CN111527367B

CN111527367B - 热管

Info

Publication number: CN111527367B
Application number: CN201880084453.3A
Authority: CN
Inventors: 上久保将大
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2021-11-05
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: WO2019131790A1; TWI694232B; JP7189901B2; TW201930811A; JPWO2019131790A1; CN111527367A; US20200326135A1; JP2020079699A; JP6827117B2

Abstract

本发明提供一种热管，即使按照顶热的姿势设置，也具有良好的最大热传输量，进而能够抑制热阻，发挥优异的热传递特性。一种热管，具有：容器，其具有密封的内部空间；金属纤维烧结而成的吸液芯结构体，其设置在所述容器的内表面；以及工作流体，其封装在所述容器的内部空间内，所述金属纤维包括纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下、且纤维直径为10μm以上且50μm以下的金属纤维。

Description

热管

技术领域

本发明涉及一种具有良好的最大热传输量，热阻小，即使在顶热时，也具有优异的热传递特性的热管。

背景技术

搭载于台式计算机、服务器等电气和电子设备的半导体元件等电子部件，由于伴随高功能化的高密度搭载等，发热量增大，电子部件的冷却变得尤为重要。作为电子元件的冷却方法，具有使用热管的方法。此外，由于电气和电子设备的小型化，有时以蒸发部侧的位置比冷凝部侧高的方式、即以顶热的姿势设置热管。

由此，作为即使按照顶热的姿势设置热管，也能够抑制热传输量的降低的热管，提出了如下所述的热移动体：即，热移动体中密封封装有工作液体，且形成蒸汽流路，同时形成有用于使工作液体回流的吸液芯，并且上述吸液芯由无纺布构成(专利文献1)。在专利文献1中，将吸液芯设为网眼不平均的无纺布，从而能够扩大吸液芯的工作液体回流力的设定范围，其结果是，提高吸液芯的工作液体回流力。

但是，由于作为冷却对象的电子部件等的发热量的增大，在专利文献1中，在顶热时的最大热传输量的提高以及热阻的减小仍有改善的余地。

在先技术文献

专利文献

专利文献1JP2002-372387A号公报

发明内容

发明要解决的问题

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种热管，该热管即使按照顶热姿势设置，也具有良好的最大热传输量，并且能够抑制热阻，发挥优异的热传递特性。

用于解决问题的手段

本发明的实施方式是一种热管，其具有：容器，其具有密封的内部空间；金属纤维烧结而成的吸液芯结构体，其设置在所述容器的内表面；以及工作流体，其被封入在所述容器的内部空间，所述金属纤维包括纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下、纤维直径为10μm以上且50μm以下的金属纤维。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述金属纤维的平均纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下，平均纤维直径为10μm以上且50μm以下。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述吸液芯结构体的孔隙率为70％以上且86％以下。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述金属纤维的金属种类为从由铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金以及不锈钢构成的组中选择出的至少一种。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述容器为管状或者平面形状。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述容器为金属制，所述容器的金属种类与所述金属纤维的金属种类相同。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述容器为裸管。在上述方式中，作为容器，使用内表面平滑管。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述容器为槽管。在上述方式中，作为容器，使用多个细槽在内表面沿着容器的长度方向延伸的管材。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述吸液芯结构体在所述容器的长度方向上从一个端部延伸到另一个端部。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述吸液芯结构体设置于所述容器的长度方向上的一部分。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述热管具有：所述吸液芯结构体，其设置于所述容器的长度方向上的一部分；以及金属粉烧结而成的其他吸液芯结构体，其设置于所述容器的长度方向上的另一部分。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述热管具有吸液芯部，所述吸液芯部具有：所述吸液芯结构体，其设置于所述容器的长度方向上的一部分；以及金属粉烧结而成的其他吸液芯结构体，其在所述容器的长度方向上与所述吸液芯结构体连接，并且被设置于所述容器的长度方向上另一部分，所述吸液芯部在所述容器的长度方向上从一个端部延伸到另一个端。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述吸液芯结构体与所述其他吸液芯结构体在所述容器的长度方向上连接。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述容器为槽管，在受热部具有所述其他吸液芯结构体，在所述受热部与散热部的中间部即隔热部具有所述吸液芯结构。

本发明的实施方式是一种热管，其中，所述容器为槽管，在受热部具有所述其他吸液芯结构体。本发明的实施方式是一种热管，其中，在所述其他吸液芯结构体的部位，蒸汽流路在与所述容器的长度方向正交的方向的截面中的形状至少一部分具有花瓣形状、星形形状、多边形状或者齿轮形状。本发明的实施方式是一种热管，其中，所述其他吸液芯结构体的与所述容器的长度方向正交的方向的平均厚度随着从所述隔热部朝向所述受热部的方向而变薄。本发明的实施方式是一种热管，其中，所述其他吸液芯结构体的与所述容器的长度方向正交的方向的平均厚度随着从与所述吸液芯结构体连接的连接一端朝向与该连接一端对置的另一端的方向而变薄。

