JP2013002640A - Flat heat pipe and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flat heat pipe which includes a wick having improved reflux properties without reducing an evaporation area of working fluid in the wick, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: The flat heat pipe 9 transports heat by working fluid which evaporates by being heated and radiates heat and condenses. The pipe includes a container 8 which is made flat and is charged with working fluid and a wick 7 which is made by mixing many thin lines and powder. The wick 7 is fixed by sintering in a swelling state at one flat surface inside the container 8 to range over the overall length of the container 8. It is structured so that the evaporated working fluid may flow between the wick 7 fixed to its one flat surface and the other flat surface inside the container 8.

Description

この発明は、コンテナの内部に封入した作動流体によって熱を輸送するように構成されたヒートパイプに関し、特に作動流体を蒸発部に還流させる毛細管力を発生させるためのウイックが細線と粉体とによって構成され、しかも全体として扁平形状に構成されたヒートパイプおよびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a heat pipe configured to transport heat by a working fluid enclosed in a container, and in particular, a wick for generating a capillary force for returning the working fluid to an evaporation unit is formed by a thin wire and powder. The present invention relates to a heat pipe that is configured and has a flat shape as a whole, and a manufacturing method thereof.

ヒートパイプは基本的には空気などの非凝縮性の気体を脱気したコンテナ（容器）の内部に、水やアルコールなどの目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を作動流体として封入し、さらに液相の作動流体を還流させるための毛細管力を発生するウイックをコンテナの内部に設けたものである。したがって、ヒートパイプにおいては、その作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その蒸気が圧力の低い箇所に向けて流れた後に放熱して凝縮する。その結果、作動流体はその潜熱によって熱を輸送する。凝縮した作動流体はウイックに浸透する。一方、蒸発の生じている箇所ではウイックによる毛細管力が生じているので、ウイックに浸透した作動流体がその毛細管力によって、蒸発の生じている箇所に還流させられる。   A heat pipe basically encloses a fluid that evaporates and condenses in a target temperature range, such as water or alcohol, as a working fluid inside a container (container) from which non-condensable gas such as air has been deaerated. Further, a wick for generating a capillary force for refluxing the liquid phase working fluid is provided inside the container. Therefore, in the heat pipe, the working fluid receives heat from the outside and evaporates, and the vapor flows toward a low pressure portion and then dissipates heat and condenses. As a result, the working fluid transports heat by its latent heat. The condensed working fluid penetrates into the wick. On the other hand, since the capillary force due to the wick is generated at the location where evaporation occurs, the working fluid that has permeated the wick is returned to the location where evaporation occurs due to the capillary force.

このように、ヒートパイプでは、外部から熱が伝達される蒸発部と、作動流体が外部に放熱する放熱部との間で蒸気流が生じ、またこれとは反対方向に向けた液流が生じることにより、熱が輸送される。したがって、熱輸送能力を向上させ、あるいは熱抵抗を低減するためには、蒸気流と液流とを円滑に、また必要十分に生じさせることが好ましい。また、ヒートパイプの用途は多様であり、例えば電子機器での冷却のために使用されることもあり、そのような場合、その電子機器や回路の小型化に合わせてヒートパイプも小型軽量化することが望まれる。   As described above, in the heat pipe, a vapor flow is generated between the evaporation portion where heat is transferred from the outside and the heat dissipation portion where the working fluid radiates heat to the outside, and a liquid flow is generated in the opposite direction. As a result, heat is transported. Therefore, in order to improve the heat transport capability or reduce the thermal resistance, it is preferable to generate the vapor flow and the liquid flow smoothly and sufficiently. In addition, there are various uses for heat pipes. For example, heat pipes may be used for cooling in electronic devices. In such cases, heat pipes are also reduced in size and weight as electronic devices and circuits become smaller. It is desirable.

そこで従来、蒸気流のための流路の確保や作動流体の還流特性の向上、さらには小型化のための各種の技術が開発されており、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１には、パイプの内部に切り欠き部を有する芯材を挿入し、パイプの内壁面と切り欠き部とによって形成される空間部分に金属粉末を充填し、これを加熱することにより金属粉末を焼結したウイックを形成するとともにこれをパイプの内壁面に固定し、その後に、芯材のみをパイプから引き抜き、更にその後に、前記ウイックがそのウイックを固定している内壁面に対向する他の内壁面に接触するようにパイプを押し潰すことにより扁平化した扁平型ヒートパイプが記載されている。したがって、この特許文献１に記載された扁平型ヒートパイプでは、ウイックと他の内壁面との間にも毛細管力が生じ、すなわちこれらの間に還流路が形成されて作動流体を還流できるので、熱輸送を強化できる、とされている。   Thus, various techniques for securing a flow path for a vapor flow, improving the reflux characteristics of the working fluid, and further reducing the size have been developed. In this Patent Document 1, a core material having a notch is inserted into a pipe, a metal powder is filled in a space formed by the inner wall surface and the notch of the pipe, and this is heated. Forms a wick sintered with metal powder and fixes it to the inner wall surface of the pipe, then pulls out only the core material from the pipe, and then the wick faces the inner wall surface fixing the wick. A flat heat pipe is described which is flattened by crushing the pipe so as to be in contact with other inner wall surfaces. Therefore, in the flat heat pipe described in Patent Document 1, capillary force is generated between the wick and the other inner wall surface, that is, a reflux path is formed between them, and the working fluid can be circulated. It is said that heat transport can be strengthened.

特開２０１１−４３３２０号公報JP 2011-43320 A

特許文献１に記載されているように構成すると、扁平化したコンテナの内壁面の内、すなわち、上記の他の内壁面と金属粉末を焼結させたウイックとが接触した状態では蒸気空間は二分され、二つの狭い蒸気空間が生じることになる。そのため、その狭い蒸気空間において作動流体蒸気の流速が速くなるなど蒸気空間を有効に利用できず、熱輸送能力が低下する可能性がある。また、金属粉末を焼結させたウイックは連続的な作動流体の還流路が形成されないために作動流体の流動抵抗が大きくなり、その結果、扁平型ヒートパイプにおいて、作動流体の還流特性を向上させるためには不利になる可能性がある。さらにまた、特許文献１に記載された構成では、上記の他の内壁面とウイックとが接触するようにパイプを押し潰しているため、それらの接触部分においては作動流体を蒸気化させることができず、その分、ウイックにおける作動流体の蒸発面積が減少する可能性がある。   When configured as described in Patent Document 1, the vapor space is divided into two in the state where the inner wall surface of the flattened container, that is, the other inner wall surface and the wick obtained by sintering the metal powder are in contact with each other. Two narrow vapor spaces will result. Therefore, the steam space cannot be effectively used, for example, the flow velocity of the working fluid vapor is increased in the narrow steam space, and the heat transport capability may be reduced. In addition, the wick made of sintered metal powder does not form a continuous flow path for the working fluid, so the flow resistance of the working fluid increases. As a result, the flat fluid heat pipe improves the flow characteristics of the working fluid. This may be disadvantageous. Furthermore, in the configuration described in Patent Document 1, since the pipe is crushed so that the other inner wall surface and the wick are in contact with each other, the working fluid can be vaporized at those contact portions. Therefore, the evaporation area of the working fluid in the wick may be reduced accordingly.

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ウイックにおける作動流体の蒸発面積を減少させることなく、還流特性を向上させたウイックを備えた扁平型ヒートパイプおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made paying attention to the technical problem described above, and provides a flat heat pipe having a wick with improved reflux characteristics and a manufacturing method thereof without reducing the evaporation area of the working fluid in the wick. It is intended to provide.

