(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行細径トンネルヒートパイプからなるプレートヒートパイプを第一の構成要素とし、非蛇行の細径トンネルヒートパイプからなるヒートパイプを第二の構成要素とする、両構成要素が複合一体化されてなる複合型プレートヒートパイプであって、第一の構成要素のプレートヒートパイプは、２枚の展延性に富む金属の薄肉プレートが相互に接合されて積層プレートが形成され、その積層プレートの接合は接合面にターン部と並列部からなる蛇行パターンの長尺細幅の非接合部が残置される接合であり、この非接合部は高圧流体により拡管成形され、これにより積層接合面にはターン部と並列部からなる長尺細径の蛇行トンネル空間が形成されてあり、この細径トンネル空間はその両端に楔状突起空間を有する楕円または半円の断面形状であり、その相当直径は５ｍｍ以下であり、蛇行ピッチは約２０ｍｍ以下であり、この積層プレートの外表面の片面または両面の何れかの面には、蛇行細径トンネル空間の断面形状に対応し、また蛇行パターンに対応して、おのずから発生する蛇行パターンエンボスが形成されてあり、蛇行細径トンネル空間には所定の二相凝縮性作動液が封入されて、蛇行細径トンネルヒートパイプとして構成されてあるプレートヒートパイプであることを特徴とし、第二の構成要素のプレートヒートパイプは、第一の構成要素の積層プレートヒートパイプの蛇行パターンエンボスが形成されてある面（片面若しくは両面）に、エンボス頂部により形成される平面上に沿って薄肉の平板金属プレートが接合されてあり、更にこの平板金属プレートの蛇行パターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁は第一の構成要素の外周端縁と気密に接合されてあり、この接合により金属プレート内平面と蛇行パターンエンボス表面との間に形成される間隙は、おのずから角部が楔状突起空間をなす半円形断面形状の非蛇行細径トンネル空間群が一で連結された空間が形成され、この空間には所定の二相凝縮性作動液が封入されて、非蛇行細径トンネルヒートパイプ群の連結体ヒートパイプとして構成されてあるプレートヒートパイプであることを特徴とし、上述の如き第一及び第二の構成要素が上述の如く自ら一体化され、全体として相互に補完しあって作動する薄形プレートヒートパイプとして構成されてあることを特徴とする複合型プレートヒートパイプ。
【請求項２】
第一の構成要素のプレートヒートパイプの蛇行細径トンネル空間にはその全内容積の少なくとも２０％以上の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあり、第二の構成要素プレートヒートパイプの非蛇行細径トンネル群が連結された空間にはその全内容積の多くても２０％以下の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項３】
第一の構成要素のプレートヒートパイプの蛇行細径トンネル空間にはその全内容積の多くとも２０％以下の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあり、第二の構成要素プレートヒートパイプの非蛇行細径トンネル群が連結された空間にもその全内容積の多くとも２０％以下の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項４】
第一及び第二の構成要素のプレートヒートパイプの細径トンネル空間の夫々には相互に最適作動温度領域が異なり、且つ成分の異なる、二相凝縮性作動液が封入されてあることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項５】
第一の構成要素のプレートヒートパイプを形成する為の二枚の金属プレートからなる積層プレートに於ける、蛇行細径トンネルパターンエンボスとして形成される側のプレートはそれ自身も二種類の所定の金属素材ａ、ｂからなる薄形金属プレートａ１、ｂ１の積層プレートであり、この積層プレートａ１、ｂ１と、その片側の薄形金属プレートａ１と同一素材からなる他の金属プレートａ２、とが接合積層された積層プレートにより第一の構成要素が形成されてあり、他の片側の薄形金属プレートｂ１と同一素材からなる他の金属プレートｂ２と、積層プレートａ１、ｂ１により形成された蛇行細径トンネルパターンエンボスの頂部群との接合、及びこの平板金属プレートｂ２の蛇行パターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁は第一の構成要素の外周端縁と気密に接合されてあり、この接合により金属プレート内平面と蛇行パターンエンにより第二の構成要素が形成されてあり、第一の構成要素部と第二の構成要素部との夫々に形成されてある細径トンネル空間ａ０、ｂ０には夫々の金属素材ａ、ｂと夫々に適合性の良好な夫々の所定の作動液が封入封止されてあり、上記金属素材ａ、ｂは細径トンネル空間ａ０、ｂ０の夫々に封入封止される対象とする所定の作動液に対して適合性の良好な金属素材の中から選択的に決定された金属素材であるか、或は所定の作動液は対象とする金属素材ａ、ｂに対して適合性の良好な種類の作動液の中から選択的に決定された作動液であるかの何れかであることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項６】
薄形金属プレートａ１、ｂ１の何れか一方は金属素材ａ、ｂの何れかの薄膜層（メッキ層を含む）であり、金属プレートａ２、ｂ２の何れか一方はそれに替えて金属素材ａまたはｂの薄膜層（メッキ層を含む）ａ２またはｂ２の被覆が施されてある任意の金属素材で形成された補強用金属プレートａ３またはｂ３であってもよく、細径トンネル空間ａ０、ｂ０の内壁面は夫々に封入された作動液と適合性の良好な金属素材ａ、ｂのみで形成された材料であるように構成されてあることを特徴とする請求項５に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項７】
構成要素としてｐ１、ｐ２の二枚の第一の構成要素のプレートヒートパイプが適用されてあり、これらｐ１、ｐ２は何れも片側が平面で、他の片側に蛇行細径トンネルパターンのエンボスが形成されてある構成要素であり、第二の構成要素はそれらｐ１、ｐ２の構成要素の、何れか一方の構成要素の平面側と他の構成要素のエンボスの頂部群とが接合され、更にこの構成要素の平面側の蛇行パターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁が第一の構成要素の外周端縁と気密に接合されて構成されてあり、その接合における二枚の第一構成要素の相対的な方向は、夫々の構成要素の蛇行細径トンネルの直線部群の整列方向が、相互に平行する方向であるか、或いは相互に直交する方向であるか、の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項８】
