JPWO2004029532A1 - Hinge mechanism, flow path movable heat transfer device, and flow path movable heat pipe - Google Patents
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Abstract
放熱手段に熱的に接続される第1中空状部材と、被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなる、軸線の回りに回動可能なコネクタと、第1中空状部材、第1コネクタ部、第2コネクタ部、および、第2中空状部材によって形成される密閉容器内に封入される作動流体とを備えた流路可動型ヒートパイプ。A first hollow member thermally connected to the heat dissipation means, a second hollow member thermally connected to the object to be cooled, and an airtight connection to the other end of the first hollow member; Corresponding hollow communication portion that is hermetically connected to the first connector portion having a hollow communication portion therein and the other end portion of the second hollow member and is airtightly connectable to the first connector portion. Formed by a connector that is rotatable about an axis, a first hollow member, a first connector portion, a second connector portion, and a second hollow member. A fluid-movable heat pipe having a working fluid sealed in a closed container.
Description
本発明は、小さい熱抵抗のヒンジ機構、小さい熱抵抗で高温部から低温部へ熱を輸送する流路可動型伝熱装置、および、流路可動型ヒートパイプに関する。 The present invention relates to a hinge mechanism having a small heat resistance, a flow path movable heat transfer device that transports heat from a high temperature portion to a low temperature portion with a small heat resistance, and a flow path movable heat pipe.
従来、ノートパソコンにおけるキーボード側に配置されたCPUの発熱を液晶ディスプレイ側に輸送するために、ヒートパイプを利用するヒンジ機構が用いられている。例えば、特開平10−187284号公報に上述したヒートパイプを利用するヒンジ構造が開示されている。図19は、従来のヒンジ機構を示す図である。図19に示すように、冷却手段または発熱体が所定の回転軸に沿って回転移動する。即ち、2本のヒートパイプ135、155がヒンジ機構152によって接続され、ヒンジ機構によって各ヒートパイプが保持され、一方のヒートパイプがヒンジ機構を介して、他方のヒートパイプに熱移動される。即ち、ヒートパイプとヒンジ機構との間を熱接触によって熱を輸送している。
ヒンジ機構はヒートパイプとの熱接触を維持したまま、ヒートパイプを所定の回転軸の回りに回動させることが可能であり、ヒンジ機構によって、液晶ディスプレイの開閉を可能にしつつ、CPUの発熱を液晶ディスプレイ側に輸送している。
更に、実願昭62−160179は、2つのパイプの内壁にグルーブを形成し、コネクタの接続とともに、2つのグルーブを接触させる方法が開示されている。2つのパイプの内壁に形成されたグルーブを安定して接触させることは容易ではなく、コネクタ内でグルーブ間に連続性がなくなることがある。
シール構造を設けつつ、コネクタ内壁面に作動液の濡れ性を高める細工を施こすこと(例えば、溝を形成する、酸化処理をする)は困難であり、コネクタ内壁面と作動液の濡れ性は高くないのが通常である。
上述した従来のヒンジ機構によって、液晶ディスプレイの開閉を可能にしつつ、CPUの発熱を液晶ディスプレイ側に熱を輸送することは可能になったけれども、CPUの発熱は、ヒートパイプとヒンジ機構の熱接触およびヒンジ機構内における熱伝導によって輸送される、更に、作動流体のヒートパイプ内面における熱交換箇所が4箇所と多く、熱抵抗が大きく、熱性能の改善が必要とされている。
更に、上述したように、コネクタ内でグルーブ間に連続性がなくなり、且つ、作動液とコネクタ内壁の濡れ性が悪いと、コネクタ内部で作動液が雫状のまま停滞することがある。雫状の作動液は作動液蒸気の流れを阻害し、ヒートパイプ伝熱性能低下を引き起こす。更に、作動液の循環が完全に止まり、ヒートパイプ機能が停止することがある。
この発明の目的は、熱抵抗の小さいヒンジ機構、流路可動型伝熱装置および流路可動型ヒートパイプを提供することにある。Conventionally, a hinge mechanism using a heat pipe has been used to transport heat generated by a CPU arranged on the keyboard side of a notebook computer to the liquid crystal display side. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-187284 discloses a hinge structure using the heat pipe described above. FIG. 19 is a view showing a conventional hinge mechanism. As shown in FIG. 19, the cooling means or the heating element rotates and moves along a predetermined rotation axis. That is, the two
The hinge mechanism can rotate the heat pipe around a predetermined rotation axis while maintaining the thermal contact with the heat pipe, and the hinge mechanism can open and close the liquid crystal display while the CPU generates heat. Transported to the LCD display side.
Further, Japanese Utility Model Application No. 62-160179 discloses a method in which grooves are formed on the inner walls of two pipes, and the two grooves are brought into contact with the connectors. It is not easy to stably contact the grooves formed on the inner walls of the two pipes, and there may be no continuity between the grooves in the connector.
While providing a seal structure, it is difficult to craft a work that increases the wettability of the hydraulic fluid on the inner wall surface of the connector (for example, to form a groove or to perform an oxidation treatment). It is usually not expensive.
Although the above-described conventional hinge mechanism enables the liquid crystal display to be opened and closed, and the heat generated by the CPU can be transported to the liquid crystal display side, the heat generated by the CPU is caused by thermal contact between the heat pipe and the hinge mechanism. Further, there are many heat exchange locations on the inner surface of the heat pipe of the working fluid that are transported by heat conduction in the hinge mechanism, and there is a large thermal resistance, and improvement in thermal performance is required.
Furthermore, as described above, if there is no continuity between the grooves in the connector and the wettability between the working fluid and the inner wall of the connector is poor, the working fluid may stagnate inside the connector. The bowl-shaped hydraulic fluid obstructs the flow of the hydraulic fluid vapor and causes heat pipe heat transfer performance to deteriorate. Furthermore, the circulation of the hydraulic fluid may completely stop and the heat pipe function may stop.
An object of the present invention is to provide a hinge mechanism, a flow path movable heat transfer device, and a flow path movable heat pipe having a low thermal resistance.