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプにおいて、扁平型に形成されかつ前記作動流体が封入されたコンテナと、多数本の細線と粉体とが混合されて形成されたウイックとを備え、前記ウイックが前記コンテナの全長に亘って前記コンテナの内部における一方の平坦面に、盛り上がった状態で焼結により固定され、その一方の平坦面に固定された前記ウイックと前記コンテナの内部における他方の平坦面との間を前記蒸発した作動流体が流動するように構成されていることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a flat heat pipe that transports heat by a working fluid that is heated to evaporate and dissipates heat to condense. The container includes a sealed container and a wick formed by mixing a large number of fine wires and powder, and the wick is raised on one flat surface inside the container over the entire length of the container. The evaporated working fluid is configured to flow between the wick fixed to one flat surface of the wick and the other flat surface inside the container. To do.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ウイックは、前記細線によって形成されるファイバーウイック層と、前記粉体によって形成されるパウダーウイック層とを備え、前記ファイバーウイック層が前記一方の平坦面に固定され、そのファイバーウイック層上に前記パウダーウイック層が積層されていることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the wick includes a fiber wick layer formed by the thin wire and a powder wick layer formed by the powder, and the fiber wick layer is the one of the ones. The flat heat pipe is characterized in that the powder wick layer is laminated on the fiber wick layer.

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。   A third aspect of the present invention is the flat heat pipe according to the first or second aspect of the present invention, wherein at least one fine wire in the wick intersects with a plurality of other thin wires.

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記コンテナの長手方向に直交する前記ウイックの断面の形状が、矩形状と扁平な半円形状とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプである。   Invention of Claim 4 in any one of Claim 1 thru | or 3 WHEREIN: The shape of the cross section of the said wick orthogonal to the longitudinal direction of the said container contains any one of a rectangular shape and a flat semicircle shape This is a flat type heat pipe.

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記コンテナは、前記ウイックをパイプの内壁面に接触させかつ偏らせて配置させるとともにその状態で焼結することにより前記ウイックを固定させ、前記ウイックが固定された内壁面が平坦面となるように押しつぶされて形成されることを特徴とする扁平型ヒートパイプである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the container has the wick placed in contact with and biased to the inner wall surface of the pipe and sintered in that state. The flat heat pipe is formed by crushing so that the inner wall surface to which the wick is fixed becomes a flat surface.

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプである。   A sixth aspect of the present invention is the flat heat pipe according to any one of the first to fifth aspects, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber.

請求項７の発明は、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプの製造方法において、多数本の細線と粉体とが混合されたウイックを形成するウイック形成工程と、前記ウイック形成工程で形成されたウイックをパイプの内部に挿入しかつ前記パイプの全長に亘ってその少なくとも一部の内壁面に接触させて配置させ、その状態で焼結することにより前記ウイックを前記内壁面に固定する固定工程と、その後に、前記内壁面が平坦面となるように前記パイプを押しつぶして前記パイプを扁平化させるとともに、前記ウイックとそのウイックが固定された平坦面に対向する他の平坦面との間に蒸気化した前記作動流体が流動する蒸気流路を形成する扁平化工程とを備えていることを特徴とする製造方法である。   The invention of claim 7 is a method of manufacturing a flat heat pipe in which heat is transported by a working fluid that is heated to evaporate and dissipates heat to form a wick in which a plurality of fine wires and powder are mixed. A wick formation step, and the wick formed in the wick formation step is inserted into the pipe and placed in contact with at least a part of the inner wall surface over the entire length of the pipe, and sintered in that state. The fixing step of fixing the wick to the inner wall surface, and then flattening the pipe by crushing the pipe so that the inner wall surface becomes a flat surface, and the wick and the wick are fixed And a flattening step for forming a vapor flow path through which the vaporized working fluid flows between another flat surface facing the surface. It is the law.

請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記ウイック形成工程は、その少なくとも一部分に前記パイプの内壁面の曲率とほぼ同じ曲率を有する曲面が形成された溝に前記細線を敷き詰め、その敷き詰められた細線の上に前記粉体を積層し、その後に前記溝を蓋部材で覆った状態で焼成することにより前記ウイックを形成するように構成されている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。 The invention according to claim 8 is the invention according to claim 7, wherein the wick forming step lays the thin wire in a groove in which a curved surface having a curvature substantially the same as the curvature of the inner wall surface of the pipe is formed at least in part. A flat heat pipe characterized in that the wick is formed by laminating the powder on the spread thin wires, and then firing with the groove covered with a lid member. It is a manufacturing method.

請求項９の発明は、請求項７または８の発明において、前記ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。   A ninth aspect of the invention is the method of manufacturing a flat heat pipe according to the seventh or eighth aspect of the invention, wherein at least one thin wire in the wick intersects with other multiple thin wires. It is.

請求項１０の発明は、請求項７ないし９のいずれかの発明において、前記扁平化されたコンテナの長手方向に直交する前記ウイックの断面の形状が、矩形状と扁平な半円形状とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。   The invention of claim 10 is the invention of any one of claims 7 to 9, wherein the cross-sectional shape of the wick perpendicular to the longitudinal direction of the flattened container is either a rectangular shape or a flat semicircular shape. It is a manufacturing method of the flat type heat pipe characterized by including either.

請求項１１の発明は、請求項７ないし１０のいずれかの発明において、前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法である。   An eleventh aspect of the invention is a method for producing a flat heat pipe according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber.

請求項１の発明によれば、ウイックが細線と粉体とを混合して形成されているため、粉体同士の間に大きな毛細管力を生じさせることができ、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路を形成して作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。その結果、ウイック全体としての還流特性を向上させることができる。上記のウイックは扁平型のコンテナにおける一方の平坦面に、盛り上がった状態で固定され、かつ、そのウイックと、これを固定している平坦面に対向する他の平坦面との間を蒸発した作動流体が流動できるように構成されているため、言い換えれば、ウイックと他方の平坦面とが接触していないため、その分、ウイックにおいて作動流体が蒸発する面積を確保することができる。言い換えれば、ウイックと他方の平坦面とが接触することにより作動流体蒸気が流動するための空間が分けられたり、減少したりすることがない。したがって、上記のように構成することにより、蒸発した作動流体の流動が阻害されることを未然に回避もしくは抑制することができる。これらの結果、ウイックにおける液相の作動流体の蒸発面積が拡大するとともに、蒸発した作動流体の流動が円滑化されることになり、ひいてはヒートパイプ全体としての熱輸送特性を向上させることができる。すなわち、コンテナを扁平に構成した場合であっても、優れた熱輸送特性を確保することができる。しかも、ウイックはその全長に亘ってコンテナの内壁面に固定してある。その固定のためには、ウイックをコンテナの内部に挿入した状態で焼結して固定すればよく、製造性が良好である。これに加えて、コンテナに曲げなどの変形を与えても、その内部に固定されているウイックがコンテナに追従して変形するので、ウイックの位置がずれてコンテナの内壁面と接触したり、それに伴って閉塞した空間がコンテナの内部に生じて蒸発した作動流体の流動が阻害されるなどの事態を未然に回避もしくは抑制し、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the wick is formed by mixing fine wires and powder, a large capillary force can be generated between the powders, and smooth continuous between the fine wires. Thus, the flow resistance of the working fluid can be reduced by forming the return path of the working fluid. As a result, the reflux characteristics of the wick as a whole can be improved. The above wick is fixed in a raised state on one flat surface of a flat container, and the operation is performed by evaporating between the wick and the other flat surface facing the flat surface fixing the wick. Since the fluid is configured to flow, in other words, the wick and the other flat surface are not in contact with each other, and accordingly, an area where the working fluid evaporates in the wick can be secured. In other words, the space for the working fluid vapor to flow is not divided or reduced by the contact between the wick and the other flat surface. Therefore, by configuring as described above, it is possible to avoid or suppress the inhibition of the flow of the evaporated working fluid. As a result, the evaporation area of the liquid-phase working fluid in the wick is increased, the flow of the evaporated working fluid is smoothed, and as a result, the heat transport characteristics of the entire heat pipe can be improved. That is, even when the container is configured to be flat, excellent heat transport characteristics can be ensured. Moreover, the wick is fixed to the inner wall surface of the container over its entire length. In order to fix it, it is sufficient to sinter and fix the wick inserted in the container, and the manufacturability is good. In addition to this, even if the container is deformed such as bending, the wick fixed inside it deforms following the container, so the position of the wick shifts and contacts the inner wall surface of the container. Accordingly, a situation in which a closed space is generated inside the container and the flow of the evaporated working fluid is obstructed can be avoided or suppressed in advance, and a steam flow path along the wick can be reliably ensured.

