环形热管以及电子设备的制作方法

专利名称：环形热管以及电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及环形热管以及电子设备。
背景技术：
作为用于冷却各种发热器的装置，已知环形热管。环形热管具有将蒸发器和冷凝器利用蒸汽管以及液管来连接成环状的结构，其中的蒸发器利用来自发热体的热量使工作液(液相的工作流体)气化，冷凝器通过使气化的工作液(气相的工作流体)散热来使其冷凝。蒸发器从发热体中获取热量来作为工作液的气化热，同时还起着驱动工作流体循环的泵的作用。在图1A — IC中示出了典型的蒸发器I的结构。图1A是概略性地示出了沿着从液管到蒸汽管方向的工作流体的流动观察时的蒸发器I的截面图。在图1B以及IC中分别概略性地示出了能够分为圆筒型以及平板型的两种典型的蒸发器结构的图1A的A-A’截面。蒸发器10具有与液管50以及蒸汽管55相连接的金属壳体20、配置在金属壳体20内的被称为芯(wick)的多孔体30。来自液管50的工作液60a流入大概位于芯30中央的液体供给通路31，利用工作流体的驱动力被引到金属壳体20的内壁，其中工作流体的驱动力是芯30内的气孔的毛细管力。然后，工作液60a被从发热体传导到金属壳体20的热量气化成蒸汽60b，通过形成在芯30外围部或金属壳体20内壁上的蒸汽排出槽(沟槽)32排出到蒸汽管55。近年来，研究了例如在计算机的中央运算处理装置(CPU)等电子部件的冷却中使用环形热管的技术。很多电子部件像LSI封装体所代表的那样具有平面状的散热面。为了提高该散热面和蒸发器壳体20之间的密封性，在圆筒型蒸发器10’的情况下，如图1B所示，在壳体20上外加成为受热面的平板部28。另一方面，平板型蒸发器10〃的情况下，如图1C所不,一般可以将长方体壳体20的一个面29作为受热面使用。为了提高环形热管的冷却性能，有效的方法是增大蒸发器的内部容积。另一方面，为了使电子设备小型、轻量化，需要尽可能使蒸发器小型化。为了增加小型尤其是薄型蒸发器的内部容积，最好使用如图1C所示的平板型蒸发器。利用金属尤其例如利用铜等高热导性金属制造蒸发器壳体，对提高冷却性能有效。这是因为热量容易从发热体传导到芯的整个外围部，促进了工作液的气化。从防止装入壳体内部的工作液泄漏的观点即气密性的可靠性的观点来看，也是最好选择金属壳体。但是，蒸发器的小型化可能会产生如图2中示出的问题。由于发热体70会向邻近蒸发器壳体20的液管50的部分传热，因此工作液60a在从液管50流入后到达芯30之前也被加热，在该部分沸腾后可能会生成气泡60c。如图2中的放大示意图所示，侵入芯30内的液体供给通路31中的气泡60c会在芯30的两侧形成气相，因此会产生表面张力36，该表面张力36抵消向芯30的外围侧的通常的表面张力35。抵消表面张力意味着芯30的毛细管力不能起到作用。并且，气泡60c的产生增加了液体供给通路31内的压力，有可能阻碍来自液管50的工作液60a的流入。因此，会导致工作流体的循环减弱或停止，甚至会导致环形热管的冷却性能的降低以及/或不稳定的运转。这种问题除了因蒸发器的小型化而容易产生之外，因使用能够将壳体自身的一部分作为受热面的平板型蒸发器以及/或使用高传热性金属壳体也会容易产生。针对这种问题，提出了将圆筒型蒸发器的壳体中液管通过的端面部分变更为具有较低热导率的金属或者树脂，使得壳体的热量不能够直接传导到液管的技术。但是，若将蒸发器壳体的材质选为树脂，则耐压性、长期的气密可靠性会成为问题。并且，在使用低传热性金属的情况下，即使是这种金属其热导率也是树脂的几十倍到几百倍，因此不具备足够的绝热性，不能够充分地抑制冷却性能的降低等问题。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2004— 218887号公报专利文献2 :日本特开2009— 115396号公报专利文献3 :日本专利第3591339号公报

