JP2016023821A - 扁平ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】熱輸送性能を向上させることができる扁平ヒートパイプを提供する。【解決手段】扁平ヒートパイプ１は、作動流体が封入されている密閉容器２内に、凝縮部４で凝縮された作動液を毛管力によって蒸発部３へ還流させる還流用ウイック１１と、還流用ウイック１１によって蒸発部３に還流された作動液を、毛管力によって蒸発部３内に拡散させる液拡散用ウイック１２とを備え、液拡散用ウイック１２は、蒸発部３内のみに設けられ、かつ還流用ウイック１１が設けられている内壁面から窪み密閉容器２の周方向に延びていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、ウイック式の扁平ヒートパイプに関するものである。

従来、作動流体の潜熱を利用する熱輸送素子としてヒートパイプが周知である。ヒートパイプでは、密閉容器内に作動流体が熱輸送媒体として封入されている。密閉容器は長手方向の両端部を封止させた管状に形成されているため、ヒートパイプが発熱体から熱を受け取ると、作動流体は密閉容器内で気液二相に変化するとともに長手方向に流動する。

例えば、発熱体と放熱部材とをヒートパイプによって熱的に接続する場合、密閉容器の一方端側を発熱体に接触させて、他方端側を放熱部材に接触させることが一般的である。この場合、密閉容器の一方端側は発熱体の熱で内部の液相の作動流体（作動液）が蒸発する蒸発部となり、密閉容器の他方端側は放熱部材へ放熱することにより気相の作動流体（蒸気）を凝縮させる凝縮部となる。そして、凝縮部で生じた作動液を再び蒸発部で蒸発させる必要がある。そのため、作動液を蒸発部へ還流させる方式として、毛管力を利用するウイック式が周知である。

例えば、特許文献１には、丸型に形成された密閉容器の内面に螺旋状やループ状に形成された微細溝を設け、凝縮部で凝縮した作動液が微細溝内で重力の作用を受け、蒸発部へ向けて流動することが記載されている。

特開２００１−２９６０９３号公報

ところで、扁平ヒートパイプは、密閉容器が平坦部を含む管状に形成されている。扁平ヒートパイプが薄型に形成された場合、密閉容器の内部空間は厚さ方向に狭くなるものの、幅方向に確保された内部空間を蒸気流路として利用することになる。その場合、扁平型かつ薄型の密閉容器では内容積が小さいため、作動流体の流動性能を向上させることが難しい。

例えば、作動液の還流性能を向上させるために、密閉容器内部に大きなウイック構造体を設けた場合、ウイック構造体が内部空間の大部分を占め、蒸気流路となる内部空間を確保することが困難になる。一方、作動液の還流性能が低いと、蒸発部で作動液が不足してドライアウトが生じてしまう。

特許文献１に記載のヒートパイプは、密閉容器内壁面に微細溝が設けられている。そのため、特許文献１に記載された構成を扁平ヒートパイプに適用した場合、蒸気流路となる内部空間は確保できる。

しかしながら、その扁平ヒートパイプでは、凝縮部で凝縮した作動液を重力によって蒸発部へ還流させるため、扁平ヒートパイプの姿勢と重力方向との関係によって還流特性が大きく変化してしまう。例えば、その扁平ヒートパイプを水平に配置した場合、密閉容器が薄型であるため、微細溝内の作動液に重力が作用しても、蒸発部側へ向けて流動する作動液はごく一部になってしまう。つまり、作動流体の流動性能が損なわれて熱輸送性能が低下する。

