(57)【要約】【課題】容器の厚みが０．３ｍｍ以下となっても、十分な熱拡散性能が得られるシート状ヒートパイプを提供する。【解決手段】本発明のＳＨＰ１は、シート体１１，１２を２枚以上積み重ねて、接合されていることにより、厚みＴが０．３ｍｍ以下の作動液が封入される密閉された容器１５を形成し、シート体１１，１２には何れも凹状の蒸気通路２１とウィック収納部２２が形成される。また、第１シート体１１の蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１は、０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲であり、ウィック収納部２２には毛細管力を生じる微細な隙間３２を有するシート状のウィック３１を具備している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合されていることにより、厚みが０．３ｍｍ以下で作動液が封入される密閉された容器を形成し、
前記金属箔シートには、凹状の蒸気通路とウィック収納部が形成され、
前記金属箔シートの蒸気通路となる領域の肉厚は、０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲であり、
前記ウィック収納部には、微細な隙間を有するシート状のウィックを具備していることを特徴とするシート状ヒートパイプ。
【請求項２】
前記容器には、作動液の注入や真空引きを行なうために、前記容器の内部と連通するノズルが任意の位置に２つ以上具備されており、
前記ノズルには、前記容器を密封状態にする封止部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のシート状ヒートパイプ。
【請求項３】
前記蒸気通路となる領域には、前記容器が大気圧に押されて潰れないようにするために、直径が０．２ｍｍから１ｍｍの複数の支柱が形成され、
前記支柱どうしの間が、３ｍｍ以下の間隔をあけて配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のシート状ヒートパイプ。
【請求項４】
前記ウィックには、材質が、銅、鉄、ステンレス、銅又は鉄を主成分とする合金金属のいずれかで、前記容器が大気圧に押されて潰れないようにするために、直径が５ｍｍ以下の多孔質柱が焼結されており、
前記多孔質柱どうしの間が、３ｍｍ以下の間隔をあけて前記ウィックに配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のシート状ヒートパイプ。
【請求項５】
作動液が封入される密閉された容器の内部に、微細な隙間を有するシート状のウィックが具備されており、
前記ウィックには、前記容器が大気圧に押されて潰れないようにするために、複数の多孔質柱が配置されていることを特徴とするシート状ヒートパイプ。
【請求項６】
前記ウィックは、直径が０．０３ｍｍ以下の金属線で、かつ開き目が２００ｕｍ以下で編まれたメッシュであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のシート状ヒートパイプ。
【請求項７】
前記ウィックは、厚みが０．０５ｍｍ以下で、その表面に微細な交差した溝と孔を有する金属箔であることを特徴とする求項１〜５の何れか一つに記載のシート状ヒートパイプ。
【請求項８】
前記ウィックは、直径が０．０３ｍｍ以下の金属線で、密度が１００ｇ／ｍ２〜２５０ｇ／ｍ２を有する不織布であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のシート状ヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯機器に搭載可能であり、小型でありながら十分な熱輸送量が得られるシート状ヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スマートフォンやタブレット端末などの携帯機器に搭載されるＣＰＵの発熱を拡散させるために、例えば特許文献１〜４に示すような、シート状ヒートパイプを組み込んだ放熱構造が提案されている。こうしたシート状ヒートパイプは、２枚以上のシート体を重ね合わせて接合することにより、水などの作動液を収容する密閉した容器が形成されており、容器の内部に設けたウィックによる毛細管力を利用して、シート状ヒートパイプの受熱部と放熱部との間で作動流体を還流させ、受熱部に熱接続するＣＰＵからの熱を放熱部に輸送して、携帯機器の外部に放散させる、というものである。そして、薄型化が進む携帯機器の内部にシート状ヒートパイプを無理なく搭載するには、シート状ヒートパイプも熱拡散性能を損なわずに薄型化を図ることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０５０６８２号公報
