JP2019190811A

JP2019190811A - 口径の異なる還流ヒートパイプ

Info

Publication number: JP2019190811A
Application number: JP2018108491A
Authority: JP
Inventors: 曾惓祺; Quan Qi Ceng; 莊岳龍; Yue Long Zhuang; 呉小龍; xiao long Wu
Original assignee: Tai Sol Electronics Co Ltd
Current assignee: Tai Sol Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2019-10-31
Also published as: US20190331431A1; TW201945680A

Abstract

【課題】口径の異なる還流ヒートパイプを提供する。【解決手段】口径の異なる還流ヒートパイプは蒸発チャンバー、冷却部材、気流管部および液流管部を備える。蒸発チャンバーはハウジングおよびハウジング内に配置された毛細管材を有する。毛細管材はハウジングに充満せず、ハウジングとの間に蒸発空間を形成する。冷却部材は外部に放熱部材を有し、内部に流体流路を有する。流体流路は一端が気体接続端部になり、別の一端が液体接続端部になる。気体接続端部の内径は液体接続端部の内径より大きい。気流管部は一端がハウジングに連結されて蒸発空間に繋がり、別の一端が冷却部材の気体接続端部に連結されて流体流路に繋がる。液流管部は一端がハウジングに連結されてハウジングの内部に繋がり、別の一端が冷却部材の液体接続端部に連結されて流体流路に繋がる。液流管部の内径は気流管部の内径より小さい。上述した手段により、作動液は蒸発チャンバーに迅速に還流し、放熱効果を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、放熱装置に関し、口径の異なる還流ヒートパイプに関するものである。

特許文献１により掲示された還流ヒートパイプにおいて、中空パイプは折り曲げられ、蒸発部位になる管路および冷却部位になる管路に分割される。二つの管路は開口部および相互に対応する側の管壁が平坦な壁面に形成される。密封キャップは密封端部および嵌合端部を有する。嵌合端部は嵌合口部を有する。二つの管路を組み合わせる際、二つの管路の開口部を相互に密着させる。
特許文献２により掲示された還流ヒートパイプにおいて、中空パイプは蒸発部位になる管路および冷却部位になる管路を有する。密封キャップは二つの管路の開口部に嵌合され、密封端部および嵌合端部を有する。嵌合端部は嵌合口部となる。二つの管路を組み合わせる際、二つの管路の開口部と嵌合口部との間の隙間に接着剤を充填する。
特許文献３により掲示された還流ヒートパイプにおいて、中空パイプは蒸発部位になる管路および冷却部位になる管路を有する。密封キャップは二つの管路の開口部に嵌合され、密封端部および嵌合端部を有する。嵌合端部は二つの嵌合口部を有する。二つの管路の開口部は二つの嵌合口部に別々に差し込まれる。
特許文献１、特許文献２および特許文献３において、蒸気流路および流体流路は大直径の管体からなるが、流体を容易に流動させるように設計されていないため、液体状態で流動する作動液が蒸気流路に還流する流れが順調でなく、循環速度が遅くなり、放熱効率に影響を与える。

ＣＮ１０６０５２４４８Ａ号公報ＣＮ１０６０５２４４９Ａ号公報ＣＮ１０６０９１７６１Ａ号公報

本発明は、液流管部の口径を気流管部の口径より小さくすることによって液体弾を生成する効果を生じ、液体作動液を蒸発チャンバーに順調に還流させ、放熱効率を向上させる還流ヒートパイプを提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するための、口径の異なる還流ヒートパイプは蒸発チャンバー、冷却部材、気流管部および液流管部を備える。
蒸発チャンバーはハウジングおよびハウジング内に配置された毛細管材を有する。毛細管材はハウジングに充満せず、ハウジングとの間に蒸発空間を形成する。冷却部材は外部に放熱部材を有し、内部に流体流路を有する。流体流路は一端が気体接続端部になり、別の一端が液体接続端部になる。気体接続端部の内径は液体接続端部の内径より大きい。気流管部は一端がハウジングに連結されて蒸発空間に繋がり、別の一端が冷却部材の気体接続端部に連結されて流体流路に繋がる。液流管部は一端がハウジングに連結されてハウジングの内部に繋がり、別の一端が冷却部材の液体接続端部に連結されて流体流路に繋がる。液流管部の内径は気流管部の内径より小さい。

