(57)【要約】【課題】異なる毛細管構造からなる複合毛細管構造を有するヒートパイプを提供する。【解決手段】管体１１、第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３を含む。管体１１は、チャンバー１１５、およびチャンバー１１５底部に設けられた底壁１１２を有する。チャンバー１１５は内部に蒸発部１０１、空洞１０２および凝縮部１０３を順番に有する。第１の毛細管構造１２は、複数の繊維交差してなる網構造で、管体１１の蒸発部１０１の底壁１１２上に付着している。第２の毛細管構造１３は、複数の繊維を編んで織り上げた組み紐で、管体１１の軸方向に分布し、蒸発部１０１から空洞１０２を通過して凝縮部１０３まで延伸している。第１の毛細管構造および第２の毛細管構造の組み合わせにより、高温の熱源に耐え、好適な放熱効果を実現し、超薄型の各種電子装置および携帯型装置に用いることができる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー、および前記チャンバー底部に設けられた底壁を有し、前記チャンバーは内部に蒸発部、空洞および凝縮部を順番に有する管体と、
複数の繊維交差してなる網構造で、前記管体の前記蒸発部の前記底壁上に付着している第１の毛細管構造と、
複数の繊維を編んで織り上げた組み紐で、前記管体の軸方向に分布し、前記蒸発部から前記空洞を通過して前記凝縮部まで延伸した第２の毛細管構造と、を含むことを特徴とする複合毛細管構造を有するヒートパイプ。
【請求項２】
前記蒸発部の前記第２の毛細管構造は、第１の毛細管構造上に重ねられて配置されることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記第１の毛細管構造および前記第２の毛細管構造の繊維は、金属材料、非金属材料のガラス、または炭素繊維材料からなることを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記第１の毛細管構造および前記第２の毛細管構造は、同じ材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよいことを特徴とする請求項３に記載のヒートパイプ。
【請求項５】
前記第１の毛細管構造は、密度が第２の毛細管構造より大きかったり、または小さかったりすることを特徴とする請求項３または４に記載のヒートパイプ。
【請求項６】
前記蒸発部は、前記底壁の側に前記内表面を有し、前記底壁の反対側に外表面をさらに有し、外表面は発熱デバイスに移動可能な状態で接触することを特徴とする請求項１または４に記載のヒートパイプ。
【請求項７】
前記第２の毛細管構造は、前記チャンバーの中央部に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のヒートパイプ。
【請求項８】
前記第２の毛細管構造は、前記チャンバー内の片側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のヒートパイプ。
【請求項９】
前記チャンバー内のもう一方の片側に、もう一つの第２の毛細管構造がさらに配置されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートパイプ。
【請求項１０】
前記第１の毛細管構造は、前記蒸発部の前記内表面を覆うように付着していることを特徴とする請求項６に記載のヒートパイプ。
【請求項１１】
前記第１の毛細管構造は、前記管体の二つの側壁にそれぞれ隣接する左側および右側を有し、前記左側および前記右側は第１の幅を画定していることを特徴とする請求項１０に記載のヒートパイプ。
【請求項１２】
前記第２の毛細管構造は、左側および右側を有し、前記左側および前記右側は前記第１の毛細管構造の第１の幅より小さい第２の幅を画定していることを特徴とする請求項１１に記載のヒートパイプ。
【請求項１３】
前記蒸発部の前記頂壁および前記二つの側壁の前記チャンバーに対する面は、何の構造も設けられないことを特徴とする請求項２に記載のヒートパイプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、毛細管構造を有するヒートパイプに関し、特に、異なる毛細管構造からなる複合毛細管構造を有するヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピューター、電子装置などの電気製品の著しい小型化および高性能化にともない、内部に用いられる熱伝導デバイスおよび放熱デバイスもまた小型化および薄型化というニーズを満足させることが求められている。
