JP2005106451A - 平板状ヒートパイプ用支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートパイプの連結強度および温度均一性を向上させることによって、より多くの熱を伝達することが可能である支持構造を提供する。
【解決手段】 平板状ヒートパイプのための支持構造であって、ハウジング１と、ハウジング１に配置される支持部材２とを有する。ハウジング１は、上蓋１０および下蓋１１を有する。上蓋１０および下蓋１１は、互いに係合することで、中空チャンバ１２を形成する。中空チャンバ１２は、作動流体が満たされる。支持部材２は、複数の穿孔を有する平板状部材を有する。支持部材２は、中空チャンバ１２において、上蓋１０および下蓋１１と共に、焼結されており、ハウジング１と支持部材２とは、一体化している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、平板状ヒートパイプのための改良された支持構造に関する。

コンピュータ産業の発展によって、多くの高精密電子デバイスが開発されている。改良された機能および操作速度に伴って、これらの電子デバイスは、大量の熱を生成するようになっている。電子デバイスがノーマル操作温度において作動することを可能とするために、電子デバイスによって生成される熱を、効率的に放散させる方法は、このような工業における研究者にとって、重要な話題となっている。

図１は、従来の平板状ヒートパイプを説明するための断面図、図２は、図１に示されるヒートパイプの部分拡大図である。従来の平板状ヒートパイプ１ａは、主として中央処理装置（ＣＰＵ）３ａに取り付けられる。

平板状ヒートパイプ１ａは、ハウジング１０ａを形成する上蓋１０ａおよび下蓋１１ａと、ハウジング１０ａの内部に形成される中空チャンバ１３ａとを有する。中空チャンバ１３ａの内部表面に、ウイック（wick）構造１４ａが形成されており、適当な量の作動流体が中空チャンバ１３ａに導入される。ヒートパイプ１ａを真空（減圧）にする際に、上蓋１０ａおよび下蓋１１ａがくぼむことを避けるため、支持部材１５ａがハウジング１０ａに配置され、ヒートパイプ１ａの強度を増加させている。

しかし、ヒートパイプ１ａの中空チャンバ１３ａは、その内部で作動流体を循環させ得ることが必要である。支持部材１５ａは、上蓋１０ａおよび下蓋１１ａに対して、完全には接触していない。したがって、ヒートパイプ１ａにおいて実施される真空プロセスは、上蓋１０ａおよび下蓋１１ａに、くぼみあるいは凹部をやはり生じさせる。

そのため、ヒートパイプ１ａとヒートシンク２ａとを一体化する場合、図２に示されるように、ヒートシンク２ａとヒートパイプ１ａとの間において、表面接触を得ることができない。その結果、熱抵抗が生じ、放熱効果が大幅に劣化する。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、平板状ヒートパイプの連結強度および温度均一性を向上させ、より多くの熱を伝達することが可能である支持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明は、平板状ヒートパイプ用支持構造であって、ハウジングと、前記ハウジング内部に配置される支持部材とを有する。前記ハウジングは、上蓋および下蓋を有する中空の密閉容器である。前記上蓋および下蓋は、互いに係合することで、閉じた中空チャンバを形成する。前記中空チャンバは、作動流体が導入される。前記支持部材は、複数の穿孔を有する平板状部材を有する。前記支持部材は、前記上蓋および下蓋と共に、粉末冶金によって焼結されている。

上記のように構成した本発明によれば、支持部材とハウジングとの間の一体化は強化され、また、支持部材と上蓋および下蓋との間の連結強度は、向上する。そのため、ヒートパイプの連結強度および温度均一性を向上させ、より多くの熱を伝達することが可能である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るヒートパイプの分解図、図４は、図３に示されるヒートパイプの平面図、図５は、図４の線５−５に関する断面図である。図に示される平板状ヒートパイプは、ハウジング１と、ハウジング１の内部に配置される支持部材２とを有する。

ハウジング１は、好ましくは、上蓋１０および下蓋１１を有する中空の閉鎖容器（エンクロージャ）である。蓋１０，１１は、銅のような良好な熱伝導材から好ましくは形成される。蓋１０，１１は、互いに係合し、閉じた中空チャンバ１２を形成する。中空チャンバ１２には、適当な量の作動流体が注入される。

支持部材２は、複数の穿孔（開口部）が形成されている平板状部材を有する。支持部材２は、粉末冶金によって、蓋１０，１１と共に好ましくは焼結され、支持部材２と蓋１０，１１とは、一体化される。

図４に示されるように、支持部材２と蓋１０，１１との間における連結強度を向上させるために、支持部材２は、単一の第１穿孔領域２１と、複数の第２穿孔領域２２および第３穿孔領域２３とを有する。第１穿孔領域２１は、支持部材２の中央に配置される。第２穿孔領域２２は、第１穿孔領域２１の周囲に配置される。第３穿孔領域２３は、第２穿孔領域２２と平板状部材（支持部材２）の外周との間に配置される。

図４に示されるように、本実施の形態において、中央に位置する第１穿孔領域２１は、４つの垂直な側面を備える矩形形状を有する。第２穿孔領域２２の各々も、矩形形状を有し、第１穿孔領域２１のそれぞれの側面から延長している。したがって、第１および第２穿孔領域２１，２２は、中央で十字を形成しており、第３穿孔領域２３が配置される４つの周辺部を定義する。つまり、第２穿孔領域２２は、十字状に延長し、４つの対角線部を定義し、当該対角線部は、第３穿孔領域２３を形成する。

