TW200909759A - Loop heat pipe type heat transfer device - Google Patents

Description

200909759 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 :發明係與環形加熱管路型傳熱褒置有關 利用於如下料的環形加熱管路型傳熱裝置有關， 者。 ？重並具有向效率之傳熱裝置 【先前技術】 先前’作為太空用、工業用或家庭用之 ( 加熱管路型傳熱裝置係一般所知， "裱形 t ^ ^ 譬如’揭示於專利文獻 :二。在此環形加熱管路型傳熱裝置方面，係藉由蒸發： 從發熱源進行吸熱，使工作流體蒸發，成為氣相，將所獲 得之蒸氣，藉由蒸氣管供應至凝縮器，在此 放熱，成為液相。基於此因，譬如在太空船等中了藉= 發器將内部之各種機器之發熱進 u …、將此熱在凝縮器 中在太玉進行放熱，則可控制各種機器之溫度 c :性驅動部分，因此可在無人μ船等長期間穩定進= 用0 在如此般之環形加熱管路型傳熱裝置方面，在其塞 =部係具有由多孔質體所構成的毛細物體。在圓筒形： 發為的情形，此毛細物體係將蒸發器之内部區隔為收容 =目:工作流體的内側液儲室、及收容氣相之工作流體的 則蒸氣室。液相之工作流體係以毛細管力，在毛細物體 ，外側前進，在毛細物體之表面部分進行蒸發。毛細物 糸使用以如下者為材料之多孔質體：銅、鋁、鎳等金屬 132200.doc 200909759 或二氧化鋁、氧化鈦、二氧化矽等陶瓷、延伸多孔質聚四 氣乙締、聚乙稀等高分子等。 在此，此蒸發器内之毛細物體的開孔徑係採用往半徑方 向為均一、或毛細物體内周側比外周側開孔徑為大者。在 專利文獻1中係揭示，藉由使内周侧之開孔徑變大，從毛 細物體全體使工作流體均一蒸發，則可提昇蒸發器之性 能。然而’由於工作流體蒸發之外周側的氣孔徑較小，因 此’如不施加大的熱則不進行蒸發。基於此因，為了使環

形加熱管路型傳熱裝置啟動，則有必要將約5〇 w以上之熱 施加於蒸發器。 為了解決此待解決問題，在專利文獻2中係揭示如下發 明：在蒸發器方面，毛細物體之外周側之開孔徑係比内周 側為大。基於此因，係顯示：在内周側方面，獲得充分之 毛細管力，將液相之工作流體吸上，且在毛細物體之表面 方面，可促進蒸發。然而，由於外周側之開孔徑大，因而 液相之工作流體的藉由毛細管力之移動，係受到抑制，往 瘵發部之工作流體的供應，有產生停滞的可能性，因此， 環形加熱管路型傳熱裝置之熱傳導性有劣化的可能性。 处再者’活用環形加熱管路型傳熱裝置之高效率傳熱性 能，將其採用於個人電腦（PC)(尤其是筆記型pc)一事:在 研討中。筆記型PC為了達成小型且輕量化以及高性能化， 口此中央運算裝置MPU之時脈頻率增加，Mpu亦呈高積 體化，伴隨於此密度亦呈增加。尤其，高發熱元：之 熱密度係已到達直逼核子反應爐之1〇〇 w/cm2的位準。基 132200.doc 200909759 於此因’環形加熱管路型傳熱 型化的同時且右#古 亦破要求在小型化、薄 m内的熱傳導性 毛細物體亦被要求：藉由毛w因此心熱傳導性之 少，而提昇液相之工物、s力之提昇與通液阻抗之減 施加二::之作流體之移動性，同時以更小之熱的 昇上述性能’在毛細物體係同時被要求··用於提 幵毛細管力之開孔徑的減少、盥 進墓發之〜降低通液阻抗、及用於促 之：：：： 然而，在多孔質趙方面，開孔徑 /八、工隙率的增加，—般無法 徑，射隙率亦減少，在性能提昇上有其限度。 另 方面’在專利文獻3 φ Μ - 7 / … 又獻3中揭不了 ：雖為一般之加赦管 =但：布構件使用於毛細物體。其中記載了 ：相較於 金屬網’布構件係網目較細，可具有金屬網以上之毛細管 力，同時’由於可使厚度較薄，因此，可達成冷卻襄置之 小型化、薄型化、或輕量化。然而，在專利文獻3中，並 未揭不使用於環形加熱管路型傳熱裝置一事。因此，雖有 關於毛細管力之記載’但卻無關於空隙率之記栽。並無關 於布構件之記載，因此，何種布構件適合作為毛細物體， 並不清楚。 [專利文獻1]曰本特開平1〇_246583號公報 [專利文獻2]日本特開2002-18^^號公報 [專利文獻3]日本特開2004-324906號公報 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 132200.doc 200909759 本發明係有鑑上述事實而研發者，其目的在於，提供一 種環形加熱管路型傳熱裝置，其係將將毛細物體設置於蒸 發器内部’藉由使纖維構造物疊層體之平均流量開孔徑、 空隙率及空隙指數（空隙率/平均流量開孔徑）最佳化，而使 小型化、薄型化及輕量化與高傳熱性能同時並存，而該毛 細物體係由將不織布疊層後之纖維構造物疊層體所構成 者。 [解決問題之技術手段]

