内面の少なくとも一部をグルーブのみとした複合ウィックヒートパイプが提案されている（特許文献１）。つまり、特許文献１では、放熱部の熱抵抗を低減することでヒートパイプ全体の熱抵抗を低減して、トップヒートに対応するというものである。   Therefore, a composite wick heat pipe in which a groove is formed on the inner surface of the heat pipe, and a porous or porous wick such as a net, a fiber bundle, and a sintered metal is disposed on the inner surface of the heat pipe. A composite wick heat pipe having only a groove as a part has been proposed (Patent Document 1). That is, in patent document 1, the thermal resistance of the whole heat pipe is reduced by reducing the thermal resistance of the heat radiating portion, and corresponding to the top heat.

しかし、特許文献１では、放熱部の内面に、ウィックがグルーブのみの部位が存在するので、吸熱部と放熱部との高低差の大きいトップヒートモードでは、放熱部の毛細管力が不十分となって、結果、最大熱輸送量が低下してしまうという問題があった。   However, in Patent Document 1, since there is a portion where only the wick is a groove on the inner surface of the heat radiating portion, the capillary heat of the heat radiating portion is insufficient in the top heat mode where the height difference between the heat absorbing portion and the heat radiating portion is large. As a result, there is a problem that the maximum heat transport amount decreases.

特開昭６１−３６６９４号公報JP 61-36694 A

上記事情に鑑み、本発明は、トップヒートにおいても、良好な最大熱輸送量を有し、また、熱抵抗を低減できるヒートパイプを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a heat pipe that has a good maximum heat transport amount and can reduce thermal resistance even in top heat.

本発明の態様は、コンテナと、該コンテナの内部に封入された作動流体と、前記コンテナの内面に設けられた、金属粉を焼結させた焼結金属からなるウィックと、を有するヒートパイプであって、前記コンテナの吸熱部における前記ウィックの占有率が、６５％〜９０％であり、前記コンテナの放熱部における前記ウィックの占有率よりも大きいヒートパイプである。   An aspect of the present invention is a heat pipe having a container, a working fluid sealed inside the container, and a wick made of sintered metal obtained by sintering metal powder provided on the inner surface of the container. And the occupation rate of the said wick in the heat absorption part of the said container is 65%-90%, It is a heat pipe larger than the occupation rate of the said wick in the thermal radiation part of the said container.

本明細書中、「ウィックの占有率」とは、コンテナの長軸方向に対して直交方向の所定のコンテナ断面において、（ウィックの占める面積／コンテナ内部の面積）×１００にて求められる値を意味する。また、「ウィックの占める面積」とは、コンテナの長軸方向に対して直交方向の所定のコンテナ断面におけるウィック全体の面積を意味し、該ウィック全体の面積には、ウィック内部の空隙部分も含まれる。   In this specification, the “occupancy ratio of the wick” is a value obtained by (area occupied by the wick / area inside the container) × 100 in a predetermined container cross section perpendicular to the major axis direction of the container. means. The “area occupied by the wick” means the area of the entire wick in a predetermined cross section of the container perpendicular to the major axis direction of the container, and the area of the entire wick includes a void portion inside the wick. It is.

本発明の態様は、前記コンテナの、長軸方向に対して直交方向の断面の内断面積が、３８ｍｍ２以上であるヒートパイプである。 An aspect of the present invention is a heat pipe in which an inner cross-sectional area of a cross section in a direction orthogonal to the major axis direction of the container is 38 mm 2 or more.

本発明の態様は、前記コンテナの、長軸方向に対して直交方向の断面形状が、円形、アスペクト比０．５以上の楕円形または丸角長方形であるヒートパイプである。   An aspect of the present invention is a heat pipe in which a cross-sectional shape of the container in a direction perpendicular to the major axis direction is a circle, an ellipse having an aspect ratio of 0.5 or more, or a rounded rectangle.

本発明の態様は、前記ウィックが、前記吸熱部と前記放熱部との間の部位に、テーパ形状を有するヒートパイプである。   An aspect of the present invention is a heat pipe in which the wick has a tapered shape at a portion between the heat absorbing portion and the heat radiating portion.

本発明の態様は、前記放熱部に位置する前記ウィックの細孔半径が、前記吸熱部に位置する前記ウィックの細孔半径よりも大きいヒートパイプである。   An aspect of the present invention is a heat pipe in which a pore radius of the wick located in the heat dissipation portion is larger than a pore radius of the wick located in the heat absorption portion.

本発明の態様は、上記ヒートパイプを使用したヒートシンクである。   An aspect of the present invention is a heat sink using the heat pipe.

