专利名称：热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及热管，更详细地讲涉及防止容器内的工作液干涸来提高热输送效率的热管。
背景技术：
对以往的热管的基本构造进行说明。在图7中，标号10为容器，标号11为油绳，标号12为工作液。该容器10由铜、铝、不锈钢、陶瓷等管状体构成，对两端进行密封而形成该容器10。目前，作为该容器10，提出有圆形管状的结构、扁平管状等各种结构。另一方面， 油绳11通过毛细管现象使容器10内的工作液12回流至加热侧10h，由对金属丝进行缠绕而成的网眼或多孔性金属等构成。此外，工作液12为在容器10内反复进行气化和液化而进行热交换，因此，例如由氟利昂、水、乙醇等这样的液体来构成。接下来，对如此构成的热管的作用进行说明。首先，若对热管的一端侧(以下称作加热侧IOh)进行加热，则在容器10内封入的工作液12因该热量而气化，通过容器10内的中空部IOa而被移送至另一端侧(以下称作冷却侧IOc)。然后，被移送至冷却侧IOc的工作液12在该冷却侧IOc处液化而逐渐向外圆周部分的油绳11渗透。然后，该渗透的工作液12通过油绳11的毛细管现象而逐渐向加热侧IOh移动，在该加热侧IOh处再次被加热， 反复进行同样的循环。由此，例如能够用于对笔记本电脑等这样的发热部件(CPU等)进行冷却等的各种热设备中。然而，为了提高这样的热管中的热输送效率，需要加快工作液的循环周期。然而， 在使用了网眼状的油绳、多孔性金属等的情况下，基于毛细管现象的返回速度很慢，因此， 若基于气化的移送速度比回流速度快，则会产生如工作液全部蒸发这样的干涸现象。因此，不断有加快了回流速度的热管的各种构造被提出。例如，在日本特开平 5464184号公报中，提出了图8所示那样的热管。该热管在管状容器101的中央设有中央管状流路102，并且，在其外径部分设有多个周边管状流路103，使工作液在该处回流。此外，在日本特开2000-171181号公报中，提出了图9所示那样在管状容器101的内侧设置槽104、槽棱105，在所述管状容器101的中心侧设置油绳11的结构。由此，油绳 11以及容器101的内壁的槽104成为回流通路，因此具有能够提高回流能力这样的优点。 另外，图9示出了热管中的截面图。专利文献1 日本特开平5464184号公报专利文献2 日本特开2000-171181号公报
发明内容
然而，若是这样的在容器的内侧形成周边管状流路或槽等的构造，会产生下述的问题。S卩，在形成有周边管状流路103或槽104等的情况下，必须使工作液向该周边管状流路103或槽104的间隙回流。因而，如果要使周边管状流路103中产生毛细管现象，则其内径必须要设置成0. Olmm 0. 25mm程度，要求非常精细的加工。特别是，在较长地形成热管的情况下，其加工变得更困难，在使该热管弯曲的情况下，存在所述间隙被堵塞的可能性。此外，若是这样的构成，则在对热管的端部进行了加热的情况下，存在着在该处气化的工作液沿着外圆周的周边管状流路103逆流的可能性，有降低热输送效率的可能性。此外，在如专利文献2(图9)那样在容器的内壁形成沿着轴向的槽104、槽棱105 的构成中，要在直径Imm程度的小管的内侧形成槽，加工是非常困难的，并且还产生了花费加工成本的问题。因此，本发明着眼于上述技术问题而做出，其目的在于提供一种即使在构成非常小的热管的情况下也能够以简单的构成使工作液迅速地返回至加热侧从而提高了热输送效率的热管。