発明者は、上述した従来の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、ヒートパイプと回動可能な中空のコネクタを気密に接続し、コネクタの一部を固定し、他の部分を所定の摺動抵抗を備えて回転させることによって、熱抵抗の小さいヒンジ機構を提供することができることが判明した。即ち、内部にそれぞれ対応する中空状の連通部を備え、一方が所定の位置に固定され、他方が軸線の回りに回動可能の、気密に接続可能な1組のコネクタと、1組のコネクタのそれぞれに気密に接続され、連通部と連通する中空状部材とからなるヒンジ機構を使用することによって、熱抵抗が著しく小さくなることが判明した。
更に、第1コネクタ部および第2コネクタ部の連通部を貫通して、第1中空部材と第2中空部材を連絡する単体のウイック部材を使用することによって、コネクタ部に作動液が雫状のまま滞留することを防止することができることが判明した。
この発明は、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明のヒンジ機構の第1の態様は、内部にそれぞれ対応する中空状の連通部を備え、一方が所定の位置に固定され、他方が軸線の回りに回動可能の、気密に接続可能な1組のコネクタと、前記1組のコネクタのそれぞれに気密に接続され、前記連通部と連通する中空状部材とからなるヒンジ機構である。
この発明のヒンジ機構の第2の態様は、前記中空状部材が棒状ヒートパイプからなり、前記1組のコネクタの前記一方がキーボード部またはディスプレー部に固定され、前記キーボード部およびディスプレー部の開閉を制御するヒンジ機構である。
この発明のヒンジ機構の第3の態様は、前記1組のコネクタが所定の摺動抵抗を備えて軸線の回りに回転する、ヒンジ機構である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第1の態様は、一方の端部が封止され放熱手段に熱的に接続される第1中空状部材と、
一方の端部が封止され被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、
前記第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、前記第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、前記第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなり、前記第1コネクタまたは前記第2コネクタが所定の位置に固定され、他方が軸線の回りに回動可能なコネクタと、
前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される密閉容器内に封入される作動流体とを備えた流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第2の態様は、前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される密閉容器が閉ループを形成している、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第3の態様は、それぞれ前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される2組の密閉容器を備えており、前記2組の密閉容器のそれぞれの前記第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの前記第1コネクタが、対応する前記第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第4の態様は、前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される少なくとも2組の密閉容器を備えており、前記少なくとも2組の密閉容器のそれぞれの第1中空状部材が一体的に連通して接続され、それぞれの前記第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの前記第1コネクタが、対応する前記第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第5の態様は、前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される少なくとも2組の密閉容器を備えており、前記少なくとも2組の密閉容器のそれぞれの第1中空状部材が一体的に連通して接続され、それぞれの第2中空状部材が一体的に連通して接続されて閉ループを形成し、それぞれの前記第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの前記第1コネクタが、対応する前記第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第6の態様は、前記閉ループを形成するそれぞれの前記第2中空状部材に、更に流体循環装置が接続されている、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第7の態様は、前記作動流体が臨界密度以上の充填密度(=充填重量/密閉容器内容積)の二酸化炭素である、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第8の態様は、前記作動流体が臨界密度以上の充填密度(=充填重量/密閉容器内容積)で、且つ、伝熱装置作動時に臨界温度以上の温度になっているの二酸化炭素である、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型伝熱装置の第9の態様は、前記作動流体が水である、流路可動型伝熱装置である。
この発明の流路可動型ヒートパイプの第1の態様は、放熱手段に熱的に接続される第1中空状部材と、
被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、
前記第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、前記第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、前記第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなる、軸線の回りに回動可能なコネクタと、
前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2コネクタ部、および、前記第2中空状部材によって形成される密閉容器内に封入される作動流体と、
前記密閉容器の前記第1コネクタ部および前記第2コネクタ部の前記連通部を貫通して、前記第1中空部材と前記第2中空部材を連絡する単体のウイック部材を備えた流路可動型ヒートパイプである。
この発明の流路可動型ヒートパイプの第2の態様は、前記ウイック部材の前記第1中空状部材側に位置する端部が、少なくとも前記第1コネクタ部と同じ高さ以上に位置している、流路可動型ヒートパイプである。
この発明の流路可動型ヒートパイプの第3の態様は、前記ウイック部材が帯状のメッシュからなっている、流路可動型ヒートパイプである。
この発明の流路可動型ヒートパイプの第4の態様は、前記ウイック部材が1本以上のワイヤからなっている、流路可動型ヒートパイプである。
この発明の流路可動型ヒートパイプの第5の態様は、液化した作動流体が前記ウイック部材を膜状に濡らす、流路可動型ヒートパイプである。The inventor has intensively studied to solve the above-described conventional problems. As a result, the heat pipe and the rotatable hollow connector are connected in an airtight manner, a part of the connector is fixed, and the other part is rotated with a predetermined sliding resistance, whereby the hinge mechanism has a low thermal resistance. Turned out to be able to provide. That is, one set of connectors that can be connected in an airtight manner and one set of connectors, each having a hollow communication portion corresponding to the inside, one of which is fixed at a predetermined position and the other is rotatable around an axis. It has been found that the thermal resistance is remarkably reduced by using a hinge mechanism comprising a hollow member that is airtightly connected to each other and communicates with the communicating portion.
Further, by using a single wick member that passes through the communication portion of the first connector portion and the second connector portion and connects the first hollow member and the second hollow member, the working fluid is in a bowl-like shape in the connector portion. It has been found that it is possible to prevent staying as it is.
The present invention has been made on the basis of the above-described research results. The first aspect of the hinge mechanism of the present invention is provided with hollow communication portions respectively corresponding to the interior thereof, one of which is fixed at a predetermined position. A pair of airtightly connectable connectors, the other of which can be rotated about an axis, and a hollow member that is airtightly connected to each of the one set of connectors and communicates with the communicating portion. Mechanism.
According to a second aspect of the hinge mechanism of the present invention, the hollow member is formed of a rod-like heat pipe, the one of the pair of connectors is fixed to a keyboard part or a display part, and the keyboard part and the display part are opened and closed. It is a hinge mechanism to control.
A third aspect of the hinge mechanism according to the present invention is a hinge mechanism in which the one set of connectors rotates around an axis line with a predetermined sliding resistance.
A first aspect of the flow path movable heat transfer device according to the present invention includes: a first hollow member whose one end is sealed and thermally connected to the heat radiating means;
A second hollow member whose one end is sealed and thermally connected to the object to be cooled;
A first connector portion having a hollow communication portion therein, which is airtightly connected to the other end portion of the first hollow member, and an airtight connection to the other end portion of the second hollow member. The second connector portion having a corresponding hollow communication portion that can be hermetically connected to the first connector portion, and the first connector or the second connector is fixed at a predetermined position, A connector that is rotatable about an axis,
A flow path movable heat transfer device comprising: the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and a working fluid sealed in a sealed container formed by the second connector. .
According to a second aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention, the closed container formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector has a closed loop. The flow path movable heat transfer device is formed.
According to a third aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention, two sets of sealing formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector, respectively. Each of the two sets of sealed containers is fixed at a predetermined position, and each of the first connectors is a predetermined slide around the axis of the corresponding second connector. It is a flow path movable heat transfer device that rotates with dynamic resistance.
According to a fourth aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention, at least two sets of sealing formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector. A first hollow member of each of the at least two sets of sealed containers is integrally connected and connected, and each of the second connectors is fixed at a predetermined position, One connector is a flow path movable heat transfer device that rotates with a predetermined sliding resistance around the axis of the corresponding second connector.
According to a fifth aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention, at least two sets of sealing formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector. A first hollow member of each of the at least two sets of closed containers is integrally connected and connected, and each second hollow member is integrally connected and connected to form a closed loop. Each of the second connectors is fixed at a predetermined position, and each of the first connectors rotates with a predetermined sliding resistance around the axis of the corresponding second connector. It is a movable heat transfer device.
A sixth aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention is a flow path movable heat transfer device in which a fluid circulation device is further connected to each of the second hollow members forming the closed loop. is there.
A seventh aspect of the flow path movable heat transfer apparatus of the present invention is the flow path movable heat transfer apparatus, wherein the working fluid is carbon dioxide having a filling density equal to or higher than the critical density (= filling weight / closed container internal volume). It is.
According to an eighth aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention, the working fluid has a filling density equal to or higher than a critical density (= filling weight / closed vessel internal volume) and is higher than a critical temperature when the heat transfer device is operated. This is a flow path movable heat transfer device that is carbon dioxide at a temperature.
A ninth aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention is the flow path movable heat transfer device, wherein the working fluid is water.
The first aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention includes a first hollow member thermally connected to the heat radiating means,
A second hollow member thermally connected to the object to be cooled;
A first connector portion having a hollow communication portion therein, which is airtightly connected to the other end portion of the first hollow member, and an airtight connection to the other end portion of the second hollow member. A connector that can be connected airtightly to the first connector portion, and a second connector portion having a corresponding hollow communication portion therein, and a connector that is rotatable about an axis,
A working fluid sealed in an airtight container formed by the first hollow member, the first connector portion, the second connector portion, and the second hollow member;
Flow path movable heat provided with a single wick member that passes through the communicating portion of the first connector portion and the second connector portion of the sealed container and connects the first hollow member and the second hollow member. It is a pipe.
According to a second aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention, an end portion of the wick member positioned on the first hollow member side is positioned at least equal to or higher than the first connector portion. The flow path movable heat pipe.
A third aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention is a flow path movable heat pipe in which the wick member is made of a belt-like mesh.
