JP2011075259A5

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Publication number: JP2011075259A5
Application number: JP2009230149A
Authority: JP
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2012-08-30

Description

Flat plate heat pipe and method of manufacturing the same

この発明は、ノートパソコン、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高性能で薄型の平板状ヒートパイプおよびその製造方法、特にその内部構造に関する。 The present invention relates to a high performance thin flat heat pipe for cooling an object to be cooled such as a CPU stored in a notebook computer, an electronic device or the like , such as a heating element, a heat transfer body etc. Regarding its internal structure.

近年、ノートパソコンを代表とする電子機器の小型化、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構造の場合、そのヒートパイプの高性能化、薄型化も要求されている。 2. Description of the Related Art In recent years, the miniaturization and high performance of electronic devices represented by a notebook personal computer are remarkable, and the miniaturization and space saving of a cooling mechanism for cooling a heat generating component such as an MPU mounted thereon are strongly desired. Therefore, in the case of a cooling structure using a heat pipe, there is also a demand for higher performance and thinner thickness of the heat pipe.

ヒートパイプは、真空脱気した密閉金属管などの容器の内部に、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を輸送する。 Heat pipe, the interior of the container, such as a sealed metal tube was vacuum degassed, which sealed the condensable fluid as the working fluid, automatically operated by the temperature difference occurs, evaporated in the high temperature portion The working fluid flows to the low temperature part to dissipate heat and condense, thereby transporting heat as latent heat of the working fluid.

即ち、ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品の熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。そして、液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような作動流体の相変化や移動によって熱の移動が行われる。 That is, a space serving as a flow path for working fluid is provided inside the heat pipe, and the working fluid contained in the space transfers heat due to phase change or movement such as evaporation or condensation. . At the heat absorbing side of the heat pipe, the working fluid is evaporated by the heat of the parts to be cooled which has been conducted by thermal conduction through the material of the container constituting the heat pipe, and the vapor moves to the heat radiating side of the heat pipe. On the heat dissipation side, the working fluid vapor cools and returns to the liquid phase again. Then, the working fluid that has returned to the liquid phase moves (refluxes) to the heat absorption side again. Heat transfer is performed by such phase change or movement of the working fluid.

上述した放熱部で凝縮した作動流体が吸熱部へ戻らなければ、ヒートパイプの作動は継続しない。従って、放熱部で凝縮した作動流体を速やかに吸熱部に還流させる必要がある。そこでヒートパイプの空洞部内に毛細管作用を発現するウイック（シート状ウイックやワイヤー等）を配置したり、空洞部内壁に微細な溝を形成したりする方法が知られている。 The operation of the heat pipe is not continued unless the working fluid condensed in the heat radiating portion described above returns to the heat absorbing portion. Therefore, it is necessary to quickly return the working fluid condensed in the heat radiating portion to the heat absorbing portion. Then, the method of arrange | positioning a wick (sheet-like wick, a wire, etc.) which expresses a capillary action in the hollow part of a heat pipe, or forming a fine groove | channel in the hollow part inner wall is known.

特に扁平型ヒートパイプの場合には、蒸気流路の縮小に伴って高速化する蒸気流に抗って作動液を還流しなければならないため、毛細管力増強の目的で、空洞部内壁に微細な溝を形成したり、ウイックを配置する方法が知られている。 In the case of a flat heat pipe, in particular, the working fluid must be returned against the speeding-up steam flow as the steam flow path shrinks. It is known to form grooves or to arrange wicks.

図１０は、特許文献１に開示された従来のウイックを備えたヒートパイプの横断面を示す斜視図である。図１０に示すように、従来の扁平型ヒートパイプ１００においては、気密状態に密閉されたヒートパイプコンテナ１０１の内部に、保持部材１０２によって結束された多数本の極細線１０４が配置されている。保持部材１０２は、ヒートパイプコンテナ１０１の長手方向に連続する螺旋状の弾性体によって形成されている。更に、ヒートパイプコンテナ１０１の内壁には、その長手方向に沿って多数のグルーブ１０３が形成されている。 FIG. 10 is a perspective view showing a cross section of a heat pipe provided with a conventional wick disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 10, in the conventional flat-type heat pipe 100, a large number of ultrafine wires 104 bound by the holding member 102 are disposed inside the heat pipe container 101 hermetically sealed. The holding member 102 is formed of a helical elastic body continuous in the longitudinal direction of the heat pipe container 101. Furthermore, on the inner wall of the heat pipe container 101, a number of grooves 103 are formed along the longitudinal direction.

