JP2015183880A - ループ型ヒートパイプとその製造方法、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】作動流体の逆流による熱輸送性能の低下を発生させることなく薄型化が可能なループ型ヒートパイプとその製造方法、及び電子機器を提供すること。【解決手段】作動流体Cを気化させる蒸発器２３と、作動流体Cを液化する凝縮器２４と、蒸発器２３と凝縮器２４とを接続し、かつ、下面３５ｘと上面３７ｘとを内側に備えた液管２６と、下面３５ｘと上面３７ｘの少なくとも一方に設けられた複数の柱３８と、液管２６内に設けられ、かつ、複数の柱３８に支持された多孔体４０と、蒸発器２３と凝縮器２４とを接続し、液管２６と共にループを形成する蒸気管２５とを有するループ型ヒートパイプによる。【選択図】図５

Description

本発明は、ループ型ヒートパイプとその製造方法、及び電子機器に関する。

高度情報化社会の到来に伴い、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器が普及しつつある。モバイル型の電子機器は、持ち運びが容易となるように薄型化されているため、CPU(Central Processing Unit)等の発熱部品を冷却するための送風ファンを設けるのが難しい。

発熱部品を冷却する方法としては、例えば、熱伝導率が良好な金属板や熱拡散シートで発熱部品の熱を外部に輸送する方法がある。但し、この方法では、輸送できる熱が金属板や熱拡散シートの熱伝導率によって制限されてしまう。例えば、熱拡散シートとして使用されるグラファイトシートの熱伝導率は５００W/mK〜１５００W/mK程度であり、この程度の熱伝導率では発熱部品の発熱量が多くなったときに発熱部品を冷却するのが難しくなってしまう。

そこで、発熱部品を積極的に冷却するデバイスとしてヒートパイプが検討されている。

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って、上記の熱拡散シートよりも高い熱伝導率を有する。例えば、直径が３mmのヒートパイプでは熱伝導率が１５００W/mK〜２５００W/mK程度と大きな値を示す。

ヒートパイプには幾つかの種類がある。ループ型ヒートパイプは、発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体を冷却して液化する凝縮器とを備える。そして、蒸発器と凝縮器は、ループ状の流路を形成する液管と蒸気管で接続されており、作動流体はその経路を一方向に流れる。

このようにループ型ヒートパイプは作動流体が流れる方向が一方向となるため、液相の作動流体とその蒸気が管内を往復するヒートパイプと比較して作動流体が受ける抵抗が少なく、効率的に熱輸送を行うことができる。

特開２０１０−７９０５号公報 特開２０１０−１９４９５号公報 特開２００６−３０８２６３号公報

しかしながら、スマートフォン等のように薄型化された電子機器にループ型ヒートパイプを搭載する場合、電子機器の厚さに合わせて前述の液管や蒸気管の直径も小さくしなければない。その結果、液管や蒸気管の中を作動流体が流れ難くなり、ループ型ヒートパイプの熱輸送の性能が低下するおそれがある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、作動流体の逆流による熱輸送性能の低下を発生させることなく薄型化が可能なループ型ヒートパイプとその製造方法、及び電子機器を提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、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し、かつ、下面と上面とを内側に備えた液管と、前記下面と前記上面の少なくとも一方に設けられた複数の柱と、前記液管内に設けられ、かつ、複数の前記柱に支持された多孔体と、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ループ型ヒートパイプが提供される。

また、その開示の別の観点によれば、発熱部品と、前記発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプとを有し、前記ループ型ヒートパイプが、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し、かつ、下面と上面とを内側に備えた液管と、前記下面と前記上面の少なくとも一方に設けられた複数の柱と、前記液管内に設けられ、かつ、複数の前記柱に支持された多孔体と、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備えた電子機器が提供される。

更に、その開示の他の観点によれば、蒸気管により互いに接続された蒸発器と凝縮器の各々に接続され、かつ前記蒸気管と共にループを形成する液管の内側の上面と下面の少なくとも一方に柱を形成する工程と、前記液管内に、前記柱に支持された多孔体を設ける工程と、前記液管内に作動流体を注入する工程とを有するループ型ヒートパイプの製造方法が提供される。