この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、容易に作製できるとともに、密閉容器の内部空間が非常に狭い場合でも、熱輸送性能を向上させることができる扁平ヒートパイプを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、平坦部が長手方向に延びている管状の密閉容器と、前記密閉容器の内部に封入された作動流体と、毛管力によって作動液を流動させるウイックとを備え、前記密閉容器の長手方向で一方端側が前記作動液を蒸発させる蒸発部となり、前記密閉容器の長手方向で他端側が前記作動流体を凝縮させる凝縮部となるように構成された扁平ヒートパイプにおいて、前記密閉容器は、上壁部および下壁部が前記平坦部に形成され、前記ウイックは、前記密閉容器の長手方向に沿って延びるように形成され、前記凝縮部で凝縮された作動液を毛管力によって前記蒸発部へ還流させる還流用ウイックと、前記還流用ウイックによって前記蒸発部に還流された前記作動液を、毛管力によって前記蒸発部内に拡散させる液拡散用ウイックとを含み、前記還流用ウイックは、前記上壁部と前記下壁部とのうち少なくともいずれか一方の内壁面に設けられ、前記液拡散用ウイックは、長手方向で前記蒸発部内のみに設けられ、かつ前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部の内壁面から窪んで前記密閉容器の周方向に延びているとともに、前記還流用ウイックによって溝開口部が蓋をされてトンネル状に形成された部分を含む溝ウイックにより構成されていることを特徴とするものである。

この発明は、上記の発明において、前記液拡散用ウイックは、前記蒸発部において、周方向で前記密閉容器の内面の全周に亘って設けられていることを特徴とする扁平ヒートパイプである。

この発明は、上記の発明において、前記液拡散用ウイックは、前記蒸発部内で前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のみに設けられていることを特徴とする扁平ヒートパイプである。

この発明は、上記の発明において、前記還流用ウイックは、前記平坦部のうち幅方向で一部の前記内壁面と接触するように形成された細線ウイックを含み、前記細線ウイックは、複数本の極細線を有する細線束に形成され、前記液拡散用ウイックは、前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のうち当該還流用ウイックとは非接触の内壁面から窪んで周方向に延びている部分を含む前記溝ウイックにより構成されていることを特徴とする扁平ヒートパイプである。

この発明は、上記の発明において、前記還流用ウイックは、長手方向に沿って延びるように形成され、かつ前記平坦部のうち幅方向で一部の前記内壁面と接触するように形成された多孔質ウイックを含み、前記多孔質ウイックは、金属粉末の焼結体によって形成され、前記液拡散用ウイックは、幅方向で、前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のうち当該還流用ウイックとは非接触の内壁面に設けられていることを特徴とする扁平ヒートパイプである。

この発明によれば、周方向に延びる溝ウイックが蒸発部に設けられていることにより、蒸発部でのぬれ性が良くなり熱抵抗を低減できるとともに、蒸発部での液拡散性能が向上するので蒸発性能を向上させることができる。さらに、還流用ウイックによって作動液の還流性能が向上する。したがって、熱抵抗を抑制し、かつ作動液の流動性能を向上させることができるので、熱輸送性能が向上する。

この発明の一例における扁平ヒートパイプを模式的に示した説明図である。 螺旋状の液拡散用ウイックが形成された密閉容器を模式的に示した斜視図である。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ断面を示し、蒸発部において扁平ヒートパイプを幅方向に沿って切断した場合を模式的に示した断面図である。（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面を示し、蒸発部と断熱部との境界部分において幅方向中央で扁平ヒートパイプを長手方向に沿って切断した場合を模式的に示した断面図である。（ｃ）は、下壁部の内壁面に設けられた還流用ウイックと液拡散用ウイックとの関係を説明するための説明図である。 （ａ）は試験装置の上面図を模式的に示す説明図であり、（ｂ）は試験装置の正面図を模式的に示す説明図である。 実施例と比較例との試験結果を示す線グラフである。 円環状の液拡散用ウイックが設けられた場合の扁平ヒートパイプを模式的に示した説明図である。 （ａ）は液拡散用ウイックが蒸発部内で下壁部のみに設けられた場合を説明するための断面図であり、（ｂ）は下壁部のみに設けられた液拡散用ウイックが幅方向に沿って平行に延びている場合を示した断面図である。 （ａ）は、下壁部および上壁部のそれぞれに設けられた還流用ウイックがいずれも幅方向で中央部分に配置された場合を示す断面図である。（ｂ）は、各還流用ウイックが幅方向で異なる位置に配置された場合を示す断面図である。（ｃ）は、上下壁部の内壁面に接触する還流用ウイックが設けられた場合を示す断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の一例における扁平ヒートパイプについて具体的に説明する。