図１１は、特許文献２に開示された従来の他のウイックを備えたヒートパイプの横断面である。図１１に示すように、矢印方向に扁平加工されたヒートパイプ１１０のコンテナ１１１内の中央部には、内部に空洞が形成されるように筒状に丸められたメッシュ１１２が配置され、メッシュ１１２とコンテナ１１１の内壁との間の空間には、多数本の極細線からなるウイック１１３が配置されている。発熱部品からコンテナ１１１に伝わった熱によって蒸発した作動液が、メッシュ１１２の目地から内側に流入し、内部圧力の小さい放熱側の端部に向かって流動する。即ち、メッシュ１１２の内部が蒸気流路になる。作動液は放熱側の端部において液相に戻り、メッシュ１１２の外側に配置された多数本の極細線によって蒸発部に還流する。 FIG. 11 is a cross section of a heat pipe provided with another conventional wick disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 11, a mesh 112 which is rolled in a cylindrical shape so that a cavity is formed inside is disposed at the central portion in the container 111 of the heat pipe 110 flattened in the direction of the arrow. In the space between the and the inner wall of the container 111, a wick 113 composed of a large number of extremely thin wires is disposed. The working fluid evaporated by the heat transferred from the heat generating component to the container 111 flows inward from the joint of the mesh 112 and flows toward the end on the heat dissipation side where the internal pressure is small. That is, the inside of the mesh 112 is a steam flow path. The hydraulic fluid returns to the liquid phase at the end on the heat radiation side, and is returned to the evaporation portion by a large number of ultrafine wires arranged outside the mesh 112.

特開２００４−５３１８６号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-53186 特開平８−３０３９７２号公報JP-A-8-303972

しかしながら、特許文献１および２に開示されたように、コンテナ内に上記のようなウイックを配置するだけでは、コンテナの厚さがある値（例えば１ｍｍ）よりも薄くなると、ヒートパイプ内部の蒸気流路が十分に確保できず、蒸発部において所謂ドライアウトが生じてヒートパイプの最大熱輸送量が急激に低下し、ヒートパイプとして十分機能できないという問題がある。 However, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, only by arranging the wick as described above, when the thickness of the container becomes thinner than a certain value (for example, 1 mm), the vapor flow inside the heat pipe There is a problem that the passage can not be secured sufficiently, so-called dry out occurs in the evaporation section, and the maximum heat transfer amount of the heat pipe is sharply reduced, and the heat pipe can not function sufficiently.

また、図９は、従来のメッシュウイックを使用したときの、ヒートパイプの厚さと最大熱輸送量（Ｑ_ｍａｘ）の関係を示すグラフである。図９に示すように、コンテナ内にメッシュを配置した従来のヒートパイプにおいては、ヒートパイプの厚さが薄くなると、最大熱輸送量が急激に低下している。しかも、ヒートパイプの厚さが約１ｍｍ程度になると、最大熱輸送量は、理論値でも１５Ｗ程度であり、発熱密度の高い発熱部品の冷却には不十分であるという問題がある。
従って、この発明の目的は、発熱密度の高い発熱部品の冷却に適し、最大熱輸送量が高く、高性能化した薄型の平板状ヒートパイプを提供することにある。 Further, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the thickness of the heat pipe and the maximum heat transport amount (Q _max ) when the conventional mesh wick is used. As shown in FIG. 9, in the conventional heat pipe in which the mesh is disposed in the container, when the thickness of the heat pipe is reduced, the maximum heat transport amount is sharply reduced. In addition, when the thickness of the heat pipe is about 1 mm, the maximum heat transport amount is about 15 W in the theoretical value, and there is a problem that it is insufficient for cooling a heat generating component having a high heat generation density.
Therefore, an object of the present invention is to provide a thin flat heat pipe which is suitable for cooling a heat generating component having a high heat generation density, has a high maximum heat transport amount, and has a high performance.

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、金属のメッシュを折り曲げ、または、複数枚のメッシュを重ね合わせて、所定の圧縮率で圧縮し、酸化・還元処理を施して、ウイックを形成すると、メッシュ間に生じる空隙によって積層されたメッシュ間にも毛細管圧力を発生させて、ウイック全体の毛細管圧力を向上することができ、更に、酸化・還元処理による表面および内部処理によって、ウイック自体の毛細管圧力を向上することができることが判明した。 The inventor has intensively studied to solve the above-mentioned conventional problems. As a result, when a mesh of metal is folded or a plurality of meshes are stacked, compressed at a predetermined compression ratio, and subjected to oxidation / reduction treatment to form a wick, the layers are laminated due to the voids generated between the meshes. It was also found that capillary pressure can be generated between the meshes to improve capillary pressure throughout the wick, and further, surface and internal treatment by oxidation / reduction treatment can improve capillary pressure of the wick itself. .

また、このように形成したウイックを、ヒートパイプのコンテナの上下面によって挟み込むと、ヒートパイプの変形を機械的に防止すると共に、伝熱ブロックと同様の機能を発揮することが可能になり、発熱部品からの熱を、ウイックを介してコンテナの接触面と反対側の面に拡散させることができることが判明した。 In addition, if the wick formed in this way is sandwiched between the upper and lower surfaces of the heat pipe container, deformation of the heat pipe can be prevented mechanically and the same function as the heat transfer block can be exhibited, and heat generation can be achieved. It has been found that the heat from the part can be dissipated via the wick to the side opposite to the contact surface of the container.

