JP2018179471A - ヒートパイプ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】注入口の気密封止性を向上したヒートパイプを提供する。【解決手段】本ヒートパイプは、作動流体を注入する注入口を有するヒートパイプであって、前記注入口は、未封止部と、前記未封止部に連結する封止部と、を備え、前記未封止部及び前記封止部は、両外側に位置する最外金属層と、前記最外金属層の間に積層された複数の中間金属層と、を備え、前記未封止部において、各々の前記中間金属層は、前記最外金属層の一部を露出する開口と、前記開口を挟んで離間した壁部と、を有し、前記最外金属層及び各々の前記中間金属層の前記壁部により画定され、各々の前記中間金属層の前記開口により形成される注入路を備え、複数の前記中間金属層のうち、少なくとも隣接して配置された２層の前記中間金属層の前記壁部の内壁面が段差を形成し、前記封止部において、複数の前記最外金属層及び複数の前記中間金属層を構成する一の金属層が他の金属層と接して前記注入口を気密封止している。【選択図】図４

Description

本発明は、ヒートパイプ及びその製造方法に関する。
電子機器に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱部品を冷却するデバイスとして、ヒートパイプが知られている。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る。
作動流体は、ヒートパイプに設けられた注入口を介して管内に注入され、その後、注入口の端部は封止される。注入口の端部を封止する第１の方法としては、例えば、溶接、はんだ、銀蝋等を用いる方法が挙げられる。又、注入口の端部を封止する第２の方法としては、例えば、端部を高荷重でプレス加工する方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０４５４９１号
しかしながら、第１の方法では、ヒートパイプを構成する金属と異種金属との接合となるため、使用環境に応じて気密封止性が低下する場合があると共に、封止作業性を確保するため、管の径を細くする等の構造上の制約が生じる。
又、第２の方法では、注入口の断面形状が額縁状である場合、注入口の端部を上下方向に押し潰す際に、注入口の左右の壁部が柱となってしまい、注入口の端部を均一に接続させることを阻害する。その結果、気密封止性が低下する場合がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、注入口の気密封止性を向上したヒートパイプを提供することを課題とする。
本ヒートパイプは、作動流体を注入する注入口を有するヒートパイプであって、前記注入口は、未封止部と、前記未封止部に連結する封止部と、を備え、前記未封止部及び前記封止部は、両外側に位置する最外金属層と、前記最外金属層の間に積層された複数の中間金属層と、を備え、前記未封止部において、各々の前記中間金属層は、前記最外金属層の一部を露出する開口と、前記開口を挟んで離間した壁部と、を有し、前記最外金属層及び各々の前記中間金属層の前記壁部により画定され、各々の前記中間金属層の前記開口により形成される注入路を備え、複数の前記中間金属層のうち、少なくとも隣接して配置された２層の前記中間金属層の前記壁部の内壁面が段差を形成し、前記封止部において、複数の前記最外金属層及び複数の前記中間金属層を構成する一の金属層が他の金属層と接して前記注入口を気密封止していることを要件とする。
開示の技術によれば、注入口の気密封止性を向上したヒートパイプを提供できる。
第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する側面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その２）である。 比較例に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する断面図である。 第１の実施の形態の変形例１に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する断面図（その１）である。 第１の実施の形態の変形例１に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する断面図（その２）である。 第１の実施の形態の変形例２に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。 第２の実施の形態に係る偏平型ヒートパイプを例示する図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、本発明をループ型ヒートパイプに適用する例を示す。
