(57)【要約】      （修正有）【課題】長さや重量を増加を抑制し、複雑な三次元の幾何学的形状に対応できるヒートパイプを提供する。【解決手段】ヒートパイプ６００は、管６０２と突起部６１４を含む。管６０２は、内面６０４、外面６０６、及び第１の端６１０から第２の端６１２へ続く長さ６０８を有する。突起部６１４は、内面６０４上にある。管６０２の長さ６０８の第１の位置における突起部６１６の第１の断面は、管６０２の長さ６０８の第２の位置における突起部６１４の第２の断面とは異なっている。管６０２と突起部６１４は、モノリシックである。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面（１１６）、外面（１１８）、及び第１の端（１２２）から第２の端（１２４）へ続く長さ（１２０）を有する管（１１２）、及び
前記内面（１１６）に沿って前記管（１１２）の前記長さ（１２０）の方向に延在する突起部（１１４）であって、前記突起部（１１４）の間隔（１２６）、サイズ（１２８）、又は形状（１３０）のうちの少なくとも１つが、前記管（１１２）の前記第１の端（１２２）と前記管（１１２）の前記第２の端（１２４）との間で変化する、突起部（１１４）を備え、
前記管（１１２）と前記突起部（１１４）がモノリシック（１２５）である、ヒートパイプ（１０１）。
【請求項２】
前記突起部（１１４）のうちの少なくとも１つの突起部の高さが、前記管（１１２）の前記長さ（１２０）に沿って変化する、請求項１に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項３】
前記突起部（１１４）のうちの少なくとも１つの突起部が、前記第２の端（１２４）に至る前に終端する、請求項１又は２に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項４】
前記第１の端（１２２）が蒸発器端（１３４）であり、前記第２の端（１２４）が凝縮器端（１３６）であり、前記蒸発器端（１３４）における突起部（１１４）の間隔（１２６）が、前記凝縮器端（１３６）における突起部（１１４）の間隔（１２６）未満である、請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項５】
前記突起部（１１４）が、前記第１の端（１２２）から前記第２の端（１２４）へ先細りしている、請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項６】
前記外面（１１８）から延在するフランジ（１３８）を更に備え、前記管（１１２）、前記突起部（１１４）、及び前記フランジ（１３８）が、モノリシック（１２５）である、請求項１から５のいずれか一項に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項７】
前記フランジ（１３８）が、互いに対して面外にある、請求項６に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項８】
前記フランジ（１３８）が、互いに同一平面上にない熱源（１４０）とヒートシンク（１４２）に連結されるように形作られ配置されている、請求項６に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項９】
前記フランジ（１３８）が、前記ヒートパイプ（１０１）の前記長さ（１２０）を低減させるように形作られ配置されている、請求項８に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項１０】
プラットフォーム（１５４）の取り囲む構造物を考慮して、前記プラットフォーム（１５４）の熱源（１４０）からヒートシンク（１４２）への最短経路を生み出すように、前記管（１１２）が湾曲（１５２）している、請求項１から９のいずれか一項に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項１１】
前記第１の端（１２２）が蒸発器端（１３４）であり、前記第２の端（１２４）が凝縮器端（１３６）であり、前記突起部（１１４）の設計が、熱が前記凝縮器端（１３６）に加えられたときに蒸発器に伝達される熱負荷を大幅に制限する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項１２】
前記管（１１２）の前記長さ（１２０）の第１の位置における前記突起部（１１４）の第１の断面（１５６）が、前記管（１１２）の前記長さ（１２０）の第２の位置における前記突起部（１１４）の第２の断面（１５８）とは異なっている、請求項１から１１のいずれか一項に記載のヒートパイプ（１０１）。
【請求項１３】
積層造形を使用して材料（１０６）を横たえて、管（１１２）と突起部（１１４）を備えたヒートパイプ（１０１）を形成することであって、前記管（１１２）が、内面（１１６）、外面（１１８）、及び第１の端（１２２）から第２の端（１２４）へ続く長さ（１２０）を有し、前記突起部（１１４）が、前記内面（１１６）上にあり、前記管（１１２）の前記長さ（１２０）の第１の位置における前記突起部（１１４）の第１の断面（１５６）が、前記管（１１２）の前記長さ（１２０）の第２の位置における前記突起部（１１４）の第２の断面（１５８）とは異なる、形成すること、
前記ヒートパイプ（１０１）を熱間等方圧プレスして、多孔性を低減させること、及び
前記ヒートパイプ（１０１）を熱処理して、強度を増加させることを含む、方法。
【請求項１４】
積層造形を使用して前記材料（１０６）を横たえることが、前記外面（１１８）から延在するフランジ（１３８）を形成することを更に含み、前記フランジ（１３８）が、互いに対して任意の角度を付けられている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
プラットフォーム（１５４）の取り囲む構造物を考慮して、前記プラットフォーム（１５４）の熱源（１４０）からヒートシンク（１４２）への最短経路を生み出すように、前記管（１１２）が湾曲（１５２）している、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、ヒートパイプに関し、特に、不均一な断面を有するヒートパイプに関する。更に特に、本開示は、適合した間隔、サイズ、又は形状のうちの少なくとも１つを有する複数の突起部を有するヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、ヒートシンクと熱源との間で熱を伝達する。ヒートパイプ内の液体は、熱源からの熱によって蒸発する。蒸気は、ヒートシンクへ移動し、液体に凝縮される。凝縮した液体は、ヒートパイプ内の突起部によって形成された溝を通って、熱源へ戻って来る。
【０００３】
今日の通信衛星は、宇宙探査機毎に１００を上回るヒートパイプを含む。これらのヒートパイプのほとんど全ては、アルミニウム及びアンモニアのヒートパイプである。従来、ヒートパイプのアルミニウム本体は、押し出し工程によって作られている。押し出された構造物は、パイプの長さ全体を通して均一な断面を有する。
【０００４】
押し出し形状は、内部の毛細溝、外部壁又は管、及び、ある場合では、取り付けフランジを含むように設計されている。取り付けフランジは、源とシンクの位置に対して選択的に配置されている。取り付けフランジは、押し出しの後で機械加工される。取り付けフランジを機械加工することによって、取り付けフランジと外部壁との間に溶接又は他の接合部が存在しない。しかし、機械加工の工程は、更なる製造ステップを追加し、望ましくない量の製造時間を追加し得る。
