JP2015132400A - Loop type heat pipe, manufacturing method of the same, and electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ループ型ヒートパイプとその製造方法、及び電子機器に関する。 The present invention relates to a loop heat pipe, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus.
高度情報化社会の到来に伴い、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器が普及しつつある。モバイル型の電子機器は、持ち運びが容易となるように薄型化されているため、CPU(Central Processing Unit)等の発熱部品を冷却するための送風ファンを設けるのが難しい。 With the advent of an advanced information society, mobile electronic devices such as smartphones and tablet terminals are spreading. Since mobile electronic devices are thinned so that they can be easily carried, it is difficult to provide a blower fan for cooling heat-generating components such as a CPU (Central Processing Unit).
発熱部品を冷却する方法としては、例えば、熱伝導率が良好な金属板や熱拡散シートで発熱部品の熱を外部に輸送する方法がある。但し、この方法では、輸送できる熱が金属板や熱拡散シートの熱伝導率によって制限されてしまう。例えば、熱拡散シートとして使用されるグラファイトシートの熱伝導率は500W/mK〜1500W/mK程度であり、この程度の熱伝導率では発熱部品の発熱量が多くなったときに発熱部品を冷却するのが難しくなってしまう。 As a method for cooling the heat generating component, for example, there is a method of transporting the heat of the heat generating component to the outside with a metal plate or a heat diffusion sheet having good thermal conductivity. However, in this method, the heat that can be transported is limited by the thermal conductivity of the metal plate or the thermal diffusion sheet. For example, the thermal conductivity of a graphite sheet used as a thermal diffusion sheet is about 500 W / mK to 1500 W / mK. With this thermal conductivity, the heat generating component is cooled when the heat generation amount of the heat generating component increases. It becomes difficult.
そこで、発熱部品を積極的に冷却するデバイスとしてヒートパイプが検討されている。 Therefore, a heat pipe has been studied as a device that actively cools heat-generating components.
ヒートパイプは、作動流体の相変化を利用して熱を輸送するデバイスであって、上記の熱拡散シートよりも高い熱伝導率を有する。例えば、直径が3mmのヒートパイプでは熱伝導率が1500W/mK〜2500W/mK程度と大きな値を示す。 The heat pipe is a device for transporting heat by utilizing the phase change of the working fluid, and has a higher thermal conductivity than that of the heat diffusion sheet. For example, a heat pipe having a diameter of 3 mm shows a large thermal conductivity of about 1500 W / mK to 2500 W / mK.
ヒートパイプには幾つかの種類がある。ループ型ヒートパイプは、発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体を冷却して液化する凝縮器とを備える。そして、蒸発器と凝縮器は、ループ状の流路を形成する液管と蒸気管で接続されており、作動流体はその経路を一方向に流れる。 There are several types of heat pipes. The loop heat pipe includes an evaporator that vaporizes the working fluid by the heat of the heat generating component, and a condenser that cools and vaporizes the vaporized working fluid. The evaporator and the condenser are connected by a liquid pipe and a vapor pipe that form a loop-shaped flow path, and the working fluid flows through the path in one direction.
このようにループ型ヒートパイプは作動流体が流れる方向が一方向となるため、液相の作動流体とその蒸気が管内を往復するヒートパイプと比較して作動流体が受ける抵抗が少なく、効率的に熱輸送を行うことができる。 In this way, the direction of flow of the working fluid in the loop type heat pipe is one direction. Therefore, the resistance that the working fluid receives less compared to the heat pipe in which the liquid-phase working fluid and its vapor reciprocate in the pipe, and efficiently. Heat transport can be performed.
そのループ型ヒートパイプには、発熱部品との間の熱抵抗を低減するという点において改善の余地がある。 The loop heat pipe has room for improvement in terms of reducing the thermal resistance between the heat generating components.
ループ型ヒートパイプとその製造方法、及び電子機器において、ループ型ヒートパイプと発熱部品との間の熱抵抗を低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce a thermal resistance between a loop heat pipe and a heat generating component in the loop heat pipe, a manufacturing method thereof, and an electronic device.
以下の開示の一観点によれば、第1の発熱部品と熱的に接触し、かつ、該第1の発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、前記作動流体を液化する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管とを有し、前記蒸発器が複数の金属層を積層してなり、複数の該金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて前記第1の発熱部品を覆うカバーにしたループ型ヒートパイプが提供される。 According to one aspect of the disclosure below, an evaporator that is in thermal contact with the first heat generating component and vaporizes the working fluid by the heat of the first heat generating component, and a condenser that liquefies the working fluid A liquid pipe that connects the evaporator and the condenser; a vapor pipe that connects the evaporator and the condenser and forms a loop with the liquid pipe; and the evaporator has a plurality of Provided is a loop heat pipe in which a metal layer is laminated and at least one of the plurality of metal layers is bent to cover the first heat-generating component.
