JP3175221U

JP3175221U - ヒートパイプ構造

Info

Publication number: JP3175221U
Application number: JP2012000755U
Authority: JP
Inventors: 俊銘巫
Original assignee: 奇▲こう▼科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2022-02-14

Abstract

【課題】熱伝導効率を向上させる薄型ヒートパイプ構造を提供する。
【解決手段】扁平な断面構造を具える本体１は、発熱源に接する第１の面１１１および放熱面となる第２の面１１２を有するチャンバ１１を構成する。
チャンバ内に作動液２を充填し、その第１の面１１１および第２の面１１２は、それぞれ第１の毛細管構造１１１１および第２の毛細管構造１１２１を有し、第１の毛細管構造１１１１は、扁平な幅方向に延伸した範囲がチャンバ１１のその幅以上とし、第２の毛細管構造１１２１の幅をチャンバの幅よりも小さくして、その側方のチャンバ内に蒸気通路を形成する。第１の毛細管構造１１１１と第２の毛細管構造１１２１とは相互に連接して、第２の毛細管構造１１２１の側面側のチャンバ１１内に少なくとも一つの蒸気通路１１３を画定する。
【選択図】図２

Description

本考案は、ヒートパイプ構造に関し、特に、熱抵抗圧力を低下させ、ヒートパイプ内の気液循環を大幅に向上させ、熱伝導効率を増加させるヒートパイプ構造に関する。

パソコン、電子機器の超小型化および高性能化が日に日に進んでいる。これにともない、内部に搭載される熱伝導デバイスおよび放熱デバイスにも小型化および薄型化が求められている。

ヒートパイプは、銅、アルミニウムなどの金属単体構造の数倍から数十倍も高い熱伝導効率を有する熱伝導デバイスで、冷却用デバイスとして広く用いられている。

ヒートパイプは、断面が管状、Ｄ形状、四辺形状などの種類があり、冷却機構の熱伝導に用いられている。なかでも、平面状ヒートパイプは、冷却部位への装着が簡単で、接触面が大きいため、最も広範囲で用いられている。また、冷却機構の小型化およびスペースの節約のために、ヒートパイプを用いる電子機器にも平面状ヒートパイプが選択されることが多くなった。

従来のヒートパイプ製造法には、様々なものがあったが、例えば、中空管体に金属粉末を充填し、焼結により中空管体内壁に毛細管構造を形成し、管体内を真空にして作動液を充填して封印するものである。また、中空管体に金属材料のメッシュを入れ、中空管体内壁に網状の細管構造を形成させるものもある。最近は、電子機器の超小型化にともない、平面状ヒートパイプに加工されるものが多い。

平面状ヒートパイプは、薄型化という目的をクリアしたが、新たな問題を派生した。平面状ヒートパイプの管体に金属粉末を充填し、焼結により管体内壁に毛細管構造を形成するが、平面状ヒートパイプに圧力が加えられると、圧力が加えられた部分の両側の毛細管構造が破壊されて、内壁から取れてしまうことがあった。こうなると、平面状ヒートパイプの熱伝導効果が大幅に低下したり、場合によっては作動不能に陥ってしまう。また、平面状ヒートパイプが薄型に製造されると、毛細管構造の毛細管力が弱まり、作動液が蒸気流路をふさいでしまうことがあった。平面状ヒートパイプ内の流通面積が狭いため、毛細管力が弱まり、最大熱輸送量も低下してしまった。

以上の欠点を改善するため、平面状ヒートパイプ内部のチャンバに芯棒を挿入して毛細管構造を形成する方法が採られた。芯棒が軸方向に特定の切口形状を形成するが、切口とチャンバ内壁との間に金属粉末を充填し、焼結を行って毛細管構造を形成する。芯棒を抜き取り、チャンバの中央部分に圧力を加えて平面状にする。毛細管構造とチャンバ内壁は、熱性接触で、毛細管構造の両側の隙間が蒸気通路になるため、作動液が循環しやすくなったものの、毛細管構造の断面が小さいため、毛細管力が弱く、蒸発面から凝縮面に至る気液循環効率および熱伝導効率が悪かった。以上の欠点が当面解決すべき大きな問題である。

特開２００７−３１５７４５号公報

本考案の第１の目的は、熱伝導効率を向上させるヒートパイプ構造を提供することにある。
本考案の第２の目的は、抗重力効力を低下させるヒートパイプ構造を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本考案は、ヒートパイプ構造を提供する。本考案のヒートパイプ構造は、本体を有する。本体は、第１の面および第２の面を有するチャンバを設けている。第１の面および第２の面は、作動液、第１の毛細管構造および第２の毛細管構造をそれぞれ有する。第１の毛細管構造は、径方向に延伸した範囲がチャンバの内壁円周の半分より大きい場合および／または等しい場合がある。また、同時に第２の毛細管構造の径方向に延伸した範囲より大きい。第１の毛細管構造は、片側が第２の毛細管構造と相互に連接し、チャンバとともに少なくとも一つの蒸気通路を画定している。

