(57)【要約】【課題】容易に製造されることができ、各種のヒートパイプに広く用いられることができるウィック構造を備えた向上したヒートパイプを提供する。【解決手段】ヒートパイプの中に用いられ、コイル状ワイヤーによってヒートパイプのパイプ本体の内壁に形成される。コイル状ワイヤーは、内壁に貼り付けられ、複数の溝を形成し、支持フレームの回りにワイヤーを巻くことによって得られ、支持フレームの形状は、ヒートパイプの形状に対応し、且つ、その大きさは、ちょうどヒートパイプの中に入る大きさである。【選択図】図２Ａ
2006145196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプに用いられ、コイル状ワイヤーによって前記ヒートパイプのパイプ本体の内壁に形成されることを特徴とするウィック構造。
【請求項２】
前記コイル状ワイヤーは、前記ヒートパイプのパイプ本体の内壁に貼り付けられる請求項１に記載のウィック構造。
【請求項３】
前記コイル状ワイヤーは、前記内壁に貼り付けられ、複数の溝を形成する請求項１に記載のウィック構造。
【請求項４】
前記コイル状ワイヤーは、支持フレームにワイヤーを巻いて形成される請求項１に記載のウィック構造。
【請求項５】
前記支持フレームの形状は、前記ヒートパイプの形状に対応し、且つ、前記支持フレームの大きさは、ちょうど前記ヒートパイプの中に入る大きさである請求項４に記載のウィック構造。
【請求項６】
前記ヒートパイプの断面の形状は、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形である請求項１に記載のウィック構造。
【請求項７】
前記コイル状ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料である請求項１に記載のウィック構造。
【請求項８】
前記コイル状ワイヤーの材料は、銅である請求項１に記載のウィック構造。
【請求項９】
前記ヒートパイプの材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である請求項１に記載のウィック構造。
【請求項１０】
内壁を有するパイプ本体、
前記内壁の上に形成されるウィック構造、および
前記パイプ本体内に入れられる作動流体を含み、
前記ウィック構造は、コイル状ワイヤーによって前記内壁に形成されるヒートパイプ。
【請求項１１】
前記コイル状ワイヤーは、前記ヒートパイプのパイプ本体の内壁に貼り付けられる請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１２】
前記コイル状ワイヤーは、前記内壁に貼り付けられ、複数の溝を形成する請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１３】
前記コイル状ワイヤーは、支持フレームにワイヤーを巻いて形成される請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１４】
前記支持フレームの形状は、前記ヒートパイプの形状に対応し、且つ、前記支持フレームの大きさは、ちょうど前記ヒートパイプの中に入る大きさである請求項１３に記載のヒートパイプ。
【請求項１５】
前記ヒートパイプの断面の形状は、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形である請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１６】
前記コイル状ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料である請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１７】
前記コイル状ワイヤーの材料は、銅である請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１８】
前記ヒートパイプの材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１９】
前記作動流体は、無機化合物、水、アルコール、液体金属、ケトン、冷媒、または有機化合物である請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項２０】
熱を発する電子素子に用いられる請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項２１】
前記熱を発する電子素子は、ＣＰＵ、またはトランジスタである請求項１９に記載のヒートパイプ。
【請求項２２】
支持フレームを提供するステップ、
前記支持フレームにワイヤーを巻き、コイル状ワイヤーを形成するステップ、内壁を有するパイプ本体を提供するステップ、および
前記内壁に前記コイル状ワイヤーを貼り付け、複数の溝を形成するステップを含むヒートパイプにウィック構造を形成する方法。
【請求項２３】
