JP5287638B2 - Loop heat pipe and electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ループ型ヒートパイプ及びこれを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a loop heat pipe and an electronic apparatus including the same.
従来、電子機器の発熱体(例えば、CPUなどの発熱素子)を冷却するための装置として、ヒートパイプ(Heat Pipe)が公知である。ヒートパイプは、内部に封入した作動流
体の相変化を利用して熱を輸送する伝熱装置である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat pipe is known as a device for cooling a heating element (for example, a heating element such as a CPU) of an electronic device. The heat pipe is a heat transfer device that transports heat by utilizing the phase change of the working fluid sealed inside.
ヒートパイプの一種として、環状に形成された循環流路内に作動流体を封入して形成されたループ型ヒートパイプ(Loop Heat Pipe:LHP)がある。ループ型ヒートパイプとしては、外部(例えば、発熱体)からの熱を受熱し液相の作動流体(作動液)を蒸発させて気相の作動流体(蒸気)に相変化させる蒸発部と、外部(例えば、大気)への放熱により気相の作動流体(蒸気)を凝縮させて液相の作動流体(作動液)に相変化させる凝縮部とが、蒸発部及び凝縮部を接続して気相の作動流体を蒸発部から凝縮部と導く蒸気管と、凝縮部及び蒸発部を接続して液相の作動流体を凝縮部から蒸発部へと導く液戻り管と、によって環状流路を形成するように連通されたものが例示できる。 As one type of heat pipe, there is a loop heat pipe (LHP) formed by enclosing a working fluid in a circular flow path formed in an annular shape. As the loop type heat pipe, an evaporating unit that receives heat from the outside (for example, a heating element) and evaporates the liquid-phase working fluid (working fluid) to change the phase to a gas-phase working fluid (vapor); A condensing unit that condenses a gas-phase working fluid (vapor) by heat radiation to the atmosphere (for example, the atmosphere) and changes the phase into a liquid-phase working fluid (working fluid) connects the evaporation unit and the condensing unit to form a gas phase An annular flow path is formed by a steam pipe that guides the working fluid from the evaporation section to the condensation section, and a liquid return pipe that connects the condensation section and the evaporation section to guide the liquid-phase working fluid from the condensation section to the evaporation section. Examples of such communication are illustrated.
また、蒸発部に毛細管構造を有するウィックを収容したループ型ヒートパイプが知られている。この種のループ型ヒートパイプでは、液戻り管を経由して供給される液相の作動流体がウィックの毛細管力によって蒸発部の内面に導かれる。蒸発部の内面に導かれた液相の作動流体は、発熱体から蒸発部に伝達された熱によって加熱され、液相の作動流体が蒸発する際に潜熱が吸収される。 Further, a loop heat pipe is known in which a wick having a capillary structure is accommodated in the evaporation portion. In this type of loop heat pipe, the liquid-phase working fluid supplied via the liquid return pipe is guided to the inner surface of the evaporation section by the capillary force of the wick. The liquid-phase working fluid led to the inner surface of the evaporation section is heated by the heat transferred from the heating element to the evaporation section, and the latent heat is absorbed when the liquid-phase working fluid evaporates.
蒸発部において蒸気となった作動流体は、蒸気管を介して凝縮部まで移動する。凝縮部に導入された作動流体の蒸気は、凝縮部からの放熱によって冷却され、作動流体の蒸気が凝縮する際に潜熱が放出される。その後、液相の作動流体は液戻り管を経由して蒸発部に供給されて蒸発する。このように、相変化を繰り返しながら作動流体が環状流路を循環することで、蒸発部と凝縮部との間を発熱体の熱が潜熱の形で継続的に輸送され、発熱体が冷却される。 The working fluid that has become vapor in the evaporation section moves to the condensation section through the vapor pipe. The working fluid vapor introduced into the condensing unit is cooled by heat radiation from the condensing unit, and latent heat is released when the working fluid vapor condenses. Thereafter, the liquid-phase working fluid is supplied to the evaporation section via the liquid return pipe and evaporated. In this way, the working fluid circulates in the annular flow path while repeating the phase change, so that the heat of the heating element is continuously transported between the evaporation part and the condensation part in the form of latent heat, and the heating element is cooled. The
近年、液戻り管を経由して蒸発部に供給される液相の作動流体を、蒸発部の手前で一時的に貯留する液溜め部(「補償チャンバ」と称呼されることもある)を配置したループ型ヒートパイプも提案されている。例えば、液溜め部を設置しない場合、環状流路を作動流体が正常に循環している状態の時(以下、「通常作動時」という)に蒸発部の受熱量が急増する場合などは、蒸発部への動流体の供給量が不足しやすくなる。液溜め部を蒸発部に隣接して配置することで液溜め部に一時的に貯留しておいた作動流体を蒸発部に供給することができ、蒸発部における作動流体の枯渇(いわゆるドライアウト)の発生を抑止できる。 In recent years, a liquid reservoir (sometimes referred to as a “compensation chamber”) that temporarily stores liquid-phase working fluid supplied to the evaporator via a liquid return pipe before the evaporator is disposed. A looped heat pipe has also been proposed. For example, if the liquid reservoir is not installed, and the amount of heat received by the evaporator rapidly increases when the working fluid is normally circulated through the annular channel (hereinafter referred to as “normal operation”), The supply amount of the dynamic fluid to the part tends to be insufficient. By disposing the liquid reservoir portion adjacent to the evaporation portion, the working fluid temporarily stored in the liquid reservoir portion can be supplied to the evaporation portion, and the working fluid is depleted in the evaporation portion (so-called dryout). Can be suppressed.
しかしながら、凝縮部よりも高い位置に配置された蒸発部に対して発熱体からの熱が入熱するいわゆるトップヒートの状態でループ型ヒートパイプを使用する場合がある。ループ型ヒートパイプをトップヒートの状態で使用する場合、例えば電子機器の電源がオフされることで蒸発部への入熱が停止することに伴い、作動流体の(環状流路内における)循環も停止する。そうすると、液溜め部への液相の作動流体の還流量が不充分となる場合がある。また、作動流体の循環が停止している期間には、液溜め部や蒸発部から液相の作動流体が重力の作用によって下方に漏れ出すという実情がある。 However, there is a case where the loop heat pipe is used in a so-called top heat state in which heat from the heating element is input to the evaporation unit arranged at a position higher than the condensing unit. When the loop heat pipe is used in a top heat state, for example, when the heat input to the evaporation unit is stopped by turning off the power of the electronic device, the working fluid is also circulated (in the annular flow path). Stop. If it does so, the recirculation | reflux amount of the working fluid of the liquid phase to a liquid reservoir part may become inadequate. In addition, there is a situation in which during the period in which the circulation of the working fluid is stopped, the liquid-phase working fluid leaks downward due to the action of gravity from the liquid reservoir or the evaporation unit.
