JP3716662B2 - Manufacturing method of flat heat pipe - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器や熱関連機器等に組み込まれて使用されるヒートパイプ及びその製造方法並びにこれを用いたヒートパイプ式冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、銅管などの金属管内に凝縮性の流体を作動流体として封入したヒートパイプは、その熱伝導率が銅やアルミ等の金属単体に比較して数倍から数百倍程度優れていることから、冷却用素子として各種電子機器や熱関連機器等に多用されている。
【0003】
そして、このヒートパイプの形状としては、一般に断面円形管のものが殆どであるが、ノートパソコン等の携帯用小型電子機器に組み込まれる場合には、小型・軽量化のためにその形状が断面扁平管型をしたヒートパイプが用いられることが多い。
【0004】
ところで、このような断面扁平型のヒートパイプは、一般に断面円形をした金属管を用い、これをそのまま径方向に押し潰すように扁平加工を施すことで得られるようになっているが、この場合、図5に示すように、金属管1を単に径方向に押し潰しただけでは、その潰し面の中央部が金属管1の内側に窪んで窪みR,Rが発生して平滑な扁平加工が実現され難く、所望の通路断面積が得られないといった不都合がある。
【0005】
そのため、例えば、特開平9−49693号公報に示すように、扁平加工前に金属管1に対して焼鈍処理を行って加工性を高めてから扁平加工を施すことで潰し面の窪みR,Rの発生を抑制する方法や、図6に示すように、金属管1の内側にスプリングコイル7を挿入して適度な内圧を加えた状態で扁平加工する(特開昭63−267891号公報)等の窪みR,R防止扁平加工方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の方法は、比較的扁平加工度が小さい場合には有効な方法であるが、扁平加工度が大きい場合、すなわち、断面円形の金属管の直径に対して扁平加工後の厚さがかなり薄い場合、例えば、直径5mm,肉厚0.2mmの丸型銅管を厚さ1mmまで扁平加工するような場合には、上述したような焼鈍処理を施してもその潰し面に発生する窪みRを防止することは困難であった。
【0007】
一方、後者の方法は、扁平加工度が大きい場合でもその潰し面に窪みRが発生することはないが、スプリングコイル7に対して適度な弾性力を発揮させるためにスプリングコイル7の線径をある程度保持する必要があるため、扁平ヒートパイプの通路断面積が大幅に減少してしまうといった欠点があった。そのため、弾性力の大きい異種金属材料を用いてスプリングコイル7の線径を細くすることも考えられるが、この場合、異種金属が接触し、扁平ヒートパイプ内でガルバニック効果が生じて腐食が発生してしまうといったおそれがある。
【0008】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は扁平加工度が大きくてもその潰し面に窪みが発生せず、かつ十分な通路断面積を確保できる新規な扁平ヒートパイプの新規な製造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、断面円形をした銅の金属管の内面に、前記金属管と同じ材質からなり且つ扁平加工後の内径よりも径大な銅の金属ワイヤを、その長さ方向に亘って配置すると共に扁平加工後の前記金属管の略中央部に位置するように配置し、この状態で加熱処理を施して前記金属管内面に前記金属ワイヤを固定した後、前記金属ワイヤを上下に挟持するように上記金属管を上下に押し潰して扁平加工するようにしたものである。
【0010】
そして、このようにして得られた扁平ヒートパイプにあっては、扁平加工度が大きい場合であっても金属管内に収容された金属ワイヤが扁平加工初期から中期において両潰し面に発生する窪みの成長を抑制すると共に、金属管の内側からその窪みを押え付け、扁平加工終了時においてその窪みを消滅させるように作用することとなる。
【0011】
この結果、金属管の潰し面に窪みが発生することなく平滑な潰し面が得られるため、十分な通路断面積を確保した小型・軽量な扁平ヒートパイプを確実に得ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0013】
図1は本発明に係る扁平ヒートパイプの製造方法の実施の一形態を示したものであり、図中1は銅管等の断面円形の金属管、2はこの金属管1内にその長さ方向に沿って配置された金属ワイヤ、3,4はこの金属管1を上下に押し潰して扁平加工するためのロール圧延機の上下ロールである。
【0014】
本発明の製造方法は、先ず、図1(a)に示すように、例えば、直径5mm,肉厚0.2mmの丸型銅管からなる金属管1内に、直径0.8mmの銅ワイヤからなる金属ワイヤ2を挿入すると共に、これに加熱温度700℃×加熱時間2時間の条件で熱処理を施して金属ワイヤ2を金属管1の内面に固定する。
【0015】
次に、同図に示すように、この金属ワイヤ2が固定された金属管1を上下に位置する上ロール3と下ロール4間に位置させると共に、金属ワイヤ2が固定された部分の外面が下ロール4側に接触するようにこの金属管1を回転させて調整した後、上ロール3と下ロール4とを相互に近接させてこの金属管1を上下に潰すように扁平加工する。
【0016】
