(57)【要約】【課題】ウイックシートとウイックコラムとの接触面積を増やし、また、接合部に凹凸を持たせることにより接合強度を向上させる。【解決手段】平板型ヒートパイプ１内に設けられているウイックシートとウイックコラムとの接合について、ウイックシートの上にウイックコラムを接合させることにより接合面積を確保している。また、ウイックシートとウイックコラムとの接合面に凹凸を持たせている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔構造の第１のウイック材とこの第１のウイック材に焼結された多孔構造の第２のウイック材とを備えた平板型ヒートパイプにおいて、
前記各ウイック材は、各ウイック材を相互に接近かつ接触させる方向の押圧力を受けかつ焼結により接合させる当接面と、前記押圧力の作用する方向に対して垂直な方向での前記各ウイック材の相互の位置を決める係合部とを備えていることを特徴とする平板型ヒートパイプ。
【請求項２】
前記係合部は、一方のウイックに形成された凹部と、該凹部に嵌合しかつ他方のウイック材に形成された凸部とからなることを特徴とする請求項１に記載の平板型ヒートパイプ。
【請求項３】
前記各ウイック材の一方はシート状に形成され、かつ他方のウイック材は該シート状のウイック材の表面に立設される柱状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の平板型ヒートパイプ。
【請求項４】
多孔構造の第１のウイック材とこの第１のウイック材に焼結された多孔構造の第２のウイック材とを備えた平板型ヒートパイプの製造方法において、
前記各ウイック材を相互に接近かつ接触させる方向に押圧して、それぞれのウイック材の対向する部分に形成された当接面を当接させるとともに、前記対向面にそれぞれ形成された係合部同士を係合させ、かつこれら相互に接触させられた第１のウイック材と第２のウイック材とを焼結して接合させることを特徴とする平板型ヒートパイプの製造方法。
【請求項５】
前記各ウイック材の少なくとも一方を圧粉体の状態で他方と焼結させることを特徴とする請求項４に記載の平板型ヒートパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、凝縮性の流体である作動流体の潜熱として熱を輸送する平板型ヒートパイプに関し、特に液相の作動流体をその蒸発の生じる箇所に還流させるためのいわゆるポンプ力を多孔質体での毛細管圧力によって生じさせるように構成した平板型ヒートパイプおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、作動流体の潜熱の形で熱の輸送を行う平板型ヒートパイプが広く知られている。この種の平板型ヒートパイプは密閉容器（コンテナ）の内部から脱気した後、水などの凝縮性の流体を封入し、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、その蒸気が低温・低圧の凝縮部に流動した後、放熱して凝縮することにより、作業流体の潜熱として熱を輸送するように構成した熱伝導素子である。したがって、平板型ヒートパイプは、作動流体の潜熱として熱を輸送するために、熱伝導性がもっとも高いとされている銅による熱輸送量の数十倍ないし百数十倍の輸送能力を備えている。
【０００３】
この種の平板型ヒートパイプでは、蒸発して気相となった作動流体が低温・低圧側の凝縮部に流動することにより熱を輸送するが、その熱の輸送の後、凝縮した液相の作動流体をウイックによる毛細管圧力によって、蒸発部（入熱部）に還流される。
【０００４】
そのウイックは、要は、毛細管圧力を生じさせるためのものであるから、作動流体とのいわゆる濡れ性が良好であり、かつ液相作動流体の液面に形成されるメニスカスでの実効毛細管半径が可及的に小さくなるものであることが好ましい。そこで従来一般には、多孔質焼結体や極細線束などがウイックとして採用されている。これら従来のウイックのうち、多孔質焼結体における空孔の開口面積が他のウイックにおける開口面積よりも小さいので、発生させ得る毛細管圧力すなわち液相作動流体に対するポンプ力が大きく、またシート状に形成できるので、平板型などの平板型ヒートパイプに容易に採用でき、これらの点で好ましいウイック材である。
【０００５】