上述したとおり、本発明は液流管部の口径が気流管部の口径より小さいことで液体弾を生成する効果を生じるため、液体作動液は毛管力がない状態で圧力差によって液体弾を前進させる形で蒸発チャンバーに順調に還流し、放熱効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態を示す斜視図である。本発明の第１実施形態を示す分解斜視図である。本発明の第１実施形態において放熱部材を加えた状態を示す横断面である。本発明の第２実施形態を示す斜視図である。本発明の第２実施形態において放熱部材を加えた状態を示す横断面である。本発明の第３実施形態を示す斜視図である。本発明の第３実施形態を示す分解斜視図である。本発明の第３実施形態を示す横断面である。

以下、本発明による口径の異なる還流ヒートパイプを図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１から図３に示すように、本発明の第１実施形態よる口径の異なる還流ヒートパイプ１０は、蒸発チャンバー１１、冷却部材２１、気流管部３１、液流管部４１および作動液５１から構成される。

蒸発チャンバー１１は、ハウジング１２およびハウジング１２内に配置された毛細管材１３を有する。毛細管材１３はハウジング１２に充満せず、ハウジング１２との間に蒸発空間１２５を形成する。ハウジング１２は蓋１２１および格納ケース１２２からなる。毛細管材１３は格納ケース１２２内に格納される。蓋１２１は格納ケース１２２に被さる。
格納ケース１２２は周りに形成された四つの側壁、側壁に形成された第一孔１２３および第二孔１２４を有する。第一孔１２３、第二孔１２４および蒸発空間１２５は格納ケース１２２の同じ側に位置する。第一孔１２３の孔径は第二孔１２４の孔径より大きい。第一孔１２３は蒸発空間１２５に繋がる。気流管部３１は一端が格納ケース１２２の第一孔１２３に差し込まれることによってハウジング１２に連結される。
液流管部４１は一端が格納ケース１２２の第二孔１２４に差し込まれることによってハウジング１２に連結される。毛細管材１３は複数の流路１３１を有する。複数の流路１３１の開口部１３２は蒸発空間１２５に繋がる。本実施形態において、毛細管材１３は銅粉末の焼結によって成形される。

冷却部材２１は、内部が中空のＵ字型パイプから構成され、外部に放熱部材１００を有し、内部に流体流路２１１を有する。流体流路２１１はＵ字型パイプの両端を貫通し、一端が気体接続端部２１２になり、別の一端が液体接続端部２１３になる。
気体接続端部２１２の内径はハウジング１２の第一孔１２３の孔径に対応し、液体接続端部２１３の内径より大きい。液体接続端部２１３の内径はウジング１２の第二孔１２４の孔径に対応する。放熱部材１００は複数のフィンから構成され、Ｕ字型パイプの周りに沿って配置されてもよい。

気流管部３１は中空パイプからなり、本明細書において所定長さの曲線パイプであり、口径がハウジング１２の第一孔１２３および冷却部材２１の気体接続端部２１２の内径に対応する。気流管部３１は一端がハウジング１２の第一孔１２３に差し込まれて蒸発空間１２５に繋がり、別の一端が冷却部材２１の気体接続端部２１２に連結されて流体流路２１１に繋がる。

液流管部４１は中空パイプからなり、本明細書において気流管部３１に対応する所定長さの曲線パイプであり、口径がハウジング１２の第二孔１２４および冷却部材２１の液体接続端部２１３の内径に対応する。液流管部４１の内径は気流管部３１の内径より小さい。
図３に示すように、液流管部４１は一端がハウジング１２の第二孔１２４に差し込まれてハウジング１２の内部に繋がり、別の一端が冷却部材２１の液体接続端部２１３に連結されて流体流路２１１に繋がる。

