JP2004116871A - 熱輸送体および熱輸送体を有する電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱伝導率を確保しながら軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することができる熱輸送体および熱輸送体を有する電子機器を提供すること。
【解決手段】発熱素子２６から発生する熱を受ける入熱部３０と熱を外部に放出するための放熱部３４を有するコンテナ３６と、入熱部３０で受けた熱を放熱部３４へ輸送するためにコンテナ３６内に真空封入して収容され、コンテナ３６内に形成されている毛細管現象発生手段４０を用いて入熱部３０と放熱部３４の間を移動する凝縮性の作動流体３８とを有し、コンテナ３６は樹脂により形成されており、樹脂は熱伝導部材を有している。
【選択図】 図２
【解決手段】発熱素子２６から発生する熱を受ける入熱部３０と熱を外部に放出するための放熱部３４を有するコンテナ３６と、入熱部３０で受けた熱を放熱部３４へ輸送するためにコンテナ３６内に真空封入して収容され、コンテナ３６内に形成されている毛細管現象発生手段４０を用いて入熱部３０と放熱部３４の間を移動する凝縮性の作動流体３８とを有し、コンテナ３６は樹脂により形成されており、樹脂は熱伝導部材を有している。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の筐体内に配置されて電子機器の発熱素子から発生する熱を輸送するための熱輸送体および熱輸送体を有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、たとえば小型のいわゆるノートブック型のパーソナルコンピュータは、表示部分と本体を有している。この本体はキーボードを有しており、本体の中にはＣＰＵ（中央処理装置）等の発熱素子が収容されている。ＣＰＵのような発熱素子は、作動する際に熱を発生する。このような発熱素子の熱を、本体の筐体の外部に放出させるために、ヒートパイプが本体の筐体内に収容されている。この種のヒートパイプは、金属製のコンテナを有しており、このコンテナの中には凝縮性の作動流体を封入している。ヒートパイプのコンテナの入熱部には発熱素子の熱が伝達されて、作動流体がコンテナの入熱部の内壁付近で蒸発して蒸気になる。そして圧力が低く温度も低いコンテナの放熱部側に作動流体が移動してコンテナの放熱部の内壁において凝縮して、その際に凝縮潜熱を放出する。
このようにして、発熱素子の熱は、ヒートパイプを用いて例えば放熱部側の放熱フィンへ放熱するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３７５７９号公報（第５ページ、第９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来用いられているヒートパイプのコンテナは、上述のように熱伝導性を良くするために金属により作られている。電子機器の軽量化に伴いヒートパイプの軽量化も望まれているが、コンテナが金属で作られているのでこれ以上の軽量化は難しい。
コンテナが金属製であるので、コンテナの端部は、キャップをはめることにより内部を閉じてしかもコンテナの内部の真空性を保つために封止を行う封止構造を有しているので、コンテナは高価であり、実際に使用する際に作動流体のもれ等が生じやすく信頼性に欠けるという欠点がある。
そこで本発明は上記課題を解消し、熱伝導率を確保しながら軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することができる熱輸送体および熱輸送体を有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発熱素子から発生する熱を受ける入熱部と前記熱を外部に放出するための放熱部を有するコンテナと、前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする熱輸送体である。
【０００６】
請求項１では、コンテナは入熱部と放熱部を有する。コンテナの入熱部は発熱素子から発生する熱を受け入れる。コンテナの放熱部はこの熱を外部に放出するための部分である。
凝縮性の作動流体は、入熱部で受けた熱を放熱部へ輸送するためにコンテナ内に真空封入して収容されている。この凝縮性の作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて入熱部と放熱部の間を移動する。
コンテナは樹脂により作られており、この樹脂は熱伝導部材を有している。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【０００７】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。この際に蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。
放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたカーボンナノチューブである。
【０００９】
請求項２では、熱伝導部材は樹脂に含有されたカーボンナノチューブである。このカーボンナノチューブを樹脂に含有することにより、樹脂の熱抵抗を小さくすることで樹脂の熱伝導性を向上することができる。またカーボンナノチューブを含有させた樹脂は、機械的強度が向上するので、コンテナの肉厚を薄くでき、さらに熱抵抗を小さくすることができる。カーボンナノチューブを含有させた樹脂は、電磁波吸収性能を有するので、別途電磁波シールド性能を持った機能部品を用意する必要がない。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたグラファイトである。
【００１１】
請求項３では、熱伝導部材は、樹脂に含有されたグラファイトである。このグラファイトは、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂にインサート成型されたグラファイトシートである。
【００１３】
請求項４では、熱伝導部材は、樹脂にインサート成形されたグラファイトシートである。
請求項４では、グラファイトシートは樹脂の熱伝導性を向上することができ、コンテナの機械的強度を上げることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたアルミフィラーである。
【００１５】
請求項５では、熱伝導部材は、樹脂に含有されたアルミフィラーである。このアルミフィラーを含有した樹脂は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有された窒化アルミフィラーである。
【００１７】
請求項６では、熱伝導部材は、樹脂に含有された窒化アルミフィラーである。この窒化アルミフィラーを含有した樹脂は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたグルーブである。
【００１９】