【特許文献２】特開２０１６−０１７７０２号公報
【特許文献３】特開２０１８−２０４８４１号公報
【特許文献４】特開２０１８−１８９３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来のシート状ヒートパイプの技術では、十分な熱拡散性能を得るために、作動液が封入される容器内部の空間をある程度確保する必要があり、更なる薄型化を達成することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は上記の課題を解決して、容器の厚みが０．３ｍｍ以下となっても、十分な熱拡散性能が得られるシート状ヒートパイプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシート状ヒートパイプは、金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合されていることにより、厚みが０．３ｍｍ以下で作動液が封入される密閉された容器を形成し、前記金属箔シートには、凹状の蒸気通路とウィック収納部が形成され、前記金属箔シートの蒸気通路となる領域の肉厚は、０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲であり、前記ウィック収納部には、微細な隙間を有するシート状のウィックを具備していることを特徴とする。
【０００７】
本発明のシート状ヒートパイプは、作動液が封入される密閉された容器の内部に、微細な隙間を有するシート状のウィックが具備されており、前記ウィックには、前記容器が大気圧に押されて潰れないようにするために、複数の多孔質柱が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、容器の厚みが０．３ｍｍ以下となっても、金属箔シートの蒸気通路となる領域の肉厚を０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲とすることで、容器が大気圧で潰れるのを回避しつつ、蒸気通路に気相の作動流体を十分に通過させることが可能になる。また、金属箔シートに形成したウィック収納部に、毛細管力を生じさせる微細な隙間を有するシート状のウィックを収容すれば、そのウィックと蒸気通路との間で、液相と気相の作動流体を円滑に還流させることが可能になり、十分な熱拡散性能が得られるシート状ヒートパイプを提供できる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、製造工程において、容器の異なる複数の箇所で、容器の内部に作動液を注入したり、容器の内部を真空に引いたりすることが可能になり、製造工程が終了した製品状態では、それぞれのノズルに封止部を設けることで、容器の内部を密閉状態に維持して、薄型でも高い熱拡散性能を確保できる。
【００１０】
請求項３の発明によれば、容器の潰れを防止する支柱を設けることで、容器が大気圧で押されていても、容器の内部で気相の作動流体を十分に通過させる蒸気通路を確保できる。
【００１１】
請求項４，５の発明によれば、容器の潰れを防止する多孔質柱を設けることで、容器が大気圧で押されていても、容器の内部で液相と気相の作動流体を十分に還流させることができる。また、任意の形状で位置も高さも自由に、多数の多孔質柱をシート状のウィックに設けておくことができ、設計の自由度があげられる。しかも、多孔質柱そのものがウィックと共に、液相の作動流体を高い毛細管力で流動させるウィック構造体として機能させることができ、十分な熱拡散性能が得られるシート状ヒートパイプを提供できる。
【００１２】
請求項６〜８の発明によれば、薄型のウィックでありながら高い毛細管力が得られ、シート状ヒートパイプとして高い熱拡散性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態におけるシート状ヒートパイプの分解斜視図である。
【図２】同、シート状ヒートパイプの平面図である。
【図３】同、図２のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】同、別な形状のシート状ヒートパイプの平面図である。
【図５】同、別な形状のシート状ヒートパイプの側面図である。
【図６】同、別な形状のシート状ヒートパイプの斜視図である。
【図７】同、別な形状のシート状ヒートパイプの斜視図である。
【図８】同、さらに別な形状のシート状ヒートパイプの側面図である。
【図９】同、ノズル先端部を切り離す前のシート状ヒートパイプの平面図である。
【図１０】同、メッシュによるウィックの部分拡大図である。
【図１１】同、金属箔によるウィックの平面図である。
【図１２】同、金属箔によるウィックの右側面図である。
【図１３】同、金属箔によるウィックの底面図である。