A fourth aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention is a flow path movable heat pipe in which the wick member is made of one or more wires.
A fifth aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention is a flow path movable heat pipe in which the liquefied working fluid wets the wick member in a film shape.
図1は、この発明のヒンジ機構の1つの態様を示す図である。図1Aは、組み立てられたヒンジ機構を示す図であり、図1Bは、ヒンジ機構の分解図である。
図2は、ヒンジ機構の気密な接続状態を説明する図である。
図3は、この発明の流路可動型伝熱装置の1つの態様を説明する図である。
図4は、図3に示す態様のこの発明の流路可動型伝熱装置の側面図である。
図5は、図3に示す態様のこの発明の流路可動型伝熱装置の側面図である。
図6は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。
図7は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。
図8は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。
図9は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。
図10は、この発明の流路可動型ヒートパイプの1つの態様を示す図である。
図11は、この発明の流路可動型ヒートパイプを説明する図である。
図12は、ウイック材を部分的に使用したこの発明の流路可動型ヒートパイプを説明する図である。
図13は、パソコンに取り付けられたこの発明の流路可動型ヒートパイプの1つの態様を示す図である。
図14は、図13における流路可動型ヒートパイプのみを取り出して示す図である。
図15は、図15は、パソコンに取り付けられたこの発明の流路可動型ヒートパイプの他の態様を示す図である。
図16は、図15における流路可動型ヒートパイプのみを取り出して示す図である。
図17は、実験に使用した流路可動型ヒートパイプを説明する図である。
図18は、ウイック材の態様を示す図である。
図19は、従来のヒンジ機構を示す図である。FIG. 1 is a view showing one embodiment of the hinge mechanism of the present invention. FIG. 1A is a diagram illustrating the assembled hinge mechanism, and FIG. 1B is an exploded view of the hinge mechanism.
FIG. 2 is a diagram illustrating an airtight connection state of the hinge mechanism.
FIG. 3 is a view for explaining one aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention.
FIG. 4 is a side view of the flow path movable heat transfer device of the present invention in the embodiment shown in FIG.
FIG. 5 is a side view of the flow path movable heat transfer device of the present invention according to the embodiment shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram for explaining another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention.
FIG. 10 is a view showing one aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention.
FIG. 11 is a view for explaining the flow path movable heat pipe of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining the flow path movable heat pipe of the present invention in which a wick material is partially used.
FIG. 13 is a view showing one aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention attached to a personal computer.
FIG. 14 is a view showing only the flow path movable heat pipe in FIG.
FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the flow path movable heat pipe of the present invention attached to a personal computer.
FIG. 16 is a view showing only the flow path movable heat pipe in FIG.
FIG. 17 is a diagram for explaining the flow path movable heat pipe used in the experiment.
FIG. 18 is a diagram showing an aspect of the wick material.
FIG. 19 is a view showing a conventional hinge mechanism.
この発明のヒンジ機構および流路可動型伝熱装置を図面を参照しながら説明する。
この発明のヒンジ機構の1つの態様は、内部にそれぞれ対応する中空状の連通部を備え、一方が所定の位置に固定され、他方が軸線の回りに回動可能の、気密に接続可能な1組のコネクタと、前記1組のコネクタのそれぞれに気密に接続され、前記連通部と連通する中空状部材とからなるヒンジ機構である。
この発明のヒンジ機構においては、前記中空状部材が棒状ヒートパイプからなり、前記1組のコネクタの前記一方が第1筐体部(ノート型パソコンを例にするとキーボード部)または第2筐体部(ノート型パソコンを例にするとディスプレー部)に固定され、前記第1筺体部および第2筐体部の開閉を制御する。更に、前記1組のコネクタが所定の摺動抵抗を備えて軸線の回りに回転する。
図1は、この発明のヒンジ機構の1つの態様を示す図である。図1Aは、組み立てられたヒンジ機構を示す図である。図1Bは、ヒンジ機構の分解図である。図1Aに示すように、ヒンジ機構は、中空状部材、例えば、丸型ヒートパイプ5の1つの端部に気密に接続された内部に中空状の連通部を備える第1コネクタ3と、中空状部材、例えば、丸型ヒートパイプ6の1つの端部に気密に接続された内部に中空状の連通部を備える第2コネクタ4からなっており、第1コネクタ3と第2コネクタ4とが、回動可能に気密に接続される。
図1Bに示すように、丸型ヒートパイプ5の1つの端部に気密に接続された内部に中空状の連通部を備える第1コネクタ3と、丸型ヒートパイプ6の1つの端部に気密に接続された内部に中空状の連通部を備える第2コネクタ4とが、回動可能に気密に接続されている。丸型ヒートパイプ5の中空状の内部、第1コネクタ3の中空状の連通部、丸型ヒートパイプ6の中空状の内部、および、第2コネクタ4の中空状の連通部が、気密に連通されている。
更に、上述したように、第1コネクタ3と第2コネクタ4とが、回動可能に気密に接続されている。更に、上述した第1コネクタ3と第2コネクタ4からなる1組のコネクタが所定の摺動抵抗を備えて軸線の回りに回転する。従って、第1コネクタまたは第2コネクタを固定することによって、他方のコネクタは、所定の摺動抵抗を備えて軸線の回りに回転するので、ヒンジ機構として、様々な利用が可能である。
図2は、ヒンジ機構の気密な接続状態を説明する図である。図2に示すように、丸型ヒートパイプ5の1つの端部と、内部に中空状の連通部を備える第1コネクタ3とを気密に接続する方法は、内部に封入される作動流体が粘性の小さいガス状になった場合でも、接合部から外部に漏れないように接続すればよく、特に限定されるものではない。例えば、丸型ヒートパイプ5の1つの端部と、内部に中空状の連通部を備える第1コネクタ3との接続面に対応するネジ山を形成して、丸型ヒートパイプ5の端部を、第1コネクタ3にねじ込んで固定してもよいし、ろう付けにより金属的に接合させてもよい。
丸型ヒートパイプ6の1つの端部と、内部に中空状の連通部を備える第2コネクタ4との気密な接続は、上述したと同一の方法によって行われる。このようにして、丸型ヒートパイプ5の1つの端部と、内部に中空状の連通部を備える第1コネクタ3とが固定されて、一体的に形成され、丸型ヒートパイプ6の1つの端部と、内部に中空状の連通部を備える第2コネクタ4とが固定されて、一体的に形成される。