請求項７では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に形成されたグルーブである。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたメッシュ部材である。
【００２１】
請求項８では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に形成されたメッシュ部材である。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられたローレット溝である。
【００２３】
請求項９では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられたローレット溝である。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられた焼結粉である。
【００２５】
請求項１０では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられた焼結粉である。
【００２６】
請求項１１の発明は、電子機器の筐体内に配置されて、前記電子機器の発熱素子から発生する熱を輸送するための熱輸送体を有する電子機器であり、前記熱輸送体は、前記発熱素子から発生する熱を受ける入熱部と前記熱を外部に放出するための放熱部を有するコンテナと、前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする電子機器である。
【００２７】
請求項１１では、コンテナは入熱部と放熱部を有する。コンテナの入熱部は発熱素子から発生する熱を受け入れる。コンテナの放熱部はこの熱を外部に放出するための部分である。
凝縮性の作動流体は、入熱部で受けた熱を放熱部へ輸送するためにコンテナ内に真空封入して収容されている。この凝縮性の作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて入熱部と放熱部の間を移動する。
コンテナは樹脂により作られており、この樹脂は熱伝導部材を有している。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【００２８】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。この際に蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。
放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３０】
図１は、本発明の熱輸送体を有する電子機器の好ましい実施の形態を示している。
図１に示す電子機器は、一例として携帯型のいわゆるノート型コンピュータ１を示している、コンピュータ１は、表示部２、本体３を有しており、表示部２は本体３に対して連結部４により開閉可能に連結されている。本体３はキーボード５と筐体部６を有している。キーボード５は筐体部６の上面側に設けられている。筐体部６は例えばプラスチックや金属により作られている。筐体部６の中には、好ましい熱輸送体１０が収容されている。
【００３１】
本発明の実施の形態の熱輸送体１０は、例えばヒートパイプとも呼ばれている。熱輸送体１０は、発熱素子である例えばＣＰＵ（中央処理装置）２６とヒートシンク１４を熱的に接続している。ヒートシンク１４の付近には、ファンモータ１８が設けられている。ファンモータ１８のファンが回転して冷却風がＴ方向に通ることにより、ヒートシンク１４に伝わってくる熱を、筐体部６の内部から外部に放出することができる。
【００３２】
図２は、図１に示す熱輸送体１０とＣＰＵ２６およびヒートシンク１４の構造をより拡大して示している。
図２に示す熱輸送体１０は、いわゆるヒートパイプと呼ばれているたとえば円筒状の部材である。熱輸送体１０は円筒状のコンテナ３６と作動流体３８を有している。熱輸送体１０のコンテナ３６の一端部は入熱部３０であり、コンテナ３６の他端部は放熱部３４である。
コンテナ３６は、樹脂により形成されており、この樹脂は熱伝導部材（熱伝導性部材ともいう）を有している。
コンテナ３６の内部には、凝縮性の作動流体３８が、真空性を保ちながら封入されている。
【００３３】
熱輸送体１０の入熱部３０は、ＣＰＵ２６に対して熱的にかつ機械的に結合されている。熱輸送体１０の放熱部３４はヒートシンク１４に対して熱的にかつ機械的に接続されている。
ＣＰＵ２６が動作時に発生する熱は、入熱部３０で受ける。入熱部３０で受けた熱は、熱輸送体１０の作動流体３８の作用により、放熱部３４からヒートシンク１４側に放熱できるようになっている。
ヒートシンク１４に伝えられた熱は、図１に示すファンモータ１８が発生する冷却風によりＴ方向に沿って筐体部６の内部から外部へ放出することができる。図１に示す熱輸送体１０、ヒートシンク１４およびファンモータ１８は、冷却装置２８を構成している。
【００３４】
図３は、図２の熱輸送体１０の外観形状を示している。
図４は、図３のＡ−Ａ線で見た熱輸送体１０のコンテナ３６の軸方向の断面図である。
図５は、図３のコンテナ３６においてＢ−Ｂ線における断面構造を示す図である。
【００３５】
図２と図３に示すようにコンテナ３６は、チューブとも呼んでおり、コンテナ３６の入熱部３０側は、封鎖されていて先細りに絞った部分３１を有している。同様に放熱部３４も封鎖されていて先細りに絞った部分３３を有している。
このコンテナ３６の直径は、入熱部３０から放熱部３４まで同じ大きさである。
図４のＡ−Ａ断面図で示すように、コンテナ３６の内部には、複数本のグルーブ４０が、絞った部分３１から絞った部分３３までにかけて軸方向ＣＬに沿って形成されている。図５に示すように複数本のグルーブ４０は、Ｂ−Ｂ断面で見てほぼ半円形状の窪みである。
このグルーブ４０は、凝縮性の作動流体３８を放熱部３４から入熱部３０へ移動させるための毛細管現象発生手段である。
【００３６】
凝縮性の作動流体としては、純水、ナフタレン、ブタン、エタノール等を用いることができる。
コンテナ３６は樹脂により作られているが、この樹脂の種類としては、例えばナイロン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などのいずれかを採用することができるが、特に限定されるものではない。
特にコンテナ３６の材質としては、液晶ポリマーを用いることがより好ましい。この液晶ポリマーは、微細なプラスチック成形を行う際に、アウトガスの発生やコンタミネーションの発生が少ない材質である。
このアウトガスとは、シロキサン類、フタル酸エステル系、りん酸エステル系等をいい塩素や硫黄成分が含まれる電気接点等に有害なガスである。
また、コンタミネーションとは、成形樹脂に混在する、固定物質などの意図しない不純物や、成形時に発生する粉塵のことである。
【００３７】
この樹脂製のコンテナ３６に含まれる熱伝導部材としては、次のようなものが望ましい。
熱伝導部材としては、具体的にはカーボンナノチューブ、グラファイト（炭素繊維）、グラファイトシート、アルミフィラー、あるいは窒化アルミフィラーである。