すると、この扁平加工初期から中期にかけては、図1(b)に示すように、従来と同様、その上下の潰し面が金属管1の内側にそれぞれ窪みR,Rように変形することになるが、この状態からさらにこの上ロール3と下ロール4とを近接させると、上方の窪みRの頂部(最下部)が金属ワイヤ2に接触し、それ以上の窪みRの成長が抑制されることになる。
【0017】
そして、さらに、この状態から上ロール3と下ロール4とを1mmまで近接させると、図1(c)に示すように、その窪みRの頂部が金属ワイヤ2に押さえ付けられることによって消滅して平滑に矯正され、その金属管1の厚さが均一になるように扁平加工されることとなる。尚、この扁平加工に際して、窪みRの頂部と金属ワイヤ2との位置が多少ずれていた場合であっても、この金属ワイヤ2が金属管1内に固定されているため、これが窪みRの頂部に押されて左右にずれたりすることなく、確実に窪みRを平滑に矯正するように作用することとなる。また、金属管1の肉厚(0.2mm×2)と金属ワイヤ2の径(0.8mm)との合計距離は、1.2mmであり、上ロール3と下ロール4との間隔(1mm)より大きいが、扁平加工時において金属ワイヤ2の接触面が多少押し潰されるか、あるいは金属管1内壁に食い込むことにより、上ロール3と下ロール4との間隔(1mm)まで扁平加工されることとなる。
【0018】
この結果、従来のように扁平加工前に要していた長時間の焼鈍処理が不要となって扁平加工に要する製作時間を短縮することができる上に、扁平加工度が大きくなっても個体差を生じることなく、金属管1に対して容易かつ確実に扁平加工を施すことが可能となる。しかも、コイルスプリング7を使用した場合のような、コイルスプリング7の製作手間や通路断面積の損失,内部腐食等といった不都合も未然に回避することができる。
【0019】
そして、このようにして得られた厚さ1mmの扁平ヒートパイプを冷却用素子として、例えば、ニッケルめっき等を施し、厚さ0.5mmのアルミニウム製の放熱板に密着して取り付ければ、総厚さ1.5mmの極薄のヒートパイプ式冷却装置を得ることが可能となり、これをノートパソコン等の携帯用小型電子機器に組み込むようにすれば、携帯用小型電子機器のさらなる小型・軽量化に寄与することができる。
【0020】
次に、図2〜図4は本発明の他の実施の形態を示したものである。
【0021】
先ず、図2は、上述した金属管1内の金属ワイヤ2の周囲に銅メッシュ等の金属メッシュ5を介在させ(図2(a))、これを上述したように、ロール圧延機によって金属管1と共に扁平加工したものである。これによって、図2(b)に示すように金属ワイヤ2の周囲に金属メッシュ5が確実に固定された扁平ヒートパイプを容易に製造することができる。
【0022】
次に、図3は、図2で示した金属メッシュ5内に複数本の極細ワイヤ6を収容し、ウィック材を組み合わせた(図3(a))後、これを上記と同様にロール圧延機によって金属管1と共に扁平加工したものであり、これによって、図3(b)に示すように、金属ワイヤ2の周囲に極細ワイヤ6が均一に配置された扁平ヒートパイプを容易に製造することができる。
【0023】
さらに、図4は、金属管1内に少なくとも2本以上(本実施の形態では3本)の金属ワイヤ2を一定の間隔を隔てて固定し(図4(a))、この金属管1を上記と同様に扁平加工したものである。すなわち、扁平加工度がより高くなる場合、例えば、肉厚が上記実施の形態の金属管1と同じで直径のみがその倍の10mmである金属管1を1mmまで扁平加工する場合には、1本の金属ワイヤ2のみでは、その窪みRを支持しきれず、その潰れ面を平滑に扁平加工することが困難となってくるが、図4(b)に示すように、一つの金属管1に対して2本以上の金属ワイヤ2を一定の間隔を隔てて設置すれば、扁平加工度がより高くなる場合であっても、その潰れ面を確実に扁平加工を施すことが可能となる。さらに、同図に示すように、この扁平加工に際してその金属管1内に上述した金属メッシュ5や極細ワイヤ6を収容してから扁平加工を行うようにしても良い。
【0024】
尚、上述した各実施の形態で使用された銅の金属管1および銅の金属ワイヤ2に代えてアルミニウムの金属管および金属ワイヤを使用しても同様の効果があり、また、加熱処理の条件も使用する金属やサイズ等に応じてその都度最適な条件を採用すれば良いことはいうまでもない。また、扁平加工もロール圧延機に限定される必要はなく、プレス機等によって行っても良いことは勿論である。
【0025】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、扁平加工度が大きい場合であっても、金属管の潰れ面を確実に平滑に扁平加工することができるため、通路断面積が十分に確保されると共に、個体差の発生や内部腐食のおそれのない高品質な扁平ヒートパイプを容易かつ確実に得ることができる等といった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る扁平ヒートパイプ及びその製造方法の実施の一形態を示す工程図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。
【図5】断面円形の金属管をそのまま扁平加工した状態を示す断面図である。
【図6】断面円形の金属管内にコイルスプリングを挿入してから扁平加工した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 金属管
2 金属ワイヤ
3,4 ロール
5 金属メッシュ
