(57)【要約】【課題】伝熱性能を増大させたヒートパイプを提供。【解決手段】ヒートパイプ13の内部強化内壁19において、複数の溝25は台形のフィン26により形成されているため、溝25は、底面24と、互いに逆向きの角度を有する壁31および34とを有する。壁31および34は互いに内側へ傾斜した角度を形成している。その結果、溝25の底部における幅39は、溝25の上部における開口部29の幅42より大きい。このように、溝の開口部のサイズを溝底部より小さくなるよう逆転させることによって、ヒートシンク側から熱源側への液流は、蒸気流からより良く遮蔽されることとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径を決定する内面と、長手方向の軸とを有する管部材を含むヒートパイプにおいて、
側壁および上部壁を有する複数のフィンが前記管部材の内面に配置され、該フィンは隣接するフィン間に溝を形成するように配置され、該溝はその上部の開口部と、前記内面に沿った溝底部とを有し、該溝は前記フィンの側壁によって形成されている側面を有し、該溝の最大幅部分における幅は、該溝の開口部の幅より長いことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝の断面積は、前記フィンの断面積より大きいことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記フィンは台形であることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項４】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記フィンはＴ型であることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項５】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記フィンはきのこ型であることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項６】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記フィンはＹ型であることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項７】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記フィンは互いに対して角度を成して三角形の溝を形成していることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項８】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝底部は湾曲していることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項９】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝底部は円形であることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１０】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝の高さは0.05mmないし５mmであることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１１】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝開口部の幅は0.05mmないし５mmであることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１２】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝のピッチは0.10mmないし５mmであることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１３】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、溝高さに対する溝断面積の比は0.02mmないし１mmであることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１４】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、溝壁長さに対する溝断面積の比は0.01mmないし１mmであることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１５】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、溝最大幅に対する溝開口部の幅の比は0.01ないし0.99であることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１６】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝の高さは溝の幅より大きいことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項１７】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、前記溝の溝底部における幅は溝開口部の幅より大きいことを特徴とするヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱性を改善した内部強化管に関するものであり、とりわけ、溝の上部の開口をその溝の最大に開かれた部分より狭小にした内部溝を有する伝熱管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、典型的には、空調および冷蔵用の熱交換器と、コンピュータの中央処理装置などの電子装置の熱管理用の熱交換器とに用いられている。ヒートパイプとは、両端部を密閉して一定の冷媒を設けた管である。この管の一方の端部は熱源にさらして管内部の液体を加熱し、その液体を蒸発させる。この蒸気は、ヒートシンクに露出している他方の端部へ流れる。蒸気はその熱をヒートシンクに対して放散し、凝結して液体に戻る。するとこの液体は熱源が配置されている一方の端部へ再び流れて蒸発する。これらの蒸発工程および凝結工程は、熱源からヒートシンクへ熱が連続して伝達されるよう、継続して行なわれる。上述のヒートパイプは、銅などの高伝熱材で作られた中実な熱伝導体より、著しく高い伝熱率を有する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６０９１１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートシンク側から熱源側へ液体を引き戻すには、ウィック構造が必要とされ、これは毛細管作用を有する。この毛細管作用がポンプとして機能し、液体をヒートシンク側から熱源側へ移動させる。現行のヒートパイプにおいては、内部の溝構造がヒートパイプのウィックとして用いられている。しかし現行の内部溝構造では、液流は、ヒートパイプの中央を液流とは逆方向に流れる蒸気流にさらされる。この蒸気流は液滴を引きずり、これらの液滴を運んで液流から離脱させてしまう。このように液滴が蒸気流に引きずられる現象は、ヒートパイプの性能に有害な影響を及ぼす。
【０００５】
