JP2016205693A - Sheet-shaped heat pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末に搭載可能であり、小型でありながら十分な熱輸送量が得られるシート状ヒートパイプに関する。 The present invention relates to a sheet-like heat pipe that can be mounted on a portable information terminal such as a smartphone or a tablet terminal, and can obtain a sufficient amount of heat transport while being small.
従来、タブレット端末などの携帯機器に搭載されるCPUの発熱を拡散させるために、例えば特許文献1,2に示すような、シート状ヒートパイプを組み込んだ放熱構造が提案されている。こうしたシート状ヒートパイプは、2枚のシート体を重ね合わせた本体の内部に、水などの作動流体を収容するための密閉した容器を形成し、容器の内壁面上に形成したウィックによる毛細管力を利用して、本体の受熱部と放熱部との間で作動流体を還流させ、受熱部に熱接続したCPUからの熱を放熱部に輸送して外部に放散させる、というものである。
Conventionally, in order to diffuse the heat generated by a CPU mounted on a portable device such as a tablet terminal, a heat dissipation structure incorporating a sheet-like heat pipe as shown in
しかし、CPUなどの発熱源を搭載した携帯情報機器は、使用状況に応じて様々な姿勢を取り得る。そのため、例えば低温下でシート状ヒートパイプを直立した状態のままにすると、重力で特定の箇所に偏った作動流体が膨張(水の場合は、4℃以下で膨張)して、本体が局部的に変形してしまい、十分な熱輸送能力が発揮されない懸念を生じていた。 However, a portable information device equipped with a heat source such as a CPU can take various postures depending on the use situation. Therefore, for example, if the sheet-like heat pipe is kept upright at a low temperature, the working fluid biased to a specific location due to gravity expands (in the case of water, expands below 4 ° C), and the main body is localized. There was a concern that sufficient heat transport capability could not be exhibited.
そこで本発明は上記問題点に鑑み、どのような姿勢に置かれた場合でも、低温下で本体が膨張変形せず、十分な熱輸送能力を発揮することが可能なシート状ヒートパイプを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a sheet-like heat pipe capable of exhibiting sufficient heat transport capability without being deformed and deformed at a low temperature even when placed in any posture. For the purpose.
本発明は、第1シート体と第2シート体とを重ね合わせた本体の内部に、作動流体を収容する密閉した容器を形成してなるシート状ヒートパイプであって、前記容器には、不織布による毛細管構造が配設され、前記第1シート体の内面には、複数の蒸気通路およびウィックが形成され、前記第2シート体の内面には、全ての前記蒸気通路および前記ウィックに対向して、前記毛細管構造を収容する凹部が形成されることを特徴とする。 The present invention is a sheet-like heat pipe in which a sealed container for containing a working fluid is formed inside a main body in which a first sheet body and a second sheet body are overlapped, and the container includes a nonwoven fabric. A plurality of steam passages and wicks are formed on the inner surface of the first sheet body, and all the steam passages and the wicks are opposed to the inner surface of the second sheet body. A recess for accommodating the capillary structure is formed.
請求項1の発明によれば、作動流体を充填した容器の片側は、第1シート体の内面に形成した蒸気通路やウィックが占有する一方で、それらに対向する容器の別な片側は、第2シート体の内面に形成した凹部を利用して、不織布となる毛細管構造が占有する。したがって、仮に本体をどのような姿勢で置いたとしても、不織布が作動流体を特定の箇所に集中させずに容器の片側全体に分散させて、低温下で作動流体の膨張に伴う本体の局部的な変形を防止することができる。また、本体の内壁面に形成したウィックと、本体とは別体の不織布との組み合わせにより、本体の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、シート状ヒートパイプとして優れた毛細管力を発揮できる。 According to the first aspect of the present invention, one side of the container filled with the working fluid is occupied by the vapor passage or wick formed on the inner surface of the first sheet body, while the other side of the container facing the first side is the first side. The capillary structure used as a nonwoven fabric occupies using the recessed part formed in the inner surface of 2 sheet | seat body. Therefore, no matter how the main body is placed, the nonwoven fabric distributes the working fluid over one side of the container without concentrating it on a specific location, and the main body is localized as the working fluid expands at low temperatures. Can be prevented. In addition, the combination of the wick formed on the inner wall of the main body and a non-woven fabric that is separate from the main body allows good heat diffusion over a wide area of the main body, and exhibits excellent capillary force as a sheet-like heat pipe. it can.
請求項2の発明によれば、本体をどのような姿勢で置いたとしても、容器の内部で平面上に拡がる不織布を、支持柱により決められた位置に保持して、特定の箇所に偏るのを防ぐことができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、支持柱に孔を貫通させた状態で、第2シート体内面の凹部に毛細管構造を確実に収容保持できる。また、支持柱自体が毛細管力を発揮させる凸片と溝とによる毛細管部を備えることで、支持柱とそれに対向するウィックとの間で、作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。 According to invention of Claim 3, a capillary structure can be reliably accommodated and hold | maintained in the recessed part of a 2nd sheet | seat body inner surface in the state which made the support pillar penetrate the hole. In addition, since the support column itself includes a capillary portion formed by a convex piece and a groove for exerting a capillary force, the working fluid can be smoothly transported between the support column and the wick facing the support column.