請求項２の発明によれば、請求項１の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックはファイバーウイック層とパウダーウイック層とを備え、ファイバーウイック層がコンテナの内壁面に固定され、その上にパウダーウイック層が積層されている。そのため、パウダーウイック層において大きな毛細管力を生じさせることができ、ファイバーウイック層において滑らかに連続した作動流体の還流路を形成して作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。これに加えて、ファイバーウイック層がコンテナの内壁面に接触して配置されているため、コンテナの内壁面に対する作動流体の濡れ性を向上することができる。更にこれに加えて、パウダーウイック層がコンテナの内部空間側に配置されているため、ファイバーウイック層がコンテナの内部空間側に配置される場合に比較して大きな作動流体の蒸発面積を確保することができる。   According to the invention of claim 2, in addition to the effect similar to the effect of the invention of claim 1, the wick includes a fiber wick layer and a powder wick layer, and the fiber wick layer is fixed to the inner wall surface of the container. A powder wick layer is laminated on top. Therefore, a large capillary force can be generated in the powder wick layer, and a smooth continuous flow of the working fluid can be formed in the fiber wick layer to reduce the flow resistance of the working fluid. In addition, since the fiber wick layer is disposed in contact with the inner wall surface of the container, the wettability of the working fluid with respect to the inner wall surface of the container can be improved. In addition to this, since the powder wick layer is arranged on the inner space side of the container, a larger evaporation area of the working fluid is ensured than when the fiber wick layer is arranged on the inner space side of the container. Can do.

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明よる効果と同様の効果に加えて、ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の細線に対して交差されているため、言い換えれば、少なくとも一本の細線と他の細線とが比較的緩やかに撚られているため、特にファイバーウイック層内での液相の作動流体の流動が阻害されにくくなる。これに加えて、少なくとも一本の細線を他の多数本の細線に対して交差させることにより、ウイックの長手方向における細線の密度差や細線間の空隙率を調整することができる。その結果、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成され、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。   According to the invention of claim 3, in addition to the effect similar to the effect of the invention of claim 1 or 2, in addition, at least one thin line in the wick intersects with another thin line, in other words, at least Since one thin wire and the other thin wire are twisted relatively gently, the flow of the liquid-phase working fluid in the fiber wick layer is particularly difficult to be inhibited. In addition, by making at least one thin line intersect with many other thin lines, the density difference of the fine lines in the longitudinal direction of the wick and the porosity between the fine lines can be adjusted. As a result, a smoothly continuous working fluid reflux path is formed between the thin wires, and the flow resistance of the working fluid can be reduced.

請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、コンテナの長手方向に、すなわちウイックの長手方向に直交するウイックの断面の形状が矩形もしくは扁平な半円形状に形成されいる。そのため、扁平型のコンテナに沿わせてウイックを配置させることができる。   According to the invention of claim 4, in addition to the effect similar to the effect of any one of the inventions of claims 1 to 3, the shape of the cross section of the wick is rectangular in the longitudinal direction of the container, that is, perpendicular to the longitudinal direction of the wick. Alternatively, it is formed in a flat semicircular shape. Therefore, a wick can be arranged along a flat container.

請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、断面が円形のパイプの内部にウイックを焼結により固定した状態でパイプを押し潰して扁平にするため、製造性が良好である。   According to the invention of claim 5, in addition to the effect similar to the effect of any one of claims 1 to 4, the pipe is crushed in a state where the wick is fixed by sintering inside the pipe having a circular cross section. Therefore, manufacturability is good.

請求項６の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックには銅線と炭素繊維とのいずれをも使用することができる。   According to invention of Claim 6, in addition to the effect similar to the effect by the invention of any one of Claims 1 thru | or 5, both a copper wire and carbon fiber can be used for a wick.

請求項７の発明によれば、細線と粉体とを混合したウイックを予め形成し、その予め形成したウイックをパイプの内部に挿入するとともに、パイプの少なくとも一部の内壁面およびパイプの全長に亘って接触させて配置し、焼成することにより前記ウイックをパイプの内部に固定するように構成されている。そしてその後にウイックが固定されている内壁面が平坦面となるようにパイプを押し潰して扁平化するとともに、ウイックと、これを固定している平坦面に対向する他の平坦面との間を蒸気化した作動流体が流動できるように構成されている。上記のウイックは細線と粉体とを混合して形成されているため、粉体同士の間に大きな毛細管力を生じさせることができ、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路を形成して作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。その結果、ウイックにおける液相の作動流体の還流特性を向上させることができる。また、パイプの内部にウイックを固定した後にパイプを扁平化させるため、パイプの変形に伴ってウイックを変形させることができる。これに加えて、上記のような扁平化工程では、ウイックと、これを固定している平坦面に対向する他の平坦面との間を蒸気化した作動流体が流動できるようにパイプを扁平化するように構成されているため、その分、ウイックにおける作動流体の蒸発面積を拡大できるとともに、ウイックが他の平坦面に接触することにより作動流体蒸気が流動するための空間が分けられたり、減少したりすることを未然に防止することができる。これらの結果、液相の作動流体の蒸発面積が拡大するとともに、蒸発した作動流体の流動が円滑化されることになり、ひいてはヒートパイプ全体としての熱輸送特性を向上させることができる。すなわち、コンテナを扁平に構成した場合であっても、優れた熱輸送特性を確保することができる。しかも、ウイックはその全長に亘ってコンテナの内壁面に固定してある。その固定のためには、ウイックをコンテナの内部に挿入した状態で焼結して固定すればよく、製造性が良好である。これに加えて、コンテナに曲げなどの変形を与えても、その内部に固定されているウイックがコンテナに追従して変形するので、ウイックの位置がずれてコンテナの内壁面と接触したり、それに伴って閉塞した空間がコンテナの内部に生じて蒸発した作動流体の流動が阻害されるなどの事態を未然に回避もしくは抑制し、ウイックに沿った蒸気流路を確実に確保することができる。   According to the invention of claim 7, a wick in which fine wires and powder are mixed is formed in advance, the pre-formed wick is inserted into the pipe, and at least a part of the inner wall surface of the pipe and the entire length of the pipe are formed. The wick is fixed inside the pipe by being placed in contact with each other and firing. After that, the pipe is crushed and flattened so that the inner wall surface to which the wick is fixed becomes a flat surface, and between the wick and another flat surface facing the flat surface fixing the wick. The vaporized working fluid is configured to flow. Since the wick is formed by mixing fine wires and powder, a large capillary force can be generated between the powders, and a smoothly continuous working fluid reflux path can be formed between the fine wires. This can reduce the flow resistance of the working fluid. As a result, the reflux characteristic of the liquid-phase working fluid in the wick can be improved. Further, since the pipe is flattened after the wick is fixed inside the pipe, the wick can be deformed along with the deformation of the pipe. In addition to this, in the flattening process as described above, the pipe is flattened so that the working fluid vaporized can flow between the wick and the other flat surface opposite to the flat surface fixing the wick. Therefore, it is possible to expand the evaporation area of the working fluid in the wick, and the space where the working fluid vapor flows can be divided or reduced when the wick comes in contact with another flat surface. Can be prevented in advance. As a result, the evaporation area of the liquid-phase working fluid is increased, the flow of the evaporated working fluid is smoothed, and as a result, the heat transport characteristics of the entire heat pipe can be improved. That is, even when the container is configured to be flat, excellent heat transport characteristics can be ensured. Moreover, the wick is fixed to the inner wall surface of the container over its entire length. In order to fix it, it is sufficient to sinter and fix the wick inserted in the container, and the manufacturability is good. In addition to this, even if the container is deformed such as bending, the wick fixed inside it deforms following the container, so the position of the wick shifts and contacts the inner wall surface of the container. Accordingly, a situation in which a closed space is generated inside the container and the flow of the evaporated working fluid is obstructed can be avoided or suppressed in advance, and a steam flow path along the wick can be reliably ensured.

