JP2016050682A - シート型ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】十分な熱輸送能力を有し、薄い筐体内にも無理なく設置が可能なシート型ヒートパイプを提供する。【解決手段】容器の外郭をなすシート体１２は、蒸気通路２０とウィック２２が形成され、蒸気通路２０は、外部の熱源Ｈと熱接続する受熱部３３からみて、放射状に向かう放射通路としての第２蒸気通路２０Ｂを形成する。熱源Ｈから受熱部３３に伝わる熱で、容器１５内部の作動液が蒸発すると、受熱部３３から第２蒸気通路２０Ｂを通して蒸気が放射状に流れる。そのため、容器ひいては筐体の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、熱源Ｈとなる例えばＣＰＵなどの性能を十分に発揮させることが可能となる。【選択図】図９

Description

本発明は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末に搭載可能であり、小型でありながら十分な熱輸送量が得られるシート型ヒートパイプに関する。

従来、タブレット端末などの携帯機器に搭載されるＣＰＵの発熱を拡散させるために、例えば特許文献１に示すような熱伝導率の高いグラファイトを、放熱シートに混在させた放熱構造が提案されている。

特開２０１２−１８６６９２号公報

しかし従来の構成では、熱の拡散が十分ではなく、ＣＰＵが制限温度を超えたり、携帯機器の外郭にヒートスポットが生じたりして、ＣＰＵの発熱を制限せざるを得なかった。このため、ＣＰＵの能力を最大限に使うことができなかった。

一方、丸型のヒートパイプによりＣＰＵの発熱を拡散する放熱構造も知られているが、タブレット端末などの携帯機器の好ましい大きさの制約から、直径がΦ３ｍｍ以上のヒートパイプを携帯機器の筐体内に収納するだけのスペースが確保し難い。とりわけ、スマートフォンなどの携帯情報端末では、使い易さの追求から筐体の厚さに制限があり、ヒートパイプの設置が難しいものであった。また、パイプ状のヒートパイプでは、携帯情報端末の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができず、情報携帯端末としてＣＰＵなどの熱部品の性能を十分に発揮させることができなかった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、十分な熱輸送能力を有し、薄い筐体内にも無理なく設置が可能なシート型ヒートパイプを提供することを目的とする。

本発明は、金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合により密閉された容器を形成してなるシート型ヒートパイプであって、前記金属箔シートは、蒸気通路とウィックが形成され、前記蒸気通路は、外部の熱源と熱接続する受熱部からみて、放射状に向かう放射通路を形成したことを特徴とする。

また本発明は、金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合により密閉された容器を形成してなるシート型ヒートパイプであって、前記金属箔シートは、蒸気通路とウィックが形成され、前記ウィックは、前記容器内部に多数形成されたパターン部と、複数の前記パターン部どうしを繋げる連結部とを有し、前記連結部は、外部の熱源と熱接続する受熱部に形成されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、２枚以上の金属箔シートを積み重ねることで、容器の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路とウィックを形成できる。また、金属箔シートを積み重ねて接合し、密閉した容器を形成することで、丸型ヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するシート型ヒートパイプを提供できる。そのため、携帯情報端末などのより厚さが薄い筐体内にも、シート型ヒートパイプを無理なく容易に設置できる。さらに、外部の熱源から受熱部に伝わる熱で、容器内部の作動液が蒸発すると、受熱部から放射通路を通して蒸気が放射状に流れる。そのため、容器ひいては筐体の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、熱源となる例えばＣＰＵなどの性能を十分に発揮させることが可能となる。

請求項２の発明によれば、放射通路を少なくとも２つ以上複数形成することで、受熱部から容器内部の様々な方向に蒸気を送ることができ、容器全体で良好な熱拡散を行なうことが可能となる。

請求項３の発明によれば、容器内部の作動液が蒸発すると、熱源からみて遠方に位置する容器の外形角部に向けて蒸気が流れて行くことから、容器全体でさらに良好な熱拡散を行なうことが可能となる。

請求項４の発明によれば、放射通路の幅を１ｍｍから３ｍｍの範囲に形成することで、受熱部から放射通路を通して容器内部に蒸気を円滑に送ることが可能となる。

請求項５の発明によれば、２枚以上の金属箔シートを積み重ねることで、容器の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路とウィックの溝を形成できる。また、金属箔シートを積み重ねて接合し、密閉した容器を形成することで、丸型ヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するシート型ヒートパイプを提供できる。そのため、携帯情報端末などのより厚さが薄い筐体内にも、シート型ヒートパイプを無理なく容易に設置できる。さらに、ウィックのパターン形状を見直し、受熱部から離れた部位で、容器内部に余った作動液をウィックの各パターン部で回収して連結部に集め、これを作動液が不足しがちな受熱部に供給して、容器内部の作動液を有効に活用できるようにする。これにより、容器全体の温度分布と局部的なホットスポットを改善し、熱源となる例えばＣＰＵなどの性能を十分に発揮させることが可能となる。

請求項６の発明によれば、各パターン部で回収した作動液を、より幅広な連結部に滞りなく集めて受熱部に供給することが可能になり、容器全体の温度分布と局部的なホットスポットの改善を効果的に促進できる。

基本的なシート型ヒートパイプの完成状態における平面図と側面図である。 同上、第２シート体の側面図と平面図である。 同上、図２に示すウィック部Ａを拡大した詳細図である。 同上、図２に示すウィック部Ｂを拡大した詳細図である。 同上、図２に示すウィック部Ｃを拡大した詳細図である。 同上、図２に示すウィック部Ｄを拡大した詳細図である。 同上、図６のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１実施例を示すシート型ヒートパイプの完成状態における平面図である。 同上、第２シート体の平面図である。 同上、図９に示すウィック部Ｅを拡大した詳細図である。 同上、図８のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施例を示すシート型ヒートパイプの完成状態における平面図である。 同上、第２シート体の平面図である。 同上、別な変形例を示す第２シート体の平面図である。 従来のシート型ヒートパイプと本実施例のシートパイプとの比較で、各種の実験結果を示す図である。 さらに別な変形例として、従来のシート型ヒートパイプと本変形例のシートパイプとの比較で、各種の実験結果を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、タブレット端末などの携帯機器に搭載されるシート型ヒートパイプを例にして説明する。ここでは先ず、基本的なシート型ヒートパイプの構造を説明した後に、本発明に関連する各実施例のシート型パイプを説明する。従って以下の各説明で、共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。

図１〜図７は、基本的なシート型ヒートパイプ１を示している。これらの各図において、シート型ヒートパイプ１は、２枚の銅箔シートである第１のシート体１１と第２のシート体１２を拡散接合した容器１５により構成される。これらのシート体１１，１２は、例えばアルミニウムのように、熱伝導性が良好でエッチング加工またはプレス加工が可能な他の金属シートを利用してもよい。図１に示すように、完成状態のシート型ヒートパイプ１は略矩形平板状で、スマートフォンなどの携帯情報端末の筐体内部形状に合せた外形を有し、その四隅にはＲ形状の面取部１６が形成される。また、容器１５の内部に真空状態で純水などの作動液（図示せず）を封入するために、容器１５には溶接可能な筒状の注液ノズル１７が形成される。注液ノズル１７により密閉された容器１５、ひいてはシート型ヒートパイプ１の厚さｔ１は、０．４ｍｍである。

容器１５の四隅には、取付け部１８が配設される。取付け部１８は貫通孔として形成され、携帯情報端末の筐体への取付けを可能にするもので、例えば筐体に形成したねじ孔（図示せず）に取付け部１８を一致させ、図示しない止着部材としてのねじを取付け部１８に貫通させて、ねじ孔に螺着することで、シート型ヒートパイプ１を携帯情報端末などの筐体に対して所望の位置に容易に取付け固定することができる。なお、取付け部１８は貫通孔に限定されるものではなく、同等の機能を発揮する別な構造を採用してもよい。

