JP2012132582A - Thin sheet type heat pipe - Google Patents

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JP2010282907A
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Takahiro Shimura
隆広 志村
Yoshikatsu Inagaki
義勝 稲垣
Masanobu Sugimura
政信 杉村
Kenya Kawabata
賢也 川畑
Yasumi Sasaki
泰海 佐々木
Masahiro Meguro
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin sheet type heat pipe that has a thinner thickness than a conventional thin sheet type heat pipe and has high heat transport and diffusion performance.SOLUTION: The thin sheet type heat pipe 1 is fabricated by enclosing a flow passage-forming sheet 4 together with a small amount of working fluid into an envelope-shaped container 3 formed by joining thin metal foils 2a, 2b, and letting air out and, thereafter, closely sealing the container 3. The flow passage-forming sheet 4 includes a gas phase flow passage 5 as a flow passage of vaporized working fluid and a liquid phase flow passage 6 as a flow passage of condensed working fluid. The liquid phase flow passage 6 comprises a wick 7 which causes the working fluid to flow by means of capillary force thereof. The gas phase flow 5 comprises a plurality of linear main flow passages 8 radially extended from the position superimposed on a heat receiving part H. The main flow passages 8 adjacent to each other are partitioned by the wick 7 and, also on a part where the main flow passages 8 are assembled, the wick 7 exists.

Description

本発明は、電子機器内の高温部から熱を吸収し低温部に輸送・拡散する熱輸送デバイスに関し、特に、電子機器内の極狭いスペースに設置されるシート状ヒートパイプに関する。   The present invention relates to a heat transport device that absorbs heat from a high-temperature part in an electronic device and transports and diffuses the heat to a low-temperature part, and particularly relates to a sheet-like heat pipe installed in an extremely narrow space in the electronic device.

シート状ヒートパイプとして、図１９に示す構造のものが知られている。このシート状ヒートパイプ２１は、薄い金属箔２２ａ、２２ｂを接合して形成した封筒状或いは帯状のコンテナ２３内に、毛細管力を発揮するウィックからなる流路形成シート２４と、これを挟む二枚の耐圧シート２５ａ、２５ｂとを、少量の水とともに封入し、空気を抜いた後、コンテナ２３を密閉封止してなる。流路形成シート２４には、直線状の複数の気相流路２６が互いに平行に並べて形成されており、各気相流路２６が蒸発した作動流体の流路となる。作動流体は、熱源と接している受熱部で気化して気相流路２６内に拡散し、低温部（凝縮部）で凝縮する際、潜熱を放出する。凝縮した作動流体はウィックに吸収され、重力や毛細管力によって受熱部に還流する（図１８参照）。
このシート状ヒートパイプ２１は、ペラフレックス（登録商標）という商品名で製品化されており、従来のヒートパイプの持つ高い熱輸送・拡散性能に加えて、極狭いスペースに実装可能、軽量、曲げ加工が容易、平面的な形状の自由度が大きい、トップヒート作動が可能、等、従来のヒートパイプには無い特長を数多く有している。これらの特長を生かすことによって、従来困難とされてきたモバイル電子機器の熱輸送デバイスとしてのヒートパイプの使用が可能となった。（特許文献１） A sheet-like heat pipe having a structure shown in FIG. 19 is known. This sheet-like heat pipe 21 includes a flow path forming sheet 24 made of a wick that exerts capillary force in an envelope-like or strip-like container 23 formed by joining thin metal foils 22a and 22b, and two sheets sandwiching the sheet The pressure-resistant sheets 25a and 25b are sealed together with a small amount of water, and after the air is removed, the container 23 is hermetically sealed. In the flow path forming sheet 24, a plurality of linear gas phase flow paths 26 are formed in parallel with each other, and each of the gas phase flow paths 26 becomes a flow path of the evaporated working fluid. The working fluid is vaporized in the heat receiving part in contact with the heat source, diffused in the gas phase flow path 26, and releases latent heat when condensed in the low temperature part (condensing part). The condensed working fluid is absorbed by the wick and returns to the heat receiving portion by gravity and capillary force (see FIG. 18).
This sheet-like heat pipe 21 is commercialized under the trade name Perafrex (registered trademark), and in addition to the high heat transport and diffusion performance of conventional heat pipes, it can be mounted in an extremely narrow space, is lightweight, bent It has many features not found in conventional heat pipes, such as easy processing, a large degree of freedom in planar shape, and top heat operation. By taking advantage of these features, it has become possible to use a heat pipe as a heat transport device for mobile electronic devices, which has been considered difficult in the past. (Patent Document 1)

特開２００８−８２６９８号公報（図２）JP 2008-82698 A (FIG. 2)

モバイル電子機器は高機能化に加えて薄型化する傾向にあり、モバイル電子機器内における熱輸送デバイスの設置スペースは、新型の機器が開発される度により厳しく制限される。このため、シート状ヒートパイプの更なる薄型化の実現が課題となっている。
この課題を解決し得るヒートパイプ構造として、従来のシート状ヒートパイプ２１から流路形成シート２４を挟んでいる二枚の耐圧シート２５ａ、２５ｂを省いた構造が考えられる。耐圧シート２５ａ、２５ｂは作動流体の流路形成には直接関与していないため、この構造が実現できれば、熱輸送・拡散性能を損なうことなく、耐圧シート２５ａ、２５ｂ二枚分の厚さだけシート状ヒートパイプを薄くすることが可能になる。 Mobile electronic devices tend to be thinner in addition to higher functionality, and the installation space for heat transport devices in mobile electronic devices is severely limited by the development of new types of devices. For this reason, realization of the further thinning of a sheet-like heat pipe has been a problem.
As a heat pipe structure capable of solving this problem, a structure in which the two pressure-resistant sheets 25a and 25b sandwiching the flow path forming sheet 24 from the conventional sheet-like heat pipe 21 is considered. Since the pressure-resistant sheets 25a and 25b are not directly involved in forming the flow path of the working fluid, if this structure can be realized, the thickness of the two sheets of pressure-resistant sheets 25a and 25b is reduced without impairing the heat transport / diffusion performance. It becomes possible to make the heat pipe thin.