この発明の平板状ヒートパイプの第１の態様は、密閉された平板状のコンテナと、前記コンテナ内に配置された、折り曲げ、または、重ね合わされた積層メッシュからなるウイックと、前記コンテナ内に封入された作動液とを備え、前記ウイックの上部および下部が、前記コンテナの上側内壁および下側内壁によって挟まれて固定されている平板状ヒートパイプである。
またこの発明の第２の態様は、前記積層メッシュが芯部および膜部を備えた金属細線からなることを特徴とする平板状ヒートパイプである。 According to a first aspect of the flat plate heat pipe of the present invention, a sealed flat plate container, a wick made of folded or superposed laminated mesh disposed in the container, and enclosed in the container And a lower portion of the wick is a flat plate-like heat pipe which is sandwiched and fixed by the upper inner wall and the lower inner wall of the container.
A second aspect of the present invention is a flat plate-like heat pipe characterized in that the laminated mesh is made of metal fine wires provided with a core portion and a film portion.

この発明の平板状ヒートパイプの第３の態様は、前記ウイックは、前記コンテナの短手方向の中央に配置され、前記ウイックの側面とコンテナ内部の両側壁との間に所定の空間部が設けられていることを特徴とする、平板状ヒートパイプである。 According to a third aspect of the flat plate heat pipe of the present invention, the wick is disposed at the center of the container in the short direction, and a predetermined space is provided between the side surface of the wick and both side walls inside the container. It is a flat plate-like heat pipe characterized by being.

この発明の平板状ヒートパイプの第４の態様は、前記ウイックは、複数の折り曲げたメッシュを交互に組み合わせて形成されていることを特徴とする、平板状ヒートパイプである。 A fourth aspect of the flat plate heat pipe of the present invention is a flat plate heat pipe characterized in that the wick is formed by alternately combining a plurality of bent meshes.

この発明の平板状ヒートパイプの第５の態様は、前記ウイックは、重ね合わされた複数のメッシュと、前記重ね合わせた複数のメッシュを覆う別のメッシュとを備えることを特徴とする、平板状ヒートパイプである。 A fifth aspect of the flat plate heat pipe according to the present invention is characterized in that the wick comprises a plurality of meshed meshes and another mesh covering the plurality of meshed meshes. It is a pipe.

この発明の平板状ヒートパイプの第６の態様は、前記ウイックの空隙率が０．３７以上、０．６７以下であることを特徴とする、平板状ヒートパイプである。 A sixth aspect of the flat plate-like heat pipe of the present invention is a flat plate-like heat pipe characterized in that a void ratio of the wick is 0.37 or more and 0.67 or less.

この発明の平板状ヒートパイプの製造方法の第１の態様は、メッシュを折り曲げ、または、重ね合わせ、所定の圧縮率で圧縮して積層メッシュを形成する工程と、前記積層メッシュに酸化・還元処理を施して、ウイックを調製する工程と、前記管状コンテナの中に、前記積層メッシュを挿入して、前記管状コンテナを扁平状に加工し、前記ウイックの上部および下部を前記管状コンテナの上側内壁および下側内壁によって挟み込んだ平板状コンテナを形成する工程と、前記平板状コンテナ内に作動液を注入し、密閉する工程とを備える平板状ヒートパイプの製造方法である。
さらに、この発明の平板状ヒートパイプの製造方法の第２の態様は、前記積層メッシュが芯部および膜部を備えた金属細線からなることを特徴とする平板状ヒートパイプの製造方法である。 According to a first aspect of the method of manufacturing a flat plate-like heat pipe of the present invention, the mesh is bent or stacked, and compressed at a predetermined compression ratio to form a laminated mesh, and oxidation / reduction treatment on the laminated mesh Preparing the wick, inserting the laminated mesh into the tubular container, processing the tubular container into a flat shape, and processing the upper and lower portions of the wick as the upper inner wall of the tubular container and It is a manufacturing method of a plate-like heat pipe including the process of forming the flat container pinched by the lower side inner wall, and the steps of pouring a working fluid into the flat container and sealing it.
Furthermore, according to a second aspect of the method of manufacturing a flat plate-like heat pipe of the present invention, the laminated mesh is a thin metal wire having a core portion and a membrane portion.

この発明のヒートシンクによると、メッシュウイックを折り曲げ、または、複数枚のメッシュウイックを重ね合わせて、所定の圧縮率で圧縮し、酸化・還元処理を施して、積層メッシュウイックを形成するので、メッシュ間に生じる小さな空隙によってメッシュ間にも毛細管圧力を発生させて、ウイック全体の毛細管圧力を向上することができ、更に、酸化・還元処理による表面および内部処理によって、ウイック自体の毛細管圧力を向上することができる。 According to the heat sink of the present invention, the mesh wick is folded or a plurality of mesh wicks are stacked, compressed at a predetermined compression ratio, and subjected to oxidation / reduction treatment to form a laminated mesh wick, so Capillary pressure can also be generated between the meshes by the small air gaps generated in the wick to improve the capillary pressure of the entire wick, and further, the capillary pressure of the wick itself can be improved by surface and internal treatment by oxidation / reduction treatment Can.

また、このように形成したウイックを、ヒートパイプのコンテナの上下面によって挟み込むので、ヒートパイプの変形を機械的に防止すると共に、伝熱ブロックと同様の機能を発揮することが可能になり、発熱部品からの熱を接触面と反対側の面に積層メッシュウイックを介して拡散させることができる。 In addition, since the wick thus formed is sandwiched between the upper and lower surfaces of the heat pipe container, deformation of the heat pipe can be mechanically prevented and the same function as the heat transfer block can be exhibited, and heat generation can be realized. The heat from the part can be diffused to the side opposite to the contact side via the laminated mesh wick .

