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热输送设备的制作方法

2023-02-16 14:04:14 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及热输送设备,更具体而言,涉及将通过冷凝而相变为液相的工作流体的工作流体可靠地搬运至进行向气相的工作流体的相变的蒸发部,并促进蒸发部中的液相的工作流体的蒸发的热输送设备。


背景技术:

2.随着近年来的电子设备的高功能化,存在在电子设备内部高密度地搭载电气/电子零部件等发热体(以下,有时简称为“发热体”)、另外发热体的发热量增大化的倾向。若发热体的温度超过规定的容许温度而上升,则会导致发热体发生误动作等,因此需要将发热体的温度始终持续维持为容许温度以下。因此,通常在电子设备内部搭载有用于将发热体具有的热向外部输送的热输送设备。作为这样的热输送设备,例如,已知下述的均热板、热管,其具备使液相的工作流体蒸发而相变为气相的工作流体的蒸发部,和使气相的工作流体冷凝而相变为液相的工作流体的冷凝部,通过使工作流体相变而将潜热(气化热)向外部输送。
3.在构成电子设备的电气/电子零部件等发热体中,由于如上所述存在发热量增大化的倾向,因此要求进一步提高热输送设备的热输送性能。为了进一步提高热输送设备的热输送性能,使热输送设备内部的工作流体的循环变得顺畅是有用的。
4.作为用于使热输送设备内部的工作流体的循环变得顺畅的手段,例如,专利文献1中记载了下述热输送设备(均热板),其在由第1金属片材及第2金属片材形成密封空间的均热板中,在密封空间的至少一部分具有供液态的工作液体及工作液体的蒸气通过的流路凹部和设置于该流路凹部的底面的底面槽。在该热输送设备中,通过在流路凹部的底面设置底面槽,从而能够促进液态的工作液体向蒸发部的输送,并且,能够使工作液体的蒸气与金属片材的热交换面积增大,由此促进工作液体的蒸气的冷凝。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2018-128208号公报


技术实现要素:

8.发明要解决的课题
9.但是,对于专利文献1的热输送设备而言,其使用通过湿蚀刻而以实质上均匀的深度遍及全长而形成的底面槽来使工作液体的蒸气冷凝,并且,将通过冷凝得到的液态的工作液体向蒸发部输送。
10.对此,为了提高热输送性能,希望热输送设备以下述方式构成:使工作流体从液相向气相的相变顺畅,使从发热体产生的热在蒸发部作为蒸发潜热液相的工作流体吸收而变为蒸气的、气相的工作流体高效地从蒸发部向冷凝部输送,并且,使气相的工作流体的热在冷凝部作为冷凝潜热释放而冷凝的液相的工作流体高效地从冷凝部向蒸发部输送,由此在
容器的内部空间形成工作流体的顺畅的循环流路。
11.本发明的目的在于,提供能够提高使工作流体从液相相变为气相时的潜热的传递效率而提高热输送性能的热输送设备。
12.用于解决课题的手段
13.为了实现上述目的,本发明的要旨构成如下。
14.(1)热输送设备,其在具有封入有工作流体的内部空间的容器中具备:蒸发部,其使上述工作流体蒸发;冷凝部,其配设在与上述蒸发部分开的位置,使上述工作流体冷凝;和中间部,其配设在上述蒸发部与上述冷凝部之间,在上述容器中,形成有从上述冷凝部经上述中间部连续延伸至上述蒸发部的至少1条主槽,上述至少1条主槽中的一部分或全部的主槽为具有倾斜槽底的倾斜槽,其中,在沿着主槽的延伸方向的剖面中观察时,上述倾斜槽底随着从位于上述冷凝部的槽部分的槽底位置朝向位于上述蒸发部的槽部分的槽底位置而与上述热输送设备的底面接近的方式倾斜。
15.(2)根据上述(1)所述的热输送设备,其中,上述倾斜槽形成为使得位于上述倾斜槽底的正下方的上述容器的板厚从位于上述冷凝部的槽部分朝向位于上述蒸发部的槽部分变薄。
16.(3)根据上述(1)或(2)所述的热输送设备,其中,上述倾斜槽底至少形成在上述倾斜槽的从上述冷凝部延伸至上述中间部为止的槽部分。
17.(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的热输送设备,其中,上述倾斜槽底遍及上述倾斜槽的全长而形成。
18.(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的热输送设备,其中,在沿着上述倾斜槽的延伸方向的剖面中观察时,连结上述冷凝部的中心位置与上述蒸发部的中心位置的线段相对于上述容器的热输入面而言的平均倾斜角度在1
°
以上且30
°
以下的范围内。
19.(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的热输送设备,其中,上述倾斜槽的开口槽宽在1μm以上且1000μm以下的范围内。