S卩，本发明为了解决上述技术问题而做出，在加热侧和冷却侧被密封的容器的内部封入工作液而构成，其中，所述热管设置有中央管，设置于所述容器的内侧；以及间隙形成构件，设置于该中央管的外壁与所述容器的内壁之间，用于在所述中央管的外壁与容器的内壁之间形成环状的间隙。通过如此构成，能够简单地将间隙形成构件加工得很小，因此，如果将该间隙形成构件以设于中央管的外侧的状态插入容器内，则能够在中央管与容器之间形成产生毛细管现象程度的狭窄间隙。并且，由于在该间隙不存在有油绳，因此，能够减小工作液回流时的阻力而提高热输送效率。此外，在这样的发明中，以线状体构成间隙形成构件。通过如此构成，能够以金属丝或纤维线等这样简单的结构形成间隙，并且通过该线状体较细密地分隔环状的间隙，能够促进毛细管现象。此时，如果作为线状体使用相比较而言具有弹性且摩擦阻力少的塑料或纤维等，则能够对应于该间隙进行变形，并且，还能够减少插入时的阻力。进而，在中央管的加热侧设置有第一锥部，该第一锥部构成为使中央管的开口宽度从所述加热侧朝向冷却侧逐渐缩小，并且使中央管与容器的间隙从冷却侧朝向加热侧逐渐缩小。通过这样构成，能够将在加热侧气化的气体沿着第一锥部可靠地向中央管的内侧引导，并且能够将沿着环状的间隙回流来的工作液可靠地向加热侧引导。由此，能够防止工作液的逆流。进而，通过该第一锥部能够缩小返回的间隙，由此能够使液化而返回来的工作液成为喷雾状，还能够吸收加热侧的热量。并且，在设有这样的第一锥部的情况下，构成为使壁厚从根部分朝向前端部分变薄。若为这样的构成，则能够增大在前端部分的挠曲，通过使该前端部分作为阀发挥功能，能够防止气化了的工作液的逆流。此外，在中央管的冷却侧设有使中央管与容器的间隙从冷却侧朝向加热侧逐渐缩小的第二锥部。若为这样的设置，则能够将在冷却侧液化的工作液沿着第二锥部可靠地向间隙引导。并且，在设置这样的第二锥部的情况下也是构成为使壁厚从根部分朝向前端部分变薄。通过这样设置，能够增大在前端部分的挠曲，通过使该前端部分作为阀发挥功能， 能够防止液化了的工作液的逆流。此外，在其他发明中，还可以在中央管的加热侧的端部以外套这样的第一锥部的方式进行安装，或者，还可以在中央管的冷却侧的端部以外套上述第二锥部的方式进行安装。通过这样设置，不再需要对中央管的端部进行加工，并且，还能够通过这样安装的第一锥部、第二锥部的外圆周端部来形成与容器之间的间隙。发明效果根据本发明，在加热侧和冷却侧被密封的容器的内部封入工作液而构成的热管中，所述热管设有中央管，设置于所述容器的内侧；以及间隙形成构件，设置于该中央管的外侧壁与所述容器的内壁之间，用于在所述中央管的外侧壁与容器的内壁之间形成环状的间隙，因此，仅通过将间隙形成构件加工得较小而安装插入在中央管的外侧，就能够形成可产生毛细管现象程度的狭窄间隙。并且，由于在该间隙不存在有油绳，因此，能够减少工作液的回流时的阻力而提高输送效率。
图1是本发明的一实施方式的热管的轴向的截面图。图2是图1的B-B截面图。图3是其他实施方式的热管的轴向的截面图。图4是其他实施方式的热管的轴向的截面图。图5是其他实施方式的热管的轴向的截面图。图6是其他实施方式的热管的轴向的截面图。图7是现有例的热管。图8是现有例的热管。图9是现有例的热管。
具体实施例方式以下，参照