図１は、この発明の平板状のヒートパイプの１つの態様を説明する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the flat heat pipe of the present invention. 図２は、積層メッシュウイックの形成方法を説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a laminated mesh wick. 図３は、酸化・還元処理を施されたメッシュを形成する金属細線を説明する断面図である。FIG. 3: is sectional drawing explaining the metal fine wire which forms the mesh in which the oxidation / reduction process was performed. 図４は、各種ウイックを使用したときのそれぞれの毛細管圧力に比例する作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the suction height (mm) of the working fluid which is proportional to the capillary pressure when using various wicks. 図５は、ウイックの空隙率と毛細管圧力に比例する作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）との間の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the porosity of the wick and the suction height (mm) of the hydraulic fluid which is proportional to the capillary pressure. 図６は、ヒートパイプと熱の測定点とを示すヒートパイプの縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the heat pipe showing the heat pipe and the measurement points of heat. 図７は、この発明の積層メッシュウイックを備えたヒートパイプの測定点における温度（℃）を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the temperature (° C.) at the measurement point of the heat pipe provided with the laminated mesh wick of the present invention. 図８は、従来の酸化・還元処理を施し、圧縮を伴わない積層メッシュウイックを備えたヒートパイプの測定点における温度（℃）を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a temperature (° C.) at a measurement point of a heat pipe provided with a laminated mesh wick which has been subjected to conventional oxidation / reduction treatment and is not accompanied by compression. 図９は、従来のメッシュウイックを使用したときの、ヒートパイプの厚さと最大熱輸送量（Ｑ_ｍａｘ）の関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the heat pipe thickness and the maximum heat transfer amount (Q _max ) when using a conventional mesh wick. 図１０は、特許文献１に開示された従来のウイックを備えたヒートパイプの横断面を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a cross section of a heat pipe provided with a conventional wick disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 図１１は、特許文献２に開示された従来の他のウイックを備えたヒートパイプの横断面である。FIG. 11 is a cross section of a heat pipe provided with another conventional wick disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.

この発明の平板状ヒートパイプおよびその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明の平板状のヒートパイプの１つの態様を説明する横断面図である。図１に示すように、この発明の平板状ヒートパイプ１においては、丸管が扁平加工されたコンテナ２の概ね中央部に断面矩形のウイック３が、コンテナ２の上下面（上側内壁７、下側内壁８）に挟まれて配置される。なお、ウイック３は、図示しないコンテナ２の長手方向に沿って配置される。 Embodiments of a flat plate heat pipe and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the flat plate-like heat pipe of the present invention. As shown in FIG. 1, in the flat plate-like heat pipe 1 of the present invention, the wick 3 having a rectangular cross-section is substantially at the center of the container 2 in which the round tube is flat-processed. It is disposed between the side inner walls 8). The wick 3 is disposed along the longitudinal direction of the container 2 (not shown).

ウイック３は、コンテナ２の上側内壁７と下側内壁８によって挟まれて、ウイック３の上面９とコンテナ２の上側内壁７、ウイック３の下面１０とコンテナ２の下側内壁８とがそれぞれ密着して、固定されている。ウイック３の両側面と、コンテナの内壁との間には、空洞部１１、１２が形成されている。 The wick 3 is sandwiched between the upper inner wall 7 and the lower inner wall 8 of the container 2, and the upper surface 9 of the wick 3 is in close contact with the upper inner wall 7 of the container 2 and the lower surface 10 of the wick 3 and the lower inner wall 8 of the container 2 It is fixed. Cavities 11 and 12 are formed between both sides of the wick 3 and the inner wall of the container.

この発明の平板状のヒートパイプ１においては、丸管が扁平加工されたコンテナ２の概ね中央部に、ウイック３が配置され、コンテナ２の下側には図示しない発熱部品が熱的に接続されて配置される。 In the flat heat pipe 1 of the present invention, the wick 3 is disposed at a substantially central portion of the container 2 in which the round tube is flat-processed, and a heat generating component (not shown) is thermally connected to the lower side of the container 2 Will be placed.

発熱部品の熱は、コンテナ２の材質中を伝わって、コンテナの内の作動液を蒸発させる。蒸発した作動液は、空洞部１１、１２を通って放熱側に移動する。同時に、コンテナの材質中を伝わった熱の一部は、ウイック３を伝わってコンテナ２の下側から上側、すなわち発熱部品と接触する側から反対側の壁面に移動する。よって、コンテナの反対側の壁面に向かって熱の拡散が効果的に行われる。また、コンテナの放熱部で熱を放出して液相に戻った作動液は、高い毛細管力を有するウイック３を通って、速やかに吸熱側に還流する。 The heat of the heat generating component is transmitted through the material of the container 2 to evaporate the hydraulic fluid in the container. The evaporated hydraulic fluid moves to the heat dissipation side through the cavities 11 and 12. At the same time, part of the heat transferred in the material of the container is transferred from the lower side of the container 2 to the upper side, i.e., the side in contact with the heat generating component, from the lower side of the container 2 to the opposite wall surface. Thus, heat is effectively diffused toward the opposite wall of the container. In addition, the working fluid which has released heat in the heat radiating portion of the container and returned to the liquid phase passes through the wick 3 having high capillary force, and promptly returns to the heat absorption side.

