JP2002372387A

JP2002372387A - 熱移動体

Info

Publication number: JP2002372387A
Application number: JP2001183999A
Authority: JP
Inventors: Fuminari Shizuku; 文成雫
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱部側が放熱部側よりも高い位置になって
も、熱の移動量の低下が抑制される熱移動体を提供す
る。【解決手段】作動液が密封封入され、かつ、蒸気流路４
が形成されているとともに作動液を還流させるためのウ
ィック３が形成されている熱移動体であって、上記ウィ
ック３が不織布からなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン等
の電子機器における発熱部の熱を移動させるための熱移
動体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ノートパソコン等の電子機器で
は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の発熱部の熱が誤作
動や製品寿命の低下につながるため、放熱対策がなされ
ている。また、近年の電子機器の高性能化によるＣＰＵ
の発熱量の増加、薄型化，軽量化，小型化の要求に伴う
筐体内部の発熱密度の増加により、ますます放熱対策が
重要となっている。従来はＣＰＵにヒートシンクを取り
付けファンで冷却する方法が採られていたが、ファンに
よる消費電力の増加、重量の増加、騒音、小型化の妨げ
という問題があった。そこで、電力を必要とせず、限ら
れたスペース内で効率的に放熱するべく、熱伝導性に優
れた熱移動体を用いて、ＣＰＵ等の発熱部の熱を、ノー
トパソコンの底面やディスプレイ側に設けられた放熱部
に移動させて放熱する方法が採られるようになってい
る。

【０００３】上記熱移動体は、図１に示すように、金属
管等のコンテナ１内に、水等の作動液が密封封入され、
その作動液の蒸気を通すための蒸気流路４と、作動液を
還流させるための網状メッシュ製ウィック１０とが熱移
動体の長手方向に沿って形成されている。そして、上記
熱移動体の使用態様は、長手方向の一端部をＣＰＵ等の
発熱部に装着し、その他端部を放熱部に装着するように
して使用されている。この種の熱移動体の放熱作用は、
熱移動体内で、まず、発熱部の熱で熱移動体内の発熱部
側の作動液が蒸発して蒸気となり、この蒸気が熱移動体
内の蒸気流路４を通って放熱部側に移動する。ついで、
その蒸気は、放熱部で放熱し（熱を奪われ）、凝縮して
再び作動液となり、その作動液がウィック１０の作動液
運搬力により発熱部側に還流される。このようなサイク
ルを繰り返すことにより、上記熱移動体は、発熱部の熱
を放熱部に移動させ放熱している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノート
パソコンを膝に載せて使用する等して電子機器が傾く
と、上記熱移動体も傾き、発熱部が放熱部よりも高い位
置になる場合がある。このような場合には、重力の影響
により、作動液が低い方へ移動しようとするため、ウィ
ック１０は、それに逆らって作動液を運搬しなければな
らなくなり、ウィック１０の作動液運搬力が弱まる。そ
の結果、作動液が発熱部側に還流され難くなり、熱の移
動量が低下し充分な放熱がなされなくなる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、発熱部側が放熱部側よりも高い位置になって
も、熱の移動量の低下が抑制される熱移動体の提供をそ
の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の熱移動体は、作動液が密封封入され、か
つ、蒸気流路が形成されているとともに作動液を還流さ
せるためのウィックが形成されている熱移動体であっ
て、上記ウィックが不織布からなるという構成をとる。

【０００７】本発明者らは、熱移動体の発熱部側が放熱
部側よりも高い位置になっても、熱の移動量の低下が抑
制されるようにすべく、鋭意研究を重ねた。その研究の
過程で、ウィックの目（網目）に着目し、さらに鋭意研
究を重ねた。その結果、従来のウィックは、目が均一な
網状メッシュ製であるのに対し、ウィックを目が不均一
な不織布製にすれば、ウィックの空隙率の設定範囲を広
くすることができ、ウィックの作動液運搬力の設定範囲
を広くすることができるようになるため、作動液運搬力
を向上させたウィックを設計できるようになることを見
いだした。そして、その作動液運搬力を向上させたウィ
ックを設計すれば、たとえ、熱移動体の発熱部側が放熱
部側よりも高い位置になっても、熱の移動量の低下が抑
制されることを見いだし、本発明に到達した。

【０００８】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【０００９】図１は、本発明の熱移動体の一実施の形態
を示している。この実施の形態では、熱移動体は、長板
状のコンテナ１内の両側端部に、スペーサー２を熱移動
体の長手方向（図１において紙面と直角方向）に沿って
配設している。そして、これらスペーサー２の間に、不
織布からなるウィック３が所定の数（図１では２本）お
よび所定の間隔で熱移動体の長手方向に沿って配設され
ている。また、上記コンテナ１内には、作動液が密封封
入されており、スペーサー２とウィック３との間隙およ
び隣り合うウィック３とウィック３との間隙がその作動
液の蒸気流路４となっている。

