JP2004198096A

JP2004198096A - Flat heat pipe having superior capillary force, and cooling device using it

Info

Publication number: JP2004198096A
Application number: JP2003105345A
Authority: JP
Inventors: Yoshikatsu Inagaki; 義勝稲垣; Kenichi Nanba; 研一難波; Hidemitsu Kameoka; 秀光亀岡
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flat heat pie with superior capillary force preventing blocking of a steam passage, and a cooling device using it. <P>SOLUTION: The flat heat pipe has superior capillary force, and it is provided with an airtight flat container formed by pressing and deforming a wick structure pipe provided with a wick structure in a whole face of an inner wall, at least one wick material arranged between an upper plate part and a lower plate part facing the container, deformed in correspondence to the container, and provided with an outer face contacting the wick structure of the inner wall and a passage for transferring fluid in an interior, and a working fluid sealed in the container. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パソコン、電子機器等に収納されているＣＰＵ等の被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等を冷却するためのヒートパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン等の電気機器の小型化、高性能化が著しく、それに搭載されるＭＰＵ等の発熱部品を冷却するための冷却機構の小型化、省スペース化が強く望まれている。従って、ヒートパイプを用いた冷却機構の場合、そのヒートパイプの薄型化も要求されている。
【０００３】
ヒートパイプは、真空脱気した密閉金属管などの容器内の内部に、凝縮性の流体を作動流体として封入したものであり、温度差が生じることにより自動的に動作し、高温部で蒸発した作動流体が低温部に流動して放熱・凝縮することにより、作動流体の潜熱として熱輸送する。そして、その見掛け上の熱伝導率が銅やアルミニウム等の金属に対して数倍から数十倍程度に優れていることから、冷却用素子として各種熱関連機器に採用されている。
【０００４】
従来の薄型ヒートパイプ加工技術では、グルーブ管、ベア管＋メッシュ、ベア管＋編組線、ベア管＋焼結金属、ベア管＋ＦｉｎｅＦｉｂｅｒＷｉｃｋｓ等の組み合わせでヒートパイプ加工が実施された後に追加工として、偏平加工（φ３〜φ６のヒートパイプであれば厚さ２．０ｍｍから４．０ｍｍ程度）を行ってきた。
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案公報第３０６３４６７号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ヒートパイプ加工後に扁平加工された従来のヒートパイプ（２．０ｍｍ〜４．０ｍｍ）では、近年のＣＰＵ等の高発熱化に耐え切れなくなっている。これは、内部ウイックの毛細管現象の不足、扁平加工による蒸気流路の閉塞に起因する。
【０００７】
グルーブ管を扁平加工すると、管内流路面積が減少するので毛細管力が低下する為に最大熱輸送量も低下する。蒸気流路の閉塞に関しては、２種類有り、１つは、全体的に扁平されることによる内容積の減少、もう１つは、扁平する量が多くなる（ヒートパイプが薄くなる）と、扁平されたヒートパイプの中央部が凹んでしまい蒸気流路を閉塞させてしまう現象である。
【０００８】
このように中央部が凹んでいるヒートパイプでは、ＣＰＵや放熱部への接合部の接着度が悪くなってしまい熱抵抗が大きくなって冷却効果が劣る結果になってしまう。また、ヒートパイプの内部構造においても作動流体が流れる空間が所期の空間よりも狭くなってしまうので、所望の冷却効果を得ることができないという問題点があった。
従って、この発明の目的は、蒸気流路が閉塞されることなく、優れた毛細管力を備えた扁平型ヒートパイプおよびそれを用いた冷却装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した従来の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、
内壁の全面にウイック構造を備えたウイック構造管を押圧変形させて、扁平型コンテナを形成する際に、平面状のウイック材によって円筒形状に形成されたウイック材をウイック構造管内に配置して、ウイック構造管およびウイック材を押圧変形させると、内壁の全面に備えられたウイック構造を形成する山部が崩されることなく、ウイック構造管の毛細管力を維持することが出来る。更に、コンテナの対向する上板材および下板材の間に配置され、コンテナに対応して変形されたウイック材の外面が内壁のウイック構造に接し、内部に流体移動用の通路を備えているので、ウイック構造とウイック材による相乗効果が得られ、著しく優れた毛細管力を発揮することが判明した。
【００１０】
この発明は、上記研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第１の態様は、内壁の全面にウイック構造を備えたウイック構造管を押圧変形させて形成された気密な扁平型コンテナと、前記コンテナの対向する上板材および下板材の間に配置され、前記コンテナに対応して変形された、外面が前記内壁のウイック構造に接し、内部に流体移動用の通路を備えた少なくとも１本のウイック材と、前記コンテナ内に密封された作動流体とを備えた、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１１】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第２の態様は、前記ウイック材が、平面状のウイック材によって円筒形状に形成されたウイック材、または、金属材を編んで形成されたウイック材、もしくは焼結金属から形成されたウイック材からなっている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１２】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第３の態様は、前記ウイック材の幅方向の大きさが、前記コンテナの幅方向の大きさの２０〜７０％の範囲内である、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１３】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第４の態様は、前記ウイック構造が、前記コンテナの長手方向に直線状に平行に形成されたストレート形状型からなっている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１４】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第５の態様は、前記ウイック構造が、前記コンテナの一方の端部から他方の端部にかけて螺旋状に平行に形成されたスパイラル形状型からなっている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１５】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第６の態様は、前記コンテナの厚さが、長手方向に沿って、変化している、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１６】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第７の態様は、前記コンテナが外表面の一部に一体的に形成されたフィン部を備えている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１７】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第８の態様は、前記コンテナがＬ字形に折り曲げられ、Ｌ字を形成するそれぞれの部分に前記ウイック材が配置されている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１８】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの第９の態様は、前記コンテナが、前記ウイック構造管が半円形状に曲げられ、押圧変形されて扁平形状に形成されている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００１９】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、前記ウイック構造のリード角が０°〜３５°の範囲内である、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２０】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、前記ウイック構造の溝の深さは、前記ウイック構造管の外径と（溝の深さ×１００）との比で表され、その比が１：１〜１：２０の範囲内であり、前記ウイック構造の山数は前記ウイック構造管の外径と溝数との比で表され、その比が１：５〜１：１５の範囲内である、毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２１】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、外部からその中に被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等が収容されて熱的に接続される、前記被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に対応する形状の凹部が備えられており、前記コンテナ内で冷却された前記作動流体が前記凹部の頂部の入熱部に内壁のウイック材等を介して作動流体を潤滑に供給できる、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２２】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、ウイック材が前記コンテナ内壁のみしか配置されていない場合は一方の端部が更に押圧変形されて形成された局所扁平部を備えており、前記コンテナ内で冷却された前記作動流体が前記局所扁平部を通って内壁のウイック材等を介して作動流体を潤滑に供給できる、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２３】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、前記ウイック構造がグルーブ形状、メッシュ形状、編組線形状、焼結金属形状の何れか、または、それらの組み合わせからなっている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２４】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、前記ウイック材がグルーブ管形状、メッシュ形状、編組線形状、焼結金属の何れか、または、それらの組み合わせからなっている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２５】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、コンテナの長手方向垂直任意断面における中央部に前記ウイック材が配置され、かつ、その他部分に蒸気流路が形成されている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２６】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、コンテナの長手方向垂直任意断面における中央部に蒸気流路が形成され、かつ、その他部分に前記ウイック材が配置されている、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２７】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、内壁の全面にウイック構造を備えたグルーブ管を押圧変形させて形成された気密な扁平型コンテナと、前記コンテナ内に密封された作動流体とを備え、前記扁平型コンテナには、外部からその中に被冷却体が収容されて熱的に接続される凹部が備えられており、前記コンテナ内で冷却された前記作動流体が前記凹部の頂部の入熱部に被冷却体と熱的に接続される、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２８】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、内壁の全面にウイック構造を備えたグルーブ管を押圧変形させて形成された気密な扁平型コンテナと、前記コンテナ内に密封された作動流体とを備え、前記コンテナの一部が更に押圧変形されて形成された局所扁平部を備えており、前記コンテナ内で冷却された前記作動流体が前記局所扁平部を通って循環する、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００２９】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプのその他の態様は、前記凹部および前記局所扁平部が変形前の厚さに対して、５％〜３５％の範囲内の厚さである、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。
【００３０】
この発明の冷却装置の第１の態様は、上述した扁平型ヒートパイプが、フィン部が取り付けられるベース板の底部に取り付けられているフィン付ヒートシンクである。
【００３１】
この発明の冷却装置の第２の態様は、上述した扁平型ヒートパイプ２個を組み合わせ、前記扁平型ヒートパイプのそれぞれの一部の厚さが変化して発熱素子を収容する収容部を形成し、前記収容部に前記発熱素子を収容して、発熱素子を冷却する冷却装置である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプについて説明する。この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの１つの態様は、内壁の全面にウイック構造を備えたウイック構造管を押圧変形させて形成された気密な扁平型コンテナと、コンテナの対向する上板材および下板材の間に配置され、コンテナに対応して変形された、外面が内壁のグルーブに接し、内部に流体移動用の通路を備えた少なくとも１本のウイック材と、コンテナ内に密封された作動流体とを備えた、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。本明細書中記載されるウイック構造とは、毛細管力を利用して作動液を移動させることができる構造を意味する。
【００３３】
図１は、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプを説明する横断面図である。図２は、この発明に使用される、押圧変形前のグルーブ管を説明する横断面図である。図３は、図１に示した横断面図の詳細を説明する図である。
【００３４】
図１、図３（ａ）に示すように、扁平型ヒートパイプ１の扁平型コンテナ２は、内壁の全面にグルーブ４を備えたグルーブ管２を押圧変形させて形成されている。ウイック材３は、コンテナ２の対向する上板部６および下板部７の間に配置され、コンテナ２に対応して変形されており、そして、その外面８が内壁のグルーブ４を形成する凸部９に接し、その内部に流体移動用の通路５を備えている。
【００３５】
図３（ｂ）、図３（ｃ）は、ウイック材の態様を示す図である。即ち、この発明の扁平型ヒートパイプに用いられるウイック材は、平面状のメッシュによって円筒形状に形成されたメッシュ３（図３（ｂ）参照）、または、複数本の金属線材を編んで形成された編組線３（図３（ｃ）参照）、焼結金属から形成した円筒形のウイック材からなっている。
【００３６】
円筒形状のメッシュは、細い目の平面状のウイック材によって形成されているので、所定の強度を備え、コンテナの中に収容され、コンテナと共に押圧変形されると、コンテナの変形に対応して塑性変形して、図３（ａ）に示したように、上下面がコンテナのグルーブを形成する凸部に接触した状態でコンテナ内に固定される。
編組線は、多数本の細い金属線材の束を編み込んで形成されており、その内部に、図３（ａ）に示すような、流体移動用の通路を備えている。
【００３７】
この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプにおいて、上述したウイック材３の幅方向の大きさｂが、コンテナ２の幅方向の大きさａの２０〜７０％の範囲内である。好ましくは、ウイック材の幅方向の大きさｂが、コンテナ２の幅方向の大きさａの２０〜４０％の範囲内である。
【００３８】
図４は、グルーブ管の内壁に形成されているグルーブの形状を示す図である。図４（ａ）に示すグルーブは、グルーブ管２の一方の端部から他方の端部へとストレート形状に延びた複数本の平行な溝４からなっている。図４（ｂ）に示すグルーブは、グルーブ管２の一方の端部から他方の端部へとスパイラル形状に延びた複数本の平行な溝４からなっている。
この発明の扁平型ヒートパイプにおいては、グルーブ管の内壁に形成されたグルーブとウイック材との２種類のウイックの組合わせによって、毛細管力が飛躍的に向上し、最大熱輸送量が従来ベア管＋ウイック材の組合わせの２〜４倍となる。
【００３９】
更に、ウイック材が扁平されたグルーブ管の内部でコア材として機能するので、グルーブ管の中央部に凹みが形成されるのを防止する。従って、扁平工程によるグルーブ管の中央部における凹みによる蒸気流路の閉塞を防止することができる。
更に、コンテナ内部の作動液を保持するウイックが増えるので、作動液がコンテナ内とウイック材に均一に存在して濡れ性を発揮するので、凍結時に発生する作動液の体積膨張による端末部膨れが発生し難くなる。
【００４０】
更に、コンテナの内部において、内壁に形成されたグルーブとウイック材とが強固に固定されているので、コンテナの放熱面側において液相に変化した作動液が、グルーブからウイック材を伝わり、受熱面側（ＭＰＵ等が設置される面）に移動するので、効率良く作動液が運ばれ、その結果、最大熱輸送量が向上する。
更に、凹み部のない平面部を有しているので、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等にコンテナを直接取り付けることができ、接触熱抵抗を軽減することができる。更に、コンテナが扁平しているにもかかわらず、最大熱輸送量が高いので、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等をコンテナに直接取り付けることができる。
【００４１】
次に、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの製造方法を説明する。先ず、内壁にグルーブを備えたグルーブ管を調製する。次いで、ウイック材を挿入する。次いで、ウイック材が挿入された状態で、扁平を施す。次いで、一方の端部を溶接して封じる。更に、水素還元、注液・加熱脱気して、他方端部を溶接して封じる。その後、Ｎｉメッキ等の表面処理を施す、もしくは処理をしない。次いで、最終調整を施して扁平型ヒートパイプを製造する。
【００４２】
図５は、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。図５に示すように、扁平型ヒートパイプ１０においては、内壁にグルーブが備えられたグルーブ管が半円形状に曲げられた状態で、上下方向から押圧変形して、扁平型コンテナ１２が形成されている。コンテナの内部には、編組線１３が挿入されて、コンテナに対応して押圧変形されて固定されている。編組線１３は、上述したように、コンテナ１２に対応して変形され、図３（ａ）を参照して説明したように、その外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。
【００４３】
図５には半円形状に曲げられたグルーブ管が押圧変形された扁平形状のコンテナを示しているが、その他に、所定の形状にグルーブ管を曲げて、その内部に編組線を挿入し、押圧変形して扁平形状のコンテナを形成することができる。その場合にも、編組線の外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。
このように、編組線は、弾力性に富んでいるので、薄型でも性能を低下させること無く、水平面に沿って曲げることができる。
【００４４】
