JP4728845B2 - 圧接接合式ヒートパイプおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、外周部を圧接して形成される、高性能でかつ剛性に富んだ圧接接合式ヒートパイプおよびその製造方法に関する。
パソコンのCPU、レーザ発光ダイオード、パワートランジスタ等の電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、その使用によってある程度の発熱が避け難く、近年、その冷却が重要な技術課題となりつつある。
冷却を要する電気・電子素子(以下、「被冷却素子」という)を冷却する方法としては、例えば、機器にファンを取り付けて、機器筐体内の空気の温度を下げる方法や、被冷却素子に冷却体を取り付けることによって、その被冷却素子を直接的に冷却する方法等が代表的に知られている。
被冷却素子に取り付ける冷却体として、例えば、銅材やアルミニウム材などの伝熱性に優れた材料の板材に放熱フィンが形成されファンで空冷されるものや、あるいは板型ヒートパイプに放熱フィンが形勢されファンで空冷されるもの等が適用されることが多い。板型ヒートパイプは、板状のヒートパイプであり、その他に、圧接接合式平面型ヒートパイプまたは平板型ヒートパイプと呼称されることもある。以下、平面型ヒートパイプと呼称する。
ヒートパイプについて簡単に説明すると、ヒートパイプは空洞部を有するコンテナであり、その空洞部に作動流体(作動液)が封入されている。その空洞部は真空引きされており、作動流体の蒸発が起きやすくなっている。作動流体としては、コンテナの材質との適合性を考慮して、水、アルコール、代替フロン等が用いられる。
平面型ヒートパイプのコンテナを作成する方法としては、特許文献1に示すように、常温下で機械的に接合させる圧接接合法が知られている。この圧接接合法は、銀ロウ付けまたは半田付けでの接合法に比べ、銀ロウなどの接合部材を必要としないため低コスト化が図れる。さらに、高温下での接合ではないため、焼きなまされていない剛性に富んだヒートパイプを製造できるという利点がある。
しかし、特許文献1に示す圧接接合法において平面型ヒートパイプを作成する場合、圧接後のコンテナに変形が生じるという問題がある。この問題を解決する方法として、特許文献2では、圧接時のコンテナの変形を防ぐ方法が記載されている。すなわち、特許文献2で記載されるとおり、コンテナに環状逆U字部の窪みなどをつけることによって、コンテナが凹むという変形を防止するものである。
平面型ヒートパイプのコンテナを作成する方法としては、プレス加工によってコンテナを成型し、なおかつ、単純な形状にすることが経済的な観点から望ましい。具体的に図9に示す平面型ヒートパイプの部分断面図を用いて説明すると、フランジ形状の略平坦な外周部31と、外周部31と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部23と、外周部31と中央部23を連結する側壁部33とからなるお椀形状の2つのコンテナ25及び27を対向させて、接合面29を接合させて外周部31を圧接する方法が有力である。なお、図9に示す両矢印Hは、ヒートパイプの厚さを示している。
さらに、お椀形状の2枚のコンテナ25および27を対向させて外周部31を圧接する場合について図10を用いて説明する。図10は、平面型ヒートパイプの圧接を模式的に説明する図である。なお、図9に示される平面型ヒートパイプの各部と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図10に示すように、コンテナ25およびコンテナ27の外周部31を白矢印に示すとおり力を加え圧接接合すると、コンテナ25および27の外周部31であって、圧縮された部分は、黒矢印で示すように接合面29に平行な方向でヒートパイプの外部及び内部に伸びる形で逃げ、さらに、中央部23を圧迫し、斜線で示す矢印方向に応力が働く。その応力が中央部23に作用すると中央部23が膨らんだり、凹んだりするという変形が起こる。
また、ここでコンテナの厚さについて図11を参照しながら説明する。図11は、従来のコンテナの部分断面図である。なお、図9に示される平面型ヒートパイプの各部と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図11に示すように、平面型ヒートパイプの厚さH、すなわち、平面型ヒートパイプの空洞部とコンテナの中央部23の肉厚aの2枚の和に特に制約がない場合は、側壁部33の高さ方向の寸法hが側壁部33の肉厚方向の寸法wに対して長いコンテナを用いることができる。この場合は、側壁部33は上述した応力を受けた際に変形しやすいので、側壁部33が変形することで上述した応力を吸収し、中央部23の変形を防ぐことができた。
特開2002−310581号公報
特開2003−254685号公報
しかしながら、平面型ヒートパイプの厚さHを薄くしようとした場合、必然的にコンテナ25の側壁部33の高さhは短くなる。具体的には、図11に示すように、側壁部33の高さ寸法hが側壁部33の肉厚wに対して短くなる状態にまでなると、側壁部33は従来のように容易に変形できなくなってしまい、中央部23の変形を防ぎにくくなるという問題があった。