本発明の態様によれば、コンテナの吸熱部におけるウィックの占有率がコンテナの放熱部におけるウィックの占有率よりも大きく、かつコンテナの吸熱部におけるウィックの占有率が６５％〜９０％であることにより、トップヒートの使用条件であっても、熱抵抗を低減しつつ、良好な最大熱輸送量を得ることができる。良好な最大熱輸送量を得ることができるのは、トップヒートでは、放熱部にて液化した作動流体が吸熱部側へ還流するにあたり、重力の作用によって該還流が阻害されて最大熱輸送量が低下してしまうところ、本発明の態様では、６５％〜９０％である吸熱部のウィックの占有率が放熱部のウィックの占有率よりも大きいことにより、吸熱部の毛細管力が相対的に大きくなるので、液相の作動流体が放熱部から吸熱部側へ円滑に還流し、また、ウィック（焼結金属）の空隙に保持される作動流体の量が、放熱部よりも吸熱部の方が多くなるためである。また、熱抵抗を低減できるのは、吸熱部におけるウィックの占有率が９０％以下の範囲であるためである。   According to the aspect of the present invention, the wick occupancy rate in the heat absorbing portion of the container is larger than the wick occupancy rate in the heat radiating portion of the container, and the wick occupancy rate in the heat absorbing portion of the container is 65% to 90%. Thus, even under the top heat use conditions, a good maximum heat transport amount can be obtained while reducing the thermal resistance. In the top heat, a good maximum heat transport amount can be obtained when the working fluid liquefied in the heat radiating part recirculates to the heat absorbing part side. In the aspect of the present invention, since the occupancy ratio of the heat absorbing portion which is 65% to 90% is larger than the wick occupation ratio of the heat radiating portion, the capillary force of the heat absorbing portion is relatively large. Therefore, the liquid-phase working fluid smoothly flows back from the heat radiating part to the heat absorbing part, and the amount of the working fluid held in the gap of the wick (sintered metal) is larger in the heat absorbing part than in the heat radiating part. This is because it increases. The reason why the thermal resistance can be reduced is that the occupancy ratio of the wick in the heat absorbing portion is in a range of 90% or less.

また、本発明の態様によれば、コンテナの吸熱部におけるウィックの占有率がコンテナの放熱部におけるウィックの占有率よりも大きく、かつコンテナの吸熱部におけるウィックの占有率が６５％以上であることにより、トップヒートの使用条件であっても、吸熱部における作動流体の枯渇を防止でき、結果、最大熱輸送量の低下を防止できる。また、コンテナに封入する作動流体量の増大に応じて、最大熱輸送量は増大するものの熱抵抗も増大するところ、本発明の態様では、放熱部に作動流体の液溜まりの発生を防止できるので、熱抵抗を低減できる。   Further, according to the aspect of the present invention, the wick occupation ratio in the heat absorbing portion of the container is larger than the wick occupation ratio in the heat radiating portion of the container, and the wick occupation ratio in the heat absorbing portion of the container is 65% or more. Thus, even under the top heat use conditions, it is possible to prevent the working fluid from being depleted in the heat absorbing portion, and as a result, it is possible to prevent a decrease in the maximum heat transport amount. Also, as the amount of working fluid sealed in the container increases, the maximum heat transport amount increases, but the thermal resistance also increases. In the aspect of the present invention, it is possible to prevent the generation of a working fluid pool in the heat radiating portion. Thermal resistance can be reduced.

さらに、ウィック（焼結金属）の空隙に保持される作動流体の量が、吸熱部にて多いので、低温環境であってもヒートパイプが起動しやすい。   Furthermore, since the amount of the working fluid held in the gap of the wick (sintered metal) is large in the heat absorbing part, the heat pipe is easily started even in a low temperature environment.

本発明の態様によれば、コンテナの、長軸方向に対して直交方向の断面の内断面積が、３８ｍｍ２以上であることにより、トップヒートの使用条件であっても、確実に、良好な最大熱輸送量を得ることができる。 According to the aspect of the present invention, the inner cross-sectional area of the container in the direction orthogonal to the major axis direction is 38 mm 2 or more. Maximum heat transport can be obtained.

本発明の態様によれば、ウィックが、吸熱部と放熱部との間の部位にテーパ形状を有することにより、吸熱部側から放熱部側への気相の作動流体の流れ及び放熱部側から吸熱部側への液相の作動流体の流れの圧力損失を抑制できるので、確実に、良好な最大熱輸送量を得ることができる。   According to the aspect of the present invention, since the wick has a tapered shape at a portion between the heat absorbing portion and the heat radiating portion, the flow of the working fluid in the gas phase from the heat absorbing portion side to the heat radiating portion side and the heat radiating portion side Since the pressure loss of the flow of the liquid-phase working fluid to the heat absorption part side can be suppressed, a good maximum heat transport amount can be surely obtained.

本発明の態様によれば、放熱部に位置するウィックの細孔半径が、吸熱部に位置するウィックの細孔半径よりも大きいことにより、放熱部の作動流体の還流抵抗が相対的により小さくなるので、液相の作動流体が放熱部から吸熱部側へより円滑に還流できる。   According to the aspect of the present invention, since the pore radius of the wick located in the heat radiating portion is larger than the pore radius of the wick located in the heat absorbing portion, the reflux resistance of the working fluid in the heat radiating portion becomes relatively smaller. Therefore, the liquid-phase working fluid can be more smoothly recirculated from the heat radiating portion to the heat absorbing portion.