為了達成上述目的，本發明係使用由將不織布疊層後之 纖維構ia物疊層體所構成之毛細物體。纖維構造物疊層體 之平均流量開孔徑、空隙率、空隙減，係藉由所使用之 不’、哉布的特性、疊層構成、黏著方法及條件，而容易進行 控制，因此，在將流動於毛細物體内的液相之工作流體的 通液阻抗抑制至為最小限度的同日夺，並可促進藉由毛細管 力之,作流體的移動，再者，即使即使為小熱之施加亦可 二發其、、、。果為，發現產生提昇蒸發部熱傳導率的效 果’而達成本發明。 亦即，本發明係如下所述： 基(乂-種環形加熱管路型傳熱裝置，其設有：蒸發器； :虱管：其係從該蒸發器引導氣相之工作流體者；凝縮 ^ ”系…亥蒸氣官連接者；及液管，其係從該凝縮器將 文目之工作流體還流 . +斗— ，、、、赞窃者，其特徵為，在該蒸發器 物義A I細物體’ ^其係由將不織布疊層後之纖維構造 物叠層體所構成者。藉 精由此方式，而提昇毛細物體之毛細 132200.d〇c 200909759 管力，降低通液阻抗，促m τ &上 進工作流體的移動，增加最大輸 送熱量。 (2) 如上述（1)記載之環形力 〜 加熱官路型傳熱裝置，其中， 在前述纖維構造物疊層體方& 方面，平均流量開孔徑為0.1〜30 μηι，空隙率為65〜95%，空階， 一 々4曰數（空隙率％/平均流量開孔 徑μηι)為1 0〜1 〇〇〇。藉由將纖 纖、准構造物疊層體之特性設定為 上述範圍，則可進一步提昇士 ^炖歼如下效果：在提昇毛細物體之 毛細管力的同時’降低通液阻 從丨且抗，促進工作流體的移動， 增加最大輸送熱量。 (3) 如上述（1)或（2)記载之環 衣形加熱管路型傳熱裝置，其 中’在月ίι述纖維構造物疊層許士二 且層體方面，10%之流量開孔徑係 比平均流量開孔徑大0〜20 μηι。 τ ώ ^ 棺田此方式，工作流體传 作均一移動，而提昇蒸發效率。 體係 ⑷如上述⑴至⑺中任-項記載之環形加熱管路型傳敎 裝置’其中’在前述纖維構造物疊層體方面，前述不織布 係在已疊層之狀態下呈黏著， ^ 及黏者面積為該不織布面積 之〇.2〜20%。藉由此方式， 个日加工作流體之通液阻 抗’而可獲得良好之操作性。 (5)如上述⑴至⑷中任一項記載之環形加熱管路型傳熱 裝置’其中，在前述纖維構造物疊層體方面，係疊… 隙指數（空隙㈣平均流量開孔徑㈣）不同之至少2種不: 布。藉由此方式，可促進毛細物體内之卫作流體的移動， 且可使蒸發面附近之不織布成為適合於蒸發者，其結果 為’可促進藉由小熱之施加的蒸發。 132200.doc -10- 200909759 (6)如上述（5)記載之環形加熱管路型傳熱裝置，其中， 在前述蒸發器方面，係將前述纖維構造物疊層體之已黏著 的部分之一部分’使用於維持蒸發器之氣密性之構造的一 4刀。藉由此方式，可使蒸發器之構造簡略化，且可使蒸 發器成為小型化、薄型化及輕量化。 【實施方式】 [發明之效果] 藉由使用本發明之環形加熱管路型傳熱裝置，而使pc及 伺服器等電子機器的高效率之傳熱變為可能，而該電子機 器係同時被要求小型化、薄型化且輕量化及高性能化者。 使用於本發明之毛細物體係將不織布疊層後之構造此 點相當重要。該當不織布係一種布狀物，其係將以纖維長 度/直徑所表示之長度直徑比為5以上的纖維，在平面内進 行隨機及/或配向而作疊層配置，以各種方法將纖維作部 分性黏著及/或固定者。相較於使用粉末而形成開孔之燒 金屬等先月il的多孔質體，不織布係由於利用纖維之大比 表面積以形成開孔’因此纖維即使在空間内僅少量亦可形 成小開孔。因A，在使開孔率變小的同時，可保持大空隙 率。再者’構成不織布之纖維的直徑可在從超微米到數十 :::範圍内選擇’故容易進行開孔徑之控制。就使用纖 ::布狀物而言’有織物及編物，相較於其存在著伴隨布 而形成的大開孔部（在織物為織目、在編物為網目 面卻不存在。亦即’毛細物體被要求之在減少 时曰加工隙僅有以不織布才有可能實 132200.doc 200909759 現。 構成使用於本發明之不織布 成樹脂系纖，维、纖維素系的素材，並無特別限定，合 維、破璃纖維或碳纖維均可。’、'、金屬系纖維、陶瓷系纖 纖維之型態可為長纖維亦 用亦可。 马紅纖維，如將兩者混合使 就合成樹脂系纖維而言，可兴 共聚合聚酿胺等聚酿胺所構成之由尼龍6、尼龍66及 及共聚合聚丙烯…μ 纖維；由聚乙烯、聚丙烯 乙二醇酿、聚對苯所構成之纖維；由聚對苯二甲酸 酷、及共聚合聚二―:：丁二醋、… 、艰《艰θ日4聚酯所構 乙縮I系纖維、及四氟化…，纖維’丙稀酸系纖維、 久四虱化乙浠系纖維等。 就纖維素系纖維而言， 紙聚、錦及麻等。 牛出.嫘繁纖維、銅氨纖維、 就金屬系纖維而言，可舉出 SUS及鈦等。 了舉出銅、黃銅、銘、銘合金、

