JP7092397B2 - 平板状ヒートパイプ用冷媒及び平板状ヒートパイプ - Google Patents
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Description
熱拡散板としての、上板、複数の中板及び下板が積層、接合されて形成され、蒸気拡散通路及び毛細管流路から構成される内部空間を有する積層構造である平板状ヒートパイプに封入される平板状ヒートパイプ用冷媒であって、
前記平板状ヒートパイプ用冷媒は、水及び前記水が凍結したときの硬度を下げる変形抑制剤を備え、
前記変形抑制剤が1,4-ジオキサン又はジエチレングリコールジメチルエーテルであり、
前記変形抑制剤を0.5重量%以上含有し、
前記平板状ヒートパイプ用冷媒が封入された前記平板状ヒートパイプについて行われる下記のヒートショック試験の前後にて、下記の熱抵抗測定方法で求められる前記平板状ヒートパイプの熱抵抗と銅板の熱抵抗との差の低下度合いが0.02K/W未満であるとともに、
前記平板状ヒートパイプ用冷媒が封入された前記平板状ヒートパイプについて行われる下記の高温放置試験の前後にて、下記の熱抵抗測定方法で求められる前記平板状ヒートパイプの熱抵抗と前記銅板の熱抵抗との差の低下度合いが0.02K/W未満である、
ことを特徴とする。
<ヒートショック試験>
-20℃で30分間、25℃で10分間、100℃で30分間、25℃で10分間の順のサイクルを100サイクル行う。
<高温放置試験>
150℃で1,000時間放置する。
<熱抵抗の測定方法>
熱源、前記平板状ヒートパイプ又は前記銅板、ヒートシンクの順に積層配置し、前記熱源に電圧を加え、前記熱源の表面温度が定常状態になったときの温度を測定して式1から前記平板状ヒートパイプ又は前記銅板の熱抵抗を算出する。
熱抵抗=(T S -T B )/Qin[K/W] …(式1)
(式1中、Qinは入熱量[W]、T S は前記熱源の表面温度[K]、T B は定常状態での前記ヒートシンクのベースの複数箇所の温度の平均温度[K])
本発明の第1の観点に係る平板状ヒートパイプ用冷媒が封入されている、
ことを特徴とする。
本実施の形態に係るヒートパイプ用冷媒は、ヒートパイプに封入されて用いられる。ヒートパイプ用冷媒は、ヒートパイプの吸熱側にて蒸発し、その蒸気が蒸気拡散通路を通じてヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側にて、ヒートパイプ用冷媒の蒸気が冷却され、毛細管流路(ウィック)を通じて再び液相状態に戻る。液相に戻ったヒートパイプ用冷媒は再び吸熱側に移動する。このようなヒートパイプ用冷媒の相変態及び移動によって、熱の移動がなされ、ヒートパイプが設置される発熱体の熱を放散する。
ヒートパイプは、上述したヒートパイプ用冷媒が封入されている。ヒートパイプは熱源に取り付けられて使用される。熱源としては、IC(半導体集積装置)、LSI(大規模集積回路装置)、CPU(中央処理装置)、LED素子、パワーデバイス等が想定される。
ヒートショック試験は、下記の温度条件を1サイクルとして、1,000サイクル行った。
温度条件:-20℃(30分間)→25℃(10分間)→100℃(30分間)→25℃(10分間)
高温放置試験は、150℃の温度条件で1,000時間放置することにより行った。
熱抵抗の測定には、図1に示す装置構成を用いた。熱伝導性グリースを用い、熱源にヒートパイプ、ヒートシンクの順に積層して配置した。また、冷却ファンにより、強制空冷を行った。
熱源に電圧を加え、熱源の表面温度(TS)が定常状態になったときの温度を測定した。また、定常状態でのヒートシンクのベースの複数箇所の温度を測定し、その平均温度(TB)を算出した。
そして、式1を用い、ヒートパイプの熱抵抗を算出した。なお、式1中、Qinは入熱量[W]を表す。
熱抵抗(Rth)=(Ts-TB)/Qin[K/W] …(式1)
そして、ヒートパイプの熱抵抗と銅板の熱抵抗との差をΔRthとして算出した。
上記の熱抵抗の測定方法において、ヒートパイプの熱抵抗と銅板の熱抵抗との差(ΔRth)が0.06K/W以上である場合には「○」、0.06K/W未満である場合には「×」と評価した。
上記の熱抵抗の測定方法において、試験後のヒートパイプの熱抵抗と銅板の熱抵抗との差(ΔRth)と製作直後のΔRthを比較し、低下度合いが0.02K/W未満である場合には「○」、0.02K/W以上である場合には「×」と評価した。
製作直後の外観と比べて、目視で変化が認められなかった場合には「○」、膨らみなどの変化が認められた場合には「×」と評価した。
純水に1,4-ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル(以下、DEGDME)、エタノール、アセトンをそれぞれ添加した冷媒、及び、純水のみの冷媒を準備した。