また、その開示の別の観点によれば、発熱部品と、前記発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプとを有し、前記ループ型ヒートパイプが、前記発熱部品と熱的に接触し、かつ、該発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、前記作動流体を液化する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管とを備え、前記蒸発器が複数の金属層を積層してなり、複数の該金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて前記発熱部品を覆うカバーにした電子機器が提供される。 Further, according to another aspect of the disclosure, the heat generating component and a loop heat pipe that cools the heat generating component, the loop heat pipe is in thermal contact with the heat generating component, and An evaporator that vaporizes a working fluid by heat of the heat generating component, a condenser that liquefies the working fluid, a liquid pipe that connects the evaporator and the condenser, and the evaporator and the condenser are connected. A vapor pipe that forms a loop with the liquid pipe, and the evaporator is formed by laminating a plurality of metal layers, and a cover that covers at least one of the metal layers and covers the heat generating component An electronic device is provided.
更に、その開示の他の観点によれば、複数の金属層を積層することにより、蒸発器、凝縮器、液管、及び蒸気管の各々を形成する工程と、前記蒸発器における複数の前記金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げることにより、前記蒸発器と熱的に接する発熱部品を覆うカバーにする工程と、前記液管内に作動流体を注入する工程とを有するループ型ヒートパイプの製造方法が提供される。 Furthermore, according to another aspect of the disclosure, a step of forming each of an evaporator, a condenser, a liquid pipe, and a vapor pipe by laminating a plurality of metal layers, and a plurality of the metals in the evaporator A method of manufacturing a loop heat pipe, comprising: a step of forming a cover that covers a heat-generating component that is in thermal contact with the evaporator by bending at least one of the layers; and a step of injecting a working fluid into the liquid pipe. Provided.
以下の開示によれば、ループ型ヒートパイプの蒸発器を複数の金属層を積層することで形成し、かつ、それらの金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて第1の発熱部品を覆うカバーにする。これによれば、カバーとループ型ヒートパイプとを熱的に接続するための熱伝導シート等が不要となるので、熱伝導シート等に起因した熱抵抗が発生せず、カバーとループ型ヒートパイプとの間の熱抵抗を低減することが可能となる。 According to the following disclosure, the evaporator of the loop heat pipe is formed by laminating a plurality of metal layers, and at least one of the metal layers is bent to cover the first heat-generating component. To do. According to this, since a heat conductive sheet or the like for thermally connecting the cover and the loop heat pipe is not required, a thermal resistance due to the heat conductive sheet or the like is not generated, and the cover and the loop heat pipe are not generated. It is possible to reduce the thermal resistance between the two.
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。 Prior to the description of the present embodiment, items studied by the inventor will be described.
図1は、検討に使用したループ型ヒートパイプの模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram of a loop heat pipe used for the study.
このループ型ヒートパイプ1は、スマートフォン等のモバイル型の電子機器に収容されるものであり、蒸発器3と凝縮器4とを有する。
The loop heat pipe 1 is accommodated in a mobile electronic device such as a smartphone, and includes an
蒸発器3と凝縮器4には蒸気管5と液管6とが接続されており、これらの管5、6によって作動流体Cが流れるループ状の流路7aが形成される。
A
図2は、図1のI-I線に沿う断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
図2に示すように、このループ型ヒートパイプ1は複数の銅層7を積層してなる。各銅層7は、例えば拡散接合によって互いに接合されており、これらの銅層7によって作動流体Cが流れる流路7aが画定される。このような流路7aは、蒸気管5だけでなく、蒸発器3、凝縮器4、及び液管6にも画定される。
As shown in FIG. 2, the loop heat pipe 1 is formed by laminating a plurality of