図１は、この具体例の扁平ヒートパイプを模式的に示した図である。扁平ヒートパイプ１は、密閉容器２内に封入された図示しない作動流体の潜熱を利用する熱輸送素子である。作動流体は、扁平ヒートパイプ１の熱輸送媒体であり、周知の相変化物質によって構成されている。

密閉容器２は、長手方向の両端が封止された管状の中空構造に形成され、かつ長手方向に沿って延びる平坦部を有する扁平型に形成されている。図１に示すように、直線状に延びる密閉容器２において、長手方向で一方端側に形成された蒸発部３と、長手方向で蒸発部３とは反対側の他端部分に形成された凝縮部４と、蒸発部３と凝縮部４とを接続する断熱部５とを備えている。

蒸発部３は、図示しない発熱体と接触して、発熱体で生じた熱を受け取るように構成されている。蒸発部３では、発熱体の熱によって液相の作動流体（以下「作動液」という）が蒸発する。例えば、扁平ヒートパイプ１は、密閉容器２の長さのうち三分の一程度が蒸発部３として構成されている。

凝縮部４は、作動流体の熱を密閉容器２外部へ放熱するように構成されている。つまり、凝縮部４は蒸発部３で生じた蒸気を凝縮させる構成である。例えば、凝縮部４において、密閉容器２の外面に図示しない放熱フィンなどの放熱部材が設けられてよい。また、断熱部５は密閉容器２内を長手方向に連通させる流体流路を形成する。

扁平ヒートパイプ１において、密閉容器２内には、毛管力によって作動液を流動させるウイックが設けられている。この具体例のウイックには、それぞれに作動液の流動方向および機能が異なる還流用ウイック１１と液拡散用ウイック１２とが含まれる。

還流用ウイック１１とは、毛管力によって凝縮部４で凝縮した作動液を蒸発部３に還流させるためのウイックである。この具体例の還流用ウイック１１は、複数本の銅細線からなる金属製の細線束によって形成された線条ウイックである。束状に形成された還流用ウイック１１の内部には、銅細線同士の間に長手方向に延びる隙間が形成されている。その隙間が毛管力によって作動液を還流させる液体流路（還流路）となる。密閉容器２内の蒸発部３と凝縮部４と断熱部５とにおいて、還流用ウイック１１は、幅方向で中央部分に配置され、かつ長手方向に延びて凝縮部４から断熱部５を介して蒸発部３に到るように一連に形成されている。

液拡散用ウイック１２とは、還流用ウイック１１によって蒸発部３内に還流された作動液を、毛管力によって周方向に流動（液拡散）させるためのウイックである。この具体例の液拡散用ウイック１２は、長手方向では蒸発部３内のみに設けられ、かつ周方向では密閉容器２内の全周に亘って延びる螺旋状に形成された溝ウイックにより構成されている。したがって、液拡散用ウイック１２は、溝内の作動液を毛管力によって蒸発部３内で周方向へ流動（液拡散）させるように機能する。

ここで、図２，図３を参照して、扁平ヒートパイプ１の内部構造について詳細に説明する。図２は、密閉容器２の斜視図である。図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面を示し、蒸発部３において扁平ヒートパイプ１を幅方向に沿って切断した場合の断面図である。図３（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面を示し、蒸発部３と断熱部５との境界部分において幅方向中央で扁平ヒートパイプ１を長手方向に沿って切断した場合の断面図である。図３（ｃ）は、密閉容器２内における還流用ウイック１１と液拡散用ウイック１２との幅方向での位置関係を模式的に示した説明図である。なお、図３（ｃ）には、還流用ウイック１１の下側を延びている液拡散用ウイック１２を点線で示してある。

図２に示すように、密閉容器２は、扁平型に形成された金属管であり、壁部のうち下壁部２１と上壁部２２とが平坦部に形成されている。下壁部２１および上壁部２２は、所定幅で長手方向に延びる平坦部として、蒸発部３から凝縮部４に到る長手方向全域に亘って形成されている。例えば、丸型に形成された金属管をプレスすることにより平坦部の下壁部２１および上壁部２２が形成されて密閉容器２は扁平型に形成される。