上記実情により、環状流路内における作動流体の循環を開始する起動時(以下、「スタートアップ時」ともいう)、すなわちループ型ヒートパイプの起動時に、蒸発部に供給すべき作動流体が液溜め部に存在している保証がない。そうすると、スタートアップ時に蒸発部の作動流体が枯渇している場合はもとより蒸発部に若干の作動流体が存在していたとしても、蒸発部に液溜め部から新たな作動流体が供給されないため、作動流体の循環の開始が妨げられてしまう。そうすると、発熱体の発熱が開始されても、熱輸送による発熱体の冷却が阻害されるという不具合が生じる虞がある。 In accordance with the above situation, the working fluid to be supplied to the evaporation section at the time of starting to start the circulation of the working fluid in the annular flow path (hereinafter also referred to as “start-up”), that is, at the time of starting the loop heat pipe, There is no guarantee that exists. If the working fluid in the evaporation section is depleted at the start-up, a new working fluid is not supplied from the liquid reservoir to the evaporation section even if there is some working fluid in the evaporation section. The start of circulation will be hindered. If it does so, even if heat_generation | fever of a heat generating body is started, there exists a possibility that the malfunction that the cooling of the heat generating body by heat transport may be inhibited arises.
従来から、トップヒートの状態で使用されるループ型ヒートパイプにおいて、蒸発部におけるドライアウトの抑制を図るための技術が提案されている(例えば、特許文献1、2を参照)。第1の従来例として、作動流体の循環流動を確実に生じさせるために、ポンプを凝縮部の下流側に設け、また逆止弁を配置したものが提案されている。また、第2の従来例として、管路の途中に逆止弁を設け、また作動流体の不足によるドライアウトを回避するためにバッファータンクを設けたものが提案されている。
Conventionally, in a loop heat pipe used in a top heat state, a technique for suppressing dryout in an evaporation section has been proposed (see, for example,
しかしながら、ヒートパイプの利点は、蒸発部と凝縮部との間に温度差もしくは熱エネルギー差が生じることにより自動的に作動して熱輸送を可能とする点にある。これに対して、第1の従来例のようにポンプを設けたのでは、ポンプを駆動するエネルギー(外部動力)が必要となり、自動作動という利点が損なわれてしまう。したがってこの従来例では、省エネルギー化・ランニングコストの低減などの観点から更なる改善の余地がある。更に、作動流体を一方向に安定して流動させるために逆止弁などを設けると、通常作動時においては作動流体の正常な循環を妨げる抵抗となってしまい、熱輸送能力が低下することが懸念される。 However, the advantage of the heat pipe is that it automatically operates due to a temperature difference or a thermal energy difference between the evaporation part and the condensation part, thereby enabling heat transport. On the other hand, if a pump is provided as in the first conventional example, energy (external power) for driving the pump is required, and the advantage of automatic operation is impaired. Therefore, in this conventional example, there is room for further improvement from the viewpoint of saving energy and reducing running costs. Furthermore, if a check valve or the like is provided in order to cause the working fluid to flow stably in one direction, it will become a resistance that hinders normal circulation of the working fluid during normal operation, and the heat transport capacity may be reduced. Concerned.
本件は上記実情に鑑みてなされたものであり、トップヒートの状態で使用されるループ型ヒートパイプにおいて、通常作動時における熱輸送能力に優れ、且つ、スタートアップ時に作動流体の循環を自動的に開始できる技術を提供することを目的とするものである。 This case was made in view of the above situation, and in a loop heat pipe used in a top heat state, it has excellent heat transport capability during normal operation and automatically starts circulation of working fluid at start-up. It aims at providing the technology which can be done.
本件の一観点によれば、ループ型ヒートパイプは、外部からの受熱により液相の作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発部より低い位置に配置されて放熱により気相の作動流体を凝縮させる凝縮部とが、蒸気管と液戻り管とによって環状流路を形成するように連通されたループ型ヒートパイプであって、前記蒸発部より高い位置に設けられ、前記液戻り管を経由して前記蒸発部に供給される液相の作動流体を貯留する液溜め部と、前記液溜め部を、該液溜め部から流出する作動流体の流出口を含む第1貯留領域と該流出口を含まない第2貯留領域とに隔てる隔壁と、前記隔壁に開口した開口部と、前記第1貯留領域の温度に連動して前記開口部を開閉する弁機構と、を備える。そして、前記環状流路を作動流体が循環している通常作動時には、前記弁機構が前記開口部を遮断することで前記第2貯留領域に作動流体が貯留され、作動流体の循環を開始するスタートアップ時に前記第1貯留領域の温度が規定温度に到達した場合には、前記弁機構が前記開口部を開放することで、通常作動時に貯留された前記第2貯留領域の作動流体が前記第1貯留領域へと放出されることを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, the loop heat pipe is configured to evaporate the liquid-phase working fluid by receiving heat from the outside, and to condense the gas-phase working fluid by dissipating heat by being disposed at a position lower than the evaporation portion. A condensing part is a loop heat pipe communicated so as to form an annular flow path by a steam pipe and a liquid return pipe, and is provided at a position higher than the evaporation part, and passes through the liquid return pipe A liquid reservoir for storing a liquid-phase working fluid supplied to the evaporation section, a first storage region including an outlet for the working fluid flowing out from the liquid reservoir, and the outlet. A partition wall that is separated from a second storage region that is not included, an opening portion that opens to the partition wall, and a valve mechanism that opens and closes the opening portion in conjunction with the temperature of the first storage region. In a normal operation in which the working fluid circulates in the annular flow path, the valve mechanism shuts off the opening so that the working fluid is stored in the second storage region, and the working fluid starts to circulate. Sometimes, when the temperature of the first storage region reaches a specified temperature, the valve mechanism opens the opening, so that the working fluid stored in the second storage region during normal operation is stored in the first storage region. It is characterized by being released into the area.
本件によれば、トップヒートの状態で使用されるループ型ヒートパイプにおいて、通常作動時における熱輸送能力に優れ、且つ、スタートアップ時に作動流体の循環を自動的に開始することができる。 According to this case, in the loop heat pipe used in the top heat state, the heat transport capability during normal operation is excellent, and the circulation of the working fluid can be automatically started at start-up.
以下、図面を参照して発明を実施するための形態に係るループ型ヒートパイプについて説明する。ここでは、ループ型ヒートパイプを、電子機器の一例としてのコンピュータに組み込み、係るコンピュータの作動状態で発熱する発熱体のCPUを冷却する場合を例を説明する。 Hereinafter, a loop heat pipe according to an embodiment for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. Here, an example will be described in which a loop heat pipe is incorporated in a computer as an example of an electronic device, and the CPU of a heating element that generates heat in the operating state of the computer is cooled.