以下の開示によれば、ループ型ヒートパイプの液管内に多孔体とそれを支持する複数の柱を設けることで、作動流体が液管を逆流するのを多孔体から作動流体に作用する毛細管力で防止しつつ、各柱の間に作動流体が流れる流路を確保できる。

その結果、液管内における作動流体の流れが円滑となり、ループ型ヒートパイプの熱輸送効率を向上させることができる。

図１は、検討に使用したループ型ヒートパイプの模式図である。 図２は、検討に使用したループ型ヒートパイプの蒸発器とその近傍の拡大平面図である。 図３は、本実施形態に係る電子機器の模式平面図である。 図３は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器とその周囲の断面図である。 図５は、図３のI−I線に沿う断面図である。 図６は、図３のII−II線に沿う断面図である。 図７（ａ）は、本実施形態に係る蒸発器における第１の外層シートの拡大平面図であり、図７（ｂ）は、その蒸発器における第２の外層シートの拡大平面図である。 図８は、本実施形態に係る蒸発器における内層シートの拡大平面図である。 図９は、本実施形態に係る内層シートの全体平面図である。 図１０は、本実施形態に係る蒸気管の断面図である。 図１１は、本実施形態に係る一層目から四層目までの各内層シートにおいて多孔体に相当する部分の拡大平面図である。 図１２は、本実施形態に係る各内層シートを積層したときの各孔の位置を模式的に示す平面図である 図１３は、本実施形態に係る孔の大きさの他の例を示す平面図である。 図１４（ａ）は、本実施形態に係る蒸発器における孔の大きさの一例を示す模式平面図であり、図１４（ｂ）は、本実施形態に係る液管における孔の大きさの一例を示す模式平面図である。 図１５（ａ）は、比較例に係るループ型ヒートパイプの液管の断面図であり、図１５（ｂ）は、流路の断面積を大きくしたときの比較例に係る液管の断面図である。 図１６は、本実施形態において幅を広げた場合の液管の断面図である。 図１７は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の平面図（その１）である。 図１８は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の断面図（その１）である。 図１９は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の平面図（その２）である。 図２０は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の断面図（その２）である。 図２１は、本実施形態にループ型ヒートパイプが備える柱の平面形状の一例を示す平面図である。 図２２は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプにおいて、多孔体に相当する部分のSEM(Scanning Electron Microscope)像を元にして描いた断面図である。

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が行った検討事項について説明する。

図１は、検討に使用したループ型ヒートパイプの模式図である。

このループ型ヒートパイプ１は、スマートフォン等のモバイル型の電子機器２に収容されるものであり、蒸発器３と凝縮器４とを有する。

蒸発器３と凝縮器４には蒸気管５と液管６とが接続されており、これらの管５、６によって作動流体Cが流れるループ状の流路が形成される。また、蒸発器３にはCPU等の発熱部品７が熱的に接触しており、その発熱部品７の熱により作動流体Cの蒸気Cvが生成される。蒸気Cvは、蒸気管５を通って凝縮器４に導かれ、凝縮器４において液化する。これにより、発熱部品７で発生した熱が凝縮器４に移動することになる。

図２は、蒸発器３とその近傍の拡大平面図である。

図２に示すように、蒸発器３の内部にはウィック１０が収容される。ウィック１０に使用される材料は、一般に多孔質性の焼結金属や焼結セラミックであって、液管６寄りのウィック１０に液相の作動流体が浸透している状態が理想的である。

このような状態が継続すれば、液相の作動流体Cにウィック１０から毛細管力が作用し、その毛細管力が作動流体Cの蒸気Cvに対抗するので、液相の作動流体Cは蒸気Cvが蒸気管５から液管６に逆流するのを防止する逆止弁として機能する。

しかしながら、本願発明者の調査によれば、ループ型ヒートパイプ１を薄型化すると蒸発器３内を蒸気Cvが逆流してしまうことが明らかとなった。

これは、薄型化によって蒸気管５の圧力損失が増大するため、蒸気管５内における蒸気Cvの流れが停滞し、蒸気Cvにより凝縮器４（図１参照）内の液相の作動流体Cを液管６側に押し出せなくなるためと考えられる。

また、発熱部品７から液管６への伝熱によって液管６においても作動流体Cの一部が気化し、これによっても上記のような蒸気Cvの逆流が生じると考えられる。なお、このように発熱部品７により液管６が加熱される現象はヒートリークとも呼ばれる。