发明内容
发明要解决的问题因此依然渴望一种能够防止工作液在到达芯之前气化且能够阻止环形热管的冷却性能的降低以及/或不稳定运转的技术。用于解决问题的手段根据一个观点，环形热管的蒸发器包括壳体，其具有液体流入口以及蒸汽流出口 ；至少一个多孔体，其配置在该壳体的内部，向该壳体的内表面引导液相的工作流体。蒸发器还包括液体供给管，其配置在上述壳体的内部，从液体流入口向上述至少一个多孔体内引导工作液。该液体供给管含有热导率比上述壳体的材料的热导率低的材料。根据另一个观点，提供了包括这种环形热管和电子部件的电子设备，其中的电子部件热粘合于其蒸发器。发明的效果抑制了来自蒸发器壳体的热量向流入蒸发器的工作液传导，防止工作液在到达芯之前气化。因此，维持芯的毛细管力，能够实现工作流体的稳定循环，进而实现了电子设备中的电子设备的有效冷却。


图1A是概略性地示出以往技术涉及的蒸发器的截面图。图1B是概略性地示出以往技术涉及的圆筒型蒸发器的截面图。图1C是概略性地示出以往技术涉及的平板型蒸发器的截面图。图2是示意性地示出以往技术涉及的蒸发器具有的一个问题的截面图。图3A是示出了一个实施方式涉及的环形热管所具有的蒸发器的构成元件的立体图。图3B是从其他方向观察图3A的分流器的立体图。图3C是沿着工作流体的流动观察由图3A中示出的构成元件得到的蒸发器的截面图。图3D是示出图3C中的蒸发器的B— B’截面的图。图4是示出了另一个实施方式涉及的环形热管所具有的蒸发器的构成元件的立体图。图5是示出了另一个实施方式涉及的环形热管所具有的蒸发器的截面图。图6A是例举了 一个实施方式涉及的电子设备的立体图。图6B是示出图6A的C一 C’截面的截面图。图6C是示出图6A的D— D’截面的截面图。图7是示意性地示出若干个实施例的结构的截面图。图8是示出图7所示结构的评价结果的坐标图。附图标记说明110、210、310、410 蒸发器120、320、420、520 蒸发器壳体121、221、321、521 壳体的第一部分122、222、322、522 壳体的第二部分130、230、330、530 多孔体(芯)140、240、340、440、540 液体供给管(140 分流器)142、242、542 内管150、250、350、450 液管155,255,355,455 蒸汽管160a、360a、460a 工作液400 电子设备405环形热管461冷凝器463 贮槽470,570 电子部件475配线基板
具体实施例方式下面，参照附图对实施方式进行详细的说明。其中，在图中各种构成要素不一定用相同的尺度描绘。并且，在多个附图中对同一个或相对应的构成要素使用了相同或类似的参照符号。首先，参照图3A—图3D对一个实施方式涉及的环形热管所具有的蒸发器110进行说明。图3A以分解图的方式示出蒸发器110所具有的主要构成要素，在图3B中从其他方向示出了图3A中示出的分流器140。并且，图3C是沿着工作流体的流动来观察到的由图3A中示出的构成要素得到的蒸发器110的截面图，在图3D中示出了图3C的B— B’截面。其中，请注意图3C不是用一个平面切割蒸发器时的截面图。在图示的例子中，蒸发器110是平板型蒸发器。蒸发器110包括在蒸汽排出口126与蒸汽管155相连通的第一壳体部121、在液体流入口 125与液管150相连通的第二壳体部122、两个多孔体(芯)130、分支管(分流器)140。第一以及第二壳体部121以及122彼此相连接，形成了收纳芯130以及分流器140的一个蒸发器壳体120。蒸发器壳体120的平面尺寸(受热面的尺寸)根据冷却对象的发热体大小来决定。蒸发器壳体120的厚度受电子设备内实装密度的限制。