(57)【要約】【課題】溝構造および高い熱伝導能力を有する極薄ヒートパイプおよびその製造方法を提供する。【手段】極薄ヒートパイプは、偏平パイプ本体部と、粉末焼結部分と、を含んでいる。偏平パイプ本体部は、内壁と、第１の溝セットと、第２の溝セットと、を有しており、第１の溝セットおよび第２の溝セットは内壁上に配設され、かつ互いに離間しており、第１の溝セットおよび第２の溝セットの各溝部は、偏平パイプ本体部の長手方向に沿って延びている。粉末焼結部分は偏平パイプ本体部内に配設され、第１の溝セットおよび第２の溝セットの両方を繋ぎ、内壁とともに少なくとも１つの蒸気流路を形成している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁と、第１の溝セットと、第２の溝セットと、を有する偏平パイプ本体部を含み、前記第１の溝セットおよび前記第２の溝セットは前記内壁上に配設され、かつ互いに離間しており、前記第１の溝セットおよび前記第２の溝セットの各溝部は、前記偏平パイプ本体部の長手方向に沿って延びており、
前記偏平パイプ本体部内に配設され、前記第１の溝セットおよび前記第２の溝セットの両方を繋ぎ、前記内壁とともに少なくとも１つの蒸気流路を形成している、粉末焼結部分をさらに含む、極薄ヒートパイプ。
【請求項２】
前記第１の溝セットが前記内壁の１つの平坦面上または１つの曲面上に配設されている、請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記粉末焼結部分が、一括して焼結され、かつ第１の焼結ブロックと第２の焼結ブロックとに分けられた複数の粉末を含み、前記第１の焼結ブロックは前記第１の溝セットと繋がっており、前記第２の焼結ブロックは前記第２の溝セットと繋がっており、少なくとも１つの前記粉末の直径は各溝部の幅よりも大きい、請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
パイプ本体部を提供するステップであって、前記パイプ本体部が、当該パイプ本体部の内壁上に第１の溝セットと第２の溝セットとを有するステップと、
前記パイプ本体部を切断して、第１の端部と、前記第１の端部の反対側の第２の端部とを有するカットパイプ本体部を形成するステップと、
前記カットパイプ本体部の前記第１の端部を封止するステップと、
複数の焼結されるべき粉末を提供するステップと、
前記カットパイプ本体部内を前記焼結されるべき粉末で充填するステップと、
前記カットパイプ本体部の中の前記粉末を焼結して、前記第１の溝セットおよび前記第２の溝セットの両方を繋ぐ粉末焼結部分を形成するステップと、
前記カットパイプ本体部を作動液体で充填するステップと、
前記カットパイプ本体部を真空排気するステップと、
前記カットパイプ本体部の前記第２の端部を封止するステップと、
前記カットパイプ本体部を平坦化して、偏平パイプ本体部を形成するステップと、を含む、極薄ヒートパイプの製造方法。
【請求項５】
前記パイプ本体部を提供する前記ステップが、
空のパイプ材料を提供するステップと、
前記空のパイプ材料に溝を付けて前記第１の溝セットと前記第２の溝セットとを形成するために、第１の歯セットと第２の歯セットとを有する成型用支柱を使用するステップと、を含む、請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ヒートパイプに関し、さらに詳細には、極薄ヒートパイプ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００９年６月１７日に出願された台湾出願第９８１２０３０５号の利益を主張し、当該出願の内容は引用により本願に組み込まれるものとする。
ヒートパイプは高い熱伝導能力を有している。ヒートパイプ内に充填された液体は、ヒートパイプの高温領域で気化して蒸気を形成する。その後、蒸気はヒートパイプの蒸気流路に沿って高速で低温領域に向かって移動する。蒸気は低温領域に到達すると、すぐに凝縮して液体を形成し、この液体は毛細管引力の影響を受けて高温領域に戻ることができる。この動作原理により、高温領域から低温領域に熱を迅速に伝達することができる。この動作原理に従って、多数のヒートパイプが設計されている。例えば、下記特許文献１〜３などで開示されているように、異なる構造および使用法のヒートパイプが冷却用に提供されてきた。
【０００３】