このように積層された銅層7からループ型ヒートパイプ1を形成することで、ループ型ヒートパイプ1の厚さを薄くするのが容易となり、スマートフォン等のような電子機器の薄型化を推し進めることが可能となる。
By forming the loop heat pipe 1 from the
図3は、このループ型ヒートパイプ1を収容した電子機器2の分解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the
この電子機器2は、スマートフォンであって、下部筐体14と上部筐体15とを有する。各筐体14、15は例えば樹脂を成型してなり、上部筐体15には液晶表示部15aが設けられる。
The
下部筐体14には回路基板16が収容されており、その回路基板16の上にCPU等の第1の発熱部品13が固着される。
A
また、その発熱部品13は金属製のカバー12で覆われる。カバー12は、第1の発熱部品13を電磁的にシールドしたり、外部の機械的な衝撃から第1の発熱部品13を保護したりする機能を有しており、ループ型ヒートパイプ1の蒸発器3に固着される。
The
更に、ループ型ヒートパイプ1の上には、液晶表示部15aと略同形の板金11が設けられる。板金11は、液晶表示部15aの裏面に密着することで、液晶表示部15aで発生する熱を当該裏面で均一化する機能を有する。なお、板金11には、外部の電磁波をシールドする機能もある。
Further, a
このような電子機器2において第1の発熱部品13が発熱すると、ループ型ヒートパイプ1の蒸発器3において作動流体Cが気化し、その気化熱により第1の発熱部品13を冷却することができる。
When the first
図4は、上記の上部筐体15を外した状態での電子機器2の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
なお、図4において、図1及び図2で説明したのと同じ要素にはこれらの図におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 4, the same elements as those described in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図4に示すように、下部筐体14の上には、マグネシウム合金等を材料とするクラッド材19とフレーム18とがこの順に設けられる。フレーム18とクラッド材19は、下部筐体14の内面の形状と電池17の外形との相違を吸収し、下部筐体14内において電池17と回路基板16とを安定して保持する役割を担う。
As shown in FIG. 4, a
また、前述のカバー12は、その主面12aが前述のCPU等の発熱部品13に接触するように設けられる。なお、発熱部品13からカバー12への熱の伝達を効率的に行うために、カバー12と発熱部品13との間に熱伝導シートが設けられることもある。
The above-described
更に、この例では、第1の発熱部品13とは異なる電源IC等の第2の発熱部品20も回路基板16に固着され、その第2の発熱部品20もカバー12で覆われる。
Further, in this example, a second
なお、第2の発熱部品20は、図が煩雑になるのを避けるため、前述の図3では省略してある。
Note that the second
また、カバー12の主面12aと第2の発熱部品20との間には隙間が生じているが、第2の発熱部品20からカバー12に効率的に熱を伝えるために、主面12aを凹ませて第2の発熱部品20に接触させてもよい。
In addition, although a gap is formed between the
そして、カバー12とループ型ヒートパイプ1は、熱伝導シート21によって互いに貼り合わされる。更に、ループ型ヒートパイプ1は、前述の板金11に密着するように設けられる。
The
このような構造によれば、各発熱部品13、20で発生した熱がループ型ヒートパイプ1により冷却できると考えられる。
According to such a structure, it is considered that the heat generated in each of the
しかしながら、ループ型ヒートパイプ1とカバー12とが互いに別部品なため、これらを貼り合わせるために前述の熱伝導シート21が必要となる。そして、その熱伝導シート21が原因で、各発熱部品13、20からループ型ヒートパイプ1に至る経路に余分な熱抵抗が生じてしまい、各発熱部品13、20をループ型ヒートパイプ1で冷却するのが難しくなる。
However, since the loop heat pipe 1 and the
しかも、ループ型ヒートパイプ1とカバー12とを別部品としたことでこれらを貼付する工程が必要となり、電子機器2の製造工程が増大するという問題も生じてしまう。
In addition, since the loop heat pipe 1 and the
以下に、ループ型ヒートパイプと発熱部品との間の熱抵抗を低減し得る各実施形態について説明する。 Hereinafter, each embodiment that can reduce the thermal resistance between the loop heat pipe and the heat generating component will be described.
(第1実施形態)
図5は、本実施形態に係る電子機器の分解斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 5 is an exploded perspective view of the electronic apparatus according to the present embodiment.
なお、図5において、図3で説明したのと同じ要素には図3におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 5, the same elements as those described in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3, and the description thereof is omitted below.
この電子機器30は、スマートフォン等のモバイル型の電子機器であって、下部筐体14と上部筐体15とを有する。
The
下部筐体14には、発熱部品13、20が固着された回路基板16が収容される。前述のように、第1の発熱部品13は例えばCPUであり、第2の発熱部品20は例えば電源ICである。
The
これらの発熱部品13、20を冷却するために、電子機器30にはループ型ヒートパイプ31が設けられる。
In order to cool these
そのループ型ヒートパイプ31は、各発熱部品13、20の上方に金属製のカバー37を有すると共に、これらの発熱部品13、20の熱で作動流体を気化させる蒸発器33とを有する。
The
図6は、電子機器30の組み立て途中の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of the
図6に示すように、組み立てに際しては、回路基板16の上にループ型ヒートパイプ31が固定される。固定の方法は特に限定されないが、この例では蒸発器33の四隅の孔33bを利用して回路基板16にループ型ヒートパイプ31をネジ止めする。
As shown in FIG. 6, the
そして、そのループ型ヒートパイプ31のカバー37により各発熱部品13、20が覆われる。そのカバー37により、各発熱部品13、20を電磁的にシールドしたり、外部の機械的な衝撃から発熱部品13、20を保護したりすることができる。