請求項4の発明によれば、支持柱とそれに対向するウィックとの間で、作動流体の輸送のみならず、熱の移動を促進することができる。 According to the invention of claim 4, not only the transport of the working fluid but also the movement of heat can be promoted between the support column and the wick facing the support column.
請求項5の発明によれば、容器の内部で蒸気通路の全てを一つに繋げることで、本体のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、気相の作動流体を途中で途切れることなく円滑に輸送することが可能になる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、蒸気通路の全ては、ウィックや毛細管構造で囲まれているので、本体のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、作動流体における気相と液相の相転移を円滑に行うことが可能になる。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、容器の中心部だけでなく、周囲部にもウィックを形成することで、本体のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、ウィックを利用した作動流体の移動が可能になる。 According to the seventh aspect of the present invention, the wick is formed not only in the central portion of the container but also in the peripheral portion, so that the operation using the wick can be performed even when the heat receiving portion or the heat radiating portion is placed in any part of the main body. The fluid can be moved.
請求項8の発明によれば、第1パターン部が個々に独立して配置されていても、対向する不織布の毛細管構造を介して、第1パターン部と第2パターン部の全てで液相の作動流体の移動が可能になる。 According to invention of Claim 8, even if the 1st pattern part is arranged independently, it is liquid phase in all of the 1st pattern part and the 2nd pattern part via the capillary structure of the nonwoven fabric which counters. The working fluid can be moved.
以下、本発明の好ましい実施形態について、タブレット端末などの携帯情報端末に搭載されるシート状ヒートパイプ(以下、SHPという)を例にして説明する。ここでは先ず、SHP単体の構成について説明し、次にSHPを含む熱拡散ユニットの構成を説明する。これらの説明で、共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described using a sheet-like heat pipe (hereinafter referred to as SHP) mounted on a portable information terminal such as a tablet terminal as an example. Here, first, the configuration of a single SHP will be described, and then the configuration of a thermal diffusion unit including SHP will be described. In these descriptions, common portions are denoted by common reference numerals, and descriptions of common portions are omitted as much as possible to avoid duplication.
図1〜図8は、好ましい一実施形態のSHP1を示している。先ず、図1に基づきSHP1の外観の構成を説明すると、SHP1は、少なくとも2枚の銅箔シートである第1シート体11と第2シート体12を拡散接合した本体2を有し、その内部には中空状の密閉した容器15が構成される。これらのシート体11,12は、例えばアルミニウムのように、熱伝導性が良好でエッチング加工またはプレス加工が可能な他の金属シートを利用してもよい。図1に示すように、完成状態のSHP1は略矩形平板状で、スマートフォンやタブレットなどの携帯情報端末の筐体内部形状に合せた外形を有している。また、容器15の内部に真空状態で純水などの作動流体(図示せず)を封入するために、容器15には溶接可能な筒状の注液ノズル17が形成される。注液ノズル17により密閉された容器15、ひいてはSHP1となる本体2の厚さは、0.6mmである。
1 to 8 show a preferred embodiment SHP1. First, the configuration of the appearance of the
