JP2007147226A - フレキシブルヒートパイプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル性を有し、かつ比較的頻繁に折り曲げを受けてもコンテナの気密性を保持することができ内部の圧力の変動が生じ難く、さらに熱輸送特性の良好なフレキシブルヒートパイプとその製造方法を提供する。
【解決手段】作動液と、この作動液の蒸気流路１２および毛細管流路１３が設けられた柔軟性を有する流路体１１と、作動液および流路体１１を封入するコンテナ１５とを備え、コンテナ１５は一方の端部が閉じられた中空形状の金属管１６、１７と、樹脂フィルム１９とこの樹脂フィルム１９上に形成された金属薄膜２０とが交互に少なくとも２層積層され、柔軟性を有する中空形状の積層パイプ１８とからなり、積層パイプ１８の両端部に金属管１６、１７がそれぞれ接合された形状からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、柔軟性を有し、繰り返して折り曲げ可能なフレキシブルヒートパイプおよびその製造方法に関する。

近年、情報通信用等の電子機器の発展はめざましく、特にパーソナルコンピュータ関連機器は高性能化の進展と同時に小型化も進んでおり、発熱量の増加と小型化による発熱密度の増大によって、放熱対策が重要な課題となっている。

また、光ディスク等への半導体レーザの使用が一般的になってきており、このような半導体レーザを効率的に冷却することも要求されている。

従来、パーソナルコンピュータの、特にＣＰＵに対しては、ヒートパイプを用いて冷却することが行われている。このヒートパイプは、通常、銅等の金属パイプ製のコンテナを用いている。しかし、金属パイプ製のコンテナは柔軟性に乏しく、形状の自由度も低い。このために、小型で、かつ高密度に実装された電子機器に使用する場合には、配置に制約が生じ、最適な位置に設置することが難しい場合が多かった。

これに対して、フレキシブル性を有するシート状のヒートパイプが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この提案のヒートパイプは、図７に示すような構成を有している。なお、図７は、この従来のヒートパイプの幅方向の断面図である。

このシート状のヒートパイプ６１は、金属箔等の２枚のフィルム６２をシーラント層６３により貼り合わせて形成した細長いフィルム製のシート状コンテナ６４の中に作動液（図示せず）が封入されるとともに、シート状コンテナ６４の内部は複数のスペーサ６５によって複数の蒸気流路６６に仕切られ、各蒸気流路６６の上下面に作動液を還流させるための毛細管流路６７が形成された構成からなる。そして、このシート状のヒートパイプ６１は、長手方向の一方の端部を電子機器の発熱部に密接させ、他方の端部を放熱部に密接させて使用される。

なお、発熱部は、例えば電子機器のＣＰＵであり、また、放熱部は通常フィンが用いられ、このフィンをファンにより空冷する方式が多い。

そして、このような一般的なヒートパイプは、電子機器の発熱部では、一方の端部で作動液が蒸発して蒸気となり、この蒸気がヒートパイプ６１内の蒸気流路６６を通って他方の端部に移動する。この他方の端部は放熱部に密接しているので、蒸気は冷却され凝縮して液体（作動液）にもどり、この作動液がヒートパイプ６１内の毛細管流路６７内を通って再び一方の端部に還流する。この蒸発と凝縮および毛細管現象による作動液の移動を繰り返すことによって、電子機器の発熱部で発生した熱を効率よく放熱することができる。
特開２００１−１６５５８４号公報

上記従来のヒートパイプは、コンテナとしてフィルム材料を用いてシート状に形成されているため、薄型、軽量で、しかも柔軟性を有しており、可動部にも使用可能である。例えば、ノート型パソコンのＣＰＵで発生する熱を、ヒンジ部を介してディスプレイ側に設けた放熱部に伝えて放熱する等の使用方法が可能である。

一方、例えばディスク記録装置の記録部である光ピックアップに用いられている半導体レーザは高出力化により発熱量が増大しており、これを効率よく放熱することが要求されている。このような装置の冷却には以下の点が要求される。すなわち、半導体レーザが取り付けられている光ピックアップは、ディスクの所定のトラック位置に移動させる必要がある。したがって、冷却するためのヒートパイプには充分なフレキシブル性が要求される。さらに、折り曲げを繰り返し受けても、コンテナ内の圧力の変動等によるヒートパイプの性能の劣化が生じないことが要求される。

