JPH0763487A - プレート形ヒートパイプ - Google Patents
プレート形ヒートパイプInfo
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- JPH0763487A JPH0763487A JP5241918A JP24191893A JPH0763487A JP H0763487 A JPH0763487 A JP H0763487A JP 5241918 A JP5241918 A JP 5241918A JP 24191893 A JP24191893 A JP 24191893A JP H0763487 A JPH0763487 A JP H0763487A
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- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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- 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
- F28D15/0233—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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 蛇行細管ヒートパイプ内蔵のプレート形ヒー
トパイプはパイプの最小曲率半径に限界があることに起
因して層当たりの最大内蔵ターン数に限界があり従って
その性能向上にも、小型軽量化にも限界があった。また
製造作業の複雑さからコスト削減にも困難があった。 【構成】 金属平板による細管ヒートパイプ挟持構造を
廃止し、金属薄板の積層構造を採用し、単位薄板の接着
面に蛇行長尺細溝を形成し、積層により積層境界面に蛇
行細径トンネルを形成せしめ、作動液を封入して蛇行細
径トンネルヒートパイプ内蔵のプレート形ヒートパイプ
を構成した。 ［効果］ 従来比数倍のターン数を内蔵せしめることが
可能になり、大幅な性能の向上と共に小型化軽量化が可
能になった。工程の簡素化に依る量産時の大幅なコスト
削減についても見通しがたった。
トパイプはパイプの最小曲率半径に限界があることに起
因して層当たりの最大内蔵ターン数に限界があり従って
その性能向上にも、小型軽量化にも限界があった。また
製造作業の複雑さからコスト削減にも困難があった。 【構成】 金属平板による細管ヒートパイプ挟持構造を
廃止し、金属薄板の積層構造を採用し、単位薄板の接着
面に蛇行長尺細溝を形成し、積層により積層境界面に蛇
行細径トンネルを形成せしめ、作動液を封入して蛇行細
径トンネルヒートパイプ内蔵のプレート形ヒートパイプ
を構成した。 ［効果］ 従来比数倍のターン数を内蔵せしめることが
可能になり、大幅な性能の向上と共に小型化軽量化が可
能になった。工程の簡素化に依る量産時の大幅なコスト
削減についても見通しがたった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプレート形ヒートパイプ
の構造に関するもので、プレート内に蛇行細径トンネル
ヒートパイプの層が作り込まれた薄肉軽量のプレート形
ヒートパイプの構造に関する。
の構造に関するもので、プレート内に蛇行細径トンネル
ヒートパイプの層が作り込まれた薄肉軽量のプレート形
ヒートパイプの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプレート形ヒートパイプは断面略
図１０及び平面略図１１に例示してある如く、凹面部分
が形成されてある金属平板３−２と金属平板３−１とが
気密に積層接着されて、この凹面部分が密閉されたプレ
ート形コンテナ６として形成され、この中に作動液の所
定量が封入されてプレート形ヒートバイプとして構成さ
れた構造が一般的であった。７は補強用の支持柱であ
る。実用に際してはプレート形コンテナ６の内壁面には
各種のウイックが毛細管作用を与える為に形成されてあ
る場合が多い。
図１０及び平面略図１１に例示してある如く、凹面部分
が形成されてある金属平板３−２と金属平板３−１とが
気密に積層接着されて、この凹面部分が密閉されたプレ
ート形コンテナ６として形成され、この中に作動液の所
定量が封入されてプレート形ヒートバイプとして構成さ
れた構造が一般的であった。７は補強用の支持柱であ
る。実用に際してはプレート形コンテナ６の内壁面には
各種のウイックが毛細管作用を与える為に形成されてあ
る場合が多い。
【０００３】このように構成された従来型のプレート型
ヒートパイプは通常のヒートパイプと同様にトップヒー
トモードでの使用が出来ない、水平ヒートモードでの性
能が低下するなどの問題点があり、更に平板面に加わる
作動液の内圧に対する強度が小さい点が大きな問題点と
なっていた。即ち純水作動液が使用出来る範囲で且つ適
用温度範囲が８０℃以下の場合は作動液の飽和蒸気圧が
小さいのでそれ程大きな問題にはならないが、純水作動
液でも１５０℃を越える適用温度に対しては飽和蒸気圧
の増加によりプレート平面が変形する恐れがあった。そ
の防止の為にはプレートの肉厚を充分に大きくする必要
があり、それによる熱抵抗の増加、重量の増加等の問題
が発生した。また零度以下に周囲温度が低下する場合に
は低温度用の作動液を使用する必要があり、低温度用の
作動液は一般に飽和蒸気圧が純水作動液の数倍もしくは
十数倍にも達し、プレートヒートパイプの耐圧強度を大
きくするにはプレートの肉厚を大幅に厚くする必要があ
り実用上それによる重量増加が大きな問題点となってい
た。
ヒートパイプは通常のヒートパイプと同様にトップヒー
トモードでの使用が出来ない、水平ヒートモードでの性
能が低下するなどの問題点があり、更に平板面に加わる
作動液の内圧に対する強度が小さい点が大きな問題点と
なっていた。即ち純水作動液が使用出来る範囲で且つ適
用温度範囲が８０℃以下の場合は作動液の飽和蒸気圧が
