JP2019100582A - ヒートパイプ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】作動流体を安定して内部へ注入することが可能な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、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中間金属層と、前記中間金属層の対向する壁部及び前記最外金属層により画定される注入路と、前記壁部に設けられた多孔質体と、を有し、前記多孔質体は、前記中間金属層の一方の面側から窪む第１の有底孔と、他方の面側から窪む第２の有底孔と、前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された細孔と、を備えている。【選択図】図３

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。
ところで、モバイル型の電子機器では、薄型化が進んでおり、それに伴い搭載するヒートパイプも薄型化が必須となる。ヒートパイプの薄型化により、作動流体を注入するための注入口も狭くなりつつある。
特許第６１４６４８４号
しかしながら、従来のヒートパイプでは、注入口は単なる空間状態であり、作動流体を引き込む機能を備えていない。そのため、注入口が狭くなると、作動流体を安定して内部へ注入することが困難である。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、作動流体を安定して内部へ注入することが可能な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、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中間金属層と、前記中間金属層の対向する壁部及び前記最外金属層により画定される注入路と、前記壁部に設けられた多孔質体と、を有し、前記多孔質体は、前記中間金属層の一方の面側から窪む第１の有底孔と、他方の面側から窪む第２の有底孔と、前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された細孔と、を備えていることを要件とする。
開示の技術によれば、作動流体を安定して内部へ注入することが可能な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。 注入口から作動流体を注入する様子を説明する図である。 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図である。 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の注入口の構造を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例３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平面模式図である。
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６０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６０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６０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６０を液管４０に接続しているが、注入口６０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、液管４０、及び注入口６０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図であり、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。又、図３（ｂ）は中間金属層６２における有底孔の配置を例示する部分平面図であり、図３（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面が、図３（ａ）の中間金属層６２の部分に相当する。
図１及び図３に示すように、注入口６０は、液管４０に連結する未封止部６０ａと、未封止部６０ａに連結する封止部６０ｂとを有している。液管４０、未封止部６０ａ、及び封止部６０ｂは、一体に形成されている。
未封止部６０ａ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６０ｂは、作動流体Ｃを液管４０内に注入する際には未封止部６０ａ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６０ｂ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６０は、例えば、最外金属層６６、中間金属層６５、中間金属層６４、中間金属層６３、中間金属層６２、及び最外金属層６１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６１及び６６は、注入口６０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６２〜６５は最外金属層６１と最外金属層６６との間に積層されている。