JP3170056U - 薄型ヒートパイプ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートパイプの軸方向及び径方向の双方に熱伝導機能を有する薄型ヒートパイプ構造を提供する。【解決手段】管体１１及びメッシュ体１２を備える薄型ヒートパイプ構造１であって、管体１１は、チャンバ１１１及び該チャンバ１１１内に作動流体を有し、チャンバ１１１の内壁には、互いに交差する少なくとも１つの第１のチャネルと、少なくとも１つの第２のチャネルとが設けられており、メッシュ体１２は、複数のメッシュ１２１を有し、該メッシュ１２１は、チャンバ１１１の内壁に貼付されている。【選択図】図１

Description

本考案は、冷却対象物を冷却する薄型ヒートパイプ構造に関する。

ヒートパイプは、表面の熱伝導率が、銅、アルミニウムなどの金属に比べ、約数倍〜数十倍と非常に高いため、様々な装置を冷却させるために用いられている。ヒートパイプは、その形状から円管状のヒートパイプと、平面状のヒートパイプとに分けられる。

ここで、ＣＰＵなどの電子機器の冷却対象物を冷却するためには、この冷却対象物に取り付け後の接触面積を広く確保するため、平面型のヒートパイプが使用されることが好ましい。

また、冷却対象となる装置の小型化、省スペース化にともない、冷却対象となる装置に用いられるヒートパイプも薄型化が求められている。

ヒートパイプは、通常、ヒートパイプ内の空間を作動流体の流路として用い、空間内に収容した作動流体を蒸発させたり凝縮させたりすることによって、相変化などにより熱伝導を行う構成を有している。

また、熱伝導を行うために、ヒートパイプを放熱フィンの中に貫設し、ヒートパイプ内に充填した低沸点の作動液体を、発熱電子部品（蒸発端）によって吸熱されることによって蒸発させるとともに放熱フィンに向かって移動させ、放熱フィンの所定箇所（凝縮端）において発熱電子部品から発生された熱を放熱フィンへ伝熱させることにより、放熱ファンにより電子部品の放熱を行う構成も周知である。

ここで、ヒートパイプを製造する際、中空管体の中に金属粉末を充填し、金属粉末を焼結して中空管体の内壁に毛細管構造層を形成してから、管体に対して真空排気を行い、その後、管体内に作動流体を充填して封止することにより、電子装置に対する薄型化の要求を満たすために、ヒートパイプを薄く製造できる製造方法が周知である。

プレート型ヒートパイプは、一般のヒートパイプの原理と同様に、作動流体の蒸発及び凝縮により熱伝導を行うが、一般のヒートパイプが軸方向で熱伝導を行うのと異なり、ヒートパイプの面と冷却対象物の面とを接触させることにより熱伝導を行う点が異なる。

上述したように、電子装置は、薄型化が求められているため、ヒートパイプをこれらの電子装置と組み合わせて使用するためには、ヒートパイプを薄型化する必要がある。

従来の技術では、ヒートパイプを押し潰して扁平平板状にすることにより、薄型化を実現していた。

具体的には、ヒートパイプを薄く製造するには、まず、ヒートパイプに粉末を充填して焼結した後、ヒートパイプを扁平状に押し潰し、その後、作動流体を充填してからヒートパイプを封止したり、ヒートパイプを扁平状に押し潰してから粉末を充填して焼結工程を行ったりすることにより、ヒートパイプを薄型化していた。このような薄型化されたヒートパイプは、例えば特許文献１に開示されている。

実用新案登録第３１６７６５５号公報

しかしながら、薄型化されたヒートパイプにおいては、管体内のチャンバが非常に狭いことから、粉末を充填させる工程が難しく、ヒートパイプ内の毛細管構造の機能が低下してしまうといった問題があった。

また、ヒートパイプ内の蒸気チャネルは、狭すぎてしまうと、気液の循環に悪影響を与えるため、従来の薄型構造は好ましくない。

即ち、従来の薄型ヒートパイプの問題点は、ヒートパイプを薄型化すると、受熱面積及び放熱面積を大きくすることができるが、ヒートパイプが軸方向の熱伝導効果しか無く、径方向の熱伝導効果が低くなってしまうことにある。

より具体的には、ヒートパイプを加工して薄型化することが難しく、ヒートパイプ内の毛細管構造が破壊され易いばかりか、製造コストも高く、ヒートパイプの径方向で熱伝導を行うことができないといった問題があった。