（ａ）図は、本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプの側面断面図、（ｂ）図は、（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。(A) A figure is side surface sectional drawing of the heat pipe which concerns on the example of 1st Embodiment of this invention, (b) figure is AA sectional drawing of (a) figure. 本発明の第２実施形態例に係る平面型ヒートパイプの側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the planar heat pipe which concerns on the example of 2nd Embodiment of this invention.

以下に、本発明の第１実施形態例に係るヒートパイプについて、図面を用いながら説明する。   The heat pipe according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１に示すように、第１実施形態例に係るヒートパイプ１は、径方向の断面形状が円形状である管材からなるコンテナ１０と、コンテナ１０内部に封入された作動流体（図示せず）と、コンテナ１０の内面に設けられたウィック２０と、を備えている。ウィック２０は、金属粉を焼結させた焼結金属であり、コンテナ１０の内周面全体に設けられている。   As shown in FIG. 1, the heat pipe 1 according to the first embodiment includes a container 10 made of a tube having a circular cross section in the radial direction, and a working fluid (not shown) sealed in the container 10. And a wick 20 provided on the inner surface of the container 10. The wick 20 is a sintered metal obtained by sintering metal powder, and is provided on the entire inner peripheral surface of the container 10.

図１（ｂ）に示すように、ウィック２０は、コンテナ１０の長手方向全体にわたって、径方向の断面形状が所定の肉厚を有する円筒形となっている。従って、上記したウィック２０の形状に対応して、蒸気流路１４の径方向の断面形状は、コンテナ１０の長手方向全体にわたって、所定の内径を有する円形状となっている。   As shown in FIG. 1B, the wick 20 has a cylindrical shape in which the cross-sectional shape in the radial direction has a predetermined thickness over the entire longitudinal direction of the container 10. Accordingly, the radial cross-sectional shape of the steam flow path 14 is a circular shape having a predetermined inner diameter over the entire longitudinal direction of the container 10 corresponding to the shape of the wick 20 described above.

図１（ａ）に示すように、ヒートパイプ１では、ウィック２０のうち、コンテナ１０の吸熱部１１の位置に対応する吸熱部ウィック部２１の厚さが、吸熱部１１以外の部位のウィック２０の厚さ、すなわち、コンテナ１０の放熱部１２の位置に相当する放熱部ウィック部２２の厚さ及びコンテナ１０の断熱部１３の位置に相当する断熱部ウィック部２３の厚さよりも、厚い態様となっている。また、吸熱部ウィック部２１の厚さは均一または略均一であり、放熱部ウィック部２２の厚さも均一または略均一であり、断熱部ウィック部２３の厚さも均一または略均一となっている。さらに、ヒートパイプ１では、放熱部ウィック部２２の厚さと断熱部ウィック部２３の厚さは同じまたは略同じとなっている。   As shown in FIG. 1A, in the heat pipe 1, the thickness of the heat absorbing part wick part 21 corresponding to the position of the heat absorbing part 11 of the container 10 in the wick 20 is a wick 20 other than the heat absorbing part 11. The thickness of the heat radiating part wick part 22 corresponding to the position of the heat radiating part 12 of the container 10 and the thickness of the heat insulating part wick part 23 corresponding to the position of the heat insulating part 13 of the container 10 It has become. Moreover, the thickness of the heat absorption part wick part 21 is uniform or substantially uniform, the thickness of the heat radiating part wick part 22 is also uniform or substantially uniform, and the thickness of the heat insulation part wick part 23 is also uniform or substantially uniform. Furthermore, in the heat pipe 1, the thickness of the heat radiating part wick part 22 and the thickness of the heat insulating part wick part 23 are the same or substantially the same.

コンテナ１０は、吸熱部１１、放熱部１２及び断熱部１３とも、同じ径となっている。従って、吸熱部ウィック部２１におけるウィックの占有率は、放熱部ウィック部２２におけるウィックの占有率よりも大きい態様となっている。また、ウィック２０のうち、吸熱部ウィック部２１と放熱部ウィック部２２との間、ヒートパイプ１では吸熱部ウィック部２１と断熱部ウィック部２３との境界部には、段状の段差部２４が形成されている。なお、ヒートパイプ１では、放熱部ウィック部２２の厚さと断熱部ウィック部２３の厚さは同じなので、吸熱部ウィック部２１におけるウィックの占有率は、断熱部ウィック部２３におけるウィックの占有率よりも大きい態様となっている。   The container 10 has the same diameter for all of the heat absorbing part 11, the heat radiating part 12, and the heat insulating part 13. Therefore, the wick occupancy rate in the heat absorbing portion wick portion 21 is larger than the wick occupancy rate in the heat radiating portion wick portion 22. Further, in the wick 20, a stepped step portion 24 is provided between the heat absorbing portion wick portion 21 and the heat radiating portion wick portion 22, and at the boundary between the heat absorbing portion wick portion 21 and the heat insulating portion wick portion 23 in the heat pipe 1. Is formed. In the heat pipe 1, since the thickness of the heat radiating part wick part 22 and the thickness of the heat insulating part wick part 23 are the same, the occupancy ratio of the wick in the heat absorbing part wick part 21 is larger than the wick occupation ratio in the heat insulating part wick part 23. Is also a large aspect.