図６は、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。この態様においては、コンテナ内に複数本のウイック材が挿入されている。図６（ａ）は、２本のウイック材がコンテナ内に備えられている扁平型ヒートパイプを示す図である。図６（ｂ）は、３本のウイック材がコンテナ内に備えられている扁平型ヒートパイプを示す図である。図６（ａ）に示すように、扁平型コンテナ２２の内部にはコンテナに対応して押圧変形されたウイック材２３が２本並列して配置されている。それぞれのウイック材の外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。更に、並列するウイック材間には、曲線部が接した状態で、狭隘部が形成され、毛細管力を高めている。
【００４５】
図６（ｂ）に示すように、扁平型コンテナ３２の内部にはコンテナに対応して押圧変形されたウイック材３３が３本並列して配置されている。それぞれのウイック材の外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。更に、中央に配置されたウイック材３３と並列して隣接するウイック材３３間には、曲線部が接した状態で、それぞれ狭隘部が形成され、毛細管力を更に高めている。コンテナ内に挿入配置されるウイック材の数は、コンテナの幅の大きさによってきまる。
【００４６】
図６（ｃ）は、１本のウイック材がコンテナの一方の内部に備えられている扁平型ヒートパイプを示す図である。図６（ｄ）は、２本のウイック材がコンテナの内部の両端部にそれぞれ備えられている扁平型ヒートパイプを示す図である。図６（ｃ）に示すように、扁平型コンテナ２２の内部にはコンテナに対応して押圧変形されたウイック材２３が、コンテナの内部の一方の端部に内壁に接して配置されている。ウイック材２３の外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。図６（ｄ）に示すように、扁平型コンテナ２２の内部の両端部には、コンテナに対応して押圧変形されたウイック材２３がそれぞれ配置されている。それぞれのウイック材の外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。
【００４７】
図７は、この発明の扁平型ヒートパイプの側面図である。扁平型ヒートパイプ４０の扁平型コンテナは、内壁の全面にグルーブを備えたグルーブ管を押圧変形させて形成され、ウイック材が、コンテナの対向する上板材および下板材の間に配置され、コンテナに対応して変形され、その外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。この扁平型ヒートパイプは、図７（ａ）に示すように、上述したコンテナが、２段に曲げることができる。即ち、水平面に沿った第１の部分４１、第２の部分４３が、傾斜部４２によって接続されて、２段に曲げられたコンテナを形成している。
【００４８】
更に、図７（ｂ）に示すように、上述したコンテナが、２段に曲げることができる。即ち、水平面に沿った第１の部分５１、第２の部分５３、第２の部分５５が、２つの傾斜部５２、５４によって接続されて、３段に曲げられたコンテナを形成している。上述したように、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等、ヒートシンク等の配置状況に対応した、多段に曲げられたコンテナを形成することができる。
【００４９】
図８は、この発明の扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。図８（ａ）は、グルーブ管の内部にウイック材が挿入され、押圧変形によって、扁平が施されたコンテナを、図中に矢印で示すよう捻り曲げることによって、概ね中央部において、約９０℃回転した形状の扁平型ヒートパイプが得られる。このように捻り曲げられた扁平型コンテナにおいても、内壁に形成されたグルーブおよびグルーブを形成する凸部とその外面が接触し、内部に流体移動用の通路を備えるウイック材によって、高い毛細管力が維持される。更に、中央部において約９０℃回転した形状をしているので、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等、ヒートシンクの配置への対応が容易になる。
【００５０】
図９は、扁平型ヒートパイプを被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に取り付ける状況を説明する図である。図９（ａ）は、扁平型ヒートパイプの一方の端部に被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等を直接取り付けている状況を説明する図である。図９（ｂ）は、扁平型ヒートパイプの一方の端部に被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等を、半田等を介して取り付けている状況を説明する図である。図９（ａ）に示すように、この発明の扁平型ヒートパイプは、凹部の無い平坦度の高い表面を備えているので、ヒートパイプのコンテナに直接被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等を接続することができ、接触熱抵抗を減少させることができる。図９（ｂ）に示すように、扁平型ヒートパイプに半田、伝熱シート、伝熱シリコン等を介して被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に取り付けても良い。
【００５１】
図１０は、扁平型ヒートパイプを被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に取り付ける状態の他の態様を説明する図である。図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すように、扁平コンテナの一方の端部に被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等５１に対応する窪み部５３が形成されている。図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すように、扁平コンテナの一方の端部に形成された窪み部５３に直接被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等が嵌め込まれて接続されている。この態様においても、窪み部は平坦度の高い表面を備えているので、ヒートパイプのコンテナに直接被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等を接続することができ、接触熱抵抗を減少させることができる。更に、図１０（ｃ）に示すように、扁平型ヒートパイプの窪み部に半田、伝熱シート、伝熱シリコン等５２を介して被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等５１に取り付けても良い。
【００５２】
更に、コンテナの一部が更に押圧変形されて形成された局所扁平部を備え、コンテナ内で冷却された作動流体が局所扁平部を通って循環するようにしてもよい。上述した窪み部（即ち、凹部）または局所扁平部は、変形前の厚さに対して、５％〜３５％の範囲内の厚さである。窪み部または局所扁平部を設けることによって、ウイック構造を形成したコンテナ内壁の上板部と下板部とが近接することにより、毛細管力が高まるためウイック材を有さなくてもウイック材を有した場合と同程度の熱輸送能力を発揮することができる。
【００５３】
図１１は、この発明の扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。この態様の扁平型ヒートパイプ７０においては、コンテナ７２がＬ字形に折り曲げられ、Ｌ字を形成するそれぞれの部分の内部にウイック材７３が配置されている。なお、折り曲げ部は、一部であっても、全部であってもよい。この態様においても、内壁に形成されたグルーブを形成する凸部と、ウイック材の外面が接触し、その内部に流体移動用の通路を備えているので、毛細管力を高めることができる。
【００５４】
図１２は、この発明の扁平型ヒートパイプをヒートシンクに取り付けた状況を示す図である。図１２に示す態様においては、押し出し成形によって形成されたフィン一体型ヒートシンクに扁平型ヒートパイプを取り付けている。即ち、フィン一体型のヒートシンクのヒートスプレッダ８３の底部に、扁平型ヒートパイプの形状に対応した形状の凹部を形成し、凹部に扁平型ヒートパイプを埋め込んでいる。
【００５５】
図１２（ａ）は、ヒートスプレッダ８３の底部に形成された凹部に直接扁平型ヒートパイプを埋め込んで接続している。この態様においても、扁平型ヒートパイプは、内壁の全面にグルーブを備えたグルーブ管を押圧変形させて形成され、ウイック材が、コンテナの対向する面の間に配置され、コンテナに対応して変形され、その外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。この態様の扁平型ヒートパイプは、凹部の無い平坦度の高い表面を備えているので、ヒートパイプのコンテナを直接凹部に埋め込み接続することができ、接触熱抵抗を減少させることができる。図１２（ｂ）に示す態様においては、上述した扁平型ヒートパイプが、半田、伝熱シート、伝熱グリース等を介して、凹部に埋め込み、ヒートスプレッダと接続される。
【００５６】
図１３は、この発明の扁平型ヒートパイプを他のヒートシンクに取り付けた状況を示す図である。図１３に示すヒートシンクは、アルミニウム製、または、銅製のベースプレートの表面に形成された溝にフィンを挿入し、フィンの両側を変形させることによってフィンをベースプレートに固定した所謂クリンプトフィン型ヒートシンクからなっている。図１３（ａ）に示すように、フィン９３が取り付けられたベースプレート９２の底部には、扁平型ヒートパイプの形状に対応した窪み部が形成され、窪み部にヒートパイプ９０を嵌め込んで固定し、直接ベースプレートに接続している。
【００５７】
この態様においても、窪み部は平坦度の高い表面を備えているので、ヒートパイプのコンテナに直接ベースプレートを接続することができ、接触熱抵抗を減少させることができる。更に、図１３（ｂ）に示すように、ベースプレートの底部に形成された窪み部に半田、伝熱シート、伝熱シリコン等９１を介して扁平型ヒートパイプ９０を取り付けても良い。
【００５８】
図１４は、ベースプレートに扁平型ヒートパイプを取り付けた状況を示す図である。図１４に示すように、図３を参照して説明した本発明の扁平型ヒートパイプ１００をフィンの代わりにベースプレート１０１に取り付けている。このように扁平型ヒートパイプをフィンの代わりにベースプレートに取り付けることによって、極めて放熱特性に優れた特殊なヒートシンクを形成することができる。
【００５９】
図１５は、本発明の扁平型ヒートパイプの適用例を示す図である。図１５に示す、発熱素子を冷却する冷却装置は、上述した扁平型ヒートパイプ１１０を２個組み合わせ、扁平型ヒートパイプのそれぞれの一部の厚さが変化して発熱素子を収容する収容部を形成し、収容部に発熱素子１１１を収容して、発熱素子を冷却する冷却装置である。即ち、扁平型ヒートパイプ１１０は、内壁の全面にグルーブを備えたグルーブ管を押圧変形させて形成され、ウイック材が、コンテナの対向する面の間に配置され、コンテナに対応して変形され、その外面が内壁のグルーブを形成する凸部に接し、その内部に流体移動用の通路を備えている。
【００６０】
扁平型ヒートパイプの一方の端部は、変形されて厚さが、発熱素子の厚さの分だけ小さくなっている。このように変形されて厚さが小さくなった部分をつき合わせて発熱素子収容部を形成し、そこに発熱素子を収容している。図１５（ａ）に示す態様においては、発熱素子が扁平型ヒートパイプの収容部に直接接触している。収容部も、平坦度の高い表面を備えているので、ヒートパイプのコンテナを収容部に直接接続することができ、接触熱抵抗を減少させることができる。図１５（ｂ）に示す態様においては、扁平型ヒートパイプの収容部に、半田、伝熱シート、伝熱グリース等を介して、発熱素子が接続される。
【００６１】
図１６から図１８は、扁平型ヒートパイプとフィンとの接続状況を説明する図である。図１６に示す態様においては、扁平型ヒートパイプに直接差込むことによってフィンを取り付けている。即ち、フィンに扁平型ヒートパイプの断面形状に対応した開口部を形成して、扁平型ヒートパイプを開口部に差込んでフィンを固定している。図１７に示す態様においては、扁平型ヒートパイプにフィンを差込み、更に、半田等によって接合している。
【００６２】
即ち、フィンに扁平型ヒートパイプの断面形状に対応した開口部を形成して、扁平型ヒートパイプを開口部に差込んでフィンを固定している。図１８に示す態様においては、扁平型ヒートパイプの一方の表面上に溝を形成し、溝にフィンを差込み、フィンの両側を変形させてフィンを固定している。所謂、クリンプトフィンを扁平型ヒートパイプの一方の面に形成している。なお、押し出しフィンを用いても良く、扁平型ヒートパイプの一方の表面上にクリンプフィンを接着剤または半田で接合してもよい。
【００６３】
更に、板金押さえ部材を使用して、板金に扁平型ヒートパイプを固定してもよい。即ち、約０．２ｍｍ〜１．０ｍｍの厚さの板金の一方の端部に配置された扁平型ヒートパイプを、板金押さえ部材によって幅方向に跨ぐように押さえ、板金押さえ部材の両端部を板金に接合して、扁平型ヒートパイプを板金に固定してもよい。即ち、扁平型ヒートパイプの一方の端部に被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等を取り付け、このように被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等が取り付けられた扁平型ヒートパイプの中央部において、幅方向に跨ぐように板金押さえ部材を配置し、板金押さえ部材の両端部を板金に接合する。
【００６４】
図１９は、この発明の扁平型ヒートパイプ１つの態様の部分を示す図である。この態様の扁平型ヒートパイプ１５０においては、コンテナ１５２の外表面の一部に一体的に形成されたフィン部１５３を備えている。即ち、グルーブ管の外表面の一部に予めフィン部を一体的に形成し、押圧変形させて、扁平型ヒートパイプを形成する。
【００６５】
図２０は、扁平型ヒートパイプとフィンとの接続状況を説明する図である。この態様においては、多数本の扁平型ヒートパイプに、開口部を備えたフィンを直接差込んで固定している。更に、半田等によって、フィンを扁平型ヒートパイプに固定しても良い。
【００６６】
図２１は、他の態様の扁平型ヒートパイプを示す図である。この態様の扁平型ヒートパイプにおいては、コンテナの厚さが、長手方向に沿って、変化している。即ち、図２１に示すように、第１の部分１７１、第２の部分１７２、第３の部分１７３におけるコンテナの厚さが異なっている。被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等の形状、および、配置ならびに周囲の環境に対応して、コンテナの厚さを変化させることができる。
【００６７】
上述した態様においては、第１、第２、第３の３つの段数の例を示したが、段数については、３つに限定されること無く、それ以上の複数段であってもよい。
なお、グルーブ管の径は、φ６〜φ１０以上が好ましい。扁平型のヒートパイプの長さは、例えば、２０ｍｍ〜４００ｍｍである。扁平型のヒートパイプの幅は、例えば、５ｍｍ〜１００ｍｍである。扁平型ヒートパイプの厚さは、例えば、１ｍｍ〜５ｍｍである。グルーブの深さは、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００６８】
図２２は、この発明の扁平型ヒートパイプの１つの態様を示す図である。図２２（ａ）に示すように、ウイックが前記コンテナ内壁のみしか配置されていないこの態様の扁平型ヒートパイプは、外部からその中に被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等が収容されて熱的に接続される、前記被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に対応する形状の凹部が備えられており、前記コンテナ内で冷却された前記作動流体が前記凹部の頂部の入熱部に接する、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。即ち、コンテナ１８０の中央部には、凹部が設けられており、凹部の天面側１８３は、コンテナ内に密封された作動液の流路が狭くなっている。
【００６９】
凹部には、コンテナの外側から被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等１８２が嵌め込まれて、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等の側面および上面がコンテナと熱的に密接に接続されている。このようにコンテナに被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に対応する形状の凹部を備えることによって、矢印１８４で示すように、コンテナ内で冷却された作動液がコンテナの底面側だけでなく、天面側においても内壁のウイック材を介して被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等と接触して、蒸発し、矢印１８５に示すように流れる。
【００７０】
比較を鮮明にするために、上述した凹部を備えていないコンテナの例を図２２（ｂ）に示す。図２２（ｂ）に示すように、凹部が備わっていないときには、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等１８２の熱を吸収する作動液が、コンテナの底面側の被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等との接触面のみで作動し、矢印１８８で示すように、蒸発した作動液が流れる。コンテナ内で冷却された作動液はコンテナの底面側を矢印１８７に示すように流れる。しかし、コンテナの天面側を流れる冷却された作動液は、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等と接触することなく矢印１８９で示すように流れる。上述した比較で明らかなように、この発明の凹部を備えた扁平型ヒートパイプにおいては、コンテナ内で冷却された作動液がコンテナ内の底面側だけでなく、内壁のウイック材を介して天面側においても被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等と接触するので、コンテナの放熱効果が著しく向上する。
【００７１】
図２３は、この発明の扁平型ヒートパイプの他の１つの態様を示す図である。図２３（ａ）に示すように、ウイックが前記コンテナ内壁のみしか配置されていないこの態様の扁平型ヒートパイプは、一方の端部が更に押圧変形されて形成された局所扁平部を備えており、前記コンテナ内で冷却された前記作動流体が前記局所扁平部を通って接触している被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等へ作動液を供給する事ができる、優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプである。即ち、コンテナの一方の端部に例えば押圧変形されて形成された局所扁平部１９１を備えている。この態様の扁平型ヒートパイプの場合には、コンテナ１９０への被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等１９２の取り付けは、局所扁平部１９１から所定距離だけ離れた位置が好ましい。
【００７２】
局所扁平部１９１は、コンテナの端に向かって下方に偏平されており、図２３（ａ）に矢印１９４で示すように、コンテナの天面側に位置する冷却された作動液が偏平面に沿ってコンテナの一端に流れて還流することが可能になる。このようにコンテナの端部に局所扁平部を設けることにより、コンテナの底面側に位置する冷却された作動液は矢印１９３で示すように被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等１９２に向かって移動して被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等の熱を吸収して蒸発し、矢印１９５で示すように蒸発した作動液が流れる。
【００７３】
更に、上述したように、コンテナの天面側に位置する冷却された作動液は矢印１９４で示すように、局所扁平部の偏平面に沿ってコンテナの一端に流れ、次いで、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等１９２に向かって移動して被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等の熱を吸収して蒸発し、矢印１９５で示すように蒸発した作動液が流れる。局所扁平部の扁平率は、コンテナの厚さと比較して、３０〜７０％の範囲内である。上述した範囲内の扁平率のとき、局所扁平部によって、天面側に位置する冷却された作動液が被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に向かって還流する。
【００７４】
比較を鮮明にするために、上述した局所扁平部を備えていないコンテナの例を図２３（ｂ）に示す。図２３（ｂ）に示すように、局所扁平部が備わっていないときには、コンテナの底面側に位置する作動液が矢印１９７で示すように流れ、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等１９２の熱を吸収して蒸発し、矢印１９８で示すように、蒸発した作動液が流れる。しかし、コンテナの天面側を流れる冷却された作動液は、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等と接触することなく矢印１９６で示すように流れる。上述した比較で明らかなように、この発明の局所扁平部を備えた扁平型ヒートパイプにおいては、コンテナ内で冷却された作動液がコンテナ内の底面側だけでなく、天面側においても被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に向かって還流して、被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等と接触するので、コンテナの放熱効果が著しく向上する。更に、作動液が効率的に還流するので、いわゆるドライアウト現象が起こり難くなる。
【００７５】