发明效果

根据本发明的实施方式，能够得到如下热管：金属纤维烧结而形成的吸液芯结构体被收纳在容器中，从而即使按照顶热姿势设置，也具有良好的最大热传输量，并且能够抑制热阻，由此发挥优异的热传递特性，该金属纤维包括纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下且纤维直径为10μm以上且50μm以下的金属纤维。

根据本发明的实施方式，吸液芯结构体的孔隙率为70％以上且84％以下，从而进一步提高最大热传输量，同时能够抑制热阻。

根据本发明的实施方式，容器的金属种类与金属纤维的金属种类相同，从而能够进一步抑制容器与吸液芯结构体之间的热阻。

附图说明

图1为本发明第1实施方式所涉及的热管的正面剖视图。

图2为图1的A-A剖视图，用于说明本发明第1实施方式所涉及的热管的侧面剖面。

图3中，(a)图为本发明第2实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为(a)图的B-B剖视图，用于说明本发明第2实施方式所涉及的热管的正面剖面。

图4中，(a)图为本发明第3实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为(a)图的C-C剖视图，用于说明本发明第3实施方式所涉及的热管的正面剖面。

图5中，(a)图为本发明第4实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为(a)图的D-D剖视图，用于说明本发明第4实施方式所涉及的热管的正面剖面，(c)图为(a)图的E-E剖视图，用于说明本发明第4实施方式所涉及的热管的正面剖面。

图6中，(a)图为本发明第5实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为(a)图的F-F剖视图，用于说明本发明第5实施方式所涉及的热管的正面剖面、(c)图为(a)图的G-G剖视图，用于说明本发明第5实施方式所涉及的热管的正面剖面，(d)图为(a)图的H-H剖视图，用于说明本发明第5实施方式所涉及的热管的正面剖面。

图7为本发明第6实施方式所涉及的热管的正面剖视图。

图8为本发明第7实施方式所涉及的热管的正面剖视图。

图9为示出本发明的实施例以及比较例的测量结果的表。

具体实施方式

以下，使用图1、2对本发明的第1实施方式所涉及的热管进行说明。图1为本发明的第1实施方式所涉及的热管的正面剖视图，图2为图1的A-A剖视图，用于说明本发明的第1实施方式所涉及的热管的侧面剖面。

如图1、2所示，本发明的第1实施方式所涉及的热管1具有一个端部11的端面和另一个端部12的端面被密封的管状容器10、设置在容器10的内表面的吸液芯结构体13、以及封装在容器10的内部空间即空腔部17内的工作流体(未图示)。

容器10为密闭的管材。容器10的长度方向的形状为直线状、具有曲部的形状等，没有特别限定，在热管1中，呈大致直线状。容器10的与长度方向正交的方向的剖面形状为圆形状、扁平形状、四边形等多边形状等，没有特别限定，在热管1中，呈大致圆形状。对容器10的壁厚没有特别限定，例如，为50～1000μm。对大致圆形状的容器10的径向的尺寸没有特别限定，例如为5～20mm。此外，在热管1中，容器10可以为内表面平滑的裸管，也可以是多个细槽(groove)在内表面沿着容器10的长度方向延伸，对容器10的内表面赋予毛细管力的槽管。

如图2所示，在容器10的内表面从一个端部11到另一个端部12沿着容器10的长度方向设置有吸液芯结构体13。即，吸液芯结构体13在容器10的长度方向上延伸。此外，如图1所示，在热管1中，吸液芯结构体13形成在容器10的径向的整个内周面。因此，形成容器10的长度方向的内周面被层状的吸液芯结构体13覆盖。

吸液芯结构体13为金属纤维烧结而成的烧结体。因此，吸液芯结构体13可以使用金属纤维材料作为原料。吸液芯结构体13通过将金属纤维在维持纤维的状态下进行烧结并固化而形成。构成烧结体的金属纤维包括纤维长度在0.50mm以上且1.8mm以下的范围、且纤维径(直径)在10μm以上且50μm以下的范围的金属纤维。吸液芯结构体13包括具有上述纤维长度的范围和纤维直径的范围的金属纤维，从而即使按照顶热的姿势设置热管1，吸液芯结构体13也能够发挥优异的毛细管力，具有良好的最大热传输量，进而能够抑制热阻。因此，能够发挥优异的热传递特性。另外，纤维长度为使金属纤维直线地伸长时的长度。

吸液芯结构体13包括纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下，纤维直径为10μm以上且50μm以下的金属纤维即可，没有特别限定，但从能够可靠地提高最大热传输量，同时可靠地抑制热阻的观点出发，优选构成吸液芯结构体的金属纤维的平均纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下的范围，平均纤维直径为10μm以上且50μm以下的范围。此外，对于吸液芯结构体13，从可靠地提高最大热传输量，同时可靠地抑制热阻的观点出发，优选包括纤维长度为0.80mm以上且1.5mm以下的范围，纤维直径为20μm以上且40μm以下的范围的金属纤维，特别优选构成吸液芯结构体13的金属纤维的平均纤维长度为0.80mm以上且1.5mm以下的范围，平均纤维直径为20μm以上且40μm以下的范围。

