JP6801982B2 - 熱交換器システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明の1つまたは複数の実施形態は、一般に、熱伝達に関し、より具体的には、例えば、熱交換器を使用した熱源からの熱伝達の改善に関する。

フライトアプリケーションの分野では、さまざまなタイプの熱源から離れて熱を伝達する熱システムの能力および空間／重量の効率を改善するための継続的な努力がされている。通常動作時に、電気および電子機器は、一般に、十分な熱（例えば、抵抗発熱を介して）を生成し、これは、従来の実装の電気リード線の接続が、特に、機器がカウリング内に封入されるかまたは真空に配置され、流体／ガス浸漬が利用できない場合に、一般的に適用可能な熱限界内で動作を維持するには不十分である。例えば、フライトアプリケーションのための伝熱は、外の空間に（例えば、黒体放射として）過剰な熱を放射するために使用することができる比較的大きな放熱器（例えば、熱シンク）へ1つまたは複数の熱源から熱を伝達する能力に依存する。

従来の熱調節システムは、熱源から、戦略的に車両全体に配置された熱シンクへ熱を伝えるために、多くの技術を使用している。ただし、これらの従来のシステムは、一般的には、比較的重く、熱シンクへの熱リンクを形成するための空間を必要とする。また、空間と重量は、フライトアプリケーションではプレミアムであるため、（例えば、設計および製造プロセス中の形態のクリープ／イノベーションに起因して増加した熱負荷を考慮して）熱調節システムを改造することは、非常に複雑でコストがかかる可能性がある。したがって、改良された方法は、全体的な能力または熱伝達スループットと、システムを実装するために使用される全体的な空間および重量の両方の点で、比較的効率的な熱調節／伝達システムを提供する必要がある。

本明細書に開示されるシステムおよび方法が、熱交換器システムに改良されたアプローチを提供している。いくつかの実施形態では、熱交換器システムを、導電性金属の伝熱板と、伝熱板に連結されたおよび／または伝熱板内のヒートパイプを用いて実装することができる。ヒートパイプを、押出アルミニウムなどの押出導電性金属から形成することができる。一例では、2つのチャネルが、長手方向に延伸して、伝熱板の表面に沿って実質的に平行に形成されている。さらに、各ヒートパイプは、チャネル内に実質的に連結され、チャネルの両側に熱接合され、その後、伝熱板に物理的に固定される。さまざまな実施形態では、1つまたは複数の凹所が、2つのチャネルのそれぞれに隣接しておよび／または直交して形成され得る。熱界面材料を、凹所内に配置することができ、熱シンクを、熱界面との圧縮接触および伝熱板への熱的連結を提供するために、凹所で伝熱板に固定することができる。1つまたは複数の熱源を、例えば、同様の技術を使用して、伝熱板に連結することができ、熱源で発生する熱は、熱界面を介して熱シンクへ、板および／またはヒートパイプを通って運ばれてもよい。熱シンクは、環境に熱を送るために、放熱器にさらに物理的に固定され得る。

さまざまな実施形態では、伝熱板は、フライトシステムパネルにさらに固定される機械的支持体に固定されてもよい。機械的支持体は、熱源が連結された対向面の領域を小さくすることなく、伝熱板の表面に熱シンクを接続するための空間を提供するために、フライトシステムパネルの表面から伝熱板を高める。これにより、熱交換器システムは、1つまたは複数の熱源から離れて1つまたは複数の熱シンクへ熱を効率的に伝達し、この熱シンクは、その後、環境（例えば、周囲の気体、流体、真空、および／または他の環境）に熱を放射するために1つまたは複数の放熱器に熱を伝達することができる。

一実施形態では、装置は、伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、チャネル内に実質的に連結されたヒートパイプとを含み、ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、チャネルの底面および側面に熱接合されている。

別の実施形態では、方法は、伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板を提供するステップと、チャネル内に実質的に連結させるヒートパイプを提供するステップと、ヒートパイプの底面および側面を、それぞれ、チャネルの底面および側面に熱接合するステップとを含む。

本発明の範囲は、参照により本セクションに組み込まれている特許請求の範囲によって画定される。本発明のさらなる利点の実現だけでなく、本発明の実施形態のより完全な理解が、1つまたは複数の実施形態の以下の詳細な説明を考慮することにより、当業者にもたらされよう。最初に簡単に説明する添付の図面について参照されよう。

本開示の実施形態に係る伝熱板を示す図である。 本開示の実施形態に係るヒートパイプの断面を示す図である。 本開示の実施形態に係るヒートパイプの別の断面を示す図である。 本開示の実施形態に係る伝熱板の分解図である。 本開示の実施形態に係る伝熱板に物理的に固定されたヒートパイプの断面を示す図である。 本開示の実施形態に係る伝熱板の斜視断面を示す図である。 本開示の実施形態に係るシステムパネルに物理的に固定された伝熱板を含むアセンブリを示す図である。 本開示の実施形態に係る、熱シンクと、機械的支持体と、システムパネルとの間の連結接合部を含むアセンブリを示す図である。 本開示の実施形態に係る、熱交換器システムを提供するためのプロセスを説明するフロー図である。 本開示の実施形態に係る、熱交換器システムを使用するための方法を説明するフロー図である。

本発明の実施形態およびそれらの利点は、以下の詳細な説明を参照することによって最良に理解される。同じ参照符号が、1つまたは複数の図面の中で示されている同じ要素を識別するために使用されていることが理解されるべきである。

一般に、フライトシステムパネルは、熱源から離れる生成された熱を伝達するために、熱源（例えば、発熱電気ユニットおよび電子ユニット）に近接してルーティングされた熱導管に埋め込まれて設計されている。フライトシステムパネルの設計プロセス中または製造中に、追加の形態を追加してもよく、または、特定のアプリケーションを可能にするために発熱熱源を修正および／または追加する必要があるかもしれない。あいにく、フライトシステムパネル上で利用できるに十分な取り付け面領域がない場合があり、または、既存の熱導管は、所望の取り付け箇所に近接してないかもしれない。したがって、カスタムの熱交換器システムは、熱源を取り付けて、効率的な伝熱を提供するために必要とされ得る。

従来の解決策は、熱伝導性の取り付け板を含むことができるが、従来の解決策は、特に現代の電子機器における典型的な散逸に関して、十分な伝熱能力／効率を欠いている。さらに、従来の取り付け板は、限定された再設計空間内に取り付けするには重いおよび／または大きすぎる可能性がある。本発明の熱交換器システムの実施形態は、全体の能力／熱伝達スループットの点、およびこのような能力に到達するために使用される全体空間および重量の点の両方で、効率的な熱伝達システムを提供する。本開示の実施形態は、例えば、空間および／または重量がプレミアムである、（フライトアプリケーションに加えて）非フライトアプリケーションに実装されてもよいことが理解されよう。

図1は、本開示の実施形態に係る熱交換器システム100を示している。熱交換器システム100は、伝熱板102を含んでいる。いくつかの実施形態では、伝熱板102は、例えばアルミニウムであってもよく、ヒートパイプ104を受けるように形成されたチャネル112のような、伝熱板102の種々の追加の要素を受け入れて正確に配置するために形成され得る。これに関し、チャネル112は、伝熱板102の板面124に沿って長手方向に延伸して形成され得る。第2のチャネル112が、伝熱板102の板面124に沿って長手方向に延伸することができ、第2のチャネル112は、第1のチャネル112に実質的に平行でありかつ第1のチャネル112から離間され、第2のヒートパイプ104を受けるように形成され得る。いくつかの実施形態では、チャネル112およびヒートパイプ104は、例えば曲線状であってもよく、そうでなければ、図1に示したものと異なる形状であってもよい。

図1で提示した実施形態に示すように、伝熱板102は、板面124でチャネル112に隣接して形成された凹所110を含むことができる。凹所110は、例えば、熱グリース、熱テープ、異なるタイプのグラフォイル、および／または他の熱界面材料などの、熱界面材料108を受けるように構成され得る。熱界面材料108は、伝熱板102を熱シンク（例えば、図6の熱シンク671）に熱的に連結させるように構成され得る。凹所110を、熱界面材料108のための圧縮力を選択する深さで実現することができ、一方で、伝熱板102は熱シンク671に連結されている。例えば、熱シンク671が凹所110で伝熱板102に連結されるときに、より浅い深さが、より高い圧縮力をもたらすことができる。高すぎる、または低すぎる圧縮力は、使用される材料のタイプに応じて、熱界面材料108の熱伝導率を低減し得る。