カーボンナノチューブは、樹脂に含有されている。グラファイトは樹脂に含有されている。グラファイトシートは、樹脂に対してインサート成形されている。アルミフィラーは樹脂に含有されている。窒化アルミフィラーは樹脂に含有されている。
このような熱伝導部材は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を優れたものに向上させることができる。このように樹脂の熱伝導性を向上させることにより、図２に示すＣＰＵ２６の熱が入熱部３０を通じて作動流体３８に対して熱を容易に伝えることができると共に、放熱部３４においては作動流体３８からヒートシンク１４に対してより容易に熱を伝えることができるのである。
【００３８】
熱伝導部材としてのカーボンナノチューブは、上述したように樹脂に含有されている。このカーボンナノチューブは、上述したように樹脂の熱抵抗を小さくして樹脂の熱伝導性を優れたものにする機能を有しているばかりでなく、このカーボンナノチューブを含有させた樹脂は機械的強度が向上する。
このために、コンテナ３６の外壁の厚み（肉厚）を、金属のコンテナに比べて薄くすることができ、さらにコンテナ３６の熱抵抗を小さくすることができる。コンテナ３６を樹脂により作ることにより、金属で作るコンテナに比べて軽量化を図ることができ、製作も容易であって、作動流体３８をコンテナ３６内に封入するのが容易である。
【００３９】
カーボンナノチューブを含有させた樹脂を用いることにより、さらにコンテナ３６は、電磁波吸収性能を有することになる。従って、コンテナ３６に対して例えば別途電磁波シールド性能を持った機能部品を用意する必要が無くなる。
このカーボンナノチューブは、炭素（カーボン）原子が網目の形で結びついてできたナノ（１ナノは１０億分の１）メートルサイズの非常に小さな筒（チューブ）状態の物質である。カーボンナノチューブは、熱の伝導効率が金属より高く、軽量なのに強度もダイヤモンド並みなどこれまでの物質に無い特徴がある。
【００４０】
またグラファイトは、黒鉛のことであり、炭素の同素体である。グラファイトシートとは、より結晶の並びがきれいなダイヤモンドに近いグラファイトをシート状にしたものである。グラファイトシートは、ダイヤモンドの次に高い熱伝導率を有しており、銅やアルミニウムのような金属に比べても高い熱伝導率を有している。
このグラファイトシートは、樹脂製のコンテナ３６を成形する際にインサート成形する。
アルミフィラーと窒化アルミフィラーは、樹脂の熱伝導性を向上させるためのフィラーである。
【００４１】
次に、上述した熱輸送体１０の動作について説明する。
図１において、使用者がコンピュータ１を作動させると、ＣＰＵ２６が作動する。これによりＣＰＵ２６は発熱をする。ＣＰＵ２６の熱は、熱輸送体１０の図２と図３に示す入熱部３０に加わる。この入熱部３０の内部にあるグルーブ（グルーブ溝ともいう）４０には、作動流体３８が保持されている。ＣＰＵ２６の熱が入熱部３０に加わると、凝縮性の作動流体３８は、容易に蒸発して蒸気となる。この際に作動流体３８の蒸発潜熱を入熱部３０から受けることになり、同時に作動流体３８の蒸気はコンテナ３６内の他の部分により圧力が上昇することになる。
この内部の蒸気圧力の差により、作動流体３８の蒸気は、入熱部３０から放熱部３４へ移動し、圧力の低い部分、すなわち温度的にも低いコンテナ３６の内壁において凝縮する。この凝縮の際に、作動流体３８は凝縮潜熱を放出する。この放出された凝縮潜熱は、放熱部３４を経てヒートシンク１４に伝わる。ヒートシンク１４に伝わった熱は、図１に示すファンモータ１８の冷却風によりＴ方向に沿って筐体部６の内部から外部に放出される。
【００４２】
図２に戻って、凝縮した作動流体３８は、放熱部３４においてグルーブ４０の毛細管現象により、放熱部３４から入熱部３０側へ再び還流することになる。
このようにしてＣＰＵ２６の発生する熱は、熱輸送体１０のコンテナ３６内の作動流体３８を用いてヒートシンク１４側に熱輸送することができる。熱輸送体１０は、ヒートパイプとも呼んでいる。
【００４３】
次に、本発明の別の実施の形態について図６と図７を参照して説明する。
図６は、図３の熱輸送体１０のコンテナ３６のＡ−Ａ線断面図である。
図７は、図３のコンテナ３６のＢ−Ｂ線における断面図である。
図６と図７におけるコンテナ３６の内周面には、図４に示すグルーブに代えて毛細管現象発生手段であるメッシュ部材１４０が形成されている。このメッシュ部材１４０は、例えば銅やアルミニウムのような熱伝導性に優れた金属により作られたメッシュ状の部材である。
このようなメッシュ部材１４０は、図４に示すグルーブ４０と同様にして、放熱部３４側にある作動流体３８を、入熱部３０側に対してメッシュ部材１４０の毛細管現象により再び還流する機能を有している。
【００４４】
また図８は、本発明のさらに別の実施の形態を示しており、図３のＡ−Ａ線における断面図である。図８におけるコンテナ３６の内周面には、図４に示すグルーブ４０に代えて毛細管現象発生手段であるローレット溝２４０が形成されている。このローレット溝２４０は、放熱部３４側に位置している作動流体３８を入熱部３０側にローレット溝２４０の毛細管現象により再び還流させる機能を有している。
図６に示すメッシュ部材１４０と図８に示すローレット溝２４０は、図４に示すグルーブ４０と同様に毛細管現象発生手段である。
【００４５】
図９は、本発明の熱輸送体１０の別の実施の形態を示している。図１０は図９の熱輸送体１０のＣ−Ｃ線における断面構造例である。
図９と図１０に示す熱輸送体１０のコンテナ４３６は、入熱部３０と放熱部３４を有している。このコンテナ４３６は、図３に示すコンテナ３６の形状とは異なり、プレート状もしくは平板状のものであり、フラットヒートパイプなどとも呼んでいる。
【００４６】
図１０に示すようにコンテナ４３６の内周面には、長手方向ＣＬ１に沿って複数本のグルーブ４０が形成されている。このグルーブ４０は、図４に示すグルーブ４０と同じように毛細管現象発生手段である。
【００４７】
図３と図９に示す熱輸送体１０の形状は、図１に示すような電子機器の形状や各要素の配置の形式によって選択的に採用することができる。
上述した毛細管現象発生手段としては、グルーブ、メッシュ部材およびローレット溝を例に挙げているが、これに限らず、焼結粉を用いてもよい。この焼結粉は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられるものであり、例えば焼結粉としては純銅を採用することができる。
この焼結粉は、放熱部に位置する凝縮した作動流体を入熱部側に対して毛細管現象により再び還流する機能を有している。
【００４８】
次に、図１１と図１２を参照して本発明の熱輸送体１０のさらに別の実施の形態について説明する。
図１１に示す熱輸送体１０は、ほぼＬ字型であり、しかもフラットヒートパイプ型のものである。熱輸送体１０のコンテナ５３６は、入熱部３０と放熱部３４を有している。
図１２は、図１１のＤ−Ｄ線における断面構造例を示している。コンテナ５３６の内部には全面にわたって、毛細管現象発生手段としての例えばメッシュ部材１４０が形成されている。