さらに、従来ではコンテナ3の肉厚が外周部31、側壁部33、中央部23で同じであり、この場合、コンテナ3の高さhが中央部23の肉厚の3倍よりも低くなると上記の問題が生じる。一方、外周部31は圧接後の状態で元の肉厚の少なくとも70%以下、好ましくは50%以下になるまで圧縮されていないと接合部の密閉性に支障をきたす。
外部から金型等によって膨らまないように中央部23が拘束されている状態であれば、圧接後のヒートパイプの厚さHを最も薄くできるが、その場合、圧接後のヒートパイプの厚さHは外周部31の圧縮量の分だけ低くなる。つまり、外周部31の肉厚が70%程度になるまで圧縮される場合はそれぞれのコンテナ3の肉厚の30%程度薄くなる。
つまり従来方式では、圧接後の平面型ヒートパイプの厚さHが、それぞれのコンテナ3の中央部23の肉厚の和2aの2.7倍よりも薄いヒートパイプを作成しようとした場合には上記の問題に直面していた。したがって、本発明の目的は平面型ヒートパイプのコンテナの変形を防止し、従来より平面型ヒートパイプの厚さが薄い平面型ヒートパイプおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの製造方法の第1の態様は、フランジ形状の略平坦な外周部と、外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、外周部と中央部を連結する側壁部とを備え、中央部の厚さが中央部の下面と外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、中央部の下面と外周部の上面との間の距離が側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材を調製し、2つのコンテナ板材の外周部を、それぞれの中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、重ね合わされた外周部を圧接して接合し、側壁部の変形によってコンテナ板材の中央部の平坦性が維持されたヒートパイプを製造する、圧接接合式ヒートパイプの製造方法。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの製造方法の第2の態様は、更に、重ね合わせた2つのコンテナ板材のそれぞれの中央部の内壁間の距離と同一高さの所定形状の支持部材を、下記条件:
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置する、圧接接合式ヒートパイプの製造方法である。
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置する、圧接接合式ヒートパイプの製造方法である。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの製造方法の第3の態様は、外周部を圧接して接合されたヒートパイプの厚さをHとし、それぞれのコンテナの中央部の厚さの和を2aとするとき、H<2a×2.7となるように、外周部を圧接する圧接接合式ヒートパイプの製造方法である。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの製造方法の第4の態様は、コンテナ板材の調製において、側壁部をしごき加工、または、切削によって成形する圧接接合式ヒートパイプの製造方法である。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの製造方法の第5の態様は、コンテナ板材によって形成された空洞部にウィック材および作動液を収容した後、重ね合わされた外周部を圧接して接合する、圧接接合式ヒートパイプの製造方法である。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの第1の態様は、フランジ形状の略平坦な外周部と、外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、外周部と中央部を連結する側壁部とを備え、中央部の厚さが中央部の下面と外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、中央部の下面と外周部の上面との間の距離が側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材の外周部を、それぞれの中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、外周部を圧接して接合して形成された、厚さがそれぞれの中央部の厚さの和の2.7倍よりも小さいコンテナと、コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプである。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの第2の態様は、外周部において、コンテナ板材が中央部の厚さの30%から70%の範囲内で圧接されている圧接接合式ヒートパイプである。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの第3の態様は、フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備え、前記中央部の厚さが前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離が前記側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材の前記外周部を、それぞれの前記中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、重ね合わせた2つのコンテナ板材のそれぞれの中央部の内壁間の距離と同一高さの所定形状の支持部材を、下記条件:
