(57)【要約】【課題】製造性が良く、配置が容易な平板型ヒートパイプを提供する。【解決手段】平板状のコンテナ６の内部に、蒸発潜熱として熱を輸送する凝縮性の作動流体が封入されている平板型ヒートパイプ２において、互いに気密状態に接合されて前記コンテナ６を形成するコンテナ上部６Ａおよびコンテナ下部６Ｂを有し、そのコンテナ下部６Ｂに貫通孔６Ｅが形成されているとともに、前記コンテナ上部６Ａの輪郭形状として、前記貫通孔６Ｅの近傍で前記コンテナ６の外線から前記コンテナ６の内側に向けて後退して前記貫通孔６Ｅの外周部に沿う形状の逃げ溝１１を有し、前記コンテナ上部６Ａがその輪郭部６Ｃで前記コンテナ下部６Ｂに接合されている。【選択図】　図１
2004037001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の密閉容器の内部に、蒸発潜熱として熱を輸送する凝縮性の作動流体が封入されている平板型ヒートパイプにおいて、
互いに気密状態に接合されて前記密閉容器を形成する上板部および下板部を有し、その下板部に貫通孔が形成されているとともに、前記上板部の輪郭形状として、前記貫通孔の近傍で前記密閉容器の外線から前記密閉容器の内側に向けて後退して前記貫通孔の外周部に沿う形状の窪み形状を有し、前記上板部がその輪郭部で前記下板部に接合されていることを特徴とする平板型ヒートパイプ。
【請求項２】
平板状の密閉容器の内部に、蒸発潜熱として熱を輸送する凝縮性の作動流体が封入された平板型ヒートパイプが使用されている電子素子の冷却装置において、
互いに気密状態に接合されて前記密閉容器を形成する上板部および下板部を有し、その下板部に貫通孔が形成されているとともに、前記上板部の輪郭形状として、前記貫通孔の近傍で前記密閉容器の外線から前記密閉容器の内側に向けて後退して前記貫通孔の外周部に沿う形状の窪み形状を有し、前記上板部がその輪郭部で前記下板部に接合されている平板型ヒートパイプと発熱体とが対向して配置されているとともに、ボルト部材および前記ボルト部材の両端部に設けられたナットによって固定され、前記窪み形状に前記ボルト部材の一部が嵌め込まれていることを特徴とする電子素子の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作動流体の蒸発潜熱として熱を輸送する、コンテナが平板状をなす平板型ヒートパイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータなどの電子装置に内蔵されている各種の電子部品は、不可避的な内部抵抗があるので、通電して動作させることにより発熱し、その結果、ある程度以上に温度が上昇すると、動作が不安定になり、ついには動作不良を起こしてしまう。そのため、電子部品の冷却のための種々の装置が開発されており、例えば電子部品にヒートシンクを直接取り付けて放熱面積を増大させる装置や、そのヒートシンクにマイクロファンを取り付けて強制空冷する装置などが開発されている。
【０００３】
これらの冷却装置は、電子部品の実質的な放熱面積をヒートシンクによって増大させることにより、電子部品からの放熱量を増大させて、電子部品の過熱を防止する構造である。したがって、冷却に使用される空気は、電子部品の周囲の空気に限られる。そのため、電子部品が収容されている筐体の内容積が小さい場合には、その内部温度が次第に上昇し、電子部品を充分に冷却できなくなる事態が生じる。
【０００４】
その典型的な例が、ノートパソコンなどのいわゆるモバイルといわれる小型のデータ処理装置であり、この種の装置では、携帯性や搬送性を重視して可及的に小容積の筐体を使用するから、電子部品の周囲の空間部分が極めて限られたものとなる。そのために、電子部品の周囲に放熱するのでは、筐体内の空気の熱容量が少ないことにより充分な冷却をおこなうことができない。言い換えれば、使用可能な電子部品が冷却器の冷却能力で制限されてしまう。
【０００５】
そこで従来では、電子部品などの発熱体から離れた箇所で、外気に放熱させることにより、電子部品の冷却をおこなう冷却器が開発されている。この種の冷却器は、冷却対象物である電子部品と放熱部とが離隔しているので、両者の間で効率よく熱を伝達する必要がある。そのために、アルミニウムなどの熱伝導性の高い伝熱板の上に発熱体を接触させるとともに、その伝熱板の他の部分にヒートシンクを取り付けた構成としている。また、その伝熱板による熱の伝導を補助するために、伝熱板にヒートパイプを沿わせて配置することもおこなわれている。