図９と図１０の実施の形態および図１１と図１２の実施の形態において、その内部には毛細管現象発生手段としてのグルーブ４０、メッシュ部材１４０あるいはローレット溝２４０や焼結粉のいずれかを採用することができる。
【００４９】
図１３と図１４は、本発明のさらの別の実施の形態を示している。
図１３の実施の形態の熱輸送体１０は、入熱部３０と放熱部３４にそれぞれ金属メッキ部分６００，６０１が形成されている。金属メッキ部分６００，６０１は、それぞれ入熱部３０と放熱部３４において熱伝導性をさらに高めるために形成されている。この金属メッキ部分６００，６０１は、メッキでなくてもその他、例えば金属板を貼り付けるようにしても勿論構わない。金属メッキ部分６００，６０１は、例えば銅やアルミニウムなどを採用することができる。
【００５０】
図１４の実施の形態の熱輸送体１０は、図１１の熱輸送体１０と外観形状がほぼ同じである。しかし、熱輸送体１０のコンテナ６３６の入熱部３０と放熱部３４の間には、図９に示すようなフラットヒートパイプタイプのコンテナ４３６が内蔵されている。このコンテナ４３６の入熱部３０と放熱部３４は例えばＬ字型のように折り曲がっている。コンテナ６３６の途中には、穴７００が設けられている。この穴７００は、熱輸送体１０を、電子機器の例えば筐体に対してねじにより留めるためのねじ通し穴である。
【００５１】
本発明の熱輸送体は、樹脂により作られているので、その形状や設計がフレキシブルにでき、しかも金属の熱輸送体に比べると軽量化を図ることができる。樹脂製の熱輸送体のコンテナは、カーボンナノチューブで代表されるような熱伝導部材を有していることにより、機械的な強度および熱伝導率を向上させることができる。特にカーボンナノチューブを使用することによりコンテナは電磁波吸収性能を持たせることができる。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【００５２】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。
この際に、蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【００５３】
従来のように金属によりコンテナを作る場合には、折り曲げ部分の半径を例えばパイプ幅の３倍程度までしか小さくすることができず、形状をフレキシブルに設計することができなかった。
しかし、本発明の実施の形態のように樹脂によりコンテナを形成することにより、そのような折り曲げ部分の半径は金属の場合に比べてより小さくすることができ、形状を設計する場合のフレキシブル性が高まる。
なお、上述したコンテナ３６の入熱部３０は、蒸発部とも呼んでおり、放熱部３４は凝縮部とも呼ぶことがある。コンテナ３６の内部は、凝縮性の作動流体を真空封入しており、毛細管現象を発生させる毛細管現象発生手段を内部に備えていることが特に特徴的であると共に、コンテナが樹脂により作られており、その樹脂には熱伝導部材を有していることがさらに特徴的な部分である。
【００５４】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態では、熱輸送体のコンテナの形状を円筒形状やフラットパイプ形状のものを例に挙げている。しかしこれに限らず断面形状が楕円形状あるいは三角形状あるいは四角形以上の多角形状あるいはその他の断面形状を有するものであっても勿論構わない。
またコンテナの形状は、搭載する電子機器の配置要求に応じて任意の形にすることができる。
【００５５】
図１に示す電子機器は、携帯型のコンピュータであるが、これに限らず発熱素子を有する電子機器であれば特に限定されない。
本発明の熱輸送体を有する電子機器としては、コンピュータに限らず、携帯情報端末（ＰＤＡ）や、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、テレビジョン受像機、画像表示装置、ゲーム機器など多様な分野の機器を含むものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱伝導率を確保しながら軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱輸送体を有する電子機器の一例を示す斜視図。
【図２】図１の熱輸送体と発熱素子および放熱部材を示す図。
【図３】熱輸送体を示す斜視図。
【図４】図３の熱輸送体のＡ−Ａ線における断面図。
【図５】図３の熱輸送体のＢ−Ｂ線における断面図。
【図６】本発明の別の実施の形態を示しており、図３の熱輸送体のＡ−Ａ線における断面図。
【図７】図６と同じ実施の形態を示しており、図３の熱輸送体のＢ−Ｂ線における断面図。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態を示しており、図３の熱輸送体のＡ−Ａ線における断面図。
【図９】本発明の熱輸送体のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線における断面図。
【図１１】本発明のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【図１２】図１１におけるＤ−Ｄ線における断面図。
【図１３】本発明の熱輸送体のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【図１４】本発明の熱輸送体のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１・・・コンピュータ（電子機器の一例）、１０・・・熱輸送体、２６・・・ＣＰＵ（発熱素子の一例）、１４・・・ヒートシンク（放熱部材の一例）、３０・・・入熱部、３４・・・放熱部、３６・・・コンテナ、３８・・・作動流体、４０・・・グルーブ（毛細管現象発生手段）、１４０・・・メッシュ部材（毛細管現象発生手段）、２４０・・・ローレット溝（毛細管現象発生手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の筐体内に配置されて電子機器の発熱素子から発生する熱を輸送するための熱輸送体および熱輸送体を有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、たとえば小型のいわゆるノートブック型のパーソナルコンピュータは、表示部分と本体を有している。この本体はキーボードを有しており、本体の中にはＣＰＵ（中央処理装置）等の発熱素子が収容されている。ＣＰＵのような発熱素子は、作動する際に熱を発生する。このような発熱素子の熱を、本体の筐体の外部に放出させるために、ヒートパイプが本体の筐体内に収容されている。この種のヒートパイプは、金属製のコンテナを有しており、このコンテナの中には凝縮性の作動流体を封入している。ヒートパイプのコンテナの入熱部には発熱素子の熱が伝達されて、作動流体がコンテナの入熱部の内壁付近で蒸発して蒸気になる。そして圧力が低く温度も低いコンテナの放熱部側に作動流体が移動してコンテナの放熱部の内壁において凝縮して、その際に凝縮潜熱を放出する。
