JP2003302180A - 自励振動型ヒートパイプ - Google Patents
自励振動型ヒートパイプInfo
- Publication number
- JP2003302180A JP2003302180A JP2002109063A JP2002109063A JP2003302180A JP 2003302180 A JP2003302180 A JP 2003302180A JP 2002109063 A JP2002109063 A JP 2002109063A JP 2002109063 A JP2002109063 A JP 2002109063A JP 2003302180 A JP2003302180 A JP 2003302180A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- self
- pipe
- heat pipe
- excited vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- 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
- F28D15/0266—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 separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
-
- 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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 自励振動を妨げることなく毛管作用により熱
輸送効率を向上させ、性能の安定性が図られる自励振動
型ヒートパイプを提供すること。 【解決手段】 金属製の細管１の内面に長さ方向に連続
する微細なフィン１０を多数形成したことを特徴とす
る。フィン１０のフィン高さｈと管内径ｄｉとの比ｈ／
ｄｉ＝０．０１〜０．３５であって、フィン数ｎと管内
径ｄｉとの比ｎ／ｄｉ＝３〜２５であるのが好ましい。
前記フィン１０の管軸に対するリード角θは０〜２０°
であり、細管１の内径は０．５〜５ｍｍであるのが好ま
しい。
輸送効率を向上させ、性能の安定性が図られる自励振動
型ヒートパイプを提供すること。 【解決手段】 金属製の細管１の内面に長さ方向に連続
する微細なフィン１０を多数形成したことを特徴とす
る。フィン１０のフィン高さｈと管内径ｄｉとの比ｈ／
ｄｉ＝０．０１〜０．３５であって、フィン数ｎと管内
径ｄｉとの比ｎ／ｄｉ＝３〜２５であるのが好ましい。
前記フィン１０の管軸に対するリード角θは０〜２０°
であり、細管１の内径は０．５〜５ｍｍであるのが好ま
しい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はノート型パソコン、
携帯電話などの携帯型通信機器、ビデオカメラ、燃料電
池及びゲーム機器その他携帯ないし簡単に移動し得る機
器類の発熱部分の冷却装置に使用される自励振動型ヒー
トパイプに関するものである。
携帯電話などの携帯型通信機器、ビデオカメラ、燃料電
池及びゲーム機器その他携帯ないし簡単に移動し得る機
器類の発熱部分の冷却装置に使用される自励振動型ヒー
トパイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自励振動型ヒートパイプでは、受熱部が
加熱されるとその熱量に対応して作動液に軸方向の振動
が発生し、これによって受熱部から放熱部への熱輸送が
行われる。このように、自励振動型ヒートパイプの熱輸
送は原理的には作動液の軸方向振動による熱輸送である
から、軸方向往復による振動の減衰を極力押さえる必要
があるので、例えば特開平４−１９００９０号公報で
は、ループ型細径管コンテナの内面を化学的手段による
研磨などで可能な限り極めて平滑に加工することが提案
されている。また特開昭６０−１７８２９１号公報に
は、ヒートパイプ内の毛細管力を強化して熱輸送量を増
大させるため、細径パイプ内に０．１ｍｍ程度のメッシ
ュからなるウイックをパイプ内面に充填することが提案
されている。
加熱されるとその熱量に対応して作動液に軸方向の振動
が発生し、これによって受熱部から放熱部への熱輸送が
行われる。このように、自励振動型ヒートパイプの熱輸
送は原理的には作動液の軸方向振動による熱輸送である
から、軸方向往復による振動の減衰を極力押さえる必要
があるので、例えば特開平４−１９００９０号公報で
は、ループ型細径管コンテナの内面を化学的手段による
研磨などで可能な限り極めて平滑に加工することが提案
されている。また特開昭６０−１７８２９１号公報に
は、ヒートパイプ内の毛細管力を強化して熱輸送量を増
大させるため、細径パイプ内に０．１ｍｍ程度のメッシ
ュからなるウイックをパイプ内面に充填することが提案
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開平４−１９００９
０号公報で記載されているように、細径管の内面が研磨
されて極めて平滑化されていれば内部の作動液は振動し
易くなり、その意味では熱移動が促進されるが、毛管力
が小さくなるため管径をより小さくする（極細管にす
る）必要があった。しかしながら、極細管は単位面積当
たりの熱輸送量は増加するものの、全体的な熱輸送量は
小さいため、必要な熱輸送量を確保するためには、細管
の本数を増やすかループ型細径管のターン数を増加する
必要があり、ヒートパイプ自体の各種機器に対する空間
占拠率が高まり、機器の小型化の要請に逆行するほか、
より高コストになっていた。他方、特開昭６０−１７８
２９１号公報に記載されているように、細径管内に微細