このようにヒートパイプと固定された第1コネクタ3と、ヒートパイプと固定された第2コネクタ4とが、回動可能にかつ気密に接続される。即ち、第1コネクタ3と第2コネクタ4には、それぞれ径の異なる所定の長さの延伸部7、10が備えられており、延伸部10が延伸部7に挿入される。延伸部10は、円筒部8と先端部9からなっており、先端部9の端部は、円筒部8の径よりも大きく形成されて、コネクタの係止を可能としている。延伸部7の内部の所定の位置には、例えば、Oリングが設けられて、更に、気密な接続を容易にしている。場合によっては気密性を高めるために、Oリングを複数設置するなど、延伸部7、10同士が互いに接触する箇所を複数設けてもよい。リングの材質としては、ガス透過性の低い材質が好ましく、例えば、ブチルゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム、クロルスルホン化ポリエチレンなどを用いると良い。
上述したように、ヒートパイプと固定された第1コネクタ3と、ヒートパイプと固定された第2コネクタ4とが、回動可能にかつ気密に接続される。上述したこの発明のヒンジ機構の、第1コネクタ3と第2コネクタ4からなる1組のコネクタの一方を、例えばキーボード部またはディスプレー部に固定することによって、キーボード部およびディスプレー部の開閉を所定の摺動抵抗を備えて行うことができる。
図3は、この発明の流路可動型伝熱装置の1つの態様を説明する図である。この態様の流路可動型伝熱装置は、一方の端部が封止され放熱手段に熱的に接続される第1中空状部材と、一方の端部が封止され被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなり、第1コネクタまたは第2コネクタが所定の位置に固定され、他方が軸線の回りに回動可能なコネクタと、第1中空状部材、第1コネクタ部、第2中空状部材、第2コネクタによって形成される密閉容器内に封入される作動流体とを備えた流路可動型伝熱装置である。
図3に示すように、この態様の流路可動型伝熱装置は、一方の端部17が封止され放熱手段19に熱的に接続される第1中空状部材、例えば、丸型ヒートパイプ16と、一方の端部18が封止され被冷却物20に熱的に接続される第2中空状部材、例えば、丸型ヒートパイプ15と、第1中空状部材である丸型ヒートパイプ16の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部14と、第2中空状部材である丸型ヒートパイプ15の他方の端部に気密に接続され、第1コネクタ部14と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部13とからなっている。
第1コネクタ14または第2コネクタ13が所定の位置に固定され、他方が軸線の回りに回動可能であり、上述した第1中空状部材である丸型ヒートパイプ16、第1コネクタ部14、第2中空状部材である丸型ヒートパイプ15、第2コネクタ13によって形成される密閉容器内には、作動流体が封入されている。
更に、図3に示すように、放熱手段19、被冷却物20との相対的な位置関係に適合するように、ヒートパイプは所定の位置において所定の方向に屈折してもよい。
図4および図5は、図3に示す態様のこの発明の流路可動型伝熱装置の側面図である。この態様においては、第2コネクタ13が固定され、第1コネクタ14が軸線方向を中心として回動可能である。図4は、第1コネクタ14および第2コネクタ13が、ヒートパイプ16およびヒートパイプ15に関して、回転していない状態を示している。即ち、被冷却物15と放熱手段19とが同一水平面に位置している。図5は、第1コネクタ14が第2コネクタ13に関して、矢印の方向に回転している状態を示している。即ち、放熱手段19およびヒートパイプ16が、被冷却物20およびヒートパイプ15と、角度θを形成している。この態様の流路可動型伝熱装置において、例えば、キーボード側に被冷却物20を配置し、ディスプレイ側に放熱手段を配置し、第2コネクタ13をディスプレイ側に固定すれば、従来技術に示したヒンジ機構に代わる、パソコン用の熱抵抗の小さいヒンジ機構を提供することができる。
被冷却物の熱によってヒートパイプ15内の作動液が蒸発し第2コネクタ13、第1コネクタ14の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ16に移動し、放熱手段によって放熱して、再び液相に戻り、第1コネクタ14、第2コネクタ13の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ15に還流する。上述したように、第1コネクタ14、第2コネクタ13は、中空状の連通部からなっているので、気相、液相の作動流体の移動は容易であり、熱抵抗が極めて小さい。更に、第1コネクタ14、第2コネクタ13の材料を適切に選択する、例えば、熱伝導性の低い材料を使用することによって、コネクタに接続される部分の温度を低く維持することができる。
図6は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。この態様の流路可動型伝熱装置は、それぞれ上述した第1中空状部材、第1コネクタ部、第2中空状部材、第2コネクタによって形成される2組の密閉容器を備えており、2組の密閉容器のそれぞれの第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの第1コネクタが、対応する第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
即ち、図6に示すように、2組の密閉容器を備えている。第1の密閉容器は、一方の端部が封止され放熱手段29に熱的に接続される第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ26と、第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ26の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部24と、第1コネクタ部24と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部23と、一方の端部が封止され被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材としての丸型ヒートパイプ25とからなっている。
第2の密閉容器は、一方の端部が封止され放熱手段29に熱的に接続される第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ36と、第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ36の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部34と、第1コネクタ部34と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部33と、一方の端部が封止され被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材としての丸型ヒートパイプ35とからなっている。
2組のコネクタ、即ち、第1コネクタ部24、第2コネクタ部23、および、第1コネクタ部34、第2コネクタ部33は、同一回転軸の回りに回動可能である。第1コネクタ24、34または第2コネクタ23、33のうちのいずれか一方、例えば、第1コネクタ24、34を例えば放熱手段が配置されるディスプレイ側に固定することによって、図5に示したように、キーボード側、ディスプレイ側の開閉、および、所定の位置での維持が可能になる。第1コネクタ部と第2コネクタ部の間は、気密に接続され、所定の摺動抵抗で回動可能である。
図6に示す態様の流路可動型伝熱装置においては、回動可能なコネクタを含む第1の密閉容器、第2の密閉容器のそれぞれの内部において作動流体が相変化しながら熱移動する。即ち、被冷却物の熱によって、2本のヒートパイプ25、35内の作動液が蒸発し、第2コネクタ23、33、第1コネクタ24、34の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ26、36に移動し、放熱手段29によって放熱して、再び液相に戻り、第1コネクタ24、34、第2コネクタ23、33の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ25、35に還流する。上述したように、第1コネクタ24、34、第2コネクタ23、33は、中空状の連通部からなっているので、気相、液相の作動流体の移動は容易であり、熱抵抗が極めて小さい。
図7は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。この態様の流路可動型伝熱装置は、それぞれ上述した第1中空状部材、第1コネクタ部、第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される少なくとも2組の密閉容器を備えており、少なくとも2組の密閉容器のそれぞれの第1中空状部材が一体的に連通して接続され、それぞれの第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの第1コネクタが、対応する第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
即ち、図7に示すように、図6に示した態様の2組の密閉容器が共通の第1中空状部材であるヒートパイプによって一体的に連通して接続されている。この態様の流路可動型伝熱装置においては、放熱手段59に熱的に接続される第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ46の一方の端部が第1コネクタ44に気密に接続され、他方の端部が第1コネクタ54に気密に接続されている。第1中空状部材としての丸型ヒートパイプは、図7に示すように、放熱手段による効率的な放熱が可能なように、所定の形状に屈折されて、放熱手段に熱的に接続される。