The
図7は、ループ型ヒートパイプ31の斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of the
このループ型ヒートパイプ31は凝縮器34を有する。そして、蒸発器33と凝縮器34には蒸気管35と液管36とが接続されており、これらの管35、36によって作動流体Cが流れるループ状の流路が形成される。
The
作動流体Cは、液管36から蒸発器33に導かれ、前述の各発熱部品13、20によって気化する。蒸発器33で生成された作動流体Cの蒸気Cvは、蒸気管35を通って凝縮器34に導かれ、その凝縮器34において冷却されて再び液化する。
The working fluid C is guided from the
ループ型ヒートパイプ31の大きさは特に限定されないが、スマートフォン等のモバイル型の電子機器に収容可能な程度に小型化するのが好ましい。例えば、短辺が60mmで長辺が90mm程度の矩形に外接するようにループ型ヒートパイプ31の大きさを設計するのが好ましい。
The size of the
図8は、図7のII-II線に沿う断面図である。 8 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
図8に示すように、このループ型ヒートパイプ31は、第1の金属層38と第2の金属層39とを積層してなる。
As shown in FIG. 8, the
第2の金属層39は、第1の金属層38よりもヤング率が高い金属層であって、例えば厚さが0.1mmのSUS304からなるステンレス層である。なお、ステンレス層に代えて、アルミニウム層を第2の金属層39として採用してもよい。これについては後述の各実施形態においても同様である。
The
一方、第1の金属層38は、第2の金属層39よりも熱伝導率が高い金属層であって、例えば厚さが0.1mmの銅層である。
On the other hand, the
この例では、ループ型ヒートパイプ31の最上層と最下層に第2の金属層39を配し、これら第2の金属層39の間に複数の第1の金属層38を設ける。また、各金属層38、39は拡散接合によって互いに接合されており、これらの金属層38、39によって作動流体Cが流れる流路38aが画定される。
In this example, a
このような流路38aは、蒸気管35だけでなく、蒸発器33、凝縮器34、及び液管36にも画定される。
Such a
また、この例のように厚さが0.1mm程度の各金属層38、39を6層積層すると、ループ型ヒートパイプ31を0.6mm程度の厚さに薄型化することができる。これにより、スマートフォン等のような電子機器30(図5参照)の薄型化を推し進めることが可能となる。
Further, when six
なお、蒸発器33(図7参照)における第1の金属層38には、直径が0.2mm程度の複数の孔38kが設けられる。これらの孔38kから液相の作動流体Cに作用する毛細管力が、ループ型ヒートパイプ31内で作動流体Cを一方向に循環させるポンピング力となる。
The
次に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ31の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図9(a)、(b)は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ31の製造途中の側面図である。
FIGS. 9A and 9B are side views in the middle of manufacturing the
まず、図9(a)に示すように、上記したステンレス層等の第2の金属層39を最上層と最下層に配しつつ、これらの間に銅層等の第1の金属層38を複数配する。第1の金属層38の層数は特に限定されないが、例えば4層の第1の金属層38を積層し得る。
First, as shown in FIG. 9A, the above-described
そして、図9(b)に示すように、各金属層38、39を約900℃に加熱しながらこれらの金属層38、39同士をプレスすることにより、拡散接合により各金属層38、39同士を接合する。 Then, as shown in FIG. 9B, by pressing the metal layers 38 and 39 while heating the metal layers 38 and 39 to about 900 ° C., the metal layers 38 and 39 are mutually bonded by diffusion bonding. Join.
図10は、このように各金属層38、39同士を積層して得られた積層体を、最上層の第2の金属層39から見たときの平面図である。
FIG. 10 is a plan view of the laminate obtained by laminating the metal layers 38 and 39 as viewed from the
図10に示すように、最上層の第2の金属層39は、蒸発器33の横に第1の折り代39xを有する。第1の折り代39xは、平面視で矩形状の蒸発器33の一辺を延長することにより長尺状に形成される。
As shown in FIG. 10, the uppermost
更に、蒸発器33の横には延長部41が設けられる。延長部41は、蒸発器33の横に延びる第1の金属層38と第2の金属層39から形成される。
Further, an
なお、この例では前述のように第1の金属層38の積層数を4層としているが、この全てを延長部41に引き出す必要はない。例えば、最上層の第2の金属層39の直下にある一層の第1の金属層38のみを延長部41に引き出し得る。
In this example, the number of the first metal layers 38 is four as described above, but it is not necessary to draw all of the
また、最上層の第2の金属層39には開口39aが設けられており、その開口39aから第1の金属層38が表出する。
The uppermost
延長部41は、平面視で概略矩形状であって、その四辺の各々に第2の折り代41xが設けられる。第2の折り代41xは、延長部41を形成する第1の金属層38と第2の金属層39のうち、機械的強度が高い第2の金属層39のみから形成される。
The
図11は、このようにして形成した第1の金属層38と第2の金属層39の積層体の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of a laminate of the
図11に示されるように、蒸発器33の四隅には、蒸発器33の横方向に突出した突出部33aが設けられ、各突出部33aにはネジ止め用の孔33bが形成される。
As shown in FIG. 11, at the four corners of the
点線円内に示すように、前述の第1の折り代39xは突出部33aの下に形成されるが、当該突出部33aと第1の折り代39xとは接合されていない。このように各金属層38、39の一部のみを接合しないようにするには、例えば、前述の拡散接合において、当該部分にテフロン(登録商標)板等のスペーサSを挿入し、その部分において各金属層38、39の構成原子同士が互いに拡散しないようにすればよい。
As shown in the dotted circle, the
これ以降の工程について、図12〜図14を参照しながら説明する。 The subsequent steps will be described with reference to FIGS.
