JPH10238973A - 薄形複合プレートヒートパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型大発熱量の発熱体の熱量を小面積のプレ
ートヒートパイプの受熱面で受熱し、このプレートヒー
トパイプの大面積の放熱面に面拡散して、放熱面に接着
されてある放熱手段の大受熱面積に全面均一に且つ効率
よく熱伝導して放熱し、且つ放熱性能がプレートヒート
パイプの適用姿勢に依存することの少ない極薄形のプレ
ートヒートパイプを提供する。 【構成】 極薄形の中空プレートの中空空間をコンテナ
とし、その中に多数回蛇行した極細管からなる蛇行細管
ヒートパイプを充填してプレートヒートパイプのウイッ
クを兼ねた構成とした。 ［効果］ 通常プレートヒートパイプの熱拡散性及び温
度均一性と蛇行細管ヒートパイプの適用姿勢無依存性と
が相互に補完し合って、目的とする性能の複合型プレー
トヒートパイプが得られた。更に厚さ２ｍｍの如き従来
に例の無い極薄形複合プレートヒートパイプが得られ
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレートヒートパイプの
構造に関するもので、特に小型で接着面積の小さな発熱
体の熱量を大型放熱器の大きな接着面積に高感度で且つ
効率的に拡散輸送する従来のプレートヒートパイプの機
能を全く損なわず且つ如何なる適用姿勢でも熱量輸送性
能を保持することを可能ならしめる薄形複合プレートヒ
ートパイプの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術におけるプレートヒートパイ
プでは図６に例示の如くプレートヒートパイプ１１には
プレート状密閉コンテナ１１−１が内蔵せしめられて構
成され、密閉コンテナの両内壁面間はピン群１３により
相互に連結結合せしめられることにより密閉コンテナ内
の作動液の飽和蒸気圧の変化による正負の内圧に耐え得
るよう補強されてあり、更に密閉コンテナの両内壁面の
夫々にはピン間隙にウイック１４が形成されてあり、密
閉コンテナ内には高真空に脱気の後に所定の二相凝縮性
作動液５の所定の量が封入封止されて構成されてあるこ
とが一般的であった。この様なプレートヒートパイプ１
１は高感度で熱拡散機能を発揮し、その受熱面１１−２
に装着された小型発熱体６の小面積の接着面からも良好
に熱量を吸収し、放熱面１１−３に装着された大型ヒー
トシンク７の広い接着面にも効率よく且つ全面均一に熱
量を輸送することを可能ならしめ、ヒートシンク７のフ
ィン群７−１から冷却対流８に良好に熱量を伝達するも
のであった。プレートヒートパイプが小型の場合は図５
に例示のウイック１４は省略されることがある。この場
合にも機能的な特徴には大差がない。

【０００３】上述のごとく構成されたプレートヒートパ
イプは図６の如く受熱面を底面として水平に保持した場
合は以下の如く作動する。密閉コンテナ１１−１の底面
のウイック１４に充満した二相凝縮性作動液１５は小型
発熱体６からの熱入力により小型発熱体６の接着面に対
応した密閉コンテナ１−１の底面における、小型発熱体
６の接着面よりやや広い部分を蒸発部として蒸発する。
この際の蒸発の潜熱を吸収した作動液蒸気は作動液蒸気
流１５−２の矢印の如く蒸発部（高温高蒸気圧部）から
総ての低温部（低蒸気圧部）に向かって高速度で移動
し、低温部で凝縮の潜熱を放出しながら凝縮して低温部
に熱量を供給する。低温部で凝縮液化された凝縮作動液
は１５−２はピン群を介して密閉コンテナ１１−１の底
面に移動し、更にウイック１４の作用により蒸発部に還
流する。この様な作動液の相変化を伴う循環により小型
発熱体６による供給熱量は密閉コンテナ１１−１内の、
受熱部より温度の低い総ての部分に熱量を供給する。こ
の場合受熱部との温度差の大きい部分に向かう作動液蒸
気流１５−２程流速が早く、即ち温度差の大きい部分程
多くの熱量が供給されることになる。従ってこの様なプ
レートヒートパイプはその総ての部分に熱量を高感度効
率的に拡散せしめるとともに表面温度を均一化せしめる
特長を備えている。