しかし、従来のシート状ヒートパイプ２１は、流路形成シート２４に直線状の複数の気相流路２６が互いに平行に並べて設けられており、気相流路２６同士が分離した構造になっているため、実装スペース上の制約や熱源のサイズが小さいといった事情で熱源との接触面積を大きく確保することができない場合、図２０に示すように、受熱部Ｈと全く重ならない気相流路２６が存在する。すなわち、図２０の例では、受熱部Ｈよりも左側と右側に位置する４本の気相流路２６が受熱部Ｈと全く重なっていない。このような場合、受熱部Ｈと重っている部分を有する一部の気相流路２６による熱輸送・拡散性能しか発揮し得ないため、冷却効率が大幅に低下することになる。気相流路２６の幅を大きくすれば、熱輸送・拡散の向上により冷却効率を高くすることができるが、コンテナ２３の内部は常温では大気圧よりも低圧であり、コンテナ２３を構成している金属泊２２ａ、２２ｂは変形しやすいため、耐圧シート２５ａ、２５ｂを省いた構造では、コンテナ２３の表面の気相流路２６に沿った部分が大気圧に屈して凹むおそれがある。この凹みの度合いによっては、気相流路２６内に液溜まりが生じ、気相流路２６が完全に閉塞されてしまう事態も生じ得る。   However, the conventional sheet-shaped heat pipe 21 has a structure in which a plurality of linear gas-phase channels 26 are arranged in parallel to each other on the channel-forming sheet 24 and the gas-phase channels 26 are separated from each other. Therefore, when a large contact area with the heat source cannot be ensured due to restrictions on the mounting space or the size of the heat source being small, as shown in FIG. Exists. That is, in the example of FIG. 20, the four gas-phase channels 26 positioned on the left side and the right side of the heat receiving part H do not overlap the heat receiving part H at all. In such a case, only the heat transport / diffusion performance by the gas phase flow passage 26 having a portion overlapping with the heat receiving portion H can be exhibited, so that the cooling efficiency is greatly reduced. If the width of the gas phase channel 26 is increased, the cooling efficiency can be increased by improving heat transport / diffusion, but the inside of the container 23 is at a lower pressure than the atmospheric pressure at room temperature, Since the metal stays 22a and 22b are easily deformed, in the structure in which the pressure-resistant sheets 25a and 25b are omitted, there is a possibility that the portion along the gas phase flow path 26 on the surface of the container 23 is bent to be depressed due to atmospheric pressure. Depending on the degree of the dent, a liquid pool may be generated in the gas phase flow channel 26 and the gas phase flow channel 26 may be completely blocked.

本発明が解決しようとする課題は、従来のシート状ヒートパイプよりも更に薄厚で、高い熱輸送・拡散性能を有する薄型シート状ヒートパイプを実現することにある。   The problem to be solved by the present invention is to realize a thin sheet-like heat pipe that is thinner than a conventional sheet-like heat pipe and has high heat transport / diffusion performance.

上記課題を解決するために、本発明の薄型シート状ヒートパイプは、密閉されたシート状のコンテナと、前記コンテナ内に作動流体と共に収容された流路形成シートとを有し、前記流路形成シートは、蒸発した前記作動流体の流路となる気相流路と、凝縮した前記作動流体の流路となる液相流路と、を有し、前記液相流路は、前記作動流体をその毛細管力により流動させるウィックからなり、前記気相流路は、受熱部と重なる位置から放射状に延びる複数の主流路を有し、前記主流路同士が前記ウィックにより仕切られており、前記複数の主流路が集合する部分に前記ウィックが存在していることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a thin sheet-like heat pipe of the present invention has a sealed sheet-like container, and a flow path forming sheet accommodated together with a working fluid in the container, and the flow path formation The sheet has a gas phase flow path serving as a flow path for the evaporated working fluid and a liquid phase flow path serving as a flow path for the condensed working fluid, and the liquid phase flow path contains the working fluid. The gas phase flow path has a plurality of main flow paths extending radially from a position overlapping with the heat receiving portion, the main flow paths are partitioned by the wick, and the plurality of the main flow paths are partitioned by the wick. The wick is present in a portion where the main flow paths gather.

