ヒートパイプ ①ヒートパイプの原理

サーマルテクノロジー

■ヒートパイプの役割

ヒートパイプは作動液の蒸発・凝縮と毛細管現象を利用して、一方の端部に加えられた熱を、もう一方の端部に高速で移動させる伝熱装置です。 ヒートパイプの作用はあくまで熱の移動であり、冷却能力はありません。 そのためヒートシンクや放熱フィン等の冷却部品と組合わせることにより、熱源から熱を移動させ冷却を行います。

■ヒートパイプの基本構造

ヒートパイプは熱伝導性の良い銅やアルミニウムの中空形状の本体と、パイプ中に封入された揮発性の 高い液体(作動液)と、凝縮した作動液を毛細管現象を利用して移動させるウイックで構成されています。

■ヒートパイプの基本動作

ヒートパイプの断面構造 右図はヒートパイプの断面構造です。
図の左側が高温部、右側が低温部(冷却部)となります。

①高温部内壁で作動液が熱を吸収して蒸発する。
②作動液蒸気が空洞を通って低温部に移動する。
③低温部で冷却された作動液蒸気が凝縮して液体に戻り、
 内壁のウイック(毛細管構造の芯)に吸収される。
④作動液が毛細管現象により、内部ウイックを伝わって
 高温部に戻る。

このように両端に温度差を与えることにより、上記①~④の過程が生じ、 ヒートパイプ内で作動液が循環し、高温部から低温部へ熱移動が起こります。

■ヒートパイプの動作姿勢

ヒートパイプは高温部分の位置によって、概ね3つの動作姿勢に分かれています。 高温部が下方となるボトムヒートは最も熱輸送量が大きく、次に水平ヒート、そして高温部が上方となるトップヒートは、熱輸送量が大きく減少してしまいます。

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