JPH02502479A - 改良されたエンドキャップを有するヒートパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 改良されたエンドキャップを有するヒートバイブ発明の背景 １、発明の分野 この発明はヒートバイブ、詳細にはヒートバイブのシール方法に関する。

２、関連技術の説明 高速コンビニ−ターのメモリやロジックアレイ等の電子部品の高集積化および高 出力化に伴い、電子回路基板上に互いに接近して設けられる電子部品によって発 生される熱の問題に対する産業界の関心が高まった。これに応じて、電子回路基 板を冷却するヒートバイブが、ここ数年にわたって発展した。一般に、多数のヒ ートバイブが形成され、回路基板に固着された金属基台の中に配置される。通常 、ヒートバイブは様々な形をした閉塞管すなわちチャンバーで、その内面に多孔 性毛細管ウィックが設けられる。ウィックは作動流体で満たされる。ヒートバイ ブは、熱を吸収する蒸発部と、接触するヒートシンクに熱を放出する凝縮部を備 える。作動中、蒸発部で吸収される熱は、ウィックから流体を蒸発させる。これ により生じる蒸気は、管内においてヒートバイブの凝縮部に送られ、蒸気はここ で凝縮して気化熱をヒートシンクに放ａする。ウィックの毛細管作用は、再度の 蒸発のために凝縮した液を蒸発部に戻す。この過程は、作動流体がヒートバイブ の内部にある限り続く。

しかし、ヒートバイブ内の流体は、シールのひび割れによって非常に度々失われ る。ヒートバイブ内の流体が漏れてなくなると、ヒートバイブで冷却される装置 は大きな熱的被害を受ける。この理由から、ヒートバイブを信頼性高く効果的に シールする技術が、産業界では長年にわたって求められている。ヒートバイブを シールするいくつかの方法が、ここ数年にわたって発展した。

通常の装置では、例えば、ヒートバイブは管の両端に挿入されるエンドキャップ を備える中空管を有する。一方のエンドキャップは貫通穴を有し、この穴に圧潰 用鋼管がろう付けされる。ヒートバイブは浄化された後、鋼管を用いて適当な作 動流体で満たされる。ヒートバイブをシールするため、鋼管はローラー圧潰工具 を使用して圧潰される。ダン、レイ（Ｄｕｎｎ　＆　Ｒｅａｙ　）共著、ヒート バイブス（Ｈｅａｔ　Ｐｉｐｅｓ　１５４　（３ｒｄ　Ｅｄ、　１９Ｂ２）　） を参照しなさい。しかし、圧潰の際、圧潰工具のローラーがろうに接近し、ろう にひび割れを生じさせる可能性がある。さらに、シール後には、もろい鋼管がわ ずかにエンドキャップから突出している。従って、鋼管はこわれやすく、結果と して流体を失い易い。突出する鋼管を適当に保護するため、エンドキャップ及び 鋼管を覆うカバーを設けなければならない。エンドキャップカバー及び鋼管は、 ヒートバイブ端の凝縮部の大部分を占有するので不都合である。

この技術によって製作されるヒートバイブの信頼性および効率は限りがある。

この設計を改良する試みでは、鋼管は、エンドキャップの代わりに、ヒートバイ ブの端部に直接取り付けられる。鋼管は、ヒートバイブの端部内側の穴に溶接さ れ、ヒートバイブチャンバーは浄化後、この鋼管を用いて作動流体で満たされる 。ヒートバイブが流体で満たされた後、管をシールするために鋼管が圧潰される 。上述の工程では、圧潰の際にろうにひび割れが生じる。さらに、このシール技 術では、銅管がヒートバイブの端部から外部に延出するという不都合がある。

この装置において、もろい鋼管にはカバーがなく、こわれやすい。さらに、ヒー トバイブ管の端部の圧潰用鋼管の配置は、浄化の際の非凝縮性ガスの排除を妨げ る。さらに、この技術によって製作されるヒートバイブは、銅管がヒートバイブ の端部から外部に突出するので、互いに接近させて配置することができない。