【０００３】
ヒートパイプは、伝熱効率が良好な熱伝導デバイスで、銅やアルミニウムなどの金属のおよそ数倍から数十倍の伝熱効率を有し、各種の発熱をともなう電子機器において冷却デバイスとして用いられている。
【０００４】
従来のヒートパイプには多くの製造方法があるが、例えば、中空管体内に充填された金属粉末を焼結して中空管体の内壁に毛細管構造層を形成した後、管体内を真空にして作動液を充填し、最後に密封する方法がある。また、中空管体内に配置された金網が広がり、中空管体の内壁に貼り付き、毛細管構造層を形成した後、管体内を真空にして作動液を充填し、最後に密封する方法もある。ただし、最近は小型化および薄型化が求められる傾向があるため、平板型ヒートパイプを製造する必要がある。
【０００５】
平板型ヒートパイプは、薄型化という目的を実現させたものの、新たな課題を露呈してしまった。従来の平板型ヒートパイプは、管体内壁表面に金属粉末を焼結して内壁表面を完全に覆っていたが、管体に圧力が掛かるとその部分の両側の毛細管構造（焼結された金属粉末またウイック）がダメージを受けやすくなった。そのため、内壁が剥がれ、伝熱効率が大幅に低下したり、場合によっては伝熱効率を失ってしまうこともあった。また、ヒートパイプは、熱源の伝導を実現したものの、スマートホン、タブレットＰＣ、超薄型ノートＰＣに用いるには平板型ヒートパイプの薄型化が必要であったが、内壁表面を完全に覆った毛細管構造のヒートパイプでは管体自体の厚さに毛細管構造の厚さを加えるとさらなる薄型化を効果的に実現することができず、本来の目的であったスマートホン、タブレットＰＣ、超薄型ノートＰＣに用いることができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−８８０６２号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
本考案の第１の目的は、管体の軸方向に沿って設けられた毛細管構造が作動液を軸方向に伝達し、管体の一方の端部の底部に配置された大きな面積を有するもう一つの毛細管構造が作動液を径方向に伝達する複合毛細管構造を有するヒートパイプを提供することにある。
本考案の第２の目的は、蒸発部の受熱面の一方に配置された第１の毛細管構造に、蒸発部から空洞を通過して凝縮部まで延伸している第２の毛細管構造を重ねるように配置することにより、凝縮部の作動液が第２の毛細管構造に沿って軸方向に蒸発部まで回流し、第１の毛細管構造に沿って蒸発部の片側に向かって径方向に拡散する複合毛細管構造を有する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】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本考案は、複合毛細管構造を有するヒートパイプを提供する。本考案の複合毛細管構造を有するヒートパイプは、管体、第１の毛細管構造および第２の毛細管構造を含む。管体は、チャンバー、およびチャンバー底部に設けられた底壁を有する。チャンバーは内部に蒸発部、空洞および凝縮部を順番に有する。第１の毛細管構造は、複数の繊維交差してなる網構造で、管体の蒸発部の底壁上に付着している。第２の毛細管構造は、複数の繊維を編んで織り上げた組み紐で、管体の軸方向に分布し、蒸発部から空洞を通過して凝縮部まで延伸している。第１の毛細管構造および第２の毛細管構造の組み合わせにより、高温の熱源に耐え、好適な放熱効果を実現し、超薄型の各種電子装置および携帯型装置に用いることができる。
【考案の効果】
【０００９】
本考案の複合毛細管構造を有するヒートパイプは、毛細管構造の組み合わせにより、超薄型というニーズに応えるべく、高温の熱源に耐え、好適な放熱効果を実現することができる。そのため、例えば、携帯電話、タブレットＰＣ，ＰＤＡ，デジタルディスプレイ、超薄型ノートＰＣなど様々な電子装置および携帯型装置に用いても、困難な放熱問題を効果的に解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本考案の第１の実施形態によるヒートパイプを示す図である。
【図２】本考案のヒートパイプの蒸発部のＡ−Ａ’面を示す断面図である。
