(57)【要約】【課題】作動流体の還流特性を向上させるとともに作動流体の蒸発面積を拡大させることにより熱輸送特性を向上させた扁平型のヒートパイプおよびその製造方法を提供する。【解決手段】加熱されて蒸発し、放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプ７において、多数本の細線１を束ねた細線束２をその中心軸線を中心に撚り合わせて一束に形成し、これを複数束ねるとともに隣接する細線束２同士の間に細線束２の長手方向に連続した空隙が形成されたウイック５が、扁平型に形成されかつ作動流体が封入されたコンテナ３内の上下両面に接した状態で蒸気流路８となる空間を塞がないようにコンテナ３の長手方向の全長に亘って配置され、ウイック５を形成する各細線束２のいずれかとコンテナ３との接触部分のうちいずれかの部分が、コンテナ３の長手方向の全長に亘って焼結により固定されている。【選択図】図１
2013002641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプにおいて、
多数本の細線を束ねた細線束をその中心軸線を中心に撚り合わせて一束に形成し、これを複数束ねるとともに、隣接する前記細線束同士の間にそれらの細線束の長手方向に連続しかつ毛細管力を生じる空隙が形成されたウイックが、扁平型に形成されかつ前記作動流体が封入されたコンテナ内の上下両面に接した状態で、蒸気流路となる空間を塞がないように前記コンテナの長手方向の全長に亘って配置されるとともに前記ウイックを形成する前記各細線束のいずれかと前記コンテナとの接触部分のうちいずれかの部分が、前記コンテナの長手方向の全長に亘って焼結により固定されている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプ。
【請求項２】
前記ウイックを構成する前記複数の細線束のうちいずれか複数の前記細線束が、他のいずれか複数の前記細線束にその全長に亘って積層されている
ことを特徴とする請求項１に記載の扁平型ヒートパイプ。
【請求項３】
前記コンテナは、前記ウィックをパイプの内壁面に接触させかつ偏らせて配置させるとともにその状態で焼結することにより前記ウィックを固定させ、前記ウィックが固定された内壁面が平坦面となるように押しつぶされて形成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の扁平型ヒートパイプ。
【請求項４】
前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含む
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプ。
【請求項５】
加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプの製造方法において、
多数本の細線を束ねた細線束を、その中心軸線を中心に撚り合わせて一束に形成し、これを複数束ねるとともに、隣接する前記細線束同士の間にそれらの細線束の長手方向に連続しかつ毛細管力を生じる空隙が形成されたウイックを形成するウイック形成工程と、
その後に、前記ウィックをパイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置し、その状態で焼結することにより前記ウィックを前記パイプの全長に亘って前記内壁面に固定する焼結工程と、
その後に、前記ウィックが固定された内壁面が平坦面になるように前記パイプを押しつぶして前記パイプを扁平化させる扁平化工程とを備えている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法。
【請求項６】
前記ウイック形成工程は、前記ウイックを構成する前記複数の細線束のうちいずれか複数の前記細線束を、他のいずれか複数の前記細線束にその全長に亘って積層させる工程を含む
ことを特徴とする請求項５に記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。
【請求項７】
前記焼結工程は、前記ウィックと、前記ウィックを保持する保持部が形成されたスペーサーとを共に前記パイプの内部に挿入することにより前記ウィックを前記パイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置させる工程と、その状態で焼成することにより前記内壁面に前記ウィックを固定した後に、前記スペーサーのみを前記パイプから取り出す取り出し工程とを含む
ことを特徴とする請求項５または６に記載の扁平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、コンテナの内部に封入した作動流体によって熱を輸送するように構成されたヒートパイプに関し、特に作動流体を蒸発部に還流させる毛細管力を発生させるためのウイックが細線束によって構成され、しかも全体として扁平形状に構成された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】