【図１４】同、図１１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１５】同、金属線を焼結した後の不織布によるウィックを示す写真である。
【図１６】同、図１５に示す不織布の（Ａ）ウェブ繊維側と（Ｂ）直線繊維側の各表面を部分的に拡大した写真である。
【図１７】本発明の第２実施形態におけるシート状ヒートパイプの分解斜視図である。
【図１８】同、シート状ヒートパイプの平面図である。
【図１９】同、図１８のＺ−Ｚ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい幾つかの実施形態について、スマートフォンやタブレット端末などの携帯機器に搭載されるシート状ヒートパイプ（以下、ＳＨＰという）を例にして説明する。各実施形態の説明で、共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００１５】
図１〜図３は、本発明の第１実施形態におけるＳＨＰ１の外観構成を示している。これらの各図において、ＳＨＰ１は、２枚の銅箔シートである第１のシート体１１と第２のシート体１２を重ね合わせて接合した容器１５により構成される。これらのシート体１１，１２は、例えばアルミニウムのように、熱伝導性が良好でエッチング加工またはプレス加工が可能な他の金属箔シートを利用してもよい。また、２枚以上の例えば３枚の金属箔シートを積み重ねて接合することにより、中空の容器１５を構成してもよい。図２に示すように、完成状態のＳＨＰ１は平面視で略矩形平板状で、スマートフォンやタブレット端末などの携帯機器の筐体内部形状に合せた外形を有する。また、容器１５の内部に真空状態で純水などの作動液（図示せず）を封入収容するために、容器１５には筒状のノズル１７が形成される。ノズル１７は容器１５の内外を連通させる開口部１７Ａを有し、最終的に開口部１７Ａを塞ぐことで密閉された容器１５、ひいてはＳＨＰ１の厚さＴは、携帯機器の薄型化に対応して０．３ｍｍ以下に形成される。この厚さＴは、２枚以上の金属箔シートを積み重ねた金属箔シート全体の総厚みに相当する。
【００１６】
前述のように、ＳＨＰ１はそのまま単体で携帯機器の筐体内部に設置される。このとき、携帯機器の熱源（例えばＣＰＵ）と熱接触するＳＨＰ１の表面部分が受熱部（図示せず）として形成され、受熱部とは別な部位で、携帯機器の熱拡散部材（例えばタッチパネルや背面カバー）と熱接触するＳＨＰ１の表面部分が放熱部（図示せず）として形成される。熱源からの熱を受け入れる受熱部や、熱拡散部材に熱を受け渡す放熱部が、ＳＨＰ１の表面部分のどの部位に形成されるのかは、携帯機器の内部構成に依存する。
【００１７】
ＳＨＰ１の一側部を形成する第１シート体１１は、袋状の容器１５の外郭一側面を形成する平面状のシート面部１１Ａと、平面視でシート面部１１Ａの周囲全体に形成される枠状の側壁１１Ｂと、シート面部１１Ａの内面よりスポット状に突出して形成される複数の支柱１１Ｃと、により構成される。ＳＨＰ１の他側部を形成する第２シート体１２は、容器１５の外郭他側面を形成するシート面部１２Ａと、平面視でシート面部１２Ａの周囲全体に形成される枠状の側壁１２Ｂと、により構成される。本実施形態では、最終的に容器１５の内面となる片側面にのみ、ハーフエッチング加工によりシート体１１，１２の厚みの途中までエッチングが施されて、第１シート体１１には凹状の蒸気通路２１が、また第２シート体１２には凹状のウィック収納部２２がそれぞれ形成される。それと共にシート体１１，１２の内面には、シート体１１，１２の外周に沿って、エッチング加工でエッチングされない凸状の側壁１１Ｂ，１２Ｂが形成され、さらに第１シート体１１にのみ、同じくエッチング加工でエッチングされない凸状の支柱１１Ｃが、シート面部１１Ａ内面の蒸気通路２１となる領域から、側壁１１Ｂと同じ高さで多数形成される。凸壁となる側壁１１Ｂ，１２Ｂは、シート体１１，１２の内面どうしを向かい合わせたときに重なる位置にあり、最終的にこれらを拡散接合することにより、容器１５の外周端部を形成する。
【００１８】
そして本実施形態では、平面視で外形形状が同じ２枚のシート体１１，１２を、それぞれの内面を内側にして積み重ね、内部に作動液を収容する容器１５が構成されるように、側壁１１Ｂ，１２Ｂを接合して、図２および図３に示すＳＨＰ１を製造する。その際、外周部となる側壁１１Ｂ，１２Ｂを接合し、次に容器１５の内部と連通するノズル１７を利用して、作動液の注入と脱気を行なった後、ノズル１７を閉塞してＳＨＰ１の内部を密閉することで、容器１５としての機能が得られるようになっている。したがって完成状態のＳＨＰ１には、容器１５の内部を密封状態に維持するための封止部１８が、ノズル１７の開口部１７Ａを塞ぐ痕跡として当該ノズル１７に設けられる。
【００１９】