請求項８の発明によれば、請求項７の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイック形成工程は、その少なくとも一部分に扁平化させる前のパイプの内壁面の曲率とほぼ同じ曲率を有する曲面が形成された溝に、細線を敷き詰めた後に粉体を敷き詰めてこれを蓋部材で覆って焼成するように構成されている。そのため、上記工程で形成されたウイックの少なくとも一部に、扁平化させる前のパイプの内壁面とほぼ同じ曲率の曲面を形成させることができる。そして、これをパイプの内部に挿入すると、パイプの少なくとも一部の内壁面に焼成により一体的にウイックを固定することができる。加えて、上記のウイックが固定された曲面が平坦面となるようにパイプを扁平化すると、その平坦面にはファイバーウイック層が形成され、その上にパウダーウイック層が形成された状態となる。その結果、ファイバーウイック層が扁平化したパイプの内壁面に接触しているため、パイプの内壁面に対する液相の作動流体の濡れ性を向上させることができるとともに、ファイバーウイック層において滑らかに連続した作動流体の還流路を形成して作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。また、パウダーウイック層において大きな毛細管力を生じさせることができる。さらにまた、パウダーウイック層がコンテナの内部空間側に配置されるため、ファイバーウイック層に比較して大きな作動流体の蒸発面積を確保することができる。   According to the invention of claim 8, in addition to the same effect as the effect of the invention of claim 7, the wick forming step has a curvature substantially the same as the curvature of the inner wall surface of the pipe before flattening at least a part thereof. A fine line is laid in the groove in which the curved surface is formed, and then the powder is laid, and this is covered with a lid member and fired. Therefore, a curved surface having substantially the same curvature as the inner wall surface of the pipe before flattening can be formed on at least a part of the wick formed in the above process. And if this is inserted in the inside of a pipe, a wick can be fixed integrally by baking to the inner wall surface of at least one part of a pipe. In addition, when the pipe is flattened so that the curved surface to which the wick is fixed becomes a flat surface, a fiber wick layer is formed on the flat surface, and a powder wick layer is formed thereon. As a result, since the fiber wick layer is in contact with the flattened inner wall surface of the pipe, the wettability of the liquid-phase working fluid to the inner wall surface of the pipe can be improved, and the fiber wick layer is smoothly continuous. The flow path of the working fluid can be reduced by forming a return path for the working fluid. In addition, a large capillary force can be generated in the powder wick layer. Furthermore, since the powder wick layer is disposed on the inner space side of the container, a larger evaporation area of the working fluid can be secured as compared with the fiber wick layer.

請求項９の発明によれば、請求項７または８の発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の細線に対して交差されているため、言い換えれば、少なくとも一本の細線と他の細線とが比較的緩やかに撚られているため、特にファイバーウイック層内での液相の作動流体の流動が阻害されにくくなる。これに加えて、少なくとも一本の細線を他の多数本の細線に対して交差させることにより、ウイックの長手方向における細線の密度差や細線間の空隙率を調整することができる。その結果、細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路が形成され、作動流体の流動抵抗を小さくすることができる。   According to the ninth aspect of the invention, in addition to the same effect as that of the seventh or eighth aspect of the invention, at least one thin line in the wick intersects with another thin line, in other words, at least Since one thin wire and the other thin wire are twisted relatively gently, the flow of the liquid-phase working fluid in the fiber wick layer is particularly difficult to be inhibited. In addition, by making at least one thin line intersect with many other thin lines, the density difference of the fine lines in the longitudinal direction of the wick and the porosity between the fine lines can be adjusted. As a result, a smoothly continuous working fluid reflux path is formed between the thin wires, and the flow resistance of the working fluid can be reduced.

請求項１０の発明によれば、請求項７ないし９のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、扁平化されたコンテナの長手方向に直交するウイックの断面の形状が矩形もしくは扁平な半円形状に形成されいる。そのため、扁平型のコンテナに沿わせてウイックを配置させることができる。   According to the invention of claim 10, in addition to the effect similar to the effect of any one of claims 7 to 9, the shape of the cross section of the wick perpendicular to the longitudinal direction of the flattened container is rectangular or flat. It is formed in a semicircular shape. Therefore, a wick can be arranged along a flat container.

請求項１１の発明によれば、請求項７ないし１０のいずれかの発明による効果と同様の効果に加えて、ウイックには銅線と炭素繊維とのいずれをも使用することができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the same effects as those of any of the seventh to tenth aspects of the invention, any of copper wire and carbon fiber can be used for the wick.

この発明に係る扁平型ヒートパイプの断面図を模式的に示す図である。It is a figure showing typically a sectional view of a flat type heat pipe concerning this invention. この発明に係るウイックを形成するために使用される治具の構成の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of a structure of the jig | tool used in order to form the wick which concerns on this invention. この発明に係るヒートパイプにおけるウイックを製造する過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the process of manufacturing the wick in the heat pipe which concerns on this invention. この発明に係る扁平型ヒートパイプの製造過程における中間品である丸形ヒートパイプの断面図である。It is sectional drawing of the round heat pipe which is an intermediate product in the manufacture process of the flat type heat pipe which concerns on this invention.

つぎにこの発明を具体的に説明する。この発明はウイックの構造に特徴を有するヒートパイプである。この発明に係るヒートパイプのウイックは、結束具を使用することなく束ねられた多数の細線によって形成されるファイバーウイック層と、その上に積層された粉体によって形成されるパウダーウイック層とを備えている。それらの細線と粉体とは、銅やカーボンなど、コンテナの内部に封入される作動流体との濡れ性が優れているものであればよい。より具体的には、ファイバーウイック層は、束ねられた細線のうち、少なくとも一本あるいは多数本の細線が他の多数本の細線に対して交差されている。すなわち比較的緩やかに撚られている。これは、毛細管力を生じさせるための細線間の空隙やウイックの長手方向における細線の密度を調整したり、細線の束がばらけないようにするためである。したがって、細線としては交差された後の形状を維持するものが好ましく、例えば銅線などの金属細線が好ましい。   Next, the present invention will be specifically described. This invention is a heat pipe characterized by the structure of the wick. A heat pipe wick according to the present invention includes a fiber wick layer formed by a number of fine wires bundled without using a binding tool, and a powder wick layer formed by powder laminated thereon. ing. These fine wires and powders may be any material that has excellent wettability with the working fluid sealed in the container, such as copper or carbon. More specifically, in the fiber wick layer, at least one or many thin wires out of the bundled thin wires intersect with many other thin wires. That is, it is twisted relatively gently. This is for adjusting the gap between the fine wires for generating the capillary force and the density of the fine wires in the longitudinal direction of the wick, and preventing the bundle of fine wires from being scattered. Therefore, a thin wire that maintains the shape after being crossed is preferable, and a thin metal wire such as a copper wire is preferable.