この構成によれば、コンテナ表面の凹み防止のために従来コンテナ内に設けられていた耐圧シートを省略することにより、従来のものよりも厚さが更に小さいシート状ヒートパイプを実現することができる。コンテナ内に流路形成シートと共に耐圧シートを配置する必要がないので製造が容易である。また、気相流路を構成する主流路が受熱部と重なる位置から放射状に延びているので、熱源との接触面積を大きく確保することができない場合でも、必ず全ての主流路が受熱部と重なり、受熱部と全く重ならない孤立した気相流路が発生することはない。したがって、主流路の幅を小さくしても高い熱輸送・拡散性能を発揮することができ、耐圧シートを省略した構造でありながら、コンテナ表面に大気圧による凹みが発生することもない。また、ウィックが任意の位置から受熱部まで分断されることなく連続して存在するため、凝縮した作動流体の受熱部への還流も円滑になされる。また、主流路が集合する部分にウィックが存在することにより、コンテナ内に主流路の集合による大きな空間が形成されるのを防止して、コンテナ表面における大気圧による凹みの発生を防止することができる。   According to this configuration, a sheet-like heat pipe having a smaller thickness than the conventional one can be realized by omitting the pressure-resistant sheet provided in the conventional container to prevent the container surface from being dented. . Since it is not necessary to arrange a pressure-resistant sheet together with the flow path forming sheet in the container, manufacturing is easy. In addition, since the main flow path constituting the gas phase flow path extends radially from the position where it overlaps the heat receiving part, all the main flow paths always overlap with the heat receiving part even when a large contact area with the heat source cannot be secured. In addition, an isolated gas phase flow path that does not overlap with the heat receiving portion does not occur. Therefore, even if the width of the main flow path is reduced, high heat transport / diffusion performance can be exhibited, and a dent due to atmospheric pressure does not occur on the container surface even though the pressure-resistant sheet is omitted. In addition, since the wick is continuously present from any position to the heat receiving portion without being divided, the condensed working fluid is smoothly returned to the heat receiving portion. In addition, the presence of the wick at the portion where the main flow paths gather prevents the formation of a large space due to the collection of the main flow paths in the container, and prevents the occurrence of dents due to atmospheric pressure on the container surface. it can.

また、前記複数の主流路が集合する部分において、前記複数の主流路のうち少なくとも１本の主流路の幅がその先端にかけて漸次細くなっていることが望ましい。
この構成によれば、主流路が集合する部分にウィックをできるだけ多く存在させて、そこに形成される空間を限りなく小さくできる。全長に亘って幅が一定の複数の主流路を放射状に配置して一箇所に集めると、集まった箇所に大きな空間ができる。この空間が大きいとコンテナがつぶれやすくなるが、この構成によりそれを極めて有効に防ぐことができる。 In addition, it is desirable that the width of at least one main channel among the plurality of main channels is gradually narrowed toward the tip in the portion where the plurality of main channels gather.
According to this configuration, as many wicks as possible exist in the portion where the main flow paths gather, and the space formed there can be made as small as possible. When a plurality of main flow paths having a constant width over the entire length are arranged radially and collected in one place, a large space is formed at the gathered place. If this space is large, the container tends to collapse, but this configuration can prevent it very effectively.

本発明の薄型シート状ヒートパイプには、前記複数の主流路が集合する部分において、前記複数の主流路のうちの２本が直線状に連通しているもの、及び前記複数の主流路のうち４本が十字状に連通しているものが含まれる。   In the thin sheet heat pipe of the present invention, in the portion where the plurality of main channels gather, two of the plurality of main channels communicate linearly, and among the plurality of main channels This includes four that communicate in a cross shape.

また、前記気相流路は、前記流路形成シートの周縁側の端部から当該周縁に沿って延びる延長部を有することが望ましい。   Moreover, it is desirable that the gas-phase flow path has an extension extending along the peripheral edge from the peripheral edge of the flow path forming sheet.

また、前記延長部が他の主流路または他の主流路の延長部と連通していることが望ましい。
また、前記気相流路は、それぞれの前記主流路が自身からその隣の前記主流路に向かって分岐した少なくとも１本の副流路を有することが望ましい。 Further, it is desirable that the extension portion communicates with another main channel or an extension portion of another main channel.
Moreover, it is preferable that the gas phase flow path has at least one sub flow path in which each main flow path branches from itself toward the adjacent main flow path.

また、本発明の薄型シート状ヒートパイプにおいて、前記気相流路は、それぞれの前記主流路からその両隣の前記主流路に向かって分岐した複数の副流路からなる櫛歯状流路を有し、互いに隣接する前記主流路から延びる前記櫛歯状流路同士が噛み合うように配置され、且つ、前記櫛歯状流路同士が前記ウィックにより仕切られていることが望ましい。
この構成によれば、熱源からの熱により蒸発した作動流体を気相流路を構成する主流路及び櫛歯状流路を通して流路形成シート全体に効率良く拡散させ、凝縮した作動流体をウィックからなる液相流路を通して受熱部へ円滑に還流させることができる。 In the thin sheet heat pipe of the present invention, the gas phase flow path has a comb-shaped flow path including a plurality of sub flow paths branched from the main flow paths toward the main flow paths adjacent to the main flow paths. It is desirable that the comb-like channels extending from the main channels adjacent to each other are arranged so as to mesh with each other, and the comb-like channels are partitioned by the wick.
According to this configuration, the working fluid evaporated by the heat from the heat source is efficiently diffused throughout the flow path forming sheet through the main flow path and the comb-shaped flow path constituting the gas phase flow path, and the condensed working fluid is discharged from the wick. It can be smoothly refluxed to the heat receiving part through the liquid phase flow path.

また、本発明の薄型シート状ヒートパイプにおいて、前記流路形成シートの周縁部全周に亘って前記ウィックが存在していることが望ましい。この構成によれば、流路形成シートの周縁部から受熱部への作動流体の還流が円滑になされる。
また、前記流路形成シートは前記コンテナ内で可動であることが望ましい。流路形成シートがコンテナに対して可動であることにより、このヒートパイプの屈曲時にひずみを吸収して、座屈による空間の閉塞を防止できる。
また、前記流路形成シートは、紐状のウィックが折り曲げられて形成されているものでもよい。
また、前記作動流体は水であることが望ましい。水は潜熱が大きいので、作動流体として水を使用することにより、良好な熱輸送・拡散性能が得られる。また、安価であり、安全であり、環境負荷が小さいという利点もある。 In the thin sheet heat pipe of the present invention, it is desirable that the wick exists over the entire periphery of the peripheral edge of the flow path forming sheet. According to this configuration, the working fluid is smoothly recirculated from the peripheral edge portion of the flow path forming sheet to the heat receiving portion.
The flow path forming sheet is preferably movable in the container. Since the flow path forming sheet is movable with respect to the container, the strain can be absorbed when the heat pipe is bent, and the blockage of the space due to buckling can be prevented.
The flow path forming sheet may be formed by bending a string-like wick.
The working fluid is preferably water. Since water has a large latent heat, good heat transport / diffusion performance can be obtained by using water as a working fluid. In addition, there are advantages that it is inexpensive, safe, and has a low environmental load.