U 就陶究系纖維而言，可舉出氧心、氧化鈦及碳 寺。 此等可單獨使用，如混合2種以上使用亦可。 理想狀態為，纖維之直徑容易控制且可自由改變開孔 徑’再者，係以可抑制在毛細物體内部之工作流體的蒸發 之熱傳導率低的合成樹脂系纖維為佳，尤其以化學穩定性 良好之聚醯胺系纖維、聚烯烴系纖維及聚酷系纖維為佳。 纖維係以與工作流體之親和性高的素村為佳。如使用親 132200.doc 12 200909759 和性低之素材的情形，在 艰成不織布後，係以用公知的方 法施行提昇親和性的表面處 8。重量。/。以上的水系流體為為佳。譬如，使用將水包含 .^ i i > 芍工作流體之情形，係以使用親 水性素材之纖維素系纖維 1醯胺系纖維為佳。又，使用 疏水性素材之聚烯烴系纖 · -Λ- . m 难及聚酯系纖維之情形，係如下 實施樣態.亦以用公知 二走《 力法' 進行賦予界面活化劑等的表 面處理，使纖維表面親水化為佳。 剧寻的表 又’如為複合纖維亦可， Γ 烯或共聚合聚醋等所構成，二:' 鞘部分為由聚乙烯、聚丙 構成者。 心部分為由聚醯胺或聚酯等所 在本發明所使用之不織 或圓形以外之異型均可，曰纖維之剖面形狀，如為圓形 佳。 ，但係以比表面積變大之異型為 使用於本發明之不織 用公知的方法。譬如，Ik方法並無特別限定，係使 黏法、炼噴法、瞬間”:出：水無纺布法、針札法、紡 由於水無紡布法、 …及電轉法等。理想狀態為‘· 制開孔徑，因此較理想:、炫喷法、及瞬間紡絲法容易控 使用於本發明之不織布的 維構造物疊層體 糸以使用其而獲得之纖 適宜選擇即；=疋的特性成為後述的範圍之方式： 、 亚’，，、特別限定。 以下，針對本發g 造物叠層體係有必要纖維構造物疊層體作說明。纖維構 以如下者為佳··該纖維^布進行疊層而構成。再者，係 ’·’構绝物疊層體之平均流量開孔徑為 132200.doc 200909759 〇·卜3〇 μΓΠ，空隙率為65〜95%，及空隙指數（空隙率％/平均 肌里開孔徑μιη)為丨Oq 〇〇〇。又，該纖維構造物疊層體的 1〇%之流量開孔徑係比平均流量開孔徑大0〜20 為佳。 以如下者為佳：該纖維構造物疊層體係在前述不織布已疊 層之狀態下呈黏著，該黏著面積為該不織布面積之 . 0.2〜20% 〇 使用於本發明之纖維構造物疊層體係以平均流量開孔徑 為〜30 μηι為佳。更佳者為〇卜1〇 μηι，尤其良好者為 〇 〇·2〜10叫1，更加理想者為0.2〜5 μπι。如平均流量開孔徑 為〇.1〜30 μηι，則可獲得充分之毛細管力，且可進行工業 性生產’每1開孔之通液阻抗不會明顯變大。 由於平均流量開孔徑不會藉由疊層而作大幅度變化，因 此，為了製得具有特定之平均流量開孔徑的纖維構造物疊 層體，將與平均流量開孔徑為一致之不織布至少使用