構成要素としてｐ１、ｐ２の二枚の第一の構成要素のプレートヒートパイプが適用されてあり、これらｐ１、ｐ２は何れも片側が平面で、他の片側に蛇行細径トンネルパターンのエンボスが形成されてある構成要素であり、第二の構成要素を構成する為のプレートとしては薄肉プレートｐ３が共通のプレートとして用いられてあり、この薄肉プレートｐ３が、二枚の第一の構成要素ｐ１、ｐ２の蛇行細径トンネルパターンのエンボスが形成されてある側のエンボス頂部が形成する平面により挟持接合されて、更にこの薄肉プレートｐ３の蛇行パターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁が二枚の第一の構成要素ｐ１、ｐ２の外周端縁と気密に接合されて構成されて、その接合により隣接する二枚の第二の構成要素ｐ４、ｐ５が構成されてあり、その接合における二枚の第一構成要素の相対的な方向は、夫々の構成要素の蛇行細径トンネルの直線部群の整列方向が、相互に平行する方向であるか、或いは相互に直交する方向であるか、の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【請求項９】
２枚の金属プレートが相互に接合されて積層プレートが形成され、その積層プレートの接合は接合面にターン部と並列部からなる細径トンネルパターンの長尺細幅の非接合部が残置される接合であり、この非接合部は高圧流体により拡管成形され、これにより積層接合面にはターン部と並列部からなる長尺細径のトンネル空間が形成されることにより第一の構成要素のヒートパイプとし、該第一の構成要素のヒートパイプの細径トンネルパターンエンボスが形成されてある面（片面若しくは両面）に、エンボス頂部により形成される平面上に沿って薄肉の平板金属プレートが接合されてあり、更にこの平板金属プレートの並列細径トンネルパターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁は第一の構成要素の外周端縁と気密に接合されてあり、この接合により金属プレート内平面と細径トンネルパターンエンボス表面との間に形成される間隙は、第二の細径トンネル空間群が連結された空間が形成されることにより第二の構成要素のヒートパイプとし、第一及び第二の細径トンネル空間には所定の二相凝縮性作動液が封入されてヒートパイプとして構成されてあることを特徴とする複合型プレートヒートパイプ。
【請求項１０】
前記２枚の金属プレートは片側のプレートが他の側のプレートに比較して、より展延性に富む金属材料からなるか、またはより薄肉に形成されてあるかすることを特徴とする請求項９に記載の複合型プレートヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はプレートヒートパイプの構造に関するものであり、特に作動液の顕熱による熱伝達（作動液の振動及び又は循環による熱伝達）を主たる熱輸送原理とする蛇行細径トンネルヒートパイプからなるプレートヒートパイプと、作動液の潜熱による熱伝達（作動液の蒸気移動時の蒸発及び凝縮による熱伝達）を主たる熱輸送原理とする非蛇行細径トンネルヒートパイプ群からなるヒートパイプとが一体化され、それらが相互に補完しあって作動する構造を基本構造とする複合型プレートヒートパイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来の半導体素子の進歩、及びそれに伴う機器実装技術の進歩により、半導体素子が大容量化し、機器実装が高密度化しつつあるにもにも拘わらず、業界では機器筐体の小型化軽量化が強く要求され、また小型化された筐体内における半導体素子群の増加発熱量の熱対策及び、大容量化した半導体素子群に依る筐体内部における部分的温度上昇に対する対応等が解決すべき大きな問題点となっている。これらの問題点解決の手段として薄形軽量なプレートヒートパイプに依る熱輸送、温度拡散、温度均一化が注目され、広く活用され始めている。
【０００３】
プレートヒートパイプには各種多品種の構造のものがあるが、その殆どが形状が余りに大きかったり、重量が過大であったり、温度上昇時の作動液の飽和蒸気圧に十分に耐えることが出来なかったり、各種の問題点があるので最近の高密度実装機器に実用に供され、または実用化が期待されているプレートヒートパイプは殆ど次の三品種に限定されている。
（１）  それらの第一は本発明者が発明実用化した特許第１９６７７３８号（ループ型細管ヒートパイプ）の応用である長尺の蛇行細径トンネルヒートパイプを薄肉金属プレートの中に作り込んで構成された薄肉軽量のプレートヒートパイプである。
（２）  それらの第二は通称マイクロヒートパイプとして販売されている複数の細径ヒートパイプを薄肉金属プレートの間に並列挟持せしめて構成されたプレートヒートパイプである。
（３）  それらの第三としては実用化例は少ないが注目されつつあるプレートヒートパイプとして極細径トンネルヒートパイプ群を薄肉プレートの中に作り込んで形成されたマイクロヒートパイプがある。通常のマイクロヒートパイプの各トンネルはその断面形状が角型をなしており、その角部は鋭角溝状であり、この鋭角溝がウイックの役目をすることにより１ｍｍ以下の極細径であってもヒートパイプとして作動することが出米るようになっている。
【０００４】
これら３種類のヒートパイプは夫々に利害得失があり用途によって使い分けられている。それらの夫々の特長は以下の通りである。
（１）のプレートヒートパイプの中に作り込まれてある蛇行細径トンネルヒートパイプは作動液の顕熱による熱輸送（作動液の振動及び又は循環による熱輸送）を主たる熱輸送原理とするもので、細径トンネル内作動液の表面張力に因って作動液は常にトンネル内を充満閉塞して移動する様になり、この作動液は受熱部で断続的に発生する作動液の核沸騰の圧力波により、トンネル内でその軸方向に振動するか循環するようになる。この振動及び循環が熱量を高温側から低温側に高効率で輸送する。この原理の詳細は特許第１９６７７３８号明細書に記載の通りである。このような作動原理が適用される細径トンネルの相当直径の範囲はヒートパイプ作動時の保持姿勢がボトムヒートモード（受熱部位置が低水位のモード）の場合でほぼ５ｍｍ以下、他のモードで４ｍｍ以下である。細径化の最小限界は製作可能範囲を限界としている。
【０００５】
このヒートパイプはその作動原理が細径トンネル内における作動液の核沸騰により発生する高圧の圧力波に起因する作動液の軸方向振動及び、又は、循環によるものであるから、その性能の重力依存性が少ない点に特長がある。従って作動時の保持姿勢に因る性能の変化が少なくトップヒートモードでも作動することは大きな長所となる。
また蛇行細径トンネルヒートパイプは連続するトンネルの各直管部は常に相互に補完しあって作動し、ターン回数が増加し、直管部本数が増加するにつれて相互補完の効果が増加し、ターン数増加の割合を越えて性能が大幅に向上する特長がある。
作動液の軸方向振動及び、又は、循環による熱輸送であるから、エンタルピーが大きいので、最大熱輸送能力が大きく、ターン数を増加させることの効果を加えれば数ＫＷの如き大容量の熱輸送も容易な点は大きな特長である。