［第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの構造］
まず、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。
図１を参照するに、ループ型ヒートパイプ１は、蒸発器１０と、凝縮器２０と、蒸気管３０と、液管４０と、注入口９０とを有する。ループ型ヒートパイプ１は、例えば、スマートフォンやタブレット端末等のモバイル型の電子機器２に収容することができる。
ループ型ヒートパイプ１において、蒸発器１０は、作動流体Ｃを気化させて蒸気Ｃｖを生成する機能を有する。凝縮器２０は、作動流体Ｃの蒸気Ｃｖを液化させる機能を有する。蒸発器１０と凝縮器２０は、蒸気管３０及び液管４０により接続されており、蒸気管３０及び液管４０によって作動流体Ｃ又は蒸気Ｃｖが流れるループである流路５０が形成されている。
注入口９０は、作動流体Ｃを液管４０内に注入するための入り口であり、作動流体Ｃを注入後に気密封止されている。注入口９０の詳細については後述する。但し、本実施の形態では、注入口９０を液管４０に接続しているが、注入口９０を凝縮器２０や蒸気管３０に接続してもよい。この場合、凝縮器２０や蒸気管３０に注入された作動流体Ｃは、流路５０内を流れて液管４０内に移動する。
図２は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。図１及び図２に示すように、蒸発器１０には、例えば４つの貫通孔１０ｘが形成されている。蒸発器１０に形成された各貫通孔１０ｘと回路基板１００に形成された各貫通孔１００ｘにボルト１５０を挿入し、回路基板１００の下面側からナット１６０で止めることにより、蒸発器１０と回路基板１００とが固定される。
回路基板１００には、例えば、ＣＰＵ等の発熱部品１２０がバンプ１１０により実装され、発熱部品１２０の上面が蒸発器１０の下面と密着する。蒸発器１０内の作動流体Ｃは、発熱部品１２０で発生した熱により気化し、蒸気Ｃｖが生成される。
図１に示すように、蒸発器１０に生成された蒸気Ｃｖは、蒸気管３０を通って凝縮器２０に導かれ、凝縮器２０において液化する。これにより、発熱部品１２０で発生した熱が凝縮器２０に移動し、発熱部品１２０の温度上昇が抑制される。凝縮器２０で液化した作動流体Ｃは、液管４０を通って蒸発器１０に導かれる。蒸気管３０の幅Ｗ１は、例えば、８ｍｍ程度とすることができる。又、液管４０の幅Ｗ２は、例えば、６ｍｍ程度とすることができる。
作動流体Ｃの種類は特に限定されないが、蒸発潜熱によって発熱部品１２０を効率的に冷却するために、蒸気圧が高く、かつ蒸発潜熱が大きい流体を使用することが好ましい。そのような流体としては、例えば、アンモニア、水、フロン、アルコール、及びアセトンを挙げることができる。
蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０は、例えば、金属層が複数積層された構造とすることができる。金属層は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。金属層の各々の厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。
なお、金属層は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。又、金属層の積層数は特に限定されない。
図３は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する側面図である。図４は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図５は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図１、図３〜図５に示すように、注入口９０は、液管４０に連結する未封止部９０ａと、未封止部９０ａに連結する封止部９０ｂとを有している。液管４０、未封止部９０ａ、及び封止部９０ｂは、一体に形成されている。
未封止部９０ａでは、作動流体Ｃを液管４０内に注入する際の形状がおおよそ保たれている。封止部９０ｂは、作動流体Ｃを液管４０内に注入する際には未封止部９０ａと同様の形状であり、作動流体Ｃを液管４０内に注入した後、潰されて偏平化されたものである。封止部９０ｂを潰して偏平化することにより、液管４０内に注入した作動流体Ｃが外部に漏れないように気密封止することができる。