作動液５１は、蒸発チャンバー１１に注入される。本実施形態において、作動液５１は純水からなり、毛細管材１３に吸着し、かつ還流ヒートパイプ１０の一部分に存在する。

以上は本発明の第１実施形態の構造についての説明である。続いて本発明の第１実施形態の作動状態について説明を進める。

還流ヒートパイプが作動する際、電子装置などの発熱源（図中未表示）は蒸発チャンバー１１の上に配置され、暫く稼働した後、熱エネルギーを生じ、熱伝導方式によって蒸発チャンバー１１に伝導させ、同時に毛細管材１３へ拡散させる。作動液５１の大部分は液体状態で毛細管材１３内に保存される。熱エネルギーが毛細管材１３に伝導する際、毛細管材１３は昇温し、毛細管材１３内の液体作動液に熱エネルギーを十分に吸収させ、蒸発反応を起こして気体作動液を生成する。
気体作動液は毛細管材１３の複数の流路１３１の開口部１３２から蒸発空間１２５に流入し、集結した後、気流管部３１を流動し、冷却部材２１の方向に前進し、気体接続端部２１２から冷却部材２１に流入する。冷却部材２１の外部の放熱部材１００は冷却部材２１を流動する気体作動液の熱エネルギーを空気中に拡散させるため、気体作動液は冷却し、水滴状の液体作動液を凝結させて冷却部材２１の管壁に付着させる。冷却して凝集した液体作動液が多ければ水滴状の液体作動液が大きくなる。冷却部材２１の液体接続端部２１３の孔径が比較的小さいため、水滴状の液体作動液は迅速に液体接続端部２１３に充満して液流管部４１に流入し、液流管部４１の断面に充満する液体弾５１１を生成する。続いて、液流管部４１の口径が比較的小さいため、液体弾５１１は毛管力がない状態で気流管部３１および液流管部４１内の圧力差によって前進し、かつ液流管部４１を容易かつ迅速に流動することができる。
一方、気体作動液は気流管部３１から冷却部材２１に持続的に流れ込んで液体弾５１１を前進させる力を生じ、続いて蒸発チャンバー１１に還流し、再び毛細管材１３に吸着する。このような循環作用により発熱源の熱エネルギーを持続的に誘導し、良好な放熱効果を達成することができる。

上述したとおり、本発明は液流管部４１の口径が気流管部３１より小さく、気流管部３１および液流管部４１を連結する冷却部材２１の液体接続端部２１３の孔径が気体接続端部２１２より小さいため、図３に示すように、断面積の小さい液流管部４１の中に液体弾５１１を生成できるだけでなく、毛管力がない状態で気流管部３１および液流管部４１内の圧力差によって液体弾５１１を前進させる方式で液体作動液を蒸発チャンバー１１に順調かつ迅速に還流させることができる。

（第２実施形態）
図４および図５は本発明の第２実施形態による還流ヒートパイプ１０’を示す斜視図および横断面図である。第１実施形態との違いは次のとおりである。

第２実施形態において、第一孔１２３’および蒸発空間１２５’は格納ケース１２２’の同じ側に位置する。第一孔１２３’および第二孔１２４’は格納ケース１２２’の異なる側に位置する。第一孔１２３’は蒸発空間１２５’に繋がり、孔径が第二孔１２４’より大きい。気流管部３１’は一端が格納ケース１２２’の第一孔１２３’に差し込まれることによってハウジング１２’に連結される。
液流管部４１’は一端が格納ケース１２２’の第二孔１２４’に差し込まれることによってハウジング１２’に連結される。冷却部材２１’は中空パイプからなる。流体流路２１１’は中空パイプの内部に位置し、中空パイプの両端を別々に貫通する気体接続端部２１２’および液体接続端部２１３’を有する。気体接続端部２１２’の内径は液体接続端部２１３’の内径より大きい。放熱部材１００’は中空パイプの周りに配列する複数のフィンから構成される。

