(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性の良好な金属からなる平板型密閉容器と、
該平板型密閉容器の内面に設けられたウィック材と、
前記平板型密閉容器の厚さ方向で対向する平板部同士の間に設けられた支柱と、
前記平板型密閉容器の内部に封入された凝縮性のある作動流体と
を備えた平板型ヒートパイプにおいて、
前記ウィック材は、前記平板型密閉容器と同材質の微粒子を焼結して形成された多孔質シートであり、前記平板型密閉容器を形成する底壁部の前記支柱が設けられていない箇所の全面に設けられ、
前記支柱は、前記平板型密閉容器と同材質の微粒子を焼結して形成された多孔質材であり、両端面が平坦に形成され、該両端面が前記平板型密閉容器の厚さ方向で対向する平板部に連結されて設けられ、
前記平板型密閉容器を形成する該平板型密閉容器と同材質の上蓋体は、その内面側には前記多孔質シートが設けられていない薄板状に形成されている
ことを特徴とする平板型ヒートパイプ。
【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ヒートパイプに関し、特に平板型密閉容器の内部に設けられている支柱が多孔質材からなる平板型ヒートパイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
その反面、平板型ヒートパイプは、密閉空間部に凝縮性の流体のみを封入した構成であるから、外部から入熱のない非動作状態あるいは冷却状態では、作動流体が凝縮するために、密閉空間部の内部が高真空状態になる。また反対に外部から多量に入熱があると、作動流体が蒸発してその容積を増大させるから、密閉空間部の内部圧力が高くなる。そのため、平板型ヒートパイプにあっては、上面や下面の面積の広い部分の剛性が低いために、非動作時や製造時にこの上面部分や下面部分が窪む変形が生じたり、あるいは反対に動作時に上面部分や下面部分が膨らむなどの変形が生じることがある。
【０００４】
このような不都合を解消するために、特開平１１−２８７５７８号公報に記載された発明では、上端部が開口した薄い容器の内部に、複数の柱状部を一体に立設するとともに、ウイックとして機能する多孔質膜が、その容器の内部に溶射により形成され、さらにその容器の開口部を密閉した後、内部の空気などの気体を真空脱気するとともに、水などの凝縮性の流体を作動流体として封入した平板状のヒートパイプを提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された平板状のヒートパイプでは、面積の広い底面部分と上面部分とを、複数の柱状部が連結した構造となるので、内圧が低下することによる底面部分あるいは上面部分の窪み変形や、動作時に内圧が高くなることによる底面部分あるいは上面部分の膨らみ変形を防止することができる。しかしながら、上記の平板状のヒートパイプでは、内部に複数の柱状部を有する薄い容器の内面に、ウイックとして機能する多孔質膜を溶射することによって形成する構成であるから、製造作業工程が複雑になるのみならず、材料歩留まりの悪い作業が余儀なくされ、結局、平板状ヒートパイプの生産性が悪く、製造コストが高くならざるを得ない。それに加え、溶射することにより柱状部の外周表面および容器の内面に確実かつ均一に多孔質層を形成することが困難であり、その結果、作動流体の還流性能が悪くなるという不都合があった。
【０００６】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、作動流体の還流性能がよく、かつ生産性が高く、そのために低コスト化することのできる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。
【０００７】