小さいのでそれ程大きな問題にはならないが、純水作動
液でも１５０℃を越える適用温度に対しては飽和蒸気圧
の増加によりプレート平面が変形する恐れがあった。そ
の防止の為にはプレートの肉厚を充分に大きくする必要
があり、それによる熱抵抗の増加、重量の増加等の問題
が発生した。また零度以下に周囲温度が低下する場合に
は低温度用の作動液を使用する必要があり、低温度用の
作動液は一般に飽和蒸気圧が純水作動液の数倍もしくは
十数倍にも達し、プレートヒートパイプの耐圧強度を大
きくするにはプレートの肉厚を大幅に厚くする必要があ
り実用上それによる重量増加が大きな問題点となってい
た。
【０００４】このような各種の問題点を解決する為にプ
レート内に蛇行細管ヒートパイプを挟持して内蔵せしめ
たプレート形ヒートパイプが実用化されている。図１２
はその一例の構造を示す断面略図であり、図１３はその
平面略図である。図において８はループ形又は非ループ
形の蛇行細管ヒートパイプであって、金属平板３−３、
３−４により挟持されると共にそれらの内面にろう接充
填材１０により気密に接着されてある。９はろう接時の
ろう材の流失を防ぐ為のスペーサである。このヒートパ
イプのコンテナは外径２ｍｍ内径１．２ｍｍの如き細管
であるから極めて耐圧強度が大きく、純銅細管コンテナ
やアルミニゥム細管コンテナの場合でも１００Ｋｇ／ｃ
ｍ２以上の内圧に対しても容易に耐えることが出来る強
度があり、プレートの厚さを充分に薄くすることが出来
るものであった。
レート内に蛇行細管ヒートパイプを挟持して内蔵せしめ
たプレート形ヒートパイプが実用化されている。図１２
はその一例の構造を示す断面略図であり、図１３はその
平面略図である。図において８はループ形又は非ループ
形の蛇行細管ヒートパイプであって、金属平板３−３、
３−４により挟持されると共にそれらの内面にろう接充
填材１０により気密に接着されてある。９はろう接時の
ろう材の流失を防ぐ為のスペーサである。このヒートパ
イプのコンテナは外径２ｍｍ内径１．２ｍｍの如き細管
であるから極めて耐圧強度が大きく、純銅細管コンテナ
やアルミニゥム細管コンテナの場合でも１００Ｋｇ／ｃ
ｍ２以上の内圧に対しても容易に耐えることが出来る強
度があり、プレートの厚さを充分に薄くすることが出来
るものであった。
【０００５】本発明に適用される蛇行細管ヒートパイプ
としては次の各種の構造のものがある。即ち特開昭６３
−３１８４９３（ループ型細管ヒートパイプ）、特願平
２−３１９４６１（ループ型細管ヒートパイプ）、特願
平３−６１３８５（マイクロヒートパイプ）の３種類で
ある。特開昭６３−３１８４９３は蛇行細管ヒートパイ
プの両端末が流通自在に連結されてエンドレスのループ
が形成されてあり、ループ内の所定の複数カ所に逆止弁
が設けられてあり、作動液が所定の方向に循環すること
により熱量が運搬される形でありトップヒートモード特
性に優れている。特願平２−３１９４６１はループ内の
逆止弁が省略されてあり、作動液の軸方向振動と作動液
の不特定方向の循環との両方により熱量が運搬される形
であり大容量の熱量運搬に適している。特願平３−６１
３８５は非ループ形であってコンテナはループを形成せ
ず、作動液の軸方向振動のみにより熱量が運搬される形
であり細径化小型化に適し、信頼性に優れている。
としては次の各種の構造のものがある。即ち特開昭６３
−３１８４９３（ループ型細管ヒートパイプ）、特願平
２−３１９４６１（ループ型細管ヒートパイプ）、特願
平３−６１３８５（マイクロヒートパイプ）の３種類で
ある。特開昭６３−３１８４９３は蛇行細管ヒートパイ
プの両端末が流通自在に連結されてエンドレスのループ
が形成されてあり、ループ内の所定の複数カ所に逆止弁
が設けられてあり、作動液が所定の方向に循環すること
により熱量が運搬される形でありトップヒートモード特
性に優れている。特願平２−３１９４６１はループ内の
逆止弁が省略されてあり、作動液の軸方向振動と作動液
の不特定方向の循環との両方により熱量が運搬される形
であり大容量の熱量運搬に適している。特願平３−６１
３８５は非ループ形であってコンテナはループを形成せ
ず、作動液の軸方向振動のみにより熱量が運搬される形
であり細径化小型化に適し、信頼性に優れている。
【０００６】これら３種類の蛇行細管ヒートパイプは何
れも如何なる保持姿勢でも活発に作動する特性があるこ
とを共通の利点としている。従ってこれらの蛇行細管ヒ
ートパイプを内蔵するプレート形ヒートパイプは従来の
プレート形ヒートパイプの問題点をすべて解決するもの
であった。
れも如何なる保持姿勢でも活発に作動する特性があるこ
とを共通の利点としている。従ってこれらの蛇行細管ヒ
ートパイプを内蔵するプレート形ヒートパイプは従来の
プレート形ヒートパイプの問題点をすべて解決するもの
であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き蛇行細管ヒ
ートパイプ内蔵のプレート形ヒートパイプは従来の問題
点の全てを解決するものではあったが、業界の要望を完
全に満足せしめるには未だ次の如き問題点が残されてあ
った。
ートパイプ内蔵のプレート形ヒートパイプは従来の問題
点の全てを解決するものではあったが、業界の要望を完
全に満足せしめるには未だ次の如き問題点が残されてあ
った。
【０００８】（イ）蛇行細管ヒートパイプの性能はプレ
ートの同一平面内に於ける蛇行のターン数が多いほど性
能が向上し、特にトップヒートモードに於ける性能がボ
トムヒートモードのときの性能と大差なく良好に作動す
る為には実験的に１００ｍｍ幅の中に３０ターン以上が
必要なことが実験的に知られている。然し細管コンテナ
の曲率半径は純銅細管に例を取ると中心線で管外径の
１．５倍程度が最小限界でありこれより曲率半径を小さ
くすると座屈状態になることも知られている。例えば１
００ｍｍ幅の中に外形３ｍｍの蛇行細管を挟持せしめる
にはピッチ９ｍｍで配接する必要があり、最多挟持本数
は１１ターン程度となる。即ち保持姿勢の如何に拘わら
ず良好な性能を発揮せしめる為には３層の蛇行細管コン