注入口９０は、例えば、最外金属層９０１、中間金属層９０２、中間金属層９０３、中間金属層９０４、中間金属層９０５、及び最外金属層９０６の６層が順次積層された構造とすることができる。なお、最外金属層と中間金属層とを特に区別する必要がない場合には、両者の総称として単に金属層と称する場合がある。
最外金属層９０１及び９０６は、注入口９０を構成する金属層の積層構造の両外側に位置し、中間金属層９０２〜９０５は最外金属層９０１及び９０６に挟まれている。最外金属層９０１及び９０６は、孔や溝が形成されていないベタ状とされており、注入口９０の外壁の一部を構成している。
但し、金属層の積層数は６層には限定されず、最低４層以上の金属層が積層されていればよい。すなわち、２層の最外金属層の間に２層以上の中間金属層が積層されていればよい。
最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５の各々の厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。なお、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。
未封止部９０ａにおいて、中間金属層９０２は、Ｘ方向において、所定の開口９０２ｘを挟んで略平行に離間して形成された壁部９０２ａ及び壁部９０２ｂを有している。開口９０２ｘは、例えば、最外金属層９０１及び９０６の一部を開口内に露出するように形成されている。
中間金属層９０３は、Ｘ方向において、所定の開口９０３ｘを挟んで略平行に離間して形成された壁部９０３ａ及び壁部９０３ｂを有している。開口９０３ｘは、例えば、開口９０２ｘと連通し、最外金属層９０１及び９０６の一部を開口内に露出するように形成されている。又、開口９０３ｘは、例えば、壁部９０２ａと壁部９０２ｂの一部を露出するように形成されている。
中間金属層９０４は、Ｘ方向において、所定の開口９０４ｘを挟んで略平行に離間して形成された壁部９０４ａ及び壁部９０４ｂを有している。開口９０４ｘは、例えば、開口９０３ｘと連通し、最外金属層９０１及び９０６の一部を開口内に露出するように形成されている。又、開口９０４ｘは、例えば、壁部９０５ａと壁部９０５ｂの一部を露出するように形成されている。
中間金属層９０５は、Ｘ方向において、所定の開口９０５ｘを挟んで略平行に離間して形成された壁部９０５ａ及び壁部９０５ｂを有している。開口９０５ｘは、例えば、開口９０４ｘと連通し、最外金属層９０１及び９０６の一部を開口内に露出するように形成されている。
未封止部９０ａは、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５の壁部により画定され、中間金属層９０２〜９０５の開口９０２ｘ、９０３ｘ、９０４ｘ、９０５ｘにより形成される注入路９０８を備えている。注入路９０８を介して作動流体Ｃが液管４０に注入される。
中間金属層９０２〜９０５の壁部９０２ａ〜９０５ａ及び中間金属層９０２〜９０５の壁部９０２ｂ〜９０５ｂは、注入口９０の外壁の一部を構成している。
未封止部９０ａにおいて、中間金属層９０２〜９０５のうち、少なくとも隣接して配置された２層の中間金属層の壁部の内壁面が段差を形成している。
図４の例では、隣接して配置された中間金属層９０２と中間金属層９０３の壁部の内壁面が段差を形成している。又、隣接して配置された中間金属層９０４と中間金属層９０５の壁部の内壁面が段差を形成している。
具体的には、中間金属層９０２の壁部９０２ａの内壁面と中間金属層９０３の壁部９０３ａの内壁面が最外金属層９０１側から最外金属層９０６側に注入路９０８を拡幅する段差を形成している。又、中間金属層９０２の壁部９０２ｂの内壁面と中間金属層９０３の壁部９０３ｂの内壁面が最外金属層９０１側から最外金属層９０６側に注入路９０８を拡幅する段差を形成している。
又、中間金属層９０４の壁部９０４ａの内壁面と中間金属層９０５の壁部９０５ａの内壁面が最外金属層９０６側から最外金属層９０１側に注入路９０８を拡幅する段差を形成している。又、中間金属層９０４の壁部９０４ｂの内壁面と中間金属層９０５の壁部９０５ｂの内壁面が最外金属層９０６側から最外金属層９０１側に注入路９０８を拡幅する段差を形成している。
なお、図４では、一例として、開口９０２ｘと開口９０５ｘは略同じ大きさに形成され、開口９０３ｘと開口９０４ｘは略同じ大きさに形成されているが、これには限定されない。例えば、開口９０３ｘと開口９０４ｘを異なる大きさに形成してもよい。これにより、中間金属層９０３の壁部９０３ａの内壁面と中間金属層９０４の壁部９０４ａの内壁面、中間金属層９０３の壁部９０３ｂの内壁面と中間金属層９０４の壁部９０４ｂの内壁面にも段差を形成することができる。