上記のように蒸気Cvが逆流すると、ループ型ヒートパイプの熱輸送性能が著しく低下し、発熱部品７を冷却するのが困難となる。

以下に、薄型化しても作動流体の逆流を防止することが可能な本実施形態について説明する。

（本実施形態）
図３は、本実施形態に係る電子機器の模式平面図である。

この電子機器２０は、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であって、筐体２１とその内部に収容されたループ型ヒートパイプ２２とを有する。

ループ型ヒートパイプ２２は、作動流体Cの蒸気Cvを生成する蒸発器２３と、作動流体Cを液化させる凝縮器２４とを備える。そして、蒸発器２３と凝縮器２４には蒸気管２５と液管２６とが接続されており、これらの管２５、２６によって作動流体Cが流れるループ状の流路が形成される。

なお、液相の作動流体Cは液管２６に沿って一方向に流れ、蒸気Cvは蒸気管２５に沿って一方向に流れる。

また、液管２６の途中にはリザーバタンク２９が設けられる。

リザーバタンク２９は、液管２６を流れる作動流体Cを一時的に貯留するものである。蒸発器２３に入る熱量の変動に起因して、熱移動に要する作動流体Cの流量も変動するが、リザーバタンク２９を設けることでこのように作動流体Cの流量が変動するのを吸収できる。

図４は、蒸発器２３とその周囲の断面図である。

図４に示すように、蒸発器２３は、例えばネジ３３により回路基板３１に固定される。回路基板３１の上にはCPU等の発熱部品３２が搭載されており、その発熱部品３２の表面が蒸発器２３と密着し、発熱部品３２の熱により蒸発器２３で作動流体Cの蒸気Cvを生成することができる。

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３２を効率的に冷却するために、なるべく蒸気圧が高く、蒸発潜熱が大きい流体を作動流体Cとして使用するのが好ましい。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、及びアセトンがある。

図５は、図３のI−I線に沿う断面図であり、液管２６の断面図に相当する。

図５に示すように、液管２６は複数の金属製のシートを積層してなる。

この例では、第１の外層シート３５、複数の内層シート３６、及び第２の外層シート３７をこの順に積層することにより液管２６を作製する。これらのシート３５〜３７は、例えば熱伝導性に優れた銅シートであって、拡散接合により互いに接合される。また、シート３５〜３７の各々の厚さは０．１mm〜０．３mm程度である。

なお、銅シートに代えてステンレスシートやマグネシウム合金シート等をシート３５〜３７として用いてもよい。但し、拡散接合によって各シート３５〜３７同士を良好に接合できるように、全てのシート３５〜３７の材料を同一にするのが好ましい。

更に、この例では内層シート３６の積層数を４層としているが、これよりも少ない積層数としてもよいし、４層よりも多い積層数としてもよい。

このような液管２６においては、第１の外層シート３５によって下面３５ｘが画定され、第２の外層シート３７によって上面３７ｘが画定される。また、液管２６の管壁２６ｘは、第１の外層シート３５と第２の外層シート３７の各々の内側側面により画定される。

そして、上記の下面３５ｘと上面３７ｙの各々には複数の柱３８が設けられており、これらの柱３８により多孔体４０が支持される。

柱３８の高さhは特に限定されないが、この例では高さhを０．１mm〜０．１５mm、例えば０．１５mmとする。なお、高さhは、各外層シート３５、３７の厚さを超えない範囲で適宜設定し得る。

更に、隣接する柱３８の間隔dは０．７mm〜１．５mm、例えば１．３mmである。

多孔体４０は直径が０．１ｍm〜０．４ｍm程度の孔３６ａを多数有しており、液管２６を流れる液相の作動流体がこれらの孔３６ａに浸透する。また、多孔体４０は内層シート３６と一体であり、内層シート３６に複数の孔３６ａを形成することで多孔体４０が形成される。

そして、各孔３６ａから作動流体に作用する毛細管力により、後述のように作動流体が液管２６内を逆流するのが抑制される。

また、上記のように液管２６内に柱３８を設けたことで、隣接する柱３８の間に液相の作動流体が流れる流路Rが形成されるので、柱３８がない場合よりも作動流体の流れが円滑となる。