しかしながら、現在のエレクトロニクス製品は小型であり、高速または高効率で機能することから、熱放散問題の解決法が緊急に求められている。したがって、エレクトロニクス製品の要件を満たす、より優れた効率を有する新規のヒートパイプの設計が明らかに必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，９２１，０４１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４８９，７７７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０７６，３０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、従来のヒートパイプの非効率性の問題を解決するために、溝構造および高い熱伝導能力を有する極薄ヒートパイプと、その製造方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、偏平パイプ本体部と粉末焼結部分とを含む極薄ヒートパイプを提供することにより、上述した目的を達成する。偏平パイプ本体部は、内壁と、第１の溝セットと、第２の溝セットと、を有している。第１の溝セットおよび第２の溝セットは内壁上に配設され、かつ互いに離間しており、第１の溝セットおよび第２の溝セットの各溝部は、偏平パイプ本体部の長手方向に沿って延びている。粉末焼結部分は、偏平パイプ本体部内に配設され、第１の溝セットおよび第２の溝セットの両方を繋ぎ、内壁とともに少なくとも１つの蒸気流路を形成している。
【０００７】
本発明は、極薄ヒートパイプの製造方法をさらに提供することにより、上述した目的を達成する。製造方法は、パイプ本体部を提供するステップであって、このパイプ本体部が、パイプ本体部の内壁上に第１の溝セットと第２の溝セットとを有するステップと、パイプ本体部を切断して、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部とを有するカットパイプ本体部を形成するステップと、カットパイプ本体部の第１の端部を封止するステップと、複数の焼結されるべき粉末を提供するステップと、カットパイプ本体部を焼結されるべき粉末で充填するステップと、カットパイプ本体部の中の粉末を焼結して、第１の溝セットおよび第２の溝セットの両方を繋ぐ粉末焼結部分を形成するステップと、カットパイプ本体部を作動液体で充填するステップと、カットパイプ本体部を真空排気するステップと、カットパイプ本体部の第２の端部を封止するステップと、を含む。
【０００８】
本発明の他の目的、特徴、および利点は、好ましいが、しかしそれに限定するものではない実施形態についての以下の詳細な説明で明らかになるであろう。以下の説明は添付図面を参照して行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る極薄ヒートパイプを示す図である。
【図２】図１の極薄ヒートパイプの一断面を示す図である。
【図３】２つの焼結ブロックを有する粉末焼結部分を示す図である。
【図４】２つの焼結ブロックを有する粉末焼結部分を示す図である。
【図５】内壁の曲面上に位置する溝部を示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態に係る極薄ヒートパイプの製造方法のフローチャートを示す図である。
【図７Ａ】円形パイプ本体部を示す図である。
【図７Ｂ】空のパイプ材料を示す図である。
【図７Ｃ】成型用支柱を示す図である。
【図７Ｄ】パイプ本体部の切断を示す図である。
【図７Ｅ】非曲面を有する棒を示す図である。
【図７Ｆ】図７Ｅの棒がカットパイプ本体部の中に挿入されている状態を示す図である。
【図７Ｇ】焼結されるべき粉末が図７Ｆのカットパイプ本体部の内側に配設された状態を示す図である。
【図７Ｈ】作動液体で図７Ｇのカットパイプ本体部内が部分的に満たされた状態を示す図である。
【図８】円形パイプ本体部が外力により圧力を加えられた状態を示す図である。
【図９】円形パイプ本体部が外力により、図８に示すものとは異なった方向に圧力を加えられた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１および図２を参照して、図１は本発明の好ましい実施形態に係る極薄ヒートパイプを示す図であり、図２は図１の極薄ヒートパイプの一断面を示す図である。極薄ヒートパイプは、偏平パイプ本体部１と、複数の溝部２と、を含んでいる。溝部２は同じ間隔で離間して、偏平パイプ本体部１の内壁上に位置しているとともに、偏平パイプ本体部１の伸張方向に沿って延びており、この伸張方向は、図１に示すように、例えば、偏平パイプ本体部１の長手方向である。