図３（ａ）に示すように、密閉容器２の内面２ａは、周方向で異なる箇所を形成する、平坦面に形成された下壁部２１の内壁面（以下「第一内面」という）２１ａと、同じく平坦面に形成された上壁部２２の内壁面（以下「第二内面」という）２２ａとを含む。図３（ｂ）に示すように、凝縮部４および断熱部５（図示せず）の内面２ａは、長手方向に沿って滑らかな面に形成されている。一方、蒸発部３の内面２ａは、図２，図３（ｂ），図３（ｃ）に示すように、液拡散用ウイック１２が周方向に延びる螺旋状に形成されていることにより、長手方向で凹凸面に形成されている。密閉容器２の内部空間は、内面２ａによって区画され、幅方向の寸法が厚さ方向の寸法よりも大きく形成されている。

液拡散用ウイック１２は、密閉容器２の内面２ａから窪んでいる微細溝に形成され、かつ周方向に延びる螺旋状に形成されている。蒸発部３内において、周方向で内面２ａの全周に亘り液拡散用ウイック１２が形成されている。

また、液拡散用ウイック１２は、螺旋状に繋がっている一本の微細溝のみによって形成されてもよく、あるいは独立した螺旋状の微細溝を複数本有するように形成されてもよい。要するに、液拡散用ウイック１２内の作動液は、液拡散用ウイック１２の毛管力により蒸発部３内で周方向および長手方向に流動することになる。

還流用ウイック１１は、所定の厚さで長手方向に延びており、下端部分１１ａが下壁部２１の第一内面２１ａと接触している。すなわち、第一内面２１ａは還流用ウイック１１が設けられた設置面となる。下壁部２１に設けられている還流用ウイック１１は、幅方向で中央部分が両端側よりも厚くなる山状に形成され、かつ第二内面２２ａとは非接触である。例えば、銅製の密閉容器２の場合、第一内面２１ａ上に複数本の銅細線からなる金属製の細線束を配置して焼結することにより、下端部分１１ａの銅細線が第一内面２１ａと一体化（接合）した還流用ウイック１１が形成される。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、蒸発部３内において還流用ウイック１１の下側には第一内面２１ａから窪んでいる液拡散用ウイック１２が周方向に延びているので、還流用ウイック１１の下端部分１１ａは、周方向で第一内面２１ａと接触する部分と、厚さ方向で液拡散用ウイック１２上に設けられて還流路を第一内面２１ａに長手方向に架け渡す部分（以下「蓋部分」という）１１ｂとが、長手方向で交互に連続することになる。要するに、液拡散用ウイック１２のうち第一内面２１ａに形成された部分には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、還流用ウイック１１の蓋部分１１ｂによって溝開口部（上方開口部）が蓋をされてトンネル状になる部分（以下「トンネル部分」という）１２ａが含まれる。トンネル部分１２ａの溝開口部は、下端部分１１ａの蓋部分１１ｂを介して還流用ウイック１１内の隙間と厚さ方向で連通しているため、液拡散用ウイック１２により生じる毛管力をトンネル部分１２ａから還流用ウイック１１に作用させることができる。図３（ｃ）にはトンネル部分１２ａを点線で示してある。さらに、液拡散用ウイック１２には、図３（ｃ）に実線で示すように、トンネル部分１２ａの両端口から幅方向で還流用ウイック１１の両側の第一内面２１ａ（第一内面２１ａのうち還流用ウイック１１とは非接触の面）に延び、かつ密閉容器２の内部空間に露出している部分（以下「露出部分」という）１２ｂが含まれる。例えば、トンネル部分１２ａは液拡散用ウイック１２の毛管力によって還流用ウイック１１内の作動液を液拡散用ウイック１２の溝内に吸引するように機能する。露出部分１２ｂは、トンネル部分１２ａで吸引した作動液を周方向へ拡散させる液体流路（液拡散路）として機能するとともに、溝内で作動液が蒸発する場合には蒸気を密閉容器２の内部空間へ放出する開口部として機能する。