Wt /〇，作為其餘之不織布，如使用平均流量開孔徑比其為 大之不織布即可。譬如，為了製得平均流量開孔徑為2 pm G 的纖維構造物疊層體，係例示如下構成：將平均纖維徑為 1 μηι、平均流量開孔徑為2 μιη之熔喷法不織布使用工〇〇 wt%。 本發明中之平均流量開孔徑係可用木村尚史、酒井清 孝、白田利勝及鵜飼哲雄編著「膜分離技術手冊」（IpC公 司出版，1990年8月10日）之147頁所記載的氣喷法求出。 亦即，係指，將纖維構造物疊層體預先浸於表面張力為已 知的液體，在將該疊層體之全部的細孔以該液體之膜覆蓋 13220〇.d〇c -14- 200909759 之狀態下’將壓力施加於該疊層體，從液膜之被破壞的壓 力與液之表面張力所計算的細孔之孔徑。在計算上係使用 下述之數式（1)。 d=Cxr/p (1) (式中，d為孔徑，r為液之表面張力，p為其孔徑的液膜 • 之被破壞的壓力，C為常數） 一般，纖維構造物疊層體之流量開孔徑係具有分佈。流 量開孔徑分佈係可藉由如下方式求出：使壓力作連續性變 〇 化，從以各壓力通過該疊層體之流量的變化，進行計算以 該壓力所破壞之液膜的量。在測定裝置方面，係譬如使用 PMI公司之 Permporomete]^，而其係根據 astm ei294 89 之裝置。 從數式（1) ’使施加於浸入液中的該疊層體之壓力p從低 壓到高壓作連續性變化之情形，由於初期之壓力亦無法破 壞最大之細孔的液膜，因此流量為0。如提高壓力，則最 大之細孔的液膜被破壞，而發生流量（泡沫點）。如進一步 ° *高壓力，則最小之細孔的液膜被破壞，與未浸於液中之 情形的流量（乾流量）呈一致。 平均流量開孔㈣指以如下壓力被破壞的孔徑，而該壓 力將該疊層體浸於液中之情形的流量（濕流量），成為未浸 之情形的流量（乾流量）之5〇%者。 又使用於本發明之纖維構造物疊層體係以丨〇%之流量 開孔徑係比平均流量開孔徑大〇〜2〇叫為佳。更佳者為 〇 10 μηι ’尤其良好者為〇〜5叫。1〇%之流量開孔徑係與 132200.doc 200909759 平均流量開孔徑之差’係表示細孔之大小的分佈，此數值 越小則分佈越小。如差為ο μιη，則顯示均一之細孔。如為 10〇/〇之流量開孔控（平均流量開孔徑+20 pm)以下，則從通 液阻抗低之大孔，工作流體並無不均一移動，工作流體均 一往蒸發部全體移動，蒸發效率得到提昇，以此為理想。 10%之流量開孔徑係指以如下壓力被破壞的孔徑，而該 壓力將該疊層體浸於液中之情形的流量（濕流量），成為未 浸之情形的流量（乾流量）之10%者。10%之流量開孔徑及 平均流量開孔徑，係藉由後述方法求出。 使用於本發明之纖維構造物疊層體係以空隙率為 65〜95%為佳。更佳者為7〇〜95%，尤其良好者為8〇韻。 如空隙率為65〜95%，則該疊層體之通液阻抗低，且在操 作上具有充分之強度，具有充分之耐久性。 空隙率係因黏著時之壓力而有若干減少之傾向，因此， 如從纖維構造物疊層體之特定 刃二隙率，進行選擇5。/。程 度空隙率大的不織布即可。使用 —a 犬之方法，藉由適切設 疋纖維彼此之黏著條件，則可獲 ,^ ^ 又侍特疋空隙率之不織布。 本發月中之空隙率係指，纖維 接^ 傅乂物疊層體之每單位面 、 之二隙的比率。從纖維構造物疊層體之單位重量 W(g/Cm2)與厚度T(cm)及構 以下、十、鉍4 〇、杜 豐I體之纖維的真比重p， 以下述數式（2)算出空隙率。 空隙率={i-W/(Txp)}xl00 (2) 纖維構造物疊層體之單位重量、 求出。 序度係可用JISL-1096 132200.doc •16- 200909759 使用於本發明之纖維構造物疊層體係以空隙指數為 、，〇為佳，而空隙指數係：以上述所求出之空隙率（％) 與平均流量開孔徑（㈣之比（空隙率（％)/平均流量開孔押 (㈣)）。就關於空隙指數之下限而言，更佳者為2〇以上， 尤其良好者為25以上。又’就關於上限而言，更佳者為 8〇〇以下’尤其良好者為500以下。 Γ Ο :隙指數係最支配環形加熱管路型傳熱裝置之性能指標 (最大熱輸送量）的參數’一般而言，如空隙指數越大，則 最大熱輪送量變得越大。又，在分開時難以進行控制的空 隙率與平均流量開孔徑之最佳組合，#空隙指數成為最大 :空隙指數作為使兩特性最佳化之參數，係有效。如 空隙指數為1()〜刪的話，則毛細管力夠大，且通液阻抗 ]I進仃卫業性生產’成為作為使用於毛細物體的構造 體之最佳者。藉由將空隙指數為1〇〜1〇〇〇之不織布至少使 用70 wt%以上，則可使纖維構造物疊層體之空隙指數成為 10〜1_。先前，作為毛細物體使用之金屬燒結體的空隙 指數為7.5程度，㈤竟燒結體的空隙指數為2程度，相較於 本發明之纖維構造物疊層體係較小。基於此因，毛細管力 不足4通液阻抗變咼’作為毛細物體而發揮充分之性 能，係困難之事。 在本發明中，藉由將與先前完全不同之不織布作為材料 使用，而可實現大空隙指數，可同時獲得夠大之毛細管力 與小通液阻抗’使增加最大熱輪送量成為可能。 使用於本發明之纖維構造物疊層體係在前述不織布已疊 132200.doc 200909759 層之狀態下呈黏著，該黏著面積係以除去毛細物體周 的黏著後成為該不織布面積之0·2〜20%為佳，更： 0 · 5〜10 %，尤其良好老兔]j Λ 0/ :、、、 艮好者為1〜1〇%，而毛細物體周邊部的黏 著係用於維持後述蒸發器之氣密性者。如為此範圍㈣ 則即使不增加工作流體之通液阻抗而進行操作性，亦可碑 得可保持一體化狀態的黏著強度。黏著之方法並無特別： 定。譬如，可使用：進行部分性熱點焊的壓花接合，藉由 Ο Ο =、線型或該等之組合等各種形狀的部分性超音波點 知，及藉由粉體或纖維狀之熱可塑性樹脂的熱勝合等。理 想狀態係使用：黏著面積之比率容易控制，黏著強度大， 且藉由銷型、線型或該等之組合等各種形狀的部分性超立 波點焊。 曰 使用於本發明之不織布係如下實施樣態：如為單一亦 可，但以將具有不同特性之不織布進行疊層而複合為佳。 複合’則可使以單_則無法實現的相反特性—起獲得 提汁尤其’係以將空隙指數不同之不織布進行疊層而複 合為佳。空隙率及平均流量開孔徑之敎方耗如後述。 乂下進仃例不理想之實施型態。將正反各丨片空隙指 數為5的不織布，及在其間將空隙指數為40的不織布8片， 總共10片進行疊層而構成纖維構造物4層體。在本構成 中，空隙指數為40的*織布係成為約8〇 wt%。在與工作流 體接觸之面’由於存在著空隙指數小之不織布，因此，通 抗S⑯’可使循j袞而返回之工作流體以均一方式迅速 擴散至纖維構造物疊層體内。擴散至該疊層體之最初的不 13220〇,(j〇c 200909759 織 空隙指數大的不織布之層。再者'，s而被抽吸至其次之 係空隙指數小’因而工作流體變成：於捿觸於蒸發面之層 加而促進蒸發。 各易蒸發，以小熱之施 在先前所使用之金屬 Γ\ 產生變化的同時，難以進行控制。又M體方面，在使特性 延伸多孔質聚四氟乙婦，係：由將：：以薄片狀所製得之 層予以-體化’而使特性可產生變化同特性之薄片進行疊 間有明顯之境界存在，工 。然而，由於在薄片 作流體之順暢的移動的可能性。 ' 4片間，有妨礙工 面的纖維，藉由與已疊層2其他在不織布方面，存在於表 加之麼力，而容易交络、織布的纖維黏著時所施 π 乂珞而呈一體化， 之境界。基於此因，在 此，難以存在明顯 順幅孩私. 哉布間工作流體不易滯留，六且 _動。在將不織布進行疊 不易滞留、易 用。 孝者忪’此點亦為有