本考案のヒートパイプ構造は、ヒートパイプ内部の抗重力効果を大幅に向上させ、作動液の気液循環を向上させることができる。そのため、以下４つの長所を有する。１、単位面積あたりの許容可能な熱負荷が大きい。２、熱伝導効率が高い。３、蒸発面から凝縮面に至る気液循環効率が高い。４、接続機器との間の熱抵抗が小さい。

本考案の第1の実施形態によるヒートパイプ構造を示す斜視図である。本考案の第1の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。本考案の第２の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。本考案の第３の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。本考案の第４の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。本考案の第５の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。本考案のヒートパイプ構造の応用例を示す斜視図である。本考案のヒートパイプ構造の応用例を示す断面図である。

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１および図２を参照する。図１は、本考案の第1の実施形態によるヒートパイプ構造を示す斜視図である。図２は、本考案の第1の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。図１および図２に示すように、本考案のヒートパイプ構造は、本体１を含む。

本体１は、第１の面１１１および第２の面１１２を有するチャンバ１１を設けている。第１の面１１１および第２の面１１２は、作動液２、第１の毛細管構造１１１１および第２の毛細管構造１１２１をそれぞれ有する。第１の毛細管構造１１１１は、径方向に延伸した範囲がチャンバ１１の内壁円周の半分より大きい場合および／または等しい場合がある。また、同時に第２の毛細管構造１１２１の径方向に延伸した範囲より大きい。第１の毛細管構造１１１１は、片側が第２の毛細管構造１１２１と相互に連接し、チャンバ１１とともに少なくとも一つの蒸気通路１１３を画定している。

第１の毛細管構造１１１１および第２の毛細管構造１１２１は、粉末焼結体、メッシュ、繊維体および多孔性構造体のうちの一つであり、本実施形態においては、粉末焼結体を例として説明を加えるが、これに限定されるものではない。チャンバ１１は、滑らかな壁面を有する。

図３を参照する。図３は、本考案の第２の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態のヒートパイプ構造は、第１の実施形態と部分的に同様の構造であるため、異なる部分のみを説明する。第１の実施形態と異なる部分は、第１の毛細管構造１１１１が片側に延伸した第１の延伸部１１１２を有し、第１の延伸部１１１２が第２の毛細管構造１１２１に連接していることである。

図４を参照する。図４は、本考案の第３の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態のヒートパイプ構造は、第１の実施形態と部分的に同様の構造であるため、異なる部分のみを説明する。第１の実施形態と異なる部分は、第２の毛細管構造１１２１が片側に延伸した第２の延伸部１１２２を有し、第２の延伸部１１２２が第１の毛細管構造１１１１に連接していることである。

図５を参照する。図５は、本考案の第４の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態のヒートパイプ構造は、第１の実施形態と部分的に同様の構造であるため、異なる部分のみを説明する。第１の実施形態と異なる部分は、第１の毛細管構造１１１１および第２の毛細管構造１１２１に連接した第３の毛細管構造１１４がチャンバ１１の壁面に設けられていることである。第３の毛細管構造１１４は、粉末焼結体、メッシュ、繊維体および溝のうちの一つであり、本実施形態においては、溝を例として説明を加えるが、これに限定されるものではない。

図６を参照する。図６は、本考案の第５の実施形態によるヒートパイプ構造を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態のヒートパイプ構造は、第１の実施形態と部分的に同様の構造であるため、異なる部分のみを説明する。第１の実施形態と異なる部分は、チャンバ１１が壁面にメッキ層３をさらに有することである。メッキ層３は、チャンバ１１の壁面と第１の毛細管構造１１１１および第２の毛細管構造１１２１との間に設けられ、親水性メッキ層および疎水性メッキ層のどちらかである。部分的に親水性メッキ層および疎水性メッキ層も用いることもできる。

図７および図８を参照する。図７は、本考案のヒートパイプ構造の応用例を示す斜視図である。図８は、本考案のヒートパイプ構造の応用例を示す断面図である。図７および図８に示すように、本体1は、第１の面１１１に少なくとも一つの熱源４を相対応するように設けている。本体1上で熱源４の反対側に放熱デバイス５が設けられている。放熱デバイス５は、放熱器、放熱フィンおよび水冷装置のうちの一つである。本実施形態では、放熱器を例として説明を加えるが、これに限定されるものではない。