図12〜図14は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の斜視図である。 FIGS. 12-14 is a perspective view in the middle of manufacture of the loop type heat pipe which concerns on this embodiment.
まず、図12に示すように、長尺状の第1の折り代39xを、その長辺39yを折り曲げ線にして90°の角度だけ折り曲げる。
First, as shown in FIG. 12, the long
更に、図13に示すように、第2の折り代41xについても、それらの長辺41yを折り曲げ線にして90°の角度だけ折り曲げる。
Further, as shown in FIG. 13, the
続いて、図14に示すように、第1の折り代39xを突出部33aの近傍で90°の角度で折り曲げる。
Subsequently, as shown in FIG. 14, the
ここまでの工程により、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ31の基本構造が完成する。
The basic structure of the
この後は、注入口31aからループ型ヒートパイプ31の液管35に作動流体Cとして水を注入した後、その注入口31aを封止する。
Thereafter, water is injected as the working fluid C from the
図15は、図14におけるのと表裏を逆にしたループ型ヒートパイプ31の斜視図である。
FIG. 15 is a perspective view of a
図15に示すように、前述の第1の折り代39xと第2の折り代41xによりカバー37の側面37aが形成される。また、そのカバー37の主面37bは、最上層の第2の金属層39と、その第2の金属層39の開口39aから露出する第1の金属層38により形成される。
As shown in FIG. 15, the
そして、その主面37bに、不図示の熱伝導シートを介して前述の第1の発熱部品13や第2の発熱部品20が貼付され、これにより各発熱部品13、20とカバー37とが熱的に接触するようになる。
Then, the first
このように複数の金属層38、39のうちの一層を折り曲げてカバー37にすることで、カバー37とループ型ヒートパイプ31とを熱的に接続するための熱伝導シート等が不要となる。よって、熱伝導シート等に起因した熱抵抗が発生せず、カバー37とループ型ヒートパイプとの間の熱抵抗を低減することが可能となる。
In this way, by folding one of the plurality of
しかも、カバー37を別部品として容易する必要がないので、ループ型ヒートパイプ31の製造工程を簡略化することもできる。
In addition, since it is not necessary to facilitate the
図16は、図15のIII-III線に沿う断面図である。 16 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
図16に示すように、蒸発器33に相当する部分の第2の金属層39には第1の発熱部品13が接する。これにより、第1の発熱部品13の熱で蒸発器33内の作動流体Cが気化し、その気化熱で第1の発熱部品13を冷却することができる。
As shown in FIG. 16, the first
一方、開口39aから露出する第1の金属層38には、電源IC等の第2の発熱部品20が接する。
On the other hand, the second heat-generating
第2の発熱部品20は、蒸発器33の延長部41に設けられるが、銅層等の第1の金属層38の熱伝導率がステンレス層等の第2の金属層29よりも高いため、第2の発熱部品20の熱は第1の金属層38を伝って速やかに蒸発器33に伝達する。その結果、蒸発器33によって第2の発熱部品20を良好に冷却することができ、第2の発熱部品20の冷却不足を防止できる。
The second
更に、本実施形態では、第2の金属層39として第1の金属層38よりもヤング率が高いステンレス層等を採用し、その第2の金属層39でカバー37の側面37aを形成して、当該側面37aで各発熱部品13、20の周囲を囲う。これにより、カバー37の強度が高められ、機械的な衝撃から各発熱部品13、20を保護するのが容易となる。
Furthermore, in this embodiment, a stainless steel layer having a Young's modulus higher than that of the
なお、カバー37の強度よりもカバー37の熱伝導性を優先させたい場合にはこのように二種の金属層38、39を用いず、銅層等の熱伝導性が良好な第1の金属層38のみでカバー37を形成してもよい。
If priority is given to the thermal conductivity of the
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。例えば、上記ではカバー37と各発熱部品13、20とを接触させたが、各発熱部品13、20とカバー37との間に熱伝導性の部材を設け、各発熱部品13、20がカバー37と熱的に接するようにしてもよい。
Although the present embodiment has been described in detail above, the present embodiment is not limited to the above. For example, in the above description, the
更に、各金属層38、39のうちの二層以上で側面37aを形成してもよい。
Further, the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態よりも更にカバー37の強度を高める。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the strength of the
図17は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプが備える蒸発器33とその近傍の断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the
なお、図17において、第1実施形態で説明したのと同じ要素には第1実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 17, the same elements as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted below.