【００１０】より詳しく説明すると、上記コンテナ１
は、２枚のフィルム１ａ，１ｂの周縁部がシールされて
形成されたものである。そして、そのフィルム１ａ，１
ｂとしては、ガス透過性を抑えたものが用いられ、金属
薄板，金属箔，無機フィラー充填樹脂フィルム，無機フ
ィラー充填ゴム，無機フィラー充填エラストマーフィル
ム等の単層フィルムがあげられる。また、金属箔と樹脂
の複合フィルム，金属箔とゴムの複合フィルム，金属箔
と高伝熱性フィルムの複合フィルム，金属箔とエラスト
マーの複合フィルム，金属箔と無機フィラー充填樹脂の
複合フィルム，金属箔と無機フィラー充填ゴムの複合フ
ィルム，金属箔と無機フィラー充填エラストマーの複合
フィルム，金属蒸着樹脂フィルム，金属蒸着ゴム，金属
蒸着高伝熱性フィルム，無機フィラーを塗工した樹脂フ
ィルム，無機フィラーを塗工したゴム等の多層フィルム
等もあげられる。

【００１１】また、上記金属薄板や金属箔の材料として
は、銅，黄銅，アルミニウム，アルミニウム合金，ステ
ンレス等が用いられる。また、上記無機フィラーとして
は、銅，黄銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合
金，ステンレス，鉄，鋼，錫，錫合金，タングステン，
タングステン合金，鉛，鉛合金，ニッケル，ニッケル合
金，ベリリウム，マグネシウム，モリブデン，タンタ
ル，銀，銀合金，金，イリジウム，亜鉛，亜鉛合金，シ
リコン等の金属粉や半導体粉、アルミナ，グラファイ
ト，ダイヤモンド，窒化アルミニウム等のセラミック粉
末がある。そのなかでも、熱伝導率やコストの点から
銅，アルミニウムが金属箔や無機フィラーの材料として
好ましく用いられる。

【００１２】さらに、上記高伝熱性フィルムとしては、
グラファイトシート、炭素繊維プリプレグ、ＤＬＣ（ダ
イヤモンドライクカーボン）、セラミックス等があ
げられる。特に、上記セラミックスとしては、デンカ社
製のデンカＡＮプレート（窒化アルミニウム製基板）や
日立電線社製の鋼系複合材料等があげられる。

【００１３】上記スペーサー２は、コンテナ１が潰れる
のを防止して蒸気流路４を確保している。また、そのス
ペーサー２の材料としては、コンテナ１が潰れるのを防
止できれば、特に限定されるものではなく、銅等の金属
からなる薄板やＰＰ系等の樹脂からなる薄板等があげら
れる。

【００１４】上記ウィック３を形成する不織布として
は、その不織布を構成する繊維が合成樹脂繊維であるも
の，金属繊維であるもの，および硝子繊維であるものが
あげられる。例えば、上記合成樹脂繊維としては、ポリ
プロピレン，ポリエチレン，ポリエステル，ナイロン等
からなる長繊維や短繊維があげられる。また、上記金属
繊維としては、銅，黄銅，アルミニウム，アルミニウム
合金，ＳＵＳ，チタン等からなる長繊維や短繊維があげ
られる。そして、上記ウィック３の作動液運搬力がより
向上する点で、上記不織布を構成する繊維の繊維径（直
径）は３０〜１５０μｍの範囲であり、その不織布の空
隙率は３０〜９０％の範囲であることが好ましい。この
種の不織布は、各繊維の交絡点等を接着剤や高周波溶着
等により固定してもよいし、例えば不織布が金属繊維か
らなる場合には、溶着ないし焼結して固定してもよい。

【００１５】上記不織布の空隙率は、下記の式（１）に
よって算出される。そのために、まず、上記不織布から
なる直方体状の小片をサンプルとして、このサンプルの
縦の長さ，横の長さ，高さから、下記の式（２）によっ
て、そのサンプルの見かけの体積を算出する。また、そ
のサンプルの重量と上記不織布の作製に用いられた繊維
の比重とから、下記の式（３）によって、そのサンプル
における繊維の体積を算出する。そして、下記の式
（２），（３）によって算出したサンプルの見かけの体
積，サンプルにおける繊維の体積を下記の式（１）に代
入することにより、上記不織布の空隙率が算出される。

【００１６】

【数１】

【００１７】

【数２】

【００１８】

【数３】

【００１９】上記作動液としては、水、メタノール、ア
ンモニア、フロン等があげられ、これらは上記コンテナ
１を形成する金属薄板や金属箔等の金属の種類や使用温
度に応じて選択される。

【００２０】上記熱移動体は、例えば、つぎのようにし
て作製することができる。すなわち、まず、コンテナ１
を構成する２枚のフィルム１ａ，１ｂ，スペーサー２，
および不織布からなるウィック３を準備する。そして、
そのうちの１枚のフィルム１ａの表面にスペーサー２を
所定間隔で平行に配設するとともに、ウィック３をそれ
らスペーサー２の間に配設する。ついで、上記フィルム
１ａの表面のうちスペーサー２の外側およびスペーサー
２の両先端部にシーラント層を形成する。つぎに、スペ
ーサー２およびウィック３の上から、他の１枚のフィル
ム１ｂを重ね合わせ、シーラント層に対応する部分をプ
レス機で圧着してシールすることにより袋体を形成す
る。このとき、作動液を注入するための口部をあけた袋
体となるようにシールする。そして、その袋体の口部か
ら作動液を真空封入する。このようにして、図１に示す
熱移動体を作製することができる。