【０００４】図６に例示の従来技術のプレートヒートパ
イプは上述の如く作動するから受熱面を底面として水平
に保持した場合に最も良好な性能を示し、傾斜角度が大
きくなるほど性能が低下する。密閉コンテナ１１−１の
厚さが４ｍｍ前後の如く薄い場合は受熱面を頂面に放熱
面を底面とした場合でも比較的良好に作動する。この保
持姿勢の場合は放熱面に凝縮作動液１５−１が停滞し、
受熱面に作動液が不足となり、作動困難になる筈である
が、実際にはピン群１３の伝熱により放熱面側に停滞し
た作動液が沸騰しこれにより、受熱面に作動液が供給さ
れてヒートパイプとしての作動が可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく従来技術
のプレートヒートパイプは熱量を高感度効率的に拡散せ
しめるとともに表面温度を均一化せしめる優れた特長を
有するが、従来技術の円筒ヒートパイプと同様な各種の
問題点を有しており、産業界ではその優れた機能を損な
うことなくその問題点を解決することが要望されてい
る。即ち本願発明のプレートヒートパイプは従来技術の
プレートヒートパイプの優れた特長を維持しつつその大
きな問題点である熱輸送性能及び熱拡散性能の保持姿勢
依存性を改善することを目的としている。

【０００６】プレートヒートパイプは必ずしも水平保持
姿勢またはそれに準ずるような小傾斜角度姿勢のみで使
用されるとは限らない。傾斜角度が大きくしかも小型発
熱体６の接着位置が放熱部に対し相対的に水位が高い姿
勢の場合即ちトップヒートモードでは性能が大幅に低下
する。その極端な場合として図７に示してある例ではプ
レートヒートパイプが垂直に保持され小型発熱体６は最
も水位の高い位置に接着されてある。このような保持姿
勢の場合には凝縮作動液１５−１は密閉コンテナ１１−
１の低位置に図の如く停滞する。凝縮作動液１５−１は
ウイック１４の作用により密閉コンテナ１１−１の内壁
に沿って上昇するが重力に妨げられて極めて少量のみが
小型発熱体６が接着されている位置まで到着するに過ぎ
ない。従って作動液蒸気の発生量も極めて少ないので作
動液蒸気流１５−２は図示されていない。これは放熱面
側のウイック１４を通じて行われるべき作動液の還流も
極めて少なく、停滞凝縮作動液１５−１は殆ど増減が無
いことになる。結局作動液の循環量は極めて少ないもの
となり、図７に例示の如き保持姿勢におけるこのプレー
トヒートパイプ放熱性能はピン群１３の金属間熱伝導に
よる放熱性能より若干良好な程度となり大幅に低下する
ことになる。

【０００７】ウイック１４が省略されたウイックレスの
プレートヒートパイプの場合は停滞凝縮作動液１５−１
からの蒸発部に対する作動液還流は更に困難になりプレ
ートヒートパイプの作動は全く停止する。同様の理由か
らこのプレートヒートパイプは傾斜角度が少なくても放
熱性能は極めて悪化する。このようなプレートヒートパ
イプの放熱はピン群１３による金属間熱伝導による放熱
のみとなりヒートパイプとは云い難いような低性能のも
のとなる。

【０００８】またウイックレス構造のプレートヒートパ
イプにおいて内蔵する密閉コンテナ１１−１の厚さが３
ｍｍ以下の如く極めて薄い場合は上記の如き熱性能の保
持姿勢依存性は更に大きくなる。即ち傾斜により偏在し
た凝縮作動液１５−１はコンテナ内の処々においてコン
テナを充填する状態になり、作動液蒸気流の流れが妨害
され、作動液蒸気の分布が不均一になりプレートヒート
パイプの最大の特長の温度均一化性が失われるに至る。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】従来型プレートヒートパイ
プの熱輸送及び熱拡散性能の保持姿勢依存性の改善手段
としては保持姿勢依存性の極めて少ない蛇行細管ヒート
パイプとの複合化型とすることによりこの二種類のヒー
トパイプの機能を相互補完せしめ、保持姿勢依存性を解
消せしめる。