二次加工性が良好で自在に曲げ加工して使用することが出来ることもこの型のプレートヒートパイプの特長のひとつである。
【０００６】
（２）のプレートヒートパイプの中に挟持されてある細管ヒートパイプは通常のヒートパイプであるから、作動液の潜熱による熱輸送（作動液の蒸発及び凝縮による熱輸送）を主たる熱輸送原理としている。従って通常のヒートパイプとしての特長のすべてを備えている。即ち細管ヒートパイプとしては比較的高性能であり、また比較的小さな熱入力であっても感度よく作動し、受熱部温度と放熱部温度の温度差が比較的小さな場合でも良好な熱応答性で作動する。またヒートパイプの長さ間における温度均一化性能が極めて良好である。
【０００７】
（３）のプレートヒートパイプの中に作り込まれる多数本並列のトンネルヒートパイプはすべてマイクロヒートパイプであり、相当直径０．５ｍｍ以下の従来型ヒートパイプである。従って構成されるプレートヒートパイプの大きさはプレートの厚さ１．２ｍｍ前後、面積１０ｍｍ×２０ｍｍ以下程度で極めて小型であり、熱輸送能力も１０Ｗ以下と小能力ではあるが、その限られたプレート面積の範囲では熱拡散性能、温度均一化性能、熱応答性共に極めて良好な点が特長である。また面積が小さいので金属間熱伝導による熱拡散により保持姿勢による影響が殆ど無くなり姿勢依存性はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如くプレートヒートパイプには夫々に優れた機能があるがまた夫々に各種の問題点があり、夫々に用途を棲み分けて使用されている。然しユーザが要求する機能は極めて広範囲であり夫々に問題点を解決することが強く望まれている。夫々の問題点は次のごとくである。
【０００９】
（１）の蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプは蛇行細管ヒートパイプ技術応用であるから、その優れた特長を有すると共に次のごとき問題点があった。トンネル内に液相及び気相が混在配置された作動液の振動及び循環による熱輸送であるから、振動及び循環を発生させる為のエネルギーの消耗があり、また管内の圧力損失が比較的大きいので、従来型ヒートパイプの蒸気移動の熱輸送に比較して、熱応答性が低下する。数Ｗの如き低熱入力における作動の活性が低下し、また受熱部と放熱部の温度差が１０℃以下の如く小さい場合は熱抵抗値が増大する。
【００１０】
（２）の従来型細管ヒートパイプ挟持型のプレートヒートパイプは二次加工性が悪く曲げ加工して使用することが極めて困難である。また保持姿勢によって性能が大きく変化し、トップヒートモードで作動しないから適用機器によっては使用不可能となる。更に通常のヒートパイプの欠点であるドライアウト現象が発生するから大熱入力及び衝撃的急速熱入力の場合は使用不可能の場合がある。
【００１１】
（３）のマイクロヒートパイプは極めて小型となるから、数１０Ｗ程度の熱入力であっても限界熱流束を遥かに越えるので一般的な用途には使用不可能である。更に小型であることにより金属間熱伝導量が大きく、性能の保持姿勢依存性は大きく緩和されるが、それでも保持姿勢による性能変化が比較的大きく、特殊用途以外の実用は困難である。
【００１２】
上述の如く実用化されている従来のプレートヒートパイプは何れも長所短所夫々の特長があり、用途別に棲み分け使用する必要があった。ユーザからの要望としては何れの用途に対しても共用出来るプレートヒートパイプが求められている。また用途によっては二種のプレートヒートパイプの性能を兼ね備えた機能が要求される場合も多く、適用範囲の広いプレートヒートパイプの開発が要望されている。本発明はそのような要望に応える為、従来型ヒートパイプの如く小温度差及び低熱入力でも良好に作動し、且つ蛇行細径ヒートパイプの如く大熱入力も可能な、更に姿勢依存性の少ないプレートヒートパイプを提供する。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】
図１〜図６によって本発明の課題を解決する為の手段により構成されたプレートヒートパイプの基本的構造及びその構成の手順について説明する。本発明の複合型プレートヒートパイプは第一の構成要素である蛇行細径トンネルヒートパイプと第二の構成要素である従来型の細径トンネルヒートパイプ群が共に単一のプレートの中に内蔵され、第一及び第二の構成要素の細径トンネルヒートパイプの各直管部は交互に且つ密に近接して配列されて複合一体化されて構成されてあるもので、内蔵された二種類のヒートパイプが相互に補完し合ってそれらの優れた性能を兼ね備えたプレートヒートパイプになっている。
【００１４】
図１は本発明の複合型プレートヒートパイプの基本的な構造及び第一実施例、第二実施例を説明する側面断面図である。平板金属プレート１−１の平面上に展延性に富む薄肉金属プレートにより形成された蛇行細径パターンのエンボス１−２により形成されたトンネル空間の中に所定の作動液が封入されて蛇行細径トンネルヒートパイプ１が構成されてある。トンネルの断面形状はおのずから角部が楔状突起空間１−５を形成する半円断面形状に形成される。このプレートヒートパイプを第一の構成要素としこの第一の構成要素のエンボス頂部により形成される平面に沿って平板金属プレート２−１が被せられて接合され、更にこの平板金属プレート２−１の蛇行パターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁は第一の構成要素の外周端縁と気密に接合されてあり、この接合により金属プレート２−１の内平面と蛇行細径パターンエンボス（平板金属プレート）１−２の外表面との間には、おのずから角部が楔状突起空間２−５をなす半円形断面形状の非蛇行トンネル空間群が一部で連結された空間が形成され、この空間に所定の作動液が封入封止されて非蛇行細径トンネルヒートパイプ群２が構成されてあり、このプレートヒートパイプを第二の構成要素とする。第一、第二の構成要素は蛇行細径パターンのエンボス（平板金属プレート）１−２を共通のコンテナ壁として一体化されて、本発明の複合プレートヒートパイプとして構成されてある。
【００１５】
図２は本発明の複合型プレートヒートパイプの基本的な構造の他の構造例を示す。図１においては第一の構成要素は平板金属プレートの片面に半円形断面の蛇行細径パターンエンボスが形成されてある例について示してあるが、図２においては第一の構成要素の蛇行細径パターンエンボスは図３の平板金属プレート１−１、１−２が共に拡管エンボス成形され、エンボスは図３の平板金属プレート１−１、１−２の両面に形成されてあり、エンボスの空間により構成される蛇行細径トンネルヒートパイプ１の断面形状は両側に楔状突起空間１−５を有する楕円形状になっている。従ってエンボス頂部により形成される平面は両面に形成され、これに被せ接合される平板金属プレートは２−１、２−２の二枚になっている。従ってこれらの平板金属プレートとエンボス表面で形成される空間により構成される細径トンネルヒートパイプ群２の平面は二枚形成される。即ち第一の構成要素プレートヒートパイプと一体化される第二の構成要素プレートヒートパイプは第一の構成要素を挟んで二枚となっている。