ヒートパイプは基本的には空気などの非凝縮性の気体を脱気したコンテナ（容器）の内部に、水やアルコールなどの目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を作動流体として封入し、さらに液相の作動流体を還流させるための毛細管力を発生するウイックをコンテナの内部に設けたものである。したがって、ヒートパイプにおいては、その作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その蒸気が圧力の低い箇所に向けて流れた後に放熱して凝縮する。その結果、作動流体はその潜熱によって熱を輸送する。凝縮した作動流体はウイックに浸透する。一方、蒸発の生じている箇所ではウイックによる毛細管力が生じているので、ウイックに浸透した作動流体がその毛細管力によって、蒸発の生じている箇所に還流させられる。
【０００３】
このように、ヒートパイプでは、外部から熱が伝達される蒸発部と、作動流体が外部に放熱する放熱部との間で蒸気流が生じ、またこれとは反対方向に向けた液流が生じることにより熱が輸送される。したがって、熱輸送能力を向上させ、あるいは熱抵抗を低減するためには、蒸気流と液流とを円滑に、また必要十分に生じさせることが好ましい。また、ヒートパイプの用途は多様であり、例えば電子機器での冷却のために使用されることもあり、そのような場合、その電子素子や回路の小型化に合わせてヒートパイプも小型軽量化することが望まれる。
【０００４】
そこで従来、蒸気流のための流路の確保や作動流体の還流特性の向上、さらには小型化のための各種の技術が開発されており、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されたヒートパイプは、パイプを押し潰すことにより扁平化した扁平型ヒートパイプであって、扁平型のコンテナの内部に、金属粉末を焼結して形成された複数のウイックが設けられている。それらのウイックは曲部と平坦部とを備えており、平坦部が扁平型のコンテナにおける一方の平坦な内壁面に固定され、曲部が他方の平坦な内壁面に接触している。そして、曲部と他方の内壁面との間に毛細管力を生じさせることにより、これらの間においても液相の作動流体を還流させるように構成されている。したがって、この特許文献１に記載されたヒートパイプによれば、ウイックの曲部と他方の内壁面との間においても作動流体を還流できるので、還流特性が向上し、その結果、扁平型ヒートパイプの熱輸送特性を強化できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−４３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているような金属粉末を焼結させて形成されるウイックは、すなわちパウダーウイックは、ウイックの内部に連続的な作動流体の還流路が形成されないために、多数本の細線を束ねて形成されるいわゆるファイバーウイックに比較して従来一般的に作動流体の流動抵抗が大きくなる傾向がある。そのため、パウダーウイックを扁平型ヒートパイプに使用することは、扁平型ヒートパイプにおいて作動流体の還流特性を向上させるためには不利になる可能性がある。一方で、ファイバーウイックを扁平型ヒートパイプに使用することは、作動流体の還流特性を向上させるためには有利になる。しかしながら、ファイバーウイックにおける比表面積は従来一般的にパウダーウイックよりも小さい傾向があり、したがって、その分、液相の作動流体を蒸気化させる面積に不足を生じる可能性がある。
【０００７】
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、作動流体の還流特性を向上させるとともに作動流体の蒸発面積を拡大させることにより熱輸送特性を向上させた扁平型のヒートパイプおよびその製造方法を提供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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプにおいて、多数本の細線を束ねた細線束をその中心軸線を中心に撚り合わせて一束に形成し、これを複数束ねるとともに、隣接する前記細線束同士の間にそれらの細線束の長手方向に連続しかつ毛細管力を生じる空隙が形成されたウイックが、扁平型に形成されかつ前記作動流体が封入されたコンテナ内の上下両面に接した状態で、蒸気流路となる空間を塞がないように前記コンテナの長手方向の全長に亘って配置されるとともに前記ウイックを形成する前記各細線束のいずれかと前記コンテナとの接触部分のうちいずれかの部分が、前記コンテナの長手方向の全長に亘って焼結により固定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ウイックを構成する前記複数の細線束のうちいずれか複数の前記細線束が、他のいずれか複数の前記細線束にその全長に亘って積層されていることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記コンテナは、前記ウィックをパイプの内壁面に接触させかつ偏らせて配置させるとともにその状態で焼結することにより前記ウィックを固定させ、前記ウィックが固定された内壁面が平坦面となるように押しつぶされて形成されることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプである。