<実施例1>
図1は、実施例1に係るループ型ヒートパイプ(以下、「LHP」という)1の概略構成を示した図である。LHP1は、概略、外部からの受熱により液相の作動流体を蒸発させる蒸発部2と、蒸発部2より低い位置に配置されて放熱により気相の作動流体を凝縮させる凝縮部3とが、蒸気管4と液戻り管5とによって環状管路(環状流路)CDを形成するように連通されている。
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a loop heat pipe (hereinafter referred to as “LHP”) 1 according to the first embodiment. The
図1に図示した白抜き矢印は、LHP1における各部材の高低関係を図示したものである。この図に示したように、LHP1は、凝縮部3より高い位置にある蒸発部2に対して発熱体であるCPU9からの熱が入熱するトップヒートの状態で使用される。
The white arrow illustrated in FIG. 1 illustrates the height relationship of each member in the
環状管路CDは、その内部が大気圧に比べて減圧された状態で作動流体が封入されている。後から詳しく説明するが、作動流体は液戻り管5を経由して液相の状態で蒸発部2に供給される。そして、CPU9が作動による発熱状態にある場合、CPU9の熱により加熱されて蒸発する。蒸発部2から蒸気管4へと流れ出た作動流体の蒸気は、凝縮部3で放熱されることで凝縮する。作動流体が相変化を繰り返しながら環状管路CD内を循環することで蒸発部2と凝縮部3との間をCPU9の熱が潜熱の形で輸送される結果、CPU9
の冷却が継続的に行われる。
The annular conduit CD is filled with a working fluid in a state where the inside thereof is depressurized compared to the atmospheric pressure. As will be described in detail later, the working fluid is supplied to the
Is continuously cooled.
本実施例において、環状管路CD内に封入する作動流体は水である。もっとも、作動流体は水に限定されず、気相と液相との間で相変化するその他の流体、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、エチルエーテル、エチレングリコール、フロリナート、アンモニア等であっても良い。また、蒸気管4及び液戻り管5の材質は銅を採用しているが、これに限定されるものでなく、例えば熱伝導性の優れた他の材料を使用しても良い。
In the present embodiment, the working fluid enclosed in the annular conduit CD is water. However, the working fluid is not limited to water, and may be other fluids that change between a gas phase and a liquid phase, such as ethanol, methanol, propanol, ethyl ether, ethylene glycol, fluorinate, ammonia, and the like. Moreover, although the material of the vapor | steam pipe |
蒸発部2の上端には、液溜め部6が該蒸発部2と一体的に設けられている。液溜め部6は、液戻り管5を経由して蒸発部2に供給される液相の作動流体を、蒸発部2の手前で一時的に貯留してから蒸発部2に供給する機能を有する。図1に示した符号7は、蒸発部2及び液溜め部6を収容する金属製の収容体である。
A
図2〜4を参照して、収容体7内部の詳細構成について説明する。図2は、収容体7の詳細構成を示した図であり、収容体7の縦断面(鉛直断面)を表している。図3は、図2におけるA−A矢視断面図である。図4は、図2におけるB−B矢視断面図である。
With reference to FIGS. 2-4, the detailed structure inside the
収容体7は、円筒形状に形成されている。収容体7に収容された液溜め部6と蒸発部2とは、水平に設けられている仕切り壁7Aによって仕切られている。この仕切り壁7Aの面内方向におけるほぼ中央部には円形の連通口7Bが開口している。連通口7Bは、仕切り壁7Aを貫通しており、連通口7Bによって液溜め部6と蒸発部2とが連通している。
The
液溜め部6には、仕切り壁7Aから上方に向かって延伸する隔壁8が設けられている。隔壁8は、液溜め部6内における水平方向の領域を、連通口7Bを含む第1貯留領域6Aと、連通口7Bを含まない(第1貯留領域6Aを除いた領域に相当する)第2貯留領域6Bとに隔てている。図3に示した例では、連通口7Bの縁部分の接線位置にほぼ対応して隔壁8が設けられているが、これに限られるものではない。
The
隔壁8は、その上端が液溜め部6の天井面よりも低くなるように設けられている。したがって、液溜め部6における第1貯留領域6Aと第2貯留領域6Bとは、隔壁8の上方にて連通しており、完全には区画されていない。さらに、隔壁8における高さ方向下端寄りの部分には貫通孔8Aが形成されており、この貫通孔8Aによって、第1貯留領域6Aと第2貯留領域6Bとが連通されている。
The
貫通孔8Aには、第1貯留領域6Aの温度(以下、「第1貯留領域雰囲気温度」と称す)THchに連動して、貫通孔8Aを開閉する弁機構10が設けられている。「第1貯留領域雰囲気温度THchに連動して」とは、第1貯留領域雰囲気温度THchに応じて自動的に弁機構10が開弁、又は閉弁されることを意味する。弁機構10の開閉動作と第1貯留領域雰囲気温度THchとの関係は後から述べる。
The through-
液溜め部6の内周面には、液戻り管5が接続される作動液流入口6Cが開口している。さらに、第1貯留領域6Aには、この作動液流入口6Cも含まれている。したがって、液戻り管5を流れてくる液相の作動流体は、液溜め部6の第1貯留領域6Aに導入される。ここで、第1貯留領域6Aには連通口7Bが含まれるため、液相の作動流体は第1貯留領域6Aに一時的に貯留された後、連通口7Bを介して蒸発部2へと供給される。
A
次に、蒸発部2の詳細構成と、蒸発部2に供給された液相の作動流体が蒸発する仕組みについて説明する。収容体7の外周面のうち、蒸発部2に対応する部分には、受熱ブロック11が設けられている。そして、受熱ブロック11には、CPU9が熱的に接触している。すなわち、収容体7は、受熱ブロック11を介してCPU9と熱的に接触しており、
CPU9の熱が内部に収容している蒸発部2へと伝達される。
Next, a detailed configuration of the
The heat of the
蒸発部2には、毛細管構造を有するウィック12が収容されている。ウィック12は、例えば焼結金属や焼結セラミック等からなる多孔質の部材である。本実施例では、例えば銅粉末を焼結してウィック12を形成しているが、他の材料を用いることもできる。
The
ウィック12は、一端が開口されて且つ他端が閉塞された有底円筒状に形成されている。ウィック12の開口端は連通口7B側に面しており、ウィック12の閉塞端は蒸発部2の底面側に面している。ウィック12の閉塞端及び蒸発部2の底面の間には隙間2Aが形成されている。さらに、蒸発部2の底面には、蒸気管4が接続される蒸気流出口2Bが開口している。隙間2Aは、作動流体を蒸気流出口2Bまで導くための流路として利用される。なお、ウィック12は多孔質部材であるため、その内周面と外周面とは微細孔によって連通されている。