V 布内的工作流體’係藉由大毛細管力 本發明之環形加熱管路型傳 管，其係此蒸發器引導氣相之工：：：.蒸發器；蒸氣 與此蒸氣管連接者；及液管，:丄凝縮器，其係 作流體還流於蒸發^. m此凝縮器將液相之工 堪士、 ° ’且在蒸發器内部設置毛细物I*而 構成，而其係由具有特定-置毛、.，田物體而 成者。蒸發器及 寺’的纖維構造物疊層體所構 I! ^ ^ ,、，'器之構造可使用公知之構造。圖1俜 .、、、貝不本發明之環形加 心園^係 定於此構造。在圖H、裝置的-例，但並不限 管，3 ，1為圓形之平板蒸發器，2為蒸氣 為“器，4為液管。凝縮器係呈如下構造：將冷卻 132200.doc •19· 200909759 模組以封臘固定於蒸氣管，而冷卻模組係將冷卻扇與銅製 鰭作一體化而成者。由纖維構造物疊層體所構成之毛細物 體5,係以將蒸發器丨之内部二分為上下之方式設置下部 係構成為蒸氣室6，上部係構成為液儲室7。

將由纖維構造物疊層體所構成之毛細物體設置於蒸發器 内部的樣態，係可使用公知者，但並無特別限定。該纖維 構造物疊層體係备於柔軟性、可撓性，由於容易進行裁切 及端部黏著’因此加工性良好，無論何種設置樣態均可對 應。譬如，如蒸發器為圓筒形的話，則在蒸發器内壁形成 溝，以接觸該溝之突起部之方式，設置已加工為中空圓筒 狀之纖維構造物疊層體即可。從液管返回之工作流體係流 入中空部之内側液儲部。又’如蒸發器為平板形的話，^ 如圖1所示般，將平板升^之纖維構造物疊層體設置於在上 下有空間之中間部分即可。

將由纖維構造物疊層體所構成之毛細物體設置於蒸發器 内部的樣態無特別限定，但係以如下者為佳：將該纖 ㈣造物疊層體之已黏著的部分之—部分，使用於維持蒸 :器之氣密性之構造的一部分。蒸發器在工作流體填充 前，係有必要將容器内部之空氣等非凝縮性氣體，以真空 排氣等予以除去，須具有充分之氣密性（譬如，維持U ^ π /、力个A，一 π "丨。胆心琚軋的氣密 而口亥C氣係在使用時因加熱而發生者。先前係藉由痒 接或封臘等而將蒸發器之㈣彼此進行黏著，而維持氣密 性。在本發明巾’除先前公知之方法外，並可使用由纖維 I32200.doc -20- 200909759 構ie物疊層體所構成之毛細物體的已黏著的部分 — 分。 — 圖2係顯示圖！中之蒸發器}的組裝圖之一例。雖藉由圖2 而例不維持蒸發器之氣密性的樣態，但並不限定於本樣 ^。在圖2中’ 10係蒸發器之上部筐體，其兼當儲存從液 &返回之工作流體的儲存室。11係蒸發器之下部筐體，其 具有從需要冷卻之元件奪取熱並使工作流體蒸發之作用了 、乍Μ體之蒸氣係經由下部筐體之溝，而到達蒸氣管。 纖維構，物疊層體所構成之毛細物體5係藉由點焊而呈躲 # I著面積為1 5〇/〇。介在著由纖維構造物疊層體所 細物體5’進行組裝上部值體與下部撞體U，而： 。組裝方法雖無特別限定’但在本例示方 :示藉由螺栓之組裝。如介在著由多孔質體 物體而組裝上部懂體10與下部值體丨 ： 性’因此需要僅體彼此之焊接等之用广法維持乳费 爐。^ m丄 斗接荨之用於維持氣密性的機

U #由點焊而已黏著之纖維構造物疊層體所構 Γ物體，則藉由點谭而使開孔堵塞，而可維持二 性，以螺栓制㈣簡便之機構即可進行組裝。 “ 如上述般’為了預先將不織布 分亦可，但係以在組裝蒸：使用已黏者之部 黏著方面之黏著方法雖血特2 黏著為佳。同時 佳。在加熱塵縮法方面，由7接但係以加熱I縮法為 方法，因此，在小型化、薄型化用上述構造及組装 成組裝成本的減輕。 化且輕置化的同時，並可達 I32200.doc •21 - 200909759 使用於本發明之工作流體，係 管路型僂埶护番认、* 叙用於環形加熱 i傳熱裝置的流體。在此雖例示水、氨 類、戊烷等碳化氫類、氟 乙知等酒精 態氮等’但並無特別限定流體可單獨使 後使用亦無妨’混合之情形係以設為均一相互、々解二 種類及混合比率為佳。 才目互溶解之流體 理想狀態為，工作流體係使用以數式（3)所定義之含有 質優數大之水80重量％以上的水系流體。