【００１６】
図３、図４及び図５は第一構成要素の製作工程の説明図である。図３は第一構成要素成形の為の接合積層プレートの側面断面図、図４はその一部断面の平面図である。１−１、１−２は平板金属プレートでそれらは所定のパターンの非接合部１−３が残置された状態に相互に接合積層されてある。この接合は図１の如く片面エンボス形状に構成する場合は、１−２の金属プレートは１−１に比較して柔軟展延性に富む材料が使用されるか、または共に柔軟展延性に富む材料を使用し１−２を１−１に比較して薄肉のプレートが使用されるかの何れかの状態に積層される。図において蛇行パターン非接合部１−３は図４の平面図に破線で示されてある如き蛇行パターンに非接合部として残置されてある。非接合部の形成には接合防止剤の塗布その他各種の接合防止手段が適用される。
図２の如く、接合積層プレートの両面にエンボスを形成せしめて実施する場合即ち二枚の第二構成要素に第一の構成要素が挟持された構成にする場合は、積層プレートを形成する１−１と１−２のプレートは全く同等の展延性を与えるようその素材の状態及び厚さが決められる。
【００１７】
図５は図３、図４の蛇行パターン非接合部１−３を高圧流体の圧入により膨張拡管せしめた状態を示す。強靭な側の金属プレート１−１は平板状態を保持したまま、１−２は蛇行エンボスに形成され、蛇行トンネル空間１−４を形成している。その断面形状は半円形であり、その両端にはおのずから楔状突起空間１−５が形成される。蛇行トンネル空間１−４には所定の二相凝縮性作動液が封入封止されることにより、図１における蛇行細径トンネルヒートパイプ１が構成される。蛇行トンネル空間１−４の相当直径は５ｍｍ以下に形成されることにより、蛇行細径トンネルヒートパイプ１は蛇行細管ヒートパイプとしての良好な性能が保証されている。これ以上大きな相当直径を与えるときは作動液がその表面張力により常に管内を充満充填していることが不可能になり、蛇行細管ヒートパイプとしての作動が不可能になる。
【００１８】
以上の如くして本発明の第一構成要素が構成されるが、この場合の蛇行トンネル空間１−４の蛇行ピッチは約２０ｍｍ以下に形成される。この２０ｍｍは蛇行トンネル空間１−４の相当直径を５ｍｍ以下に抑制し、且つ両側に楔状突起空間１−５を形成せしめて膨張拡管せしめる為の最大ピッチであって、実施に当たっては２０ｍｍより出来るだけ小さいことが望ましく、出来得れば１０ｍｍ以下であることが望ましい。このことは本発明の重要な特徴になっており、これにより蛇行エンボス１−２のピッチ間に形成される溝幅を小さくし、第二構成要素の細径トンネル空間の相当直径をも細径に抑制することが出来る。
【００１９】
図６は本発明の複合型プレートヒートパイプの側面の一部拡大断面図である。図５の第一の構成要素における図の如く形成されたエンボスの頂部により形成される平面に沿って、平板金属プレート２−１が接合されてある。図示は省略されてあるが平板金属プレート２−１の周辺端縁は第一の構成要素の周辺端縁と気密に接合されてある。これにより第一の構成要素の蛇行エンボス１−２のピッチ間にはおのずから非蛇行細径トンネル空間群２−４が一部で連結された空間が形成され、この中に二相凝縮性作動液が封入されて第二の構成要素として図１における非蛇行細径トンネルヒートパイプ群２が形成される。この細径トンネル空間２−４の断面形状は半円形でその角部には楔状突起空間２−５が形成され、この部分には自ら作動液のメニスカスが形成されて作動液蒸気の潜熱利用形ヒートパイプのウイックの役目をする。
【００２０】
【作用】
上述のごとき本発明の複合型プレートヒートパイプは第一の構成要素が蛇行細管ヒートパイプ特有の各種性能を発揮し、その至らざる所を第二の構成要素の通常ヒートパイプがその特有の性能に依り補完して本発明の複合型プレートヒートパイプ独特の機能を発揮する。その独特の機能は次の如くであり総合的に従来のプレートヒートパイプでは不可能であつた各種の性能を発揮する。
【００２１】
（１）  本発明の複合型プレートヒートパイプは発熱源と放熱部の温度差が小さい場合でも、高性能且つ確実に熱量を輸送することが出来る。
ヒートパイプの作動には受熱部温度と放熱部温度の温度差が必須であり、ヒートパイプの規模によって差異はあるが、その規模に対応した作動の為の最低温度差が存在する。適用温度１００℃以下、熱輸送量数百ワット規模のヒートパイプの場合で云えば、第一の構成要素の蛇行細径トンネルヒートパイプは作動液の軸方向振動及び循環による熱輸送であるから、効率的な熱輸送の為の適切な作動液の振動及び循環を発生する為の起動時に必要な最低温度差としては約１５℃〜２０℃が要求され、それ以下では性能の低下が免れられない。これは細管内の作動液の圧力損失に起因する性能低下である。
【００２２】
然し第二の構成要素は通常のヒートパイプであり、高温部から低温部に移動する作動液蒸気の蒸発凝縮の潜熱により熱輸送がなされるヒートパイプであり、蒸気移動時の圧力損失は液移動時の圧力損失に比較して桁違いに小さい。従って作動時に必要な温度差は１℃でも十分であり第二の構成要素ヒートパイプは極めて小さな温度差で作動を開始し作動を継続することが出来る。
【００２３】
第一の構成要素には蛇行細管ヒートパイプ特有の他の問題点として蛇行ターン部における液移動の圧力損失増加が大きい点がある。この圧力損失は比較的大きく、作動条件によって差異はあるものの、実験によれば蛇行ターン部を加熱してその部分の圧力損失をキヤンセルすることにより、蛇行細管ヒートパイプの全熱抵抗値が１／２に低下した例もある程である。
【００２４】
第二の構成要素ヒートパイプが一旦作動を開始すると第一の構成要素作動液はこの作動により加熱され、活性化され、また液温上昇による動粘性係数が急激に低下し、これによる蛇行ターン部の圧力損失をも含めた蛇行細管ヒトパイプの全圧力損失が低下し、これらにより第一の構成要素ヒートパイプも小温度差で活発に作動するようになる。即ち本発明の複合型プレートヒートパイプは第二の構成要素の作動が引き金になり小さな温度差でも活発に作動する高機能ヒートパイプとして、従来は得られなかった高性能を発揮する。
【００２５】
（２）  本発明の複合型プレートヒートパイプは数ワットの微小熱入力から数キロワットの大熱入力であってもその全領域に亙り敏感に作動する高感度のプレートヒートパイプとして適用することが出来る。
【００２６】
大容量の熱輸送の必要な蛇行細径トンネルプレートヒートパイプの場合は必然的に内蔵する蛇行細径トンネルヒートパイプの受熱部と放熱部の間の距離が長くなり、また蛇行ターン数が増加する。それらによる性能増加は大きいものの、その際の細管内圧力損失も大きなものとなる。
【００２７】
また蛇行細管ヒートパイプは作動液の振動及び循環により熱輸送が行われるから、必要な熱輸送量に対応して蛇行細管コンテナ内に封入される最適液量は変化する。即ち大容量プレートヒートパイプに封入される最適作動液量は自ら増加する。このように増加した輸送距離、増加したターン数、等に対応して最適封入作動液量は大幅に増加せしめる必要がある。
【００２８】