The
ウィック12の中心軸側には中空空間である中空流路部12Aが形成されている。中空流路部12Aは、連通口7Bと対向した位置に設けられている。そのため、連通口7Bから蒸発部2に供給された液相の作動流体は、先ず、中空流路部12Aに導かれる。さらに、ウィック12の外周面には複数の凹溝である凹溝流路部12Bが、ウィック12の軸線方向に沿って形成されている。この凹溝流路部12Bは、ウィック12の外周表面積を増大するように機能し、且つ、作動流体の流路として利用される。
A hollow
ウィック12の開口端近傍の部位には、凹溝流路部12Bが形成されていない。その結果、各凹溝流路部12Bは、その下端において中空流路部12Aと連通する一方で、その上端はウィック12によって閉塞されている。また、ウィック12の外周面のうち、凹溝流路部12Bが形成されていない部分(以下、「一般外周部」という)は、その外形が収容器7の内径とほぼ等しくなるように形成されている。ウィック12は、一般外周部において収容体7の内周面と接触している。
In the vicinity of the opening end of the
次に、液溜め部6、蒸発部2の作用について説明する。液溜め部6の第1貯留領域6Aから液相の作動流体が中空流路部12Aに導かれると、ウィック12の発生させる毛細管力によって作動流体がウィック12の微細孔内部に浸透する。その後、作動流体は、微細光を通じてウィック12の一般外周部に染み出し、受熱ブロック11により伝達されるCPU9の熱によって加熱され、蒸発する。作動流体が蒸発する際に潜熱が吸収されるため、CPU9が冷却される。そして、蒸気となった作動流体は、凹溝流路部12B、隙間2Aを順次通過した後、蒸気流出口2Bから蒸気管4に流出する。
Next, the operation of the
本実施例における凹溝流路部12Bは、ウィック12の軸線方向に沿って形成させているが、作動流体を隙間2Aに導くことができる形態であれば他の形態を採用しても良く、例えば螺旋形状であっても良い。また、ウィック12の外周面側に形成させる代わりに、収容体7の内周面側に凹溝流路部12Bに対応する流路を形成しても良い。本実施例においては連通口7Bが、本件における流出口の一例に相当する。
Although the
図1に戻り、凝縮部3について説明する。凝縮部3は、環状管路CDの外面に複数の放熱フィン3Aが半田付けされた構造となっている。放熱フィン3A近傍には、放熱フィン3Aに向けて送風する送風ファン(図示省略)が設けられている。この送風ファンからの送風により、凝縮部3を流れる気相の作動流体の熱が空気中に放散される。こうして凝縮部3を通過する間に気相の作動流体が冷却されることで凝縮し、潜熱として吸収されていたCPU9の熱が放出される。その後、液相の作動流体は液戻り管5を通じて液溜め部6へと導入され、一時的に貯留された後に蒸発部2に供給される。
Returning to FIG. 1, the condensing
次に、弁機構10の詳細構成及びその開閉動作について説明する。図5Aは、閉弁状態にある弁機構10を示した図である。図5Bは、開弁状態にある弁機構10を示した図である。図5A及びBは、液溜め部6内の弁機構10周辺における鉛直方向の断面を表す。
Next, the detailed configuration of the
弁機構10は、所定の温度で変態する形状記憶合金の形状回復力を利用して駆動し、貫通孔8Aを開閉する。弁機構10は、貫通孔8Aに嵌合されることで貫通孔8Aを遮断(遮蔽)し、嵌合が解除されることで貫通孔8Aを開放する弁体100を有する。弁体100は、貫通孔8Aと相補的な形状を有する弁部100Aと、弁部100Aにおける第1貯留領域6A側の一端面に形成された鍔状の鍔部100Bと、を含む。ここでの例では、貫通孔8Aが円形の孔であり、弁部100Aが貫通孔8Aの内径とほぼ等しい外径を有する円柱部材であり、鍔部100Bが弁部100Aよりもさらに径の大きな円柱部材である。便宜上、図中においては弁部100Aの外径を貫通孔8Aの内径よりも小さく描いている。
The
弁機構10は、弁体100(弁部100A)を、第1貯留領域6A側から第2貯留領域6B側に向けて、すなわち閉弁方向に所定の弾性力で付勢するバイアスばね101を有する。バイアスばね101の一端は弁部100Aの他端面に取り付けられており、バイアスばね101の他端が第2貯留領域6Bに面する収容体7の内周面に取り付けられている。
The
さらに、弁機構10は、形状記憶合金(Shape memory alloy:SMA)製のばね(以下、「SMAばね」と称す)102を有する。形状記憶合金(SMA)は、変態点よりも低い温度で変形しても、その変態点以上の温度まで加熱すると、形状回復力により元の形状に回復する性質を持った合金であり、この性質は一般に形状記憶効果(SME)と呼ばれ
ている。本実施例の弁機構10では、SMAばね102を、周囲の温度変化で駆動するアクチュエータとして用いている。
Further, the
SMAばね102は、弁部100Aの外周を取り囲むように、鍔部100B及び隔壁8の間に挟まれて配置されている。SMAばね102は、弁体100(鍔部100B)を、第2貯留領域6B側から第1貯留領域6A側に向けて、すなわち開弁方向に付勢する。
The
ここで、バイアスばね101のばね定数(以下、「バイアスばね定数」という)を符号Kbで表す。ばね定数とは、ばねに負荷を加えたときの荷重を伸び量(変形量)で除した比例定数であり、この値が大きいほどばねの伸び剛性が高くなる。ところで、形状記憶合金は既述の形状記憶効果(SME)を有し、変態点を境にばね定数が変化する。ここで、
温度が変態点よりも低い時のSMAばね102のばね定数(以下、「低温時SMAばね定数」という)を符号Ksamlで表し、温度が変態点以上の時の同ばね定数(以下、「高温時SMAばね定数」という)を符号Ksamhで表す。
Here, the spring constant of the bias spring 101 (hereinafter referred to as “bias spring constant”) is represented by the symbol Kb. The spring constant is a proportional constant obtained by dividing the load when a load is applied to the spring by the elongation amount (deformation amount). The larger this value, the higher the elongation rigidity of the spring. By the way, the shape memory alloy has the shape memory effect (SME) described above, and the spring constant changes at the transformation point. here,
The spring constant of the
バイアスばね定数Kbは、低温時SMAばね定数Ksamlに比べて大きく(高く)、且つ、高温時SMAばね定数Ksamhに比べて小さく(低く)なるように、すなわち、Ksaml<Kb<Ksamhの関係が成り立つように設定されている。 The bias spring constant Kb is larger (higher) than the low temperature SMA spring constant Ksaml and smaller (lower) than the high temperature SMA spring constant Ksamh, that is, a relationship of Ksam <Kb <Ksamh is established. Is set to