【０００５】
押し出しの後で、あるヒートパイプは、実質的に直線的な形状のままであり得る。しかし、ヒートパイプのかなりの部分は、源とシンクの位置に対応するために曲げられる。
【０００６】
ヒートパイプの一部は、平坦な幾何学的形状において曲げられている。しかし、最も困難なヒートパイプは、三次元形状に曲げられている。ある場合では、幾何学的形状に対応するために、３回から１０回までの曲げが必要とされる。複雑な三次元の幾何学的形状は、かなりの空間を占め、統合させることが困難であり得る。
【０００７】
ヒートパイプの長さは、複雑な三次元の幾何学的形状に対応するために増加される。ヒートパイプの長さを増加させることは、ヒートパイプが伝達できる熱の量を低減させる。ヒートパイプの長さを増加させることは、ヒートパイプの重量も増加させる。
【０００８】
従来、ヒートパイプの熱負荷を増加させるために、ヒートパイプの断面積が増加され、より大きく重い押し出し（extrusion）をもたらした。少なくともこれらの理由で、ヒートパイプを取り付けるためのフランジを調整することは、相当な複雑さ、長さ、質量、及び熱伝達能力の損失を促進し得る。したがって、少なくとも上述の問題点のうちの幾つかと、起こり得る他の問題点を考慮した方法及び装置を有することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００９】
例示的な一実施例では、ヒートパイプが提示される。ヒートパイプは、管と突起部を備える。管は、内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有する。突起部は、内面に沿って管の長さの方向に延在する。突起部の間隔、サイズ、又は形状のうちの少なくとも１つは、管の第１の端と管の第２の端との間で変化する。管と突起は、モノリシックである。
【００１０】
別の例示的な一実施例では、ヒートパイプが提示される。ヒートパイプは、管と突起部を備える。管は、内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有する。突起部は、内面上にある。管の長さの第１の位置における突起部の第１の断面は、管の長さの第２の位置における突起部の第２の断面とは異なっている。管と突起は、モノリシックである。
【００１１】
更に別の例示的な一実施例では、ヒートパイプを製造する方法が提示される。積層造形を使用して材料が横たえられ、管と突起部を備えたヒートパイプを形成する。管は、内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有する。突起部は、内面上にある。管の長さの第１の位置における突起部の第１の断面は、管の長さの第２の位置における突起部の第２の断面とは異なっている。ヒートパイプは、熱間等方圧プレスされて多孔性が低減される。ヒートパイプは、熱処理されて強度が増加する。
【００１２】
これらの特徴及び機能は、本開示の様々な実施例で単独で実現してもよいし、更に別の実施例において組み合わせてもよい。以下の説明及び図面を参照して、これらの実施例の更なる詳細を理解することができる。
【００１３】
例示的な実施例の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかし、実施例並びに好ましい使用モード、更なる目的及びそれらの特徴は、添付図面を参照して、本開示の実施例についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】例示的な一実施例による、製造環境のブロック図である。
【図２】例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの等角図である。
【図３】例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの第１の端の等角図である。
【図４】例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの第２の端の等角図である。
【図５】例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの断面図である。
【図６】例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの断面図である。
【図７】例示的な一実施例による、ヒートパイプを製造する方法のフローチャートである。
【図８】例示的な一実施例による、データ処理システムをブロック図の形態で示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
種々の例示的な実施例は、１以上の異なる検討事項を認識し考慮する。例えば、例示的な実施例は、押し出しが、製造許容誤差内の均一な断面を生成することを認識し考慮する。
【００１６】
別の一実施例として、例示的な実施例は、ヒートパイプの熱伝達能力が、ヒートパイプの長さ及びヒートパイプの溝の設計によって影響されることを認識し考慮する。例示的な実施例は、利用可能な圧力水頭が、次のように表され得ることを認識し考慮する。すなわち、
ΔＰｃ−（ΔＰｇ＋ΔＰｃｔ）≧ΔＰｌ＋ΔＰｖ
ここで、ΔＰｃは最大毛管水頭であり、ΔＰｌは液体圧力降下であり、ΔＰｖは蒸気圧降下であり、ΔＰｇは重力圧力水頭であり、ΔＰｃｔは遠心圧力水頭である。例示的な実施例は、液体圧力降下が、押し出されたアルミニウムとアンモニアのヒートパイプで大きいことを認識し考慮する。例示的な実施例は、ヒートパイプの凝縮器端において低減された圧力降下が、利用可能な圧力水頭を増加させることを認識し考慮する。例示的な実施例は、ヒートパイプの凝縮器端におけるより大きな溝が、凝縮器端における圧力降下を低減させ得ることを認識し考慮する。
【００１７】
例示的な実施例は、溶接又は他の種類の接合部が、取り囲むモノリシックな材料よりも弱くなり得ることを更に認識し考慮する。溶接内の材料は、取り囲むバルク材料とは異なる材料特性を有する。例示的な実施例は、モノリシック構造物が、機械加工以外の工程を使用して製造され得ることも認識し考慮する。例えば、例示的な実施例は、機械加工以外の、押し出し、成形、及び他の製造工程が、モノリシック構造物をもたらすことを認識し考慮する。
【００１８】
次に、図面、特に、図１を参照すると、例示的な一実施例による、製造環境のブロック図が描かれている。製造環境１００は、ヒートパイプ１０１を形成する設備を含む。描かれているように、製造環境１００は、積層造形の設備１０２を含む。
【００１９】
ヒートパイプ１０１は、積層造形の設備１０２を使用して形成され得る。従来の機械加工の工程は、材料を形作る又は除去することによって構造物を形成し得る。積層造形の工程は、材料を追加することによって構造物を形成する。特に、積層造形の工程は、材料の連続的な層を追加することによって構造物を形成し得る。積層造形は、所望の部品のオンデマンドな製造を可能にし得る。
【００２０】