【００１２】
請求項５の発明は、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプの製造方法において、多数本の細線を束ねた細線束を、その中心軸線を中心に撚り合わせて一束に形成し、これを複数束ねるとともに、隣接する前記細線束同士の間にそれらの細線束の長手方向に連続しかつ毛細管力を生じる空隙が形成されたウイックを形成するウイック形成工程と、その後に、前記ウィックをパイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置し、その状態で焼結することにより前記ウィックを前記パイプの全長に亘って前記内壁面に固定する焼結工程と、その後に、前記ウィックが固定された内壁面が平坦面になるように前記パイプを押しつぶして前記パイプを扁平化させる扁平化工程とを備えていることを特徴とする製造方法である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記ウイック形成工程は、前記ウイックを構成する前記複数の細線束のうちいずれか複数の前記細線束を、他のいずれか複数の前記細線束にその全長に亘って積層させる工程を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５または６の発明において、前記焼結工程は、前記ウィックと、前記ウィックを保持する保持部が形成されたスペーサーとを共に前記パイプの内部に挿入することにより前記ウィックを前記パイプの全長に亘ってその内壁面に接触させかつ偏らせて配置させる工程と、その状態で焼成することにより前記内壁面に前記ウィックを固定した後に、前記スペーサーのみを前記パイプから取り出す取り出し工程とを含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、各細線束は細線を束ねて構成されているため、作動流体が浸透することにより生じるメニスカスでの実効毛細管半径が小さくなり、その結果、液相の作動流体を還流させるための大きい毛細管力を得ることができる。各細線束は、細線を束ねて撚ったものであるから、細線の結束のための部材が不要であり、そのためヒートパイプとしての必要部品点数を少なくすることができるとともに、コンテナ内での液相の作動流体および蒸気化した作動流体の流動が阻害されにくくなる。この発明に係るウイックは上記の細線束を複数束ねたものであり、しかも各細線束の間に細線束の長手方向に連続しかつ毛細管力を生じる空隙が形成されている。そのため、細線同士や細線束同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成されるので、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。これに加えて、空隙に対向する細線の表面において液相の作動流体を蒸発させたりすることができる。これらの結果、液相の作動流体の還流特性が向上され、かつその液相の作動流体の流動が円滑化され、さらに、蒸発面積が拡大されることにより、ヒートパイプ全体としての熱輸送特性を向上させることができる。また、この発明に係るウイックは各細線束の間に空隙が形成されているから、多数本の細線を一束に束ねて形成したウイックと比較して、コンテナの内壁面との接触面積を拡大することができる。すなわち、コンテナの幅方向に液相の作動流体を行き渡らせることができ、その結果、熱源に熱的に接続できる面積を拡大することができる。これに加えて、各細線束はその結束ための部材を必要としないので、ウイック全体としての外径を相対的に小さくすることができ、そのため、コンテナを扁平にする場合に、その厚さを従来になく薄くすることができる。言い換えれば、扁平に構成した場合であっても、優れた熱輸送特性を確保することができる。さらにまた、コンテナに曲げなどの変形を与えても、その内部に固定されているウイックがコンテナに追従して変形するので、ウイックの中間部の位置がずれてコンテナの内壁面と接触したり、それに伴って閉塞した空間がコンテナの内部に生じて作動流体蒸気の流動が阻害されるなどの事態を未然に回避もしくは抑制し、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。しかも、ウイックはその全長に亘ってコンテナの内壁面に固定してある。その固定のためには、ウイックをコンテナの内部に挿入した状態で焼結して固定すればよく、製造性が良好である。以上のことから、熱輸送特性に優れたヒートパイプを容易に得ることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックは、これを構成する複数の細線束のうちいずれか複数の細線束が、他のいずれか複数の細線束にその全長に亘って積層されて構成されている。そのため、このような構成のウイックを使用して扁平型ヒートパイプを構成すると、ウイックとコンテナの内壁面との接触面積をより拡大することができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明による効果と同様の効果に加えて、パイプの内部にウイックを焼結により固定した状態でパイプを押し潰して扁平にするため、製造性が良好である。