【図３】第１の毛細管構造および第２の毛細管構造を示す図である。
【図４】本考案のヒートパイプの凝縮部のＢ−Ｂ’面を示す断面図である。
【図５】本考案の第２の実施形態によるヒートパイプの第２の毛細管構造の管体内のチャンバー内の位置を示す断面図である。
【図６】本考案の第３の実施形態によるヒートパイプの第２の毛細管構造の管体内のチャンバー内の位置を示す断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１を参照する。図１は、本考案の第１の実施形態によるヒートパイプを示す図である。図１に示すように、本考案のヒートパイプ１０は、蒸発部１０１、空洞１０２および凝縮部１０３を有する管体１１を含む。蒸発部１０１および凝縮部１０３は、それぞれ管体１１の両端に位置している。空洞１０２は、管体１１の中間部に位置し、蒸発部１０１および凝縮部１０３に連通している。本考案のヒートパイプ１０は、縦長であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じてＬ字型またはＵ字型でもよい。
【００１３】
図１〜３を参照する。図２は、本考案のヒートパイプの蒸発部のＡ−Ａ’面を示す断面図である。図３は、第１の毛細管構造および第２の毛細管構造を示す図である。図１〜３に示すように、管体１１は、頂壁１１１、底壁１１２、および二つの側壁１１３、１１４を有する。頂壁１１１は、間隔をおいて底壁１１２に相対している。二つの側壁１１３、１１４は、頂壁１１１および底壁１１２の外側の間に位置している。頂壁１１１、底壁１１２、および二つの側壁１１３、１１４は、チャンバー１１５を囲むように形成している。チャンバー１１５は、例えば、水、無機化合物、アルコール、ケトン、液体金属、冷媒、有機化合物またはそれらの混合物である作動液（図示せず）が内部に充填されている。蒸発部１０１は、底壁１１２の１１４に対する側に内表面１０１１を有する。また、蒸発部１０１は、内表面１０１１と反対側で底壁１１２の外側に外表面１０１２をさらに有する。外表面１０１２は、例えば、ＣＰＵなどの発熱デバイスに移動可能な状態で接触することができる。発熱デバイスが発生した熱量は、底壁１１２を介して蒸発部１０１のチャンバー１１５内に伝導する。
【００１４】
１５内に第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３が配置されている。１５内の作動液は、蒸発部１０１で熱を加えられて気体となり、空洞１０２を介して凝縮部１０３に移動し、冷却されて液体となる。その後、第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３の毛管力により蒸発部１０１まで回流し、蒸発部１０１と凝縮部１０３との間で循環する液気二相流により熱伝導が行われる。
【００１５】
極限の薄型ヒートパイプを製造するには、第１の毛細管構造１２を管体１１の蒸発部１０１の底壁１１２にのみ付着させる必要がある。つまり、第１の毛細管構造１２を蒸発部１０１の内表面１０１１上を覆うように付着させるのである。これにより、蒸発部１０１の頂壁１１１および二つの側壁１１３、１１４のチャンバー１１５に対する面は、何の構造も設けられない。第１の毛細管構造１２は、管体１１の二つの側壁１１３、１１４にそれぞれ隣接する左側１２１および右側１２２を有する。左側１２１および右側１２２は、第１の幅ｂ１を画定している。第１の毛細管構造１２は、複数の繊維交差してなる網構造で、本考案の第１の毛細管構造１２は、縦横に交差するメッシュ構造で、好適な縦方向の毛管力を有する。
【００１６】
第２の毛細管構造１３は、管体１１の軸方向（縦長方向）に沿って設けられている。つまり、第２の毛細管構造１３は、蒸発部１０１から空洞１０２を通過して凝縮部１０３まで延伸している。蒸発部１０１の第２の毛細管構造１３は、第１の毛細管構造１２上に重ねるように配置することができる。第１の毛細管構造１２と第２の毛細管構造１３とが重なる部分は、きつく接続させて毛細管伝達路が連続したまま中断しないように確保する。第２の毛細管構造１３は、左側１３１および右側１３２を有する。左側１３１および右側１３２は、第１の毛細管構造１２の第１の幅ｂ１より小さい第２の幅ｂ２を画定している。本実施形態では、第２の毛細管構造１３は、チャンバー１１５の中央部に配置されている。そのため、チャンバー１１５内の空間は、第２の毛細管構造１３の上部と頂壁１１１との間、第２の毛細管構造１３の左側１３１、右側１３２と管体１１の二つの側壁１１３、１１４との間であり、作動液が流動する流道を構成している。また、第２の毛細管構造１３は、複数の繊維を編んで織り上げた組み紐（braid）で、構造上強固な毛細管構造を形成し、軸方向に好適な毛細力を有する。
