(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、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、パイプ１１、チャンバ１２、第１毛細層、第２毛細層、複数の溝部１３を含み、前記パイプが前記チャンバに連通され、前記チャンバが第１チャンバ室と第２チャンバ室及び作動流体と底部を備え、前記第１毛細層、第２毛細層が底部に重ねて設置され、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、上述の第１毛細層、第２毛細層により前記チャンバ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２
0003169587.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、
第１端と第２端、及び前記第１端と前記第２端に連通された通路を備えたパイプと、
第１チャンバ室と第２チャンバ室、作動流体、底部を備え、前記第１チャンバ室が第１連接孔を備え、前記第２チャンバ室が第２連接孔を備え、かつ前記第２チャンバ室の一側を延伸して支柱が設けられ、前記第１連接孔、前記第２連接孔がそれぞれ前記パイプの第１端、第２端と連接されたチャンバと、
前記底部上方を被覆して設置された第１毛細層と、
前記第１毛細層の上方を被覆して設置された第２毛細層と、
前記第１毛細層と前記チャンバの底部のいずれかに設けられた複数の前記溝部と、
を含むことを特徴とする、ループヒートパイプ構造体。
【請求項２】
前記チャンバ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て前記第１チャンバ室、前記第２チャンバ室が形成され、前記第１毛細層、前記第２毛細層が前記底板上に設置され、かつ前記溝部が前記第１毛細層と前記チャンバの底板のいずれか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３】
前記チャンバがさらに作動パイプを備え、前記作動パイプが前記第１チャンバ室と第２チャンバ室のいずれかと相互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４】
前記第１毛細層、前記第２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５】
前記第２毛細層の有効毛細半径が前記第１毛細層より大きいことを特徴とする、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１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項７】
前記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８】
前記カバー体と前記底板が異種材質と同種材質のいずれかであることを特徴とする、請求項２に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項９】
前記カバー体の材質がステンレス、カーボンスチール、高分子材料のいずれかであることを特徴とする、請求項２に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１０】
前記第２毛細層の浸透率が前記第１毛細層より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のループヒートパイプ構造体。
【請求項１１】
前記パイプに凝縮装置が連結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１２】
前記パイプに水冷装置が連結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。
【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に関し、特に、チャンバ内に複数の異なる熱伝導係数と浸透率の毛細管構造層を重ねて設置し、チャンバ中で発生する高すぎる蒸気圧を回避してループヒートパイプ全体の放熱効率を向上する、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、かつ単一種類の毛細管構造をウィック（Ｗｉｃｋ）構造として採用しているが、この単一種類の毛細管構造をウィック（Ｗｉｃｋ）とする構造は、加熱蒸発器の熱を非常に容易に補償室（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ／ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｃｈａｍｂｅｒ）中に進入させるため、重大な熱漏洩現象が生じる。この重大な熱漏洩を防止するためには熱伝導係数が低い毛細管構造をウィック（Ｗｉｃｋ）構造に採用しなければならず、そうすると蒸発器に非常に大きな局部的熱抵抗が発生し、高熱伝導の単層毛細管構造をウィック（Ｗｉｃｋ）構造として採用すると、平板型ループヒートパイプの初期起動が非常に困難になり、起動仕事率閾値が過大になって、一部特殊な作業状況下では起動できなくなることさえある。
【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。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、パイプ、チャンバ、第１毛細層、第２毛細層、複数の溝部を含み、前記パイプは第１端と第２端、及び前記第１端と第２端に連通した通路を備え、前記チャンバが第１チャンバ室と第２チャンバ室、及び作動流体と底部を備え、前記第１チャンバ室が第１連接孔を備え、前記第２チャンバ室が第２連接孔を備え、かつ前記第２チャンバ室の一側を延伸して支柱が設けられ、前記第１連接孔、第２連接孔がそれぞれ前記パイプの第１端、第２端と連接され、前記第１毛細層が前記チャンバの底部に設置され、前記第２毛細層が前記第１毛細層の上方を被覆し、前記溝部が前記底部と前記第１毛細層のいずれか１つを選択して設けられる。
【考案の効果】
【０００８】
前記第１毛細層は、ループヒートパイプ構造体の動作時に必要な十分な毛細管力を提供し、作動流体が前記第１毛細層を流れるときの圧力損失を抑える。第２毛細層は、ループヒートパイプ構造体中に熱を封じ込める働きを効果的に担い、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。前記ループヒートパイプ構造体により、前記チャンバ内で高すぎる蒸気圧の発生を回避し、ループヒートパイプ全体の放熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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の組立透視図である。
【図３】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の図２のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３ａ】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の図２の別のＡ−Ａ線での断面図である。
【図４】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５】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例２の図４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の図４の別のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図６】本考案のループヒートパイプ構造体の実施例３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４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５の立体組立図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