【００１８】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックには銅線と炭素繊維とのいずれをも使用することができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、ウイックは多数本の細線を束ねるとともに撚って形成された細線束を複数束ねて構成され、しかも隣接する細線束同士の間に毛細管力を生じる空隙が形成されている。そのため、ウイックは液相の作動流体を還流させるための大きい毛細管力を得ることができ、これに加えて細線同士や細線束同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成されるので、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。また、細線束は、細線を束ねて撚ったものであるから、細線の結束のための部材が不要であり、そのためヒートパイプとしての必要部品点数を少なくすることができるとともに、コンテナ内での液相作動流体および作動流体蒸気の流動が阻害されにくくなる。そして、このような構成のウイックを予め形成した後に、これをパイプの内部に接触させかつ偏らせて配置し、かつ焼成することによりパイプの内部に固定し、その後にウイックが固定された内壁面が平坦面となるようにパイプを押し潰すように構成されている。言い換えれば、コンテナ内において上述したような構成のウイックを形成しないため、ウイックの製造性が良好である。これに加えて、上記の空隙に対向する細線束の表面においても液相の作動流体を蒸発させたりすることができる。これらの結果、液相の作動流体の還流特性が向上され、かつその液相の作動流体の流動が円滑化され、さらに、蒸発面積が拡大されることにより、ヒートパイプ全体としての熱輸送特性を向上させることができる。さらにまた、そのウイックは複数の細線束を束ねたものであり、しかも各細線束の間に空隙が形成されているため、多数本の細線を一束に束ねて形成したウイックと比較して、コンテナの内壁面との接触面積を拡大することができる。すなわち、コンテナの幅方向に液相の作動流体を行き渡らせることができ、その結果、熱源に熱的に接続できる面積を拡大することができる。そして各細線束はその結束ための部材を必要としないので、ウイック全体としての外径を小さくすることができ、そのため、コンテナを扁平にする場合、その厚さを従来になく薄くすることができる。言い換えれば、扁平に構成した場合であっても、優れた熱輸送特性を確保することができる。しかも、ウイックはその全長に亘ってコンテナの内壁面に固定してある。その固定のためには、ウイックをコンテナの内部に挿入した状態で焼結して固定すればよく、製造性が良好である。これに加えて、コンテナに曲げなどの変形を与えても、その内部に固定されているウイックがコンテナに追従して変形するので、ウイックの位置がずれてコンテナの内壁面と接触したり、それに伴って閉塞した空間がコンテナの内部に生じて蒸発した作動流体の流動が阻害されるなどの事態を未然に回避もしくは抑制し、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、請求項５の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックを構成する複数の細線束のうちいずれか複数の細線束が、他のいずれか複数の細線束にその全長に亘って積層させられている。そのため、このような構成のウイックを使用して扁平型ヒートパイプを構成すると、ウイックとコンテナの内壁面との接触面積をより拡大することができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、請求項５または６の発明による効果と同様の効果に加えて、スペーサーとともにウイックとして機能する細線束をパイプの内部に挿入し、その状態で焼結することによりウイックをパイプに固定し、その後にスペーサーのみをパイプから取り出すように構成されている。そのため、パイプに対して予め形成したウイックを挿入しやすくすることができるとともに、パイプの内部で予め定めた箇所にウイックを配置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明に係る扁平型ヒートパイプの断面図である。
【図２】この発明に係る扁平型ヒートパイプのウイックを製造する過程およびウイックとして機能させる多数本の細線から形成される細線束を模式的に示す図である。
【図３】この発明に係る扁平型ヒートパイプのコンテナの断面図である。
【図４】この発明に係る扁平型ヒートパイプのウイックをコンテナの内部に挿入するために使用するスペーサーの断面図である。
【図５】この発明に係る扁平型ヒートパイプの製造過程における中間品である丸形ヒートパイプの断面図である。
【図６】実施例および比較例についての特性試験の方法を説明するための図である。
【図７】実施例および比較例についての特性試験の方法を説明するための他の図である。