【００１０】複合型プレートヒートパイプについて、本
発明者は先に特願平８−１８２５８８号及び特願平８−
２２４２９８号を提案し現在実用化に努めつつある。然
しこの先特願の複合型プレートヒートパイプは構成も複
合化により得られる機能も本願発明とは全く異なるもの
である。先特願の複合型プレートヒートパイプにおいて
は薄形プレートの片面に突起成形された蛇行細管ヒート
パイプを主体として、その特性を、その突起間隙を従来
型の作動液の相変化の潜熱により熱量を輸送する方式の
ヒートパイプとして構成し、このヒートパイプの機能と
突起形成された従来型細管ヒートパイプのプレートヒー
トパイプの機能とが相互に補完し合って高性能化される
ものであった。それに対して本願発明の薄形複合プレー
トヒートパイプは後述する通り従来型プレートヒートパ
イプのウイックとして蛇行細管ヒートパイプを適用して
複合化せしめて従来型プレートヒートパイプの熱輸送性
能を改善するものである。

【００１１】図１は本願発明の薄形複合プレートヒート
パイプの基本構造を示す説明図の断面図である。その片
側の面はその面積に対して比較的大きな接触面を有する
ヒートシンク７が装着されて面放熱せしめられるコンテ
ナ放熱面であり、他の片側の面は放熱面より大幅に小さ
な接触面を有する小型放熱体が装着されて面加熱せしめ
られるコンテナ受熱面であり、この様な両面を有する中
空金属プレートの中空空間がプレート形状の密閉ヒート
パイプコンテナ１−１として形成されてある面間熱輸送
用の複合プレートヒートパイプ１であって、コンテナ内
には外径１．４ｍｍ以下の極細金属管で形成された多数
ターンの蛇行細管ヒートパイプ２が充填配設されてあ
り、その蛇行細管ヒートパイプ２はその直管部が相互に
平行並列に相互に近接配置せしめられ、且つコンテナ内
壁面１−２、１−３に直接または補助ウイック４を介し
て、接触展開して配設され、コンテナ内壁面１−２、１
−３と蛇行細管ヒートパイプ２の表面、蛇行細管の相互
近接面等に形成される微小間隙の毛細管作用を有効利用
するヒートパイプウイックとして適用されてあり、コン
テナ内における蛇行細管ヒートパイプ２の配設の余剰空
間の所定の部分には必須構成要素とはしない補助ウイッ
ク４が配設され更に高真空度に脱気の後に所定の二相凝
縮性作動液５が封入封止されてヒートパイプ化されてあ
ることを特徴としている。この場合補助ウイック４は製
作工程上蛇行細管ヒートパイプ２とコンテナ内壁面との
間隙、蛇行細管ヒートパイプ２の細管相互間の間隙、等
が大きくなり、ウイックとしての機能が低下する恐れあ
る場合にその間隙に充填してウイック機能を補助する為
に使用する。従って必須構成要素とはならない。

【００１２】

【作用】このような薄形複合プレートヒートパイプ１に
おいて蛇行細管ヒートパイプ２は小型発熱体６から受熱
した熱量によりその全表面がほぼ受熱部の温度と同一温
度に上昇し、これと接触する作動液５はその全表面から
活発に蒸発する。この蒸気は最短の距離を流路としてコ
ンテナ放熱側内壁面１−３に到達して冷却凝縮せしめら
れる。この場合作動液の蒸発による大量の潜熱がコンテ
ナ受熱側内壁面１−２を介して小型発熱体６から熱量を
奪いこれを冷却する。また作動液蒸気の凝縮による大量
の潜熱が放出されこの潜熱はコンテナ放熱側内壁面１−
３を介してヒートシンク７及びそのフィン群７−１に熱
量を伝導し冷却対流８の中に熱量を捨て去る。この様な
構成の薄形複合プレートヒートパイプ１はは従来型のプ
レートヒートパイプに比較して次の如き優れた作用を発
揮する。

【００１３】（１）蒸発部面積が拡大されて蒸気発生量
が増加し放熱性能が大幅に向上する。図６に例示の従来
型のプレートヒートパイプ１１の作動液蒸発面積は受熱
面１１−２における小型放熱器６の接着面積にほぼ等し
いコンテナ内壁面積であり、極めて小さな蒸発面であ
る。これに対して本発明の薄形複合プレートヒートパイ
プ１の蒸発面積はコンテナ内部に接触充填された蛇行細
管ヒートパイプ２の全表面積から接触面積を除いた面積
であり、従来型のプレートヒートパイプ１１に比較して
桁違いに広い蒸発面積となる。これは低入力でも多量の
蒸気が容易に発生することを意味する。視点を変えれば
本発明の薄形複合プレートヒートパイプ１の作動感度が
極めて敏感になることを意味する。