【０００６】
そのヒートパイプは、密閉した容器（コンテナ）の内部に、水やアルコールなどの凝縮性の流体を作動流体として封入し、外部からの入熱によってその作動流体を蒸発させるとともに、その蒸気を低温・低圧部に流動させた後、放熱させて凝縮させ、さらにその液化した作動流体を蒸発の生じる箇所に、毛細管圧力などによって還流させるように構成した伝熱装置である。そのコンテナとしては必要に応じて各種のものを採用することができ、例えば平板型ヒートパイプは、中空平板構造のコンテナによって密閉された空間部を形成し、その空間部に空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で凝縮性の流体を作動流体として封入したものである。この種のヒートパイプは、表面が平坦になるので、熱交換対象物との接触面積が広くなり、その結果、熱伝達性能あるいは熱交換性能が向上し、また冷却のための手段として使用する場合には、広い放熱面積を確保することができるなどの利点がある。
【０００７】
平板型ヒートパイプは、ベーパーチャンバーと称されることがあり、モバイルに使用されるものは特に、モバイルベーパーチャンバーと称される。したがって、前記モバイルベーパーチャンバーによれば、作動流体の蒸発潜熱によって熱を輸送できるので、これを伝熱板に沿わせて配置することにより、電子部品からヒートシンクへの熱の輸送量が格段に増大して電子部品をより効率よく冷却することができる。
【０００８】
上記の平板型ヒートパイプがいわゆるモバイル等に使用される場合、一般的に、スタッドボルトおよびナットなどの連結手段によって、基板と平板型ヒートパイプとが対向するように連結され、基板に一体化されている電子素子などの発熱体と、前記平板型ヒートパイプの入熱部とを接触させて熱輸送を行う構造に形成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の状態の平板型ヒートパイプが、前記モバイルの筐体内部に設置された場合、前記スタッドボルトおよびナットなどの連結手段を取り付けるための取り付け穴が、前記平板型ヒートパイプに必要である。前記筐体内部は、前記モバイルの可及的な小型化に伴って狭まっている。そのため、前記取り付け穴が、平板型ヒートパイプのコンテナ外周よりも内側部分に設けられた貫通孔あるいは中空のボス部として形成されている。
【００１０】
しかしながら、前記平板型ヒートパイプコンテナに貫通孔または中空のボス部が設けられると、コンテナ内部に封入されている作動流体が漏れ出さないように、前記コンテナ外周の他に、前記貫通孔または中空のボス部の周辺もシールして前記コンテナ内部を密閉しなくてはならない。そのため、前記シール部分が増加してしまうという不都合があった。そのため、前記平板型ヒートパイプの構造が複雑になってしまうという不都合があった。
【００１１】
また、前記貫通孔が、コンテナ外周から内側に形成されている。したがって、前記密閉ためのシール作業を行う際、作業し難くなっていた。その結果、前記平板型ヒートパイプの製造性が悪いものとなっていた。
【００１２】
また、モバイルコンピュータなどの電子機器の小型化により、電子部品等を取り付けるスペースも限られた狭い範囲となっている。そのため前記平板型ヒートパイプが、小型化だけではなく、熱輸送特性を損なわずに前記狭い範囲に適応して配置可能なことが強く望まれている。
【００１３】
この発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであり、製造性が良く、配置が容易な平板型ヒートパイプを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、平板状の密閉容器の内部に、蒸発潜熱として熱を輸送する凝縮性の作動流体が封入されている平板型ヒートパイプにおいて、互いに気密状態に接合されて前記密閉容器を形成する上板部および下板部を有し、その下板部に貫通孔が形成されているとともに、前記上板部の輪郭形状として、前記貫通孔の近傍で前記密閉容器の外線から前記密閉容器の内側に向けて後退して前記貫通孔の外周部に沿う形状の窪み形状を有し、前記上板部がその輪郭部で前記下板部に接合されていることを特徴とする平板型ヒートパイプである。
【００１５】