図２は、ウイック３の形状例を説明する拡大断面図である。図２（ａ）に示すウイックは、所定形状の複数枚のメッシュ４を積層して形成されている。図２（ｂ）に示すウイックは、複数の折り曲げたメッシュ５を交互に組み合わせて形成されている。図２（ｃ）に示すウイックは、複数のメッシュ４を重ね合わせ、重ね合わせた複数のメッシュ４を別のメッシュ６で部分的に覆って形成されている。図２（ａ）から図２（ｃ）に示すウイックは、垂直方向に圧縮され、次いで、酸化・還元処理が施されて形成されており、毛細管圧力に優れている。 FIG. 2 is an enlarged sectional view for explaining an example of the shape of the wick 3. The wick shown in FIG. 2A is formed by laminating a plurality of meshes 4 of a predetermined shape. The wick shown in FIG. 2 (b) is formed by combining a plurality of folded meshes 5 alternately. The wick shown in FIG. 2C is formed by overlapping a plurality of meshes 4 and partially covering the overlapped meshes 4 with another mesh 6. The wicks shown in FIG. 2 (a) to FIG. 2 (c) are formed by being vertically compressed and then subjected to oxidation / reduction treatment, and are excellent in capillary pressure.

図１に示すこの発明の平面状ヒートパイプ１は、次の製造工程を備えて製造される。
先ず、金属製、例えば銅製のシート状メッシュを折り曲げ、または、複数枚の銅製のシート状メッシュを重ね合わせる。このように折り曲げまたは重ね合わせたシート状メッシュを上下方向から圧縮して上面および下面が平らな積層メッシュを形成する。 The planar heat pipe 1 of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured by the following manufacturing process.
First, a sheet mesh made of metal, for example, copper is bent or a plurality of sheet meshes made of copper are superposed. The sheet mesh thus folded or stacked is compressed from the upper and lower direction to form a laminated mesh whose upper and lower surfaces are flat.

次いで、積層メッシュに酸化・還元処理を施して、ウイックを調製する。
次いで、断面丸形状の例えば銅製の管状コンテナの内面を酸化・還元処理した後に、前記管状コンテナの中に、上述したように形成した積層メッシュを挿入して、その状態で、管状コンテナを扁平状に加工し、ブロック状の積層メッシュの上面および下面を管状コンテナの上側内壁および下側内壁によって挟み込んだ平板状コンテナを形成する。
その後、コンテナ内に作動液としての例えば水を注入して、コンテナを密閉する。 Next, the laminated mesh is subjected to oxidation / reduction treatment to prepare a wick.
Then, after the inner surface of a tubular container made of, for example, copper having a round shape is oxidized and reduced, the laminated mesh formed as described above is inserted into the tubular container, and the tubular container is flattened in that state. To form a flat container in which the upper and lower surfaces of the block-like laminated mesh are sandwiched by the upper inner wall and the lower inner wall of the tubular container.
Thereafter, for example, water as a hydraulic fluid is injected into the container to seal the container.

図３は、上述した酸化・還元処理が施されたメッシュを形成する金属細線を説明する断面図である。図３に示すように、酸化・還元処理を施すことによって、積層メッシュを形成する金属細線１４には、金属芯部１５の周りに金属膜部１６が形成され、金属芯部１５と金属膜部１６の間に、毛細管圧力の高い微細間隙部１７が形成される。即ち、金属芯部１５と金属膜部１６は、酸化・還元処理によって一体的に形成され、金属膜部１６は皮状に金属芯部１５の周りを覆っている。その結果、金属細線１４は、その長手方向に沿って高い毛細管力を備えている。 FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining metal thin wires forming the mesh on which the above-described oxidation / reduction treatment has been performed. As shown in FIG. 3, the metal film portion 16 is formed around the metal core portion 15 in the metal fine wire 14 forming the laminated mesh by performing the oxidation / reduction treatment, and the metal core portion 15 and the metal film portion Between 16, a fine gap 17 with high capillary pressure is formed. That is, the metal core portion 15 and the metal film portion 16 are integrally formed by oxidation / reduction treatment, and the metal film portion 16 covers the periphery of the metal core portion 15 in a skin shape. As a result, the fine metal wire 14 has high capillary force along its longitudinal direction.

上述した金属細線１４は、下記方法によって製造することができる。即ち、所定の温度で所定の時間、金属細線１４を酸化して金属細線１４の表面に酸化膜を形成し、その後、水素雰囲気下で所定の温度で所定の時間、表面に酸化膜が形成された金属細線１４を還元して、金属芯部１５と、金属芯部１５との間で毛細管圧力の高い微細間隙部１７を形成する金属膜部１６とを備えた金属細線を製造する。 The thin metal wires 14 described above can be manufactured by the following method. That is, the thin metal wire 14 is oxidized to form an oxide film on the surface of the thin metal wire 14 at a predetermined temperature for a predetermined time, and then an oxide film is formed on the surface at a predetermined temperature for a predetermined time under a hydrogen atmosphere. The thin metal wire 14 is reduced to manufacture a thin metal wire including the metal core portion 15 and the metal film portion 16 forming the fine gap portion 17 having a high capillary pressure between the metal core portion 15.

