JP3990175B2 - Ｃｐｌシステム - Google Patents
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- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/04—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
- F28D15/043—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は毛細管作用による冷媒循環構造を有するＣＰＬシステム（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｐｕｍｐｅｄ Ｌｏｏｐ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近発展し続ける電子技術は電子装備の小型化及び高出力化を成し遂げており、これにより、電子装備における単位面積当り熱発散率は高くなりつつある。この理由から、このような電子装備で生じる熱の適切な調節能力が設計及び作動中に考慮されなければならない重要な事項となっている。
【０００３】
熱を効率よく調節する代案として、毛細管作用を用いた冷媒循環構造を有するＣＰＬシステムの構造が提案されている。これは、別途の駆動装置を具備しなくても冷媒を循環させつつ熱交換が行えるような構造であって、小型軽量化に向かう最近の電子装備に適したものとして認識されている。
【０００４】
図１は、このようなＣＰＬシステムとして従来に提案されている構造を示したものである。図１を参照すれば、周辺から熱を吸入して冷媒を蒸発させる蒸発部２と、熱を放出させ、かつ冷媒を凝縮させる凝縮部３とがチューブ１に連結された循環経路を形成している。前記凝縮部３はチューブ１の一部でありつつ、冷媒が凝縮されて液化される凝縮領域となる。そして、前記蒸発部２の外部から熱が伝達されるケース２ａ内には前記チューブ１と連結された多孔体２ｂが設けられる。前記多孔体２ｂには微細なギャップ部が形成されていて、チューブ１を通じて蒸発部２に入ってきた冷媒４が毛細管作用により多孔体２ｂのギャップ部に吸入されて外周面側に吸い出された後、前記ケース２ａを通じて伝達される外部の熱を吸収して気状で蒸発される。次に、蒸発された冷媒は蒸発部２を抜け出て前記チューブ１に沿って進行し、凝縮部３の周辺にきては液化されるほど十分に熱を放出し、以降には液状でチューブ１を循環してさらに前記蒸発部２に入っていく。
【０００５】
ところで、冷媒が凝縮部の出口から蒸発部の入口に移動する間に、チューブ１の途中に気泡５が生じうるが、これらの気泡５は冷媒の進行を妨げる。したがって、望ましくは、これらの気泡５をできる限り減らす必要があるが、前記した従来の構造ではこれらの気泡５を減らす方法がない。したがって、このような問題を解決できる改善された構造のＣＰＬシステムが要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液化された冷媒中の気泡を減らしてドライアウトを防止する、安定した性能の改善されたＣＰＬシステムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、周辺から熱を吸収して冷媒を蒸発させる蒸発部と、前記蒸発された冷媒の熱を放出させてさらに液化させる凝縮部と、前記蒸発部と凝縮部とを連結する循環経路を形成するチューブと、前記チューブ中に、前記凝縮部から蒸発部に向かうチューブ内に多数のギャップ部を形成することによって前記冷媒がそのギャップ部を通じての毛細管作用により前記循環経路を移動するように誘導するギャップ部形成手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明をより詳細に説明する。
【０００９】
図２及び図３を参照すれば、本発明のＣＰＬシステムは、周辺から熱を吸入して冷媒（図示せず）を蒸発させる蒸発部２０と、蒸発された冷媒の熱を外部に放出させて冷媒をさらに液化させる凝縮部３０と、前記蒸発部２０と凝縮部３０とを連結して内部中空を通じて循環経路を形成するチューブ１０とを含む。そして、前記チューブ１０の凝縮部３０から蒸発部２０に向かう経路内には複数のワイヤー４１よりなるワイヤー束４０が設けられている。このワイヤー束４０は冷媒の毛細管作用による循環を誘導する手段であって、図３に示されたように、各ワイヤー４１の途中に毛細管作用を誘導できるギャップ部４２を形成することにより、冷媒がそのギャップ部４２に吸入されてチューブ１０内を循環するようにする。
【００１０】
前記構成において、前記凝縮部３０で液化された冷媒は前記チューブ１０に沿って蒸発部２０に移動する。この液化された冷媒が凝縮部３０から蒸発部２０へとその蒸発部２０内の微細構造（ギャップ部構造）により吸い込まれれば、凝縮部３０の入口側３１に比べて出口側３２の圧力が低下され、この圧力差により蒸発部２０で気化された冷媒が凝縮部３０側に移動する。
【００１１】