通过使用与烧结体的纤维长度以及纤维直径对应的金属纤维材料作为烧结体的原料，从而能够调整金属纤维的烧结体即吸液芯结构体13的金属纤维的纤维长度以及纤维直径。

对吸液芯结构体13的孔隙率没有特别限定，但例如从进一步提高最大热传输量，同时进一步抑制热阻的观点出发，优选为70％以上且86％以下的范围，特别优选为75％以上且85％以下的范围。可以通过金属纤维的纤维长度以及纤维直径和金属纤维的填充程度，调整吸液芯结构体13的孔隙率的范围。另外，可以根据吸液芯结构体的质量和体积来计算吸液芯结构体的孔隙率。

如图1、2所示，容器10的内部空间为空腔部17，空腔部17构成供气相的工作流体流通的蒸汽流路。即，在容器10的长度方向的内周面中，金属纤维的烧结体层即吸液芯结构体13的表面构成蒸汽流路的壁面。

对容器10的材质没有特别限定，但例如从导热率优异的观点出发可以使用铜、铜合金，从轻量性的观点出发，可以使用铝、铝合金，从改善强度的观点出发可以使用不锈钢等。除此以外，可以根据使用状况，使用锡、锡合金、钛、钛合金、镍、镍合金等。

对构成吸液芯结构体13的金属纤维的金属种类没有特别限定，例如可以列举铜、铜合金、铝、铝合金、不锈钢、锡、锡合金、钛、钛合金、镍、镍合金等。这些材料可以单独使用，也可以组合使用2种以上。金属纤维的金属种类与容器10的金属种类可以相同，也可以不同，但从进一步抑制容器10与吸液芯结构体13之间的热阻的观点出发，优选金属纤维的金属种类与容器10的金属种类相同。

此外，作为封装在容器10内的工作流体，可以根据与容器10的材料的相容性进行适当选择，例如，可以例举水、氟利昂替代物、全氟化碳、环戊烷等。此外，也可以设为防冻液。

接下来，对本发明第1实施方式所涉及的热管1的热传输机制进行说明。在热管1中，一个端部11被设置在比另一个端部12高的位置，当热管1从被热连接在一个端部11的发热体(未图示)受热时，一个端部11作为蒸发部(受热部)发挥作用，在蒸发部中工作流体从液相向气相相变。相变为气相的工作流体在空腔部17即蒸汽流路中沿容器10的长度方向从蒸发部向另一个端部12即冷凝部(散热部)流动，即，沿重力方向从上方向下方流动，从而来自发热体的热从蒸发部向冷凝部传输。在设置有热交换单元(未图示)的冷凝部中，气相的工作流体向液相相变，从而从蒸发部向冷凝部传输的来自发热体的热作为潜热而被释放。在冷凝部中释放的潜热经由设置于冷凝部的热交换单元，而从冷凝部向热管1的外部环境释放。此外，在冷凝部中相变为液相的工作流体通过吸液芯结构体13的毛细管力，从冷凝部向蒸发部回流，即，沿重力方向从下方向上方回流。

在上述第1实施方式所涉及的热管1中，吸液芯结构体13包括纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下且纤维直径为10μm以上且50μm以下的金属纤维，从而与金属粉烧结而成的烧结体相比，能够减小流路阻力，即使按照顶热的姿势设置热管1，也具有良好的最大热传输量，能够进一步抑制热阻，从而能够发挥优异的热传递特性。

接下来，使用图3对本发明第2实施方式所涉及的热管进行说明。另外，对与第1实施方式所涉及的热管相同的构成部件，使用相同的标号来进行说明。图3的(a)图为本发明的第2实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为(a)图的B-B剖视图，用于说明本发明的第2实施方式所涉及的热管的正面剖面。

在第1实施方式所涉及的热管中，与容器的长度方向正交的方向的剖面形状为大致圆形状，但代替该形状，如图3(a)、(b)所示，在第2实施方式所涉及的热管2中，容器10被扁平加工，而构成扁平形状。此外，作为容器10，使用了裸管(内表面平滑管)。在热管2中，与第1实施方式所涉及的热管相同地，在容器10的内表面从一个端部11到另一个端部12，沿着容器10的长度方向设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13。

在热管2中，与多个细槽(groove)在容器内表面沿着长度方向延伸的槽管相比，使用能够减小容器10的壁厚的裸管，从而能够确保蒸汽流路即空腔部17的尺寸。因此，在热管2中，即使容器10为扁平形状，也能够得到期望的最大热传输量。此外，在热管2中，由于容器10为扁平形状，因此即使在狭小空间内，也能够设置。

接下来，使用图4对本发明的第3实施方式所涉及的热管进行说明。另外，对与第1、第2实施方式所涉及的热管相同的构成部件，使用相同的标号来进行说明。图4的(a)图为本发明的第3实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为用于说明本发明的第3实施方式所涉及的热管的正面剖面的、(a)图的C-C剖视图。

在第1实施方式所涉及的热管中，对容器是裸管还是槽管没有特别限定，而在第3实施方式所涉及的热管3中，如图4(a)、(b)所示，作为容器10，使用了多个细槽18在其内表面沿着容器10的长度方向从一个端部11延伸到另一个端部12的槽管。因此，在热管3中，对容器10内表面赋予毛细管力。此外，由于未被扁平加工，所以，与容器10的长度方向正交的方向的剖面形状呈大致圆形状。