これに対して上記ヒートパイプは、金属箔等の２枚のフィルムをシーラント層により貼り合わせてコンテナを形成したものであるため、折り曲げを繰り返し受けると、シーラント層によるシール性能が劣化し、空気等のガスがコンテナ内部に流入する現象が生じやすい。すなわち、このヒートパイプは長手方向の全体にわたって幅方向の両端部をシーラント層によってシールした構造であり、折り曲げを受ける領域にもシール部分が設けられている。したがって、折り曲げを頻繁に受けることによってシール性能が劣化しやすくなる。この結果、コンテナ内部では所定の圧力を維持できなくなり、ヒートパイプの性能が大幅に劣化する。これにより、充分な信頼性を保障することが困難であるという課題を有している。さらに、金属箔の間に樹脂を設ける場合には、折り曲げ耐性は改善されるが、発熱部から作動液への熱伝達および放熱部への熱伝達が悪くなり、熱輸送特性が劣化するという課題もある。

本発明は、このような従来のヒートパイプの課題を解決するためになされたものであり、フレキシブル性を有し、かつ比較的頻繁に折り曲げを受けてもコンテナの気密性を保持することができ、したがって内部の圧力の変動が生じ難く、さらに熱輸送特性の良好なフレキシブルヒートパイプとその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のフレキシブルヒートパイプは、作動液と、この作動液の蒸気流路および毛細管流路が設けられた柔軟性を有する流路体と、作動液および流路体を封入するコンテナとを備え、コンテナは一方の端部が閉じられた中空形状の金属管と、樹脂フィルムとこの樹脂フィルム上に形成された金属薄膜とが交互に少なくとも２層積層され、柔軟性を有する中空形状の積層パイプとからなり、積層パイプの両端部に金属管がそれぞれ接合された形状からなる。

このような構成とすることにより、コンテナの両端部は熱伝導性の良好な金属管を用い、中間部は可撓性を有する積層パイプにより構成されるので、発熱物体から放熱物体への効率的な熱輸送が可能で、かつ折り曲げ等の屈曲性に優れ、しかも屈曲を繰り返し受けても気密封止性が劣化することもない。この結果、可動する発熱物体であっても、安定で、かつ良好な冷却特性を保持するフレキシブルヒートパイプを実現できる。

なお、積層パイプの積層数を多くするほど気密性は良好になるが、逆にフレキシブル性は低下する。また、１層では気密性を充分確保し難い。これらに対して、比較的薄い樹脂フィルムを用いて金属薄膜を形成し、これを少なくとも２層積層すれば気密性とフレキシブル性とを両方満足させることができる。なお、樹脂フィルムの厚みとしては、例えば５μｍ〜３０μｍ程度が好ましい。

また、上記構成において、コンテナの積層パイプの樹脂フィルムと金属薄膜とは継目のないチューブ状であってもよい。あるいは、コンテナの積層パイプは、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを巻回して形成されていてもよい。

このような構成とすることにより、積層パイプの気密性とフレキシブル性の両方を満たすことができる。なお、樹脂フィルムを巻回する構成の場合には、製造工程を簡略化することもできる。

また、上記構成において、積層パイプおよび積層パイプと金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムがさらに設けられていてもよい。このような構成とすることにより、屈曲耐性と気密保持性をさらに改善できる。

また、上記構成において、金属管の１つは一方の端部があらかじめ密閉された形状であってもよい。このような構成とすることにより、コンテナ内部を減圧状態とするための封止箇所を１箇所のみとすることができる。また、あらかじめ密閉されている金属管を用いれば、発熱物体に密接する領域を大きくすることができるので冷却効率を改善することが可能となる。

また、上記構成において、コンテナの幅方向の断面形状が扁平構造であってもよい。このような構成とすることにより、コンテナの積層パイプのフレキシブル性が改善されるだけでなく、発熱物体および放熱物体に対して、より大きな面積で金属管を密接させることができ、冷却性能をさらに改善できる。

また、本発明のフレキシブルヒートパイプの製造方法は、２個の中空形状の金属管を準備する工程と、樹脂フィルムとこの樹脂フィルム上に形成された金属薄膜とを交互に少なくとも２層積層し、柔軟性を有する中空形状の積層パイプを形成する工程と、金属管と積層パイプとをそれぞれ接合し、一体化してコンテナを形成する工程と、コンテナの内部に、蒸気流路と毛細管流路とを有する流路体を配置する工程と、金属管の開放端部から真空排気した後、作動液を注入する工程と、この開放端部を密封して、設定した減圧状態とする工程とを備えた方法からなる。

この方法により、発熱部および放熱部に接する領域には金属管が設けられ、これらを接続する中間部の積層パイプはフレキシブル性を有するヒートパイプを簡略な製造工程により作製することができる。

また、上記方法において、積層パイプの形成工程が、流路体の幅方向の断面形状と同一の形状を有するダミー棒の外周表面に、樹脂フィルムと、この樹脂フィルム上に金属薄膜を形成する工程を繰り返して積層する工程からなり、コンテナの形成工程が、ダミー棒上に形成された積層パイプの両端部に、それぞれ金属管を嵌合するとともに積層パイプと金属管とを接着して接合する工程と、ダミー棒を抜き取る工程とからなる方法としてもよい。