図２は、第２シート体１２の側面図と平面図である。なお、第１シート体１１は第２シート体１２と同形状であるため、図示を省略する。同図において、シート体１１，１２の厚さｔ２は何れも０．２ｍｍであり、ここでは最終的に容器１５の内面となる片側面にのみ、ハーフエッチング加工によりシート体１１，１２の厚みの途中までエッチングが施されて、受熱部で作動液が蒸発した蒸気を放熱部に輸送する蒸気通路２０と、放熱部で凝縮した作動液を受熱部に還流するウィック２２を形成している。また、シート体１１，１２の内面には、蒸気通路２０やウィック２２の他に、シート体１１，１２の外周に沿って、エッチング加工でエッチングされない凸状の側壁３０が形成される。この凸壁たる側壁３０は、シート体１１，１２の内面どうしを向い合せたときに重なる位置にあり、最終的に拡散接合により容器１５の外周部の一部を形成する。なお、図２ではウィック２２と側壁３０の部位を斜線で示している。

図１に示すシート型ヒートパイプ１を製造するには、同形状の２枚のシート体１１，１２を、それぞれの内面を内側にして重ね合わせ、作動液を収容する容器１５が構成されるように、ウィック２２の一部と側壁３０を接合する。その際、外周部となる側壁３０を接合し、次に注液ノズル１７を利用して作動液の注入と脱気を行なった後、この注液ノズル１７を閉塞してシート型ヒートパイプ１の内部を密閉することで、容器１５としての機能が得られるようになっている。

容器１５の内部には、作動液が封入される脱気状態の密閉室１３が形成される。ここでは、一つの密閉室１３だけが容器１５の内部に形成され、その密閉室１３に全ての蒸気通路２０やウィック２２が配設される。また、密閉室１３は前述の注液ノズル１７を備え、注液ノズル１７に形成した筒状の注液通路１７Ａが、密閉室１３の内部と連通して設けられる。注液通路１７Ａは単独で設けられており、図１に示す完成状態では閉塞され、それにより密閉室１３を密閉状態に維持する。

ところで、断面が丸型のヒートパイプでは、製造性や熱輸送能力の点から、０．９mmの厚さが限界である。そのため、図１で示した容器１５ひいてはシート型ヒートパイプ１の厚さｔ１を０．９ｍｍ以下とすれば、丸型ヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するシート型ヒートパイプ１を提供できる。また、シート型ヒートパイプ１の厚さｔ１を最大の０．９ｍｍとする場合、各々のシート体１１，１２の厚さｔ２（図７を参照）は、１枚当たり０．４５ｍｍに形成すればよい。

フォトエッチング加工でシート体１１，１２に蒸気通路２０やウィック２２を形成する場合、シート体１１，１２は少なくとも０．０５ｍｍ以上の厚さｔ２を必要とする。一方、シート体１１，１２，…の重ね合わせる枚数は３枚以上としてもよいが、枚数が増え過ぎると、全てのシート体１１，１２，…を所望の位置に一致させて重ね合わせるのが困難になる。こうしたシート型ヒートパイプ１の製造性を考慮し、且つ丸型ヒートパイプよりも薄型のシート型ヒートパイプ１を得るために、シート体１１，１２，…の枚数を９以下とし、各シート体１１，１２，…の厚さｔ２を１枚当たり０．１ｍｍ以上にするのが好ましい。したがって、０．１ｍｍ〜０．４５ｍｍの厚さｔ２を有するシート体１１，１２，…の表面にエッチング加工を施し、完成したシート型ヒートパイプ１の厚さｔ１を０．９ｍｍ以下とすることで、容器１５の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路２０とウィック２２を形成でき、且つ携帯情報端末などの薄い筐体内にも、丸型ヒートパイプよりも薄型のシート型ヒートパイプ１を無理なく設置できる。

蒸気通路２０は、密閉された容器１５の内部において、シート体１１，１２の長手方向に沿って複数並んで形成された凹状の第１通路部２１Ａと、複数の第１通路部２１Ａと連通して形成された一つの凹状の第２通路部２１Ｂと、により構成される。第１通路部２１Ａは平面視で何れも直線状に形成されるのに対し、第２通路部２１Ｂは平面視で逆Ｖ字状に形成され、シート体１１，１２の中央部付近で第１通路部２１Ａと第２通路部２１Ｂが斜めに交叉しているが、これらはどのような形状でどの位置で連通していても構わない。シート体１１，１２の片側面を向い合せて積み重ねたときに、シート体１１，１２の第１通路部２１Ａどうしが向かい合うことで、中空筒状の第１蒸気通路２０Ａが形成され、シート体１１，１２の第２通路部２１Ｂどうしが向かい合うことで、中空筒状の第２蒸気通路２０Ｂが形成される。このとき容器１５の内部には、第１蒸気通路２０Ａと第２蒸気通路２０Ｂとによる蒸気通路２０が配設され、シート型ヒートパイプ１の長手方向に沿って複数形成された第１蒸気通路２０Ａが、一つに形成された第２蒸気通路２０Ｂと連通する。

ウィック２２は、容器１５の内部において、蒸気通路２０や側壁３０を除く部位に形成される。より詳しくは、側壁３０と共に容器１５の外周部をなし、注液ノズル１７の注液通路１７Ａに向けて延設される蒸気通路２０の部位を除いて、シート体１１，１２ひいては容器１５の外周部の略全周に形成された第１ウィック２２Ａと、シート体１１，１２ひいては容器１５の長手方向に沿って、第１ウィック２２Ａの一側と他側から容器１５の中央部に向けてそれぞれ複数並んで形成される第２ウィック２２Ｂと、により全てのウィック２２を構成している。第２ウィック２２Ｂは何れも直線状で、第１ウィック２２Ａの一側から中央に向かう１２本の第２ウィック２２Ｂと、第１ウィック２２Ａの他側から中央に向かう１２本の第２ウィック２２Ｂが向かい合って、その間に前述の第２通路部２１Ｂが形成される。また、並んで配置される第１ウィック２２Ａと第２ウィック２２Ｂとの間、若しくは２本の第２ウィック２２Ｂ，２２Ｂの間に、第１通路部２１Ａが形成される。

図３は、図２における第２シート体１２のウィック部Ａを拡大したものであり、図４は、図２における第２シート体１２のウィック部Ｂを拡大したものである。これらの各図において、ウィック２２を構成する第２ウィック２２Ｂは、エッチング加工でエッチングされた凹状の溝２６と、エッチングされていない凸状の壁２７とにより構成され、第２ウィック２２Ｂの領域内には作動液の通路となる多数の溝２６が、壁２７により所望の形状に形成される。こうした微細な溝２６と壁２７とを組み合わせた構造は、ウィック２２のどの位置にあっても共通している。

溝２６は、蒸気通路２０の両側部や端部に沿って位置しており、その蒸気通路２０の方向と直交して一定間隔毎に配置される複数の第１溝２６Ａと、第１溝２６Ａよりも蒸気通路２０から離れて配置され、第１溝２６Ａよりも少なく広い一定間隔毎に配置される複数の第２溝２６Ｂと、これらの第１溝２６Ａや第２溝２６Ｂを、蒸気通路２０の方向に沿って互いに連通させる縦溝としての第３溝２６Ｃとを有する。また、溝２６の深さｔ２（図７を参照）は０．１ｍｍ〜０．１３ｍｍで、溝２６の幅ｄ１は、第１溝２６Ａ，第２溝２６Ｂ，第３溝２６Ｃの何れも０．１２ｍｍである。ここでは、溝２６の幅ｄ１が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲であれば、ウィック２２による毛細管力を高めることができる。さらに、第１溝２６Ａの数は第２溝２６Ｂの数よりも多く、第２溝２６Ｂよりも微細な第１溝２６Ａが、蒸気通路２０の両側部に位置して、この蒸気通路２０と直接連通している。