在热管3中，与第1、第2实施方式所涉及的热管相同，在容器10的内表面从一个端部11到另一个端部12沿着容器10的长度方向设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13。当按照顶热的姿势设置热管时，有时仅通过槽管的毛细管力不能使液相的工作流体沿重力方向从下方朝向上方顺利地回流。但是，在热管3中，由于从容器10的一个端部11到另一个端部12设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13，因此热管3的毛细管力提高。因此，即使按照顶热的姿势设置热管3，也能发挥良好的热传递特性。此外，在热管3中，吸液芯结构体13也包括纤维长度为0.50mm以上且1.8mm以下而且纤维直径为10μm以上且50μm以下的金属纤维，从而与金属粉烧结而成的烧结体相比，能够减小流路阻力，即使按照顶热的姿势设置热管3，也能够发挥良好的最大热传输量。

接下来，使用图5对本发明第4实施方式所涉及的热管进行说明。另外，对与第1～第3实施方式所涉及的热管相同的构成部件，使用相同的标号来进行说明。图5的(a)图为本发明第4实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为用于说明本发明第4实施方式所涉及的热管的正面剖面的、(a)图的D-D剖视图，(c)图为用于说明本发明第4实施方式所涉及的热管的正面剖面的、(a)图的E-E剖视图。

在第1～第3实施方式所涉及的热管中，从容器10的一个端部11到另一个端部12设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13，而在第4实施方式所涉及的热管4中，如图5(a)、(b)、(c)所示，在容器10的长度方向上的一部分设置有金属纤维的烧结体层即吸液芯结构体13。此外，在热管4中，作为容器10，使用了形成有多个细槽18的槽管。因此，在未被吸液芯结构体13覆盖的部分中，形成在容器10的内表面的细槽18露出。

对容器10的长度方向上的设置有吸液芯结构体13的部分和未设置吸液芯结构体13的部分没有特别限定，可以根据热管4的使用状况来进行选择。在热管4中，容器10的长度方向上的从一个端部11起到一个端部11与另一个端部12的中间即中间部19设置有吸液芯结构体13，在另一个端部12未设置吸液芯结构体。

吸液芯结构体13形成在容器10的径向的整个内周面。因此，对于形成容器10的长度方向的内周面，在从一个端部11起到中间部19，被层状的吸液芯结构体13覆盖。即，对于容器10的长度方向的内周面，在从一个端部11起到中间部19，吸液芯结构体13的表面构成蒸汽流路的壁面，在另一个端部12，容器10的内表面构成蒸汽流路的壁面。

在热管4中，使用了槽管，因此从一个端部11起到中间部19，吸液芯结构体13覆盖在多个细槽18上。此外，在热管4中，由于未被扁平加工，所以与容器10的长度方向正交的方向的剖面形状呈大致圆形状。

在热管4中，例如，在一个端部11用作受热部，另一个端部12用作散热部，中间部19用作隔热部的情况下，另一个端部12的细槽18有助于气相的工作流体向液相相变，在另一个端部12中从气相相变为液相的工作流体通过细槽18所具有的毛细管力和吸液芯结构体13所具有的毛细管力，从散热部(另一个端部12)向受热部(一个端部11)回流。在热管4中，从容器10的一个端部11到中间部19设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13，在另一个端部12，具有毛细管力的细槽18露出于该内表面，因此，在容器10的整个长度方向具有毛细管力。因此，热管4发挥良好的热传递特性。

此外，在热管4中，在中间部19中，气相的工作流体与液相的工作流体构成逆流流动。但是，吸液芯结构体13能够防止由气相工作流体的流动引起的液相工作流体从细槽18飞散的情况。因此，在热管4中，液相工作流体的回流特性提高，其结果是最大热传输量提高。

接下来，使用图6对本发明第5实施方式所涉及的热管进行说明。另外，对与第1～第4实施方式所涉及的热管相同的构成部件，使用相同的标号来进行说明。图6的(a)图为本发明第5实施方式所涉及的热管的侧剖视图，(b)图为用于说明本发明第5实施方式所涉及的热管的正面剖面的(a)图的F-F剖视图，(c)图为用于说明本发明第5实施方式所涉及的热管的正面剖面的(a)图的G-G剖视图，(d)图为用于说明本发明第5实施方式所涉及的热管的正面剖面的(a)图的H-H剖视图。

在第1～第4实施方式所涉及的热管中，设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13，但在第5实施方式所涉及的热管5中，如图6(a)、(b)、(c)、(d)所示，设置有金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13、以及粒状的金属粉烧结而成的烧结体即其他吸液芯结构体23。

在热管5中，具有设置在容器10的长度方向上的一部分的吸液芯结构体13、以及设置在容器10的长度方向上的另一部分的、金属粉烧结而成的其他吸液芯结构体23。对容器10的长度方向上的设置有吸液芯结构体13的部分和设置其他吸液芯结构体23的部分没有特别限定，可以根据热管的使用状况来进行选择。在热管5中，在容器10的长度方向上的一个端部11设置有其他吸液芯结构体23，在中间部19设置有吸液芯结构体13。吸液芯结构体13与其他吸液芯结构体23在容器10的长度方向上被连接。