このようにウイック材の改良などによって平板型ヒートパイプ３１の熱輸送が向上している。その一例を図８に示してあり、多孔質焼結体からなる孔あき焼結ウイックシート３２と焼結ウイックコラム３３とを平板型ヒートパイプのコンテナ３４内に設けて、孔あき焼結ウイックシート３２の孔３５に焼結ウイックコラム３３を嵌め込むことによりこれらのウイックにおける細孔同士を連通させ、その結果、作動流体の還流性が向上することが、特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４ー９５６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の平板型ヒートパイプ３１におけるウイックコラム３３は、コンテナ３４の厚さ方向で対向する二面の間に介装されて、コンテナ３４の圧縮変形を防止するためのものであるが、凝縮した作動流体を還流させるための流路を形成するように、多孔質体によって構成し、ウイックの一部をしている。しかしながら、上述した構成では、ウイックコラム３３を孔あき焼結ウイックシートの孔３５に嵌合させた状態でそのウイックコラム３３をコンテナ３４の内面にロー付けなどの手段で接合しているから、ウイックコラム３３と孔あき焼結ウイックシート３２との間に間隙が生じやすく、両者の接合強度が必ずしも十分に高くならない可能性があった。また、ウイックコラム３３と孔あき焼結ウイックシート３２との細孔同士が十分に連通しない可能性があった。
【０００８】
このような不都合を解消するために、例えば図９に示すように、焼結ウイックシート３２の上にウイックコラム３３を配置し、その状態で両者を焼結によって接合することが考えられる。しかしながら、このような構造では、焼結ウイックシート３２とウイックコラム３３とを焼結する過程で、ウイックコラム３３の位置にズレが生じ、設計どおりの平板型ヒートパイプを得られない可能性がある。
【０００９】
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、各ウイック材の接合強度を向上させると同時に相対位置のずれを防止することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、多孔構造の第１のウイック材とこの第１のウイック材に焼結された多孔構造の第２のウイック材とを備えた平板型ヒートパイプにおいて、前記各ウイック材は、各ウイック材を相互に接近かつ接触させる方向の押圧力を受けかつ焼結により接合させる当接面と、前記押圧力の作用する方向に対して垂直な方向での前記各ウイック材の相互の位置を決める係合部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記係合部は、一方のウイックに形成された凹部と、該凹部に嵌合しかつ他方のウイック材に形成された凸部とからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記各ウイック材の一方はシート状に形成され、かつ他方のウイック材は該シート状のウイック材の表面に立設される柱状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４の発明は、多孔構造の第１のウイック材とこの第１のウイック材に焼結された多孔構造の第２のウイック材とを備えた平板型ヒートパイプの製造方法において、前記各ウイック材を相互に接近かつ接触させる方向に押圧して、それぞれのウイック材の対向する部分に形成された当接面を当接させるとともに、前記対向面にそれぞれ形成された係合部同士を係合させ、かつこれら相互に接触させられた第１のウイック材と第２のウイック材とを焼結して接合させることを特徴とする平板型ヒートパイプの製造方法である。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の発明において、前記各ウイック材の少なくとも一方が圧粉体の状態で他方と焼結させることを特徴とする平板型ヒートパイプの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
したがって請求項１の発明では、ウイック材を相互に接近かつ接触させる方向の押圧力を加えることにより、それぞれの当接面で接触し、その場合、それぞれに設けられた係合部が互いに係合することにより当接面の面方向における相対位置が決められる。したがって、焼結のための面積を広くすることができるために、優れた接合強度を確保することができる。また、相互の位置を決める係合部を備えているため、各ウイック材の相対位置のズレを防止することができる。
【００１６】