本実施の形態では、最外金属層６１及び６６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６０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３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１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６１及び６６並びに中間金属層６２〜６５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６１及び６６並びに中間金属層６２〜６５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６１及び６６並びに中間金属層６２〜６５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６０ａは、作動流体Ｃを液管４０に注入するための注入路６８０を有している。注入路６８０の幅Ｗ３は、例えば、２〜６ｍｍ程度とすることができる。注入路６８０の高さＨ１は、例えば、０．２〜０．６ｍｍ程度とすることができる。
中間金属層６２は、Ｘ方向に離間して配置された対向する壁部６２１及び６２２を備えている。中間金属層６３は、Ｘ方向に離間して配置された対向する壁部６３１及び６３２を備えている。中間金属層６４は、Ｘ方向に離間して配置された対向する壁部６４１及び６４２を備えている。中間金属層６５は、Ｘ方向に離間して配置された対向する壁部６５１及び６５２を備えている。
中間金属層６２〜６５の壁部６２１及び６２２、壁部６３１及び６３２、壁部６４１及び６４２、壁部６５１及び６５２は、注入口６０の外壁の一部を構成している。そして、注入路６８０は、壁部６２１及び６２２、壁部６３１及び６３２、壁部６４１及び６４２、壁部６５１及び６５２、並びに最外金属層６１及び６６により画定される。
壁部６２１及び６２２、壁部６３１及び６３２、壁部６４１及び６４２、壁部６５１及び６５２の注入路６８０側には、各々多孔質体６００が設けられている。なお、図３では未封止部６０ａを図示しているが、潰されて偏平化する前の封止部６０ｂも図３と同様の構造である。すなわち、作動流体Ｃを注入する際は、未封止部６０ａ及び封止部６０ｂを含む注入口６０全体が図３の構造を有している。
図３に示すように、多孔質体６００において、中間金属層６２の壁部６２１及び６２２の注入路６８０側には、上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６２ｘと、下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６２ｙとが、それぞれ複数個形成されている。
有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６２ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６２ｚを形成している。
有底孔６２ｘ及び６２ｙは、例えば、直径が１００〜３００μｍ程度の円形とすることができるが、楕円形や多角形等の任意の形状として構わない。有底孔６２ｘ及び６２ｙの深さは、例えば、中間金属層６２の厚さの半分程度とすることができる。隣接する有底孔６２ｘの間隔Ｌ１は、例えば、１００〜４００μｍ程度とすることができる。隣接する有底孔６２ｙの間隔Ｌ２は、例えば、１００〜４００μｍ程度とすることができる。
有底孔６２ｘ及び６２ｙの内壁は、底面側から開口側に向かって拡幅するテーパ形状とすることができる。しかし、これに限らず、有底孔６２ｘ及び６２ｙの内壁は、底面に対して垂直であっても構わない。細孔６２ｚの短手方向の幅Ｗ４は、例えば、１０〜５０μｍ程度とすることができる。又、細孔６２ｚの長手方向の幅Ｗ５は、例えば、５０〜１５０μｍ程度とすることができる。
同様に、中間金属層６３の壁部６３１及び６３２の注入路６８０側には、上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６３ｘと、下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６３ｙとが、それぞれ複数個形成されている。
有底孔６３ｘと有底孔６３ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔６３ｘと有底孔６３ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔６３ｘと有底孔６３ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６３ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔６３ｘと有底孔６３ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６３ｚを形成している。
又、有底孔６２ｙと有底孔６３ｘとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６７ｚを形成している。
同様に、中間金属層６４の壁部６４１及び６４２の注入路６８０側には、上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６４ｘと、下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６４ｙとが、それぞれ複数個形成されている。