なお完成状態のＳＨＰ１は、平面視で略矩形平板状以外の丸形状や異形、若しくは例として、図４〜図７に示すような段差を有する形状であってもよい。これらの各図に示すＳＨＰ１は、平面視で左右同方向に延びる直線部１５Ａ，１５Ｂと、直線部１５Ａ，１５Ｂを上下にずらして段差状に繋げる連結部１５Ｃと、連結部１５Ｃの一側端面より山型に突き出した突出部１５Ｄとにより、容器１５の外観が形成される。また、ＳＨＰ１には貫通孔１９が設けられており、この貫通孔１９を携帯機器の筐体内部に形成された支持部（図示せず）に貫通することで、ＳＨＰ１を所望の位置に固定する構成となっている。ＳＨＰ１の外形は、携帯機器の筐体内部形状に合せた任意の形状とすることができ、貫通孔１９の位置や、形状や、個数なども、筐体内部の支持部に応じて適宜設定すればよい。容器１５を構成する一方の直線部１５Ａには、矩形状に突出したノズル１７が設けられているが、ノズル１７は容器１５のどの場所にあってもよく、図１や図２で示したように、ノズル１７を容器１５から突出させないように設けてもよい。
【００２０】
図８は、さらに別な形状を有する完成状態のＳＨＰ１を示している。同図に示すＳＨＰ１は、側面視で厚み方向の段差を設けた複数の段差部１５Ｆ，１５Ｇを有して、容器１５の外観が形成される。したがって、ここでのＳＨＰ１は、側面視で段差を有する形状に形成される。当該段差は、携帯機器の筐体内部形状に合せて、ＳＨＰ１のどの方向に形成されていても構わない。
【００２１】
また、上述したＳＨＰ１の製造方法では、側壁１１Ｂ，１２Ｂを拡散接合する代わりに、ロウ付けや溶接で接合してもよい。すなわち、ここでいう「接合」とは、拡散接合に限定されない。
【００２２】
再び図１〜図３に戻り、容器１５の内部には、作動液が封入される脱気状態の密閉室が形成される。この密閉室は、受熱部で作動液が蒸発した気相の作動流体を放熱部に輸送するための蒸気通路２１と、放熱部で凝縮した液相の作動流体（作動液）を受熱部に戻すためのシート状のウィック３１を具備したウィック収納部２２とにより構成される。ウィック３１は容器１５とは別体で、ウィック収納部２２に内封されているが、液相の作動流体に強い毛細管力を生じさせるために、微細な隙間３２を全体に満遍なく有して構成される。なお、ウィック３１の具体的な構成については、後ほど詳しく説明する。
【００２３】
フォトエッチング加工でシート体１１，１２に凹状の蒸気通路２１やウィック収納部２２を形成する場合、各々のシート体１１，１２は、エッチングが施されない側壁１１Ｂ，１２Ｂなどの部分で、少なくとも０．０５ｍｍ以上の厚さＴ１，Ｔ２があればよい。そのため、単純に２枚のシート体１１，１２を積み重ねて拡散接合したＳＨＰ１であれば、シート体１１，１２の総厚さＴ（＝Ｔ１＋Ｔ２）を０．１ｍｍにまで薄型化できる。しかし現実には、ウィック３１が収納されるウィック収納部２２と異なり、蒸気通路２１は蒸気が流通する以外に何も収納されないため、特に第１シート体１１を深くエッチングし過ぎて、シート面部１１Ａの蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１が極端に薄くなると、容器１５内外の圧力差により容器１５が外圧に相当する大気圧に押されて簡単に潰れてしまう。一方、こうした容器１５の潰れを避けるべく、シート面部１１Ａの蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１をある程度確保するために、第１シート体１１を浅くエッチングすると、今度は容器１５の内部で蒸気通路２１が狭くなって、気相の作動流体を受熱部から放熱部へと円滑に輸送できない。
【００２４】
そこで本実施形態では、容器１５の厚みとなるシート体１１，１２の総厚さＴを、エッチング加工に支障がなく、且つ従来よりもＳＨＰ１を薄型にした０．３ｍｍ以下に形成する。それに伴い、シート面部１１Ａの蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１が、０．０３ｍｍ〜０．０８ｍｍとなるように、第１シート体１１をエッチング加工で形成する。肉厚ｔ１を０．０３ｍｍ以上とすることにより、容器１５の潰れを回避することができ、肉厚ｔ１を０．０８ｍｍ以下とすることで、薄型化したＳＨＰ１でありながら、受熱部から放熱部に気相の作動流体を円滑に輸送できる。
【００２５】
さらに本実施形態では、上述した容器１５が大気圧で潰れる現象を確実に防ぐために、第１シート体１１のシート面部１１Ａ内面の蒸気通路２１となる領域から、第２シート体１２のウィック収納部２２に収納されたウィック３１の表面に向けて、複数の支柱１１Ｃを縦横等間隔に配置する。各々の支柱１１Ｃは同じ円柱形状で、その直径Ｄ１が０．２ｍｍ〜１ｍｍとなるように、また縦横に隣り合う支柱１１Ｃ，１１Ｃどうしの隙間Ｌ１が３ｍｍ以下となるように、シート面部１１Ａと一体的に形成されている。支柱１１Ｃの直径Ｄ１を０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下とし、支柱１１Ｃ，１１Ｃどうしの隙間Ｌ１を３ｍｍ以下とすることで、容器１５が大気圧で潰れないように、支柱１１Ｃの全体で第１シート体１１のシート面部１１Ａを支えながら、容器１５の内部で気相の作動流体を十分に通過させる蒸気通路２１を確保できる。