さまざまな実施形態では、熱界面材料108は、凹所110内の所定の位置に押圧されるかまたは接着され得る。いくつかの実施形態では、2つ以上の凹所110が、伝熱板102に形成されてもよく、本明細書に記載のように、それぞれが、熱界面材料108を介してチャネル内のヒートパイプから連結されたヒートシンクに熱を流すことができるように、伝熱板102の反対側の端部でチャネル112に隣接して配置されている。

さらに、1つまたは複数のフライトシム・アクセス・ポケット116が、フライトシム（例えば、図3のフライトシム349）の挿抜を容易にするために、および／または伝熱板102の質量または重量を軽減するのを助けるために、板面124に形成され得る。フライトシム・アクセス・ポケット116は、ヒートパイプ104の成形フランジ344（図3参照）が伝熱板102に固定され得る複数の箇所で、板面124に形成され得る。

図1に示すように、傾斜スロット114は、板面124の側部に配置されるかまたは形成され得る。傾斜スロット114を、細長い熱シンク（例えば、図6に示す細長い熱シンク671）のためのクリアランスを可能にするように構成することができ、この熱シンクは、板面124から離れて湾曲しかつ板面124を通って垂直に延伸するように、凹所110で板面124に連結されている。いくつかの実施形態では、2つ以上の傾斜スロット114を形成することができ、図示のように、それぞれが、板面124のいくつかの端部に分散して、伝熱板102の側部に配置されている。

さらに、複数のホールパターン（例えば、機械的支持体のホールパターン118および熱シンク取り付けのホールパターン120）が、座金と締め具（例えば、図7の座金787と締め具786および781）を受けるための伝熱板102を介して形成され得る、このような座金と締め具は、例えば、さまざまな機械的支持体（図6の機械的支持体674、675、および676参照）に伝熱板102を物理的に固定するために、および／または、熱シンクを伝熱板102に物理的に固定するために、使用され得る（例えば、図6の熱シンク671および／または図7の締め具781）。

最後に、伝熱板102は、伝熱板102の重量を軽減するように構成され得る板面124に形成された1つまたは複数のブラインドポケット122を含むことができる。

ヒートパイプ104は、ヒートパイプ104内に長手方向に配置された、複数のパイプ空隙部（例えば、図2のパイプ空隙部232）を含むことができる。各パイプ空隙部は、ヒートパイプ104の第1の端部で同一平面上に封止され得る。充填管106は、ヒートパイプ104の第2の端部に接続（例えば、半田付け）され得る。

ヒートパイプ104を、チャネル112内に実質的に連結させることができる。特に、ヒートパイプ104を、ヒートパイプ104と伝熱板102との間の（例えば、熱接合した表面領域に関連した）熱伝達能力を高めるために、ヒートパイプ104の両側で伝熱板102に熱接合させることができる。これに関し、ヒートパイプ104の底面（例えば、図2の仕上げ底面237）および側面（例えば、図2の仕上げ側面236）を、それぞれ、チャネル112の底面（例えば、図4の底部チャネル面454）および側面（例えば、図4の内部チャネル面455）に熱接合させることができる。ヒートパイプ104の両面に沿って接合させることにより、熱接合された底面のみを有する実施形態と比較して、伝熱板102とヒートパイプ104との間の伝熱能力／効率が約50％改善される。これに関し、熱は、伝熱板102を介してより均一に分散され、および／または熱界面材料108を介して伝熱板102に連結された熱源から伝熱板に連結された熱シンクにより効率的に転送される。伝熱能力／効率のこの増加は、伝熱板の熱伝達性能の大幅な向上であり、最新のカスタムの熱交換器システムの伝熱要求を満たす。

図2Aは、本開示の実施形態に係る押出ヒートパイプストック200の断面を示している。図2Bは、本開示の実施形態に係る仕上げヒートパイプ201の断面を示している。押出ヒートパイプストック204は、アルミニウム棒から押出成形されてもよい。ただし、他の材料が、使用され、押出成形され、機械加工されてもよく、または他の方法がヒートパイプストック204を形成するために使用されてもよい。ヒートパイプ104は、いくつかの実施形態では、伝熱板102の長さに近い長さに押出ヒートパイプストック204から切断されてもよい。他の実施形態では、ヒートパイプ104の長さは、伝熱板102の長さよりも長くても短くてもよい。さまざまな実施形態では、ヒートパイプ104は、複数の空隙部を有するヒートパイプとして実装されてもよい。

図2Aに示す実施形態に示されるように、押出ヒートパイプストック204は、本体231と、2つの別個のパイプ空隙部232と、フランジ234とを含んでいる。ヒートパイプ104の側面235および仕上げ側面236は、複数の成形フランジ（例えば、図3の成形フランジ344）を形成するように、フランジ234の過剰な材料を除去するように機械加工され得る。機械加工後、複数のナブ239が、側面235および仕上げ側面236に残る場合がある。熱接合のために側面235を仕上げする必要はないかもしれないため、側面235の精密加工が、ナブ239を除去するために必要とされない可能性がある。ただし、仕上げ側面236と仕上げ底面237は、チャネル112に熱接合するための許容可能な機械加工仕上げを必要とするかもしれない。これに関し、表面236および237は、ナブ239の除去、および仕上げ（例えば、実質的に2次元の平坦であり、欠陥、結節、ナブ、および／または他の欠陥がない）のためのさらなる機械加工／研磨を必要とする可能性がある。したがって、精密加工、ラッピング、研磨、および／または他のタイプの仕上げ側面236と仕上げ底面237の形成が、一般には必要とされている。さまざまな実施形態では、仕上げ側面236と仕上げ底面237は、チャネル112の同様の指向面を一致させるために、実質的に平面状であり、互いに直交していてもよい。接合され得るヒートパイプ104の仕上げ面（例えば、仕上げ側面236と仕上げ底面237）は、チャネル112の隣接面に熱接合するときに、最適な表面領域の接触を提供する。いくつかの実施形態では、上面233は、ヒートパイプストック204を形成するのに必要な以上の機械加工を必要としない。特定の他の実施形態では、ヒートパイプ104に沿って熱平衡を促進するために、本明細書に記載されるように、上面233と底面237の両方を、仕上げすることができる。

図示のように、ヒートパイプ104を、ヒートパイプ104に沿って長手方向に配置された複数の別個のパイプ空隙部232で実装することができる。いくつかの実施形態では、ヒートパイプ104は、隣接する2つのパイプ空隙部232を含む。各パイプ空隙部232を、ヒートパイプ104の第1の端部で同一平面上に封止することができ、ヒートパイプ104の第2の端部でヒートパイプの充填管106（図1参照）に連結することができる。各パイプ空隙部232を、−40〜130℃のおおよその温度範囲、および実質的に真空での外部圧力にわたって、対流ガスおよび／または流体を封止可能に含むように構成することができる。いくつかの実施形態では、各パイプ空隙部を、約60K〜430Kの任意の温度範囲のような、より大きなおよび／または異なる温度範囲にわたって、対流ガス／流体を含むように構成することができる。

図3は、本開示の実施形態に係る伝熱板300の分解図を示している。いくつかの実施形態では、伝熱板102は、2つのチャネル112とそれぞれのチャネル112内に実質的に連結された2つのヒートパイプ104を含み、このチャネル112は、互いに実質的に平行かつ離間された伝熱板102の板面124に沿って長手方向に延伸することができる。図示のように、チャネル112を、伝熱板102の第1の長手方向端部の近傍から延伸し、伝熱板102の第2の長手方向端部を突破する伝熱板102に形成することができる。このため、チャネル112を、伝熱板102の部分開口チャネルと呼ぶことができる。

さまざまの実施形態では、各ヒートパイプ104は、ヒートパイプ104が伝熱板102に熱接合された後に、ヒートパイプ104を伝熱板102に物理的に固定するために使用される1つまたは複数の成形フランジ344を含む。

図示のように、各ヒートパイプ104は、本明細書に記載のように、半田付けされるか、他の方法でヒートパイプ104の端部に接続され、対流ガスおよび／または流体でパイプ空隙部232を充填するために使用され得る、充填管106を含む。充填管106は、パイプ空隙部232が充填された後に漏れ防止シールを形成するために、ピンチオフされ、半田付けされ、および／または他の方法で封止され得る。