【図８】実施例および比較例についての特性試験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次にこの発明を具体的に説明する。この発明はウイックの構成に特徴を有するヒートパイプであり、この発明に係るヒートパイプのウイックは、複数の細線束の集合体であって、各細線束は結束具を使用することなく束ねられた多数本の細線によって構成されている。その細線は、銅などの金属線、カーボンファイバーなど、コンテナの内部に封入される作動液との濡れ性が優れてあるものであればよい。また、それらの細線は、結束状態を維持するために、束ねた状態で、その中心軸線を中心にして撚られている。これは、細線の束がばらけないようにするためのものであり、したがって細線としては撚られた形状を維持するものが好ましく、例えば銅線などの金属細線が好ましい。
【００２４】
この発明に係るヒートパイプのウイックは、上述したように、複数の細線束を束ね合わせて一束に構成されるとともに、隣り合う細線束同士の間にその長手方向に連続しかつ毛細管力を生じる空隙が形成されている。そして、このような構成のウイックがコンテナの内部に配置され、かつ焼結によりコンテナの内壁面に固定され、その後にコンテナの内部に作動流体が封入される。上記の空隙は隣り合う細線束同士の間に形成されるものであるから、その大きさは、少なくとも各細線の直径や細線同士の間に形成される空隙よりも大きく、かつ各細線束の直径よりも小さくなっている。コンテナは、要は、気密性のある中空の容器であり、互いに離れた箇所の間で熱の輸送を行う用途に供されるヒートパイプにあっては中空管が使用される。このコンテナは、その内部と外部との間で熱を伝達する必要があるので、熱伝導率の高い素材で構成されていることが好ましく、例えば銅管を使用することが好ましい。また、コンテナの内壁面には、作動液の流路となり、また毛細管現象を生じる幅の狭い溝を形成してもよい。すなわち、コンテナとしてグルーブ管を使用してもよい。
【００２５】
上述したウイックはこのコンテナの内壁面に固定される。具体的には、ウイックをコンテナの内部に配置した状態で予め定めた温度に加熱することにより、ウイックとコンテナとの間に焼結を生じさせ、両者を接合する。コンテナの内部のウイックを除いたいわゆる余剰の空間が蒸気化した作動流体が流動する蒸気流路とされる。ここで、上記の予め定めた温度とは、例えば、銅によって細線やコンテナを形成した場合には、銅の溶融点前後の温度であり、より具体的には、溶融点温度よりも若干低い温度であり、これらをその温度まで加熱すると、隣接する細線同士やコンテナとこれに接触する細線とが結合する。
【００２６】
他方、作動流体は加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、ヒートパイプを使用する温度に応じて適宜に選択される。その一例を挙げると、水、メタノールやエタノールなどのアルコール類、代替フロンなどが作動流体として使用される。この作動流体は、コンテナの内部から空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態でコンテナの内部に封入される。
【００２７】
したがって、この発明に係るヒートパイプでは、コンテナの一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、その入熱される上記の一部において作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所、すなわち上記の他の一部に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。蒸気流路は、ウイックに沿った流路であり、ウイックがコンテナの内壁面に焼結により固定されているので、ヒートパイプに曲げなどの変形を加えても蒸気流路が確保され、その結果、作動流体蒸気の流動が必要十分に行われてヒートパイプとしての熱輸送特性が良好になる。
【００２８】
一方、凝縮した作動流体はウイックに浸透し、ウイックを構成している細線同士や細線束同士の間の空隙を流路として蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、作動流体が蒸発すると、ウイックの細線同士や細線束同士の間に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴って毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。そして、細線同士の間の空隙が小さいことにより大きい毛細管力が発生し、これに加えて細線束同士の間の空隙にも毛細管力が生じることによりいわゆる還流特性が良好になる。また、ウイックを構成している細線やこれを束ねた細線束は、その全長に亘って連続しているものであり、しかもこれらを結束のために締め付けている箇所がないから、それらの間に形成されているいわゆる還流路も滑らかに連続したものとなり、したがって液相の作動流体の流動に対する抵抗が少なく、この点においても還流特性が良好になっている。さらにこれに加えて、この発明に係るウイックは、複数の細線束を束ねて構成されているため、これと同本数の細線を束ねて一束に構成したウイックと比較して、コンテナの内壁面との接触面積を拡大させることができる。その結果、コンテナにおける幅方向に液相の作動流体を行き渡らせることができる。言い換えれば、コンテナの幅方向において入熱される箇所を限定することがなく、この発明に係るヒートパイプが熱源に対して熱的に接続できる面積を拡大することができる。そして、ウイックの固定は、焼結によって行うので、ウイックをパイプの内部に挿入して外部から加熱すればウイックをその全長に亘って固定でき、その作業が容易であることにより製造性が良好になる。