更に、柱３８は、各シート３５〜３７を積層するときのプレス力で液管２６が潰れるのを防止する役割も担う。これにより、ループ型ヒートパイプ２２が薄型化されても、液管２６内に作動流体が流れる流路Rが確保され、作動流体がループ型ヒートパイプ２２内をスムーズに流れるようになる。

なお、この例では下面３５ｘと上面３７ｘの両方に柱３８を設けているが、下面３５ｘと上面３７ｘのいずれか一方のみに柱３８を設けてもよい。この場合でも隣接する柱３８の間に流路Rが形成されるので、柱３８がないときと比べて作動流体の流れが円滑となる。

また、蒸発器２３、凝縮器２４、及び蒸気管２５もこのように各シート３５〜３７を積層することで形成される。

図６は、図３のII−II線に沿う断面図であり、蒸発器２３の断面図に相当する。なお、図６において、図５で説明したのと同じ要素には図５におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図６に示すように、蒸発器２３内にも前述の多孔体４０が設けられる。蒸発器２３内の上面３７ｘは多孔体４０から離れており、上面３７ｘと多孔体４０との間には空洞Sが形成される。

その空洞Sは液管２６（図３、図５参照）と連通し、液管２６から供給された液相の作動流体Cが多孔体４０に浸透する。この際に多孔体４０から作動流体Cに作用する毛細管力が、ループ型ヒートパイプ２２内で作動流体Cを循環させるポンピング力となる。

一方、蒸発器２３の下面３５ｘには前述の柱３８が複数設けられ、その柱３８により多孔体４０が支持される。

各柱３８は前述の発熱部品３２と熱的に接続されており、発熱部品３２の熱が各柱３８を介して多孔体４０に伝わる。これにより、多孔体４０に浸透している液相の作動流体Cが気化して蒸気Cvが生成される。

多孔体４０の上部には液相の作動流体Cが浸透しており、その毛細管力によって蒸気Cvの上方への逃げ道が塞がれるので、蒸気Cvの逃げ道は多孔体４０の下方のみとなる。

このように、蒸発器２３の多孔体４０は、蒸気Cvが液管２６を逆流するのを防止する逆止弁として機能する。

なお、隣接する柱３８の流路Rは蒸気管２５（図３参照）と連通しているため、蒸気Cvは、この流路Rを介して蒸気管２５に逃がされることになる。

図７（ａ）は、蒸発器２３における第１の外層シート３５の拡大平面図である。

なお、図７（ａ）において、図３〜図６で説明したのと同じ要素にはこれらの図におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。これについては図７（ｂ）でも同様である。

更に、上記した図６の第１の外層シート３５の断面は、図７（ａ）のIII−III線に沿う断面に相当する。

図７（ａ）に示すように、前述の柱３８は、液管２６から蒸気管２５に向かう方向に平面視でストライプ状に延びる。

一方、図７（ｂ）は、蒸発器２３における第２の外層シート３７の拡大平面図である。

なお、上記した図６の第２の外層シート３７の断面は、図７（ｂ）のIV−IV線に沿う断面に相当する。

図７（ｂ）に示すように、蒸発器２３における第２の外層シート３７にも複数の柱３８が設けられ、蒸発器２３が潰れるのをこれらの柱３８で防止できる。

また、各柱３８は平面視で島状であり、これにより前述の空洞Sを広くすることができ、空洞S内に多くの液相の作動流体Cを溜めることができる。

図８は、蒸発器２３における内層シート３６の拡大平面図である。

なお、上記した図６の各内層シート３６の断面は、図８のV−V線に沿う断面に相当する。

図８に示すように、内層シート３６において多孔体４０に相当する部位には複数の孔３６ａが設けられる。

図９は、内層シート３６の全体平面図である。

図９に示すように、液管２６内の多孔体４０は、当該液管２６に沿ってリザーバタンク２９の近傍まで延びている。そして、その多孔体４０から液相の作動流体Cに作用する毛細管力により、液管２６内の作動流体Cがリザーバタンク２９を経由して蒸発器２３まで誘導される。