この結果、産業界では、耐久性および信頼性の優れたシールを経済的に達成でき るヒートバイブのシール方法が必要である。

発明の要約 この発明の目的は、信頼性の高いヒートバイブのシール方法を提供することであ る。

この発明の別の目的は、熱輸送特性が改善されたヒートバイブを提供することで ある。

この発明のさらに別の目的は、容易にシールされるヒートバイブを提供すること である。

この発明の利益は、凝縮に有効な領域を多く備えるヒートバイブを提供すること である。

この発明の別の利益は、非凝縮性ガスの浄化が改善されることにある。

この発明の特徴は、−個のエンドキャップがヒートバイブの充填とシールの両方 に使用できる点にある。

この発明によるヒートバイブのシール方法は、一端に開口部を有する細長状の中 空管を準備し、また、貫通穴を有するエンドキャップを準備する。管内にウィッ クが挿入され、エンドキャップが細長状の中空管の開口端にろう付けされる。

その後、ヒートバイブは作動液で満たされる。ヒートバイブをシールするため、 エンドキャップが圧潰切断される。これにより穴が閉塞され、ヒートバイブがシ ールされる。

図面の簡単な説明 第１ａ図乃至第１ｃ図は、この発明の好適な実施態様に従って組み立てられシー ルされるヒートバイブの各工程における斜視図である。

第２ａ図乃至第２ｃ図は、この発明に従って組み立てられシールされる別のヒー トバイブの各工程における斜視図である。

詳細な説明 以下、図面を参照して詳細に説明する。第１ａ図には、モネルや銅などの熱伝導 率のよい物質で作られる平らな細長状の中空管１２を備えるヒートバイブ１０が 示される。例えば、細長状の管１２は貫通穴を有し、細長状の管の壁が約１Ｏ− １２ｉ１１の厚さの矩形管または丸みを帯びた管でよい。第１ａ図に示される細 長状の矩形管１２は、互いに平行な上面３２及び底面３４と、側面３６及び３８ を有する。さらに矩形管１２は、上面、底面および側面に本質的に垂直な端部３ ５及び３７を備える。端部３５及び３７は、矩形の開口部ユ８及び１６を有する 。

エンドキャップ１４は開口部１６に挿入され、細長状の管１２の端部３７に溶接 あるいはろう付けされて端部をシールする。一般に、エンドキャップ１４は、開 口部１６内に滑らかに挿入できる寸法の矩形の銅片である。ウィック１９（刻み 目でもよい）は細長状の管１２内に挿入され、管の内面に非常に接近して配置さ れる。ウィック１９は銅フェルトなどの多孔性物質で作られるが、作動流体に対 して化学的に適合し、凝縮部と蒸発部の間で高い毛細管力を与え、ヒートバイブ 壁と液・蒸気界面の間に十分に高い熱伝導路を有する他のウィック材料が使用さ れてもよい。

シール用エンドキャップ２０は、本質的に互いに平行な対向する端面２１及び２ ２を備え、さらに、本質的に互いに平行、かつ端面２１及び２２にほぼ垂直な、 上面２５及び底面２６と側面２３及び２４を備える矩形の銅片でよい。シール用 エンドキャップ２０は、端面２１から端面２２に貫通する穴２８を備え、穴は一 般に側面２３及び２４に本質的に平行に設けられる。上面２５、底面２６及び側 面２３．２４は、シール用エンドキャップ２０が細長状の管１２の開口端１８内 に滑らかに挿入できるように、機械で切断され、または別の方法で成形される。

第１ｂ図に示されるように、シール用エンドキャップ２０は、一般に約０．０２ から０．０３インチのわずかな長さだけ中空管の開口端１８に挿入される。シー ル用エンドキャップ２０は、開口端１８内にろう付けまたは電子ビーム溶接され る。シール用エンドキャップ２０の一部３０は、細長状の管１２から延出し、細 長状の管１２の外部から内部に通路を形成する穴２８を備える。従って、穴２８ はヒートバイブの内部に出入り口を提供するので、ヒートバイブを浄化し、適当 な作動流体で満たすことができる。シール用エンドキャップ２０の延出［３０は 、管ユ２の端から約１／４から１／２インチはど突出し、これは以下に説明する 圧潰作業に十分な長さをである。