例如，应用于服务器或个人计算机(PC)等高密度实装的电子设备内时，要求其厚度小于IOmm左右。若从第二壳体部122侧观察，第一壳体部121具有用于收纳两个芯130的两个孔部123。孔部123的形状根据插入的芯130的外形来决定，典型的形状有圆形或者椭圆形。在两个孔部123之间存在用于连接第一壳体部121的底面和顶面的分离壁124。第二壳体部122能够收纳分流器140。但是，在本实施方式中，只要在收纳芯130以及分流器140后能够连接起来，蒸发器壳体120分割成两个部分的方法不受特定局限。例如，可以由一个壳体部同时收纳芯130以及分流器140，另一个壳体部具有与蒸发器壳体120的一个端面相对应的板状形状。并且，还可以沿着平板型蒸发器120的厚度方向分割第一以及第二壳体部。各芯130具有大致杯状的形状，在其内部具有作为液体供给通路131的空洞，该通路向该芯供给工作液。各芯130还在其外围部具有多个蒸汽排出槽(沟槽)132。沟槽132可以沿着工作流体的流动方向形成在芯的全长，这时如图3C所示，沟槽132的液管150侧的端部被分流器140封住。此外，由于在图3C中示出沟槽132所存在的截面，因此芯130和壳体120没有接触，但是在沟槽132不存在的截面中芯130和壳体120相接触。芯130优选的是如后所述的树脂芯，其成型为具有相比孔部123的内部尺寸更大的尺寸，以在插入第一壳体部的孔部123时被压缩。由此一来，能够提高树脂芯130的外表面和蒸发器壳体120的内壁之间的紧贴性，可以促进工作液在芯130和壳体120的接触部的蒸发。为了获得足够大的毛细管力，芯130的平均孔径优选的是15 μ m以下，更优选的是5 μ m以下。孔隙率优选的是能够避免在芯130与壳体120之间的接触部工作液不足的程度的大小，例如设为30% 90%范围内。正如在后面详细说明，分流器140使从液管150流入的工作液160a相对于壳体120绝热，同时起着将工作液160a供给给各芯130的液体供给管的作用。分流器140具有:与壳体120的液体流入口 125相对应地设计的注入口 143、向两个芯130供给工作液的两个吐出口 144 (图3B)，在其内部具有分支的流路145 (图3D)。分流器140优选以在壳体120内收纳时与芯130相接触的方式成型，以使来自液管150的工作液160a在到达芯130为止的期间内不与壳体120相接触。但是，若壳体的从液体流入口 125到芯收纳部之间的大部分空间被分流器140覆盖，则可以防止工作液160a在到达芯之前沸腾。因此还允许在分流器140与芯130之间存在间隙。如图所示，根据需要，分流器140除了配置在壳体120内的本体141之外，还具有向液管150内延伸的管状部(内管)142。优选地，内管142紧贴在液管150的内壁，使得工作液160a不能侵入内管142和液管150的内壁之间。优选地，内管142与本体141形成为一体。包括第一以及第二壳体部121以及122的蒸发器壳体120，为了确保强度以及气密可靠性，优选金属或合金材料。而且，第一以及第二壳体部121以及122可以利用例如焊接、硬焊或树脂粘合等可以确保气密可靠性的各种方法中的某一种，来接合、密封。
为了将来自冷却对象的发热体的热量传导到整个壳体，优选地，蒸发器壳体120具有例如无氧铜、铜合金、铝或铝合金等高传热性的金属或合金(蒸发器壳体120的材料是例如无氧铜、铜合金、铝或铝合金等高传热性的金属或合金)。但是，蒸发器壳体120也可以根据其尺寸以及/或所要求的冷却能力，使用不锈钢等铁合金或钛合金等具有较低热导率的金属或合金。分流器140的材料选择相比蒸发器壳体120更低热导率的材料，以起到绝热作用。分流器140的热导率越小越好，但是只要是lW/mK以下就能够得到很好的绝热作用。