メッシュのウイックを充填するのは、ウイック自体が高
価であるほかにその充填工程も高価につくところから製
作コストが極めて高価であった。また、携帯用機器類で
は、ヒートパイプを使用する冷却装置が横転した状態で
も冷却性能を維持することが必要であるが、ウイック式
ヒートパイプではこのような場合、トップヒート性能が
ボトムヒート性能よりも大きく低下するため、性能の安
定性を害する原因となっている。本発明の目的は、簡単
な構成で自励振動を妨げることなく毛管作用を発揮させ
ることにより熱輸送効率を向上させ、しかも、性能の安
定性が図られる自励振動型ヒートパイプを提供すること
にある。
０号公報で記載されているように、細径管の内面が研磨
されて極めて平滑化されていれば内部の作動液は振動し
易くなり、その意味では熱移動が促進されるが、毛管力
が小さくなるため管径をより小さくする（極細管にす
る）必要があった。しかしながら、極細管は単位面積当
たりの熱輸送量は増加するものの、全体的な熱輸送量は
小さいため、必要な熱輸送量を確保するためには、細管
の本数を増やすかループ型細径管のターン数を増加する
必要があり、ヒートパイプ自体の各種機器に対する空間
占拠率が高まり、機器の小型化の要請に逆行するほか、
より高コストになっていた。他方、特開昭６０−１７８
２９１号公報に記載されているように、細径管内に微細
メッシュのウイックを充填するのは、ウイック自体が高
価であるほかにその充填工程も高価につくところから製
作コストが極めて高価であった。また、携帯用機器類で
は、ヒートパイプを使用する冷却装置が横転した状態で
も冷却性能を維持することが必要であるが、ウイック式
ヒートパイプではこのような場合、トップヒート性能が
ボトムヒート性能よりも大きく低下するため、性能の安
定性を害する原因となっている。本発明の目的は、簡単
な構成で自励振動を妨げることなく毛管作用を発揮させ
ることにより熱輸送効率を向上させ、しかも、性能の安
定性が図られる自励振動型ヒートパイプを提供すること
にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る自励振動型
ヒートパイプは、前述の課題を解決するため以下のよう
に構成したものである。すなわち、請求項１に記載の自
励振動型ヒートパイプは、金属製の細管１の内面に長さ
方向に連続する微細なフィン１０を多数形成したことを
特徴とするものである。
ヒートパイプは、前述の課題を解決するため以下のよう
に構成したものである。すなわち、請求項１に記載の自
励振動型ヒートパイプは、金属製の細管１の内面に長さ
方向に連続する微細なフィン１０を多数形成したことを
特徴とするものである。
【０００５】請求項２に記載の自励振動型ヒートパイプ
は、請求項１の自励振動型ヒートパイプにおいて、前記
フィン１０のフィン高さｈと管内径ｄｉとの比ｈ／ｄｉ
＝０．０１〜０．３５であって、フィン数ｎと管内径ｄ
ｉとの比ｎ／ｄｉ＝３〜２５であることを特徴としてい
る。
は、請求項１の自励振動型ヒートパイプにおいて、前記
フィン１０のフィン高さｈと管内径ｄｉとの比ｈ／ｄｉ
＝０．０１〜０．３５であって、フィン数ｎと管内径ｄ
ｉとの比ｎ／ｄｉ＝３〜２５であることを特徴としてい
る。
【０００６】請求項３に記載の自励振動型ヒートパイプ
は、請求項１又は２の自励振動型ヒートパイプにおい
て、前記フィン１０の管軸に対するリード角θを０〜２
０°としたことを特徴としている。
は、請求項１又は２の自励振動型ヒートパイプにおい
て、前記フィン１０の管軸に対するリード角θを０〜２
０°としたことを特徴としている。
【０００７】請求項４に記載の自励振動型ヒートパイプ
は、請求項１〜３のいずれかの自励振動型ヒートパイプ
において、前記細管１は内径を０．５〜５ｍｍとしたこ
とを特徴としている。
は、請求項１〜３のいずれかの自励振動型ヒートパイプ
において、前記細管１は内径を０．５〜５ｍｍとしたこ
とを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】図面を参照しながら、本発明に係
る自励振動型ヒートパイプの好適な実施形態を説明す
る。 第１実施形態 図１は本発明に係る第１実施形態の自励振動型ヒートパ
イプの部分断面図、図２は図１のヒートパイプの拡大断
面図、図３は図１のヒートパイプの部分拡大展開断面、
図４は図１のヒートパイプをループ型に連結した状態の
概略正面図である。
る自励振動型ヒートパイプの好適な実施形態を説明す
る。 第１実施形態 図１は本発明に係る第１実施形態の自励振動型ヒートパ
イプの部分断面図、図２は図１のヒートパイプの拡大断
面図、図３は図１のヒートパイプの部分拡大展開断面、
図４は図１のヒートパイプをループ型に連結した状態の
概略正面図である。
【０００９】銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金、ステンレス鋼、チタン又はチタン合金等の熱
伝導性のよい金属製の細管１の内面には、長さ方向に連
続した微細なフィン１０が多数形成されており、フィン
１０相互の間は溝１１になっている。細管１の肉厚（溝
底肉厚）ｔは０．２ｍｍ、管内径（溝１１の底面が形成
する円径）ｄｉは０．５ｍｍ〜５ｍｍ、フィンピッチｐ
（隣合うフィン１０相互の頂部の間隔）は０．２ｍｍ以
上である。フィン高さｈは、細管１の内径ｄｉと比例す
るように形成される。一応の目安としては、細管１の内
径ｄｉが０．５ｍｍ，５ｍｍである場合、フィン高さｈ
はそれぞれ０．０５〜０．１０ｍｍ，０．１５〜０．２
５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。フィン裾部には、
必要に応じて上部両側の傾斜面よりも緩慢な傾斜面を形