このように、ワイヤー束４０は、液化された冷媒中の気泡を減らすという効果がある。すなわち、前記凝縮部３０で液化された冷媒中には気泡がありうるが、これは前記ワイヤー束４０のギャップ部４２を通過中に細かく破かれ、ほとんどなくなる。したがって、気泡のためにチューブ１０内で冷媒の進行が妨げられるという問題を解消できる。
【００１２】
一方、この実施形態では、チューブ１０内に多数のギャップ部を形成するためのギャップ部形成手段としてワイヤー束４０を例示しているが、図４に示されたように、金属製の玉のような粒５０をチューブ１０内に装入しても良い。この場合にも同様に、各粒５０の間に形成されるギャップ部５１を通じて冷媒が吸入されつつチューブ１０内を循環することになり、この時、ギャップ部５１の通過中における気泡の減少効果などは前述した実施形態と同じである。
【００１３】
また、本発明のギャップ部形成手段は、図５ないし図７のようにさらに他の形変形されて適用されうる。これはギャップ部を形成するために図３及び図４のようにチューブ内の中空をワイヤー束４０や粒５０で埋め込む場合、冷媒の流れが鈍化される恐れを考慮したものであって、中空の一部にのみギャップ部を形成し、残りの部位は冷媒の円滑な移動空間を確保するように空けておいたものである。
【００１４】
まず、図５はチューブ１０の中空に中心ホール６１と外側ホール６２とが備えられたホルダ６０を所定の間隔毎に設け、その中心ホールにワイヤー束４０が支持されるようにしたものである。これにより、中空の中心部にのみワイヤー束４０が密集し、チューブの内壁に隣接した部位には空間が形成されるために、ワイヤー束４０による気泡除去の効果と共に前記空間を通じた冷媒の円滑な移動効果を同時に期待しうる。
【００１５】
図６Ａは図５とは異なって、ホルダ６０の外側ホール６２にワイヤー束４０を挟んで支持し、中心ホール６１は空けておいたものである。従って、チューブ中空の内壁に隣接した部位にのみワイヤー束４０が密集し、中心部には空間が形成された構成であって、配置構造は図５と反対であるが同一な効果を期待しうる。そして、これと類似した構造であって、図６Ｂのように小径チューブ１１の外周にワイヤー束４０を巻くか、あるいは付着して前記チューブ１０内に設けても良い。
【００１６】
図７は、チューブ１０’内にワイヤー束４０や粒５０のような別の部材を設置せず、冷媒の移動経路に沿ってチューブ１０’の内壁に複数の溝１０’ｂを形成したものである。これは、チューブ１０’の中心ホール１０’ａを通じて冷媒の円滑な移動経路を確保すると同時に、狭い溝１０’ｂの通過時に気泡が除去される効果が期待でき、また別の部材を設置しなくても良いので、相対的に制作しやすい。
【００１７】
このように様々に変形可能なギャップ部形成手段をチューブ内に設けることにより毛細管作用により冷媒を循環させ、高い冷却効果及び気泡の減少効果などが得られる。本発明は電子製品の小型部品、例えば、コンピュータのＣＰＵなどの冷却装置として好適に使用できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のＣＰＬシステムは、チューブ内に毛細管作用を誘導するギャップ部形成手段を設けることにより、ギャップ部の通過によるチューブ内の気泡の減少効果などが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＣＰＬシステムの構成を概略的に示した図である。
【図２】 本発明によるＣＰＬシステムの構成を示した図である。
【図３】 図２のIII-III線断面図である。
【図４】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図５】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図６Ａ】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図６Ｂ】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図７】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【符号の説明】
１０，１０’ チューブ
１０’ａ 中心ホール
１０’ｂ 複数の溝
１１ 小径チューブ
２０ 蒸発部
３０ 凝縮部
３１ 入口側
３２ 出口側
４０ ワイヤー束
４１ 複数のワイヤー
４２ ギャップ部
５０ 粒
５１ ギャップ部
６０ ホルダ
６１ 中心ホール
６２ 外側ホール
【発明の属する技術分野】
本発明は毛細管作用による冷媒循環構造を有するＣＰＬシステム（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｐｕｍｐｅｄ Ｌｏｏｐ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近発展し続ける電子技術は電子装備の小型化及び高出力化を成し遂げており、これにより、電子装備における単位面積当り熱発散率は高くなりつつある。この理由から、このような電子装備で生じる熱の適切な調節能力が設計及び作動中に考慮されなければならない重要な事項となっている。
【０００３】
熱を効率よく調節する代案として、毛細管作用を用いた冷媒循環構造を有するＣＰＬシステムの構造が提案されている。これは、別途の駆動装置を具備しなくても冷媒を循環させつつ熱交換が行えるような構造であって、小型軽量化に向かう最近の電子装備に適したものとして認識されている。