ここで、扁平ヒートパイプ１による熱輸送サイクルについて説明する。扁平ヒートパイプ１の作動時、蒸発部３が図示しない発熱体で生じた熱を受け取ることによって、蒸発部３の内部で作動液が蒸発する。蒸発部３で生じた蒸気は、断熱部５を介して蒸発部３よりも圧力および温度が低い凝縮部４へ向けて流動する。蒸発部３から凝縮部４に到達した蒸気は、凝縮部４で放熱されて凝縮する。凝縮部４で凝縮した作動液は、密閉容器２の内部に設けられた還流用ウイック１１によって、凝縮部４から断熱部５を介して蒸発部３へ還流される。蒸発部３に還流した作動液は、蒸発部３内に設けられた液拡散用ウイック１２によって蒸発部３内に拡散される。そして、蒸発部３内に拡散された作動液が発熱体の熱によって再び蒸発し、上述した熱輸送サイクルを繰り返すことになる。

特に、蒸発部３に作動液が還流する際、還流用ウイック１１内を長手方向へ流動する作動液は、下端部分１１ａと液拡散用ウイック１２とが長手方向で断続的に連通していることにより、スムーズに液拡散用ウイック１２内へ流入できる。さらに、扁平ヒートパイプ１では、蒸発部３に液拡散用ウイック１２が設けられていることにより、蒸発部３内で内面２ａの表面粗さが増し、内面２ａでのぬれ性が良くなる。これにより、蒸発部３での熱抵抗を低減することができる。ひいては、扁平ヒートパイプ１全体での熱抵抗を低減できる。また、図３（ｃ）に示すように、液拡散用ウイック１２は長手方向に対し傾斜（直交を含む）して延びているので、長手方向に沿って延びる還流用ウイック１１の銅細線が液拡散用ウイック１２の溝内に落ち込まない構造となっている。

次に、図４，図５を参照して、熱輸送性能の試験結果について説明する。この試験では、実施例と比較例とで、外径寸法は同じであるが内部構造が異なるヒートパイプを用いた。なお、この説明では、「長手方向長さ」を単に「長さ」と記載する。

実施例とは、上述した具体例の扁平ヒートパイプ１と同様の構成を備え、下記の寸法に形成されたヒートパイプである。比較例は、扁平ヒートパイプ１とは異なり液拡散用ウイック１２が形成されていない場合の構成を備える扁平ヒートパイプ１００のことである。図４（ａ），（ｂ）に示すように、実施例および比較例において、密閉容器２の外形寸法は、長さが１５０ｍｍ、厚さが１．０ｍｍ、幅が９．１ｍｍである。プレス加工前の外径が６．０ｍｍの丸管（素形材）を用いて密閉容器２を作製した。また、実施例の液拡散用ウイック１２は、溝幅０．１５ｍｍ、溝深さ０．０２ｍｍに形成された細線溝がピッチ（溝同士の間隔）０．４５ｍｍで複数本形成されている。

図４（ａ）に示すように、この試験では、発熱体として、長さ１５ｍｍ、幅１５ｍｍに形成された電気ヒータＨを用いた。つまり、電気ヒータＨに通電した際の電力量に基づいて、電気ヒータＨからヒートパイプへ入力される熱量（以下「入熱量」という）Ｑ［Ｗ］が決まる。また、放熱部材として、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍに形成された金属製の放熱板Ｓを用いた。

図４（ｂ）に示すように、蒸発部３内の下壁部２１の外面に電気ヒータＨを面接触させ、かつ凝縮部４内の下壁部２１の外面に放熱板Ｓを面接触させている。また、密閉容器２は長手方向が直角状に曲がるように形成されている。実施例および比較例のヒートパイプは、下壁部２１を水平方向と平行にして試験装置に取り付けられ、複数点で温度を測定する。

温度測定には周知の熱電対温度計を使用した。熱電対温度計による測定点は、電気ヒータＨの表面温度Ｔｈ［℃］、凝縮部４の表面温度Ｔｃ［℃］、断熱部５の表面温度Ｔａ［℃］を測定対象とする三点である。

例えば、図４（ａ），（ｂ）に示すように、電気ヒータＨの表面温度Ｔｈ［℃］について、電気ヒータＨの外面うち下壁部２１の外面と接触する部分を測定対象とする。凝縮部４の表面温度Ｔｃ［℃］については、凝縮部４内の上壁部２２の外面を測定対象とする。断熱部５の表面温度Ｔａ［℃］については、断熱部５内の上壁部２２の外面を測定対象とする。