成したり、当該部分を凹円弧状又は凸円弧状に形成する
ことができる。
ウム合金、ステンレス鋼、チタン又はチタン合金等の熱
伝導性のよい金属製の細管１の内面には、長さ方向に連
続した微細なフィン１０が多数形成されており、フィン
１０相互の間は溝１１になっている。細管１の肉厚（溝
底肉厚）ｔは０．２ｍｍ、管内径（溝１１の底面が形成
する円径）ｄｉは０．５ｍｍ〜５ｍｍ、フィンピッチｐ
（隣合うフィン１０相互の頂部の間隔）は０．２ｍｍ以
上である。フィン高さｈは、細管１の内径ｄｉと比例す
るように形成される。一応の目安としては、細管１の内
径ｄｉが０．５ｍｍ，５ｍｍである場合、フィン高さｈ
はそれぞれ０．０５〜０．１０ｍｍ，０．１５〜０．２
５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。フィン裾部には、
必要に応じて上部両側の傾斜面よりも緩慢な傾斜面を形
成したり、当該部分を凹円弧状又は凸円弧状に形成する
ことができる。
【００１０】フィン１０のフィン高さｈと管内径ｄｉと
の比ｈ／ｄｉは０．０１〜０．３５の範囲に、フィン数
ｎと管内径ｄｉとの比ｎ／ｄｉは３〜２５の範囲にそれ
ぞれ設定される。フィン１０の管軸に対するリード角θ
は０〜２０°であるのが好ましい。
の比ｈ／ｄｉは０．０１〜０．３５の範囲に、フィン数
ｎと管内径ｄｉとの比ｎ／ｄｉは３〜２５の範囲にそれ
ぞれ設定される。フィン１０の管軸に対するリード角θ
は０〜２０°であるのが好ましい。
【００１１】第１実施形態の自励振動型ヒートパイプ
は、ボール転造加工法により工業的に製造される。すな
わち、金属製の素管内にフローティングプラグと当該フ
ローティングプラグへ回転自在に保持された溝付きプラ
グとを挿入し、ダイスとフローティングプラグへ通過さ
せて素管を引抜きながら所定量縮径する。溝付きプラグ
の位置では、溝付きプラグの回りに等角度間隔に配置し
たボールを自転かつ公転させながら素管の管壁を溝付き
プラグ表面へ押し付け、溝付きプラグの溝を素管内面に
転写することにより、細管１の内面へ前述のような多数
のフィン１０を連続的に形成する。前記のボール転造加
工法のほかに、例えば金属の板条材を繰り出しながら平
滑ロールと溝付きロールによりその一面に微細な多数の
フィン１０を連続的に形成し、フォーミングロールによ
り前記板条材を前記フィン形成面が内側になるように順
に丸め、板条材の両側縁部を突き合わせながら連続的に
溶接（高周波誘導溶接，ＴＩＧ溶接，レーザ溶接等）
し、これをサイジングロールにより円形，多角形その他
の必要な管形状に成形することによっても製造すること
ができる。
は、ボール転造加工法により工業的に製造される。すな
わち、金属製の素管内にフローティングプラグと当該フ
ローティングプラグへ回転自在に保持された溝付きプラ
グとを挿入し、ダイスとフローティングプラグへ通過さ
せて素管を引抜きながら所定量縮径する。溝付きプラグ
の位置では、溝付きプラグの回りに等角度間隔に配置し
たボールを自転かつ公転させながら素管の管壁を溝付き
プラグ表面へ押し付け、溝付きプラグの溝を素管内面に
転写することにより、細管１の内面へ前述のような多数
のフィン１０を連続的に形成する。前記のボール転造加
工法のほかに、例えば金属の板条材を繰り出しながら平
滑ロールと溝付きロールによりその一面に微細な多数の
フィン１０を連続的に形成し、フォーミングロールによ
り前記板条材を前記フィン形成面が内側になるように順
に丸め、板条材の両側縁部を突き合わせながら連続的に
溶接（高周波誘導溶接，ＴＩＧ溶接，レーザ溶接等）
し、これをサイジングロールにより円形，多角形その他
の必要な管形状に成形することによっても製造すること
ができる。
【００１２】前述のように内面に多数のフィン１０を形
成した細管１は、洗浄により管内の油分，酸化膜その他
の付着物を除去した後、還元性雰囲気中で焼鈍を施す。
その後、例えば図４で示すように細管１をＵ字状に曲げ
加工し、両端のヘアピン部相互をＹ字状の管継ぎ手１２
を用いてロウ付けによりＵ字状に連結する。このように
連結した細管１は、Ｙ字状の継ぎ手１２の部分から真空
脱気した後、所定量の作動液を封入し、内部の真空度を
保ちつつＹ字基部を圧着させて溶接（ＴＩＧ溶接、高周
波溶接、超音波溶接等）により封止する。内部に封入す
る作動液は、純水，メタン，フレオン，メタノール，フ
ロン（Ｒ１４１ｂ，Ｒ１４２ｂ等），シクロペンタン等
である。
成した細管１は、洗浄により管内の油分，酸化膜その他
の付着物を除去した後、還元性雰囲気中で焼鈍を施す。
その後、例えば図４で示すように細管１をＵ字状に曲げ
加工し、両端のヘアピン部相互をＹ字状の管継ぎ手１２
を用いてロウ付けによりＵ字状に連結する。このように
連結した細管１は、Ｙ字状の継ぎ手１２の部分から真空
脱気した後、所定量の作動液を封入し、内部の真空度を
保ちつつＹ字基部を圧着させて溶接（ＴＩＧ溶接、高周
波溶接、超音波溶接等）により封止する。内部に封入す
る作動液は、純水，メタン，フレオン，メタノール，フ
ロン（Ｒ１４１ｂ，Ｒ１４２ｂ等），シクロペンタン等
である。
【００１３】前述のように構成されたヒートパイプは、
Ｕターン部分の一方を受熱部とし、Ｕターン部分の他方
を放熱部として使用する。Ｙ字状の管継ぎ手１２の設置
部分は、受熱部又は放熱部とするが、好ましくは受熱部
として使用する。その理由は、放熱部で凝縮した作動液
をフィン１０相互間の毛管作用により継ぎ手部分で阻害
されることなく受熱部へ円滑に移動させることができる
からである。受熱部や放熱部をヒートパイプのストレー
トな部分に配置することができるが、この場合にも同様
な理由で管継ぎ手を受熱部に配置するのが好ましい。細
管１は、図４のように連結することに代えて、要求され
る冷却能力によっては、例えば多数の細管を多数のＵ字