上記から、吸熱部１１における蒸気流路１４の内径は、放熱部１２（及び断熱部１３）における蒸気流路１４の内径よりも小さくなっている。   From the above, the inner diameter of the steam channel 14 in the heat absorbing part 11 is smaller than the inner diameter of the steam channel 14 in the heat radiating part 12 (and the heat insulating part 13).

ヒートパイプ１では、吸熱部ウィック部２１のウィックの占有率が放熱部ウィック部２２のウィックの占有率よりも大きいことにより、吸熱部１１の毛細管力が相対的に大きくなるので、トップヒートであっても、液相の作動流体は放熱部１２から吸熱部１１側へ円滑に還流できる。さらには、吸熱部ウィック部２１のウィックの占有率が放熱部ウィック部２２のウィックの占有率よりも大きいことに対応して、吸熱部ウィック部２１の空隙に保持される作動流体の量が、放熱部ウィック部２２の空隙に保持される作動流体の量よりも多くなる。従って、ヒートパイプ１は、トップヒートであっても、良好な最大熱輸送量を得ることができる。   In the heat pipe 1, since the wick occupancy of the heat absorbing part wick part 21 is larger than the wick occupancy of the heat radiating part wick part 22, the capillary force of the heat absorbing part 11 becomes relatively large, so that the top heat is achieved. Even in this case, the liquid-phase working fluid can smoothly return from the heat dissipating unit 12 to the heat absorbing unit 11 side. Furthermore, the amount of the working fluid held in the gap of the heat absorbing part wick part 21 corresponds to the fact that the occupation ratio of the wick of the heat absorbing part wick part 21 is larger than the occupancy ratio of the heat radiating part wick part 22 The amount is larger than the amount of working fluid held in the gap of the heat radiating portion wick portion 22. Therefore, even if the heat pipe 1 is top heat, a good maximum heat transport amount can be obtained.

また、ヒートパイプ１では、吸熱部ウィック部２１の空隙に保持される作動流体の量が多くなるので、吸熱部１１における作動流体の不足を防止できる点からも、良好な最大熱輸送量を得ることができる。さらには、上記の通り、液相の作動流体は放熱部１２から吸熱部１１側へ円滑に還流できるので、放熱部１２における作動流体の液溜まりの発生を防止でき、結果、熱抵抗を低減できる。   Further, in the heat pipe 1, since the amount of the working fluid held in the gap of the heat absorbing portion wick portion 21 is increased, a good maximum heat transport amount is obtained also from the point that the shortage of the working fluid in the heat absorbing portion 11 can be prevented. be able to. Furthermore, as described above, the liquid-phase working fluid can be smoothly recirculated from the heat dissipating unit 12 to the heat absorbing unit 11, so that it is possible to prevent the working fluid from accumulating in the heat dissipating unit 12, thereby reducing the thermal resistance. .

なお、吸熱部１１は、ヒートパイプ１の一方の端部であり、被冷却対象である発熱体（図示せず）と熱的に接続された部位である。放熱部１２は、ヒートパイプ１の他方の端部であり、図示しない熱放出手段（例えば、放熱フィン等）と熱的に接続された部位である。また、断熱部１３は、ヒートパイプ１の前記一方の端部（吸熱部１１）と前記他方の端部（放熱部１２）との間の部位、すなわち、ヒートパイプ１の中央部であり、被冷却対象である発熱体とも熱放出手段とも熱的に接続されていない部位である。   Note that the endothermic part 11 is one end of the heat pipe 1 and is a part thermally connected to a heating element (not shown) to be cooled. The heat radiating portion 12 is the other end portion of the heat pipe 1 and is a portion thermally connected to a heat release means (for example, a heat radiating fin) (not shown). The heat insulating portion 13 is a portion between the one end portion (the heat absorbing portion 11) and the other end portion (the heat radiating portion 12) of the heat pipe 1, that is, the central portion of the heat pipe 1, This is a portion that is not thermally connected to the heating element to be cooled and the heat release means.

