(57)【要約】【課題】ヒートパイプの熱輸送能力を向上させること、特に扁平型ヒートパイプの熱輸送能力を向上させることを目的とする。【解決手段】扁平型のヒートパイプコンテナ７の両端部に形成される蒸発部２１と凝縮部２３間に形成される中間部２２の内部空間２５を、ヒートパイプコンテナ７の長手方向に、隔壁３により複数の中空部４に分割し、少なくとも１個の中空部４には、複数の線条体５が挿入され、且つ少なくとも１個の中空部４には線条体５を挿入していないことを特徴とするヒートパイプ６。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプコンテナの両端部に形成される蒸発部と凝縮部間に形成される中間部の内部空間を、ヒートパイプコンテナの長手方向に、隔壁により複数の中空部に分割したことを特徴とするヒートパイプコンテナ。
【請求項２】
ヒートパイプコンテナの両端部に形成される蒸発部と凝縮部間に形成される中間部の内部空間を、前記ヒートパイプコンテナの長手方向に、隔壁により複数の中空部に分割し、少なくとも１個の前記中空部には、複数の線条体が挿入され、且つ少なくとも１個の前記中空部には線条体を挿入していないことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
前記１個の中空部に挿入される前記複数の線条体は結束されていることを特徴とする請求項２記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記ヒートパイプコンテナは、扁平型であることを特徴とする請求項２又は３に記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の蒸発潜熱として熱を輸送するヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動流体の潜熱として、熱の輸送を行なうヒートパイプが広く使用されている。この種のヒートパイプは、密閉容器の内部から脱気した後、水等の凝縮性の流体を封入し、外部からの入熱によってその作動流体を蒸発させると共に、その蒸気が低温・低圧の凝縮部に流動した後、放熱して凝縮することにより、作動流体の潜熱として、熱を輸送するように構成した熱伝導素子である。従って、ヒートパイプは、作動流体の潜熱として熱を輸送するために、熱伝導性が最も高いとされている銅による熱輸送量の数十倍乃至百数十倍の熱の輸送能力を備えている。
【０００３】
上記ヒートパイプでは、蒸発した作動流体が低温・低圧側の凝縮部に流動することにより熱を輸送する。しかしながら、その熱の輸送の後、凝縮した作動流体を蒸発部（入熱部）に還流させる必要があり、従来一般には、その還流のための作用をウィックによって生じる毛細管圧力を利用して行っている。
【０００４】
このようなヒートパイプにおけるウィックの一般的な構造の例として、ヒートパイプのコンテナの内面に形成した細溝があり（特許文献２参照。）、この細溝は、エッチングや切削などによりパイプの内面にその軸線方向に沿って形成されている。そして、この種の溝によって還流のための毛細管圧力を生じさせることが出来ると共に、細溝が液相作動流体の流路を形成している。
【０００５】
又、前記ウィックの他の例として、ヒートパイプコンテナの内壁に銅粉が焼結されて形成される焼結ウィックや、所定の金属がいわゆるメッシュ状に形成された金網ウィック（特許文献２参照。）、線条体がスパイラル状のウィック把持部材によって前記ヒートパイプコンテナの内壁に押し付けられて形成されるワイヤーウィック等がある。
【０００６】
上記のような構造のウィックが設けられたヒートパイプが電子機器に利用されると、前記電子機器に取り付けられた電子部品を効率よく冷却、或いは放熱することが出来る。
【０００７】
ところで、上述のヒートパイプの中には、扁平形状に変形させられたものがある。この扁平型ヒートパイプでは、ヒートパイプコンテナが扁平形状に押しつぶされている。そのため比較的簡単にヒートパイプを薄型化することが出来る。そのような扁平型ヒートパイプであれば、筐体内部の高さ方向に空間を設けがたいパソコンなどの電子機器においても、電子部品を効率よく冷却或いは放熱することが出来る。
【０００８】
しかしながら、前記ヒートパイプコンテナが所定の薄さに形成されると、コンテナ内部の空間も同時に狭まる。前記ワイヤーウィックが設けられた扁平型ヒートパイプなどでは、ヒートパイプコンテナの内壁にウィック把持部材の弾性力によって線条体が押し付けられて毛細管圧力を生じさせるための隙間を形成している。従って、弾性力を確保するためには、ウィック把持部材を所定の大きさにする必要があるので、把持部材によってコンテ内部が狭くなってしまうという不都合があった。その結果コンテナ内部に蒸気通路が充分に形成されない虞があった。
【０００９】