状ターン部分を介して蛇行状に連結し、最後にその両管
端部を連結しても実施することができる。また、要求さ
れる冷却能力が小さい場合や対象とする機器類によって
は、両管端部を連結しなくてもよい。
Ｕターン部分の一方を受熱部とし、Ｕターン部分の他方
を放熱部として使用する。Ｙ字状の管継ぎ手１２の設置
部分は、受熱部又は放熱部とするが、好ましくは受熱部
として使用する。その理由は、放熱部で凝縮した作動液
をフィン１０相互間の毛管作用により継ぎ手部分で阻害
されることなく受熱部へ円滑に移動させることができる
からである。受熱部や放熱部をヒートパイプのストレー
トな部分に配置することができるが、この場合にも同様
な理由で管継ぎ手を受熱部に配置するのが好ましい。細
管１は、図４のように連結することに代えて、要求され
る冷却能力によっては、例えば多数の細管を多数のＵ字
状ターン部分を介して蛇行状に連結し、最後にその両管
端部を連結しても実施することができる。また、要求さ
れる冷却能力が小さい場合や対象とする機器類によって
は、両管端部を連結しなくてもよい。
【００１４】第１実施形態の自励振動型ヒートパイプ
は、金属製の細管１の内面に長さ方向に連続する微細な
フィン１０を多数形成したので、フィン１０相互の毛管
作用により管内面を濡らし、安定した熱輸送性能を維持
することができる。また、前記フィン１０のフィン高さ
ｈと管内径ｄｉとの比ｈ／ｄｉを０．０１〜０．３５と
し、フィン数ｎと管内径ｄｉとの比ｎ／ｄｉを３〜２５
とすることにより、前記効果が一層よく発揮される。さ
らに、フィン１０の管軸に対するリード角θを０〜２０
°の範囲内とすることにより、前記効果がさらに一層よ
く発揮される。細管１の内径を０．５〜５ｍｍとするこ
とにより、作動液の振動を阻害せずに自励振動の効果が
よりよく発揮される。
は、金属製の細管１の内面に長さ方向に連続する微細な
フィン１０を多数形成したので、フィン１０相互の毛管
作用により管内面を濡らし、安定した熱輸送性能を維持
することができる。また、前記フィン１０のフィン高さ
ｈと管内径ｄｉとの比ｈ／ｄｉを０．０１〜０．３５と
し、フィン数ｎと管内径ｄｉとの比ｎ／ｄｉを３〜２５
とすることにより、前記効果が一層よく発揮される。さ
らに、フィン１０の管軸に対するリード角θを０〜２０
°の範囲内とすることにより、前記効果がさらに一層よ
く発揮される。細管１の内径を０．５〜５ｍｍとするこ
とにより、作動液の振動を阻害せずに自励振動の効果が
よりよく発揮される。
【００１５】試験例１
実施例群サンプル
管内径ｄｉ，フィン高さｈ，フィン数等が表１のように
異なり、図４のようにループ状に連結されていて、以下
のような実施例群の自励振動型ヒートパイプサンプル５
種を製造した。 細管材質＝純銅管 管肉厚ｔ＝０．２ｍｍ フィン１０の管軸に対するリード角θ＝０° ヒートパイプ全長＝１６０ｍｍ 封入作動液＝パイプ容積の５０％の純水
異なり、図４のようにループ状に連結されていて、以下
のような実施例群の自励振動型ヒートパイプサンプル５
種を製造した。 細管材質＝純銅管 管肉厚ｔ＝０．２ｍｍ フィン１０の管軸に対するリード角θ＝０° ヒートパイプ全長＝１６０ｍｍ 封入作動液＝パイプ容積の５０％の純水
【００１６】表１
【００１７】比較例１群サンプル
管内径ｄｉが６ｍｍ，４ｍｍ，１ｍｍ，０．５ｍｍ，
０．３ｍｍであって、内面が平滑で図４のようにループ
状に連結され、以下のような比較例１群の自励振動型ヒ
ートパイプサンプル５種を製造した。 細管材質＝純銅管 管肉厚ｔ＝０．２ｍｍ ヒートパイプ全長＝１６０ｍｍ 封入作動液＝パイプ容積の５０％の純水
０．３ｍｍであって、内面が平滑で図４のようにループ
状に連結され、以下のような比較例１群の自励振動型ヒ
ートパイプサンプル５種を製造した。 細管材質＝純銅管 管肉厚ｔ＝０．２ｍｍ ヒートパイプ全長＝１６０ｍｍ 封入作動液＝パイプ容積の５０％の純水
【００１８】比較例２群サンプル
管内径ｄｉが６ｍｍ，４ｍｍのサンプルには線径０．１
ｍｍの銅線を編んだウイックを、管内径ｄｉが１ｍｍ，
０．５ｍｍ，０．３ｍｍのサンプルには線径０．２ｍｍ
の銅線を編んだウイックを、それぞれ管内壁面に２層張
り合わせものを図４のようにループ状に連結し、以下の
ような比較例２群の自励振動型ヒートパイプサンプル５
種を製造した。 細管材質＝純銅管 管肉厚ｔ＝０．２ｍｍ ヒートパイプ全長＝１６０ｍｍ 封入作動液＝パイプ容積の５０％の純水
ｍｍの銅線を編んだウイックを、管内径ｄｉが１ｍｍ，
０．５ｍｍ，０．３ｍｍのサンプルには線径０．２ｍｍ
の銅線を編んだウイックを、それぞれ管内壁面に２層張
り合わせものを図４のようにループ状に連結し、以下の
ような比較例２群の自励振動型ヒートパイプサンプル５
種を製造した。 細管材質＝純銅管 管肉厚ｔ＝０．２ｍｍ ヒートパイプ全長＝１６０ｍｍ 封入作動液＝パイプ容積の５０％の純水
【００１９】限界熱輸送量の測定
各サンプルの管継ぎ手１２側部分の端部のパイプ長さ５
０ｍｍの部分を受熱部１ａとし、この受熱部１ａにヒー
タ１３を巻き付けて加熱した。他方の端部のパイプ長さ
５０ｍｍの部分を放熱部１ｃとし、この部分に冷却水の
流入口１４と流出口１５とを有する冷却ボックス１６を
設置し、放熱部１ｃを２０℃の冷却水で冷却した。ヒー
トパイプの受熱部１ａと放熱部１ｃの中間領域は断熱部
１ｂとして断熱材により断熱し、各部の温度を熱電対で
測定しながら断熱部１ｂの温度が５０℃となるように冷
却水の温度を制御し、ドライアウトするまで加熱温度を
上昇させて限界熱輸送量（Ｗ）を測定した。限界熱輸送
量は、サンプルを水平にした場合（図５）と、受熱部を
上部に位置させてサンプルを垂直に立てた場合（トップ
ヒートモード）（図６）と、受熱部を下部に位置させて
サンプルを垂直に立てた場合（ボトムヒートモード）
（図７）とでそれぞれ測定した。