本体2には、貫通孔として形成される複数の取付け部18が配設される。取付け孔18は、携帯情報端末の筐体への取付けを可能にするもので、例えば筐体に形成したねじ孔(図示せず)に取付け部18を一致させ、図示しない止着部材としてのねじを取付け部18に貫通させて、ねじ孔に螺着することで、本体2を含むSHP1を携帯情報端末などの筐体に対して所望の位置に容易に取付け固定することができる。なお、取付け部18は貫通孔に限定されるものではなく、同等の機能を発揮する別な構造を採用してもよい。
The
特に、本実施形態の本体2は平面視で、注液ノズル17を設けた一端から反対側の他端にかけて長手直線状に延びる第1矩形部5と、第1矩形部5の長手方向と交差して、第1矩形部5の短手方向一側から直線状に延設する第2矩形部6とを組み合わせて構成される。前述の取付け部18は、第2矩形部6の周囲にそれぞれ配設される。こうした本体2の平面視形状や取付け部18の位置は、上述したものに限定されない。
In particular, the
次に、各シート体11,12の構成について詳しく説明する。図2は、第2シート体12と接合する前の状態で、第1シート体11を内面側から見た平面図であり、図3は、図2のA部を拡大した図である。
Next, the structure of each sheet |
同図において、第1シート体11の厚さT1(図8参照)は0.3mmであり、容器15の内面となる片側面にのみ、ハーフエッチング加工により第1シート体11の厚みの途中までエッチングが施されて、受熱部で作動流体が蒸発した蒸気を放熱部に輸送する蒸気通路20と、放熱部で凝縮した作動流体を受熱部に戻すウィック22をそれぞれ形成している。また、第1シート体11の内面には、蒸気通路20やウィック22の他に、第1シート体11の外周に沿って、容器15との境界をなす凹凸状の接合部30が形成される。このように、第1シート体11の内面には、接合部30で囲まれた容器15の内部領域に、複数の蒸気通路20と複数のウィック22が互い違いに形成される。また、前述した取付け部18となる貫通孔は、容器15の外部で接合部30に形成される。
In the figure, the thickness T1 (see FIG. 8) of the
図2に示すように、蒸気通路20は、密閉された容器15の内部において、平面視で例えばL字形やI字形などの細帯形状に複数並んで配置された第1通路部21Aと、これらの第1通路部21Aの一端に全て連通して形成された一つの第2通路部21Bと、により構成される。但し、これはあくまでも一例で、第1通路部21Aと第2通路部21Bをどのような形状で、どの位置に連通させても構わない。
As shown in FIG. 2, the
ウィック22は、容器15の内部において、蒸気通路20を除く部位に形成される。より詳しくは、容器15の内部において、平面視で例えばL字形やI字形などの細帯形状に複数並んで配置された第1ウィック22Aと、蒸気通路20に連通する注液ノズル17の注液通路17Aの部位を除いて、容器15の外周部の略全周に形成された一つの第2ウィック22Bと、によりその全てを構成している。第1通路部21Aの全ては第2通路部21Bと繋がっているが、どの第1ウィック22Aも第2ウィック22Bとは繋がっておらず、第1ウィック22Aは各々独立して配置される。
The
図3に基づいて、ウィック22の構造を詳しく説明すると、ウィック22を構成する第1ウィック22Aと第2ウィック22Bは何れも、エッチング加工でエッチングされた凹状の溝26と、エッチングされていない凸状の壁27とにより構成され、第1ウィック22Aや第2ウィック22Bの各領域内には、液相の作動流体の通路となる多数の溝26が、壁27により所望の形状に形成されている。こうした微細な溝26と壁27とを組み合わせた構造は、ウィック22のどの位置にあっても共通している。
The structure of the
ウィック22として毛細管力を得るための溝26は、蒸気通路20を構成する第1通路部21Aや第2通路部21Bと同一面上に形成される。そして、どの溝26も蒸気通路20と連通するように、本体2を構成する第1矩形部5の短手方向に沿って一定間隔毎に配置される複数の第1溝26Aと、第1溝26Aと直交して、第1矩形部5の長手方向に沿って一定間隔毎に配置される複数の第1溝26Bとを組み合わせて構成される。これらの第1溝26Aや第2溝26Bは、第1ウィック22Aと第2ウィック22Bの全てに存在するが、その長さや配置間隔や数は、壁27の形状に応じてそれぞれ独自に決定される。一方、溝26を形成するための壁27は、平面視で矩形状またはL字形状に形成される。図示した溝26や壁27の形状などはあくまでも一例で、所望の毛細管力が得られるように適宜変更しても構わない。
The
図4は、第1シート体11と接合する前の状態で、第2シート体12を内面側から見た平面図であり、図5は、図4のB部を拡大した図である。同図において、第2シート体12の厚さT2(図8参照)は、第1シート体11の厚さT1と同じく0.3mmであり、完成状態のSHP1となる本体2の厚さは0.6mmとなる。第2シート体12も容器15の内面となる片側面にのみ、ハーフエッチング加工により第2シート体12の厚みの途中までエッチングが施されるが、第1シート体11のようなウィック22や接合部30が形成されるものの、蒸気通路20は全く形成されない。代わりに、接合部30で囲まれた容器15の内部領域には、この内部領域をほぼ占有するように、後述する不織布40を容器15の内部に収容するための広い凹部50が形成される。なおここでも、取付け部18となる貫通孔が、容器15の外部で接合部30に形成される。
FIG. 4 is a plan view of the
ウィック22は、容器15の外周部の全周に形成された一つの第3ウィック22Cにより、その全てを構成している。図5に基づいて、第3ウィック22Cの構造を詳しく説明すると、ここでも第3ウィック22Cは、エッチング加工でエッチングされた凹状の溝26と、エッチングされていない凸状の壁27とにより構成され、第3ウィック22Cの領域内には、液相の作動流体の通路となる多数の溝26が、壁27により所望の形状に形成されている。また平面視で、溝26が第1溝26Aと第2溝26Bを直交して構成され、溝26を形成するための壁27が、矩形状またはL字形状に形成される点も、前述したものと同じである。