いくつかの実施形態では、伝熱板102は、1つまたは複数のフライトシム349を含む。各フライトシム349を、対応するフライトシム凹所351内に配置することができ、成形フランジ344が伝熱板102に固定されるときに、チャネル112の底面に対してヒートパイプ104を固定する圧縮力を選択する厚さで実装することができる。これに関し、1つまたは複数のフライトシム凹所351を、成形フランジ344のほぼ真下のチャネル112に隣接して形成することができ、フライトシム349を受けるように構成することができる。さまざまな実施形態では、フライトシム349は、ヒートパイプ104の帯電を防止するために、静電気放電（ESD）接地経路を提供するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、ヒートパイプ104が伝熱板102に熱接合された後に、各ヒートパイプ104は、成形フランジ344で伝熱板102の板面124（例えば、図1参照）に物理的に同一平面上に固定され得る。複数のねじ穴350を、複数の成形フランジの貫通穴342に対応して伝熱板102に形成することができる。ねじ穴350の各々は、ヒートパイプ104を伝熱板102に物理的に固定するために、座金343とフライト締め具341を受けるように構成され得る。

さまざまな実施形態では、図示のように、複数のねじ穴347は、伝熱板102の外部側面352内に形成されることが可能であり、チャネル112の対向側面に延伸することができる。少なくとも1つの側部シム345が、ヒートパイプ104の対向側面235と1つまたは複数のねじ穴347との間に配置され得る。各ねじ穴347は、座金348および圧縮スクリュ346を受けるように構成され得る。ねじ穴347は、本明細書に記載されるように、チャネル112の側面にヒートパイプ104の側面を熱接合するのを助けるために、圧縮スクリュ346が、側部シム345を介してヒートパイプ104に横方向の圧縮力を提供することができるように構成され得る。

底面および側面で伝熱板102に熱接合され得る少なくとも1つのヒートパイプを組み込むことで、空間と重量の影響を最小限に抑えながら、効率的な伝熱システムを提供する。さらに、2つのヒートパイプは、増加した熱伝達要件に対応する追加の伝熱能力を提供し、1つのヒートパイプが止まった場合に冗長性を提供する（例えば、ヒートパイプ104の空隙部232に対して同様）。このように、本明細書に記載の伝熱板102は、最新の伝熱システムのための、効率的な、適応可能な、および信頼性の高い解決策を提供する。

図4は、本開示の実施形態に係る伝熱板102に物理的に固定され、熱接合されたヒートパイプの断面400を示している。図4は、チャネル112に熱接合されたヒートパイプ104を示している。これに関し、ヒートパイプ104の両面を、チャネル112の隣接面に接合することができる。第1のヒートパイプ104の底面（例えば、仕上げ底面237）および側面（例えば、仕上げ側面236）を、それぞれ、第1のチャネル112の底面（例えば、底部チャネル面454）および側面（例えば、内部チャネル面455）に熱接合させることができる。

側部熱接合部452は、チャネル112の内部チャネル面455とヒートパイプ104の仕上げ側面236との間に効率的な伝熱界面を提供する。底部熱接合部451は、チャネル112の底部チャネル面454とヒートパイプ104の仕上げ底面237との間に効率的な伝熱界面を提供する。

熱接合の準備では、底部熱接合部451のための材料（例えば、薄膜材料）を、仕上げ底面237と対応する底部チャネル面454との間に配置することができる。側部熱接合部452材料（例えば、薄膜材料）を、仕上げ側面236と対応する内部チャネル面455との間に配置することができる。さらに、ヒートパイプ104を、チャネル112内に位置的に配置することができる。

熱接合に関して、クランプまたは重量は、ヒートパイプ104の上面233と伝熱板102の対向面との間で垂直の圧縮力を適用するために提供され得る（例えば、図6に示した上面670）。クランプまたは重量は、十分な圧縮力を適用して、仕上げ底面237が底部熱接合部451とチャネル面454にしっかりと押し付けられたままにするために使用され得る。いくつかの実施形態では、垂直圧縮力を適用するためのクランピングまたは重み付けにより、アセンブリが熱循環されおよび／または底部熱接合部451材料が硬化する間に、仕上げ底面237と底部チャネル面454との間で一定および／または均一な接触を確保することができる。例えば、熱循環中に、熱接合部451は、軟化しまたは液化し、ヒートパイプ104は、チャネル面454に相対移動することがあり、クランピングまたは重み付けは、熱循環の間中、垂直圧縮力を実質的に保持するように構成されてもよい。底部熱接合部451材料が硬化する間に、垂直圧縮力を適用する他の形態が使用され得る。

さらに、熱接合に関して、1つまたは複数の座金348と圧縮スクリュ346（図3参照）が、熱接合の際に、仕上げ側面236からチャネル112の対応する側面（例えば、内部チャネル面455）に使用され得る。これに関し、ねじ穴347は、圧縮スクリュ346を受けるように、伝熱板102の側面352からチャネル112の対向側面に延伸することができる。少なくとも1つの側部シム345が、ヒートパイプ104の対向側面235と1つまたは複数のねじ穴347との間に配置され得る。圧縮スクリュ346は、仕上げ側面236を内部チャネル面455に熱接合するのを助けるために、側部シム345を介してヒートパイプ104に横方向の圧縮力を提供するように、ねじ穴347にねじ込まれる。これに関し、圧縮スクリュ346は、アセンブリが熱循環されおよび／または側部熱接合部452材料が硬化する間に、ヒートパイプ104の仕上げ側面236から内部チャネル面455への間の一定および／または均一な接触を確保することができる。

底部熱接合部451や側部熱接合部452の材料の熱循環および／または硬化は、一般に、材料が硬化される温度に依存する一定の時間にわたって、72度を超える温度を使用して実行され得る（例えば、温度は材料依存性であり得る）。温度環境が、動的であってもよく、底部熱接合部451および側部熱接合部452の材料を含む伝熱板102は、伝熱板102が目標温度の上下間で循環させるように、複数の温度を介して変化し得る。いくつかの実施形態では、温度環境は、実質的に静的であってもよく、底部熱接合部451および側部熱接合部452の材料を含む伝熱板102は、底部熱接合部451および側部熱接合部452の材料が硬化する間、一定の時間にわたって一定の高温で保持され得る。

底部熱接合部451および側部熱接合部452の材料が硬化した後、クランプ、圧縮シム345、スクリュ346、および座金348などの接合機器を除去することができる。これに関し、ヒートパイプ104をチャネル112に熱接合する補助として伝熱板102を利用することにより、過剰な処理の必要性が低減され、それによって熱接合面への損傷の尤度が低減される。

伝熱板102のアセンブリは、ヒートパイプ104または伝熱板102を固定するのを補助するために複数のフライトシム349を設置することを含むことができる。フライトシム349は、フライトシム凹所351の各箇所でヒートパイプ104の成形フランジ344と伝熱板102との間に位置するおよび／または配置されることができる。各フライトシム凹所351は、フライトシム・アクセス・ポケット116を介してアクセスされ得る。複数のフライト締め具341および座金343は、フライトシム349を適所に保持するために使用され得る。フライト締め具341を、座金343と一緒に設置し、成形フランジ344の貫通穴342に挿入し、フライトシム349を介してねじ穴350にねじ込むことができる。フライトシム349を適所に保持して、ヒートパイプ104を伝熱板102に物理的に固定するために、フライト締め具341を締め付けることができる。これに関し、フライト締め具341とフライトシム349は、伝熱効率を最大化し、接地への電気接続を提供するために、ヒートパイプ104と伝熱板102との間の面接触部に予測可能な表面を設ける。また、本明細書中で述べたように、フライト締め具341やフライトシム349の厚さは、チャネル112の底面に対してヒートパイプ104を固定する選択された圧縮力を提供する。いくつかの実施形態では、フライト締め具341は、ねじ穴350への適切な係合を確実にするために段付きボルトであってもよい。最後に、ギャップ453は、チャネル112の外部チャネル面456（例えば、チャネル112の対向側面）と側面235との間で、ヒートパイプ104のナブ239、および／またはヒートパイプ104の他の突起を収容するように維持され得る。

このように、本明細書に記載の伝熱板102の界面（例えば、底面および側面）に熱接合した2つのヒートパイプ104により、片面だけ熱接合した界面を有する実施形態と比較して、伝熱板102からヒートパイプ104への伝熱能力／効率が約50％改善される。