そして、SMAばね102の温度(第1貯留領域雰囲気温度THchとほぼ等しい温度と捉えることができる)が変態点よりも低い場合、バイアスばね101による付勢力(以下、「バイアス付勢力」という)が、SMAばね102による付勢力(以下、「SMA付勢力」という)に比べて大きくなり、SMAばね102が収縮する。その結果、弁体100(弁部100A)が貫通孔8Aに嵌合し、貫通孔8Aが弁体100により遮断される(図5A)。
When the temperature of the SMA spring 102 (which can be regarded as a temperature substantially equal to the first storage region atmosphere temperature THch) is lower than the transformation point, the biasing force (hereinafter referred to as “bias biasing force”) by the
なお、隔壁8に対向する鍔部100Bの端面には、耐熱性を有するOリング(密封部材
)103が配置されている。Oリング103は、隔壁8及び鍔部100Bの間で互いの面に押し付けられて変形する(例えば、O形からD形或いは0形に変形する)。これにより、Oリング103の接面圧力が増加して、密封空間を確実にシールできる。したがって、弁機構10の閉弁状態において、仮に弁部100Aと貫通孔8Aとの間のクリアランスから第2貯留領域6Bに貯留されている作動流体が僅かに漏れたとしても、第1貯留領域6A及び第2貯留領域6Bの気密性がOリング103によって確保され、第2貯留領域6Bの作動流体が第1貯留領域6Aに漏れ出すことがない。
A heat-resistant O-ring (sealing member) 103 is disposed on the end surface of the
一方、SMAばね102の温度が変態点以上の温度となった場合、SMAばね102は、記憶している形状へと復元(復帰)しようとする形状回復力が発生する。ここで、SMAばね102が記憶している形状とは、図5Bに示す如く、図5Aに示した状態よりもばねの長さが伸長した形状である。より具体的には、隔壁8と鍔部100Bとの距離が、貫通孔8Aへの弁部100Aの嵌合を解除するのに必要なだけ確保されるように、SMAばね102に形状を記憶させることとした。
On the other hand, when the temperature of the
これにより、SMAばね102の温度が変態点以上の温度になることで、SMAばね102の形状回復力によってSMA付勢力がバイアス付勢力よりも大きくなる。そして、バイアス付勢力に抗してSMAばね102が、その記憶している形状に対応する長さまで伸長する。その結果、貫通孔8Aへの弁体100(弁部100A)の嵌合が解除され(弁部100Aが貫通孔8Aから抜けだし)、貫通孔8Aが開放される(図5B)。
Thereby, when the temperature of the
上述のように、弁機構10は、第1貯留領域雰囲気温度THchに連動して開閉駆動される。本実施例では、弁機構10を開弁する際の開弁温度THopが設定されている。更には、第1貯留領域雰囲気温度THchが開弁温度THopよりも低いときに弁機構10が閉弁され(図5A参照)、第1貯留領域雰囲気温度THchが開弁温度THop以上に至ったときに弁機構10が開弁されるように(図5B参照)、SMAばね102の変態点を調節している。例えば、開閉駆動温度THac近傍の温度が変態点となる物性を有する形状記憶合金をSMAばね102に使用しても良い。
As described above, the
次に、本実施例に係る開弁温度THopの設定について説明する。開弁温度THopは、正常時上限温度THnよりも高く、且つ枯渇時下限温度THsよりも低くなるように設定される。正常時上限温度THnは、第1貯留領域6Aにドライアウトが起きていない状態で、CPU9から蒸発部2への入熱が行われるときの第1貯留領域雰囲気温度の上限温度である。
Next, setting of the valve opening temperature THop according to the present embodiment will be described. The valve opening temperature THop is set to be higher than the normal upper limit temperature THn and lower than the depletion lower limit temperature THs. The normal upper limit temperature THn is the upper limit temperature of the first storage region ambient temperature when heat input from the
枯渇時下限温度THsは、第1貯留領域6Aがドライアウトの状態で、CPU9から蒸発部2への入熱が行われるときの第1貯留領域雰囲気温度の下限温度である。正常時上限温度THn及び枯渇時下限温度THsは、予め実験などの経験則に基づいて求めておくことができる。
The depletion-time lower limit temperature THs is a lower limit temperature of the first storage region atmospheric temperature when heat is input from the
次に、図6及び図7を参照しながらLHP1の各作動状態について説明する。(A)は、環状管路CDに封入されている作動流体が相変化を伴いながら循環している時(以下、「通常作動時」と称する)におけるLHP1の状態を示している。(B)は、蒸発部2における受熱(すなわち、蒸発部2への入熱)が停止している期間(これを、「受熱停止期間」という)におけるLHP1の状態を示している。(C)は、蒸発部2への入熱が停止している状態からCPU9が作動を開始した後、所定の時間が経過した後の状態を示している。(D)は、(C)の状態から更に所定の時間が経過した後の状態を示している。環状管路CD内に封入されている作動流体のうち、気相(蒸気)で存在する部分を白抜きで表し、液相(水)で存在する部分をハッチングで表す。
Next, each operation state of the
図7は、CPUの発熱量(蒸発部2の受熱量に相関がある)Qh及び第1貯留領域雰囲気温度THchの関係を示した図である。図7の(A)〜(D)は、図6(A)〜(D)の各状態に対応する。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the heat generation amount Qh of the CPU (there is a correlation with the amount of heat received by the evaporation unit 2) Qh and the first storage region atmosphere temperature THch. (A) to (D) in FIG. 7 correspond to the states in FIGS. 6 (A) to (D).