封止部９０ｂは、未封止部９０ａと同様の金属層の積層構造であった部分が、作動流体Ｃを液管４０内に注入した後、潰されて偏平化（Ｚ方向）されたものである。封止部９０ｂは、未封止部９０ａよりも幅広（Ｘ方向）である。なお、本実施の形態では、未封止部９０ａを下側から上側に潰して封止部９０ｂを作製した場合の形状を例示するが、未封止部９０ａを上側から下側に潰して封止部９０ｂを作製してもよいし、未封止部９０ａを両側から潰して封止部９０ｂを作製してもよい。
封止部９０ｂにおいて、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５を構成する一の金属層が他の金属層と接して注入口９０を気密封止している。ここで、気密封止とは、未封止部９０ａの注入路９０８がループ型ヒートパイプ１の外部と繋がっていないことである。従って、封止部９０ｂにおいて、例えば、隣接する金属層間に隙間が点在しても、その隙間が未封止部９０ａの注入路９０８とループ型ヒートパイプ１の外部と繋ぐものでなければ、気密封止は成立する。
封止部９０ｂは、各金属層の外壁面側よりも開口が形成された内壁面側（注入路９０８側）の方が変形し易いため、金属層の界面の多くは最外金属層９０１の下面及び最外金属層９０６の上面に対して斜めに形成されている。又、金属層の一部は、外壁面側から内壁面側に行くに従って厚さが徐々に薄くなっている。
封止部９０ｂは、最外金属層９０１、中間金属層９０２〜９０５、及び最外金属層９０６の積層方向における金属層の界面の個数が異なる３つ以上の領域を、積層方向と直交する方向に備えている。
例えば、領域Ｒ１及びＲ５では、金属層の界面が５個存在している。この領域は、６層の金属層が積層された部分が潰されて形成されたため、潰す前に隣接していた金属層の界面がそのまま残ったものである。
領域Ｒ２〜Ｒ４は、開口が形成された部分が潰されて形成されたため、金属層の界面が５個未満となっている。具体的には、領域Ｒ２及びＲ４では金属層の界面が３個存在している。このうち２個の界面は、潰す前に隣接していた最外金属層９０１と中間金属層９０２との界面、及び最外金属層９０６と中間金属層９０５との界面がそのまま残ったものである。又、他の１個の界面は、潰す前に対向していた中間金属層９０２と中間金属層９０５との対向面の少なくとも一部同士が接して新たな界面が形成されたものである。
領域Ｒ３では金属層の界面が１個存在している。これは、潰す前に対向していた最外金属層９０１と最外金属層９０６との対向面の少なくとも一部同士が接して新たな界面が形成されたものである。
なお、潰す際の条件により、封止部９０ｂにおける金属層の界面の様子は図５とは異なるものになる場合があるが、封止部９０ｂが金属層の積層方向における金属層の界面の個数が異なる３つ以上の領域を、積層方向と直交する方向に備えている点は変わらない。
［第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法］
次に、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法について、注入口の製造工程を中心に説明する。図６及び図７は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図であり、図５に対応する断面を示している。
まず、図６（ａ）に示す工程では、孔や溝が形成されていないベタ状の最外金属層９０１及び９０６を準備する。又、金属シートを準備し、金属シートを厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する開口９０２ｘを形成すると共に、Ｘ方向において開口９０２ｘを挟んで略平行に離間する壁部９０２ａ及び壁部９０２ｂを形成して中間金属層９０２を形成する。
同様にして、他の金属シートを準備し、Ｘ方向において開口９０３ｘを挟んで略平行に離間する壁部９０３ａ及び壁部９０３ｂを有する中間金属層９０３を形成する。又、他の金属シートを準備し、Ｘ方向において開口９０４ｘを挟んで略平行に離間する壁部９０４ａ及び壁部９０４ｂを有する中間金属層９０４を形成する。又、他の金属シートを準備し、Ｘ方向において開口９０５ｘを挟んで略平行に離間する壁部９０５ａ及び壁部９０５ｂを有する中間金属層９０５を形成する。
開口９０２ｘ〜９０５ｘは、注入路９０８の一部をなす部分となる。開口９０２ｘ〜９０５ｘは、例えば、プレス加工やエッチング加工により形成することができる。エッチング加工の場合、金属シートの材料が銅であれば、エッチング液として、例えば、塩化第二鉄溶液を用いることができる。中間金属層９０２〜９０５の各々の壁部の内壁面は、例えば、各金属層の上面及び下面に対して垂直に形成することができるが、プレス加工やエッチング加工の条件を変えて、各金属層の上面及び下面に対して所定方向に傾斜する内壁面を形成してもよい。