The
凹部50は、第1矩形部5と第2矩形部6の両方に拡がっており、容器15の周囲部に周回形成された細帯状の第3ウィック22Cに囲まれている。また、凹部50の内部全体には、所定の間隔で複数の支持柱52が千鳥状に配置される。支持柱52は、シート状の不織布40が容器15の内部で移動しないように保持するためのものであり、特定の箇所に偏ることなく凹部50の全面にわたりほぼ均一に配置される。支持柱52は、平面視で4分の1円形状を有する4つの凸片54と、これらの凸片54の間に形成される十字形状の極細の溝56とからなり、それ自体が作動流体に毛細管力を与える毛細管部として構成される。ここでも凸片54は、第2シート体12の内面にエッチング加工でエッチングするか否かによって、溝56と凸片54がそれぞれ形成される。
The
図6は、凹部50に収容される不織布40の外観を示している。不織布40は、本体2と同じ材質である例えば無酸素銅の繊維を、各々織らずに無秩序に絡み合わせて、全体で凹部50の外形形状に合わせたシート状に形成される。また、本実施形態の不織布40は、所望の毛細管力を得るために、繊維換算直径を30μm、目付量を500g/cm2とし、0.1mmの厚さで焼結無しで生成される。不織布40には、前述の支持柱52に対応する位置に、貫通孔42がそれぞれ間隔を置いて配置される。これにより個々の貫通孔42に、対応する支持柱52を貫通させることで、不織布40を凹部50にずれなく収容することが可能になる。
FIG. 6 shows the appearance of the
上述のSHP1を製造するには、同形状の2枚のシート体11,12を、それぞれの内面を内側にして重ね合わせ、作動流体を収容する容器15が構成されるように、ウィック22の一部と側壁30を接合する。その際、外周部となる側壁30を接合し、次に注液ノズル17を利用して作動流体の注入と脱気を行なった後、この注液ノズル17を閉塞してSHP1の内部を密閉することで、容器15としての機能が得られるようになっている。
In order to manufacture the
図7および図8は、何れもシート体11,12を重ね合わせた状態を示している。シート体12の凹部50に不織布40を収容した状態で、シート体11,12のエッチングが施された片側面を向い合せて双方の接合部30どうしを接合すると、袋状に形成された容器15の内部で、第1通路部21Aの開口面を不織布40が塞ぐことで、中空筒状の第1蒸気通路20Aが形成され、同様に第2通路部21Bの開口面を不織布40が塞ぐことで、中空筒状の第2蒸気通路20Bが形成される。このとき容器15の内部では、第1蒸気通路20Aと第2蒸気通路20Bとによる蒸気通路20が配設され、第1矩形部5の長手方向や短手方向に沿って複数形成された第1蒸気通路20Aが、一つに形成された第2蒸気通路20Bと連通する。接合部30は、シート体11,12の内面どうしを向い合せたときに重なる位置にあり、最終的に拡散接合により容器15の外周部を封止する。
7 and 8 both show a state in which the
ここで本実施形態では、第1シート体11に形成した第1ウィック22Aと、第2シート体12に形成した支持柱52が向かい合って配置される。支持柱52は、それ自体で毛細管力を発揮させる凸片54と溝56とによる毛細管部を備えており、溝26と壁27との組み合わせで同様に毛細管力を発揮させる第1ウィック22Aと対向させることで、支持柱52と第1ウィック22Aとの間で、作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。また、少なくとも支持柱52の凸片54と第1ウィック22Aの壁27が、熱的に接続されていれば(この場合、双方が完全に接していなくても、熱伝導が可能な状態であればよい。)、支持柱52と第1ウィック22Aとの間で、単に作動流体の輸送のみならず、熱の移動を円滑に促進でき、第1シート体11と第2シート体12との間で均温化を図ることができる。
Here, in the present embodiment, the
また本実施形態では、第1シート体11に形成した第2ウィック22Bに対して、第2シート体12に形成した第3ウィック22Cが向かい合って配置される。但し平面視で、第2ウィック22Bの幅は第3ウィック22Cの幅よりも大きく、シート体11,12を重ね合わせたときに、第3ウィック22Cに対向せずにはみ出した第2ウィック22Bの領域は、向かい合う不織布40で覆われる。何れにせよ、容器15の外周部において、第2ウィック部22Bと第3ウィック部22C若しくは不織布40との間で、作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。
In the present embodiment, the
ところで、従来知られている断面が丸型のヒートパイプでは、製造性や熱輸送能力の点から、0.9mmの厚さが限界である。そのため、容器15ひいてはSHP1の厚さを0.9mm以下とすれば、丸型ヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するSHP1を提供できる。また、SHP1の厚さを最大の0.9mmとする場合、各々のシート体11,12の厚さT1,T2(図8を参照)は、1枚当たり0.45mmに形成すればよい。
By the way, in the conventionally known heat pipe having a round cross section, the thickness of 0.9 mm is the limit from the viewpoint of manufacturability and heat transport capability. Therefore, if the thickness of the
