(57)【要約】      （修正有）【課題】熱漏洩現象がループヒートパイプの放熱性能に影響することを防止すると共に、ループヒートパイプの全体の高さを低くしてより狭い使用空間に適応する、ループヒートパイプ構造体を提供する。【解決手段】本ループヒートパイプ構造体は、本体１と第１パイプ２を含み、前記本体が第１チャンバ室１１、第１毛細層１２、底部１３を備え、第１毛細層が前記第１チャンバ室内に設置され、前記第１パイプが第１入口端２１と第１出口端２２を備え、前記本体に連通され、前記第１入口端が第２チャンバ室を備え、前記第１毛細層と連通され、この構造で前記本体全体の高さを低くでき、さらに前記本体内で高すぎる蒸気圧の発生を防ぎ、ループヒートパイプ全体の放熱効率を向上する。【選択図】図３ａ
0003169588.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ループヒートパイプ構造体であって、本体と第１パイプを含み、
前記本体が、第１チャンバ室、第１毛細層、底部、少なくとも１つの溝部を備え、前記第１毛細層が前記第１チャンバ室内に設置され、かつ第１メインチャンバと第１サブチャンバを定義し、前記第１毛細層に作動流体が充填され、前記溝部が前記第１毛細層と前記底部のいずれかを選択して設置され、
前記第１パイプが第１入口端と第１出口端を備え、前記第１入口端が第２チャンバ室を備え、かつ前記本体一側に穿設されて前記第１毛細層と連通され、前記第１出口端が前記本体の他方の一側に穿設され、かつ前記第１サブチャンバと連通されたことを特徴とする、ループヒートパイプ構造体。
【請求項２】
前記本体がさらにカバー体と底板を備え、前記カバー体と前記底板を対応させて閉じ合わせ、前記第１毛細層が前記底板上に設けられ、かつ共同で前記第１メインチャンバと前記第１サブチャンバを定義し、前記溝部が前記底板と前記第１毛細層のいずれかを選択して設置されたことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項３】
前記第２チャンバ室が第２毛細層を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項４】
前記本体がさらに作動パイプを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項５】
前記第１毛細層が、焼結粉末体、メッシュ体、炭素繊維、石墨のいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項６】
前記第２毛細層の有効毛細半径が、前記第１毛細層と等しい、またはより大きいことを特徴とする、請求項３に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項７】
前記第２毛細層の熱伝導係数が、前記第１毛細層より低いことを特徴とする、請求項３に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項８】
前記第１パイプが複数の放熱フィンに貫通されたことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項９】
さらに第２入口端と第２出口端を備えた第２パイプを含み、前記第２入口端が第３チャンバ室を備え、かつ前記本体の一側に穿設されて前記第１毛細層と連通され、前記第２出口端が前記本体の他方の一側に穿設されて前記第１サブチャンバに連通されたことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１０】
前記第３チャンバ室が第３毛細層を備えたことを特徴とする、請求項９に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１１】
前記第２毛細層の浸透率が前記第１毛細層と等しい、またはより大きいことを特徴とする、請求項３に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１２】
前記第３毛細層の浸透率が前記第１毛細層と等しい、またはより大きいことを特徴とする、請求項１０に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１３】
前記第１パイプに凝縮装置を接続して設置したことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１４】
前記第１パイプに水冷装置を接続して設置したことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１５】
前記第２パイプに凝縮装置を接続して設置したことを特徴とする、請求項９に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１６】
前記第２パイプに水冷装置を接続して設置したことを特徴とする、請求項９に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１７】
前記第１入口端が扁平状を呈することを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１８】
前記第２入口端が扁平状を呈することを特徴とする、請求項９に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１９】
さらに第４毛細層を備え、前記第４毛細層が前記第１毛細層の一側に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項２０】
前記第１サブチャンバが第１端と第２端を備え、前記第１端と前記第２端が相互に連通され、かつ前記第１サブチャンバが前記第２端から前記第１端に向かって徐々に窄まっていることを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はループヒートパイプ構造体に関し、特に、蒸発器の高さを大幅に低くでき、使用空間の制限を克服し、同時に熱漏洩の問題を効果的に防止できる、ループヒートパイプ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体技術の進歩に伴い、集積回路（ＩＣ）がすでに大量にパーソナルコンピュータやノートブックコンピュータ、ネットワークサーバ等の電子機器のチップ中に使用されている。しかしながら、集積回路の処理速度と機能が顕著に向上され、集積回路が生み出す廃熱も顕著に増加しており、効果的にこの廃熱を排除できないと電子機器の失効を引き起こしやすくなる。このため、各種の放熱方式が提示されており、迅速に集積回路が発生する廃熱を排除して、電子機器失効の事態発生を回避している。
【０００３】