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置し、前記外周部を圧接して接合して形成されたコンテナと、前記コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプである。
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置し、前記外周部を圧接して接合して形成されたコンテナと、前記コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプである。
本発明の圧接接合式ヒートパイプの第4の態様は、側壁部の一部が変形して空洞部内に突き出ている圧接接合式ヒートパイプである。
本発明の平面型ヒートパイプおよびその製造方法により、それぞれのコンテナの中央部の肉厚の和の2.7倍よりも薄く、かつ、平面型ヒートパイプの中央部を変形させることない平面型ヒートパイプを作製することができた。したがって、本発明の平面型ヒートパイプを使用すれば、従来より狭い空間において被冷却素子からの熱を移動させることが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図1から図4を参照して、詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における圧接式平面型ヒートパイプの分解図である。図1に示す圧接式平面型ヒートパイプ1は、その中央に凹部を形成する板材であって、当該板材の外周に形成されるフランジ形状を備えた2枚のコンテナ3と、2枚のウィック材5と、切り欠き部10を備えた2枚のウィック保持材7と、積層化されたメッシュ製の銅材によって形成された伝熱ブロック用部材9と、図示しない作動液とから構成される。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態における圧接式平面型ヒートパイプの分解図である。図1に示す圧接式平面型ヒートパイプ1は、その中央に凹部を形成する板材であって、当該板材の外周に形成されるフランジ形状を備えた2枚のコンテナ3と、2枚のウィック材5と、切り欠き部10を備えた2枚のウィック保持材7と、積層化されたメッシュ製の銅材によって形成された伝熱ブロック用部材9と、図示しない作動液とから構成される。
2枚のコンテナ3は、それぞれの凹部が向かい合うように配置され、その中に2枚のウィック保持材7が、2枚のウィック材5及び伝熱ブロック用部材9と共に配置される。なお、図1では、2枚のウィック保持材7を対向させて配置することによってウィック材5を強化する実施形態としたが、2枚に限定されるものではない。したがって、2枚のコンテナ3の中には、外側から2枚のウィック材5が配置され、次に、2枚のウィック保持材7が配置され、ウィック保持材7の切り欠き部10に伝熱ブロック用部材9が配置される。
2枚のウィック保持材7は、板材に折り曲げ加工が施され、その形状が凸部と凹部とから構成される。さらに、2枚のウィック保持材7の凸部は、それぞれ対向するように配置され、それぞれの凸部がそれぞれの凹部に組み合わさるように配置される。なお、図1に示す2枚のウィック保持材7は、4つの凸部から構成されているが、その数は限定されるものではない。また、図示しない作動液は、ヒートパイプのコンテナの材質との適合性に応じて、純水、代替フロン、フロリナートを使用する。純粋の場合には約2g程度が使用される。作動液は伝熱用ブロック部材9の上から注液され、その内部に吸収される。
さらに、コンテナの形状を図2を参照しながら詳細に説明する。
図2は、コンテナの形状を示す斜視図である。図2に示すコンテナ3は、フランジ形状の略平坦な外周部13と、外周部13と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部11と、外周部13と中央部11を連結する側壁部15とから構成される。
2枚のコンテナ3は、それぞれその外形寸法が概ね125mm×30mm×2.5mmであり、コンテナ3の材質には、JIS規格C1020で規格される純銅が使用されている。また、外周部13はヤスリで研磨され、酸化膜が除去されている。これはブラッシング、サンダー等の機械的な方法や、ドライエッチング等の化学的方法によって酸化物、水酸化物、有機物等の被膜や付着物を取り除き、清浄な状態にすることも可能である。
さらに、上述したコンテナの断面について図3を参照しながら詳細に説明する。
図3は、図2に示すコンテナ3を矢印Aの方向から見た部分断面図である。図3に示すとおり、コンテナ3の形状は、フランジ形状の略平坦な外周部13と、外周部13と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部11と、外周部13と中央部11を連結する側壁部15とから構成される。