lW/mK以下的热导率相对于例如铜的情况下为380W/mK左右、不锈钢的情况下为16W/mK左右的壳体120的热导率低一个或几个数量级，在分流器140的外壁和内壁之间能够产生明显的温度差。因此，流入壳体120内的工作液160a可以有效地从壳体120绝热，能够抑制到达芯130之前气化。例如，分流器140可以含有(分流器140的材料可以是)氟树脂、尼龙树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂、聚丙烯树脂或聚醛树脂等树脂。作为一个例子，MC尼龙的热导率为O. 2ff/mK左右，是铜的约I/1900、不锈钢的约1/80，因此即使例如Imm到数mm的厚度也能起到绝热作用。分流器140也可以具有如上所述的树脂的多孔体。芯130可以从例如金属芯、碳芯或树脂芯等各种多孔体中选择，优选的是树脂。树脂芯可以很容易地确保与壳体120的紧贴性，同时具有相比其他芯热导率低的优点。假设使用高热导率的芯，则热量传导到芯的内周侧，在这里产生气泡，可能带来与到达芯之前产生气泡的情况相同的影响，但是如果使用树脂芯就能够防止在芯的内周侧产生气泡。树脂芯的材料优选例如氟树脂、PEEK (聚醚醚酮)树脂、聚丙烯树脂、聚醛树脂等。也可以利用相同的多孔树脂来形成芯130和分流器140的至少一部分。这时，例如可以将芯130和分流器140的至少一部分一体成型，并且将分流器140的剩余部分做成简单的结构。根据上述结构，例如在小型的平板型蒸发器的情况下，也能够抑制或防止因工作液在到达芯之前气化而产生气泡，能够使环形热管的运转稳定化，维持其冷却性能。图3A — 3D所示的蒸发器110包含两个芯130，但是芯的数量也可以为三个以上。根据芯数量，分流器140的吐出口 144的数量以及内部的分支结构也会变更。并且，对于具有单个芯的蒸发器，也可以设置具有与分流器相对应的低热导性材料的液体供给管。在图4中示出了如上所述的包含单个芯的另一个实施方式涉及的环形热管的蒸发器210。在下面的蒸发器210的说明中，对于与图3A — 3D中示出的蒸发器110相同的事项不加以详细的说明。蒸发器210包含与蒸汽管255相连通的第一壳体部221、与液管250相连通的第二壳体部222、单个芯230、液体供给管240。第一以及第二壳体部221以及222彼此相连接，形成了收纳芯230以及液体供给管240的一个蒸发器壳体。第一壳体部221具有用于收纳芯230的孔部223。第二壳体部222能够收纳分流器240。但是在本实施方式中，只要在收纳芯230以及液体供给管240后能够连接，蒸发器壳体分割为两个部分的方法不局限于特定的方法。芯230在其内部具有成为液体供给通路231的空洞，其向该芯供给工作液，在外围部具有多个蒸汽排出槽(沟槽)232。沟槽232也可以沿着工作流体的流动方向形成在芯230的全长。液体供给管240使到达芯之前的工作液从壳体(221、222)绝热，将从液管250流入的工作液供给给芯230。如图所示，根据需要，液体供给管240除了具有配置在壳体内的本体241之外,还可以具有向液管250内延伸的内管242。液体供给管本体241可以具有沿着壳体内壁配置的外壁和被其外壁围城的空洞。还可以用具有用于向整个单个芯230分配工作液的一个以上配管结构的液体供给管240来代替。第一壳体部221、第二壳体部222、芯230、液体供给管240的材料可以使用与关于蒸发器110的说明的相对应要素(分别为121、122、130、140)的材料相同的材料。例如，第一以及第二壳体部221以及222含有金属或合金(第一以及第二壳体部221以及222的材料为金属或合金)，芯230含有多孔树脂(芯230的材料为多孔树脂)，液体供给管240含有树脂(液体供给管240的材料为树脂)。