溝部２は、互いに離間された２つの溝セット３に分けられている。２つの溝セット３は互いに向かい合っており、溝セット３のうちの一方は、偏平パイプ本体部１の直線状（ストレート）部分の内壁の上部平坦面上に配設され、他方の溝セット３は内壁の下部平坦面上に配設されている。偏平パイプ本体部１は、２つの溝セット３の間に位置する２つの滑らかな部分１０１を有している。それぞれの滑らかな部分１０１の断面形状は、例えば半円であり、偏平パイプ本体部１の滑らかな部分１０１の厚さは、溝セット３のような、偏平パイプ本体部１の残りの部分の厚さよりも薄い。偏平パイプ本体部１の材料は、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、ニッケルなどの金属であり、偏平パイプ本体部１の外板（シェル）の厚さは約０．３ミリメートル（ｍｍ）であり、任意の２つの隣接する溝部２の間の距離は約０．１ｍｍであることが好ましい。
【００１１】
極薄ヒートパイプは粉末焼結部分４をさらに含んでいる。粉末焼結部分４は偏平パイプ本体部１の内側に配設され、上部溝セット３および下部溝セット３の両方を繋ぎ、内壁とともに、一緒になって少なくとも１つの蒸気流路を形成している。図２では、粉末焼結部分４は、全体として一括して焼結され、かつ上部溝セット３および下部溝セット３の双方を繋ぐ複数の粉末を含んでおり、滑らかな部分１０１とともに、２つの蒸気流路６を形成している。粉末焼結部分４を形成している粉末は、焼結された銅粉末、アルミニウム粉末、ニッケル粉末、またはナノカーボン粉末であることが好ましい。さらに、少なくとも１つの粉末の直径は、各溝部２の幅よりも大きいことが好ましい。
【００１２】
複数の可燃性のひも（線）を粉末焼結部分４内に配設できることが好ましい。可燃性のひもは、粉末焼結部分４内の穴の数を増やすために、燃焼により除去できる。可燃性のひもの材料は、ナイロンまたは綿とすることが可能である。
焼結後には、粉末焼結部分４の構造は、毛細管引力により液体を移送する毛細管と同様の多くの小さい流路（穴）を含んでいる。焼結用の各粉末の寸法が各溝部２の幅よりも大きいため、粉末焼結部分４内の小さい流路（穴）は、より大量の液体（凝縮液体）を受け入れることができるとともに、液体が粉末焼結部分４内を流れる際の抵抗を減少させ、ヒートパイプの熱伝導効率を高める。
【００１３】
図３および図４は、２つの焼結ブロックを有する粉末焼結部分を示す図である。粉末焼結部分４は、互いに離間した２つの焼結ブロック４１および４２に分かれている。焼結ブロック４１は上部溝セット３に繋がっており、焼結ブロック４２は下部溝セット３を繋がっている。図３では、焼結ブロック４１は焼結ブロック４２と整列しており、隙間６１が、２つの焼結ブロック４１および４２の間に位置しており、蒸気流路６に繋がっている。図４では、焼結ブロック４１は焼結ブロック４２に対してずれた位置に配設されており、２つの蒸気流路６は互いに直接繋がっている。
【００１４】
溝セット３は、例えば、偏平パイプ本体部１の内壁の平坦上に位置しているが、本発明はこれに限定されない。図５は、内壁の曲面上に位置する溝部を示す図である。図５に示すように、溝セット３は偏平パイプ本体部１の曲線（曲面）状部分１０３’上に配設されており、２つの滑らかでかつ直線状の部分１０１’は曲線状部分１０３’と曲線状部分１０３’との間に位置している。２つの焼結ブロック４１’および４２’は、溝セット３に従って偏平パイプ本体部１の内側に配設され、上部および下部の直線状部分１０１’とともに単一の蒸気流路６’を形成している。
【００１５】
極薄ヒートパイプが機能するとき、偏平パイプ本体部１内に充填された液体は、ヒートパイプの高温領域（図示せず）で気化して蒸気を形成する。その後、蒸気はヒートパイプの蒸気流路６、６’に沿って高速で低温領域（図示せず）に向かって移動する。蒸気は低温領域に到達すると、すぐに凝縮して液体を形成する。その後、凝縮液体は粉末焼結部分４の毛細管引力の影響を受けて、粉末焼結部分４内の小さい流路（穴）を経由して高温領域に戻る。粉末焼結部分４、蒸気流路６および６’の設計とともに、この動作原理により、熱は、優れた効率で迅速に高温領域から低温領域に伝達される。
【００１６】
上述した極薄ヒートパイプの製造は、既存の機器により達成することができる。最初に、パイプ本体部の内壁上に溝セットを形成することができる。それから、パイプ本体部を焼結されるべき粉末で充填する。その後に、パイプ本体部の中の粉末を焼結して、溝セットを繋ぐ粉末焼結部分を形成する。最後に、パイプ本体部を平坦化して、偏平パイプ本体部を形成する。極薄ヒートパイプの製造方法について以下でさらに詳述する。
