JP2019190812A - 同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプを提供する。【解決手段】同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプは蒸発チャンバー、還流管、連結キャップおよび還流管の外部に配置された放熱部材を備える。蒸発チャンバーはハウジングと、ハウジング内に配置された毛細管材および作動液と、ハウジングと毛細管材との間に形成された蒸発空間とを有する。還流管は接続端および嵌合端を有する。還流管の接続端はハウジングに接続されて還流管とハウジング内の空間を繋げる。還流管は内部の少なくとも一つのスペーサーによって少なくとも一つの気流流路および液流流路に仕切られる。連結キャップは還流管の嵌合端に嵌合され、還流管内の少なくとも一つのスペーサーに間隔を置いて流動部位を形成し、流動部位によって還流管内の少なくとも一つの気流流路および液流流路を繋げる。【選択図】図２

Description

本発明は、放熱装置に関し、詳しくは同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた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、二つの管路に分割され、一つの管路が蒸発部位となり、別の一つの管路が冷却部位となる。二つの管路の開口部は密封キャップに嵌合され、相対する側の管壁が平坦な壁面に形成され、相互に密着する。密封キャップは密封端部および嵌合端部を有する。嵌合端部はスリーブの形である。二つの管路を組み合わせる際、密封キャップはスリーブの形で二つの管路を連結することができる。
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、中空パイプは二つの管路を有し、一つの管路が蒸発部位となり、別の一つの管路が冷却部位となる。密封キャップは密封端部および嵌合端部を有する。嵌合端部はスリーブの形である。二つの管路を組み合わせる際、スリーブの形の嵌合端部と二つの管路の開口部との間の隙間を充填剤で埋める。
特許文献１および特許文献２において、蒸発部位となる管路および冷却部位となる管路は同じ大直径の管体であるが、冷却した液体を容易に流動させるように設計されなかったため、液体状態で流動する作動液は蒸発チャンバーに還流することが順調でなく、循環速度が遅く、放熱効率に影響を与える。一方、密封キャップと管体は組み合わせにくいため、管体の形を変えるか、再び隙間に填充剤を充填することが必要であれば、製造コストが増加する。

ＣＮ１０６０５２４４８Ａ号公報 ＣＮ１０６０５２４４９Ａ号公報

本発明は、同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプを提供することを主な目的とする。
同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプは少なくとも一つのスペーサーで還流管を仕切って構成した少なくとも一つの気流流路および液流流路と、連結キャップとを組み合わせて流動部位を形成し、同じ還流管内に位置する少なくとも一つの気流流路および液流通路を繋げることによって液体作動液に液体弾を生成させ、圧力差によって液体弾を前進させるため、液体作動液を蒸発チャンバーまで順調に還流させ、放熱効率を向上させることができる。

上述した課題を解決するため、同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプは蒸発チャンバー、還流管、放熱部材および連結キャップを備える。
蒸発チャンバーはハウジング、ハウジング内に配置された毛細管材およびハウジング内に注入された作動液を有する。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気空間を形成する。還流管は一端が接続端となり、別の一端が嵌合端となる。還流管の接続端はハウジングに接続されて還流管とハウジング内の空間を繋げる。還流管は内部の少なくとも一つのスペーサーによって二つ以上の流路に分割される。二つ以上の流路は還流管内に相互に連絡しない少なくとも一つの気流流路および液流流路と定義される。放熱部材は還流管の嵌合端に隣接するように還流管の外部に配置される。連結キャップは還流管の嵌合端に被さり、還流管内の少なくとも一つのスペーサーに間隔を置いて流動部位を形成し、流動部位によって還流管内の少なくとも一つの気流流路および液流流路を繋げる。

上述したとおり、本発明は少なくとも一つのスペーサーで還流管を仕切って構成した少なくとも一つの気流流路および液流流路によって液体作動液に液体弾を生成させ、圧力差によって液体弾を前進させるため、液体作動液を蒸発チャンバーまで順調に還流させ、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。 図１に放熱部材を加えた状態を示す正面図である。 図１に基づいた断面図である。 図１中の還流管の構造を示す断面図である。 本発明の第２実施形態を示す分解斜視図である。 図６に基づいた断面図である。 図６中の還流管の構造を示す断面図である。 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実施形態を示す断面図である。 本発明の第４実施形態を示す分解斜視図である。 本発明の第４実施形態を示す断面図である。