在蒸发器210中也和上述的蒸发器110同样地，能够抑制或防止由于工作液到达芯之前气化而导致的气泡的产生，使环形热管的运转稳定。而蒸发器210由于包含单个芯230，因此削减了部件的件数，同时部件的加工以及/或装配变得容易，能够降低制造成本。另一方面，蒸发器110包含多个芯130以及收纳多个芯的壳体的多个孔部123，因此能够增加芯130和壳体120之间的接触面积。并且，多个孔部123之间的分离壁124起着导热通路的作用，因此从发热体接受的热量均匀地传导到整个壳体。因此，从蒸发器以及环形热管的冷却性能的观点来看，蒸发器110相比蒸发器210更好。下面，参照图5对另一个实施方式涉及的环形热管所具有的蒸发器310进行说明。在图5中用和图3C相同的截面图来示出蒸发器310。在下面的蒸发器310的说明中，对于与图3A — 3D中示出的蒸发器110相同的内容不加以详细说明。蒸发器310包含与蒸汽管355相连通的第一壳体部321、与液管350相连通的第二壳体部322、一个以上的芯330、液体供给管340。第一以及第二壳体部321以及322彼此相连接，形成一个收纳芯330以及液体供给管340的蒸发器壳体320。芯33在其内部具有空洞，该空洞是向该芯供给工作液360a的液体供给通路331，在外围部具有多个蒸汽排出槽(沟槽)332。液体供给管340使从液管350流入的工作液360a相对于壳体320绝热，同时向芯330供给工作液360a。蒸发器310具有多个芯330的情况下，液体供给管340具有分流器的形态。液体供给管340根据需要还可以具有向液管350内延伸的内管(未图示)。第一以及第二壳体部321以及322可以利用彼此不同的材料来形成。收纳芯330的第一壳体部321，优选地，为了将来自冷却对象的发热体的热量传导到整个壳体部，具有例如无氧铜、铜合金、铝或铝合金等高热导性的金属或合金。收纳液体供给管340的第二壳体部322具有相比第一壳体部321的材料热导率低的材料。并且，从蒸发器壳体320的气密可靠性的观点出发，第二壳体部322的材料优选的是金属或合金。例如，第二壳体部322可以包括不锈钢等铁合金或钛合金等热导率低的金属或合金。将蒸发器壳体320分割为第一壳体部321和第二壳体部322的部分优选的是与液体供给管340和芯330的边界基本一致。这是为了使热量传导到芯330和壳体320之间的整个接触部分，以及为了起到对到达芯之前的工作液360a的绝热作用。
第一以及第二壳体部321以及322可以利用例如焊接、硬焊或树脂粘合等能够确保气密可靠性的各种方法中的某一种方法来彼此接合。芯330以及液体供给管340的材料可以与关于蒸发器110说明的相对应要素(分别为130、140)相同的材料。例如，芯330含有(芯330的材料是)多孔树脂，液体供给管340含有(液体供给管340的材料是)树脂。蒸发器310如关于蒸发器110的说明的那样，能够抑制或防止因工作液到达芯之前气化而导致的气泡的生成，使环形热管的运转稳定。其中，第二壳体部322使用相比第一壳体部321更低热导性的材料，由此能够提高抑制工作液到达芯之前气化的效果，能够使环形热管的运转进一步稳定。此外，在第一壳体部321中能够使用高热导性的材料，因此环形热管的冷却性能也不会降低。下面参照图6A — 6C，对一个实施方式涉及的电子设备400进行说明。图6B以及6C分别用图6A的C一C’截面以及D— D’截面来示出将蒸发器安装在电子设备的发热体上的例子。其中，图6C中示出的D— D’截面选择通过一个芯的大致中心，且不包含液管以及蒸汽管的截面。电子设备400包含成为发热体的电子部件470、用于冷却电子部件470的环形热管405。环形热管405包含:蒸发器410，其可以为例如上述的蒸发器110、210以及310中的某一个到；冷凝器461，其将在蒸发器410中生成的气相的工作流体通过散热冷凝成液相的工作流体(工作液)。