その結果、蒸発器２３からのヒートリーク等によって液管２６内を蒸気Cvが逆流しようとしても、多孔体４０から液相の作動流体Cに作用する上記の毛細管力で蒸気Cvを押し戻すことができ、蒸気Cvの逆流を防止することが可能となる。

また、凝縮器２４、蒸気管２５、及びリザーバタンク２９における内層シート３６には複数の開口３６ｂが形成される。各開口３６ｂの位置は複数の内層シート３６ごとに異なっており、複数の内層シート３６を積層したときに作動流体Cやその蒸気Cvが流れる流路が各開口３６ｂによって形成される。

内層シート３６の寸法は特に限定されないが、この例では蒸気管２５の幅W1を約８mmとし、液管２６の幅W2を約６mmとする。

なお、リザーバタンク２９には作動流体Cを注入するための注入口３６ｃが形成されているが、注入口３６ｃは不図示の封止部材により塞がれており、ループ型ヒートパイプ２２内は気密に保たれる。

図１０は、蒸気管２５の断面図である。なお、図１０において、各内層シート３６の断面は図９におけるVI−VI線に沿う断面に相当する。

図１０に示すように、蒸気管２５における第１の外層シート３５と第２の外層シート３７の各々にも前述の柱３８が設けられており、各シート３５〜３７を積層するときのプレス力で蒸気管２５が潰れるのを柱３８で防止することができる。

図１１は、一層目から四層目までの各内層シート３６において、多孔体４０に相当する部分の拡大平面図である。

図１１に示すように、各内層シート３６には前述の孔３６ａが複数設けられる。

図１１の例では各孔３６ａの形状を平面視で円形にすると共に、互いに直交する複数の仮想直線Lの交点にこれらの孔３６ａを設ける。

なお、孔３６ａの直径Rや、隣接する孔３６ａの間隔Dは、ループ型ヒートパイプ２２に要求される熱輸送量と熱輸送距離や、蒸気管２５と液管２６のそれぞれの高さ等によって適宜最適化され得る。

この例では、直径Rを０．２mm〜０．３mm、例えば０．２mmとする。また、間隔Dは例えば０．１５mmとする。

更に、孔３６ａの形状は円形に限定されず、楕円や多角形等の任意の形状の孔３６ａを形成し得る。

また、孔３６ａの位置は、一層目から四層目の各々の内層シート３６ごとに異なる。

図１２は、各内層シート３６を積層したときの各孔３６ａの位置を模式的に示す平面図である。

上記のように孔３６ａの位置を内層シート３６ごとに異なるようにしたため、図１２のように平面視したときに上下の孔３６ａ同士が重なるようになる。

各孔３６ａをどのように重ねるかは特に限定されない。この例では、上下に隣接する二つの内層シート３６において、一方の内層シート３６の孔３６ａの少なくとも一部が、他方の内層シート３６の孔３６ａに重なるようにする。

このようにすると上下に隣接する孔３６ａ同士が互いに連通するようになり、これらの孔３６ａによって微細なチャネルが画定される。そのチャネルは多孔体４０内に三次元的に延びており、作動流体Cは毛細管力でそのチャネル内を三次元的に広がる。

なお、図１２は、全ての内層シート３６における全ての孔３６ａが同じ大きさの場合を例示しているが、孔３６ａの大きさはこれに限定されない。

図１３は、孔３６ａの大きさの他の例を示す平面図である。

図１３の例では、上下に隣接する二つの内層シート３６において、一方の内層シート３６の孔３６ａの直径R1を、他方の内層シート３６の孔３６ａの直径R2と異なるようにする。

このように上下に隣接する内層シート３６で孔３６ａの大きさを変えることで、多孔体４０から作動流体Cに作用する毛細管力を調節することができる。

また、前述のように多孔体４０は蒸発器２３内にも設けられるが、以下のように蒸発器２３内と液管２６内とで孔３６ａの大きさを変えてもよい。

図１４（ａ）は、蒸発器２３における孔３６ａの大きさの一例を示す模式平面図であり、図１４（ｂ）は、液管２６における孔３６ａの大きさの一例を示す模式平面図である。

図１４（ａ）、（ｂ）の例では、液管２６内の複数の孔３６ａの直径のうちで最小の直径R4を、蒸発器２３の複数の孔３６ａの直径のうちで最小の直径R3よりも大きくする。

これにより、液管２６内においては大きな孔３６ａ内を作動流体Cがスムーズに流通し、蒸発器２３に向けて作動流体Cを速やかに移動させることができる。そして、蒸発器２３内においては、小さな孔３６ａから受ける毛細管力で液相の作動流体Cを逆止弁として作用させ、前述のように蒸気Cvの逆流を効果的に抑制することができる。