以下、本発明による同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた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）
本発明の第１実施形態において、同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ１０は蒸発チャンバー１１、還流管１５、連結キャップ１９および放熱部材１００から構成される。本明細書は二つの還流管を配置する例について説明を進める。

図１から図５に示したのは第１実施形態による同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ１０である。

蒸発チャンバー１１は、ハウジング１１１、ハウジング１１１内に配置された毛細管材１２およびハウジング１１１内に注入された作動液１３を有する。毛細管材１２はハウジング１１１に充満せず、ハウジング１１１との間に蒸気空間１４を形成する。
ハウジング１１１は蓋１１１１および格納ケース１１１２からなる。毛細管材１２は格納ケース１１１２内に格納される。蓋１１１１は格納ケース１１１２に被さる。格納ケース１１１２は周りに形成された四つの側壁と、側壁に形成された穿孔１１１３とを有する。穿孔１１１３および蒸発空間１４は相互に繋がるように同じ側に位置する。還流管１５は格納ケース１１１２の穿孔１１１３に差し込まれる。

本実施形態において、毛細管材１２は銅粉末の焼結によって成形され、複数の流路１２１を有する。複数の流路１２１の開口部１２２は蒸発空間１４に繋がる。毛細管材はさらに複数の流路１２１の開口部１２２と同じ側から外側の所定距離まで伸びていく延長部１２３を有する。

本実施形態において、作動液１３は純水からなり、蒸発チャンバー１１に注入され、毛細管材１２に吸着し、かつ還流管１５の一部分に存在する。

還流管１５は、一端が接続端１５１となり、別の一端が嵌合端１５２となる。接続端１５１はハウジング１１１の穿孔１１１３に差し込まれてハウジング１１１内の空間に繋がる。還流管１５は内部にスペーサー１６を有する。本実施形態において、スペーサー１６は板状を呈し、還流管１５を気流流路１７および液流流路１８に仕切る。気流流路１７および液流流路１８は還流管１５内に相互に連絡しない。スペーサー１６を製作する際、スペーサー１６および還流管１５は一体成型されてもよい。
毛細管材１２の延長部１２３は還流管１５の液流流路１８の形に対応するように配置される。本実施形態において、還流管１５の液流流路１８は半円形を呈する。毛細管材１２の延長部１２３は還流管１５の液流流路１８内の所定長さまで入り込んで蒸発チャンバー１４と液流流路１８の間の流路を遮断し、図５に示すように気体作動液が液流流路１８へ流入することを抑制することが目的である。延長部１２３は上述に限定されず、本発明に必須な部材でないため、配置されなくてもよい。

連結キャップ１９は、内側に凹状部１９１を有する。凹状部１９１は階段状の穴を呈し、開口端部１９１１、末端部１９１２および環状ストッパー１９１３を有する。開口端部１９１１の内径は末端部１９１２の内径より大きい。環状ストッパー１９１３は開口端部１９１１と末端部１９１２との間に形成される。
還流管１５の嵌合端１５２が凹状部１９１の開口端部１９１１に差し込まれる際、還流管１５の嵌合端１５２は連結キャップ１９の凹状部１９１の末端部１９１２に接触せず、環状ストッパー１９１３に当接して固定されるため、還流管１５の嵌合端１５２と連結キャップ１９の凹状部１９１の末端部１９１２との間には流動部位１９２が形成される。連結キャップ１９が還流管１５の嵌合端１５２に被さる際、還流管１５内の気流流路１７および液流流路１８は流動部位１９２によって繋がる。

放熱部材１００は、還流管１５の嵌合端１５２に隣接するように還流管１５の外部に配置される。本実施形態において、放熱部材１００は複数のフィンから構成される。

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１０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１２へ拡散させる。作動液１３の大部分は液体状態で毛細管材１２内に保存される。熱エネルギーが毛細管材１２に伝導する際、毛細管材１２は昇温し、毛細管材１２内の液体作動液１３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１３を生成する。
気体作動液１３は毛細管材１２の複数の流路１２１の開口部１２２から蒸発空間１４に流入し、集結した後、還流管１５の気流流路１７を流動し、連結キャップ１９の方向に前進し、連結キャップ１９に流入する。続いて還流管１５の嵌合端１５２に隣接するように還流管１５の外部に配置される放熱部材１００は気体作動液１３の熱エネルギーを吸収し、同時に空気中に拡散させる。このとき気体作動液１３は放熱部材１００の冷却作用によって水滴状の液体作動液１３を凝結させる。図４に示すように、凝集した水滴状の液体作動液１３が多くなると液体弾１３１を生成する。圧力差によって液体弾１３１を前進させれば、液体作動液１３は蒸発チャンバー１１に還流し易くなり、かつ蒸発チャンバー１１まで順調に還流して放熱効率を向上させることができる。このような循環作用により電子装置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。

