JPH0949691A - 偏平型ヒートパイプ - Google Patents

偏平型ヒートパイプ

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JPH0949691A
JPH0949691A JP22477795A JP22477795A JPH0949691A JP H0949691 A JPH0949691 A JP H0949691A JP 22477795 A JP22477795 A JP 22477795A JP 22477795 A JP22477795 A JP 22477795A JP H0949691 A JPH0949691 A JP H0949691A
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JP
Japan
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flat
hollow
container
heat
heat pipe
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Pending
Application number
JP22477795A
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English (en)
Inventor
Koichi Masuko
耕一 益子
Mikiyuki Ono
幹幸 小野
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Yuji Saito
祐士 斎藤
Toshiichi Akai
敏一 赤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0949691A publication Critical patent/JPH0949691A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/0233Heat-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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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏平型のヒートパイプがほぼ水平に布設され
て使用される場合、トップヒートモードになり熱輸送力
が劣る。 【解決手段】 両端部を密閉した金属管をコンテナ11
として、その内部に真空脱気した状態で凝縮性の流体を
作動流体12として封入したヒートパイプにおいて、コ
ンテナ11が中空偏平部30と中空円筒部40とを備
え、中空偏平部30の互いに対向する内平面13aの一
方が、中空円筒部40の内周面14aの一部に、軸線方
向に連続する同一平面として形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、作動流体の潜熱
として熱輸送するヒートパイプに関し、とくにコンテナ
のうちの蒸発部等の一部のみが中空偏平状に形成された
偏平型のヒートパイプ関するものである。
【0002】
【従来の技術】周知の通り、ヒートパイプは真空脱気し
た密閉金属管などの容器の内部に、水やナトリウム等の
凝縮性の流体を作動流体として封入したものであり、温
度差が生じることにより自動的に動作し、高温部で蒸発
した作動流体が低温部に流動して放熱・凝縮することに
より、作動流体の潜熱として熱輸送する。そして、その
見掛上の熱伝導率が銅やアルミ等の金属に対して数倍か
ら数十倍程度に優れていることから、冷却用素子として
各種熱関連機器に採用されている。
【0003】ところで、ヒートパイプのコンテナの形状
としては、ヒートパイプ自体の使用態様によって様々な
形状が採用されている。例えばノートブックタイプやサ
ブノートブックタイプのいわゆる携帯型パソコンの冷却
用ヒートパイプとしては、円形状のコンテナの一部を平
板状に形成したものが用いられることがある。すなわ
ち、この種のパソコンでは携帯性を目的としているか
ら、小型・軽量化のために空冷用ファンを設けずに、熱
伝達によって内部の熱を外部に放出させるように構成し
ている。
【0004】また、その熱伝達を促進するために、CP
U(中央演算処理装置)などの発熱素子と放熱箇所とを
ヒートパイプを介して連結し、さらにそのヒートパイプ
との間の熱伝達面積を充分広く確保して熱抵抗を下げる
ために、ヒートパイプの蒸発部側の端部を、ここに接合
される発熱素子の形状に合わせて平板状としている。な
お、このようなヒートパイプのコンテナの一部を平板状
に形成する場合、それ自体寸法の小さいものであるか
ら、矩形断面のパイプなどの特別な素材を用意せずに、
銅などの比較的軟質な金属パイプを偏平状に潰し、その
両端部を閉じて中空構造のコンテナとしている。
【0005】このような蒸発部偏平型のヒートパイプの
一例を図示すれば、図2に示す通りである。パソコン
(図示せず)の内底部にほぼ水平に布設されたヒートパ
イプ1は、円形断面形状のコンテナ2のうち蒸発部3と
なる端部のみが中空偏平状に形成されている。そして、
この蒸発部3の下面には、平板状のCPU4の上面部が
接触・配置されている。より詳しくは、蒸発部3は、図
2の(A)での上下に対向する両壁面がそれぞれ平坦面
とされるとともに、その両壁面をコンテナ2の中心軸線
側に上下方向から均等な幅づつ、かつ凝縮部5に対して
