JPH11183067A - 平板状ヒートパイプ - Google Patents

平板状ヒートパイプ

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JPH11183067A
JPH11183067A JP9364664A JP36466497A JPH11183067A JP H11183067 A JPH11183067 A JP H11183067A JP 9364664 A JP9364664 A JP 9364664A JP 36466497 A JP36466497 A JP 36466497A JP H11183067 A JPH11183067 A JP H11183067A
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JP
Japan
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plate
container
heat pipe
upper plate
flat
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JP9364664A
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Koichi Masuko
耕一 益子
Masataka Mochizuki
正孝 望月
Kazuhiko Goto
和彦 後藤
Yuji Saito
祐士 斎藤
Takashi Takenaka
孝 竹中
Nuyen Tan
ニューエン タン
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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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
    • F28D15/04Heat-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
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作時でも平板部が変形しない平板状ヒート
パイプを提供する。 【解決手段】 中空平板状の密閉容器2の内部に、凝縮
性の流体を作動流体として封入した平板状ヒートパイプ
1において、作動流体の封入された密閉空間の内部に、
容器2の厚さ方向で対向する平板部3,20同士を互い
に離隔する方向で一体化する連結部10が設けられてい
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、特にコンテナが
中空平板状を成す平板状ヒートパイプに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】周知のように平板状ヒートパイプは、中
空平板構造のコンテナの内部に密閉した空間部を形成
し、その空間部に空気などの非凝縮性ガスを脱気した状
態で凝縮性の流体を作動流体として封入したものであ
る。この種のヒートパイプでは、表面が平坦になるの
で、熱交換対象物との接触面積が広くなり、熱伝達性能
あるいは熱交換性能が向上する利点がある。その反面、
コンテナの内部圧力が真空圧となる非動作時には平坦面
がコンテナ内側に撓みやすい問題があり、したがって、
所期のコンテナ形状を維持するために何らかの手段を講
じる必要がある。
【0003】その一例が、特願平8−106293号公
報に記載されている。この平板状ヒートパイプのコンテ
ナは、平板状の加熱部とこの加熱部と対向しかつ面積の
小さい平板状の放熱部とを備えており、その加熱部の内
面と放熱部の内面との間には、焼結金属または積層させ
たメッシュ等のウィック材からなる支柱が配置されてい
る。すなわち、加熱部と放熱部とは支柱によって内面同
士が連結されている。
【0004】したがって、この平板状ヒートパイプによ
れば、共に平板状の加熱部と放熱部とが支柱によって内
側から支持されているから、非動作時でも加熱部および
放熱部には変形が生じない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の平板状ヒートパイプでは、支柱の端面を加熱部およ
び放熱部に当接させてあるのみであり、加熱部および放
熱部と離反する方向への移動を抑える構成とはなってい
ないため、例えばヒートパイプ動作時にコンテナの内圧
が大気圧以上になると、支柱部の端面から加熱部あるい
は放熱部が離れるとともに、コンテナの外側に撓むおそ
れが多分にあった。そして、その場合には、熱交換対象
物との平板状ヒートパイプとの接触面積が小さくなる不
都合があった。すなわち、従来では、動作時でのコンテ
ナの変形に関しては何等着目されていないないのが実状
であった。
【0006】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、動作時でのコンテナの変形を防止できる平板状ヒ
ートパイプを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用】上記の課