20.(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的热输送设备,其中,在上述容器中形成的上述至少1条主槽为2条以上的上述倾斜槽,上述倾斜槽相互隔开间隔而平行地并列配置,上述内部空间由以上述倾斜槽划分的槽内空间部和在上述倾斜槽的开口端的上方形成的槽外空间部形成。
21.(8)根据上述(7)所述的热输送设备,其中,上述容器在上述蒸发部中进一步具备沿横切上述主槽的方向延伸的1条或2条以上的辅助槽。
22.(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的热输送设备,其中,上述容器在上述蒸发部的面向上述内部空间的内表面部分进一步具有多孔质材料,上述多孔质材料由包含粉末状、纤维状、鳞片状、多孔质状或小片状的金属或合金并烧结而成的烧结体构成。
23.(10)根据上述(1)至(9)中任一项所述的热输送设备,其中,上述容器由铜、铜合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铁合金、钛或钛合金形成。
24.(11)根据上述(1)至(10)中任一项所述的热输送设备,其中,上述容器由多张金属片材形成,且用作均热板。
25.(12)根据上述(1)至(10)中任一项所述的热输送设备,其中,上述容器用作由横截面形状为矩形的管状容器形成的热管。
26.发明效果
27.根据本发明,能够提供热输送性能得到提高的热输送设备。
附图说明
28.图1是示出作为第1实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图1的(a)为俯视透视图,图1的(b)为在图1的(a)的i
a-ia线上切剖时的剖面图,图1的(c)为在图1的(a)的i
b-ib线上切剖时的剖面图,图1的(d)为在图1的(a)的i
c-ic线上切剖时的剖面图。
29.图2为示出作为第2实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图2的(a)为俯视透视图,图2的(b)为在图2的(a)的ii
a-iia线上切剖时的剖面图。
30.图3为示出作为第3实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图3的(a)为俯视透视图,图3的(b)为在图3的(a)的iii
a-iiia线上切剖时的剖面图。
31.图4为示出作为第4实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图4的(a)为俯视透视图,图4的(b)为在图4的(a)的iv
a-iva线上切剖时的剖面图。
32.图5为示出作为第5实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图5的(a)为俯视透视图,图5的(b)为在图5的(a)的v
a-va线上切剖时的剖面图,图5的(c)为在图5的(a)的v
b-vb线上切剖时的剖面图。
33.图6为示出作为第6实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图6的(a)为俯视透视图,图6的(b)为在图6的(a)的vi
a-via线上切剖时的剖面图。
34.图7为示出作为第7实施方式的热输送设备的热管的内部结构的图,图7的(a)为纵剖面图,图7的(b)为在图7的(a)的vii
a-viia线上切剖时的剖面图,图7的(c)为在图7的(a)的vii
b-viib线上切剖时的剖面图。
具体实施方式
35.接下来,针对本发明的几个实施方式的热输送设备,在以下进行说明。
36.<第1实施方式>
37.图1为示出作为第1实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图1的(a)为俯视透视图,图1的(b)为在图1的(a)的i
a-ia线上切剖时的剖面图,图1的(c)为在图1的(a)的i
b-ib线上切剖时的剖面图,图1的(d)为在图1的(a)的i
c-ic线上切剖时的剖面图。
38.如图1所示,本发明的热输送设备1在具有封入有工作流体f的内部空间s的容器2中具备:蒸发部4,其使工作流体f蒸发;冷凝部5,其配设在与蒸发部4分开的位置,使工作流体f冷凝;和中间部6,其配设在蒸发部4与冷凝部5之间。在此,容器2中,形成有从冷凝部5经中间部6连续延伸至蒸发部4为止的至少1条主槽3,至少1条主槽3中的一部分或全部的主槽为具有倾斜槽底32的倾斜槽30,其中,在沿着主槽3的延伸方向x的剖面中观察时,该倾斜槽底32随着从位于冷凝部5的槽部分的槽底位置33朝向位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34而与热输送设备1的底面11接近的方式倾斜。需要说明的是,在图1所示的实施方式中,示出全部的主槽3为倾斜槽30的情况。