此外，在另一个端部12既未设置吸液芯结构体13，也未设置其他吸液芯结构体23。因此，在既未被吸液芯结构体13覆盖，也未被其他吸液芯结构体23覆盖的另一个端部12中，容器10的内表面露出。

吸液芯结构体13和其他吸液芯结构体23均形成在容器10的径向的整个内周面。因此，对于形成容器10的长度方向的内周面，在一个端部11中被层状的其他吸液芯结构体23覆盖，在中间部19中，被层状的吸液芯结构体13覆盖。即，对于容器10的长度方向的内周面，在一个端部11，其他吸液芯结构体23的表面构成蒸汽流路的壁面，在中间部19中，吸液芯结构体13的表面构成蒸汽流路的壁面。另外，在另一个端部12，容器10的内表面构成蒸汽流路的壁面。此外，如图6(b)所示，其他吸液芯结构体23的与容器10的长度方向正交的方向的剖面中的厚度大致相同，与容器10的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状为圆形状。

对作为其他吸液芯结构体23的原料的金属粉的金属种类没有特别限定，例如可以列举铜、铜合金等。此外，对金属粉的平均一次粒径没有特别限定，例如可以列举10～300μm。

在热管5中，作为容器10，使用了形成有多个细槽18的槽管。因此，在一个端部11，其他吸液芯结构体23覆盖在多个细槽18上，在中间部19，吸液芯结构体13覆盖在多个细槽18上。此外，在热管5中，因未被扁平加工，所以与容器10的长度方向正交的方向的剖面形状呈大致圆形状。

在热管5中，例如，在一个端部11用作为受热部，另一个端部12用作为散热部，中间部19用作为隔热部的情况下，另一个端部12的细槽18有助于气相的工作流体向液相相变，在另一个端部12中从气相相变为液相的工作流体通过细槽18所具有的毛细管力、吸液芯结构体13所具有的毛细管力以及其他吸液芯结构体23所具有的毛细管力，从散热部(另一个端部12)向受热部(一个端部11)回流。在热管5中，在容器10的一个端部11设置有金属粉烧结而成的烧结体即其他吸液芯结构体23，在中间部19中设置有与其他吸液芯结构体23连接的、金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体13，在另一个端部12，具有毛细管力的细槽18露出于其内表面，因此在容器10的整个长度方向上具有毛细管力。另外，如图6(a)所示，对于其他吸液芯结构体23，与容器10的长度方向正交的方向的平均厚度从隔热部侧到受热部侧大致相同。

此外，粒状的金属粉烧结而成的烧结体即其他吸液芯结构体23由于液相的工作流体的保持力优异，因此，即使按照顶热的姿势设置热管5，也能够更可靠地防止干涸。

接下来，使用图7对本发明第6实施方式所涉及的热管进行说明。另外，对与第1～第5实施方式所涉及的热管相同的构成部件，使用相同的标号来进行说明。图7为本发明第6实施方式所涉及的热管的正面剖视图。

在第5实施方式所涉及的热管中，在与容器10的长度方向正交的方向的剖面中，蒸汽流路的形状呈圆形状，但在第6实施方式所涉及的热管6中，形成空腔部17即蒸汽流路的壁面的其他吸液芯结构体23的表面具有凹凸部60。即，其他吸液芯结构体23的与容器10的长度方向正交的方向的剖面形状具有凹凸部60。针对凹凸部60中的其他吸液芯结构体23的厚度，与凹部62相比凸部61更厚。因此，在热管6中，其他吸液芯结构体23表面的面积与第5实施方式所涉及的热管的其他吸液芯结构体表面的面积相比增大。

凹凸部60可以形成在容器10的径向整个内周面，也可以形成在容器10的径向的内周面的一部分。在热管6中，在容器10的径向的整个内周面形成有凹凸部60。此外，针对其他吸液芯结构体23的容器10的长度方向，凹凸部60可以形成在整个长度方向，也可以形成在长度方向的一部分。

对与容器10的长度方向正交的方向的剖面中的凹凸部60的形状没有特别限定，但在热管6中，凸部61呈圆弧状，凹部62也呈圆弧状。因此，在热管6中，在蒸汽流路的壁面上沿着容器10的内周面形成有呈圆弧状地突出的凸部61以及呈圆弧状凹陷的凹部62。由此，在其他吸液芯结构体23的部位，蒸汽流路在与容器10的长度方向正交的方向的剖面中的形状呈花瓣形状。

在热管6中，与第5实施方式所涉及的热管同样地，在一个端部11用作为受热部，另一个端部用作为散热部，中间部用作为隔热部的情况下，另一个端部的细槽18有助于气相的工作流体向液相相变，在另一个端部中从气相相变为液相的工作流体通过细槽18所具有的毛细管力、金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体所具有的毛细管力以及其他吸液芯结构体23所具有的毛细管力，从散热部(另一个端部)向受热部(一个端部11)回流。在热管6中，也与第5实施方式所涉及的热管同样地，在容器10的一个端部11设置有金属粉烧结而成的烧结体即其他吸液芯结构体23，在中间部设置有与其他吸液芯结构体23连接的金属纤维烧结而成的烧结体即吸液芯结构体，在另一个端部，具有毛细管力的细槽18露出于该内表面，因此在容器10的整个长度方向上具有毛细管力。