したがって、請求項１の発明によれば、平板型ヒートパイプの作動流体が封入されている平板状の密閉容器が、上板部および下板部から形成されている。前記下板部には、前記平板型ヒートパイプの取り付けのための貫通孔が形成されている。一方、前記上板部には、前記密閉容器の内側に向けて後退している窪み形状が形成されている。この窪み形状が、前記下板部に形成されている前記貫通孔の外周部に沿う形状とされている。したがって、前記密閉容器の形成の際、前記上板部の輪郭部が前記下板部に接合されると、前記輪郭部に連続したシール部分が形成されるとともに、前記貫通孔の外周部に沿うように前記輪郭部が接合されてシールされ、前記密閉容器の内部が気密状態とされる。そのため、前記上板部の輪郭部のみにシール部分が形成される。
【００１６】
また、請求項２の発明は、平板状の密閉容器の内部に、蒸発潜熱として熱を輸送する凝縮性の作動流体が封入された平板型ヒートパイプが使用されている電子素子の冷却装置において、互いに気密状態に接合されて前記密閉容器を形成する上板部および下板部を有し、その下板部に貫通孔が形成されているとともに、前記上板部の輪郭形状として、前記貫通孔の近傍で前記密閉容器の外線から前記密閉容器の内側に向けて後退して前記貫通孔の外周部に沿う形状の窪み形状を有し、前記上板部がその輪郭部で前記下板部に接合されている平板型ヒートパイプと発熱体とが対向して配置されているとともに、ボルト部材および前記ボルト部材の両端部に設けられたナットによって固定され、前記窪み形状に前記ボルト部材の一部が嵌め込まれていることを特徴とする電子素子の冷却装置である。
【００１７】
したがって、請求項２の発明によれば、電子素子の冷却装置に、作動流体が封入されている平板状の密閉容器が、上板部および下板部から形成されている平板型ヒートパイプが使用されている。前記平板型ヒートパイプの前記下板部には、貫通孔が形成されている。一方、前記上板部には、前記密閉容器の内側に向けて後退している窪み形状が形成されている。この窪み形状が、前記下板部に形成されている前記貫通孔の外周部に沿う形状とされている。したがって、前記密閉容器の形成の際、前記上板部の輪郭部が前記下板部に接合されると、前記輪郭部に連続したシール部分が形成されるとともに、前記貫通孔の外周部に沿うように前記輪郭部が接合されてシールされ、前記密閉容器の内部が気密状態とされる。この平板型ヒートパイプの前記貫通孔と、前記平板型ヒートパイプに対向するように配置された発熱体とに前記ボルト部材がナットで取り付けられ、連結されて前記冷却装置が形成されている。そのため、前記平板型ヒートパイプの前記窪み形状に前記ボルト部材の一部が嵌め込まれた状態とされて前記冷却装置が形成される。したがって、前記冷却装置全体がコンパクト化される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照して説明する。図１はこの発明に係る平板型ヒートパイプが使用された冷却装置を示した図である。この冷却装置１では、平板型ヒートパイプ２および基板３が対向するように配置されている。平板型ヒートパイプ２は、気密状態に密閉したコンテナ（中空密閉容器）６の内部に、空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で水などの凝縮性の流体を作動流体として封入し、さらに図示しないウイックを内部に設けて構成されている熱伝導装置である。この平板型ヒートパイプ２と基板３とが、この発明のボルト部材に相当するスタッドボルト４およびスタッドボルト４の両端部に取り付けられているナット５によって固定されている。このコンテナ６は、コンテナ上部６Ａとコンテナ下部６Ｂとの二つの部材から形成されている。コンテナ上部６Ａおよびコンテナ下部６Ｂには、シール部分６Ｄが設けられており、上下重なってコンテナ６を形成すると、内部が密閉されるようになっている。コンテナ上部６Ａは、コンテナ下部６Ｂよりも小さい形状とされている。そのため、シール部分６Ｄは、コンテナ上部６Ａの輪郭部６Ｃに沿うように形成されている。
【００１９】
また、このコンテナ下部６Ｂの底面には、スタッドボルト４の一方の端部を固定するための貫通孔６Ｅが複数箇所に設けられており、さらに図示しない筐体に固定するための貫通孔６Ｆが複数箇所に設けられている。なお、この発明の平板型ヒートパイプおよび冷却装置では、貫通孔６Ｆは適宜の個数および適宜の位置に設けることができる。