39.由此,如图1所示,倾斜槽30的深度在位于冷凝部5的槽部分处变浅,且从中间部6起在位于蒸发部4的槽部分处变深。特别地,通过使得倾斜槽30中的蒸发部4处的槽深度变深,从而位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34正下方的容器主体21的板厚变薄,该槽底位置
34与发热体7的安装面处于距离近的位置。因此,工作流体f容易在槽底位置34处接受来自发热体7的热,从而能够使工作流体f从液相向气相的相变顺畅,能够将更多的热向冷凝部5输送。其结果,能够提高热输送设备1中的热输送性能。
40.而且,本发明的热输送设备1通过使倾斜槽30中的槽底31具有随着从位于冷凝部5的槽部分的槽底位置33朝向位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34而与热输送设备1的底面11接近的方式倾斜的倾斜槽底32,从而容易使得在冷凝部5冷凝的液相的工作流体f(l)向蒸发部4流动。其结果,不易发生冷凝部5、中间部6中的液体滞留,因此还能够减小热输送设备1的热阻。
41.需要说明的是,工作流体f在热输送设备1中相变为液相状态和气相状态而存在。因此,以下,为便于说明,存在将液相的工作流体区分标注为f(l)、将气相的工作流体区分标注为f(g)的情况。
42.(热输送设备)
43.热输送设备1具有能够通过封入容器2的内部空间s中的工作流体f来输送热的构成,能够用于例如均热板、热管之类的多种传热装置。特别地,如图1所示,本实施方式的热输送设备1用作均热板。
44.(容器)
45.热输送设备1中使用的容器2具有供工作流体f被封入的内部空间s。特别地,在本实施方式中,容器2用作由多张金属片材形成的均热板。作为其一例,在图1的(a)~(d)中,通过在端部t处密封的2张金属片材来形成具有内部空间s的容器2。
46.在此,2张金属片材构成为其中的一者构成容器主体21、另一者构成盖体22,容器主体21的上表面与盖体22的下表面在容器2的端部t处被密封。容器主体21与盖体22也可以具有相同的结构。在二者具有相同结构的情况下,容器主体21和盖体22中的位于下侧的一方成为容器主体21,位于上侧的一方成为盖体22。
47.供热输送设备1设置的容器2的内部空间s为相对于外部环境经密闭了的空间,通过脱气处理被减压。由此,构成为防止来自容器2的液相的工作流体f(l)、气相的工作流体f(g)的泄露,并调节内部空间s的压力以在期望的工作温度工作。
48.容器2的平面形状无需特别限定,除了图1所示的矩形状之外,还能够举出圆形、三角形、多边形等多种形状,特别优选设为与供均热板安装的部分的形状对应的形状。容器2的厚度没有特别限定,优选在例如0.1mm以上且2.0mm以下的范围内。
49.作为构成容器2的材料,没有特别限定,能够举出例如导热性材料。特别地,从获得高导热性的观点出发,优选容器2由金属或合金构成,作为其一例,能够举出铜、铜合金、铝、铝合金、镍、镍合金、铁合金(例如不锈钢)、钛、钛合金等。其中,特别是从获得高导热性的观点出发,优选容器2由铜或铜合金构成。
50.封入容器2中的工作流体f没有特别限定,能够使用广泛的材料,例如能够举出电绝缘性的冷媒。作为具体例,例如能够举出水、氟碳类、环戊烷、乙二醇及其混合物等。从电绝缘性的方面考虑,在这些工作流体f中,优选氟碳类、环戊烷、乙二醇,特别优选氟碳类。
51.在容器2中设有:蒸发部4,其使工作流体f蒸发;冷凝部5,其配设在与蒸发部4分开的位置,使工作流体f冷凝;和中间部6,其配设在蒸发部4与冷凝部5之间。更具体而言,设有:蒸发部4,其使液相的工作流体f(l)蒸发而相变为气相的工作流体f(g);冷凝部5,其配
设在与蒸发部4分开的位置,使气相的工作流体f(g)冷凝而相变为液相的工作流体f(l);和中间部6,其配设在蒸发部4与冷凝部5之间,利用气相的工作流体f(g)及液相的工作流体f(l)形成彼此为反方向的流体流动。
52.其中,蒸发部4形成在容器2中的与发热体7的安装位置对应的位置,例如,在图1的热输送设备1中,形成在容器2的一端侧部分。蒸发部4具有从以热的方式连接的发热体7受热(吸热)的功能。具体而言,如图1的(b)所示,通过将来自发热体7的热向封入在容器2的内部空间s中的液相的工作流体f(l)传递,从而对液相的工作流体f(l)进行加热、使之蒸发而相变为气相的工作流体f(g),以吸收从发热体7接受到的热来作为蒸发潜热。