また、請求項２の発明では、一方を凹部、一方を凸部とするウイック材を嵌め込むことにより面方向での位置を決めている点で各ウイック材の相対位置のズレを防止することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明では、各ウイック材の一方がシート上に形成され、他方のウイック材がシート上のウイック材の表面に立設される柱状に形成されているため、シート上に形成されたウイック材と柱状に形成されたウイック材との当接面で焼結のための面積を広くすることができ、優れた接合強度を確保することができる。
【００１８】
また、請求項４の発明では、各ウイック材を相互に接近かつ接触させる方向に押圧力を加え、それぞれのウイック材の対向する部分に形成された当接面を当接させるとともに、前記対向面にそれぞれ形成された係合部同士を係合させ、かつこれら相互に接触させられた第１のウイック材と第２のウイック材とを焼結により接合させる方法により、従来よりも優れた接合強度を得ることができる。
【００１９】
また、請求項５の発明では、請求項４に記載された製造方法で前記各ウイック材の少なくとも一方が圧粉体の状態で他方と焼結させることにより、従来よりも優れた接合強度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。この発明におけるウイックを構成する多孔質体は、発生させ得る毛細管圧力すなわち液相作動流体に対するポンプ力が大きいものが用いられ、例えば粒径２５ミクロンから１００ミクロン程度の銅粒子素材を焼結したものが用いられる。すなわち、この発明におけるウイック材は、作動流体とのいわゆる濡れ性が良好であり、かつ液相作動流体の液面に形成されるメニスカスでの実効毛細管半径が可及的に小さくなるものであることが好ましい。さらに、この発明における作動流体は水、代替フロン、アセトン、メタノール等を用いることができ、これらのうちから使用温度によって選択される。
一方、この発明における各ウイック材の当接面２，１６は、第１のウイック材と第２のウイック材とが、互いに接近する方向で対向して接触する面であり、したがって両者を接近させる方向に押圧力を加えた場合にその押圧力を受ける面である。そして、この発明における係合部３は、第１のウイック材と第２のウイック材との相対的な位置を決めるためのものであって、前記当接面に対して垂直な方向もしくは交差する方向で係合する部分であり、具体的には各ウイックに形成された凹凸部である。
【００２１】
つぎに、この発明に係る平板型ヒートパイプの具体例を図１に示す。平板型ヒートパイプ１の構造は、コンテナ４が中空で薄型となっており、その内部からは空気などの非凝縮性の気体が脱気されている。さらに、該コンテナ４の底面には、多孔質体からなるウイックシート５が配置され、そのウイックシート５から立設した状態に柱状のウイックコラム６が配置され、さらにコンテナ４の内部に作動流体が封入されている。また、図２ないし図４に示すように、該ウイックコラムの底面７もしくはウイックコラムの凸部の底面８はコンテナ４もしくはウイックシート５と接触し、ウイックシート５とウイックコラム６を接近させる方向に押圧力を加えた場合に該押圧力を受ける。一方、底面の反対側にあるウイックコラムの上面９はコンテナ４と接触している。
【００２２】
その平板型ヒートパイプ１におけるウイックシート５は、請求項１に記載した第１のウイックに相当するものであって、該ウイックシート５とウイックコラム６の結合構造は図２に示すようになっている。ウイックコラム６のウイックシート５と接触する部分、すなわち、ウイックシート５との対向部側にはウイックコラム６の外径よりも小さいウイックコラムの凸部１０が形成される。したがって、ウイックコラムの凸部１０の周辺部分がウイックシートの当接面２を形成する。ウイックコラムの凸部１０は適宜の断面形状でよいが、一例として、円形断面の突起物が形成され、これに対して、ウイックシート５には前記ウイックコラムの凸部１０を密着可能とさせるウイックシートの凹部１１が形成される。このウイックコラムの凸部１０とウイックシートの凹部１１とが嵌合部を形成しており、前記ウイックシートの凹部１１の周辺部分が前記ウイックコラムの当接面１６とウイックシートの当接面２とを押しつけて接触させる凹凸面となっている。
【００２３】
この状態で、上記の未焼結のウイックシートの当接面２と焼結されたウイックコラムの当接面１６との両方に両者を接近させる方向に押圧力が加わった状態で焼結を行うと、接触面において未焼結のウイックシート５と焼結されたウイックコラム６との間に結合が生じ、固化するため、強固な接合強度が得られる。
【００２４】