このような方法とすることにより、積層パイプを容易に形成することができ、かつ積層パイプと金属管との接着による接合も容易に行うことができる。なお、ダミー棒上において積層パイプを形成する方法としては、例えば液状のポリイミド樹脂をコーティングし、乾燥した後、金属薄膜を全面に蒸着し、さらにこの金属薄膜上にポリイミド樹脂をコーティングする工程を繰り返して形成することができる。あるいは、高分子からなる樹脂を蒸着方式または蒸着重合方式により形成することもできる。このような形成方法においては、樹脂フィルムの厚みを自由に設定することができる。

また、上記方法において、積層パイプの形成工程が、流路体の幅方向の断面形状と同一の形状を有するダミー棒の外周表面に、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを少なくとも２周巻回するとともに接着して形成する工程からなり、コンテナの形成工程が、ダミー棒上に形成された積層パイプの両端部に、それぞれ金属管を嵌合するとともに積層パイプと金属管とを接着して接合する工程と、ダミー棒を抜き取る工程とからなる方法としてもよい。

このような方法とすることにより、積層パイプの形成と金属管との接着による接合とを同時に、かつ簡略な方法で行うことができる。なお、樹脂フィルムとして、例えば１２μｍの厚みのポリイミドシートを用い、この一方の面上に、例えばアルミニウム等の金属薄膜を約０．１μｍの厚みに形成したものを用いることができる。そして、この樹脂フィルムに接着剤を塗布して、巻回すれば積層パイプの形成と接着による接合を同時に行える。

また、上記方法において、コンテナの形成工程が、積層パイプと金属管とを接着する工程の後に、積層パイプおよび積層パイプと金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムを形成する工程をさらに含む方法としてもよい。

このような方法とすることにより、積層パイプおよび金属管と積層パイプとの接着部を樹脂フィルムで覆うことで、さらに気密性を改善することができる。

また、上記方法において、積層パイプの形成工程とコンテナの形成工程とが、蒸気流路と毛細管流路とを有する流路体の両端部に金属管を嵌合する工程と、金属管の外表面の一部を含み、流路体を覆うように、樹脂フィルムと、樹脂フィルム上に金属薄膜を形成する工程を繰り返して積層する工程からなる方法としてもよい。このような方法とすることにより、積層パイプの形成とコンテナの形成とを同時にできるので、製造工程を簡略化できる。

また、上記方法において、積層パイプの形成工程とコンテナの形成工程とが、蒸気流路と毛細管流路とを有する流路体の両端部に金属管を嵌合する工程と、金属管の外表面の一部を含み、流路体を覆うように、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを少なくとも２周巻回するとともに、接着して形成する工程からなる方法としてもよい。このような方法とすることにより、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを巻回しながら接着するだけで、積層パイプとコンテナとを同時に作製できるので、より工程を簡略化できる。

また、上記方法において、積層パイプの形成工程とコンテナの形成工程とにおいて、積層パイプおよび積層パイプと金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムを形成する工程をさらに含む方法としてもよい。このような方法とすることにより、フレキシブル性を保持しながら、気密性をさらに改善できる。

また、本発明のフレキシブルヒートパイプの製造方法は、２個の中空形状の金属管を準備する工程と、蒸気流路と毛細管流路とを有する流路体の両端部に金属管を嵌合する工程と、金属管の外表面の一部を含み、流路体を覆うように、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを少なくとも２層巻回するとともに、樹脂フィルム間および樹脂フィルムと金属管との間を接着して接合してコンテナを形成する工程と、金属管の開放端部から真空排気した後、作動液を注入する工程と、金属管の開放端部を密封して、設定した減圧状態とする工程とを備えた方法からなる。

このような方法とすることにより、流路体の両端部に金属管を嵌合した状態で樹脂フィルムを巻回して積層パイプを作製するとともに、コンテナを形成できるので、製造工程を大幅に簡略化できる。また、金属管の１つは、両端部の一方が密閉されたものを用いることができ、すぐにコンテナ内の排気動作と作動液の注入を行うことができ、さらに製造工程を簡略にすることができる。

また、上記方法の積層パイプの形成工程とコンテナの形成工程において、積層パイプおよび積層パイプと金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムを形成する工程をさらに含む方法としてもよい。このような方法とすることにより、フレキシブル性を保持しながら、気密性をさらに改善できる。

また、上記方法において、金属管の１つは、両端部の一方が密閉された形状を用いてもよい。このような方法とすることにより、金属管の封止を１箇所のみとすることができるので、製造工程を簡略化できる。