【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、この発明は、作動流体を封入するコンテナ（密閉容器）が、所定の形状の多孔質シートからなるウィックと、上下平板材を連結する多孔質材から形成された支柱とを備えていることを特徴とするものである。具体的には、請求項１の発明は、熱伝導性の良好な金属からなる平板型密閉容器と、該平板型密閉容器の内面に設けられたウィック材と、前記平板型密閉容器の厚さ方向で対向する平板部同士の間に設けられた支柱と、前記平板型密閉容器の内部に封入された凝縮性のある作動流体とを備えた平板型ヒートパイプにおいて、前記ウィック材は、前記平板型密閉容器と同材質の微粒子を焼結して形成された多孔質シートであり、前記平板型密閉容器を形成する底壁部の前記支柱が設けられていない箇所の全面に設けられ、前記支柱は、前記平板型密閉容器と同材質の微粒子を焼結して形成された多孔質材であり、両端面が平坦に形成され、該両端面が前記平板型密閉容器の厚さ方向で対向する平板部に連結されて設けられ、前記平板型密閉容器を形成する該平板型密閉容器と同材質の上蓋体は、その内面側には前記多孔質シートが設けられていない薄板状に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
したがって、請求項１の発明では、平板型の容器の内面に所定の形状に形成されている多孔質シートがウィックとして機能するとともに、上下平板部材を連結する支柱も、多孔質材から形成されることによりウィックとして機能する。このように、請求項１の発明では、作動流体を還流させる機能が、多孔質シートだけでなく、支柱においても生じるので、作動流体の還流性能が向上する。また、このような差動流体の還流性能を生じさせる部材を、シートあるいは軸部材として予め用意し、これを平板型容器に組み付ければよいので、平板型ヒートパイプの製造作業性が向上し、ひいては安価な平板型ヒートパイプを多量生産することが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照してこの発明の平板型ヒートパイプの一具体例を説明する。先ず、容器（コンテナ）１の構造について説明すると、図１において、上蓋体２は、銅などの熱伝導性の良好な金属からなる薄板であって、図に示す例では、長方形状に形成されている。また、この上蓋体２と同じ材質の本体部３が設けられている。
【００１０】
この本体部３は、上蓋体２の形状を合わせた矩形状の平板体からなる底壁部４と、その底壁部４の四つの辺（縁部）からそれぞれ立ち上がる平板状の側壁部５とによって構成されている凹断面形状の部材である。各側壁部５は、高さが一定となっていて、底壁部４の長さおよび幅のいずれよりも小さく設定されている。すなわち、本体部３は、その深さ以上の開口幅を有している。
【００１１】
また、底壁部４の内面に多孔質シート６が取り付けられている。この多孔質シート６は、本体部３の内部の構造に合わせた形状に形成されており、すなわち、全体としては本体部の底部の内面積と同じ大きさを有する長方形状を成し、また、支柱７の輪郭に合わせて切除した形状の貫通孔８が形成されている。
【００１２】
支柱７は、一例として円柱状に伸びたコラム状の構造であり、本体部３の内部の深さ（すなわち、上蓋体２と底壁部４との間の高さ）と同じに設定されている。また、支柱７の両方の先端面９は、平坦面に形成されている。
【００１３】
多孔質シート６と支柱７とが金属あるいはセラミックスなどの微粒子を焼結して構成されている。多孔質シート６は、毛細管圧力を生じさせて後述する作動流体を流動させるウィックとして機能する多孔質層を形成するためのものであって、支柱７は、作動流体の還流性能が向上するとともに、容器１の非動作時あるいは動作時における容器の変形を防止するためのものである。
【００１４】
この発明に係る平板型ヒートパイプの容器１は、上記の各部材を固着して一体化することにより構成される。すなわち、本体部３の底壁部４の内面に多孔質シート６を載せ、また多孔質シート６の貫通孔８に支柱７を挿入して固着する。これは、例えば、本体部３が銅製であり、また多孔質シート６と支柱７とが銅微粒子を焼結して構成されている場合には、多孔質シート６を底壁部４の内面に載せ、また支柱７を多孔質シート６に形成されている貫通孔８に挿入した状態で所定温度まで加熱することにより、三者を焼結により固着して一体化することができる。
【００１５】
ついで、本体部３における開口部に上蓋体２を載せる。支柱７の高さが本体部３の内部の深さ（すなわち、上蓋体２と底壁部４との間の高さ）と同じに設定され、また支柱７の先端面９が平坦面であるので、支柱７の先端面９が上蓋体２の内面に密着する。そして、これら上蓋体２と本体部３と支柱７とを、溶接やロウ付け、接着剤などの適宜の手段で接合する。
【００１６】