図２４は、この発明の扁平型ヒートパイプにおけるグルーブの溝深さ、山数等を説明する図である。図２４（ａ）は、この発明の扁平型ヒートパイプにおける押圧変形されたグルーブ管の溝の深さ等を示す図である。図２４（ｂ）は、グルーブ管に形成された溝のリード角を示す図である。図２４（ａ）において、Ｈは溝の深さ、ｔは底肉厚、Ｗ１は溝底幅、Ｗ２は山裾幅をそれぞれ示す。図２４（ｂ）において、βはリード角を示す。この発明の扁平型ヒートパイプにおけるグルーブ管の底肉厚ｔは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲内である。溝の深さＨは、外径と溝の深さ×１００との比で表され（即ち、外径：（溝の深さ×１００））１：１〜１：２０の範囲内である。リード角（即ち、グルーブ管の長軸方向に対する溝の傾斜角度）βは０°〜３５°の範囲内である。なお、山数Ｎは外径と溝数との比で表され（即ち、外径：溝数）１：５〜１：１５の範囲内である。
【００７６】
【発明の効果】
この発明によると、高い毛細管力を備えた扁平型ヒートパイプが提供される。即ち、内壁の全面にグルーブを備えたグルーブ管を押圧変形させて、扁平型コンテナを形成する際に、平面状のウイック材によって円筒形状に形成されたウイック材をグルーブ管内に配置して、グルーブ管およびウイック材を押圧変形させると、内壁の全面に備えられたグルーブを形成する山部が崩されることなく、グルーブ管の毛細管力を維持することが出来る。更に、コンテナの対向する上板材および下板材の間に配置され、コンテナに対応して変形されたウイック材の外面が内壁のグルーブに接し、内部に流体移動用の通路を備えているので、グルーブとウイック材による相乗効果が得られ、著しく優れた毛細管力を発揮することできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプを説明する横断面図である。
【図２】図２は、この発明に使用される、押圧変形前のグルーブ管を説明する横断面図である。
【図３】図３は、図１に示した横断面図の詳細を説明する図である。
【図４】図４は、グルーブ管の内壁に形成されているグルーブの形状を示す図である。
【図５】図５は、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。
【図６】図６は、この発明の優れた毛細管力を有する扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。
【図７】図７は、この発明の扁平型ヒートパイプの側面図である。
【図８】図８は、この発明の扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。
【図９】図９は、扁平型ヒートパイプを被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に取り付ける状況を説明する図である。
【図１０】図１０は、扁平型ヒートパイプを被冷却体、例えば発熱素子、伝熱体等に取り付ける状態の他の態様を説明する図である。
【図１１】図１１は、この発明の扁平型ヒートパイプの他の態様を示す図である。
【図１２】図１２は、この発明の扁平型ヒートパイプをヒートシンクに取り付けた状況を示す図である。
【図１３】図１３は、この発明の扁平型ヒートパイプを他のヒートシンクに取り付けた状況を示す図である。
【図１４】図１４は、ベースプレートに扁平型ヒートパイプを取り付けた状況を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の扁平型ヒートパイプの適用例を示す図である。
【図１６】図１６は、扁平型ヒートパイプとフィンとの接続状況を説明する図である。
【図１７】図１７は、扁平型ヒートパイプとフィンとの接続状況を説明する図である。
【図１８】図１８は、扁平型ヒートパイプとフィンとの接続状況を説明する図である。
【図１９】図１９は、この発明の扁平型ヒートパイプの１つの態様の部分を示す図である。
【図２０】図２０は、扁平型ヒートパイプとフィンとの接続状況を説明する図である。
【図２１】図２１は、他の態様の扁平型ヒートパイプを示す図である。
【図２２】図２２は、この発明の扁平型ヒートパイプの１つの態様を示す図である。
【図２３】図２３は、この発明の扁平型ヒートパイプの他の１つの態様を示す図である。
【図２４】図２４は、この発明の扁平型ヒートパイプにおけるグルーブの溝深さ、山数等を説明する図である。
【符号の説明】
１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０．扁平型ヒートパイプ
２、１２、３２．コンテナ
３、１３、２３、３３．ウイック材
４．グルーブ
５．流体移動用通路
６．上板部
７．下板部
８．外面
９．凸部
５１、１１１．発熱素子
５２．伝熱シート
５３．窪み部
８３．ヒートスプレッダ
９３．フィン
１０１．ベースプレート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pipe for cooling a cooled object such as a CPU housed in a personal computer, an electronic device, or the like, for example, a heating element, a heat transfer body, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and high performance of electric devices such as personal computers have been remarkable, and miniaturization and space saving of a cooling mechanism for cooling a heat-generating component such as an MPU mounted thereon have been strongly desired. Therefore, in the case of a cooling mechanism using a heat pipe, a reduction in the thickness of the heat pipe is also required.
[0003]
The heat pipe is a device in which a condensable fluid is sealed as a working fluid inside a container such as a sealed metal tube that has been degassed under vacuum.The heat pipe operates automatically when a temperature difference occurs, and evaporates in the high-temperature part. When the working fluid flows to the low-temperature part and radiates and condenses it, heat is transported as latent heat of the working fluid. And since its apparent thermal conductivity is several times to several tens times better than metals such as copper and aluminum, it is used as a cooling element in various heat-related devices.
[0004]
In the conventional thin heat pipe processing technology, additional processing is performed after heat pipe processing is performed using a combination of groove pipe, bare pipe + mesh, bare pipe + braided wire, bare pipe + sintered metal, bare pipe + fine fiber wicks, etc. And flattening (for a heat pipe of φ3 to φ6, a thickness of about 2.0 mm to 4.0 mm) has been performed.
[0005]
[Patent Document 1] Registered Utility Model Publication No. 3063467
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional heat pipe (2.0 mm to 4.0 mm) that has been flattened after the heat pipe processing cannot withstand the recent high heat generation of the CPU and the like. This is due to lack of capillary phenomenon of the internal wick and blockage of the steam flow path due to flattening.
[0007]
When the groove tube is flattened, the maximum flow rate of heat is also reduced because the capillary force is reduced because the flow passage area in the tube is reduced. There are two types of occlusion of the steam flow path. One is a reduction in the internal volume due to the overall flattening, and the other is a flattening when the amount of flattening is large (the heat pipe becomes thin). This is a phenomenon in which the center of the heat pipe is dented and the steam flow path is closed.
[0008]
In such a heat pipe having a concave central portion, the degree of adhesion of the bonding portion to the CPU and the heat radiating portion is deteriorated, the thermal resistance is increased, and the cooling effect is deteriorated. Also, in the internal structure of the heat pipe, the space through which the working fluid flows becomes narrower than the expected space, so that there is a problem that a desired cooling effect cannot be obtained.
Therefore, an object of the present invention is to provide a flat heat pipe having excellent capillary force without blocking a steam flow path, and a cooling device using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventor has conducted intensive studies to solve the above-mentioned conventional problems. as a result,
When deforming a wick structure pipe having a wick structure on the entire inner wall to form a flat container, a wick material formed into a cylindrical shape by a flat wick material is arranged in the wick structure pipe, When the wick structure pipe and the wick material are pressed and deformed, the capillary force of the wick structure pipe can be maintained without breaking the ridges forming the wick structure provided on the entire inner wall. Further, since the outer surface of the wick material which is arranged between the upper plate material and the lower plate material opposed to the container and is deformed corresponding to the container is in contact with the wick structure of the inner wall and has a passage for fluid movement inside, The synergistic effect of the wick structure and the wick material was obtained, and it was found that the wick material exhibited remarkably excellent capillary force.
[0010]
The present invention has been made based on the above research results, and a first aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is to provide a wick structure pipe having a wick structure on the entire inner wall. An airtight flat container formed by pressing and deforming, disposed between upper and lower plate materials facing each other in the container, and deformed corresponding to the container, the outer surface of which contacts the wick structure of the inner wall, A flat heat pipe having excellent capillary force, comprising at least one wick material having a passage for fluid transfer therein and a working fluid sealed in the container.
[0011]
In a second aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention, the wick material is formed by knitting a wick material formed into a cylindrical shape with a planar wick material or a metal material. A flat heat pipe made of a wick material or a wick material formed of a sintered metal and having excellent capillary force.
[0012]
A third aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is such that a size of the wick material in a width direction is in a range of 20 to 70% of a size of the container in a width direction. It is a flat heat pipe with excellent capillary force.
[0013]
A fourth aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is the flat type heat pipe, wherein the wick structure is formed of a straight shape formed in a straight line parallel to the longitudinal direction of the container. It is a flat heat pipe with force.
[0014]
A fifth aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is a flat heat pipe having a spiral shape in which the wick structure is spirally formed in parallel from one end to the other end of the container. This is a flat heat pipe having excellent capillary force.
[0015]
A sixth aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is a flat heat pipe having excellent capillary force in which the thickness of the container varies along the longitudinal direction. .
[0016]
A seventh aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is a flat type heat pipe having excellent capillary force, wherein the container includes a fin portion integrally formed on a part of an outer surface. It is a heat pipe.
[0017]
An eighth aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is an excellent capillary in which the container is bent into an L-shape and the wick material is disposed in each part forming the L-shape. It is a flat heat pipe with force.
[0018]
A ninth aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is the flat heat pipe, wherein the container is formed in a flat shape by bending the wick structure tube into a semicircular shape and deforming by pressing. It is a flat heat pipe having a capillary force.
[0019]
Another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force of the present invention is a flat heat pipe having excellent capillary force, wherein the lead angle of the wick structure is in a range of 0 ° to 35 °.
[0020]
In another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention, the depth of the groove of the wick structure is expressed by a ratio of an outer diameter of the wick structure pipe to (groove depth × 100). The ratio is in the range of 1: 1 to 1:20, and the number of peaks of the wick structure is represented by the ratio of the outer diameter of the wick structure pipe to the number of grooves, and the ratio is 1: 5 to 1 : A flat heat pipe having a capillary force in the range of 15:
[0021]
Another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is the above-described cooled heat pipe, wherein a body to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, and the like are housed from outside and thermally connected. Body, for example, a heating element, a concave portion having a shape corresponding to a heat transfer member, etc., is provided, and the working fluid cooled in the container is applied to a heat input portion at the top of the concave portion via a wick material or the like of an inner wall. This is a flat heat pipe having an excellent capillary force and capable of supplying a working fluid for lubrication.
[0022]
Another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is a local flat portion formed by further pressing and deforming one end when the wick material is disposed only on the inner wall of the container. A flat heat pipe having excellent capillary force, wherein the working fluid cooled in the container can supply the working fluid through the local flat portion via a wick material or the like of the inner wall to lubricate the working fluid. .
[0023]
In another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force of the present invention, the wick structure is any of a groove shape, a mesh shape, a braided wire shape, a sintered metal shape, or a combination thereof. A flat heat pipe having excellent capillary force.
[0024]
In another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention, the wick material is any of a groove tube shape, a mesh shape, a braided wire shape, a sintered metal, or a combination thereof. A flat heat pipe having excellent capillary force.
[0025]
According to another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force of the present invention, the wick material is disposed at a central portion in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the container, and a steam flow path is formed at other portions. A flat heat pipe having excellent capillary force.
[0026]
In another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force of the present invention, a steam flow path is formed at a central portion in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the container, and the wick material is arranged at other portions. A flat heat pipe having excellent capillary force.
[0027]
Another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is an airtight flat container formed by pressing and deforming a groove tube having a wick structure on the entire inner wall, and sealing in the container. The flat type container is provided with a concave portion in which a body to be cooled is accommodated from the outside and is thermally connected, and the working fluid cooled in the container is provided. Is a flat heat pipe having an excellent capillary force, which is thermally connected to the heat-receiving part at the top of the concave part.
[0028]
Another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is an airtight flat container formed by pressing and deforming a groove tube having a wick structure on the entire inner wall, and sealing in the container. A working fluid, and a local flat portion formed by partially pressing and deforming the container, and the working fluid cooled in the container circulates through the local flat portion. A flat heat pipe having excellent capillary force.
[0029]
In another aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention, the concave portion and the local flat portion have a thickness in a range of 5% to 35% of a thickness before deformation. It is a flat heat pipe with excellent capillary force.
[0030]
A first aspect of the cooling device of the present invention is a finned heat sink in which the above-described flat heat pipe is attached to the bottom of a base plate to which the fin is attached.
[0031]
According to a second aspect of the cooling device of the present invention, two flat heat pipes described above are combined, and a thickness of a part of each of the flat heat pipes changes to form a housing part for housing a heating element. A cooling device that accommodates the heating element in the accommodation section and cools the heating element.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention will be described with reference to the drawings. One aspect of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention is an airtight flat container formed by pressing and deforming a wick structure tube having a wick structure on the entire inner wall, and a flat container facing the container. At least one wick material disposed between the upper plate material and the lower plate material and corresponding to the container, the outer surface of which is in contact with the groove of the inner wall and has a passage for fluid transfer therein, and is sealed in the container. A flat heat pipe having excellent capillary force, comprising a working fluid. The wick structure described in the present specification means a structure capable of moving a hydraulic fluid using capillary force.
[0033]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a groove tube before press deformation used in the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating details of the cross-sectional view illustrated in FIG. 1.
[0034]
As shown in FIGS. 1 and 3A, the flat container 2 of the flat heat pipe 1 is formed by pressing and deforming a groove tube 2 provided with a groove 4 on the entire inner wall. The wick material 3 is disposed between the opposed upper plate 6 and lower plate 7 of the container 2, is deformed corresponding to the container 2, and the outer surface 8 of the wick 3 forms the groove 4 of the inner wall. It is in contact with the part 9 and has a passage 5 for fluid movement therein.
[0035]
FIG. 3B and FIG. 3C are views showing the form of the wick material. That is, the wick material used in the flat heat pipe of the present invention is formed by knitting a mesh 3 (see FIG. 3B) formed by a planar mesh into a cylindrical shape, or a plurality of metal wires. The braided wire 3 (see FIG. 3C) is made of a cylindrical wick material formed of a sintered metal.
[0036]
Since the cylindrical mesh is formed by a thin wick-shaped flat wick material, it has a predetermined strength, is housed in a container, and when pressed and deformed together with the container, it is plastically deformed in accordance with the deformation of the container. The container is deformed and fixed in the container with the upper and lower surfaces in contact with the convex portions forming the groove of the container, as shown in FIG.
The braided wire is formed by weaving a bundle of a large number of thin metal wires, and has a passage for fluid movement as shown in FIG.
[0037]
In the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention, the size b in the width direction of the wick material 3 is in the range of 20 to 70% of the size a in the width direction of the container 2. Preferably, the size b in the width direction of the wick material is in the range of 20 to 40% of the size a in the width direction of the container 2.
[0038]
FIG. 4 is a view showing the shape of the groove formed on the inner wall of the groove tube. The groove shown in FIG. 4A includes a plurality of parallel grooves 4 extending straight from one end of the groove tube 2 to the other end. The groove shown in FIG. 4B is composed of a plurality of parallel grooves 4 extending in a spiral shape from one end of the groove tube 2 to the other end.
In the flat heat pipe according to the present invention, the combination of the two types of wicks, the groove and the wick material formed on the inner wall of the groove tube, dramatically improves the capillary force and reduces the maximum heat transport amount in the conventional bare pipe. +2 to 4 times the combination of wick materials.
[0039]
Further, since the wick material functions as a core material inside the flattened groove tube, it is possible to prevent a depression from being formed in the central portion of the groove tube. Therefore, it is possible to prevent the steam flow passage from being blocked by the depression in the center of the groove tube due to the flattening process.
Furthermore, since the number of wicks holding the hydraulic fluid inside the container increases, the hydraulic fluid is uniformly present in the container and the wick material and exhibits wettability. Less likely to occur.
[0040]
Furthermore, since the groove formed on the inner wall and the wick material are firmly fixed inside the container, the working fluid that has changed to a liquid phase on the heat radiation surface side of the container is transmitted from the groove to the wick material, and the heat receiving surface is formed. Since it moves to the side (the surface on which the MPU or the like is installed), the hydraulic fluid is efficiently transported, and as a result, the maximum heat transport amount is improved.
Further, since the container has a flat portion without a concave portion, the container can be directly attached to the object to be cooled, for example, the heat generating element, the heat transfer member, or the like, and the contact thermal resistance can be reduced. Furthermore, since the maximum heat transport amount is high despite the flatness of the container, the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer element, etc. can be directly attached to the container.
[0041]
Next, a method for manufacturing a flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention will be described. First, a groove tube having a groove on the inner wall is prepared. Next, a wick material is inserted. Next, flattening is performed with the wick material inserted. Then, one end is welded and sealed. Further, hydrogen reduction, liquid injection, heat degassing are performed, and the other end is welded and sealed. After that, a surface treatment such as Ni plating is performed or no treatment is performed. Next, final adjustment is performed to manufacture a flat heat pipe.