また、ウイックシートの凹部１１とウイックコラムの凸部１０とが嵌合部を形成することにより相互の位置を決めるため、平板型ヒートパイプ１におけるウイックシート５とウイックコラム６との相対位置のズレを防止することができる。
【００２５】
なお、この発明は上記の具体例に限定されるものでなく、この発明における嵌合部は図３ないし図６に示すものであってもよい。たとえば、図４に示す嵌合部は前述したウイックシートの凹部１１をコンテナ４まで貫通させておらず、係合させるウイックコラムの凸部１０について密着可能とさせている。
【００２６】
また、図６に示す嵌合部は前述した凹部、凸部を反対にしたものであって、ウイックコラムの凹部１２を形成し、ウイックシートの凸部１３を形成したものである。
【００２７】
さらにまた、凸部、凹部の形状は任意の形状とすることができ、例えば、図５に示すようにウイックコラムの凸部１０を下側で径の小さくなるテーパー状とし、ウイックシートの凹部１１をそれに合わせた上側で径の大きくなる凹部として形成しても良い。その場合、テーパー面であることにより、凸部及び凹部それぞれの側面部１４が傾斜した面となるので、ウイックシート５とウイックコラム６を接近する方向に押圧した場合、その傾斜面同士が密着するように荷重が作用し、したがって、これらの傾斜面においても加圧状態で焼結が生じ、ウイックシート５とウイックコラム６とが強固に接合される。
【００２８】
さらにまた、凸部は１つである必要はなく、図３に示すように対向する部分に複数個形成し、それによって凹部に複数個形成してもよい。
【００２９】
さらにまた、ウイックシート５とウイックコラム６は少なくとも一方が未焼結であればウイックシートの当接面２とウイックコラムの当接面１６との両方に加圧がなされた状態で焼結を行うことにより結合が生じ、固化するため、未焼結のウイックシートの当接面２と焼結されたウイックコラムの当接面１６との間に生じる結合と同様に強固な接合強度が得られる。また、平板型ヒートパイプ１におけるウイックシート５とウイックコラム６との相対位置のズレについても、未焼結のウイックシートの当接面２と焼結されたウイックコラムの当接面１６との間に生じる結合と同様に防止することができる。
【００３０】
また、ウイックコラム６は柱状であれば形状を問わず、三角柱、四角柱等の場合においてもウイックシートの当接面２とウイックコラムの当接面１６とが確保されていれば、図２に記す例と同様にウイックシートの当接面２とウイックコラムの当接面１６との間に生じる接合について強固な接合強度が得られる。また、平板型ヒートパイプ１におけるウイックシート５とウイックコラム６との相対位置のズレについても、未焼結のウイックシートの当接面２と焼結されたウイックコラムの当接面１６との間に生じる結合と同様に防止することが出来る。
【００３１】
さらにまた、ウイックコラムの上面９はコンテナ４との接触に限られず、図７のようにウイックコラム６とコンテナ４との間に挟まれているウイックシート１５と接触してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の具体的な一例を示す一部断面斜視図である。
【図２】この発明に係るウイックコラムの一例を簡略的に示す断面図である。
【図３】この発明に係るウイックコラムの他の例を簡略的に示す断面図である。
【図４】この発明に係るウイックコラムの他の例を簡略的に示す断面図である。
【図５】この発明に係るウイックコラムの他の例を簡略的に示す断面図である。
【図６】この発明に係るウイックコラムの他の例を簡略的に示す断面図である。
【図７】この発明に係るウイックコラムの他の例を簡略的に示す断面図である。
【図８】図１におけるウイックコラムの状態を簡略的に示す断面図である。
【図９】凹凸を設けないウイックコラムの一例を簡略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，３１…平板型ヒートパイプ、  ２，１６…当接面、  ３…係合部、  ４，３４…コンテナ、  ５，１５，３２…ウイックシート、  ６，３３…ウイックコラム、  ７…（ウイックコラムの）底面、  ８…（ウイックコラムの凸部の）底面、  ９…（ウイックコラムの）上面、  １０…（ウイックコラムの）凸部、  １１…（ウイックシートの）凹部、  １２…（ウイックコラムの）凹部、  １３…（ウイックシートの）凸部、  １４…側面部、  ３５…孔。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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