(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板形状を有するボディ部と、
前記ボディ部内に長手方向に形成された貫通ホールと、
前記貫通ホールの内壁側面部の少なくとも一側に形成され、作動流体が流動されるように構成された少なくとも１つの溝と、
を含み、
前記貫通ホールの内部は真空状態に維持され、前記溝は前記貫通ホールの内壁に彫り込み又は浮き彫りにより形成され、
前記貫通ホールは少なくとも１つの分離膜により複数個の貫通ホールに分離され、前記溝は前記複数個の貫通ホールの内壁側面部の少なくとも一側にそれぞれ形成された凹み空間であり、前記溝の内部に複数本のワイヤが設けられ、
前記分離膜により分離された各貫通ホール内に形成された溝はいずれも各貫通ホールの内壁側面部において前記分離膜に対して同じ一方向にのみ形成され、前記溝は前記貫通ホールの内壁に設けられた凸部と前記分離膜との間に形成される凹み空間である、薄膜型ヒートパイプ。
【請求項２】
前記溝は、前記貫通ホールの内壁に設けられた少なくとも１つの凸部の間に形成される凹み空間である、請求項１に記載の薄膜型ヒートパイプ。
【請求項３】
前記溝の断面は、前記作動流体に毛細管力が発生するように角部のある多角構造を有する、請求項１に記載の薄膜型ヒートパイプ。
【請求項４】
前記多角構造は、三角形状、尖塔形状、長方形状及び台形形状の構造を含む、請求項３に記載の薄膜型ヒートパイプ。
【請求項５】
前記溝の内部に円形のワイヤ束が設けられる、請求項１に記載の薄膜型ヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出で製造される薄膜型ヒートパイプに関する。より詳しくは、本発明は、内部に所定の貫通ホールが形成された薄い平板形状を有し、貫通ホールの内側面に少なくとも１つの角部を有する複数本の溝を形成することで、その角部から発生する毛細管力によって液状の作動流体が流動され、これにより、伝熱性能をより向上させることができる、薄膜型ヒートパイプに関する。また、本発明では、薄膜型ヒートパイプの構造において、伝熱性能のための重要な要素である蒸気流動空間を確保するため、複数本の溝を貫通ホールの内面全体に形成するのではなく、貫通ホールの一側または両側面部の一部にのみ形成するようになる。
【０００２】
本発明は、小型・薄膜構造の電子装備において種々に適用可能な薄膜型ヒートパイプに関し、本発明に係る薄膜型ヒートパイプの構造は、簡単な押出工程で製造することができ、生産性をより向上させることができる。
【背景技術】
【０００３】
一般に、電子装備に実装されるチップ及びシステムは、半導体製造技術の発展に従い、高集積化及び小型化が進展している。それで、電子装備に含まれた部品の発熱密度が大きく増加し、これを効果的に消散させるための冷却方式が求められている。特に、電子装備が小型化及び薄膜化されているため、冷却装置のサイズが微小化かつ薄膜化する必要がある。
【０００４】
このように小型化した電子装備に適用可能な従来の冷却装置としては、ヒートシンク、ファン及び直径が３ｍｍ程度の円形の断面を有する小型ヒートパイプなどが挙げられる。
【０００５】
第一、ヒートシンクは、大きさ及び厚さを自由に製作することができるため、冷却手段の基本的な形態として広く使用されてきた。しかし、非常に微小なサイズが要求される場合、伝熱面積の減少に伴い熱消散特性が相対的に低下するという問題点が発生する。
【０００６】
第二、ファンは、小型化に限界があり、信頼性が相対的に低下するという問題点を持っている。
【０００７】
第三、直径が３ｍｍ以上の円形構造の断面を有する小型ヒートパイプは、薄膜構造に適宜圧縮して使用することもできる。しかし、円形構造の断面を有する小型ヒートパイプは、当初に断面が円形を呈するように設計されているため、小型・薄膜構造の電子装備に圧縮して取り付ける場合は、ウィックの構造変形などによって伝熱性能が大きく低下するという問題点が発生する。
【０００８】
従って、小型・薄膜構造の電子装備に好適に使用できる、約１ｍｍ以下の薄膜型の微細なヒートパイプの開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、内部に所定の貫通ホールが形成された平板形状を有し、貫通ホールの内側面に少なくとも１つの角部を有する多数の溝を設け、角部に発生する毛細管力により液状の作動流体が流動されるようにすることで、伝熱性能をより向上させることにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、薄膜型ヒートパイプの構造において伝熱性能のための重要な要素である蒸気流動空間を確保するため、溝を貫通ホールの内面全体に形成するのではなく、貫通ホールの一側または両側面部の一部にのみ形成することで、簡単な押出工程を用いて製作することができるため、生産性が向上すると共に、小型・薄膜構造を有する種々の電子装備に適用することができる薄膜型ヒートパイプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の一側面によれば、平板形状を有するボディ部と、前記ボディ部内に長手方向に形成された貫通ホールと、前記貫通ホールの内壁側面部の少なくとも一側に形成され、作動流体が流動されるように構成された少なくとも１つの溝とを含む薄膜型ヒートパイプが提供される。