吸熱部ウィック部２１におけるウィックの占有率は、６５％〜９０％の範囲となっている。上記範囲により、ヒートパイプ１の良好な最大熱輸送量を維持しつつ、ヒートパイプ１の熱抵抗を低減できる。上記範囲は、６５％〜９０％であれば、特に限定されないが、より優れた最大熱輸送量を得る点から６５％〜８５％が好ましく、コンテナ１０の内断面積の大小に関わらず、確実に、良好な最大熱輸送量を得る点から７０％〜８０％が特に好ましい。   The occupation ratio of the wick in the heat absorption part wick part 21 is in the range of 65% to 90%. By the said range, the thermal resistance of the heat pipe 1 can be reduced, maintaining the favorable maximum heat transport amount of the heat pipe 1. The above range is not particularly limited as long as it is 65% to 90%, but is preferably 65% to 85% from the viewpoint of obtaining a more excellent maximum heat transport amount, regardless of the size of the inner cross-sectional area of the container 10. Moreover, 70% to 80% is particularly preferable from the viewpoint of obtaining a good maximum heat transport amount.

放熱部ウィック部２２におけるウィックの占有率は、吸熱部ウィック部２１におけるウィックの占有率よりも小さければ特に限定されないが、良好な最大熱輸送量を得る点から吸熱部ウィック部２１のウィックの占有率よりも１５％以上小さいウィックの占有率が好ましい。また、放熱部ウィック部２２のウィックの占有率としては、例えば、４０％〜６０％を挙げることができる。なお、ヒートパイプ１では、放熱部ウィック部２２の厚さと断熱部ウィック部２３の厚さは同じなので、断熱部ウィック部２３におけるウィックの占有率は、放熱部ウィック部２２におけるウィックの占有率と同じとなっている。   The wick occupancy ratio in the heat radiating section wick section 22 is not particularly limited as long as it is smaller than the wick occupancy ratio in the heat absorbing section wick section 21, but the wick occupation of the heat absorbing section wick section 21 is obtained from the viewpoint of obtaining a good maximum heat transport amount. The occupancy of the wick is preferably 15% or more smaller than the ratio. Moreover, as a occupancy rate of the heat radiating part wick part 22, 40%-60% can be mentioned, for example. In heat pipe 1, since the thickness of heat radiating part wick part 22 and the thickness of heat insulating part wick part 23 are the same, the occupation ratio of the wick in heat insulating part wick part 23 is the occupancy ratio of the wick in heat radiating part wick part 22. It is the same.

また、コンテナ１０の内断面積は、特に限定されないが、上記した吸熱部ウィック部２１を厚くする効果を確実に得る点から、３８ｍｍ２以上が好ましく、６４ｍｍ２以上が特に好ましい。なお、コンテナ１０の内断面積は、ヒートパイプ１の使用状況や要求される熱輸送量に応じて適宜選択可能である。また、内断面積の上限値は、例えば、４００ｍｍ２である。 The inner cross-sectional area of the container 10 is not particularly limited, from the viewpoint of obtaining reliably the effect of thickening the heat absorbing portion wick 21 as described above, preferably 38mm 2 or more, 64 mm 2 or more is particularly preferable. In addition, the inner cross-sectional area of the container 10 can be appropriately selected according to the use state of the heat pipe 1 and the required heat transport amount. The upper limit of the inner cross-sectional area is, for example, 400 mm 2.

また、吸熱部ウィック部２１に使用されるウィックの細孔半径と放熱部ウィック部２２に使用されるウィックの細孔半径との大小関係は特に限定されないが、放熱部ウィック部２２の作動流体の還流抵抗を相対的により小さくして放熱部１２から吸熱部１１側へ液相の作動流体をより円滑に還流させる点から、放熱部ウィック部２２に使用されるウィックの細孔半径が、吸熱部ウィック部２１に使用されるウィックの細孔半径よりも大きいことが好ましい。また、ウィックの材料となる金属粉の金属種は、適宜選択可能であり、例えば、銅粉等を挙げることができる。また、細孔半径の大きさは、簡易的には、例えば、ウィックの焼結金属の顕微鏡（例えば、ＳＥＭ等）写真からの画像解析等により測定でき、詳細には、例えば、ガス吸着法や水銀圧入法等により測定できる。   In addition, the magnitude relationship between the pore radius of the wick used for the heat absorbing portion wick portion 21 and the pore radius of the wick used for the heat radiating portion wick portion 22 is not particularly limited, but the working fluid of the heat radiating portion wick portion 22 is not limited. The pore radius of the wick used for the heat dissipating part wick part 22 is such that the reflux resistance is relatively reduced so that the liquid-phase working fluid is smoothly recirculated from the heat dissipating part 12 to the heat absorbing part 11 side. It is preferably larger than the pore radius of the wick used for the wick portion 21. Moreover, the metal seed | species of the metal powder used as the material of a wick can be selected suitably, For example, copper powder etc. can be mentioned. In addition, the size of the pore radius can be measured simply by, for example, image analysis from a photograph of a wick sintered metal microscope (for example, SEM), and the like. It can be measured by mercury porosimetry.

コンテナ１０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等を挙げることができる。また、コンテナ１０に封入する作動液としては、コンテナ１０の材料との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を挙げることができる。   Examples of the material of the container 10 include copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, nickel, a nickel alloy, and stainless steel. In addition, the hydraulic fluid to be sealed in the container 10 can be appropriately selected according to the compatibility with the material of the container 10, and examples thereof include water, alternative chlorofluorocarbon, perfluorocarbon, and cyclopentane.