０ｍｍの部分を受熱部１ａとし、この受熱部１ａにヒー
タ１３を巻き付けて加熱した。他方の端部のパイプ長さ
５０ｍｍの部分を放熱部１ｃとし、この部分に冷却水の
流入口１４と流出口１５とを有する冷却ボックス１６を
設置し、放熱部１ｃを２０℃の冷却水で冷却した。ヒー
トパイプの受熱部１ａと放熱部１ｃの中間領域は断熱部
１ｂとして断熱材により断熱し、各部の温度を熱電対で
測定しながら断熱部１ｂの温度が５０℃となるように冷
却水の温度を制御し、ドライアウトするまで加熱温度を
上昇させて限界熱輸送量（Ｗ）を測定した。限界熱輸送
量は、サンプルを水平にした場合（図５）と、受熱部を
上部に位置させてサンプルを垂直に立てた場合（トップ
ヒートモード）（図６）と、受熱部を下部に位置させて
サンプルを垂直に立てた場合（ボトムヒートモード）
（図７）とでそれぞれ測定した。
【００２０】限界熱輸送量の測定結果は図５〜図７に示
されており、この結果によれば、実施例のヒートパイプ
サンプルは、いずれのモードで測定した場合でも、フィ
ンのない内面が平滑な自励振動型ヒートパイプサンプル
と比較して、安定して熱輸送量を確保することができ
た。これは、管内面のフィン１０が作動液の振動を阻害
することなく効率的に熱輸送できたためであり、また、
ドライアウト直前にはフィン間に生じる毛管現象により
放熱部から受熱部に作動液が熱輸送されたためである。
しかしながら、管内径が０．５ｍｍ未満になると内面の
フィンが作動液の振動を阻害し、自励振動はするものの
内面が平滑なサンプルよりも若干伝熱性能が落ちてい
る。他方、管内径５ｍｍを超えると自励振動効果が小さ
くなる。比較例２群サンプルのように内面にウイックを
有するヒートパイプは、ボトムヒートモードではウイッ
クの毛管現象により熱輸送が円滑に行われ実施例群サン
プルに近い性能を発揮したが、トップヒートモードでは
毛管力が弱く、さらに、ウイックが作動液の自励振動を
阻害するため実施例群サンプルと比較して性能が極めて
低くなったものと考えられる。
されており、この結果によれば、実施例のヒートパイプ
サンプルは、いずれのモードで測定した場合でも、フィ
ンのない内面が平滑な自励振動型ヒートパイプサンプル
と比較して、安定して熱輸送量を確保することができ
た。これは、管内面のフィン１０が作動液の振動を阻害
することなく効率的に熱輸送できたためであり、また、
ドライアウト直前にはフィン間に生じる毛管現象により
放熱部から受熱部に作動液が熱輸送されたためである。
しかしながら、管内径が０．５ｍｍ未満になると内面の
フィンが作動液の振動を阻害し、自励振動はするものの
内面が平滑なサンプルよりも若干伝熱性能が落ちてい
る。他方、管内径５ｍｍを超えると自励振動効果が小さ
くなる。比較例２群サンプルのように内面にウイックを
有するヒートパイプは、ボトムヒートモードではウイッ
クの毛管現象により熱輸送が円滑に行われ実施例群サン
プルに近い性能を発揮したが、トップヒートモードでは
毛管力が弱く、さらに、ウイックが作動液の自励振動を
阻害するため実施例群サンプルと比較して性能が極めて
低くなったものと考えられる。
【００２１】試験例２（フィン高さと熱輸送量との関
係） 前記実施例群サンプルの中、管内径ｄｉ＝４ｍｍのサン
プルと同様であって、フィン高さｈを０〜１．７ｍｍ
（フィン高さｈ／管内径ｄｉを０〜０．４３）までの範
囲で変化させたヒートパイプサンプルを製造し、それぞ
れについてサンプルを水平状態にして熱輸送量を測定
し、その結果を図８に示した。図８の結果と図５の結果
とを比較すると、図８で示すようにフィン高さｈ／管内
径ｄｉが０．０１〜０．３５の範囲内での限界熱輸送量
は４０Ｗ以上であり、図５において内径４ｍｍで内面が
平滑な自励振動型ヒートパイプサンプルの熱輸送量の４
０Ｗ、及び、内径４ｍｍで内面にウイックを有する自励
振動型ヒートパイプサンプルの熱輸送量の３６Ｗをいず
れも超えていて、ｈ／ｄｉが０．０１〜０．３５の範囲
であるとき、比較例等と比べてより大きな熱輸送量が得
られることが判る。
係） 前記実施例群サンプルの中、管内径ｄｉ＝４ｍｍのサン
プルと同様であって、フィン高さｈを０〜１．７ｍｍ
（フィン高さｈ／管内径ｄｉを０〜０．４３）までの範
囲で変化させたヒートパイプサンプルを製造し、それぞ
れについてサンプルを水平状態にして熱輸送量を測定
し、その結果を図８に示した。図８の結果と図５の結果
とを比較すると、図８で示すようにフィン高さｈ／管内
径ｄｉが０．０１〜０．３５の範囲内での限界熱輸送量
は４０Ｗ以上であり、図５において内径４ｍｍで内面が
平滑な自励振動型ヒートパイプサンプルの熱輸送量の４
０Ｗ、及び、内径４ｍｍで内面にウイックを有する自励
振動型ヒートパイプサンプルの熱輸送量の３６Ｗをいず
れも超えていて、ｈ／ｄｉが０．０１〜０．３５の範囲
であるとき、比較例等と比べてより大きな熱輸送量が得
られることが判る。
【００２２】試験例３（フィン数と熱輸送量との関係）
前記実施例群サンプルの中、管内径ｄｉ＝４ｍｍのサン
プルと同様であって、フィン数ｎを０〜１１０（フィン
数ｎ／管内径ｄｉを０〜２７．５）までの範囲で変化さ
せたヒートパイプサンプルを製造し、それぞれについて
サンプルを水平状態にして熱輸送量を測定し、その結果
を図９に示した。図９の結果と図５の結果とを比較する
と、図９で示すようにフィン数ｎ／管内径ｄｉが３〜２
５の範囲内での限界熱輸送量は４０Ｗ以上であり、図５
において内径４ｍｍで内面が平滑な自励振動型ヒートパ
イプサンプルの熱輸送量の４０Ｗ、及び、内径４ｍｍで
内面にウイックを有する自励振動型ヒートパイプサンプ
ルの熱輸送量の３６Ｗをいずれも超えていて、ｎ／ｄｉ
が３〜２５の範囲であるとき、比較例等と比べてより大
きな熱輸送量が得られることが判る。
プルと同様であって、フィン数ｎを０〜１１０（フィン
