ヒートパイプは、受動的な2相の熱伝達装置であり、蒸発と凝縮の永続的なサイクルを通じて熱エネルギーを再配置します。 それはあなたの車のラジエーターのように考えてください。
ヒートパイプは、熱伝導材料（例えば、銅、アルミニウム）、作動流体（すなわち、効果的にエネルギーを吸収して伝達することができる液体）、およびウィック構造/ライニングからなる中空ケーシング/エンベロープ（例えば、パイプ）一緒に完全に閉鎖された/密閉されたシステム。
ヒートパイプは、HVACシステム、航空宇宙用途（宇宙船の熱制御など）、および最も一般的には電子ホットスポットの冷却に使用されます。 ヒートパイプは、個々のコンポーネント（CPU、 GPUなど ）および/またはパーソナルデバイス（スマートフォン/タブレット、ラップトップ、コンピュータなど）、またはフルサイズのエンクロージャ（データ、ネットワーク、 サーバーラック/エンクロージャー ）。
ヒートパイプはどのように機能しますか？
ヒートパイプの背後にあるコンセプトは、自動車のラジエータやコンピュータの液体冷却システムのコンセプトと似ていますが、大きな利点があります。 ヒートパイプ技術は、次のメカニックス（すなわち物理学）を活用して動作します。
- 熱伝導率
- 相転移
- 対流
- 毛細管作用
高温源（例えば、 CPU ）との接触を維持するヒートパイプの一端は、 蒸発部として知られている。 蒸発器セクションが十分な熱入力（熱伝導率）を受け始めると、ケーシング内張り構造に含まれる局所作動流体は、液体から気体状態（相転移）に気化する。 熱いガスは、ヒートパイプの内部の空洞を満たす。
蒸発器セクションのキャビティ内に空気圧が溜まると、蒸発した潜熱をヒートパイプのより冷たい端部（対流）に向かって駆動し始める。 このコールドエンドは、 コンデンサセクションとして知られています。 凝縮器セクションの蒸気は凝縮して液体状態に戻る（相転移）点まで冷却され、気化プロセスによって吸収された潜熱を放出する。 潜熱はケーシングに伝わり（熱伝導率）、システムから簡単に取り外すことができます（ファンやヒートシンクなど）。
冷却された作動流体は、芯構造体に浸漬され、蒸発部に向かって戻される（毛細管現象）。 流体が蒸発器セクションに到達すると、流体は熱入力にさらされ、再びサイクルを継続する。
ヒートパイプの内部を可視化するには、これらのプロセスが1サイクルでスムーズに動作すると想像してください。
- 中空キャビティを通って高温セクションから冷たいセクションへ流れるガス
- 冷たい部分から暑い部分まで液体がウィック構造を通って移動する
ヒートパイプは、温度勾配がシステムの動作範囲内にある場合にのみ熱を再配置することができます。温度がエレメントの凝縮ポイントを超えるとガスが凝縮しないため、温度がエレメントの蒸発ポイントに満たないと液体は蒸発しません。 しかし、有効な材料と作動流体の種類が多様であるため、メーカーはヒートパイプの設計を微調整して性能を保証することができます。
ヒートパイプの利点と利点
従来の電子冷却方式とは異なり、ヒートパイプは大きな利点があります（制限はほとんどありません）。
- パッシブ冷却：ヒートパイプは機能するために手動スイッチや電気を必要としません。 必要なのは、蒸発器セクションと凝縮器セクションとの間の温度差だけである。
- メンテナンスなし：ヒートパイプは、メカニカル/可動部品がゼロの完全閉鎖/密閉システムです。
- フレキシブルな設計：ヒートパイプは、厚さ/直径3mmの薄いもので作ることができ、ペニーの縁の周りにコイルを巻くのに十分な丈のU字型に形成され、任意の方向/向き（すなわち、重力に依存しない） 。 これらの柔軟な設計の側面により、ヒートパイプが特定の形状および/または要件を満たすことが可能になる。
- 高い導電性：ヒートパイプは1000℃以上の温度に対応できる材料で作られています。ケーシング材、作動流体、ウィック構造の選択により、設計者は動作温度範囲を微調整できます。
- 値：ヒートパイプは、同等のタイプの冷却システムよりも小さく、軽く、効果的で、生産性が高い傾向があります。