溝２６の間に形成される壁２７は、第２溝２６Ｂよりも細かな間隔で第１溝２６Ａを形成するための複数の第１壁２７Ａと、第２溝２６Ｂを形成するために、第１壁２７Ａとは異なる形状の複数の第２壁２７Ｂや第３壁２７Ｃを少なくとも有する。そして、第１壁２７Ａは、蒸気通路２０と直交する方向に沿った幅ｄ２が０．１ｍｍに形成される一方で、第３壁２７Ｃは、蒸気通路２０と直交する方向に沿った幅ｄ３が、第１壁２７Ａや第２壁２７Ｂの幅ｄ２よりも広い０．３ｍｍに形成される。ここでは、蒸気通路２０の方向と直交して、一列に並んだ第３壁２７Ｃの両外側に対向して第２壁２７Ｂを並設し、さらに第２壁２７Ｂの外側に複数の第１壁２７Ａを並設している。好ましくは、第１壁２７Ａや第２壁２７Ｂの幅ｄ２を０．２５ｍｍ未満とし、第３壁２７Ｃの幅ｄ３を０．２５ｍｍ以上とすることで、シート体１１，１２の重ね合う第３壁２７Ｃの表面を利用して、ウィック２２の部分での拡散接合が可能になる。

また、ウィック２２を構成する第１ウィック２２Ａも、凹状の溝２６と凸状の壁２７とにより構成され、第１ウィック２２Ａの領域内には作動液の通路となる多数の微細な溝２６が、壁２７により所望の形状に形成される。第１ウィック２２Ａの溝２６は、前述した第１溝２６Ａと、第２溝２６Ｂと、第３溝２６Ｃとを有して構成されるが、第１ウィック２２Ａの壁２７は、複数の第１壁２７Ａと複数の第２壁２７Ｂだけで構成される。そして、蒸気通路２０に向けて複数列に並んだ第２壁２７Ｂの一側には側壁３０を配設する一方で、他側には複数の第１壁２７Ａを並設することで、それらの間に複数の第３溝２６Ｃが一定間隔で形成される。

そしてここでは、第１ウィック２２Ａの周囲溝として１２列の第３溝２６Ｃが有り、その第３溝２６Ｃを形成するのに、凸壁として全部で１２列の第１壁２７Ａおよび第２壁２７Ｂと、第１ウィック２２Ａの外側にある凸状の側壁３０とを設けている。

容器１５を構成する金属箔シートとしてのシート体１１，１２は、２枚のシート体１１，１２を重ね合わせたときに、第１ウィック２２Ａの外側にある外周壁として接触する側壁３０の表面の幅ｄ４が、０．２ｍｍから１．９ｍｍの範囲の寸法に形成される。これにより、完成したシート型ヒートパイプ１の状態で、容器１５として必要な密閉度と適正な強度を得ることができる。その一方で、第１ウィック２２Ａの溝２６を構成するだけの第１壁２７Ａや第２壁２７Ｂは、その幅ｄ５が狭いほど溝２６の微細化に繋がり好ましい。ここでは前述の幅ｄ２と同じ０．１ｍｍにしてあり、第３溝２６Ｃの幅ｄ６よりも狭い。この幅ｄ６は、前述の幅ｄ１と同じく０．１２ｍｍである。つまり、第１ウィック２２Ａにおいて、第３溝２６Ｃの幅ｄ６と、第１壁２７Ａや第２壁２７Ｂの幅ｄ５と、第１ウィック２２Ａの外側に形成される側壁３０の幅ｄ４の各寸法は、ｄ４＞ｄ６＞ｄ５の関係となる。このような寸法関係を保つことで、容器１５の密閉度を確保しながらその強度を適正に保ちつつ、第１ウィック２２Ａの溝２６に液相が触れる表面積と、蒸気通路２０の気相が流れる断面積が最適となり、シート型ヒートパイプ１として熱輸送能力を向上させることができる。

図５は、図２における第２シート体１２のウィック部Ｃを拡大したものであり、図６は、図２における第２シート体１２のウィック部Ｄを拡大したものである。図５では第２ウィック２２Ｂの先端部を拡大しており、図６では第１蒸気通路２０Ａと第２ウィック２２Ｂの略中間部を拡大しているが、その構成や寸法関係は図２〜図４で説明した通りである。特に、図５に示す第２ウィック２２Ｂの先端側には、前述した第１壁２７Ａ，第２壁２７Ｂ，第３壁２７Ｃの他に、第３壁２７Ｃと同じ列に、この第３壁２７Ｃと同じ幅ｄ３を有し、第３壁２７Ｃよりも蒸気通路２０に沿った方向の長さが短い複数の第４壁２７Ｄと、第４壁２７Ｄの両側にあって、扇形形状の第５壁２７Ｅがそれぞれ壁２７として配設され、それにより第１溝２６Ａや、第２溝２６Ｂや、第３溝２６Ｃを形成している。

図６を参照すると、ここには第２ウィック２２Ｂの縦溝として４列の第３溝２６Ｃが有り、その第３溝２６Ｃを形成するのに、幅の広い凸壁として１列の第３壁２７Ｃと、幅の狭い全部で４列の第１壁２７Ａおよび第２壁２７Ｂとを設けている。

容器１５を構成する金属箔シートとしてのシート体１１，１２は、２枚のシート体１１，１２を重ね合わせたときに、第２ウィック２２Ｂの第１凸壁として接触する第３壁２７Ｃの表面の幅ｄ３が、０．２ｍｍから１．９ｍｍの範囲の寸法に形成される。これにより、完成したシート型ヒートパイプ１の状態で、容器１５として必要な密閉度と適正な強度を得ることができる。その一方で、第１ウィック２２Ａの溝２６を構成するだけの第２凸壁である第１壁２７Ａや第２壁２７Ｂは、その幅ｄ２が狭いほど溝の微細化に繋がり好ましく、例えば０．１ｍｍにしてあり、第３溝２６Ｃの幅ｄ１よりも狭い。つまり、第１ウィック２２Ｂにおいて、第３溝２６Ｃの幅ｄ１と、第１壁２７Ａや第２壁２７Ｂの幅ｄ２と、第３壁２７Ｃの幅ｄ３の各寸法は、ｄ３＞ｄ１＞ｄ２の関係となる。このような寸法関係を保つことで、容器１５の密閉度を確保しながらその強度を適正に保ちつつ、第２ウィック２２Ｂの溝２６に液相が触れる表面積と、蒸気通路２０の気相が流れる断面積が最適となり、シート型ヒートパイプ１として熱輸送能力を向上させることができる。

なお、図１に示すようなシート型ヒートパイプ１は、どの部位で熱源と熱接続されるのかによって、その受熱部と放熱部の各位置が変わってくるが、容器１５の内部に複数形成された第１蒸気通路２０Ａが、一つに形成された第２蒸気通路２０Ｂと連通しているので、シート型ヒートパイプ１のどの部位に受熱部と放熱部が位置したとしても、それぞれの蒸気通路２０Ａ，２０Ｂが互いに連通することで、シート型ヒートパイプ１の全面を均熱化できる。

図７は、図６に示す第２シート体１２のＡ−Ａ線断面図である。同図において、隣り合う一方の第２ウィック２２Ｂの端部と、他方の第２ウィック２２Ｂの端部との間には、幅ｄ７を有する蒸気通路２０の領域が形成されるが、この蒸気通路２０となる領域の肉厚ｋ１は、０．０３ｍｍから０．１４ｍｍの範囲の寸法を有する。

蒸気通路２０はその断面積が大きく、蒸気通路２０の深さｔ４と幅ｄ７の割合である縦横比が同じである程、蒸気通路２０を通過する作動液の気相が触れる表面積が小さくなって、熱輸送能力が向上する。一方、シート型ヒートパイプ１を携帯情報端末などの薄い筐体内に無理なく設置するためには、図１で示した容器１５ひいてはシート型ヒートパイプ１の厚さｔ１を０．５ｍｍ以下にする必要がある。そこで、完成したシート型ヒートパイプ１としての熱輸送能力と、容器１５全体の厚さ制限を両立させるために、蒸気通路２０となる領域における肉厚ｋ１の寸法は、０．１４ｍｍ以下に抑制する。一方、肉厚ｋ１の寸法を０．０３ｍｍ未満にすると、容器１５内を真空にしていることから、外部の大気圧により容器１５が潰れてしまう。そこで、蒸気通路２０となる領域における肉厚ｋ１の寸法は、０．０３ｍｍ以上とすることが好ましい。