本発明は以下の優れた効果を奏する。
（１）コンテナ表面の凹み防止のための耐圧シートを備えた従来のシート状ヒートパイプよりも厚さが小さい薄型シート状ヒートパイプを実現することができる。
（２）耐圧シートを省略した構造でありながら、コンテナ表面に大気圧による凹みが発生し難い薄型シート状ヒートパイプを実現することができる。
（３）熱源との接触面積を大きく確保することができない場合でも高い熱輸送・拡散性能を発揮し得る、冷却効率が極めて高い薄型シート状ヒートパイプを実現することができる。 The present invention has the following excellent effects.
(1) A thin sheet-like heat pipe having a thickness smaller than that of a conventional sheet-like heat pipe provided with a pressure-resistant sheet for preventing dents on the container surface can be realized.
(2) It is possible to realize a thin sheet-like heat pipe that has a structure in which the pressure-resistant sheet is omitted, but is less likely to be depressed due to atmospheric pressure on the container surface.
(3) A thin sheet heat pipe with extremely high cooling efficiency that can exhibit high heat transport / diffusion performance even when a large contact area with the heat source cannot be ensured can be realized.

本発明の薄型シート状ヒートパイプの形態例を示す分解斜視図The disassembled perspective view which shows the form example of the thin sheet-like heat pipe of this invention 図１に示す薄型シート状ヒートパイプの流路形成シートの平面図The top view of the flow-path formation sheet of the thin sheet-like heat pipe shown in FIG. 流路形成シートの別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 流路形成シートの更に別の形態例を示す平面図The top view which shows another example of a form of a flow-path formation sheet 本発明の薄型シート状ヒートパイプの別の形態例を示す製造工程図Manufacturing process diagram showing another embodiment of the thin sheet heat pipe of the present invention ヒートパイプの動作説明図Operation diagram of heat pipe 従来のシート状ヒートパイプの分解斜視図An exploded perspective view of a conventional sheet-like heat pipe 図１８に示すシート状ヒートパイプの流路形成シートの平面図The top view of the flow-path formation sheet | seat of the sheet-like heat pipe shown in FIG.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本発明の薄型シート状ヒートパイプの形態例を示す分解斜視図である。
この形態例の薄型シート状ヒートパイプ１は、薄い金属箔２ａ、２ｂを接合して形成した封筒状のコンテナ３内に、流路形成シート４を少量の作動流体とともに封入し、空気を抜いた後、コンテナ３を密閉封止してなる。流路形成シート４はコンテナ３内で可動である。また、作動流体には水を使用している。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of a thin sheet heat pipe of the present invention.
The thin sheet-like heat pipe 1 of this embodiment has a flow path forming sheet 4 enclosed with a small amount of working fluid in an envelope-like container 3 formed by joining thin metal foils 2a and 2b, and the air is evacuated. Thereafter, the container 3 is hermetically sealed. The flow path forming sheet 4 is movable in the container 3. Moreover, water is used for the working fluid.

流路形成シート４は、蒸発した作動流体の流路となる気相流路５と、凝縮した作動流体の流路となる液相流路６と、を有している。液相流路６は、作動流体をその毛細管力により流動させるウィック７からなる。気相流路５は、図２に示すように、熱源と接する受熱部Ｈと重なる位置から放射状に延びる直線状の複数の主流路８からなる。各主流路８の受熱部Ｈ側の端部は先端にかけて漸次細くなっており、鋭角状に尖った形状になっている。隣り合う主流路８同士はウィック７により仕切られており、主流路８が集合する部分すなわち受熱部Ｈの中央部にもウィック７が存在している。   The flow path forming sheet 4 has a gas phase flow path 5 that becomes a flow path of the evaporated working fluid and a liquid phase flow path 6 that becomes a flow path of the condensed working fluid. The liquid phase flow path 6 includes a wick 7 that causes the working fluid to flow by its capillary force. As shown in FIG. 2, the gas phase flow path 5 includes a plurality of linear main flow paths 8 extending radially from a position overlapping the heat receiving portion H in contact with the heat source. The end of each main channel 8 on the heat receiving portion H side is gradually narrowed toward the tip, and has a sharp pointed shape. Adjacent main flow paths 8 are partitioned by a wick 7, and the wick 7 is also present at the portion where the main flow paths 8 gather, that is, at the center of the heat receiving portion H.

コンテナ３の内圧はその温度における作動流体の飽和蒸気圧と等しくなるため，常温では大気圧よりも低い。流路形成シート４は大気圧で押し付けられてコンテナ３に固定される。そして、コンテナ３内には気相流路５を成す空間が形成される。   Since the internal pressure of the container 3 becomes equal to the saturated vapor pressure of the working fluid at that temperature, it is lower than the atmospheric pressure at room temperature. The flow path forming sheet 4 is pressed at atmospheric pressure and fixed to the container 3. A space that forms the gas phase flow path 5 is formed in the container 3.