（第２実施形態）
図６から図８に示したのは第２実施形態による同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ２０である。第１実施形態との違いは下記のとおりである。

第２実施形態において、還流管２５は内部に三つのスペーサー２６を有する。三つのスペーサー２６は断面が人字型であり、還流管２５を二つの気流流路２７および一つの液流流路２８に仕切る。二つの気流流路２７および一つの液流流路２８は還流管２５内に相互に連絡しない。三つのスペーサー２６を製作する際、三つのスペーサー２６および還流管２５は一体成型されてもよい。

第２実施形態において、毛細管材２２は還流管２５の液流流路２８に対応する延長部２２３を有する。図８に示すように、延長部２２３は扇形を呈し、液流流路２８内の所定長さまで入り込んで蒸発チャンバー２４と液流流路２８の間の流路を遮断し、気体作動液が液流流路２８へ流入することを抑制することができる。延長部２２３は上述に限定されず、本発明に必要な部材でないため、配置されなくてもよい。

上述したとおり、還流管２５は三つのスペーサー２６によって二つの気流流路２７および一つの液流流路２８に仕切られ、気流流路２８内の液体作動液１３に液体弾１３１を生成させ、圧力差によって液体弾１３１を前進させることができるため、液体作動液１３は蒸発チャンバー２１に順調に還流し、放熱効率を向上させることができる。

第２実施形態のほかの構造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、詳細な説明を省略する。

（第３実施形態）
図９および図１０に示したのは第３実施形態による同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ３０である。第１実施形態との違いは下記のとおりである。

第３実施形態において、スペーサー３６は板状を呈し、還流管３５を気流流路３７および液流流路３８に仕切り、長さが還流管３５の長さより小さい。還流管３５の接続端３５１と嵌合端３５２とが繋がれば嵌合端３５２の端部から奥へ凹む空間３５３が形成される。
連結キャップ３９は直径の比較的大きい円形底部３９１、直径の比較的小さい円形頂部３９２および底部３９１と頂部３９２との間に形成された環状ストッパー３９３を有する。連結キャップ３９は頂部３９２が嵌合端３５２の奥に入り込む空間３５３内に嵌まり込み、頂部３９２から嵌合端３５２の奥に入り込む空間３５３までの範囲が流動部位３９４となる。還流管３５の嵌合端３５２は連結キャップ３９の環状ストッパー３９３に当接して固定される。

第３実施形態において、毛細管材３２は格納ケース３１１２内に格納され、複数の流路３２１を有するが、延長部は配置されない。複数の流路３２１の開口部３２２は蒸発空間３４に繋がる。

第３実施形態のほかの構造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、詳細な説明を省略する。

（第４実施形態）
図１１および図１２に示したのは第４実施形態による同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ４０である。第１実施形態との違いは下記のとおりである。

第４実施形態において、還流管４５は内部に三つのスペーサー４６を有する。三つのスペーサー４６は断面が人字型であり、還流管４５を二つの気流流路４７および一つの液流流路４８に仕切り、長さが還流管４５の長さより小さい。還流管４５は嵌合端４５２の端部から奥に凹む空間４５３を有する。
連結キャップ４９は直径の比較的大きい円形底部４９１、直径の比較的小さい円形頂部４９２および底部４９１と頂部４９２との間に形成された環状ストッパー４９３を有する。連結キャップ４９は頂部４９２が嵌合端４５２の端部から奥に凹む空間４５３内に嵌まり込み、頂部４９２から嵌合端４５２の端部から奥に凹む空間４５３までの範囲が流動部位４９４となる。還流管４５の嵌合端４５２は連結キャップ４９の環状ストッパー４９３に当接して固定される。

第４実施形態において、毛細管材４２は格納ケース４１１２内に格納され、複数の流路４２１を有するが、延長部は配置されない。複数の流路４２１の開口部４２２は蒸発空間４４に繋がる。