次に、図６（ｂ）に示す工程では、最外金属層９０１、中間金属層９０２〜９０５、及び最外金属層９０６が図６（ａ）の順番で積層された構造体を加圧及び加熱して固相接合を行う。これにより、隣接する金属層同士が直接接合され、注入口９０が形成される。但し、この段階では、注入口９０は、未封止部９０ａと封止部９０ｂとには分かれていない（注入口９０の全体が、未封止部９０ａと同じ構造である）。なお、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０も注入口９０と同様の金属層の積層構造であるため、注入口９０の形成と同時に蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０が形成される。その後、真空ポンプ等を用いて液管４０内を排気し、注入口９０から液管４０内に作動流体Ｃを注入する。
ここで、固相接合とは、接合対象物同士を溶融させることなく固相（固体）状態のまま加熱して軟化させ、更に加圧して塑性変形を与えて接合する方法である。なお、固相接合によって隣接する金属層同士を良好に接合できるように、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５の全ての材料を同一にすることが好ましい。
次に、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す工程では、超音波接合により、注入口９０を気密封止する封止部９０ｂを形成する。具体的には、図７（ａ）に示すように、図６（ｂ）に示す工程で作製し、作動流体Ｃを注入した構造体において、注入口９０を下型３１０及び上型３２０で挟持する。そして、超音波を印加しながら下型３１０を上型３２０の方向に移動させ、注入口９０の少なくとも一部を最外金属層９０１、中間金属層９０２〜９０５、及び最外金属層９０６の積層方向（Ｚ方向）の下側から上側に加圧する。
これにより、図７（ｂ）に示すように、注入口９０の少なくとも一部が潰されて偏平化し、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５を構成する一の金属層が他の金属層と接し、注入口９０を気密封止する封止部９０ｂが形成される。以上の工程により、ループ型ヒートパイプ１が完成する。
但し、上型３２０を下型３１０の方向に移動させて注入口９０の少なくとも一部を潰してもよいし、上型３２０と下型３１０の両方を互いに近づける方向に移動させて注入口９０の少なくとも一部を潰してもよい。
なお、超音波接合では、超音波を印加しながら接合対象物を加圧することで、摩擦で対象物の界面のコンタミネーション（酸化膜等の汚染物）が排斥され、清浄な界面が形成される。この清浄な界面が接合起点となる。加圧により界面が変形するが、超音波の印加で変形が促進され、接合起点を中心に接合面積が広がって行き、非加熱で強固な接合を得ることができる。但し、接合を促進するため、加熱してもよい。
ここで、比較例を示しながら、図３〜図５に示す構造の奏する効果について説明する。図８は、比較例に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する断面図であり、図７に対応する断面を示している。
図８（ａ）に示す注入口９９は、開口９０２ｘ〜９０５ｘの大きさが同じである点が、注入口９０（図３〜図５参照）と相違する。
中間金属層９０２の壁部９０２ａの内壁面、中間金属層９０３の壁部９０３ａの内壁面、中間金属層９０４の壁部９０４ａの内壁面、及び中間金属層９０５の壁部９０５ａの内壁面には段差がない。又、中間金属層９０２の壁部９０２ｂの内壁面、中間金属層９０３の壁部９０３ｂの内壁面、中間金属層９０４の壁部９０４ｂの内壁面、及び中間金属層９０５の壁部９０５ｂの内壁面には段差がない。その結果、注入口９９の断面形状は額縁状（注入路９９８の断面形状が矩形状）である。
図８（ａ）に示すように、注入口９９を下型３１０及び上型３２０で挟持する。そして、超音波を印加しながら下型３１０を上型３２０の方向に移動させ、注入口９９の少なくとも一部を最外金属層９０１、中間金属層９０２〜９０５、及び最外金属層９０６の積層方向（Ｚ方向）の下側から上側に加圧する。これにより、図８（ｂ）に示すように、注入口９９の少なくとも一部が潰されて偏平化する。