【００１４】（２）蒸気の移動距離が極めて短くなり、
蒸気移動による熱量損失が極めて少ない。従来型のプレ
ートヒートパイプ１１においては図６に例示の如く小型
発熱体６に近い蒸発部で発生する蒸気は作動液蒸気流１
５−２として遠距離を移動して放熱面１１−３の低温部
のすべての部分に到達して凝縮して液化される。この間
の圧力損失を避けるため密閉コンテナ１１−１は受熱側
と放熱側の両内壁面は図の如く相互間に十分な間隔を必
要とし、それでも内壁面のウイック、両内壁面の耐圧補
強の為に設けられてあるピン群等の圧力損失による熱損
失は避けられない。これに対して図１に例示の本発明の
薄形複合プレートヒートパイプ１における作動液蒸気の
移動距離は蛇行細管ヒートパイプ２の表面からコンテナ
放熱側内壁面１−３に至る距離であり、図示不可能な程
の微小距離である従って蒸気の移動に依る熱損失は無視
しても良い程度に少ないものとなる。

【００１５】（３）複合プレートヒートパイプを極めて
薄形に構成することを可能にする。上述の如く蒸気の移
動距離が微小距離であるから、従来型のプレートヒート
パイプ１１の如ごとく蒸気移動の圧力損失増加を防ぐた
めコンテナ受熱側内壁面１−２とコンテナ放熱側内壁面
１−３の間隔を拡大せしめる必要がなく、蛇行細管ヒー
トパイプ２を挿入して接触充填出来る程度の間隔まで小
間隔化出来る。これは本発明の薄形複合プレートヒート
パイプ１を飛躍的に薄形化するための必須条件であり、
極めて重要な効果である。

【００１６】（４）此の様な本発明の構成は薄形複合プ
レートヒートパイプの熱輸送及び熱拡散性能の保持姿勢
に対する無依存性を保証する。通常型プレートヒートパ
イプは保持姿勢に因って大幅に熱輸送性能及び表面温度
均一性が変化する。これはその作動液の相変化サイクル
における受熱部（蒸発部）に対する作動液の還流（補
充）能力が保持姿勢の変化に依存して変化することに因
る。これは作動液の還流が重力の補助に依ってなされる
その作動原理に起因している。性能の姿勢依存性のもっ
とも厳しい条件としては蒸発部を上部に保持した垂直姿
勢即ちトップヒートモードの場合であり、図７はその状
態を示している。図７においては凝縮作動液１５−１は
還流が極めて困難なことに依り、底部に滞留している。
此の場合はウイック１４は重力の妨害に依り毛細管とし
ての機能が殆ど失なわれるに至る。即ちヒートパイプと
しての作動は殆ど不可能になり、熱量の輸送能力も、温
度均一化機能も共に殆ど 失われる。

【００１７】これに対して図１に例示の如く本願発明の
薄形複合プレートヒートパイプ１においては蛇行細管ヒ
ートパイプ２がコンテナ内壁面の全面にわたり展開され
て接触配設されてあり、蛇行細管ヒートパイプ２はその
基本的特性として保持姿勢無依存性であり如何なる姿勢
でも良好に作動し、その全表面が蒸発部とほぼ等しい温
度になるから、凝縮作動液５を如何なる部分にも滞留せ
しめること無く、それを完全に蒸発せしめ、その蒸気は
コンテナの全内壁面に供給されて凝縮しその潜熱により
熱量を放熱側内壁面１−３に伝達せしめる。即ち相変化
により熱輸送が行われるプレートヒートパイプと作動液
の振動を熱輸送原理とする蛇行細管ヒートパイプ２とが
相互に補完しあって、保持姿勢依存性の全く無い優れた
機能を薄形複合プレートヒートパイプ１に与える。

【００１８】（５） 蛇行細管ヒートパイプ２とコンテ
ナ１−１内の蛇行細管ヒートパイプ２を配設した余剰空
間に作動液を封入したプレートヒートパイプの夫々の作
動液の組み合わせにより多様の作動領域の薄形複合プレ
ートヒートパイプ１を構成することが出来る。純水、純
水の組み合わせでは３００℃でも適用可能な高温高性能
複合プレートヒートパイプを構成することが出来るが５
０℃では性能が低下し１０℃以下では作動困難になる。
ＨＣＦＣ−１４２ｂ、純水の組み合わせは適用温度範囲
５℃〜１８０℃の高感度複合プレートヒートパイプとな
り、ＨＦＣ−１３４ａ、ＨＣＦＣ−１４２ｂの組み合わ
せは適用温度範囲−２０℃〜１００℃の極めて高感度で
かつ低温度での適用が可能な複合プレートヒートパイプ
を提供する。