図17に示すように、本実施形態では、第1の発熱部品13と第2の発熱部品20との間に、第2の金属層39を折り曲げて形成した補強板39zを設ける。
As shown in FIG. 17, in this embodiment, a reinforcing
その補強板39zによりカバー37の強度が高められ、各発熱部品13、20をカバー37で保護するのが容易になる。
The strength of the
以下に、補強板39zを設ける方法について説明する。
Below, the method to provide the
図18は、本実施形態に係る第2の金属層39の部分平面図である。
FIG. 18 is a partial plan view of the
図18に示すように、第2の金属層39には予め線状の切り込み39wが形成されており、その切り込み39wにより長尺状の補強板39zの一辺が画定される。
As shown in FIG. 18, a
図19(a)、(b)は、補強板39zを設ける方法を模式的に示す斜視図である。
FIGS. 19A and 19B are perspective views schematically showing a method of providing the reinforcing
まず、図19(a)に示すように、長尺状の補強板39zの短辺39fを折り曲げ線にして、補強板39zを90°の角度だけ折り曲げる。
First, as shown in FIG. 19A, the reinforcing
次いで、図19(b)に示すように、切り込み39w(図18参照)の延長線39gを折り曲げ線にして、補強板39xを90°の角度だけ折り曲げる。
Next, as shown in FIG. 19B, the reinforcing
以上により、第2の金属層39の上に補強板39zが立設した構造を得る。
As described above, a structure in which the reinforcing
(第3実施形態)
本実施形態では、以下のようにして第1の発熱部品13を効果的に冷却できるようにする。
(Third embodiment)
In the present embodiment, the first
図20は、本実施形態で使用する金属層40の拡大断面図である。
FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view of the
この金属層40は、第1の金属層38と第2の金属層39とを同一層内で互いに接合することで得られたインレイクラッド材である。第1実施形態と同様に、第1の金属層38は例えば銅層であり、第2の金属層39は例えばステンレス層である。
The
図21は、このような金属層40を採用した本実施形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器33とその近傍の断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view of the
なお、図21において第1実施形態や第2実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 21, the same elements as those described in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
図21に示すように、本実施形態では蒸発器33の再表層とその上の層に金属層40を用いる。そして、第1の発熱部品13と第2の部品20の各々を、金属層40における第1の金属層38に接するように設ける。
As shown in FIG. 21, in this embodiment, the
これにより、ステンレス層等の第2の金属層39よりも熱伝導率が高い銅層等の第1の金属層38を介して第1の発熱部品13を蒸発器33で冷却でき、第1実施形態よりも第1の発熱部品13の冷却効率が高まる。
As a result, the first
また、第1実施形態と同様にカバー37の側面37aは第1の金属層38よりもヤング率が高い第2の金属層39によって形成され、これによりカバー37の強度を高めることが可能となる。
Similarly to the first embodiment, the
なお、本実施形態は上記に限定されず、第3実施形態と同様に第1の発熱部品13と第2の発熱部品20との間に補強板39z(図17参照)を設けてもよい。
In addition, this embodiment is not limited to the above, You may provide the
(第4実施形態)
図22は、本実施形態に係る電子機器の分解斜視図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 22 is an exploded perspective view of the electronic apparatus according to the present embodiment.
なお、図22において、第1〜第3実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 22, the same elements as those described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
この電子機器50は、第1実施形態と同様にスマートフォン等のモバイル型の電子機器であって、下部筐体14、上部筐体15、及びループ型ヒートパイプ51を有する。
The
本実施形態に係るループ型ヒートパイプ51は、第1実施形態に係るループ型ヒートパイプ31を形成する複数の金属層38、39のうち、上部筐体15寄りの再表層の第2の金属層39をベタ状にする。これにより、蒸発器33、凝縮器34、蒸気管35、及び液管36により形成されるループの内側の全ての領域に第2の金属層39が設けられることになる。
The
このように第2の金属層39をベタ状とすることで、ループ型ヒートパイプ51は、上部筐体15側から各発熱部品13、20に侵入しようとする外部の電磁波をシールドする機能を兼ねることになる。よって、この機能を確保するために板金11(図3参照)を設ける必要がなく、板金11を設ける場合と比較して電子機器50の製造工程を簡略化することができる。
Thus, by making the
しかも、ベタ状の第2の金属層39の面内をループ型ヒートパイプ51の熱が拡散するため、電子機器50の内部において温度ムラが生じ難くなり、電子機器50の各部の温度を均一化し易くすることができる。
In addition, since the heat of the
(第5実施形態)
第1実施形態では、図16に示したように蒸発器33に延長部41を設け、その延長部41で第2の発熱部品20を覆った。
(Fifth embodiment)
In the first embodiment, as shown in FIG. 16, the
これに対し、以下では第2の発熱部品20を設けず、延長部41を省略する場合について説明する。
In contrast, a case where the second
図23は、本実施形態に係る電子機器70の分解斜視図である。
FIG. 23 is an exploded perspective view of the
なお、図23において、第1〜第4実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。 In FIG. 23, the same elements as those described in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals as those in these embodiments, and the description thereof is omitted below.