酸化・還元方法の１つとして加熱による酸化・還元を用いる方法がある。例えば、先ず高温（６５０℃、３０分程度)で金属細線１４を酸化する。次いで、水素雰囲気下（５５０℃、１０分程度）で還元する。高温で金属細線１４を酸化すると、金属細線１４は膨張し、元の線径よりも太くなる。次いで、水素雰囲気下で還元すると、膨張した部分を残し、金属細線１４は収縮する。収縮した部分が金属細線１４の金属芯部１５に、膨張して残った部分が剥離したような形状を示す金属膜部１６になる。このようにして形成された金属細線１４の金属芯部１５と、剥離したような形状の金属膜部１６との間に形成された狭い間隙の微細間隙部１７が、強い毛細管圧力をもたらす。 As one of the oxidation and reduction methods, there is a method using oxidation and reduction by heating. For example, first, the thin metal wire 14 is oxidized at high temperature (650 ° C., about 30 minutes). Next, reduction is performed under a hydrogen atmosphere (550 ° C., about 10 minutes). When the thin metal wire 14 is oxidized at a high temperature, the thin metal wire 14 expands and becomes thicker than the original wire diameter. Then, reduction under a hydrogen atmosphere leaves the expanded portion and the thin metal wire 14 contracts. The contracted portion becomes the metal core portion 15 of the fine metal wire 14, and the metal film portion 16 having a shape in which the portion left after expansion is peeled off is formed. The fine gap portion 17 of the narrow gap formed between the metal core portion 15 of the thin metal wire 14 formed in this manner and the metal film portion 16 shaped like peeled off brings about a strong capillary pressure.

酸化・還元方法の他の１つとして、薬品を用いた酸化がある。例えば、酢酸銅／硫酸銅／硫化バリウム／塩化アンモニウム系の処理液を用いることにより黄色又は赤色の酸化第１銅を生成する。又は、亜塩素酸ナトリウム／水酸化ナトリウム系の処理液を用いることにより、黒色の酸化第２銅を生成する。次いで、水素雰囲気下（５５０℃、１０分程度）で還元する。 Another method of oxidation / reduction is chemical oxidation. For example, a yellow or red cuprous oxide is produced by using a copper acetate / copper sulfate / barium sulfide / ammonium chloride system treatment solution. Alternatively, black cupric oxide is produced by using a treatment solution of sodium chlorite / sodium hydroxide system. Next, reduction is performed under a hydrogen atmosphere (550 ° C., about 10 minutes).

上述したように、金属芯部と金属膜部の間に形成された微細間隙部によって液相の作動液が還流するための微細流路が形成されている。従って、金属細線は、それ自体で、外表面部に毛細管力の高い微細間隙部を備えている。 As described above, the fine gap portion formed between the metal core portion and the metal film portion forms a fine flow path for the working fluid in the liquid phase to reflux. Therefore, the fine metal wire itself is provided with a fine gap with high capillary force on the outer surface.

図４は、本発明に用いられるものを含めた数種のウイックを使用したときのそれぞれの毛細管力を示すグラフである。ウイックの種類として、（Ａ）圧縮した積層メッシュウイック（酸化・還元処理なし）、（Ｂ）圧縮、酸化・還元処理を施した積層メッシュウイック（本発明に用いられるウイック）、（Ｃ）圧縮を伴わず、酸化・還元処理を施した積層メッシュウイック（ウイックC）、および、（Ｄ）焼結金属体シートを積層したウイック（ウイックD）を使用した。縦軸には、毛細管圧力に比例する作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）を示している。 FIG. 4 is a graph showing the respective capillary forces when using several wicks, including those used in the present invention. As types of wicks, (A) compressed laminated mesh wick (without oxidation / reduction treatment), (B) compression, laminated mesh wick subjected to oxidation / reduction treatment (wick used in the present invention), (C) compression Without this, a laminated mesh wick (wick C) subjected to oxidation / reduction treatment, and a wick (wick D) obtained by laminating a (D) sintered metal sheet were used. The vertical axis shows the suction height (mm) of the hydraulic fluid which is proportional to the capillary pressure.

この作動液の吸い上げ高さは、それぞれのウイックを縦長に形成し、下端部を作動液である水に接触させたときに、水面を基準として水が吸い上げられる高さである。 The suction height of the working fluid is a height at which the water is sucked with reference to the water surface when the respective wicks are formed vertically and the lower end is brought into contact with the water serving as the working fluid.