穴２８を使用して、細長状の管１２は排気された後、作動流体（図示しない）で 満たされる。例えば、約２０℃から２００℃の温度範囲において、水はよい作動 流体である。メタノールは、−５０℃から＋５０℃の低い温度域でよく作動する 。

細長状の管１２は、適当な作動流体で満たされた後、一対のローラー（図示しな い）でシール用エンドキャップ２０を圧潰することによりシールされる。ローラ ーが上面２５と底面２６にあてられてローラー間の金属を圧潰し、低温溶接によ って穴２８を閉塞する。この結果、ヒートバイブをシールするとともに、シール 用エンドキャップ２０の部分４０をせん断する。この様子が第１ｃ図に示される 。例えば、ローラー圧潰工具がシール工程を為すために用いられる。シール用エ ンドキャップの小部分４２は、細長状の管１２かられずかに延出して残る。ヒー トバイブ製造工程の詳細について、明細書中に取り入れられる参照文献、ダン、 レイ（Ｄｕｎｎ　＆Ｒｅａｙ）共著、ヒートバイブ壁（Ｈｅａｔ　Ｐｉｐｅｓ　 １５４　（３ｒｄ　Ｅｄ。

１９８２）　）は、技術背景の知識および理解の提供を助けるとともに、様々な 詳細および他の例を示唆している。

この結果、容易かつコスト面で効率的になされる信頼性の高いシールを有するヒ ートバイブ１０が作られる。エンドキャップ２０は、ヒートバイブ１０端の凝縮 部のわずかな部分だけを占めるので、ヒートバイブ１０の凝縮部の有効的な長さ は最大になる。一般に、シール用エンドキャップ２０は圧潰され、エンドキャッ プ２０の残りの小部分４２は、細長状の管１２の端面３５から、はんの約１／１ ６から１７１０インチが外部に延出するだけである。

好適なヒートバイブの他の実施態様が第２図に示される。

第２図の実施態様において、第１図の実施態様の各部材と同一または同等の部材 には、ブリフィックス「１」の付加と共に、第２及び第３の桁に第１図の部材と 同じ参照数字が付けられている。第２ａ図において、矩形の中空管は、互いに平 行な上面１Ｂ２及び底面１３４と、側面１３６及びユ３８を有する。端面１３７ は、上面、底面、及び２つの側面にほぼ垂直で、矩形断面開口部１１６を備える 。エンドキャップ１１４は一般に、端面１３７の開口部１１６に適合する寸法の 矩形の銅片である。細長状の管１１２、ウィック１１９、及びエンドキャップ１ １４は、第１ａ図を参照して上に述べたように、組み立てられる。

開口部１１８は、細長状の管１１２の他端１３５に別の開口部を形成する。端面 １３５は、上面１３２、底面１３４、側面１３６及び１３８に対して本質的に垂 直である。端面１３５は一角が切り落とされ、切取り端１ニアを有する。

細長状の管１１２、エンドキャップ１１４、及びウィック１１９が上述したよう に組み立てられた後、シール用エンドキャップ１２０が細長状の管１１２の開口 端１１８に挿入される。シール用エンドキャップ１２０は、４つの側面１２３． １２４．１２５、及び１２６を備える矩形の銅片である。切取り端１１７に適合 する屈曲部１５２を形成するために、矩形の片の一部が曲げられる。シール用エ ンドキャップの４つの側面１２３．１２４．１２５、及び１２６は、エンドキャ ップ１２０が開口部１１８にきちんと合うように、機械で切断され、または別の 方法で成形される。突起部１５４は、約１／４から１／２インチはど屈曲部１５ ２から突出し、一般に直方体の形をしている。エンドキャップ１２０は、突起部 １５４及び屈曲部１５２を貫通する穴を備えている。

シール用エンドキャップ１２０は、細長状の管１１２にろう付けまたは電子ビー ム溶接される。穴１２８を用いて、細長状の管の内部は排気後、適当な作動流体 で満たされる。その後、突起部１５４は２つのローラーにより圧潰され、ヒート バイブをシールする。ローラー（図示しない）が面１５７及び１５８にあてられ てローラー間の鋼材を圧潰し、穴１２８を溶接して閉塞すると同時に、突起部１ ５４の一部１４０を切断する。