前記支持フレームの形状は、前記パイプ本体の形状に対応し、且つ、前記支持フレームの大きさは、ちょうど前記パイプ本体の中に入ることができる大きさである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記パイプ本体の断面の形状は、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形である請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記コイル状ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料である請求２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記コイル状ワイヤーの材料は、銅である請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記ヒートパイプの材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である請求２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプに関し、特に、高性能のウィック構造を備えるヒートパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
技術の進歩に伴って、電子素子の単位面積当たりのトランジスタ数がますます増え、動作時の熱の増加を招いている。また、電子素子の動作周波数も高くなり、トランジスタの動作時のオン／オフの切り換えで生じる熱（スイッチ  ロス）も電子素子の発熱量増加の原因である。これらの熱に適当な処理をしなければ、チップ演算速度の低下を招き、ひいてはチップの寿命に影響する。
【０００３】
ヒートパイプが非常に小さい断面積と温度差で、大量の熱をかなりの距離に伝送することができ、且つ、外部の電源供給を必要とすることなく動作できることから、ヒートパイプは、既に熱放散の電子製品の中で広く用いられる伝熱装置の一つである。ヒートパイプは、中空で密封されたパイプ本体、ウィック構造と、作動流体を含む。その主な動作原理は、作動流体を用いて、蒸発部で熱を吸収し、蒸発する。蒸気が冷却部に流れ、熱を放出した後、液体に凝縮され、再度、ウィック構造によって提供された毛細管引力で蒸発部に戻る。こうして熱を連続的に循環して他所に伝導する。よって、ウィック構造は、ヒートパイプの性能に対して重要な影響を有するが、現在のウィック構造の製造方式は、メッシュ、粉末焼結と直接、パイプ内壁に溝を作るなどの多種の方式を含む。
【０００４】
図１Ａを参照する。従来のメッシュ式ウィック構造を示す断面図である。図１Ａに示すように、メッシュ式ウィック構造は、ヒートパイプのパイプ壁１１ａに貼り付けられ、冷却部で冷却された作動流体１４をメッシュ１２で構成されたウィック構造を用いて蒸発部に戻している。メッシュ式ウィック構造で提供される毛細管引力は、中レベルであるが、その熱伝導性と透水性は、弱い。また、メッシュ式ウィック構造のヒートパイプの多辺形に湾曲した部分の付着性が弱いことから、メッシュ式ウィック構造は、円形のヒートパイプにのみ用いられ、各種の形状のヒートパイプの要求に適合できない。
【０００５】
図１Ｂを参照する。従来のグルーブ式ウィック構造を示す断面図である。図１Ｂに示すように、ヒートパイプのパイプ壁１１ａの上に直接、複数の溝１６が形成され、グルーブ式ウィック構造を形成する。冷却部で冷却された作動流体１４を溝１６で構成されたウィック構造を用いて蒸発部に戻している。グルーブ式ウィック構造の熱伝導性と透水性は、良いが、その製造技術が比較的高度で、且つ、提供できる毛細管引力は、弱い。一般的には、グルーブ式ウィック構造は、製造技術のステップが比較的高度であることから、製造コストを高くさせ、且つ、その技術は、ほとんど軸方向の溝を形成し、仮に径方向の溝を形成したい場合、容易に達成できない。
【０００６】
図１Ｃは、従来の焼結式ウィック構造を示す断面図である。図１Ｃに示すように、銅粉またはその他の金属合金粉末などを充填し、再度加熱して焼結した後、ヒートパイプのパイプ壁１１ａに焼結式ウィック構造（シンター  ウィック）１８を形成する。冷却部で冷却された作動流体１４を焼結式ウィック構造１８で提供された毛細管引力を用いて蒸発部に戻している。焼結式ウィック構造が提供できる毛細管引力は、メッシュ式とグルーブ式ウィック構造に比べて良いが、その熱伝導性と透水性は、弱く、且つ、高温焼結のステップを通さなければならないことから、パイプ本体が高温を受けて軟化し易く、その製造プロセスを複雑にし、コストを増加させる。
【０００７】
よって、上述のどの製造プロセスを用いてウィック構造を製造しても、それぞれその欠点と適用の制限を有する。電子製品のシステム内の組み立て部品が絶えず密集化し、部品の密集度が上がるにつれ、発熱量もそれに伴って増加する。また、そのサイズが絶えず縮小するにつれ、向上した熱伝導の性能を備えた小型のヒートパイプが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