第１実施形態と同様に、液流管部４１’は口径が気流管部３１’より小さいため、図５に示すように、液体作動液は液体弾５１１’を生成し、毛管力がない状態で気流管部３１’および液流管部４１’内の圧力差によって液体弾５１１’を前進させ、液流管部４１’内の液体弾５１１’を順調に流動させることができる。従って、第２実施形態は第１実施形態と同様に液体作動液を蒸発チャンバー１１’に順調かつ迅速に還流させる効果を有する。

第２実施形態のほかのステップおよび達成できる効果は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。

（第３実施形態）
図６から図８は本発明の第３実施形態による還流ヒートパイプ１０’を示す斜視図、分解斜視図および横断面図である。第１実施形態との違いは次のとおりである。

第３実施形態において、冷却部材２１”は矩形ブロックを呈し、内部に流体流路２１１”になる管路を有する。管路は一端が気体接続端部２１２”になり、別の一端が液体接続端部２１３”になる。気体接続端部２１２”および液体接続端部２１３”は矩形ブロックに突出する。
気体接続端部２１２”の内径は気流管部３１”の口径に対応し、かつ液体接続端部２１３”の内径より大きい。気流管部３１”は一端が気体接続端部２１２”に差し込まれて流体流路２１１”に繋がる。液体接続端部２１３”の内径は液流管部４１”の口径に対応する。液流管部４１”は一端が液体接続端部２１３”に差し込まれて流体流路２１１”に繋がる。放熱部材（図中未表示）は複数のフィンから構成され、直接矩形ブロックに配置される。

第３実施形態において、液流管部４１”は口径が気流管部３１”より小さい。気流管部３１”および液流管部４１”を連結する冷却部材２１”の流体流路２１１”は液体接続端部２１３”に位置する孔径が比較的小さく、気体接続端部２１２”に位置する孔径が比較的大きいため、図８に示すように、液体作動液は液体弾５１１”を生成し、毛管力がない状態で気流管部３１”および液流管部４１”内の圧力差によって液体弾５１１”を前進させ、液流管部４１”内の液体弾５１１”を順調に流動させることができる。従って、第３実施形態は同様に液体作動液を蒸発チャンバー１１”に順調かつ迅速に還流させ、還流ヒートパイプの放熱効果を向上させることができる。

第３実施形態において、第一孔１２３”および第二孔１２４”は格納ケース１２２”の同じ側に位置する。気流管部３１”および液流管部４１”は格納ケース１２２”の同じ側に配置される。気流管部３１”は冷却部材２１”の気体接続端部２１２”に差し込まれて流体流路２１１”に繋がる。
液流管部４１”は冷却部材２１”の液体接続端部２１３”に差し込まれて流体流路２１１”に繋がる。一方、第一孔１２３”および第二孔１２４”は上述に限らず、格納ケース１２２”の異なる側に位置してもよい。気流管部３１”および液流管部４１”は上述に限らず、格納ケース１２２”の異なる側に配置されてよい。それに対し、冷却部材２１”の流体流路２１１”は両端が矩形ブロックの両側を貫通する。気流管部３１”および液流管部４１”は流体流路２１１”の両端に位置する気体接続端部２１２”および液体接続端部２１３”に別々に差し込まれる。上述したとおり、第３実施形態は第２実施形態と同様に還流ヒートパイプの放熱効果を向上させる効果を有する。

第３実施形態のほかのステップおよび達成できる効果は第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。

１０、１０’、１０” 還流ヒートパイプ
１１、１１’、１１” 蒸発チャンバー
１２、１２’ ハウジング
１２１蓋
１２２、１２２’、１２２” 格納ケース
１２３、１２３’、１２３” 第一孔
１２４、１２４’、１２４” 第二孔
１２５、１２５’ 蒸発空間
１３毛細管材
１３１流路
１３２開口部
２１、２１’、２１” 冷却部材
２１１、２１１’、２１１” 流体流路
２１２、２１２’、２１２” 気体接続端部
２１３、２１３’、２１３” 液体接続端部
３１、３１’、３１” 気流管部
４１、４１’、４１” 液流管部
５１作動液
５１１、５１１’、５１１” 液体弾
１００、１００’ 放熱部材