【００２９】
つぎにこの発明に係るヒートパイプの一例を製造方法と共に説明する。図２に、この発明に係る扁平型ヒートパイプのウイックを製造する過程およびウイックとして機能させる多数本の細線から形成される細線束を模式的に示してある。先ず、ウイックとなる多数本の細線１を図２の（ａ）に示すように束ねる。その細線１は、具体的には直結が０．０５ｍｍ程度の銅線であり、これを５０本〜２００本束ねる。ついで、その細線束２を、図２の（ｂ）に示すように、その中心軸線を中心にして撚る。こうすることにより、各細線１は互いに結束した状態を維持する。すなわち細線束２は、特別な結束具を必要とせずにその形態を維持する。そして、この細線束２を、図２の（ｃ）に示すように、複数束ねる。図２の（ｃ）に示す例では、細線束２を六つ束ねている。その後に、各細線束２を予め定めた長さに切断することにより、ウイックが形成される。なお、細線１がコイルに巻かれていたものである場合には、残留応力により曲げ癖が残ることがあるので、熱処理を行って直線状にする。
【００３０】
他方、脱脂などの洗浄を行った肉厚０．２〜０．３ｍｍ、外径３．０〜６．０ｍｍのパイプを用意し、これを予め定めた長さに切断し、これをコンテナとする。図３に、コンテナの断面形状を模式的に示してある。図３に示す例では、コンテナ３の内周面には、その軸線方向に沿う多数の細溝４が形成されている。これらの細溝４は、ウイックとして機能するものであり、また作動流体とコンテナ３との接触面積をこれらの細溝４によって拡大させることができる。ウイックとして銅線を使用した場合には、コンテナ３として銅製のパイプを使用する。そして、そのコンテナ３の内部にウイック５として上記の細線束２の集合体を例えばスペーサーを使用して挿入する。なお、コンテナ３として、上記の細溝４が形成されていないいわゆるベアパイプを使用することもできる。
【００３１】
図４に、スペーサーの断面形状を模式的に示してある。このスペーサー６は、複数の細線束２をコンテナ３の内部に挿入しやすくするためのものであり、したがって、例えばコンテナ３として丸型のパイプを使用する場合には、スペーサー６は例えば円柱形状に形成されていて、その外径がコンテナ３の内径と同じかコンテナ３の内径よりも若干小さく形成されている。そして、そのスペーサー６には、その外周面かつスペーサー６の軸長方向でその全長に亘って、その一部を切り欠いた切り欠き部６ａが形成されている。この切り欠き部６ａに複数の細線束２を保持させてスペーサー６とともに複数の細線束２がコンテナ３の内部に挿入される。例えば、上述した六つの細線束２のうち三つの細線束２の上に他の三つの細線束２をそれらの細線束の全長に亘って積層するとともに、スペーサー６に保持させてコンテナ３の内部に挿入する。
【００３２】
また切り欠き部６ａは、これとコンテナ３の内壁面との間に形成される空間に詰め込まれた複数の細線束２を切り欠き部６ａの形状に沿った形に成形したり、コンテナ３内の所定の位置に各細線束２を配置させるためのいわゆる型として機能するものである。したがって、図４に示すように、切り欠き部６ａの断面形状を湾曲した矩形状に形成した場合には、スペーサー６とともに挿入された細線束２の集合体はコンテナ３の一部の内壁面に偏った状態でかつコンテナ３の全長に亘って配置され、その集合体の断面の形状が湾曲した矩形状になる。
【００３３】
上記のスペーサー６を使用して複数の細線束２をコンテナ３に挿入した場合において、、切り欠き部６ａの開口部分を下方にすると、挿入された各細線束２はコンテナ３の中で、重力により、コンテナ３の下側の内壁面に直線状に設置される。そして、このようにスペーサー６とともに複数の細線束２を挿入したコンテナ３をほぼ水平に維持したまま加熱炉（図示せず）に送って加熱する。その加熱温度は、コンテナ３およびウイック５が銅製の場合、８００℃〜１０００℃程度であり、こうすることによりウイック５がその全長に亘ってコンテナ３の一部の内壁面に偏った状態で焼結されて固定される。なお、同時に、隣接する銅線同士や細線束同士が互いに焼結されて接合される。また、スペーサー６は複数の細線束２とともにコンテナ３内部に挿入されて加熱炉に入れられるため、その素材は、例えばＳＵＳあるいはカーボンなど、ウイック５やコンテナ３を構成する部材とは異なる素材によって構成することが好ましい。
【００３４】
ウイック５が固定されたコンテナ３を加熱炉から取り出して冷却した後に、コンテナ３の内部からスペーサー６を引き抜くと、図５に示すように、切り欠き部６ａの形状に沿って成形されたウイック５がコンテナ３の内壁面に接した状態で残される。しかも、ここに示す例においては、ウイック５を構成する六つの細線束２のうち三つの細線束２に他の三つの細線束２がその全長に亘って積層されている。