また、蒸気通路２０の幅ｄ７が０．５ｍｍよりも小さな寸法になると、蒸気通路２０の断面積が小さくなり、目的とする熱輸送能力が得られなくなる。一方、蒸気通路２０の幅ｄ７が２．７ｍｍよりも大きな寸法になると、容器１５内を真空にしていることから、外部の大気圧により容器１５が潰れてしまう。そこで、シート体１１，１２の蒸気通路２０となる領域の幅ｄ７は、０．５ｍｍから２．７ｍｍの範囲の寸法を有するのが好ましい。

蒸気通路２０に関して、上述した理由から適切な肉厚ｋ１と幅ｄ７の比率を求めると、１：４から１：９０の範囲となる。例えば、肉厚ｋ１が０．０３ｍｍである場合、幅ｄ４は０．０３×９０＝２．７ｍｍ以下であれば、外部の大気圧により容器１５が潰れる虞がない。また、肉厚ｋ１が０．１４ｍｍである場合、幅ｄ４は０．１４×４＝０．５６ｍｍ以上であれば、目的とする熱輸送能力を得ることができる。

シート体１１，１２の蒸気通路２０となる領域の肉厚ｋ１は、どの部分でも一定の寸法ではなく、蒸気通路２０の中央部分よりも、ウィック２２となる溝２６が形成された領域に近接する両側部分が厚く、全体がなだらかな略アーチ状に変化するように形成される。これは、容器１５内が作動液の飽和蒸気圧であるため、蒸気通路２０の壁面には大気圧による応力が加わることから、蒸気通路２０の中で、ウィック２２となる溝２６が形成された領域に近接する応力の大きな両側部分の肉厚ｋ１を厚くする一方で、応力の小さな中央部分の肉厚ｋ１を薄くすれば、外部の大気圧により容器１５が潰れる虞がなく、また蒸気通路２０として目的とする熱輸送能力が得られる断面積を確保できるからである。

前述したように、シート体１１，１２にはエッチング加工やプレス加工により、ウィック２２となる溝２６が多数形成される。このウィック２２となる微細な溝２６は、容器１５の内部で作動液の液相が触れる表面積が大きい程、熱輸送能力が向上する。そこで、ある程度の断面積を維持しながら液相の触れる表面積が大きくできるように、シート体１１，１２の１枚あたりの溝２６の幅ｄ１と深さｔ３の比は、１：１から２：１の範囲とするのが好ましい。それにより、ウィック２２における熱輸送能力を向上させることが可能となる。

また、シート体１１，１２の１枚あたりの溝２６の幅ｄ１と、前述した蒸気通路２０の深さｔ４の比は、１：０．８から１：１．６の範囲とするのが好ましい。この範囲内であれば、容器１５の内部において、作動液の液相がウィック２２の溝２６に触れる表面積を大きくし、且つ気相が流れる蒸気通路２０の断面積を大きくすることができ、シート型ヒートパイプ１として熱輸送能力を向上させることができる。

次に、上述したシート型ヒートパイプ１を、薄型の携帯情報端末に実装した場合の作用効果について説明する。

前述のようにシート型ヒートパイプ１は、携帯情報端末の筐体内部形状に合せた外形を有しており、そのまま単体で携帯情報端末の筐体内部に設置される。このとき、シート型ヒートパイプ１の一側面は、その一部が受熱部として、筐体内部に設置したＣＰＵを含むマザーボード（何れも図示せず）と接触して熱接続され、熱源となるＣＰＵから離れた部位（シート型ヒートパイプ１の一側面の別な一部や、他側面）で、放熱部が形成される。そして、筐体の内部でＣＰＵなどが発熱して温度が上昇すると、そのＣＰＵからの熱がシート型ヒートパイプ１の受熱部に伝わり、受熱部では作動液が蒸発して、蒸気通路２０を通して受熱部から温度の低い放熱部に向かって蒸気が流れ、シート型ヒートパイプ１の内部で熱輸送が行われる。この放熱部に輸送された熱はシート型ヒートパイプ１の広い平面状の領域に熱拡散され、シート型ヒートパイプ１の裏表すなわち一側と他側の両面からそれぞれ放熱される。これにより携帯情報端末は、ＣＰＵなどに発生する熱を広い領域に熱拡散することができるため、携帯情報端末の外郭表面に生ずるヒートスポットが緩和され、ＣＰＵの温度上昇も抑制することができる。

一方、シート型ヒートパイプ１の放熱部では、蒸気が凝縮して作動液が溜まるが、シート型ヒートパイプ１の内部で、蒸気通路２０の両側に形成されたウィック２２の強い毛細管力により、作動液が蒸気通路２０に直交する第１溝２６Ａや第２溝２６Ｂによる液流路から、蒸気通路２０に沿った第３溝２６Ｃによる液流路を伝わって放熱部から受熱部へと戻される。したがって、受熱部で作動液が無くなることはなく、ここで作動液が蒸発して蒸気通路２０を伝わり毛細管力で放熱部に導かれることで熱輸送が継続し、シート型ヒートパイプ１としての本来の性能が発揮される。

また、シート型ヒートパイプ１そのものの厚さｔ１は、丸型ヒートパイプよりも薄型になる０．９ｍｍ以下で、より好ましくは０．５ｍｍ以下であり、特にスマートフォンなどの携帯情報端末で、使いやすさを追求した筐体の厚さ制限に対応でき、グラファイトシートに比べて熱伝導率が極めて良好なシート型ヒートパイプ１の特徴を活かしつつ、ＣＰＵ５４などの熱を広い領域に速やかに熱拡散することが可能になる。

このように上述のシート型ヒートパイプ１では、金属箔シートとしてのシート体１１，１２を２枚以上積み重ねて、接合により密閉された容器１５を形成したシート型ヒートパイプ１であって、特にここでのシート体１１，１２は、ハーフエッチング加工により蒸気通路２０とウィック２２となる溝２６が形成され、シート体１１，１２を積み重ねて接合することにより、厚さｔ１が０．９ｍｍ以下の密閉された容器１５を形成している。

この場合、シート体１１，１２の表面にハーフエッチング加工を施すことで、容器１５の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路２０とウィック２２の溝２６を形成できる。また、シート体１１，１２を積み重ねた容器の厚さを０．９ｍｍ以下に形成することで、断面が丸型のヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するシート型ヒートパイプ１を提供できる。そのため、携帯情報端末などのより厚さが薄い筐体内にも、シート型ヒートパイプ１を無理なく容易に設置できる。

なお、ここでいうハーフエッチング加工とは、加工素材であるシート体１１，１２の両面から同一パターン形状を化学腐食させエッチングするのではなく、意図的にそれぞれの面のエッチングバランスを制御することによって、シート体１１，１２の片面にのみ、パターン形状を形成したり、シート体１１，１２の両面に異なる任意のパターン形状を形成したりするエッチング加工をいう。

またシート型ヒートパイプ１は、各々のシート体１１，１２の材厚である厚さｔ２が、０．１ｍｍから０．４５ｍｍの範囲に形成される。

金属箔シートとして２枚のシート体１１，１２を積み重ねる場合に、各々のシート体１１，１２の厚さｔ２を０．４５ｍｍ以下に形成すれば、容器１５の厚さｔ１を所望の０．９ｍｍ以下に形成することができる。また、シート型ヒートパイプ１の製造上の制約から、各々のシート体１１，１２の厚さｔ２を０．１ｍｍ以上とすれば、フォトエッチング加工でシート体１１，１２に蒸気通路２０やウィック２２を無理なく形成でき、シート体１１，１２の積み重ね数を９枚とした場合でも、容器１５の厚さｔ１を所望の０．９ｍｍ以下に形成することができる。

次に、図８〜図１１を参照しながら、本発明の第１実施例として好適なシート型ヒートパイプ２の詳細を説明する。これらの各図において、図８に示す完成状態のシート型ヒートパイプ２は、略矩形平板状に形成された容器１５の短手方向一側に、注液ノズル１７が突出しないように設けられ、また取付け部１８の存在しない角部３２が、略矩形平板状をなすシート型ヒートパイプ２の四隅に設けられる。但し、基本のシート型ヒートパイプ１と同様に、角部３２に取付け部１８を設けてもよい。またＨは、容器１５の表面に熱接続される熱源であり、これは前述のように、携帯情報端末の筐体内部に配置されるＣＰＵなどで構成される。したがって、本実施例のシート型ヒートパイプ２は、熱源Ｈを熱接続した容器１５の短手方向一側寄りの中央部位が受熱部３３となり、熱源Ｈから離れた容器１５の角部３２周辺の部位が放熱部３４となる。それ以外の外観構成は、基本的なシート型ヒートパイプ１と概ね共通している。