従来のループヒートパイプ （Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ）の設計は、リザーバまたは補償室（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ／ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｃｈａｍｂｅｒ）を備え、そこに適量の作動流体（ｆｌｕｉｄ）を貯蔵し、蒸発器（ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）が適当な流体の補充によって作動流体の密度の変化により生じる体積の変化を許容できるようにすると共に、さらに気体（ｇａｓ）や気泡（ｂｕｂｂｌｅ）を濾過し、その干渉や破壊を受けないようにしている。
【０００４】
ループヒートパイプ （Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ）には多くの利点があるが、従来のループヒートパイプは円柱型構造の蒸発器を採用しており、ループヒートパイプの蒸発器に比較的大きな空間が必要であり、同時にその円柱の外側表面が円弧面であるため、直接熱源に接触させることができない。これに鑑みて、別の平板型ループヒートパイプが開発されており、前記補償室(ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｃｈａｍｂｅｒ)が蒸発器の毛細構造の上方に設置されているが、前記ループヒートパイプ(Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の構造は容易に重大な熱漏洩の問題を生じるため、起動が非常に困難になり、比較的高い総熱抵抗が発生する。
【０００５】
このほか、従来の平板型ループヒートパイプハウジング材料は一般に底板と同じ材質であって、蒸発器の底板は高い熱伝導性を追求しており、さらにこの平板型ループヒートパイプ構造体の特殊性のために、蒸発器の底板が熱を受けると、底板以外のその他壁面を通した熱伝導で補償室（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ／ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｃｈａｍｂｅｒ）内部の作動流体が加熱される問題が非常に重大であり、その部分の熱が蒸発器内部のウィック（Ｗｉｃｋ）構造を通して発生する熱漏洩現象に相当することまであり、上述の二種類の状況の総合作用下で平板型ループヒートパイプの熱性能が非常に悪くなり、平板型ループヒートパイプの利点を発揮することが全くできなくなることがある。
【０００６】
さらに、現行の電子設備の設計は軽薄短小になってきているため、内部空間が相対して大幅に小さくなっており、空間上の制限が生じるため、放熱装置の全体の大きさが大きすぎたり厚さが厚すぎたりすることは一番の改善の問題となる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の主な目的は、熱漏洩現象がループヒートパイプの放熱性能に影響することを防止する、ループヒートパイプ構造体を提供することにある。
【０００８】
本考案の別の目的は、ループヒートパイプの全体の高さを低くしてより狭い使用空間に適応する、ループヒートパイプ構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達するため、本考案のループヒートパイプ構造体は、本体、第１パイプを含み、前記本体が第１チャンバ室と第１毛細層、底部及び少なくとも１つの溝部を含み、第１毛細層が前記第１チャンバ室内に設置され、かつ第１メインチャンバと第１サブチャンバを定義し、前記第１毛細層に作動流体が充填され、前記溝部が前記第１毛細層と前記底部のいずれかを選択して設置され、前記第１パイプが第１入口端と第１出口端を備え、前記第１入口端が第２チャンバ室を備え、前記本体の一側に穿設されて前記第１毛細層と連通され、前記第１出口端が前記本体の他方の一側に穿設されて前記第１サブチャンバと連通される。
【考案の効果】
【００１０】
第２チャンバ室を前記本体外部に設置することにより、第１毛細層からの熱漏洩が第２チャンバ室内の作動流体を非常に高い温度まで加熱して、高温の気液二相の平衡を生じ、第２チャンバ室内で高すぎる飽和蒸気圧を発生して、前記蒸気圧力がパイプ内の液体を第２チャンバ室内に回流させることを阻止することがないようを効果的に防止する。さらに、前記本体の高さを大幅に低くし、空間が制限される場合に効果的に適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の立体分解図である。
【図２】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の立体組立図である。
【図３ａ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３ｂ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の別のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３ｃ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１のＣ−Ｃ線での断面図である。
【図４ａ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図４ｂ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の別のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図５ａ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例２の立体分解図である。
【図５ｂ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例２の別の立体分解図である。
【図６】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例２の立体組立図である。
【図７】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例３の立体組立図である。
【図８】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例４の立体組立図である。
【図９ａ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例４のＤ−Ｄ線での断面図である。
【図９ｂ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例４のＤ−Ｄ線での断面図である。