第４実施形態のほかの構造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、詳細な説明を省略する。

上述したとおり、本発明は還流管１５にスペーサー１６を配置し、還流管１５を気流流路１７および液流流路１８に仕切り、還流管１５の端部に連結キャップ１９を嵌め込むことによって気流流路１７および液流流路１８を繋げる流動部位１９２を構成する。
従来の技術に対し、本発明は連結キャップ１９の構造が簡単であり、管体の形を変える必要がないため、製造コストを削減することができる。

１０、２０、３０、４０ 還流ヒートパイプ
１１、２１ 蒸発チャンバー
１１１ ハウジング
１１１１ 蓋
１１１２、３１１２、４１１２ 格納ケース
１１１３ 穿孔
１２、２２、３２、４２ 毛細管材
１２１、３２１、４２１ 流路
１２２、３２２、４２２ 開口部
１２３、２２３、 延長部
１３ 作動液
１３１ 液体弾
１４、２４、３４、４４ 蒸発空間
１５、２５、３５、４５ 還流管
１５１、３５１ 接続端
１５２、３５２、４５２ 嵌合端
１６、２６、３６、４６ スペーサー
１７、２７、３７、４７ 気流流路
１８、２８、３８、４８ 液流流路
１９、２９、３９、４９ 連結キャップ
１９１ 凹状部
１９１１ 開口端部
１９１２ 末端部
１９１３、３９３、４９３ 環状ストッパー
１９２、２９２、３９４、４９４ 流動部位
３５３、４５３ 空間
３９１、４９１ 底部
３９２、４９２ 頂部
１００ 放熱部材

Claims (5)

1. 蒸発チャンバー、還流管、放熱部材および連結キャップを備え、
   前記蒸発チャンバーは、ハウジング、前記ハウジング内に配置された毛細管材および前記ハウジング内に注入された作動液を有し、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気空間を形成し、
   前記還流管は一端が接続端となり、別の一端が嵌合端となり、前記還流管の前記接続端は前記ハウジングに接続されて前記還流管と前記ハウジング内の空間を繋げ、
   前記還流管は、内部に少なくとも一つのスペーサーを有し、少なくとも一つの前記スペーサーは前記還流管を二つ以上の流路に仕切り、二つ以上の前記流路は前記還流管内に相互に連絡しない少なくとも一つの気流流路および液流流路と定義され、
   前記放熱部材は、前記還流管の前記嵌合端に隣接するように前記還流管の外部に配置され、
   前記連結キャップは、前記還流管の前記嵌合端に嵌合され、前記還流管内の少なくとも一つの前記スペーサーに間隔を置いて流動部位を形成し、前記流動部位によって前記還流管内の少なくとも一つの前記気流流路および前記液流流路を繋げることを特徴とする、
   同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ。
2. 前記連結キャップは、内側に凹状部を有し、前記凹状部は階段状の穴を呈し、口径の比較的大きい開口端部と、口径の比較的小さい末端部と、前記開口端部と前記末端部との間に形成された環状ストッパーを有し、前記還流管の前記嵌合端は前記凹状部の前記開口端部に差し込まれて前記環状ストッパーに当接し、前記流動部位は前記還流管の前記嵌合端と前記連結キャップの前記凹状部の前記末端部との間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ。
3. 少なくとも一つの前記スペーサーは長さが前記還流管の長さより小さく、前記還流管の前記接続端と前記嵌合端が繋がると前記嵌合端の端部から奥に凹む空間が形成され、前記連結キャップは直径の比較的大きい円形底部、直径の比較的小さい円形頂部および前記底部と前記頂部との間に形成された環状ストッパーを有し、前記連結キャップは前記頂部が前記嵌合端の端部から奥に凹む前記空間内に嵌まり込み、前記頂部から前記嵌合端の端部から奥に凹む前記空間までの範囲が前記流動部位となり、前記還流管の前記嵌合端は前記連結キャップの前記環状ストッパーに当接して固定されることを特徴とする請求項１に記載の同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ。
4. 前記スペーサーは数が複数であり、断面が人字型であり、前記還流管を二つの前記気流流路および一つの前記液流流路に仕切ることを特徴とする請求項１に記載の同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ。
5. 前記毛細管材は前記還流管の前記液流流路に対応する延長部を有し、前記延長部は前記液流流路内の所定長さに入り込むことを特徴とする請求項１に記載の同じ管路が気流流路および液流流路に仕切られた還流ヒートパイプ。

Images