積層造形の設備１０２は、三次元プリンター１０４又は任意の他の所望の積層造形の設備の形態を採り得る。例示的な一実施例では、積層造形の設備１０２が、複数の層を連続的に形成することによって、ヒートパイプ１０１を形成し得る。複数の層の各々の厚さは、積層造形の設備１０２の分解能（resolution）に応じ得る。積層造形の設備１０２は、材料１０６からヒートパイプ１０１を形成し得る。材料１０６は、金属、金属合金、又は他の所望な種類の材料のうちの少なくとも１つの形態を採り得る。
【００２１】
本明細書で使用される場合、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの１または複数の種々の組み合わせが使用されてもよく、且つ列挙された各アイテムのうちの一つだけが必要とされてもよいということを意味する。換言すると、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ、及びいくつかのアイテムが、列挙された中から使用され得ることを意味するが、列挙されたアイテムのすべてが必要となるわけではないことを意味する。アイテムとは、特定の対象物、物品、またはカテゴリであってよい。
【００２２】
例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、若しくはアイテムＢを含みうる。この例はまた、アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ、若しくはアイテムＢ及びアイテムＣも含み得る。言うまでもなく、これらのアイテムのいずれかの組み合わせが存在し得る。他の例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣ」、又は他の適切な組み合わせであり得る。
【００２３】
積層造形の設備１０２を使用してヒートパイプ１０１を形成することによって、ヒートパイプ１０１のレイアウト１０８が、緊密に制御され得る。積層造形の設備１０２を使用してヒートパイプ１０１を形成することによって、ヒートパイプ１０１のレイアウト１０８は、ヒートパイプ１０１の長さ１１０に沿って均一である必要はない。
【００２４】
ヒートパイプ１０１は、管１１２と突起部１１４を含む。ある例示的な実施例では、突起部１１４が、「フィン」、「ランド」、又は「フィンのような構造物」とも呼ばれ得る。突起部１１４は「フィン」とも呼ばれ得るが、突起部１１４は、熱を伝導することが第１の目的ではない。管１１２は、内面１１６、外面１１８、及び第１の端１２２から第２の端１２４へ続く長さ１２０を有する。突起部１１４は、内面１１６に沿って管１１２の長さ１２０の方向に延在する。
【００２５】
管１１２と突起部１１４は、材料の単一のブロックから機械加工されないが、管１１２と突起部１１４との間に接合部又は溶接は存在しない。管１１２と突起部１１４は、モノリシック１２５である。突起部１１４の間隔１２６、サイズ１２８、又は形状１３０のうちの少なくとも１つは、管１１２の第１の端１２２と管１１２の第２の端１２４との間で変化する。
【００２６】
突起部１１４の間隔１２６、サイズ１２８、又は形状１３０のうちの少なくとも１つが変化することによって、突起部１１４は適合される。突起部１１４を適合させることによって、ヒートパイプ１０１の機能は影響を受ける。例えば、ヒートパイプ１０１の熱伝達能力は、突起部１１４の間隔１２６、サイズ１２８、又は形状１３０のうちの少なくとも１つを適合させることによって影響を受ける。
【００２７】
ある例示的な実施例では、複数の突起部１１４のうちの少なくとも１つの突起部の高さは、管１１２の長さ１２０に沿って変化する。突起部の高さは、管１１２の内面１１６から離れるように管１１２の中心へ向かって突起部が延在する距離である。突起部１１４は、連続的に又は離散的若しくはステップのようなやり方で、間隔１２６、サイズ１２８、又は形状１３０のうちの少なくとも１つを変化させ得る。ある例示的な実施例では、突起部１１４が、第１の端１２２から第２の端１２４へ先細りしている。他の例示的な実施例では、複数の突起部１１４のうちの少なくとも１つの突起部が、第２の端１２４に至る前に終端する。
【００２８】
突起部１１４と内面１１６は、溝１３１を形成する。溝１３１は、ヒートパイプ１０１内の作動流体１３２を移送する。溝１３１は、毛細管現象又は重力のうちの少なくとも一方によって、作動流体１３２を移送する。回転力がない重力ゼロの環境では、毛細管現象による力が、作動流体１３２を動かす全ての仕事を行う。これらの環境では、溝１３１が、「毛細溝」とも呼ばれ得る。「逆流（reflux）」動作では、重力の助けが存在する。
【００２９】
作動流体１３２は、第１の端１２２で蒸発し、第２の端１２４へ移動する。作動流体１３２は、第２の端１２４で凝縮し、溝１３１を使用して第１の端１２２へ戻る。溝１３１の位置、形状、及びサイズは、突起部１１４の間隔１２６、サイズ１２８、及び形状１３０を制御することによって制御される。
【００３０】
ある例示的な実施例では、突起部１１４の設計が、ヒートパイプ１０１内の作動流体１３２に作用する溝１３１の毛細管現象のポンピング機能を改良する。ある例示的な実施例では、第１の端１２２が蒸発器端１３４であり、第２の端１２４が凝縮器端１３６であり、蒸発器端１３４における突起部１１４の間隔１２６は、凝縮器端１３６における突起部１１４の間隔１２６未満である。
【００３１】
ある例示的な実施例では、第１の端１２２が蒸発器端１３４であり、第２の端１２４が凝縮器端１３６である。これらの例示的な実施例では、突起部１１４の設計が、熱が凝縮器端１３６に加えられたときに蒸発器に伝達される熱負荷を大幅に制限する。
【００３２】
ある例示的な実施例では、ヒートパイプ１０１が、外面１１８から延在するフランジ１３８を含む。これらの例示的な実施例では、管１１２、突起部１１４、及びフランジ１３８が、モノリシックである。モノリシックであることにより、識別され得る接合部が存在しない。したがって、フランジ１３８は、管１１２に溶接されず、又はさもなければ管１１２に接合されない。
【００３３】
ある例示的な実施例では、フランジ１３８が、互いに対して面外にある（out of plane）。フランジ１３８は、互いに同一平面上にない熱源１４０とヒートシンク１４２に連結（interface with）されるように形作られ配置される。描かれているように、フランジ１３８は、フランジ１４４とフランジ１４６を含む。フランジ１４４は、ヒートパイプ１０１を熱源１４０に接合する。フランジ１４６は、ヒートパイプ１０１をヒートシンク１４２に接合する。
【００３４】
ある例示的な実施例では、フランジ１４６が、ヒートパイプ１０１の長さ１１０を低減させるように形作られ配置される。ヒートパイプ１０１の長さ１１０を低減させることは、ヒートパイプ１０１の熱伝達能力を増加させる。ある例示的な実施例では、ヒートパイプ１０１が、熱源１４０からヒートシンク１４２へ、最短の三次元経路を提供する。
【００３５】
管１１２は、形状１４８を有する。これらの実施例のうちの幾つかでは、管１１２が、実質的に直線的１５０である。管１１２が実質的に直線的１５０であるときに、ヒートパイプ１０１の長さ１１０は、最小化され得る。他の例示的な実施例では、管１１２が、湾曲１５２している。熱源１４０とヒートシンク１４２を有するプラットフォーム１５４の構成要素の幾何学的形状を考慮して、管１１２は湾曲１５２し得る。
【００３６】