題を解決するための手段として、請求項1に記載した発
明は、中空平板状の密閉容器の内部に、凝縮性の流体を
作動流体として封入した平板状ヒートパイプにおいて、
前記作動流体の封入された密閉空間の内部に、前記容器
の厚さ方向で対向する平板部同士を互いに離隔する方向
で一体化する連結部が設けられていることを特徴とする
ものである。
【0008】請求項1の発明においても、ヒートパイプ
動作時には、作動流体の蒸発によって容器の内圧が上昇
して、各平板部には容器の外側に押し出すような力が作
用する。しかし、平板部のうち縁部から外れた箇所同士
が連結部によって実質的に一体に構成されているから、
平板部同士が互いに離れる方向への変形が防止される。
【0009】また、請求項2に記載した発明は、前記連
結部と前記平板部との互いに離隔方向で係合してこれら
連結部と平板部とを一体化する係止部が、少なくとも前
記連結部の端部に設けられていることを特徴とするもの
である。
【0010】したがって、請求項2の発明によれば、係
止部によって連結部と平板部との連結強度が向上するか
ら、動作時の平板部の変形をより確実に防止することが
できる。
【0011】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の平板状ヒート
パイプをパソコンに搭載されるCPUの冷却に適用した
具体例を、図1ないし図5を参照して説明する。図1
は、平板状ヒートパイプの外観を示す概略図である。平
板状ヒートパイプ1は、上板3と本体部4とからなる中
空平板状の密閉金属容器によってコンテナ2が構成され
ている。そして、コンテナ2の内部には、非凝縮性ガス
を脱気した状態で図示しない作動流体が封入されてい
る。
【0012】より詳細には、上板3は矩形の金属平板を
材料としたものであり、その図2での上面には、縦3列
・横4列の配列で凹部5が形成されている。一例として
この凹部5は、円柱形状を成している。すなわち、凹部
の図2での上面は、平坦面を成している。そして、上板
3の図2での上面のうち凹部5および縁部を除いた部分
には、所定厚さの溶射皮膜6が設けられている。この溶
射皮膜6は、互いに結合する溶射粒子同士の間に機構を
備えた多孔構造となっており、大きい毛細管圧力を生じ
させるようになっている。
【0013】これに対して、本体部4は、上板3と同じ
大きさで同じ形状の金属板からなる底板20と、その底
板20の4つの縁部からそれぞれ図3での上側に延びる
側板21とによって構成された金属製のカップ状の部材
である。底板20のうち図3での上面には、その底板2
0と一体に形成された12本の支柱10が設けられてい
る。これらの支柱10は、この発明の連結部に相当する
ものであり、上板3に形成された凹部5の配置と一致し
た配置となっている。また、各支柱10は、一例として
凹部5の径よりも僅かに大径の円柱形状のものであり、
その高さは側板21の高さに凹部5の深さ加えた高さに
設定されている。なお、凹部および支柱としては、例示
した円柱形状の他に例えば角柱形状または十文字形状な
どを採用することもできる。
【0014】更に、支柱10のうち先端部を除く部分お
よび本体部4の内側の全域には、溶射皮膜6が形成され
ている。この溶射皮膜6は、上板3に備えられるものと
同じ組成となっている。各支柱10の先端部は、図4に
示すように、その外周面ならびに端面を各凹部5の内面
に密着させた状態に緊密に嵌め込まれている。したがっ
て、支柱10と凹部6とが一体に組み付けられている。
すなわち、4枚の側板21によって形成される開口部分
が上板3によって塞がれた状態に、本体部4と上板3と
が組み付けられている。その上板3と側板21の縁部と
の接合面は、例えばロウ付けによって密閉されており、
内面の全体に溶射皮膜6を備えたコンテナ2が構成され
ている。
【0015】そして、上記構成の平板状ヒートパイプ1
は、図5に示すように、上板3の上面にCPU7を乗せ
た状態でホルダ8によって基盤9の上に支持されてい
る。
【0016】つぎに、上記のように構成されたこの発明
によるヒートパイプの作用について説明する。平板状ヒ
ートパイプ1が動作していない状態では、液相の作動流
体の大半は、溶射皮膜6の毛細管圧力によって各支柱1
0の側面および上板3のほぼ全域に広げられて保持され
る。
【0017】この状態で、CPU7が発熱すると、その
熱が上板3に伝達されて、その内面で作動流体13が蒸
発する。すなわち、平板状ヒートパイプ1は、凝縮部に
対して蒸発部が上側に配するトップヒートモードで動作
する。蒸気となった作動流体は、支柱10同士の間を通
じて下方に流動し、底板20の内面で熱を奪われて凝縮
する。その熱は、底板20の外面からパソコンケースの
内部に放散され、その結果、CPU7が冷却される。
【0018】液相に戻った作動流体の大半は、各支柱1
0に形成された溶射皮膜6の毛細管圧力によって、各支
柱10の下端部から上端部に向けて吸い上げられるとと
もに、上板3に形成された溶射皮膜6の毛細管圧力によ
って上板3の内面の全体に分散される。その場合、液相
の作動流体は溶射皮膜6によって保持され、上板3の内
面から滴下しない。すなわち、大半の作動流体が、側板