53.另外,冷凝部5配设在与蒸发部4分开的位置,例如,在图1的热输送设备1中,配设在容器2的另一端侧部分。该冷凝部5具有使在蒸发部4中相变并输送来的气相的工作流体f(g)放热的功能。具体而言,如图1的(b)中记载的那样,冷凝部5使气相的工作流体f(g)冷凝而相变为液相的工作流体f(l),由此将作为冷凝潜热输送的工作流体f(g)的热向容器2的外部释放。另一方面,在冷凝部5中产生的液相的工作流体f(l)沿后述的倾斜槽30流动,经中间部6而返回蒸发部4。返回至蒸发部4的液相的工作流体f(l)再次被用于从发热体7吸收热。
54.另外,中间部6配设在蒸发部4与冷凝部5之间,构成为由从蒸发部4向冷凝部5的气相的工作流体f(g)和从冷凝部5向蒸发部4的液相的工作流体f(l)形成彼此为反方向的流体流动。在中间部6处,液相的工作流体f(l)沿着倾斜槽30向蒸发部4供给,并且,气相的工作流体f(g)从主槽3、位于其上的空隙通过而向冷凝部5供给。
55.(主槽)
56.本发明的热输送设备1在容器2的内周面2a具备从冷凝部5经中间部6而连续延伸至蒸发部4为止的至少1条主槽3。在此,主槽3设置于上述2张金属片材中的至少容器主体21。
57.主槽3中的一部分或全部的主槽为图1的(b)所示那样的具有倾斜槽底32的倾斜槽30,其中,在沿着主槽3的延伸方向x和深度方向z的剖面中观察时,随着从位于冷凝部5的槽部分的槽底位置33朝向位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34而与热输送设备1的底面11接近的方式倾斜。由此,通过使得槽底31中的位于蒸发部4的槽部分变深(槽底位置33在主槽3的深度方向z上处于低的位置),从而位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34成为与位于蒸发部4的下侧的发热体7接近的位置,因此,能够使槽底位置34中的工作流体f从液相向气相的相变顺畅,能够从发热体7接受更多的热。其结果,能够提高热输送设备1的热输送性能。而且,通过使得在冷凝部5冷凝的液相的工作流体f(l)容易向蒸发部4流动,从而不易发生冷凝部5、中间部6中的液体滞留,因此还能够减小热输送设备1的热阻。
58.对于主槽3中的倾斜槽30而言,如图1的(b)所示,其优选形成为使得位于倾斜槽底32的正下方的容器2的板厚从位于冷凝部5的槽部分朝向位于蒸发部4的槽部分变薄。更具体而言,优选倾斜槽30以下述深度形成:该深度使得位于处于蒸发部4的位置的槽部分的槽底位置34的正下方的容器2的板厚的最大值t2小于位于处于冷凝部5的位置的槽部分的槽底位置33的正下方的容器2的板厚的最小值t1。由此,通过使得位于蒸发部4的槽底位置34处的容器2的板厚的最大值t2变小,从而蒸发部4中的液相的工作流体f(l)容易被发热体7加热,且通过使得容器2的中间部6、冷凝部5相对变厚,从而发热体7的热不易直接传递,因
此能够使得槽底位置34处的工作流体f从液相向气相的相变更加顺畅。
59.优选倾斜槽底32相对于以热的方式连接有发热体7的容器2的热输入面2b而言倾斜。在此,倾斜槽底32处的倾斜的大小没有特别限定,从容易使液相的工作流体f(l)向蒸发部4流动的观点出发,优选槽底31相对于容器2的热输入面2b的平均倾斜角度θ在1
°
以上且30
°
以下的范围内,更加优选在5
°
以上且30
°
以下的范围内。
60.特别地,在本实施方式中,如图1的(b)所示,倾斜槽30的倾斜槽底32遍及倾斜槽30的全长而形成。由此,在冷凝部5中冷凝的液相的工作流体f(l)更加容易向蒸发部4流动,因此能够进一步减小热输送设备1的热阻。
61.优选倾斜槽30的开口槽宽w的大小在1μm以上且1000μm以下的范围内,更加优选在50μm以上且500μm以下的范围内。由此,在倾斜槽30的内部形成从冷凝部5经中间部6到达蒸发部4的、液体的工作流体f(l)的流动,因此能够将在冷凝部5冷凝的液体的工作流体f(l)顺利地向蒸发部4供给。在此,倾斜槽30的开口槽宽w能够设为在倾斜槽30的开口端30a、30b测定时的开口槽宽。
62.特别地,从利用毛细力形成从冷凝部5到达蒸发部4的液体的工作流体f(l)的流动的观点出发,优选倾斜槽30的开口槽宽w的大小设为1μm以上且300μm以下的范围,更加优选设为50μm以上且200μm以下的范围。
63.另外,从利用作用于工作流体f的液滴的重力形成从冷凝部5到达蒸发部4的液体的工作流体f(l)的流动的观点出发,优选倾斜槽30中的开口槽宽w的大小设为200μm以上且1000μm以下的范围,更加优选设为400μm以上且1000μm以下的范围。此时,由于容易形成基于重力的从冷凝部5到达蒸发部4的液体的工作流体f(l)的流动,因此优选构成为倾斜槽30的开口槽宽w从冷凝部5朝向蒸发部4而变宽。
64.为了使蒸发部4中的液相的工作流体f(l)的蒸发、冷凝部5中的液相的工作流体f(l)的向倾斜槽30的回收容易,优选倾斜槽30的槽宽在主槽3的整个深度方向z上与开口槽宽w相等。