本发明的一实施方式。该实施方式中的热管1例如能够对电子设备的加热部位进行冷却，构成为具备两端被密封的中空状的容器2 ；设于该容器2的内侧中空部分的中央管3 ；以及用于以一定的间隙6将该中央管3保持于容器2内的间隙形成构件G)。并且，由此，通过在中央管3的外侧安装有小的间隙形成构件0)，能够在容器2的内侧形成非常狭窄的间隙6，由此，能够在该间隙6产生毛细管现象而使工作液5回流。以下，详细地说明本实施方式中的热管1的构成。首先，构成热管1的容器2由中空状的金属构件或合成树脂等形成，构成为以在容器2的内部设置了安装有间隙形成构件(在本实施方式中为线状体4)的中央管3的状态对两端进行密封。该容器2为了能够以尽可能简单的加工(例如金属注射模塑成形或钻削加工等)来形成，而构成为在内壁21不存在槽或槽棱等并将外形尺寸设置得较小。作为该容器2的外径尺寸，在该实施方式中，例如设定为自动铅笔(mechanical pencil)前端(芯的出口)外径程度的约Imm左右。另外，图2中的热管1的容器2的剖面形状呈圆形，但是不需要一定是圆形，剖面也可以是矩形。此外，构成为不对该容器2的内壁21设置槽或槽棱等，但是在能够进行微细加工的情况下也可以设置槽等。在该容器2的内侧设置的中央管3，其外形尺寸设定成比容器2的内径尺寸稍小， 因此设定为能够形成在中央管3的外壁31与容器2的内壁21之间产生毛细管现象的程度的间隙这样的尺寸。关于中央管3与容器2的间隙6，例如在将容器2的内径设定为0. 70mm 的情况下，将中央管3的外径尺寸设定为0. 45mm(即与容器2之间的间隙6为0. 25mm)左右。一般来讲，在通过毛细管现象使液体上升时，该液体的上升高度h通过下面的 < 式1> 求出。另外，在下面的〈式1>中，设定工作液的表面张力为T(N/m)、接触角为θ、工作液的密度为P (kg/m3)、重力加速度为g(m/m2)、间隙为t(m)。〈式 l>h = 2Tcos θ/p gt在此，就一般的表面张力而言，若在海面高度(海拔Om)下通过玻璃管与水组合来计算表面张力引起的水面的上升高度，则成为T = O. 0728θ = 20°P = 1000kg/m3g = 9. 80665m/s2，从而假定容器2立起状态的情况下的液面上升的高度h为h = 1. 4X 10_5(m2/t)。 即，在使用了间隙尺寸为0. Imm的玻璃管的情况下，垂直放置的玻璃管中的液面的上升为约^cm。在此，说明了使玻璃管垂直立起的情况，但在横放的情况下液面进一步渗透，并且， 在容器2将内壁21构成为镜面构造的情况下，接触角θ变小，因此，更能够使液面渗透。另外，作为用于增大这样的表面张力的努力，只要适当地选择工作液5、适当地选择中央管3及容器2的材料即可，例如，作为工作液，能够使用密度P小的液体氨(密度= 0. 6681g/cm3)、甲醇(密度=0. 7918g/cm3)等。这样的氨、甲醇的情况下，由于各自的沸点不同，因此能够在-80°C 40°C的范围内使用，甲醇的情况下能够在0°C 150°C的范围内使用。在将该中央管3安装于容器2内的情况下，能够在加热侧22和冷却侧M形成一定的室内空间。在此，将设置在加热侧22的空间作为加热室23，将设置在冷却侧M的空间作为冷却室25。在将该中央管3安装于容器2的内侧的情况下，作为第一实施方式，在中央管3的外壁31安装直线状或螺旋状的线状体4，在该状态下将中央管3插入容器2内。 作为这样的线状体4，形成上述间隙6(约0. 25mm左右的间隙)，并且，为了安装在中央管3 的外圆周而易于插入容器2内，该线状体4由金属丝或合成树脂、纤维等构成。