JP7550682B2 - ヒートパイプ - Google Patents
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Description
(ヒートパイプの構成)
以下、本開示の第一実施形態に係るヒートパイプ100について、図1から図3を参照して説明する。ヒートパイプ100は、一定の方向に熱を輸送するための装置である。図1に示すように、ヒートパイプ100は、外筒1と、内筒2と、ウィック3と、を備えている。
外筒1は、軸線Oに沿って延びる有底筒状をなしている。より具体的には外筒1は、軸線Oを中心とする円筒状の外筒本体10と、この外筒本体10の軸線O方向一方側の端部を閉塞する第一蓋体11と、軸線O方向他方側の端部を閉塞する第二蓋体12と、を有している。
内筒2は、外筒1の内側に設けられ、軸線Oに沿って延びる円筒状をなしている。内筒2は外筒1と同軸上に設けられることが望ましい。軸線O方向における内筒2の寸法は、外筒1の寸法よりも小さく設定されている。詳細には、内筒2の軸線O方向一方側の端部は、外筒1の軸線O方向一方側の端部よりも他方側に位置している。また、内筒2の軸線O方向他方側の端部は、外筒1の軸線O方向他方側の端部よりも一方側に位置している。これにより、内筒2の軸線O方向両端部には、軸線Oに対する径方向に広がる開口部2aが形成されている。なお、開口部2aは内筒2の周方向全域にわたって形成されていてもよいし、周方向の一部の領域のみに形成されていてもよい。
ウィック3は、外筒1と内筒2との間に設けられている。より詳細には、外筒1の内周面13、及び内筒2の外周面21との間にウィック3が充填されている。これら外筒1、内筒2、及びウィック3は、例えばAM造形法(Additive Modeling造形法)を含む3D積層造形によって互いに同一の材料で一体に形成されている。なお、ウィック3のみを押し出し成型によって形成することも可能である。
ヒートパイプ100を動作させるに当たっては、まずヒートパイプ100内に作動流体としての水やアルコールを充填する。その後、軸線O方向一方側の端部に熱源を近接させ、他方側の端部に低温熱源(又は冷却媒体)を近接させる。
続いて、本開示の第二実施形態に係るヒートパイプ100bについて、図4と図5を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図4又は図5に示すように、本実施形態に係るヒートパイプ100bは、フィン4をさらに備えている。
次に、本開示の第三実施形態に係るヒートパイプ100cについて、図7を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図7に示すように、本実施形態に係るヒートパイプ100cは、親水部5と、疎水部6と、をさらに備えている。
続いて、本開示の第四実施形態に係るヒートパイプ100dについて、図8と図9を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図8及び図9に示すように、本実施形態に係るヒートパイプ100dは、外筒1と、ウィック7と、を備えている。外筒1は、第一実施形態で説明したものと同様に、外筒本体10、第一蓋体11、及び第二蓋体12を有している。
図10に示すように、上述したヒートパイプ100、100b、100c、100d、又はウィック3、7を、ダイキャスト用金型300の冷却に用いることが可能である。このダイキャスト用金型300は、金型本体200と、ウィック30と、蒸気流路40と、冷却部50と、を備えている。金型本体200の内部には溶融した金属材料等(ワーク90)が充填される。金型本体200の外周側には、当該金型本体200を囲むようにして複数のウィック30が間隔をあけて複数配列されている。また、これらウィック30同士の間の空間は蒸気流路40とされている。ウィック30と蒸気流路40は冷却部50に接している。つまり、この例では、ウィック30と蒸気流路40によって上述したヒートパイプ100、100b、100c、100dが形成されている。金型本体200は熱源に相当し、冷却部50は低温熱源に相当する。このような構成を採ることによって、金型本体200をより早くかつ安定的に冷却することが可能となる。
各実施形態に記載のヒートパイプ100は、例えば以下のように把握される。
1 外筒
2 内筒
2a 開口部
3 ウィック
4 フィン
5 親水部
6 疎水部
7 ウィック
8 気液通過部
8a 気体通過流路
9 液通過部
10 外筒本体
10a 薄肉部
11 第一蓋体
12 第二蓋体
13 内周面
21 外周面
30 ウィック
31 微小貫通部
32 連通部
40 蒸気流路
50 冷却部
200 金型本体
300 ダイキャスト用金型
Claims (8)
- 軸線方向に延びる外筒と、
該外筒の内側で前記軸線方向に延びるように設けられた内筒と、
前記外筒と前記内筒との間に設けられており、前記軸線方向に直線状に延びる微小貫通部が複数形成されたウィックと、
を備え、
前記軸線方向における前記外筒の少なくとも一方の端部を含む部分には、他の部分よりも肉厚が小さい薄肉部が形成され、
該薄肉部には、前記軸線に対する径方向に突出するとともに周方向に間隔をあけて配列された複数のフィンが設けられ、
前記フィンは、前記内筒と前記外筒とを径方向に接続しているヒートパイプ。 - 前記ウィックは、三次元格子状をなすことで、互いに隣接する前記微小貫通部同士を連通させる連通部を有する請求項1に記載のヒートパイプ。
- 前記微小貫通部は、前記外筒と前記内筒との間で前記軸線に対する径方向に複数設けられている請求項1又は2に記載のヒートパイプ。
- 前記フィンの表面粗さは、前記外筒の内周面の表面粗さよりも大きく設定されている請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートパイプ。
- 前記外筒の内周面、及び前記内筒の外周面における前記軸線方向の一方側の端部を含む領域に設けられ、他の部分よりも相対的に高い親水性を有する親水部と、
前記外筒の内周面、及び前記内筒の外周面における前記軸線方向の他方側の端部を含む領域に設けられ、他の部分よりも相対的に高い疎水性を有する疎水部と、
をさらに有する請求項1から4のいずれか一項に記載のヒートパイプ。 - 軸線方向に延びる外筒と、
前記外筒内で該外筒の内周面に、同一の材料によって前記外筒と一体に形成され、内周側に前記軸線に沿って貫通する気体通過流路を形成するウィックと、
を備え、
前記ウィックは、前記軸線の径方向外側から内側に向かうに従って空隙率が大きくなる気液通過部を有し、
前記ウィックは、前記気液通過部の外周側に設けられ、前記気液通過部よりも低い空隙率を有する液通過部をさらに有するヒートパイプ。 - 前記ウィックは、三次元格子状をなすことで、互いに隣接する前記気液通過部同士、及び互いに隣接する前記液通過部同士を連通させる連通部を有する請求項6に記載のヒートパイプ。
- 前記外筒の内周面における前記軸線方向の一方側の端部を含む領域に設けられ、他の部分よりも相対的に高い親水性を有する親水部と、
前記外筒の内周面における前記軸線方向の他方側の端部を含む領域に設けられ、他の部分よりも相対的に高い疎水性を有する疎水部と、
をさらに有する請求項6又は7に記載のヒートパイプ。
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