[0042]
FIG. 5 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe having excellent capillary force of the present invention. As shown in FIG. 5, in the flat heat pipe 10, the flat tube 12 is formed by pressing and deforming the groove pipe having the groove on the inner wall from above and below in a state of being bent into a semicircular shape. ing. A braided wire 13 is inserted inside the container, and is pressed and deformed corresponding to the container and fixed. As described above, the braided wire 13 is deformed corresponding to the container 12, and as described with reference to FIG. 3 (a), the outer surface thereof comes into contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and the inside thereof is formed. A passage for fluid movement is provided.
[0043]
FIG. 5 shows a flat container in which a groove tube bent into a semicircle shape is deformed by pressing. In addition, a groove tube is bent into a predetermined shape, and a braided wire is inserted therein. It can be pressed and deformed to form a flat container. Also in this case, the outer surface of the braided wire is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and a passage for fluid movement is provided therein.
As described above, since the braided wire is rich in elasticity, it can be bent along a horizontal plane without deteriorating its performance even if it is thin.
[0044]
FIG. 6 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe having excellent capillary force of the present invention. In this embodiment, a plurality of wicks are inserted into the container. FIG. 6A is a diagram illustrating a flat heat pipe in which two wick materials are provided in a container. FIG. 6B is a view showing a flat heat pipe in which three wick materials are provided in a container. As shown in FIG. 6A, two wick members 23 pressed and deformed corresponding to the container are arranged in parallel inside the flat container 22. The outer surface of each wick material is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and has a passage for fluid movement therein. Further, a narrow portion is formed between the parallel wick materials in a state where the curved portions are in contact with each other, thereby increasing the capillary force.
[0045]
As shown in FIG. 6B, three wick materials 33 pressed and deformed corresponding to the containers are arranged in parallel inside the flat type container 32. The outer surface of each wick material is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and has a passage for fluid movement therein. Further, a narrow portion is formed between the wick members 33 adjacent to the wick member 33 arranged in the center in parallel with the curved portions so as to further increase the capillary force. The number of wick materials inserted into the container depends on the width of the container.
[0046]
FIG. 6C is a view showing a flat heat pipe in which one wick material is provided inside one of the containers. FIG. 6D is a diagram showing a flat heat pipe in which two wicks are provided at both ends inside the container. As shown in FIG. 6C, a wick material 23 pressed and deformed corresponding to the container is disposed inside the flat type container 22 at one end of the inside of the container in contact with the inner wall. The outer surface of the wick member 23 is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and has a passage for fluid movement therein. As shown in FIG. 6D, wick members 23 that are pressed and deformed corresponding to the containers are arranged at both ends inside the flat container 22. The outer surface of each wick material is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and has a passage for fluid movement therein.
[0047]
FIG. 7 is a side view of the flat heat pipe of the present invention. The flat type container of the flat type heat pipe 40 is formed by pressing and deforming a groove tube provided with a groove on the entire inner wall, and a wick material is arranged between opposed upper and lower plate materials of the container. Correspondingly deformed, the outer surface of which is in contact with the convexity forming the groove of the inner wall and has a passage for fluid movement therein. In this flat heat pipe, as shown in FIG. 7A, the above-described container can be bent in two stages. That is, the first portion 41 and the second portion 43 along the horizontal plane are connected by the inclined portion 42 to form a container bent in two steps.
[0048]
Further, as shown in FIG. 7B, the above-described container can be bent in two steps. That is, the first portion 51, the second portion 53, and the second portion 55 along the horizontal plane are connected by the two inclined portions 52 and 54 to form a three-stage bent container. As described above, it is possible to form a multi-stage bent container corresponding to the arrangement state of the heat sink and the like, such as the object to be cooled, for example, the heating element and the heat conductor.
[0049]
FIG. 8 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe of the present invention. FIG. 8 (a) shows that the wick material is inserted into the inside of the groove tube, and the flattened container is twisted as shown by the arrow in the figure by pressing and deforming, so that approximately 90 ° C. A flat heat pipe with a rotated shape is obtained. Even in the flat container twisted in this way, the groove formed on the inner wall and the convex portion forming the groove are in contact with the outer surface thereof, and a high capillary force is provided by the wick material having a passage for fluid movement inside. Will be maintained. Furthermore, since the central portion has a shape rotated by about 90 ° C., it is easy to cope with the arrangement of the heat sink such as the object to be cooled, for example, the heating element and the heat transfer member.
[0050]
FIG. 9 is a diagram illustrating a situation where the flat heat pipe is attached to a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer body, or the like. FIG. 9A is a diagram illustrating a situation in which a body to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, or the like is directly attached to one end of a flat heat pipe. FIG. 9B is a diagram illustrating a situation in which a body to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, or the like is attached to one end of the flat heat pipe via solder or the like. As shown in FIG. 9 (a), the flat heat pipe of the present invention has a high flatness surface without a concave portion, so that a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer element, is directly provided on a container of the heat pipe. Etc. can be connected, and the contact thermal resistance can be reduced. As shown in FIG. 9B, a flat heat pipe may be attached to a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer body, or the like via solder, a heat transfer sheet, heat transfer silicon, or the like.
[0051]
FIG. 10 is a view for explaining another mode in which the flat heat pipe is attached to a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer body, or the like. As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), at one end of the flat container, a recessed portion 53 corresponding to a body to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer body, etc. 51 is formed. As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), a body to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, or the like is fitted and connected directly to a depression 53 formed at one end of the flat container. I have. Also in this embodiment, since the depression has a surface with high flatness, the object to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, etc., can be directly connected to the container of the heat pipe, and the contact thermal resistance is reduced. be able to. Further, as shown in FIG. 10 (c), the flat heat pipe is attached to a body to be cooled, for example, a heating element or a heat transfer body 51 via a solder, a heat transfer sheet, heat transfer silicon or the like 52 in a recess portion thereof. Is also good.
[0052]
Furthermore, a part of the container may be further provided with a local flat portion formed by being pressed and deformed, and the working fluid cooled in the container may be circulated through the local flat portion. The above-mentioned depression (i.e., recess) or local flat portion has a thickness in the range of 5% to 35% of the thickness before deformation. By providing a recess or a local flat portion, the upper plate portion and the lower plate portion of the inner wall of the container forming the wick structure come close to each other, so that the capillary force is increased. The same heat transport capacity can be exhibited as in the case where the heat transfer is performed.
[0053]
FIG. 11 is a diagram showing another embodiment of the flat heat pipe of the present invention. In the flat heat pipe 70 of this embodiment, the container 72 is bent into an L shape, and the wick members 73 are arranged inside the respective portions forming the L shape. The bent portion may be a part or a whole. Also in this aspect, the convex portion forming the groove formed on the inner wall and the outer surface of the wick material are in contact with each other, and the inside of the wick material is provided with a passage for fluid movement, so that the capillary force can be increased.
[0054]
FIG. 12 is a view showing a state where the flat heat pipe of the present invention is attached to a heat sink. In the embodiment shown in FIG. 12, a flat heat pipe is attached to a fin-integrated heat sink formed by extrusion. That is, a concave portion having a shape corresponding to the shape of the flat heat pipe is formed at the bottom of the heat spreader 83 of the heat sink integrated with fins, and the flat heat pipe is embedded in the concave portion.