本考案の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ヒートパイプの軸方向及び径方向の双方に熱伝導機能を有する薄型ヒートパイプ構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本考案の一態様における薄型ヒートパイプ構造は、管体及びメッシュ体を備える薄型ヒートパイプ構造であって、前記管体は、チャンバ及び該チャンバ内に作動流体を有し、前記チャンバの内壁には、互いに交差する少なくとも１つの第１のチャネルと、少なくとも１つの第２のチャネルとが設けられており、前記メッシュ体は、複数のメッシュを有し、該メッシュは、前記チャンバの前記内壁に貼付されている。

本考案の薄型ヒートパイプ構造によれば、ヒートパイプの軸方向及び径方向の双方に熱伝導機能を有する薄型ヒートパイプ構造を提供することができることから、熱伝導率を大幅に向上させることができる。

第１実施の形態における薄型ヒートパイプ構造を示す分解斜視図 図１のチャンバの内壁を拡大して示す図 図１のチャンバの内壁に貼着されたメッシュ体の拡大斜視図 図１の薄型ヒートパイプを組み立てた状態を示す斜視図 第２実施の形態の薄型ヒートパイプ構造を部分的に示す斜視図 第３実施の形態の薄型ヒートパイプ構造の断面図 第４実施の形態の薄型ヒートパイプ構造の断面図 第５実施の形態の薄型ヒートパイプ構造の断面図 薄型ヒートパイプ構造を、熱源及び放熱部材とともに示す斜視図 図９中のA-A線に沿う断面図 薄型ヒートパイプ構造を、図９とは異なる熱源及び放熱部材とともに示す斜視図 図１１中のB-B線に沿う断面図

以下、本考案の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

（第１実施の形態）
図１は、第１実施の形態における薄型ヒートパイプ構造を示す分解斜視図、図２は、図１のチャンバの内壁を拡大して示す図、図３は、図１のチャンバの内壁に貼着されたメッシュ体の拡大斜視図、図４は、図１の薄型ヒートパイプを組み立てた状態を示す斜視図である。

図１、図４に示すように、本実施の形態における薄型ヒートパイプ構造１は、少なくとも管体１１及びメッシュ体１２を具備している。

管体１１は、チャンバ１１１を有するとともに、チャンバ１１１に、後述する作動流体１３を有する（図１０参照）。

図２に示すように、チャンバ１１１の内壁１１１１は、少なくとも１つの第１のチャネル１１１１ａ及び少なくとも１つの第２のチャネル１１１１ｂを有している。第１のチャネル１１１１ａと第２のチャネル１１１１ｂとは、それぞれ交差している。

図３に示すように、メッシュ体１２は、チャンバ１１１の内壁１１１１に貼付された複数のメッシュ１２１を有する。

図１に示すように、管体１１は、チャンバ１１１にそれぞれ連通した第１の封止端１１２及び第２の封止端１１３を有する。

（第２実施の形態）
図５は、第２実施の形態の薄型ヒートパイプ構造を部分的に示す斜視図である。

本実施の形態における薄型ヒートパイプ構造は、第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂの表面に、銅粉末である焼結粉末５が設けられている点が第１実施形態と異なる。

尚、その他の構成については第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。しかしながら、第２実施形態は、これだけに限定されるのではなく、焼結粉末５には、銅粉末以外に、アルミニウム粉末を用いてもよい。

（第３実施の形態）
図６は、第３実施の形態の薄型ヒートパイプ構造の断面図である。

図６に示すように、本実施形態における薄型ヒートパイプ構造は、第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂがそれぞれ部分円弧状を有して、第１のチャネル１１１１ａと第２のチャネル１１１１ｂとが交差され、第１のチャネル１１１１ａと第２のチャネル１１１１ｂとが交差した箇所に、交差部１１１１ｃが形成される点が第１実施形態と異なる。

尚、その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。

（第４実施の形態）
図７は、第４実施の形態の薄型ヒートパイプ構造の断面図である。

図７に示すように、本実施形態における薄型ヒートパイプ構造は、第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂがそれぞれ螺旋状を有して第１のチャネル１１１１ａと第２のチャネル１１１１ｂとが交差され、第１のチャネル１１１１ａと第２のチャネル１１１１ｂとが交差した箇所に、交差部１１１１ｃが形成される点が第１実施形態と異なる。

尚、その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。

（第５実施の形態）
図８は、第５実施の形態の薄型ヒートパイプ構造の断面図である。

図８に示すように、本実施形態における薄型ヒートパイプ構造は、管体１１の第１の封止端１１２及び第２の封止端１１３に隣接した箇所だけに、第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂが設けられている点が第１実施形態と異なる。