質優數=(密度X表面張力X蒸發潛熱）以度⑺ 由於質優數越大’則最大熱輸送量變得越大，因此，以 此為佳。以下，顯示代表性流體之質優數：氨 G.blO !) ' II 利昂-11(1.2χ1〇ι〇)、氟利昂]13(7 3χΐ〇9)、 戊烧（1·5χ1〇ι〇)、丙酮（3χ1〇丨〇)、甲醇（4 8χΐ〇ι〇)、乙醇 (4·1χΐ010)、庚烷（1.3X10】。）、水（5.lxl〇1。）、及萘 (3.4x1010)。水之質優數大，最大熱輸送量變大，故以此 為佳。雖以將水單獨使用為佳，但將丙酮等_類、甲醇及 乙醇等酒精類、及界面活化劑等混合於水使用亦可。該情 形，為了保持大質優數，係以包含水8〇重量％以上為佳。 [實施例] 以下，藉由實施例及比較例，針對本發明作更詳細說 明’但本發明並不限定於此等實施例。 本發明所使用之測定法係如下所述。 (1)平均流量開孔徑（μηι) 使用 ΡΜΙ公司製 Permp〇r〇meter^ (型式 CFP-I200AEX)進 132200.doc -22- 200909759 行測定。在浸液中係使用表面朵+。 衣向張力20.1 dynes/cm之PMI公 司製S i 1毛細物體。浸於浸液之楛士 έ 又7夜之樣本係比大氣壓低80kPc， 以脫氣後在樣本内不殘H末之方式進行前處理。測定徑 係設為20 _。使乾燥空氣通過樣本，使氣體屢力作階段 /·生曰加進行觀測5亥日令之氣體流量。求出壓力P5〇(psi)， 並藉由下述數式（4)求出平均汽吾鬥 _ «卞9抓里開孔徑，而p5〇(psi)係將 樣本浸於液之情形的流量4薔\ 置爪里）成為未浸之情形的流量 (乾流量）之50%者。 Ο

d5〇=Cxr/P5〇 (4) ’ r係液之表面張力 • cm · PSI/ dynes)。 在此，d5〇係平均流量開孔徑（μιη) 2〇，1(dynes/cm)，C為常數為 〇·451(μιη 進行3次測定，求出其平均值。 (2) 1 0%流量開孔徑（μηι) 求出Μ力P1Q(PSI)，並與上述⑴同樣方式藉由下述數式 (5)求出’而P10(PSI)係將將樣本浸於液之情形的流量⑽流 量）成為未浸之情形的流量（乾流量）之1〇%者。㉟行^次測 定’求出其平均值。 di〇=Cx"P10 (5) (3) 空隙率（〇/〇) 之單位重量w(g/cm2)與厚度T(em)及構成樣本之 、材的真比重p ’以下述數式⑺算^隙率。 空隙率={l-W/(Txp)}x100 (2) 樣本之單位重量、厚度係遵照求出。 (4) 黏著面積率（％) 1322〇〇.d〇c -23- 200909759 將以CCD照相機所攝影的1〇〇 mmxl〇〇 mm之樣本的圖 像，取入至圖像解析軟體，藉由二值化，而將黏著部分抽 出，藉由圖像解析軟體而求出黏著面積（mm2)。求出對攝 影面積10000 mm2之比率，而算出黏著面積率。 (5)最大輸送熱量（W)

ϋ 將樣本設置於圖1所示SUS3〇4.且尺寸為外徑8〇扣扣、 厚度20 mm之圓形平板型蒸發器。凝缩器、蒸氣管、及液 管係全部以外徑4 mm之SUS316製的管所構成。凝縮器係 使用將冷卻扇與銅製鰭作—體化之冷卻模組，藉由強制空 冷而進行冷卻。將熱移動距離（亦即，蒸氣管的長度）設2 約1 m。工作流體係使用乙醇。在蒸發器之下面安裝加熱 器，在使輸人電力作連續性增加的㈣，以熱電對進行測 定蒸發器溫度τι(κ)及凝縮器溫度Τ2(κ)，並將τι_τ2成為 50Κ之輸人電力設為最大輸送熱量，而該熱電對係以焊錫 安裝於蒸發器及凝縮器者。 (實施例1) μ-在表！中標記為_)作1〇片譲，以銷型超音波點 焊機進行熱黏著。所製得之纖維構造物疊層體之黏著面積 率為1%。又’此疊層體之平均流量開孔徑、空隙率、空 隙指數及最大輸送熱量係如表1所示。 二 (實施例2〜4) 除了如下點之外 係以與實施例丨同樣方式，製得纖維 132200.doc -24· 200909759 構造物疊層體：以改變了銷之每單位面積之條數的銷型超 音波點焊機進行熱黏著，將黏著面積率設為5%(實施例 2) 0.1 /〇(實施例3 )、及3 〇%(實施例4)。在實施例3之黏著 面積為0.1%的纖維構造物疊層體方面，係黏著力小，在設 置於蒸發器之際呈剝離，操作性不佳，但以蒸發器之上部 - ^體作固定’進行測定最大輸送熱量。又，在黏著面積為 ' I大之30%的實施例4方面，係有效通液面積減少，對實 施例1，最大輸送熱量呈減少。 Γ) (實施例5) 劍=對·苯Γ甲酸乙二㈣製紡黏不織布（旭化成纖維社 AS:單位重量20 g/m2、空隙率85%、平均流量開孔 μιη在表1中標記為SB)1片，將聚對苯二曱酸 酯製熔喷不继古α 〒酸_乙一醇 不織布（旭化成纖維社製：單位重量 *