図5は、本開示の実施形態に係る伝熱板500の斜視断面を示している。これに関し、熱源（例えば、発熱電気ユニットおよび電子ユニット）からの熱流（例えば、伝熱）のフライトシステムアプリケーションが、示されている。矢印502は、伝熱板102上のさまざまな箇所からの伝熱経路を示している。ヒートパイプ104は、チャネル112の開口端を通って、伝熱板102の外縁部506を越えて延伸するニップル部504を含み得る。ニップル部504は、ヒートパイプ104内の冷却サイクルを作成するのを助けるための対流ガスおよび／または流体を冷却し、循環させるために使用され得る。

矢印502で示すように、熱は、伝熱板102を介して伝熱板102の上面670（図6参照）に物理的に固定された熱源から流れることができる。熱源が熱界面材料108の近傍にある場合、熱は、熱界面材料108とさらに熱界面材料108と接触している熱シンク671（図6参照）に、伝熱板102を介して熱源から最も効率的に流れる。これに関し、伝熱板102に物理的に固定された熱シンク671と接触している熱界面材料108は、効率的な伝熱システムを提供する。

ただし、熱源が熱界面材料108に近接していない場合には、熱は、熱源から伝熱板102と、側部熱接合部452および底部熱接合部451とを通ってヒートパイプ104に最も効率的に流れることができる。さらに、熱は、ヒートパイプ104を通って熱界面材料108の近傍に転送され得る。これに関し、熱接合した2つの界面（例えば、側部熱接合部452と底部熱接合部451）を有する伝熱板102は、接触面が著しく増加されるため、単一の表面の実施形態よりも伝熱能力の大幅な増加をもたらす。

図6は、本開示の実施形態に係るフライトシステムパネル680に物理的に固定されたヒートパイプ104を有する伝熱板102を含むアセンブリ600を示している。図7は、本開示の実施形態に係る、熱シンク671とシステムパネル（例えば、図6のフライトシステムパネル680）との間、および機械的支持体674／675とシステムパネルとの間の連結接合部を含むアセンブリ700を示している。1つまたは複数の機械的支持体674、675、および676は、1つまたは複数の座金787および／または締め具786を使用して、フライトシステムパネル680に固定され得る。複数の無線周波数（RF）座金785が、フライトシステムパネル680に機械的支持体674、675および676を固定する前に、機械的支持体674、675、および676とフライトシステムパネル680との間に配置され得る。RF座金785は、フライトシステムパネル680の埋め込みインサートに関してローカル接地経路および／またはクリアランスを提供するように構成され得る。RF座金785を、締め具795によって適所に保持することができる。

フライトシステムパネル680への熱シンク671の取り付けについては、グラフォイルパッド783（例えば、および／または熱界面材料108と同様の他の任意のタイプの熱界面材料）が、適所にグラフォイルパッド783を保持するために、パネルシム784に位置的に配置され、パネルシム784に接着されてもよい。パネルシム784は、熱シンク671が、フライトシステムパネル680に固定されるときに、圧縮を制御し、グラフォイルパッド783への損傷を防ぐように構成され得る。フライトシステムパネル680に面したグラフォイルパッド783を有するパネルシム784を、下部フランジ792とフライトシステムパネル680との間に配置することができる。下部フランジ792を、複数の締め具794を用いてフライトシステムパネル680に物理的に固定することができる。代替の実施形態では、グラフォイルパッド783および／またはパネルシム784を、フライトシステムパネル680から伝熱板102内の熱を熱絶縁するのを助けるために、熱絶縁材料に置き換えてもよい。

熱シンク671への伝熱板102の取り付けについては、熱界面材料108（図1参照）は、凹所110（図1参照）内に配置されてもよく、熱界面材料108を適所に保持するために接着されてもよい。熱シンク671は、伝熱板102の上面670の複数の中空皿穴の貫通穴677への、熱シンク671の上部フランジ793のアライメントによって、伝熱板102の板面124（図1参照）に配置されてもよい。貫通穴677は、熱源を物理的に固定できる平らな表面を可能にするための皿穴である。複数の締め具781は、上面670から皿穴の貫通穴677に配置され、熱シンク671のねじインサート／ナットプレート782にねじ込まれてもよい。締め具781を、熱界面材料108に熱シンク671を係合するように締め付けることができる。凹所110（図1）は、熱界面材料108のための圧縮力を選択する深さを含み、一方で、伝熱板102は熱シンク671に連結されている。さまざまな実施形態では、締め具781が完全に締め付けられたときに、熱界面材料108を、その非圧縮厚さの約50〜60％に圧縮することができる。これに関し、熱界面材料108と接触し、伝熱板102に物理的に固定された熱シンク671は、伝熱板102から熱シンク671への効率的な伝熱を提供する。図6は、放熱器および／または他の熱導管に連結することができるようにするために、伝熱板102を越えて延伸する熱シンク671を示している。

図示のように、伝熱板102を、機械的支持体674、675、および676に固定することができる。伝熱板102は、伝熱板102を介して形成された複数の中空皿穴の貫通穴678を含むことができる。皿穴の貫通穴678を、伝熱板102を1つまたは複数の機械的支持体674、675、および676に物理的に固定するために、複数の座金787および締め具786を受けるように構成することができ、これにより、伝熱板102はフライトシステムパネル680に固定される。貫通穴678は、熱源を物理的に固定できる平らな表面を可能にするための皿穴である。複数の座金787および締め具786は、上面670から皿穴の貫通穴678に配置され、機械的支持体674、675、および676のねじ穴またはインサートに固定され得る。

1つまたは複数の接地ストラップ679を、1つまたは複数の座金789および締め具788を使用して、伝熱板102の側面681に固定することができる。接地ストラップ679を、1つまたは複数の座金790（例えば、RF座金であってもよい）および締め具788を使用して、ねじインサート791を介してフライトシステムパネル680に物理的にさらに固定することができる。

1つまたは複数の熱シンク671は、1つまたは複数の成形フランジ672の貫通穴673に締め具788を配置して、熱シンク671を放熱器に物理的に固定するために締め具788を締め付けることによって、熱シンク671の成形フランジ672の箇所で放熱器（図示せず）に物理的に固定され得る。

さまざまな実施形態では、複数の座金および締め具（例えば、座金787と締め具786と同様）が、さまざまなねじ穴および／または貫通穴の箇所（例えば、貫通穴の位置677と同様）で伝熱板102の上面670に熱源699を物理的に固定するために使用され得る。

図8は、本開示の実施形態に係る、熱交換器システムを提供するための方法800を説明するフロー図を示している。方法800に示されたブロックは、必ずしも網羅的ではない。

方法800は、伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板を提供するステップによって、ブロック802で開始することができる。例えば、伝熱板102は、第1のチャネル112と第1のヒートパイプ104を含むように、バルクアルミニウムから機械加工され得る。チャネル112は、伝熱板102の板面124に沿って長手方向に延伸することができる。第1のヒートパイプ104を、第1のチャネル112内に実質的に連結させることができる。いくつかの実施形態では、伝熱板102は、第2のチャネル112および第2のヒートパイプ104を含むことができる。第2のチャネル112を、伝熱板102の板面124に沿って長手方向に延伸するように形成することができ、ここで、第2のチャネル112は、第1のチャネル112に平行でありかつ第1のチャネル112から離間され得る。また、第2のヒートパイプ104を、第2のチャネル112内に実質的に連結させることができる。

いくつかの実施形態では、伝熱板102は、チャネル112の対向側面に延伸する伝熱板102の側面352内に形成された複数のねじ穴347を含むことができる。ねじ穴347は、熱接合の際に、ヒートパイプ104に対して横方向の圧縮力を提供するために、ねじ穴347にねじ入れる複数の座金348および圧縮スクリュ346を受けるように構成され得る。横方向の圧縮力は、ヒートパイプ104の仕上げ側面236をチャネル112の内部チャネル面455に熱接合するのを助けるために使用され得る。

方法800は、チャネル内に実質的に連結させるヒートパイプを設けるステップで、ブロック804に継続することができる。例えば、ヒートパイプ104は、押出ヒートパイプストック204を形成するために材料を押出成形することによって形成され得る。いくつかの実施形態では、ヒートパイプストック204を、アルミニウムから形成することができるが、他の材料も可能である。押出ヒートパイプストック204を、伝熱板102の長さにほぼ対応する長さに切断することができる。ヒートパイプ104の底面および側面は、実質的に平面であり、直交していてもよく、熱接合を容易にするために仕上げされることができる。