図４に示すように、この発明の圧縮、酸化・還元処理を施した積層メッシュウイック（Ｂ）は、作動液の吸い上げ高さが１２０ｍｍを超え、高い毛細管力を有していることがわかる。これに対して、酸化・還元処理を施しても圧縮を伴わないウイックＣは、作動液の吸い上げ高さが８０ｍｍ程度であり、毛細管力が低い。更に、焼結金属体シートを積層したウイックＤにおいても、作動液の吸い上げ高さが１００ｍｍ未満であり、この発明に用いられるウイックと比べると２０〜３０％以上低い。圧縮、酸化・還元処理を施していないウイックＣは、作動液の吸い上げ高さが１０ｍｍ程度であり、毛細管力が非常に低い結果となった。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the laminated mesh wick (B) subjected to the compression, oxidation / reduction treatment of the present invention has a high capillary force, with the height of suction of the working fluid exceeding 120 mm. On the other hand, the wick C which does not accompany compression even when subjected to the oxidation / reduction treatment has a suction height of about 80 mm for the working fluid, and has a low capillary force. Furthermore, even in the wick D in which the sintered metal sheet is laminated, the suction height of the working fluid is less than 100 mm, which is 20 to 30% lower than that of the wick used in the present invention. The wick C which had not been subjected to the compression / oxidation / reduction treatment had a working fluid suction height of about 10 mm, and the capillary force was very low.

図５は、本発明に用いられるウイックの空隙率と上述した作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）との間の関係を示すグラフである。ここで、空隙率とは、ウイックの総体積に対する空隙部分の比を表している。図５から明らかなように、空隙率が０．６７を超えて大きくなる、または、空隙率が０．３７を下回ると、毛細管力に比例する作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）が徐々に低下している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the porosity of the wick used in the present invention and the suction height (mm) of the above-described hydraulic fluid. Here, the porosity indicates the ratio of the void portion to the total volume of the wick. As apparent from FIG. 5, when the porosity increases beyond 0.67 or the porosity falls below 0.37, the suction height (mm) of the hydraulic fluid proportional to the capillary force gradually decreases doing.

図４および図５から明らかなように、本発明に用いられるウイックにおいては、空隙率が０．３７から０．６７の間のときに、作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）が１２０ｍｍを超える。従って、この発明のウイックは、圧縮、酸化・還元処理によって、空隙率が０．３７から０．６７の間の範囲内になるように設定すると、高い毛細管圧力を備えることがわかる。酸化・還元処理を施しても圧縮を伴わない従来の積層メッシュウイック（ウイックＣ）は、空隙率が約０．７と大きくなり、毛細管力を大きくすることが困難である。また、焼結金属体シートを積層したウイック（ウイックＤ）も、空隙率が０．６７を超えて大きいため、作動液の吸い上げ高さ（ｍｍ）を１００ｍｍよりも大きくすることが難しい。 As apparent from FIGS. 4 and 5, in the wick used in the present invention, the suction height (mm) of the hydraulic fluid exceeds 120 mm when the porosity is between 0.37 and 0.67. Therefore, it can be seen that the wick of the present invention has a high capillary pressure when the porosity is set to be in the range between 0.37 and 0.67 by the compression, oxidation / reduction treatment. In the conventional laminated mesh wick (wick C) which does not accompany compression even after the oxidation / reduction treatment, the porosity becomes as large as about 0.7, and it is difficult to increase the capillary force. Further, in the case of the wick (wick D) in which the sintered metal sheet is laminated, since the void ratio is larger than 0.67, it is difficult to make the suction height (mm) of the working fluid larger than 100 mm.

図６は、ヒートパイプと熱の測定点とを示すヒートパイプの模式図である。図６に示すように、本発明のヒートパイプは、直径が６ｍｍの断面丸形の管状コンテナを扁平加工した中に、上述したウイックを配置したものであり、全長は１５０ｍｍ、厚さは１ｍｍである。また、吸熱部の長さが４０ｍｍ、断熱部の長さが２０ｍｍ、放熱部の長さが８５ｍｍである。吸熱部の中心付近の測定点をＴ２、断熱部の中心付近の測定点をＴ３、放熱部の測定点をＴ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８として、最大熱輸送量を測定した。 FIG. 6 is a schematic view of the heat pipe showing the heat pipe and the measurement points of heat. As shown in FIG. 6, the heat pipe of the present invention is obtained by arranging the above-mentioned wick in a flat-sectioned round tubular container having a diameter of 6 mm and having a total length of 150 mm and a thickness of 1 mm. is there. Further, the length of the heat absorbing portion is 40 mm, the length of the heat insulating portion is 20 mm, and the length of the heat radiating portion is 85 mm. The maximum heat transport amount was measured with T2 as the measurement point near the center of the heat absorption portion, T3 as the measurement point near the center of the heat insulation portion, and T4, T5, T6, T7, and T8 as the measurement points of the heat dissipation portion.

図７は、この発明のウイックを備えたヒートパイプの測定点における温度（℃）を示すグラフである。熱源として、５Ｗ〜２５Ｗを使用した。図７に示すように、この発明の平板状ヒートパイプでは、熱源２２Ｗであっても、吸熱部の温度は約５０℃であり、正常にヒートパイプが作動している。熱源が２５Ｗになると、断熱部では依然として約５０℃であるが、吸熱部の温度が７０℃を超えて上昇している。すなわち、本発明の平板状ヒートパイプは、２２Wまでの熱入力に対して動作が可能であることがわかる。 FIG. 7 is a graph showing the temperature (° C.) at the measurement point of the heat pipe provided with the wick of the present invention. As a heat source, 5 W to 25 W was used. As shown in FIG. 7, in the flat plate heat pipe of the present invention, the temperature of the heat absorbing portion is about 50 ° C. even with the heat source 22W, and the heat pipe operates normally. When the heat source reaches 25 W, the temperature of the endothermic part rises above 70 ° C., although it is still about 50 ° C. in the adiabatic part. That is, it can be seen that the flat plate heat pipe of the present invention can operate with a heat input of up to 22 W.