これらの冷媒を注入、封止したヒートパイプをそれぞれ作製した(No.1-5)。なお、実験1において、作製したヒートパイプの構造は図2に示す構造であり、市販されているFGHP(登録商標、四国計測工業株式会社)の「□50mm」(50mm×50mm、厚み2.2mm)の構造に準じている。
純水に1,4-ジオキサンを3.0重量%、1.0重量%、0.5重量%、0.1重量%添加した冷媒、及び、純水のみの冷媒を準備した。
これらの冷媒を注入、封止したヒートパイプをそれぞれ作製した(No.11-15)。なお、実験2において作製したヒートパイプの構造、サイズは、上記の実験1と同様である。
純水に1,4-ジオキサンを6.0重量%、4.0重量%、2.0重量%、0.1重量%添加した冷媒、及び、純水のみの冷媒を準備した。
これらの冷媒を注入、封止したヒートパイプをそれぞれ作製した(No.21-25)。なお、実験3において、作製したヒートパイプの構造は図2に示す構造であり、市販されているFGHP(登録商標、四国計測工業株式会社)の「○120mm」(φ120mm、厚み2.2mm)の構造に準じている。
DEGDMEを5.0重量%、3.0重量%、1.0重量%添加した冷媒、及び、純水のみの冷媒を準備した。
これらの冷媒を注入、封止したヒートパイプをそれぞれ作製した(No.31-34)。なお、実験4において、作製したヒートパイプの構造は図2に示す構造であり、市販されているFGHP(登録商標、四国計測工業株式会社)の「□140mm」(140mm×140mm、厚み2.2mm)の構造に準じている。
Claims (7)
- 熱拡散板としての、上板、複数の中板及び下板が積層、接合されて形成され、蒸気拡散通路及び毛細管流路から構成される内部空間を有する積層構造である平板状ヒートパイプに封入される平板状ヒートパイプ用冷媒であって、
前記平板状ヒートパイプ用冷媒は、水及び前記水が凍結したときの硬度を下げる変形抑制剤を備え、
前記変形抑制剤が1,4-ジオキサン又はジエチレングリコールジメチルエーテルであり、
前記変形抑制剤を0.5重量%以上含有し、
前記平板状ヒートパイプ用冷媒が封入された前記平板状ヒートパイプについて行われる下記のヒートショック試験の前後にて、下記の熱抵抗測定方法で求められる前記平板状ヒートパイプの熱抵抗と銅板の熱抵抗との差の低下度合いが0.02K/W未満であるとともに、
前記平板状ヒートパイプ用冷媒が封入された前記平板状ヒートパイプについて行われる下記の高温放置試験の前後にて、下記の熱抵抗測定方法で求められる前記平板状ヒートパイプの熱抵抗と前記銅板の熱抵抗との差の低下度合いが0.02K/W未満である、
ことを特徴とする平板状ヒートパイプ用冷媒。
<ヒートショック試験>
-20℃で30分間、25℃で10分間、100℃で30分間、25℃で10分間の順のサイクルを100サイクル行う。
<高温放置試験>
150℃で1,000時間放置する。
<熱抵抗の測定方法>
熱源、前記平板状ヒートパイプ又は前記銅板、ヒートシンクの順に積層配置し、前記熱源に電圧を加え、前記熱源の表面温度が定常状態になったときの温度を測定して式1から前記平板状ヒートパイプ又は前記銅板の熱抵抗を算出する。
熱抵抗=(T S -T B )/Qin[K/W] …(式1)
(式1中、Qinは入熱量[W]、T S は前記熱源の表面温度[K]、T B は定常状態での前記ヒートシンクのベースの複数箇所の温度の平均温度[K]) - 前記1,4-ジオキサンを0.5~6.0重量%含有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の平板状ヒートパイプ用冷媒。 - 前記ジエチレングリコールジメチルエーテルを0.5~5.0重量%含有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の平板状ヒートパイプ用冷媒。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の平板状ヒートパイプ用冷媒が封入されている、
ことを特徴とする平板状ヒートパイプ。 - 前記平板状ヒートパイプは銅を主成分とする、
ことを特徴とする請求項4に記載の平板状ヒートパイプ。 - 前記平板状ヒートパイプは非金属素材を主成分とする、
ことを特徴とする請求項4に記載の平板状ヒートパイプ。 - 積層構造である、
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の平板状ヒートパイプ。
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