6 極細ワイヤ
7 スプリングコイル
R 窪み[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pipe used by being incorporated in various electronic devices, heat-related devices, and the like, a manufacturing method thereof, and a heat pipe type cooling device using the heat pipe.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, heat pipes in which a condensable fluid is sealed as a working fluid in a metal tube such as a copper tube have a thermal conductivity that is several to several hundred times better than that of a single metal such as copper or aluminum. Therefore, it is widely used as a cooling element in various electronic devices and heat-related devices.
[0003]
The shape of the heat pipe is generally a circular tube in cross section, but when incorporated in a small portable electronic device such as a laptop computer, the shape of the heat pipe is flat to reduce the size and weight. A pipe-shaped heat pipe is often used.
[0004]
By the way, such a heat pipe having a flat cross section is generally obtained by using a metal pipe having a circular cross section and flattening it so as to crush it in the radial direction as it is. As shown in FIG. 5, when the metal tube 1 is simply crushed in the radial direction, the center portion of the crushed surface is recessed inside the metal tube 1 to generate dents R and R, and smooth flattening is performed. It is difficult to realize, and there is a disadvantage that a desired passage cross-sectional area cannot be obtained.
[0005]
Therefore, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-49893, the recesses R and R of the crushed surface are obtained by performing the flattening after annealing the metal tube 1 before the flattening to improve the workability. Or a flat processing with an appropriate internal pressure applied by inserting a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the former method is effective when the flatness is relatively small, but when the flatness is large, that is, the thickness after flattening is smaller than the diameter of the metal tube having a circular cross section. If it is quite thin, for example, if a round copper tube having a diameter of 5 mm and a wall thickness of 0.2 mm is flattened to a thickness of 1 mm, the depression generated on the crushed surface even if the annealing treatment as described above is performed. It was difficult to prevent R.