図８は、本発明の平板状ヒートパイプと同様に扁平加工したコンテナの中に、従来の酸化・還元処理を施し、圧縮を伴わない積層メッシュウイックを備えたヒートパイプの測定点における温度（℃）を示すグラフである。熱源として、５Ｗ〜１２Ｗを使用した。図８に示すように、従来の酸化・還元処理を施し、圧縮を伴わない積層メッシュウイックを備えたヒートパイプでは、熱源１０Ｗまでは、吸熱部の温度は約５０℃であるが、熱源１２Ｗでは、吸熱部の温度が約６０℃に上昇している。すなわち、従来の平板状ヒートパイプでは、１０Wを超える熱入力では動作できないことが分かる。 FIG. 8 shows the temperature (° C.) at the measurement point of the heat pipe provided with the laminated mesh wick without compression and subjected to the conventional oxidation / reduction treatment in the flat-processed container like the flat plate heat pipe of the present invention. It is a graph which shows). As a heat source, 5 W to 12 W was used. As shown in FIG. 8, in the heat pipe which has been subjected to the conventional oxidation / reduction treatment and has a laminated mesh wick without compression, the temperature of the heat absorbing portion is about 50 ° C. up to the heat source 10 W, but in the heat source 12 W The temperature of the endothermic part has risen to about 60.degree. That is, it can be seen that the conventional flat plate heat pipe can not operate with heat input exceeding 10 W.

図７および図８から明らかなように、圧縮、酸化・還元処理を施したこの発明のブロック状メッシュウイックを備えたヒートパイプでは、従来の酸化・還元処理を施し、圧縮を伴わない積層メッシュウイックを備えたヒートパイプの２倍以上の最大熱輸送量を備えている。 As is apparent from FIGS. 7 and 8, in the heat pipe provided with the block-like mesh wick of the present invention which has been subjected to the compression, oxidation and reduction treatment, the laminated mesh wick which is subjected to the conventional oxidation and reduction treatment without compression. With a heat pipe with a heat transfer capacity of more than twice that of the heat pipe.

上述したように、この発明によると、発熱密度の高い発熱部品の冷却に適し、最大熱輸送量が高く、高性能化した薄型の平板状ヒートパイプを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thin flat plate-like heat pipe which is suitable for cooling a heat generating component having a high heat generation density, has a high maximum heat transport amount, and has a high performance.

１平板状のヒートパイプ
２コンテナ
３積層メッシュウイック
４メッシュ
５折り曲げたメッシュ
６別のメッシュ
７コンテナの上側内壁
８コンテナの下側内壁
９積層メッシュウイックの上面
１０積層メッシュウイックの下面
１１、１２空洞部
１４金属細線
１５金属芯部
１６金属膜部
１７微細間隙部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 flat plate-like heat pipe 2 container 3 laminated mesh wick 4 mesh 5 bent mesh 6 another mesh 7 upper inner wall of container 8 lower inner wall of container 9 upper surface of laminated mesh wick 10 upper surface of laminated mesh wick lower surface 11, 12 hollow portion 14 fine metal wire 15 metal core 16 metal film 17 fine gap

Claims

A sealed flat container,
A wick consisting of a folded and / or stacked laminated mesh disposed in the container;
E Bei a working fluid enclosed in said container,
Before SL wick top and bottom, upper inner wall and the flat plate-like heat pipe that is sandwiched and fixed by the lower inner wall of the container.

The flat heat pipe according to claim 1, wherein the laminated mesh is a metal fine wire provided with a core portion and a membrane portion.

The wick is positioned in the center of the lateral direction of the container, wherein the predetermined space is provided between the side surface and the container inside the side walls of the wick, according to claim 1 or 2 plate-shaped heat pipe as claimed in.

The flat heat pipe according to claim 1 or 2 , wherein the wick is formed by alternately combining a plurality of folded meshes.

The flat heat pipe according to claim 1 or 2 , characterized in that the wick comprises a plurality of meshes which are superimposed and another mesh which covers the plurality of meshes which are superimposed.

The flat heat pipe according to any one of claims 1 to 5 , wherein a porosity of the wick is 0.37 or more and 0.67 or less.

Bending or superposing the mesh, and compressing it at a predetermined compression ratio to form a laminated mesh;
A flat plate obtained by inserting the laminated mesh into a tubular container having a round cross section, processing the tubular container into a flat shape, and sandwiching the upper and lower portions of the laminated mesh by the upper inner wall and the lower inner wall of the tubular container Forming a box-shaped container;
Applying a reduction treatment to the laminated mesh to prepare a wick;
Injecting a hydraulic fluid into the flat container and sealing the same.

The method for manufacturing a flat heat pipe according to claim 7, wherein the laminated mesh is formed of fine metal wires having a core portion and a membrane portion.