プラットフォーム１５４は、任意の所望の形態を採り得る。例示的な一実施例のための例示的な実施例が、人工衛星に関して説明されているが、例示的な一実施例は、他の種類のプラットフォームに適用されてもよい。プラットフォーム１５４は、例えば、移動式プラットフォーム、固定式プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、又は宇宙構造物であってもよい。より具体的には、プラットフォーム１５４が、水上艦、戦車、人員運搬機、列車、宇宙探査機、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、製造設備、建造物、及び他の適切な種類のプラットフォームであり得る。更に、プラットフォーム１５４は、小さいスケールであってもよく、又は、携帯電話、タブレット、コンピュータ、若しくは他の適切な種類のプラットフォームなどの、手で扱えるデバイスであってもよい。
【００３７】
ある例示的な実施例では、ヒートパイプ１０１が、管１１２と突起部１１４を備える。管１１２は、内面１１６、外面１１８、及び第１の端１２２から第２の端１２４へ続く長さ１２０を有する。突起部１１４は、内面１１６上にある。管１１２の長さ１２０の第１の位置における突起部１１４の第１の断面１５６は、管１１２の長さ１２０の第２の位置における突起部１１４の第２の断面１５８とは異なり、管１１２と突起部１１４は、モノリシック１２５である。
【００３８】
ある例示的な実施例では、複数の突起部１１４のうちの少なくとも１つの突起部の高さが、管１１２の長さ１２０に沿って変化する。ある例示的な実施例では、複数の突起部１１４のうちの少なくとも１つの突起部が、第２の端１２４に至る前に終端する。ある例示的な実施例では、突起部１１４が溝１３１を形成する。溝１３１は、複数の連続的に変化する溝である。
【００３９】
積層造形の設備１０２は、ヒートパイプ形成システム１６０の一部分であり得る。ヒートパイプ形成システム１６０は、データベース１６２、コンピュータ援用設計ソフトウェア１６４、コントローラ１６６、及び熱処理の設備１６８も含み得る。
【００４０】
熱処理の設備１６８は、積層造形の設備１０２によって材料１０６が横たえられた後で、ヒートパイプ１０１の材料１０６の材料特性を修正する、任意の所望の設備を含む。例えば、熱処理の設備１６８は、熱間等方圧プレス、焼き戻し、又は任意の他の所望の熱処理工程を実行する、幾つかの加熱炉、オートクレーブ、又は他の設備を含み得る。
【００４１】
描かれているように、三次元プリンター１０４などの積層造形の設備１０２は、データベース１６２に記憶された三次元モデル１７０に基づいて、ヒートパイプ１０１を形成するために使用され得る。この例示的な実施例では、データベース１６２が、三次元モデル１７０などのモデルを記憶するように構成された、記憶デバイスであり得る。
【００４２】
ある例示的な実施例では、三次元モデル１７０が、ヒートパイプ１０１を形成するために使用され得る。ある例示的な実施例では、三次元モデル１７０が、ヒートパイプ１０１を形成するための指示命令１７２を生成するために使用される、データファイルであり得る。ある例示的な実施例では、三次元モデル１７０が、プラットフォーム１５４に関するデータを使用して形成されたデータファイルであり得る。例えば、三次元モデル１７０は、熱源１４０とヒートシンク１４２との間の熱伝達の所望の量、プラットフォーム１５４内の熱源１４０の位置、プラットフォーム１５４内のヒートシンク１４２の位置、プラットフォーム１５４の第２の構造物、又は任意の他のプラットフォーム１５４の特性を考慮し得る。
【００４３】
示されているように、コントローラ１６６は、積層造形の設備１０２が所望のやり方でヒートパイプ１０１を形成するように、三次元モデル１７０に基づいて、積層造形の設備１０２のための指示命令１７２を生成するように構成された、デバイスであり得る。この例示的な実施例では、コントーラ１６６が、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにおいて実装され得る。ソフトウェアが使用されるときに、コントローラ１６６によって実行される動作は、例えば、非限定的に、プロセッサユニットで動作するように構成されたプログラムコードを使用して実装され得る。ファームウェアが使用されるときに、コントローラ１６６よって実行される動作は、例えば、非限定的に、プロセッサユニットで動作するように永続メモリに記憶されたプログラムコードとデータとを使用して実装され得る。
【００４４】
ハードウェアが用いられるときに、ハードウェアは、コントローラ１６６によって実行される動作を実行するように動作する、１以上の回路を含み得る。実装に応じて、ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は任意の数の動作を実行するよう構成された、何らかの他の適切な種類のハードウェアデバイスの形態を採り得る。
【００４５】
プログラマブル論理デバイスは、特定の工程を実行するように構成されていてよい。このデバイスは、これらの工程を実行するように恒久的に構成されていてよいか、又は再構成可能であってよい。プログラマブル論理デバイスは、例えば、非限定的に、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又は他の何らかの種類のプログラマブルハードウェアデバイスの形態を採り得る。
【００４６】
ある例示的な実施例では、コントローラ１６６によって実行される、動作、工程、又はそれらの両方が、無機構成要素と一体化した有機構成要素を使用して実行することができる。ある場合では、動作、工程、又はそれらの両方が、全体を通して、人間以外の有機構成要素によって実行され得る。例示的な一実施例として、有機半導体の回路を使用して、これらの動作、工程、又はそれらの両方を実行することができる。この例示的な一実施例では、コントローラ１６６が、コンピュータシステム１７４に実装され得る。他の例示的な実施例では、コントローラ１６６が、コンピュータシステム１７４から遠隔であり得る。
【００４７】
描かれているように、指示命令１７２は、積層造形の設備１０２によって実行可能なコマンドであり得る。コントローラ１６６は。積層造形の設備１０２のために使用可能な形態にある指示命令１７２を生成し得る。その後、指示命令１７２は、積層造形の設備１０２に送信され、それによって、積層造形の設備１０２は、材料１０６からヒートパイプ１０１を形成し得る。指示命令１７２は、無線通信リンク、有線通信リンク、別の適切な種類の通信媒体、又はそれらの組み合わせを介して、積層造形の設備１０２に送信され得る。
【００４８】
図１の製造環境１００の、より具体的には、図１のヒートパイプ１０１及びヒートパイプ形成システム１６０並びにヒートパイプ形成システム１６０内の構成要素の図は、例示的な実施例が実装され得るやり方に対する物理的又は構造的な制限を示唆することを、意図していない。示されている構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素が使用されてもよい。幾つかの構成要素は、任意選択的であってよい。更に、ブロックは、幾つかの機能的な構成要素を示すために提示されている。例示的な実施例で実施されるときに、これらのブロックのうちの１以上が、結合、分割、又は異なるブロックに結合且つ分割されてよい。
【００４９】
例えば、材料１０６は、単一の材料である必要はない。ある例示的な実施例では、材料１０６が、２以上の材料であり得る。
【００５０】