この発明では、上記のようなウイックを予め形成しておき、その予め形成したウイックをコンテナの内部に挿入し、そのウイックのファイバーウイック層をコンテナの一部の内壁面に接触させて配置する。その後にこれらを焼結することによりコンテナ内にウイックを固定する。ここで、ウイックと、これが固定されている一方の内壁面に対向する他方の内壁面との間に空隙を確保することにより、その空隙を蒸気化した作動流体が流動できるように構成されている。そして、その後にコンテナの内部に作動流体が封入される。そのコンテナは、要は、気密性のある中空の容器であり、互いに離れた箇所の間で熱の輸送を行う用途に供されるヒートパイプにあっては中空管が使用される。このコンテナは、その内部と外部との間で熱を伝達する必要があるので、熱伝導率の高い素材で構成されていることが好ましく、例えば銅管を使用することが好ましい。また、コンテナの内壁面には、作動流体の流路となり、また毛細管現象を生じる幅の狭い溝を形成してもよい。すなわち、コンテナとしてグルーブ管を使用してもよい。   In the present invention, the wick as described above is formed in advance, the pre-formed wick is inserted into the container, and the fiber wick layer of the wick is placed in contact with a part of the inner wall surface of the container. The wicks are then fixed in the container by sintering them. Here, by ensuring a gap between the wick and the other inner wall surface facing the one inner wall surface to which the wick is fixed, the working fluid vaporized in the gap can flow. . Thereafter, the working fluid is sealed inside the container. The container is basically an airtight hollow container, and a hollow pipe is used for a heat pipe used for transporting heat between locations apart from each other. Since it is necessary to transfer heat between the inside and the outside of the container, the container is preferably made of a material having high thermal conductivity, and for example, a copper tube is preferably used. Further, a narrow groove that serves as a flow path for the working fluid and causes capillary action may be formed on the inner wall surface of the container. That is, a groove tube may be used as the container.

上述したように、ウイックはコンテナの内壁面に固定される。具体的には、ウイックをコンテナの内部に配置した状態で所定の温度に加熱することにより、ファイバーウイック層とコンテナとの間に焼結を生じさせ、両者を接合する。コンテナの内部のウイックを除いた、いわゆる余剰の空間が作動流体蒸気が流動する蒸気流路とされる。ここで、上記の所定の温度とは、例えば、銅によって細線やコンテナを形成した場合には、銅の溶融点前後の温度であり、より具体的には、溶融点温度よりも若干低い温度であり、これらをその温度まで加熱すると、隣接する細線同士やコンテナとこれに接触する細線とが結合する。   As described above, the wick is fixed to the inner wall surface of the container. Specifically, the wick is heated to a predetermined temperature in a state where the wick is disposed inside the container, thereby causing sintering between the fiber wick layer and the container and bonding them together. A so-called surplus space excluding the wick inside the container serves as a steam flow path through which the working fluid steam flows. Here, the predetermined temperature is, for example, a temperature before and after the melting point of copper when a thin wire or a container is formed of copper, and more specifically, a temperature slightly lower than the melting point temperature. Yes, when these are heated to that temperature, adjacent fine wires or containers and fine wires in contact with them are combined.

他方、作動流体は加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、ヒートパイプを使用する温度に応じて適宜に選択される。その一例を挙げると、水、メタノールやエタノールなどのアルコール類、アンモニア、代替フロンなどが作動流体として使用される。この作動流体は、コンテナの内部から空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で、コンテナの内部に封入される。   On the other hand, the working fluid is a fluid that heats and evaporates, dissipates heat and condenses, thereby transporting heat in the form of latent heat, and is appropriately selected according to the temperature at which the heat pipe is used. For example, water, alcohols such as methanol and ethanol, ammonia, and alternative chlorofluorocarbon are used as the working fluid. The working fluid is sealed inside the container in a state where non-condensable gas such as air is deaerated from the inside of the container.

したがって、この発明に係るヒートパイプでは、コンテナの一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。その蒸気流路は、ウイックに沿った流路であり、この発明においては、パウダーウイック層と、ウイックを固定しているコンテナの一部の内壁面に対向する他の内壁面との間にも蒸気流路が確保される。また、ウイックは、焼結によりコンテナの内壁面に固定されているので、ヒートパイプに曲げなどの変形を加えたとしても蒸気流路が確保される。それらの結果、作動流体蒸気の流動が必要十分に行われてヒートパイプとしての熱輸送特性が良好になる。これに加えて、上述したように、パウダーウイック層と他の内壁面との間に蒸気流路が確保されるため、言い換えれば、パウダーウイック層と他の内壁面とが接触しないため、その分、作動流体の蒸発面積が確保される。   Therefore, in the heat pipe according to the present invention, when heat is applied to a part of the container and the other part is cooled, the working fluid is heated and evaporated, and the steam flows toward a place where the temperature and pressure are low. Then, it dissipates heat and condenses. The steam flow path is a flow path along the wick. In the present invention, the vapor wick layer is also disposed between the powder wick layer and another inner wall surface facing a part of the inner wall surface of the container fixing the wick. A steam flow path is secured. Further, since the wick is fixed to the inner wall surface of the container by sintering, a steam flow path is secured even if the heat pipe is deformed such as bending. As a result, the working fluid vapor flows sufficiently and sufficiently, and the heat transport characteristics as a heat pipe are improved. In addition, as described above, a steam flow path is secured between the powder wick layer and the other inner wall surface, in other words, the powder wick layer and the other inner wall surface are not in contact with each other. The evaporation area of the working fluid is ensured.

一方、凝縮した作動流体はウイックに浸透し、ウイックを構成している細線同士や粉体同士の間の隙間を流路として蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、作動流体が蒸発すると、ウイックを構成するファイバーウイック層やパウダーウイック層に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴って毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。より具体的には、パウダーウイック層では、粉体同士の間の隙間が小さいことにより大きな毛細管力が生じて大きなポンプ力が生じる。一方、ファイバーウイック層では、細線束がその全長に亘って連続しており、しかも細線束を結束のために締め付けている箇所がないのみならず、少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることにより細線間の空隙や密度をウイックの長手方向で一定もしくはほぼ一定になるように調整されている。そのため、それらの細線同士の間に形成されているいわゆる還流路も滑らかに連続したものとなり、したがって液相の作動流体の流動に対する抵抗が小さくなっている。これらの結果、この発明に係るウイックでは液相の作動流体の還流特性が良好になっている。加えて、ウイックの固定は焼結によって行うので、ウイックをパイプの内部に挿入して外部から加熱すればウイックをその全長に亘ってパイプに固定でき、その作業が容易であることにより製造性が良好になる。   On the other hand, the condensed working fluid permeates the wick, and flows toward a portion where evaporation occurs using a gap between fine wires constituting the wick or between powders as a flow path. That is, when the working fluid evaporates, the meniscus formed in the fiber wick layer and the powder wick layer constituting the wick decreases, and accordingly, capillary force is generated, and the capillary force is used as a pumping force to generate a liquid phase working fluid. Reflux to the evaporation part side. More specifically, in the powder wick layer, a large capillary force is generated due to a small gap between the powders, and a large pumping force is generated. On the other hand, in the fiber wick layer, the thin wire bundle is continuous over its entire length, and not only there is no place where the thin wire bundle is fastened for bundling, but at least one thin wire is a number of other thin wires. Are adjusted so that the gap and density between the thin wires are constant or substantially constant in the longitudinal direction of the wick. Therefore, the so-called reflux path formed between the thin wires is also smoothly continuous, and thus the resistance to the flow of the liquid-phase working fluid is reduced. As a result, in the wick according to the present invention, the reflux characteristic of the liquid phase working fluid is good. In addition, since the wick is fixed by sintering, if the wick is inserted into the pipe and heated from the outside, the wick can be fixed to the pipe over its entire length, and the work is easy and the productivity is improved. Become good.