この薄型シート状ヒートパイプ１の動作について図６を参照して説明する。熱源により受熱部Ｈが加熱されると、受熱部Ｈにおける作動流体の飽和蒸気圧が高まり、作動流体が蒸発する。このとき入力された熱は作動流体の蒸発潜熱として吸収されるため、受熱部Ｈの温度上昇は極めて小さく抑えられる。蒸発した作動流体は放射状に設けられた複数の主流路８からなる気相流路５内を隅々まで拡散して、凝縮部Ｌ（相対的に温度の低い部位）において凝縮し、潜熱を放出する。凝縮した作動流体は液相流路６を構成するウィック７に吸収され、重力や毛細管力によって受熱部Ｈに還流する。この薄型シート状ヒートパイプ１の内部ではこのように相変化を利用した作動流体の循環が起こるため、極めて小さい温度差間での熱輸送が可能となる。   The operation of the thin sheet heat pipe 1 will be described with reference to FIG. When the heat receiving part H is heated by the heat source, the saturated vapor pressure of the working fluid in the heat receiving part H increases and the working fluid evaporates. Since the heat input at this time is absorbed as the latent heat of vaporization of the working fluid, the temperature rise of the heat receiving portion H can be suppressed to an extremely low level. The evaporated working fluid diffuses in the gas phase flow path 5 composed of a plurality of main flow paths 8 provided radially, condenses in the condensing part L (part having a relatively low temperature), and releases latent heat. To do. The condensed working fluid is absorbed by the wick 7 constituting the liquid phase flow path 6 and returns to the heat receiving part H by gravity or capillary force. Since the working fluid is circulated using the phase change in the thin sheet heat pipe 1, heat transport between extremely small temperature differences is possible.

この薄型シート状ヒートパイプ１は、コンテナ３の表面の大気圧による凹み防止のために従来コンテナ３内に設けられていた耐圧シートを省略したことにより、図７に示した従来のシート状ヒートパイプよりも更に薄型になっている。また、コンテナ３内に流路形成シート４と共に耐圧シートを配置する必要がないので製造が容易である。また、気相流路５を構成する主流路８が受熱部Ｈと重なる位置から放射状に延びているので、熱源との接触面積を大きく確保することができない場合でも、必ず全ての主流路８が受熱部Ｈと重なり（図２参照）、受熱部Ｈと全く重ならない孤立した気相流路８が発生することはない。したがって、主流路８の幅を小さくしても高い熱輸送・拡散性能を発揮することができ、耐圧シートを省略した構造でありながら、コンテナ３の表面に大気圧による凹みが発生することもない。また、ウィック７が任意の位置から受熱部Ｈまで分断されることなく連続して存在するため、凝縮した作動流体の受熱部Ｈへの還流も円滑になされる。また、主流路８が集合する部分にウィック７が存在することにより、コンテナ３内に主流路８の集合による大きな空間が形成されるのを防止して、コンテナ３の表面における大気圧による凹みの発生を防止することができる。   This thin sheet-shaped heat pipe 1 has the conventional sheet-shaped heat pipe shown in FIG. It is even thinner than that. Moreover, since it is not necessary to arrange | position a pressure | voltage resistant sheet with the flow-path formation sheet 4 in the container 3, manufacture is easy. In addition, since the main flow path 8 constituting the gas phase flow path 5 extends radially from the position where it overlaps the heat receiving portion H, all the main flow paths 8 must be connected even when a large contact area with the heat source cannot be secured. An isolated gas phase flow path 8 that overlaps the heat receiving portion H (see FIG. 2) and does not overlap the heat receiving portion H at all does not occur. Therefore, even if the width of the main flow path 8 is reduced, high heat transport / diffusion performance can be exhibited, and a dent due to atmospheric pressure does not occur on the surface of the container 3 even though the pressure-resistant sheet is omitted. . Further, since the wick 7 is continuously present from any position to the heat receiving part H without being divided, the condensed working fluid is smoothly returned to the heat receiving part H. Further, the presence of the wick 7 at the portion where the main flow paths 8 gather prevents the formation of a large space due to the collection of the main flow paths 8 in the container 3, and the depression of atmospheric pressure on the surface of the container 3 is prevented. Occurrence can be prevented.

また、流路形成シート４の周縁部全周に亘ってウィック８が存在しているので、流路形成シート４の周縁部から受熱部Ｈへの凝縮した作動流体の還流が円滑になされる。
また、流路形成シート４がコンテナ３に対して可動であることにより、屈曲時にひずみを吸収して、座屈による気相流路５の閉塞を防止できるフレキシブルなヒートパイプ構造が実現されている。この優れたフレキシブル性により、薄型化が進むモバイル電子機器内の極めて制約の多い設置スペースへのヒートパイプの設置が容易となる。
また、作動流体に潜熱の大きい水を使用していることにより、良好な熱輸送・拡散性能が得られる。また、安価であり、安全であり、環境負荷が小さいという利点もある。 Moreover, since the wick 8 exists over the entire periphery of the peripheral edge of the flow path forming sheet 4, the condensed working fluid is smoothly recirculated from the peripheral edge of the flow path forming sheet 4 to the heat receiving part H.
In addition, since the flow path forming sheet 4 is movable with respect to the container 3, a flexible heat pipe structure is realized that absorbs strain when bent and prevents the gas phase flow path 5 from being blocked by buckling. . This excellent flexibility facilitates the installation of heat pipes in installation spaces that are extremely restrictive in mobile electronic devices that are becoming thinner.
Further, by using water with a large latent heat as the working fluid, good heat transport / diffusion performance can be obtained. In addition, there are advantages that it is inexpensive, safe, and has a low environmental load.