上述した丸型ヒートパイプが気密に接続された、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ44、54は、それぞれ、気密に且つ回動可能に、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ43、53に接続される。第2コネクタ43、53のそれぞれの端部が、一方の端部が封止され被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材としての丸型ヒートパイプ45、55と気密に接続される。
2組のコネクタ、即ち、第1コネクタ44、第2コネクタ43、および、第1コネクタ54、第2コネクタ53は、同一回転軸の回りに回動可能である。第1コネクタ44、54または第2コネクタ43、53のうちのいずれか一方、例えば、第1コネクタ44、54を例えば放熱手段が配置されるディスプレイ側に固定することによって、図5に示したと同様に、キーボード側、ディスプレイ側の開閉、および、所定の位置での維持が可能になる。第1コネクタと第2コネクタの間は、気密に接続され、所定の摺動抵抗で回動可能である。
図7に示す態様の流路可動型伝熱装置においては、回動可能なコネクタを含む密閉容器の内部において作動流体が相変化しながら熱移動する。即ち、被冷却物60の熱によって、2本のヒートパイプ45、55内の作動液が蒸発し、第2コネクタ43、53、第1コネクタ44、54の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ46に移動し、放熱手段59によって放熱して、再び液相に戻り、第1コネクタ44、54、第2コネクタ43、53の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ45、55に還流する。上述したように、第1コネクタ44、54、第2コネクタ43、53は、中空状の連通部からなっているので、気相、液相の作動流体の移動は容易であり、熱抵抗が極めて小さい。
図8は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。
この態様の流路可動型伝熱装置は、それぞれ上述した第1中空状部材、第1コネクタ部、第2中空状部材、第2コネクタによって形成される2組の密閉容器が、それぞれの第1中空状部材が一体的に連通して接続され、それぞれの第2中空状部材が一体的に連通して接続されて閉ループを形成し、それぞれの第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの第1コネクタが、対応する第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
即ち、図8に示すように、図6に示した態様の2組の密閉容器が共通の第1中空状部材であるヒートパイプによって一体的に連通して接続され、共通の第2中空状部材であるヒートパイプによって一体的に連通して接続されている。この態様の流路可動型伝熱装置においては、放熱手段69に熱的に接続される第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ66の一方の端部が第1コネクタ64に気密に接続され、他方の端部が第1コネクタ74に気密に接続されている。第1中空状部材としての丸型ヒートパイプは、図8に示すように、放熱手段による効率的な放熱が可能なように、所定の形状に屈折されて、放熱手段に熱的に接続される。
上述した丸型ヒートパイプが気密に接続された、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ64、74は、それぞれ、気密に且つ回動可能に、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ63、73に接続される。第2コネクタ63には、第2中空状部材としての丸型ヒートパイプ65の一方の端部が気密に接続され、第2コネクタ73には、第2中空状部材としての丸型ヒートパイプ65の他方の端部が気密に接続されている。第2中空状部材としての丸型ヒートパイプの彎曲部は、被冷却物70に熱的に接続されている。
この態様の流路可動型伝熱装置においても、2組のコネクタ、即ち、第1コネクタ64、第2コネクタ63、および、第1コネクタ74、第2コネクタ73は、同一回転軸の回りに回動可能である。第1コネクタ64、74または第2コネクタ63、73のうちのいずれか一方、例えば、第1コネクタ64、74を例えば放熱手段が配置されるディスプレイ側に固定することによって、図5に示したと同様に、キーボード側、ディスプレイ側の開閉、および、所定の位置での維持が可能になる。第1コネクタと第2コネクタの間は、気密に接続され、所定の摺動抵抗で回動可能である。
図8に示す態様の流路可動型伝熱装置においては、回動可能なコネクタを含む密閉容器の内部において作動流体が相変化しながら熱移動する。即ち、被冷却物70の熱によって、丸型ヒートパイプ65内の作動液が蒸発し、第2コネクタ63、73、第1コネクタ64、74の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ66に移動し、放熱手段69によって放熱して、再び液相に戻り、第1コネクタ64、74、第2コネクタ63、73の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ65に還流する。上述したように、第1コネクタ64、74、第2コネクタ63、73は、中空状の連通部からなっているので、気相、液相の作動流体の移動は容易であり、熱抵抗が極めて小さい。
図9は、この発明の流路可動型伝熱装置の他の1つの態様を説明する図である。この態様の流路可動型伝熱装置は、それぞれ上述した第1中空状部材、第1コネクタ部、第2中空状部材、前記第2コネクタによって形成される2組の密閉容器を備えており、2組の密閉容器のそれぞれの第1中空状部材が一体的に連通して接続され、それぞれの第2中空状部材に、更に流体循環装置が接続されて閉ループを形成し、それぞれの第2コネクタが、所定の位置に固定され、それぞれの第1コネクタが、対応する第2コネクタの軸線の回りに所定の摺動抵抗を備えて回転する、流路可動型伝熱装置である。
即ち、図9に示すように、図6に示した態様の2組の密閉容器が共通の第1中空状部材であるヒートパイプによって一体的に連通して接続され、第2中空部材であるヒートパイプの一方の端部に流体循環装置が接続されて、全体として閉ループを形成している。この態様の流路可動型伝熱装置においては、放熱手段99に熱的に接続される第1中空状部材としての丸型ヒートパイプ96の一方の端部が第1コネクタ84に気密に接続され、他方の端部が第1コネクタ94に気密に接続されている。
第1中空状部材としての丸型ヒートパイプは、図9に示すように、放熱手段による効率的な放熱が可能なように、所定の形状に屈折されて、放熱手段に熱的に接続される。上述した丸型ヒートパイプが気密に接続された、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ84、94は、それぞれ、気密に且つ回動可能に、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ83、93に接続される。第2コネクタ83、93のそれぞれの端部が、一方の端部が流体循環装置に気密に接続され、被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材としての丸型ヒートパイプ85、95と気密に接続される。
2組のコネクタ、即ち、第1コネクタ84、第2コネクタ83、および、第1コネクタ94、第2コネクタ93は、同一回転軸の回りに回動可能である。第1コネクタ84、94または第2コネクタ83、93のうちのいずれか一方、例えば、第1コネクタ84、94を例えば放熱手段が配置されるディスプレイ側に固定することによって、図5に示したと同様に、キーボード側、ディスプレイ側の開閉、および、所定の位置での維持が可能になる。第1コネクタと第2コネクタの間は、気密に接続され、所定の摺動抵抗で回動可能である。
流体循環装置は、例えば、流体駆動装置からなっており、一方から入った作動流体を他方から排出して閉ループ内を循環させる被冷却物および放熱手段が熱的に接続された中空状部材に連絡されて閉ループを形成し、封入された作動流体を閉ループ内に循環させるように駆動する。流体駆動装置は、例えば、作動流体吸引口および作動流体排出口を備えたピストン型ポンプからなっている。流体駆動装置は、内部ファンを備え、内部ファンによって作動流体を駆動するファンユニットからなっていてもよい。
更に、流体駆動装置は、外部から磁力によってファンを駆動させるタイプの内部ファンを備えていてもよい。即ち、内部ファンに磁性体を取り付け、そして、複数の電磁石外側に所定の間隔を置いて設け、所定の順に、電磁石に通電して内部ファンを誘導する。磁性流体からなる作動流体を使用し、外部駆動装置が磁場を用いてもよい。または、作動流体が誘電性流体からなっており、外部駆動装置が電場を用いている。即ち、外表面に複数の電磁石を配置して、所定の順に電磁石に通電し、通電を止めて、作動流体を強制的に循環させる。
図9に示す態様の流路可動型伝熱装置においては、回動可能なコネクタを含む密閉容器の内部において作動流体が相変化しながら熱移動する。即ち、被冷却物60の熱によって、流体循環装置内の作動液が蒸発し、気相の作動流体が、第2コネクタ83、第1コネクタ84の中空状の連通部を通過して、ヒートパイプ96に移動し、放熱手段99によって放熱して、再び液相に戻り、第1コネクタ94、第2コネクタ93の中空状の連通部を通過して、流体循環装置内に還流する。上述したように、第1コネクタ84、94、第2コネクタ83、93は、中空状の連通部からなっているので、気相、液相の作動流体の移動は容易であり、熱抵抗が極めて小さい。
上述した閉ループ内に水を流し、循環させてもよい。パイプの材質および作動流体は特に限定されないが、例えば、銅−水、アルミニウム−シクロペンタン等の組合わせが考えられる。作動流体が臨界密度以上の充填密度(=充填重量/密閉容器内容積)の二酸化炭素であってもよい。更に、作動流体が臨界密度以上の充填密度(=充填重量/密閉容器内容積)で、且つ、伝熱装置作動時に臨界温度以上の温度になっている二酸化炭素であってもよい。