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】
【００１１】
図１、図２、図３に本考案のループヒートパイプ構造体の実施例１の立体分解図及び組立透視図及びＡ−Ａ線での断面図をそれぞれ示す。これらの図に示すように、本考案のループヒートパイプ構造体１は、パイプ１１、チャンバ１２、第１毛細層１２１、第２毛細層１２２、複数の溝部１３を含む。
【００１２】
前記パイプ１１は第１端１１１と第２端１１２、及び前記第１端１１１、第２端１１２に連通された通路１１３を備えている。
【００１３】
前記チャンバ１２は第１チャンバ室１２３と第２チャンバ室１２４、及び作動流体２と底部１２５を備え、前記第１チャンバ室１２３は第１連接孔１２３１を、前記第２チャンバ室１２４は第２連接孔１２４１を備えており、かつ前記第２チャンバ室１２４の一側を延伸して支柱１２４２が設けられ、前記第１連接孔１２３１、第２連接孔１２４１がそれぞれ前記パイプ１１の第１端１１１、第２端１１２と連接される。
【００１４】
前記第１毛細層１２１は前記底部１２５上方に設置される。
【００１５】
前記第２毛細層１２２は前記第１毛細層１２１上方を被覆して設けられ、前記溝部１３が前記第１毛細層１２１と前記底部１２５のいずれかを選択して設けられる。本実施例の溝部１３は前記底部１２５に設けたものとして説明しているが、これに限定されず、前記溝部１３は前記第１毛細層１２１の一側に設置してもよい（図３ａに示す通り）。
【００１６】
前記第１毛細層１２１、第２毛細層１２２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】
前記第２毛細層１２２の浸透率は前記第１毛細層１２１より大きく、且つ前記第２毛細層１２２の熱伝導係数は前記第１毛細層１２１より低い。
【００１８】
前記チャンバ１２はさらに作動パイプ１２６を備え、前記作動パイプ１２６は前記第１チャンバ室１２３と第２チャンバ室１２４のいずれかを選択して相互に連通され、本実施例は第２チャンバ室１２４と連通させているが、これに限定されない。前記ループヒートパイプ構造体１を製造するとき、前記作動パイプ１２６を通して前記チャンバ１２に対し真空ポンプ操作と作動流体２注入等の作業を行うことができ、最後に前記作動パイプ１２６の開放されている一端に対して封鎖を行う。
【実施例２】
【００１９】
図４、図５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Ｂ−Ｂ線での断面図を示す。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、本実施例の前記チャンバ１２がさらにカバー体１２ａと底板１２ｂを含み、前記カバー体１２ａと前記底板１２ｂが対応して閉じ合わされ、前記第１チャンバ室１２３、第２チャンバ室１２４を形成している点であり、前記第１毛細層１２１、第２毛細層１２２は前記底板１２ｂ上に設置され、前記溝部１３は前記第１毛細層１２１と前記底板１２ｂのいずれかを選択して設けることができ、本実施例は前記溝部１３を前記底板１２ｂ上に設置したものとして説明するが、これに限定されず、前記溝部１３は前記第１毛細層１２１の一側に設置してもよい（図５に示すとおり）。
【００２０】
前記カバー体１２ａと前記底板１２ｂは異種材質と同種材質のいずれかとすることができ、本実施例では異種材質として説明するが、これに限定されない。前記カバー体１２ａの材質はステンレス、カーボンスチール、高分子材料のいずれかとすることができ、本実施例では前記作動流体２と相容性のあるステンレス材質などの低熱伝導材質を選択したとして説明するが、これに限定されず、前記底板１２ｂは銅材質などの熱伝導性の高い金属材質を選択したとして説明する。
【実施例３】
【００２１】
図６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。本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、本実施例のパイプ１１が複数の放熱フィン３を貫通している点である。
【実施例４】
【００２２】
図７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。本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、本実施例のパイプ１１に凝縮装置４が連結されている点である。
【実施例５】
【００２３】
図８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。本実施例と前記実施例１の異なる箇所は、本実施例のパイプ１１に水冷装置５が連結されている点である。
【００２４】
再度図１から図６を参照する。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１の使用時は、前記第１毛細層１２１の毛細半径（有効毛細半径）が第２毛細層１２２の毛細半径（有効毛細半径）より小さく、且つ熱伝導係数が前記第１毛細層１２１より低い第２毛細層１２２を選択して用いることで前記チャンバ１２内の第１チャンバ室１２３、第２チャンバ室１２４の熱抵抗を増加して、作動流体２が第２毛細層１２２を通るときの圧力損失をより小さくし、第２毛細層１２２に熱の閉じ込め（ｈｅａｔ  ｌｏｃｋ）効果を形成して第１毛細層１２１の熱が第２チャンバ室１２４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１２４内の作動流体２が高温まで加熱され、第２チャンバ室１２４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、パイプ１１内の液態の作動流体２が第２チャンバ室１２４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。この構造は前記ループヒートパイプ構造体１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１を標準下でまたは無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。
【符号の説明】
【００２５】
１        ループヒートパイプ構造体
１１      パイプ
１１１    第１端
１１２    第２端
１１３    通路
１２      チャンバ
１２ａ    カバー体
１２ｂ    底板
１２１    第１毛細層
１２２    第２毛細層
１２３    第１チャンバ室
１２３１  第１連接孔
１２４    第２チャンバ室
１２４１  第２連接孔
１２４２  支柱
１２５    底部
１２６    作動パイプ
１３      溝部
２        作動流体
３        放熱フィン
４        凝縮装置
５        水冷装置
【図１】
0003169587.tif 000003
【図２】
0003169587.tif 000004
【図３】
0003169587.tif 000005
【図３ａ】
0003169587.tif 000006
【図４】
0003169587.tif 000007
【図５】
0003169587.tif 000008
【図５ａ】
0003169587.tif 000009
【図６】
0003169587.tif 000010
【図７】
0003169587.tif 000011
【図８】
0003169587.tif 000012