【００２６】
第２シート体１２は、ウィック収納部２２に収納されている平板状のウィック３１が、シート面部１２Ｂの変形を防ぐ補強部材として効果的に機能する。そのため、シート面部１２Ａのウィック収納部２２となる領域の肉厚ｔ２を、シート面部１１Ａの蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１よりも薄く形成しても（すなわち、図３に示すようにｔ２＜ｔ１であっても）、シート面部１２Ｂ側での容器１５の潰れを回避できる。またその分、第２シート体１２の厚さＴ２を、第１シート体１１の厚さＴ１よりも薄く形成でき（すなわち、Ｔ２＜Ｔ１）、携帯機器の薄型化に対応した好ましいシート体１１，１２の総厚さＴを有するＳＨＰ１を提供できる。
【００２７】
図９は、ＳＨＰ１の製造工程において、ノズル１７の先端部１７Ｂを切り離す前のＳＨＰ１を示している。本実施形態において、ノズル１７は１つの容器１５の任意の位置に２つ以上具備するのが好ましい。図９に示す例では、平面視で容器１５の異なる辺となる一側短辺と他側短辺に、同一形状のノズル１７がそれぞれ設けられている。また、ノズル１７の先端部１７Ｂは、ＳＨＰ１の製造工程で作動液の注入や真空引きを容易に行なえるように、容器１５の短辺から外方に突出した筒状に形成される。前述したノズル１７の開口部１７Ａは、先端部１７Ｂにも延びて容器１５の内外を連通させており、先端部１７Ｂの根元は例えば切込みが形成されているなどして、比較的簡単に切り離せる構成となっている。
【００２８】
そして本実施形態では、容器１５の内部への作動液の注入や、容器１５の内部からの真空引きを、容器１５の同じ箇所だけでなく、異なる複数の箇所からも任意に行なうことが可能になる。また、容器１５の内面に濡れ性を向上させる酸化膜を付着させる場合、容器１５の一つの箇所でノズル１７から酸化膜材料を注入すると、そのノズル１７の周辺のみに酸化膜が付着して付きムラが生じてしまうが、容器１５の複数の箇所でノズル１７から酸化膜材料を注入すれば、容器１５内面における酸化膜の付きムラを改善できる。こうした作業が終了した後は、ノズル１７の開口部１７Ａを封止部１８で塞いで先端部１７Ｂを根元から切り離せば、製造工程が終了した製品状態のＳＨＰ１において、ノズル１７の部分を容器１５から突出させないようにすることができ、それぞれのノズル１７に設けた封止部１８が、容器１５の内部を密閉状態に維持する。
【００２９】
次に、ウィック３１の様々な構成について、添付の図面を参照しながら詳しく説明する。
【００３０】
図１０は、メッシュ４１によるウィック３１を拡大して示したものである。同図において、ここでのウィック３１は、０．０３ｍｍ以下の直径Ｄ２を有する金属線４２を縦横に整列配置して、開き目Ｈ２が２００ｕｍ以下となるように編み込んだ平板状のメッシュ４１により構成される。メッシュ４１の構成要素となる金属線４２の直径Ｄ２を０．０３ｍｍ以下に細径化することで、これをウィック３１として利用した場合に強い毛細管力を得ることができ、併せて容器１５の厚みＴを０．３ｍｍ以下に薄型化しても、ウィック３１を無理なくウィック収納部２２に収納できる。また開き目Ｈ２は、隣り合う一方の金属線４２の内端から他方の金属線４２の内端までの距離であり、開き目Ｈ２を２００ｕｍ以下とすることで、金属線４２の間に形成された隙間３２による強い毛細管力を発揮させることができる。
【００３１】
図１１〜図１４は、金属箔５１によるウィック３１を各々示したものである。同図において、ここでのウィック３１は、０．０５ｍｍ以下の厚みＴ３を有し、その表面に毛細管力を生じる微細な縦横に交差した溝５２と、溝５２の適所に等間隔で配置される孔５３とを有する平板状の金属箔５１により構成される。凹状の溝５２は、金属箔５１の表面にのみ格子状に整列して設けられているが、毛細管力を増すために、金属箔５１の裏面にも同様に設けて構わない。金属箔５１の表面と裏面とを貫通する孔５３は、ウィック３１の隙間３２に相当するもので、毛細管力で溝５２に沿って流動する液相の作動流体を、さらに強い毛細管力で孔５３に導き、金属箔５１の裏面側から全体に拡散させることが可能となり、溝５２と孔５３との組み合わせによる強い毛細管力を発揮させることができる。また、金属箔５１の厚みＴ３を０．０５ｍｍ以下にすることで、容器１５の厚みＴを０．３ｍｍ以下に薄型化しても、ウィック３１を無理なくウィック収納部２２に収納できる。
【００３２】