【００１９】［第一実施例］ 図１は本発明の薄形複合
プレートヒートパイプ１の第一実施例の説明図であって
側面の断面図として示してある。薄形複合プレートヒー
トパイプ１は幅２００ｍｍ以下、長さ２００ｍｍ以下、
厚さ３ｍｍ以下、コンテナ壁の厚さ０．５ｍｍ以下の薄
肉薄型の中空金属プレートで構成されてあり、コンテナ
内に充填配設される蛇行細管ヒートパイプ２は外形１．
４ｍｍ以下、内径１．１ｍｍ以下、蛇行ターン数４０タ
ーン以上に構成され、封入封止される二相凝縮性作動液
としては沸点２０℃以下、凝固点−６０℃以下、臨界温
度１００℃以上の作動液が適用されてあることを特徴と
し、コンテナ内における余剰空間に封入封止される二相
凝縮性作動液としては純水作動液が使用されてあり、プ
レートヒートパイプとしての適用温度はプレート全体の
平均温度として１００℃以下、５℃以上であることを特
徴としている。

【００２０】蛇行細管ヒートパイプ２が如何なる保持姿
勢でも良好に作動する必要条件としてはそのターン数が
４０ターン以上が必要なことは実用化に際しての多数の
実験結果で確認されている。実験の結果はでは４０ター
ンではトップヒートモードでも、作動するが僅かな性能
低下が認められ、６０ターン以上ではトップヒートモー
ドでの性能低下は極めて少なく、８０ターン以上ではト
ップヒートモードにおける性能は極めて良好で完全な保
持姿勢無依存性となった。第一実施例の条件である薄形
複合プレートヒートパイプ１の外形構造２００ｍｍ×２
００ｍｍ×３ｍｍでは外形１．４ｍｍ、内径１．１ｍｍ
の細管で１２５ターンの蛇行細管ヒートパイプ２を形成
してこれを内蔵させることが可能である。１２０ｍｍ×
１２０ｍｍ×２ｍｍの外形では外径０．８ｍｍ、内径
０．６ｍｍの細管で１２０ターンの蛇行細管ヒートパイ
プ２を形成してこれを内蔵させることが可能である。実
験の結果ではこれらは何れも如何なる保持姿勢でも全く
性能が悪化しない優れた機能を薄形複合プレートヒート
パイプ１に付与することが出来た。またこれらは第一実
施例の条件を満足せしめる作動液として蛇行細管ヒート
パイプ内にＨＦＣ−１３４ａを封入した場合、熱輸送熱
量及び熱拡散熱量としてプレート厚さ３ｍｍの前者は５
００Ｗ、プレート厚さ２ｍｍの後者は１２０Ｗの熱入力
でトップヒートモードでも良好に作動させることが可能
であった。

【００２１】本実施例はコンテナ内の作動液としては純
水が使用され、蛇行細管ヒートパイプ内には例えばＨＣ
ＦＣ−１３４の如き低温用作動液が適用されてある場合
は、純水作動液の作動が困難な１０℃以下の低温であっ
ても蛇行細管ヒートパイプの補完によって本発明の薄形
複合プレートヒートパイプ１は活発に作動する。このよ
うな作動温度の相互補完作用も本実施例の有効な作用で
ある。

【００２２】また蛇行細管ヒートパイプは極めて細く形
成できることから、薄形複合プレートヒートパイプの厚
さを夫々それぞれ３ｍｍ以下、２ｍｍ以下の如く薄形に
構成することを容易ならしめた。またコンテナ内におけ
る余剰空間に封入封止される二相凝縮性作動液として純
水作動液をが使用することにより、コンテナ内に発生す
る作動液の飽和蒸気圧は、本実施例における薄形複合プ
レートヒートパイプ１の適用温度範囲１００℃以下にお
いては一気圧を越えることなく、即ち内圧が常に負圧で
ある為コンテナ壁には何等の補強手段を施すことなく、
その厚さを０．２ｍｍと薄肉にすることが可能であっ
た。この点も薄形複合プレートヒートパイプの薄形化、
及び高感度化に大きく貢献している。また純水作動液は
０℃で凍結し、５℃以下では実用上の２相凝縮性作動液
としての機能を失うに至る。従って本実施例の薄形複合
プレートヒートパイプの適用温度の下限は５℃になり、
この状態におけるコンテナ内圧はほぼ−１気圧となる。
この負圧に対するコンテナ壁の圧潰の危険は蛇行細管ヒ
ートパイプ２及び補助ウイック４が支柱としての機能を
発揮することにより容易に防止することが出来た。この
点も薄形複合プレートヒートパイプの薄形化に貢献す
る。