以上、改善されたシール手段によるヒートバイブについて説明した。この発明に ついて、特定の具体例を図示して説明したが、この発明が属する技術の熟練者で あれば、請求の範囲の中に述べられる発明の要旨の範囲内において、種々の変国 際調査報告 国際調査報告 ＬＩＳ　Ｂ６：３６７Ｃ Ｉ　　ＬＩＳ−＾−３６８０１８９　０１−０ε−７２Ｎｏｎｅｌ　−−−−− −−−−−−−−−−−−−−＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋−−−−−−−−|−−−−−−−−□

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．端面に開口部を有する細長状の中空管を準備し、貫通する穴を有するエンド キャップを準備し、前記エンドキャップを前記開口部にろう付けして、前記穴が 前記細長状の中空管の内部に通じる通路を形成し、前記穴を介して、前記細長状 の中空管を作動流体で満たし、前記エンドキャップを圧潰し、結果として前記穴 を閉塞する工程を備えるヒートバイブのシール方法。
2. ２．前記エンドキャップを圧潰する前記工程が、前記エンドキャップの一部を切 断すると同時に、前記穴を閉塞する請求項１記載のヒートバイブのシール方法。
3. ３．前記エンドキャップが突起部を有し、前記穴が前記突起部を貫通する請求項 ２記載のヒートバイブのシール方法。
4. ４．圧潰工程が、２つのローラー間の前記エンドキャップを圧潰することにより 行われる請求項２記載のヒートバイブのシール方法。
5. ５．圧潰工程が、２つのローラー間の前記突起部を圧潰することにより行われる 請求項３記載のヒートバイブのシール方法。
6. ６．端面に開口部を有する管を準備し、貫通する穴を有するエンドキャップを準 備し、前記エンドキャップを前記管の開口部に確実に取付け、前記穴を使用して 前記管を浄化し、 前記エンドキャップを変形して、シール及び前記エンドキヤップの一部を切断す る、管の浄化およびシール方法。
7. ７．前記エンドキャップがブロック状である請求項６記載の管の浄化およびシー ル方法。
8. ８．浄化する前記工程が、前記管を排気した後、この管を作動流体で満たすこと を含む請求項７記載の管の浄化およびシール方法。
9. ９．前記エンドキャップを変形する前記工程が、２つのローラー間の前記エンド キャップを圧潰することにより為される請求項６記載の管の浄化およびシール方 法。
10. １０．前記エンドキャップが突起部、及び前記突起部内に設けられる穴を備え、 前記突起部が変形されて前記管をシールする請求項６記載の管の浄化およびシー ル方法。
11. １１．各端面に第１及び第２の開口部を有する細長状の中空管を準備し、 第１のエンドキャップを準備し、 前記第１のエンドキャップを第１の開口部に確実に取付け、前記第１の開口部を シールし、 ウィックを準備し、 前記ウィックを前記細長状の管内に挿入し、貫通する穴を有する第２のエンドキ ャップを準備し、前記第２のエンドキャップを前記第２の開口部に確実に取付け 、前記穴が前記細長状の中空管に開口部を形成し、前記第２のエンドキャップ内 の穴を介して、前記細長状の中空管を排気し、作動流体で満たし、 前記エンドキャップを圧潰して、前記第２のエンドキャップの一部を切断し、前 記第２のエンドキャップ内の穴を閉塞する工程を有するヒートバイブの浄化およ びシール方法。
12. １２．前記第２のエンドキヤップがほぼ矩形状である請求項１１記載のヒートバ イブの浄化およびシール方法。
13. １３．２つのローラーの間の前記第２のエンドキャップを圧潰することにより、 前記第２のエンドキそヤップが切断され、シールされる請求項１２記載のヒート バイブのシール方法。
14. １４．前記第２のエンドキャップが突起部、及び前記突起部を貫通する穴を備え 、前記圧潰工程が前記突起部に対してなされる請求項１１記載のヒートバイブの 浄化およびシール方法。
15. １５．２つのローラー間の前記突起部を圧潰することにより、前記第２のエンド キャップが切断され、シールされる請求項１４記載のヒートパイプの浄化および シール方法。