本発明によれば、フレキシブル性が良好であり、繰り返しの屈曲を受けても気密封止特性が劣化することがなく、可動性の発熱物体に対しても良好な熱輸送特性を有し、かつ長期安定性の良好なフレキシブルヒートパイプを実現できるという大きな効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素については同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるフレキシブルヒートパイプ１０の構成を示す図で、（ａ）は長手方向の中心線に沿って切断した断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線部分における幅方向の断面図である。

図１に示すように、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ１０は、作動液（図示せず）と、この作動液の蒸気流路１２および毛細管流路１３が設けられた柔軟性を有する流路体１１と、作動液および流路体１１を封入するコンテナ１５とを備えている。そして、コンテナ１５は、一方の端部が閉じられた中空形状の金属管１６、１７と、樹脂フィルム１９と樹脂フィルム１９上に形成された金属薄膜２０とが交互に少なくとも２層積層され、柔軟性を有する中空形状の積層パイプ１８とからなり、積層パイプ１８の両端部に金属管１６、１７がそれぞれ接合された形状からなる。

そして、コンテナ１５の積層パイプ１８の樹脂フィルム１９と金属薄膜２０とは継目のないチューブ状である。また、コンテナ１５の幅方向の断面形状が、図１（ｂ）に示すように扁平構造である。さらに、本実施の形態では、積層パイプ１８および積層パイプ１８と金属管１６、１７との接合部２２を覆う補強樹脂フィルム２１が設けられている。

また、コンテナ１５の積層パイプ１８が設けられている流路体１１の領域には、折り曲げや減圧状態においても蒸気流路１２を確保するための支柱１４が一定の間隔で配置されている。

以下、図１を用いて、さらに詳細に構成を説明する。本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ１０のコンテナ１５は、上記したように断面形状が扁平構造である。そして、コンテナ１５の中間領域に設けられている積層パイプ１８は、柔軟性を有する樹脂フィルム１９上に金属薄膜２０が形成されており、これらはいずれも継目のないチューブ状の構成からなる。

また、断面形状が同様に扁平構造である金属管１６、１７は、例えば銅からなり、その厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の範囲、望ましくは１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、どちらか一方の外方の端部には封着部２３が設けられ、気密封止がなされている。この封着部２３は、コンテナ１５内部を真空排気し、流路体１１および作動液を封入して所定の減圧状態とした後、熱圧着等により形成される。なお、本実施の形態では、金属管１６については、最初から一方の端部が密封封止されており、金属管１７のみ両端が開放された中空形状からなる。

積層パイプ１８の樹脂フィルム１９は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の樹脂からなり、厚みが５μｍ〜３０μｍで柔軟性を有し、金属薄膜２０は、例えばアルミニウムを蒸着することにより形成できる。その厚みは０．０５μｍ〜０．２μｍ程度でよい。０．０５μｍより薄いと、金属薄膜２０が島状構造となり、気密性が劣化する。一方、０．２μｍより厚くなると、柔軟性が劣化する。したがって、０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲に設定することが望ましい。

作動液としては、飽和蒸気圧の低いエタノールや水、あるいはフロン等を使用することができる。また、流路体１１の毛細管流路１３としては、金属繊維や不織布等を用いることができる。流路体１１の支柱１４は、比較的剛性の大きな材料であれば特に制約はなく、あらかじめ蒸気流路１２内の所定の位置に設定しておくことが望ましく、蒸気の流れを妨げないように、かつ折り曲げを阻害しないように配置することが必要である。

本実施の形態によるフレキシブルヒートパイプ１０は、以上のような構成からなり、コンテナ１５の両端部に設けられている金属管１６、１７の一方が発熱物体に接触して作動液の蒸発部となり、他方が放熱物体に接触して蒸気を凝縮させる凝縮部となる。そして、フレキシブルヒートパイプ１０を使用する電子機器において、蒸発部は、例えば半導体レーザ等の発熱物体に、凝縮部は放熱フィンあるいは筐体の表面に、それぞれ大きな接触面積で密着して固定できるので、大きな熱輸送効率を得ることができる。さらに、積層パイプ１８は柔軟で、可撓性を有するので、発熱物体が可動し、かつ凝縮部が固定された放熱フィン等に固定される場合であっても安定して使用することができる。

また、発熱物体と放熱フィンあるいは筐体との間に高さの違いがある場合や同一方向に配置できない場合であっても、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ１０であれば、コンテナ１５の積層パイプ１８を自由に折り曲げて配置することができるので、小型で高密度に実装された電子機器の発熱物体に対しても使用することができる。

次に、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ１０の製造方法について説明する。図２および図３は、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ１０の製造方法を説明する主要工程の断面図である。なお、図２および図３では、フレキシブルヒートパイプ１０の長手方向の中心線に沿った断面図を示しているが、中間部については長さを縮小して示している。