尚、その他の構成は、第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。

図９は、薄型ヒートパイプ構造を、熱源及び放熱部材とともに示す斜視図、図１０は、図９中のA-A線に沿う断面図である。

図９、図１０に示すように、管体１１は、受熱端１１ａ及び放熱端１１ｂを有する。受熱端１１ａは、少なくとも１つの熱源３と接触される。放熱端１１ｂは、少なくとも１つの放熱部材４と接触される。

放熱部材４としては、放熱装置が挙げられるが、熱源３から発生された熱は、受熱端１１ａにより吸収され、液体状動作流体１３ａが蒸発して気体状動作流体１３ｂに変化し、気体状動作流体１３ｂが、メッシュ体１２間の隙間を介して放熱端１１ｂに向かって熱を伝導し、放熱端１１ｂで冷却され、冷却された気体状動作流体１３ｂが液体状動作流体１３ａによって凝縮され、第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂを介して管体１１のチャンバ１１１の内壁１１１１から拡散して還流する。

このため、液体状動作流体１３ａは、管体１１の第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂの軸方向及び径方向で、受熱端１１ａに還流する。

図１１は、薄型ヒートパイプ構造を、図９とは異なる熱源及び放熱部材とともに示す斜視図、図１２は、図１１中のB-B線に沿う断面図である。

図１１、図１２に示すように、薄型ヒートパイプ構造の受熱端１１ａには、熱源３が接触された一方の側部に吸熱側１１ｃが設けられ、他方の側部に放熱側１１ｄが設けられる。

この放熱側１１ｄには、放熱部材４が設けられる。吸熱側１１ｃは、熱源３の熱を吸収し、液体状動作流体１３ａが蒸発して気体状動作流体１３ｂに変化し、放熱側１１ｄに熱伝導されて冷却され、冷却されて凝縮した液体状動作流体１３ａが第１のチャネル１１１１ａ及び第２のチャネル１１１１ｂを介して吸熱側１１ｃに還流し、気液が循環し続ける構成を有している。

以上、上述したことからも分かるように、本考案の薄型ヒートパイプ構造は、軸方向で熱伝導を行うだけでなく、径方向でも熱伝導を行うことができる上、メッシュ体１２により支持することができる。

また、本考案の薄型ヒートパイプ構造は、軸方向又は径方向で熱伝導を行うことができるため、軸方向の熱伝導または径方向の接触面積に大きい熱伝導でも熱伝導効果が優れている。

尚、当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１…薄型ヒートパイプ構造
３…熱源
４…放熱部材
５…焼結粉末
１１…管体
１１ａ…受熱端
１１ｂ…放熱端
１１ｃ…吸熱側
１１ｄ…放熱側
１２…メッシュ体
１３…作動流体
１３ａ…液体状動作流体
１３ｂ…気体状動作流体
１１１…チャンバ
１１２…第１の封止端
１１３…第２の封止端
１２１…メッシュ
１１１１…内壁
１１１１ａ…第１のチャネル
１１１１ｂ…第２のチャネル
１１１１ｃ…交錯部

Claims (7)

1. 管体及びメッシュ体を備える薄型ヒートパイプ構造であって、
   前記管体は、チャンバ及び該チャンバ内に作動流体を有し、前記チャンバの内壁には、互いに交差する少なくとも１つの第１のチャネルと、少なくとも１つの第２のチャネルとが設けられており、
   前記メッシュ体は、複数のメッシュを有し、該メッシュは、前記チャンバの前記内壁に貼付されていることを特徴とする薄型ヒートパイプ構造。
2. 前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルの表面は、焼結粉末を有することを特徴とする請求項１に記載の薄型ヒートパイプ構造。
3. 前記焼結粉末は、銅粉末又はアルミニウム粉末であることを特徴とする請求項２に記載の薄型ヒートパイプ構造。
4. 前記管体は、前記チャンバにそれぞれ連通する第１の封止端及び第２の封止端を有することを特徴とする請求項１に記載の薄型ヒートパイプ構造。
5. 前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルは、それぞれ部分円弧状に形成されており、
   前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとが交差された箇所に、交差部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型ヒートパイプ構造。
6. 前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルは、それぞれ螺旋状に形成されており、
   前記第１のチャネルと前記第２のチャネルとが交差された箇所に、交差部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型ヒートパイプ構造。
7. 前記第１のチャネル及び前記第２のチャネルは、前記管体の前記第１の封止端及び前記第２の封止端に隣接した箇所のみに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の薄型ヒートパイプ構造。

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