室温の条件下で、電気ヒータＨに通電することにより蒸発部３を加熱し、その際の入熱量Ｑ［Ｗ］と、電気ヒータＨの表面温度Ｔｈ［℃］と、凝縮部４の表面温度Ｔｃ［℃］と、断熱部５の表面温度Ｔａ［℃］とを測定した。その測定方法は、異なる入熱量Ｑ［Ｗ］に対して各測定点の温度を測定した。所定の入熱量Ｑ［Ｗ］を変化させた際、断熱部５の表面温度Ｔａが６０℃で一定になってから、電気ヒータＨの表面温度Ｔｈ［℃］と凝縮部４の表面温度Ｔｃ［℃］を測定する。

そして、上述した各測定値に基づいて、実施例の熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］と、比較例の熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］とをそれぞれに求める。熱抵抗Ｒは、「Ｒ＝（Ｔｈ−Ｔｃ）／Ｑ」の式によって求まる。その結果を図５に示してある。図５には、実施例による試験結果を丸プロットを通過する実線で示し、比較例による試験結果を一点鎖線で示してある。

図５に示すように、実施例では、熱抵抗Ｒが０．５０［℃／Ｗ］、最大熱輸送量ＱMAXが２２Ｗとなる。比較例では、熱抵抗Ｒが０．５８［℃／Ｗ］、最大熱輸送量ＱMAXが１６［Ｗ］となる。最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］とは、ヒートパイプが正常に作動することができる入熱量Ｑ［Ｗ］の最大値である。

例えば、入熱量Ｑ［Ｗ］が最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］より大きい場合、蒸発部３でドライアウトが生じてしまう。この場合、ドライアウトが生じたことによって熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］が急激に増大し始める。そのため、入熱量Ｑ［Ｗ］を増大し続けた試験結果から、熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］が急激に増大し始める際の入熱量Ｑ［Ｗ］を最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］とすることができる。したがって、最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］が大きいほど高性能なヒートパイプと言える。

図５に示す実施例の試験結果から、入熱量Ｑが２２Ｗを超えると熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］が急増することが分かる。つまり、実施例のヒートパイプでは、入熱量Ｑが２２Ｗよりも大きいとドライアウトを生じてしまうので、最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］が２２Ｗとなる。

比較して説明すると、実施例は比較例よりもの熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］が小さい。また、最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］は、実施例のほうが比較例よりも大きい。以上の試験結果から、実施例のほうが、比較例よりもヒートパイプとしての性能が優れていることを確認できた。

以上説明した通り、この具体例の扁平ヒートパイプによれば、蒸発部に液拡散用ウイックとして機能する溝ウイックが設けられていることにより、蒸発部でのぬれ性が良くなり、熱抵抗を低減することができる。したがって、熱輸送効率を向上させることができる。

なお、この発明に係る扁平ヒートパイプは、上述した具体例に限定されず、この発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

上述した具体例では、液拡散用ウイック１２が螺旋状に形成されているが、この発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、液拡散用ウイック１２は周方向に沿って延びる円環状に形成されてもよい。この場合、液拡散用ウイック１２は、円環状に複数本形成され、一本の微細溝が独立しており、他の微細溝とは繋がらないように構成されている。

さらに、液拡散用ウイック１２が周方向で内面２ａの全周に形成された例について説明したが、この発明はこれに限定されない。つまり、液拡散用ウイック１２は、少なくとも還流用ウイック１１が設けられた壁部に形成されていればよい。

例えば、上述した扁平ヒートパイプ１のように還流用ウイック１１が下壁部２１に設けられている場合、図７（ａ）に示すように、液拡散用ウイック１２は、密閉容器２の内面２ａのうち、第一内面２１ａのみに形成された変形例を構成することができる。つまり、その変形例の一例として、蒸発部３の第一内面２１ａには、長手方向に対して直交する液拡散用ウイック１２が幅方向に沿って延びている扁平ヒートパイプ１であってよい。この場合、幅方向においてトンネル部分１２ａの両側に露出部分１２ｂが繋がっている。