コンテナ3の中央部11の肉厚と外周部13の肉厚は等しく、本実施形態ではともに1mmである。一方、コンテナ3の側壁部15の肉厚wは0.5mmであり、また、側壁部15の高さhも0.5mmである。なお、図3に示す両矢印Dは、コンテナ3の空洞部の深さを示しており、本実施形態では、1.5mmとなっている。
この発明の圧接式平面型ヒートパイプの他の態様について説明する。この発明の圧接接合式ヒートパイプの他の態様は、フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備え、前記中央部の厚さが前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離が前記側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材の前記外周部を、それぞれの前記中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、重ね合わせた2つのコンテナ板材のそれぞれの中央部の内壁間の距離と同一高さの所定形状の支持部材を、下記条件:
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置し、前記外周部を圧接して接合して形成されたコンテナと、前記コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプである。
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置し、前記外周部を圧接して接合して形成されたコンテナと、前記コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプである。
図5から図7はこの発明の圧接式平面型ヒートパイプの他の態様を説明する図である。図5は断面図、図6、7は、それぞれ平面図である。図5に示すように、この発明の圧接式平面型ヒートパイプは、コンテナの内部に更に支持部材20を備えている。
重ね合わされた外周部を圧接して接合し、側壁部の変形によってコンテナ板材の中央部の平坦性が維持されたヒートパイプを製造するためには、空洞部内に配置される支持部材の位置が重要になる。
重ね合わされた外周部を圧接して接合し、側壁部の変形によってコンテナ板材の中央部の平坦性が維持されたヒートパイプを製造するためには、空洞部内に配置される支持部材の位置が重要になる。
図8を参照して、空洞部内に配置される支持部材の位置を説明する。側壁部のコンテナ内面と支持部材の側壁部に対向する面との間の距離をEとすると、外周部の圧接時における側壁と支持部材の間に位置する中央部の耐力P1はEの関数として表される。側壁部の耐力P2は使用するコンテナの板材によって決まる一定の値である。圧接時には、コンテナの中央部には両端部から中央に向かって水平方向に力が加わり、コンテナの外側は、図4で示したように、スペーサで固定されているので、加わった力が中央部の耐力P1を超えると、コンテナの内側に向かって力が働き変形が生じる。側壁部は上端部が固定されているので圧接時に、下端部にはコンテナの内側に向かって水平方向の力が加わる。加わった力が側壁部の耐力P2を超えると、コンテナの内側に向かって力が働き変形が生じる
ここで、P2<P1となるように距離Eを設定すると、外周部を圧接する際に、側壁部が変形し、中央部は変形することなく平坦性が維持される。上述した条件を満たさない場合、例えば側壁部の耐力P2が中央部の耐力P1を上回ると、側壁部が変形せず、中央部において変形が生じてしまう。
ここで、P2<P1となるように距離Eを設定すると、外周部を圧接する際に、側壁部が変形し、中央部は変形することなく平坦性が維持される。上述した条件を満たさない場合、例えば側壁部の耐力P2が中央部の耐力P1を上回ると、側壁部が変形せず、中央部において変形が生じてしまう。
支持部材は、図6に示す円柱状の部材を空洞部内にその上下両端部がコンテナの内壁に接するように配置され、または、図7に示す角柱状の部材をその長手方向がコンテナの板材に沿って配置される。図7に示す場合においても、上下両端部がコンテナの内壁に接するように配置される。支持部材はこれらに限定されることなく、コンテナの板材にエンボス加工を施して支持機能をもたせてもよい。
ここで、圧接式平面型ヒートパイプの封止方法について詳細に説明する。
図4は、平面型ヒートパイプを圧接する器具の1つの態様である。図4に示す器具17は、2枚の板材を重ね合わせ、外周部13を接合して、コンテナ3の所定部位を封止する、ヒートパイプの封止方法である。
また、器具17は、コンテナ3の外周部13を圧接する圧接治具22と、圧接治具22に力を加える押さえ板21と、スペーサー19とから構成される。押さえ板21は、圧接治具22をとおして平面型ヒートパイプ3の外周部13の上面及び下面を押えるために、コンテナ3を挟むように上下に2枚配置される。さらに、それぞれ上下に配置された押さえ板21には、コンテナ3の外周部13の上面を直接押える圧接治具22と、下面を直接押える圧接治具22とから構成される。