另外，在图 2中，构成为在中央管3的外侧3个部位间隔120度的角度地安装线状体4，但是，线状体4 的个数没有特别限定，可以将1个线状体4卷绕成螺旋状，或者也可以将4个以上的线状体 4卷绕成直线状或螺旋状。此时，若将线状体4沿轴向进行安装，则具有如下优点工作液5 通过毛细管现象回流的距离变短，回流速度变快。另一方面，在安装成螺旋状的情况下，与将线状体4设置成直线状的情况相比，具有不需要再按照中央管3的一定角度来固定各线状体4的优点，因此根据使用环境适当地进行选择。此外，在这样在中央管3的外壁31安装线状体4之后再插入容器2内的情况下，存在容器2的内壁21与线状体4接触而使该线状体4的位置错位或偏移的可能性。为了避免该情况，可以通过熔敷等将线状体4紧贴在线状体4的外侧，在进行熔敷的情况下，存在因该熔敷剂产生凸起而不能够将中央管3插入容器2内的可能性。于是，为了防止产生这样的不良状况，首先，在使容器2的两端开口的状态下将线状体4插入，从两端侧将该线状体4拉出。并且，以按照一定间隔配置线状体4的方式使各线状体4处于两端被拉拽的状态，在该状态下将中央管3从各线状体4的内侧向容器2内插入。并且，之后从容器2的两端将开口的线状体4切除，在容器2中封入工作液5，之后对两端部分进行密封。通过这样设置，在拉拽线状体4的两端的状态下将中央管3插入，因此存在不会产生在将中央管3 插入时线状体4的位置错位的优点。在该中央管3的加热室23侧的端部形成有第一锥部32。该第一锥部32构成为， 在从加热室23朝向冷却室25侧的方向(以下称为“气体移送方向”)上中央管3的内径逐渐变小，并且，从冷却室25朝向加热室23侧(以下称为“液体回流方向”)使中央管3与容器2的间隙6宽度变小。在形成该第一锥部32的情况下，通过向中央管3的加热室23侧的端部插入楔状构件来扩大端部等，从而形成该第一锥部32。并且，在该第一锥部32的打开的端部与容器2之间形成微小间隙6，或者，在不能够保证该微小间隙6的情况下，在该第一锥部32的打开的端部设置多个槽，即使该端部与容器2的内壁21接触也使工作液5回流。若设置这样的第一锥部32，则能够使在加热室23气化的气化流通过第一锥部32的内侧而流入中央管3内，以声速移动至冷却室25侧。此时，没有流入至中央管3内的气化流要向第一锥部32的外侧的间隙6进入，但是通过进入到中央管3内的大部分的气化流的压力、和通过该压力而回流的工作液5的压力，该气化流被压回。由此，能够防止气化流的逆流。此外，关于该第一锥部32，前端部分与根部分相比将壁厚形成得相对较薄，而具有作为阀的功能。即，若第一锥部32的壁厚较厚，则在气化流逆流时无法截止该气化流，而若将第一锥部32的壁厚形成得较薄，则通过所述第一锥部32的挠曲而能够作为阀发挥功能，能够防止气化流的逆流。另一方面，还在该中央管3的冷却室25侧的端部设置第二锥部33。该第二锥部 33如图1所示，沿着气体移送方向使中央管3的内径变小，并且，将中央管3与容器2的间隙6设置成沿着液体回流方向使间隙6的宽度变小。在形成该第二锥部33的情况下，通过一边使中央管3的端部旋转一边从外圆周方向施加压力来进行缩小等，从而形成该第二锥部33。关于该第二锥部33也一样，将其端部的壁厚与根部分相比形成得相对较薄，而使所述第二锥部33具有作为阀的效果。由此，在液化了的工作液5逆流的情况下，能够通过该第二锥部33的挠曲来防止逆流。并且，在这样构成的容器2内封入工作液5。作为这样的工作液5，能够使用水、氨、 乙醇、氟利昂等这样的液体，使用能够在加热室23中气化这样的液体。