図7の(A)は、通常作動時に対応するCPU発熱量Qhと第1貯留領域雰囲気温度THchとの関係を示している。当然ながら、通常作動時においてもCPU発熱量Qhは常に一定とならず、負荷状況によって刻々と変化する。そして、例えばCPU9が最大負荷で作動(稼働)しているときにCPU発熱量Qhが最大となり、そのときの第1貯留領域雰囲気温度THchが正常時上限温度THnに一致する。本実施例では、弁機構10が開弁される開弁温度THopが正常時上限温度THnよりも高く設定されているため、LHP1の通常作動時においては、弁機構10が閉弁状態に維持される。
FIG. 7A shows the relationship between the CPU heat generation amount Qh corresponding to the normal operation and the first storage region atmosphere temperature THch. Of course, even during normal operation, the CPU heat generation amount Qh is not always constant, and changes every moment depending on the load condition. For example, when the
そして、通常作動時では、上述の如く環状管路CD内に封入されている作動流体が相変化を繰り返しながら循環することで蒸発部2〜凝縮部3間における熱輸送が行われる。そのため、CPU9を継続的に冷却することができる。
During normal operation, the working fluid sealed in the annular pipe CD is circulated while repeating the phase change as described above, so that heat is transported between the
さらに、LHP1は、通常作動時に、液溜め部6の第1貯留領域6Aにおける作動流体の液位が、隔壁8の上端よりも高くなるように、例えば作動流体の封入量などが調節されている。そして、通常作動時は、常に弁機構10が閉弁状態に維持される。以上より、通常作動時には、液溜め部6の第2貯留領域6Bへと液相の作動流体が自動的に導かれ、これを第2貯留領域6Bに貯留しておくことができる。
Further, for example, the amount of working fluid enclosed in the
その後、コンピュータへの電源がオフにされてCPU9の発熱が停止すると(図7の(B)参照)、LHP1は受熱停止期間に突入する(図6(B)参照)。受熱停止期間では、環状管路CD内の作動流体の循環が停止するため、液溜め部6への第1貯留領域6Aへと十分な量の作動流体が還流されなくなると共に、重力の作用によって、液溜め部6の第1貯留領域6A及び中空流路部12Aに在った作動流体も下方の凝縮部3に抜け落ちる。その結果、図示のように、第1貯留領域6A及び中空流路部12Aがドライアウトを起こす。
Thereafter, when the power to the computer is turned off and the heat generation of the
受熱停止期間では、上記のように作動流体の循環が停止するためCPU9の冷却は行われないものの、CPU発熱量Qhがゼロであるため、周囲への熱の放散などによって第1貯留領域雰囲気温度THchは経時とともに低下する。このようにして、受熱停止期間は、CPU9の停止前に比べて第1貯留領域雰囲気温度THchが低下するため、弁機構10は依然として閉弁された状態に維持される。したがって、受熱停止期間では、第2貯留領域6Bは液相の作動流体が貯留された状態に維持され、該第2貯留領域6Bが枯渇することはない(図6(B)参照)。
During the heat receiving stop period, the circulation of the working fluid stops as described above, and thus the
なお、図6(B)では、液戻り管5に比べて蒸気管4における作動流体の液位が高く、且つ、蒸発部2の一部(図の例では、隙間2Aに加えて、ウィック12の微細孔内や凹溝流路部12Bの一部に作動流体が残存している)に液相の作動流体が存在している。これは、ウィック12の毛細管力によって、液相の作動流体が上方に吸引されるからである。もっとも、受熱停止期間において、蒸気管4及び液戻り管5の液位が相違するかどうかについては本件の本質的事項ではなく、その技術的範囲になんら影響を及ぼさない。
In FIG. 6B, the liquid level of the working fluid in the
図7の(C)に示すように、CPU9の作動が開始されると、CPU9の熱によって蒸発部2が加熱され始める(図6(C)参照)。ここで、受熱停止期間中に蒸発部2が完全に枯渇した場合、蒸発部2が加熱されても蒸発させるべき液相の作動流体が存在しないため、作動流体の蒸気は生成されない。また、図6(B)及び(C)の例のように、蒸発部2の一部(隙間2A、ウィック12の微細孔内、凹溝流路部12B)に液相の作動流体が
存在する場合、その作動流体が熱せられることで蒸発する。
As shown in FIG. 7C, when the operation of the
中空流路部12Aに液相の作動流体が存在しないため、蒸発部2で発生した蒸気の一部は、ウィック12の微細孔を通じて中空流路部12Aを通り、連通口7Bから液溜め部6側へと逆流することもある。このような蒸気の逆流現象は、スタートアップ時に作動流体の循環形成が妨げられ易くなる一因になっている。また、スタートアップ時は、液溜め部6の第1貯留領域6Aは枯渇しているため、蒸発部2に新たな液相の作動流体が後続して供給されない。そのため、蒸発部2に残存していた液相の作動流体が蒸発することで幾分の蒸気が発生してもその絶対量が不充分となり、環状管路CD内に作動流体の循環を形成させることができない。
Since there is no liquid-phase working fluid in the hollow
以上のように、CPU9が作動を開始する際に液溜め部6の第1貯留領域6Aにドライアウトが生じていると環状管路CD内に作動流体の循環が起こらない。すなわち、LHP1が起動せず、蒸発部2及び凝縮部3の間における熱輸送が行われない。その結果、CPU6への入熱に伴って蒸発部2内部が高温となり、その熱が液溜め部6に伝達されることによって、第1貯留領域雰囲気温度THchが上昇する(図7の(C)参照)。
As described above, when the
CPU9が作動状態に維持されていれば、第1貯留領域雰囲気温度THchは経時的に上昇し、最終的には例えば枯渇時下限温度THsまで到達する。これに対して、開弁温度THopは枯渇時下限温度THsよりも低い温度に設定されている。そのため、実際には第1貯留領域雰囲気温度THchが枯渇時下限温度THsに到る前に、開弁温度THopに到った時点で弁機構10が開弁される(図6(D)及び図7の(D)参照)。
If the
その結果、隔壁8の貫通孔8Aが開放され、液溜め部6の第2貯留領域6Bに貯留されていた液相の作動流体が第1貯留領域6Aへと放出および導入される。この液相の作動流体は、連通口7Bを介して蒸発部2に供給された後、加熱されることで蒸発する。
As a result, the through-
第2貯留領域6Bに貯留されていた液相の作動流体が蒸発部2において蒸発する時点では中空流路部12Aも液相の作動流体で満たされているため、上述した蒸気の逆流現象は生じない。すなわち、蒸発部2で発生した蒸気は蒸気流出口2Bを介して蒸気管4へと流出し、蒸気管4内の液相の作動流体を下方(凝縮部3側)に向けて押し下げる。これに伴い、液戻り管5内における液相の作動流体は上方(液溜め部6側)に向けて押し上げられるため、液戻り管5に溜まっていた液相の作動流体が液溜め部6の第1貯留領域6Aに導入される。
At the time when the liquid-phase working fluid stored in the
第1貯留領域6Aに導入された液相の作動流体は蒸発部2に供給され、該蒸発部2において蒸気となり、以後、相変化を伴いながら循環管路CD内を循環する。その結果、LHP1が起動し、蒸発部2及び凝縮部3の間における熱輸送が開始され、第1貯留領域6Aの温度が徐々に低下する。そして、第1貯留領域雰囲気温度THchが開弁温度THopよりも低くなった時点で弁機構10が再び閉弁される。そして、第1貯留領域6Aの液位が隔壁8の上端よりも高くなった時点から、第2貯留領域6Bにも液相の作動流体が導かれるようになり、該第2貯留領域6Bへの貯留が開始される(図6(A)参照)。
The liquid-phase working fluid introduced into the
以上より、本実施例に係るLHP1は、スタートアップ時に作動流体の循環が確実に開始することできる。すなわち、停止状態にあるCPU9の作動が開始された場合、トップヒートの条件下においても迅速かつ安定してLHP1を起動させ、CPU9の冷却を開始することができる。
As described above, the
また、本実施例に係る弁機構10によれば、外部から動力を付与しなくても、形状記憶合金の形状回復力を利用して、周囲の温度変化に伴って自動的に開閉駆動させることがで