あるいは、その変形例の他の例として、図７（ｂ）に示すように、上述した円環状の液拡散用ウイック１２が第一内面２１ａのみに形成される構成であってもよい。その液拡散用ウイック１２は、溝開口部（上方開口部）のうち幅方向で両側が還流用ウイック１１とは非接触の露出部分１２ｂとなる。すなわち、液拡散用ウイック１２は、露出部分１２ｂがトンネル部分１２ａから幅方向に延び、還流用ウイック１１（蓋部分１１ｂ）よりも幅方向で外側に延びていることになる。

また、この発明における還流用ウイックは、毛管力によって長手方向に作動液を還流させる線条ウイックであればよく、上述した具体例のように銅細線のみからなる金属製の細線束に限定されない。つまり、線条ウイックは、細線束によって形成されてもよく、金属粉末の焼結体である多孔質ウイックによって形成されてもよい。

例えば、還流用ウイック１１が細線束によって形成された場合、極細線としては、銅細線の他に、カーボンファイバなどがある。したがって、還流用ウイック１１として、銅細線のみからなる細線束や、銅細線とカーボンファイバとの両方を含む細線束などを採用できる。この場合、極細線によって長手方向に熱伝導するため熱抵抗を抑制できる。なお、この具体例の還流用ウイック１１は、銅細線のみからなる金属製の細線束に形成された線条ウイックである。

あるいは、還流用ウイック１１が金属粉末の焼結体（多孔質ウイック）によって形成された場合、多孔質ウイックによって大きな毛管力を作動液に作用させることができるようになる。つまり、多孔質ウイックによれば作動液を吸引させ易くすることができる。

さらに、上述した具体例では、還流用ウイック１１が下壁部２１のみに設けられていたが、この発明はこれに限定されない。例えば、図８（ａ）に示すように、上述した還流用ウイック１１に加え、幅方向で中央部分に配置され、かつ第二内面２２ａに接触するように設けられた第二の還流用ウイック１３を備えていてもよい。もしくは、図８（ｂ）に示すように、還流用ウイック１１と第二の還流用ウイック１３とが幅方向で異なる位置に配置されてもよい。それら図８（ａ），（ｂ）に示す場合、還流用ウイック１１，１３同士は非接触である。これにより、幅方向に連通する蒸気流路を確保できる。さらに、扁平ヒートパイプ１を上下方向で逆にして発熱体に接触させても、同様の熱輸送性能を発揮することができる。あるいは、還流用ウイックの幅方向断面は、上述した山状に限定されない。例えば、図８（ｃ）に示す還流用ウイック１１のように、第一内面２１ａおよび第二内面２２ａと接触する構成であってもよい。なお、第二の還流用ウイック１３の構成要素は、上述した還流用ウイック１１と同様であってよい。

１…扁平ヒートパイプ、 ２…密閉容器、 ２ａ…内面、 ３…蒸発部、 ４…凝縮部、 ５…断熱部、 １１…還流用ウイック、 １２…液拡散用ウイック、 ２１…下壁部、 ２１ａ…内壁面（第一内面）、 ２２…上壁部、 ２２ａ…内壁面（第二内面）。

上記の目的を達成するために、この発明は、平坦部が長手方向に延びている管状の密閉容器と、前記密閉容器の内部に封入された作動流体と、毛管力によって作動液を流動させるウイックとを備え、前記密閉容器の長手方向で一方端側が前記作動液を蒸発させる蒸発部となり、前記密閉容器の長手方向で他端側が前記作動流体を凝縮させる凝縮部となるように構成された扁平ヒートパイプにおいて、前記密閉容器は、上壁部および下壁部が前記平坦部に形成され、前記ウイックは、前記密閉容器の長手方向に沿って延びるように形成され、前記凝縮部で凝縮された作動液を毛管力によって前記蒸発部へ還流させる細線束もしくは多孔質体からなる還流用ウイックと、前記還流用ウイックによって前記蒸発部に還流された前記作動液を、毛管力によって前記蒸発部内に拡散させる微細溝からなる液拡散用ウイックとを含み、前記還流用ウイックは、前記上壁部と前記下壁部とのうち少なくともいずれか一方の内壁面に前記凝縮部から前記蒸発部に到るように一連に設けられ、前記液拡散用ウイックは、長手方向で前記蒸発部内のみに設けられ、かつ前記還流用ウイックを構成している前記微細溝は前記還流用ウイックに交差して前記密閉容器の周方向に延びているとともに、前記微細溝の長手方向での一部の開口部が前記還流用ウイックによって蓋がされて前記還流用ウイックによって覆われている部分がトンネル状に形成されていることを特徴とするものである。