いくつかの実施形態では、ヒートパイプ104は、ヒートパイプ104に沿って長手方向に配置された2つのパイプ空隙部232を含むように形成され得る。各パイプ空隙部232を、切断されたヒートパイプストック204の第1の端部で同一平面上に封止することができ、第2の端部でヒートパイプ充填管106に連結することができる。各パイプ空隙部232および／またはヒートパイプ104の仕上げ底面および側面（例えば、仕上げ底面237および仕上げ側面236）は、−40〜130℃のおおよその温度範囲と、絶対圧力（psia）が平方インチ当たり約750ポンドの最大予想動作圧力と、実質的に真空での外部圧力とで、対流ガスおよび／または流体を封止可能に含むように構成され得る。いくつかの実施形態では、対流ガスおよび／または流体は、無水アンモニア（例えば、99．999％またはそれ以上の純度を有する無水アンモニア）、他の対流ガスおよび／または流体、または対流ガスおよび／または流体の組み合わせを含むことができる。ヒートパイプ104の各パイプ空隙部232を、対応するヒートパイプの充填管106を介して充填することができる。選択された量の対流ガス／流体（例えば、予想される温度範囲で対流を提供するように選択される）でパイプ空隙部232を充填した後、充填管106は、漏れ防止シールを形成するために、ピンチオフされおよび／または半田付けされ得る。また、ヒートパイプ104は、チャネル112の開口端を通って、伝熱板102の外縁部506を越えて延伸するニップル部504を含み得る。いくつかの実施形態では、対流ガスおよび／または流体を加える前に、各パイプ空隙部232は、対流ガスおよび／または流体とヒートパイプ104との間の熱伝達を容易にするために、および／またはパイプ空隙部232の腐食を防止するために、粗面化され、コーティングされ、めっきされ、および／または他の方法で処理され得る。

伝熱板102とヒートパイプ104が設けられた後、方法800は、チャネル112の底面および側面それぞれに、ヒートパイプ104の底面および側面を熱接合するステップで、ブロック806に継続することができる。いくつかの実施形態では、2つのヒートパイプ104を熱接合することができ、ここで、第2のヒートパイプ104の底面および側面を、第2のチャネル112の底面および側面それぞれに熱接合することができる。追加のヒートパイプが企図される。ブロック806は、底部熱接合材料（例えば、底部熱接合部451）をヒートパイプ104の底面とチャネル112の底面との間に、および側部熱接合材料（例えば、側部熱接合部452）をヒートパイプ104の側面とチャネル112の側面との間に配置するステップで開始することができる。いくつかの実施形態では、熱接合材料は、薄膜接着剤として実装されてもよい。

ヒートパイプ104を、チャネル112内に配置することができる。垂直方向の圧縮力を、実質的に底面全体に適用することができ、横方向の圧縮力を、実質的に側面全体に適用することができる。垂直方向の圧縮力は、ヒートパイプ104の仕上げ底面237をチャネル112の底部チャネル面454に熱接合するのを助けるために適用され得る。これに関し、垂直方向の圧縮力は、伝熱板102の上面670に向かってヒートパイプ104の上面233を押し付ける、1つまたは複数の垂直クランプおよび／または1つまたは複数のクランプシムおよび／または静的に適用された重量を介して、適用され得る。1つまたは複数の垂直クランプを締め付けることにより、垂直方向の圧縮力は、ヒートパイプ104の仕上げ底面237およびチャネル112の底部チャネル面454の実質的に全体に提供される。

横方向の圧縮力は、ヒートパイプ104の仕上げ側面236をチャネル112の内部チャネル面455に熱接合するのを助けるために適用され得る。横方向の圧縮力を、ヒートパイプ104の対向側面と1つまたは複数のねじ穴347との間に少なくとも1つの側部シム345を挿入するステップで適用することができる。ねじ穴347に圧縮スクリュ346をねじ入れるステップにより、横方向の圧縮力は、少なくとも1つの側部シム345を介してヒートパイプ104に提供される。いくつかの実施形態では、2つ以上のセットの圧縮スクリュ346が、伝熱板102の側面126に沿って設けられていてもよい。

ヒートパイプ104の底面および側面をチャネル112の底面および側面に固定した後、ブロック806は、伝熱板102、ヒートパイプ104、および熱接合材料（例えば、底部熱接合部451および側部熱接合部452）を、底面（例えば、ヒートパイプ104の仕上げ底面237からチャネル112の底部チャネル面454）を熱接合し、および側面（例えば、ヒートパイプ104の仕上げ側面236およびチャネル112の内部チャネル面455）を熱接合するために、熱循環させるステップで継続することができる。いくつかの実施形態では、温度環境が、動的であってもよく、伝熱板102および熱接合材料（例えば、底部熱接合部451および側部熱接合部452）は、接合材料が硬化するまで、伝熱板102および熱接合材料を目標温度の上下間で循環させるように、複数の温度を介して変化する。他の実施形態では、温度環境は、実質的に静的であってもよく、伝熱板102および熱接合材料は、接合材料が硬化するまで、一定の時間にわたって一定の高温で保持され得る。

さまざまな実施形態では、底部熱接合部451および側部熱接合部452（例えば、薄膜材料および／または接着剤）が、熱循環中に軟化しおよび／または液化する際に、垂直方向および／または横方向の圧縮力は、伝熱板面に対するヒートパイプ面のわずかな移動を可能にするために実施され得る。例えば、熱循環および／または熱接合材料の硬化中に、ヒートパイプ104の仕上げ底面237は、チャネル112の底部チャネル面454にわずかに近づくことができ、ヒートパイプ104の仕上げ側面236は、チャネル112の内部チャネル面455に近づくことができる。

ヒートパイプ104が伝熱板102に熱接合された後、フライトシム349とフライト締め金具（例えば、座金343とフライト締め具341）を、伝熱板102にヒートパイプ104を物理的に固定するために、例えば、電気接続を接地（例えば、接地への直流（DC）電気接続）に提供するために、設けることができる。これに関し、ヒートパイプ104の一部として形成された1つまたは複数の成形フランジ344は、ヒートパイプ104を伝熱板102に物理的に固定するように構成され得る。さらに、1つまたは複数のフライトシム凹所351を、成形フランジ344のほぼ真下のチャネル112に隣接した伝熱板102内に形成することができる。フライトシム凹所351は、フライトシム349を受けるように構成され得る。

ヒートパイプ104を伝熱板102に物理的に固定するステップは、各フライトシム349を対応するフライトシム凹所351内に挿入するステップ、および成形フランジ344を伝熱板102に固定するステップを含むことができ、ここで、各フライトシム349は、チャネル112の底部チャネル面454に対してヒートパイプ104を固定する圧縮力を選択する厚さを含み、一方で、成形フランジ344は伝熱板102に固定されている。複数のねじ穴350を、成形フランジ344の貫通穴342の箇所に対応して伝熱板102に形成することができる。ねじ穴350の各々は、ヒートパイプ104を伝熱板102に物理的に固定するために、座金343とフライト締め具341を受けるように構成され得る。

伝熱板102を、伝熱板102から離れて熱を伝達するために熱シンク671に物理的に固定することができる。これに関し、伝熱板102は、伝熱板102を熱シンク671に熱的に連結させるように適合された熱界面材料108を受けるように構成され得る、伝熱板102の板面124でチャネル112に隣接して形成された凹所110を含むように形成され得る（例えば、ブロック802で）。凹所110は、熱界面材料108のための圧縮力を選択する深さを含むことができ、一方で、伝熱板102は熱シンク671に連結されている。熱界面材料108を凹所110内に配置することができ、熱シンク671を凹所110で伝熱板102に物理的に固定することができる。熱シンク671が伝熱板102に固定されると、熱シンク671は、熱界面材料108と物理的に接触することができる。熱シンク671を伝熱板102に固定するために、1つまたは複数の締め具781を設けることができる。

ブロック806に続いて、伝熱板102を、フライトシステムパネル680に物理的に固定することができる。これに関し、方法は、1つまたは複数の機械的支持体674、675、および676をフライトシステムパネル680に、および熱シンク671を機械的支持体の各々に隣接したフライトシステムパネル680に物理的に固定するステップ、ならびに伝熱板102の板面124を機械的支持体674、675、および676と熱シンク671に物理的に固定するステップを含むことができる。