有底孔６４ｘと有底孔６４ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔６４ｘと有底孔６４ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔６４ｘと有底孔６４ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６４ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔６４ｘと有底孔６４ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６４ｚを形成している。
又、有底孔６３ｙと有底孔６４ｘとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６８ｚを形成している。
同様に、中間金属層６５の壁部６５１及び６５２の注入路６８０側には、上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６５ｘと、下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６５ｙとが、それぞれ複数個形成されている。
有底孔６５ｘと有底孔６５ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔６５ｘと有底孔６５ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔６５ｘと有底孔６５ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６５ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔６５ｘと有底孔６５ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６５ｚを形成している。
又、有底孔６４ｙと有底孔６５ｘとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６９ｚを形成している。
なお、図３（ｂ）では中間金属層６２における有底孔の配置を例示するが、中間金属層６３〜６５における有底孔の配置も、中間金属層６２の場合と同様とすることができる。又、中間金属層６３〜６５において、Ｘ方向に隣接する有底孔の間隔、Ｙ方向に隣接する有底孔の間隔、有底孔の内壁の形状、細孔の長手方向の幅、及び細孔の短手方向の幅は、中間金属層６２の場合と同様とすることができる。
但し、上記の記載は一例であり、中間金属層６３〜６５における有底孔の配置は、中間金属層６２の場合と同様としなくてもよい。この場合、中間金属層６２〜６５において、上下の中間金属層の隣接する部分に形成された有底孔同士が平面視で重複する領域を有し細孔が形成されれば、中間金属層６３〜６５における有底孔の配置は任意として構わない。又、中間金属層６３〜６５において、Ｘ方向に隣接する有底孔の間隔、Ｙ方向に隣接する有底孔の間隔、有底孔の内壁の形状、細孔の長手方向の幅、及び細孔の短手方向の幅は、中間金属層６２と異なる仕様にしても構わない。
各中間金属層に形成された細孔同士は互いに連通しており、互いに連通する細孔は多孔質体６００内に三次元的に広がっている。そのため、作動流体Ｃは、毛細管力により、互いに連通する細孔内を三次元的に広がる。
［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、多孔質体の製造工程を中心に説明する。図４及び図５は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図であり、図３（ａ）に対応する断面を示している。
まず、図４（ａ）に示す工程では、図１の平面形状に形成された金属シート６２０を準備する。そして、金属シート６２０の上面にレジスト層３１０を形成し、金属シート６２０の下面にレジスト層３２０を形成する。金属シート６２０は、最終的に中間金属層６２となる部材であり、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金等から形成することができる。金属シート６２０の厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。レジスト層３１０及び３２０としては、例えば、感光性のドライフィルムレジスト等を用いることができる。
次に、図４（ｂ）に示す工程では、金属シート６２０の多孔質体６００を形成する領域（注入口６０の側壁となる領域）において、レジスト層３１０を露光及び現像して、金属シート６２０の上面を選択的に露出する開口部３１０ｘを形成する。又、レジスト層３２０を露光及び現像して、金属シート６２０の下面を選択的に露出する開口部３２０ｘを形成する。開口部３１０ｘ及び３２０ｘの形状及び配置は、図３（ｂ）に示した有底孔６２ｘ及び６２ｙの形状及び配置に対応するように形成する。
次に、図４（ｃ）に示す工程では、開口部３１０ｘ内に露出する金属シート６２０を金属シート６２０の上面側からハーフエッチングすると共に、開口部３２０ｘ内に露出する金属シート６２０を金属シート６２０の下面側からハーフエッチングする。
これにより、金属シート６２０の上面側に有底孔６２ｘが形成され、下面側に有底孔６２ｙが形成される。又、表裏でＸ方向及びＹ方向に交互に配置された開口部３１０ｘと開口部３２０ｘとは、平面視で部分的に重複しているため、重複する部分が連通して細孔６２ｚが形成される。又、金属シート６２０のＸ方向の中央部分が開口し、Ｘ方向に離間して壁部６２１及び６２２が形成される。金属シート６２０のハーフエッチングには、例えば、塩化第二鉄溶液を用いることができる。
次に、図４（ｄ）に示す工程では、レジスト層３１０及び３２０を剥離液により剥離する。これにより、中間金属層６２が完成する。
