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THERMAL TECH. INSIGHTS BY ZAWARD

メルマガ配信日　2023.6.9

発行：放熱設計＆提案のザワード
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いつもお世話になっております。

株式会社ザワード　熱設計技術部でございます。

【自励振動型ヒートパイプについて】

雨や台風が多い季節になって参りました。
晴れ間は少ないですが、
花粉も少なく、涼しくて過ごしやすい時期ですね。

さて、今月のメルマガでは
自励振動式ヒートパイプについてご紹介したいと思います。

1)一般的なヒートパイプと自励振動型ヒートパイプの違い

自励振動型ヒートパイプというのを耳にしたことはございますか?

 

<<< 一般的なヒートパイプ >>>
受熱部で水が蒸発して気体となり、

体積変化により放熱部へと押し出された気体が

放熱部で冷却され水に戻り、
毛細管現象を利用した還流機構によって、

受熱部に還流されるという仕組みで

熱を伝える熱伝導デバイスです。

 

<<< 自励振動型ヒートパイプ >>>
一般的なヒートパイプと異なり、

受熱部と放熱部間を１本の蛇行した細管で

往復した構造となっています。

受熱部と放熱部の細管内部の圧力が異なるため、

高い方（受熱部）から低い方（放熱部）へ

細管内部に封入された冷媒が流れます。
その流れによって、

つながっている隣の配管内部の冷媒が押し出されて、
放熱部から受熱部へと還流される

という仕組みで熱を伝える熱伝導デバイスです。

と説明はしてみましたが、

少しわかりずらいので、下記に違いをまとめると

熱の輸送状態（受熱部→放熱部→受熱部） —>

一般：気体→液体の繰り返し

自励振動：常時液体と気体での輸送

熱の作動動力　—>

一般：状態変化＋毛細管現象

自励振動：圧力差　となります。

2）”自励振動”という名前の由来

この”自励振動”という言葉は、

熱を投入した直後に圧力が場所によってまばらなため、
冷媒が細管内部で行ったり来たり流れることから

名づけられています。

 

3) 開発エピソード

この作動原理の発見は、日本のある技術者が

ヒートパイプをたくさん使用する製品があり、
どうせなら一本につなげてコスト削減できないかと

研究を始めたのがきっかけです。
研究を進めていくうちに、通常のヒートパイプと比較して

作動液の封入量が大幅に異なることや、
管径が小さいときに作動することから発見された原理です。
伝熱学会でもしばしば論文が投稿されますが、

ヨーロッパのある国では作動を表現する

シミュレーションソフトも存在しております。

 

4)自励振動型ヒートパイプのメリットとデメリット

このヒートパイプをヒートシンクに使用した時の

メリットについてですが、
フィン効率を高める形状での設計が可能なため、

IGBTなどの高発熱体向けヒートシンクを製作するには

これ以上ない熱伝導デバイスと言っても過言ではありません。
課題としては、加工コストとアルミのコンテナを使用するため

冷媒がRO水ではなく代替フロン(HFO-1234yf,HFO-1233zd)や

炭化水素を用いることとなります。
弊社でも将来的にこの熱伝導デバイスが

商品化できればと考えております。

 

弊社のヒートパイプ付きヒートシンクは

こちらからお問い合わせください！