なお、上記の例では、薄型シート状ヒートパイプ１の中央部に受熱部Ｈが設けられているが、受熱部Ｈの位置は薄型シート状ヒートパイプ１と熱源との位置関係によって異なる。図３に例示するように、薄型シート状ヒートパイプ１の端部に受熱部Ｈが設けられる場合もある。いずれの場合でも、その受熱部Ｈと重なる位置から主流路８を放射状に延ばして設けることにより、高い熱輸送・拡散性能を実現できる。   In the above example, the heat receiving portion H is provided at the center of the thin sheet heat pipe 1, but the position of the heat receiving portion H differs depending on the positional relationship between the thin sheet heat pipe 1 and the heat source. As illustrated in FIG. 3, the heat receiving portion H may be provided at the end of the thin sheet heat pipe 1. In either case, high heat transport / diffusion performance can be realized by providing the main flow path 8 radially extending from the position overlapping the heat receiving portion H.

図４は流路形成シート４の別の形態例を示している。この例の流路形成シート４は、受熱部Ｈと重なる位置から放射状に延びる複数の主流路８に加えて、それぞれの主流路８からその両隣の主流路８に向かって分岐した複数の副流路９からなる櫛歯状流路１０を有しており、互いに隣接する主流路８から延びる櫛歯状流路１０同士が噛み合うように配置され且つ液相流路６を構成するウィック７により仕切られている。
この構成によれば、熱源からの熱により蒸発した作動流体を気相流路５を構成する主流路８及び櫛歯状流路１０を通して流路形成シート４全体に効率良く拡散させ、凝縮した作動流体をウィック７からなる液相流路６を通して受熱部Ｈへ円滑に還流させることができる。
なお、図４の例では、薄型シート状ヒートパイプ１の中央部に受熱部Ｈが設けられているが、熱源がヒートパイプ１の中央部以外の位置に接する場合には、図３の例と同様、その熱源と接する部分を受熱部Ｈとして、その受熱部Ｈと重なる位置から主流路８を放射状に延ばして設ければよい。 FIG. 4 shows another example of the flow path forming sheet 4. The flow path forming sheet 4 of this example includes a plurality of substreams branched from each main flow path 8 toward the adjacent main flow paths 8 in addition to the plurality of main flow paths 8 extending radially from the position overlapping the heat receiving portion H. It has a comb-like channel 10 composed of a channel 9, is arranged so that the comb-like channels 10 extending from adjacent main channels 8 mesh with each other, and is partitioned by a wick 7 constituting the liquid-phase channel 6. It has been.
According to this configuration, the working fluid evaporated by the heat from the heat source is efficiently diffused and condensed through the main flow path 8 and the comb-shaped flow path 10 constituting the gas phase flow path 5 to the entire flow path forming sheet 4. The fluid can be smoothly refluxed to the heat receiving part H through the liquid phase flow path 6 including the wick 7.
In the example of FIG. 4, the heat receiving portion H is provided at the center of the thin sheet heat pipe 1, but when the heat source is in contact with a position other than the center of the heat pipe 1, Similarly, a portion in contact with the heat source may be a heat receiving portion H, and the main flow path 8 may be provided radially extending from a position overlapping the heat receiving portion H.

本発明は上記実施形態に限定されない。特に流路形成シート４の構成は多様である。
例えば、図５のように、受熱部Ｈと重なる位置から放射状に延びる略三角形状の複数の主流路８からなる気相流路５を有する流路形成シート４も高い熱輸送・拡散性能を実現する上で有効である。
また、図２の例では１６本の主流路８により気相流路５が構成されているが、図６のようにより少数（この例では６本）の主流路８で気相流路５を構成することも可能である。主流路８の本数が少ないほど流路形成シート４の製造が容易となるが、熱拡散効率は低下する。この場合、コンテナ３に凹みが発生しない限度において、熱拡散効率を向上させるべく主流路８の幅を大きく（例えば２ｍｍに）選定することが望ましい。
また、図６の例よりも受熱部Ｈが小さい場合、図７のように、気相流路５を構成する主流路８のうちいくつかの主流路８の先端部を、受熱部Ｈと重なる部分から湾曲させてもよい。この構造により、受熱部Ｈが小さい場合でも、主流路８を放射状に配置することができる。
また、図８に示すように、２本の主流路８を連通させて、主流路８をＵ字状又はＶ字状に形成するとともに、そのＵ字状又はＶ字状に湾曲した部分を受熱部Ｈと重なるように配置してなる気相流路５の構成も有効である。 The present invention is not limited to the above embodiment. In particular, the configuration of the flow path forming sheet 4 is various.
For example, as shown in FIG. 5, a flow path forming sheet 4 having a gas phase flow path 5 composed of a plurality of substantially triangular main flow paths 8 extending radially from a position overlapping with the heat receiving portion H also realizes high heat transport / diffusion performance. It is effective in doing.
In the example of FIG. 2, the gas phase flow path 5 is configured by 16 main flow paths 8, but the gas flow path 5 is composed of a small number (six in this example) of main flow paths 8 as shown in FIG. 6. It is also possible to configure. The smaller the number of main flow paths 8, the easier the manufacture of the flow path forming sheet 4, but the thermal diffusion efficiency decreases. In this case, it is desirable to select a large width (for example, 2 mm) of the main flow path 8 in order to improve the heat diffusion efficiency as long as no dent is generated in the container 3.
When the heat receiving part H is smaller than the example of FIG. 6, the leading ends of some main flow paths 8 out of the main flow paths 8 constituting the gas phase flow path 5 overlap the heat receiving part H as shown in FIG. 7. It may be curved from the part. With this structure, even when the heat receiving portion H is small, the main flow paths 8 can be arranged radially.
Further, as shown in FIG. 8, the two main flow paths 8 are communicated to form the main flow path 8 in a U shape or a V shape, and the portion curved in the U shape or the V shape receives heat. The configuration of the gas phase flow path 5 arranged so as to overlap the portion H is also effective.