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明の他の側面によれば、押出工程を用いて平板形状を有するボディ部を形成するステップと、前記ボディ部内に長手方向に貫通ホールを形成するステップと、前記貫通ホールの内壁側面部の少なくとも一方へ作動流体が流動されるように構成された少なくとも１つの溝を形成するステップとを含む薄膜型ヒートパイプの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る薄膜型ヒートパイプによれば、内部に所定の貫通ホールが形成された薄い平板形状を有し、貫通ホールの内側面に少なくとも１つの角部を有する少数本の溝を設け、その角部から発生する毛細管力によって液状の作動流体が流動されるようにすることで、内部に液状の作動流体を流動させるための別のウィックを設けることなく、ヒートパイプ自体の構造的な変形を行うことで優れた毛細管力が得られると共に伝熱性能がより向上し、また、簡単な工程で製作可能であるため、生産性が向上し、小型・薄膜構造を有する種々の装備に適用することができるというメリットがある。
【００１４】
また、本発明によれば、１つの薄膜型ヒートパイプの内部に複数個の分離膜を形成することで、１つの薄膜型ヒートパイプを用いて複数個の流路を形成することができるというメリットがある。
【００１５】
また、本発明によれば、貫通ホールの内壁全体に溝を形成するのではなく、貫通ホールの一側面または両側面に少数本の溝を形成することで、溝が形成されていない貫通ホールの内壁部分においては相対的に大きな蒸気流動通路を確保することができると共に、気体と液体との間の界面摩擦流動抵抗を根本的になくすことができ、高い伝熱性能を達成することができる。このように、貫通ホール内において、溝を内壁の一部にのみ形成することで、薄膜型ヒートパイプの厚さを薄くすることができるメリットがある。
【００１６】
なお、本発明は、薄膜型ヒートパイプの厚さを薄くするため、溝を貫通ホール内壁の一部にのみ形成することを特徴とするが、少数本の溝によって液体流動に必要な毛細管力を発生することが難しいことがあり得る。この点を考慮して、貫通ホールの一側面または両側面に設けられる少数本の溝内に細いワイヤ束を挿入することにより、十分な毛細管力を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１ａ】図１ａは、本発明の第１の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための斜視図及び断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、本発明の第１の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための斜視図及び断面図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の第２の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の第２の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明の第４の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の第４の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図５】図５は、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図６ａ】図６ａは、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、後述の実施形態は、種々に変更して実施することができ、本発明はこれに限られるものではない。本発明の実施形態は、当業界で通常の知識を有する者が、本発明がより完全に理解できるように提供されるものである。なお、図面において、同一の要素には同一の符号を付している。
【００１９】
図１ａ及び図１ｂは、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための斜視図及び断面図である。
【００２０】
図１ａを参照すると、薄膜型ヒートパイプは、薄膜型の扁平な平板形状のボディ部１００を有する。このような平板形状のボディ部１００は、押出工程を用いて製作されたパイプ状の金属板から構成されることができる。