【００３５】
次に、コンテナ３の一方の端部にスェージング加工を施すとともに、その端部を溶接して密閉する。すなわち、いわゆるボトムスェージング加工およびボトム溶接を行う。またこれらの加工と併せて、他方の端部のスェージング加工、すなわちトップスェージング加工を行う。こうすることにより実質的なコンテナ３が作製される。
【００３６】
トップスェージング加工を行うことによりコンテナ３の一方の端部にノズル状部分が形成されるので、これを利用して注液を行う。すなわち、作動流体をコンテナ３の内部に注入する。その場合、コンテナ３から空気などの非凝縮性ガスを脱気する必要があり、したがって、注液は真空脱気の後に作動流体を注入する方法、余分な量の作動流体を注入した後、これを沸騰させて非凝縮性ガスを追い出す方法など、従来知られている方法で行えばよい。そして、注液のために開口していた部分を圧潰した後、溶接して密閉する。いわゆるトップ溶接を行う。
【００３７】
こうして製造された丸パイプ型のヒートパイプを、図１に示すように、その半径方向に押し潰して例えば厚さ２．０ｍｍの扁平型ヒートパイプ７とする。その場合、直線状の扁平型ヒートパイプ７とするには、丸パイプ型のヒートパイプをそのまま押し潰して扁平化する。これに対して、湾曲もしくは屈曲した扁平型ヒートパイプとするには、丸パイプ型のヒートパイプを所定の形状に湾曲もしくは屈曲させ、その後に半径方向に押し潰して扁平化する。このように湾曲もしくは屈曲させる場合であっても、複数の撚り線からなるウイック５は、コンテナ３の内壁面に焼結して固定されており、しかも隣接する細線束同士が焼結しているので、コンテナ３の変形に合わせて変形し、その結果、ウイック５に沿う蒸気流路８が確保される。
【００３８】
この発明に係る扁平型ヒートパイプ７は、多数本の細線１を束ねるとともに撚って細線束２を形成し、これを複数束ねて一束に形成してウイック５としているものの、細線１や細線束２を結束するための部材を必要としないので、薄くすることができ、またウイック５が、コンテナ３の内壁面に焼結によって固定されているので、蒸気流路８を確実に確保することができる。これに加えて、ウイック５は複数の細線束２を一束に束ね合わせたものであり、しかも各細線束２の間に空隙が形成されているため、多数本の細線１を一束に束ねて形成したウイックと比較して、コンテナ３の内壁面との接触面積を拡大することができ、その結果、この発明に係る扁平型ヒートパイプと熱源とが有効に熱伝達可能な接触面積を拡大することができる。また細線束２の間においても作動流体を蒸気化することができる。また、コンテナ３は、図１に示す例では、コンテナ３の内周面に軸線方向に沿う多数の細溝４が形成されている。これらの細溝４は、上述したように、ウイックとして機能するものであり、また作動流体とコンテナ３との接触面積がこれらの細溝４によって拡大されている。これに加えて、各細線束２は撚られていているため、細線束２から細線１がばらけ、そのばらけた細線１が細溝４を塞ぐことがなく、これによっても作動流体の還流特性が向上されている。
【００３９】
そして、図１に示す例では、扁平形状のコンテナ３における幅方向の中央部にウイック５が配置されており、そのウイック５はコンテナ３のいわゆる上下両面に接触してこれらの面で挟み付けられ、かつ焼結によりコンテナ３の全長に亘って固定されている。したがって、ウイック５とコンテナ３の内壁面との間に介在物が存在せずに両者が直接接触しているので、その分、ヒートパイプ全体としての厚さが薄くなっている。また、コンテナ３の内部は、ウイック５を中心にして左右に二分されており、その左右両側の中空部分が作動流体蒸気の流路８となっている。その蒸気流路８は、ヒートパイプの製造段階ではコンテナ３およびウイック５が直線状であることにより、当然、所期通りに形成される。また、そのコンテナ３（すなわちヒートパイプ）を曲げた場合、ウイック５はコンテナ３に沿わせて配置され、かつ固定されているので、コンテナ３の変形に合わせて変形する。言い換えれば、曲げたコンテナ３の内壁面にウイック５が接触するなどのことがないので、蒸気流路８が製造当初のとおりに確保され、その結果、作動流体蒸気の流動が阻害されることがない。なお、コンテナ３の内壁面に対するウイック５の固定はコンテナ３の上下両面に焼結により固定してもよく、あるいは上述したように一方の面に固定してもよい。
【００４０】
このように図１に示すこの発明に係る扁平型ヒートパイプ７は、細線１を束ねるとともに撚ることにより各細線１を結束した細線束２の集合体であるウイック５を内蔵していることにより、厚さの薄いヒートパイプとすることが可能になる。より具体的には、複数の細線束２を束ねてウイック５を形成しているため、扁平加工を施した場合に、コンテナ３が扁平化されることに伴って各細線束がコンテナ３の幅方向に移動することができ、これにより厚さの薄いヒートパイプとすることが可能になる。そしてその結果、コンテナ３の幅方向において、ウイック５とコンテナ３の内壁面との接触面積を拡大させることができる。そしてこれにより、コンテナ３の幅方向に液相の作動流体を行き渡らせることができるため、コンテナ３の幅方向において入熱される箇所を限定することがない。さらにこれに加えて、この発明に係るウイック５は、細線同士や細線束同士の間の空隙が小さいことにより毛細管力が強くかつ細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路を確保できるので、作動流体の還流特性を従来になく高くすることができる。さらにこれに加えて、細線束同士の間に形成される空隙においても作動流体を蒸気化させることができる。そして、この発明に係る扁平型ヒートパイプ７は曲げなどの変形を加えた場合であっても蒸気流路８を確保できる。これらの結果、この発明に係る扁平型ヒートパイプの熱輸送能力を従来になく高くすることができる。