フォトエッチング加工でシート体11,12に蒸気通路20やウィック22を形成する場合、シート体11,12は各々、少なくとも0.05mm以上の厚さT1,T2を必要とする。一方、シート体11,12,…の重ね合わせる枚数は3枚以上としてもよいが、枚数が増え過ぎると、全てのシート体11,12,…を所望の位置に一致させて重ね合わせるのが困難になる。こうしたSHP1の製造性を考慮し、且つ丸型ヒートパイプよりも薄型のシート状ヒートパイプ1を得るために、シート体11,12,…の枚数を9以下とし、各シート体11,12,…の厚さT1,T2,…を1枚当たり0.1mm以上にするのが好ましい。したがって、0.1mm〜0.45mmの厚さT1,T2,…を有するシート体11,12,…の表面にエッチング加工を施し、完成したSHP1の厚さを0.9mm以下とすることで、容器15の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路20とウィック22を形成でき、且つ携帯情報端末などの薄い筐体内にも、丸型ヒートパイプよりも薄型のSHP1を無理なく設置できる。
When the
本実施形態のシート状ヒートパイプ1は、どの部位で熱源と熱接続されるのかによって、その受熱部と放熱部の各位置が変わってくるが、容器15の内部に複数形成された第1蒸気通路20Aが、一つに形成された第2蒸気通路20Bと連通しているので、シート状ヒートパイプ1のどの部位に受熱部と放熱部が位置したとしても、それぞれの蒸気通路20A,20Bが互いに連通することで、シート状ヒートパイプ1の全面を均熱化できる。
The sheet-
次に、完成状態のSHP1を薄型の情報携帯端末に実装するために、SHP1を含む熱拡散ユニットの構成を、図9〜図11に基づいて詳しく説明する。 Next, in order to mount the completed SHP1 on a thin information portable terminal, the configuration of the thermal diffusion unit including the SHP1 will be described in detail with reference to FIGS.
これらの各図において、前述の不織布40を収容したSHP1の一側平面には、何れも外枠部材を構成する第1外枠61,第2外枠62,第3外枠63、第4外枠64や、板バネ65や、マイラーシート66や、サーマルグリス67が取付けられると共に、SHP1の他側平面にはカバー71が取付けられ、全体で熱拡散ユニット100を構成している。第1外枠61〜第4外枠64は、それぞれ本体2の第1矩形部5の外端に装着され、板バネ65は本体2の第2矩形部6の外端に装着される。板バネ65は複数のバネ片65Aを備え、このバネ片65Aの付勢に抗して、図示しない携帯情報端末の熱源となるCPUなどが、本体2の第2矩形部6の一側平面に取付けられる。その際、熱源と本体2との熱抵抗を少なくするために、双方の間には所望の熱伝導率を有するサーマルグリス67が介在する。マイラーシート66は熱拡散ユニット100の絶縁材として、SHP1と携帯情報端末の各部材との電気的な絶縁を図っている。さらに、第2矩形部6の他側平面を、第1外枠61〜第4外枠64や、板バネ65と同じ材質であるステンレス製のカバー71により覆っている。
In each of these drawings, the
図示したように、SHP1の一側平面や他側平面は、ハーフエッチング加工により、何れも凹凸のない平坦な面で形成される。但し、これらの各面に凹凸を意図的に形成しても構わない。例えば、放熱部となる第1矩形部5の一側平面や他側平面に、放熱面積を増加させるための凹凸部を形成してもよい。また、本体2に対してどの部位を受熱部や放熱部とするかは、熱拡散ユニット100が組み込まれる携帯情報端末の仕様に依存する。したがって、図9〜図11に示す構成はあくまでも一例で、別な部位に受熱部や放熱部が設けられていても構わない。
As shown in the figure, one side plane and the other side plane of the
次に、上述したSHP1を含む熱拡散ユニット100を、薄型の携帯情報端末に実装した場合の作用効果について説明する。
Next, operational effects when the above-described
本実施形態の熱拡散ユニット100は、携帯情報端末の筐体内部形状に合せた外形を有しており、そのまま携帯情報端末の筐体内部に設置される。このとき、SHP1となる本体2の第2矩形部6は、その一側平面が受熱部として、筐体内部に設置したCPUを含むマザーボード(何れも図示せず)と接触して熱接続され、CPUから離れた部位である第1矩形部5の一側平面や他側平面で放熱部が形成される。そして、筐体の内部でCPUなどが発熱して温度が上昇すると、そのCPUからの熱がSHP1の受熱部に伝わり、受熱部では作動流体が蒸発して、蒸気通路20を通して受熱部から温度の低い放熱部に向かって蒸気が流れ、SHP1の内部で熱輸送が行われる。この放熱部に輸送された熱はSHP1の広い平面状の領域に熱拡散され、SHP1の裏表すなわち一側平面と他側平面の両面からそれぞれ放熱される。これにより携帯情報端末は、CPUなどに発生する熱を広い領域に熱拡散して均温化することができるため、携帯情報端末の外郭表面に生ずるヒートスポットが緩和され、CPUの温度上昇も抑制することができる。
The
一方、SHP1の放熱部では、蒸気が凝縮して液相の作動流体が溜まるが、シート状ヒートパイプ1の内部で、蒸気通路20の両側に形成されたウィック22と、さらには開口部を覆う不織布40の強い毛細管力により、作動流体がこれらのウィック22や不織布40による液流路を伝わって放熱部から受熱部へと戻される。特に不織布40は、多数の繊維が絡み合う構造により、液相の作動流体を1箇所に留めることなく速やかに容器全体に放散させるので、ウィック22との毛細管力と相俟って、受熱部で作動流体が不足して無くなることはない。こうして、受熱部で再び液相から気相に変換された作動流体が蒸気通路20を伝わり、放熱部に導かれることで熱輸送が継続するので、結果的に本体2の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、SHP1としての本来の性能である優れた毛細管力が発揮される。