このようにして、発熱素子の熱は、ヒートパイプを用いて例えば放熱部側の放熱フィンへ放熱するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２３７５７９号公報（第５ページ、第９図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来用いられているヒートパイプのコンテナは、上述のように熱伝導性を良くするために金属により作られている。電子機器の軽量化に伴いヒートパイプの軽量化も望まれているが、コンテナが金属で作られているのでこれ以上の軽量化は難しい。
コンテナが金属製であるので、コンテナの端部は、キャップをはめることにより内部を閉じてしかもコンテナの内部の真空性を保つために封止を行う封止構造を有しているので、コンテナは高価であり、実際に使用する際に作動流体のもれ等が生じやすく信頼性に欠けるという欠点がある。
そこで本発明は上記課題を解消し、熱伝導率を確保しながら軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することができる熱輸送体および熱輸送体を有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、発熱素子から発生する熱を受ける入熱部と前記熱を外部に放出するための放熱部を有するコンテナと、前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする熱輸送体である。
【０００６】
請求項１では、コンテナは入熱部と放熱部を有する。コンテナの入熱部は発熱素子から発生する熱を受け入れる。コンテナの放熱部はこの熱を外部に放出するための部分である。
凝縮性の作動流体は、入熱部で受けた熱を放熱部へ輸送するためにコンテナ内に真空封入して収容されている。この凝縮性の作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて入熱部と放熱部の間を移動する。
コンテナは樹脂により作られており、この樹脂は熱伝導部材を有している。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【０００７】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。この際に蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。
放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたカーボンナノチューブである。
【０００９】
請求項２では、熱伝導部材は樹脂に含有されたカーボンナノチューブである。このカーボンナノチューブを樹脂に含有することにより、樹脂の熱抵抗を小さくすることで樹脂の熱伝導性を向上することができる。またカーボンナノチューブを含有させた樹脂は、機械的強度が向上するので、コンテナの肉厚を薄くでき、さらに熱抵抗を小さくすることができる。カーボンナノチューブを含有させた樹脂は、電磁波吸収性能を有するので、別途電磁波シールド性能を持った機能部品を用意する必要がない。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたグラファイトである。
【００１１】
請求項３では、熱伝導部材は、樹脂に含有されたグラファイトである。このグラファイトは、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂にインサート成型されたグラファイトシートである。
【００１３】
請求項４では、熱伝導部材は、樹脂にインサート成形されたグラファイトシートである。
請求項４では、グラファイトシートは樹脂の熱伝導性を向上することができ、コンテナの機械的強度を上げることができる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたアルミフィラーである。
【００１５】
請求項５では、熱伝導部材は、樹脂に含有されたアルミフィラーである。このアルミフィラーを含有した樹脂は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有された窒化アルミフィラーである。
【００１７】
請求項６では、熱伝導部材は、樹脂に含有された窒化アルミフィラーである。この窒化アルミフィラーを含有した樹脂は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を向上することができる。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたグルーブである。
【００１９】
請求項７では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に形成されたグルーブである。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたメッシュ部材である。
【００２１】
請求項８では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に形成されたメッシュ部材である。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられたローレット溝である。
【００２３】
請求項９では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられたローレット溝である。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項１に記載の熱輸送体において、前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられた焼結粉である。
【００２５】
請求項１０では、毛細管現象発生手段は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられた焼結粉である。
【００２６】
請求項１１の発明は、電子機器の筐体内に配置されて、前記電子機器の発熱素子から発生する熱を輸送するための熱輸送体を有する電子機器であり、前記熱輸送体は、前記発熱素子から発生する熱を受ける入熱部と前記熱を外部に放出するための放熱部を有するコンテナと、前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする電子機器である。
【００２７】
請求項１１では、コンテナは入熱部と放熱部を有する。コンテナの入熱部は発熱素子から発生する熱を受け入れる。コンテナの放熱部はこの熱を外部に放出するための部分である。
凝縮性の作動流体は、入熱部で受けた熱を放熱部へ輸送するためにコンテナ内に真空封入して収容されている。この凝縮性の作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて入熱部と放熱部の間を移動する。