65.倾斜槽30的深度是指从容器2的内周面2a中的未形成主槽3的部分到倾斜槽30的底部为止的距离。在此,从能够借助倾槽30使工作流体f容易流通的观点出发,优选倾斜槽30的深度的下限为100μm以上,更加优选为200μm以上。另一方面,从避免热输送设备1的空间过大的观点出发,优选倾斜槽30的深度的上限为2000μm以下,更加优选为1000μm以下。特别地,在像本实施方式这样热输送设备1为均热板这样的薄型设备时,倾斜槽30的深度的上限也可以为400μm以下。
66.为了从发热体7接受更多的热并从冷凝部5放热,优选在容器2上形成的至少1条主槽3为2条以上的主槽。此时,作为主槽3,优选具备多个倾斜槽30。在本实施方式中,如图1的(a)所示,作为主槽3的2条以上的倾斜槽30相互隔开间隔而平行地并列配置在容器2的内周面2a上。由此,通过使得液体的工作流体f(l)在平行地并列配置的各主槽3中流动,从而能够使液体的工作流体f(l)在沿着热输送设备1的宽度方向(主槽3的宽度方向y)的更宽范围内流通,因此能够减轻蒸发部4中的液体的工作流体f(l)的不均匀,不易发生干涸(dryout)。
67.在此,在作为主槽3具备多个倾斜槽30时,优选容器2的内部空间s由以2条以上的倾斜槽30划分的槽内空间部s1和在2条以上的倾斜槽30的开口端30a、30b的上方形成的槽
外空间部s2形成。由此,在以倾斜槽30划分的槽内空间部s1的上方,以跨越2条以上的倾斜槽30的方式形成槽外空间部s2。此时,在蒸发部4吸收热而产生的气相的工作流体f(g)通过槽外空间部s2从蒸发部4向冷凝部5流动,因此能够将更多的热从蒸发部4向冷凝部5输送。
68.需要说明的是,主槽3也可以具有不属于倾斜槽30的1条以上的主槽(未图示)。例如,也可以设有具有倾斜槽底32的主槽3,其中,在沿着主槽3的延伸方向x和深度方向z的剖面中观察时,倾斜槽底32从位于冷凝部5的槽部分的槽底位置33朝向位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34而向上倾斜。由此,即使将蒸发部4与冷凝部5的位置关系调换,也能够作为热输送设备1发挥热输送性能。
69.作为制造具备主槽3的热输送设备1的方法,没有特别限定,例如,能够针对容器2中的至少成为容器主体21的内周面2a的部分使用激光加工、切削加工、挤出成型加工等等。其中,从利用激光的输出变化而容易形成倾斜槽底32的观点出发,优选具有对容器2的成为内周面2a的部分实施激光加工以形成主槽3的工序。
70.在容器2的至少容器主体21上形成主槽3后,保留容器2的端部t中的成为封入口的部分,使容器主体21的端部t1与盖体22的端部t2接触并密封,从封入口注入工作流体f。在注入工作流体f后,对容器2的内部进行加热脱气、真空脱气等脱气处理以形成减压状态。其后将封入口密封,从而制造热输送设备1。
71.密封的方法没有特别限定,例如能够举出tig焊、电阻焊、压接、软钎焊。需要说明的是,最初进行的密封(针对成为封入口的部分以外的部分的密封)是为了对其后进行的脱气时供内部气体排出的部分以外进行密封而进行的工序,另外,第2次密封(封入口的密封)是为了对脱气时供内部气体排出的部分进行密封而进行的工序。
72.(均热板的工作原理)
73.对于作为热输送设备1的均热板而言,其在工作前将液相的工作流体f(l)封入内部空间s中,并向蒸发部4供给。
74.当发热体7发热而使蒸发部4的温度上升时,发热体7的热向容器2传递,热被传递至容器2中的位于发热体7附近的蒸发部4。在蒸发部4中,液相的工作流体f(l)被加热而温度上升并达到沸腾温度,从液相的工作流体f(l)相变为气相的工作流体f(g),从而气相的工作流体f(g)被释放到内部空间s。另外,通过从液相的工作流体f(l)向气相的工作流体f(g)的相变,从而来自发热体的热作为蒸发潜热被气相的工作流体f(g)吸收。此时,主槽3中的倾斜槽30随着从位于冷凝部5的槽部分的槽底位置33朝向位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34而与热输送设备1的底面11接近的方式倾斜,由此能够促进工作流体f从液相向气相的相变,能够使气相的工作流体f(g)吸收更多的热来作为蒸发潜热。
75.在蒸发部4中吸收了热的气相的工作流体f(g)向容器2的内部空间s中的上侧流动,特别是在本实施方式中,如图1的(a)所示,从在倾斜槽30的开口端30a、30b的上方形成的槽外空间部s2通过并向冷凝部5流动,从而从发热体7接受的热从蒸发部4经中间部6向冷凝部5输送。