On the other hand, in the heat radiating portion of the
また、容器15内部にウィック22のみならず、不織布40を設けた効果は、低温下においても発揮される。つまり、携帯情報端末の使用者が、本体2をどのような姿勢で置いたとしても、不織布40が作動流体を特定の箇所に集中させずに、凹部50を設けた容器15の片側全体に分散させることができ、低温下で作動流体の膨張に伴う本体2の局部的な変形を防止することができる。
Moreover, the effect which provided not only the
さらに、SHP1そのものの厚さは、丸型ヒートパイプよりも薄型になる0.9mm以下で、より好ましくは0.5mm以下であり、特にスマートフォンなどの携帯情報端末で、使いやすさを追求した筐体の厚さ制限に対応でき、熱伝導率が極めて良好な材料からなるSHP1の特徴を活かしつつ、CPUなどの熱を広い領域に速やかに熱拡散することが可能になる。
Furthermore, the thickness of the
以上のように、本実施形態で示したSHP1は、第1シート体11と第2シート体12とを重ね合わせた本体2の内部に、作動流体を収容する密閉した容器15を形成してなり、特に容器15には不織布40による毛細管構造が配設され、第1シート体11の内面には、複数の蒸気通路20およびウィック22が形成され、第2シート体12の内面には、全ての蒸気通路20およびウィック22に対向して、毛細管構造となる不織布40を収容する凹部50が形成されている。凹部50の深さは、第2シート体12の上面より不織布40をはみ出さずに収容するために、不織布40の厚さよりも大きな寸法を有するのが好ましい。
As described above, the
この場合、作動流体を充填した容器15の片側は、第1シート体11の内面に形成した蒸気通路20やウィック22が占有する一方で、それらに対向する容器15の別な片側は、第2シート体12の内面に形成した凹部50を利用して、不織布40となる毛細管構造が占有する。したがって、仮に本体2をどのような姿勢で置いたとしても、不織布40が作動流体を特定の箇所に集中させずに容器15の片側全体に分散させて、低温下で作動流体の膨張に伴う本体の局部的な変形を防止することができる。また、本体2の内壁面に形成したウィック22と、本体2とは別体の不織布40との組み合わせにより、本体2の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、SHP1として優れた毛細管力を発揮できる。そのため、SHP1をどのような姿勢に置いた場合でも、低温下で本体2が膨張変形せず、十分な熱輸送能力を発揮することが可能になる。
In this case, one side of the
また、本実施形態の凹部50には、毛細管構造となる不織布40を保持するための複数の支持柱52が突設される。
In addition, a plurality of
この場合、本体2をどのような姿勢で置いたとしても、容器15の内部で平面上に拡がる不織布40を、支持柱52により決められた位置に保持して、特定の箇所に偏るのを防ぐことができる。
In this case, no matter how the
また本実施形態において、支持柱52を貫通することができる孔として、毛細管構造となる不織布40には貫通孔42が設けられており、各々の支持柱52は、複数の凸片54の間に溝56を形成した毛細管部を有し、ウィック22の第1ウィック22Aに対向して配置されている。特に、凹部50の底面を基点とした支持柱52の高さは、不織布40を確実に保持するために、少なくとも不織布40の厚さよりも大きな寸法であることが好ましい。
Further, in the present embodiment, through
この場合、支持柱52に貫通孔42を貫通させた状態で、第2シート体12の内面の凹部50に毛細管構造となる不織布40を確実に収容保持できる。また、支持柱52自体が毛細管力を発揮させる凸片54と溝56とによる毛細管部を備えることで、単に不織布40をずれなく保持するだけでなく、支持柱52とそれに対向する第1ウィック22Aとの間で、液相の作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。
In this case, the
また本実施形態では、支持柱52とウィック22の第1ウィック22Aとを熱接続する構成としている。ここでいう熱接続とは、支持柱52の凸片54と第1ウィック22Aとを機械的に接合することは勿論、機械的に非接触な状態であっても、サーマルグリスなどを介して熱伝導が可能な状態も含む。
In the present embodiment, the
この場合、支持柱52とそれに対向する第1ウィック部22Aとの間で、気相の作動流体の輸送のみならず、熱の移動を促進することができ、本体2全体で速やかな均温化を図ることが可能になる。
In this case, not only the transportation of the gas-phase working fluid but also the movement of the heat can be promoted between the
また、本実施形態における蒸気通路20は、第1蒸気通路20Aと第2蒸気通路20Bとにより構成され、それらの全ては容器15の内部で繋がっている。
Further, the