図９は、第１シート体１１と向かい合わせに重なる第２シート体１２の平面図であり、図１０は、図９に示すシート型ヒートパイプ２のウィック部Ｅを拡大したものであり、図１１は、図８に示すシート型ヒートパイプ２のＢ−Ｂ線断面図である。なお、ここでも第１シート体１１は第２シート体１２と同形状である。

本実施例では、密閉された容器１５の内部において、シート体１１，１２の長手方向と短手方向に沿って複数並んで形成された凹状の第１通路部２１Ａと、それぞれの第１通路部２１Ａの一端と連結するように、複数の第１通路部２１Ａと連通して形成された３つの凹状の第２通路部２１Ｂが、蒸気通路２０の通路部として構成される。そしてここでも、シート体１１，１２の片側面を向い合せて積み重ねたときに、シート体１１，１２の第１通路部２１Ａどうしが向かい合うことで、中空筒状の第１蒸気通路２０Ａが形成され、シート体１１，１２の第２通路部２１Ｂどうしが向かい合うことで、中空筒状の第２蒸気通路２０Ｂが形成される。このとき容器１５の内部には、第１蒸気通路２０Ａと第２蒸気通路２０Ｂとによる蒸気通路２０が配設される。

ここで図９を参照しながら、容器１５内部における蒸気通路２０の配置形状に注目すると、熱源Ｈに対応する形状の受熱部３３の領域内には、３つの第２蒸気通路２０Ｂの基端どうしが接続する通路基部３５が配置され、この通路基部３５からみて容器１５の外形部に向けて、それぞれの第２蒸気通路２０Ｂが放射状すなわちＹ字状に延設される。つまり、本実施例の蒸気通路２０は、外部の熱源Ｈと熱接続する受熱部３３からみて放射状に向かう放射通路として、直線状の第２蒸気通路２０Ｂを容器１５の内部に形成したといえる。

また、３つの第２蒸気通路２０Ｂの中で、２つの第２蒸気通路２０Ｂは、受熱部３３と容器１５の外形をなす角部３２とを結ぶ直線上に設けられており、これらの２つの第２蒸気通路２０Ｂの先端は、何れも放熱部３４に対応した角部３２周辺に配置される。その一方で、残りの１つの第２蒸気通路２０Ｂは、その先端が注液通路１７Ａに連通している。そして、これらの３つの第２蒸気通路２０Ｂで区画された容器１５内部の各領域に、第２蒸気通路２０Ｂからの分岐通路として多数の第１蒸気通路２０Ａが形成され、これら全ての第１蒸気通路２０Ａの各基端が、３つの第２蒸気通路２０Ｂの何れかに接続される。第１蒸気通路２０Ａの各先端は、何れも容器１５の外形部に向けて延びており、容器１５内部において蒸気が隅々まで行き渡るように、第１蒸気通路２０Ａや第２蒸気通路２０Ｂが配置されている。

図９に示す第２蒸気通路２０Ｂの幅ｄ８は一定で、好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲（例えば２ｍｍ）に形成される。これに対して、第１蒸気通路２０Ａの幅ｄ９も一定ではあるが、第２蒸気通路２０Ｂの幅ｄ８と同等もしくはそれ未満とする（ｄ９≦ｄ８）。こうすれば、熱源Ｈから受熱部３３に伝わる熱で、容器１５内部の作動液が蒸発した時に、第２蒸気通路２０Ｂから分岐した第１蒸気通路２０Ａに対して、蒸気を滞りなく円滑に輸送することが可能になる。また本実施例のように、第２蒸気通路２０Ｂの一部を注液通路１７Ａに連通させた場合、第２蒸気通路２０Ｂを単に受熱部３３からの蒸気の放射通路としてではなく、容器１５内の各部に放射する作動液の注入路や脱気路としても有効に利用でき、シート型ヒートパイプ２の製造性が併せて向上する。なお、第２蒸気通路２０Ｂの数は特に限定されないが、好ましくは２つ以上複数あればよい。

容器１５の内部には、蒸気通路２０や側壁３０を除く部位にウィック２２が形成される。ウィック２２は、前述した第１ウィック２２Ａと、第１ウィック２２Ａに基端を連結して、第２通路部２１Ｂに向けてそれぞれ複数並んで直線状に形成される第２ウィック２２Ｂと、によりその全てが構成される。そのため第１蒸気通路２０Ａの両側には、毛細管力が働くウィック２２（第１ウィック２２Ａや第２ウィック２２Ｂ）が形成される。特に本実施例では、第１ウィック２２Ａと第２ウィック２２Ｂの全てが、途中で途切れることなく受熱部３３に繋がるようにウィック２２を形成しており、これにより蒸気通路２０のどの場所で蒸気が凝縮して作動液になったとしても、その作動液をウィック２２の毛細管力で受熱部３３に戻せるようになっている。

そして本実施例では、同形状の２枚のシート体１１，１２を、それぞれの内面を内側にして重ね合わせ、作動液を収容する容器１５が構成されるように、ウィック２２の一部と側壁３０を接合して、図８に示すシート型ヒートパイプ２を製造する。その際、外周部となる側壁３０を接合し、次に注液ノズル１７を利用して作動液の注入と脱気を行なった後、この注液ノズル１７を閉塞してシート型ヒートパイプ２の内部を密閉することで、容器１５としての機能が得られるようになっている。

容器１５の内部には、作動液が封入される脱気状態の密閉室１３が形成される。本実施例でも、一つの密閉室１３だけが容器１５の内部に形成され、その密閉室１３に全ての蒸気通路２０やウィック２２が配設される。また、密閉室１３は前述の注液ノズル１７を備え、注液ノズル１７に形成した筒状の注液通路１７Ａが、密閉室１３の内部と連通して設けられる。図８に示す完成状態では注液通路１７Ａが閉塞され、それにより密閉室１３を密閉状態に維持する。

図１０や図１１に示すように、蒸気通路２０やウィック２２の細部の構成は、前述のシート型ヒートパイプ１と概ね共通しているが、角部３２周辺の第１ウィック２２Ａには、平面視で長方形状の第２壁２７Ｂだけでなく、異なる形状のＬ字状や正方形状の第２壁２７Ｂも形成される。その他の構成は、シート型ヒートパイプ１と共通している。

前述のように、本実施例でも２枚のシート体１１，１２を重ね合わせて容器１５を形成し、その容器１５に備えた注液ノズル１７を利用して作動液の注入と脱気を行なった後、注液ノズル１７を閉塞して、容器１５内部の密閉室１３に作動液を真空状態で密封したシート型ヒートパイプ２を製造する。完成後のシート型ヒートパイプ２は、ＣＰＵなどの熱源Ｈが容器１５の外表面に設置されることで、自ずと受熱部３３と放熱部３４が形成される。容器１５内部における蒸気通路２０やウィック２２による作用は、前述のシート型ヒートパイプ１で説明した通りであるが、外部の熱源Ｈからシート型ヒートパイプ２の受熱部３３に伝わる熱で、容器１５内部の作動液が蒸発すると、受熱部３３から通路基部３５を基点として、それぞれの第２蒸気通路２０Ｂを通して蒸気が放射状に流れて行く。