以上説明した本実施形態によれば、図５に示したように、液管２６に多孔体４０を収容し、かつ、その多孔体４０を支持する複数の柱３８を液管２６の下面３５ｘと上面３７ｘに設ける。

これにより、多孔体４０から作用する毛細管力で液管２６内の作動流体Cを蒸発器２３に誘導することができ、蒸発器２３から液管２６に作動流体Cが逆流するのを抑制できる。

しかも、隣接する柱３８の間に作動流体Cが流れる流路Rを確保することができるので、液管２６内における作動流体の流れが円滑となり、ループ型ヒートパイプ２２の熱輸送効率を向上させることができる。

ところで、上記のように流路Rを確保するための構造としては、図１５（ａ）に示すような構造も考えられる。

図１５（ａ）は、比較例に係るループ型ヒートパイプの液管２６の断面図である。なお、図１５（ａ）において本実施形態と同じ要素には本実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

図１５（ａ）に示す比較例においては、液管２６の下面３５ｘと上面３７ｙの各々に柱３８を設けずに、下面３５ｘと上面３７ｙの各々を多孔体４０に密着させる。

そして、液相の作動流体が流れる流路Rを確保するために、その多孔体４０の側面４０ｘを管壁２６ｘから離す。このような構造においても流路Rによって作動流体の流れは円滑となる。

ここで、液管２６内を流れる作動流体の量は発熱部品３２（図４参照）の発熱量によって定まり、高発熱量の発熱部品３２では蒸発器２３で生成される蒸気Cvの量が多くなるため、液管２６を流れる液相の作動流体の量も多くなる。

よって、発熱部品３２の発熱量が大きくなることが想定される場合には、ループ型ヒートパイプの設計時に流路Rの断面積をなるべく大きく設計し、液管２６を流れる作動流体の量を多くできるようにするのが望ましい。

図１５（ｂ）は、このように流路Rの断面積を大きくしたときの比較例に係る液管２６の断面図である。

この例では、液管２６の高さHを変更せずにその幅W2を広げることにより、液管２６の薄型化を実現しつつ、流路Rの断面積を拡大している。

しかしながら、このように幅W2を広げてしまうと管壁２６ｘが多孔体４０から大きく離れてしまうため、下面３５ｘや上面３７ｙの全てを多孔体４０で支えるのが難しくなる。その結果、プレスにより各シート３５〜３７を積層するときの力で第１の外層シート３５や第２の外層シート３７が点線のように凹んでしまい、流路Rが狭くなるという問題が生じる。

一方、図１６は、本実施形態において幅W2を広げた場合の液管２６の断面図である。

前述のように、本実施形態では隣接する柱３８の間に流路Rが形成されるので、流路Rを形成する目的で比較例のように管壁２６ｘから多孔体４０を離す必要がなく、管壁２６ｘに多孔体４０が接した状態を維持できる。

その結果、幅W2を広げて流路Rを拡大した場合でも、柱３８によって下面３５ｘや上面３７ｙを支えることができるので、各シート３５〜３７を積層するときに第１の外層シート３５や第２の外層シート３７が凹むのを抑制できる。

次に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ２２の製造方法について説明する。

図１７及び図１９は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ２２の製造途中の平面図である。また、図１８及び図２０は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ２２の製造途中の断面図である。

まず、図１７に示すように、厚さが約０．２mmの銅シートをウエットエッチングにより所定の形状にパターニングすることにより、第１の外層シート３５と第２の外層シート３７を作製する。

次に、図１８に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。なお、図１８は、各外層シート３５、３７において後で液管２６となる部分の断面図であり、図１７のVII−VII線に沿う断面図に相当する。

まず、第１の外層シート３５の下面３５ｘにレジスト膜４１を形成する。そして、そのレジスト膜４１をマスクにしながら、下面３５ｘにおいて柱３８とならない部分を途中の深さまでウエットエッチングすることにより、高さが０．１５mm程度の複数の柱３８を形成する。