きる。したがって、蒸発部2への入熱とともに自動的に作動して熱輸送を行うというヒートパイプの利点を享受することができ、省エネルギー化・ランニングコストの低減などの観点からも有利である。さらには、環状管路CDに、作動流体の正常な流動を妨げる抵抗となるものがないため、通常作動時にLHP1の熱輸送能力が低下することもない。よって、LHP1は、トップヒートの状態で使用される場合であっても、通常作動時における熱輸送能力に優れ、且つ、外部動力が付与されなくてもスタートアップ時に作動流体の循環を自動的に開始でき、円滑にCPU9を冷却することができる。
Further, according to the
また、開弁温度THopを正常時上限温度THnよりも高く設定することで通常作動時に弁機構10が閉弁されるため、第2貯留領域6Bに液相の作動流体を自動的に貯留することができる。そして、開弁温度THopを枯渇時下限温度THsよりも低く設定することで、スタートアップ時に自動的に弁機構10が開弁され、第2貯留領域6Bに貯留しておいた作動流体を蒸発部2に供給することができる。
Further, since the
ここで、正常時上限温度THn及び枯渇時下限温度THsの何れか一方と過度に近い値に開弁温度THopを設定すると、弁機構10の誤作動が生じ易くなる。ここでの誤作動とは、通常作動時に弁機構10が開弁されたり、スタートアップ時に弁機構10が開弁されず、閉弁状態に維持されることなどである。そこで、開弁温度THopは、正常時上限温度THn及び枯渇時下限温度THsから所定のマージン温度X,Yだけ離れた温度に設定すると良い((THn+X)≦THop≦(THs−Y))。例えば、開弁温度THopを、正常時上限温度THnと枯渇時下限温度THsとの間の中間値近傍の温度として設定することができる。なお、本実施例においては開弁温度THopが規定温度の一例として挙げることができる。
Here, if the valve opening temperature THop is set to a value that is excessively close to one of the normal upper limit temperature THn and the exhaustion lower limit temperature THs, malfunction of the
<変形例>
本実施例に係る弁機構10は、変態点を境に変態する形状記憶合金の形状回復力を利用して開閉駆動させているが、第1貯留領域雰囲気温度THchに連動して隔壁8の貫通孔8Aを開閉することができれば、これに限られない。例えば、弁機構10は、バイメタルの形状変形力を利用して開閉駆動されても良い。バイメタルは、熱膨張率が異なる2つの金属材を貼り合わせたものである。
<Modification>
The
弁機構10の変形例として、SMAばね102の代わりに、バイメタル製のばね(以下、「バイメタルばね」と称す)を配置する。バイメタルばねは、通常作動時(第1貯留領域雰囲気温度THchの低温時)には、弁体100が貫通孔8Aに嵌合されるまで収縮するように、バイメタルばねに使用する材料、寸法、形状等を調節すると良い。また、スタートアップ時(第1貯留領域雰囲気温度THchの高温時)には、2つの金属材の熱膨張率の違いによってばねが伸長し、貫通孔8Aへの弁体100の嵌合が解除されて貫通孔8Aが開放されるように、バイメタルばねに使用する材料、寸法、形状等を調節すると良い。
As a modification of the
また、更なる弁機構10の変形例として、第1貯留領域雰囲気温度THchに連動して貫通孔8Aを開閉する弁体としてバイメタル製の板ばねを採用しても良い。例えば、バイメタル製の板ばねを、貫通孔8Aを第1貯留領域6A側から覆うように配置する。この場合、内側に配置される金属(隔壁8に対向する側の金属)の熱膨張率を、外側に配置される金属の熱膨張率よりも大きくすると良い。第1貯留領域雰囲気温度THchが比較的低温に維持される通常作動時に上記板ばねが貫通孔8Aを遮断することで、第2貯留領域6Bに液相の作動流体を貯留しておくことができる。また、スタートアップ時に第1貯留領域雰囲気温度THchが高温となった場合、2つの金属材の熱膨張率の違いによって板ばねが反り返ることで貫通孔8Aが開放されるため、第2貯留領域6Bに貯留されている液相の作動流体を蒸発部2に供給することができる。
As a further modification of the
図8は、実施例1に係る液溜め部6に設けられる隔壁の変形例を説明する図である。図9は、図8におけるC−C矢視断面図である。本変形例に係る隔壁80は、連通口7Bの端縁に沿って筒状に設けられている。この構成では、隔壁(以下、「筒状隔壁」という)80の内側領域(連通口7Bが属している方の領域)が第1貯留領域6Aに該当し、筒状隔壁80の外側領域が第2貯留領域6Bに該当する。その他、筒状隔壁80の高さ方向において下端寄りの位置に貫通孔8Aが形成されている点、貫通孔8Aを開閉するための弁機構10が設けられている点は、実施例1に係る隔壁8と共通する。なお、図8の例では、筒状隔壁80及び連通口7Bの縁部同士が一致しているがこれに限られず、例えば、貫通孔8Aに比べて径が大きくなるように筒状隔壁80を配置しても良い。
FIG. 8 is a view for explaining a modification of the partition wall provided in the
また、実施例1に係る隔壁10では、通常作動時において液溜め部6の第1貯留領域6Aから液相の作動流体を第2貯留領域6Bに導入させるために、その上端が液溜め部6の天井面よりも低くなるように設置しているが、上記機能を発揮できれば他の形態を採用である。すなわち、図10に示した筒状隔壁80’のように、その上端を液溜め部6の天井面まで到達するように延伸させても良い。そして、筒状隔壁80’の高さ方向において、貫通孔8Aより上方の位置に第2の貫通孔80’Aを開口させても良い。この第2の貫通孔80’Aは、通常作動時において液相の作動流体を第1貯留領域6Aから第2貯留領域6Bに導入させるために設けられる。第2貯留領域6Bに作動流体がより円滑に導入されるように、第2の貫通孔80’Aは複数個設けても良い。
In addition, in the
<実施例2>
実施例2について説明する。実施例2は、液溜め部の構成が実施例1と相違する。図11は、実施例2に係る液溜め部を説明するための説明図である。図12は、図11におけるD−D矢視断面図である。本実施例に係る液溜め部60は、第2貯留領域6Bが断熱材で被覆されている。具体的には、第2貯留領域6Bに面する隔壁8、仕切り壁7A、収容体7の内周面の各面が断熱材ADによって被覆されている。図11に示した破線は、隔壁8及び収容体7の内周面に設けられる断熱材ADの上下方向の被覆範囲を表す。図12に示した格子状のハッチングは、仕切り壁7Aに設けられる断熱材ADの水平方向の被覆範囲を表す。
<Example 2>
Example 2 will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the liquid reservoir. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the liquid reservoir according to the second embodiment. 12 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. In the
このように、第2貯留領域6Bを断熱材で被覆することにより、蒸発部2、及び液溜め部60における第1貯留領域6Aから、第2貯留領域6Bに貯留される液相の作動流体への熱の伝達が抑制される。その結果、通常作動時や受熱停止期間中において、第2貯留領域6Bに貯留されている作動流体の蒸発をより確実に抑制することができる。したがって、トップヒートの状態におけるスタートアップ時において、液相の作動流体を第2貯留領域6Bから蒸発部2へと、より確実に供給することが可能となる。
In this way, by covering the
<電子機器への適用例>
以上のように、本件に係るLHP1の実施形態を上記実施例1及び2を参照して説明したが、本実施形態のLHP1は種々の電子機器に適用(搭載)することができる。図13は、LHP1を搭載した電子機器を模式的に示した図である。この図に示した電子機器は、いわゆるデスクトップ型パーソナルコンピュータ(以下、「デスクトップPC」と称す)である。なお、図中に付した符号は、既述の実施例で説明した各部材に対応している。また、各部材同士における相対的な大小関係は実際とは相違する。
<Application examples to electronic devices>
As described above, the embodiment of the
図13に示したデスクトップPCは、いわゆる縦型(タワー型)と一般に称呼されるものであり、例えば机の上に据え置いた際の重力方向を矢印にて図示する。符号15は、LHP1を搭載するデスクトップPCの筐体を表す。なお、図13では、筐体15に収容された内部構造の一部のみを図示しており、例えばハードディスクドライブやDVDドライ
ブ等の図示を省略している。筐体15内部には、プリント回路基板16が筐体15の縦断面方向に沿って収容されており、CPU9はこのプリント回路基板16上に実装されている。そして、受熱ブロック11を介してCPU9を冷却するために、プリント回路基板16にLHP1が搭載されている。
The desktop PC shown in FIG. 13 is generally called a so-called vertical type (tower type). For example, the direction of gravity when placed on a desk is indicated by an arrow.