1つまたは複数の機械的支持体674、675、および676は、1つまたは複数の座金787および締め具786を使用して、フライトシステムパネル680に固定され得る。複数のRF座金785が、フライトシステムパネル680に機械的支持体を固定する前に、機械的支持体674、675、および676とフライトシステムパネル680との間に配置され得る。

フライトシステムパネル680に取り付けるための熱シンク671を準備するステップが、パネルシム784上にグラフォイルパッド783を配置するステップを含むことができる。パネルシム784は、フライトシステムパネル680への熱シンク671の取り付け時にグラフォイルパッド783への損傷を防ぎ、圧縮を制御する。フライトシステムパネル680に面したグラフォイルパッド783を有するパネルシム784を、下部フランジ792とフライトシステムパネル680との間に配置することができる。熱シンク671を、フライトシステムパネル680への熱シンク671の下部フランジ792界面で、フライトシステムパネル680に物理的に固定することができる。熱シンク671の下部フランジ792を、複数の締め具794を用いてフライトシステムパネル680に物理的に固定することができる。

伝熱板102は、1つまたは複数の座金787および締め具786を使用して、機械的支持体674、675、および676に固定され得る。伝熱板102は、中空皿穴の貫通穴678から機械的支持体674、675、および676へのアライメントによって、機械的支持体に配置され得る。1つまたは複数の座金787および締め具786を、貫通穴678に配置することができ、上面670から機械的支持体674、675、および676に締め付けることができる。上面670に熱源を固定するための平らな表面を提供するように、伝熱板102の上面670と同一平面上で締め具786を凹所に配置するために、貫通穴678の直径は、座金787の外径よりも大きく形成されている。伝熱板102を、本明細書で説明するように、熱シンク671に物理的に固定することができる。

いくつかの実施形態では、1つまたは複数の接地ストラップ679を、1つまたは複数の座金789および締め具788を使用して、伝熱板102の側面681に物理的に固定することができる。1つまたは複数の接地ストラップ679を、1つまたは複数の座金790および締め具788を使用して、フライトシステムパネル680およびねじインサート791に物理的に固定することができる。接地ストラップ679を、フライトシステムパネル680と伝熱板102との間の電気的接続（例えば、DC電気接続）を確保するために、金属導電性材料とすることができる。2つの接地ストラップ679は、装置の動作寿命を通じて少なくとも1つの電気接続が存在することを確実にする冗長性を提供され得る。

一般的な使用では、熱源（例えば、熱源699）を、伝熱板102の上面670に物理的に固定することができ、ここで、熱源からの熱は、伝熱板102および／またはヒートパイプ104を介して熱シンク671へ伝達され得る。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のブラインドポケット122は、伝熱板102の重量を軽減するように、（例えば、ブロック802の一部として）伝熱板102の板面124に形成され得る。

図9は、本開示の実施形態に係る、熱交換器システムを使用するための方法900を説明するフロー図を示している。方法900に示されるブロックすなわちステップは、網羅的ではなく、本明細書に記載のような、熱交換器システムの熱伝達を実現するために他のステップおよび／またはブロックの追加的な繰り返しを含むことができる。

方法900を開始する前に、伝熱板102を設けることができる。これに関し、伝熱板102は、伝熱板102の板面124に沿って長手方向に延伸するチャネル112と、実質的にチャネル112内に連結されたヒートパイプ104を含んでいる。ヒートパイプ104の底面237と側面236を、それぞれ、チャネル112の底面454と側面455に熱接合させることができる。伝熱板102を、フライトシステムパネル680に物理的に固定することができる。さらに、伝熱板102を、伝熱板102および／またはヒートパイプ104から離れて熱を伝達するために熱シンク671に物理的に固定することができる。

方法900は、ヒートパイプ104によって伝熱板102の第1の部分を介して熱源699から熱を受信するステップにより、ブロック902で開始することができる。例えば、熱源699（例えば、発熱電気ユニットおよび電子ユニット、またはデバイス）は、伝熱板102の対向側（例えば、図6に示した対向側670）に物理的に固定され得る。熱源699は、伝熱板102の第1の部分（例えば、1つまたは両方のヒートパイプ104に向かって横断する熱流502として図5および図6に示す、熱源699と接触した、1つまたは複数のヒートパイプ104につながる伝熱板の一部）を介して伝達され得る熱を生成することができる。例えば、熱は、熱源699から伝熱板102を介して、そして側部熱接合部452および底部熱接合部451を介してヒートパイプ104に伝達され得る。

ヒートパイプ104によって伝熱板102の第1の部分を介して熱源699から熱を受信するステップの後に、ブロック904は、ヒートパイプ104内の対流を使用して、（例えば、熱界面材料108および／または熱シンク671に隣接した伝熱板102の一部として図5および図6に示す）伝熱板102の第1の部分から伝熱板102の第2の部分に熱を伝達するステップで、プロセス900を継続することができる。これに関し、ヒートパイプ104の底面237および側面236をチャネル112の底面454および側面455に熱接合するステップは、伝熱板102の第1の部分からヒートパイプ104への効率的な伝熱経路を提供する。

ヒートパイプ104は、ヒートパイプ104に沿って長手方向に配置された2つのパイプ空隙部232を含むように形成され得る。パイプ空隙部232を、本明細書に記載のように、対流ガスおよび／または流体で充填することができる。伝熱板102の第1の部分から伝熱板102の第2の部分への熱の対流伝達は、対流ガスおよび／または流体の対流による物質伝達に起因して、パイプ空隙部232内で最も効率的に起こり得る。これに関し、熱は、ヒートパイプ104を介して熱界面材料108および／または熱シンク671（例えば、伝熱板102の第2の部分に隣接している熱界面材料108）の近傍に転送され得る。

ヒートパイプ104内の対流を使用して伝熱板102の第1の部分からの伝熱板102の第2の部分へ熱を伝達するステップの後に、ブロック906は、（例えば、熱界面材料108および／または熱シンク671に隣接した伝熱板102の一部として図5および図6に示す）伝熱板102の第2の部分でまたはこれに隣接して熱シンク671に熱を提供するステップで、プロセス900を継続することができる。熱界面材料108（例えば、伝熱板102の第2の部分で）は、伝熱板102を熱シンク671に熱的に連結させるように適合され得る。これに関し、熱界面材料108を凹所110内に配置することができ、熱界面材料108との圧縮接触を提供するために、熱シンク671を凹所110で伝熱板102に固定することができる。

熱は、ヒートパイプ104の底面237と側面236を介して、熱界面材料108に近接したチャネル112の底面454と側面455に伝達される。熱界面材料108は、伝熱板102から熱シンク671への効率的な伝熱経路を提供する。いくつかの実施形態では、熱シンク671は、システムから離れるおよび／または環境への伝熱を容易にするために、放熱器に物理的に固定され得る。

記載された実施形態の態様を、以下の条項でさらに説明する：
条項1．伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、チャネル内に実質的に連結されたヒートパイプとを含む装置であって、ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、チャネルの底面および側面に熱接合されている、装置。

条項2．ヒートパイプの底面および側面は、実質的に平面状であり、互いに直交し、ヒートパイプは、チャネルの開口端を通って、伝熱板の外縁部を越えて延伸するニップル部を含む、条項1に記載の装置。

条項3．チャネルは第1のチャネルを備え、ヒートパイプは第1のヒートパイプを備え、伝熱板は、伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸する第2のチャネルを備え、第2のチャネルは、第1のチャネルに実質的に平行でありかつ第1のチャネルから離間され、装置は、第2のチャネル内に実質的に連結された第2のヒートパイプを備え、第2のヒートパイプの底面および側面は、それぞれ、第2のチャネルの底面および側面に熱接合されている、条項1に記載の装置。

条項4．ヒートパイプは、押出ヒートパイプストックから形成され、ヒートパイプは、ヒートパイプ内に長手方向に配置された複数の別個のパイプ空隙部を備え、各パイプ空隙部は、ヒートパイプの第1の端部で同一平面上に封止され、ヒートパイプの第2の端部でヒートパイプ充填管に連結され、各パイプ空隙部は、1K〜300Kのおおよその温度範囲、および実質的に真空での外部圧力で、対流ガスおよび／または流体を封止可能に含むように構成されている、条項1に記載の装置。