【００２３】本実施例の実用化に際してはコンテナの構
成用金属材料として純銅を適用して極めて良好な結果が
得られた。作動液を純水にすることに因りアルミ、ステ
ンレス、鉄等の使用が不可能となるが、純水作動液との
適合性の良好な純銅、ニッケル等のメッキまたは薄膜ク
ラッドを施すことに因りこれらの金属材料を適用するこ
とが可能になる。

【００２４】［第二実施例］ 本発明の薄形複合プレー
トヒートパイプの構成金属材料がアルミニゥムの如き純
水作動液と適合性の悪い金属で構成され純水以外の作動
液を適用する必要ある場合、または適用温度範囲が１０
０℃を越える薄形複合プレートヒートパイプを構成する
場合は第一実施例とは大幅に異なる構成にする必要があ
る。即ち密閉コンテナ１−１内における余剰空間に封入
封止される二相凝縮性作動液として純水以外の実用的作
動液を使用する殆ど全ての場合、及び作動液として純水
が用されてあっても適用温度が１００℃を越える場合
は、コンテナ内の飽和蒸気圧は１気圧を越えることにな
る。第一実施例の構造はコンテナ内の飽和蒸気圧が負圧
であることを前提とする構造であるからその構造は大幅
に変更する必要がある。

【００２５】図５はそのような場合に適用されることを
前提とした本発明の薄形複合プレートヒートパイプの第
二実施例を示す説明図であって側面の断面図として示し
てある。図５において薄形複合プレートヒートパイプ１
は幅２００ｍｍ以下、長さ２００ｍｍ以下、厚さ５ｍｍ
以下、コンテナ壁の厚さ１．０ｍｍ以下の薄肉薄形の中
空金属プレートで構成されてあり、コンテナ内における
受熱側内壁面１−２と放熱側内壁面１−３とは多数のピ
ン群３により連結接続されて、コンテナ内における作動
液の飽和蒸気圧の変化による正負の内圧に耐えるよう補
強されてあり、コンテナ内に充填配設される蛇行細管ヒ
ートパイプ２はピン群３の間隙に圧入されて充填配設さ
れてあり、蛇行細管ヒートパイプ２は外形１．４ｍｍ以
下、内径１．１ｍｍ以下、蛇行ターン数４０ターン以上
に構成され、封入封止される二相凝縮性作動液としては
沸点−２０℃以下、凝固点−６０℃以下、臨界温度１０
０℃以上、２００℃以下の作動液が適用されてあること
を特徴とし、コンテナ内における余剰空間に封入封止さ
れる二相凝縮性作動液５としては沸点−２０℃以下、凝
固点−６０℃以下、臨界温度１００℃以上２００℃以下
の作動液が使用されてあり、プレートヒートパイプとし
ての適用温度はプレート全体の平均温度として２００℃
以下、−１０℃以上であることを特徴としている。

【００２６】本実施例は密閉コンテナ１−１の内圧が１
気圧を越える場合、即ち複合プレートヒートパイプ１の
適用温度領域の上限が１００℃を越える場合の構成であ
り、適用温度領域の下限が純水の氷点以下である場合の
構成である。これは換言すれば密閉コンテナ１−１内に
おける余剰空間に封入封止される二相凝縮性作動液５と
して純水以外の作動液が適用される場合の構成である。
ピン群３により補強された密閉コンテナ１−１はピンの
断面積、及び単位面積あたり本数の選択によっては５０
Ｋｇの内圧にも耐えるよう構成することが出来る。また
上述の作動液の必要条件を満足せしめる作動液の例とし
て、密閉コンテナ１−１内における余剰空間に封入封止
される二相凝縮性作動液としてＨＣＦＣ−１２３、蛇行
細管ヒートパイプに封入される二相凝縮性作動液として
ＨＣＦＣ−１４２ｂを適用することにより適用温度領域
の上限を１８０℃、下限を−１０℃とすることが可能に
なった。