21の内面を経由せずに上板3まで運ばれる。
【0019】上板3に供給された作動流体は、再度加熱
されて蒸発し、上述したサイクルと同じ熱輸送サイクル
を継続する。その場合、コンテナ2の内圧が上昇して、
底板20と上板3とを互いに離隔させる方向に力が作用
する。しかしながら、複数本の支柱10が上板3および
底板20とそれぞれ実質的に一体に連結されていて、底
板20と上板3とが互いに一体に構成されているから、
底板20ならびに上板3には変形が生じない。すなわ
ち、コンテナ2を所期の形状に維持することができる。
なお、金属製の支柱10によって上板3と天板20とが
内側から支持されているから、非動作時でもこれらの箇
所がコンテナ2の内側に撓むような変形が生じない。
【0020】また、上下方向に対向した凝縮部から蒸発
部に向けて液相作動流体を直接供給でき、その場合、凝
縮した作動流体が各支柱10に速やかに供給されるか
ら、トップヒートモードでも良好に熱輸送して、CPU
7を冷却することができる。換言すれば、傾斜させた状
態を含むいずれの動作態様でもCPU7の冷却に適用す
ることができる。
【0021】つぎに、図6を参照して係止部を備えた例
について説明する。図6に示すように、上板3の内面に
は、図6での上側に拡径するようなテーパの付けられた
円形状の凹部が設けられている。この凹部6には、その
凹部6にほぼ一致した形状および大きさの係止部11が
嵌め込まれている。すなわち、係止部11は、図6での
上側に拡径するようなテーパの付けられた円錐形状を成
している。
【0022】ここで、凹部6と支柱10との組み付け方
法について簡単に説明すると、開口箇所を上側に向けて
設置した本体部4に対して上板3を被せ、その外側から
圧力を加える。すると、係止部11の周縁部と凹部6の
周縁部とが僅かに変形しつつ、凹部6の内側に係止部1
1が入り込み、両者が一体に接合される。なお、それ以
外の構成は、上記の具体例と同じ構成となっている。
【0023】したがって、上記の具体例によれば、底板
2と上板3との離隔方向と直交する方向に突出する係止
部11が凹部6に係合されていて、支柱10と上板3と
の前述の離隔方向での連結強度が高いから、動作時にお
ける底板20および上板3の変形をより確実に防止する
ことができる。
【0024】なお、上記の各具体例では、支柱の一端部
のみを凹部に嵌合させた構成を例示したが、この発明は
上記具体例に限定されるものではなく、例えば支柱を本
体部および上板と別部材として構成し、その両端部を凹
部にそれぞれ嵌合させる構成としてもよい。更に、上記
具体例ではウィックとして溶射皮膜を例示したが、これ
に替えて例えば細溝(グルーブ)あるいはメッシュなど
を採用することもできる。更に、円形状の凹部に替えて
蟻溝を上板の内面に形成するとともに、これに対応した
蟻ほぞとしての係止部を支柱の端部に設け、係止部を凹
部に沿ってスライドさせて両者を係合させる構成として
もよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1ならびに
請求項2のいずれの発明においても、連結部によって容
器の平板部同士が互いに離隔する方向で一体化されてい
るから、動作時に平板部が容器外側に変形することを確
実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 平板状ヒートパイプの外観を示す概略図であ
る。
【図2】 上板を示す概略図である。
【図3】 本体部を示す概略図である。
【図4】 凹部に嵌合する支柱を示す概略図である。
【図5】 平板状ヒートパイプとCPUとの配置関係を
示す概略図である。
【図6】 係止部を備えた支柱を示す概略図である。
【符号の説明】
1…平板状ヒートパイプ、 2…コンテナ、 3…上
板、 4…本体部、 5…凹部、 10…支柱、 11
…係止部、 20…底板。
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 竹中 孝 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 タン ニューエン 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空平板状の密閉容器の内部に、凝縮性
    の流体を作動流体として封入した平板状ヒートパイプに
    おいて、 前記作動流体の封入された密閉空間の内部に、前記容器
    の厚さ方向で対向する平板部同士を、互いに離隔する方
    向で一体化する連結部が設けられていることを特徴とす
    る平板状ヒートパイプ。
  2. 【請求項2】 前記連結部と前記平板部との互いに離隔
    方向で係合してこれら連結部と平板部とを一体化する係
    止部が、少なくとも前記連結部の端部に設けられている
    ことを特徴とする請求項1に記載の平板状ヒートパイ
    プ。
JP9364664A 1997-12-18 1997-12-18 平板状ヒートパイプ Pending JPH11183067A (ja)

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