【００２１】
図１ｂを参照すると、ボディ部１００の内部には、外部から注入された作動流体が移送されるように、一定形態の空いた空間を有する貫通ホール１０１が形成されている。
【００２２】
図１ａおよび図１ｂに示されたように、貫通ホール１０１の内側面には、貫通ホール１０１と同じ長手方向に延びた複数本の「−」形状の溝１０２が形成されている。このような溝１０２は、貫通ホール１０１の内側面に設けられた複数個の凸部１０３間の凹み空間により形成されることができる。このような「−」形状の溝１０２の下側に形成される角部によって毛細管力が発生し、これにより、液状の作動流体が流動するようになる。
【００２３】
また、図１ａ及び図１ｂに示されたように、それぞれの貫通ホール１０１の内側面全体において溝１０２が形成されるのではなく、貫通ホール１０１の一側面にのみ溝１０２が形成されている。例えば、１番目の貫通ホールには、左側部にのみ溝１０１が形成され、２番目の貫通ホールには、右側部にのみ溝１０２が形成されることができる。
【００２４】
また、貫通ホール１０１の内部には、複数個の流路を形成するため、適正個数の分離膜１０４が形成されることができる。
【００２５】
前述のように、本発明の第１の実施形態によれば、薄膜型ヒートパイプにおいて、液状の作動流体が凝縮部から蒸発部へ流動（帰還）するための通路機能を果たす従来のウィックを使用する代わりに、貫通ホール１０１の内部に形成された複数個の「−」形状の溝１０２を備えて、この溝１０２の角部から発生する毛細管力によって液状の作動流体が流動されるように構成される。即ち、それぞれの「−」形状の溝１０２の角部は、従来の技術におけるウィックに相当する機能を行うことができる。
【００２６】
このような溝１０２の角部は、作動流体が流動されるように、角部のある多角構造をとることができ、三角形状、長方形状、台形形状、半球形状、放物線形状などのような種々の形態を有することができる。
【００２７】
また、前述のように構成された本発明の第１の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプでは、内部が真空状態に維持された状態で注入される液状の作動流体による液体−蒸気間の相変化によって内部の熱が外部に放出される。
【００２８】
図２ａ及び図２ｂは、本発明の第２の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【００２９】
図２ａ及び図２を参照すると、本発明の第２の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第１の実施形態と同様に、薄膜型の扁平な平板形状のボディ部２００から構成される。
【００３０】
ボディ部２００の内部には、外部から注入された作動流体が移動されるように、一定形態の空いた空間を有する貫通ホール２０１が形成されており、貫通ホール２０１の内側面には、貫通ホール２０１と同じ長手方向に延びた複数個の「−」形状の溝２０２が形成されている。このような「−」形状の溝２０２は、貫通ホール２０１の内側面に設けられた複数個の凸部２０３によって形成される。
【００３１】
このような「−」形状の溝２０２の下側に形成される角部によって毛細管力が発生し、これにより、液状の作動流体が流動されるようになる。
【００３２】
また、貫通ホール２０１の内部には、複数個の流路を形成するため、適正個数の分離膜２０４が形成されることができる。
【００３３】
図２ａに示された薄膜型ヒートパイプは、貫通ホール２０１の内側面に長手方向に延びた複数個の溝２０２が形成されるが、貫通ホール２０１の内側面全体に溝２０２が形成されるのではなく、貫通ホール２０２の側面部の両側に溝２０２が形成されている。
【００３４】
また、図２ｂに示された薄膜型ヒートパイプは、貫通ホール２０１の内側面に長手方向に延びた複数本の溝２０２が形成されるが、貫通ホール２０１の内側面全体に溝２０２が形成されるのではなく、貫通ホール２０１の一側面部にのみ溝２０２が形成されるが、この溝２０２は、貫通ホール２０１において同じ方向に形成されている。例えば、図２ｂに示されたように、溝２０２が貫通ホール２０１の左側面部にのみ形成されることができる。
【００３５】
なお、本発明の第２の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第１の実施形態と同様な作用及び効果を奏することができ、その詳細は、第１の実施形態に関する説明を参照されたい。
【００３６】
図３は、本発明の第３の実施実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【００３７】
図３を参照すると、本発明の第３の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第１及び第２の実施形態と同様に、薄膜型の扁平な平板形状のボディ部３００から構成される。