次に、図２を参照すると、例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの等角図が描かれている。ヒートパイプ２００は、図１のヒートパイプ１０１の物理的な一実施態様である。ヒートパイプ２００は、管２０２、及び管２０２の外面２０６から延在するフランジ２０４を含む。管２０２とフランジ２０４は、モノリシックである。
【００５１】
描かれているように、管２０２は、実質的に直線的であり長さ２０８を有する。描かれているように、フランジ２０４のうちのフランジ２１０とフランジ２１２は、互いに対して面外である。それらのフランジは、互いに同一平面上にない熱源とヒートシンクに連結されるように形作られ配置されている。
【００５２】
描かれているように、フランジ２０４は、ヒートパイプ２００の長さ２０８を低減させるように、形作られ配置されている。ヒートパイプ２００は、少なくとも、熱源とヒートシンクから熱を伝達するのに十分な長さを有し得る。長さ２０８は、ヒートパイプ２００を、熱源とヒートシンクに連結させるのに十分である。例えば、第１の端２１４は、プラットフォームの蒸発器に連結され、第２の端２１６は、プラットフォームの凝縮器に連結され得る。
【００５３】
次に、図３を参照すると、例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの第１の端の等角図が描かれている。ビュー３００は、図２の管２０２の第１の端２１４の図である。設置されたときに、第１の端２１４は、プラットフォームの蒸発器に取り付けられ得る。第１の端２１４は、「蒸発器端」と呼ばれ得る。
【００５４】
描かれているように、第１の端２１４は、視認できる突起部３０２を有する。突起部３０２は、第１の端２１４において間隔３０４と高さ３０６を有する。突起部３０２は、図２で示されているヒートパイプ２００の長さ２０８と同じ程度の長さを有する。突起部３０２の一部は、ヒートパイプ２００の長さ２０８の全体と等しく延在しなくてもよい。ある例示的な実施例では、複数の突起部３０２のうちの少なくとも１つの突起部が、形状又はサイズのうちの少なくとも一方を変化させる。
【００５５】
次に、図４を参照すると、例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの第２の端の等角図が描かれている。ビュー４００は、図２の管２０２の第２の端２１６の図である。設置されたときに、第２の端２１６は、プラットフォームの凝縮器に取り付けられ得る。第２の端２１６は、凝縮器端と呼ばれ得る。
【００５６】
描かれているように、第２の端２１６は、視認できる突起部３０２を有する。突起部３０２は、第２の端２１６おいて間隔４０２と高さ４０４を有する。突起部３０２は、ヒートパイプ２００の長さ２０８と同じ程度の長さを有する。突起部３０２の一部は、ヒートパイプ２００の長さ２０８の全体と等しく延在しなくてもよい。ある例示的な実施例では、複数の突起部３０２のうちの少なくとも１つの突起部が、形状又はサイズのうちの少なくとも一方を変化させる。
【００５７】
描かれているように、間隔４０２は、図３の間隔３０４未満である。第１の端２１４において存在しない更なる突起部が第２の端２１６において存在するので、間隔４０２は、間隔３０４未満である。この例示的な実施例では、第２の端２１６における突起部の高さ４０４が、第１の端２１４における突起部の高さ３０６と実質的に同じである。
【００５８】
図３及び図４で見られ得るように、第１の端２１４における断面は、第２の端２１６における断面と同じではない。したがって、ヒートパイプ２００の断面は、不均一であり、押し出しを使用して直接的に製造することはできない。
【００５９】
次に、図５を参照すると、例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの断面図が描かれている。ヒートパイプ５００は、図１のヒートパイプ１０１の物理的な一実施態様である。ヒートパイプ５００は、図２のヒートパイプ２００の内側の物理的な一実施態様であり得る。
【００６０】
描かれているように、描写の単純さだけのために、ヒートパイプ５００は、図５において複数のフランジを有さない。しかし、ヒートパイプ５００は、望ましくは、熱源とヒートシンクに連結される、任意の数、位置、又は形状のフランジを有し得る。
【００６１】
描かれているように、ヒートパイプ５００は、内面５０４、外面５０６、及び第１の端５１０から第２の端５１２へ続く長さ５０８を有する、管５０２を有する。突起部５１４は、管５０２とモノリシックである。突起部５１４は、内面５０４に沿って管５０２の長さ５０８の方向に延在する。描かれているように、突起部５１４の各々は、第１の端５１０から第２の端５１２へ延在する。
【００６２】
描かれているように、突起部５１４の各々は、第２の端５１２から第１の端５１０へ高さが減少する。突起部５１４の高さを低減させることは、ヒートパイプ５００の不均一な断面を生成する。突起部５１４の形状は、ヒートパイプ５００の熱抵抗性に影響を与える。
【００６３】
溝５１６は、突起部５１４と内面５０４によって形成されている。突起部５１４の高さを変更することによって、溝５１６の形状は、第１の端５１０から第２の端５１２へ変化する。溝５１６を適合させることは、ヒートパイプ５００の伝達能力を増加させ得る。長さ５０８に沿って溝５１６を所望の形状に適合させることによって、伝達能力は２倍以上増加され得る。溝５１６を適合させることによって、より小さいヒートパイプ５００のサイズがもたらされ得る。ヒートパイプ５００のサイズを低減させることは、ヒートパイプ５００の長さ５０８又は直径のうちの少なくとも一方を低減させることを含む。ヒートパイプ５００のサイズを低減させることによって、ヒートパイプ５００の重量も低減される。
【００６４】
次に、図６を参照すると、例示的な一実施例による、不均一な断面を有するヒートパイプの断面図が描かれている。ヒートパイプ６００は、図１のヒートパイプ１０１の物理的な一実施態様である。ヒートパイプ６００は、図２のヒートパイプ２００の内側の物理的な一実施態様であり得る。
【００６５】
描かれているように、描写の単純さだけのために、ヒートパイプ６００は、図６において複数のフランジを有さない。しかし、ヒートパイプ６００は、望ましくは、熱源とヒートシンクに連結される、任意の数、位置、又は形状のフランジを有し得る。
【００６６】
描かれているように、ヒートパイプ６００は、内面６０４、外面６０６、及び第１の端６１０から第２の端６１２へ続く長さ６０８を有する、管６０２を有する。突起部６１４は、管６０２とモノリシックである。突起部６１４は、内面６０４に沿って管６０２の長さ６０８の方向に延在する。描かれているように、突起部６１４の一部は、第２の端６１２から第１の端６１０へ完全に延在しない。描かれているように、突起部６１４の数は、第２の端６１２から第１の端６１０へ減少している。
【００６７】
描かれているように、突起部６１４の第１の組６１６が、第２の端６１２から第１の端６１０に向けて延在し、位置６１７で終端する。第１の端６１０に至る前に突起部６１４の第１の組６１６を終端させることは、ヒートパイプ６００の不均一な断面を生成する。
【００６８】