【００４１】
なお、この発明では、ヒートパイプを扁平形状に構成した場合、ウイック５はコンテナ３の幅方向での中央部に配置する以外に、左右いずれか一方に偏らせて配置してもよい。このような構成とした場合であっても、上記の図１に示す構成のヒートパイプ７とほぼ同等の性能を得ることができる。
【００４２】
つぎにこの発明の実施例と比較例と併せて説明する。
【００４３】
（実施例１）
素材コイルから繰り出した直径０．０５ｍｍの銅の細線１を１００本束ねるとともに撚って細線束２を形成し、これを六つ束ね合わせてウイック５を構成し、そのウイック５が直線状となるようにいわゆる焼き鈍しなどの事前熱処理を施した。そのウイック５を、内周面に軸線方向に沿った複数の細溝４が形成されているコンテナ３として肉厚０．３ｍｍ、外径６．０ｍｍの銅パイプの内部に上述した方法で挿入し、かつコンテナ３の幅方向での中央部に配置した。そして、そのウイック５をコンテナ３に焼結により固定して一体化させた。このようにして丸パイプ型のヒートパイプを作製した。
【００４４】
その丸パイプ型のヒートパイプを、図６に示すように、ヒートパイプの軸方向の中央部分において９０°に屈曲させた後に、そのヒートパイプを厚さ２．０ｍｍに圧潰して扁平型ヒートパイプ７とした。これらの加工後の各部のサイズは、扁平型ヒートパイプ７の全長は１６０ｍｍであり、厚さは２．０ｍｍであり、コンテナ３の幅は８．７ｍｍであり、屈曲させた部分を挟んで一方の長さが５７．０ｍｍであり、他方の長さが６２．０ｍｍであった。また、湾曲させたパイプの屈曲半径（Ｒ）は１８ｍｍであり、作動流体には水を用いた。
【００４５】
（比較例１）
実施例１と同様の直径０．０５ｍｍの銅の細線１を６００本束ねるとともに撚って結束させてウイック５とし、これをコンテナ３の内部に挿入して扁平型のヒートパイプを作製した。上記の実施例１とはこのようにウイック５の構成が異なるだけであり、他の構成は上記の実施例１と同様とした。
【００４６】
（試験方法）
図７の（ａ）に示すように、電気ヒータ９の表面（１５ｍｍ×１５ｍｍ）に試験対象とす扁平型ヒートパイプ７の一方の端部を接触させて蒸発部とし、その他方の端部を、アルミニウム製の放熱板１０（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．５ｍｍ）の上面に接触させて凝縮部とした。放熱板１０の下面には断熱板（図示せず）を接触させて配置した。図７の（ｂ）に、図７の（ａ）に示す構成の側面図を示してある。室温下で電気ヒータ９に通電することによりヒートパイプ７の蒸発部を加熱し、その電力量すなわち入熱量Ｑ（Ｗ）と、電気ヒータ９とヒートパイプ７との接触点の温度Ｔｈと、ヒートパイプ７の蒸発部の表面温度Ｔｅと、ヒートパイプ７の凝縮部の表面温度Ｔｃと、ヒートパイプ７の中央部分の表面温度Ｔａとを測定した。この測定は、入熱量に対して各測定点における温度が一定となってから開始し、入熱量を徐々に増大させることにより行った。温度測定にはＫ型熱電温度計を使用した。そして、これらの測定データから各ヒートパイプについての熱抵抗Ｒ（℃／Ｗ）といわゆるドライアウトが生じる最大入熱量（最大熱輸送量）ＱＭＡＸ（Ｗ）とを求めた。その結果を図８に示してある。なお、熱抵抗Ｒは（Ｒ＝（Ｔｈ−Ｔｃ）／Ｑ）として求めた。ドライアウトが生じる入熱量は、入熱量Ｑを増大させた場合に熱抵抗Ｒが急増する入熱量である。
【００４７】
図８に示す結果において、実施例１の試験結果を実線を用いて示してあり、比較例１の試験結果を一点鎖線を用いて示してある。図８に示したように、この発明に係るウイック５を使用した実施例１の最大熱輸送量ＱＭＡＸ（Ｗ）が、多数本の細線を束ねて撚っただけの比較例１の最大熱輸送量ＱＭＡＸ（Ｗ）よりも高いことが認められた。また、実施例１の熱抵抗Ｒが、比較例１の熱抵抗よりも低いことが認められた。したがって、この発明に係るウイック５を使用した扁平型ヒートパイプ７は、比較例１と比較して優れた熱輸送特性を有するものであることが確認された。また、この発明に係るウイック５を使用した扁平型ヒートパイプ７は、厚さが２．０ｍｍ程度に薄く、そのため、小型の電子機器に対する搭載性が優れている。
【符号の説明】
【００４８】
１…細線、  ２…細線束、  ３…コンテナ、  ５…ウイック、  ７…扁平型ヒートパイプ７、  ８…蒸気流路。
【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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