次に、本発明の第２実施形態例に係るヒートパイプについて、図面を用いながら説明する。なお、第１実施形態例に係るヒートパイプと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。   Next, a heat pipe according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same component as the heat pipe which concerns on 1st Embodiment, it demonstrates using the same code | symbol.

図２に示すように、第２実施形態例に係るヒートパイプ２では、断熱部ウィック部３３（図では、断熱部ウィック部３３の長手方向中央部近傍）に、段差部が形成され、該段差部は、テーパ形状、すなわち、テーパ形状の段差３４となっている。また、ヒートパイプ２は、ヒートパイプ１と同様に、径方向の断面が円形状である管材からなるコンテナ１０の内周面全体に、ウィック３０が設けられている。   As shown in FIG. 2, in the heat pipe 2 according to the second embodiment, a step portion is formed in the heat insulating portion wick portion 33 (in the drawing, in the vicinity of the central portion in the longitudinal direction of the heat insulating portion wick portion 33). The portion has a tapered shape, that is, a tapered step 34. Similarly to the heat pipe 1, the heat pipe 2 is provided with a wick 30 on the entire inner peripheral surface of the container 10 made of a tubular material having a circular cross section in the radial direction.

ヒートパイプ２では、ウィック３０のうち、吸熱部ウィック部３１の厚さと断熱部ウィック部３３のうち吸熱部ウィック部３１の境界部からテーパ形状の段差３４までの厚さが、放熱部ウィック部３２の厚さと断熱部ウィック部３３のうち放熱部ウィック部３２の境界部からテーパ形状の段差３４までの厚さよりも、厚い態様となっている。また、吸熱部ウィック部３１の厚さは均一または略均一であり、断熱部ウィック部３３のうち吸熱部ウィック部３１の境界部からテーパ形状の段差３４までの厚さは均一または略均一である。さらに、放熱部ウィック部３２の厚さは均一または略均一であり、断熱部ウィック部３３のうち放熱部ウィック部３２の境界部からテーパ形状の段差３４までの厚さは、均一または略均一である。ヒートパイプ２では、吸熱部ウィック部３１の厚さは、断熱部ウィック部３３のうち吸熱部ウィック部３１の境界部からテーパ形状の段差３４までの厚さと同じまたは略同じであり、放熱部ウィック部３２の厚さは、断熱部ウィック部３３のうち放熱部ウィック部３２の境界部からテーパ形状の段差３４までの厚さと同じまたは略同じである。   In the heat pipe 2, the thickness of the heat absorbing portion wick portion 31 in the wick 30 and the thickness from the boundary portion of the heat absorbing portion wick portion 31 to the tapered step 34 in the heat insulating portion wick portion 33 are the heat radiating portion wick portion 32. And the thickness of the heat insulating portion wick portion 33 is thicker than the thickness from the boundary portion of the heat radiating portion wick portion 32 to the tapered step 34. Further, the thickness of the heat absorbing part wick part 31 is uniform or substantially uniform, and the thickness of the heat insulating part wick part 33 from the boundary part of the heat absorbing part wick part 31 to the tapered step 34 is uniform or substantially uniform. . Furthermore, the thickness of the heat radiating part wick part 32 is uniform or substantially uniform, and the thickness from the boundary part of the heat radiating part wick part 32 to the tapered step 34 in the heat insulating part wick part 33 is uniform or substantially uniform. is there. In the heat pipe 2, the thickness of the heat absorbing portion wick portion 31 is the same as or substantially the same as the thickness from the boundary portion of the heat absorbing portion wick portion 31 to the tapered step 34 in the heat insulating portion wick portion 33. The thickness of the portion 32 is the same as or substantially the same as the thickness from the boundary portion of the heat radiating portion wick portion 32 to the tapered step 34 in the heat insulating portion wick portion 33.

テーパ形状の段差３４の角度は、特に限定されないが、作動流体の流れの圧力損失を低減する点から、ヒートパイプ２の長軸に対して角度４°〜７°が好ましく、５°〜６°が特に好ましい。   The angle of the tapered step 34 is not particularly limited, but is preferably 4 ° to 7 ° with respect to the long axis of the heat pipe 2 from the viewpoint of reducing the pressure loss of the flow of the working fluid, and 5 ° to 6 °. Is particularly preferred.

ヒートパイプ２でも、ヒートパイプ１と同様に、吸熱部ウィック部３１のウィックの占有率が放熱部ウィック部３２のウィックの占有率よりも大きいので、吸熱部１１の毛細管力が相対的に大きくなり、トップヒートであっても、液相の作動流体は放熱部１２から吸熱部１１側へ円滑に還流できる。   Also in the heat pipe 2, as in the heat pipe 1, the wick occupation ratio of the heat absorbing section wick section 31 is larger than the wick occupation ratio of the heat radiating section wick section 32, so that the capillary force of the heat absorbing section 11 becomes relatively large. Even in the case of top heat, the liquid-phase working fluid can smoothly circulate from the heat radiating unit 12 to the heat absorbing unit 11 side.