【００１７】
図６は、本発明の好ましい実施形態に係る極薄ヒートパイプの製造方法のフローチャートを示す図である。図６に示すように、製造方法はステップＳ０１から始まる。ステップＳ０１では、パイプ本体部の内壁上に２つの溝セットを有するパイプ本体部を提供する。図７Ａを参照して、円形パイプ本体部１００が示されている。溝セット３の溝部２は異なる方法で形成することができる。図７Ｂおよび図７Ｃを参照して、空のパイプ材料１０と成型用支柱１２とが示されている。成型用支柱１２は２つの歯セット１２１を有しており、歯セット１２１の各歯部１２３の延設方向は、溝セット３の各溝部２の延設方向と同一である（図７Ａに示す）。成型用支柱１２により、空のパイプ材料１０に溝を付けて、２つの溝セット３を有するパイプ本体部１００を形成する（図７Ａに示す）。
【００１８】
次に、図６のステップＳ０２および図７Ｄに示すように、パイプ本体部１００を切断して、第１の端部１００ａ’と、第１の端部１００ａ’と反対側の第２の端部１００ｂ’とを有するカットパイプ本体部１００’を形成する。
その後、図６のステップＳ０３および図７Ｄに示すように、カットパイプ本体部１００’の第１の端部１００ａ’を封止する。
【００１９】
次に、図６のステップＳ０４に示すように、複数の焼結されるべき粉末を提供する。焼結されるべき粉末の直径は、溝セットの各溝部の幅よりも大きく、粉末が溝部２（図７Ａに示す）の中に捕捉されず、溝部２の隔間を維持するようになっていることが好ましい。
その後、図６のステップＳ０５、図７Ｅおよび図７Ｆに示すように、２つの溝セット３に対応する２つの非曲面１４ａを有する棒１４を、カットパイプ本体部１００’に挿入する。
【００２０】
次に、ステップＳ０６および図７Ｇに示すように、カットパイプ本体部１００’を焼結されるべき粉末で充填する。棒１４がカットパイプ本体部１００’の中の一部の空間を占有するため、２つの溝セット３に対応する所定の位置に粉末を保持できる。
その後、ステップＳ０７および図７Ｇに示すように、カットパイプ本体部１００’の中の粉末を焼結して、２つの溝セットと繋がった２つの焼結ブロック４１および４２を有する粉末焼結部分４を形成する。
【００２１】
次に、ステップＳ０８に示すように、カットパイプ本体部１００’から棒１４を取り外す。
その後、ステップＳ０９および図７Ｈに示すように、気化および凝縮により熱を伝えるのに使用される水などの作動液体１６でカットパイプ本体部１００’を部分的に満たす。
次に、ステップＳ１０および図７Ｈに示すように、カットパイプ本体部１００’を真空排気する。すなわち、カットパイプ本体部１００’の中の空気をカットパイプ本体部１００’から排出する。
【００２２】
その後、ステップＳ１１に示すように、カットパイプ本体部１００’の第２の端部１００ｂ’（図７Ｄに示す）を封止して、円形パイプ本体部を形成する。
次に、ステップＳ１２に示すように、カットパイプ本体部１００’を平坦化して、偏平パイプ本体部を形成する。
図８および図９は、円形パイプ本体部１００’が、外力により異なった方向に圧力を加えられた状態を示す図である。図８に示すように、円形パイプ本体部１００’の溝セット３に対応する位置に外力を加えて、円形パイプ本体部１００’を変形させるとともに、２つの溝セット３の間の距離を縮める。図２に示すように、２つの焼結ブロック４１および４２が互いに接触して単一の粉末焼結部分４を形成するまで、円形パイプ本体部１００’に圧力を加えることができる。あるいは、図３または図４に示すように、焼結ブロック４１および４２を離しておくこともできる。
【００２３】
図９に示すように、円形パイプ本体部１００’の滑らかな部分１０１に対応する位置に外力を加える。円形パイプ本体部１００’を平坦化した後に、このようにして図５の偏平パイプ本体部１と同様の偏平パイプ本体部が製造される。
例として、好ましい実施形態の点から本発明を説明したが、本発明はこれに限定されないことを理解すべきである。一方、さまざまな変更ならびに類似の配置および手順を含むものとし、したがって、添付の特許請求の範囲には、すべてのこのような変更ならびに類似の配置および手順を含むように最も広い解釈を与えるべきである。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図８】
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【図９】
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