[0007]
On the other hand, in the latter method, even if the flatness degree is large, the depression R does not occur on the crushed surface, but the wire diameter of the
[0008]
Therefore, the present invention has been devised in order to effectively solve such a problem, and the purpose thereof is that even if the degree of flattening is large, no depression is generated on the crushed surface, and a sufficient passage cross-sectional area is obtained. can be secured is to provide a novel process for the preparation of the novel flat Hitopai flop.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention in order to solve the above problems, the inside surface of the metal tube of copper in which the cross-section circular, large diameter copper metal wires than the inner diameter of the post will and flat machined from the same material as the metal tube, the and arranged to be positioned at a substantially central portion of the metal tube after flattening processing as well as arranged over the length, after fixing the metal wire to the metal pipe surface and facilities to heat treatment in this state, wherein the metal tube so as to sandwich the metal wires vertically squashed vertically is obtained so as to flat processing.
[0010]
And, in the flat heat pipe obtained in this way, even when the flatness degree is large, the metal wire accommodated in the metal tube is formed of dents generated on both squashed surfaces from the flattening initial stage to the middle stage. In addition to suppressing the growth, the depression is pressed from the inside of the metal tube and acts to eliminate the depression at the end of flattening.
[0011]
As a result, a smooth crushing surface can be obtained without generating depression on the crushing surface of the metal tube, and thus a small and light flat heat pipe that ensures a sufficient passage cross-sectional area can be obtained with certainty.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a preferred embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 shows an embodiment of a method for producing a flat heat pipe according to the present invention. In the figure, 1 is a metal tube having a circular cross section such as a copper tube, and 2 is the length of the metal tube 1 in its length. The
[0014]
First, as shown in FIG. 1 (a), the manufacturing method of the present invention includes a copper wire having a diameter of 0.8 mm in a metal tube 1 made of a round copper tube having a diameter of 5 mm and a thickness of 0.2 mm. The
[0015]
Next, as shown in the figure, the metal tube 1 to which the
[0016]
Then, from the beginning to the middle of the flat processing, as shown in FIG. 1 (b), the upper and lower crushing surfaces are deformed into the insides of the metal tube 1 as dents R and R, respectively. When the
[0017]
Further, when the
[0018]
As a result, it is not necessary to perform the long-time annealing process that was required before flattening as before, and the manufacturing time required for flattening can be shortened. The flattening can be easily and reliably performed on the metal tube 1 without causing the above. In addition, such troubles as the use of the
[0019]
Then, the flat heat pipe having a thickness of 1 mm obtained in this way is used as a cooling element, for example, nickel plating or the like, and is attached in close contact with a heat sink made of aluminum having a thickness of 0.5 mm. It becomes possible to obtain a heat pipe type cooling device with a thickness of 1.5 mm, and if this is incorporated into a portable small electronic device such as a notebook computer, the portable small electronic device can be further reduced in size and weight. Can contribute.
[0020]
Next, FIGS. 2 to 4 show another embodiment of the present invention.
[0021]
First, in FIG. 2, a
[0022]
Next, FIG. 3 shows a case in which a plurality of extra
[0023]
Further, FIG. 4 shows that at least two or more (three in the present embodiment)
[0024]
The same effect can be obtained by using an aluminum metal tube and a metal wire in place of the copper metal tube 1 and the
[0025]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, even when the flattening degree is large, it is possible to reliably flatten the crushed surface of the metal tube. It is possible to exhibit excellent effects such as being able to easily and reliably obtain a high-quality flat heat pipe that is free from the occurrence of internal corrosion and internal corrosion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of a flat heat pipe and a manufacturing method thereof according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a metal tube having a circular cross section is flattened as it is.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a coil spring is inserted into a metal tube having a circular cross section and then flattened.
[Explanation of symbols]
1
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