テナを挟持内蔵せしめる必要があることになる。これは
プレート厚さの最低限界が１３ｍｍ程度であることを意
味しそれより薄い厚さのプレートを構成するには性能を
犠牲にせざるを得ないことを意味する。
ートの同一平面内に於ける蛇行のターン数が多いほど性
能が向上し、特にトップヒートモードに於ける性能がボ
トムヒートモードのときの性能と大差なく良好に作動す
る為には実験的に１００ｍｍ幅の中に３０ターン以上が
必要なことが実験的に知られている。然し細管コンテナ
の曲率半径は純銅細管に例を取ると中心線で管外径の
１．５倍程度が最小限界でありこれより曲率半径を小さ
くすると座屈状態になることも知られている。例えば１
００ｍｍ幅の中に外形３ｍｍの蛇行細管を挟持せしめる
にはピッチ９ｍｍで配接する必要があり、最多挟持本数
は１１ターン程度となる。即ち保持姿勢の如何に拘わら
ず良好な性能を発揮せしめる為には３層の蛇行細管コン
テナを挟持内蔵せしめる必要があることになる。これは
プレート厚さの最低限界が１３ｍｍ程度であることを意
味しそれより薄い厚さのプレートを構成するには性能を
犠牲にせざるを得ないことを意味する。
【０００９】（ロ）業界に於ける機器の小型化軽量化の
要望は止まることを知らず、内蔵される蛇行細管ヒート
パイプの重量と雖も無視出来なくなりつつあり、更に一
層の小型軽量化の為の対策が必要となりつつある。
要望は止まることを知らず、内蔵される蛇行細管ヒート
パイプの重量と雖も無視出来なくなりつつあり、更に一
層の小型軽量化の為の対策が必要となりつつある。
【００１０】（ハ）更に一層の高性能化の為には蛇行細
管ヒートパイプと挟持用金属平板との間の接触熱抵抗も
少なくしたい。金属平板と蛇行細管コンテナとの接触は
線接触又は破線状態の接触であり、この接触熱抵抗減少
の為のろう接材による充填接着はプレート形ヒートパイ
プの重量を増加せしめると共に熱応答性能を低下せしめ
ている。
管ヒートパイプと挟持用金属平板との間の接触熱抵抗も
少なくしたい。金属平板と蛇行細管コンテナとの接触は
線接触又は破線状態の接触であり、この接触熱抵抗減少
の為のろう接材による充填接着はプレート形ヒートパイ
プの重量を増加せしめると共に熱応答性能を低下せしめ
ている。
【００１１】（ニ）細管コンテナを小さな曲率半径で多
数ターンの曲げ加工を行い、その多数ターン、多数層を
金属平板の間に正確精密に整列挟持せしめ、ろう接する
作業は容易な作業ではなく、高温度下の困難な手作業に
頼らざるを得ない。また量産化が困難でありコスト高と
なることは避けられない。これらに起因してプレート形
ヒートパイプは業界のニーズに適合しているにも拘らず
特殊用途向け以外に対する実用が遅れている。プレート
形ヒートパイプ製造作業の機械化及び自動化に依るコス
ト削減は緊急の課題となりつつある。本発明は上記
（イ）（ロ）（ハ）（ニ）の各問題点を解決する。
数ターンの曲げ加工を行い、その多数ターン、多数層を
金属平板の間に正確精密に整列挟持せしめ、ろう接する
作業は容易な作業ではなく、高温度下の困難な手作業に
頼らざるを得ない。また量産化が困難でありコスト高と
なることは避けられない。これらに起因してプレート形
ヒートパイプは業界のニーズに適合しているにも拘らず
特殊用途向け以外に対する実用が遅れている。プレート
形ヒートパイプ製造作業の機械化及び自動化に依るコス
ト削減は緊急の課題となりつつある。本発明は上記
（イ）（ロ）（ハ）（ニ）の各問題点を解決する。
【００１２】
【課題を解決する為の手段】問題点を解決するための手
段の基本的な考え方につき図１の断面略図により説明す
る。熱伝導性の良好な金属薄板１、３の積層構造体であ
るプレートの所定の単位薄板１の所定の接着面には所定
の深さ、所定の幅、所定のピッチで蛇行する一連の蛇行
長尺細溝２が形成されてあり、この蛇行細溝はその両端
末が連結されたエンドレスのループ形をなすか又は両端
末が連結されない非ループ形であるかの何れかであり、
その単位薄板の複数枚が相互に積層されてあるか、単位
薄板と細溝が形成されていない平薄板とが相互に積層さ
れてあるかの何れかにより、プレート内の積層境界面に
蛇行する長尺細径の密閉トンネル４を有する層の所定数
が形成される。
段の基本的な考え方につき図１の断面略図により説明す
る。熱伝導性の良好な金属薄板１、３の積層構造体であ
るプレートの所定の単位薄板１の所定の接着面には所定
の深さ、所定の幅、所定のピッチで蛇行する一連の蛇行
長尺細溝２が形成されてあり、この蛇行細溝はその両端
末が連結されたエンドレスのループ形をなすか又は両端
末が連結されない非ループ形であるかの何れかであり、
その単位薄板の複数枚が相互に積層されてあるか、単位
薄板と細溝が形成されていない平薄板とが相互に積層さ
れてあるかの何れかにより、プレート内の積層境界面に
蛇行する長尺細径の密閉トンネル４を有する層の所定数
が形成される。
【００１３】この密閉トンネル内に所定のヒートパイプ
作動液の所定量が封入されて、ループ形蛇行細管ヒート
パイプ又は非ループ形蛇行細管ヒートパイプと同一内部
構造のループ形蛇行細径トンネルヒートパイプ又は非ル
ープ形蛇行細径トンネルヒートパイプとして構成されて
あり、且つこの細径トンネルの円形換算直径は、トンネ
ル内に封入された作動液がその表面張力により常にトン
ネル内を閉塞し、如何なる保持姿勢でもこの閉塞状態を
維持したままトンネルの軸方向に循環または振動するよ
う充分に細径化された直径であることを特徴とするよう
構成される。
作動液の所定量が封入されて、ループ形蛇行細管ヒート
パイプ又は非ループ形蛇行細管ヒートパイプと同一内部
構造のループ形蛇行細径トンネルヒートパイプ又は非ル
ープ形蛇行細径トンネルヒートパイプとして構成されて
あり、且つこの細径トンネルの円形換算直径は、トンネ
ル内に封入された作動液がその表面張力により常にトン
ネル内を閉塞し、如何なる保持姿勢でもこの閉塞状態を
維持したままトンネルの軸方向に循環または振動するよ
う充分に細径化された直径であることを特徴とするよう
構成される。
【００１４】
【作用】上述の如く構成されたプレート形ヒートパイプ