上面及び下面の2つの圧接治具22は、コンテナ3の中央部11を挟むように配置され、それぞれ押さえ板21に接合されている。さらに、平面型ヒートパイプの中央部11の上方及び下方であって、押さえ板21との間にはそれぞれスペーサー19が配置され、押さえ板21に接合されている。スペーサーは必ずしも用いる必要はないが、より高度にコンテナの変形を防ぐためには用いるのが好ましい。圧接治具と一体化していても良いが、異なる高さのコンテナに対応するために別パーツにしておくのが望ましい。
スペーサー19の上材および下材は、圧接治具材ほど硬度は必要としないが、コンテナ材よりも硬い材質が好ましい。コンテナとしては銅材を用いた場合などには、鋼材などが使用される。なお、スペーサー19と中央部11との間には0.1mm程度のクリアランスが設けられている。スペーサーが過度に中央部11を押しつけてしまう場合にはコンテナが凹む方向に変形しやすくなる。圧接途中で少しでも凹む方向に変形してしまうと、スペーサーでは更なる凹みを防ぐことができないため、結果的にコンテナが大きく凹んでしまう場合もある。従って、スペーサーを用いる場合にはわずかながら膨らむ方向への変形の余地を残しておくのが望ましい。また、中央面の保護のために、このクリアランス部分に緩衝材の挿入や、弾性シーリング材の充填を行っても良い。
上述したとおり、図1から図3を用いて説明した2枚のコンテナ3の中に、図1に示すウィック材5、ウィック保持材7、伝熱用ブロック部材9及び作動液を配置し、コンテナ3の外周部13が圧接治具22に載置されるように器具17にセットする。さらに、押さえ板21の上面が、押え板21の下面に対して可動可能な、図示しない真空チャンバーに入れて真空中で圧縮し、圧接治具22を介してコンテナ3の外周部13を圧接し、ヒートパイプを作製した。なお、伝熱用ブロック部材9は、コンテナ3の材料よりも柔らかい材料によって形成されているので、伝熱用ブロック部材9はブロック化するものの、コンテナ3は圧接によって変形せず、その表面は平坦性を保っている。
この結果、コンテナ3の外周部13が圧接された平面型ヒートパイプは、コンテナ3の中央部11が平坦であることを確認できた。また、コンテナ3の外周部13は重ね合わせた状態で0.8mmにまで圧縮されていることが確認できた。すなわち、圧接前の1枚のコンテナ3の外周部13の肉厚が1mmであり、外周部13が重ね合わされた状態で肉厚の和が2mmであったが、0.8mmまで圧縮されたことが確認でき、すなわち、圧接前の40%にまで圧縮されたことが確認できた。
一方、平面型ヒートパイプ1の厚さは4mmと、共に1mmであるコンテナ3の中央部11の肉厚の和2mmの2倍であった。つまり、中央部11を変形させることなく、それぞれのコンテナ3の中央部11の肉厚の和の2.7倍よりも薄いヒートパイプを作成することができた。
なお、作製コストを考えるとコンテナ3はプレス加工の一種であるしごき加工(ironing)で作製するのが望ましい。なお、しごき加工とは、一般に絞り加工の後に行われる加工であり、絞りで形成した側壁の厚さよりもクリアランスの小さい金型により、側壁を薄く加工することをいう。しごき加工の場合は、本実施形態のように側壁部15を中央部11の50%程度の肉厚にするのがヒートパイプの薄型化に対して好ましい。
仮にそれ以上肉厚を薄くすると、側壁部15が破断する可能性があり、逆に側壁部15を厚くすると側壁部15の高さhを高くする必要が出て、結果的に平面型ヒートパイプが厚くなるからである。この場合、本実施形態で示したように、コンテナ3の中央部11の肉厚の和の2倍程度にまでの薄型化が限界であり、その程度の薄型化に留めておくのが好ましい。
さらに、作製した平面型ヒートパイプ1の伝熱用ブロック部材9が設置された箇所の表面に20mm角のヒーターを取り付けて、熱量100Wを加えたところ、ヒーターと平面型ヒートパイプ1との間で8℃の温度差を生じた。これは、接触熱抵抗が0.08℃/Wであったことを意味しており、コンテナ3の表面が平坦なヒートパイプ1における接触熱抵抗と同等の数値である。このように見た目だけではなく、熱性能的にも平坦な表面をもつ圧接接合式ヒートパイプを作製できていることも確認された。
なお、従来技術との比較のため、同様の実験を図7に示すコンテナ25でも行った。このコンテナ25では側壁部33の厚さwは1mmなのに対し、側壁部33の高さhは0.5mmと、側壁部33の高さ方向の寸法hが側壁部の肉厚wに対して短い状態である。このようなコンテナ25を用いて上記と同様に平面型ヒートパイプ1を作製したところ、中央部23が応力を受け、見た目で容易に判断できるほど大きく変形してしまった。
これらの一連の実験により、側壁部の肉厚wを薄くし、側壁部の高さhが側壁部の肉厚w以上となっているコンテナを作製することで、従来では難しかった、それぞれのコンテナの中央部の肉厚の和の2.7倍よりもヒートパイプを中央部を変形させることなく作製できることが明らかになった。
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。例えば、伝熱用ブロック材は用いても用いなくてもよい。用いる場合にも、伝熱用ブロック材にメッシュ材を使用する代わりに、粒状の金属の集合体を用いることも可能であり、その形状についても直方体に限定されず、例えば、円柱状でもよいし、多角柱でもよい。
また、ウィック材についても用いても用いなくてもよい。用いる場合にも、メッシュに限らず、コンテナ内面に沿って毛細管作用を生じさせるものであればよい。例えば、シート状に成型された焼結体、ブラストなどで荒らされた表面、グルーブなどが考えられる。