冷凝器461通过例如从送风机向冷凝器461的散热片送入空气462或通过浸泡在冷却到室温以下的液体中来冷却。气相的工作流体通过蒸汽管455从蒸发器410供给到冷凝器461。来自冷凝器461的工作液通过液管450向蒸发器410供给。典型的环形热管405在液管450中，在蒸发器410的跟前具有用于储存在启动时所需的工作液的贮槽463。工作流体可以使用例如水、乙醇、R141B、η-戊烷、丙酮、丁烷或氨等。电子设备的发热部件470例如是CPU等半导体装置，安装在电子设备的主板等配线基板475上。在发热部件470上安装蒸发器410时可以使用例如将压紧部件(图未示出)通过螺纹固定在配线基板475上的方法。在发热部件470与蒸发器410之间配置有例如热润滑脂等导热材料480。另外，还可以利用单个蒸发器410来冷却多个发热部件。如图6C所示，发热部件470相对于蒸发器410可以向蒸汽管侧(图中右侧)偏离配置。即，可以以发热部件470的中心相比蒸发器壳体420的中心位于偏蒸汽管侧的方式，在发热部件470上安装蒸发器410。由于这种偏移,发热部件470与到达芯之前的工作液之间的距离增大，可以抑制工作液460a到达芯之前的气化。例如，蒸发器410在尺寸有余的情况下，可以以分流器440与发热部件470不重合的方式配置。下面，说明冷却作为发热体的封装体尺寸约为30mmX 30mm的CPU的实施例。蒸发器壳体的结构分割为蒸发侧的第一部分和液体侧的第二部分，第一部分利用无氧铜、第二部分利用无氧铜或不锈钢SUS304制造。连接第一部分和第二部分的蒸发器壳体的外形尺寸为:平面尺寸40mmX40mm左右，厚度8mm左右。这种小型、薄型尺寸使得可以安装在服务器或个人计算机等高密度实装的计算机内的CPU上。在第一部分的内侧并列设置两个椭圆形状的孔。各孔的宽(长径)为18mm左右，高度(短径)为6mm左右。在该两个孔中分别插入了多孔树脂(树脂芯)。
芯为长度约30mm的PTFE (聚四氟乙烯)制的多孔体。该树脂芯的平均多孔径约为2 μ m、孔隙率约为40%。芯的厚度以及宽都比壳体的第一部分的孔尺寸大100— 200μπι左右。PTFE制的多孔体具有弹性，因此通过如上所述地使芯的外形尺寸稍微大于芯插入孔，能够使壳体的第一部分的内壁紧贴在芯的外围部。在树脂芯的内周部设置了高2_左右、宽14_左右的椭圆形状的孔，作为接受从液管经由分流器供给的工作液的液体供给通路。并且,在芯的外围部形成了多个深度1_Χ宽Imm的沟(沟槽)。从沟槽的表面生成工作流体的蒸汽，产生的蒸汽通过沟槽排出到蒸汽管。在壳体内以与树脂芯之间形成间隙的方式设置利用MC尼龙制造的树脂制分流器。该分流器能够将从液管流入的工作液以不泄漏到该分流器之外的方式分配给上述两个树脂芯。即，流入蒸发器的工作液经由树脂制分流器以不接触金属蒸发器壳体的方式引到树脂芯内。因此，抑制了从金属壳体向工作液的热传导，能够防止气泡产生。树脂制分流器的壁面厚度约为1mm。MC尼龙的热导率为0.2W/mK，是铜(380W/mK)或SUS304 (16W/mK)的几十分之一 几千分之一，因此这样很薄的厚度也可以得到作为绝热材料的效果。并且，在一部分实施例中，将分流器的绝热树脂延长到液管侧，作为内管而插入到液管的内侧。在装配蒸发器时，向壳体的第一部分以及第二部分插入树脂芯以及树脂制分流器，密封第一部分和第二部分就完成了装配。在这里，利用激光焊接进行密封。如上所述那样在装配蒸发器后，将蒸发器、蒸汽管、设置有散热片的冷凝部以及液管焊接成环状，并在内部封入工作流体。作为一个例子，在蒸汽管以及液管中使用外径Φ 4mm左右、内径Φ 3mm左右的铜管。铜管的全长例如可以设为900mm左右。在这里，作为工作流体使用η—戊烷。