【００２０】
コンテナ６はＬ字形状に形成されている。その長手方向の一方の端部付近には、熱伝導率の高い銅などの材料で形成されている入熱部８が設けられており、基板３に一体化されている電子素子７が接触されている。したがって、電子素子７に生じた熱は、入熱部８から平板型ヒートパイプ２に熱伝達される。なお、この発明では、入熱部８の構成は適宜のものとされる。したがって、入熱部８が、銅以外の材料で形成されていてもよいし、入熱部８が省略されていて、電子素子７と平板型ヒートパイプ２の表面とが直接接触されていてもよい。
【００２１】
また、コンテナ６の他方の端部付近には、多数枚の薄板状に形成されているフィン９が設けられた放熱部１０が設けられている。このフィン９は、熱伝導率が大きくかつ加工性の良好なアルミニウム等の板材で形成されている。なお、このフィン９の材料および形状は、適宜のものとすることができる。放熱部１０に設置されているフィン９は、コンテナ６の外面にハンダ付けやロー付けなどの手段で直接固着されている。なお、この発明では、放熱部１０の構成は適宜のものとされる。したがって、この放熱部１０が平板型ヒートパイプ２の他の部分に配置されていてもよい。
【００２２】
コンテナ６の外周縁には、複数箇所に、この発明の窪み形状に相当する逃げ溝１１が設けられている。この逃げ溝１１は、コンテナ６の内側に向けて後退するように形成されている。各逃げ溝１１には、スタッドボルト４の一方の端部の周辺部分が嵌め込まれている。このスタッドボルト４の一方の端部は、各逃げ溝１１の下部に配置されている各貫通孔６Ｅを貫通しており、前記端部の先端部分にナット５が取り付けられている。
【００２３】
冷却装置１による冷却の様子を説明する。電子素子７が動作することにより生じた熱が、まずコンテナ６の入熱部８に伝達される。そして入熱部８の内部の水などの作動流体が、伝達された熱によって加熱されて蒸発し、その蒸気が放熱部１０の内側に流動する。流動で移動した熱は放熱部１０からフィン９に熱伝達され外部に放熱して凝縮する。すなわち電子素子７の熱が、作動流体の潜熱の形で放熱部１０に運ばれ、さらにフイン９から外部に放散させられ、こうして電子素子７が冷却される。
【００２４】
コンテナ２の内面には、図示しないウイックが配置されており、凝縮して液化した作動流体は前記ウイックに浸透する。その結果、前記ウイックに浸透した液相の作動流体は、入熱部８側で生じる毛細管圧力によって吸引される。
【００２５】
したがって、上記の冷却装置１では、平板型ヒートパイプ２の作動流体が封入されている平板状のコンテナ６が、コンテナ上部６Ａおよびコンテナ下部６Ｂから形成されている。コンテナ下部６Ｂには、平板型ヒートパイプ２の取り付けのための貫通孔が形成されている。一方、コンテナ上部６Ａには、コンテナ６の内側に向けて後退している逃げ溝１１が形成されている。この逃げ溝１１が、コンテナ下部６Ｂに形成されている貫通孔６Ｅの外周部に沿う形状とされている。したがって、コンテナ６の形成の際、コンテナ上部６Ａの輪郭部６Ｃがコンテナ下部６Ｂに接合されると、輪郭部６Ｃに連続したシール部分６Ｄが形成されるとともに、貫通孔６Ｅの外周部に沿うように輪郭部６Ｃが接合されてシールされ、コンテナ６の内部が気密状態とされる。そのため、コンテナ上部６Ａの輪郭部６Ｃのみにシール部分６Ｄが形成される。
【００２６】
また、この平板型ヒートパイプ２の貫通孔６Ｅと、平板型ヒートパイプ２に対向するように配置された電子素子７とにスタッドボルト４がナット５で取り付けられ、連結されて冷却装置１が形成されている。そのため、平板型ヒートパイプ２のコンテナ６にスタッドボルト４の一部が嵌め込まれた状態とされて冷却装置１が形成される。したがって、冷却装置１全体がコンパクト化される。
【００２７】
上述の具体例によると、平板型ヒートパイプ２と電子素子７とが、スタッドボルト４によって対向するように配置されて冷却装置１が形成されている。この平板型ヒートパイプ２のコンテナ６にスタッドボルト４の逃げ溝１１が形成されている。この逃げ溝１１は、コンテナ６の外周縁の内側に向けて後退しているので、コンテナ６の内側にスタッドボルト４のための貫通孔６Ｅを形成することを省略することができる。そのため、平板型ヒートパイプ２の構造を簡略化することができる。その結果、冷却装置１の構造を簡略化することができる。
【００２８】