まず、図２（ａ）に示すように、流路体１１の幅方向の断面形状に対応する外形および寸法を有するダミー棒２４の外周表面に、例えば液状のポリイミド樹脂を用いて塗布し、乾燥させて樹脂フィルム１９を形成する。この樹脂フィルム１９の厚みは、５μｍ〜３０μｍの範囲とすることが望ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、アルミニウム等の比較的軟質な金属材料を用いて、樹脂フィルム１９上に、例えば蒸着方式やスパッタリング方式等により厚み０．０５μｍ〜０．２μｍ程度形成して、金属薄膜２０とする。

さらに、この金属薄膜２０上に、樹脂フィルム１９を同様な方法で形成し、この樹脂フィルム１９上に再び金属薄膜２０を形成する。これを繰り返して、例えば図２（ｃ）に示すように、２層の樹脂フィルム１９と２層の金属薄膜２０とが積層された構造からなる積層パイプ１８を形成する。

次に、図２（ｄ）に示すように、ダミー棒２４の両端に金属管１６、１７を嵌め込み、積層パイプ１８の両端部を金属管１６、１７の接合部２２で接合する。この接合は、例えば金属と樹脂とを接着するための接着剤を用いて行うことができ、液状であっても、ペースト状であってもよい。

次に、図３（ａ）に示すように、積層パイプ１８および積層パイプ１８と金属管１６、１７との接合部２２を覆う補強樹脂フィルム２１を形成する。この補強樹脂フィルム２１は、積層パイプ１８を形成するときに用いた樹脂、例えばポリイミド樹脂を用いることができる。あるいは、より良好な接着性を有する樹脂を用いてもよい。この厚みは、５μｍ〜３０μｍ程度が望ましい。

この後、図３（ｂ）に示すように、積層パイプ１８および金属管１６、１７の内部からダミー棒２４を抜き取り、流路体１１を挿入する。流路体１１はフレキシブル性を有しており、その外周はコンテナ１５の開口部とほぼ同じ形状であるので容易に挿入することができる。また、流路体１１は上記したように、細長くて断面形状が中空の扁平構造であり、内周領域にフレキシブルヒートパイプ１０の長手方向に沿って毛細管流路１３が設けられている。また、毛細管流路１３に囲まれ、支柱１４が設けられた領域が蒸気流路１２である。

次に、図３（ｃ）に示すように、金属管１７の外方側の端部からコンテナ１５の内部を充分に真空排気して内部に吸着されているガスを除去する。この後、作動液を注入し、最後に金属管１７の外方側の端部を、例えば熱圧着して封着部２３を形成し、内部を所定の減圧状態として密封する。

これにより、図１に示す本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ１０が作製される。以上のような製造方法により、コンテナ１５の中間部が柔軟性を有する樹脂フィルム１９と金属薄膜２０がそれぞれ２層以上積層された積層パイプ１８により構成されるので、屈曲耐性に優れ、かつ気密性を長期間保持することができる。また、両端部には、扁平形状の金属管１６、１７が設けられているので、発熱物体からの熱を蒸発部に対して効率よく伝熱し、かつ凝縮部から放熱物体に対しても効率よく伝熱することができる。さらに、コンテナ１５の中間部は積層パイプ１８により構成されているので、フレキシブル性に優れており、可動物体に対しても安定して使用することができる。

なお、本実施の形態では、積層パイプ１８は樹脂フィルム１９と金属薄膜２０とを、それぞれ２層積層した例について説明したが、積層する層数はそれぞれが２層以上であれば、特に制約はない。

また、本実施の形態では、補強樹脂フィルム２１を形成したが、必ずしも補強樹脂フィルムを形成する必要はない。ただし、補強樹脂フィルムを形成しない場合には、積層パイプの最表面を樹脂フィルム面とすることが望ましい。

図４は、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプの変形例の製造方法を示す主要工程の断面図である。本実施の形態の変形例では、図４（ａ）に示すように両側が開放状態の中空形状の金属管１７を両側に設けていることが、上記の製造方法と異なる点である。このように同じ金属管１７を用いることにより、ダミー棒２４を、例えば紙面の左側から引き抜きながら、同時に右側から流路体１１を挿入することができるので、流路体１１の挿入をより安定に行うことができる。

流路体１１を挿入後、金属管１７の一方の端部を密封封止した後、上記の製造方法と同様に金属管１７の外方側の端部からコンテナ１５の内部を充分に真空排気して内部に吸着されているガスを除去する。この後、作動液を注入し、最後に金属管１７の外方側の端部を、例えば熱圧着して封着部２３を形成し、内部を所定の減圧状態として密封する。

以上のような製造方法によって作製されるフレキシブルヒートパイプは、図１に示す構造と同様のものが得られ、同様なヒートパイプ特性を有するので説明を省略する。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかるフレキシブルヒートパイプ３０の構成を示す図で、（ａ）は長手方向の中心線に沿って切断した断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線部分における幅方向の断面図である。