この場合、容器15の内部で蒸気通路20の全てを一つに繋げることで、本体2のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、気相の作動流体を途中で途切れることなく円滑に輸送することが可能になる。
In this case, by connecting all the
また、本実施形態における第1蒸気通路20Aと第2蒸気通路20Bの全ては、ウィック22を構成する第1ウィック部22Aや第2ウィック部22Bと、毛細管構造となる不織布40で回りを囲まれて、中空筒状に形成されている。
Further, all of the
この場合、蒸気通路20の全てが、ウィック22や毛細管構造となる不織布40で囲まれているので、本体2のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、作動流体における気相と液相の相転移を円滑に行うことが可能になる。
In this case, since all of the
また、本実施形態におけるウィック22は、凹凸状に連続して形成される複数の第1パターン部としての第1ウィック22Aと、これらの第1ウィック22A全体を取り囲んで、容器15の周囲部で凹凸状に連続して形成される第2パターン部としての第2ウィック22Bと、を有して構成される。
Further, the
この場合、容器15の中心部に配置した第1ウィック22Aだけでなく、容器15の周囲部にも第2ウィック22Bを形成することで、本体2のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、ウィック22を利用した作動流体の移動が可能になり、本体2の広い領域に良好な熱拡散を行なうことが可能になる。
In this case, not only the
また本実施形態において、第1ウィック22Aはそれぞれ、他の別な第1ウィック22Aや第2ウィック22Bの何れにも繋がらずに、個々に独立して配置される。
Further, in the present embodiment, the
この場合、第1ウィック22Aが個々に独立して配置されていても、対向する不織布40を介して、第1ウィック22Aと第2ウィック22Bの全てで液相の作動流体の移動が円滑に可能になる。
In this case, even if the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば、上記実施例ではシート体11,12を拡散接合しているが、例えば超音波接合などの別な接合方式を採用してもよく、シート体11,12を3枚以上重ね合わせて接合してもよい。また、上述した各部の形状や寸法はあくまでも一例で、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、またシート体11,12をあえて同形状にする必要もない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the
1 シート状ヒートパイプ
2 本体
11 第1シート体
12 第2シート体
15 容器
20 蒸気通路
22 ウィック
22A 第1ウィック部(第1パターン部)
22B 第2ウィック部(第2パターン部)
40 不織布(毛細管構造)
42 貫通孔(孔)
50 凹部
52 支持柱
54 凸片(毛細管部)
56 溝(毛細管部)
DESCRIPTION OF
22B 2nd wick part (2nd pattern part)
40 Nonwoven fabric (capillary structure)
42 Through hole (hole)
50
56 Groove (capillary part)
Claims (8)
前記容器には、不織布による毛細管構造が配設され、
前記第1シート体の内面には、複数の蒸気通路およびウィックが形成され、
前記第2シート体の内面には、全ての前記蒸気通路および前記ウィックに対向して、前記毛細管構造を収容する凹部が形成されることを特徴とするシート状ヒートパイプ。 A sheet-like heat pipe formed by forming a sealed container for containing a working fluid inside the main body where the first sheet body and the second sheet body are overlapped,
The container is provided with a non-woven capillary structure,
A plurality of steam passages and wicks are formed on the inner surface of the first sheet body,
The sheet-like heat pipe is characterized in that a concave portion for accommodating the capillary structure is formed on the inner surface of the second sheet body so as to face all the vapor passages and the wicks.
前記支持柱は、複数の凸片の間に溝を形成した毛細管部を有し、前記ウィックに対向して配置されることを特徴とする請求項2記載のシート状ヒートパイプ。 The capillary structure is provided with a hole penetrating the support column,
The sheet-like heat pipe according to claim 2, wherein the support column has a capillary section in which a groove is formed between a plurality of convex pieces, and is arranged to face the wick.