上記のような不都合を解決した扁平型のヒートパイプの例として、前記線条体が結束された状態で薄型のコンテナに挿入された扁平型のヒートパイプがある（特許文献１参照。）。このような構造のヒートパイプであれば、線条体同士が形成する隙間に毛細管圧力が生じて、内部の液相作動流体を還流されることが出来る。従って、ヒートパイプコンテナの内部にウィック把持部材を設けて線条体をコンテナ内壁に押し付ける必要がないので、取付金具を省略させることが出来る。その結果コンテナが変形しにくく、且つコンテナの内部に形成される蒸気通路が充分に確保されるので、効率よく熱輸送が出来る。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−５３１８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１７３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述のように結束された線条体が挿入された構造のヒートパイプでは、薄型のためにコンテナが扁平に圧縮されると、結束された線条体がコンテナ内部で圧縮に伴って移動してしまう虞があった。又、線条体が無作為に移動してしまうので、蒸気通路が偏る虞があった。その結果、ヒートパイプの蒸発部に対して充分な量の液相作動流体が供給されなくなって、熱伝達特性が損なわれ、熱輸送能力が阻害される虞が多分にあった。
【００１２】
又、上述のような線条体同士が形成する隙間に毛細管圧力を生じさせて、液相作動流体を効率よく還流させることが出来る結束された線条体を、扁平型でない、断面円形等のヒートパイプコンテナに挿入して用いると、ウィック把持部材を設けた場合、上述のような問題点が生じ、設けない場合には結束された線条体が無作為に移動してしまい、上述の扁平型のヒートパイプと同様の問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、ヒートパイプの熱輸送能力を向上させること、特に扁平型ヒートパイプの熱輸送能力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以上のような課題を解決するための手段としての本発明は、ヒートパイプコンテナの両端部に形成される蒸発部と凝縮部間に形成される中間部の内部空間を、ヒートパイプコンテナの長手方向に、隔壁により複数の中空部に分割したことを特徴とするヒートパイプコンテナである。
【００１５】
又、ヒートパイプコンテナの両端部に形成される蒸発部と凝縮部間に形成される中間部の内部空間を、前記ヒートパイプコンテナの長手方向に、隔壁により複数の中空部に分割し、少なくとも１個の前記中空部には、複数の線条体が挿入され、且つ少なくとも１個の前記中空部には線条体を挿入していないことを特徴とするヒートパイプである。
【００１６】
又、上記ヒートパイプにおいて、前記１個の中空部に挿入される前記複数の線条体は結束されていることを特徴とするヒートパイプである。
【００１７】
又、上記ヒートパイプにおいて、前記ヒートパイプコンテナは、扁平型であることを特徴とするヒートパイプである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のような本発明によれば、内部が複数の空間に分割された中空構造のコンテナを使用し、そのうちの１つ以上の空間に結束した線条体を挿入することにより、扁平に押しつぶす際に線条体が断線したり、分散したりするのを防止することが出来、毛細管圧力を生じさせる線条体同士が形成する隙間を維持することが可能となった。又、線条体を結束しなくても、中空部を満たすように充填することにより、複数の線条体が分散するのを防止し、毛細管圧力を生じさせる線条体同士が形成する隙間を維持することが可能となった。
【００１９】
又、少なくとも１つ以上の空間には何も挿入されていないので、空間が確保されているため、コンテナ内部の蒸気通路は確保され、更に、隔壁が熱伝導源として機能するため、ヒートパイプとしての熱抵抗を低減することが出来、この結果、ヒートパイプの熱輸送効率が低下することなく、特に扁平加工によっても熱輸送効率が低下することなく、熱輸送能力を向上させ、ヒートパイプとして安定して作動することが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図に従って説明する。図１、図２は、本発明のヒートパイプの第一の実施形態を示す図であり、ヒートパイプ１は、断面円形状のヒートパイプコンテナ２と複数の線条体５と図示しない作動流体とを備えて構成されている。
【００２１】
ヒートパイプコンテナ２は内部空間２５を有する中空構造の円筒状であり、ヒートパイプコンテナ２の両端部には、外部からの入熱によって作動流体を蒸発させる蒸発部２１と蒸発した作動流体が放熱して凝縮する凝縮部２３が形成され、蒸発部２１と凝縮部２３間に中間部２２が形成されている。尚、ヒートパイプコンテナ２は内部空間２５を有する中空構造であれば、円筒状に限定されず、縦断面多角形状等としてもよい。又、蒸発部２１には、図示しない発熱体等が接触している。