【０００４】
図１は、このようなＣＰＬシステムとして従来に提案されている構造を示したものである。図１を参照すれば、周辺から熱を吸入して冷媒を蒸発させる蒸発部２と、熱を放出させ、かつ冷媒を凝縮させる凝縮部３とがチューブ１に連結された循環経路を形成している。前記凝縮部３はチューブ１の一部でありつつ、冷媒が凝縮されて液化される凝縮領域となる。そして、前記蒸発部２の外部から熱が伝達されるケース２ａ内には前記チューブ１と連結された多孔体２ｂが設けられる。前記多孔体２ｂには微細なギャップ部が形成されていて、チューブ１を通じて蒸発部２に入ってきた冷媒４が毛細管作用により多孔体２ｂのギャップ部に吸入されて外周面側に吸い出された後、前記ケース２ａを通じて伝達される外部の熱を吸収して気状で蒸発される。次に、蒸発された冷媒は蒸発部２を抜け出て前記チューブ１に沿って進行し、凝縮部３の周辺にきては液化されるほど十分に熱を放出し、以降には液状でチューブ１を循環してさらに前記蒸発部２に入っていく。
【０００５】
ところで、冷媒が凝縮部の出口から蒸発部の入口に移動する間に、チューブ１の途中に気泡５が生じうるが、これらの気泡５は冷媒の進行を妨げる。したがって、望ましくは、これらの気泡５をできる限り減らす必要があるが、前記した従来の構造ではこれらの気泡５を減らす方法がない。したがって、このような問題を解決できる改善された構造のＣＰＬシステムが要求されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液化された冷媒中の気泡を減らしてドライアウトを防止する、安定した性能の改善されたＣＰＬシステムを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、周辺から熱を吸収して冷媒を蒸発させる蒸発部と、前記蒸発された冷媒の熱を放出させてさらに液化させる凝縮部と、前記蒸発部と凝縮部とを連結する循環経路を形成するチューブと、前記チューブ中に、前記凝縮部から蒸発部に向かうチューブ内に多数のギャップ部を形成することによって前記冷媒がそのギャップ部を通じての毛細管作用により前記循環経路を移動するように誘導するギャップ部形成手段とを含むことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明をより詳細に説明する。
【０００９】
図２及び図３を参照すれば、本発明のＣＰＬシステムは、周辺から熱を吸入して冷媒（図示せず）を蒸発させる蒸発部２０と、蒸発された冷媒の熱を外部に放出させて冷媒をさらに液化させる凝縮部３０と、前記蒸発部２０と凝縮部３０とを連結して内部中空を通じて循環経路を形成するチューブ１０とを含む。そして、前記チューブ１０の凝縮部３０から蒸発部２０に向かう経路内には複数のワイヤー４１よりなるワイヤー束４０が設けられている。このワイヤー束４０は冷媒の毛細管作用による循環を誘導する手段であって、図３に示されたように、各ワイヤー４１の途中に毛細管作用を誘導できるギャップ部４２を形成することにより、冷媒がそのギャップ部４２に吸入されてチューブ１０内を循環するようにする。
【００１０】
前記構成において、前記凝縮部３０で液化された冷媒は前記チューブ１０に沿って蒸発部２０に移動する。この液化された冷媒が凝縮部３０から蒸発部２０へとその蒸発部２０内の微細構造（ギャップ部構造）により吸い込まれれば、凝縮部３０の入口側３１に比べて出口側３２の圧力が低下され、この圧力差により蒸発部２０で気化された冷媒が凝縮部３０側に移動する。
【００１１】
このように、ワイヤー束４０は、液化された冷媒中の気泡を減らすという効果がある。すなわち、前記凝縮部３０で液化された冷媒中には気泡がありうるが、これは前記ワイヤー束４０のギャップ部４２を通過中に細かく破かれ、ほとんどなくなる。したがって、気泡のためにチューブ１０内で冷媒の進行が妨げられるという問題を解消できる。
【００１２】
一方、この実施形態では、チューブ１０内に多数のギャップ部を形成するためのギャップ部形成手段としてワイヤー束４０を例示しているが、図４に示されたように、金属製の玉のような粒５０をチューブ１０内に装入しても良い。この場合にも同様に、各粒５０の間に形成されるギャップ部５１を通じて冷媒が吸入されつつチューブ１０内を循環することになり、この時、ギャップ部５１の通過中における気泡の減少効果などは前述した実施形態と同じである。
【００１３】
また、本発明のギャップ部形成手段は、図５ないし図７のようにさらに他の形変形されて適用されうる。これはギャップ部を形成するために図３及び図４のようにチューブ内の中空をワイヤー束４０や粒５０で埋め込む場合、冷媒の流れが鈍化される恐れを考慮したものであって、中空の一部にのみギャップ部を形成し、残りの部位は冷媒の円滑な移動空間を確保するように空けておいたものである。
【００１４】
まず、図５はチューブ１０の中空に中心ホール６１と外側ホール６２とが備えられたホルダ６０を所定の間隔毎に設け、その中心ホールにワイヤー束４０が支持されるようにしたものである。これにより、中空の中心部にのみワイヤー束４０が密集し、チューブの内壁に隣接した部位には空間が形成されるために、ワイヤー束４０による気泡除去の効果と共に前記空間を通じた冷媒の円滑な移動効果を同時に期待しうる。