電子機器70は例えばスマートフォンであって、ループ型ヒートパイプ60を収容する。ループ型ヒートパイプ60においては延長部41(図15参照)が設けられておらず、第1の電子部品13のみがカバー37で覆われる。
The
また、第1実施形態と同様に、本実施形態でも第1の金属層38と第2の金属層39とを積層することでループ型ヒートパイプ60を製造し得る。
Similarly to the first embodiment, the
次に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ60の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図24は、本実施形態において各金属層38、39同士を積層して得られた積層体を最上層の第2の金属層39から見たときの平面図である。
FIG. 24 is a plan view of a laminated body obtained by laminating the metal layers 38 and 39 in this embodiment as viewed from the uppermost
図24に示すように、最上層の第2の金属層39は、蒸発器33の横に第1の折り代39xを有する。
As shown in FIG. 24, the uppermost
これ以降の工程について、図25〜図27を参照しながら説明する。 The subsequent steps will be described with reference to FIGS.
図25〜図27は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の斜視図である。 25 to 27 are perspective views in the middle of manufacturing the loop heat pipe according to the present embodiment.
まず、図25に示すように、蒸発器33の周縁部における第2の金属層39を上方に90°の角度だけ折り曲げる。
First, as shown in FIG. 25, the
そして、図26に示すように、第1の折り代39xを、その長辺39yを折り曲げ線にして90°の角度だけ折り曲げる。
Then, as shown in FIG. 26, the
更に、図27に示すように、第1の折り代39xを突出部33aの近傍で90°の角度だけ折り曲げることにより、カバー37を形成する。
Further, as shown in FIG. 27, the
以上により、このループ型ヒートパイプ60の基本構造が完成する。
Thus, the basic structure of the
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following additional notes are disclosed for each embodiment described above.
(付記1) 第1の発熱部品と熱的に接触し、かつ、該第1の発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、
前記作動流体を液化する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管とを有し、
前記蒸発器が複数の金属層を積層してなり、複数の該金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて前記第1の発熱部品を覆うカバーにしたことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
(Appendix 1) An evaporator that is in thermal contact with the first heat generating component and vaporizes the working fluid by the heat of the first heat generating component;
A condenser for liquefying the working fluid;
A liquid pipe connecting the evaporator and the condenser;
A vapor pipe connecting the evaporator and the condenser and forming a loop with the liquid pipe;
A loop heat pipe, wherein the evaporator is formed by laminating a plurality of metal layers, and at least one of the plurality of metal layers is bent to cover the first heat-generating component.
(付記2) 前記複数の金属層は、第1の金属層と、該第1の金属層よりもヤング率が高い第2の金属層とを有し、
前記第2の金属層を折り曲げて前記カバーにしたことを特徴とする付記1に記載のループ型ヒートパイプ。
(Supplementary Note 2) The plurality of metal layers include a first metal layer and a second metal layer having a Young's modulus higher than that of the first metal layer,
The loop heat pipe according to appendix 1, wherein the cover is formed by bending the second metal layer.
(付記3) 前記第1の金属層は前記蒸発器の横に延びる延長部を有しており、該延長部に表出する前記第1の金属層に第2の発熱部品が熱的に接触することを特徴とする付記2に記載のループ型ヒートパイプ。
(Additional remark 3) The said 1st metal layer has the extension part extended to the side of the said evaporator, and a 2nd heat-emitting component contacts the said 1st metal layer exposed to this extension part thermally. The loop heat pipe as set forth in
(付記4) 前記第1の発熱部品と前記第2の発熱部品との間に、前記第2の金属層を折り曲げて形成した補強板が設けられたことを特徴とする付記3に記載のループ型ヒートパイプ。
(Supplementary note 4) The loop according to
(付記5) 前記第1の金属層と前記第2の金属層とが同一層内において互いに接合され、該第1の金属層の上に前記第1の発熱部品が熱的に接触することを特徴とする付記2に記載のループ型ヒートパイプ。
(Supplementary Note 5) The first metal layer and the second metal layer are joined to each other in the same layer, and the first heat-generating component is in thermal contact with the first metal layer. The loop-type heat pipe according to
(付記6) 前記第1の金属層は、前記第2の金属層よりも熱伝導率が高いことを特徴とする付記2乃至付記5のいずれかに記載のループ型ヒートパイプ。
(Supplementary note 6) The loop heat pipe according to any one of
(付記7) 前記第1の金属層の材料は銅であり、前記第2の金属層の材料はステンレスであることを特徴とする付記6に記載のループ型ヒートパイプ。
(Supplementary note 7) The loop heat pipe according to
(付記8) 前記カバーは、
前記第1の発熱部品が接する主面と、
前記折り曲げられた金属層で形成され、前記第1の発熱部品の周囲を囲う側面とを有することを特徴とする付記1に記載のループ型ヒートパイプ。
(Appendix 8) The cover is
A main surface with which the first heat-generating component contacts;
The loop heat pipe according to claim 1, further comprising a side surface that is formed of the bent metal layer and surrounds the periphery of the first heat-generating component.
(付記9) 前記複数の金属層のうちの少なくとも一層が、前記ループの内側の全ての領域に設けられたことを特徴とする付記1乃至付記8のいずれかに記載のループ型ヒートパイプ。 (Supplementary note 9) The loop heat pipe according to any one of supplementary notes 1 to 8, wherein at least one of the plurality of metal layers is provided in all regions inside the loop.