【００３８】
本発明の第３の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、前述の第１及び第２の実施形態と基本的に同様な構造及び機能を有するが、貫通ホール３０１内における溝３０２の形成が、貫通ホール３０１の壁面に彫り込みにより行われている。従って、貫通ホール３０１の壁面において彫られていない部分３０３同士の間に彫り込みにより形成される溝３０２の下側に形成される角部によって毛細管力が発生し、これにより、液状の作動流体が流動されるようになる。
【００３９】
また、前述の第１及び第２の実施形態では、溝１０２、２０２が浮き彫りによる凸部１０３、２０３によって形成され、貫通ホール１０１、２０１の壁の厚さを相対的に薄くすることで蒸気の流動空間を大きく確保できるようになるが、これに対し、第３の実施形態では、溝３０２が彫り込みにより形成され、貫通ホール３０１の壁の厚さを相対的に厚くすることで薄膜型ヒートパイプの構造を堅固にすることができる。
【００４０】
なお、本発明の第３の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第１及び第２の実施形態と同様な作用及び効果を奏することができ、その詳細は、第１及び第２の実施形態に関する説明を参照されたい。
【００４１】
図４ａ及び図４ｂは、本発明の第４の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【００４２】
図４ａ及び図４ｂを参照すると、本発明の第４の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第１、第２及び第３の実施形態と同様に、薄膜型の扁平な平板形状のボディ部４００から構成される。
【００４３】
本発明の第４の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、前述の第１、第２及び第３の実施形態と基本的に同様な構造及び機能を有するが、貫通ホール４０１内に形成される溝４０２の断面形成が、四角形状でなく、「Ｖ」字形状を呈する。なお、貫通ホール４０１内に形成される溝は、三角形状、尖塔形状、長方形状、台形形状、半球形状、放物線形状などのような種々の形態を有することができる。
【００４４】
図４ａに示された薄膜型ヒートパイプにおいては、貫通ホール４０１内に台形の凸部４０３が浮き彫りにより形成されることで、凸部４０３の間に「Ｖ」字形状の溝４０２が設けられている。なお、図４Ｂに示された薄膜型ヒートパイプにおいては、貫通ホール４０１内に「Ｖ」字形状の溝４０２が彫り込みにより形成されている。
【００４５】
なお、本発明の第４の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第１、第２及び第３の実施形態と同様な作用及び効果を奏することができ、その詳細は、第１、第２及び第３の実施形態に関する説明を参照されたい。
【００４６】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【００４７】
図５を参照すると、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、薄膜型の扁平な平板形状のボディ部５００から構成される。
【００４８】
このような平板形状のボディ部５００は、押出工程を用いて製作されたパイプ状の金属板から構成されることができる。また、ボディ部５００の内部には、外部から注入された作動流体が移送されるように、一定形態の空いた空間を有する貫通ホール５０１が形成されている。
【００４９】
貫通ホール５０１の内側面には、貫通ホール５０１と同じ長手方向に延びた少数本の「−」形状の溝５０２が形成されている。また、貫通ホール５０１の内部には、複数個の流路を設けるため、適正個数の分離膜５０４が設けられることができる。溝５０２は、貫通ホール５０１の内側面に形成された凸部５０３と分離膜４０１との間の空間によって形成される。
【００５０】
図５を参照すると、貫通ホール５０１の内側面に長手方向へ延びた少数本の溝５０３が形成されるが、貫通ホール５０１の内側面全体に溝５０２が形成されるのではなく、貫通ホール５０１の一側面部にのみ溝５０２が形成されている。例えば、図５に示されたように、各貫通ホール５０１の一側面にのみ形成された１つの凸部５０３によって「−」形状の溝５０２が一つずつ形成されることができる。
【００５１】
「−」形状の溝５０２の内部には、複数本のワイヤ５０５が挿入され、これらが形成する隙間を通じて毛細管力が発生し、これにより、液状の作動流体がより効果的に流動されるようになる。このような複数本のワイヤ５０５は、円形のワイヤ束の形態を有することができる。
【００５２】