在封入这样的液体的情况下，在预先设定为真空的状态下将工作液5封入容器2内，然后对容器2的两端进行密封。接下来，说明这样构成的热管1的热交换作用。首先，若对热管1的加热侧22进行加热，则封入在加热室23中的工作液5被加热而气化。该气化后的气化流由于膨胀而向冷却室25侧移动，但是由于设有第一锥部32，大部分的气化流向中央管3流入。并且，以声速向冷却室25侧移动时，在该冷却室25处被冷却。此时，在加热室23中被加热、气化的工作液5由于其膨胀而欲向冷却侧M移动，但是， 气化了的工作液5沿着前端侧的壁厚相对变薄的第一锥部32进行移动，以所述气化了的工作液5的压力使阀状的第一锥部32关闭。由此，能够防止气化了的工作液5流入中央管3 与容器2之间的间隙6，使工作液5仅通过中央管3。并且，该移送来的气化状的工作液5被运送至宽敞的冷却室25，在此因来自外部的冷却而液化，通过自重或与容器2的内壁21之间的表面张力而附着于容器2的内壁21。 若这样成为水滴而附着于内壁21，则该工作液5通过表面张力被吸入到第二锥部33的倾斜处，并且通过从中央管3送入的气化流的压力及所述表面张力而向加热室23侧回流。此时， 中央管3与容器2之间的间隙6是全部相同间隙宽度的环状，因此能够消除表面张力不均， 并且由于没有设置以往那样的网眼等，因此能够以非常快的速度使工作液5向加热室23侧回流。接下来，若工作液5向加热室23侧回流，则该工作液5被导入第一锥部32，在此从因第一锥部32而变窄的出口成为雾状而喷出。此时，获得来自加热侧22的热量而气化。 以下，通过反复进行同样的循环能够提高热输送效率。由此，根据上述实施方式，由于构成为将作为线状体4的间隙形成构件设置于中央管3的外侧而插入容器2内，因此能够以简单的构成形成产生毛细管现象这样的狭窄的间隙6。由此，不存在以往那样使用网眼来使工作液5回流的情况，能够减小回流时的阻力而提高热输送效率。此外，在上述实施方式中，特别是由于在中央管3的加热侧22设有第一锥部32，因此，能够将在加热侧22气化的气体沿着第一锥部32可靠地向中央管3的内侧引导，并且， 能够将沿着环状的间隙回流来的工作液5可靠地向加热侧22引导，其中所述第一锥部32 构成为从所述加热侧22朝向冷却侧M使中央管3的开口宽度逐渐缩小且使中央管3与容器2的间隙6从冷却侧M朝向加热侧22逐渐缩小。由此，能够防止工作液5的逆流。进而，能够通过该第一锥部32缩小返回的间隙，由此能够使液化而返回来的工作液5成为喷雾状，还能够吸收加热侧22的热量。同样，还在中央管3的冷却侧M设置从冷却侧M朝向加热侧22使中央管3与容器2的间隙6逐渐缩小的第二锥部33，因此，能够将在冷却侧M液化的工作液5沿着第二锥部33可靠地向间隙6引导。并且，在设置这样的第一锥部32、第二锥部33的情况下，使壁厚朝向前端部分变薄，因此能够作为阀发挥功能，能够防止工作液5的逆流。另外，在上述实施方式中，在中央管3的两端设置第一锥部32和第二锥部33，但是可以如图3所示那样，仅设置第一锥部32。或者也可以如图4所示那样，仅设置第二锥部 33。另外，在图3、图4等中，标注与第一实施方式相同的标号的部分具有相同的构成。此外，在上述实施方式中，作为第二锥部33，如图1、图4所示那样，其形状为沿着气体移送方向使中央管3的内侧开口宽度变窄且沿着液体回流方向使中央管3与容器2的间隙6的宽度变窄，但是也可以如图5所示那样，设置如下所述第二锥部，即仅针对中央管 3的外侧部分使得沿着液体回流方向中央管3与容器2的间隙6的宽度变窄。