本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ３０は、作動液（図示せず）と、この作動液の蒸気流路１２および毛細管流路１３が設けられた柔軟性を有する流路体１１と、作動液および流路体１１を封入するコンテナ３５とを備えている。そして、コンテナ３５は、一方の端部が閉じられた中空形状の金属管３６、３７と、樹脂フィルム３９と樹脂フィルム３９上に形成された金属薄膜４０とが交互に少なくとも２層積層され、柔軟性を有する中空形状の積層パイプ３８とからなり、積層パイプ３８の両端部に金属管３６、３７がそれぞれ接合された形状からなる。

また、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ３０では、コンテナ３５の積層パイプ３８は、金属薄膜４０が形成された樹脂フィルム３９を巻回して形成されている。さらに、積層パイプ３８および積層パイプ３８と金属管３６、３７との接合部４２を覆う補強樹脂フィルム４１が設けられている。また、金属管３６は、一方の端部があらかじめ密閉された形状からなり、金属管３６、３７とコンテナ３５とは、幅方向の断面形状が扁平構造である。

金属管３６、３７は、例えば銅からなり、その厚みは０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の範囲、望ましくは１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、どちらか一方の外方の端部には封着部４３が設けられ、気密封止がなされている。この封着部４３は、コンテナ３５内部を真空排気し、流路体１１および作動液を封入して所定の減圧状態とした後、熱圧着等により形成される。なお、本実施の形態では、金属管３６については、最初から一方の端部が密封封止されており、金属管３７のみ両端が開放された中空形状からなる。

積層パイプ３８の樹脂フィルム３９は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の樹脂からなり、厚みが５μｍ〜３０μｍで柔軟性を有し、金属薄膜４０は、例えばアルミニウムを蒸着することにより形成できる。その厚みは０．０５μｍ〜０．２μｍ程度でよい。０．０５μｍより薄いと、金属薄膜２０が島状構造となり、気密性が劣化する。一方、０．２μｍより厚くなると、柔軟性が劣化する。したがって、０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲に設定することが望ましい。

作動液としては、飽和蒸気圧の低いエタノールや水、あるいはフロン等を使用することができる。また、流路体１１の毛細管流路１３としては、金属繊維や不織布等を用いることができる。流路体１１の支柱１４は、比較的剛性の大きな材料であれば特に制約はなく、あらかじめ蒸気流路１２内の所定の位置に設定しておくことが望ましく、蒸気の流れを妨げないように、かつ折り曲げを阻害しないように配置することが必要である。

本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ３０も、コンテナ３５の中間部が柔軟性を有する積層パイプ３８と、その外部表面を覆う柔軟性を有する補強樹脂フィルム４１から構成されている。これによりフレキシブルに動くことができる。したがって、可動する発熱物体であっても、充分な屈曲耐性を有し、かつ発生する熱を効率よく放熱フィン等へ伝えて放熱させることができる。

図６は、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ３０の製造方法の一例を説明するための主要工程の断面図である。なお、図６では、フレキシブルヒートパイプ３０の長手方向の中心線に沿った断面図を示しているが、中間部については長さを縮小して示している。

まず、図６（ａ）に示すように、作動液の蒸気流路１２と毛細管流路１３を有する流路体１１の両端部に、それぞれ金属管３６、３７を嵌合する。これにより、２つの金属管３６、３７は、流路体１１によりあらかじめ設定した距離を保持して連結される。この場合に、金属管３６、３７の内表面と流路体１１の外表面とを、例えば接着剤で接着固定してもよい。なお、本実施の形態で使用する２つの金属管３６、３７のうち、一方の金属管３６は一端部のみが開放状態であり、他方は初めから密閉されている。しかし、他方の金属管３７は、両端部ともに開放状態である。

次に、図６（ｂ）に示すように、金属管３６、３７の接合部４２および流路体１１の外表面上に、金属薄膜４０が形成された樹脂フィルム３９に接着剤を塗布してから巻回する。巻回数は、少なくとも２回以上、すなわち樹脂フィルム３９と金属薄膜４０とが、それぞれ２層以上となるように巻回する。流路体１１の外表面および金属管３６、３７の接合部４２に樹脂フィルム３９を接着する場合には、液状接着剤をできるだけ薄く形成することが好ましい。さらに、接着硬化後にも柔軟性を有するウレタンゴム系等の合成ゴム系の接着剤を用いてもよい。金属薄膜４０が形成された樹脂フィルム３９同士の接着により積層パイプ３８が形成され、同時に積層パイプ３８と金属管３６、３７との接着による接合でコンテナ３５が形成される。また、これにより、積層パイプ３８および接合部４２の気密封止も同時に行うことができる。