数ｎ／管内径ｄｉを０〜２７．５）までの範囲で変化さ
せたヒートパイプサンプルを製造し、それぞれについて
サンプルを水平状態にして熱輸送量を測定し、その結果
を図９に示した。図９の結果と図５の結果とを比較する
と、図９で示すようにフィン数ｎ／管内径ｄｉが３〜２
５の範囲内での限界熱輸送量は４０Ｗ以上であり、図５
において内径４ｍｍで内面が平滑な自励振動型ヒートパ
イプサンプルの熱輸送量の４０Ｗ、及び、内径４ｍｍで
内面にウイックを有する自励振動型ヒートパイプサンプ
ルの熱輸送量の３６Ｗをいずれも超えていて、ｎ／ｄｉ
が３〜２５の範囲であるとき、比較例等と比べてより大
きな熱輸送量が得られることが判る。
【００２３】試験例４（フィンの管軸に対するリード角
θと熱輸送量との関係） 前記実施例群サンプルの中、管内径ｄｉ＝４ｍｍのサン
プルと同様であって、フィンの管軸に対するリード角θ
を０〜４０°までの範囲で変化させたヒートパイプサン
プルを製造し、それぞれについてサンプルを水平状態に
して熱輸送量を測定し、その結果を図１０に示した。図
１０の結果と図５の結果とを比較すると、フィンの管軸
に対するリード角θが０〜２０°であるとき、比較例の
ヒートパイプサンプルと比べてより大きな熱輸送量が得
られることが判る。
θと熱輸送量との関係） 前記実施例群サンプルの中、管内径ｄｉ＝４ｍｍのサン
プルと同様であって、フィンの管軸に対するリード角θ
を０〜４０°までの範囲で変化させたヒートパイプサン
プルを製造し、それぞれについてサンプルを水平状態に
して熱輸送量を測定し、その結果を図１０に示した。図
１０の結果と図５の結果とを比較すると、フィンの管軸
に対するリード角θが０〜２０°であるとき、比較例の
ヒートパイプサンプルと比べてより大きな熱輸送量が得
られることが判る。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の発明に係る自励振動型ヒート
パイプによれば、金属製の細管１の内面に長さ方向に連
続する微細なフィン１０を多数形成したので、フィン１
０相互の毛管作用により管内面を濡らし、安定した熱輸
送性能を維持することができる。
パイプによれば、金属製の細管１の内面に長さ方向に連
続する微細なフィン１０を多数形成したので、フィン１
０相互の毛管作用により管内面を濡らし、安定した熱輸
送性能を維持することができる。
【００２５】請求項２の発明に係る自励振動型ヒートパ
イプによれば、前記フィン１０のフィン高さｈと管内径
ｄｉとの比ｈ／ｄｉを０．０１〜０．３５とし、フィン
数ｎと管内径ｄｉとの比ｎ／ｄｉを３〜２５とすること
により、前記効果が一層よく発揮される。
イプによれば、前記フィン１０のフィン高さｈと管内径
ｄｉとの比ｈ／ｄｉを０．０１〜０．３５とし、フィン
数ｎと管内径ｄｉとの比ｎ／ｄｉを３〜２５とすること
により、前記効果が一層よく発揮される。
【００２６】請求項３の発明に係る自励振動型ヒートパ
イプによれば、フィン１０の管軸に対するリード角θを
０〜２０°の範囲内とすることにより、前記効果がさら
に一層よく発揮される。
イプによれば、フィン１０の管軸に対するリード角θを
０〜２０°の範囲内とすることにより、前記効果がさら
に一層よく発揮される。
【００２７】請求項４の発明に係る自励振動型ヒートパ
イプによれば、細管１の内径を０．５〜５ｍｍとするこ
とにより、作動液の振動を阻害せずに自励振動の効果が
よりよく発揮される。
イプによれば、細管１の内径を０．５〜５ｍｍとするこ
とにより、作動液の振動を阻害せずに自励振動の効果が
よりよく発揮される。
【図１】本発明に係る第１実施形態の自励振動型ヒート
パイプの部分断面図である。
パイプの部分断面図である。
【図２】図１の自励振動型ヒートパイプの拡大断面図で
ある。
ある。
【図３】図１の自励振動型ヒートパイプの部分拡大展開
断面図である。
断面図である。
【図４】自励振動型ヒートパイプの限界熱輸送量の測定
方法を説明するための概略正面図である。
方法を説明するための概略正面図である。
【図５】各ヒートパイプサンプル群の水平姿勢における
限界熱輸送量の測定結果を示す線図である。
限界熱輸送量の測定結果を示す線図である。
【図６】各ヒートパイプサンプル群のトップヒートモー
ドにおる限界熱輸送量の測定結果を示す線図である。
ドにおる限界熱輸送量の測定結果を示す線図である。
【図７】各ヒートパイプサンプル群のボトムヒートモー
ドにおる限界熱輸送量の測定結果を示す線図である。
ドにおる限界熱輸送量の測定結果を示す線図である。
【図８】本発明に係る自励振動型ヒートパイプにおい
て、フィン高さと熱輸送量との関係を示す線図である。
て、フィン高さと熱輸送量との関係を示す線図である。
【図９】本発明に係る自励振動型ヒートパイプにおい
て、フィン数と熱輸送量との関係を示す線図である。
て、フィン数と熱輸送量との関係を示す線図である。
【図１０】本発明に係る自励振動型ヒートパイプにおい
て、管軸に対するフィンのリード角と熱輸送量との関係
を示す線図である。
て、管軸に対するフィンのリード角と熱輸送量との関係
を示す線図である。
１ 細管
１０ フィン
１１ 溝
１２ 管継ぎ手
１３ ヒータ
１４ 流入口
１５ 流出口
１６ 冷却ボックス
１ａ 受熱部
１ｂ 断熱部
１ｃ 放熱部
θ フィンのリード角
ｔ 管の溝底肉厚
ｈ フィン高さ
ｄｉ 管内径
Claims (4)
- 【請求項１】 金属製の細管（１）の内面に長さ方向に
連続する微細なフィン（１０）が多数形成されているこ
とを特徴とする、自励振動型ヒートパイプ。 - 【請求項２】 前記フィン（１０）のフィン高さ（ｈ）
と管内径（ｄｉ）との比（ｈ／ｄｉ）＝０．０１〜０．
３５、フィン数（ｎ）と管内径（ｄｉ）との比（ｎ／ｄ
ｉ）＝３〜２５であることを特徴とする、請求項１に記