【００１５】
図６Ａは図５とは異なって、ホルダ６０の外側ホール６２にワイヤー束４０を挟んで支持し、中心ホール６１は空けておいたものである。従って、チューブ中空の内壁に隣接した部位にのみワイヤー束４０が密集し、中心部には空間が形成された構成であって、配置構造は図５と反対であるが同一な効果を期待しうる。そして、これと類似した構造であって、図６Ｂのように小径チューブ１１の外周にワイヤー束４０を巻くか、あるいは付着して前記チューブ１０内に設けても良い。
【００１６】
図７は、チューブ１０’内にワイヤー束４０や粒５０のような別の部材を設置せず、冷媒の移動経路に沿ってチューブ１０’の内壁に複数の溝１０’ｂを形成したものである。これは、チューブ１０’の中心ホール１０’ａを通じて冷媒の円滑な移動経路を確保すると同時に、狭い溝１０’ｂの通過時に気泡が除去される効果が期待でき、また別の部材を設置しなくても良いので、相対的に制作しやすい。
【００１７】
このように様々に変形可能なギャップ部形成手段をチューブ内に設けることにより毛細管作用により冷媒を循環させ、高い冷却効果及び気泡の減少効果などが得られる。本発明は電子製品の小型部品、例えば、コンピュータのＣＰＵなどの冷却装置として好適に使用できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のＣＰＬシステムは、チューブ内に毛細管作用を誘導するギャップ部形成手段を設けることにより、ギャップ部の通過によるチューブ内の気泡の減少効果などが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のＣＰＬシステムの構成を概略的に示した図である。
【図２】 本発明によるＣＰＬシステムの構成を示した図である。
【図３】 図２のIII-III線断面図である。
【図４】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図５】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図６Ａ】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図６Ｂ】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【図７】 図２に示されたＣＰＬシステムの変形可能な例を示した図である。
【符号の説明】
１０，１０’ チューブ
１０’ａ 中心ホール
１０’ｂ 複数の溝
１１ 小径チューブ
２０ 蒸発部
３０ 凝縮部
３１ 入口側
３２ 出口側
４０ ワイヤー束
４１ 複数のワイヤー
４２ ギャップ部
５０ 粒
５１ ギャップ部
６０ ホルダ
６１ 中心ホール
６２ 外側ホール
Claims (2)
- 周辺から熱を吸収して冷媒を蒸発させる蒸発部と、前記蒸発された冷媒の熱を放出させてさらに液化させる凝縮部と、前記蒸発部と凝縮部とを連結する循環経路を形成するチューブと、前記チューブ内に気泡を減らしてドライアウトを防止するための多数のギャップ部を形成することによって、前記冷媒がそのギャップ部を通じての毛細管作用により前記循環経路を移動するように誘導するギャップ部形成手段とを含み、前記ギャップ部形成手段は、複数の粒を含むことを特徴とするＣＰＬシステム。
- 前記ギャップ部形成手段は、前記チューブの前記凝縮部から蒸発部に向かう経路中に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のＣＰＬシステム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20010016869 | 2001-03-30 | ||
| KR10-2002-0011182A KR100438840B1 (ko) | 2001-03-30 | 2002-03-02 | Ｃｐｌ 시스템 |
| KR2002-011182 | 2002-03-02 | ||
| KR2001-016869 | 2002-03-02 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002096785A Expired - Fee Related JP3990175B2 (ja) | 2001-03-30 | 2002-03-29 | Ｃｐｌシステム |
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| JP (1) | JP3990175B2 (ja) |
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| US6868898B2 (en) * | 2003-03-26 | 2005-03-22 | Intel Corporation | Heat pipe having an inner retaining wall for wicking components |
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