こうして構成した容器１の縦断側面図と一部切り欠いた平面図とを図２および図３に示してある。そして、図３に示すように、容器１の側面を構成している側壁部５の所定箇所の内部に連通する細径管（ノズル）１０が取り付けられている。このノズル１０が容器１の内部をヒートパイプ化するために利用されている。具体的には、ノズル１０を介して容器１の内部から空気などの非凝縮性ガスが排気され、かつ水などの凝縮性の作動流体が封入される。その後、ノズル１０が閉じられる。このような非凝縮性ガスの排気およびその後の作動流体に封入のための方法としては、例えば、加熱追出法、真空ポンプ法、ガス液化法などの従来知られた方法を採用することができる。こうして、平板型ヒートパイプ１１が完成される。したがって、この平板型ヒートパイプ１１の内面の一部が、容器１の内部の大きさに合わせた多孔質シート６によって被覆されているとともに、非動作時および動作時における上蓋体２と底壁部４との接近し合う方向への変形を阻止する支柱７が取り付けられている。
【００１７】
上述したこの発明に係る平板型ヒートパイプ１１では、底壁部４の内面に取り付けた多孔質シート６がウイックとして機能し、液相の作動流体を保持する。したがって、例えば、底壁部４の外部を加熱部としてそこにＣＰＵ（図示せず）などの発熱体を取り付け、かつ上蓋体２を放熱部とすれば、作動流体がその発熱体の熱によって加熱されて蒸発し、その蒸気が放熱部としての上蓋体２の内側に流動し、かつ外部に放熱して凝縮する。すなわち、作動流体が主にその潜熱として熱を輸送する。また、凝縮して液化した作動流体は、その一部分が底壁部４の内面に向かって滴下し、他の部分が支柱７を介して発熱部とする底壁部４側に還流する。これと同時に、ウイックによる毛細管作用により、作動流体がその底壁部４の全面に分散させられる。
【００１８】
このように、この発明に係る上述の平板型ヒートパイプによれば、動作中に作動流体の蒸気は、放熱部（本例では上蓋体）で冷却され、その自重で発熱部（本例では底壁部）に滴下すると同時に、多孔質材からなる支柱を介して還流することもできるので、作動流体の還流性能が向上する。また、その製造段階で溶射工程の必要がないので、生産性が向上する。
【００１９】
なお、上記の具体例では、長方形状の平板型ヒートパイプの例を示したが、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、正方形状などの適宜の形状の平板型ヒートパイプにも適用することができる。また、この発明では、多孔質シートを固着することにより多孔質層を形成することに加えて、細溝などのウイックとして機能する構造を容器の内面の一部に形成しておくこととしてもよい。また、多孔質シートや多孔質層あるいはウイックは、いずれかの容器の内面に設けられた構成であってもよい。さらに、支柱の形状が円柱形状に限定されることなく、楕円形状などのウィックとして機能するとともに、容器の支えとなる多孔質材からなるものであればよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、平板型の容器の内面に取り付けられている所定の形状の多孔質シートがウィックとして機能するとともに、上下平板部材を連結する支柱が、多孔質材から形成されることによりウィックとして機能し、このように、この発明では、作動流体を還流させる作用が、多孔質シートだけでなく、多孔質材からなる支柱においても生じるので、作動流体の還流性能が向上する。そしてまた、多孔質シートと多孔質支柱とを採用していることにより、これらの部材を予め用意しておき、これを容器の組み付けることにより平板型のヒートパイプ用容器を製造できるので、平板型ヒートパイプの製造作業性が向上し、ひいては安価な平板型ヒートパイプを多量生産することが可能となる。
【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の一例における容器を分解して示す斜視図である。
【図２】  この発明に係る平板型ヒートパイプの一例を示す縦断側面図である。
【図３】  この発明に係る平板型ヒートパイプの一部を破断して示す平面図である。
【符号の説明】
１…容器、  ２…上蓋体、  ３…本体部、  ４…底壁部、  ６…多孔質シート、  ７…支柱。
【図１】
0004516676.tif 000002
【図２】
0004516676.tif 000003
【図３】
0004516676.tif 000004