【図１０】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例５の立体分解図である。
【図１１】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例６の立体組立図である。
【図１２】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例７の立体組立図である。
【図１３】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例８の断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
本考案の上述の目的及びその構造と機能上の特性について、図面に示す最良の実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１、２、３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂに本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の立体分解図及び立体組立図とＡ−Ａ及びＢ−Ｂ、Ｃ−Ｃ線での断面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、前記ループヒートパイプ構造体は、本体１、第１パイプ２を含む。
【００１４】
前記本体１は第１チャンバ室１１と第１毛細層１２、底部１３及び少なくとも１つの溝部１４を備え、そのうち、第１毛細層１２は前記第１チャンバ室１１内に設置され、かつ第１メインチャンバ１１１と第１サブチャンバ１１２を定義し、前記第１毛細層１２に作動流体３が充填され、前記溝部１４は前記第１毛細層１２（図３ａに示す）及び前記底部１３（図３ｂに示す）のいずれかを選択して設けることができ、前記溝部１４は間隔をあけて排列され、前記底部１３（図３ｃに示す）に設置される。
【００１５】
前記第１パイプ２は第１入口端２１と第１出口端２２を備え、前記第１入口端２１は第２チャンバ室２１１を備え、かつ前記本体１の一側に穿設されて、前記第１毛細層１２と連通し、前記第１出口端２２は前記本体１の他方の一側に穿設されて、前記第１サブチャンバ１１２に連通される（図４ａに示す）。前記第２チャンバ室２１１は第２毛細層２１１１を設けてもよい（図４ｂに示す）。
【００１６】
前記第１毛細層１２は焼結粉末体、メッシュ体、炭素繊維、石墨のいずれかを選択することができ、本実施例は焼結粉末体として説明するがこれに限定されない。
【００１７】
前記本体１はさらに作動パイプ１５を備え、前記作動パイプ１５の一端が前記第１チャンバ室１１に連通される。
【実施例２】
【００１８】
図５ａ、５ｂ、６に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例２の立体分解図と立体組立図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例１と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、前記本体１がさらにカバー体１ａと底板１ｂを備え、前記カバー体１ａと前記底板１ｂが対応して閉じ合わされ、前記第１毛細層１２が前記底板１ｂ上に設置されて、共同で前記第１メインチャンバ１１１と前記第１サブチャンバ１１２を定義している点であり、かつ前記溝部１４は底板１ｂ(図５ａに示す)と第１毛細層１２(図５ｂに示す)のいずれかを選択して設けることができる。
【実施例３】
【００１９】
図７に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例３の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例１と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、前記第１パイプ２が複数の放熱フィン４を貫通している点である。
【実施例４】
【００２０】
図８、９ａ、９ｂに本考案のループヒートパイプ構造体の実施例４の立体組立図とＤ−Ｄ線での断面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例１と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、本実施例がさらに、第２入口端５１と第２出口端５２を備えた第２パイプ５を含み、前記第２入口端５１が第３チャンバ室５１１を備え、かつ前記本体１の一側に穿設されて前記第１毛細層１２と連通され、前記第２出口端５２が前記本体１の他方の一側に穿設されて前記第１サブチャンバ１１２と連通されている点であり、前記第３チャンバ室５１１にも第３毛細層５１２を設けてもよい（図９ｂに示す）。
【実施例５】
【００２１】
図１０に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例５の立体分解図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例２と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例２の異なる箇所は、本実施例がさらに第４毛細層１６を備え、前記第４毛細層１６が前記第１毛細層１２の一側に設置される点である。
【実施例６】
【００２２】
図１１に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例６の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例４と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例４の異なる箇所は、本実施例では前記第１パイプ２及び第２パイプ５に凝縮装置６を接続して設置している点である。
【実施例７】
【００２３】
図１２に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例７の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例４と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例４の異なる箇所は、本実施例では前記第１パイプ２、第２パイプ５に水冷装置７を接続して設置している点である。
【００２４】
前記の各実施例の前記第２毛細層２１１１、第３毛細層５１２の浸透率は前記第１毛細層１２と等しい、またはより大きく、前記第１入口端２１、第２入口端５２は扁平状を呈する。
【実施例８】
【００２５】