さらに、図６（ｂ）に示すように、積層パイプ３８の外部表面全体と両側の金属管３６、３７の接合部４２近傍を、補強樹脂フィルム４１により覆う。この補強樹脂フィルム４１としては、上記したポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の柔軟性を有する樹脂を用いることができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、金属管３７の開放端部から、流路体１１を内蔵したコンテナ３５の内部を真空排気し、さらに作動液を注入してから金属管３７の開放端部を封着部４３で接合し封止する。なお、封止時には、コンテナ３５の内部を設定した減圧状態とする。

これにより、図５に示す本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ３０が作製される。以上のような製造方法により作製されるフレキシブルヒートパイプ３０は、コンテナ３５の中間部が柔軟性を有する樹脂フィルム３９と金属薄膜４０とが、それぞれ２層以上積層された積層パイプ３８により構成されるので、屈曲耐性に優れ、かつ気密性を長期間保持することができる。また、両端部には、扁平形状の金属管３６、３７が設けられているので、発熱物体からの熱を蒸発部に効率よく受け、かつ凝縮部から放熱物体に対しても効率よく伝熱することができる。さらに、コンテナ３５の中間部は積層パイプ３８により構成されているので、フレキシブル性に優れており、可動物体に対しても安定して使用することができる。

なお、本実施の形態では、積層パイプ３８は樹脂フィルム３９と金属薄膜４０とを、それぞれ２層積層した例について説明したが、積層する層数はそれぞれが２層以上であれば、特に制約はない。また、本実施の形態では、補強樹脂フィルム４１を形成したが、必ずしも補強樹脂フィルムを形成する必要はない。ただし、補強樹脂フィルムを形成しない場合には、積層パイプの最表面を樹脂フィルム面とすることが望ましい。

なお、本実施の形態のフレキシブルヒートパイプ３０は、上記の製造方法に限定されない。例えば、第１の実施の形態の製造方法と同様にしてもよい。すなわち、図２（ｃ）に示すような積層パイプをダミー棒上において、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを巻回しながら、同時に接着することで作製する。この後は、図２（ｄ）および図３に示す工程と同様の工程を行えば、図１に示したフレキシブルヒートパイプ１０と基本的に同じ形状のフレキシブルヒートパイプを作製することができる。この方法においては、ダミー棒上に金属薄膜が形成されている樹脂フィルムを巻回すると同時に接着するだけで積層パイプを作製することができるので、第１の実施の形態の製造方法よりもさらに製造工程を簡略化できる。

なお、この場合にも金属管のどちらか１つの一方の端部をあらかじめ密閉した形状のものを用いてもよいし、あるいは両方ともに両端開放状態に中空形状のものを用いてもよい。

本発明のフレキシブルヒートパイプは、蒸発部と凝縮部とは平坦な面を有し、かつ熱伝導性の良好な金属管からなり、それらの中間部はフレキシブル性を有する積層パイプからなるので、比較的頻繁に折り曲げを受けるような使用条件であってもシール性能の劣化による冷却性能の低下を防止できる。したがって、特に可動する発熱物体等の冷却や、発熱物体と冷却フィン等の配置位置の制約が少なくなり、種々の電子機器分野の冷却に対して有用である。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態にかかるフレキシブルヒートパイプの構成を示す図で、長手方向の中心線に沿って切断した断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線部分における幅方向の断面図 同実施の形態のフレキシブルヒートパイプの製造方法を説明する主要工程の断面図 同実施の形態のフレキシブルヒートパイプの製造方法を説明する主要工程の断面図 同実施の形態のフレキシブルヒートパイプの変形例の製造方法を示す主要工程の断面図 （ａ）は本発明の第２の実施の形態にかかるフレキシブルヒートパイプの構成を示す図で、長手方向の中心線に沿って切断した断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線部分における幅方向の断面図 同実施の形態のフレキシブルヒートパイプの製造方法の一例を説明するための主要工程の断面図 従来のヒートパイプの幅方向の断面図

符号の説明

１０，３０ フレキシブルヒートパイプ
１１ 流路体
１２，６６ 蒸気流路
１３，６７ 毛細管流路
１４ 支柱
１５，３５ コンテナ
１６，１７，３６，３７ 金属管
１８，３８ 積層パイプ
１９，３９ 樹脂フィルム
２０，４０ 金属薄膜
２１，４１ 補強樹脂フィルム
２２，４２ 接合部
２３，４３ 封着部
２４ ダミー棒
６１ ヒートパイプ
６２ フィルム
６３ シーラント層
６４ シート状コンテナ
６５ スペーサ

Claims (16)