次に、本発明のヒートパイプの使用方法例について、説明する。本発明のヒートパイプは、トップヒートでも良好な熱輸送特性を有するので、例えば、自動車に搭載された発熱体の冷却用として使用することができる。つまり、自動車は登坂時には、前方が高くなり、また搭載された電子部品等に負荷がかかって電子部品等からの発熱量が増大するところ、本発明のヒートパイプは、トップヒートモードであっても良好な熱輸送特性を有するので、該電子部品等に対して、良好な冷却信頼性を有する。また、本発明のヒートパイプは、ヒートシンクに使用することもでき、該ヒートシンクは、トップヒートモードであっても良好な冷却信頼性を有する。   Next, an example of how to use the heat pipe of the present invention will be described. Since the heat pipe of the present invention has good heat transport characteristics even in top heat, it can be used, for example, for cooling a heating element mounted on an automobile. In other words, when the car is climbing up, the front is higher, and the mounted electronic components are loaded, increasing the amount of heat generated from the electronic components, etc. Even if the heat pipe of the present invention is in the top heat mode, Since it has good heat transport properties, it has good cooling reliability with respect to the electronic parts and the like. The heat pipe of the present invention can also be used as a heat sink, and the heat sink has good cooling reliability even in the top heat mode.

次に、本発明のヒートパイプの製造方法例について、説明する。製造方法は特に限定されないが、例えば、円形状の管材の長さ方向に沿って、径方向に所定の段差を有する芯棒を挿入し、管材の内面と芯棒の外面との間に形成された空隙部にウィックとなる金属粉を充填する。その後、加熱処理して、管材の内面に金属焼結体であるウィックを形成する。その後、芯棒を管材から引き抜いて、作動流体を封入することにより、本発明のヒートパイプを製造することができる。   Next, the example of the manufacturing method of the heat pipe of this invention is demonstrated. Although the manufacturing method is not particularly limited, for example, a core rod having a predetermined step in the radial direction is inserted along the length direction of the circular tube material, and formed between the inner surface of the tube material and the outer surface of the core rod. The gap is filled with metal powder that becomes a wick. Then, it heat-processes and forms the wick which is a metal sintered compact on the inner surface of a pipe material. Then, the heat pipe of this invention can be manufactured by drawing out a core rod from a pipe material, and enclosing a working fluid.

次に、本発明の他の実施形態例について、説明する。上記第１実施形態例では、吸熱部ウィック部と断熱部ウィック部との境界部に、段状の段差部が形成されていたが、これに代えて、断熱部ウィック部に段状の段差部が形成されてもよく、放熱部ウィック部と断熱部ウィック部との境界部に段状の段差部が形成されてもよい。また、上記第１実施形態例では、段状の段差部は１段であったが、２段以上の階段状としてもよい。さらに、上記第２実施形態例では、断熱部ウィック部にテーパ形状の段差が形成されていたが、これに代えて、吸熱部ウィック部と断熱部ウィック部との境界部にテーパ形状の段差が形成されてもよく、放熱部ウィック部と断熱部ウィック部との境界部にテーパ形状の段差が形成されてもよい。また、上記各実施形態例では、コンテナの長軸方向に対して直交方向の断面形状は円形状であったが、該断面形状は、特に限定されず、円形状に代えて、例えば、楕円形状（例えば、アスペクト比０．５以上の楕円形状）、丸角長方形、多角形状（例えば、四角形状等）等でもよい。   Next, another embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, a stepped step portion is formed at the boundary between the heat absorbing portion wick portion and the heat insulating portion wick portion. Instead, a stepped step portion is formed in the heat insulating portion wick portion. May be formed, and a stepped step portion may be formed at a boundary portion between the heat radiating portion wick portion and the heat insulating portion wick portion. In the first embodiment, the stepped step portion has one step, but may have two or more steps. Further, in the second embodiment, a tapered step is formed in the heat insulating portion wick portion. Instead, a tapered step is formed at the boundary between the heat absorbing portion wick portion and the heat insulating portion wick portion. A taper-shaped level | step difference may be formed in the boundary part of a thermal radiation part wick part and a heat insulation part wick part. Further, in each of the above embodiments, the cross-sectional shape in the direction orthogonal to the major axis direction of the container is a circular shape, but the cross-sectional shape is not particularly limited, and instead of a circular shape, for example, an elliptical shape (For example, an elliptical shape having an aspect ratio of 0.5 or more), a rounded rectangular shape, a polygonal shape (for example, a rectangular shape, etc.), etc.