[0055]
In FIG. 12A, a flat heat pipe is directly buried and connected to a concave portion formed at the bottom of the heat spreader 83. Also in this aspect, the flat heat pipe is formed by pressing and deforming a groove tube provided with a groove on the entire inner wall, and the wick material is disposed between opposing surfaces of the container, and deformed corresponding to the container. The outer surface thereof is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and has a passage for fluid movement therein. Since the flat heat pipe of this aspect has a surface with high flatness without a concave portion, the container of the heat pipe can be directly buried and connected to the concave portion, and the contact thermal resistance can be reduced. In the embodiment shown in FIG. 12 (b), the above-mentioned flat heat pipe is embedded in the concave portion via solder, a heat transfer sheet, heat transfer grease or the like, and is connected to the heat spreader.
[0056]
FIG. 13 is a view showing a state where the flat heat pipe of the present invention is attached to another heat sink. The heat sink shown in FIG. 13 is composed of a so-called crimped fin heat sink in which fins are inserted into grooves formed on the surface of an aluminum or copper base plate, and the fins are fixed to the base plate by deforming both sides of the fins. ing. As shown in FIG. 13A, a depression corresponding to the shape of the flat heat pipe is formed at the bottom of the base plate 92 to which the fins 93 are attached, and the heat pipe 90 is fitted and fixed in the depression. , Directly connected to the base plate.
[0057]
Also in this embodiment, since the depression has a highly flat surface, the base plate can be directly connected to the heat pipe container, and the contact thermal resistance can be reduced. Further, as shown in FIG. 13B, a flat heat pipe 90 may be attached to a depression formed in the bottom of the base plate via a solder, a heat transfer sheet, heat transfer silicon, or the like 91.
[0058]
FIG. 14 is a diagram illustrating a situation where a flat heat pipe is attached to a base plate. As shown in FIG. 14, the flat heat pipe 100 of the present invention described with reference to FIG. 3 is attached to a base plate 101 instead of a fin. By attaching the flat heat pipe to the base plate instead of the fin, a special heat sink having extremely excellent heat radiation characteristics can be formed.
[0059]
FIG. 15 is a diagram showing an application example of the flat heat pipe of the present invention. The cooling device for cooling the heating element shown in FIG. 15 is a combination of the two flat heat pipes 110 described above, and a housing part for housing the heating element with the thickness of a part of each of the flat heat pipes changing. A cooling device that is formed and accommodates the heating element 111 in the accommodation section to cool the heating element. That is, the flat heat pipe 110 is formed by pressing and deforming a groove tube provided with a groove on the entire inner wall, the wick material is arranged between opposing surfaces of the container, and deformed corresponding to the container, The outer surface is in contact with the convex portion forming the groove of the inner wall, and has a passage for fluid movement therein.
[0060]
One end of the flat heat pipe is deformed so that its thickness is reduced by the thickness of the heating element. The heat-generating element housing portion is formed by abutting the deformed and thinned portions, and the heat-generating element is housed therein. In the embodiment shown in FIG. 15A, the heating element is in direct contact with the housing of the flat heat pipe. Since the housing section also has a highly flat surface, the container of the heat pipe can be directly connected to the housing section, and the contact thermal resistance can be reduced. In the embodiment shown in FIG. 15B, a heating element is connected to the housing of the flat heat pipe via solder, a heat transfer sheet, heat transfer grease, or the like.
[0061]
FIG. 16 to FIG. 18 are diagrams illustrating the connection state between the flat heat pipe and the fin. In the embodiment shown in FIG. 16, the fins are attached by directly inserting them into a flat heat pipe. That is, an opening corresponding to the cross-sectional shape of the flat heat pipe is formed in the fin, and the fin is fixed by inserting the flat heat pipe into the opening. In the embodiment shown in FIG. 17, a fin is inserted into a flat type heat pipe and further joined by solder or the like.
[0062]
That is, an opening corresponding to the cross-sectional shape of the flat heat pipe is formed in the fin, and the fin is fixed by inserting the flat heat pipe into the opening. In the embodiment shown in FIG. 18, a groove is formed on one surface of a flat heat pipe, a fin is inserted into the groove, and both sides of the fin are deformed to fix the fin. A so-called crimp fin is formed on one surface of the flat heat pipe. Note that an extruded fin may be used, and a crimp fin may be bonded to one surface of the flat heat pipe with an adhesive or solder.
[0063]
Further, the flat heat pipe may be fixed to the sheet metal by using a sheet metal holding member. That is, a flat heat pipe disposed at one end of a sheet metal having a thickness of about 0.2 mm to 1.0 mm is pressed by a sheet metal pressing member so as to straddle in the width direction, and both end portions of the sheet metal pressing member are sheet metal. And the flat heat pipe may be fixed to a sheet metal. That is, a flat heat pipe to which a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer element, or the like is attached to one end of the flat heat pipe, and thus the cooled object, for example, a heating element, a heat transfer element, or the like is attached. In the center of the sheet metal holding member is disposed so as to straddle in the width direction, and both ends of the sheet metal holding member are joined to the sheet metal.
[0064]
FIG. 19 is a view showing a part of one embodiment of the flat heat pipe of the present invention. The flat heat pipe 150 of this embodiment includes a fin 153 integrally formed on a part of the outer surface of the container 152. That is, a fin portion is integrally formed on a part of the outer surface of the groove tube in advance, and is deformed by pressing to form a flat heat pipe.
[0065]
FIG. 20 is a diagram illustrating a connection state between the flat heat pipes and the fins. In this embodiment, fins having openings are directly inserted and fixed to many flat heat pipes. Further, the fins may be fixed to the flat heat pipe by soldering or the like.
[0066]
FIG. 21 is a diagram showing a flat heat pipe of another embodiment. In the flat heat pipe of this aspect, the thickness of the container changes along the longitudinal direction. That is, as shown in FIG. 21, the thicknesses of the containers in the first portion 171, the second portion 172, and the third portion 173 are different. The thickness of the container can be changed according to the shape and arrangement of the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer element, and the like, and the surrounding environment.
[0067]
In the above-described embodiment, the example of the first, second, and third three stages is shown. However, the number of stages is not limited to three, and may be more than three.
The diameter of the groove tube is preferably φ6 to φ10 or more. The length of the flat heat pipe is, for example, 20 mm to 400 mm. The width of the flat heat pipe is, for example, 5 mm to 100 mm. The thickness of the flat heat pipe is, for example, 1 mm to 5 mm. The depth of the groove is, for example, 0.1 mm to 0.5 mm.
[0068]
FIG. 22 is a diagram showing one embodiment of the flat heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 22 (a), in the flat heat pipe of this embodiment in which the wick is disposed only on the inner wall of the container, a body to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, and the like are housed therein from the outside. A concave portion having a shape corresponding to the object to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer member, and the like, which is thermally connected to the container. The working fluid cooled in the container enters the top of the concave portion. This is a flat heat pipe that has excellent capillary force and is in contact with the heat part. That is, a concave portion is provided in the center of the container 180, and the top surface side 183 of the concave portion has a narrow flow path of the working fluid sealed in the container.
[0069]
A body to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer body, or the like 182 is fitted into the recess from the outside of the container, and the side and top surfaces of the body to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer body, etc., are in thermal contact with the container. It is connected. By providing the container with a concave portion having a shape corresponding to the object to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer member, or the like, as shown by an arrow 184, the working fluid cooled in the container is only on the bottom side of the container. Instead, even on the top surface side, it comes into contact with the object to be cooled, for example, a heating element, a heat conductor, or the like via the wick material on the inner wall, evaporates, and flows as indicated by arrow 185.
[0070]