1. 作動液と、
   前記作動液の蒸気流路および毛細管流路が設けられた柔軟性を有する流路体と、
   前記作動液および前記流路体を封入するコンテナとを備え、
   前記コンテナは、一方の端部が閉じられた中空形状の金属管と、樹脂フィルムと前記樹脂フィルム上に形成された金属薄膜とが交互に少なくとも２層積層され、柔軟性を有する中空形状の積層パイプとからなり、前記積層パイプの両端部に前記金属管がそれぞれ接合された形状からなることを特徴とするフレキシブルヒートパイプ。
2. 前記コンテナの積層パイプの前記樹脂フィルムと前記金属薄膜とは継目のないチューブ状であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルヒートパイプ。
3. 前記コンテナの積層パイプは、前記金属薄膜が形成された前記樹脂フィルムを巻回して形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルヒートパイプ。
4. 前記積層パイプおよび前記積層パイプと前記金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムがさらに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のフレキシブルヒートパイプ。
5. 前記金属管の１つは、一方の端部があらかじめ密閉された形状からなることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のフレキシブルヒートパイプ。
6. 前記コンテナの幅方向の断面形状が扁平構造であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のフレキシブルヒートパイプ。
7. ２個の中空形状の金属管を準備する工程と、
   樹脂フィルムと前記樹脂フィルム上に形成された金属薄膜とを交互に少なくとも２層積層し、柔軟性を有する中空形状の積層パイプを形成する工程と、
   前記金属管と前記積層パイプとをそれぞれ接合し、一体化してコンテナを形成する工程と、
   前記コンテナの内部に、蒸気流路と毛細管流路とを有する流路体を配置する工程と、
   前記金属管の開放端部から真空排気した後、作動液を注入する工程と、
   前記開放端部を密封して、設定した減圧状態とする工程とを備えたことを特徴とするフレキシブルヒートパイプの製造方法。
8. 前記積層パイプの形成工程が、
   前記流路体の幅方向の断面形状と同一の形状を有するダミー棒の外周表面に、樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上に金属薄膜を形成する工程を繰り返して積層する工程からなり、
   前記コンテナの形成工程が、
   前記ダミー棒上に形成された前記積層パイプの両端部に、それぞれ前記金属管を嵌合するとともに前記積層パイプと前記金属管とを接着して接合する工程と、
   前記ダミー棒を抜き取る工程とからなることを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
9. 前記積層パイプの形成工程が、
   前記流路体の幅方向の断面形状と同一の形状を有するダミー棒の外周表面に、前記金属薄膜が形成された前記樹脂フィルムを少なくとも２周巻回するとともに、接着して形成する工程からなり、
   前記コンテナの形成工程が、
   前記ダミー棒上に形成された前記積層パイプの両端部に、それぞれ前記金属管を嵌合するとともに前記積層パイプと前記金属管とを接着して接合する工程と、
   前記ダミー棒を抜き取る工程とからなることを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
10. 前記コンテナの形成工程が、
    前記積層パイプと前記金属管とを接着する工程の後に、前記積層パイプおよび前記積層パイプと前記金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
11. 前記積層パイプの形成工程と前記コンテナの形成工程とが、
    前記蒸気流路と前記毛細管流路とを有する前記流路体の両端部に、前記金属管を嵌合する工程と、
    前記金属管の外表面の一部を含み、前記流路体を覆うように、前記樹脂フィルムと、前記樹脂フィルム上に前記金属薄膜を形成する工程を繰り返して積層する工程からなることを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
12. 前記積層パイプの形成工程と前記コンテナの形成工程とが、
    前記蒸気流路と前記毛細管流路とを有する前記流路体の両端部に、前記金属管を嵌合する工程と、
    前記金属管の外表面の一部を含み、前記流路体を覆うように、前記金属薄膜が形成された前記樹脂フィルムを少なくとも２周巻回するとともに、接着して形成する工程からなることを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
13. 前記積層パイプの形成工程と前記コンテナの形成工程とにおいて、
    前記積層パイプおよび前記積層パイプと前記金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
14. ２個の中空形状の金属管を準備する工程と、
    蒸気流路と毛細管流路とを有する流路体の両端部に、前記金属管を嵌合する工程と、
    前記金属管の外表面の一部を含み、前記流路体を覆うように、金属薄膜が形成された樹脂フィルムを少なくとも２層巻回して積層パイプを形成するとともに、前記樹脂フィルム間および前記積層パイプと前記金属管との間を接着して接合してコンテナを形成する工程と、
    前記金属管の開放端部から真空排気した後、作動液を注入する工程と、
    前記金属管の前記開放端部を密封して、設定した減圧状態とする工程とを備えたことを特徴とするフレキシブルヒートパイプの製造方法。
15. 前記積層パイプの形成工程と前記コンテナの形成工程において、
    前記積層パイプおよび前記積層パイプと前記金属管との接合部を覆う補強樹脂フィルムを形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。
16. 前記金属管の１つは、両端部の一方が密閉された形状を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載のフレキシブルヒートパイプの製造方法。

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