本体1上の第１の毛細管構造１１１１は、体積が第２の毛細管構造１１２１より大きく、径方向に延伸した範囲がチャンバ１１の内壁円周の半分より大きい場合および／または等しい場合がある。第１の毛細管構造１１１１は、本体1上で熱源４に対する第１の面１１１に設けられ、第２の毛細管構造１１２１は、第１の面１１１と相対向する第２の面１１２に設けられている。熱源４の発生した熱量が第１の毛細管構造１１１１内の作動液２を蒸発させる。液体の作動液２２が気体の作動液２１に転換し、本体１の第２の面１１２の第２の毛細管構造１１２１に拡散する。気体の作動液２１が第２の面１１２で冷却されて液体の作動液２２に転換して重力および／または第２の毛細管構造１１２１により第１の毛細管構造１１１１に回流し、気液循環を繰り返す。作動液２は、気体から液体に転換する際、本体１の蒸気通路１１３上で第１の毛細管構造１１１１から第２の毛細管構造１１２１に向かって拡散する。第２の毛細管構造１１２１の体積が第１の毛細管構造１１１１より小さいため、気体の作動液２１が拡散時における圧力抵抗を減少させることでき、作動液２の気液循環効率を効果的に増加させる。同時に、熱量が熱源４から離れた部位に伝わり、放熱が行なわれ、熱源４が熱量を溜め込むことがない。本体１の径方向における熱伝導効率が加速するだけでなく、軸方向の熱伝導効率も大幅に向上した。

本考案では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本考案を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の保護の範囲は、実用新案請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１本体
２作動液
３メッキ層
４熱源
５放熱デバイス
１１チャンバ
２１気体の作動液
２２液体の作動液
１１１第１の面
１１２第２の面
１１３蒸気通路
１１４第３の毛細管構造
１１１１第１の毛細管構造
１１１２第１の延伸部
１１２１第２の毛細管構造
１１２２第２の延伸部

Claims

ヒートパイプ構造において、
発熱源に接する側の第１の面および放熱面側となる第２の面を有する扁平な断面構造を具え、作動液を充填するチャンバ内で、
前記第１の面および前記第２の面は、それぞれ第１の毛細管構造および第２の毛細管構造を有し、
前記第１の毛細管構造は該チャンバの扁平な幅方向にその内周の半分を超えて延長して設けられ、
また、前記第２の毛細管構造は該第１の毛細管構造と連接すると共にその幅を該第１の毛細管構造よりも狭くして、その側面のチャンバ内に少なくとも一つの蒸気通路を画定したことを特徴とするヒートパイプ構造。
ヒートパイプ構造において、
発熱源に接する側の第１の面および放熱面側となる第２の面を有する扁平な断面構造を具え、作動液を充填するチャンバ内で、
前記第１の面および前記第２の面は、それぞれ第１の毛細管構造および第２の毛細管構造を有し、
前記第１の毛細管構造は該チャンバの扁平な幅方向にその内周の中間まで延長して設けられ、
また、前記第２の毛細管構造は該第１の毛細管構造と連接すると共にその幅を該第１の毛細管構造よりも狭くして、その側面のチャンバ内に少なくとも一つの蒸気通路を画定したことを特徴とするヒートパイプ構造。
前記チャンバは、前記第１の面が少なくとも一つの熱源を相対応するように設け、前記第２の面に少なくとも一つの放熱デバイスを設け、前記放熱デバイスは放熱器、放熱フィンおよび水冷装置のうちの一つであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ構造。
前記第１の毛細管構造および第２の毛細管構造は、粉末焼結体、メッシュ、繊維体および多孔性構造体のうちの一つであることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ構造。
前記第１の毛細管構造は、第２の面に向けて延伸した第１の延伸部を有し、前記第１の延伸部が前記第２の毛細管構造に連接していることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ構造。
前記第２の毛細管構造は、第１の面に向けて延伸した第２の延伸部を有し、前記第２の延伸部が前記第１の毛細管構造に連接していることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ構造。
前記チャンバは、滑らかな壁面を有することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ構造。
前記チャンバ１は、その内壁面と前記第１の毛細管構造および前記第２の毛細管構造との間に第３の毛細管構造を設けていることを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ構造。
前記第３の毛細管構造は、粉末焼結体、メッシュ、繊維体および溝のうちの一つであることを特徴とする請求項８に記載のヒートパイプ構造。
前記チャンバは、その内壁面と前記第１の毛細管構造および前記第２の毛細管構造との間にメッキ層をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ構造。
前記メッキ層は、親水性メッキ層であることを特徴とする請求項１０に記載のヒートパイプ構造。
前記メッキ層は、疎水性メッキ層であることを特徴とする請求項１０に記載のヒートパイプ構造。