【００１７】
特に、第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３の繊維は、金属材料、非金属材料のガラス、または炭素繊維からなる。好適な実施形態において、第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３は、同じ材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよい。また、第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３の繊維の直径は、同じでも、異なっていてもよい。
【００１８】
第１の毛細管構造１２および第２の毛細管構造１３の繊維の密度は、必要により調整して第１の毛細管構造１２の密度を第２の毛細管構造１３の密度と同じにしたり、大きくしたり、小さくしたりすることができる。第１の毛細管構造１２の密度が第２の毛細管構造１３の密度より大きかったり、または小さかったりした場合、チャンバー１１５内の作動液に対して異なる毛細管伝達力を発生させる。第１の毛細管構造１２の密度が第２の毛細管構造１３の密度と同じ場合、両者の毛細管伝達力は同じである。
【００１９】
図１および図４を参照する。図４は、本考案のヒートパイプの凝縮部のＢ−Ｂ’面を示す断面図である。図１および図４に示すように、管体１１の空洞１０２を通過して凝縮部１０３に延伸した第２の毛細管構造１３は、底壁１１２のチャンバー１１５に対する面である第２の毛細管構造１３と底壁１１２との間に設けられている。
【００２０】
蒸発部１０１にあるが作動液が、熱を受けて蒸発し気体になると、熱量を凝縮部１０３に伝え、冷却後、軸方向に配置されたにより迅速に蒸発部１０１に回流し、第１の毛細管構造１２により蒸発部１０１の内表面１０１１全体に径方向に拡散する。
【００２１】
図５および図６を参照する。図５は、本考案の第２の実施形態によるヒートパイプの第２の毛細管構造の管体内のチャンバー内の位置を示す断面図である。図６は、本考案の第３の実施形態によるヒートパイプの第２の毛細管構造の管体内のチャンバー内の位置を示す断面図である。図５に示すように、第２の毛細管構造１３は、チャンバー１１５の片側に配置してもよい。本実施形態では、チャンバー１１５の右側で管体１１の側壁１１３に近くに配置されている。また、図６に示すように、二つの第２の毛細管構造１３ａ、第２の毛細管構造１３ｂが、チャンバー１１５の両側に配置されている。本実施形態では、１１５の左右両側で、管体１１の二つの側壁１１３、１１４の近くにそれぞれ配置されている。
【００２２】
本考案のヒートパイプは、上記の構造の組み合わせにより、超薄型のニーズのもと、ヒートパイプに高温の熱源に耐え、効率の高い放熱効果を実現することができる。そのため、例えば、携帯電話、タブレットＰＣ，ＰＤＡ，デジタルディスプレイ、超薄型ノートＰＣなど様々な電子装置および携帯型装置に用いても、放熱問題を効果的に解決することができる。
【００２３】
本考案では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本考案を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の保護の範囲は、実用新案請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ヒートパイプ
１１  管体
１２  第１の毛細管構造
１３  第２の毛細管構造
１３ａ  第２の毛細管構造
１３ｂ  第２の毛細管構造
１０１  蒸発部
１０２  空洞
１０３  凝縮部
１１１  頂壁
１１２  底壁
１１３  側壁
１１４  側壁
１１５  チャンバー
１２１  左側
１２２  右側
１３１  左側
１３２  右側
１０１１  内表面
１０１２  外表面
ｂ１  第１の幅
ｂ２  第２の幅
【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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