【００２７】［第三実施例］ 図５の複合プレートヒー
トパイプの耐内圧強度が強化された構造は構成素材を純
銅とする場合は純水作動液との適合性が極めて良好であ
るから、蛇行細管ヒートパイプに封入される二相凝縮性
作動液としても、密閉コンテナ１−１内における余剰空
間に封入封止される二相凝縮性作動液としても、何れに
も純水作動液を適用することが出来る。純水作動液は他
の作動液に比較して飽和蒸気圧が低く且つ臨界温度が極
めて高いので適用温度領域の上限を充分に高くすること
が出来る。しかし低温度における補完作用が少なくなる
から下限は若干上昇する。従って適用温度領域の上限を
２５０℃、下限を１０℃とする薄形複合プレートヒート
パイプを提供することが出来る。

【発明の効果】プレートヒートパイプと蛇行細管トンネ
ルプレートヒートパイプとの複合化により熱拡散性能が
良好で且つ姿勢依存性の極めて少ない薄形複合プレート
ヒートパイプを提供することが出来るようになった。近
来の半導体発熱素子の進歩は極めて大きな熱量を発生す
る極めて小型な半導体素子が出現しつつある。そのヒー
トシンクとの接触面は極めて小面積であり、放熱にはプ
レートヒートパイプを熱拡散手段として適用する以外に
適切な手段がなかった。然しこのような小型発熱素子は
適用姿勢が各種各様であり従来のプレートヒートパイプ
では姿勢依存性が大きく適用出来なかった。本願発明の
薄形複合プレートヒートパイプはこのような半導体素子
の冷却を如何なる保持姿勢でも可能ならしめて業界の強
い要望に応える事が出来るようになった。

【００２８】更に上記のような小型強力な半導体素子の
出現により業界ではプレートヒートパイプに対し更なる
小形化と薄形化を要望するようになっている。本発明の
適用によって、１５ｍｍ×１５ｍｍの如き小面積で１２
０Ｗの如き大きな発熱量の小型強力な発熱素子を冷却す
る場合、本願発明を適用することにより僅かに放熱面積
１００ｍｍ×１００ｍｍ厚さ２ｍｍの如き小形極薄形の
薄形複合プレートヒートパイプを構成して冷却すること
が出来るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の薄形複合プレプレートヒートパイプ
の基本構造及び第一実施例の断面説明図である。

【図２】本願発明薄形複合プレートヒートパイプ図１の
断面の一部拡大図である。

【図３】本願発明薄形複合プレートヒートパイプ図１の
直交断面の一部拡大図である。

【図４】本願発明薄形複合プレートヒートパイプの平面
略図である。

【図５】本願発明の薄形複合プレプレートヒートパイプ
の第二実施例、及び第三実施例の断面説明図である。

【図６】従来型構造のプレートヒートパイプの構造を示
し、且つ水平姿勢に保持されてある場合の作動状態を示
す断面説明図である。

【図７】従来型構造のプレートヒートパイプの構造を示
し、且つ垂直姿勢に保持されてある場合の作動状態を示
す断面説明図である。

【符号の説明】

１ 薄形複合プレートヒートパイプ １−１ 密閉コンテナ １−２ コンテナ受熱側内壁面 １−３ コンテナ放熱側内壁面 ２ 蛇行極細管ヒートパイプ ３ ピン群 ４ 補助ウイック ５ 凝縮作動液 ６ 小型発熱体 ７ ヒートシンク ７−１ フィン群 ８ 冷却対流 １１ プレートヒートパイプ １１−１ 密閉コンテナ １１−２ 受熱面 １１−３ 放熱面 １３ ピン群 １４ ウイック １５−１ 凝縮作動液 １５−２ 作動液蒸気流