コンテナは樹脂により作られており、この樹脂は熱伝導部材を有している。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【００２８】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。この際に蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。
放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３０】
図１は、本発明の熱輸送体を有する電子機器の好ましい実施の形態を示している。
図１に示す電子機器は、一例として携帯型のいわゆるノート型コンピュータ１を示している、コンピュータ１は、表示部２、本体３を有しており、表示部２は本体３に対して連結部４により開閉可能に連結されている。本体３はキーボード５と筐体部６を有している。キーボード５は筐体部６の上面側に設けられている。筐体部６は例えばプラスチックや金属により作られている。筐体部６の中には、好ましい熱輸送体１０が収容されている。
【００３１】
本発明の実施の形態の熱輸送体１０は、例えばヒートパイプとも呼ばれている。熱輸送体１０は、発熱素子である例えばＣＰＵ（中央処理装置）２６とヒートシンク１４を熱的に接続している。ヒートシンク１４の付近には、ファンモータ１８が設けられている。ファンモータ１８のファンが回転して冷却風がＴ方向に通ることにより、ヒートシンク１４に伝わってくる熱を、筐体部６の内部から外部に放出することができる。
【００３２】
図２は、図１に示す熱輸送体１０とＣＰＵ２６およびヒートシンク１４の構造をより拡大して示している。
図２に示す熱輸送体１０は、いわゆるヒートパイプと呼ばれているたとえば円筒状の部材である。熱輸送体１０は円筒状のコンテナ３６と作動流体３８を有している。熱輸送体１０のコンテナ３６の一端部は入熱部３０であり、コンテナ３６の他端部は放熱部３４である。
コンテナ３６は、樹脂により形成されており、この樹脂は熱伝導部材（熱伝導性部材ともいう）を有している。
コンテナ３６の内部には、凝縮性の作動流体３８が、真空性を保ちながら封入されている。
【００３３】
熱輸送体１０の入熱部３０は、ＣＰＵ２６に対して熱的にかつ機械的に結合されている。熱輸送体１０の放熱部３４はヒートシンク１４に対して熱的にかつ機械的に接続されている。
ＣＰＵ２６が動作時に発生する熱は、入熱部３０で受ける。入熱部３０で受けた熱は、熱輸送体１０の作動流体３８の作用により、放熱部３４からヒートシンク１４側に放熱できるようになっている。
ヒートシンク１４に伝えられた熱は、図１に示すファンモータ１８が発生する冷却風によりＴ方向に沿って筐体部６の内部から外部へ放出することができる。図１に示す熱輸送体１０、ヒートシンク１４およびファンモータ１８は、冷却装置２８を構成している。
【００３４】
図３は、図２の熱輸送体１０の外観形状を示している。
図４は、図３のＡ−Ａ線で見た熱輸送体１０のコンテナ３６の軸方向の断面図である。
図５は、図３のコンテナ３６においてＢ−Ｂ線における断面構造を示す図である。
【００３５】
図２と図３に示すようにコンテナ３６は、チューブとも呼んでおり、コンテナ３６の入熱部３０側は、封鎖されていて先細りに絞った部分３１を有している。同様に放熱部３４も封鎖されていて先細りに絞った部分３３を有している。
このコンテナ３６の直径は、入熱部３０から放熱部３４まで同じ大きさである。
図４のＡ−Ａ断面図で示すように、コンテナ３６の内部には、複数本のグルーブ４０が、絞った部分３１から絞った部分３３までにかけて軸方向ＣＬに沿って形成されている。図５に示すように複数本のグルーブ４０は、Ｂ−Ｂ断面で見てほぼ半円形状の窪みである。
このグルーブ４０は、凝縮性の作動流体３８を放熱部３４から入熱部３０へ移動させるための毛細管現象発生手段である。
【００３６】
凝縮性の作動流体としては、純水、ナフタレン、ブタン、エタノール等を用いることができる。
コンテナ３６は樹脂により作られているが、この樹脂の種類としては、例えばナイロン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）などのいずれかを採用することができるが、特に限定されるものではない。
特にコンテナ３６の材質としては、液晶ポリマーを用いることがより好ましい。この液晶ポリマーは、微細なプラスチック成形を行う際に、アウトガスの発生やコンタミネーションの発生が少ない材質である。
このアウトガスとは、シロキサン類、フタル酸エステル系、りん酸エステル系等をいい塩素や硫黄成分が含まれる電気接点等に有害なガスである。
また、コンタミネーションとは、成形樹脂に混在する、固定物質などの意図しない不純物や、成形時に発生する粉塵のことである。
【００３７】
この樹脂製のコンテナ３６に含まれる熱伝導部材としては、次のようなものが望ましい。
熱伝導部材としては、具体的にはカーボンナノチューブ、グラファイト（炭素繊維）、グラファイトシート、アルミフィラー、あるいは窒化アルミフィラーである。
カーボンナノチューブは、樹脂に含有されている。グラファイトは樹脂に含有されている。グラファイトシートは、樹脂に対してインサート成形されている。アルミフィラーは樹脂に含有されている。窒化アルミフィラーは樹脂に含有されている。
このような熱伝導部材は、樹脂の熱抵抗を小さくすることにより樹脂の熱伝導性を優れたものに向上させることができる。このように樹脂の熱伝導性を向上させることにより、図２に示すＣＰＵ２６の熱が入熱部３０を通じて作動流体３８に対して熱を容易に伝えることができると共に、放熱部３４においては作動流体３８からヒートシンク１４に対してより容易に熱を伝えることができるのである。
【００３８】
熱伝導部材としてのカーボンナノチューブは、上述したように樹脂に含有されている。このカーボンナノチューブは、上述したように樹脂の熱抵抗を小さくして樹脂の熱伝導性を優れたものにする機能を有しているばかりでなく、このカーボンナノチューブを含有させた樹脂は機械的強度が向上する。
このために、コンテナ３６の外壁の厚み（肉厚）を、金属のコンテナに比べて薄くすることができ、さらにコンテナ３６の熱抵抗を小さくすることができる。コンテナ３６を樹脂により作ることにより、金属で作るコンテナに比べて軽量化を図ることができ、製作も容易であって、作動流体３８をコンテナ３６内に封入するのが容易である。
【００３９】
カーボンナノチューブを含有させた樹脂を用いることにより、さらにコンテナ３６は、電磁波吸収性能を有することになる。従って、コンテナ３６に対して例えば別途電磁波シールド性能を持った機能部品を用意する必要が無くなる。
このカーボンナノチューブは、炭素（カーボン）原子が網目の形で結びついてできたナノ（１ナノは１０億分の１）メートルサイズの非常に小さな筒（チューブ）状態の物質である。カーボンナノチューブは、熱の伝導効率が金属より高く、軽量なのに強度もダイヤモンド並みなどこれまでの物質に無い特徴がある。
【００４０】
またグラファイトは、黒鉛のことであり、炭素の同素体である。グラファイトシートとは、より結晶の並びがきれいなダイヤモンドに近いグラファイトをシート状にしたものである。グラファイトシートは、ダイヤモンドの次に高い熱伝導率を有しており、銅やアルミニウムのような金属に比べても高い熱伝導率を有している。