は次の如き作用を発揮する。 （イ）内蔵せしめる蛇行細径トンネルヒートパイプはタ
ーン部の曲率半径を極限に至るまで小さく出来る。即ち
細溝幅に溝山の幅１ｍｍ程度を加算しただけのピッチで
高密度に配接することが可能となり、多数ターンのトン
ネルヒートパイプを内蔵せしめることが出来る。従って
高性能で且つ厚さの薄いプレート形ヒートパイプを構成
することが可能になる。一例としては外径３ｍｍ内径２
ｍｍの蛇行細管ヒートパイプに替えてトンネルヒートパ
イプを内蔵せしめる場合は径２ｍｍのトンネルをピッチ
３ｍｍで内蔵せしめることが可能であり、１００ｍｍ幅
の中に３３本を配接した厚さ５ｍｍのプレート形ヒート
パイプを構成することが可能となり、内蔵本数は３倍、
厚さは１／２と大幅に改善される。
は次の如き作用を発揮する。 （イ）内蔵せしめる蛇行細径トンネルヒートパイプはタ
ーン部の曲率半径を極限に至るまで小さく出来る。即ち
細溝幅に溝山の幅１ｍｍ程度を加算しただけのピッチで
高密度に配接することが可能となり、多数ターンのトン
ネルヒートパイプを内蔵せしめることが出来る。従って
高性能で且つ厚さの薄いプレート形ヒートパイプを構成
することが可能になる。一例としては外径３ｍｍ内径２
ｍｍの蛇行細管ヒートパイプに替えてトンネルヒートパ
イプを内蔵せしめる場合は径２ｍｍのトンネルをピッチ
３ｍｍで内蔵せしめることが可能であり、１００ｍｍ幅
の中に３３本を配接した厚さ５ｍｍのプレート形ヒート
パイプを構成することが可能となり、内蔵本数は３倍、
厚さは１／２と大幅に改善される。
【００１５】（ロ）蛇行細径トンネルヒートパイプの内
蔵は、挟持接着により蛇行細管ヒートパイプを内蔵せし
める場合に比較して細管コンテナの重量及び肉厚が無く
なること、挟持接着用プレートに比較して積層用プレー
トは強度をそれ程必要としないから薄肉に形成すること
が出来ること、挟持接着の為の接着材、充填材の重量が
ゼロになること、等の相乗効果により大幅な軽量化小型
化が可能になる。
蔵は、挟持接着により蛇行細管ヒートパイプを内蔵せし
める場合に比較して細管コンテナの重量及び肉厚が無く
なること、挟持接着用プレートに比較して積層用プレー
トは強度をそれ程必要としないから薄肉に形成すること
が出来ること、挟持接着の為の接着材、充填材の重量が
ゼロになること、等の相乗効果により大幅な軽量化小型
化が可能になる。
【００１６】（ハ）挟持接着により蛇行細管ヒートパイ
プを内蔵せしめる場合には大きな接触熱抵抗が発生する
のに対して、蛇行細径トンネルヒートパイプの内蔵は接
触熱抵抗がゼロであるから性能が大幅に改善される。
プを内蔵せしめる場合には大きな接触熱抵抗が発生する
のに対して、蛇行細径トンネルヒートパイプの内蔵は接
触熱抵抗がゼロであるから性能が大幅に改善される。
【００１７】（ニ）蛇行細径トンネルヒートパイプの形
成は、蛇行細溝の形成工程と溶着に依る積層工程の２工
程のみで形成される。蛇行細溝の形成は自動切削に依る
方法、放電加工に依り一括形成する方法、高圧プレスに
依り一括形成する方法等があり、何れも自動化が容易で
あり且つ加工時間を要せず、高度な精密加工が容易であ
る。また積層工程も大型熱処理炉に依る一括大量積層、
連続熱処理炉に依る半自動熱処理に依る積層、等に依り
容易に実施出来る。何れの工程も大量安価な製造を実施
するに容易な工程である。従って量産に当たっては大幅
なコスト低減が計れる。
成は、蛇行細溝の形成工程と溶着に依る積層工程の２工
程のみで形成される。蛇行細溝の形成は自動切削に依る
方法、放電加工に依り一括形成する方法、高圧プレスに
依り一括形成する方法等があり、何れも自動化が容易で
あり且つ加工時間を要せず、高度な精密加工が容易であ
る。また積層工程も大型熱処理炉に依る一括大量積層、
連続熱処理炉に依る半自動熱処理に依る積層、等に依り
容易に実施出来る。何れの工程も大量安価な製造を実施
するに容易な工程である。従って量産に当たっては大幅
なコスト低減が計れる。
【００１８】
第一実施例 図１乃至図６は本発明の第一実施例を実施して構成され
たプレート形ヒートパイプの各種実施態様の説明図であ
る。何れも熱伝導性の良好な金属からなる単位薄板１及
び平薄板３の溶接積層体である。単位薄板１の溶接面に
は積層に先立って予め一連の長尺蛇行細溝２が形成され
てある。細溝２の形成は切削、放電加工、プレス成形等
何れの手段に依ってなされたものであっても良い。長尺
蛇行細溝２は積層に依り密閉蛇行細径トンネル４として
構成され、この密閉トンネル４に所定の作動液の所定量
が封入されて蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１とし
て構成されてある。
たプレート形ヒートパイプの各種実施態様の説明図であ
る。何れも熱伝導性の良好な金属からなる単位薄板１及
び平薄板３の溶接積層体である。単位薄板１の溶接面に
は積層に先立って予め一連の長尺蛇行細溝２が形成され
てある。細溝２の形成は切削、放電加工、プレス成形等
何れの手段に依ってなされたものであっても良い。長尺
蛇行細溝２は積層に依り密閉蛇行細径トンネル４として
構成され、この密閉トンネル４に所定の作動液の所定量
が封入されて蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１とし
て構成されてある。
【００１９】図１は長尺蛇行細溝２が形成されてある単
位薄板１と細溝が形成されていない単なる平薄板３とが
積層されてある例である。図２は半円形断面の長尺蛇行
細溝２が形成されてある２枚の単位薄板１−１と１−２
との細溝面が相互に向き合わせられて積層されてある例
である。この場合は蛇行細径トンネル４の断面形状が円
形となり、作動液の循環及び振動に際して無駄な抵抗の
発生が少ないことが利点となる。図３は２枚の単位薄板
１−１と１−２及び平薄板３の３枚で２層の蛇行細径ト
ンネル４が構成されてある。図４も２枚の単位薄板１−
１と１−２及び平薄板３の３枚で２層の蛇行細径トンネ
ル４が構成されてあるが、平薄板３を中心としこれを挟
持して２層の蛇行細径トンネル４が対象形に配置形成さ