載の自励振動型ヒートパイプ。 - 【請求項３】 フィン（１０）の管軸に対するリード角
（θ）が０〜２０°であることを特徴とする、請求項１
又は２に記載の自励振動型ヒートパイプ。 - 【請求項４】 前記細管（１）は内径が０．５〜５ｍｍ
であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記
載の自励振動型ヒートパイプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002109063A JP2003302180A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 自励振動型ヒートパイプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002109063A JP2003302180A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 自励振動型ヒートパイプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003302180A true JP2003302180A (ja) | 2003-10-24 |
Family
ID=29392627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002109063A Pending JP2003302180A (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 自励振動型ヒートパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003302180A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228613A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2007010249A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 冷却装置、電子機器 |
| JP2008185288A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ヒートパイプ用内面溝付管 |
| JPWO2007086418A1 (ja) * | 2006-01-26 | 2009-06-18 | 株式会社小松製作所 | 流体の冷却装置 |
| WO2009099057A1 (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-13 | National University Corporation Yokohama National University | 自励振動型ヒートパイプ |
| WO2010078686A1 (zh) * | 2009-01-06 | 2010-07-15 | 昆山开思拓空调技术有限公司 | 一种换热用毛细管 |
| JP2012067976A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Kiko Kagi Kofun Yugenkoshi | 平型ヒートパイプの封止構造及びその製造方法 |
| JP2013073722A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | バッテリ温度調節ユニット及びバッテリ温度調節装置 |
| JP2013160420A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | 自励振動ヒートパイプ |
| JP2014224647A (ja) * | 2013-05-16 | 2014-12-04 | 株式会社デンソー | 冷却器 |
| CN112833689A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 青岛宝润科技有限公司 | 一种上游角变化的圆弧均温环路热管 |
| CN112833692A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 青岛宝润科技有限公司 | 一种弧度变化的直板均温环路热管 |
| CN112833690A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 青岛宝润科技有限公司 | 一种下游角变化的圆弧均温环路热管 |
| US20220049905A1 (en) * | 2020-08-17 | 2022-02-17 | ThermAvant Technologies, LLC | Oscillating heat pipe channel architecture |
-
2002
- 2002-04-11 JP JP2002109063A patent/JP2003302180A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228613A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池発電システム |
| JP2007010249A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 冷却装置、電子機器 |
| JPWO2007086418A1 (ja) * | 2006-01-26 | 2009-06-18 | 株式会社小松製作所 | 流体の冷却装置 |