このグラファイトシートは、樹脂製のコンテナ３６を成形する際にインサート成形する。
アルミフィラーと窒化アルミフィラーは、樹脂の熱伝導性を向上させるためのフィラーである。
【００４１】
次に、上述した熱輸送体１０の動作について説明する。
図１において、使用者がコンピュータ１を作動させると、ＣＰＵ２６が作動する。これによりＣＰＵ２６は発熱をする。ＣＰＵ２６の熱は、熱輸送体１０の図２と図３に示す入熱部３０に加わる。この入熱部３０の内部にあるグルーブ（グルーブ溝ともいう）４０には、作動流体３８が保持されている。ＣＰＵ２６の熱が入熱部３０に加わると、凝縮性の作動流体３８は、容易に蒸発して蒸気となる。この際に作動流体３８の蒸発潜熱を入熱部３０から受けることになり、同時に作動流体３８の蒸気はコンテナ３６内の他の部分により圧力が上昇することになる。
この内部の蒸気圧力の差により、作動流体３８の蒸気は、入熱部３０から放熱部３４へ移動し、圧力の低い部分、すなわち温度的にも低いコンテナ３６の内壁において凝縮する。この凝縮の際に、作動流体３８は凝縮潜熱を放出する。この放出された凝縮潜熱は、放熱部３４を経てヒートシンク１４に伝わる。ヒートシンク１４に伝わった熱は、図１に示すファンモータ１８の冷却風によりＴ方向に沿って筐体部６の内部から外部に放出される。
【００４２】
図２に戻って、凝縮した作動流体３８は、放熱部３４においてグルーブ４０の毛細管現象により、放熱部３４から入熱部３０側へ再び還流することになる。
このようにしてＣＰＵ２６の発生する熱は、熱輸送体１０のコンテナ３６内の作動流体３８を用いてヒートシンク１４側に熱輸送することができる。熱輸送体１０は、ヒートパイプとも呼んでいる。
【００４３】
次に、本発明の別の実施の形態について図６と図７を参照して説明する。
図６は、図３の熱輸送体１０のコンテナ３６のＡ−Ａ線断面図である。
図７は、図３のコンテナ３６のＢ−Ｂ線における断面図である。
図６と図７におけるコンテナ３６の内周面には、図４に示すグルーブに代えて毛細管現象発生手段であるメッシュ部材１４０が形成されている。このメッシュ部材１４０は、例えば銅やアルミニウムのような熱伝導性に優れた金属により作られたメッシュ状の部材である。
このようなメッシュ部材１４０は、図４に示すグルーブ４０と同様にして、放熱部３４側にある作動流体３８を、入熱部３０側に対してメッシュ部材１４０の毛細管現象により再び還流する機能を有している。
【００４４】
また図８は、本発明のさらに別の実施の形態を示しており、図３のＡ−Ａ線における断面図である。図８におけるコンテナ３６の内周面には、図４に示すグルーブ４０に代えて毛細管現象発生手段であるローレット溝２４０が形成されている。このローレット溝２４０は、放熱部３４側に位置している作動流体３８を入熱部３０側にローレット溝２４０の毛細管現象により再び還流させる機能を有している。
図６に示すメッシュ部材１４０と図８に示すローレット溝２４０は、図４に示すグルーブ４０と同様に毛細管現象発生手段である。
【００４５】
図９は、本発明の熱輸送体１０の別の実施の形態を示している。図１０は図９の熱輸送体１０のＣ−Ｃ線における断面構造例である。
図９と図１０に示す熱輸送体１０のコンテナ４３６は、入熱部３０と放熱部３４を有している。このコンテナ４３６は、図３に示すコンテナ３６の形状とは異なり、プレート状もしくは平板状のものであり、フラットヒートパイプなどとも呼んでいる。
【００４６】
図１０に示すようにコンテナ４３６の内周面には、長手方向ＣＬ１に沿って複数本のグルーブ４０が形成されている。このグルーブ４０は、図４に示すグルーブ４０と同じように毛細管現象発生手段である。
【００４７】
図３と図９に示す熱輸送体１０の形状は、図１に示すような電子機器の形状や各要素の配置の形式によって選択的に採用することができる。
上述した毛細管現象発生手段としては、グルーブ、メッシュ部材およびローレット溝を例に挙げているが、これに限らず、焼結粉を用いてもよい。この焼結粉は、コンテナ内において入熱部と放熱部の間に設けられるものであり、例えば焼結粉としては純銅を採用することができる。
この焼結粉は、放熱部に位置する凝縮した作動流体を入熱部側に対して毛細管現象により再び還流する機能を有している。
【００４８】
次に、図１１と図１２を参照して本発明の熱輸送体１０のさらに別の実施の形態について説明する。
図１１に示す熱輸送体１０は、ほぼＬ字型であり、しかもフラットヒートパイプ型のものである。熱輸送体１０のコンテナ５３６は、入熱部３０と放熱部３４を有している。
図１２は、図１１のＤ−Ｄ線における断面構造例を示している。コンテナ５３６の内部には全面にわたって、毛細管現象発生手段としての例えばメッシュ部材１４０が形成されている。
図９と図１０の実施の形態および図１１と図１２の実施の形態において、その内部には毛細管現象発生手段としてのグルーブ４０、メッシュ部材１４０あるいはローレット溝２４０や焼結粉のいずれかを採用することができる。
【００４９】
図１３と図１４は、本発明のさらの別の実施の形態を示している。
図１３の実施の形態の熱輸送体１０は、入熱部３０と放熱部３４にそれぞれ金属メッキ部分６００，６０１が形成されている。金属メッキ部分６００，６０１は、それぞれ入熱部３０と放熱部３４において熱伝導性をさらに高めるために形成されている。この金属メッキ部分６００，６０１は、メッキでなくてもその他、例えば金属板を貼り付けるようにしても勿論構わない。金属メッキ部分６００，６０１は、例えば銅やアルミニウムなどを採用することができる。
【００５０】
図１４の実施の形態の熱輸送体１０は、図１１の熱輸送体１０と外観形状がほぼ同じである。しかし、熱輸送体１０のコンテナ６３６の入熱部３０と放熱部３４の間には、図９に示すようなフラットヒートパイプタイプのコンテナ４３６が内蔵されている。このコンテナ４３６の入熱部３０と放熱部３４は例えばＬ字型のように折り曲がっている。コンテナ６３６の途中には、穴７００が設けられている。この穴７００は、熱輸送体１０を、電子機器の例えば筐体に対してねじにより留めるためのねじ通し穴である。
【００５１】
本発明の熱輸送体は、樹脂により作られているので、その形状や設計がフレキシブルにでき、しかも金属の熱輸送体に比べると軽量化を図ることができる。樹脂製の熱輸送体のコンテナは、カーボンナノチューブで代表されるような熱伝導部材を有していることにより、機械的な強度および熱伝導率を向上させることができる。特にカーボンナノチューブを使用することによりコンテナは電磁波吸収性能を持たせることができる。
これにより、コンテナは樹脂により作られており、従来のようにコンテナを金属で作る場合に比べて軽量化を図ることができる。樹脂の熱伝導性を改善するためにこの樹脂は熱伝導部材を有している。コンテナが樹脂により形成されているので、コンテナの形状は例えばパイプ状に限らず多様な形状を簡単に作ることができる。
【００５２】
コンテナ内の凝縮性の作動流体は、毛細管現象発生手段を用いて、入熱部と放熱部の間で確実に移動することができる。すなわち、コンテナの入熱部に発熱素子からの熱が加わると、コンテナ内の作動流体は蒸発して蒸気になる。