前述のように、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、液状の作動流体が凝縮部から蒸発部へ流動（帰還）するための通路機能を果たす従来のウィックを使用する代わりに、それぞれの貫通ホール５０１内の「−」形状の溝５０２の内側に設けられるワイヤ束５０５の隙間から発生する毛細管力によって液状の作動流体が流動されるように構成される。
【００５３】
また、前述のように構成された第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプでは、内部が真空状態に維持された状態で注入される液状の作動流体による液体−蒸気間の相変化によって内部の熱が外部に放出される。
【００５４】
図６は、本発明の第５の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプを説明するための断面図である。
【００５５】
図６を参照すると、本発明の第６の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第５の実施形態と同様に、薄膜型の扁平な平板形状のボディ部６００から構成される。
【００５６】
ボディ部６００の内部には、外部から注入された作動流体が移送されるように、一定形態の空いた空間を有する貫通ホール６０１が形成されており、貫通ホール６０１の内部には複数個の流路を形成するため、適正個数の分離膜６０４が形成されることができる。
【００５７】
貫通ホール６０１の内側面には、貫通ホール６０１と同じ長手方向へ延びた少数本の「−」形状を有する溝６０２が設けられている。溝６０２は、貫通ホール６０１の内側面に形成された凸部６０３と分離膜６０４とによる空間によって形成されている。
【００５８】
このような「−」形状の溝６０２の内側に設けられるワイヤ束６０５の隙間から発生する毛細管力によって液状の作動流体が流動されるようになる。
【００５９】
図６ａに示されたように、貫通ホール６０１の内側面に長手方向に延びた少数本の溝６０２が形成されるが、貫通ホール６０１の内側面全体に溝６０２が形成されるのではなく、貫通ホール６０１の側面部の両側に形成されている。
【００６０】
また、図６ａを参照すると、貫通ホール６０１の内側面に長手方向に延びた少数本の溝６０２が形成されるが、貫通ホール６０１の内側面全体に溝６０２が形成されるのではなく、貫通ホール６０１の一側面部において溝６０２が一定方向に形成されている。
【００６１】
なお、本発明の第６の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、本発明の第５の実施形態と同様な作用及び効果を奏することができ、その詳細は、第１の実施形態に関する説明を参照されたい。
【００６２】
上述のように、本発明の第１乃至第６の実施形態に係る薄膜型ヒートパイプは、厚さ約２ｍｍ以下と微細で、かつ優れた熱消散及び伝熱性能を有しているため、小型・薄膜構造の電子機器などの冷却手段として効果的に使用できる。
【００６３】
以上、本発明に係る薄膜型ヒートパイプに関する好適な実施形態を挙げて説明してきたが、本発明は、これらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明及び添付の図面に基づいて種々に変更して実施することができ、これも本発明の範囲に属する。
【００６４】
例えば、本発明の第１乃至第６の実施形態では、溝１０２〜６０２の形状を、「−」、「Ｖ」などとして形成しているが、これに限定されず、溝１０２〜６０２内に少なくとも１つの角部を有するように種々に変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００、２００、３００、４００、５００、６００：ボディ部、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１：貫通ホール、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２：溝、１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３：凸部、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４、６０４：分離膜。
【図１ａ】
0005528419.tif 000002
【図１ｂ】
0005528419.tif 000003
【図２ａ】
0005528419.tif 000004
【図２ｂ】
0005528419.tif 000005
【図３】
0005528419.tif 000006
【図４ａ】
0005528419.tif 000007
【図４ｂ】
0005528419.tif 000008
【図５】
0005528419.tif 000009
【図６ａ】
0005528419.tif 000010
【図６ｂ】
0005528419.tif 000011