図１５および図１６は、不織布６１によるウィック３１を各々示したものである。同図において、ここでのウィック３１は、０．０３ｍｍ以下の直径Ｄ３を有する金属線６２，６３を、１００ｇ／ｍ２〜２５０ｇ／ｍ２の密度で配置した不織布６１により構成される。不織布６１は、ほぼ一方向に均一に並ぶ長い直線繊維としての金属線６２と、この金属線６２よりも短く、ランダムな方向に配置されるウェブ繊維としての金属線６３をほぼ均一に重ね合せ、これらの金属線６２，６３を編むのではなく、絡み合わることでシート状に形成される。これは、網状に縦の金属線４２と横の金属線４２を編むメッシュ４１とは異なる。また、金属線６２，６３を単に絡み合わせただけでは、ウェブ繊維の金属線６３が直線繊維の金属線６２から外れやすいので、金属線６２，６３を焼結により互いに接合させた不織布６１としてもよい。不織布６１の構成要素となる金属線６２，６３の直径Ｄ２を、何れも０．０３ｍｍ以下に細径化することで、これをウィック３１として利用した場合に強い毛細管力を得ることができ、併せて容器１５の厚みＴを０．３ｍｍ以下に薄型化しても、ウィック３１を無理なくウィック収納部２２に収納できる。また、金属線６２，６３を組み合わせた不織布６１には、金属線６２，６３の密度に応じた適切な範囲の大きさの隙間３２が形成されるので、毛細管力で金属線６２，６３の間に沿って流動する液相の作動流体を、さらに強い毛細管力で隙間３２に導いて、不織布６１の全体に拡散させることが可能となり、ウィック３１として強い毛細管力を発揮させることができる。
【００３３】
次に、上記構成のＳＨＰ１を、薄型の携帯機器に実装した場合の作用効果について説明する。本実施形態のＳＨＰ１は、携帯機器の筐体内部形状に合せた外形を有しており、そのまま単体で携帯機器の筐体内部に設置される。このとき、ＳＨＰ１の一側面は、その一部が受熱部として、筐体内部に設置したＣＰＵを含むマザーボード（何れも図示せず）と接触して熱接続され、熱源となるＣＰＵから離れた部位（ＳＨＰ１の一側面の別な一部や、他側面）で、放熱部が形成される。そして、筐体の内部でＣＰＵなどが発熱して温度が上昇すると、そのＣＰＵからの熱がＳＨＰ１の受熱部に伝わり、受熱部では作動液が蒸発して、容器１５の内部に形成された中空の蒸気通路２１を通して、受熱部から温度の低い放熱部に向かって蒸気が流れ、ＳＨＰ１の内部で熱輸送が行われる。この放熱部に輸送された熱はＳＨＰ１の広い平面状の領域に熱拡散され、ＳＨＰ１の裏表すなわち一側と他側の両面からそれぞれ放熱される。これにより携帯機器は、ＣＰＵなどに発生する熱を広い領域に熱拡散することができるため、携帯機器の外郭表面に生ずるヒートスポットが緩和され、ＣＰＵの温度上昇も抑制することができる。
【００３４】
一方、ＳＨＰ１の放熱部では、蒸気が凝縮して作動液が溜まるが、容器１５の内部で蒸気通路２１に対向配置されたウィック３１の強い毛細管力により、作動液が放熱部から受熱部へと戻される。微細な隙間３２を有するウィック３１は、上述したメッシュ４１、金属箔５１、不織布６１のいずれの構成であっても、強い毛細管力で作動液を放熱部から受熱部へと流動させるため、薄型のウィック３１でありながら高い毛細管力が得られ、ＳＨＰ１として高い熱拡散性能が確保される。したがって、受熱部で作動液が無くなることはなく、ここで作動液が再び蒸発して蒸気通路２１を伝わり、放熱部に導かれることで熱輸送が継続し、ＳＨＰ１としての本来の性能が発揮される。
【００３５】
以上のように本実施形態のＳＨＰ１は、金属箔シートとなるシート体１１，１２を２枚以上積み重ねて、接合されていることにより、厚みＴが０．３ｍｍ以下の作動液が封入される密閉された容器１５を形成し、シート体１１，１２には何れも凹状の蒸気通路２１とウィック収納部２２が形成され、第１シート体１１の蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１は、０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲であり、ウィック収納部２２には毛細管力を生じる微細な隙間３２を有するシート状のウィック３１を具備している。
【００３６】
この場合、容器１５の厚みＴが０．３ｍｍ以下となっても、金属箔シートの蒸気通路となる領域の肉厚ｔ１を０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲とすることで、容器１５が大気圧で潰れるのを回避しつつ、蒸気通路２１に気相の作動流体を十分に通過させることが可能になる。また、金属箔シートの特に第２シート体１２に形成したウィック収納部に、毛細管力を生じさせる微細な隙間３２を有するシート状のウィック３１を収容すれば、そのウィック３１と蒸気通路２１との間で、液相と気相の作動流体を円滑に還流させることが可能になり、十分な熱拡散性能が得られるＳＨＰ１を提供できる。
【００３７】
また本実施形態のＳＨＰ１において、容器１５には、製造工程で作動液の注入や真空引きを行なうために、容器１５の内部と連通するノズル１７が任意の位置に２つ以上具備されており、これらのノズル１７には、容器１５を密封状態にするための封止部１８が設けられている。