(付記10) 発熱部品と、
前記発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプとを有し、
前記ループ型ヒートパイプが、
前記発熱部品と熱的に接触し、かつ、該発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、
前記作動流体を液化する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管とを備え、
前記蒸発器が複数の金属層を積層してなり、複数の該金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて前記発熱部品を覆うカバーにしたことを特徴とする電子機器。
(Appendix 10)
A loop heat pipe for cooling the heat generating component;
The loop heat pipe is
An evaporator that is in thermal contact with the heat generating component and vaporizes the working fluid by the heat of the heat generating component;
A condenser for liquefying the working fluid;
A liquid pipe connecting the evaporator and the condenser;
A vapor pipe that connects the evaporator and the condenser and forms a loop with the liquid pipe;
An electronic apparatus, wherein the evaporator is formed by laminating a plurality of metal layers, and at least one of the plurality of metal layers is bent to cover the heat generating component.
(付記11)
複数の金属層を積層することにより、蒸発器、凝縮器、液管、及び蒸気管の各々を形成する工程と、
前記蒸発器における複数の前記金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げることにより、前記蒸発器と熱的に接する発熱部品を覆うカバーにする工程と、
前記液管内に作動流体を注入する工程と、
を有することを特徴とするループ型ヒートパイプの製造方法。
(Appendix 11)
Forming each of an evaporator, a condenser, a liquid pipe, and a steam pipe by laminating a plurality of metal layers;
Forming a cover that covers a heat-generating component in thermal contact with the evaporator by bending at least one of the plurality of metal layers in the evaporator;
Injecting a working fluid into the liquid pipe;
A method for manufacturing a loop heat pipe, comprising:
1、31、51、60…ループ型ヒートパイプ、2、30…電子機器、3、33…蒸発器、4、34…凝縮器、5、35…蒸気管、6、36…液管、7…銅層、7a…流路、11…板金、12、37…カバー、12a…主面、13…第1の発熱部品、14…下部筐体、15…上部筐体、16…回路基板、17…電池、18…フレーム、19…クラッド材、20…第2の発熱部品、21…伝熱シート、31a…注入口、33a…突出部、33b…孔、37a…側面、37b…主面、38…第1の金属層、38a…流路、39…第2の金属層、39f…短辺、39g…延長線、39x…第1の折り代、39y…長辺、39z…補強板、40…金属層、41…延長部、41x…第2の折り代、41y…長辺。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記作動流体を液化する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管とを有し、
前記蒸発器が複数の金属層を積層してなり、複数の該金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて前記第1の発熱部品を覆うカバーにしたことを特徴とするループ型ヒートパイプ。 An evaporator that is in thermal contact with the first heat generating component and vaporizes the working fluid by the heat of the first heat generating component;
A condenser for liquefying the working fluid;
A liquid pipe connecting the evaporator and the condenser;
A vapor pipe connecting the evaporator and the condenser and forming a loop with the liquid pipe;
A loop heat pipe, wherein the evaporator is formed by laminating a plurality of metal layers, and at least one of the plurality of metal layers is bent to cover the first heat-generating component.
前記第2の金属層を折り曲げて前記カバーにしたことを特徴とする請求項1に記載のループ型ヒートパイプ。 The plurality of metal layers include a first metal layer and a second metal layer having a higher Young's modulus than the first metal layer,
The loop heat pipe according to claim 1, wherein the cover is formed by bending the second metal layer.
前記発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプとを有し、
前記ループ型ヒートパイプが、
前記発熱部品と熱的に接触し、かつ、該発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、
前記作動流体を液化する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管とを備え、
前記蒸発器が複数の金属層を積層してなり、複数の該金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げて前記発熱部品を覆うカバーにしたことを特徴とする電子機器。 Heat-generating parts,
A loop heat pipe for cooling the heat generating component;
The loop heat pipe is
An evaporator that is in thermal contact with the heat generating component and vaporizes the working fluid by the heat of the heat generating component;
A condenser for liquefying the working fluid;
A liquid pipe connecting the evaporator and the condenser;
A vapor pipe that connects the evaporator and the condenser and forms a loop with the liquid pipe;
An electronic apparatus, wherein the evaporator is formed by laminating a plurality of metal layers, and at least one of the plurality of metal layers is bent to cover the heat generating component.
前記蒸発器における複数の前記金属層のうちの少なくとも一層を折り曲げることにより、前記蒸発器と熱的に接する発熱部品を覆うカバーにする工程と、
前記液管内に作動流体を注入する工程と、
を有することを特徴とするループ型ヒートパイプの製造方法。 Forming each of an evaporator, a condenser, a liquid pipe, and a steam pipe by laminating a plurality of metal layers;
Forming a cover that covers a heat-generating component in thermal contact with the evaporator by bending at least one of the plurality of metal layers in the evaporator;
Injecting a working fluid into the liquid pipe;
A method for manufacturing a loop heat pipe, comprising:
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