れてあることが特徴になっている。図５、図６は蛇行細
径トンネルヒートパイプの平面形状を示す平面略図であ
る。平薄板３の一部を取り除いて示された蛇行細径トン
ネルヒートパイプは図５に於てはループ形蛇行細径トン
ネルヒートパイプ４−１となっており、図６に於ては非
ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプ４−２になって
いる。
位薄板１と細溝が形成されていない単なる平薄板３とが
積層されてある例である。図２は半円形断面の長尺蛇行
細溝２が形成されてある２枚の単位薄板１−１と１−２
との細溝面が相互に向き合わせられて積層されてある例
である。この場合は蛇行細径トンネル４の断面形状が円
形となり、作動液の循環及び振動に際して無駄な抵抗の
発生が少ないことが利点となる。図３は２枚の単位薄板
１−１と１−２及び平薄板３の３枚で２層の蛇行細径ト
ンネル４が構成されてある。図４も２枚の単位薄板１−
１と１−２及び平薄板３の３枚で２層の蛇行細径トンネ
ル４が構成されてあるが、平薄板３を中心としこれを挟
持して２層の蛇行細径トンネル４が対象形に配置形成さ
れてあることが特徴になっている。図５、図６は蛇行細
径トンネルヒートパイプの平面形状を示す平面略図であ
る。平薄板３の一部を取り除いて示された蛇行細径トン
ネルヒートパイプは図５に於てはループ形蛇行細径トン
ネルヒートパイプ４−１となっており、図６に於ては非
ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプ４−２になって
いる。
【００２０】第二実施例 図７は本発明の第２実施例の説明図であって単位薄板１
の平面上における蛇行細溝の高密度整列状態を示してい
る。単位薄板１の接着面には所定の深さ、所定の幅の細
溝２−１の群が近接して平行並列に形成されてあり、そ
れらの細溝２−１の群に於けるターン部を形成する隣接
細溝は対をなして形成されてあり、対をなす細溝２−１
の端末は必ず単位薄板面の同一位置に至る迄形成されて
あり、対をなす細溝２−１の間に形成される溝山２−２
は対をなす両細溝の端末部に於て所定の長さだけ欠除せ
しめられてあり、この溝山欠除部２−３により対をなす
細溝の端末部は相互に流通自在になり、細溝のターン部
２−４として形成されてあり、このようにして細溝群全
体としては多数のターン部を有する長尺の蛇行細溝２と
して形成されてある。
の平面上における蛇行細溝の高密度整列状態を示してい
る。単位薄板１の接着面には所定の深さ、所定の幅の細
溝２−１の群が近接して平行並列に形成されてあり、そ
れらの細溝２−１の群に於けるターン部を形成する隣接
細溝は対をなして形成されてあり、対をなす細溝２−１
の端末は必ず単位薄板面の同一位置に至る迄形成されて
あり、対をなす細溝２−１の間に形成される溝山２−２
は対をなす両細溝の端末部に於て所定の長さだけ欠除せ
しめられてあり、この溝山欠除部２−３により対をなす
細溝の端末部は相互に流通自在になり、細溝のターン部
２−４として形成されてあり、このようにして細溝群全
体としては多数のターン部を有する長尺の蛇行細溝２と
して形成されてある。
【００２１】このように整列形成される細溝２−１の群
は溝山２−２の幅の間隔で整列配置することが出来るか
ら、極限の高密度状態に整列配置せしめることが可能に
なり、プレート形ヒートパイプ内には従来の蛇行細管コ
ンテナ内蔵に比較して数倍するターン数の蛇行細径トン
ネルを内蔵せしめることが可能になる。
は溝山２−２の幅の間隔で整列配置することが出来るか
ら、極限の高密度状態に整列配置せしめることが可能に
なり、プレート形ヒートパイプ内には従来の蛇行細管コ
ンテナ内蔵に比較して数倍するターン数の蛇行細径トン
ネルを内蔵せしめることが可能になる。
【００２２】第三実施例 図８は本発明の第３実施例の断面説明図である。本実施
例は複数層の蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１、４
−２の層が積層されて構成されたプレート形ヒートパイ
プに於て層間を貫通する連結細孔５により隣接層の蛇行
細径トンネルヒートパイプ４−１、４−２が相互に連結
されて、一連長尺のループ形蛇行細径トンネルヒートパ
イプ又は非ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプとし
て構成されてあることを特徴としている。
例は複数層の蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１、４
−２の層が積層されて構成されたプレート形ヒートパイ
プに於て層間を貫通する連結細孔５により隣接層の蛇行
細径トンネルヒートパイプ４−１、４−２が相互に連結
されて、一連長尺のループ形蛇行細径トンネルヒートパ
イプ又は非ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプとし
て構成されてあることを特徴としている。
【００２３】図８においては、複数の蛇行細径トンネル
ヒートパイプ４−１、４−２の層は、夫々積層の単位で
ある単位薄板１−１及び１−２の接着面に作り込まれて
あり、それらの接着面は夫々平薄板３の両面に接着され
て平薄板３を挟持して積層されてあり、それにより形成
された蛇行細径トンネルの中に所定の作動液の所定量が
封入されて蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１、４−
２として構成されてある。それらの細径トンネルヒート
パイプは夫々の端末において、両者間の隔壁をなしてい
る平薄板３を貫通して設けられた連結細孔５によって、
双方の作動液が流通自在であるように連結され、全体と
して一連長尺の蛇行細径トンネルヒートパイプとして構
成されてあることを特徴としている。
ヒートパイプ４−１、４−２の層は、夫々積層の単位で
ある単位薄板１−１及び１−２の接着面に作り込まれて
あり、それらの接着面は夫々平薄板３の両面に接着され
て平薄板３を挟持して積層されてあり、それにより形成