また、図４に示した例では、各主流路８ごとに複数の副流路９からなる櫛歯状流路１０が設けられているが、図９のように、副流路９が各主流路８当たり１本だけ設けられている構成も本発明に含まれる。
また、図１０のように、気相流路５に、流路形成シート４の周縁側の端部から当該周縁に沿って延びる延長部８１を形成してもよい。また、図１１のように、延長部８１を渦巻き状に形成してもよい。
また、受熱部Ｈと重なる位置から放射状に延びる複数の主流路８のうち、図１２のように、２本の主流路８が受熱部Ｈ上で直線状に連通している構成も本発明に含まれる。また、図１３のように、４本の主流路８が受熱部Ｈ上で十字状に連通している構成も有効である。
また、図１４のように、隣り合う主流路８同士を延長部８１で連結してなる気相流路５の構成も有効である。 Further, in the example shown in FIG. 4, each of the main flow paths 8 is provided with a comb-like flow path 10 including a plurality of sub flow paths 9, but as shown in FIG. A configuration in which only one track 8 is provided is also included in the present invention.
Further, as shown in FIG. 10, an extension 81 extending along the peripheral edge from the peripheral edge of the flow path forming sheet 4 may be formed in the gas phase flow path 5. Moreover, you may form the extension part 81 in a spiral shape like FIG.
Further, among the plurality of main flow paths 8 extending radially from the position overlapping with the heat receiving part H, a configuration in which the two main flow paths 8 communicate linearly on the heat receiving part H as shown in FIG. included. Further, as shown in FIG. 13, a configuration in which the four main flow paths 8 communicate in a cross shape on the heat receiving portion H is also effective.
Further, as shown in FIG. 14, the configuration of the gas phase flow path 5 formed by connecting the adjacent main flow paths 8 with the extension portion 81 is also effective.

さらに、図１５のように、２本の紐状ウィック７２Ａ、７２Ｂを蛇行させるように折り曲げて気相流路５及び液相流路６を形成することにより流路形成シート４を実現することも可能である。図１５の流路形成シート４は、受熱部Ｈの中央から右上側を通って受熱部Ｈに戻る第１ウィック７２Ａと、受熱部Ｈの中央から左下側を通って受熱部Ｈに戻る第２ウィック７２Ｂとを有している。各紐状ウィック７２Ａ、７２Ｂで仕切られた空間により主流路８及び櫛歯状流路１０が構成されている。紐状ウィック７２Ａ、７２Ｂの材料として、銅ワイヤ、或いは細切りにした銅製メッシュなどを挙げることができる。銅製メッシュよりも銅ワイヤの方が望ましく、その表面を粗面化し濡れ性を高めたものが更に望ましい。
また、図１６のように、１本の紐状ウィック７２を蛇行させるように折り曲げて気相流路５及び液相流路６を形成することにより流路形成シート４を実現してもよい。この場合、１本の紐状ウィック７２で仕切られた空間により主流路８及び櫛歯状流路１０が構成されている。 Further, as shown in FIG. 15, the flow path forming sheet 4 can be realized by forming the gas phase flow path 5 and the liquid phase flow path 6 by bending the two string-like wicks 72 </ b> A and 72 </ b> B so as to meander. Is possible. The flow path forming sheet 4 of FIG. 15 has a first wick 72A that returns from the center of the heat receiving part H to the heat receiving part H through the upper right side, and a second wick 72A that returns from the center of the heat receiving part H to the heat receiving part H through the lower left side. And a wick 72B. The main flow path 8 and the comb-shaped flow path 10 are configured by a space partitioned by the string-like wicks 72A and 72B. Examples of the material of the string-like wicks 72A and 72B include a copper wire or a finely divided copper mesh. A copper wire is more preferable than a copper mesh, and a surface having a roughened surface and improved wettability is more desirable.
Further, as shown in FIG. 16, the flow path forming sheet 4 may be realized by forming the gas phase flow path 5 and the liquid phase flow path 6 by bending one string-like wick 72 so as to meander. In this case, the main flow path 8 and the comb-shaped flow path 10 are configured by a space partitioned by one string-like wick 72.

また、上記実施形態では、作動流体としては水を使用しているが、その他の作動流体を使用することも可能である。   Moreover, in the said embodiment, although water is used as a working fluid, it is also possible to use another working fluid.

また、上記実施の形態では、薄い金属箔２ａ、２ｂを接合して形成したコンテナ３を有する形態例について説明したが。薄厚の金属管を平らに潰してその両開口部を密閉してなるコンテナを有する薄型シート状ヒートパイプも本発明の技術的範囲に含まれる。このタイプの薄型シート状ヒートパイプは、図１７に示すように、（Ａ）コンテナ３となる金属管１１内に流路形成シート４を挿入し、金属管１１の開口部に掛からないように水平に配置した状態で、（Ｂ）金属管１１を上下からプレスしてシート状のコンテナ３に成型し、その中に少量の作動流体を注入し、空気を抜いた後、（Ｃ）金属管１１の開口縁部１１ａを溶接などの方法で封止することにより製造される。耐圧シートを使用しないため製造が容易である。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the form example which has the container 3 formed by joining thin metal foil 2a, 2b. A thin sheet-like heat pipe having a container formed by flatly crushing a thin metal tube and sealing both openings is also included in the technical scope of the present invention. As shown in FIG. 17, this type of thin sheet-like heat pipe is horizontal so that (A) the flow path forming sheet 4 is inserted into the metal tube 11 serving as the container 3 and does not hang over the opening of the metal tube 11. (B) The metal tube 11 is pressed from above and below to be molded into a sheet-like container 3, a small amount of working fluid is injected into it, and the air is evacuated. It is manufactured by sealing the opening edge portion 11a by a method such as welding. Manufacture is easy because no pressure-resistant sheet is used.