この適用例ではLHP1がトップヒートの状態で使用される。そのため、電源オフの状態にあるデスクトップPCが電源オンされる際に、液溜め部6がドライアウトした状態からCPU9の作動が開始される場合がある。本実施形態に係るLHP1によれば、このようなトップヒートの条件下でのスタートアップに際しても、安定して速やかにLHP1を起動させ、CPU9の冷却を開始することができる。
In this application example, LHP1 is used in a top heat state. Therefore, when the desktop PC in the power-off state is turned on, the operation of the
次に、ノート型パーソナルコンピュータ(ラップトップ型パソコンとも称呼される場合があり、以下「ノート型PC」と略称する)へのLHP1の適用について説明する。ノート型PCは通常、プリント回路基板やCPU等を収容する本体ユニットと、ディスプレイを有するディスプレイユニットとが揺動自在にヒンジ連結されている。そして、例えば本体ユニットの内部にプリント回路基板が配置され、このプリント回路基板にCPUが実装される。 Next, application of LHP1 to a notebook personal computer (sometimes referred to as a laptop personal computer, hereinafter abbreviated as “notebook PC”) will be described. In a notebook PC, a main unit that accommodates a printed circuit board, a CPU, and the like and a display unit having a display are hingedly connected to each other. For example, a printed circuit board is disposed inside the main unit, and a CPU is mounted on the printed circuit board.
ループ型ヒートパイプをノート型PCに搭載する場合、プリント回路基板に実装されたCPUの直上に蒸発部を配置するレイアウトが採用されることが多い。また、ノート型PCのような、いわゆる省スペース型電子機器では、本体ユニットの厚さをできるだけ薄くすることが要求される。そのため、搭載スペースの制約上、ノート型PCにおいてもループ型ヒートパイプをトップヒートの状態で使用せざるを得ない場合がある。従って、ノート型PCの起動時にCPUの冷却を安定して開始させるべく、本実施形態に係るLHP1をノート型PCに適用すると好適である。
When a loop heat pipe is mounted on a notebook PC, a layout is often employed in which an evaporation unit is disposed immediately above a CPU mounted on a printed circuit board. In a so-called space-saving electronic device such as a notebook PC, it is required to make the main unit as thin as possible. For this reason, the loop heat pipe may be used in a top heat state even in a notebook PC due to restrictions on the mounting space. Therefore, it is preferable to apply the
更に、本実施形態に係るLHP1は通常作動時における熱輸送能力に優れ、且つ、外部動力が付与されなくてもスタートアップ時に作動流体の循環を自動的に開始できる。従って、このLHP1を搭載した電子機器においては、エネルギー消費量を低減しつつ、優れたCPUの冷却効率を得ることができる。なお、本旨を逸脱しない範囲において、本実施形態に係るLHP1を他の電子機器に搭載することができる。
Furthermore, the
1 ループ型ヒートパイプ(LHP)
2 蒸発部
3 凝縮部
4 蒸気管
5 液戻り管
6 液溜め部
6A 第1貯留領域
6B 第2貯留領域
7 収容器
7A 仕切り壁
7B 連通口
8 隔壁
8A 貫通孔
9 CPU(発熱体)
10 弁機構
11 受熱ブロック
12 ウィック
12A 中空流路部
12B 凹溝流路部
100 弁体
101 バイアスばね
102 SMAばね
1 Loop heat pipe (LHP)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蒸発部より高い位置に設けられ、前記液戻り管を経由して前記蒸発部に供給される液相の作動流体を貯留する液溜め部と、
前記液溜め部を、該液溜め部から流出する作動流体の流出口を含む第1貯留領域と該流出口を含まない第2貯留領域とに隔てる隔壁と、
前記隔壁に開口した開口部と、
前記第1貯留領域の温度に連動して前記開口部を開閉する弁機構と、
を備え、
前記環状流路を作動流体が循環している通常作動時には、前記弁機構が前記開口部を遮断することで前記第2貯留領域に作動流体が貯留され、
作動流体の循環を開始するスタートアップ時に前記第1貯留領域の温度が規定温度に到達した場合には、前記弁機構が前記開口部を開放することで、通常作動時に貯留された前記第2貯留領域の作動流体が前記第1貯留領域へと放出されることを特徴とするループ型ヒートパイプ。 An evaporation section that evaporates the liquid-phase working fluid by receiving heat from the outside, and a condensing section that is disposed at a position lower than the evaporation section and condenses the gas-phase working fluid by heat dissipation are formed by a steam pipe and a liquid return pipe. A loop heat pipe communicated to form an annular flow path,
A liquid reservoir that is provided at a position higher than the evaporation section, and stores a liquid-phase working fluid supplied to the evaporation section via the liquid return pipe;
A partition that separates the liquid reservoir into a first storage area that includes an outlet for the working fluid flowing out of the liquid reservoir and a second storage area that does not include the outlet;
An opening opening in the partition;
A valve mechanism that opens and closes the opening in conjunction with the temperature of the first storage region;
With
During normal operation in which the working fluid circulates through the annular flow path, the working fluid is stored in the second storage region by the valve mechanism blocking the opening,
When the temperature of the first storage region reaches a specified temperature during start-up to start the circulation of the working fluid, the second storage region stored during normal operation is opened by the valve mechanism opening the opening. The loop type heat pipe is characterized in that the working fluid is discharged into the first storage region.
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