よって、上述の問題を解決するために、本発明は、容易に製造されることができ、各種のヒートパイプに広く用いられることができるウィック構造を備えた向上したヒートパイプを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的に基づいて、ヒートパイプの中に用いるウィック構造を提供する。そのウィック構造は、コイル状ワイヤーによってヒートパイプのパイプ本体の内壁に形成されることを特徴とする。コイル状ワイヤーは、内壁に貼り付けられ、複数の溝を形成する。コイル状ワイヤーは、支持フレームの回りにワイヤーを巻くことによって得られる。支持フレームの形状は、ヒートパイプの形状に対応し、且つ、支持フレームの大きさは、ちょうどヒートパイプの中に入る大きさであることができる。ヒートパイプの断面の形状は、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形である。コイル状ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料であり、好ましくは、銅からなる。ヒートパイプの材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である。
【００１０】
本発明のもう一つの目的に基づいて、パイプ本体、ウィック構造と、作動流体を含む。パイプ本体は、内壁、パイプ本体の内壁の上に貼り付けられたウィック構造、パイプ本体の中に入れられた作動流体を含む。ウィック構造は、コイル状ワイヤーによってパイプ本体の内壁の上に形成され、複数の溝を形成する。コイル状ワイヤーは、支持フレームにワイヤーを巻くことによって得られる。支持フレームの形状は、ヒートパイプの形状に対応し、且つ、支持フレームの大きさは、ちょうどヒートパイプの中に入ることができる大きさである。ヒートパイプの断面の形状は、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形である。コイル状ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料であり、好ましくは、銅からなる。ヒートパイプの材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である。作動流体は、無機化合物、水、アルコール、液体金属、ケトン、冷媒、または有機化合物である。
【００１１】
本発明のもう一つの目的に基づいて、ヒートパイプの中にウィック構造を形成する方法を提供する。そのステップは、（ａ）．支持フレームを提供する；
（ｂ）．支持フレームにワイヤーを巻き、コイル状ワイヤーを形成する； （ｃ）．内壁を有するパイプ本体を提供する；および（ｄ）．内壁にコイル状ワイヤーを貼り付け、複数の溝を形成するステップを含む。支持フレームの形状は、パイプ本体の形状に対応し、且つ、支持フレームの大きさは、ちょうどヒートパイプの中に入ることができる大きさである。パイプ本体の断面の形状は、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形である。コイル状ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料であり、好ましくは、銅からなる。パイプ本体の材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のヒートパイプは、新たなコイル状ワイヤー式ウィック構造を有し、従来のウィック構造の製造ステップを簡易化するだけでなく、より好ましい設計の柔軟性を備え、従来の各種のウィック構造に比べ、本実施例のウィック構造は、グルーブ式ウィック構造の高い熱伝導性、高い透水性と、メッシュ式ウィック構造の高い毛細管引力の利点を同時に兼ね備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図２Ａを参照する。本発明の好ましい実施例に基づいたヒートパイプの分解概略図である。本発明のヒートパイプの構造を明確に説明するために、分解概略図によって表示する。本発明のヒートパイプ２０は、パイプ本体２１、ウィック構造２２、作動流体（未表示）と、カバー２３を含む。パイプ本体２１は、内壁２１ａを有し、ウィック構造２２は、パイプ本体の内壁２１ａに貼り付けられ、作動流体は、パイプ本体２１の中に入れられる。パイプ本体２１は、中空のパイプ本体からなり、ウィック構造２２の形成後、パイプ本体の両端にカバー２３を加えて密封し、作動流体を注入し、真空にしてヒートパイプ２０の製造を完成する。または、一端が先に密封されたパイプ本体２１を用いることができ、パイプ本体の内壁２１ａにウィック構造２２を形成した後、カバー２３を加えて密封を行い、作動流体を注入し、真空にするなどのステップの後、ヒートパイプ２０の製造を完成することもできる。  
【００１５】
ヒートパイプ２０は、熱発生の電子素子に直接用いることができる、またはヒートシンクと接合して、熱を熱発生の電子素子から他所に移すことができる。熱発生の電子素子は、例えば、ＣＰＵ、トランジスタ、サーバー、高性能グラフィックカード、ハードディスクドライブ、電力供給器、操縦系統、マルチメディア電子メカニズム、無線基地局、高性能ビデオゲーム機（ＰＳ３、ＸＢＯＸ、任天堂）などである。また、ヒートパイプとヒートシンクの外、ユーザーの需要と空間の考慮に応じて、例えばファンなどを別に加えて熱放散の効果を増すことができる。
【００１６】
続いて、図２Ａと図２Ｂを一緒に参照する。図２Ｂは、本発明の好ましい実施例のウィック構造を示す断面図である。ウィック構造２２は、コイル状ワイヤー２６がパイプ本体の内壁２１ａに貼り付けられて形成される。また、コイル状ワイヤー２６は、パイプ本体の内壁２１ａに緊密に貼り付けられることもでき、または、微小距離を保って微小空間を形成し、作動流体２４を収容することもできる。各二つの隣接するワイヤー２４とパイプ本体の内壁２１ａの間が溝状態を形成することから、作動流体２４をこれらの溝によって提供される毛細管引力を用いて冷却部から蒸発部に戻す。従来の各ウィック構造と比べると、本実施例のウィック構造２２は、グルーブ式ウィック構造の高い熱伝導性、高い透水性と、メッシュ式ウィック構造の高い毛細管引力の利点を同時に兼ね備えることができる。