条項5．伝熱板の側面内に形成され、チャネルの対向側面に延伸する複数のねじ穴と、ヒートパイプの対向側面と1つまたは複数のねじ穴との間に配置された少なくとも1つの側部シムとをさらに備えた装置であって、ねじ穴は、チャネルの側面にヒートパイプの側面を熱接合するのを助けるために、圧縮スクリュが、少なくとも1つの側部シムを介してヒートパイプに横方向の圧縮力を提供することができるように構成されている、条項1に記載の装置。

条項6．ヒートパイプの底面とチャネルの底面との間に、およびヒートパイプの側面とチャネルの側面との間に熱接合材料を配置することと、垂直方向の圧縮力を、実質的に底面全体に適用し、横方向の圧縮力を、実質的に側面全体に適用することと、底面を互いにかつ側面を互いに熱接合するために、装置および熱接合材料を熱循環させることと、によって、ヒートパイプの底面および側面は、チャネルの底面および側面に熱接合されている、条項1に記載の装置。

条項7．1つまたは複数のフライトシムをさらに備えた装置であって、ヒートパイプは、ヒートパイプが伝熱板に熱接合された後に、ヒートパイプを伝熱板に物理的に固定する1つまたは複数の成形フランジを備え、伝熱板は、成形フランジのほぼ真下のチャネルに隣接した1つまたは複数のフライトシム凹所を備え、フライトシムを受けるように構成され、各フライトシムは、対応する凹所内に配置され、チャネルの底面に対してヒートパイプを固定する圧縮力を選択する厚さを含み、一方で、成形フランジは伝熱板に固定されている、条項1に記載の装置。

条項8．伝熱板は、伝熱板の表面でチャネルに隣接して形成された凹所を含み、凹所は、伝熱板を熱シンクに熱的に連結させる熱界面材料を受けるように構成され、凹所は、熱界面材料のための圧縮力を選択する深さを含み、一方で、伝熱板は熱シンクに連結されている、条項1に記載の装置。

条項9．伝熱板および／またはヒートパイプはアルミニウムを含み、伝熱板は、伝熱板の重量を軽減する伝熱板の表面に形成された1つまたは複数のブラインドポケットを備え、伝熱板は、伝熱板の表面から離れて湾曲しかつ伝熱板の表面を通って垂直に延伸するように、伝熱板の表面に連結された細長い熱シンクを可能にする十分なクリアランスを提供する伝熱板の表面の側部に配置された傾斜スロットを備えている、条項1に記載の装置。

条項10．伝熱板をシステムパネルに物理的に固定する1つまたは複数の機械的支持体をさらに備えた装置であって、伝熱板は、伝熱板を通って垂直に形成された複数の穴を備え、複数の穴は、熱シンクおよび1つまたは複数の機械的支持体を伝熱板の表面に物理的に固定するようにかつ熱源を伝熱板の対向面に物理的に固定する締め具を受けるように構成されている、条項1に記載の装置。

条項11．ヒートパイプによって伝熱板の第1の部分を介して熱源からの熱を受信するステップと、ヒートパイプ内の対流を使用して、伝熱板の第1の部分から伝熱板の第2の部分に熱を伝達するステップと、伝熱板の第2の部分で熱シンクに熱を提供するステップとを含む方法であって、伝熱板は、伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備え、ヒートパイプはチャネル内に実質的に連結され、ヒートパイプの底面および側面は、それぞれ、チャネルの底面および側面に熱接合されている、方法。

条項12．ヒートパイプの底面および側面は、実質的に平面状であり、互いに直交し、ヒートパイプは、チャネルの開口端を通って、伝熱板の外縁部を越えて延伸するニップル部を含む、条項11に記載の方法。

条項13．チャネルは第1のチャネルを備え、ヒートパイプは第1のヒートパイプを備え、伝熱板は、伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸する第2のチャネルを備え、第2のチャネルは、第1のチャネルに実質的に平行でありかつ第1のチャネルから離間され、装置は、第2のチャネル内に実質的に連結された第2のヒートパイプを備え、第2のヒートパイプの底面および側面は、それぞれ、第2のチャネルの底面および側面に熱接合されている、条項11に記載の方法。

条項14．ヒートパイプは、押出ヒートパイプストックから形成され、ヒートパイプは、ヒートパイプ内に長手方向に配置された複数の別個のパイプ空隙部を備え、各パイプ空隙部は、ヒートパイプの第1の端部で同一平面上に封止され、ヒートパイプの第2の端部でヒートパイプ充填管に連結され、各パイプ空隙部は、−40〜130℃のおおよその温度範囲、および実質的に真空での外部圧力で、対流ガスおよび／または流体を封止可能に含むように構成されている、条項11に記載の方法。

条項15．ヒートパイプの底面とチャネルの底面との間に、およびヒートパイプの側面とチャネルの側面との間に熱接合材料を配置することと、垂直方向の圧縮力を、実質的に底面全体に適用し、横方向の圧縮力を、実質的に側面全体に適用することと、底面を互いにかつ側面を互いに熱接合するために、装置および熱接合材料を熱循環させることと、によって、ヒートパイプの底面および側面は、チャネルの底面および側面に熱接合されている、条項11に記載の方法。

条項16．ヒートパイプは、ヒートパイプが伝熱板に熱接合された後に、ヒートパイプを伝熱板に物理的に固定する1つまたは複数の成形フランジを備え、伝熱板は、成形フランジのほぼ真下のチャネルに隣接した1つまたは複数のフライトシム凹所を備え、対応する1つまたは複数のフライトシムを受けるように構成され、各フライトシムは、対応する凹所内に配置され、チャネルの底面に対してヒートパイプを固定する圧縮力を選択する厚さを含み、一方で、成形フランジは伝熱板に固定されている、条項11に記載の方法。

条項17．伝熱板は、伝熱板の表面でチャネルに隣接して形成された凹所を含み、凹所は、伝熱板を熱シンクに熱的に連結させる熱界面材料を受けるように構成され、凹所は、熱界面材料のための圧縮力を選択する深さを含み、一方で、伝熱板は熱シンクに連結されている、条項11に記載の方法。

条項18．伝熱板および／またはヒートパイプはアルミニウムを含み、伝熱板は、伝熱板の重量を軽減する伝熱板の表面に形成された1つまたは複数のブラインドポケットを備え、伝熱板は、伝熱板の表面から離れて湾曲しかつ伝熱板の表面を通って垂直に延伸するように、伝熱板の表面に連結された細長い熱シンクを可能にする十分なクリアランスを提供する伝熱板の表面の側部に配置された傾斜スロットを備えている、条項11に記載の方法。

条項19．機械的支持体をフライトシステムパネルに、および熱シンクを機械的支持体に隣接したフライトシステムパネルに物理的に固定するステップと、伝熱板の表面を機械的支持体と熱シンクに物理的に固定するステップと、熱源を伝熱板の対向面に物理的に固定するステップとをさらに含む、条項11に記載の方法。

条項20．パイプの底面とチャネルの底面との間の熱接合部およびヒートパイプの側面とチャネルの側面との間の熱接合部を介して、ヒートパイプ内の対流を使用して、伝熱板の第1の部分から伝熱板の第2の部分に熱を伝達するステップをさらに含む、条項11に記載の方法。

条項21．ヒートパイプ内の対流を使用して熱を伝達するステップは、ヒートパイプ空隙部内に含まれる流体、および第1の部分から第2の部分に流れる流体を使用して熱を伝達するステップを含む、条項12に記載の方法。

条項22．伝熱板を熱シンクに熱的に連結する熱界面材料を介して、伝熱板の第2の部分から第2の部分に隣接した熱シンクに熱を伝達するステップをさらに含む、条項12に記載の方法。

条項23．伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板を設けるステップと、チャネル内に実質的に連結させるヒートパイプを設けるステップと、ヒートパイプの底面および側面を、それぞれ、チャネルの底面および側面に熱接合するステップとをさらに含む、条項11に記載の方法。

上述した実施形態は、本発明を限定するものではない。例えば、必要に応じて、本明細書でフライトシステムパネルに使用される伝熱板に適用される原理が、他のシステムパネルに使用される伝熱板に適用され得ることが理解されよう。また、多くの修正および変形は、本発明の原理に従って可能であることが理解されるべきである。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ画定される。