なお、これと同様の方法で第２の外層シート３７にも柱３８を形成し得る。

更に、図７（ａ）、（ｂ）に示したように、この柱３８は、各外層シート３５、３７において後で蒸発器２３となる部分にも形成される。

この後に、レジスト膜４１は除去される。

次に、図１９に示すように、銅シートをウエットエッチングにより所定の形状にパターニングすることにより各内層シート３６を形成する。その銅シートの厚さは特に限定されないが、この例では約０．１mmの銅シートを使用する。

また、このパターニングにおいては、凝縮器２４、蒸気管２５、及びリザーバタンク２９に相当する部分の内層シート３６に、前述の開口３６ｂが間隔をおいて複数形成される。

なお、凝縮器２４や蒸気管２５の内部を大きくくり抜いたのでは内層シート３６ｂの各部が撓んで内層シート３６を扱うのが困難となるが、このように各開口３６ｂを間隔をおいて形成すれば内層シート３６の撓みが抑制されて扱い易くなる。

更に、蒸発器２３と液管２６の各々に相当する部分の内層シート３６には上記のパターニングにより複数の孔３６ａが形成され、これにより複数の孔３６ａを備えた多孔体４０が得られる。

なお、その内層シート３６には作動流体Cを注入するための注入口３６ｃが設けられる。

続いて、図２０に示すように、上記の第１の外層シート３５、複数の内層シート３６、及び第２の外層シート３７をこの順に積層する。なお、図２０は、図１８と同一の断面における各シート３５〜３７の断面図であり、液管２６の断面図に相当する。

積層にあたっては、各シート３５〜３７を約９００℃に加熱しながら各シート３５〜３７同士をプレスすることにより、拡散接合により各シート３５〜３７同士を接合する。このとき、前述のように柱３８が第１の外層シート３５や第２の外層シート３７を支持するので、プレスにより液管２６が潰れるのを防止できる。

そして、隣接する柱３８の間には、液相の作動流体が流れる流路Rが形成される。

図２１は、その柱３８の平面形状の一例を示す平面図である。

図２１に示すように、柱３８は、液相の作動流体の流れを阻害しないように、平面視で液管２６に沿って延びる帯状に形成するのが好ましい。

図２２は、積層後の多孔体４０に相当する部分のSEM(Scanning Electron Microscope)像を元にして描いた断面図である。

図２２に示すように、各内層シート３６は拡散接合により一体化しており、各内層シート３６の界面は消失している。

その後、不図示の真空ポンプを用いて注入口３６ｃ（図１９参照）から液管２６内を排気した後、注入口３６ｃから液管２６内に作動流体Cとして水を注入し、その後注入口３６ｃを封止する。

以上により、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ２２が完成する。

上記したループ型ヒートパイプ２２の製造方法によれば、複数のシート３５〜３７を積層してループ型ヒートパイプ２２を製造するため、スマートフォンやタブレット端末等に収容可能な程度にループ型ヒートパイプ２２を薄型化することができる。

以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１） 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し、かつ、下面と上面とを内側に備えた液管と、
前記下面と前記上面の少なくとも一方に設けられた複数の柱と、
前記液管内に設けられ、かつ、複数の前記柱に支持された多孔体と、
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、
を有することを特徴とするループ型ヒートパイプ。

（付記２） 前記多孔体が前記蒸発器内にも設けられたことを特徴とする付記１に記載のループ型ヒートパイプ。

（付記３） 前記液管は内側に管壁を有し、前記管壁に前記多孔体が接することを特徴とする付記１に記載のループ型ヒートパイプ。

（付記４） 前記蒸発器、前記凝縮器、前記液管、及び前記蒸気管の各々は、前記下面を備えた第１の外層シートと、複数の内層シートと、前記上面を備えた第２の外層シートとをこの順に積層してなると共に、
前記多孔体は複数の前記内層シートを積層してなり、該多孔体に対応する部分の複数の前記内層シートの各々に複数の孔が形成されたことを特徴とする付記１に記載のループ型ヒートパイプ。

（付記５） 前記多孔体が前記蒸発器内にも設けられ、
前記液管内における最小の前記孔の大きさは、前記蒸発器内における最小の前記孔の大きさよりも大きいことを特徴とする付記４に記載のループ型ヒートパイプ。