【００２１】上記実施の形態の熱移動体では、ウィック
３が不織布からなるため、その目が不均一になってい
る。また、不織布を構成する繊維の繊維径およびその不
織布の空隙率と、その不織布からなるウィック３の作動
液運搬力との関係は、実験等により求めることができ
る。一方、不織布は、従来のウィック１０に用いられて
いた網状メッシュと異なり、空隙率の設定範囲を広くす
ることができる。したがって、これらのことから、上記
実施の形態の熱移動体では、ウィック３の作動液運搬力
の設定範囲を広くすることができ、その熱移動体におけ
る熱移動量の設計の自由度を大きくすることができる。
このため、作動液運搬力を向上させたウィック３を設計
することができる。

【００２２】このように、上記実施の形態の熱移動体に
よれば、ウィック３の作動液運搬力を向上させることが
できるため、熱移動体の発熱部側が放熱部側よりも高い
位置になって熱の移動量が低下するような状態になって
も、所定の熱の移動量を確保することができる。

【００２３】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２４】

【実施例１】実施例１は、図１に示す熱移動体と同様の
長板状のものであり、長さ（図１において紙面と直角方
向）を２００ｍｍのものとした。そして、ウィック３を
ＳＵＳ繊維で構成される不織布からなるものとし、その
繊維径を１００μｍ、不織布の空隙率を６０％、各ウィ
ック３の厚みを０．５ｍｍ、各ウィック３の幅を３ｍｍ
とした。また、コンテナ１は、厚み１００μｍの銅箔を
２枚用い、高さ０．７ｍｍに形成した。各スペーサー２
は、厚み０．５ｍｍの銅板を用いた。各蒸気流路４は、
幅を３ｍｍとした。作動液は、水を用いた。なお、上記
ウィック３の幅寸法や蒸気流路４の幅寸法を比例させて
変えても、熱移動量を変えないようにすることができ
る。

【００２５】

【実施例２】ウィック３をポリプロピレン繊維で構成さ
れる不織布からなるものとした。それ以外の部分は、上
記実施例１と同様とした。

【００２６】

【比較例１】ウィック１０を、線径１００μｍのＳＵＳ
線材からなる８０メッシュの網状メッシュを３枚積層し
たものとした。それ以外の部分は、上記実施例１と同様
とした。

【００２７】このようにして得られた実施例および比較
例の熱移動体の一端部に発熱部を装着し、他端部に放熱
部を装着し、その発熱部へ入力した熱量および放熱部か
らの放熱量を測定して、各熱移動体の熱移動量を測定し
た。その測定は、つぎの３状態で行なった。すなわち、
その３状態は、熱移動体を水平にした状態，水平から−
２０度傾斜させて発熱部側が放熱部側よりも高い位置に
なるようにした状態、および水平から＋２０度傾斜させ
て発熱部側が放熱部側よりも低い位置になるようにした
状態とした。この結果を、図２のグラフに示した。

【００２８】図２のグラフから、実施例の熱移動体は、
比較例のものと比べて、上記３状態のいずれの状態で
も、熱移動量が多いことがわかる。

【００２９】なお、上記実施の形態では、ウィック３を
不織布からなるものとしたが、その不織布に代えて、Ｓ
ＵＳやチタン等を発泡させた多孔質金属、長さ方向に孔
を成長させ連通させた多孔質金属、ウレタン等の発泡樹
脂、または銅，黄銅，アルミニウム，ＳＵＳ等の粉体を
焼結させた焼結品を用いてもよい。

【００３０】また、上記実施の形態では、コンテナ１を
２枚のフィルム１ａ，１ｂを用いて作製したが、１枚の
フィルムを折り曲げるようにして作製してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の熱移動体によれ
ば、作動液を還流させるためのウィックが不織布からな
っているため、ウィックの目が不均一であり、ウィック
の空隙率の設定範囲を広くすることができ、ウィックの
作動液運搬力の設定範囲を広くすることができる。この
ため、作動液運搬力を向上させたウィックを設計できる
ようになる。その結果、熱移動体の発熱部側が放熱部側
よりも高い位置になっても、熱の移動量の低下を抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱移動体の一実施の形態および従来の
熱移動体の長手方向に垂直な断面を示す説明図である。

【図２】熱移動体の熱移動量の測定結果を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

３ウィック４蒸気流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２８Ｄ 15/02 １０６Ｆ２８Ｄ 15/02 １０６Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動液が密封封入され、かつ、蒸気流路
が形成されているとともに作動液を還流させるためのウ
ィックが形成されている熱移動体であって、上記ウィッ
クが不織布からなっていることを特徴とする熱移動体。
【請求項２】不織布を構成する繊維が合成樹脂繊維，
金属繊維，または硝子繊維であり、その繊維径が３０〜
１５０μｍの範囲であり、不織布の空隙率が３０〜９０
％の範囲である請求項１記載の熱移動体。