| JP2008185288A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | ヒートパイプ用内面溝付管 |
| JP5403617B2 (ja) * | 2008-02-08 | 2014-01-29 | 国立大学法人横浜国立大学 | 自励振動型ヒートパイプ |
| WO2009099057A1 (ja) * | 2008-02-08 | 2009-08-13 | National University Corporation Yokohama National University | 自励振動型ヒートパイプ |
| WO2010078686A1 (zh) * | 2009-01-06 | 2010-07-15 | 昆山开思拓空调技术有限公司 | 一种换热用毛细管 |
| JP2012067976A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Kiko Kagi Kofun Yugenkoshi | 平型ヒートパイプの封止構造及びその製造方法 |
| JP2013073722A (ja) * | 2011-09-27 | 2013-04-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | バッテリ温度調節ユニット及びバッテリ温度調節装置 |
| JP2013160420A (ja) * | 2012-02-03 | 2013-08-19 | Toyota Central R&D Labs Inc | 自励振動ヒートパイプ |
| JP2014224647A (ja) * | 2013-05-16 | 2014-12-04 | 株式会社デンソー | 冷却器 |
| US20220049905A1 (en) * | 2020-08-17 | 2022-02-17 | ThermAvant Technologies, LLC | Oscillating heat pipe channel architecture |
| CN112833689A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 青岛宝润科技有限公司 | 一种上游角变化的圆弧均温环路热管 |
| CN112833692A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 青岛宝润科技有限公司 | 一种弧度变化的直板均温环路热管 |
| CN112833690A (zh) * | 2021-01-08 | 2021-05-25 | 青岛宝润科技有限公司 | 一种下游角变化的圆弧均温环路热管 |
| CN112833692B (zh) * | 2021-01-08 | 2022-05-24 | 苏州好嗨哟智能科技有限公司 | 一种弧度变化的直板均温环路热管 |
| CN112833690B (zh) * | 2021-01-08 | 2022-05-27 | 东莞市立敏达电子科技有限公司 | 一种下游角变化的圆弧均温环路热管 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003302180A (ja) | 自励振動型ヒートパイプ | |
| US10184729B2 (en) | Heat pipe | |
| US6981322B2 (en) | Cooling apparatus having low profile extrusion and method of manufacture therefor | |
| JP2009068787A (ja) | 薄型ヒートパイプおよびその製造方法 | |
| JP2011043320A (ja) | 扁平型ヒートパイプおよびその製造方法 | |
| JP2007120787A (ja) | 内面溝付伝熱管 | |
| JP2004198096A (ja) | 優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプおよびそれを用いた冷却装置 | |
| TW201930811A (zh) | 熱管 | |
| JP4084174B2 (ja) | 熱交換器 | |
| JP4389565B2 (ja) | 沸騰用伝熱管及びその製造方法 | |
| JP2008164245A (ja) | 熱交換器 | |
| JP2007271123A (ja) | 内面溝付伝熱管 | |
| JP2010256000A (ja) | ヒートパイプ用内面溝付管及びヒートパイプ | |
| WO2002080270A1 (en) | Cooling apparatus having low profile extrusion | |
| JP5567059B2 (ja) | 薄型ヒートパイプ | |
| JP2005291599A (ja) | ヒートパイプ用内面溝付管およびヒートパイプ | |
| CN101251352B (zh) | 一种小型肋片热交换管及其制造方法 | |
| JP2000074579A (ja) | 扁平ヒートパイプとその製造方法 | |
| JP2003302179A (ja) | 自励振動型ヒートパイプ | |
| JP2009243864A (ja) | ヒートパイプ用内面溝付管及びヒートパイプ | |
| JP2000074581A (ja) | 扁平ヒートパイプとその製造方法 | |
| US20020074114A1 (en) | Finned heat exchange tube and process for forming same | |
| JP2009024996A (ja) | ヒートパイプの製造方 | |
| CN219776443U (zh) | 热管 | |
| JPH04260793A (ja) | 内面溝付伝熱管 |