隙率9〇〇/0、平妁法旦bb S 二醇賴2㈣片’將聚對苯二甲酸乙

、、黏不織布（旭化成纖維社製ELTAS :單位重i2Q g/m2、空陴產 平证更量20

O r- 。、平均流量開孔徑18 Pm)l片，广了你L U 順序進行疊； 叫1片’除了依此 構造物A心，糸以與實施例1同樣方式，製得纖維 物且層體’並求出平均流嘴 數及最大輪详勒曰 二隙率、空隙指 之纖維構造鉍 斤不。再者，所製得 ^ 且層體的黏著面積率為1%。_由在 將紡黏不織布進行最猛 错由在正反面 一，且蒸發變得更〜且’而使工作流體的移動變得更均 (實施例6) …因此最大輸送熱量進—步增加。 下點之外’係以與實施例W樣方式，製得纖維 132200.doc -25- 200909759 構造物疊層體：將纖維徑5.5 μΓη之尼龍66纖維作水流交絡 後的不織布（單位重量80 g/m2、空隙率85%、平均流量開 孔徑5 μηι，在表1中標記為SL)使用2片。結果係如表^所 示。最大輸送熱量為良好。 (實施例7) 除了如下點之外，係以與實施例丨同樣方式，製得纖維 構造物疊層體：將纖維徑5·5 μπι之尼龍66纖維作水流交絡 且以滾筒壓縮後之不織布（單位重量15〇 g/m2、空隙率 60%、平均流量開孔徑5 μιη)使用2片。自於使空隙率變 小，因此，對實施例6，最大輸送熱量係下降。 (實施例8) 除了如下點之外，係以與實施例丨同樣方式，製得纖維 構造物疊層體：將纖維徑1〇丨μηι之尼龍66纖維作水流交 絡後的不織布（單位重量75 g/m2、空隙率8〇%、平均流量 開孔徑1 5 μιη)使用2片。由於使平均流量開孔徑變大因 此，對實施例6，最大輸送熱量係下降。 (實施例9) 除了如下點之外，係以與實施⑴同樣方式，製得纖維 構造物疊層體：將纖維徑5.5 μιη之尼龍66纖維作水流交絡 後的不織布(單位重量12〇 g/m2、空隙率8〇%、平均流量開 孔徑6 μπι)使用2片。本疊層體之1〇%流量開孔徑與平均流 罝開孔徑之差為12 μηι，如開孔徑分佈略微變大，則對實 施例ό ,最大輸送熱量係略微下降。 、 (實施例10) 132200.doc • 26 - 200909759 除了如下點之外，係以與實施例1同樣方式，製得纖維 構造物疊層體：將纖維徑79 μηι之尼龍66纖維作水流交絡 後的不織布(單位重量15〇 g/m2、空隙率75%、平均流量開 孔控8 _使用2片。如空隙指數未達1〇，則對實施例卜 最大輸送熱量係下降。 (比較例1) 除了作為毛細物體而使用鎳之燒結多孔質體之外，係以