并且，冷凝器的冷却采用从送风机向冷凝部的散热片送入空气的方式。然后，利用热润滑脂(例如，COSMO石油公司制W4500等)将蒸发器热粘合(thermally bonded)在CPU上。在这里采用螺纹固定压紧部件的方法将蒸发器固定在CPU上。这时，流入蒸发器内的工作液与CPU之间的距离变大，因此使CPU的中心相对于蒸发器壳体的中心向蒸汽管侧偏离设置。通过实验验证了以上述方式构成的环形热管的运转。在图7中示出了验证运转的结构(a) —(C)。结构(a)的蒸发器510在金属壳体520的内部设置了 PTFE制芯530和MC尼龙制分流器540，其中金属壳体520的第一部分521以及第二部分522均由无氧铜来制造。结构(b)的蒸发器510’将结构(a)的MC尼龙制分流器540变换为分流器540’，该分流器540’与MC尼龙制内管542 —体成型。在液管的前端部分(外径Φ5ι πι、内径Φ4ι πι)内插入了长度20mm的MC尼龙制管542 (外径Φ4πιπι、内径Φ3πιπι)。结构(c)的蒸发器510〃将结构(a)的壳体520变更为壳体522"，其中的壳体522〃利用SUS304代替无氧铜来制造了第二部分。壳体520〃的SUS304制的第二部分522〃是壳体全长40mm中的8mm左右的部分。CPU570与蒸发器510、510’、510〃之间的偏移量在结构(a) —(c)中均设为4mm左右。该偏移量可以使在结构(c)中长度为30mm的CPU570和长度8mm的壳体第二部分522"不重叠。并且，为了进行比较而准备了没有使用树脂制分流器的结构(d)以及(e)(均未图示)。结构(d)以及(e)是分别从结构(a)以及(c)中单独取出树脂制分流器540的结构。对于这些结构(a) — (e)，在相同条件下，以CPU的发热量作为参数，进行了环形热管的运转确认以及传热阻力的测定(图8)。传热阻力是用CPU发热量除以从蒸发器的受热面温度减去冷凝器平均温度(入口温度与出口温度的平均值)的温度差来计算得到的。在不具有树脂制分流器的比较结构(d)以及(e)中，在与液管连接且工作液流入的蒸发器部分附近处工作液沸腾、气化，工作流体的循环不稳定，环形热管无法正常运转。另一方面，在具有树脂制分流器的结构(a) - (C)中，得到了稳定的工作流体的循环，环形热管能够正常运转。在图8中分别示出了结构(a) - (c)的传热阻力的评价结果。从图8中示出的结果与比较结构(d)以及(e)无法正常运转的事实中可知低热导性分流器对环形热管运转的稳定性带来很大的帮助。并且，还可知分流器与内管的组合(结构(b))以及分流器与较低热导性第二壳体部的组合(结构(C))能够进一步提高环形热管的冷却性能。这些结果意味着环形热管的蒸发器能够做成更为小型、薄型，在安装在高密度实装计算机等电子设备中的高发热量电子部件的冷却设计中，能够提高设计自由度。并且，例如在这里说明的结构(a) - (C)等，作为蒸发器壳体具有金属壳体的结构具有很好的耐压性且能够长期防止工作流体的泄漏等，因此可以提供可靠性高的冷却系统。上面详细说明了实施方式，但是本发明不局限于特定的实施方式，在权利要求所记载的旨意的范围内可以进行各种变形以及变更。例如，在这里说明了关于平板型蒸发器的实施方式，但是在圆筒型蒸发器等其他蒸发器中也可以根据需要经由低热导性的液体供给管向一个或多个芯供给工作液。
权利要求
1.一种环形热管，其具有为了使工作流体循环而连接的液管、蒸发器、蒸汽管以及冷凝器，该环形热管的特征在于， 上述蒸发器具有: 壳体，其具有液体流入口以及蒸汽流出口， 至少一个多孔体，其配置在上述壳体的内部，向上述壳体的内表面引导液相的工作流体，和 液体供给管，其配置在上述壳体的内部，从上述液体流入口向上述至少一个多孔体内引导上述液相的工作流体； 上述液体供给管含有热导率比上述壳体的材料的热导率低的材料。