しかしながら、注入口９９では、壁部９０２ａ〜９０５ａ及び壁部９０２ｂ〜９０５ｂが注入口９９を押し潰す際の柱となってしまい、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５が均一に潰れることを妨げる。そのため、図８（ｂ）に示すように、隣接する金属層間に隙間９９９が生じやすく、気密封止が困難である。
これに対して、注入口９０では、封止部９０ｂを形成する前には、中間金属層９０２〜９０５のうち、少なくとも隣接して配置された２層の中間金属層の壁部の内壁面が段差を形成している。そのため、図８に示す構造と比較して、注入口９０の一部を押し潰して封止部９０ｂを形成する際に、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５を構成する一の金属層が他の金属層と接しやすい。その結果、封止部９０ｂにおいて隣接する金属層間に隙間が生じ難くなり、注入口９０の気密封止性を向上することができる。
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、外壁の形状が異なる注入口の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図９は、第１の実施の形態の変形例１に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する断面図であり、図４に対応する断面を示している。図１０は、第１の実施の形態の変形例１に係るループ型ヒートパイプの注入口の構造を例示する断面図であり、図５に対応する断面を示している。
図９及び図１０を参照するに、第１の実施の形態の変形例１では、注入口９０（未封止部９０ａ及び封止部９０ｂ）が注入口９１（未封止部９１ａ及び封止部９１ｂ）に置換された点が、第１の実施の形態（図３及び図４参照）と相違する。
注入口９１の未封止部９１ａにおいて、中間金属層９０２〜９０５の各壁部の内壁面の段差（すなわち、注入路９０８の断面形状）については、注入口９０と同様である。一方、注入口９１の未封止部９１ａでは、注入口９０の未封止部９０ａとは異なり、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５のうち、少なくとも隣接して配置された２層の金属層の外壁面が段差を形成している。
図９の例では、隣接して配置された最外金属層９０１と中間金属層９０２の外壁面が段差を形成している。又、隣接して配置された中間金属層９０２と中間金属層９０３の外壁面が段差を形成している。又、隣接して配置された中間金属層９０４と中間金属層９０５の外壁面が段差を形成している。又、隣接して配置された中間金属層９０５と最外金属層９０６の外壁面が段差を形成している。
具体的には、最外金属層９０１の外壁面９０１ｃと中間金属層９０２の壁部９０２ａの外壁面９０２ｃが段差を形成している。又、最外金属層９０１の外壁面９０１ｄと中間金属層９０２の壁部９０２ｂの外壁面９０２ｄが段差を形成している。又、中間金属層９０２の壁部９０２ａの外壁面９０２ｃと中間金属層９０３の壁部９０３ａの外壁面９０３ｃが段差を形成している。又、中間金属層９０２の壁部９０２ｂの外壁面９０２ｄと中間金属層９０３の壁部９０３ｂの外壁面９０３ｄが段差を形成している。
又、中間金属層９０４の壁部９０４ａの外壁面９０４ｃと中間金属層９０５の壁部９０５ａの外壁面９０５ｃが段差を形成している。又、中間金属層９０４の壁部９０４ｂの外壁面９０４ｄと中間金属層９０５の壁部９０５ｂの外壁面９０５ｄが段差を形成している。又、中間金属層９０５の壁部９０５ａの外壁面９０５ｃと最外金属層９０６の外壁面９０６ｃが段差を形成している。又、中間金属層９０５の壁部９０５ｂの外壁面９０５ｄと最外金属層９０６の外壁面９０６ｄが段差を形成している。
外壁面９０１ｃ、９０２ｃ、及び９０３ｃ、並びに、外壁面９０１ｄ、９０２ｄ、及び９０３ｄは、注入路９０８の中央側がら外側に向かう階段状の段差を形成している。又、外壁面９０４ｃ、９０５ｃ、及び９０６ｃ、並びに、外壁面９０４ｄ、９０５ｄ、及び９０６ｄは、外側から注入路９０８の中央側に向かう階段状の段差を形成している。
なお、図９では、一例として、外壁面９０３ｃと外壁面９０４ｃとの間には段差がなく、外壁面９０３ｄと外壁面９０４ｄとの間にも段差がない。しかし、これには限定されず、例えば、外壁面９０３ｃと外壁面９０４ｃとの間や、外壁面９０３ｄと外壁面９０４ｄとの間に段差を形成してもよい。
封止部９１ｂは、未封止部９１ａと同様の金属層の積層構造であった部分が、作動流体Ｃを液管４０内に注入した後、潰されて偏平化（Ｚ方向）されたものである。封止部９１ｂは、未封止部９１ａよりも幅広（Ｘ方向）である。なお、本実施の形態では、未封止部９１ａを下側から上側に潰して封止部９１ｂを作製した場合の形状を例示するが、未封止部９１ａを上側から下側に潰して封止部９１ｂを作製してもよいし、未封止部９１ａを両側から潰して封止部９１ｂを作製してもよい。