次に、図５（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６１及び６６を準備する。又、中間金属層６２と同様の方法により、中間金属層６３、６４、及び６５を形成する。中間金属層６３、６４、及び６５に形成される有底孔及び細孔の位置は、例えば、図３（ｂ）と同様とすることができる。
次に、図５（ｂ）に示す工程では、図５（ａ）に示す順番で各最外金属層及び中間金属層を積層し、加圧及び加熱により固相接合を行う。これにより、隣接する金属層同士が直接接合され、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、液管４０、及び注入口６０を有するループ型ヒートパイプ１が完成し、注入口６０の側壁に多孔質体６００が形成される。又、蒸気管３０及び液管４０によって流路５０が形成される。
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６１及び６６並びに中間金属層６２〜６５の全ての材料を同一にすることが好ましい。
その後、真空ポンプ等を用いて液管４０内を排気した後、注入口６０から液管４０内に作動流体Ｃを注入する。そして、注入口６０の端部を潰して偏平化することにより封止部６０ｂを作製し、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。
ループ型ヒートパイプ１では、注入口６０の側壁に形成した多孔質体６００により毛細管力が生じる。そのため、図６（ａ）に示すように、注入口６０から作動流体Ｃを注入すると、図６（ｂ）に示すように、注入口６０の両側壁の多孔質体６００に作動流体Ｃが先行して引き込まれる。そして、注入口６０の両側壁に引き込まれ作動流体Ｃに追従して、注入口６０の両側壁の間にメニスカスを形成しながら作動流体Ｃが引き込まれる。
このように、多孔質体６００の毛細管力により、作動流体Ｃをループ型ヒートパイプ１の内部に引き込みやすくなる。そのため、ループ型ヒートパイプ１が薄型化され、それに伴って作動流体Ｃを注入するための注入口６０が狭くなった場合でも、微量の作動流体Ｃを安定して内部へ引き込むことができる。又、微量の作動流体Ｃを安定して内部へ引き込むことができるため、作動流体Ｃの注入量の制御性を向上することが可能となり、狙った量の作動流体Ｃを容易に注入することができる。
又、多孔質体６００は、各金属層の両面側から形成した有底孔を部分的に連通させて各金属層内に細孔を設ける構造とされている。これにより、貫通孔が形成された金属層同士を貫通孔が部分的に重複するように積層する場合のように、金属層同士を積層する際の位置ずれや、金属層を複数積層する際の加熱処理の際の金属層の膨張及び収縮による位置ずれが生じることがない。そのため、一定の大きさの細孔を金属層内に形成できる。これにより、細孔の大きさがばらついて細孔により発現する毛細管力が低下することを防止可能となり、微量の作動流体Ｃを安定して内部へ引き込むことができる。
〈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、多孔質体における有底孔の配置が異なる例を示す。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７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図であり、図３（ａ）に相当する断面を示している。
図７に示す多孔質体６０１は、中間金属層６２〜６５において、中間金属層の隣接する部分に形成された有底孔同士が平面視で重複する位置に配置され互いに連通している点が、多孔質体６００（図３（ａ）参照）と相違する。
具体的には、中間金属層６２の有底孔６２ｙと中間金属層６３の有底孔６３ｘ、中間金属層６３の有底孔６３ｙと中間金属層６４の有底孔６４ｘ、中間金属層６４の有底孔６４ｙと中間金属層６５の有底孔６５ｘが平面視で重複する位置に配置され互いに連通している。
このように、中間金属層同士を積層する部分では、隣接する有底孔全体を重複させる構造とすることで、中間金属層同士が接する面積を大きくできるため、強固な接合が可能となる。その他の効果については、第１の実施の形態と同様である。
〈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、第１の実施の形態の変形例１において、多孔質体の最外層にも有底孔を形成する例を示す。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８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の注入口の構造を例示する図であり、図３（ａ）に相当する断面を示している。
図８に示す多孔質体６０２は、最外金属層６１及び６６にも有底孔が形成されている点が、多孔質体６０１（図７参照）と相違する。
具体的には、最外金属層６１には、下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６１ｙが形成されている。有底孔６１ｙは、例えば、有底孔６２ｙと平面視で重複する位置に形成することができる。有底孔６１ｙと有底孔６２ｘとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６１ｚを形成している。
又、最外金属層６６には、上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６６ｘが形成されている。有底孔６６ｘは、例えば、有底孔６５ｘと平面視で重複する位置に形成することができる。有底孔６６ｘと有底孔６５ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６６ｚを形成している。