第１、第２および第３穿孔領域２１，２２，２３の間における連通は、それらの間において平板状部材（支持部材２）から突出している複数のリブ部２４によって、互いにブロック（隔離）されている。しかし、リブ部２４を横断する溝部（チャンネル）２５を形成し、第１、第２および第３穿孔領域２１，２２，２３の間における流体的な連通を提供し、流体連通を確立することも可能である。溝部２５は、例えば、リブ部２４の上面からくぼんだ形状を有する。

このことにより、平板状ヒートパイプのための改良された支持構造が構成される。

図６は、ヒートパイプの操作状態を説明するための断面図である。支持部材２は、粉末冶金の焼結方式によって形成されており、支持部材２は、多孔性である。したがって、相転移における作動流体は、ハウジング１の第１、第２および第３穿孔領域２１，２２，２３の間を流れることが可能である。さらに、支持部材２が上下の蓋１０，１１と共に焼結されているため、ハウジング１の強度は、支持部材２の形成によって向上している。

したがって、平板状ハウジング１の平面性（planarity）は、ヒートパイプの真空プロセスの間、維持される。そのため、外部のヒートシンク３あるいは中央処理装置４と接触するようにヒートパイプを配置する際に、表面接触を得ることができる。少量の放熱性ペーストによって、良好な放熱効率を得ることが可能である。

図４を参照し、熱伝導の際に、中央処理装置４のような電子デバイスによって生成される熱は、ヒートパイプの中央部によって吸収されて、第１穿孔領域２１における作動流体の相転移が発生し、当該作動流体は、ヒートシンク３に取り付けられる上蓋１０の全体に広がる。

したがって、熱は、ヒートシンク３によって容易に吸収されて放散されることになり、作動流体は、冷却されて温度低下し、凝縮することで液相に変化し、溝部２５を経由してリブ部２４を通過し、第２穿孔領域２２に向かって移動あるいは第１穿孔領域２１へ戻る。このことにより、熱は、ヒートパイプの内部で循環し、熱伝導および放熱機能が得られる。

以上のように、本実施の形態は、平板状ヒートパイプのための改良された支持構造を提供する。改良された支持構造は、ヒートパイプの上下の蓋間の連結強度を向上させる。ハウジングの平面性は、真空プロセスの際、改良された支持構造によって維持される。さらに、ヒートパイプにおける相転移の際の蒸気圧によって生じる熱膨張は、妨げられるため、ヒートパイプは、ひずみおよびストレスに耐えることが可能である。つまり、本実施の形態は、ヒートパイプの連結強度および温度均一性を向上させ、より多くの熱を伝達することが可能である。

当該開示は、本発明に係る実施の形態の一例を提供している。当該開示の範囲は、これらの実施の形態の一例によって制限されない。本明細書によって明示的に提供され、あるいは本明細書によって示唆される数多くの変更、例えば、形状、構造、寸法、材料の種類あるいは製造プロセスにおける変更は、当業者にとって、当該開示を考慮し、実施することが可能である。

従来の平板状ヒートパイプを説明するための断面図である。 図１に示されるヒートパイプの部分拡大図である。 本発明の実施の形態に係るヒートパイプの分解図である。 図３に示されるヒートパイプの平面図である。 図４の線５−５に関する断面図である。 ヒートパイプの操作状態を説明するための断面図である。

符号の説明

１・・ハウジング、
２・・支持部材、
３・・ヒートシンク、
４・・中央処理装置、
１０・・上蓋、
１１・・下蓋、
１２・・チャンバ、
２１・・第１穿孔領域、
２２・・第２穿孔領域、
２３・・第３穿孔領域、
２４・・リブ部、
２５・・溝部。

Claims (4)

1. 上蓋および下蓋を有するハウジングと、
   前記上蓋および前記下蓋が互いに係合されることで形成され、作動流体が内部に導入され得る中空チャンバと、
   複数の穿孔領域を有する平板状部材を有する支持部材とを有し、
   前記支持部材は、前記中空チャンバにおいて、前記上蓋および前記下蓋と共に、粉末冶金によって焼結されている
   こと特徴とする平板状ヒートパイプ用支持構造。
2. 前記穿孔領域は、互いに流体的に連通していることを特徴とする請求項１に記載の平板状ヒートパイプ用支持構造。
3. 前記穿孔領域は、単一の第１穿孔領域と、複数の第２穿孔領域および第３穿孔領域とを有し、前記第１穿孔領域は、前記平板状部材の中央に配置され、前記第２穿孔領域は、前記第１穿孔領域の周囲を延長し、前記第３穿孔領域は、前記第２穿孔領域と前記平板状部材の外周との間を延長していることを特徴とする請求項１に記載の平板状ヒートパイプ用支持構造。
4. 前記第２穿孔領域は、十字状に延長し、４つの対角線部を定義し、前記対角線部は、前記第３穿孔領域を形成し、前記平板状部材は、前記第１、第２および第３穿孔領域を互いに隔離するための複数のリブ部を有し、前記リブ部の各々は、前記リブ部の上面からくぼんだ溝部を有し、流体的な連通を提供することを特徴とする請求項３に記載の平板状ヒートパイプ用支持構造。

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