【００２２】
蒸発部２１及び凝縮部２３の内部空間２５は分割されず、１個の空間で構成されている。中間部２２の内部空間２５は、ヒートパイプコンテナ２の長手方向に、隔壁３により複数の中空部４に分割され、夫々の中空部４は、その両端において蒸発部２１及び凝縮部２３の内部空間２５と繋がっている。中間部２２の縦断面形状は、いずれの箇所でも同一に形成し、即ち、夫々の中空部４の縦断面形状は、いずれの箇所でも同一に形成することが好ましい。このような形状とすることで、挿入、或いは充填された線条体５同士の隙間を確実に維持することが出来る。
【００２３】
中空部４の形成数、縦断面形状、即ち隔壁３の断面形状は特に限定されず、２以上の中空部４が形成されればよいが、ヒートパイプコンテナ２が押しつぶされ、変形した際に、特に扁平状に変形した際に、隔壁３が、そのような変形に対応出来、破損しないで、中空部４が他の中空部４と隔絶された状態を維持可能とするよう形成することが好ましい。
【００２４】
このため、内部空間２５の中心部に、縦断面が多角形状の中空部４を形成するように隔壁３を設け、該多角形の頂点或いは辺からヒートパイプコンテナ２の内壁面２０に接する隔壁３を延設して複数の中空部４を形成することが好ましい。具体的には、図２（ｂ）に示すように、内部空間２５の中心部に、断面形状が六角形の中空部４を１個形成し、該六角形の頂点から、夫々ヒートパイプコンテナ２の内壁面２０に接する隔壁３を延設して、７個の中空部４を形成した形状が採用出来る。
【００２５】
内部空間２５の中心部に設ける中空部４、即ち、ヒートパイプコンテナ２の内壁面２０に直接接しない隔壁３により形成される中空部４は、縦断面が多角形状に限定されず、楕円等の変形した円形を含む円形状、半円形状、その他の形状としてもよく、内部空間２５の中心部に１個の中空部４を設けるのではなく、複数の中空部４を設けることとしてもよい。
【００２６】
ヒートパイプコンテナ２の材質は特に限定されるものではないが、熱伝導性能上、銅を用いることが望ましい。又、ヒートパイプコンテナ２の内径は特に限定されないが、電子機器に取り付けられた電子部品の冷却用としては、通常数ｍｍ程度である。又、ヒートパイプコンテナ２の隔壁３及び内壁面２０を含む内壁には、濡れ性向上のために、酸化皮膜処理やサンドブラストやエッチング等による粗面化処理を施すこととしてもよい。又、このような中空形状の製造法についても、特に限定されるものではない。
【００２７】
複数設けられた中空部４のうち少なくとも１個の中空部４には、複数の線条体５が挿入されている。そして、この複数の線条体５同士の隙間がヒートパイプ１のウィックを構成している。又、中空部４のうち少なくとも１個の中空部４には線条体５を挿入していない。この線条体５を挿入していない中空部４は、主に蒸気の流路となる。線条体５は、特に限定されないが、例えば銅の断面円形状の極細線で構成することが出来る。又、その直径は特に限定されないが、５０〜１００μｍ程度のものを使用することが出来る。尚、線条体５は、濡れ性向上のために、酸化皮膜処理や粗面化処理を施すこととしてもよい。
【００２８】
線条体５は、ヒートパイプコンテナ２の長手方向に沿って配設され、中空部４を貫通して、両端部が蒸発部２１及び凝縮部２３の内部空間２５内に突出或いは内部空間２５に達している。１個の中空部４に挿入される複数の線条体５は、線条体５同士によって形成される微細な隙間が形成されれば、結束しても、しなくてもよい。従って、中空部４を満たすように線条体５が充填されている場合には、線条体５を結束する必要がないが、そうでない場合には、結束して、線条体５間の微細な隙間を形成する必要がある。結束する場合には、他の線状部材を用いて線条体５の束を結束する他、複数の線条体５を撚って結束してもよい。
【００２９】
このように、中空部４内の線条体５は、中空部を満たすように充填されているか、結束されているので、線条体の束が、バラけることなく、常に線条体５同士によって微細な隙間が形成、確保されている。特にヒートパイプコンテナ２が変形しても、同様に常に線条体５同士によって微細な隙間が形成、確保されている。そのため、作動流体が還流するための毛細管圧力が常に維持されている。又、ヒートパイプコンテナ２の内部を無作為に移動してしまうことがない。又、少なくとも１個の中空部４には線条体５が挿入されていないので、蒸気の通路を充分に確保することが出来る。
【００３０】
ヒートパイプコンテナ２の内部には、真空脱気された状態で、例えば純水やアルコール当の凝縮性流体が図示しない作動流体として所定量封入されている。
【００３１】