作動液に軸方向振動と循環力を与える為には、作動液の質量や管内力損失に対応し、これを作動せしめまたは起動せしめるに必要なエネルギーを与える為の最小限の熱量を必要とする。従って上述の如き増加した封入作動液量や増加した圧力損失のもとで細管ヒートパイプを良好に作動せしめる為には、それに対応する必要な最小限熱量も増加せしめざるを得ない。例えば、温度差４０℃において１ＫＷの熱量を輸送する蛇行細径トンネルヒートパイプを内蔵したプレートヒートパイプの場合の作動または起動の為の最小限熱入力は約５０Ｗである如く比較的大きな熱入力を必要とする。
【００２９】
これに比較して通常ヒートパイプの場合は受熱部から放熱部に移動する作動液蒸気の蒸発及び凝縮の潜熱による熱輸送であるから、作動液蒸気の移動の際の圧力損失は極めて小さいので熱入力が５Ｗの如き微少であってもヒートパイプは確実に作動する。従って本発明の複合型プレートヒートパイプの場合、１ＫＷの大容量ヒートパイプとして構成されたものであっても、５Ｗの如く微小な熱量を入力した場合は第二構成要素プレートヒートパイプのみが先ず作動を開始し、これにより第一の構成要素プレートヒートパイプの作動液が温度上昇し、これが引き金となってプレートヒートパイプ全体が作動するようになる。即ち本発明の複合型プレートヒートパイプは微小熱入力から大熱入力に至る広い領域で敏感に作動させることが出来る。
【００３０】
（３）  本発明の複合型プレートヒートパイプは第一の構成要素プレートヒートパイプと第二の構成要素プレートヒートパイプの夫々に作動温度領域の異なった異種の作動液を封入し、両構成要素の相互補完により、幅広い作動温度領域を有したり、低温度の作動領域を有する特種のプレートヒートパイプを構成することが出来る。
【００３１】
（４）  本発明の複合型プレートヒートパイプは作動液の軸方向振動に依る顕熱利用型のプレートヒートパイプとしても、移動する作動液の相変化による潜熱利用型のプレートヒートパイプの何れの型のヒートパイプとしても、封入作動液量の調整により選択的に適用することが出来る。
即ち第一の構成要素を形成する蛇行細径トンネル空間及び第二の構成要素を形成する細径トンネル空間は何れも両端に楔状突起空間を有する楕円または半円の断面形状であり、楔状突起空間は相変化による潜熱利用型のヒートパイプとしてのウイックの作用効果がある。従って第一の構成要素を形成する蛇行細径トンネル空間であっても封入作動液量の調整に依って作動液の相変化による潜熱利用型のプレートヒートパイプとして即ち高感度プレートヒートパイプとして適用することが出来る。
【００３２】
このように適切に調整された封入液量を有する蛇行細径トンネルコンテナは通常の細径トンネルヒートパイプとしての特性と同時に極めて気相リッチとなった蛇行細径トンネルヒートパイプとしての特性を有するので通常の細径トンネルヒートパイプより大きな熱量を輸送したり、衝撃的な急速加熱に対してもドライアウトを引き起こすことが無い、トップヒート姿勢でも良好に作動する等の優れた特性をも併せ持っている。従って本発明の複合ヒートトパイプは第二の構成要素の極めて鋭敏な感度の細径トンネルヒートパイプと上述の気相リッチな蛇行細径トンネルヒートパイプの両特性を併せ持ったプレートヒートパイプとして適用することが出来る。
【００３３】
【実施例】
［第一実施例］  第一実施例は図１、図２に例示の本発明の複合型プレートヒートパイプにおける第一の構成要素のプレートヒートパイプが内蔵する蛇行細径トンネル空間にはその全内容積の少なくとも２０％以上の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあり、第二の構成要素プレートヒートパイプが内蔵する非蛇行トンネル群が連結された空間にはその全内容積の多くても２０％以下の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあることを特徴とする。
【００３４】
第一の構成要素のプレートヒートパイプが内蔵する蛇行細径トンネルヒートパイプ１は特許第１９６７７３８号（ループ型細管ヒートパイプ）の応用であるから、それと同じ量の作動液を封入することにより全く同じ特性を発揮する。即ちその特性を良好に発揮せしめる為には、蛇行細管ヒートパイプと同様に、そのトンネル径、蛇行ターン数、必要とする熱輸送量、等によって選択される割合は異なるが、その内容積の２５％〜８０％の容積を占める作動液を封入封止する必要がある。その熱輸送性能は封入作動液量が内容積の２０％〜８５％の範囲外になると急激に低下し、蛇行細管ヒートパイプとしての機能を殆ど失うに至る。それは作動液の拡大された気相部の大きな圧縮性により受熱部で発生する振動及び循環のためのエネルギーが吸収されて、圧力波が細管内を伝播することが不可能になることが主因と考えられる。
【００３５】
第二の構成要素のプレートヒートパイプの非蛇行の細径トンネルヒートパイプ群２は従来型の細径ウィックレスヒートパイプである。通常のウィックレスヒートパイプは内容積の８％〜５０％の封入作動液量で作動することが出来るが良好な性能を発揮せしめる為の封入量は１０％〜３０％である。然し第二の構成要素の場合は非蛇行トンネル群は、第一の構成要素のエンボス間隙に自ら形成される空間により形成されるトンネルであるから、トンネルの夫々の相当直径は５ｍｍ以下の細径となり、この場合は封入作動液量が２０％を越えると作動液の表面張力でトンネル内が充満充填され、作動液蒸気の移動が不可能になり、細径トンネルヒートパイプ群２は作動液の蒸発凝縮の潜熱を利用する型のヒートパイプとしての機能を失うに至る。
【００３６】
これらの理由から本実施例の複合型プレートヒートパイプは第一の構成要素には全内容積の２０％以上、第二の構成要素には全内容積の２０％以下の作動液が封入封止され、これにより小温度差でも、低熱入力でも敏感に作動し、然も大熱輸送能力を有するプレートヒートパイプを構成することが出来る。
【００３７】
［第二実施例］  第二実施例は図１、図２に例示の本発明の複合型プレートヒートパイプにおける第一の構成要素プレートヒートパイプ１の蛇行細径トンネル空間にはその全内容積の多くとも２０％以下の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあり、第二の構成要素プレートヒートパイプ２の非蛇行トンネル群が連結された空間にもその全内容積の多くとも２０％以下の容積に相当する量の二相凝縮性作動液が封入されてあることを特徴とする。
【００３８】
蛇行細管ヒートパイプの熱量輸送は作動液の振動及び、又は循環により行われるからその為には細管の全内容積の２０％以上の作動液が封入封止されてある必要がある。然し本発明のプレートヒートパイプの第一の構成要素の蛇行細径トンネルヒートパイプ１においては、楕円又は半円形状のその断面形状には両端に楔状突起１−５が設けられてあり、通常のヒートパイプのウイックの役目をしている。従って封入作動液量２０％以下でも作動することが出来る。然しこの場合は作動液蒸気移動時の相変化による潜熱による熱輸送となる。
【００３９】