以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

使用ヒートパイプについて
ヒートパイプの長さは３３０ｍｍであり、このうち、吸熱部５５ｍｍ、断熱部１５ｍｍ、放熱部２３０ｍｍとした。また、ヒートパイプのコンテナの長軸方向に対して直交方向の断面形状は円形状であり、コンテナの内断面積は１８０ｍｍ２である。作動流体として水を使用し、銅粉を焼結してウィックを作製した。 About the heat pipe used The length of the heat pipe was 330 mm. Among these, the heat absorption part was 55 mm, the heat insulation part 15 mm, and the heat radiation part 230 mm. Moreover, the cross-sectional shape orthogonal to the major axis direction of the container of the heat pipe is circular, and the inner cross-sectional area of the container is 180 mm 2 . Water was used as a working fluid, and copper powder was sintered to produce a wick.

作動温度は６０℃、熱抵抗は２５０Ｗ入熱時にて測定した。なお、ウィックの厚さ２．４ｍｍはウィックの占有率５４％であり、ウィックの厚さ３．６ｍｍはウィックの占有率７３％である。   The operating temperature was measured at 60 ° C., and the thermal resistance was measured at 250 W heat input. The wick thickness of 2.4 mm is a wick occupancy ratio of 54%, and the wick thickness of 3.6 mm is a wick occupancy ratio of 73%.

上記ヒートパイプについて、最大熱輸送量と熱抵抗の結果を、下記表１に示す。   Table 1 below shows the results of the maximum heat transport amount and the thermal resistance of the heat pipe.

Figure 0006605918
Figure 0006605918

上記表１から、ヒートパイプを角度２２°にて傾斜させたトップヒートにおいて、吸熱部ウィック部の厚さと放熱部ウィック部の厚さが同じである比較例に対し、吸熱部ウィック部の厚さを放熱部ウィック部の厚さよりも厚くした実施例は、いずれも優れた最大熱輸送量を有し、熱抵抗も大幅に改善した。   From Table 1 above, in the top heat in which the heat pipe is inclined at an angle of 22 °, the thickness of the heat absorbing part wick part is compared with the comparative example in which the thickness of the heat absorbing part wick part and the thickness of the heat radiating part wick part are the same. Each of the examples in which the thickness of the heat dissipating part was thicker than the thickness of the radiating part wick part had an excellent maximum heat transport amount, and the thermal resistance was greatly improved.

本発明のヒートパイプは、トップヒートでも良好な熱輸送特性を有するので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、自動車に搭載された発熱体の冷却用としての利用価値が高い。   Since the heat pipe of the present invention has good heat transport characteristics even in top heat, it can be used in a wide range of fields. For example, it has a high utility value for cooling a heating element mounted in an automobile.

１、２ ヒートパイプ
１０ コンテナ
１１ 吸熱部
１２ 放熱部
２０、３０ ウィック
３４ テーパ形状の段差 1, 2 Heat pipe 10 Container 11 Heat absorption part 12 Heat radiation part 20, 30 Wick 34 Tapered step

Claims (4)

コンテナと、該コンテナの内部に封入された作動流体と、前記コンテナの内面に設けられた、金属粉を焼結させた焼結金属からなるウィックと、を有するヒートパイプであって、
前記コンテナの吸熱部における前記ウィックの占有率が、７０％〜８０％であり、
前記放熱部における前記ウィックの占有率が、前記吸熱部における前記ウィックの占有率よりも１５％以上小さく、且つ４０％〜６０％であり、
前記コンテナの、長軸方向に対して直交方向の断面の内断面積が、３８ｍｍ ２ 以上、前記コンテナの、長軸方向に対して直交方向の断面形状が、円形、アスペクト比０．５以上の楕円形または丸角長方形である、トップヒートで使用されるヒートパイプ。 A heat pipe having a container, a working fluid sealed inside the container, and a wick made of sintered metal obtained by sintering metal powder provided on the inner surface of the container,
The occupation ratio of the wick in the heat absorption part of the container is 70 % to 80 %,
The occupation ratio of the wick in the heat dissipation part is 15% or more smaller than the occupation ratio of the wick in the heat absorption part, and is 40% to 60%,
The container has an inner cross-sectional area of a cross section perpendicular to the major axis direction of 38 mm 2 or more, a cross section of the container perpendicular to the major axis direction is circular, and an aspect ratio of 0.5 or more. elliptical or round angle rectangle, a heat pipe used in the top heat. 前記ウィックが、前記吸熱部と前記放熱部との間の部位に、テーパ形状を有する請求項１に記載のヒートパイプ。 The heat pipe according to claim 1 , wherein the wick has a tapered shape at a portion between the heat absorbing portion and the heat radiating portion. 前記放熱部に位置する前記ウィックの細孔半径が、前記吸熱部に位置する前記ウィックの細孔半径よりも大きい請求項１または２に記載のヒートパイプ。 The heat pipe according to claim 1 or 2 , wherein a pore radius of the wick located in the heat dissipation portion is larger than a pore radius of the wick located in the heat absorption portion. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒートパイプを使用したヒートシンク。 A heat sink using the heat pipe according to any one of claims 1 to 3 .
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