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ヒートパイプの組立

イートンは、ヒートパイプ技術開発のパイオニアであり、50 年以上にわたり二相冷却ソリューションの標準を確立してきました。イートンは、ヒートパイプの材料、流体、構造、その他の熱技術における当社の幅広い専門知識により、最も要求の厳しい革新的な用途のための理想的なヒートパイプの設計および製造者となっています。

ヒートパイプとは?

ヒートパイプは、流体の相変化の高熱容量を堅牢な形態で利用するため、熱を確実かつ迅速に輸送するための、最も効率的で汎用性の高い熱管理技術の一つとなっています。

ヒートパイプは、真空密封されたシェルまたはエンベロープ、作動流体、およびウィック構造の 3 つの主要コンポーネントで構成されています。シェルは、ヒートパイプの作動流体を真空密封した状態に保ち、数十年にわたって安定した熱輸送を実現します。作動流体は、適用温度範囲で相変化を起こすため、ヒートパイプのシェルおよびウィックの材料と適合している必要があります。ウィックは、受動的にヒートパイプを通して流体を移動させます。

ヒートパイプはどのように機能しますか?

ヒートパイプは、密閉された蒸発器・凝縮器システムです。密封されたシェルは、毛細管構造またはウィックで裏打ちされた中空のチューブです。指定された蒸気圧の作動流体が、液体と蒸気との間の平衡状態でウィックの毛細管を飽和させます。

ウィック内の液体は、ヒートパイプが熱を吸収し始めると蒸発します。蒸気は、蒸気空間と呼ばれるヒートパイプの中空部分を満たし、ヒートパイプ全体に熱を均一に拡散します。ヒートパイプ全体への熱分布は迅速に行われ、ヒートパイプの高い熱伝導率を決定づけます。

ヒートパイプに沿った箇所が蒸発温度を下回ると、蒸気が冷却ウィックとシェルに接触し、潜熱をケーシングに放出します。蒸気は、もはや気体の形態を維持するのに十分なエネルギーを持たず、液体に凝縮してウィック構造に染み込みます。ウィック内の毛細管現象により凝縮水が蒸発器領域に戻り、運転サイクルが完了します。

Eaton how heat pipe works
Eaton heat pipe

ヒートパイプを使用する理由

ヒートパイプは、非常に効果的な高い熱伝導率を備えています。アルミニウム、銅、黒鉛、ダイヤモンドなどの固体導体は、250 W/m•K ~ 1,500 W/m•K の熱伝導率を持っていますが、ヒートパイプの有効熱伝導率は 5,000 W/m•K ~ 200,000 W/m•K の範囲です。また、ヒートパイプは比較的長い距離にわたって熱を伝達します。

50 年以上にわたるヒートパイプの実績

イートンは、半世紀以上にわたり、困難な用途向けに特殊なヒートパイプを開発してきました。当社には、ヒートパイプ技術と独自に統合し、最適な技術の組み合わせを実現するクリエイティブな熱ソリューションを開発するための、膨大な熱管理技術ポートフォリオがあります。当社のエンジニアチームの経験と実績のある製造技術を組み合わせることで、イートンは最適化された信頼性の高いヒートパイプ技術を生産し、お客様の熱システムの効率を大規模に高めることができます。

Eaton heat heritage

ヒートパイプを他の熱技術と統合

Eaton heat spreading heat pipe assemblies

熱の効率的な拡散と輸送

ヒートパイプを他の熱技術と統合することで、より包括的で高性能かつ効率的な熱管理ソリューションが実現します。ヒートパイプは、より高い熱伝導率で空冷を強化し、熱を輸送し、熱を拡散し、空気冷却ヒートシンクの効率を向上させて、熱負荷の増加における液冷ソリューションの必要性を遅らせることができます。