封止部９１ｂにおいて、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５を構成する一の金属層が他の金属層と接して注入口９１を気密封止している。
封止部９１ｂは、各金属層の外壁面側よりも開口が形成された内壁面側（注入路９０８側）の方が変形し易いため、金属層の界面の多くは最外金属層９０１の下面及び最外金属層９０６の上面に対して斜めに形成されている。又、金属層の一部は、外壁面側から内壁面側に行くに従って厚さが徐々に薄くなっている。
封止部９１ｂは、最外金属層９０１、中間金属層９０２〜９０５、及び最外金属層９０６の積層方向における金属層の界面の個数が異なる３つ以上の領域を、積層方向と直交する方向に備えている。具体的には、封止部９１ｂは、図５に示す封止部９０ｂと同様の領域Ｒ１〜Ｒ５を備えている。
又、封止部９１ｂでは、領域Ｒ１及びＲ５のＸ方向のそれぞれ外側は、潰す前の形状とほぼ同様であるが、中間金属層９０２、中間金属層９０３、中間金属層９０４、及び中間金属層９０５が偏平化されている。
なお、潰す際の条件により、封止部９１ｂにおける金属層の界面の様子は図１０とは異なるものになる場合があるが、封止部９１ｂが金属層の積層方向における金属層の界面の個数が異なる３つ以上の領域を、積層方向と直交する方向に備えている点は変わらない。
注入口９１のように、最外金属層９０１及び９０６並びに中間金属層９０２〜９０５のうち、少なくとも隣接して配置された２層の金属層の外壁面が段差を形成する構造としてもよい。
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、注入口全体が押し潰された例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１１は、第１の実施の形態の変形例２に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。図１１を参照するに、ループ型ヒートパイプ１Ａは、注入口９０が注入口９２に置換された点が、ループ型ヒートパイプ１と相違する。
注入口９２は、注入口９０の封止部９０ｂと同じ構造である。従って、図１１のＣ−Ｃ線に沿う断面は、図５と同様の構造となる。
注入口９２のように、全体を押し潰し、未封止部を有さずに封止部のみからなる構造としても、注入口９０と同様の効果を奏する。なお、第１の実施の形態の変形例１の注入口９１の全体を押し潰し、封止部９１ｂのみからなる構造としても、注入口９０と同様の効果を奏する。
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、偏平型ヒートパイプの例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１２は、第２の実施の形態に係る偏平型ヒートパイプを例示する図であり、図１２（ａ）は平面模式図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
図１２に示すように、偏平型ヒートパイプ５は、例えば、外筐９５の内壁にウィック９６が設けられた構造とすることができる。ウィック９６の内側には蒸気流路９７が形成されている。ウィック９６は、放熱部で凝縮した作動流体を蒸発部に還流させるための毛細管力を有している。蒸発部で蒸気となった作動流体は蒸気流路９７を通って放熱部に移動する。
偏平型ヒートパイプ５では、外筐９５の半導体装置等の発熱部品を配置した位置が蒸発部（発熱部）となり、蒸発部から離れた個所が放熱部となり、その間が断熱部となる。例えば、図１２（ａ）に示す外筐９５の右端部近傍に発熱部品を配置すると、そこが蒸発部となる。そして、外筐９５の左端部近傍が凝縮部となり、外筐９５の中央部近傍が断熱部となる。
外筐９５は、例えば、最外金属層９０１、中間金属層９０２〜９０５、最外金属層９０６の６層が順次積層された構造とすることができる。但し、金属層の積層数は６層には限定されず、最低４層以上の金属層が積層されていればよい。すなわち、２層の最外金属層の間に２層以上の中間金属層が積層されていればよい。
外筐９５には、ウィック９６に作動流体を注入する注入口９０が設けられている。注入口９０は、例えば、図３〜図５に示したように、未封止部９０ａ及び封止部９０ｂを有する構造とすることができる。