このようであるから本実施例の如く、第一の構成要素のプレートヒートパイプ、第二の構成要素のプレートヒートパイプの何れも封入作動液量を其らの内容積の２０％以下として構成した場合は、本発明の複合型プレートヒートパイプは作動液蒸気移動時の相変化の潜熱を利用するヒートパイプとなり、全熱輸送能力は低下するが、極めて作動感度の鋭敏なプレートヒートパイプとなり、微小温度差でも良好に作動し、又微少熱入力でも活発に作動する様になる。又蛇行細径トンネルヒートパイプであることの効果として、各ターン毎の細径ヒートパイプが相互に補完しあって高性能化されると共に、作動液蒸気に振動が発生し、これにより熱輸送能力の姿勢依存性が減少し、第一実施例の液相作動液の振動による場合より熱輸送能力は低いがトップヒート時の熱輸送も可能になる。
【００４０】
［第三実施例］  第三実施例は図１、図２に例示の本発明の複合型プレートヒートパイプにおける第一及び第二の構成要素のプレートヒートパイプの蛇行、非蛇行細径トンネルヒートパイプ１、２のトンネル空間の夫々には相互に最適作動温度領域が異なり、且つ成分の異なる、二相凝縮性作動液が封入されてあることを特徴とする。これにより複合型プレートヒートパイプの最適作動温度領域は大幅に拡大される。
【００４１】
一例を述べれば第一の構成要素のプレートヒートパイプには純水作動液にエチルアルコール２５％を添加した混合作動液（凍結温度−２０℃）を封入し、第二の構成要素のプレートヒートパイプの作動液としてはフロンＨＣＦＣ−１４２ｂを封入した。この複合型プレートヒートパイプは受熱部の温度制御範囲−５℃から＋１８０℃に至る広範囲な領域で良好に作動する従来のヒートパイプでは実現が全く不可能であったような高機能が得られた。但しこの場合の冷却風温度範囲は−３５℃から＋１２０℃であった。
【００４２】
この場合の混合作動液封入時の第一の構成要素プレートヒートパイプは受熱部温度＋８０℃においてフロンＨＣＦＣ−１４２ｂ封入の場合と上述混合作動液とはほぼ同等の熱輸送能力を発揮する。これより受熱部温度が上昇するにつれて混合作動液の熱輸送能力の方が大きくなり、＋１８０℃においては混合作動液の熱輸送能力はＨＣＦＣ−１４２ｂのほぼ二倍に至るまで向上する。受熱部温度が＋８０℃より低下するにつれて混合作動液の熱輸送能力が低下し、＋３０℃前後になるとＨＣＦＣ−１４２ｂのほぼ二分の一に至るまで低下する。更に受熱部温度が低下すると混合作動液の作動は不活発になり、ＨＣＦＣ−１４２ｂの方は変化せず、０℃以下になると混合作動液の熱輸送能力はＨＣＦＣ−１４２ｂの熱輸送能力の約十分の一に至るまで低下する。このような熱輸送能力の性能の差異は各作動液の沸点の差異により発生するもので、純水の沸点は＋１００℃、エチルアルコールの沸点は＋７８．５℃、ＨＣＦＣ−１４２ｂの沸点は−９．７℃であり、作動液の熱輸送能力は夫々の沸点以上で高性能を発揮し、沸点以下では温度が低下するにつれて性能が低下することによる。本発明の複合型プレートヒートパイプにおいては第一の構成要素のプレートヒートパイプと第二の構成要素のプレートヒートパイプが受熱部温度のすべて温度領域において相互に補完しあって、何れの温度条件においても何れか条件の良好な側の作動液の作動特性を示し、またそれが引き金になって他の側の作動液も活性化され最高の特性を発揮させることが出来ることになる。
【００４３】
［第四実施例］［第五実施例］  ヒートパイプの金属素材と封入作動液の間には適合性の良否の問題がある。適合性が悪い場合は金属素材と作動液の間で化学反応が発生し、作動液が変質して性能が激しく低下したり、ヒートパイプコンテナが腐食により破損したりする場合がある。本発明の複合プレートヒートパイプは第一の構成要素、第二の構成要素夫々に異種の作動液を使用する場合が多い。従って複合プレートヒートパイプ全体を同一素材で構成する場合は、その素材に適合する作動液に作動液の種類が限定され、複合プレートヒートパイプとしての適用範囲はその作動液の適用範囲に限定される。第四実施例及び第五実施例はその対策としての実施例であって、各構成要素の少なくも作動液に接触する面は、適用される作動液に対して適合性の良好な素材である様に構成される。
【００４４】
図７は［第四実施例］の断面説明図であって、第一の構成要素のプレートヒートパイプを形成する為の二枚の金属プレートからなる積層プレートに於ける、蛇行トンネルパターンエンボスとして形成される側のプレートはそれ自身も二種類の金属素材ａ、ｂからなる薄形金属プレートａ１、ｂ１からなる積層プレートであり、この積層プレートａ１、ｂ１と、その片側の薄形金属プレートａ１と同一の素材からなる他の金属プレートａ２、とが接合積層された積層プレートにより第一の構成要素部が形成されてあり、他の片側の薄形金属プレートｂ１と同一の素材からなる他の金属プレートｂ２と、積層プレートａ１、ｂ１により形成された蛇行細径トンネルパターンエンボスの頂部群との接合、及びこの平板金属プレートｂ２の蛇行パターンエンボスのパターン外周に若干の間隙を残す外周端縁と第一の構成要素の外周端縁との気密な接合、により第二の構成要素部が形成されてあり、第一の構成要素部と第二の構成要素部との夫々に形成されてある蛇行細径トンネル空間ａ０、ｂ０には夫々の金属素材ａ、ｂと夫々に適合性の良好な作動液が、選択的に封入封止されてあり、上記金属素材ａ、ｂは蛇行細径トンネル空間ａ０、ｂ０の夫々に封入封止される対象とする所定の作動液に対して適合性の良好な金属素材の中から選択的に決定された金属素材であるか、或は所定の作動液は対象とする金属素材ａ、ｂに対して適合性の良好な種類の作動液の中から選択的に決定された作動液であるかの何れかであることを特徴としている。
【００４５】
本発明の複合プレートヒートパイプの全てを純アルミニゥムで構成し、作動液として第一の構成要素のプレートヒートパイプにエチルアルコールを封入し、第二の構成要素のプレートヒートパイプにフロンＨＣＦＣ−１４２ｂを封入し−５℃から＋１８０℃の広い適用温度領域で比較的良好に作動するプレートヒートパイプを構成することが出来た。フロンＨＣＦＣ−１４２ｂと純アルミニウムとの適合性は極めて良好で２０年以上に亙る長期連続使用に耐えることが証明されている。然しエチルアルコールと純アルミニウムとの適合性についてはいまだ長期連続使用に耐えることが証明されておらず、他方メチルアルコールと純アルミニウムとの適合性については不適合であるとの試験結果が発表されている。従って純アルミニウムコンテナに対しエチルアルコールを適用することの長期信頼性については不安感がぬぐい切れない点が問題であった。
【００４６】
また他方では純水と純銅の適合性は極めて良好で数十年の連続使用に耐えることが実績的にも証明されている。更に純水作動液ヒートパイプがエチルアルコール作動液ヒートパイプより極めて優れていることも実証されている。