ヒートパイプを使用して熱を輸送

ヒートパイプは、熱源または高熱流束領域から遠隔領域に熱を移動させるように設計および製造されています。この機能は、狭い場所や密集した場所から、より冷たい空気のある場所や、空冷式ヒートシンクのためのより広い容積のある場所へ熱を移動させるのに最適です。設計の柔軟性が高まることで、製品設計者やアーキテクトは製品の性能やレイアウトを推し進め、信頼性とコスト効率の高いソリューションで、最も困難な空冷アプリケーションを実現できます。

Eaton transport heat pipe assemblies

ヒートパイプを使用して熱を拡散

内蔵ヒートパイプは、局所的なホットスポットを除去し、電子部品周辺の熱蓄積を低減し、より高速で均一な熱拡散を実現することで、空冷ヒートシンク効率を(アルミニウムまたは銅ベースのスプレッダと比較して)20% 向上させます。これは、電子機器やコンピュータなど、熱源がヒートシンクフィンの面積に比べて小さいアプリケーションで特に大きな効果を発揮します。ヒートパイプを曲げたり平らにしたりして、熱的および幾何学的要件を満たし、全体の高さを下げ、表面接触を増やしたり、取り付け金具などの立ち入り禁止区域を迂回させたりすることができます。埋め込み式の放熱ヒートパイプは、ヒートシンクの形状を変更する必要がないため、熱設計者に柔軟性をもたらします。これは、改修用途や既存製品の出力向上に役立ちます。

ヒートパイプ技術    

適切な構造でアプリケーションの要件を満たす

イートンの幅広いヒートパイプ技術ポートフォリオは、あらゆる用途で信頼性の高い熱性能を最大化するために活用できる、当社の深いヒートパイプの専門知識と伝統を実証しています。

Eaton heat spreading heat pipe
Eaton copper water heat pipe

銅-水ヒートパイプ

銅-水ヒートパイプは、多用途な銅パッケージで二相水冷却の高い熱容量を実現できるため、幅広い用途で人気のあるコンポーネントです。イートンの厳密に管理された製造プロセスと製品の現場での経験により、当社の銅水ヒートパイプは20 年以上使用できることが保証されています。

Eaton high temperature heat pipes

高温ヒートパイプ

高温ヒートパイプは、高精度の温度制御、迅速な復帰、高温でのより均一な制御を提供し、エネルギー消費を削減し、アプリケーションの信頼性と寿命を向上させます。

極低温用ヒートパイプ

極低温ヒートパイプは、要求の厳しい極低温環境で性能を発揮し、熱システムの安全性と信頼性を向上させ、熱システム効率を高め、エネルギーとメンテナンスコストを削減しながらアプリケーションの稼働時間を最大化するように最適化されています。

ループ型ヒートパイプ

Eaton loop heat pipes
ループ型ヒートパイプは、曲げやすく、柔軟性があり、配管経路も自由自在で、従来のヒートパイプよりも遠くまで熱を伝達できます。分散型システムの冷却に最適で、複数の蒸発器と受動的または能動的な温度調節器を組み込むことで、複数の熱源に対応できます。ループ型ヒートパイプは、最大23 メートル(75 フィート)先まで熱を輸送でき、数百万回のフレックスサイクルに耐え、最大9 gの重力負荷に耐えることができます。ループ型ヒートパイプは、複雑で広範囲な形状を解決するための低質量ソリューションであり、要求の厳しい環境向けの堅牢な技術です。

柔軟なヒートパイプ

柔軟なヒートパイプを使用することで、エンジニアは発熱部品の配置を最適化し、保守性と信頼性を最大化し、過酷な動作条件やスペースが限られている場所でも熱性能を維持できます。熱性能を犠牲にすることなく、可動アクチュエータとリモートターミナルの配置を最適化します。また、移動性の向上により、狭いスペースでの設置やメンテナンスも合理化されます。

Eaton boyd flexible heat pipe
Eaton variable conductance heat

可変伝導ヒートパイプ

可変伝導ヒートパイプ(VCHP)は、制御された熱輸送と排熱により温度を正確に制御するのに役立ちます。ヒートパイプ内の非凝縮性ガス(NCG)を使用して利用可能なコンデンサ領域を制御することで、エバポレータ温度を制御します。VCHP は、アクティブなコンポーネントやセンサーなしで重要なデバイスの温度を維持するためのコスト効率の高いソリューションです。