特に本実施例では、シート型ヒートパイプ２がどのような向きの姿勢で用いられたとしても、受熱部３３から容器１５の角部３２に向かう２つの直線状の第２蒸気通路２０Ｂは、受熱部３３で発生した蒸気を最短距離で放熱部３４に運び、そこで凝縮した作動液を、共通する第１ウィック２２Ａに多数の第２ウィック２２Ｂを繋げたウィック２２の毛細管力で、再び受熱部３３に戻すので、平面状のシート型ヒートパイプ２でありながら、受熱部３３から放熱部３４への熱拡散を速やかに行なうことが可能になる。また、それぞれの第２蒸気通路２０Ｂには、容器１５の外形部に向かう多数の第１蒸気通路２０Ａが形成されており、受熱部３３で発生した蒸気が、第２蒸気通路２０Ｂを通して容器１５の角部３２にだけでなく、第１蒸気通路２０Ａを通して容器１５の角部３２以外の外形部にもほぼ均等に運ばれて行く。しかも、蒸気が蒸気通路２０のどの場所で凝縮して作動液になったとしても、その作動液をウィック２２の毛細管力で受熱部３３に再び円滑に戻すことができるようになっており、結果的に容器１５や、その容器１５を収容する携帯情報端末の筐体の広い領域に対して、良好な熱拡散を行なうことが可能となる。

本実施例の第２蒸気通路２０Ｂは、通路基部３５を基点として、容器１５の内部で別々な方向に延設されている。このように、放射通路となる第２蒸気通路２０Ｂを１つではなく、少なくとも２つ以上複数延設すれば、受熱部３３から容器１５の内部の様々な方向に蒸気を送ることができ、容器１５の全体で良好な熱拡散を行なうことが可能となる。

また本実施例では、受熱部３３からみて容器１５の短手方向他側に位置する２つの角部３２に向けて、それぞれ第２蒸気通路２０Ｂを配置しており、熱源Ｈから受熱部３３に伝わる熱で、容器１５内部の作動液が蒸発すると、熱源Ｈからみて遠方に位置する容器１５の外形部をなす角部３２に向けて蒸気が直接的に流れて行く。好ましくは、これらの第２蒸気通路２０Ｂを直線状に形成すると、蒸気が最短距離で角部３２周辺の放熱部３４に運ばれることから、容器１５の全体でさらに良好な熱拡散を行なうことが可能となる。なお、具体的には図示しないが、第２蒸気通路２０Ｂを容器１５のどの角部３２に向けて延設しても構わない。全ての第２蒸気通路２０Ｂについて、その幅ｄ８を１ｍｍから３ｍｍの範囲に形成することで、受熱部３３から第２蒸気通路２０Ｂを通して容器１５内の隅々に蒸気を円滑に送ることが可能となる。

以上のように、本実施例のシート型ヒートパイプ２は、前述のシート型ヒートパイプ１で説明した特徴に加えて、金属箔シートとなるシート体１１，１２を２枚以上積み重ねて、拡散接合などの接合により密閉された容器１５を形成しており、特にシート体１１，１２には蒸気通路２０とウィック２２が形成され、蒸気通路２０は、外部の熱源Ｈと熱接続する受熱部３３からみて、放射状に向かう放射通路としての第２蒸気通路２０Ｂと、その第２蒸気通路２０Ｂから分岐して、容器１５の外周部に向かう複数の第１蒸気通路２０Ａと、をそれぞれ形成している。

この場合、２枚以上のシート体１１，１２を積み重ねることで、容器１１の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路２０とウィック２２を形成できる。また、シート体１１，１２を積み重ねて接合し、密閉した容器１５を形成することで、丸型ヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するシート型ヒートパイプ２を提供できる。そのため、携帯情報端末などのより厚さが薄い筐体内にも、シート型ヒートパイプ２を無理なく容易に設置できる。さらに、外部の熱源Ｈから受熱部３３に伝わる熱で、容器１５内部の作動液が蒸発すると、受熱部３３から第２蒸気通路２０Ｂを通して蒸気が放射状に流れる。そのため、容器１５ひいては容器１５を収容する筐体の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、熱源Ｈとなる例えばＣＰＵなどの性能を十分に発揮させることが可能となる。

また本実施例では、第２蒸気通路２０Ｂを少なくとも２つ以上の複数形成している。

この場合、第２蒸気通路２０Ｂを１つではなく、少なくとも２つ以上複数形成することで、受熱部３３から容器１５内部の様々な方向に蒸気を送ることができ、容器１５の全体で良好な熱拡散を行なうことが可能となる。

また本実施例では、受熱部３３と容器１５の外形となる角部３２とを結ぶ線上に、第２蒸気通路２０Ｂを形成している。

この場合、容器内部の作動液が蒸発すると、熱源Ｈからみて遠方に位置する容器１５の角部３２に向けて蒸気が流れて行くことから、容器１５の全体でさらに良好な熱拡散を行なうことが可能となる。

さらに本実施例では、第２蒸気通路２０Ｂの幅ｄ８を１ｍｍから３ｍｍの範囲に形成している。

この場合、第２蒸気通路２０Ｂの幅ｄ８を１ｍｍから３ｍｍの範囲に形成することで、受熱部３３から第２蒸気通路２０Ｂを通して容器１５の内部に蒸気を滞りなく円滑に送ることが可能となる。

図１２〜図１４は、本発明の第２実施例におけるシート型ヒートパイプ３を示している。これらの各図において、図１２に示す完成状態のシート型ヒートパイプ３は、略矩形平板状に形成された容器１５の長手方向一端から注液ノズル１７が突出して設けられる。但し前述のように、容器１５から突出しない注液ノズル１７や、取付け部１８を設けてもよい。Ｈは第１実施例でも説明した熱源であり、本実施例では容器１５の略中央部に配置される。したがって、第２実施例のシート型ヒートパイプ３は、熱源Ｈを熱接続した容器１５の中央部位が受熱部３３となり、熱源Ｈから離れた容器１５の例えば長手方向両端部位が放熱部３４となる。それ以外の外観構成は、第１実施例のシート型ヒートパイプ２と共通している。

図１３は、第２シート体１２の平面図であり、図１４は、別の変形例を示す第２シート体１２の平面図である。なお、ここでも第１シート体１１は第２シート体１２と同形状である。

図１３の第２シート体１２について説明すると、ここでは密閉された容器１５の内部において、シート体１１，１２の長手方向に沿って複数並んで形成された凹状の第１通路部２１Ａと、容器１５の中心から４方に形成された凹状の第２通路部２１Ｂと、容器１５の外周に沿って形成され、全ての第１通路部２１Ａや第２通路部２１Ｂの一端と連結する第３通路部２１Ｃが、蒸気通路２０の通路部として構成される。そして、シート体１１，１２の片側面を向い合せて積み重ねたときに、シート体１１，１２の第１通路部２１Ａどうしが向かい合うことで、中空筒状の第１蒸気通路２０Ａが形成され、シート体１１，１２の第２通路部２１Ｂどうしが向かい合うことで、中空筒状の第２蒸気通路２０Ｂが形成され、さらにシート体１１，１２の第３通路部２１Ｃどうしが向かい合うことで、中空筒状の第３蒸気通路２０Ｃが形成される。このとき容器１５の内部には、第１蒸気通路２０Ａと第２蒸気通路２０Ｂと第３蒸気通路２０Ｃとによる蒸気通路２０が配設される。

熱源Ｈに対応する形状の受熱部３３の領域内には、４つの第２蒸気通路２０Ｂの基端どうしが接続する通路基部３５が配置され、この通路基部３５からみて容器１５の外形部に向けて、それぞれの第２蒸気通路２０Ｂが放射状すなわち十字状に延設される。つまり、本実施例の蒸気通路２０は、外部の熱源Ｈと熱接続する受熱部３３からみて放射状に向かう放射通路として、直線状の第２蒸気通路２０Ｂを容器１５の内部に形成したといえる。また本実施例では、第３蒸気通路２０Ｃに注液通路１７Ａが連通している。

全ての第２蒸気通路２０Ｂは、その先端が第３蒸気通路２０Ｃに接続しており、第３蒸気通路２０Ｃは容器１５の外周部に沿って、途中で途切れることなく連続して形成される。また、第２蒸気通路２０Ｂで区画された容器１５内部の４つの各領域に、分岐通路として多数の第１蒸気通路２０Ａが形成され、これら全ての第１蒸気通路２０Ａの各基端が、第３蒸気通路２０Ｃに接続される。こうして、容器１５内部において蒸気が隅々まで行き渡るように、第１蒸気通路２０Ａや第２蒸気通路２０Ｂや第３蒸気通路２０Ｃが配置されている。