これらのことから上述の問題点解決の為、図７の本実施例の複合ヒートパイプにおける金属素材ａとして純銅を用い金属素材素材ｂとして純アルミニウムを用いて、蛇行細径トンネルパターンエンボスを純銅薄形プレートａ１及び純アルミニウム薄形プレートｂ１の積層プレートで形成し、平板金属プレートａ２を純銅で形成し、平板金属プレートｂ２を純アルミニウムで形成して複合型プレートヒートパイプのコンテナを構成した。その蛇行細径トンネル空間ａ０には純水作動液にエチルアルコール２５％を添加した混合作動液（凍結温度−２０℃）を封入し、第一の構成要素プレートヒートパイプを構成した。また蛇行細径トンネル空間ｂ０にはフロンＨＣＦＣ−１４２ｂを封入して第二の構成要素プレートヒートパイプを構成し全体として第四実施例の複合型プレートヒートパイプを構成せしめた。このような構成の第四実施例の複合型プレートヒートパイプは−５℃から＋１８０℃に至る広い温度領域の全領域で極めて良好に作動するとともに２０年に亙る長期信頼性をも保証することが可能なものとなった。またこの複合型プレートヒートパイプエチルはアルコール含有純水作動液の使用が可能になったことで熱輸送能力も大幅に向上し、低温凍結の恐れも無くなった。
【００４７】
図７において蛇行細径トンネルパターンエンボスを形成する薄形プレートａ１、ｂ１は必ずしも薄形プレートである必要はない。熔射金属の薄膜層であっても良くまた金属メッキ層であっても良い。更に平板金属プレートａ２、ｂ２も必ずしも単一素材のプレートである必要もない。トンネル空間ａ０、ｂ０の内壁面の全てがその中に封入された作動液に対し適合性の良好な金属素材で構成されてあれば複合構造のプレートであっても良い。
【００４８】
以下に［第五実施例］の基本構成について図７及び図８により説明する。図７に於ける薄形金属プレートａ１、ｂ１の何れか一方は図８に例示の如く金属素材ａ、ｂの何れかの薄膜層（メッキ層を含む）であり、図７に於ける金属プレートａ２、ｂ２の何れか一方はそれに替えて、図８に例示の如く金属素材ａまたはｂの薄膜層（メッキ層を含む）ａ２またはｂ２の被覆が施されてある任意の金属素材で形成された補強用金属プレートａ３またはｂ３であってもよく、蛇行細径トンネル空間ａ０、ｂ０の内壁面は夫々に封入された作動液と適合性の良好な夫々の金属素材ａ、ｂで形成されて構成されてあることを特徴としている。
【００４９】
図８は上記基本構成により構成された実施例の一例を示し、図７に於ける平板金属プレートｂ２は図８に於ては補強用金属プレートｂ３に施されたメッキ薄膜層ｂ２に替えられてある。図７に於ける薄形金属プレート（蛇行細径トンネルパターンエンボス）ｂ１は図８に於ては薄形金属プレート（蛇行細径トンネルパターンエンボス）ａ１に施されたメッキ薄膜層ｂ１に替えられてある。即ち図８に於ては第二の構成要素プレートヒートパイプの空間ａ０の内壁面は全てメッキ薄膜層で構成されてある。この構成の実用例としては平板金属プレートａ２、薄形金属プレートａ１、及び補強用金属プレートｂ３は純アルミニウムプレートとし、メッキ薄膜層ｂ１、ｂ２は純銅メッキ薄膜層とし、蛇行細径トンネル空間ａ０にはフロンＨＣＦＣ−１４２ｂを封入して第一の構成要素ヒートパイプを構成し、蛇行細径トンネル空間ｂ０には純水作動液を封入して第二の構成要素ヒートパイプを構成し全体として第五実施例の複合型プレートヒートパイプを構成した。このような構成の第五実施例の複合型プレートヒートパイプは−５℃から＋１８０℃に至る広い温度領域の全領域で極めて良好に作動するとともに２０年に亙る長期信頼性をも保証することが可能なものとなった。
【００５０】
［第六実施例］［第七実施例］  これらの実施例は複合型プレートヒートパイプの複複合化構造に関する。ここに云う複複合化構造とは複合構造体を単純に積層接合した構造ではなく、二枚の複合構造体を最も薄形の構造に且つ最も接触熱抵抗が小さくなる手段で複合一体化せしめた構造を意味する。
通常のプレートヒートパイプはそれを複数枚積層することによりその熱輸送能力を増加せしめたり機能を増加せしめることが出来る。然し本発明の複合型プレートヒートパイプの場合はこれに他の通常のプレートヒートパイプを積層しても、必ずしもその機能及び性能をを増大せしめることは出来ない。それは本発明の複合型プレートヒートパイプが第一及び第二の夫々の構成要素に封入されてある作動領域の異なる夫々の作動液が相互に補完しあって、他のヒートパイプでは実現の不可能な、広い作動領域を有する高性能プレートヒートパイプに構成されてあることに起因する。即ち本発明の複合型プレートヒートパイプと積層合体せしめるプレートヒートパイプにはそれ以上に作動領域の広い機能が要求されるものであり、積層合体によりかえって作動領域を狭くしたり、希望の温度条件では作動が悪化する如きことを避ける必要がある。
その手段として本実施例では実質的に同一構造の本発明の複合型プレートヒートパイプの二枚を複複合化せしめた構造とする。
【００５１】
本発明の複合型プレートヒートパイプはその構造から発生する特性としてその熱伝導機能には激しい異方性があることを特徴としておりこれは優れた熱輸送機能を発揮せしめる。従ってその複複合化構造には異方性を増強せしめ熱輸送機能を強化せしめる複複合化構造と、異方性を消去し全方位に対する熱拡散機能を増強せしめる複複合化構造とがある。
その手段として本実施例では複複合化される二枚の複合型プレートヒートパイプに内蔵されてある細径トンネルの整列方向が相互に並列である複複合化構造と整列方向が相互に直交する複複合化構造との二種類の構造とした。
【００５２】
複複合化構造としては複複合化後の厚さが可能な限り薄形であることが望ましい。また複複合化合体面の接触熱抵抗は可能な限り小さいことが望ましい。
其らの為には本実施例では複複合化合体面において合体の境界となる金属プレート若しくは、合体の境界となる構成要素を、二枚の複合型プレートヒートパイプに共通化又は共通要素化せしめ、接合構造をなくして接触熱抵抗を零に近い構造とした。この点が本実施例の複複合化構造が単なる積層接着構造とは異なる点である。
【００５３】
図９は上述の如き［第六実施例］の複複合化構造の複合プレートヒートパイプの構成を示す説明図である。その基本的な構成は次の如くである。即ち構成要素としてはｐ１、ｐ２の二枚の第一の構成要素のプレートヒートパイプが適用されてあり、これらｐ１、ｐ２は何れも片側が平面で、他の片側に蛇行トンネルパターンのエンボスが形成されてある構成要素であり、第二の構成要素ｐ４はそれらｐ１、ｐ２の第一構成要素の、何れか一方の構成要素ｐ１またはｐ２の平面側と他の構成要素ｐ２またはｐ１のエンボス形成面側とが接合されることにより構成せしめられてある。その接合における二枚の第一構成要素の相対的な方向は、夫々の構成要素の蛇行トンネルの直線部群の整列方向が、相互に平行する方向であるか、或いは相互に直交する方向であるか、の何れかであることを特徴としている。図９に於ては相互に直交する方向の接合例を示している。
【００５４】
この構造は第二の構成要素ｐ４が共通化されてあるので二枚の第一の構成要素ｐ１、ｐ２合体には何らの熱抵抗が発生しない。従ってトンネルの整列方向が相互に平行する方向に複複合化された場合は熱輸送性能は殆ど倍増強化せしめられる。またトンネルの整列方向が相互に直交する方向に複複合化された場合は相互の輸送熱量を熱量の進行方向に対する直交方向に拡散せしめるから複複合化プレートヒートパイプの熱輸送機能としては異方性を失い全方位に対する熱拡散機能が著しく増強される。またこれらの実用的な機能としては前者は幅広い発熱体または加熱体の熱量を効率的に吸収輸送するが幅狭い発熱体または加熱体の熱量輸送には効率が低下する。後者は幅広い発熱体または加熱体の熱量輸送能力は前者に劣るが、幅狭い発熱体または加熱体の熱量輸送に極めて効率的であると共に、プレートヒートパイプ表面の温度均一化に優れた効果を発揮する。