次にこの発明に係るヒートパイプの一例を製造方法と共に説明する。図２に、この発明に係るウイックを形成するために使用される治具の構成の一例を模式的に示してある。治具１は、複数の溝２が形成されたベースプレート３と、各溝２の開口端部２ａを覆うカバープレート４とを備えている。ここに示す例では、ベースプレート３は方形に形成されており、いずれかの平坦面であってかつその平坦面におけるいずれかの一片に対して平行に複数の溝２が形成されている。その溝２は予め定められた形状のウイックを形成するためのものであり、したがって溝２の少なくとも一部の形状がウイックが挿入されて固定されるコンテナの内壁面の少なくとも一部の形状と同じかほぼ同じになるように構成されている。一例として、コンテナとして中空の円筒形状のパイプを使用する場合には、ベースプレート３には、図２に示すように、上記のパイプの内周円とほぼ同じ曲率を有する半円形状の溝２が形成される。カバープレート４は上述したように、各溝２の開口端部２ａを覆うものであり、したがって、図２に示す例では、ベースプレート３と同様に方形に形成されており、ベースプレート３の溝２とカバープレート４とによって形成される空間部分に沿った形状のウイックが形成されるようになっている。このように図２に示す治具１は、予め定められた形状のウイックを形成するためのいわゆる型として機能するように構成されている。これらの各プレート３，４は例えばＳＵＳあるいはカーボンなど、ウイックを構成する部材とは異なる素材によって構成することが好ましい。   Next, an example of a heat pipe according to the present invention will be described together with a manufacturing method. FIG. 2 schematically shows an example of the configuration of a jig used to form the wick according to the present invention. The jig 1 includes a base plate 3 in which a plurality of grooves 2 are formed, and a cover plate 4 that covers the open end 2 a of each groove 2. In the example shown here, the base plate 3 is formed in a square shape, and a plurality of grooves 2 are formed in parallel to any one flat surface and any one piece on the flat surface. The groove 2 is for forming a wick having a predetermined shape, and therefore the shape of at least a part of the groove 2 is the same as the shape of at least a part of the inner wall surface of the container to which the wick is inserted and fixed. It is configured to be almost the same. As an example, when a hollow cylindrical pipe is used as a container, the base plate 3 has a semicircular groove 2 having substantially the same curvature as the inner circumference of the pipe as shown in FIG. It is formed. As described above, the cover plate 4 covers the open end 2a of each groove 2. Therefore, in the example shown in FIG. 2, the cover plate 4 is formed in a square shape like the base plate 3. A wick having a shape along a space formed by the cover plate 4 is formed. In this way, the jig 1 shown in FIG. 2 is configured to function as a so-called mold for forming a wick having a predetermined shape. Each of these plates 3 and 4 is preferably made of a material different from the member constituting the wick, such as SUS or carbon.

上記の治具１を使用したウイックの製造工程を説明すると、先ず、少なくとも一本あるいは多数本の細線を他の多数本の細線に対して交差するように束ねて細線束５を形成する。これは、各細線を比較的緩やかに結束させるとともに、細線間の空隙を確保したり、細線束５の長手方向で細線間の空隙率や密度などが一定あるいはほぼ一定になるように調整するためである。その細線は具体的には直結が０．０５〜１．０ｍｍ程度の銅線であり、これを３００本〜５００本束ねる。そしてその細線束５を、図３の（ａ）に示すように、ベースプレート３の各溝２に敷き詰める。なお、細線束５をその中心軸線を中心にして撚ることにより、上記の構成よりも各細線同士を互いに強く結束させることができるとともに、その状態を維持することができる。   The manufacturing process of the wick using the jig 1 will be described. First, the thin wire bundle 5 is formed by bundling at least one or many thin wires so as to intersect with the other many thin wires. This is because the thin wires are bundled relatively gently, and a space between the thin wires is secured, and the void ratio and density between the thin wires are adjusted to be constant or almost constant in the longitudinal direction of the thin wire bundle 5. It is. Specifically, the thin wire is a copper wire having a direct connection of about 0.05 to 1.0 mm, and bundles 300 to 500 wires. Then, the thin wire bundle 5 is spread in each groove 2 of the base plate 3 as shown in FIG. In addition, by twisting the thin wire bundle 5 around the central axis, the fine wires can be bound to each other more strongly than the above configuration, and the state can be maintained.

次いで、図３の（ｂ）に示すように、細線束５の上であって、かつ溝２の開口端部２ａまで粉体６を充填する。その粉体６はここに示す例では粒径が８０μｍから２５０μｍの範囲の銅粉末であり、これは焼結により上記の細線束５と粉体６とを一体化させるためである。なお、銅線と銅粉体との配合の割合は、ここに示す例では、ウイックの断面積で銅線と銅粉体との割合が１：１になるように配合してある。その後に、図３の（ｃ）に示すように、カバープレート４を使用して各溝２を覆い、これをほぼ水平に維持したまま加熱炉（図示せず）に送って加熱する。その加熱温度は、上述したように、細線および粉体が銅製の場合、８００℃〜１０００℃程度であり、こうすることにより細線および粉体が溝２とカバープレート４とによって形成される空間の形状に沿った形で焼結されてウイック７が形成される。また同時に、隣接する銅線同士や粉体同士が互いに焼結されて接合される。その結果、このウイック７はファイバーウイック層７ａとパウダーウイック層７ｂとが積層された構成となっている。そして、ウイック７が形成された治具１を加熱炉から取り出して冷却した後に、ベースプレート３とカバープレート４とを取り外すと、図３の（ｄ）に示すように、半円形状に成形されたウイック７が残される。   Next, as shown in FIG. 3B, the powder 6 is filled up to the opening end 2 a of the groove 2 on the thin wire bundle 5. In the example shown here, the powder 6 is a copper powder having a particle size in the range of 80 μm to 250 μm. This is because the fine wire bundle 5 and the powder 6 are integrated by sintering. In the example shown here, the ratio of the copper wire and the copper powder is such that the ratio of the copper wire and the copper powder is 1: 1 in the cross-sectional area of the wick. Thereafter, as shown in FIG. 3 (c), the cover plate 4 is used to cover each groove 2, which is sent to a heating furnace (not shown) while being kept substantially horizontal, and heated. As described above, the heating temperature is about 800 ° C. to 1000 ° C. when the fine wire and the powder are made of copper. By doing this, the fine wire and the powder are formed in the space formed by the groove 2 and the cover plate 4. The wick 7 is formed by sintering along the shape. At the same time, adjacent copper wires and powders are sintered and joined together. As a result, this wick 7 has a structure in which a fiber wick layer 7a and a powder wick layer 7b are laminated. And after taking out the jig 1 in which the wick 7 was formed from the heating furnace and cooling, when the base plate 3 and the cover plate 4 were removed, as shown to (d) of FIG. 3, it was shape | molded by semicircle shape. Wick 7 is left.