被冷却物としての電子部品および放熱板、放熱フィン等の放熱手段が、グリース、受熱ブロック、受熱板、ろう材、はんだ材等の適切な手段によって熱的に接続されている。
更に、この発明の流路可動型ヒートパイプの1つの態様は、放熱手段に熱的に接続される第1中空状部材と、
被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、
前記第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、前記第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、前記第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなる、軸線の回りに回動可能なコネクタと、
前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2コネクタ部、および、前記第2中空状部材によって形成される密閉容器内に封入される作動流体と、
前記密閉容器の前記第1コネクタ部および前記第2コネクタ部の前記連通部を貫通して、前記第1中空部材と前記第2中空部材を連絡する単体のウイック部材を備えた流路可動型ヒートパイプである。
上述したウイック部材の前記第1中空状部材側に位置する端部が、少なくとも前記第1コネクタ部と同じ高さ以上に位置していることが好ましい。更に、上述したウイック部材が帯状のメッシュからなっている。更に、上述したウイック部材が1本以上のワイヤからなっていてもよい。
図10は、この発明の流路可動型ヒートパイプの1つの態様を説明する図である。図10に示すように、この発明の流路可動型ヒートパイプは、放熱手段19に熱的に接続される第1中空状部材16と、被冷却物20に熱的に接続される第2中空状部材15と、第1中空状部材16の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部14と、第2中空状部材15の他方の端部に気密に接続され、第1コネクタ部14と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部13とからなる、軸線の回りに回動可能なコネクタと、第1中空状部材16、第1コネクタ部14、第2コネクタ部13、および、第2中空状部材15によって形成される密閉容器内に封入される作動流体と、密閉容器の第1コネクタ部14および第2コネクタ部13の連通部を貫通して、第1中空部材16と第2中空部材15を連絡する単体のウイック部材11を備えている。
上述した密閉容器内の内部流路全域に、作動流体を内部に吸収可能なウイック材が挿入されている。第1および第2中空部材として例えば銅製のパイプを使用し、第1コネクタ部14および第2コネクタ部13として同様に銅製のパイプを使用し、作動流体として水を使用する。ウイック材として、例えば、酸化処理をされた銅製メッシュを用いる。
図18にウイック材の態様を示す。図18Aに示すように、ウイック材を複数の帯状メッシュを重ねて形成する。または、図18Bに示すように、ウイック材を、1枚の帯状メッシュを折り畳んで、上方に積層して形成してもよい。
更に、このようなウイック材を使用して、よりウイック効果を高めるために、中空状部材の内壁に溝を形成したり、中空状部材の内周面を酸化処理して、濡れ性を高めてもよい。
上述したように、この発明においては、第1中空部材、第2中空部材、第1コネクタ部、第2コネクタ部と独立した単体のウイック材を使用している。単体のウイック材は、一本でもよく複数本でもよい。いずれにしても、独立した単体のウイック材によって、第1コネクタ部14および第2コネクタ部13の連通部を貫通して、第1中空部材16と第2中空部材15を連絡する。このように独立したウイック材を使用することによって、2本のパイプの内壁面にグルーブを形成して、回転させる場合に、2本のパイプの接合面において作動液が雫状に停滞し、最悪の場合は作動流体の循環が完全にとまりヒートパイプ機能が停止するという従来の問題点(実願昭62−160179参照)を解決することができる。
コネクタ内の濡れ性は高くないことが多いので、ウイック材の濡れ性を高めておくことは、流路可動型ではない通常のヒートパイプ以上に重要である。
図11に示すように、冷却手段19がコネクタ部14、13よりも常に上側に位置する場合は、途中までは作動流体は重力により停滞することなく移動することができる。好ましくは、図10に示すように、全域にウイック材を挿入したほうがよいが、図11のような状況では、図12に示すように、重力による作動流体の移動が期待できないところ、即ち、少なくとも第1コネクタ部と同じ高さになる部分にはウイック材を挿入することが必要である。
図13は、パソコンに取り付けられたこの発明の流路可動型ヒートパイプの1つの態様を示す図である。図14は、図13における流路可動型ヒートパイプのみを取り出して示す図である。図13に示すように、コネクタ14、13は、ノートパソコンのディスプレイ140とキーボード130を繋ぐヒンジ部141と同軸に設置されている。第2中空部材115がCPU120と熱的に接続される。CPUと熱的に接続される部分では第2中空部材115を扁平化させてもよい。更に、第2中空部材115は、図に示すように、ノートパソコンのヒンジ部141とCPUの高さの違いに応じて曲げ加工を施してもよい。ディスプレイ140背面にアルミニウム板などの放熱板119を設置し、第1中空部材116をアルミニウム放熱板の対角線上に配置するように、アルミニウム放熱板に接触させる。
上述したように配置することによって、比較的直接手で触れる可能性の高いディスプレイ端部の温度を上げずに、ディスプレイ中央部のみで放熱が可能になる。なお、第1中空部材116の一部を扁平化して放熱板との熱接触性を高めてもよい。ウイック材は、図14に示すように、密閉容器内の全域に配置されている。
上述したように、CPUからの発熱をディスプレイ側に効率的に放熱することができる。
図15は、パソコンに取り付けられたこの発明の流路可動型ヒートパイプの他の態様を示す図である。図16は、図15における流路可動型ヒートパイプのみを取り出して示す図である。図15に示すように、コネクタ14、13は、ノートパソコンのディスプレイ140とキーボード130を繋ぐヒンジ部141と同軸に設置されている。第2中空部材115がCPU120と熱的に接続される。CPUと熱的に接続される部分では第2中空部材115を扁平化させてもよい。更に、第2中空部材115は、図に示すように、ノートパソコンのヒンジ部141とCPUの高さの違いに応じて曲げ加工を施してもよい。ディスプレイ140背面にアルミニウム板などの放熱板119を設置し、第1中空部材116を蛇行するように曲げて、アルミニウム放熱板に接触させる。
上述したように配置することによって、ディスプレイの端部も放熱部分として使用できる環境では、より効率的な放熱が可能になる。なお、第1中空部材116の一部を扁平化して放熱板との熱接触性を高めてもよい。ウイック材は、図16に示すように、密閉容器内の全域に配置されている。
図17Aに示すような、流路可動型ヒートパイプを、図17Bに示すように第1中空部材16を垂直に立て、コネクタ14、13および第2中空部材15を水平に配置して、実験を行った。中空部材16、15として、外径φ6mmで内部に溝が形成された銅製パイプを使用し、作動流体として水を使用した。ウイック材は、折り畳んで層状にメッシュが重なった図18Bに示すような構造で、酸化処理を施して濡れ性を高めたあと還元処理を施して酸化物を除去したものを使用した。第1中空部材を自然空冷(=放熱手段)した。その結果、ウイックを用いない場合は、8Wの熱量で30mm分を加熱したところヒートパイプとして機能しなくなった(即ち、ヒートパイプ内の温度差が40℃以上になった)。これに対して、ウイック材を挿入した場合は、20Wの熱量で30mm分を加熱したけれども、ヒートパイプ内の温度差1℃で正常に熱を輸送できることが確認できた。
コネクタとして、例えば、エアー配管、油圧ポンプの配管をつなぐコネクタとして知られているカプラ(商標名)を使用することができる。しかし、それに限定されることはなく、密閉性を維持しつつ、回動可能なコネクタであればよい。
ヒートパイプ内からの空気の排出、作動流体の注入は、ヒートパイプ端部から行なわれ、注入され、注入後、封止される。ただし、真空状態を必要とするヒートパイプ以外の伝熱装置を用いる場合は必ずしも空気を排出しなくてもよい。
放熱手段または被冷却物に中空状部材を熱接触させる際には、中空状部材を蛇行させて接触面積を増大しても良い。更に、複数流路を並列に配置して、接触面積を増大しても良い。接触抵抗を低減させるために、金属などの熱伝導性の部材を介して中空状部材と放熱手段、または、被冷却物が接触していても良い。
中空状部材はパイプに限定されず、内部に作動流体が通る流路があるものであれば良い。例えば、押しだし多穴管とか、切削加工やプレス加工等により流路形成部材を含む少なくとも一つ以上の部材を溶接またはろう付けにより接合したものであっても良い。
被冷却物および放熱手段はそれぞれ一つづつであるけれども、必要に応じて複数個設置しても良い。放熱手段として、ペルチェ素子、放熱フィン等を利用することができる。
なお、コネクタの装置内への接続は、固定部品を用いてもよく、接着材によって接合してもよい。
コネクタ部は、図示したようなヒートパイプと別部材に限定されることはなく、例えば、ヒートパイプの一方の端部を所定の形状に加工した一体型であってもよい。即ち、ヒートパイプの一方の端部がコネクタ機能を備える一体型の態様であってもよい。The hinge mechanism and the flow path movable heat transfer device of the present invention will be described with reference to the drawings.