Claims

蒸発チャンバー、冷却部材、気流管部および液流管部を備え、
前記蒸発チャンバーは、ハウジングおよび前記ハウジング内に配置された毛細管材を有し、前記毛細管材は前記ハウジングに充満せず、前記ハウジングとの間に蒸発空間を形成し、
前記冷却部材は、外部に放熱部材を有し、内部に流体流路を有し、前記流体流路は一端が気体接続端部になり、別の一端が液体接続端部になり、前記気体接続端部の内径は前記液体接続端部の内径より大きく、
前記気流管部は、一端が前記ハウジングに連結されて前記蒸発空間に繋がり、別の一端が前記冷却部材の前記気体接続端部に連結されて前記流体流路に繋がり、
前記液流管部は、一端が前記ハウジングに連結されて前記ハウジングの内部に繋がり、別の一端が前記冷却部材の前記液体接続端部に連結されて前記流体流路に繋がり、
前記液流管部の内径は前記気流管部の内径より小さいことを特徴とする、
口径の異なる還流ヒートパイプ。
前記ハウジングは、蓋および格納ケースからなり、前記毛細管材は前記格納ケース内に格納され、前記蓋は前記格納ケースを覆い、前記格納ケースは周りに形成された四つの側壁、一つの前記側壁に形成された第一孔および第二孔を有し、前記第一孔、前記第二孔および前記蒸発空間は前記格納ケースの同じ側に位置し、前記第一孔は前記蒸発空間に繋がり、孔径が前記第二孔の孔径より大きく、前記気流管部は一端が前記第一孔に差し込まれることによって前記ハウジングに連結され、前記液流管部は一端が前記第二孔に差し込まれることによって前記ハウジングに連結されることを特徴とする請求項１に記載の口径の異なる還流ヒートパイプ。
前記冷却部材は、内部が中空のＵ字型パイプから構成され、前記流体流路は前記Ｕ字型パイプの内部に位置し、前記Ｕ字型パイプの両端を貫通し、前記Ｕ字型パイプは一端が前記気体接続端部になり、別の一端が前記液体接続端部になり、前記気体接続端部の内径は前記液体接続端部の内径より大きいことを特徴とする請求項２に記載の口径の異なる還流ヒートパイプ。
前記ハウジングは、蓋および格納ケースからなり、前記毛細管材は前記格納ケース内に格納され、前記蓋は前記格納ケースを覆い、前記格納ケースは周りに形成された四つの側壁、側壁に形成された第一孔および第二孔を有し、前記第一孔および前記蒸発空間は前記格納ケースの同じ側に位置し、前記第一孔および前記第二孔は前記格納ケースの異なる側に位置し、前記第一孔は前記蒸発空間に繋がり、孔径が前記第二孔の孔径より大きく、前記気流管部は一端が前記第一孔に差し込まれることによって前記ハウジングに連結され、前記液流管部は一端が前記第二孔に差し込まれることによって前記ハウジングに連結されることを特徴とする請求項１に記載の口径の異なる還流ヒートパイプ。
前記冷却部材は、中空パイプから構成され、前記流体流路は前記中空パイプの内部に位置し、前記中空パイプの両端を貫通し、前記中空パイプは一端が前記気体接続端部になり、別の一端が前記液体接続端部になり、前記気体接続端部の内径は前記液体接続端部の内径より大きいことを特徴とする請求項４に記載の口径の異なる還流ヒートパイプ。
前記冷却部材は矩形ブロックからなり、内部に前記流体流路になる管路を有し、前記管路は一端が前記矩形ブロックの外側に突出して前記気体接続端部になり、別の一端が前記矩形ブロックの外側に突出して前記液体接続端部になり、前記気体接続端部の内径は前記液体接続端部の内径より大きいことを特徴とする請求項２に記載の口径の異なる還流ヒートパイプ。
前記毛細管材は、銅粉末の焼結によって成形され、複数の流路を有し、複数の前記流路は開口部が前記蒸発空間に繋がることを特徴とする請求項１に記載の口径の異なる還流ヒートパイプ。