このように、多孔質体６０２では、一方の最外層となる最外金属層６１の中間金属層６２と接する側に有底孔６１ｙを形成し、中間金属層６２に形成した有底孔６２ｘと部分的に連通させて細孔６１ｚを設けている。又、他方の最外層となる最外金属層６６の中間金属層６５と接する側に有底孔６６ｘを形成し、中間金属層６５に形成した有底孔６５ｙと部分的に連通させて細孔６６ｚを設けている。
これにより、多孔質体６０２の細孔の数を多孔質体６０１の細孔の数よりも増加させることが可能となり、細孔により発現する毛細管力を更に向上できる。その結果、ループ型ヒートパイプ１が薄型化され、それに伴って作動流体Ｃを注入するための注入口６０が狭くなった場合でも、微量の作動流体Ｃを更に安定して内部へ引き込むことができる。
なお、多孔質体６００（図３（ａ）参照）において、多孔質体６０２と同様に、一方の最外層となる最外金属層６１の中間金属層６２と接する側に有底孔６１ｙを形成し、他方の最外層となる最外金属層６６の中間金属層６５と接する側に有底孔６６ｘを形成してもよい。この場合も上記と同様の効果を奏する。
〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、有底孔に代えて貫通孔を用いる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３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３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であり、図３（ａ）に相当する断面を示している。
図９に示す多孔質体６０３は、中間金属層６２〜６５において、有底孔に代えて貫通孔を設け、隣接する中間金属層の貫通孔同士を部分的に連通させて細孔を設けている点が、多孔質体６００（図３（ａ）参照）と相違する。
具体的には、中間金属層６２の壁部６２１及び６２２の注入路６８０側には、厚さ方向に貫通する貫通孔６２ｔが複数個形成されている。中間金属層６３の壁部６３１及び６３２の注入路６８０側には、厚さ方向に貫通する貫通孔６３ｔが複数個形成されている。中間金属層６４の壁部６４１及び６４２の注入路６８０側には、厚さ方向に貫通する貫通孔６４ｔが複数個形成されている。中間金属層６５の壁部６５１及び６５２の注入路６８０側には、厚さ方向に貫通する貫通孔６５ｔが複数個形成されている。平面視における各貫通孔の配置や形状は、多孔質体６００の各有底孔と同様とすることができる。
貫通孔６２ｔと貫通孔６３ｔとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６７ｚを形成している。又、貫通孔６３ｔと貫通孔６４ｔとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６８ｚを形成している。貫通孔６４ｔと貫通孔６５ｔとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６９ｚを形成している。
各貫通孔を形成するには、図４（ｂ）に示す工程で開口部３１０ｘ及び３２０ｘを平面視で重複する位置に形成し、図４（ｃ）に示す工程で開口部３１０ｘ内に露出する金属シート６２０と開口部３２０ｘ内に露出する金属シート６２０をエッチングすればよい。
このように、有底孔に代えて貫通孔を設け、隣接する中間金属層の貫通孔同士を部分的に連通させて細孔を設けてもよい。この場合にも、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。但し、前述のように、中間金属層同士を積層する際の位置ずれや、中間金属層を複数積層する際の加熱処理の際の中間金属層の膨張及び収縮による位置ずれが生じない点では、多孔質体６００〜６０２の方が好適である。
〈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１０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平面模式図である。
図１０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１０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には、ウィック９６に作動流体を注入する未封止部９０ａ及び封止部９０ｂを有する注入口９０が設けられている。未封止部９０ａ及び偏平化する前の封止部９０ｂは、図３と同様の構造の多孔質体６００を備えている。
このように、偏平型ヒートパイプ５においても、注入口６０と同一構造の注入口９０を設けることにより、多孔質体６００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には、多孔質体６００に代えて、多孔質体６０１、６０２、又は６０３を設けても構わない。
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。
例えば、上記の各実施の形態及び変形例では、各中間金属層の対向する壁部の両方に多孔質体を設けたが、各中間金属層の対向する壁部の一方に多孔質体を設けてもよい。
又、全ての中間金属層に多孔質体を設けなくてもよく、例えば、中間金属層６２及び６５には多孔質体を設けず、中間金属層６３及び６４において対向する壁部の一方又は両方に多孔質体を設けてもよい。