容器１５の内部には、蒸気通路２０や側壁３０を除く部位にウィック２２が形成される。特に本実施例では、シート型ヒートパイプ３自体の均熱化を十分なものにし、且つ熱源Ｈと受熱部３３との温度差（熱接続の熱抵抗）を小さくする目的で、ウィック２２のパターン形状の見直しを図っている。具体的には、第３蒸気通路２０Ｃに連通する注液通路１７Ａの部位を除いて、シート体１１，１２ひいては容器１５の外周部の略全周に形成された第１ウィック２２Ａや、容器１５の長手方向に沿ってそれぞれ複数並んで直線状に形成される第２ウィック２２Ｂの他に、第２蒸気通路２０Ｂで区画された容器１５内部の４つの領域毎に、複数の第２ウィック２２Ｂの一端どうしを連結する第３ウィック２２Ｃと、により全てのウィック２２を構成している。第１実施例では、第１ウィック２２Ａと第２ウィック２２Ｂが連結しているが、本実施例では第３蒸気通路２０Ｃが配置される関係で、第１ウィック２２Ａが第２ウィック２２Ｂや第３ウィック２２Ｃと連結していない。但し変形例として、第１ウィック２２Ａを第２ウィック２２Ｂや第３ウィック２２Ｃと連結させても構わない。

本実施例のウィック２２は、複数の一定間隔で配置されたパターン部となる第２ウィック２２Ｂと、この第２ウィック２２Ｂどうしを繋げる連結部となる４つの第３ウィック２２Ｃと、第２ウィック２２Ｂおよび第３ウィック２２Ｃ全体を取り囲む周回部となる第１ウィック２２Ａと、を備えているといえる。特に第２ウィック２２Ｂは、何れもその一部が受熱部３３の領域内にまで延設されており、蒸気通路２０のどの場所で蒸気が凝縮して作動液になったとしても、その作動液が近接する第２ウィック２２Ｂから第３ウィック２２Ｃを通って、毛細管力で受熱部３３に回収できるようになっている。

また、第２ウィック２２Ｂの幅ｄ１０よりも第３ウィック２２Ｃの幅ｄ１１は広く（ｄ１１＞ｄ１０）、好ましくは、第３ウィック２２Ｃの幅ｄ１１が、第２ウィック２２Ｂの幅ｄ１０の２倍の寸法に形成される。これは、一つの第３ウィック２２Ｃに複数の第２ウィック２２Ｂが連結するときに、狭い幅ｄ１１を有する第２ウィック２２Ｂで回収した作動液を、広い幅ｄ１０を有する第３ウィック２２Ｃに滞りなく円滑に集めて受熱部３３に戻すためである。これらの第２ウィック２２Ｂの幅ｄ１０や第３ウィック２２Ｃの幅ｄ１１は、どの場所でも一定の寸法に形成されるが、部分的に異なる寸法に形成しても構わない。

次に、図１４に示す第２シート体１２の変形例について説明する。ここでは、通路基部３５からみて容器１５の外形部の短手方向一端と他端に向けて、２つの第２蒸気通路２０Ｂが放射状に延設される。また、第２蒸気通路２０Ｂで区画された容器１５内部の２つの領域毎に、複数の第２ウィック２２Ｂの一端どうしを連結する第３ウィック２２Ｃが配置される。ここでも第３ウィック２２Ｃは、何れもその一部が受熱部３３の領域内に延びて配置されており、蒸気通路２０のどの場所で蒸気が凝縮して作動液になったとしても、その作動液が近接する第２ウィック２２Ｂから第３ウィック２２Ｃを通って、ウィック２２の毛細管力で受熱部３３に回収できるようになっている。つまり図１４に示す第２シート体１２は、第２蒸気通路２０Ｂや第３ウィック２２Ｃの数が異なるものの、それ以外の構成は図１３に示す第２シート体１２と共通している。

なお、シート型ヒートパイプ３の製造方法は、第１実施例と同じであるため説明を省略する。その他、蒸気通路２０やウィック２２の細部を含めたシート型ヒートパイプ３の構成は、第１実施例のシート型ヒートパイプ２と概ね共通している。

完成後のシート型ヒートパイプ３は、ＣＰＵなどの熱源Ｈが容器１５の外表面に設置されることで、自ずと受熱部３３と放熱部３４が形成される。容器１５内部における蒸気通路２０やウィック２２による作用は、前述のシート型ヒートパイプ１，２で説明した通りであるが、外部の熱源Ｈからシート型ヒートパイプ３の受熱部３３に伝わる熱で、容器１５内部の作動液が蒸発すると、受熱部３３から通路基部３５を基点として、それぞれの第２蒸気通路２０Ｂを通して蒸気が放射状に流れて行き、第３蒸気通路２０Ｃに達する。これにより蒸気は容器１５の外形に沿って周回し、第３蒸気通路２０Ｃから第１蒸気通路２０Ａにも流れ込むため、結果的に受熱部３３で発生した蒸気を、容器１５内の放熱部３４を含む全体に行き渡らせることができる。

また、熱源Ｈからの熱供給を受ける受熱部３３では作動液が不足気味となる一方で、受熱部３３から離れた例えば放熱部３４などの部位では、作動液が余剰気味になる。そこで本実施例では、容器１５内部におけるウィック２２のパターン形状を全面的に見直し、シート型ヒートパイプ３の向いている姿勢に拘らず、受熱部３３で発生した蒸気が、容器１５内部における蒸気通路２０のどの部位で凝縮して作動液になったとしても、その作動液をウィック２２の毛細管力によって第２ウィック２２Ｂで回収し、各々の第２ウィック２２Ｂに繋がる第３ウィック２２Ｃに集めて、受熱部３３に供給できるようになっている。そのため、受熱部３３から離れた部位で、容器１５内部に余った作動液をウィックの第２ウィック２２Ｂで回収して第３ウィック２２Ｃに集め、これを作動液が不足しがちな受熱部３３に供給することで、容器１５内部の作動液を有効に活用して、容器１５全体の温度分布の均一化と、受熱部３３における局部的なホットスポットの改善を図ることが可能となる。したがって、前述した蒸気通路２０の配置によって、受熱部３３から容器１５内の全体に蒸気を行き渡らせることと相俟って、熱源Ｈとなる例えばＣＰＵなどの性能を十分に発揮させることが可能となる。

図１５は、従来例となる「改善前」のシート型ヒートパイプ３’と、図１３で示した本実施例となる「改善後」のシート型ヒートパイプ３との比較で、種々の実験結果を示したものである。

これらの各図において、シート型ヒートパイプ３，３’の外形寸法は何れも、長手方向が１３０ｍｍ、短手方向が４６ｍｍ、厚さが０．４ｍｍであり、ウィック２２のパターン形状は、「ウィックパターン」で示したとおりである。なお、図中一部の符号は記載を省略してある。

「ＩＲ画像」は、熱源ＨをＣＰＵとして、このＣＰＵに６Ｗを入力したときのシート型ヒートパイプ３，３’の温度分布を示している。図中「ａ」は、シート型ヒートパイプ３，３’の受熱部３３の温度であり、それ以外の「ｂ」〜「ｇ」は、シート型ヒートパイプ３，３’の外周各部における温度である。

「ＣＰＵ温度」は、熱源ＨとなるＣＰＵの温度であり、従来例のシート型ヒートパイプ３’は７８．２℃であるのに対し、本実施例のシート型ヒートパイプ３は７０．２℃となって、８℃の温度低下が確認できた。また「ＳＨＰ受熱部温度」は、「ａ」部に相当する受熱部３３の温度であり、従来例のシート型ヒートパイプ３’は６７．２℃であるのに対し、本実施例のシート型ヒートパイプ３は６１．０℃であった。