此外，在上述实施方式中，构成为在容器2内设置有冷却室25，但是也能够不设置冷却室25。在这种情况下，例如图6所示那样，也可以将中央管3设置到容器2的端部为止，设有将中央管3的外壁31部分切入至中空部分为止而成的槽，由此将气化流排出。进而，在上述实施方式中，在中央管3的端部一体地形成有第一锥部32、第二锥部 33，但是也可以设置具有与第一实施方式相同构成的第一锥部32、第二锥部33，将它们安装于中央管3的端部。其中，安装这样的第一锥部32、第二锥部33时，由于在中央管3的外侧宽度有可能会变宽，因此也可以通过该第一锥部32、第二锥部33的膨胀的端部来形成中央管3与容器2的间隙6。在这种情况下，后安装的第一锥部32、第二锥部33还担负作为间隙形成构件的功能。此外，在上述实施方式中，说明了形成非常细的直径的热管1的情况，关于该直径，设置成与所利用的用途相对应的尺寸即可。但是，关于中央管3与容器2的间隙6，需要设定成产生工作液5的毛细管现象这样的尺寸。工业实用性本发明能够利用于冷却以计算机、半导体、电子部件为代表的冷却对象物的领域。标号说明1…热管2…容器21…内壁22…加热侧23…加热室对…冷却侧25…冷却室3…中央管31…外圆周部32…第一锥部33…第二锥部4…线状体(间隙形成构件)5…工作液6…间隙
权利要求
1.一种热管，在加热侧和冷却侧被密封的容器的内部封入工作液而构成，其特征在于， 所述热管设置有中央管，设置于所述容器的内侧；以及间隙形成构件，设置于该中央管的外壁与所述容器的内壁之间，用于在所述中央管的外壁与容器的内壁之间形成环状的间隙。
2.如权利要求1所述的热管，其中， 所述间隙形成构件由线状体构成。
3.如权利要求1所述的热管，其中，所述中央管构成为在加热侧设置有第一锥部，该第一锥部构成为使中央管的开口宽度从所述加热侧朝向冷却侧逐渐缩小，并且使中央管与容器的间隙从冷却侧朝向加热侧逐渐缩小。
4.如权利要求1所述的热管，其中，所述中央管构成为在加热侧设置有第一锥部，该第一锥部构成为使中央管的开口宽度从所述加热侧朝向冷却侧逐渐缩小，并且使容器的间隙从冷却侧朝向加热侧逐渐缩小，使壁厚从根部分朝向前端部分变薄。
5.如权利要求1所述的热管，其中，所述中央管构成为在冷却侧设置有第二锥部，该第二锥部构成为使中央管与容器的间隙从冷却侧朝向加热侧逐渐缩小。
6.如权利要求3所述的热管，其中， 所述第一锥部安装于中央管。
7.如权利要求5所述的热管，其中， 所述第二锥部安装于中央管。
全文摘要
本发明的目的在于提供以简单地构成使工作液迅速地返回至加热侧并提高热输送效率的热管。在加热侧(22)和冷却侧(24)被密封的容器(2)的内部封入工作液(5)而构成的热管(1)中，设置有中央管(3)，设置于容器(2)的内侧；以及(间隙形成构件)线状体(4)，设置于该中央管(3)的外壁(31)与所述容器(2)的内壁(21)之间，用于在所述中央管(3)的外壁(31)与容器(2)的内壁(21)之间形成产生毛细管现象的环状的间隙(6)。此外，在中央管(3)的端部设有用于防止气化流从加热室(23)向间隙(6)侧逆流的第一锥部(32)、第二锥部(33)。
文档编号F28D15/02GK102334004SQ201080009148
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者谷川茂利 申请人:希爱化成株式会社, 株式会社Cku