76.其后,被输送至冷凝部5的气相的工作流体f(g)在冷凝部5中通过热交换机构(未图示)而向液相相变。此时,输送来的发热体的热作为冷凝潜热向均热板的外部释放。另一方面,在冷凝部5中释放热而相变为液相的、液相的工作流体f(l)沿着主槽3从冷凝部5经中间部6向蒸发部4流动,从而容易形成蒸发部4与冷凝部5之间的工作流体f的循环流动。
77.<第2实施方式>
78.图2为示出作为第2实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图2的(a)为俯视透视图,图2的(b)为在图2的(a)的ii
a-iia线上切剖时的剖面图。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述第1实施方式或第2实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明,主要针对区别点进行说明。
79.在上述的第1实施方式中,如图1的(b)所示,示出倾斜槽30的倾斜槽底32遍及倾斜槽30的槽底31的全长而形成的构成,但不限于此。例如,如图2的(b)所示,在倾斜槽30a的槽底31a中的、至少从冷凝部5延伸至中间部6为止的倾斜槽30a的槽部分形成有倾斜槽底32a即可。另一方面,也可以不在位于蒸发部4的槽部分形成倾斜槽底32a。
80.在本发明的热输送设备中,通过像这样以倾斜槽底32a至少从冷凝部5延伸至中间部6为止的方式设置倾斜槽底32a,从而能够促进液相的工作流体f(l)从冷凝部5向蒸发部4的供给。
81.此时,优选倾斜槽30a的槽底31a中的、位于蒸发部4的槽部分中的至少一部分具备与容器2a的热输入面2b平行的平行槽底35。由此,能够在蒸发部4中减小从热输入面2b向平行槽底35传递的热的不均匀,因此能够更进一步促进蒸发部4中的工作流体f从液相向气相的相变。
82.<第3实施方式>
83.图3为示出作为第3实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图3的(a)为俯视透视图,图3的(b)为在图3的(a)的iii
a-iiia线上切剖时的剖面图。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述第1实施方式至第2实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明,主要针对区别点进行说明。
84.在上述的第1实施方式中,如图1的(b)所示,示出倾斜槽30的倾斜槽底32遍及倾斜槽30的槽底31的全长而连续形成的构成,但不限定于此。例如,如图3的(b)所示,也可以在倾斜槽30b的槽底31b间歇地形成倾斜槽底32b、32b’。此时,优选倾斜槽30b中的由倾斜槽底32b、32b’夹入的区间由平行槽底35构成。像这样,通过在槽底31b间歇地形成倾斜槽底32b、32b’,从而能够实现具备倾斜槽30b的容器2b的薄型化。
85.在此,在沿着主槽3的延伸方向x和深度方向z的剖面中观察时,优选槽底31b的相对于热输入面2b而言的平均倾斜θ、更具体而言是作为连结冷凝部5的中心位置c1和蒸发部4的中心位置c2的线段的倾斜的平均倾斜θ相对于容器2b的热输入面2b而言为1
°
以上且30
°
以下的范围的角度。由此,由于液相的工作流体f(l)容易从冷凝部5向蒸发部4流动,因此能够进一步减小热输送设备1的热阻。
86.<第4实施方式>
87.图4为示出作为第4实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图4的(a)为俯视透视图,图4的(b)为在图4的(a)的iv
a-iva线上切剖时的剖面图。在图4的(a)中,为便于说明,省略容器2c的盖体22的一部分而示出。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述第1实施方式至第3实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明,主要针对区别点进行说明。
88.在上述的第1实施方式中,如图1的(a)、(b)所示,示出容器2中形成有从冷凝部5经中间部6连续延伸至蒸发部4为止的至少1条主槽3的构成,但不限定于此。例如,如图4的
(a)、(b)中示出的热输送设备1c所示,也优选容器2c在蒸发部4中具备沿横切主槽3的方向延伸的1条或2条以上的辅助槽8。由此,经由倾斜槽30等从冷凝部5供给至蒸发部4的液相的工作流体f(l)沿主槽3的延伸方向x扩展,并经由辅助槽8沿主槽3的宽度方向y扩展,从而蒸发部4中工作流体f蒸发的部分的面积增加,因此,能够容易地进行蒸发部4中的工作流体f从液相向气相的相变。另外,即使在向蒸发部4供给的液相的工作流体f(l)的量在各主槽3中相差很大的情况下,也由于液相的工作流体f(l)易于经由辅助槽8交换而不易发生热输送设备1的干涸。