「受熱 熱抵抗」は受熱部３３の熱抵抗であり、これは「ＣＰＵ温度」から「ＳＨＰ受熱部温度」を差し引いた値を、入力ワット（ここでは６Ｗ）で割った値として算出される。従来例のシート型ヒートパイプ３’は、受熱部３３の熱抵抗が１．８３℃／Ｗであったのに対し、本実施例のシート型ヒートパイプ３は、受熱部３３の熱抵抗が１．５３℃／Ｗとなり、１６．４％の改善が見られた。つまり、本実施例のシート型ヒートパイプ３は、熱源Ｈに臨むウィック２２のパターン形状を工夫して、そこに上述した第３ウィック２２Ｃを配置することで、従来例のシート型ヒートパイプ３’に比べて、熱源Ｈと受熱部３３との温度差を小さくすることができ、結果的に受熱部３３におけるヒートスポットの改善が確認できた。その理由は、従来例のシート型ヒートパイプ３’では、それぞれのウィック２２が繋がっていないため、熱源Ｈに対応した受熱部３３にまで作動液が十分戻らないのに対して、本実施例のシート型ヒートパイプ３では、受熱部３３により多くの作動液が供給されるように、それぞれの第２ウィック２２Ｂを第３ウィック２２Ｃによって受熱部３３で繋いでいるからである。

その他、「ＳＨＰ右端温度」は、前記「ｇ」部における温度であり、「ΔＴ１」とは、「ＳＨＰ受熱部温度」から「ＳＨＰ右端温度」を差し引いた値である。従来例のシート型ヒートパイプ３’は、「ｇ」部における温度が５４．０℃で、「ＳＨＰ受熱部温度」との差が１３．２℃あるのに対し、本実施例のシート型ヒートパイプ３は、「ｇ」部における温度が５６．６℃で、「ＳＨＰ受熱部温度」との差が４．４℃に緩和された。

また「ＳＨＰ左端温度」は、前記「ｅ」部における温度であり、「ΔＴ２」とは、「ＳＨＰ受熱部温度」から「ＳＨＰ左端温度」を差し引いた値である。従来例のシート型ヒートパイプ３’は、「ｅ」部における温度が５６．２℃で、「ＳＨＰ受熱部温度」との差が１１．０℃あるのに対し、本実施例のシート型ヒートパイプ３は、「ｅ」部における温度が５６．４℃で、ここでも「ＳＨＰ受熱部温度」との差が４．６℃に緩和された。以上の結果から、本実施例のシート型ヒートパイプ３は、従来例のシート型ヒートパイプ３’に比べて、受熱部３３と外周端部との温度差が小さく、シート型ヒートパイプ３自体の均熱化が十分に改善されていることが確認できた。

以上のように本実施例のシート型ヒートパイプ３２は、前述のシート型ヒートパイプ１で説明した特徴に加えて、金属箔シートとなるシート体１１，１２を２枚以上積み重ねて、拡散接合などの接合により密閉された容器１５を形成しており、特にシート体１１，１２には蒸気通路２０とウィック２２が形成され、ウィック２２は、容器１５の内部に多数形成されたパターン部となる第２ウィック２２Ｂと、複数の第２ウィック２２Ｂどうしを繋げる連結部としての第３ウィック２２Ｃとを有し、第３ウィック２２Ｃは外部の熱源Ｈと熱接続する受熱部３３に形成されている。

この場合、ウィック２２のパターン形状を見直し、受熱部３３から離れた部位で、容器１５内部に余った作動液をウィック２２の第２ウィック２２Ｂで回収して第３ウィック２２Ｃに集め、これを作動液が不足しがちな受熱部３３に供給して、容器１５内部の作動液を有効に活用できるようにする。これにより、容器１５全体の温度分布と局部的なホットスポットを改善し、熱源Ｈとなる例えばＣＰＵなどの性能を十分に発揮させることが可能となる。

また本実施例では、第３ウィック２２Ｃの幅ｄ１１を、第２ウィック２２Ｂの幅ｄ１０よりも広く形成したウィック２２のパターン形状を採用している。

この場合、各々の第２ウィック２２Ｂで回収した作動液を、より幅広な第３ウィック２２Ｃに滞りなく集めて受熱部３３に供給することが可能になり、容器１５全体の温度分布と局部的なホットスポットの改善を効果的に促進できる。

なお、本実施例で提案するウィック２２のパターン形状は、受熱部３３を容器１５のどの位置に配置するのかによって、種々の変形が可能である。図１６には、さらに別な変形例として、従来例となる「改善前」のシート型ヒートパイプ４’と、本変形例となる「改善後」のシート型ヒートパイプ４との比較で、平面全体の温度分布と各部の数値を実験結果として示している。シート型ヒートパイプ４，４’の外形寸法は何れも、長手方向が１５０ｍｍ、短手方向が１３６ｍｍである。

先ず、同図の「パターン配置」について説明すると、従来のシート型ヒートパイプ４’は、前述のシート型ヒートパイプ３’と同様に、それぞれのウィック２２が繋がっていないパターン形状となっている。それに対して、本変形例のシート型ヒートパイプ４では、受熱部３３により多くの作動液が供給されるように、それぞれの第２ウィック２２Ｂを第３ウィック２２Ｃによって受熱部３３で繋いだパターン形状となっている。なおここでも、図中一部の符号は記載を省略してある。

また「温度分布」は、熱源Ｈに８Ｗを入力したときのシート型ヒートパイプ４，４’の温度分布を示している。図中「Ａ」は、シート型ヒートパイプ４，４’の受熱部３３の温度であり、それ以外の「Ｂ」〜「Ｋ」は、受熱部３３以外の各部における温度である。熱源Ｈの温度に関し、従来例のシート型ヒートパイプ４’は８８．８℃であるのに対し、本変形例のシート型ヒートパイプ３は８３．５℃となって、４．５℃の温度低下が確認できた。また、「Ａ」部に相当する受熱部３３の温度も、従来例のシート型ヒートパイプ４’は６０．０１℃であるのに対し、本実施例のシート型ヒートパイプ３は５２．６９℃に低下しており、受熱部３３におけるヒートスポットの改善が確認できた。

受熱部３３とそれ以外の各部との温度差についても、従来例のシート型ヒートパイプ４’は、受熱部３３に相当する「Ａ」部の温度と、受熱部３３以外の各部の中で最も低い「Ｋ」部の温度との差が、２６．６７℃であるのに対して、「Ａ」部の温度と「Ｋ」部の温度との差が、１６．５３℃に緩和されており、ここでもシート型ヒートパイプ４自体の均熱化が十分に改善されていることが確認できた。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば、上記実施例ではシート体１１，１２を拡散接合しているが、例えば超音波接合などの別な接合方式を採用してもよく、シート体１１，１２を３枚以上重ね合わせて接合してもよい。また、上述した各部の形状や寸法はあくまでも一例で、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、またシート体１１，１２をあえて同形状にする必要もない。さらに、上記各実施例で説明した各部の特徴を適宜組み合わせたシート型ヒートパイプとしてもよい。

２，３，４ シート型ヒートパイプ
１１，１２ シート体（金属箔シート）
１５ 容器
２０ 蒸気通路
２０Ａ 第１蒸気通路（放射通路）
２２ ウィック
２２Ｂ 第２ウィック（パターン部）
２２Ｃ 第３ウィック（連結部）
３２ 角部
３３ 受熱部
Ｈ 熱源

Claims (6)

1. 金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合により密閉された容器を形成してなるシート型ヒートパイプであって、
   前記金属箔シートは、蒸気通路とウィックが形成され、
   前記蒸気通路は、外部の熱源と熱接続する受熱部からみて、放射状に向かう放射通路を形成したことを特徴とするシート型ヒートパイプ。
2. 前記放射通路は、少なくとも２つ以上の複数形成されることを特徴とする請求項１記載のシート型ヒートパイプ。
3. 前記受熱部と前記容器の外形角部とを結ぶ線上に、前記放射通路を形成したことを特徴とする請求項１または２記載のシート型ヒートパイプ。
4. 前記放射通路の幅が１ｍｍから３ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のシート型ヒートパイプ。
5. 金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合により密閉された容器を形成してなるシート型ヒートパイプであって、前記金属箔シートは、蒸気通路とウィックが形成され、前記ウィックは、前記容器内部に多数形成されたパターン部と、複数の前記パターン部どうしを繋げる連結部とを有し、前記連結部は、外部の熱源と熱接続する受熱部に形成されることを特徴とするシート型ヒートパイプ。
6. 前記連結部の幅を、前記パターン部の幅よりも広く形成したことを特徴とする請求項５記載のシート型ヒートパイプ。