溝６１８は、突起部６１４と内面６０４によって形成されている。第１の端６１０から第２の端６１２へ突起部６１４の数を低減させることによって、溝６１８の形状は、第１端６１０から第２の端６１２へ変化する。溝６１８を適合させることは、ヒートパイプ６００の伝達能力を増加させ得る。長さ６０８に沿って溝６１８を所望の形状に適合させることによって、伝達能力は２倍以上増加され得る。溝６１８を適合させることによって、より小さいヒートパイプのサイズがもたらされ得る。
【００６９】
次に、図７を参照すると、例示的な一実施例による、ヒートパイプを製造する方法のフローチャートが描かれている。方法７００は、図１のヒートパイプ１０１を形成するために使用され得る。方法７００は、それぞれ、図２、図５、及び図６の、ヒートパイプ２００、ヒートパイプ５００、又はヒートパイプ６００のうちの何れかを形成するために使用され得る。
【００７０】
方法７００は、積層造形を使用して材料を横たえて、管と突起部を備えたヒートパイプを形成する。管は、内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有する。突起部は、内面上にある。管の長さの第１の位置における突起部の第１の断面は、管の長さの第２の位置における突起部の第２の断面とは異なる（工程７０２）。方法７００は、ヒートパイプを熱間等方圧プレスして、多孔性を低減させ、強度を増加させる（工程７０４）。方法７００は、ヒートパイプを熱処理して、強度を増加させる（工程７０６）。その後、このプロセスは終了する。
【００７１】
描かれた異なる実施例でのフローチャート及びブロック図は、例示的な一実施例の装置及び方法の幾つかの可能な実施態様の構造、機能、及び工程を示している。これに関し、フローチャート又はブロック図内の各ブロックは、１つの工程又はステップの、１つのモジュール、セグメント、機能、及び／又はそれらの一部分を表わし得る。
【００７２】
例示的な実施例の幾つかの代替的な実施態様では、ブロックに記載された１以上の機能が、図中に記載の順序を逸脱して起こることがある。例えば、場合によっては、連続して示されている２つのブロックがほぼ同時に実行されること、又は時には含まれる機能に応じて、ブロックが逆順に実施されることもあり得る。更に、フローチャート又はブロック図に描かれているブロックに加えて、他のブロックが追加されることもある。
【００７３】
例えば、方法７００では、積層造形を使用して材料を横たえることが、外面から延在するフランジを形成することを更に含み得る。フランジは、互いに対して任意の角度を付けられている。別の一実施例として、方法７００では、プラットフォームの取り囲む構造物を考慮して、プラットフォームの熱源からヒートシンクへの最短経路を生み出すように管が湾曲している。
【００７４】
次に、図８を参照すると、例示的な実施例によるデータ処理システムが、ブロック図の形態で描かれている。図１のコンピュータシステム１７４を実施するために、データ処理システム８００が使用され得る。示されるように、データ処理システム８００は、プロセッサユニット８０４と、記憶デバイス８０６と、通信ユニット８０８と、入出力ユニット８１０と、ディスプレイ８１２との間に通信を提供する、通信フレームワーク８０２を含む。ある場合には、通信フレームワーク８０２は、バスシステムとして実装され得る。
【００７５】
プロセッサユニット８０４は、任意の数の操作を実施するソフトウェアのための指示命令を実行するように構成されている。プロセッサユニット８０４は、実装に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、及び／又は他の種類のプロセッサを備えてもよい。ある場合には、プロセッサユニット８０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイスといったハードウェアユニット、または他の適切な型のハードウェアユニットの形態を採り得る。
【００７６】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプロセッサユニット８０４によって実行されるプログラムに対する指示命令は、記憶デバイス８０６に配置されてもよい。記憶デバイス８０６は、通信フレームワーク８０２を通じてプロセッサユニット８０４と通信可能であってよい。本明細書で使用されているように、記憶デバイスは、コンピュータ-可読記憶デバイスとも称され、一時的に及び／又は恒久的に情報を保存することが可能な任意のハードウェアである。この情報は、限定するものではないが、データ、プログラムコード、及び／又はその他の情報を含み得る。
【００７７】
メモリ８１４及び固定記憶域８１６は、記憶デバイス８０６の一例である。メモリ８１４は、例えば、ランダムアクセスメモリ又は何らかの種類の揮発性又は不揮発性の記憶デバイスの形態を採り得る。固定記憶域８１６は任意の数の構成要素又はデバイスを含み得る。例えば、固定記憶域８１６は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え型磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせを含み得る。固定記憶域８１６によって使用される媒体は着脱式であってもよく、着脱式でなくてもよい。
【００７８】
通信ユニット８０８により、データ処理システム８００は、他のデータ処理システム及び／又はデバイスと通信することができる。通信ユニット８０８は、物理的な及び／又は無線の通信リンクを用いて通信することができる。
【００７９】
入出力ユニット８１０は、データ処理システム８００に接続された他の装置との間で、入力の受信、及び出力の送信を可能にする。例えば、入出力ユニット８１０は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの種類の入力デバイスを介してユーザ入力を受信することができる。別の例として、入出力ユニット８１０は、データ処理システム８００に接続されたプリンターへの出力の送信を可能にし得る。
【００８０】
ディスプレイ８１２は、ユーザに対して情報を表示するよう構成されている。ディスプレイ８１２は、例えば、限定するものではないが、モニタ、タッチスクリーン、レーザーディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ、仮想表示デバイス、及び／又は他の何らかの種類のディスプレイデバイスを含み得る。
【００８１】
この例示的な実施例では、異なる例示的な実施例の処理は、コンピュータに実装される指示命令を用いてプロセッサユニット８０４によって実施されてもよい。これらの指示命令は、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと称されることがあり、且つ、プロセッサユニット８０４内の１以上のプロセッサによって読み取られ実行され得る。
【００８２】
これらの実施例では、プログラムコード８１８は、選択的に着脱可能なコンピュータ可読媒体８２０に機能的な形態で配置され、且つ、プロセッサユニット８０４によって実行するために、データ処理システム８００に読込み又は転送することができる。プログラムコード８１８及びコンピュータ可読媒体８２０は、合わせてコンピュータプログラム製品８２２を形成する。この例示的な実施例では、コンピュータ可読媒体８２０は、コンピュータ可読記憶媒体８２４又はコンピュータ可読信号媒体８２６であってよい。
【００８３】