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019039662A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 大日本印刷株式会社 | Wick sheet for vapor chamber, vapor chamber, and method for producing vapor chamber |
JP2019066175A (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber, electronic equipment and metal sheet for vapor chamber |
JP2019105398A (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-27 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber |
KR20190121309A (en) | 2017-02-24 | 2019-10-25 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Manufacturing method of vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber and vapor chamber |
KR20200055099A (en) | 2017-09-28 | 2020-05-20 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber and method for manufacturing vapor chamber |
CN113747748A (en) * | 2021-07-26 | 2021-12-03 | 佛山华智新材料有限公司 | Vapor chamber and electronic apparatus |
JP2022048148A (en) * | 2017-11-10 | 2022-03-25 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber and electronic equipment |
KR20220059486A (en) | 2019-09-06 | 2022-05-10 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, sheet for vapor chamber, sheet with multi-sided intermediate body for vapor chamber, roll wound with multi-sided sheet with intermediate body for vapor chamber, intermediate for vapor chamber |
JPWO2022230357A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | ||
WO2023058595A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | 株式会社村田製作所 | Thermal diffusion device |
WO2023112616A1 (en) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 株式会社村田製作所 | Thermal diffusion device and electronic apparatus |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10185468A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Akutoronikusu Kk | Plate heat pipe for inter-plane thermal diffusion coupling with maximal area ration |
JPH11193994A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Fujikura Ltd | Flat heat pipe |
JP2001339026A (en) * | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Fujikura Ltd | Plate-shaped heat pipe |
JP2002039693A (en) * | 2000-07-21 | 2002-02-06 | Toufuji Denki Kk | Flat type heat pipe |
JP2002062072A (en) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Fujikura Ltd | Flat plate type heat pipe and manufacturing method thereof |
US20070295486A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-12-27 | Taiwan Microloops Corp. | Heat spreader with composite micro-structure |
JP2015059693A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 東芝ホームテクノ株式会社 | Sheet type heat pipe or portable information terminal |
-
2015
- 2015-04-21 JP JP2015086638A patent/JP6305959B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10185468A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Akutoronikusu Kk | Plate heat pipe for inter-plane thermal diffusion coupling with maximal area ration |
JPH11193994A (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-21 | Fujikura Ltd | Flat heat pipe |
JP2001339026A (en) * | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Fujikura Ltd | Plate-shaped heat pipe |
JP2002039693A (en) * | 2000-07-21 | 2002-02-06 | Toufuji Denki Kk | Flat type heat pipe |
JP2002062072A (en) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Fujikura Ltd | Flat plate type heat pipe and manufacturing method thereof |
US20070295486A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-12-27 | Taiwan Microloops Corp. | Heat spreader with composite micro-structure |
JP2015059693A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 東芝ホームテクノ株式会社 | Sheet type heat pipe or portable information terminal |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220125721A (en) | 2017-02-24 | 2022-09-14 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber, and method for manufacturing vapor chamber |
KR20230167150A (en) | 2017-02-24 | 2023-12-07 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber, and method for manufacturing vapor chamber |
US11747090B2 (en) | 2017-02-24 | 2023-09-05 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Vapor chamber, electronic device, metallic sheet for vapor chamber and manufacturing method of vapor chamber |
KR20190121309A (en) | 2017-02-24 | 2019-10-25 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Manufacturing method of vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber and vapor chamber |
KR20230117628A (en) | 2017-02-24 | 2023-08-08 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber, and method for manufacturing vapor chamber |
US11578927B2 (en) | 2017-02-24 | 2023-02-14 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Vapor chamber, electronic device, metallic sheet for vapor chamber and manufacturing method of vapor chamber |
JP2019039662A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 大日本印刷株式会社 | Wick sheet for vapor chamber, vapor chamber, and method for producing vapor chamber |
JP7137783B2 (en) | 2017-08-24 | 2022-09-15 | 大日本印刷株式会社 | Wick sheet for vapor chamber, vapor chamber and method for manufacturing vapor chamber |
JP7284944B2 (en) | 2017-09-28 | 2023-06-01 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber and electronics |
US20200404802A1 (en) * | 2017-09-28 | 2020-12-24 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Vapor chamber, electronic device, metallic sheet for vapor chamber and manufacturing method of vapor chamber |
JP2019066175A (en) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber, electronic equipment and metal sheet for vapor chamber |
KR20200055099A (en) | 2017-09-28 | 2020-05-20 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber and method for manufacturing vapor chamber |
JP7145412B2 (en) | 2017-09-28 | 2022-10-03 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber and electronics |
KR20230079250A (en) | 2017-09-28 | 2023-06-05 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber, and method for manufacturing vapor chamber |
JP2022179520A (en) * | 2017-09-28 | 2022-12-02 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber, electronic equipment and metal sheet for vapor chamber |
JP7269555B2 (en) | 2017-11-10 | 2023-05-09 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber and electronics |
JP2022048148A (en) * | 2017-11-10 | 2022-03-25 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber and electronic equipment |
JP7069678B2 (en) | 2017-12-12 | 2022-05-18 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber |
JP2019105398A (en) * | 2017-12-12 | 2019-06-27 | 大日本印刷株式会社 | Vapor chamber |
KR20220059486A (en) | 2019-09-06 | 2022-05-10 | 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 | Vapor chamber, electronic device, sheet for vapor chamber, sheet with multi-sided intermediate body for vapor chamber, roll wound with multi-sided sheet with intermediate body for vapor chamber, intermediate for vapor chamber |
JPWO2022230357A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | ||
CN113747748A (en) * | 2021-07-26 | 2021-12-03 | 佛山华智新材料有限公司 | Vapor chamber and electronic apparatus |
WO2023058595A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | 株式会社村田製作所 | Thermal diffusion device |
WO2023112616A1 (en) * | 2021-12-15 | 2023-06-22 | 株式会社村田製作所 | Thermal diffusion device and electronic apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6305959B2 (en) | 2018-04-04 |
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