【００３８】
この場合、ＳＨＰ１の製造工程において、容器１５の異なる複数の箇所で、容器１５の内部に作動液を注入したり、容器１５の内部を真空に引いたりすることが可能になる。また、ＳＨＰ１の製造工程が終了した製品状態では、それぞれのノズル１７に封止部１８を設けることで、容器１５の内部を密閉状態に維持して、薄型でも高い熱拡散性能を確保できる。
【００３９】
また本実施形態のＳＨＰ１において、特に第１シート体１１のシート面部１１Ａの蒸気通路２１となる領域には、容器１５が大気圧に押されて潰れないようにするために、直径Ｄ１が０．２ｍｍから１ｍｍの複数の支柱１１Ｃが縦横に形成されており、縦横に隣り合う支柱１１Ｃ，１１Ｃどうしの間の隙間Ｌ１は、３ｍｍ以下の間隔をあけて配置されている。
【００４０】
この場合、容器１５の潰れを防止する支柱１１Ｃを設けることで、容器１５が大気圧で押されていても、容器１５の内部で気相の作動流体を十分に通過させる蒸気通路２１を確保できる。
【００４１】
また、本実施形態のウィック３１は一例として、直径Ｄ２が０．０３ｍｍ以下の金属線４２で、かつ開き目Ｈ２が２００ｕｍ以下で編まれたメッシュ４１とするのが好ましい。これにより、薄型のウィック３１でありながらメッシュ４１による高い毛細管力が得られ、ＳＨＰ１として高い熱拡散性能を確保できる。
【００４２】
代わりに本実施形態のウィック３１は、厚みＴ３が０．０５ｍｍ以下で、その表面に毛細管力を生じる微細な交差した溝５２と孔５３を有する金属箔５１としてもよい。これにより、薄型のウィック３１でありながら金属箔５１による高い毛細管力が得られ、ＳＨＰ１として高い熱拡散性能を確保できる。
【００４３】
さらに本実施形態のウィック３１は、直径Ｄ３が何れも０．０３ｍｍ以下の金属線６２，６３で、密度が１００ｇ／ｍ２〜２５０ｇ／ｍ２を有する不織布６１としてもよい。これにより、薄型のウィック３１でありながら不織布６１による高い毛細管力が得られ、ＳＨＰ１として高い熱拡散性能を確保できる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態におけるＳＨＰ１について、添付の図１７〜図１９を参照して詳しく説明する。同図において、本実施形態では容器１５の内部において、前述の支柱１１Ｃに代わる複数の多孔質柱３３が、ウィック３１の表面から第１シート体１１に形成された凹状の蒸気通路２１に向けて縦横等間隔に配置されている。したがって、第１シート体１１のシート面部１１Ａの蒸気通路２１となる内面は、支柱１１Ｃが設けられておらず凹凸のない平坦に形成される。その他の構成や各部の寸法は第１実施形態と共通するが、本実施形態でもノズル１７は図９で示したように、１つの容器１５の任意の位置に２つ以上具備するのが好ましい。この場合も、各々のノズル１７を利用して酸化膜および作動液の注入や真空引きを行ない、ノズル１７の開口部１７Ａを封止部１８で塞いだ後に、先端部１７Ｂを根元から切り離せば、ノズル１７の部分を容器１５から突出させることなく、ノズル１７に設けた封止部１８により、容器１５の内部を密閉状態に維持できる。
【００４５】
凸状の多孔質柱３３は、熱伝導性に優れた材料として、銅、鉄、ステンレス、銅又は鉄を主成分とする合金金属、の何れかからなる金属粉体の焼結体で構成される。各々の多孔質柱３３は同じ円柱形状で、その直径Ｄ４が５ｍｍ以下となるように、また縦横に隣り合う多孔質柱３３どうしの隙間Ｌ２が３ｍｍ以下となるように、ウィック３１の表面に接合されている。つまり、ウィック３１と多孔質柱３３は別部材なので、多数の多孔質柱３３を任意の形状で、位置や高さも柱１１Ｃのような制約を受けることなく、シート状のウィック３１に設けておくことが可能となる。また、多孔質柱３３の直径Ｄ４を５ｍｍ以下とし、多孔質柱３３，３３どうしの隙間Ｌ２を３ｍｍ以下とすることで、容器１５が大気圧で潰れないように、多孔質柱３３の全体で第１シート体１１のシート面部１１Ａを支えながら、容器１５の内部で気相の作動流体を十分に通過させる蒸気通路２１を確保できる。
【００４６】
各々の多孔質柱３３には、ウィック３１の隙間３２と同様に、毛細管力を生じる微細な空隙３４が多数形成される。したがって、ここでの多孔質柱３３は単に容器１５の潰れを防止する機能だけでなく、液相の作動流体を強い毛細管力で主に蒸気通路２１に向けて流動させる機能も兼用する。ウィック３１に複数の多孔質柱３３が接合されているウィック構造体は、例えば前述した凹状の蒸気通路２１やウィック収納部２２が設けられておらず、一様な厚さＴ１，Ｔ２に形成されたシート体１１，１２を積み重ね、その外周部を接合して、作動液が封入される密閉した容器１５を形成したＳＨＰ１に対しても適用できる。こうしたウィック構造体を容器１５の内部に設けることで、ウィック構造体の高い毛細管力による十分な熱拡散性能が得られる。また、ウィック３１は、前述のメッシュ４１や金属箔５１や不織布６１をそのまま適用できる。