100 熱交換器システム
102 伝熱板
104 ヒートパイプ
106 充填管
108 熱界面材料
110 凹所
112 チャネル
114 傾斜スロット
116 フライトシム・アクセス・ポケット
118 ホールパターン
120 ホールパターン
122 ブラインドポケット
124 板面
126 側面
200 ヒートパイプストック
201 仕上げヒートパイプ
204 ヒートパイプストック
231 本体
232 パイプ空隙部
233 上面
234 フランジ
235 側面
236 仕上げ側面
237 仕上げ底面
239 ナブ
300 伝熱板
341 フライト締め具
342 貫通穴
343 座金
344 成形フランジ
345 側部シム
346 圧縮スクリュ
347 ねじ穴
348 座金
349 フライトシム
350 ねじ穴
351 フライトシム凹所
352 側面
400 断面
451 底部熱接合部
452 側部熱接合部
453 ギャップ
454 底部チャネル面
455 内部チャネル面
456 外部チャネル面
500 伝熱板
502 熱流
504 ニップル部
506 外縁部
600 アセンブリ
670 上面
671 熱シンク
672 成形フランジ
673 貫通穴
674 機械的支持体
675 機械的支持体
677 貫通穴
678 貫通穴
679 接地ストラップ
680 フライトシステムパネル
681 側面
699 熱源
700 アセンブリ
781 締め具
782 ナットプレート
783 グラフォイルパッド
784 パネルシム
785 RF座金
786 締め具
787 座金
788 締め具
789 座金
790 座金
791 ねじインサート
792 下部フランジ
793 上部フランジ
794 締め具
795 締め具

Claims (14)

1. 伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、
   前記チャネル内に連結されたヒートパイプと
   を含む装置であって、
   前記ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、前記チャネルの底面および側面に熱接合されており、
   前記ヒートパイプは、前記ヒートパイプ内に長手方向に配置された複数の別個のパイプ空隙部を備え、
   各パイプ空隙部は、前記ヒートパイプの第１の端部で同一平面上に封止され、前記ヒートパイプの第２の端部でヒートパイプ充填管に連結され、
   各パイプ空隙部は、１Ｋ〜３００Ｋのおおよその温度範囲、および真空での外部圧力で、対流ガスおよび／または流体を封止可能に含むように構成されている、装置。
2. 伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、
   前記チャネル内に連結されたヒートパイプと
   を含む装置であって、
   前記ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、前記チャネルの底面および側面に熱接合されており、
   前記装置は、
   前記伝熱板の側面内に形成され、前記チャネルの対向側面に延伸する複数のねじ穴と、
   前記ヒートパイプの対向側面と１つまたは複数のねじ穴との間に配置された少なくとも１つの側部シムと
   をさらに備え、
   前記ねじ穴は、前記チャネルの前記側面に前記ヒートパイプの前記側面を熱接合するのを助けるために、圧縮スクリュが、前記少なくとも１つの側部シムを介して前記ヒートパイプに横方向の圧縮力を提供することができるように構成されている、装置。
3. 伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、
   前記チャネル内に連結されたヒートパイプと
   を含む装置であって、
   前記ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、前記チャネルの底面および側面に熱接合されており、
   前記装置は、１つまたは複数のフライトシムをさらに備え、
   前記ヒートパイプは、前記ヒートパイプが前記伝熱板に熱接合された後に、前記ヒートパイプを前記伝熱板に物理的に固定する１つまたは複数の成形フランジを備え、
   前記伝熱板は、前記成形フランジの真下の前記チャネルに隣接した１つまたは複数のフライトシム凹所を備え、前記フライトシムを受けるように構成され、
   各フライトシムは、対応する凹所内に配置され、前記チャネルの前記底面に対して前記ヒートパイプを固定する圧縮力を選択する厚さを含み、一方で、前記成形フランジは前記伝熱板に固定されている、装置。
4. 伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、
   前記チャネル内に連結されたヒートパイプと
   を含む装置であって、
   前記ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、前記チャネルの底面および側面に熱接合されており、
   前記伝熱板が、前記伝熱板の前記表面で前記チャネルに隣接して形成された凹所を含み、
   前記凹所は、前記伝熱板を熱シンクに熱的に連結させる熱界面材料を受けるように構成され、
   前記凹所は、前記熱界面材料のための圧縮力を選択する深さを含み、一方で、前記伝熱板は前記熱シンクに連結されている、装置。
5. 伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、
   前記チャネル内に連結されたヒートパイプと
   を含む装置であって、
   前記ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、前記チャネルの底面および側面に熱接合されており、
   前記伝熱板および／または前記ヒートパイプがアルミニウムを含み、
   前記伝熱板は、前記伝熱板の重量を軽減する前記伝熱板の前記表面に形成された１つまたは複数のブラインドポケットを備え、
   前記伝熱板は、前記伝熱板の前記表面から離れて湾曲しかつ前記伝熱板の前記表面を通って垂直に延伸するように、前記伝熱板の前記表面に連結された細長い熱シンクを可能にする十分なクリアランスを提供する前記伝熱板の前記表面の側部に配置された傾斜スロットを備えている、装置。
6. 伝熱板の表面に沿って長手方向に延伸するチャネルを備えた伝熱板と、
   前記チャネル内に連結されたヒートパイプと
   を含む装置であって、
   前記ヒートパイプの底面および側面が、それぞれ、前記チャネルの底面および側面に熱接合されており、
   前記装置は、前記伝熱板をシステムパネルに物理的に固定する１つまたは複数の機械的支持体をさらに備え、
   前記伝熱板は、前記伝熱板を通って垂直に形成された複数の穴を備え、
   前記複数の穴は、熱シンクおよび前記１つまたは複数の機械的支持体を前記伝熱板の前記表面に物理的に固定するようにかつ熱源を前記伝熱板の対向面に物理的に固定する締め具を受けるように構成されている、装置。
7. 前記ヒートパイプの前記底面および前記側面が、平面状であり、互いに直交し、
   前記ヒートパイプは、前記チャネルの開口端を通って、前記伝熱板の外縁部を越えて延伸するニップル部を含む、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記チャネルが第１のチャネルを備え、前記ヒートパイプが第１のヒートパイプを備え、
   前記伝熱板が、前記伝熱板の前記表面に沿って長手方向に延伸する第２のチャネルを備え、前記第２のチャネルは、前記第１のチャネルに平行でありかつ前記第１のチャネルから離間され、
   前記装置が、前記第２のチャネル内に連結された第２のヒートパイプを備え、
   前記第２のヒートパイプの底面および側面は、それぞれ、前記第２のチャネルの底面および側面に熱接合されている、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記ヒートパイプの前記底面と前記チャネルの前記底面との間に、および前記ヒートパイプの前記側面と前記チャネルの前記側面との間に熱接合材料を配置することと、
   垂直方向の圧縮力を、底面全体に適用し、横方向の圧縮力を、側面全体に適用することと、
   前記底面を互いにかつ前記側面を互いに熱接合するために、前記装置および前記熱接合材料を熱循環させることと、
   によって、前記ヒートパイプの前記底面および前記側面は、前記チャネルの前記底面および前記側面に熱接合されている、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置を使用して、熱源から熱シンクへ熱を伝達するステップと、
    前記ヒートパイプによって前記伝熱板の第１の部分を介して前記熱源からの熱を受信するステップと、
    前記ヒートパイプ内の対流を使用して、前記伝熱板の前記第１の部分から前記伝熱板の第２の部分に前記熱を伝達するステップと、
    前記伝熱板の前記第２の部分で前記熱シンクに前記熱を提供するステップと、
    を含む、方法。
11. 前記ヒートパイプの前記底面と前記チャネルの前記底面との間の熱接合部および前記ヒートパイプの前記側面と前記チャネルの前記側面との間の熱接合部を介して、前記ヒートパイプ内の対流を使用して、前記伝熱板の第１の部分から前記伝熱板の第２の部分に前記熱を伝達するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ヒートパイプ内の対流を使用して熱を伝達する前記ステップが、パイプ空隙部内に含まれる流体、および前記第１の部分から前記第２の部分に流れる前記流体を使用して熱を伝達するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記伝熱板を前記熱シンクに熱的に連結する熱界面材料を介して、前記伝熱板の前記第２の部分から前記第２の部分に隣接した前記熱シンクに前記熱を伝達するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記伝熱板の前記表面に沿って長手方向に延伸する前記チャネルを備えた前記伝熱板を設けるステップと、
    前記チャネル内に連結させる前記ヒートパイプを設けるステップと、
    前記ヒートパイプの前記底面および前記側面を、それぞれ、前記チャネルの前記底面および前記側面に熱接合するステップと
    をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

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