For clear comparison, FIG. 22B shows an example of a container without the above-described concave portion. As shown in FIG. 22 (b), when no concave portion is provided, the working fluid that absorbs the heat of the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer member 182, etc., flows into the object to be cooled on the bottom side of the container, for example, heat generation. It operates only at the contact surface with the element, the heat transfer body, etc., and the evaporated hydraulic fluid flows as shown by the arrow 188. The working fluid cooled in the container flows on the bottom side of the container as shown by an arrow 187. However, the cooled working fluid flowing on the top surface side of the container flows as shown by arrow 189 without contacting the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer body, or the like. As is clear from the above-mentioned comparison, in the flat heat pipe having the concave portion of the present invention, the working fluid cooled in the container is not only on the bottom side in the container but also on the top surface through the wick material on the inner wall. Also on the side, it comes into contact with the object to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer body, etc., so that the heat radiation effect of the container is significantly improved.
[0071]
FIG. 23 is a diagram showing another aspect of the flat heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 23 (a), the flat heat pipe of this embodiment in which the wick is disposed only on the inner wall of the container has a local flat portion formed by further pressing and deforming one end. An excellent capillary force that can supply the working fluid to the object to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer body, and the like, in which the working fluid cooled in the container is in contact through the local flat portion. It is a flat heat pipe having. That is, a local flat portion 191 formed by, for example, pressing deformation is provided at one end of the container. In the case of the flat heat pipe of this embodiment, it is preferable that the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer element, and the like 192 be attached to the container 190 at a position separated from the local flat part 191 by a predetermined distance.
[0072]
The local flat portion 191 is flattened downward toward the edge of the container, and as shown by an arrow 194 in FIG. 23 (a), the cooled hydraulic fluid located on the top surface side of the container follows the flat surface. And flow to one end of the container to recirculate. By providing the local flat portion at the end of the container in this manner, the cooled hydraulic fluid located on the bottom surface side of the container is directed toward the object to be cooled, for example, a heating element, a heat transfer element, etc. 192 as shown by an arrow 193. Then, it absorbs heat of the object to be cooled, for example, a heat generating element, a heat transfer body, etc., evaporates, and the evaporating hydraulic fluid flows as indicated by an arrow 195.
[0073]
Further, as described above, the cooled hydraulic fluid located on the top surface side of the container flows to one end of the container along the flat surface of the local flat portion as shown by the arrow 194, and then flows into the object to be cooled, for example, The working fluid moves toward the heating element, the heat transfer body, etc. 192, absorbs heat of the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer body, etc., evaporates, and the evaporated working fluid flows as shown by an arrow 195. The flattening rate of the local flat part is in the range of 30 to 70% as compared with the thickness of the container. When the flattening ratio is within the above-described range, the cooled working fluid located on the top surface side is returned toward the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer body, and the like, by the local flat part.
[0074]
For clear comparison, FIG. 23B shows an example of a container that does not have the above-described local flat portion. As shown in FIG. 23 (b), when the local flat portion is not provided, the hydraulic fluid located on the bottom side of the container flows as indicated by an arrow 197, and the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer element 192, etc. , And evaporates, and the evaporated working fluid flows as indicated by an arrow 198. However, the cooled working fluid flowing on the top surface side of the container flows as shown by arrow 196 without contacting the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer body, or the like. As is apparent from the above comparison, in the flat heat pipe having the local flat portion according to the present invention, the working fluid cooled in the container is cooled not only on the bottom side but also on the top side in the container. The heat is returned toward the body, for example, the heating element, the heat transfer element, etc., and comes into contact with the object to be cooled, for example, the heating element, the heat transfer element, etc., so that the heat radiation effect of the container is significantly improved. Further, since the working fluid is efficiently refluxed, a so-called dry-out phenomenon hardly occurs.
[0075]
FIG. 24 is a diagram illustrating the groove depth, the number of peaks, and the like of the grooves in the flat heat pipe of the present invention. FIG. 24A is a diagram showing the depth of a groove of a groove tube deformed by pressing in the flat heat pipe of the present invention. FIG. 24B is a diagram showing a lead angle of a groove formed in the groove tube. In FIG. 24A, H indicates the depth of the groove, t indicates the bottom thickness, W1 indicates the groove bottom width, and W2 indicates the crest width. In FIG. 24B, β indicates a lead angle. The bottom thickness t of the groove tube in the flat heat pipe of the present invention is in the range of 0.1 mm to 5.0 mm. The groove depth H is represented by the ratio of the outer diameter to the groove depth × 100 (that is, the outer diameter: (groove depth × 100)) is in the range of 1: 1 to 1:20. The lead angle (that is, the inclination angle of the groove with respect to the major axis direction of the groove tube) β is in the range of 0 ° to 35 °. The number of peaks N is represented by the ratio of the outer diameter to the number of grooves (that is, the outer diameter: the number of grooves) is in the range of 1: 5 to 1:15.
[0076]
【The invention's effect】
According to the present invention, a flat heat pipe having high capillary force is provided. That is, when a flat tube is formed by pressing and deforming a groove tube having a groove on the entire inner wall, a wick material formed into a cylindrical shape by a flat wick material is arranged in the groove tube, and the groove is formed. When the tube and the wick material are deformed by pressing, the capillary force of the groove tube can be maintained without breaking the ridges forming the groove provided on the entire inner wall. Further, since the outer surface of the wick material which is arranged between the upper plate material and the lower plate material facing the container and is deformed corresponding to the container is in contact with the groove of the inner wall and has a passage for fluid transfer inside, the groove is provided. And a wick material can provide a synergistic effect, and can exhibit remarkably excellent capillary force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a groove tube before press deformation used in the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining details of the cross-sectional view shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a shape of a groove formed on an inner wall of a groove tube.
FIG. 5 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention.
FIG. 6 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe having excellent capillary force according to the present invention.
FIG. 7 is a side view of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 8 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a situation in which a flat heat pipe is attached to a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer body, or the like.
FIG. 10 is a diagram for explaining another mode in which the flat heat pipe is attached to a cooled object, for example, a heating element, a heat transfer body, or the like.
FIG. 11 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the flat heat pipe of the present invention is attached to a heat sink.
FIG. 13 is a view showing a state in which the flat heat pipe of the present invention is attached to another heat sink.
FIG. 14 is a diagram illustrating a state where a flat heat pipe is attached to a base plate.
FIG. 15 is a diagram showing an application example of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 16 is a diagram illustrating a connection state between a flat heat pipe and a fin.
FIG. 17 is a diagram illustrating a connection state between a flat heat pipe and a fin.
FIG. 18 is a diagram illustrating a connection state between a flat heat pipe and a fin.
FIG. 19 is a diagram showing a part of one embodiment of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating a connection state between a flat heat pipe and a fin.
FIG. 21 is a view showing a flat heat pipe of another embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing one embodiment of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 23 is a view showing another embodiment of the flat heat pipe of the present invention.
FIG. 24 is a diagram for explaining the groove depth, the number of peaks, and the like of grooves in the flat heat pipe of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170. Flat heat pipe
2, 12, 32. container
3, 13, 23, 33. Wick lumber
4. Groove
5. Fluid transfer passage
6. Upper plate
7. Lower plate
8. Outside
9. Convex part
51,111. Heating element
52. Heat transfer sheet
53. Depression
83. Heat spreader
93. fin
101. Base plate