【００５５】
上述のごとき第六実施例の複複合化プレートヒートパイプはその片面のみが平面で、他の片面がエンボス面をしているので加熱手段、放熱手段の装着面として即ち部品実装面としては片面のみしか使用することが出来ない。然し他方ではエンボス面はこの面自身を放熱手段として適用する場合はその拡大された表面積及び対流境界層の剥離効果により放熱効果が大きくなる特徴がある。
【００５６】
［第七実施例］は複複合化プレートヒートパイプの両面を部品実装面として適用することの可能な構造の実施例である。両面を部品実装面として活用する為には自ら必要な熱輸送量も増加するから熱輸送性能または熱拡散性能も第六実施例の性能を上回る必要がある。［第七実施例］はそれをも可能にする。
【００５７】
図１０は上述の如き［第七実施例］の複複合化構造の複合プレートヒートパイプの構成を示す説明図である。その基本的な構成は次の如くである。即ち構成要素としてｐ１、ｐ２の二枚の第一の構成要素のプレートヒートパイプが適用されてあり、これらｐ１、ｐ２は何れも片側が平面で、他の片側に蛇行トンネルパターンのエンボスが形成されてある構成要素であり、第二の構成要素を構成する為のプレートとしては薄肉プレートｐ３が共通のプレートとして用いられてあり、この薄肉プレートｐ３が、二枚の第一の構成要素ｐ１、ｐ２の蛇行トンネルパターンのエンボスが形成されてある側のエンボス頂部が形成する平面により挟持されて接合され、これにより二枚の第二の構成要素ｐ４、ｐ５が構成されてあり、その接合における二枚の第一構成要素の相対的な方向は、夫々の構成要素の蛇行トンネルの直線部群の整列方向が、相互に平行する方向であるか、或いは相互に直交する方向であるか、の何れかであることを特徴としている。図１０においては相互に直交する方向の接合例を示してある。
【００５８】
このような［第七実施例］の複複合化構造の複合プレートヒートパイプは二枚の第一構成要素と二枚の第二構成要素とからなり、第六実施例より大きな熱輸送能力と大きな熱拡散能力を有する。第六実施例より若干厚形とはなるが両面の部品実装が可能となり多くの発熱部品、加熱部品の実装が可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
蛇行細径トンネルヒートパイプを内蔵するプレートヒートパイプを第一の構成要素とし、非蛇行細径トンネルヒートパイプを内蔵するヒートパイプを第二の構成要素とする、両構成要素が複合一体化されて内蔵された本発明の複合型プレートヒートパイプは第一の構成要素が蛇行細管ヒートパイプ特有の各種性能を発揮し、その至らざる所を第二の構成要素が補完して独特の機能を発揮する効果が得られた。その主たる効果は次の如くであった。数ワットの微小熱入力から数キロワットの大熱入力であってもその全熱量領域に亙り小温度差でも敏感に作動する高感度且つ大容量のプレートヒートパイプとして適用することが可能になった。また第一の構成要素プレートヒートパイプと第二の構成要素プレートヒートパイプの夫々に作動温度領域の異なった異種の作動液を封入することにより、幅広い作動温度領域を与えたり、低温度に最適作動領域を有するにも拘らず大きな熱輸送の可能な特種のプレートヒートパイプを構成することも可能になった。封入作動液量の調整により、作動液の軸方向振動に依る大容量の顕熱利用型プレートヒートパイプとしても、移動する作動液の相変化による高感度の潜熱利用型プレートヒートパイプとしても、選択的に何れの型のヒートパイプにも適用することが可能になった。更に複々化構造とすることによって熱輸送能力を倍増せしめたり、熱拡散能力に優れた、且つ温度均一化性能に極めて優れたプレートヒートパイプを構成することも可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合型プレートヒートパイプの一例の断面図である。
【図２】本発明の複合型プレートヒートパイプの他の一例の断面図である。
【図３】本発明複合型プレートヒートパイプの構成材料の平板金属プレートの側面断面図である。
【図４】本発明複合型プレートヒートパイプの構成材料の平板金属プレートの一部断面の平面図である。
【図５】本発明複合型プレートヒートパイプの第一の構成要素のプレートヒートパイプの断面図である。
【図６】本発明複合型プレートヒートパイプの第一の構成要素のプレートヒートパイプと第二の構成要素のプレートヒートパイプとの複合状態を示す説明図でありその一部断面図である。
【図７】本発明複合型プレートヒートパイプの第四実施例の一部拡大断面図である。
【図８】本発明複合型プレートヒートパイプの第五実施例の一例の一部拡大断面図である。
【図９】本発明複合型プレートヒートパイプの第六実施例の複々構造の一例の一部拡大断面図である。
【図１０】本発明複合型プレートヒートパイプの第七実施例の複々構造の他の一例の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１        蛇行細径トンネルヒートパイプ
１−１    平板金属プレート
１−２    蛇行細径パターンエンボス（平板金属プレート）
１−３    蛇行パターン非接合部
１−４    蛇行細径トンネル空間
１−５    楔状突起空間
２        非蛇行細径トンネルヒートパイプ群
２−１    平板金属プレート
２−２    平板金属プレート
２−４    非蛇行細径トンネル空間
２−５    楔状突起空間
ａ０      蛇行細径トンネル空間
ｂ０      非蛇行細径トンネル空間
ａ１      薄形金属プレート（蛇行細径トンネルパターンエンボス）
ｂ１      薄形金属プレート（蛇行細径トンネルパターンエンボス）
ａ１      メッキ薄膜層（薄形金属プレート）
ｂ１      メッキ薄膜層（薄形金属プレート）
ａ２      平板金属プレート
ｂ２      平板金属プレート
ｂ３      補強用金属プレート
【図１】
0003997555.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003997555.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003997555.tif 000006
【図６】
0003997555.tif 000007
【図７】
0003997555.tif 000008
【図８】
0003997555.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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