One aspect of the hinge mechanism of the present invention is an airtightly connectable 1 provided with hollow communicating portions respectively corresponding to the inside thereof, one of which is fixed at a predetermined position and the other is rotatable around an axis. The hinge mechanism includes a set of connectors and a hollow member that is airtightly connected to each of the one set of connectors and communicates with the communication portion.
In the hinge mechanism according to the present invention, the hollow member is formed of a rod-shaped heat pipe, and the one of the pair of connectors is a first housing part (a keyboard part when a notebook computer is taken as an example) or a second housing part. It is fixed to (a display part when a notebook type personal computer is taken as an example), and controls opening and closing of the first casing part and the second casing part. Further, the one set of connectors rotates around an axis with a predetermined sliding resistance.
FIG. 1 is a view showing one embodiment of the hinge mechanism of the present invention. FIG. 1A shows the assembled hinge mechanism. FIG. 1B is an exploded view of the hinge mechanism. As shown in FIG. 1A, the hinge mechanism includes a hollow connector, for example, a
As shown in FIG. 1B, the
Furthermore, as described above, the
FIG. 2 is a diagram illustrating an airtight connection state of the hinge mechanism. As shown in FIG. 2, the method of airtightly connecting one end portion of the
The airtight connection between one end of the round heat pipe 6 and the
In this way, the
As described above, the
FIG. 3 is a view for explaining one aspect of the flow path movable heat transfer device of the present invention. The flow path movable heat transfer device of this aspect includes a first hollow member that is sealed at one end and thermally connected to the heat radiating means, and is thermally sealed to the object to be cooled. A second hollow member connected to the first connector, a first connector portion that is hermetically connected to the other end of the first hollow member, and has a hollow communication portion therein, and a second hollow member The second connector portion is airtightly connected to the other end portion and is airtightly connectable with the first connector portion, and has a corresponding hollow communication portion therein, and the first connector or the second connector is predetermined. The other end is sealed in a sealed container formed by a connector that is rotatable about an axis, and a first hollow member, a first connector portion, a second hollow member, and a second connector. It is a flow path movable type heat transfer device provided with a working fluid.
As shown in FIG. 3, the flow path movable heat transfer device according to this aspect includes a first hollow member whose one
The
Further, as shown in FIG. 3, the heat pipe may be refracted in a predetermined direction at a predetermined position so as to match a relative positional relationship with the
4 and 5 are side views of the flow path movable heat transfer device of the present invention in the embodiment shown in FIG. In this aspect, the
The working fluid in the
FIG. 6 is a diagram for explaining another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention. The flow path movable heat transfer device of this aspect includes two sets of sealed containers formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector, respectively. Each second connector of the pair of closed containers is fixed at a predetermined position, and each first connector rotates with a predetermined sliding resistance around the axis of the corresponding second connector. It is a mold heat transfer device.
That is, as shown in FIG. 6, two sets of sealed containers are provided. The first sealed container includes a
The second sealed container includes a
Two sets of connectors, that is, the
In the flow path movable heat transfer device shown in FIG. 6, the working fluid undergoes heat transfer while changing phase in each of the first sealed container and the second sealed container including the rotatable connector. That is, the working fluid in the two
FIG. 7 is a diagram for explaining another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention. The flow path movable heat transfer device of this aspect includes at least two sets of sealed containers formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector, respectively. The first hollow members of the at least two sets of sealed containers are integrally connected and connected, the second connectors are fixed at predetermined positions, and the first connectors correspond to the corresponding second. This is a flow path movable heat transfer device that rotates with a predetermined sliding resistance around the axis of the connector.
That is, as shown in FIG. 7, two sets of sealed containers of the mode shown in FIG. 6 are integrally connected and connected by a heat pipe which is a common first hollow member. In the flow path movable heat transfer device of this aspect, one end of the
Each of the
Two sets of connectors, that is, the
In the flow path movable heat transfer device shown in FIG. 7, the working fluid is thermally transferred while changing phase in the closed container including the rotatable connector. That is, the working fluid in the two
FIG. 8 is a diagram illustrating another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention.
The flow path movable heat transfer device of this aspect includes two sets of sealed containers formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector, respectively. The hollow members are integrally connected and connected, the respective second hollow members are integrally connected and connected to form a closed loop, and the respective second connectors are fixed in place, The first connector is a flow path movable heat transfer device that rotates with a predetermined sliding resistance around the axis of the corresponding second connector.
That is, as shown in FIG. 8, the two sets of closed containers of the embodiment shown in FIG. 6 are integrally connected by a heat pipe which is a common first hollow member, and the common second hollow member is connected. Are integrally connected by a heat pipe. In the flow path movable heat transfer device of this aspect, one end of the
The
Also in the flow path movable heat transfer device of this aspect, the two sets of connectors, that is, the
In the flow path movable heat transfer device of the aspect shown in FIG. 8, the working fluid is thermally transferred while changing the phase inside the sealed container including the rotatable connector. That is, the working fluid in the
FIG. 9 is a diagram for explaining another embodiment of the flow path movable heat transfer device of the present invention. The flow path movable heat transfer device of this aspect includes two sets of sealed containers formed by the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and the second connector described above, The first hollow members of the two sets of sealed containers are integrally connected to each other, and a fluid circulation device is further connected to each of the second hollow members to form a closed loop. Is a flow path movable heat transfer device that is fixed at a predetermined position and each first connector rotates with a predetermined sliding resistance around the axis of the corresponding second connector.
That is, as shown in FIG. 9, two sets of sealed containers of the embodiment shown in FIG. 6 are integrally connected by a heat pipe which is a common first hollow member, and a heat which is a second hollow member. A fluid circulation device is connected to one end of the pipe to form a closed loop as a whole. In the flow path movable heat transfer device of this aspect, one end of the
As shown in FIG. 9, the round heat pipe as the first hollow member is refracted into a predetermined shape and thermally connected to the heat radiating means so that the heat radiating means can efficiently radiate heat. . Each of the
The two sets of connectors, that is, the
The fluid circulation device is composed of, for example, a fluid drive device, and communicates with an object to be cooled that circulates in the closed loop by discharging the working fluid entering from one side and the hollow member to which the heat radiation means is thermally connected. Then, a closed loop is formed, and the enclosed working fluid is driven to circulate in the closed loop. The fluid drive device is composed of, for example, a piston type pump provided with a working fluid suction port and a working fluid discharge port. The fluid drive device may include a fan unit that includes an internal fan and drives the working fluid by the internal fan.
Furthermore, the fluid drive device may include an internal fan of a type that drives the fan by a magnetic force from the outside. That is, a magnetic body is attached to the internal fan, and provided outside the plurality of electromagnets with a predetermined interval, and the electromagnet is energized to guide the internal fan in a predetermined order. A working fluid made of a magnetic fluid may be used, and the external driving device may use a magnetic field. Alternatively, the working fluid is made of a dielectric fluid, and the external driving device uses an electric field. That is, a plurality of electromagnets are arranged on the outer surface, the electromagnets are energized in a predetermined order, the energization is stopped, and the working fluid is forcibly circulated.
In the flow path movable heat transfer device of the aspect shown in FIG. 9, the working fluid is thermally transferred while undergoing a phase change inside a closed container including a rotatable connector. That is, the working fluid in the fluid circulation device evaporates due to the heat of the object to be cooled 60, and the gas-phase working fluid passes through the hollow communication portions of the
Water may be circulated and circulated in the closed loop described above. The material of the pipe and the working fluid are not particularly limited. For example, a combination of copper-water, aluminum-cyclopentane, or the like is conceivable. The working fluid may be carbon dioxide having a filling density equal to or higher than the critical density (= filling weight / volume in the closed container). Further, the working fluid may be carbon dioxide having a filling density equal to or higher than the critical density (= filled weight / volume in the closed container) and a temperature equal to or higher than the critical temperature when the heat transfer device is operated.