この発明は、上記の発明において、前記微細溝は、前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のうち当該還流用ウイックとは非接触の内壁面から窪んで周方向に延びている部分を有していることを特徴とする扁平ヒートパイプである。

この発明は、上記の発明において、前記多孔質体は、金属粉末の焼結体によって形成され、前記微細溝は、幅方向で、前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のうち当該還流用ウイックとは非接触の内壁面に設けられていることを特徴とする扁平ヒートパイプである。

凝縮部４は、作動流体の熱を密閉容器２の外部へ放熱するように構成されている。つまり、凝縮部４は蒸発部３で生じた蒸気を凝縮させる構成である。例えば、凝縮部４において、密閉容器２の外面に図示しない放熱フィンなどの放熱部材が設けられてよい。また、断熱部５は密閉容器２内を長手方向に連通させる流体流路を形成する。

比較して説明すると、実施例は比較例よりも熱抵抗Ｒ［℃／Ｗ］が小さい。また、最大熱輸送量ＱMAX［Ｗ］は、実施例のほうが比較例よりも大きい。以上の試験結果から、実施例のほうが、比較例よりもヒートパイプとしての性能が優れていることを確認できた。

Claims (5)

1. 平坦部が長手方向に延びている管状の密閉容器と、前記密閉容器の内部に封入された作動流体と、毛管力によって作動液を流動させるウイックとを備え、前記密閉容器の長手方向で一方端側が前記作動液を蒸発させる蒸発部となり、前記密閉容器の長手方向で他端側が前記作動流体を凝縮させる凝縮部となるように構成された扁平ヒートパイプにおいて、
   前記密閉容器は、上壁部および下壁部が前記平坦部に形成され、
   前記ウイックは、
   前記密閉容器の長手方向に沿って延びるように形成され、前記凝縮部で凝縮された作動液を毛管力によって前記蒸発部へ還流させる還流用ウイックと、
   前記還流用ウイックによって前記蒸発部に還流された前記作動液を、毛管力によって前記蒸発部内に拡散させる液拡散用ウイックとを含み、
   前記還流用ウイックは、前記上壁部と前記下壁部とのうち少なくともいずれか一方の内壁面に設けられ、
   前記液拡散用ウイックは、長手方向で前記蒸発部内のみに設けられ、かつ前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部の内壁面から窪んで前記密閉容器の周方向に延びているとともに、前記還流用ウイックによって溝開口部が蓋をされてトンネル状に形成された部分を含む溝ウイックにより構成されている
   ことを特徴とする扁平ヒートパイプ。
2. 前記液拡散用ウイックは、前記蒸発部内において、周方向で前記密閉容器の内面の全周に亘って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の扁平ヒートパイプ。
3. 前記液拡散用ウイックは、前記蒸発部内で前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のみに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の扁平ヒートパイプ。
4. 前記還流用ウイックは、前記平坦部のうち幅方向で一部の前記内壁面と接触するように形成された細線ウイックを含み、
   前記細線ウイックは、複数本の極細線を有する細線束に形成され、
   前記液拡散用ウイックは、前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のうち当該還流用ウイックとは非接触の内壁面から窪んで周方向に延びている部分を含む前記溝ウイックにより構成されている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の扁平ヒートパイプ。
5. 前記還流用ウイックは、長手方向に沿って延びるように形成され、かつ前記平坦部のうち幅方向で一部の前記内壁面と接触するように形成された多孔質ウイックを含み、
   前記多孔質ウイックは、金属粉末の焼結体によって形成され、
   前記液拡散用ウイックは、幅方向で、前記還流用ウイックが設けられている前記平坦部のうち当該還流用ウイックとは非接触の内壁面に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の扁平ヒートパイプ。

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