図１３に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例８の立体組立図を示す。この図に示すように、本実施例の部分的構造は前記実施例１と同じであるため、ここでは説明を省略するが、本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、本実施例の前記第１サブチャンバ１１２が第１端１１２１と第２端１１２２を備え、前記第１端１１２１と前記第２端１１２２が相互に連通され、かつ前記第１サブチャンバ１１２が前記第２端１１２２から前記第１端１１２１に向かって徐々に窄まっている点である。
【００２６】
前記第２毛細層２１１１の有効毛細半径は前記第１毛細層１２と等しい、またはより大きく、前記第２毛細層２１１１の熱伝導係数は前記第１毛細層１２より低い。
【００２７】
図１から図１３に示すように、前記ループヒートパイプ構造体の使用時は、前記第１毛細層１２の毛細半径（有効毛細半径）が第２毛細層２１１１の毛細半径（有効毛細半径）と等しい、またはより小さく、且つ熱伝導係数が前記第１毛細層１２より低い第２毛細層２１１１を選択して用いることで前記本体１と第２チャンバ室２１１間の熱抵抗を増加して、前記本体１の作動時に本体１から反対方向に第２チャンバ室２１１まで浸透する熱の量を抑えることができる。また、第２チャンバ室２１１が本体１外部に設けられており、第１チャンバ室１１内の第１毛細層１２の熱が第２チャンバ室２１１内に進入する熱漏洩の状況が発生し、それにより第２チャンバ室２１１内の作動流体３が高温まで加熱され、第２チャンバ室２１１内に高温の気液二相の平衡が形成されて、高すぎる飽和蒸気圧を生じ、第１パイプ２内の作動流体３が第２チャンバ室２１１中に戻ることが阻止されることがないよう効果的に防止する。
【００２８】
上述をまとめると、前述の構造設計はより優れた熱の閉じ込め（ｈｅａｔ  ｌｏｃｋ）効果を生むことができる。
【００２９】
この構造は前記ループヒートパイプ構造体の全体が必要とする毛細管力を提供できるだけでなく、ループヒートパイプ構造体を標準下でまたは反重力の条件下で円滑に動作させ、かつ局部的熱抵抗をより小さくすることができる。
【００３０】
本考案の主な利点を次に述べる。
１、本体１内部には第１毛細層１２（ウィック（Ｗｉｃｋ））と溝部１４しかなく、ループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の第２チャンバ室２１１及び第３チャンバ室５１１はループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)本体１の外側部に設置されており、即ち、ループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の溝部１４に垂直の方向の２つの外壁面の外に設置されている。
２、前記第２チャンバ室２１１及び第３チャンバ室５１１はループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の本体１の蒸気出口でない外部に設置すればよく、即ち、第１サブチャンバ１１２と連接する本体１外部の３つの側面のどれでもよい。
３、第１パイプ２及び第２パイプ５の第１入口端２１と第２入口端５１の形状は円形管、扁平管、方形チャンバ、その他断面と形状の空間とすることができる。
４、第１入口端２１と第２入口端５１内部は第１毛細層（ウィック（Ｗｉｃｋ））の構造を満たす設計要求を採用する。
５、第２チャンバ室２１１及び第３チャンバ室５１１の大きさの設計は、温度変化によって引き起こされる作動媒体の体積変化により生じる波動を許容できなければならない。
６、本考案は第２チャンバ室２１１と第３チャンバ室５１１を本体１の外部に設置しており、本体１の外側壁と比較的小さい横断面積の接触を行うため、本体１を通して第２チャンバ室２１１及び第３チャンバ室５１１内部に漏洩される熱は比較的小さく、即ち、ループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の起動時、本体１と第２チャンバ室２１１及び第３チャンバ室５１１内部の飽和蒸気圧力差がループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の起動ニーズを満たすことができる。
７、ループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)本体１の外形寸法を効果的に減少でき、或いは本体１の高さを低くしたり、熱源表面に平行な方向の本体１の寸法を減少したりすることができる。
８、第２チャンバ室２１１及び第３チャンバ室５１１の体積の大きさの設計を適切にするだけで、本考案は前記ループヒートパイプ (Ｌｏｏｐ  Ｈｅａｔ  Ｐｉｐｅ、ＬＨＰ)の総熱抵抗を比較的小さい範囲に制御できる。
９、また第２チャンバ室２１１を前記本体１外部に設置するため、前記本体の高さを大幅に低くでき、薄型化に対して大幅な改善が可能となり、全体の使用の柔軟性が高まる。
【符号の説明】
【００３１】
１        本体
１ａ      カバー体
１ｂ      底板
１１      第１チャンバ室
１１１    第１メインチャンバ
１１２    第１サブチャンバ
１２      第１毛細層
１３      底部
１４      溝部
１５      作動パイプ
１６      第４毛細層
２        第１パイプ
２１      第１入口端
２１１    第２チャンバ室
２１１１  第２毛細層
２２      第１出口端
３        作動流体
４        放熱フィン
５        第２パイプ
５１      第２入口端
５１１    第３チャンバ室
５１２    第３毛細層
５２      第２出口端
６        凝縮装置
７        水冷装置
【図１】
0003169588.tif 000003
【図２】
0003169588.tif 000004
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
0003169588.tif 000008
【図４ｂ】
0003169588.tif 000009
【図５ａ】
0003169588.tif 000010
【図５ｂ】
0003169588.tif 000011
【図６】
0003169588.tif 000012
【図７】
0003169588.tif 000013
【図８】
0003169588.tif 000014
【図９ａ】
0003169588.tif 000015
【図９ｂ】
0003169588.tif 000016
【図１０】
0003169588.tif 000017
【図１１】
0003169588.tif 000018
【図１２】
0003169588.tif 000019
【図１３】
0003169588.tif 000020