ヒートパイプ１は、図示しない発熱体等がヒートパイプ１の一端部の蒸発部２１に接触する等して、蒸発部２１に熱が伝達される。この蒸発部２１に伝達された熱によって、ヒートパイプコンテナ２の内部に封入されている作動流体が加熱されて蒸発する。その結果、蒸発部２１の内部圧力が高くなり、これに対して、他端部の凝縮部２３では、放熱によって温度が低くなっており、従って内部圧力が低くなっている。そのため、作動流体の蒸気は、圧力差によって凝縮部２３にむけて、主に線条体５が挿入されていない中空部４を通って流動する。そして、作動流体の蒸気は、凝縮部２３において熱を奪われ、放熱して、凝縮する。
【００３２】
このようにして、作動流体は凝縮部２３において液化し、中空部４の線条体５同士によって形成される微細な隙間を通って、蒸発部２１にむけて還流する。即ち、蒸発部２１において作動流体の蒸発が生じることにより、毛細管圧力が発生し、この毛細管圧力により、液相作動流体が蒸発部２１側に流動させられる。このようにして、線条体５同士によって形成される微細な隙間がウィックとして機能し、作動流体の蒸発、凝縮、還流が繰返し行われ、熱が輸送されて発熱体が冷却される。
【００３３】
このような構成であるので、液相作動流体が還流するための毛細管圧力を維持することが出来、線条体５同士によって形成される微細な隙間がウィックとして機能し、その毛細管圧力により液相の作動流体を凝縮部２３から蒸発部２１に還流させることが出来る。又、線条体５同士によって形成される隙間が、液相作動流体の還流路になる。
【００３４】
従って、液相作動流体の還流は、主に線条体５が挿入された中空部４で行われ、一方、気相の作動流体は、主に線条体５が挿入されていない中空部４を通って流動するので、液相作動流体の還流路の殆んどが、気相作動流体の流路と遮断された状態となる。
【００３５】
そのため、還流途中の液相作動流体が、高速で流動する気相作動流体に直接晒される割合が低くなる。その結果、液相作動流体の還流性能が向上する。従って蒸発部２１でのドライアウトを生じさせることなく多量の熱を輸送することが出来、更に、隔壁３が熱伝導源として機能するため、ヒートパイプとしての熱抵抗を低減することが出来る。その結果、ヒートパイプ１の熱輸送能力を向上させることが出来る。
【００３６】
図３は、本発明のヒートパイプの第二の実施形態を示す図であり、ヒートパイプ６は、図１に示す断面円形状のヒートパイプコンテナ２を、押しつぶす等して、扁平型、長方形の両側面を円弧状にした形状にヒートパイプコンテナ７を形成して構成したものである。尚、図１及び２に示す第一の実施形態と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３７】
ヒートパイプ６の扁平型としては、縦断面が長方形の両側面を円弧状にした形状に限定されず、縦断面が、楕円形状、長方形状等の薄型としてもよい。
【００３８】
図４（ｂ）に示すように、線条体５がヒートパイプコンテナ７内のある一部の空間、中空部４に挿入されていることにより、扁平化のための押しつぶしにより、線条体５が断線したり、分散することが防止され、線条体５同士の微細空間が確保される。又、線条体５が無作為に移動してしまうことがなく、蒸気通路が偏ることがない。又、このように複数の中空部４に分割されているので、扁平化によっても、隔壁３、特に隔壁３の曲折部が曲折し、夫々の中空部４は形状が変化するものの、他の中空部４と隔絶された状態を維持するので、蒸気経路が確保されている。更に、隔壁３が熱伝導源として機能するため、ヒートパイプとしての熱抵抗を低減することが出来る。その結果、ヒートパイプ６の熱輸送能力を向上させることが出来る。更に、ヒートパイプ６は扁平型であるので、薄く、筐体内部の高さ方向に空間を設けがたいパソコンなどの電子機器においても、設置可能である、電子部品を効率よく冷却或いは放熱することが出来る。
【００３９】
以上のようなヒートパイプ１，６は、電子機器に取り付けられた電子部品の冷却用に好適に用いられるが、この用途に限定されることなく、広くヒートパイプとして使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明ヒートパイプ第一実施形態斜視図
【図２】図１断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面、（ｂ）はＢ−Ｂ断面、（ｃ）はＣ−Ｃ断面である。
【図３】本発明ヒートパイプ第二実施形態斜視図
【図４】図３断面図であり、（ａ）はＤ−Ｄ断面、（ｂ）はＥ−Ｅ断面、（ｃ）はＦ−Ｆ断面である。
【符号の説明】
【００４１】
１    ヒートパイプ
２    ヒートパイプコンテナ
２０  内壁面
２１  蒸発部
２２  中間部
２３  凝縮部
２５  内部空間
３    隔壁
４    中空部
５    線条体
６    ヒートパイプ
７    ヒートパイプコンテナ
【図１】
2010025407.tif 000003
【図２】
2010025407.tif 000004
【図３】
2010025407.tif 000005
【図４】
2010025407.tif 000006