此外，在热管6的其他吸液芯结构体23的凹凸部60中，在与凸部61相比其他吸液芯结构体23的厚度较薄的凹部62，液相工作流体向气相的相变被促进。此外，其他吸液芯结构体23具有凹凸部60，从而其他吸液芯结构体23表面的面积增大，即，液相的工作流体的蒸发面积增大，促进液相的工作流体向气相相变。进而，在与凹部62相比其他吸液芯结构体23的厚度较厚的凸部61，针对液相工作流体发挥优异的回流特性。因此，在热管6中，具有优异的最大热传输量，同时能够进一步抑制热阻，能够发挥优异的热传递特性。

接下来，使用图8对本发明第7实施方式所涉及的热管进行说明。另外，对与第1～第6实施方式所涉及的热管相同的构成部件，使用相同的标号来进行说明。图8为本发明第7实施方式所涉及的热管的正面剖视。

在第6实施方式所涉及的热管中，其他吸液芯结构体的凸部为圆弧状，凹部也为圆弧状，其他吸液芯结构体的部位中的与容器的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状呈花瓣形状，但如图8所示，在第7实施方式所涉及的热管7中，在其他吸液芯结构体23的部位，蒸汽流路(空腔部17)在与容器10的长度方向正交的方向的剖面中的形状呈星形形状。在热管7中，与容器10的长度方向正交的方向的剖面中的凹凸部60的凸部61的形状呈V字状，凹部62的形状也呈V字状。

在热管7中，与第6实施方式所涉及的热管同样地，在其他吸液芯结构体23的凹凸部60中，在与凸部61相比其他吸液芯结构体23的厚度较薄的凹部62，液相工作流体向气相的相变被促进。此外，其他吸液芯结构体23具有凹凸部60，从而其他吸液芯结构体23表面的面积增大，促进液相的工作流体向气相相变。进而，在与凹部62相比其他吸液芯结构体23的厚度较厚的凸部61，对液相的工作流体发挥优异的回流特性。因此，在热管7中，与第6实施方式所涉及的热管同样地，也具有优异的最大热传输量，同时能够进一步抑制热阻，因此能够发挥优异的热传递特性。

接下来，对本发明的热管的制造方法例进行说明。在此，对上述第1实施方式所涉及的热管的制造方法例进行说明。对所述制造方法没有特别限定，例如，从径向的剖面形状为大致圆形状的管材的长度方向的一个端部插入规定形状的芯棒(例如，不锈钢制的芯棒)。对管材的内表面与芯棒的外表面之间形成的空腔部填充作为吸液芯结构体的原料即金属纤维。接下来，在还原气氛下对填充有金属纤维的管材进行加热处理而使金属纤维烧结，从而制作吸液芯结构体，将芯棒从管材拔出。接下来，保留一个封装口而对容器(管材)的一个端部进行密封，在从上述封装口注入工作流体之后，对容器内部进行加热脱气、真空脱气等的脱气处理，从而设为减压状态。之后，对封装口进行密封，从而能够制造热管。

另外，在填充金属纤维之前，可以根据需要，对管材的内表面进行清洗处理。通过对管材的内表面进行清洗，从而能够防止由污染等引起的热传导特性的降低。对于清洗方法，例如可以列举溶剂脱脂、电解脱脂、蚀刻、氧化处理等。此外，对密封的方法没有特别限定，例如可以列举TIC焊接、电阻焊接、圧接、焊接等。

接下来，对本发明的其他实施方式所涉及的热管进行说明。在上述实施方式例中，热管的容器为管状，但对容器的形状没有特别限定，取而代之，例如也可以是平面形状、即，平面型热管。在该情况下，通过将一对板状部件重合，从而形成容器。

此外，在上述第1实施方式例中，形成容器的长度方向的整个内周面被吸液芯结构体覆盖，取而代之，也可以是形成容器的长度方向的内周面的一部分被吸液芯结构体覆盖，在其它的部分中，容器的内表面露出。

此外，在上述第6实施方式例中，其他吸液芯结构体的部位中的与容器的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状为花瓣形状，在上述第7实施方式例中，其他吸液芯结构体的部位中的与容器的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状为星形形状。但是，对所述蒸汽流路的形状没有限定，取而代之，例如，可以是与容器的长度方向正交的方向的剖面中的其他吸液芯结构体的凹凸部的凹部和凸部均为梯形的齿轮形状。此外，与容器的长度方向正交的方向的剖面中的所述蒸汽流路的形状可以是三角形状、四边形状、五边形状等多边形状。