コンピュータ可読記憶媒体８２４は、プログラムコード８１８を伝播または伝送する媒体というよりは、むしろ、プログラムコード８１８を保存するために使用される、物理的な又は有形の記憶デバイスである。コンピュータ-可読記憶媒体８２４は、例えば、限定するものではないが、データ処理システム８００に結合される光又は磁気ディスク、或いは固定記憶デバイスの形態を採り得る。
【００８４】
別の態様では、プログラムコード８１８は、コンピュータ可読信号媒体８２６を使用して、データ処理システム８００に伝送され得る。コンピュータ可読信号媒体８２６は、例えば、プログラムコード８１８を包含する伝播されたデータ信号であってもよい。このデータ信号は、物理的な、及び／又は無線の通信リンクを介して伝送されることが可能な、電磁信号、光信号、及び／又は他の何らかの種類の信号であってもよい。
【００８５】
図８のデータ処理システム８００の図は、例示的な実施例が実装され得るやり方に対する、構造的な限定を提示することを意図していない。種々の例示的な実施例は、データ処理システム８００に関して示されている構成要素に追加的な、又は代替的な構成要素を含む、データ処理システム内に実装され得る。更に、図８に示した構成要素は、例示的な実施例と異なることがあり得る。
【００８６】
例示的な実施例は、不均一な断面を有するヒートパイプを形成するための方法及び装置を提供する。より具体的には、例示的な実施例は、プラットフォームの熱伝達のために適合された溝を有するヒートパイプを形成するための方法及び装置を提供する。
【００８７】
積層機械加工（additive machining）は、ポンピングが困難ではない場合に、より大きい溝を使用することによって、凝縮器端における低減された圧力降下を可能にする。溝の形状は、所望のポンピングを提供するように最適化され得る。一実施例では、溝の形状が、通路に沿って複数のステップで変化する。別の一実施例では、溝の形状が、ステップのようなやり方ではなくむしろ連続的なやり方で変化する。
【００８８】
今日のヒートパイプは、押し出しによって製造された内部に溝が付けられた毛細壁構造を使用する。フランジを含む、これらの管の幾何学的断面形状は、長さ全体を通して均一である。これらの例示的な実施例は、壁構造を生成するために積層機械加工を使用する。このアプローチは、長さに沿って溝の形状及び数を適合させることを可能にし、改良された熱伝達をもたらす。その上、ヒートパイプの輪郭は、源からシンクへの最短の三次元経路を生み出すように形作られ得る。熱源とヒートシンクに連結されることを必要とする外部のフランジは、最も容易な設置を伴う最短経路を可能にするための最適な形状及び位置を追加される。
【００８９】
熱源とヒートシンクの伝達面が互いに対してランダムな合成角にあり、すなわち、互いに対して平面内に整列しておらず又は垂直ではない幾何学的形状において、宇宙探査機及び他のプラットフォーム内で熱源からヒートシンクへ熱を効率的に伝達することが可能になる。
【００９０】
今日の押し出しヒートパイプでは、オペレータが、熱の入力と出力（源とシンク）の表面に合致する均一に押し出されたフランジを取得するために、ヒートパイプの長さに沿って７回又は８回の曲げを課すことに直面し得る。これは、ヒートパイプを、製造することが高価な、より長い、（長さのために）より少ない熱の移動を可能にする、より重いものにする。これらのヒートパイプは、設計することも非常に困難であり、高価な開発労力をもたらす。これらの三次元曲げヒートパイプは、大きな空間も占め、したがって、他の宇宙探査機のハードウェアに対して制限的であり、統合することが困難である。今日の押し出しヒートパイプの長さに沿って均一な溝の形状を有する場合、設計者は、圧力降下を低減させるために凝縮器から蒸発器への液体の容易な流れを促進するという目的で、高度な毛細管現象のポンピングを提供するために溝を小さくするという望みをバランスさせる。このバランスは、不可避的に、できるだけ多くの流体がポンプされるように十分に小さい溝と、流体を通過させるために十分に大きい溝と、の妥協点をもたらす。積層造形では、溝の寸法が、ヒートパイプの長さに沿って適合され、ヒートパイプの熱伝達能力における２倍以上の増加を提供することができる。
【００９１】
積層機械加工では、ヒートパイプが、熱源とヒートシンクの熱伝達面に合うように形状が最適化されたフランジを有する、熱源からヒートシンクへの最短の又は最も便利な経路を取得するように設計され得る。同様に、ヒートパイプの内部溝構造は、ヒートパイプの長さに沿って最適化され、蒸発器における最大ポンピング水頭（最も小さい溝）及びヒートパイプの凝縮器端における伝達の最小粘性圧力降下を提供することができる。積層造形は、平坦な熱の入力面及び出力面からの熱伝達を優れて促進し、したがって、今日のヒートパイプの金属フランジにおける温度差を低減させるために、より平坦な断面を有するように円筒形状ではないヒートパイプを製造することも可能にする。より平坦なヒートパイプは、ヒートパイプ内の内部圧力と結果としての力に反作用することができず、その圧力下でより変形又は破裂し易い傾向がある。より平坦な構成は、より平坦な外部壁を支持するために、内的に又は外的にの何れかで、特徴を強化することを含み得る。例えば、補強材又はブレースが、より平坦な外部壁を支持するために存在し得る。
【００９２】
ヒートパイプのための溝の適合させることは、ヒートパイプが、熱源からヒートシンクへの最短の又は最も便利な経路を採ることを可能にする。例示的な実施例のヒートパイプは、増加された熱負荷能力を有し得る。更に、例示的な実施例のヒートパイプは、低減された質量も有し得る。ヒートパイプのために溝を適合させることは、ヒートパイプに対してより複雑でない形状をもたらし得る。より複雑でないヒートパイプは、プラットフォーム内に統合させることがより容易である。
【００９３】
例示的な実施例は、ヒートパイプを曲げる必要がなく、結果として工程中のステップを１つ少なくすることをもたらす。例示的な実施例は、必要な場合に円周に独立して配置されたフランジを有し得る。最適な形状を有するフランジは、熱抵抗性を低減させるという特徴を含む。例えば、ヒートパイプとフランジとの間の熱の流れの伝達を改良するために、ガセット板が配置され得る。
【００９４】
適合されたヒートパイプは、より少ない及び／又はより小さいヒートパイプをもたらし得る。適合されたヒートパイプは、低減された質量及び費用をもたらし得る。
【００９５】
溝構造は、ヒートパイプの長さに沿って適合され得る。部分的な熱ダイオード効果が、回復力のために組み込まれ得る。ヒートパイプの端キャップが、部品と工程の数を低減させるために含まれ得る。
【００９６】
粗さが、積層造形からもたらされ得る。ヒートパイプにおける粗さは、Ｑ×Ｌｅｆｆを低減させ、沸騰をもたらし得る。しかし、粗さは、逆流に対して優れている。積層造形によるヒートパイプ内の粗さは、熱間等方圧プレスなどの熱処理によって低減され得る。
【００９７】
例示的な実施例は、管の内側を下へ向かって延在する際に、内部のフィンが密度又は高さの何れか（又は両方）を変化させる、ヒートパイプのための方法及び装置を提供する。したがって、ウィッキング材料の断面積が、管の長さを通して変化する。これらの例示的な実施例は、ポンピング機能を改良する。
【００９８】
ヒートパイプの例示的な一実施例は、可変毛細壁構造を有することとなる。ある例示的な実施例では、ヒートパイプが、フィンがヒートパイプの断面を越えて先細りしている、連続的な可変毛細壁構造を有する。
【００９９】