與實施例1同樣方式’ I出平均流量開孔徑、空隙率、空 隙指數及最大輪送熱量。其結果係如表1所示。 (比較例2) ，作為毛細物體，㊉了將聚四氟乙烯多孔質體(住友電工 ymer A司製，P〇refl〇n多孔質膜卿-谓-⑽）作 片疊層作為毛細物體使用之外，係以與實施⑴同樣方 式:求出平均流量開孔徑、空隙率、$隙指數及最大輸送 熱里。其結果係如表1所示。 132200.doc 27- 200909759 hi 最大輸送熱量 (W) I Η CN (N 〇 p—Η m (Ν (N ON 00 1> in in 空隙指數 (%/μηι) ί_ 00 m ON 00 in 寸 资^ 糾w 〇〇 〇〇 00 00 〇〇 00 (Ν 〇〇 〇\ 〇〇 m 00 οο in § oo vn o 10%流量 開孔徑 (μπι) On ON 〇\ 〇 m oo 卜 <N 平均流量 開孔徑 (μηι) (N (N (N CN 卜 in 00 m 黏著面積率 (%) τ—<1 ίη 〇 1 t 疊層構成 1 MB10 片 ΜΒ10 片 ΜΒ10 片 MB10 片 SB1 片/ΜΒ8 片/SB1 片 SL2片 SL2片 SL2片 SL2片 SL2片 1 1 實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9 實施例10 比較例1 比較例2 132200.doc -28- 200909759 從表1之實施例丨與比較例丨及2的結果，明顯可知：如將 本發明之纖維構造物疊層體使用於毛細物體，則相較於先 前作為毛細物體而使用之金屬燒結體或聚四氟乙烯多孔質 體’在使平均流量開孔徑變小的同時，可使空隙率變大； 基於此因，可使最大輸送熱量變大。其結果為，可使環形 加熱管路型傳熱裝置之性能提昇。 再者，從實施例6〜10之結果明顯可知：藉由將不織布及 將該不織布疊層後之纖維構造物疊層體之特性限定於特定 之範圍，則可使最大輸送熱量進一步變大，故可使環形加 熱管路型傳熱裝置之性能進一步提昇。 (實施例11) 將在實施例i所製得之纖維構造物疊層體冲壓為直徑30 職之圓形後，將周邊部黏著為3随寬度。黏著係使用加 熱至3〇〇C之外徑3〇 _、内徑24 _的同心圓狀模，以加 熱壓縮法進行點焊之方法實施。在黏著部，以均等之間隔 開出8個徑i mm之螺栓用之孔，作為毛細物體。介在著該 :細物體，將外徑30_、護手之寬度3随、高度5_、 厚度1匪之鋼製上部筐體、與外徑3〇 _、邊緣之寬度3 二、广度5 mm之鋼製下部箧體，以8個螺栓進行組裝而 製才于蒸發器。在已預弓灰 預先開孔於上部筐體及下部筐體的直徑 mm之孔以封職將外徑3咖、内徑2麵之銅製管進 行安裝’分別作為液管、蒸氣管D將液管彎曲為U字狀， 以封臘與蒸氣管進行接合，而形成環形。在離下部望體 100 mm之位置，脾、人Ά , 將冷部杈組以封臘安裝於蒸氣管，作為 132200.doc -29· 200909759 广::而冷卻模組係將冷卻扇與高度10 mm、間隙3 mm 之銅製韓作-體化而成者。如從另外安裝於上部值體之包 _活栓的工作流體注入用銅管，使用真空泵進行排 亂’則顯示良好之氣密性’可減壓至Q1 Τ(^。排氣至〇」 Torr後’切換3方活栓，注入甲醇。將工作流體注入用銅 f藉由壓縮而閉管後，進行焊接而製得環形加熱管路型傳 ' 熱裝置。以與實施例1同樣方式，進行測定最大輪送熱 量，結果為80W。 C5 (實施例12) 將在實施例1所製得之纖維構造物疊層體冲壓為直徑3〇 mm之圓形。在將與實施例u同樣形狀之上部筐體及下部 筐體加熱至30(TC後，將上述纖維構造物疊層體進行失壓 縮。以已點焊之上述纖維構造物疊層體將上部筐體與下部 筐體進行黏著，而製得蒸發器，除此點之外，係以與實施 例11同樣方式，製得環形加熱管路型傳熱裝置。與實施例 11同樣，可減壓至0.1 Torr。以與實施例1同樣方式，進行 ’ 測定最大輸送熱量，結果為80w。 [產業上之可利用性] 根據本發明，可提供一種環形加熱管路型傳熱裝置，其 係、將將毛細物體設置於蒸發器内部，藉由使纖維構造物疊 層體之平均流量開孔徑、空隙率及空隙指數（空隙率/平= 流量開孔徑）最佳化，而使小型化、輕量化與高傳熱性能 同時並存，而該毛細物體係由將不織布疊層、黏著後之纖 維構造物疊層體所構成者。因此，可作為？(：及伺服器等電 132200.doc •30- 200909759 子機器的高效率之傳熱裝置而利用，而該電子機器係同時 被要求小型化、薄型化且輕量化及高性能化者。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明之環形加熱管路型傳熱裝置的一例之 圖。 圖2係顯示圖1中之蒸發器的組裝圖之一例。 【主要元件符號說明】 1 蒸發器 2 蒸氣管 3 凝縮器 4 液管 5 毛細物體 6 蒸氣室 7 液儲室 10 蒸發器上部筐體 11 蒸發器下部筐體 132200.doc -31 -

Claims (1)

1. 200909759 十、申請專利範圍·· l :種^形加熱管路型傳熱裝置，其設有：蒸發器；蒸氣 ::其係從該蒸發器引導氣相之工作流體者；凝縮器， 〜、該4以連接者；及液管，其係從該凝縮器將液 作流體還流於蒸發器者；其特徵為，在該蒸發器 内^置毛細物體，而其係由將不織布疊層後之纖 以物疊層體所構成者。 2，如請亡項1之環形加熱管路型傳熱裝置，其中 在珂述纖維構造物疊層體中，平均流量開孔 0.1〜30μηι。 3.如明求項1或2之環形加熱管路型傳熱裝置，其中 匕在剛述纖維構造物疊層體中，空隙率為Μ〜抓，空隙 數（二隙率/。/平均流量開孔徑為丨〇〜1 〇〇〇。 4·如明求項之環形加熱管路型傳熱裝置，其中 在前述纖維構造物疊層體中’ 1G%之流量開孔徑係比 平均流量開孔徑大〇〜20 μΓη。

   女叫求項1或2之環形加熱管路型傳熱裝置，其中 在:述纖維構造物疊層體中，前述不織布係在已疊層 之狀態下呈黏著，該黏著面積係除去毛細物體周邊部的 ，者後’為該不織布面積之0.2〜2G%，而毛細物體周邊 邛的黏著係用於維持蒸發器之氣密性者。 6. 明求項1或2之環形加熱管路型傳熱裝置，其中 在别述纖維構造物疊層體中，係疊層著空隙指數（空隙 率/◦/平均流量開孔徑μΓη)不同之至少2種不織布。 132200.doc 200909759 7.如請求項5之環形加熱管路型傳熱裝置，其中 在前述蒸發器中，係將前述纖維構造物疊層體之已黏 著的部分之一部分，使用於維持蒸發器之氣密性之構造 的一部分。

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