此外，在上述第5～第7实施方式例中，其他吸液芯结构体的与容器的长度方向正交的方向的平均厚度从隔热部(中间部)侧到受热部(一个端部)侧整体大致相同，但取而代之，也可以是其他吸液芯结构体在与容器的长度方向正交的方向的平均厚度随着从隔热部(中间部)朝向受热部(一个端部)的方向而变薄的实施方式。即，其他吸液芯结构体在与容器的长度方向正交的方向的平均厚度随着从与吸液芯结构体连接的端部即其他吸液芯结构体的连接一端朝向与该连接一端对置的、其他吸液芯结构体的另一端的方向而变薄的实施方式。

此外，在上述第1～第3实施方式例中，金属纤维的烧结体即吸液芯结构体从容器的一个端部延伸到另一个端部，但取而代之，也可以将金属纤维的烧结体即吸液芯结构体的一部分设为粒状的金属粉烧结而成的烧结体即其他吸液芯结构体。在该情况下，吸液芯结构体与其他吸液芯结构体连接，由吸液芯结构体和其他吸液芯结构体构成的吸液芯部从容器的一个端部延伸到另一个端部。

此外，在由吸液芯结构体和其他吸液芯结构体构成的吸液芯部从容器的一个端部延伸到另一个端部的上述方式中，其他吸液芯结构体的与容器的长度方向正交的方向的剖面中的厚度大致相同，与容器的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状可以呈圆形状。此外，其他吸液芯结构体在与容器的长度方向正交的方向的剖面形状可以具有凹凸部。在该情况下，在与容器的长度方向正交的方向的剖面中，其他吸液芯结构体的厚度为与凹部相比凸部更厚，所以，用于形成蒸汽流路的壁面的其他吸液芯结构体的表面具有凹凸部。具有凹凸部的其他吸液芯结构体表面的面积与平均厚度大致相同的其他吸液芯结构体表面的面积相比增大。

在吸液芯部从容器的一个端部延伸至另一个端部的方式中，凹凸部既可以形成在容器的径向的整个内周面，也可以形成在容器的径向的内周面的一部分。此外，相对于容器的长度方向，其他吸液芯结构体的凹凸部可以形成在整个长度方向，也可以形成于长度方向上的一部分。

在吸液芯部从容器的一个端部延伸至另一个端部的方式中，对其他吸液芯结构体的部位中的与容器的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状没有特别限定，但例如，可以列举花瓣形状、星形形状、齿轮形状等具有凹凸部的形状。此外，其他吸液芯结构体的部位中的与容器的长度方向正交的方向的剖面中的蒸汽流路的形状可以为三角形状、四边形状、五边形状等多边形状。

其他吸液芯结构体例如可以设置在用作受热部的部位。在该方式中，即使按照顶热的姿势设置，吸液芯部也能发挥优异的毛细管力，具有优异的最大热传输量。

在吸液芯部从容器的一个端部延伸至另一个端部的方式中，在其他吸液芯结构体的凹凸部中的、与凸部相比其他吸液芯结构体的厚度较薄的凹部，液相工作流体向气相的相变被促进。此外，其他吸液芯结构体具有凹凸部，从而其他吸液芯结构体表面的面积增大，促进液相的工作流体向气相相变。进而，在与凹部相比其他吸液芯结构体的厚度较厚的凸部，对液相的工作流体发挥优异的回流特性。因此，在吸液芯部从容器的一个端部延伸至另一个端部的热管中，也具有优异的最大热传输量，同时能够进一步抑制热阻，因此能够发挥优异的热传递特性。

此外，蒸汽流路的形状为三角形状、四边形状、五边形状等多边形状，由于形成有其他吸液芯结构体的厚度较厚的部位和较薄的部位，因此其他吸液芯结构体表面的面积增大，促进液相的工作流体向气相相变。进而，在其他吸液芯结构体的厚度较厚的部位中，针对液相的工作流体发挥优异的回流特性。

此外，在吸液芯部从容器的一个端部延伸至另一个端部的方式中，针对其他吸液芯结构体，与容器的长度方向正交的方向的平均厚度在从另一个端部侧到一个端部侧整体大致相同。此外，与容器的长度方向正交的方向的平均厚度也可以是随着从另一个端部朝向一个端部的方向而变薄。即，其他吸液芯结构体的与容器的长度方向正交的方向的平均厚度也可以是随着从与吸液芯结构体连接的端部即其他吸液芯结构体的连接一端朝向与该连接一端对置的其他吸液芯结构体的另一端的方向而变薄的方式。

【实施例】

接下来，对本发明的实施例进行说明，但只要不超出其主旨，本发明不限于这些示例。

实施例的热管

作为热管，使用了图1、2所示的本发明的第1实施方式所涉及的方式的热管。热管的径向的剖面为圆形，设热管的长度为300mm，直径为10mm，吸液芯结构体的平均厚度为1.7mm。吸液芯结构体设置在形成铜制容器的长度方向的整个内周面。构成吸液芯结构体的金属纤维采用纤维长度0.9mm×纤维直径30μm、纤维长度1.4mm×纤维直径30μm的2种铜纤维。