約半分程度の厚さ寸法に偏平させた中空偏平形状であ
り、また図2の(B)に示すように、その幅寸法は凝縮
部5に対して約1.5倍程度となっている。したがっ
て、図2の(C),(D)に示すように、コンテナ2の
うち蒸発部3の内底面3aは凝縮部5の内底面5aに対
して僅かに高く位置している。また、図示しないがコン
テナ2の内壁面には、金属メッシュからなるウィックが
布設されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記のヒ
ートパイプ1では、パソコンの使用に伴ってCPU4に
熱が生じると、その熱は蒸発部3の内定面3aを介して
作動流体に伝達され、作動流体が順次蒸発する。その作
動流体蒸気は、コンテナ2の蒸発部3側に流動するとと
もに、外部に熱を放出して凝縮する。そして、この液化
した作動流体は、ウィックの毛細管圧力等によって蒸発
部3に向けて還流を開始する。
【0007】しかしながら、上記従来のヒートパイプ1
では、蒸発部3の中心軸線をコンテナ2の中心軸線に一
致させてあるから、水平に設置した場合には、偏平状の
蒸発部3が凝縮部5よりも高い位置になる。そのため、
動作態様がいわゆるトップヒートモードになり、蒸発部
3に対する作動液の還流が必要充分に行われないおそれ
があった。
【0008】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、熱輸送力に優れる蒸発部偏平型のヒートパイプを
提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用】この発明は上
記の目的を達成するために、両端部を密閉した金属管を
コンテナとして、その内部に真空脱気した状態で凝縮性
の流体を作動流体として封入したヒートパイプにおい
て、前記コンテナが中空偏平部と中空円筒部とを備え、
前記中空偏平部の互いに対向する内平面の一方が、前記
中空円筒部の内周面の一部に、軸線方向に連続する同一
平面として形成されていることを特徴とするものであ
る。
【0010】上記のヒートパイプでは、ほぼ水平に布設
されて使用されるが、その場合、中空偏平部のうちの中
空円筒部の内周面の一部と連続する側の内平面が底部側
に向けられる。このように、液相の作動流体が蒸発部側
に還流する際の流路となるコンテナの内底面が、同一高
さの平面として形成されているから、この偏平型ヒート
パイプでは、コンテナのいずれの部分が蒸発部となって
も、その動作態様がトップヒートモードにはならない。
そのため、例えば凝縮部に向かう作動流体蒸気の流速が
高速でも、蒸発部に還流する作動流体が途中で飛散する
ことがなく、蒸発部まで確実に到達する。したがって、
ヒートパイプとしての熱輸送能力が優れたものとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一具体例を図1
を参照して説明する。ここに示す偏平型ヒートパイプ1
0においても一般的なヒートパイプと同様に銅合金や鉄
やステンレス等の両端部が閉じられた金属パイプからコ
ンテナ11が形成され、またその内部には水やナトリウ
ムやアルコール等の適宜の作動流体12が封入されてい
る。
【0012】そして、この偏平型ヒートパイプ10のコ
ンテナ11の形状は、基本的には蒸発部13のみが中空
偏平形状で、凝縮部14が円形断面形状となっている。
より詳細には、コンテナ11の一端部に形成された中空
の偏平部30の図1での下面には、発熱素子としてのC
PU15の上面部が熱授受可能に配設されており、この
偏平部30が偏平型ヒートパイプ10としての蒸発部1
4となっている。また、CPU15は、偏平部30の上
面に設置してもよい。したがって、コンテナ11のうち
の他端部が凝縮部14とされ、また中空の円筒部40と
なっている。なお、この凝縮部14と前記蒸発部13と
の中間部分を断熱部16としてもよい。なお、コンテナ
11の肉厚は、全域でほぼ均一となっている。そして、
この偏平型ヒートパイプ10は、図示しないパソコンの
内底部に水平に設置されている。
【0013】前記偏平部30は、図1の(A)に示すよ
うに、例えばその厚さ寸法が凝縮部14に対して約半分
程度であり、また図1の(B)に示すように、幅寸法が
凝縮部14に対して約1.5倍程度の中空偏平形状を成
している。さらに、図1の(C)での上下に対向する両
壁面がそれぞれ平坦面とされ、かつ図1の(D)に示す
ように左右に対向する壁面が緩やかな曲面となってい
る。そして、この蒸発部13の下側の内底面13aは、
曲面とされた断熱部16および凝縮部14の内底面14
a,16aとほぼ同じ高さとなっている。換言すれば、
軸線方向に連続する同一平面となっている。また、コン
テナ11のうちの断熱部16の一部分は、中空偏平状の
蒸発部13と円筒状の凝縮部14とを結ぶ緩やかな曲面
に形成されている。なお、図示しないがコンテナ11の
内壁面には、必要に応じて金属メッシュや金属極細線等
からなるウィックを布設してもよい。
【0014】つぎに、上記のように構成された偏平型ヒ
ートパイプ10の作用について説明する。前述の通り上
記の偏平型ヒートパイプ10は、水平に布設されている
から、非動作時にはコンテナ11の内底面13a,14
a,16aのほぼ全域に液相作動流体12が滞留してい
る。したがって、この状態からパソコンの使用に伴って
CPU15から熱が生じると、その熱は蒸発部13のう
ち下面に伝達され、作動流体12が蒸発する。その際
に、蒸発部13が中空偏平形状であることからCPU1
5との熱伝達効率に優れ、実効蒸発部面積が大きく採ら
れる。