2.如权利要求1所述的环形热管，其特征在于，上述壳体含有金属或合金，上述液体供给管含有热导率为lW/mK以下的材料。
3.如权利要求1或2所述的环形热管，其特征在于，上述壳体含有金属或合金，上述液体供给管含有树脂。
4.如权利要求3所述的环形热管，其特征在于，上述液体供给管含有从由氟树脂、尼龙树脂、聚醚醚酮树脂、聚丙烯树脂以及聚醛树脂构成的组中选择出的材料。
5.如权利要求1至4中 任一项所述的环形热管，其特征在于，上述多孔体含有多孔树脂。
6.如权利要求5所述的环形热管，其特征在于，上述多孔树脂是从由氟树脂、聚醚醚酮树脂、聚丙烯树脂以及聚醛树脂构成的组中选择出的材料的多孔树脂。
7.如权利要求5或6所述的环形热管，其特征在于，上述多孔体以及上述液体供给管具有含有相同树脂的多孔树脂。
8.如权利要求1至7中任一项所述的环形热管，其特征在于，上述液体供给管从上述液体流入口开始不中断地延伸到上述至少一个多孔体。
9.如权利要求1至8中任一项所述的环形热管，其特征在于，上述液体供给管具有向上述液管内延伸的管状部。
10.如权利要求9所述的环形热管，其特征在于，上述管状部紧贴在上述液管的内壁。
11.如权利要求1至10中任一项所述的环形热管，其特征在于， 上述至少一个多孔体具有多个多孔体， 上述液体供给管是将上述液相的工作流体分配给上述多个多孔体的分流器。
12.如权利要求1至11中任一项所述的环形热管，其特征在于， 上述多孔体，在外周部具有蒸汽排出槽，所述蒸汽排出槽的长度为上述多孔体的从上述液管一侧到上述蒸汽管一侧为止的全长，蒸汽排出槽的上述液管一侧的端部在上述分流器的壁面结束。
13.如权利要求1至12中任一项所述的环形热管，其特征在于，上述壳体的外形为平板状。
14.如权利要求1至13中任一项所述的环形热管，其特征在于， 上述壳体具有: 第一部分，其与上述多孔体接触， 第二部分，其位于上述液体供给口一侧，收纳上述液体供给管的至少一部分；上述第二部分含有热导率比上述第一部分的材料的热导率低的材料。
15.如权利要求14所述的环形热管，其特征在于，上述第一部分含有从由无氧铜、铜合金、铝以及铝合金构成的组中选择出的材料。
16.如权利要求14或15所述的环形热管，其特征在于，上述第二部分含有从由铁合金以及钛合金构成的组中选择出的材料。
17.—种电子设备，其特征在于，具有: 权利要求1所述的环形热管； 电子部件，其与上述环形热管的上述蒸发器热粘合。
18.如权利要求17所述的电子设备，其特征在于，在上述电子部件与上述蒸发器的上述壳体之间的接合面，上述电子部件的中心相对于上述壳体的中心向上述液体流入口的相反侧偏离。
19.如权利要求18所述的电子设备，其特征在于， 上述蒸发器的上述壳体具有: 第一部分，其与上述多孔体 相接触， 第二部分，其位于上述液体供给口一侧，含有热导率比上述第一部分的材料的热导率低的材料； 上述电子部件接合在上述第一部分上。
全文摘要
环形热管的蒸发器(110)包括具有液体流入口以及蒸汽流出口的壳体(121、122)、配置在该壳体内部并向该壳体的内表面引导液相工作流体的至少一个多孔体(130)。蒸发器(110)还包括配置在壳体(121、122)内且从液体流入口向上述至少一个多孔体(130)内引导工作液的液体供给管(140)。液体供给管(140)具有热导率比壳体(121、122)的材料的热导率低的材料。防止了流入蒸发器(110)的工作液在到达多孔体(130)之前气化，能够达到工作流体的稳定循环。
文档编号F28D15/02GK103080689SQ201080068988
公开日2013年5月1日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者内田浩基 申请人:富士通株式会社