また、作動液の封入方法についても、接合時に同時に封入しても良いし、別の封入口を設けておいて、周囲の接合後に別途封入しても良い。
本発明の平面型ヒートパイプおよびその製造方法により、それぞれのコンテナの中央部の肉厚の和の2.7倍よりも薄く、かつ、平面型ヒートパイプの中央部を変形させることない平面型ヒートパイプを作製することができるため、産業上の利用可能性が高い。
1 平面型ヒートパイプ
3、25、27 コンテナ
5 ウィック材
7 ウィック保持材
9 伝熱用ブロック部材
10 切り欠き部
11、23 中央部
13、31 外周部
15、33 側壁部
17 器具
19 スペーサー
20 支持部材
21 押さえ板
22 圧接治具
29 接合面
40 放熱フィン
3、25、27 コンテナ
5 ウィック材
7 ウィック保持材
9 伝熱用ブロック部材
10 切り欠き部
11、23 中央部
13、31 外周部
15、33 側壁部
17 器具
19 スペーサー
20 支持部材
21 押さえ板
22 圧接治具
29 接合面
40 放熱フィン
Claims (9)
- フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備え、前記中央部の厚さが前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離が前記側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材を調製し、
前記2つのコンテナ板材の前記外周部を、それぞれの前記中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、
重ね合わされた前記外周部を圧接して接合し、側壁部の変形によってコンテナ板材の中央部の平坦性が維持されたヒートパイプを製造する、圧接接合式ヒートパイプの製造方法。 - 更に、重ね合わせた2つのコンテナ板材のそれぞれの中央部の内壁間の距離と同一高さの所定形状の支持部材を、下記条件:
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置する、請求項1に記載の圧接接合式ヒートパイプの製造方法。 - 前記外周部を圧接して接合された前記ヒートパイプの厚さをHとし、前記それぞれのコンテナの中央部の厚さの和を2aとするとき、H<2a×2.7となるように、前記外周部を圧接する、請求項1に記載の圧接接合式ヒートパイプの製造方法。
- 前記コンテナ板材の調製において、前記側壁部をしごき加工、または、切削によって成形する、請求項1または3に記載の圧接接合式ヒートパイプの製造方法。
- 前記コンテナ板材によって形成された前記空洞部にウィック材および作動液を収容した後、重ね合わされた前記外周部を圧接して接合する、請求項1、3、4の何れか1項に記載の圧接接合式ヒートパイプの製造方法。
- フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備え、前記中央部の厚さが前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離が前記側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材の前記外周部を、それぞれの前記中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、前記外周部を圧接して接合して形成された、厚さがそれぞれの前記中央部の厚さの和の2.7倍よりも小さいコンテナと、前記コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプ。
- 前記外周部において、コンテナ板材が中央部の厚さの30%から70%の範囲内で圧接されている、請求項6に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
- フランジ形状の略平坦な外周部と、前記外周部と平行且つ異なる平面上にある略平坦な中央部と、前記外周部と前記中央部を連結する側壁部とを備え、前記中央部の厚さが前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離よりも大きく、且つ、前記中央部の下面と前記外周部の上面との間の距離が前記側壁部の厚さ以上である2つのコンテナ板材の前記外周部を、それぞれの前記中央部を対向させて内部に密閉された空洞部が形成されるように重ね合わせ、重ね合わせた2つのコンテナ板材のそれぞれの中央部の内壁間の距離と同一高さの所定形状の支持部材を、下記条件:
前記外周部の圧接時における、前記側壁の耐力をP2、
前記側壁と前記支持部材の間に位置する前記中央部の耐力をP1とするとき、P2<P1
を満たすように前記空洞部内に配置し、前記外周部を圧接して接合して形成されたコンテナと、前記コンテナ内に配置されたウイック材および作動液とを備えた中央部が平坦な圧接接合式ヒートパイプ。 - 前記側壁部の一部が変形して前記空洞部内に突き出ている、請求項6から8の何れか1項に記載の圧接接合式ヒートパイプ。
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