Claims

An airtight flat container formed by pressing and deforming a wick structure tube having a wick structure on the entire inner wall, and disposed between the opposed upper plate portion and lower plate portion of the container, corresponding to the container. An excellent capillary having at least one wick material having an outer surface in contact with the wick structure of the inner wall and having a passage for fluid transfer therein, and a working fluid sealed in the container. Flat heat pipe with power.

The wick material, a wick material formed into a cylindrical shape by a planar wick material, or a wick material formed by knitting a metal material, or a wick material formed from a sintered metal, Item 2. A flat heat pipe having excellent capillary force according to item 1.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2, wherein a size of the wick material in a width direction is in a range of 20 to 70% of a size of the container in a width direction.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to any one of claims 1 to 3, wherein the wick structure has a straight shape formed in a straight line parallel to the longitudinal direction of the container. .

The excellent capillary according to any one of claims 1 to 3, wherein the wick structure has a spiral shape formed spirally and parallel from one end to the other end of the container. Flat heat pipe with power.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 5, wherein a lead angle of the wick structure is in a range of 0 ° to 35 °.

The depth of the groove of the wick structure is represented by a ratio of an outer diameter of the groove tube to (groove depth × 100), and the ratio is in a range of 1: 1 to 1:20. The number of peaks of the structure is represented by the ratio of the outer diameter of the wick structure tube to the number of grooves, and the ratio is within the range of 1: 5 to 1:15, and has the capillary force according to claim 5 or 6. Flat heat pipe.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2 or 3, wherein the thickness of the container varies along the longitudinal direction.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2 or 3, wherein the container has a fin portion integrally formed on a part of an outer surface.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2 or 3, wherein the container is bent into an L shape, and the wick material is disposed at each portion forming the L shape.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2 or 3, wherein the container is formed in a flat shape by bending the wick structure tube into a semicircular shape and pressing and deforming the container.

There is provided a concave portion in which the object to be cooled is accommodated from the outside and is thermally connected, and the working fluid cooled in the container is supplied to the heat receiving portion at the top of the concave portion with heat from the object to be cooled. The flat heat pipe having excellent capillary force according to any one of claims 1 to 11, which is electrically connected.

The container according to any one of claims 1 to 11, further comprising a local flat portion formed by pressing and deforming a part of the container, wherein the working fluid cooled in the container circulates through the local flat portion. A flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 1.

A cooling device, wherein the flat heat pipe according to any one of claims 1 to 13 is attached to a bottom of a base plate to which a fin is attached.

A combination of the two flat heat pipes according to any one of claims 1 to 13, wherein a thickness of a part of each of the flat heat pipes changes to form a housing part for housing a heating element, A cooling device that accommodates the heating element in the accommodation portion and cools the object to be cooled;

The excellent capillary force according to any one of claims 1 to 13, wherein the wick structure is any of a groove shape, a mesh shape, a braided wire shape, a sintered metal shape, or a combination thereof. Having a flat heat pipe.

The excellent capillary force according to any one of claims 1 to 13, wherein the wick material is any of a groove tube shape, a mesh shape, a braided wire shape, a sintered metal, or a combination thereof. Having a flat heat pipe.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2, wherein the wick material is arranged at a central portion in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the container, and a steam flow path is formed in other portions.

The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 2, wherein a steam flow path is formed at a central portion in an arbitrary cross section perpendicular to the longitudinal direction of the container, and the wick material is arranged at other portions.

An airtight flat container formed by pressing and deforming a groove tube having a wick structure on the entire surface of the inner wall, and a working fluid sealed in the container, wherein the flat container includes A concave portion in which the object to be cooled is accommodated and thermally connected to the object to be cooled is provided, and the working fluid cooled in the container is thermally connected to the object to be cooled at the heat input section at the top of the concave portion. Flat heat pipe with excellent capillary force.

An airtight flat container formed by pressing and deforming a groove tube having a wick structure on the entire inner wall, and a working fluid sealed in the container, wherein a part of the container is further pressed and deformed. A flat heat pipe having an excellent capillary force, comprising a formed local flat portion, wherein the working fluid cooled in the container circulates through the local flat portion.

22. The flat heat pipe having excellent capillary force according to claim 20, wherein the concave portion and the local flat portion have a thickness in a range of 5% to 35% of a thickness before deformation.