された蛇行細径トンネルの中に所定の作動液の所定量が
封入されて蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１、４−
２として構成されてある。それらの細径トンネルヒート
パイプは夫々の端末において、両者間の隔壁をなしてい
る平薄板３を貫通して設けられた連結細孔５によって、
双方の作動液が流通自在であるように連結され、全体と
して一連長尺の蛇行細径トンネルヒートパイプとして構
成されてあることを特徴としている。
【００２４】蛇行細径トンネルヒートパイプは蛇行細管
ヒートパイプと同様に一連の蛇行ヒートバイプの中に蛇
行ターン数が多く設けられてある程その性能が向上し、
そのターン数が一定のターン数を越えると、その適用姿
勢モードに拘わらず如何なる適用姿勢でも全く同様な高
性能を発揮するようになる。本実施例の如く連結細孔５
により隣接層の蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１、
４−２が連結されて一連のヒートパイプとして構成され
る場合は、個別に夫々が独立せしめられて構成されてあ
る場合よりも、プレート形ヒートパイプの性能は一段と
向上する。またこれによりプレート形ヒートパイプはそ
の表裏が同一の性能になり、表裏間の温度差が無くなる
利点もある。
ヒートパイプと同様に一連の蛇行ヒートバイプの中に蛇
行ターン数が多く設けられてある程その性能が向上し、
そのターン数が一定のターン数を越えると、その適用姿
勢モードに拘わらず如何なる適用姿勢でも全く同様な高
性能を発揮するようになる。本実施例の如く連結細孔５
により隣接層の蛇行細径トンネルヒートパイプ４−１、
４−２が連結されて一連のヒートパイプとして構成され
る場合は、個別に夫々が独立せしめられて構成されてあ
る場合よりも、プレート形ヒートパイプの性能は一段と
向上する。またこれによりプレート形ヒートパイプはそ
の表裏が同一の性能になり、表裏間の温度差が無くなる
利点もある。
【００２５】本実施例は図８の如き平薄板３を介在せし
めた積層構造に限定するものではない。図２に例示の如
きプレート形ヒートパイプを単位層としてその複数層が
積層された構造であっても良く、単位薄板１のみの多数
層が積層された構造であっても良い。各層間の隔壁に相
当する部分に連結細孔５を設けることにより、各層の蛇
行細径トンネルヒートパイプが相互に連結されて一連の
蛇行細径トンネルヒートパイプを構成することが出来る
全ての積層構造に適用することが出来る。
めた積層構造に限定するものではない。図２に例示の如
きプレート形ヒートパイプを単位層としてその複数層が
積層された構造であっても良く、単位薄板１のみの多数
層が積層された構造であっても良い。各層間の隔壁に相
当する部分に連結細孔５を設けることにより、各層の蛇
行細径トンネルヒートパイプが相互に連結されて一連の
蛇行細径トンネルヒートパイプを構成することが出来る
全ての積層構造に適用することが出来る。
【００２６】第４実施例 図９は本発明の第４実施例を示す平面説明図である。本
実施例は複数層の蛇行細径トンネル構造を有するプレー
ト形ヒートパイプに於いて、隣接層の蛇行細径トンネル
群は輪方向が相互に直交するよう配置されてあることを
特徴としている。図９に於て３は単位薄板１の複数層と
平薄板３の積層構造のプレート形ヒートパイプにおける
平薄板３を示す。４−１及び４−２は夫々それらの複数
層の中の所定の隣接層に作り込まれれてある蛇行細径ト
ンネルヒートパイプを示している。図に於ては何れも非
ループ形を示してあるがこれはループ形であっても良
い。図から明らかなように両蛇行細径トンネルヒートパ
イプの直管部群は相互に直交するように配設されてあ
る。
実施例は複数層の蛇行細径トンネル構造を有するプレー
ト形ヒートパイプに於いて、隣接層の蛇行細径トンネル
群は輪方向が相互に直交するよう配置されてあることを
特徴としている。図９に於て３は単位薄板１の複数層と
平薄板３の積層構造のプレート形ヒートパイプにおける
平薄板３を示す。４−１及び４−２は夫々それらの複数
層の中の所定の隣接層に作り込まれれてある蛇行細径ト
ンネルヒートパイプを示している。図に於ては何れも非
ループ形を示してあるがこれはループ形であっても良
い。図から明らかなように両蛇行細径トンネルヒートパ
イプの直管部群は相互に直交するように配設されてあ
る。
【００２７】蛇行細径トンネルヒートパイプは蛇行細管
ヒートパイプと同様に熱量の輸送は作動液の循環または
軸方向振動により行われる熱輸送方式であり、熱量の運
搬はトンネルの長さ方向のみに行われる。従って蛇行細
径トンネルヒートパイプを内蔵した層に於ては、平行並
列に整列配置されたトンネルの長さ方向に直交する方向
に向けての熱量運搬能力は極めて乏しく、この方向には
大きな温度勾配が発生する。
ヒートパイプと同様に熱量の輸送は作動液の循環または
軸方向振動により行われる熱輸送方式であり、熱量の運
搬はトンネルの長さ方向のみに行われる。従って蛇行細
径トンネルヒートパイプを内蔵した層に於ては、平行並
列に整列配置されたトンネルの長さ方向に直交する方向
に向けての熱量運搬能力は極めて乏しく、この方向には
大きな温度勾配が発生する。
【００２８】本実施例の如く隣接層の直管部群が相互に
直交するように配設されてある場合は、各層の熱輸送能
力の方向性は相互に補完し合って、プレート型ヒートパ
イプは全方位に均等な熱輸送能力を発揮するように改善
される。 実験の結果このようなプレート型ヒートパイ
プに於てはプレートの如何なる位置に如何なる量の熱量
を加えてもプレートの表面は全て等温度に加熱され、温
度むらが極めて小さいことが実証された。図９の如く連
結細孔５により隣接層間の蛇行細径トンネルヒートパイ
プが相互に連結されて一連の蛇行細径トンネルヒートパ
イプとして構成されてある場合はプレート型ヒートパイ
プの表面温度均一化特性が更に向上すると共に各層間の
温度差も均一化される。
直交するように配設されてある場合は、各層の熱輸送能
力の方向性は相互に補完し合って、プレート型ヒートパ