現状では、溝上部が溝底部より大きい台形の溝を有する内部溝ウィック構造が設計されている。このような構造は上述の引きずり作用を助長し、その結果としてヒートパイプの伝熱効率は低下してしまう。したがって、上述の引きずり作用を軽減することによって伝熱性能を増大させるヒートパイプの設計が必要である。
【０００６】
本発明は、溝開口部のサイズが溝のうち最も大きく開かれた部分のサイズより狭小になっている溝を有する内部強化管を提供することによって上述の必要性を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液流を蒸気流から遮蔽することによって上述の引きずり作用を軽減する。溝の上部にある溝開口部が狭小になっているため、管の中央部の蒸気流は、溝内部の液流から部分的に分離されることとなる。したがって、液滴は、反対方向に流れる蒸気流によって引きずられ難くなる。この遮蔽効果によって引きずり作用が軽減される結果、ヒートパイプの熱源側へ到達可能な液体が多くなるため、伝熱性能を全体的に増大させることが可能である。
【０００８】
第１の実施例では、溝の幾何学的形状は複数の台形フィンによって形成されている。
【０００９】
第２の実施例では、溝の幾何学的形状は複数のＴ型フィンによって形成されている。
【００１０】
第３の実施例では、溝の幾何学的形状は複数のきのこ型フィンによって形成されている。
【００１１】
これら実施例の共通する特徴は以下の点であるが、かかるものに限定されるものではない。すなわち、溝開口部は溝底部より狭小である。溝の断面積は溝を形成しているフィンの断面積以上である。そして溝の高さは溝の幅以上である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明を図面を参照して説明する。同一もしくは類似の部位は、全図を通じて同様の参照符号で示す。
【００１３】
図１に、ヒートパイプ13の断面10を示す。このパイプ13は銅、銅合金その他の伝熱性材料で作ってよい。パイプ13は部分的に示していて、このパイプの全体像は示していない。当業者にとって明らかなように、本発明の強化手段は、円形、楕円形、正方形、長方形など、様々な断面形状を有するパイプに対して設けてよいが、これらの形状に限定されるものではない。パイプ13の長手方向の軸は、この図面ページに対して垂直である。ヒートパイプ13は外壁16と、内部強化内壁19とを有する。ヒートパイプ13は溝25の底面24から外壁16までを計測した壁厚22を有する。溝25は、図１のような方向から見た場合、その上部に開口部29を有する。図示するように、複数の溝25は台形のフィン26により形成されているため、溝25は、底面24と、互いに逆向きの角度を有する壁31および34とを有する。壁31および34は互いに内側へ傾斜した角度を形成している。その結果、溝25の底部における幅39は、溝25の上部における開口部29の幅42より大きい。このように、溝の開口部のサイズを溝底部より小さくなるよう逆転させることによって、ヒートシンク側から熱源側への液流は、蒸気流からより良く遮蔽されることとなる。溝25の断面積はこの溝を形成しているフィン26の断面積以上である。また、溝25の高さ70は溝25の幅39以上である。溝形状による遮蔽効果の結果、蒸気流に液体が引きずられることは少なくなり、これによって、より多くの液体がヒートパイプの熱源側へ到達可能となり、伝達熱全体も増大させることが可能である。
【００１４】
また本発明によるヒートパイプ13は、次の特性を有する。溝の高さ70は0.05mmないし５mmである。溝開口部29の長さは0.05mmないし５mmであり、溝ピッチは0.10ないし５mmである。溝高さに対する溝断面積の比は0.02mmないし１mmである。溝壁長さに対する溝断面積の比は0.01mmないし１mmである。また、溝の有する最大幅に対する溝開口部の幅の比は0.01ないし0.99である。
【００１５】
図２に示すように、本発明によるヒートパイプ99の他の実施例は、一連の溝100を含み、これらはＴ型フィン103の間に形成されている。このヒートパイプ99は外面106を有する。このパイプの長手方向の軸は図２のページに対して垂直である。このパイプ99は、溝100の底面112と外面106との間を計測した壁厚109を有する。これらの溝100は相対する壁115および118によって形成されている。Ｔ型フィン103の外側端部113は開口部121を形成している。この開口部121は幅124を有する。幅124は底面112に沿った幅127より短い。溝100の断面積はフィン103の断面積以上である。また、溝100の高さ150も、その幅127以上である。
【００１６】
図３は、本発明の他の実施例を示す。ヒートパイプ200はきのこ型断面を有する複数のフィン203を有する。これらのフィン203間には複数の溝201が形成されている。ヒートパイプ200は外面206を有する。このパイプの長手方向の軸は図３のページに対して垂直である。パイプ200は、溝201の底面212と外面206との間を計測した壁厚209を有する。溝201の一部は、相対する壁215、218によって形成されている。隣接するフィン203の端部213が開口部221を形成している。この開口部221は底面212に沿った幅227より短い幅224を有する。溝201の断面積はフィン203の断面積以上である。また、溝201の高さ250は幅227以上である。
【００１７】
図４は、本発明による他の実施例を示す。ヒートパイプ300は複数のフィン303を有し、これら隣接するフィン303間には溝306が形成されている。図示するように、溝306の底部は円形である。底壁は他の形にしてもよく、例えば平形および他の非円形にしてよい。
【００１８】
このパイプの長手方向の軸はこのページに対して垂直である。溝306の上部の開口部309は溝306の最大幅312より短い。最大幅312は溝306の中央部分に位置している。
【００１９】
図５では、傾斜したフィン400が三角形の溝403を形成している。溝403の上部は開口部406を有し、開口部406の幅409は溝403の最大幅より短い。この溝403の最大幅は底壁412の所に位置している。
【００２０】
図６では、Ｙ型フィン500は、それらの間に配された溝503を形成している。溝503の上部の開口部506の幅は溝503の最大幅の開口部512より短い。
【００２１】
本発明をいくつかの実施例に関連して説明したが、本発明の範囲は、特に記載した実施例に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の思想および範囲内で、代替形、変形および類似形を含んでよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例の側方立面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の側方立面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の側方立面図である。
【図４】本発明の第４の実施例の側方立面図である。
【図５】本発明の第５の実施例の側方立面図である。
【図６】本発明の第６の実施例の側方立面図である。
【符号の説明】
【００２３】
13、99、200、300  ヒートパイプ
25、100、201、306、403、503  溝
26、103、203、303、400、500  フィン
【図１】
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【図２】
2005180907.tif 000004
【図３】
2005180907.tif 000005
【図４】
2005180907.tif 000006
【図５】
2005180907.tif 000007
【図６】
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