（付記６） 上下に隣接する二つの前記内層シートにおいて、一方の前記内層シートの前記孔の少なくとも一部が、他方の前記内層シートの前記孔に重なることを特徴とする付記４に記載のループ型ヒートパイプ。

（付記７） 上下に隣接する二つの前記内層シートにおいて、一方の前記内層シートの前記孔の大きさが、他方の前記内層シートの前記孔の大きさと異なることを特徴とする付記４に記載のループ型ヒートパイプ。

（付記８）
発熱部品と、
前記発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプとを有し、
前記ループ型ヒートパイプが、
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し、かつ、下面と上面とを内側に備えた液管と、
前記下面と前記上面の少なくとも一方に設けられた複数の柱と、
前記液管内に設けられ、かつ、複数の前記柱に支持された多孔体と、
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備えたことを特徴とする電子機器。

（付記９） 蒸気管により互いに接続された蒸発器と凝縮器の各々に接続され、かつ前記蒸気管と共にループを形成する液管の内側の上面と下面の少なくとも一方に柱を形成する工程と、
前記液管内に、前記柱に支持された多孔体を設ける工程と、
前記液管内に作動流体を注入する工程と、
を有することを特徴とするループ型ヒートパイプの製造方法。

（付記１０） 前記柱を形成する工程は、前記上面と前記下面のうちの少なくとも一方において前記柱とならない部分をエッチングすることにより行われることを特徴とする付記９に記載のループ型ヒートパイプの製造方法。

（付記１１） 前記下面を備えた第１の外層シート、複数の内層シート、及び前記上面を備えた第２の外層シートをこの順に積層することにより前記液管を形成する工程を更に有し、
前記多孔体を設ける工程は、複数の前記内層シートにおいて前記多孔体に対応する部分に複数の孔を形成することにより行われることを特徴とする付記９又は付記１０に記載のループ型ヒートパイプの製造方法。

１、２２…ループ型ヒートパイプ、２、２０…電子機器、３、２３…蒸発器、４、２４…凝縮器、５、２５…蒸気管、６、２６…液管、７、３２…発熱部品、１０…ウィック、２１…筐体、２６ｘ…管壁、２９…リザーバタンク、３１…回路基板、３３…ネジ、３５…第１の外層シート、３５ｘ…下面、３６…内層シート、３６ａ…孔、３６ｂ…開口、３７…第２の外層シート、３７ｘ…上面、３８…柱、４０…多孔体、３６ｃ…注入口、４１…レジスト膜。

Claims (6)

1. 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し、かつ、下面と上面とを内側に備えた液管と、
   前記下面と前記上面の少なくとも一方に設けられた複数の柱と、
   前記液管内に設けられ、かつ、複数の前記柱に支持された多孔体と、
   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、
   を有することを特徴とするループ型ヒートパイプ。
2. 前記多孔体が前記蒸発器内にも設けられたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
3. 前記液管は内側に管壁を有し、前記管壁に前記多孔体が接することを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
4. 前記蒸発器、前記凝縮器、前記液管、及び前記蒸気管の各々は、前記下面を備えた第１の外層シートと、複数の内層シートと、前記上面を備えた第２の外層シートとをこの順に積層してなると共に、
   前記多孔体は複数の前記内層シートを積層してなり、該多孔体に対応する部分の複数の前記内層シートの各々に複数の孔が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
5. 発熱部品と、
   前記発熱部品を冷却するループ型ヒートパイプとを有し、
   前記ループ型ヒートパイプが、
   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し、かつ、下面と上面とを内側に備えた液管と、
   前記下面と前記上面の少なくとも一方に設けられた複数の柱と、
   前記液管内に設けられ、かつ、複数の前記柱に支持された多孔体と、
   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備えたことを特徴とする電子機器。
6. 蒸気管により互いに接続された蒸発器と凝縮器の各々に接続され、かつ前記蒸気管と共にループを形成する液管の内側の上面と下面の少なくとも一方に柱を形成する工程と、
   前記液管内に、前記柱に支持された多孔体を設ける工程と、
   前記液管内に作動流体を注入する工程と、
   を有することを特徴とするループ型ヒートパイプの製造方法。

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