89.辅助槽8处的开口槽宽w’的大小与倾斜槽30处的开口槽宽w的大小同样地,优选设为1μm以上且1000μm以下的范围,更加优选设为50μm以上且500μm以下的范围。在此,辅助槽8的开口槽宽w’能够设为在辅助槽8的开口端8a、8b测定时的开口槽宽。
90.另外,容器2c也可以在蒸发部4中进一步具备不属于主槽3及辅助槽8的、1条或2条以上的槽(未图示)。此时,优选利用在蒸发部4形成的槽使得蒸发部4处的容器2的内周面2a中的至少一部分缺失。由此,能够进一步增加工作流体f蒸发的部分的面积。
91.<第5实施方式>
92.图5为示出作为第5实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图5的(a)为俯视透视图,图5的(b)为在图5的(a)的v
a-va线上切剖时的剖面图,图5的(c)为在图5的(a)的v
b-vb线上切剖时的剖面图。在图5的(a)中,为便于说明,将容器2d的盖体22一部分省略来示出。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述第1实施方式至第4实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明,主要针对区别点进行说明。
93.在上述的第1实施方式中,如图1的(b)所示,示出未对包含倾斜槽30的主槽3进行表面加工的构成,但不限定于此。例如,如图5的(a)、(b)中示出的热输送设备1d所示,容器2也可以在蒸发部4中的面向内部空间s的内表面部分具有多孔质材料9。通过由多孔质材料9构成蒸发部4的内表面部分,从而多孔质材料9与液相的工作流体f(l)接触的部分的面积增加,因此能够容易地在蒸发部4中进行工作流体f从液相向气相的相变。
94.在此,优选多孔质材料9形成在蒸发部4的面向内部空间s的内表面部分,更具体而言,优选形成在蒸发部4中的至少主槽3的槽底31。另外,更加优选形成在蒸发部4中的主槽3的槽底31和槽壁面36a、36b这二者。通过在蒸发部4中的作为主槽3的内表面部分的槽底31、槽壁面36a、36b形成多孔质材料9,从而主槽3的内表面部分与液相的工作流体f(l)接触的部分的面积增加,因此能够在蒸发部4中容易地进行工作流体f从液相向气相的相变。
95.多孔质材料9没有特别限定,例如能够举出导热性材料的粉末的烧结体。特别地,从获得高导热性的观点出发,优选多孔质材料9由金属或合金构成,作为其一例,能够举出铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铁及铁合金(例如不锈钢)等。
96.另外,作为多孔质材料9,优选由包含粉末状、纤维状、鳞片状、多孔质状或小片状的金属或合金并烧结而成的烧结体构成。由此,容易使得主槽3的内表面部分与液相的工作流体f(l)接触的部分的面积增加。
97.形成这样的多孔质材料9的方法没有特别限定,例如,也可以向形成有主槽3的容器2中的至少主槽3的槽底31供给粉末状、纤维状、鳞片状、多孔质状或小片状的金属或合金以形成材料层,并通过该激光加工局部地对材料层进行加热以形成烧结体。另外,也可以在利用激光加工形成主槽3时,通过激光加工在槽内部生成微粉并且局部地对至少位于蒸发
部4的槽部分的内面进行加热,从而在蒸发部4中的主槽3的作为内表面部分的槽底31、槽壁面36a、36b形成多孔质材料9。
98.<第6实施方式>
99.图6为示出作为第6实施方式的热输送设备的均热板的内部结构的图,图6的(a)为俯视透视图,图6的(b)为在图6的(a)的vi
a-via线上切剖时的剖面图。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述第1实施方式至第5实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明,主要针对区别点进行说明。
100.在上述的第1实施方式中,如图1的(a)、(b)所示,示出蒸发部4和冷凝部5各设有1处的构成,但不限定于此。例如,如图6的(a)、(b)中示出的热输送设备1e所示,也可以在容器2e上设置:1处蒸发部4;在与蒸发部4分开的位置配设的多个冷凝部5、5’;及分别配设在蒸发部4与上述冷凝部5、5’之间的中间部6、6’。由此,能够使在蒸发部4中通过相变而生成的气相的工作流体f(g)分散地流向多个冷凝部5、5’,因此能够更进一步提高热输送设备1中的热输送性能。
101.<第7实施方式>
102.图7为示出作为第7实施方式的热输送设备的热管的内部结构的图,图7的(a)为纵剖面图,图7的(b)为在图7的(a)的vii
a-viia线上切剖时的剖面图,图7的(c)为在图7的(a)的vii