又、多孔質体は、必ずしも中間金属層に一体で形成する必要はなく、中間金属層とは別に形成した多孔質体を注入口に挿入して中間金属層の壁部に設けてもよい。
１ ループ型ヒートパイプ
２ 電子機器
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
６０、９０ 注入口
６０ａ、９０ａ 未封止部
６０ｂ、９０ｂ 封止部
６１、６６ 最外金属層
６１ｙ、６２ｘ、６２ｙ、６３ｘ、６３ｙ、６４ｘ、６４ｙ、６５ｘ、６５ｙ、６６ｘ 有底孔
６１ｚ、６２ｚ、６３ｚ、６４ｚ、６５ｚ、６６ｚ、６７ｚ、６８ｚ、６９ｚ 細孔
６２、６３、６４、６５ 中間金属層
６２ｔ、６３ｔ、６４ｔ、６５ｔ 貫通孔
９５ 外筐
９６ ウィック
９７ 蒸気流路
６００、６０１、６０２、６０３ 多孔質体
６２１、６２２、６３１、６３２、６４１、６４２、６５１、６５２ 壁部
６８０ 注入路

Claims (9)

  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、
    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中間金属層と、
    前記中間金属層の対向する壁部及び前記最外金属層により画定される注入路と、
    前記壁部に設けられた多孔質体と、を有し、
    前記多孔質体は、
    前記中間金属層の一方の面側から窪む第１の有底孔と、他方の面側から窪む第２の有底孔と、前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された細孔と、を備えているヒートパイプ。
  2. 前記多孔質体は、前記中間金属層に隣接する第２中間金属層を備え、
    前記第２中間金属層は、一方の面側から窪む第１の有底孔と、他方の面側から窪む第２の有底孔と、前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された細孔と、を備え、
    前記中間金属層の前記第２の有底孔と、前記第２中間金属層の前記第１の有底孔とが部分的に連通して細孔を形成する請求項１に記載のヒートパイプ。
  3. 前記多孔質体は、前記中間金属層に隣接する第２中間金属層を備え、
    前記第２中間金属層は、一方の面側から窪む第１の有底孔と、他方の面側から窪む第２の有底孔と、前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された細孔と、を備え、
    前記中間金属層の前記第２の有底孔と、前記第２中間金属層の前記第１の有底孔とは、平面視で重複する位置に形成される請求項１に記載のヒートパイプ。
  4. 一方の前記最外金属層は、前記中間金属層の一方の面と接する面側から窪む第３の有底孔を備え、
    前記第３の有底孔と、前記中間金属層の前記第１の有底孔とが部分的に連通して細孔を形成する請求項１乃至３の何れか一項に記載のヒートパイプ。
  5. 他方の前記最外金属層は、隣接する中間金属層と接する面側から窪む第４の有底孔を備え、
    前記第４の有底孔と、前記隣接する中間金属層の他方の前記最外金属層側に形成された有底孔とが部分的に連通して細孔を形成する請求項４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、
    前記中間金属層の対向する壁部及び前記最外金属層により画定される注入路と、
    前記壁部に設けられた多孔質体と、を有し、
    前記多孔質体は、
    一の前記中間金属層に設けられた第１の貫通孔と、一の前記中間金属層に隣接する他の前記中間金属層に設けられた第２の貫通孔と、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが部分的に連通して形成された細孔と、を備えているヒートパイプ。
  7. 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６の何れか一項に記載のヒートパイプ。
  8. 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中間金属層と、
    前記中間金属層の対向する壁部及び前記最外金属層により画定される注入路と、
    前記壁部に設けられた多孔質体と、を有し、
    前記多孔質体を構成する前記中間金属層を形成する工程を含み、
    前記中間金属層を形成する工程は、
    金属シートを一方の面側からハーフエッチングして第１の有底孔を形成する工程と、
    前記金属シートを他方の面側からハーフエッチングし、前記第１の有底孔と部分的に連通して細孔を形成する第２の有底孔を形成する工程と、を含むヒートパイプの製造方法。
  9. 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、
    前記中間金属層の対向する壁部及び前記最外金属層により画定される注入路と、
    前記壁部に設けられた多孔質体と、を有し、
    前記多孔質体を構成する複数の中間金属層を形成する工程を含み、
    前記複数の中間金属層を形成する工程は、
    第１の金属シートをエッチングして第１の貫通孔を形成する工程と、
    第２の金属シートをエッチングして第２の貫通孔を形成する工程と、
    前記第１の金属シートと前記第２の金属シートとを積層し、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを部分的に連通して細孔を形成する工程と、を含むヒートパイプの製造方法。
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