イプは全方位に均等な熱輸送能力を発揮するように改善
される。 実験の結果このようなプレート型ヒートパイ
プに於てはプレートの如何なる位置に如何なる量の熱量
を加えてもプレートの表面は全て等温度に加熱され、温
度むらが極めて小さいことが実証された。図９の如く連
結細孔５により隣接層間の蛇行細径トンネルヒートパイ
プが相互に連結されて一連の蛇行細径トンネルヒートパ
イプとして構成されてある場合はプレート型ヒートパイ
プの表面温度均一化特性が更に向上すると共に各層間の
温度差も均一化される。
【００２９】
【発明の効果】上述の如きプレート形ヒートパイプはプ
レート薄板内にトンネル構造を作り込み、細管コンテナ
を廃止した構成とした効果により、同一断面積のプレー
ト内に従来の数倍のトンネルヒートパイプ本数を内蔵す
ることが可能になり、プレートの厚さを従来の二分の一
以下とすることが可能になり、熱抵抗値も数分の一に低
下し、大幅な小型軽量化高性能化が可能になる。このよ
うに改善されたプレート形ヒートパイプはその応用範囲
が大幅に拡大される。応用例としては一部分の冷却でプ
レート全体が冷却される点の応用例としては（イ）大型
コンピュータのコールドプレート、プリント基板群間に
挿入してこれらを冷却するコールドプレート、多数発熱
素子一括冷却用コールドプレート、狭隘な実装部品の間
隙から熱量を取り出し冷却する熱輸送リボン等があり、
一部の加熱によりプレート全体が温度上昇する点の応用
例としては（ロ）強力小型で放熱困難な発熱素子冷却用
の熱拡散プレートがあり、プレート表面の温度均一性の
応用としては（ハ）熱処理用プレートがあり、更にプレ
ートの材質として弾性金属を用いバネ性を与えることに
より（ニ）着脱自在な熱接続リボン、（ホ）挿抜自在な
コールドプレート等としての応用も考えられる。本発明
の他の効果として、蛇行細管ヒートパイプ内蔵のプレー
ト形ヒートパイプに比較して画期的なコスト低減が見込
まれる点が上げられる。これは工程が僅かに２工程で構
成出来ること及び何れの工程も量産が容易な工程であり
且つ自動化が容易な工程であることによる。
レート薄板内にトンネル構造を作り込み、細管コンテナ
を廃止した構成とした効果により、同一断面積のプレー
ト内に従来の数倍のトンネルヒートパイプ本数を内蔵す
ることが可能になり、プレートの厚さを従来の二分の一
以下とすることが可能になり、熱抵抗値も数分の一に低
下し、大幅な小型軽量化高性能化が可能になる。このよ
うに改善されたプレート形ヒートパイプはその応用範囲
が大幅に拡大される。応用例としては一部分の冷却でプ
レート全体が冷却される点の応用例としては（イ）大型
コンピュータのコールドプレート、プリント基板群間に
挿入してこれらを冷却するコールドプレート、多数発熱
素子一括冷却用コールドプレート、狭隘な実装部品の間
隙から熱量を取り出し冷却する熱輸送リボン等があり、
一部の加熱によりプレート全体が温度上昇する点の応用
例としては（ロ）強力小型で放熱困難な発熱素子冷却用
の熱拡散プレートがあり、プレート表面の温度均一性の
応用としては（ハ）熱処理用プレートがあり、更にプレ
ートの材質として弾性金属を用いバネ性を与えることに
より（ニ）着脱自在な熱接続リボン、（ホ）挿抜自在な
コールドプレート等としての応用も考えられる。本発明
の他の効果として、蛇行細管ヒートパイプ内蔵のプレー
ト形ヒートパイプに比較して画期的なコスト低減が見込
まれる点が上げられる。これは工程が僅かに２工程で構
成出来ること及び何れの工程も量産が容易な工程であり
且つ自動化が容易な工程であることによる。
【図１】本発明のプレート形ヒートパイプの第１実施例
の構成の一例を示す断面図である。
の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のプレート形ヒートパイプの第１実施例
の構成の第２の例を示す断面図である。
の構成の第２の例を示す断面図である。
【図３】本発明のプレート形ヒートパイプの第１実施例
の構成の第３の例を示す断面図である。
の構成の第３の例を示す断面図である。
【図４】本発明のプレート形ヒートパイプの第１実施例
の構成の第４の例を示す断面図である。
の構成の第４の例を示す断面図である。
【図５】本発明のプレート形ヒートパイプの第１実施例
の平面内部構造の一例をを示す説明図である。
の平面内部構造の一例をを示す説明図である。
【図６】本発明のプレート形ヒートパイプの第１実施例
の平面内部構造の他の例を示す説明図である。
の平面内部構造の他の例を示す説明図である。
【図７】本発明のプレート形ヒートパイプの第２実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図８】本発明のプレート形ヒートパイプの第３実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図９】本発明のプレート形ヒートパイプの第４実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１０】従来構造のプレート形ヒートパイプの構造の
一例を示す断面説明図である。
一例を示す断面説明図である。
【図１１】図１０のプレート形ヒートパイプの平面構造
を示す平面説明図である。
を示す平面説明図である。
【図１２】従来構造のプレート形ヒートパイプの構造の
他の例を示す断面説明図である。
他の例を示す断面説明図である。
【図１３】図１２のプレート形ヒートパイプの平面構造
を示す平面説明図である。
を示す平面説明図である。
１ 単位薄板 ２ 長尺蛇行細溝 ２−１ 細溝 ２−２ 溝山 ２−３ 溝山欠除部 ２−４ ターン部 ３ 平薄板 ３−１ 金属平板 ３−２ 金属平板 ３−３ 金属平板 ３−４ 金属平板 ４ 蛇行細径トンネル ４−１ ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプ ４−２ 非ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプ ５ 連結細孔 ６ プレート形コンテナ ７ 支持柱 ８ 蛇行細管ヒートパイプ ９ スペーサ １０ ろう接充填材