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 片側の面は受熱面積に比較して比較的大
   きな放熱面を有する放熱面であり、他の片側の面は上記
   放熱面より大幅に小さな接触面を有する小型発熱体が接
   着配置されて面受熱せしめられる受熱部と残余の部分が
   放熱面として適用されることもある部分とからなる受熱
   面であり、この様な両面を有する中空金属プレートの中
   空空間がプレート形状の密閉ヒートパイプコンテナとし
   て形成されてある面間熱輸送用のプレートヒートパイプ
   であって、コンテナ内には外径１．４ｍｍ以下の極細金
   属管で形成された多数ターンの蛇行細管ヒートパイプが
   充填配設されてあり、その蛇行細管ヒートパイプはその
   直管部が相互に平行並列に相互に近接して配置せしめら
   れ、且つコンテナ内壁面に直接または補助ウイックを介
   して接触展開して配設され、コンテナ内壁面と蛇行細管
   表面の近接部、蛇行細管の相互近接面等に形成される微
   小間隙の毛細管作用を有効利用するヒートパイプウイッ
   クとして適用されてあり、コンテナ内における蛇行細管
   ヒートパイプ配設の余剰空間には、所定の部分に必須構
   成要素とはしない補助ウイックが配設され更に高真空度
   に脱気の後に所定の二相凝縮性作動液が封入封止されて
   ヒートパイプ化されてあることを特徴とする薄形複合プ
   レートヒートパイプ。
2. 【請求項２】 薄形複合プレートヒートパイプは幅２０
   ０ｍｍ以下、長さ２００ｍｍ以下、厚さ３ｍｍ以下、コ
   ンテナ壁の厚さ０．５ｍｍ以下の薄肉薄型の中空金属プ
   レートで構成されてあり、コンテナ内に充填配設される
   蛇行細管ヒートパイプは外形１．４ｍｍ以下、内径１．
   １ｍｍ以下、蛇行ターン数４０ターン以上に構成され、
   封入封止される二相凝縮性作動液としては沸点２０℃以
   下、凝固点−６０℃以下、臨界温度１００℃以上の作動
   液が適用されてあることを特徴とし、コンテナ内におけ
   る余剰空間に封入封止される二相凝縮性作動液としては
   純水作動液が使用されてあり、プレートヒートパイプと
   しての適用温度はプレート全体の平均温度として１００
   ℃以下、５℃以上であることを特徴とする請求項１に記
   載の薄形複合プレートヒートパイプ。
3. 【請求項３】 薄形複合プレートヒートパイプは幅２０
   ０ｍｍ以下、長さ２００ｍｍ以下、厚さ５ｍｍ以下、コ
   ンテナ壁の厚さ１．０ｍｍ以下の薄肉薄型の中空金属プ
   レートで構成されてあり、コンテナ内における受熱側壁
   面と放熱側壁面とは多数のピン群により連結接続され
   て、コンテナ内における作動液の飽和蒸気圧の変化によ
   る正負の内圧に耐えるよう補強されてあり、コンテナ内
   に充填配設される蛇行細管ヒートパイプはピン群の間隙
   に圧入されて充填配設されてあり、蛇行細管ヒートパイ
   プは外形１．４ｍｍ以下、内径１．１ｍｍ以下、蛇行タ
   ーン数４０ターン以上に構成され、封入封止される二相
   凝縮性作動液としては沸点−２０℃以下、凝固点−６０
   ℃以下、臨界温度１００℃以上２００℃以下の作動液が
   適用されてあることを特徴とし、コンテナ内における余
   剰空間内に封入封止される二相凝縮性作動液としては沸
   点−２０℃以下、凝固点−６０℃以下、臨界温度１００
   ℃以上２００℃以下の作動液が使用されてあり、プレー
   トヒートパイプとしての適用温度はプレート全体の平均
   温度として２００℃以下、−１０℃以上であることを特
   徴とする請求項１に記載の薄形複合プレートヒートパイ
   プ。
4. 【請求項４】 薄形複合プレートヒートパイプは幅２０
   ０ｍｍ以下、長さ２００ｍｍ以下、厚さ５ｍｍ以下、コ
   ンテナ壁の厚さ１．０ｍｍ以下の純銅を構成素材とする
   薄肉薄形の中空金属プレートで構成されてあり、コンテ
   ナ内における受熱側壁面と放熱側壁面とは多数のピン群
   により連結接続されて、コンテナ内における作動液の飽
   和蒸気圧の変化による正負の内圧に耐えるよう補強され
   てあり、コンテナ内に充填配設される蛇行細管ヒートパ
   イプはピン群の間隙に圧入されて充填配設されてあり、
   蛇行細管ヒートパイプは外形１．４ｍｍ以下、内径１．
   １ｍｍ以下、蛇行ターン数４０ターン以上に構成され、
   細管内に封入封止される二相凝縮性作動液としては純水
   作動液が適用されてあり、またコンテナ内における余剰
   空間内に封入封止される二相凝縮性作動液としても純水
   作動液が適用されてあり、プレートヒートパイプとして
   の適用温度はプレート全体の平均温度として２５０℃以
   下、１０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載
   の薄形複合プレートヒートパイプ。