この際に、蒸発潜熱を入熱部から受けることになり、同時にこの作動流体の蒸気はコンテナ内の他の部分により圧力が上昇することになる。このコンテナ内部の蒸気圧力の差により、作動流体の蒸気は、入熱部から放熱部に移動する。放熱部では、圧力の低い部分でありかつ温度的にも低いので、コンテナの放熱部の内壁において作動流体の蒸気は凝縮して、その凝縮の際に凝縮潜熱を放出する。凝縮した作動流体は、コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段により入熱部側へ再び確実に還流することができる。
【００５３】
従来のように金属によりコンテナを作る場合には、折り曲げ部分の半径を例えばパイプ幅の３倍程度までしか小さくすることができず、形状をフレキシブルに設計することができなかった。
しかし、本発明の実施の形態のように樹脂によりコンテナを形成することにより、そのような折り曲げ部分の半径は金属の場合に比べてより小さくすることができ、形状を設計する場合のフレキシブル性が高まる。
なお、上述したコンテナ３６の入熱部３０は、蒸発部とも呼んでおり、放熱部３４は凝縮部とも呼ぶことがある。コンテナ３６の内部は、凝縮性の作動流体を真空封入しており、毛細管現象を発生させる毛細管現象発生手段を内部に備えていることが特に特徴的であると共に、コンテナが樹脂により作られており、その樹脂には熱伝導部材を有していることがさらに特徴的な部分である。
【００５４】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態では、熱輸送体のコンテナの形状を円筒形状やフラットパイプ形状のものを例に挙げている。しかしこれに限らず断面形状が楕円形状あるいは三角形状あるいは四角形以上の多角形状あるいはその他の断面形状を有するものであっても勿論構わない。
またコンテナの形状は、搭載する電子機器の配置要求に応じて任意の形にすることができる。
【００５５】
図１に示す電子機器は、携帯型のコンピュータであるが、これに限らず発熱素子を有する電子機器であれば特に限定されない。
本発明の熱輸送体を有する電子機器としては、コンピュータに限らず、携帯情報端末（ＰＤＡ）や、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、カーナビゲーションシステム、テレビジョン受像機、画像表示装置、ゲーム機器など多様な分野の機器を含むものである。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱伝導率を確保しながら軽量化を図ることができ、金属を使用するのに比べてフレキシブルな形状を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱輸送体を有する電子機器の一例を示す斜視図。
【図２】図１の熱輸送体と発熱素子および放熱部材を示す図。
【図３】熱輸送体を示す斜視図。
【図４】図３の熱輸送体のＡ−Ａ線における断面図。
【図５】図３の熱輸送体のＢ−Ｂ線における断面図。
【図６】本発明の別の実施の形態を示しており、図３の熱輸送体のＡ−Ａ線における断面図。
【図７】図６と同じ実施の形態を示しており、図３の熱輸送体のＢ−Ｂ線における断面図。
【図８】本発明のさらに別の実施の形態を示しており、図３の熱輸送体のＡ−Ａ線における断面図。
【図９】本発明の熱輸送体のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線における断面図。
【図１１】本発明のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【図１２】図１１におけるＤ−Ｄ線における断面図。
【図１３】本発明の熱輸送体のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【図１４】本発明の熱輸送体のさらに別の実施の形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１・・・コンピュータ（電子機器の一例）、１０・・・熱輸送体、２６・・・ＣＰＵ（発熱素子の一例）、１４・・・ヒートシンク（放熱部材の一例）、３０・・・入熱部、３４・・・放熱部、３６・・・コンテナ、３８・・・作動流体、４０・・・グルーブ（毛細管現象発生手段）、１４０・・・メッシュ部材（毛細管現象発生手段）、２４０・・・ローレット溝（毛細管現象発生手段）
Claims (11)
- 発熱素子から発生する熱を受ける入熱部と前記熱を外部に放出するための放熱部を有するコンテナと、
前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、
前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする熱輸送体。 - 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたカーボンナノチューブである請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたグラファイトである請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記熱伝導部材は、前記樹脂にインサート成型されたグラファイトシートである請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有されたアルミフィラーである請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記熱伝導部材は、前記樹脂に含有された窒化アルミフィラーである請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたグルーブである請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に形成されたメッシュ部材である請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられたローレット溝である請求項１に記載の熱輸送体。
- 前記毛細管現象発生手段は、前記コンテナ内において前記入熱部と前記放熱部の間に設けられた焼結粉である請求項１に記載の熱輸送体。
- 電子機器の筐体内に配置されて、前記電子機器の発熱素子から発生する熱を輸送するための熱輸送体を有する電子機器であり、
前記熱輸送体は、
前記発熱素子から発生する熱を受ける入熱部と前記熱を外部に放出するための放熱部を有するコンテナと、
前記入熱部で受けた熱を前記放熱部へ輸送するために前記コンテナ内に真空封入して収容され、前記コンテナ内に形成されている毛細管現象発生手段を用いて前記入熱部と前記放熱部の間を移動する凝縮性の作動流体と、を有し、
前記コンテナは樹脂により形成されており、前記樹脂は熱伝導部材を有していることを特徴とする電子機器。
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