Claims (4)
- 【請求項１】 熱伝導性の良好な金属材料からなる単位
薄板の積層構造体の中にヒートパイプが内蔵せしめられ
てあるプレート形ヒートパイプであって、所定の単位薄
板の接着面には所定の深さ、所定の幅、所定のピッチで
蛇行する一連の蛇行長尺細溝が形成されてあり、この蛇
行細溝はその両端末が連結されたエンドレスのループ形
をなすか又は両端末が連結されない非ループ形であるか
の何れかであり、その単位薄板の複数枚が相互に積層さ
れてあるか、単位薄板と細溝が形成されていない平薄板
とが相互に積層されてあるかの何れかにより、プレート
内の積層境界面に蛇行する長尺細径の密閉トンネルを有
する層の所定数が形成され、この密閉トンネル内に所定
のヒートパイプ作動液の所定量が封入されて、ループ形
蛇行細管ヒートパイプ又は非ループ形蛇行細管ヒートパ
イプと同一内部構造のループ形蛇行細径トンネルヒート
パイプ又は非ループ形蛇行細径トンネルヒートパイプと
して構成されてあり、且つこの細径トンネルの円形換算
直径は、トンネル内に封入された作動液がその表面張力
により常にトンネル内を閉塞し、如何なる保持姿勢でも
この閉塞状態を維持したままトンネルの軸方向に循環ま
たは振動するよう充分に細径化された直径であることを
特徴とするプレート形ヒートパイプ。 - 【請求項２】 所定の単位薄板の接着面には所定の深
さ、所定の幅の細溝群が近接して平行並列に形成されて
あり、それらの細溝群に於けるターン部を形成する隣接
細溝は対をなして形成されてあり、対をなす細溝の端末
は必ず単位薄板面の同一位置に至る迄形成されてあり、
対をなす細溝の間に形成される溝山は対をなす両細溝の
端末部に於て所定の長さだけ欠除せしめられてあり、こ
れにより対をなす細溝の端末部は相互に流通自在にな
り、細溝のターン部として形成されてあり、細溝群全体
としては多数のターン部を有する長尺の蛇行細孔として
形成されてあることを特徴とする請求項１に記載のプレ
ート形ヒートパイプ。 - 【請求項３】 複数層の蛇行細径トンネルヒートパイプ
層が積層されて構成されたプレート形ヒートパイプに於
て層間を貫通する連結細孔により各層の蛇行細径トンネ
ルヒートパイプが相互に連結されて、一連長尺のループ
形蛇行細径トンネルヒートパイプ又は非ループ形蛇行細
径トンネルヒートバイプとして構成されてあることを特
徴とする請求項１に記載のプレート形ヒートパイプ。 - 【請求項４】 複数層の蛇行細径トンネル構造を有する
プレート形ヒートパイプに於いて、隣接層の蛇行細径ト
ンネル群は軸方向が相互に直交するよう配置されてある
ことを特徴とする請求項１に記載のプレート形ヒートパ
イプ。ト形ヒートパイプ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241918A JP2544701B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | プレ―ト形ヒ―トパイプ |
| GB9406246A GB2281388B (en) | 1993-08-24 | 1994-03-29 | Heat transfer device with serpentine heat pipes |
| DE4419564A DE4419564B4 (de) | 1993-08-24 | 1994-06-03 | Plattenwärmerohr |
| US08/352,217 US5697428A (en) | 1993-08-24 | 1994-12-02 | Tunnel-plate type heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5241918A JP2544701B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | プレ―ト形ヒ―トパイプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763487A true JPH0763487A (ja) | 1995-03-10 |
| JP2544701B2 JP2544701B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=17081495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5241918A Expired - Lifetime JP2544701B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | プレ―ト形ヒ―トパイプ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2544701B2 (ja) |
| DE (1) | DE4419564B4 (ja) |
| GB (1) | GB2281388B (ja) |
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0961074A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-07 | Akutoronikusu Kk | クローズド温度制御システム |
| JPH0972680A (ja) * | 1995-09-05 | 1997-03-18 | Akutoronikusu Kk | 多孔扁平管の構造とその製造方法 |
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| JPH11183068A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-07-06 | Fujikura Ltd | 平板状ヒートパイプ |
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