比较例的热管

除了将金属纤维的尺寸设为纤维长度0.4mm×纤维直径30μm、纤维长度1.9mm×纤维直径30μm、纤维长度2.9mm×纤维直径30μm以外，与实施例相同。

参考例的热管

代替金属纤维，对平均粒径0.1mm的铜粉进行烧结，制作了由铜粉的烧结体构成的吸液芯结构体。

热管的一个端部安装发热体(发热量30W～150W)而作为蒸发部，在另一个端部安装热交换单元而作为冷凝部，在蒸发部与冷凝部之间安装隔热材料作为隔热部，以相对于水平方向倾斜22°的方式将蒸发部侧设置在高于冷凝部侧的位置。在该使用条件下，如下所述，测量最大热传输量(Qmax)和热阻。

孔隙率(％)

对收纳于成为容器的铜管的金属纤维的质量进行测量，根据该铜管与芯棒的大小，计算金属纤维的烧结体的体积，使用金属纤维的质量和金属纤维的烧结体的体积来计算填充率，根据(100－填充率)计算出孔隙率。

(1)最大热传输量(Qmax)(W)

使热输入量从30W起每次增加10W，将蒸发部的温度即将变为非稳定之前的热输入量的大小设为最大热传输量。

评价

相对于参考例的热管，得到了优异的最大热传输量：○

相对于参考例的热管，最大热传输量降低：×

(2)热阻(℃/W)

将热输入量为最大热传输量时的蒸发部的温度与隔热部的温度的差除以热输入量得到的值设为蒸发部的热阻，将冷凝部的温度与隔热部的温度的差除以热输入量得到的值设为冷凝部的热阻，将蒸发部的温度与冷凝部的温度差除以热输入量得到的值设为热管整体的热阻。

评价

相对于参考例的热管，热管整体的热阻减小：○

相对于参考例的热管，热管整体的热阻增大：×

下述表1示出了测量结果的测量值，下述表2示出基于表1的测量值的评价结果，图9示出测量结果的测量值的表。

[表1]

[表2]

根据表1、2以及图9的结果可知，在金属纤维直径30μm×金属纤维长度0.9mm的实施例1、金属纤维直径30μm×金属纤维长度1.4mm的实施例2中，具有优异的最大热传输量，并且能够抑制热阻，因此能够发挥优异的热传递特性。另一方面，金属纤维直径30μm×金属纤维长度0.4mm的比较例1中，最大热传输量降低，在金属纤维直径30μm×金属纤维长度1.9mm的比较例2、金属纤维直径30μm×金属纤维长度2.9mm的比较例3中，不能抑制热阻。

产业上的可利用性

本发明的热管即使按照顶热的姿势设置，也具有良好的最大热传输量，能够进一步抑制热阻，从而发挥优异的热传递特性，因此例如可以在搭载于电气和电子设备的半导体元件等电子部件的领域中使用。

标号说明：

1、2、3、4、5、6、7 热管

10 容器

13 吸液芯结构体

23 其他吸液芯结构体

Claims

1.一种热管，具有：

容器，其具有密封的内部空间；金属纤维烧结而成的吸液芯结构体，其设置于所述容器的内表面；以及工作流体，其被封入所述容器的内部空间，

所述容器为一个端部的端面和另一个端部的端面被密封的管状，

所述金属纤维包括纤维长度为0.80mm以上且1.5mm以下、纤维直径为20μm以上且40μm以下的金属纤维，

所述热管具有：设置于所述容器的长度方向上的一部分的所述吸液芯结构体；以及金属粉烧结而成且设置于所述容器的长度方向上的另一部分的其他吸液芯结构体，

所述吸液芯结构体与所述其他吸液芯结构体在所述容器的长度方向上连接，

所述容器为槽管，在作为受热部发挥功能的所述容器的一个端部具有所述其他吸液芯结构体，在所述受热部与作为散热部发挥功能的所述容器的另一个端部的中间部即隔热部具有所述吸液芯结构体，在所述容器的另一个端部，所述容器的内表面的细槽露出，

所述热管在所述容器的整个长度方向具有毛细管力，在所述中间部，气相的所述工作流体与液相的所述工作流体构成逆流流动。

2.根据权利要求1所述的热管，其中，

所述金属纤维的平均纤维长度为0.80mm以上且1.5mm以下，平均纤维直径为20μm以上且40μm以下。

3.根据权利要求1或2所述的热管，其中，

所述吸液芯结构体的孔隙率为70％以上且86％以下。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热管，其中，

所述金属纤维的金属种类为选自由铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金以及不锈钢构成的组中的至少一种。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热管，其中，

所述容器为管状或者平面形状。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的热管，其中，

所述容器为金属制，所述容器的金属种类与所述金属纤维的金属种类相同。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的热管，其中，

在所述其他吸液芯结构体的部位，蒸汽流路在与所述容器的长度方向正交的方向的截面中的形状至少一部分具有花瓣形状，该花瓣形状具有凸部呈圆弧状、凹部呈圆弧状的凹凸部。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的热管，其中，

所述其他吸液芯结构体的、与所述容器的长度方向正交的方向的平均厚度随着从所述隔热部朝向所述受热部的方向而变薄。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的热管，其中，

所述其他吸液芯结构体的、与所述容器的长度方向正交的方向的平均厚度随着从与所述吸液芯结构体连接的连接一端朝向与该连接一端对置的另一端的方向而变薄。