b-viib线上切剖时的剖面图。需要说明的是,在以下的说明中,对与上述第1实施方式至第6实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略或简化其说明,主要针对区别点进行说明。
103.(容器)
104.本实施方式的热输送设备1f由横截面形状为矩形的管状容器形成,且用作热管。在此,供热输送设备1f设置的容器2f在端部t3、t4处密封。另外,容器2f的内部空间s为相对于外部环境经密闭了的空间,通过脱气处理而被减压。作为本实施方式的热输送设备1f的热管通过与均热板相同的工作原理工作,但与均热板的容器的区别在于,容器2f为管状容器,由此具有相对更宽的内部空间s。
105.容器2f的沿长度方向(图7的(a)中的主槽3的延伸方向x)的延伸形状除了图7的(a)所示的直线状以外,能够举出具有弯曲部的形状等,没有特别限定。沿着容器2f的与长度方向正交的方向(图7的(a)中的主槽3的宽度方向y)切剖时的横截面形状除了图7的(c)所示的矩形以外,能够举出扁平形状、多边形状这样的底边成为直线的形状。容器2f的轮廓尺寸没有特别限定,例如,在容器2f的横截面形状为矩形的情况下优选在5mm以上且20mm以下的范围内。
106.(热管的工作原理)
107.接下来,以下使用图7所示的热管来说明作为热输送设备1的热管的热输送的机理。
108.首先,液相的工作流体f(l)沿着在容器2的内周面2a上朝向长度方向延伸的主槽3向蒸发部4供给。
109.当发热体7发热而蒸发部4的温度上升时,发热体7的热向容器2f传递,热被传递至容器2f中的发热体7附近的蒸发部4。在蒸发部4中,液相的工作流体f(l)被加热而温度上升并沸腾,从液相的工作流体f(l)相变为气相的工作流体f(g),从而气相的工作流体f(g)被
向内部空间s释放。另外,通过从液相的工作流体f(l)向气相的工作流体f(g)的相变,从而来自发热体的热作为蒸发潜热被气相的工作流体f(g)吸收。此时,通过该主槽3中的倾斜槽30随着从位于冷凝部5的槽部分的槽底位置33朝向位于蒸发部4的槽部分的槽底位置34而与热输送设备1的底面11接近的方式倾斜,从而能够促进工作流体f从液相向气相的相变,使气相的工作流体f(g)吸收更多的热来作为蒸发潜热。
110.在蒸发部4中吸收了热的气相的工作流体f(g)从容器2f的内部空间s中的上侧通过而向冷凝部5流动,从而从发热体7接受的热从蒸发部4经中间部6而被向冷凝部5输送。
111.其后,被输送至冷凝部5的气相的工作流体f(g)在冷凝部5相变为液相。此时,输送来的发热体的热作为冷凝潜热被向热管的外部释放。另一方面,在冷凝部5中释放热而相变为液相的液相的工作流体f(l)沿着主槽3从冷凝部5经中间部6向蒸发部4流动,从而能够形成蒸发部4与冷凝部5之间的工作流体f的循环流动。
112.以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并非限定于上述实施方式,而是包含本发明的概念及权利要求书所包含的全部方式,能够在本发明的范围内进行多种改变。
113.附图标记说明
114.1、1a~1f 热输送设备
115.11 热输送设备的底面
116.2、2a~2f 容器
117.2a 容器的内周面
118.2b 容器的热输入面
119.21、21a~21e 容器主体
120.22、22e 盖体
121.3、3a、3b 主槽
122.30、30a、30b 倾斜槽
123.30a、30b 倾斜槽的开口端
124.31、31a、31b 槽底
125.32、32a、32b、32b
’ꢀ
倾斜槽底
126.33 位于冷凝部的槽部分的槽底位置
127.34 位于蒸发部的槽部分的槽底位置
128.35 平行槽底
129.36a、36b 槽壁面
130.4 蒸发部
131.5 冷凝部
132.6 中间部
133.7 发热体
134.8 辅助槽
135.8a、8b 辅助槽的开口端
136.9 多孔质材料
137.c
1 冷凝部的中心位置
138.c
2 蒸发部的中心位置
139.f 工作流体
140.f(l) 液相的工作流体
141.f(g) 气相的工作流体
142.s 内部空间
143.s
1 槽内空间部
144.s
2 槽外空间部
145.x 主槽的延伸方向
146.y 主槽的宽度方向
147.z 主槽的深度方向
148.t 容器的端部
149.t
1 容器主体的端部
150.t
2 盖体的端部
151.t3、t
4 管状容器的端部
152.t
1 位于冷凝部的槽底位置的正下方的容器的板厚的最小值
153.t
2 位于蒸发部的槽底位置的正下方的容器的板厚的最大值
154.w 倾斜槽的开口槽宽
155.w
’ꢀ
辅助槽的开口槽宽
156.θ 槽底相对于容器的热输入面而言的平均倾斜角度
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