等温炉ライナー

Eaton isothermal furnace liners

等温炉ライナー(IFL)は、単一のヒーターとコントローラを使用して均一な温度作業環境またはゾーンを提供する、リング形状の液体金属ヒートパイプであり、正確なプロセスを実現します。等温壁温度を達成することで、生産性を最大化しながら、時間とエネルギーを節約します。IFL は設置が簡単で、設計の柔軟性が向上し、非常に信頼性が高く、コスト効率も優れています。

温度調整は簡単なワンステッププロセスで、頻繁なプロファイル測定は不要です。プローブとは異なり、IFL は、周囲の壁や外部環境に接続する熱伝達経路に依存しません。IFL で測定された空間温度変化は10 mK未満であり、多くの場合、利用可能な測定技術の感度を超える可能性があります。

Eaton axially grooved heat pipes

定伝導ヒートパイプ

軸方向溝付き定伝導ヒートパイプ(CCHP)は、3 メートルを超える距離にわたって高い熱負荷を熱的に伝達します。作動流体が凝縮したより冷たい表面から効率的に凝縮液を蒸発器に引き戻すために、ヒートパイプ内部壁の外皮にある溝の円周をウィックとして使用します。それらは、従来のウィック式ヒートパイプよりも製造コストが低くなる可能性があります。

軸方向に溝のあるヒートパイプは、水平配置や宇宙空間など、重力が影響しない場所で最も効果を発揮します。メンテナンスが少なく、サービスが非常に困難なアプリケーションに最適です。長距離の熱移動により設計の柔軟性が向上し、困難な場所での熱設計の選択肢をエンジニアに提供します。

仕様

ヒートパイプ製品の詳細

ヒートパイプエンベロープ & ウィック材

  • 銅
  • 300 系ステンレススチール
  • Incoloy 800
  • Inconel ® 600、601、718、625
  • Haynes 230、188、214
  • ニッケル
  • Hastelloy C/Inconel® C-276
  • チタン
  • タンタル
  • モリブデン
  • TZM(モリブデン・チタン・ジルコニウム合金)
  • レニウム
  • ニオブ
  • タングステン
Eaton cryogenic working fluids
部品番号
HP-CWS-F04x25-100-N
HP-CWS-F04x25-150-N
HP-CWS-F05x35-100-N
HP-CWS-F05x35-150-N
HP-CWS-F06x28-075-N
HP-CWS-F06x28-100-N
HP-CWS-F06x28-150-N
HP-CWS-F06x28-200-N
HP-CWS-F08x47-075-N
HP-CWS-F08x47-100-N
HP-CWS-F08x47-150-N
HP-CWS-F08x47-200-N
HP-CWS-R03-075-N
HP-CWS-R03-100-N
HP-CWS-R03-150-N
HP-CWS-R03-200-N
HP-CWS-R03-250-N
HP-CWS-R03-300-N
HP-CWS-R04-085-N
HP-CWS-R04-100-N
HP-CWS-R04-149-N
HP-CWS-R04-207-N
HP-CWS-R04-260-N
HP-CWS-R04-302-N
HP-CWS-R05-097-N
HP-CWS-R05-150-N
HP-CWS-R05-200-N
HP-CWS-R05-258-N
HP-CWS-R05-300-N
HP-CWS-R05-350-N
HP-CWS-R06-100-N
HP-CWS-R06-150-N
HP-CWS-R06-200-N
HP-CWS-R06-250-N
HP-CWS-R06-310-N
HP-CWS-R06-350-N
HP-CWS-R08-100-N
HP-CWS-R08-155-N
HP-CWS-R08-200-N
HP-CWS-R08-250-N
HP-CWS-R08-300-N
HP-CWS-R08-360-N
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