他方、脱脂などの洗浄を行った肉厚０．２〜０．３ｍｍ、外径３．０〜６．０ｍｍ（内径２．４〜５．６ｍｍ）のパイプを用意し、これを所定の長さに切断し、これをコンテナ８とする。ウイック７として銅線や銅粉を使用した場合には、コンテナ８として銅パイプを使用する。そして、コンテナ８の内部に上記のように予め形成したウイック７を挿入する。詳細は図示しないが、一例として、ウイック７は他の治具を使用してコンテナ８の内部に挿入される。この他の治具は、ウイック７をコンテナ８の内部に挿入し、かつウイック７をコンテナ８の内壁面に接触させて配置するためのものであり、したがって、他の治具はウイック７とともにコンテナ８の内部に挿入され、ウイック７をコンテナ８内の予め定めた箇所に配置した後にコンテナ８内から取り出される。そのため、ウイック７と他の治具とを合わせた外形は、コンテナ８の内径よりも小さくなるように構成されている。そして、ウイック７をコンテナ８の内部に配置させた後にウイック７を予め定められた長さに切断する。   On the other hand, a pipe having a wall thickness of 0.2 to 0.3 mm and an outer diameter of 3.0 to 6.0 mm (inner diameter of 2.4 to 5.6 mm) subjected to cleaning such as degreasing is prepared, and this pipe has a predetermined length. The container 8 is cut. When copper wire or copper powder is used as the wick 7, a copper pipe is used as the container 8. Then, the wick 7 formed in advance as described above is inserted into the container 8. Although not shown in detail, as an example, the wick 7 is inserted into the container 8 using another jig. This other jig is for inserting the wick 7 into the container 8 and placing the wick 7 in contact with the inner wall surface of the container 8. Therefore, the other jig is a container together with the wick 7. The wick 7 is inserted into the container 8, placed at a predetermined location in the container 8, and then taken out from the container 8. Therefore, the outer shape of the wick 7 and other jigs is configured to be smaller than the inner diameter of the container 8. Then, after the wick 7 is arranged inside the container 8, the wick 7 is cut into a predetermined length.

図４に、コンテナの内部にウイックを配置させた状態におけるコンテナの断面図を模式的に示してある。図４に示す例では、コンテナ８としてその内壁面に作動流体の流路となり、また毛細管現象を生じる幅の狭い溝が形成されたいわゆるグルーブ管を使用した例を示してあるが、これに替えて、上記の溝が形成されていない、いわゆるベアパイプをコンテナ８として使用してもよい。ここで、コンテナ８の内部において、上記のウイック７を配置させる場合には、図４に示すように、ウイック７のファイバーウイック層７ａがコンテナ８の内壁面に接触するように配置し、パウダーウイック層７ｂがコンテナ８の内部空間側に露出するように配置する。   FIG. 4 schematically shows a cross-sectional view of the container in a state where the wick is arranged inside the container. In the example shown in FIG. 4, an example is shown in which a so-called groove tube is used as the container 8 which is a flow path for the working fluid on the inner wall surface thereof and in which a narrow groove that causes capillary action is formed. A so-called bare pipe in which the groove is not formed may be used as the container 8. Here, when the wick 7 is arranged inside the container 8, as shown in FIG. 4, the fiber wick layer 7a of the wick 7 is arranged so as to contact the inner wall surface of the container 8, and the powder wick is arranged. It arrange | positions so that the layer 7b may be exposed to the internal space side of the container 8. FIG.

次いで、ウイック７を挿入したコンテナ８をほぼ水平に維持したまま加熱炉（図示せず）に送って加熱する。その加熱温度は、ウイック７およびコンテナ８が銅製の場合、８００℃〜１０００℃程度であり、こうすることによりウイック７がその全長に亘ってコンテナ８の一部の内壁面に偏った状態で焼結されて固定される。   Next, the container 8 into which the wick 7 is inserted is sent to a heating furnace (not shown) while being kept substantially horizontal and heated. When the wick 7 and the container 8 are made of copper, the heating temperature is about 800 ° C. to 1000 ° C. By doing so, the wick 7 is baked in a state where it is biased to a part of the inner wall surface of the container 8 over its entire length. Tied and fixed.

ウイック７が固定されたコンテナ８を加熱炉から取り出して冷却した後に、コンテナ８の一方の端部にスェージング加工を施すとともに、その端部を溶接して密閉する。すなわち、いわゆるボトムスェージング加工およびボトム溶接を行う。またこれらの加工と併せて、他方の端部のスェージング加工、すなわちトップスェージング加工を行う。こうすることにより実質的なコンテナ８が作製される。   After the container 8 to which the wick 7 is fixed is taken out from the heating furnace and cooled, the one end portion of the container 8 is swaged and the end portion is welded and sealed. That is, so-called bottom swaging and bottom welding are performed. In addition to these processes, swaging processing of the other end, that is, top swaging processing is performed. In this way, a substantial container 8 is produced.

トップスェージング加工を行うことによりコンテナ８の一方の端部にノズル状部分が形成されるので、これを利用して注液を行う。すなわち、作動流体をコンテナ８の内部に注入する。その場合、コンテナ８から空気などの非凝縮性ガスを脱気する必要があり、したがって、注液は真空脱気の後に作動流体を注入する方法、余分な量の作動流体を注入した後、これを沸騰させて非凝縮性ガスを追い出す方法など、従来知られている方法で行えばよい。そして、注液のために開口していた部分を圧潰した後、溶接して密閉する。いわゆるトップ溶接を行う。   By performing the top swaging process, a nozzle-like portion is formed at one end of the container 8, and liquid injection is performed using this. That is, the working fluid is injected into the container 8. In that case, it is necessary to deaerate non-condensable gas such as air from the container 8. Therefore, the injection is performed by injecting the working fluid after vacuum degassing, after injecting an excessive amount of working fluid, May be carried out by a conventionally known method such as a method of boiling non-condensable gas by boiling. And after crushing the part opened for liquid injection, it welds and seals. So-called top welding is performed.