【００１７】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃを参照する。それぞれ図２Ａのウィック構造を製造している時の概略図を示している。コイル状ワイヤー２６の製造方式は、支持フレーム２８にワイヤー２６を巻き、コイル状に似た構造を形成し、巻線機を用いて行うことができる。まず、図３Ａに示すように、ワイヤー２６の一端を支持フレーム２８の規定起点Ｓに固定する。次に、図３Ｂに示すように、仮想軸Ｘを旋回中心として規定方向に沿って続けて巻く。隣接する二つのワイヤー２６の間は、距離を持たせる。隣接する二つのワイヤー２６間は、後に続くウィック構造の製造プロセスの要求に応じて平行配列、または非平行配列であることができる。規定起点Ｓに対して、支持フレーム２８に規定終点Ｅを設定することができ、ワイヤー２６が支持フレーム２８の規定終点Ｅまで巻かれた時、ワイヤー２６は、図３Ｃに示すように、支持フレーム２８の領域を敷き詰め、必要なコイル状ワイヤー２６の製造が完成する。
【００１８】
支持フレーム２８は、好ましくは、複数の柱状の物から構成されるが、図の四方柱型の構造に限定するものではなく、パイプの形状に基づいて対応する変化を作ることができる。すなわち、支持フレーム２８の形状は、パイプ本体２１の形状に対応して設計することができ、支持フレーム２８の大きさは、ちょうどヒートパイプの中に入る大きさであることができる。つまり、ヒートパイプの断面の形状が円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形からなる時、支持フレーム２８の断面の形状も、円形、楕円形、半円形、長方形、三角形、四辺形、台形、五角形、六角形、八角形、正多角形、または多角形に対応する。ヒートパイプ２０の材料は、プラスチック、金属、合金、または非金属材料である。ワイヤーの材料は、金属、合金または非金属材料であり、好ましくは、銅からなる。
【００１９】
また、ワイヤー２６は、図３Ａ〜３Ｃに示された環状の巻き方を限定するものではなく、例えば、図４に示すように、多方向に沿って巻くこともできる。
【００２０】
ワイヤー技術は、日に日に成熟し、本来の変圧器の領域に用いられる以外に、ヒートパイプの製造にも用いられることができる。従来の焼結式ウィック構造が粉末を充填し、焼結などの複雑な製造ステップをしなければ完成できないのに比べ、本発明のヒートパイプのコイル式ウィック構造は、現存するワイヤー技術を用いてウィック構造の製造を完成し、製造プロセスを簡易化させることができる。よって、製造コストを減少する。
【００２１】
また、ワイヤーを巻く時、後に続く製造プロセスが必要なウィック構造の溝のサイズに基づいて、銅線の直径を変え、隣接するワイヤー間の距離を調整することによって、ウィック構造の溝のピッチを調整することができる。よって、ウィック構造の設計と製造プロセスをより簡単にさせ、より好ましい設計の柔軟性を備えて、メッシュ、粉末焼結とグルーブ式ウィック構造と互いに組み合わせて、各種のヒートパイプに広く用いることができる。
【００２２】
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】従来のメッシュ式ウィック構造を図示している断面図である。
【図１Ｂ】従来のグルーブ式ウィック構造を図示している断面図である。
【図１Ｃ】従来の焼結式ウィック構造を図示している断面図である。
【図２Ａ】本発明の好ましい実施例に基づいたヒートパイプを図示している分解概略図である。
【図２Ｂ】本発明の好ましい実施例のウィック構造を図示している断面図である。
【図３Ａ】図２Ａのウィック構造を製造している時の概略図を示す。
【図３Ｂ】図２Ａのウィック構造を製造している時の概略図を示す。
【図３Ｃ】図２Ａのウィック構造を製造している時の概略図を示す。
【図４】もう一つのウィック構造を図示している概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２１ａ  パイプ壁
１２          メッシュ
１４、２４    作動流体
１６          溝
１８          焼結式ウィック構造
２０          ヒートパイプ
２１          パイプ本体
２２          シック構造
２３          カバー
２６          コイル状ワイヤー
２８          支持フレーム
【図１Ａ】
2006145196.tif 000003
【図１Ｂ】
2006145196.tif 000004
【図１Ｃ】
2006145196.tif 000005
【図２Ａ】
2006145196.tif 000006
【図２Ｂ】
2006145196.tif 000007
【図３Ａ】
2006145196.tif 000008
【図３Ｂ】
2006145196.tif 000009
【図３Ｃ】
2006145196.tif 000010
【図４】
2006145196.tif 000011