【００４７】
以上のように本実施形態のＳＨＰ１は、シート体１１，１２を２枚以上積み重ねて、接合されていることにより、厚みＴが０．３ｍｍ以下の作動液が封入される密閉された容器１５を形成し、シート体１１，１２には凹状の蒸気通路２１とウィック収納部２２が形成され、第１シート体１１の蒸気通路２１となる領域の肉厚ｔ１は、０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲であり、ウィック収納部２２には毛細管力を生じる微細な隙間３２を有するシート状のウィック３１を具備している。
【００４８】
この場合、容器１５の厚みＴが０．３ｍｍ以下となっても、金属箔シートの蒸気通路となる領域の肉厚ｔ１を０．０３ｍｍから０．０８ｍｍの範囲とすることで、容器１５が大気圧で潰れるのを回避しつつ、蒸気通路２１に気相の作動流体を十分に通過させることが可能になる。また、金属箔シートの特に第２シート体１２に形成したウィック収納部に、毛細管力を生じさせる微細な隙間３２を有するシート状のウィック３１を収容すれば、そのウィック３１と蒸気通路２１との間で、液相と気相の作動流体を円滑に還流させることが可能になり、十分な熱拡散性能が得られるＳＨＰ１を提供できる。
【００４９】
また本実施形態のＳＨＰ１において、容器１５には、製造工程で作動液の注入や真空引きを行なうために、容器１５の内部と連通するノズル１７が任意の位置に２つ以上具備されており、これらのノズル１７には、容器１５を密封状態にするための封止部１８が設けられている。
【００５０】
この場合、ＳＨＰ１の製造工程において、容器１５の異なる複数の箇所で、容器１５の内部に作動液を注入したり、容器１５の内部を真空に引いたりすることが可能になる。また、ＳＨＰ１の製造工程が終了した製品状態では、それぞれのノズル１７に封止部１８を設けることで、容器１５の内部を密閉状態に維持して、薄型でも高い熱拡散性能を確保できる。
【００５１】
また本実施形態のＳＨＰ１において、シート状のウィック３１には、材質が、銅、鉄、ステンレス、銅又は鉄を主成分とする合金金属のいずれかで形成され、容器１５が大気圧に押されて潰れないようにするために、直径Ｄ４が５ｍｍ以下の複数の多孔質柱３３が縦横に焼結されており、縦横に隣り合う多孔質柱３３，３３どうしの間の間隔Ｌ２が、３ｍｍ以下の間隔をあけてウィック３１に配置されている。
【００５２】
こうした複数の多孔質柱３３をシート状のウィック３１に配置したウィック構造体は、容器１５をどのような構成とするのかに拘わらず、密閉されたあらゆる容器１５の内部に配設することができる。つまり、本実施形態のＳＨＰ１は、作動液が封入される密閉された容器１５の内部に、毛細管力を生じる微細な隙間３２を有するシート状のウィック３１が具備されており、そのウィック３１には、容器１５が大気圧に押されて潰れないようにするために、複数の多孔質柱３２が配置されている。
【００５３】
いずれの場合も、容器１５の潰れを防止する多孔質柱３３を設けることで、容器１５が大気圧で押されていても、容器１５の内部で液相と気相の作動流体を十分に還流させることができる。また、任意の形状で位置も高さも自由に、多数の多孔質柱３３をシート状のウィック３１に設けておくことができ、設計の自由度があげられる。しかも、多孔質柱３３そのものがウィック３１と共に、液相の作動流体を高い毛細管力で流動させるウィック構造体として機能させることができ、十分な熱拡散性能が得られるＳＨＰ１を提供できる。
【００５４】
さらに本実施形態では、ウィック３１を前述のメッシュ４１や金属箔５１や不織布６１とすることができ、何れの場合も薄型のウィック３１でありながら高い毛細管力が得られ、ＳＨＰ１として高い熱拡散性能を確保できる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば、第１実施形態の柱１１Ｃや第２実施形態の多孔質柱３３は、ＳＨＰ１の受熱部や放熱部の位置に合わせて、個々の形状や配置間隔を変えるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  シート状ヒートパイプ
１１  第１シート体（金属箔シート）
１１Ｃ  支柱
１２  第２シート体（金属箔シート）
１５  容器
１７  ノズル
１８  封止部
２１  蒸気通路
２２  ウィック収納部
３１  ウィック
３２  空隙
３３  多孔質柱
４１  メッシュ
４２  金属線
５１  金属箔
５２  溝
５３  孔
６１  不織布
６２，６３  金属線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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