生み出された可変断面を有する溝が付けられたヒートパイプのための装置は、積層機械加工を使用して生産される。この構造的形態は、軸方向に溝が付けられた押し出されたヒートパイプからは、生産することができない。
【０１００】
その設計は、長さに沿った溝の形状及び数の適合を可能にし、改良された熱伝達をもたらす。この可変断面は、熱伝達のニーズに対するカスタマイズを可能にする。
【０１０１】
ヒートパイプの輪郭は、熱源からヒートシンクへの最短の三次元経路を生み出すように形作られ得る。熱源とヒートシンクに連結されるために使用される外側のフランジは、最も容易な設置を伴う最短経路を可能にするための最適な形状及び位置を追加される。これは、より短いヒートパイプが設計されることを可能にする。更に、フランジをオフセット角度において付けることは、ヒートパイプが、ヒートパイプを曲げることによる製造上の影響なしに、２つの任意に方向付けられた位置から熱を移動させることを可能にする。
【０１０２】
その設計は、凝縮器に対して蒸発器の近くで、より大きい密度の溝を可能にする。蒸発器の近くの溝の、このより大きな密度は、ヒートパイプがより多くの熱を伝達することを可能にする。
【０１０３】
熱源からヒートシンクへ効率的に熱を移動させることは、源及びシンクの熱伝達面が互いに対してランダムな角度にある幾何学的形状にある、宇宙探査機及び他のプラットフォーム内では困難である。
【０１０４】
例示的な実施例の特徴のうちの１つは、軸方向に溝が付けられた押し出されたヒートパイプにとっては形成されることができない構造的形状を実現できる、積層機械加工の能力である。ヒートパイプの一部の実施例は、管の内側を下へ向かって延在する際に、密度又は高さの何れか（又は両方）を変化させる内部のフィンを有し、したがって、ヒートパイプに沿って断面積が変化する。三次元プリンティングは、フランジを所望の位置及び形状で付ける能力などの、特徴を提供する。フランジを付ける、この能力は、かなり短いヒートパイプを可能にする。
【０１０５】
説明された従来のヒートパイプの複雑な三次元形状は、フランジをヒートシンクと熱源の位置に合致させるために、押し出しを曲げる（捩じりではない）という必要性を強制される。積層機械加工のコンセプトは、より短い、より能力が高い、より軽い積層造形されたヒートパイプを用いて、これを行うことを可能にする。他の利点は、蒸発器から凝縮器へ溝が進行する際に、溝構造を変化させることによって取得され得る。
【０１０６】
種々の実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されており、網羅的な説明であること、又は開示された形態の実施例に限定することを、意図しているわけではない。当業者には、多くの修正例及び変形例が明らかであろう。更に、異なる実施例は、他の実施例とは異なる特徴を提供することができる。選択された１つ又は複数の実施例は、実施例の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施例の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正例との理解を促すために選択及び記述されている。
【０１０７】
更に、本開示は下記の条項に係る実施例を含む。
条項１
内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有する管、及び
前記内面に沿って前記管の前記長さの方向に延在する突起部であって、前記突起部の間隔、サイズ、又は形状のうちの少なくとも１つが、前記管の前記第１の端と前記管の前記第２の端との間で変化する、突起部を備え、
前記管と前記突起部がモノリシックである、ヒートパイプ。
条項２
前記突起部のうちの少なくとも１つの突起部の高さが、前記管の前記長さに沿って変化する、条項１に記載のヒートパイプ。
条項３
前記突起部のうちの少なくとも１つの突起部が、前記第２の端に至る前に終端する、条項１に記載のヒートパイプ。
条項４
前記第１の端が蒸発器端であり、前記第２の端が凝縮器端であり、前記蒸発器端における突起部の間隔が、前記凝縮器端における突起部の間隔未満である、条項１に記載のヒートパイプ。
条項５
前記突起部が、前記第１の端から前記第２の端へ先細りしている、条項１に記載のヒートパイプ。
条項６
前記外面から延在するフランジを更に備え、前記管、前記突起部、及び前記フランジが、モノリシックである、条項１に記載のヒートパイプ。
条項７
前記フランジが、互いに対して面外にある、条項６に記載のヒートパイプ。
条項８
前記フランジが、互いに同一平面上にない熱源とヒートシンクに連結されるように形作られ配置されている、条項６に記載のヒートパイプ。
条項９
前記フランジが、前記ヒートパイプの前記長さを低減させるように形作られ配置されている、条項８に記載のヒートパイプ。
条項１０
前記突起部の設計が、前記ヒートパイプ内の作動流体の毛細管現象のポンピング機能を改良する、条項１に記載のヒートパイプ。
条項１１
プラットフォームの取り囲む構造物を考慮して、前記プラットフォームの熱源からヒートシンクへの最短経路を生み出すように、前記管が湾曲している、条項１に記載のヒートパイプ。
条項１２
前記第１の端が蒸発器端であり、前記第２の端が凝縮器端であり、前記突起部の設計が、熱が前記凝縮器端に加えられたときに蒸発器に伝達される熱負荷を大幅に制限する、条項１に記載のヒートパイプ。
条項１３
内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有する管、及び
前記内面上にある突起部を備え、
前記管の前記長さの第１の位置における前記突起部の第１の断面が、前記管の前記長さの第２の位置における前記突起部の第２の断面とは異なり、前記管と前記突起部がモノリシックである、ヒートパイプ。
条項１４
前記突起部のうちの少なくとも１つの突起部の高さが、前記管の前記長さに沿って変化する、条項１３に記載のヒートパイプ。
条項１５
前記突起部のうちの少なくとも１つの突起部が、前記第２の端に至る前に終端する、条項１３に記載のヒートパイプ。
条項１６
前記ヒートパイプが、熱源からヒートシンクへの最短の三次元経路を提供する、条項１３に記載のヒートパイプ。
条項１７
前記突起部が、複数の連続的な可変溝を形成する、条項１３に記載のヒートパイプ。
条項１８
積層造形を使用して材料を横たえて、管と突起部を備えたヒートパイプを形成することであって、前記管が、内面、外面、及び第１の端から第２の端へ続く長さを有し、前記突起部が、前記内面上にあり、前記管の前記長さの第１の位置における前記突起部の第１の断面が、前記管の前記長さの第２の位置における前記突起部の第２の断面とは異なる、形成すること、
前記ヒートパイプを熱間等方圧プレスして、多孔性を低減させること、及び
前記ヒートパイプを熱処理して、強度を増加させることを含む、方法。
条項１９
積層造形を使用して前記材料を横たえることが、前記外面から延在するフランジを形成することを更に含み、前記フランジが、互いに対して任意の角度を付けられている、条項１８に記載の方法。
条項２０
プラットフォームの取り囲む構造物を考慮して、前記プラットフォームの熱源からヒートシンクへの最短経路を生み出すように、前記管が湾曲している、条項１８に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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