An electronic component as a cooled object and a heat radiating means such as a heat radiating plate and a heat radiating fin are thermally connected by appropriate means such as grease, a heat receiving block, a heat receiving plate, a brazing material, and a solder material.
Furthermore, one aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention includes a first hollow member that is thermally connected to the heat dissipation means,
A second hollow member thermally connected to the object to be cooled;
A first connector portion having a hollow communication portion therein, which is airtightly connected to the other end portion of the first hollow member, and an airtight connection to the other end portion of the second hollow member. A connector that can be connected airtightly to the first connector portion, and a second connector portion having a corresponding hollow communication portion therein, and a connector that is rotatable about an axis,
A working fluid sealed in an airtight container formed by the first hollow member, the first connector portion, the second connector portion, and the second hollow member;
Flow path movable heat provided with a single wick member that passes through the communicating portion of the first connector portion and the second connector portion of the sealed container and connects the first hollow member and the second hollow member. It is a pipe.
It is preferable that the edge part located in the said 1st hollow member side of the wick member mentioned above is located at least more than the same height as the said 1st connector part. Furthermore, the wick member mentioned above consists of a strip-shaped mesh. Furthermore, the wick member mentioned above may consist of one or more wires.
FIG. 10 is a view for explaining one aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 10, the flow path movable heat pipe of the present invention includes a first
A wick material capable of absorbing the working fluid is inserted in the entire internal flow path in the above-described sealed container. For example, copper pipes are used as the first and second hollow members, copper pipes are similarly used as the
FIG. 18 shows an aspect of the wick material. As shown in FIG. 18A, a wick material is formed by overlapping a plurality of belt-like meshes. Alternatively, as shown in FIG. 18B, the wick material may be formed by folding a single belt-like mesh and laminating it upward.
Furthermore, in order to further increase the wicking effect using such a wick material, grooves are formed on the inner wall of the hollow member, or the inner peripheral surface of the hollow member is oxidized to improve wettability. Also good.
As described above, in the present invention, a single wick material independent of the first hollow member, the second hollow member, the first connector portion, and the second connector portion is used. The single wick material may be one or more. In any case, the first
Since the wettability in the connector is often not high, it is more important to improve the wettability of the wick material than a normal heat pipe that is not a flow path movable type.
As shown in FIG. 11, when the cooling means 19 is always located above the
FIG. 13 is a view showing one aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention attached to a personal computer. FIG. 14 is a view showing only the flow path movable heat pipe in FIG. As shown in FIG. 13, the
By arranging as described above, it is possible to dissipate heat only at the center of the display without increasing the temperature of the display end that is relatively likely to be touched by hand. A part of the first
As described above, the heat generated from the CPU can be efficiently radiated to the display side.
FIG. 15 is a view showing another aspect of the flow path movable heat pipe of the present invention attached to a personal computer. FIG. 16 is a view showing only the flow path movable heat pipe in FIG. As shown in FIG. 15, the
By arranging as described above, more efficient heat dissipation is possible in an environment where the end of the display can also be used as a heat dissipation portion. A part of the first
The flow path movable heat pipe as shown in FIG. 17A, the first
As the connector, for example, a coupler (trade name) known as a connector for connecting an air pipe and a hydraulic pump pipe can be used. However, the present invention is not limited to this, and any connector that can rotate while maintaining hermeticity may be used.
The air is discharged from the heat pipe and the working fluid is injected from the end of the heat pipe, injected, and sealed after the injection. However, when a heat transfer device other than a heat pipe that requires a vacuum state is used, the air does not necessarily have to be discharged.
When the hollow member is brought into thermal contact with the heat dissipating means or the object to be cooled, the hollow member may be meandered to increase the contact area. Further, a plurality of flow paths may be arranged in parallel to increase the contact area. In order to reduce the contact resistance, the hollow member and the heat radiating means or the object to be cooled may be in contact with each other through a thermally conductive member such as metal.
The hollow member is not limited to a pipe, and any hollow member may be used as long as it has a flow path through which a working fluid passes. For example, it may be an extruded multi-hole tube, or at least one member including a flow path forming member joined by welding or brazing by cutting or pressing.
Although the object to be cooled and the heat radiating means are each one, a plurality of objects may be installed as necessary. As the heat dissipation means, a Peltier element, a heat dissipation fin, or the like can be used.
Note that the connection of the connector into the apparatus may use a fixed component or may be joined by an adhesive.
The connector portion is not limited to a member different from the heat pipe as shown in the figure, and may be an integrated type in which one end of the heat pipe is processed into a predetermined shape, for example. That is, an integrated mode in which one end of the heat pipe has a connector function may be used.
この発明によると、ヒートパイプと回動可能な中空のコネクタを気密に接続し、コネクタの一部を固定し、他の部分を所定の摺動抵抗を備えて回転させることによって、熱抵抗の小さいヒンジ機構を提供することができる。更に、上述したヒンジ機構を用いることによって、熱抵抗の小さい流路可動型伝熱装置を提供することができる。更に、第1および第2コネクタ部の連通部を貫通して、第1中空部材と第2中空部材を連絡する単体のウイック部材を使用することによって、コネクタ部に作動液が雫状のまま滞留することが防止でき、熱抵抗の小さい流路可動型ヒートパイプを提供することができる。 According to the present invention, the heat pipe and the rotatable hollow connector are connected in an airtight manner, a part of the connector is fixed, and the other part is rotated with a predetermined sliding resistance, thereby reducing the thermal resistance. A hinge mechanism can be provided. Furthermore, by using the above-described hinge mechanism, it is possible to provide a flow path movable heat transfer device with low thermal resistance. Furthermore, by using a single wick member that passes through the communication portion of the first and second connector portions and connects the first hollow member and the second hollow member, the working fluid stays in a bowl shape in the connector portion. It is possible to provide a flow path movable heat pipe having a low thermal resistance.
Claims (21)
被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、
前記第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、前記第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、前記第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなり、軸線の回りに回動可能なコネクタ部と、
前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2中空状部材、前記第2コネクタ部によって形成される密閉容器内に封入される作動流体とを備えた流路可動型伝熱装置。A first hollow member thermally connected to the heat dissipation means;
A second hollow member thermally connected to the object to be cooled;
A first connector portion having a hollow communication portion therein, which is airtightly connected to the other end portion of the first hollow member, and an airtight connection to the other end portion of the second hollow member. A second connector part having a corresponding hollow communication part that can be hermetically connected to the first connector part, and a connector part that is rotatable about an axis,
A flow path movable heat transfer device comprising: the first hollow member, the first connector portion, the second hollow member, and a working fluid sealed in a sealed container formed by the second connector portion.
被冷却物に熱的に接続される第2中空状部材と、
前記第1中空状部材の他方の端部に気密に接続される、内部に中空状の連通部を備えた第1コネクタ部と、前記第2中空状部材の他方の端部に気密に接続され、前記第1コネクタ部と気密に接続可能な、対応する中空状の連通部を内部に備えた第2コネクタ部とからなる、軸線の回りに回動可能なコネクタと、
前記第1中空状部材、前記第1コネクタ部、前記第2コネクタ部、および、前記第2中空状部材によって形成される密閉容器内に封入される作動流体とを備えた流路可動型ヒートパイプ。A first hollow member thermally connected to the heat dissipation means;
A second hollow member thermally connected to the object to be cooled;
A first connector portion having a hollow communication portion therein, which is airtightly connected to the other end portion of the first hollow member, and an airtight connection to the other end portion of the second hollow member. A connector that can be connected airtightly to the first connector portion, and a second connector portion having a corresponding hollow communication portion therein, and a connector that is rotatable about an axis,
A flow path movable heat pipe comprising: the first hollow member, the first connector portion, the second connector portion, and a working fluid sealed in a sealed container formed by the second hollow member. .
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