また、コンテナ６の内側の前記貫通孔６Ｅの構成が省略されることに伴って、前記貫通孔の周辺のシール部分６Ｄが省略されるので、前記コンテナ６を容易に密閉することができる。その結果、平板型ヒートパイプ２の製造性を向上することができる。
【００２９】
また、固定手段が、スタッドボルト４およびナット５による固定手段とされており、逃げ溝１１にスタッドボルト４の一部が嵌め込まれているので、冷却装置１全体をコンパクト化することができる。その結果、冷却装置１の筐体内部における配置の自由度を向上することができる。
【００３０】
また、コンテナ６の構造が簡略化することによって、コンテナ６の内部を容易に密閉することができる。その結果、コンテナ６の内部に封入されている作動流体が、コンテナ６の外部に漏れ出すことを容易に防止することができる。そのため、平板型ヒートパイプ２の熱輸送効率を向上することができる。
【００３１】
なお、上述の例では、スタッドボルト４がボルト部材の一例とされたが、この発明のボルト部材は、このスタッドボルトに限定されない。要は、柱状であり、両端部が固定されることで、平板型ヒートパイプと発熱体とが対向するように配置できればよい。したがって、この発明のボルト部材には、適宜の部材を使用することができる。また、ボルト部材の両端部の固定においても、適宜の部材あるいは方法を使用することができる。
【００３２】
また、上述の例では、平板型ヒートパイプ２がＬ字形状とされたが、この平板型ヒートパイプの形状は上記の形状に限定されず、適宜の形状とすることができる。
【００３３】
また、平板型ヒートパイプ２に設けられた逃げ溝１１の形状は、適宜の形状とすることができる。要は、コンテナ６の外周縁の内側に向けて後退していればよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、平板型ヒートパイプの作動流体が封入されている平板状の密閉容器が、前記密閉容器の内側に向けて後退している窪み形状が形成されている上板部と貫通孔が形成されている下板部とから形成されている。前記窪み形状が、前記貫通孔の外周部に沿う形状とされているので、前記密閉容器の形成の際、前記上板部の輪郭部が前記下板部に接合されると、前記輪郭部に連続したシール部分が形成されるとともに、前記貫通孔の外周部に沿うように前記輪郭部が接合されてシールされ、前記密閉容器の内部が気密状態とされる。そのため、前記上板部の輪郭部のみにシール部分を形成することができる。その結果、平板型ヒートパイプの構造を簡略化することができる。また、前記密閉容器の密閉を容易に行うことができる。その結果、平板型ヒートパイプの製造性を向上することができる。
【００３５】
また、請求項２の発明によれば、電子素子の冷却装置に、作動流体が封入されている平板状の密閉容器が上板部および下板部から形成されている平板型ヒートパイプが使用されている。前記平板型ヒートパイプの前記下板部には、貫通孔が形成され、前記上板部には、前記密閉容器の内側に向けて後退し、前記下板部に形成されている前記貫通孔の外周部に沿う形状とされている窪み形状が形成されている。この平板型ヒートパイプの前記貫通孔と、前記平板型ヒートパイプに対向するように配置された発熱体とに、前記ボルト部材がナットで取り付けられ、連結されて前記冷却装置が形成されている。この平板型ヒートパイプの窪み形状に前記ボルト部材の一部が嵌め込まれているので、前記冷却装置全体をコンパクト化することができる。その結果、筐体内部における前記冷却装置の配置の自由度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る平板型ヒートパイプが使用された冷却装置の一例を示す側面図である。
【図２】この発明に係る平板型ヒートパイプの一例を示す平面図である。
【図３】図２の平板型ヒートパイプコンテナの上板部を示す平面図である。
【図４】図２の平板型ヒートパイプコンテナの下板部を示す平面図である。
【符号の説明】
１…冷却装置、　２…平板型ヒートパイプ、　４…スタッドボルト、　５…ナット、　６…コンテナ、　６Ａ…コンテナ上部、　６Ｂ…コンテナ下部、　６Ｃ…輪郭部、　６Ｅ…貫通孔、　７…電子素子、　１１…逃げ溝。
【図１】
2004037001.tif 000003
【図２】
2004037001.tif 000004
【図３】
2004037001.tif 000005
【図４】
2004037001.tif 000006