このように、偏平型ヒートパイプ５においても、注入口９０を設けることにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。なお、注入口９０に代えて、注入口９１（図９及び図１０参照）を設けてもよいし、封止部９０ｂ又は封止部９１ｂのみからなる構造（図１１参照）を設けてもよい。この場合も、注入口９０を設けた場合と同様の効果を奏する。
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
１、１Ａ ループ型ヒートパイプ
５ 偏平型ヒートパイプ
１０ 蒸発器
２０ 凝縮器
３０ 蒸気管
４０ 液管
５０ 流路
９０、９１、９２ 注入口
９０ａ、９１ａ 未封止部
９０ｂ、９１ｂ 封止部
９０１、９０６ 最外金属層
９０１ｃ〜９０６ｃ、９０１ｄ〜９０６ｄ 外壁面
９０２〜９０５ 中間金属層
９０２ａ〜９０５ａ、９０２ｂ〜９０５ｂ 壁部
９０２ｘ〜９０５ｘ 開口
９０８ 注入路

Claims (7)

  1. 作動流体を注入する注入口を有するヒートパイプであって、
    前記注入口は、未封止部と、前記未封止部に連結する封止部と、を備え、
    前記未封止部及び前記封止部は、両外側に位置する最外金属層と、前記最外金属層の間に積層された複数の中間金属層と、を備え、
    前記未封止部において、
    各々の前記中間金属層は、前記最外金属層の一部を露出する開口と、前記開口を挟んで離間した壁部と、を有し、
    前記最外金属層及び各々の前記中間金属層の前記壁部により画定され、各々の前記中間金属層の前記開口により形成される注入路を備え、
    複数の前記中間金属層のうち、少なくとも隣接して配置された２層の前記中間金属層の前記壁部の内壁面が段差を形成し、
    前記封止部において、複数の前記最外金属層及び複数の前記中間金属層を構成する一の金属層が他の金属層と接して前記注入口を気密封止しているヒートパイプ。
  2. 前記未封止部において、
    複数の前記中間金属層は、
    隣接して配置され、前記壁部の内壁面が、一方の前記最外金属層側から他方の前記最外金属層側に前記注入路を拡幅する段差を形成する２層の前記中間金属層と、
    隣接して配置され、前記壁部の内壁面が、他方の前記最外金属層側から一方の前記最外金属層側に前記注入路を拡幅する段差を形成する他の２層の前記中間金属層と、を少なくとも含む請求項１に記載のヒートパイプ。
  3. 複数の前記最外金属層及び複数の前記中間金属層のうち、少なくとも隣接して配置された２層の金属層の外壁面が段差を形成している請求項１又は２に記載のヒートパイプ。
  4. 作動流体を注入する注入口を有するヒートパイプであって、
    前記注入口は、両外側に位置する最外金属層と、前記最外金属層の間に積層された複数の中間金属層と、を備え、
    複数の前記最外金属層及び複数の前記中間金属層を構成する一の金属層が他の金属層と接して前記注入口を気密封止し、
    前記最外金属層及び前記中間金属層の積層方向における前記金属層の界面の個数が異なる３つ以上の領域を、前記積層方向と直交する方向に備えているヒートパイプ。
  5. 前記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、を有する請求項１乃至４の何れか一項に記載のヒートパイプ。
  6. 作動流体を注入する注入口を有するヒートパイプの製造方法であって、
    前記注入口を形成する工程は、
    金属シートを加工して、前記金属シートに第１開口及び前記第１開口を挟んで離間した壁部を形成し、第１金属層を形成する工程と、
    他の金属シートを加工して、他の前記金属シートに前記第１開口と大きさの異なる第２開口及び前記第２開口を挟んで離間した壁部を形成し、第２金属層を形成する工程と、
    両外側に位置する最外金属層を準備し、前記最外金属層の間に中間金属層として前記第１金属層及び前記第２金属層を積層し、前記最外金属層及び前記中間金属層を構成する隣接する金属層同士を接合する工程と、
    作動流体を注入後、前記注入口を封止する工程と、を有し、
    前記注入口を封止する工程では、前記注入口の少なくとも一部を前記最外金属層及び前記中間金属層の積層方向に加圧して偏平化し、複数の前記最外金属層及び複数の前記中間金属層を構成する一の金属層が他の金属層と接して前記注入口を気密封止するヒートパイプの製造方法。
  7. 前記注入口を封止する工程では、超音波を印加しながら、前記注入口の少なくとも一部を前記最外金属層及び前記中間金属層の積層方向に加圧して偏平化する請求項６に記載のヒートパイプの製造方法。
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