【0015】前記作動流体12の蒸気は、コンテナ11
のうち内部圧力の低い凝縮部14側の端部に向けて流動
し、そこで熱を奪われて凝縮する。すなわち、CPU1
5で生じた熱が作動流体12によって運ばれ、適宜箇所
に放出される。この放熱して液相に戻った作動流体12
は、ウィック等によって蒸発部13に向けて還流し始め
る。ここで上記の偏平型ヒートパイプ10では、蒸発部
13の断面積が、凝縮部14に対して約半分程度の高さ
となっていることから、この蒸発部13はコンテナ11
のうちで蒸気流と液流とが特に干渉し合う部分となって
いる。
【0016】しかしながら、その蒸発部13の内底面1
3aが凝縮部14および断熱部15の内底面14a,1
6aとほぼ同じ高さとなっていることから、ヒートパイ
プとしての動作態様がトップヒートモードにはならず、
そのために必要充分な量の液相作動流体12が蒸発部1
3に確実に還流する。したがって、上記の偏平型ヒート
パイプ10では、作動流体12の熱輸送サイクルが活発
かつスムースに行われることから、CPU15の冷却能
力に優れている。
【0017】なお、上記の具体例では、パソコンに内設
されるCPU15の冷却を例に採って説明したが、この
発明は上記の具体例に限定されるものではなく、例えば
ICの冷却など種々の目的に適用することができる。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、コンテナが中空偏平部と中空円筒部とを備
え、中空偏平部の互いに対向する内平面の一方が、中空
円筒部の内周面の一部に、軸線方向に連続する同一平面
として形成されているから、作動流体蒸気の流速が高速
であっても蒸発部に液相作動流体が確実に還流する。し
たがって、従来の蒸発部偏平型ヒートパイプに対して熱
輸送能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一具体例を示す概略図である。
【図2】一般的な偏平型ヒートパイプを示す概略図であ
る。
【符号の説明】
10…偏平型ヒートパイプ、 11…コンテナ、 12
…作動流体、 13…蒸発部、 13a…内底面、 1
4…凝縮部、 14a…内底面、 30…偏平部、 4
0…円筒部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 赤井 敏一 東京都江東区木場一丁目5番1号 株式会 社フジクラ内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端部を密閉した金属管をコンテナとし
    て、その内部に真空脱気した状態で凝縮性の流体を作動
    流体として封入したヒートパイプにおいて、 前記コンテナが中空偏平部と中空円筒部とを備え、前記
    中空偏平部の互いに対向する内平面の一方が、前記中空
    円筒部の内周面の一部に、軸線方向に連続する同一平面
    として形成されていることを特徴とする偏平型ヒートパ
    イプ。
JP22477795A 1995-08-09 1995-08-09 偏平型ヒートパイプ Pending JPH0949691A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22477795A JPH0949691A (ja) 1995-08-09 1995-08-09 偏平型ヒートパイプ

Applications Claiming Priority (1)

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JP22477795A JPH0949691A (ja) 1995-08-09 1995-08-09 偏平型ヒートパイプ

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JPH0949691A true JPH0949691A (ja) 1997-02-18

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ID=16819055

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JP22477795A Pending JPH0949691A (ja) 1995-08-09 1995-08-09 偏平型ヒートパイプ

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JP (1) JPH0949691A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011047593A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Furukawa Electric Co Ltd:The ヒートパイプおよびその製造方法
JP2013242135A (ja) * 2012-05-22 2013-12-05 Kojun Seimitsu Kogyo Kofun Yugenkoshi ヒートパイプ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011047593A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 Furukawa Electric Co Ltd:The ヒートパイプおよびその製造方法
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