１ 薄型シート状ヒートパイプ
２ａ、２ｂ 金属箔
３ コンテナ
４ 流路形成シート
５ 気相流路
６ 液相流路
７ ウィック
８ 主流路
９ 副流路
１０ 櫛歯状流路
１１ 金属管（コンテナ）
７２、７２Ａ、７２Ｂ ウィック
８１ 延長部
Ｈ 受熱部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin sheet-like heat pipe 2a, 2b Metal foil 3 Container 4 Flow path formation sheet 5 Gas phase flow path 6 Liquid phase flow path 7 Wick 8 Main flow path 9 Sub flow path 10 Comb-shaped flow path 11 Metal tube (container)
72, 72A, 72B Wick 81 Extension part H Heat receiving part

Claims (10)

密閉されたシート状のコンテナと、
前記コンテナ内に作動流体と共に収容された流路形成シートとを有し、
前記流路形成シートは、
蒸発した前記作動流体の流路となる気相流路と、
凝縮した前記作動流体の流路となる液相流路と、を有し、
前記液相流路は、前記作動流体をその毛細管力により流動させるウィックからなり、
前記気相流路は、
受熱部と重なる位置から放射状に延びる複数の主流路を有し、
前記主流路同士が前記ウィックにより仕切られており、
前記複数の主流路が集合する部分に前記ウィックが存在していることを特徴とする、薄型シート状ヒートパイプ。 A sealed sheet-like container;
A flow path forming sheet accommodated together with the working fluid in the container,
The flow path forming sheet is
A gas phase flow path serving as a flow path for the evaporated working fluid;
A liquid phase flow path that becomes a flow path of the condensed working fluid,
The liquid phase flow path comprises a wick that causes the working fluid to flow by its capillary force,
The gas phase flow path is
Having a plurality of main flow paths extending radially from a position overlapping the heat receiving portion;
The main flow paths are partitioned by the wick,
A thin sheet-like heat pipe, wherein the wick exists in a portion where the plurality of main flow paths gather. 前記複数の主流路が集合する部分において、前記複数の主流路のうち少なくとも１本の主流路の幅がその先端にかけて漸次細くなっていることを特徴とする請求項１に記載の薄型シート状ヒートパイプ。   2. The thin sheet-like heat according to claim 1, wherein, in a portion where the plurality of main channels gather, at least one of the plurality of main channels has a width that gradually decreases toward a tip thereof. pipe. 前記複数の主流路が集合する部分において、前記複数の主流路のうちの２本が直線状に連通していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の薄型シート状ヒートパイプ。   The thin sheet-like heat pipe according to claim 1 or 2, wherein two of the plurality of main flow paths communicate linearly at a portion where the plurality of main flow paths gather. 前記複数の主流路が集合する部分において、前記複数の主流路のうち４本が十字状に連通していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の薄型シート状ヒートパイプ。   The thin sheet-like heat pipe according to claim 1 or 2, wherein four of the plurality of main flow paths communicate in a cross shape at a portion where the plurality of main flow paths gather. 前記気相流路は、
前記流路形成シートの周縁側の端部から当該周縁に沿って延びる延長部を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の薄型シート状ヒートパイプ。 The gas phase flow path is
The thin sheet-like heat pipe according to any one of claims 1 to 4, further comprising an extending portion that extends from an edge portion on a peripheral edge side of the flow path forming sheet along the peripheral edge. 前記延長部が他の主流路または他の主流路の延長部と連通していることを特徴とする請求項５に記載の薄型シート状ヒートパイプ。   The thin sheet heat pipe according to claim 5, wherein the extension portion communicates with another main flow channel or an extension portion of another main flow channel. 前記気相流路は、
それぞれの前記主流路が自身からその隣の前記主流路に向かって分岐した少なくとも１本の副流路を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の薄型シート状ヒートパイプ。 The gas phase flow path is
The thin sheet heat pipe according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the main flow paths has at least one sub flow path branched from the main flow path toward the adjacent main flow path. 前記気相流路は、
それぞれの前記主流路からその両隣の前記主流路に向かって分岐した複数の副流路からなる櫛歯状流路を有し、
互いに隣接する前記主流路から延びる前記櫛歯状流路同士が噛み合うように配置され、且つ、前記櫛歯状流路同士が前記ウィックにより仕切られていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の薄型シート状ヒートパイプ。 The gas phase flow path is
Having a comb-like channel composed of a plurality of sub-channels branched from each of the main channels toward the adjacent main channel;
The comb-shaped flow paths extending from the main flow paths adjacent to each other are arranged so as to mesh with each other, and the comb-shaped flow paths are partitioned by the wick. A thin sheet-like heat pipe according to any one of the above. 前記流路形成シートの周縁部全周に亘って前記ウィックが存在している、請求項１乃至８のいずれかに記載の薄型シート状ヒートパイプ。   The thin sheet-like heat pipe according to any one of claims 1 to 8, wherein the wick exists over the entire periphery of the peripheral edge of the flow path forming sheet. 前記流路形成シートは、紐状のウィックが折り曲げられて形成されていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の薄型シート状ヒートパイプ。   The thin sheet heat pipe according to any one of claims 1 to 9, wherein the flow path forming sheet is formed by bending a string-like wick.
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