コンテナ８の素材として上述したような軸線方向に直交する断面の形状が円形のパイプを使用した場合には、上記のようにして製造された丸パイプ型のヒートパイプをその半径方向に押し潰して厚さ２．０ｍｍの扁平型ヒートパイプ９とする。図１に、この発明に係る扁平型ヒートパイプの断面図を模式的に示してある。図４に示すような丸パイプ型のヒートパイプにおいて、ウイック７が固定されている内壁面が平坦面となるようにパイプを押し潰すと、その変形に伴ってウイック７の円弧状の部分が引き延ばされて平坦になる。すなわち、コンテナ８が扁平になることに伴ってファイバーウイック層７ａが平坦になる。これとは反対に、図４に示したように、コンテナ８の内部空間側に露出していてかつパウダーウイック層７ｂにおける平坦もしくはほぼ平坦になっていた部分がコンテナ８の変形に伴って変形して円弧状になる。これらの結果、ウイック７は、図１に示すように、コンテナ８の内部の平坦面に山なりに盛り上がった状態となるともに、その平坦面の幅方向に亘ってウイック７が固定された状態となる。またここで、パウダーウイック層７ｂにおけるコンテナ８の内壁面と接触していた部分が、扁平加工後において、図１に示すように平坦面の両端部になる。すなわち、扁平加工後を施すと、ファイバーウイック層７ａがコンテナ８の平坦面とパウダーウイック層７ｂとによって包み込まれた状態になる。また、コンテナ８を扁平にする場合に、上記の凸状のウイック７の頂部がこれに対向するコンテナ８の内壁面に接触しないようにする。これは、コンテナ８の内部における蒸気化した作動流体の流路を確保するためであり、加えて、ウイック７とコンテナ８の内壁面とを接触させないことにより、その分、ウイック７における作動流体の蒸発面積を確保するためである。これらの間の距離は、一例として蒸発した作動流体が流動できる程度の距離であり、もしくは、これらの間で毛細管力を生じない距離である。したがって、このようにして形成されるコンテナ８の内壁面とウイック７との間の空間部分が蒸気化した作動流体の蒸気流路１０となっている。   When a pipe having a circular cross section perpendicular to the axial direction as described above is used as the material of the container 8, the round pipe type heat pipe manufactured as described above is crushed in the radial direction. The flat heat pipe 9 is 2.0 mm thick. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of a flat heat pipe according to the present invention. In a round pipe type heat pipe as shown in FIG. 4, when the pipe is crushed so that the inner wall surface to which the wick 7 is fixed becomes a flat surface, the arc-shaped portion of the wick 7 is pulled along with the deformation. It is stretched and flattened. That is, the fiber wick layer 7a becomes flat as the container 8 becomes flat. On the contrary, as shown in FIG. 4, the flat or almost flat portion of the powder wick layer 7 b that is exposed to the inner space side of the container 8 is deformed as the container 8 is deformed. Arc shape. As a result, as shown in FIG. 1, the wick 7 is in a state where it rises like a mountain on the flat surface inside the container 8, and the wick 7 is fixed over the width direction of the flat surface. Become. Here, the portions of the powder wick layer 7b that are in contact with the inner wall surface of the container 8 become both ends of the flat surface as shown in FIG. 1 after flattening. That is, when flattening is performed, the fiber wick layer 7a is encased by the flat surface of the container 8 and the powder wick layer 7b. Moreover, when making the container 8 flat, it is made for the top part of said convex-shaped wick 7 not to contact the inner wall face of the container 8 which opposes this. This is to secure the flow path of the vaporized working fluid inside the container 8, and in addition, by not contacting the wick 7 and the inner wall surface of the container 8, the working fluid in the wick 7 is correspondingly reduced. This is to ensure the evaporation area. The distance between them is, for example, a distance that allows the evaporated working fluid to flow, or a distance that does not generate a capillary force between them. Therefore, the space portion between the inner wall surface of the container 8 and the wick 7 formed in this way is a vapor flow path 10 of the working fluid that is vaporized.

なお、湾曲した矩形状のウイックをコンテナ８の内部に配置させて上記のように扁平加工を行うと、図１に示す例と同様に、コンテナ８の変形に伴ってウイックの形状が変化し、その結果、ウイックの形状を矩形状にすることができる。   When the curved rectangular wick is placed inside the container 8 and flattened as described above, the shape of the wick changes with the deformation of the container 8, as in the example shown in FIG. As a result, the shape of the wick can be made rectangular.

他方、湾曲もしくは屈曲した扁平型ヒートパイプを形成する場合には、丸パイプ型のヒートパイプを所定の形状に湾曲もしくは屈曲させた後に、すなわち曲げ加工を行った後に、ウイック７を固定している内壁面が平坦面となるようにコンテナ８をその半径方向に押し潰して扁平化する。また、このように湾曲もしくは屈曲させた扁平型ヒートパイプを形成する場合であっても、扁平加工後において、凸状のウイック７の頂部がこれに対向するコンテナ８の内壁面に接触しないようにする。したがって、コンテナ８の内壁面とウイック７とによって形成される空間部分が蒸気化した作動流体の蒸気流路１０となる。なお、上記のウイック７は、コンテナ８の内壁面に焼結により固定されているので、コンテナ８の湾曲もしくは屈曲に合わせて変形し、その結果、ウイック７に沿う蒸気流路１０が確保される。   On the other hand, in the case of forming a curved or bent flat heat pipe, the wick 7 is fixed after the round pipe heat pipe is bent or bent into a predetermined shape, that is, after being bent. The container 8 is crushed and flattened in the radial direction so that the inner wall surface becomes a flat surface. Further, even when a flat heat pipe that is curved or bent is formed in this way, the top of the convex wick 7 does not come into contact with the inner wall surface of the container 8 facing the flat heat pipe after the flat processing. To do. Therefore, the space formed by the inner wall surface of the container 8 and the wick 7 serves as a vapor flow path 10 for the working fluid vaporized. In addition, since said wick 7 is being fixed to the inner wall surface of the container 8 by sintering, it deform | transforms according to the curve or bending of the container 8, and, as a result, the steam flow path 10 along the wick 7 is ensured. .

このように図１に示すこの発明に係る扁平型ヒートパイプ９においては、ウイック７はファイバーウイック層７ａとパウダーウイック層７ｂとを備えていることにより、ファイバーウイック層７ａがそれらの細線同士の間に滑らかに連続した作動流体の還流路を確保し、パウダーウイック層７ｂが大きな毛細管力を生じるため、液相の作動流体の還流特性を向上させることができる。これに加えて、ファイバーウイック層７ａが中空扁平状のコンテナ８の一方の平坦面の幅方向に亘って扁平状に固定されていることにより、換言すれば、ウイック７とコンテナ８の内壁面との接触面積が拡大されていることにより、コンテナ８における幅方向に液相の作動流体を行き渡らせることができる。その結果、コンテナ８の幅方向において、この発明に係る扁平型ヒートパイプが熱源に対して熱的に接続できる面積を拡大することができる。また、パウダーウイック層７ｂがファイバーウイック層７ａに積層されかつ扁平型ヒートパイプ９の内部で蒸気流路１０側に配置されるため、その多孔構造によって大きな蒸発面積を確保することができる。さらにまた、この発明に係る扁平型ヒートパイプ８のウイック７は、上述したように、ファイバーウイック層７ａを包み込むようにパウダーウイック層７ｂが配置されているため、作動流体が滑らかに流動しているファイバーウイック層７ａからパウダーウイック層７ｂに対して効果的に作動流体を供給することができる。これらに加えて、コンテナ８に曲げなどの変形を加えた場合であってもウイック７はコンテナ８の変形に合わせて変形するため、蒸気流路１０を確実に確保できる。更にこれらに加えて、ウイック７と、ウイック７が固定されている平坦面に対向する他方の平坦面との間を作動流体蒸気が流動できるようにされているため、ウイック７と内壁面とが接触することによる蒸発面積の減少を抑制できる。また、蒸気流路１０がウイック７とコンテナ８とが接触して二分割にされないことにより、蒸気流路１０における作動流体蒸気の流速の増大を抑制することができ、その結果、いわゆる飛散限界による熱輸送能力の低下を抑制することができる。これらの結果、この発明に係る扁平型ヒートパイプ９においては、その熱輸送能力を従来になく高くすることができる。そして、コンテナ８として、図４に示したようなグルーブ管を使用することにより、作動流体とコンテナ８との接触面積を拡大させることができるとともに、その溝において滑らかに連続した作動流体の還流路を確保できることにより、より熱輸送能力を向上させることができる。またこの発明では、予め形成されたウイック７をコンテナ８の内部に挿入し、これを固定した後に扁平加工を施すように構成されているため、コンテナ８としてグルーブ管を使用した場合に、その溝がウイックを構成する細線や粉体によって塞がれることを防止することができる。   As described above, in the flat heat pipe 9 according to the present invention shown in FIG. 1, the wick 7 includes the fiber wick layer 7a and the powder wick layer 7b, so that the fiber wick layer 7a is between the thin wires. A smooth and continuous reflux path for the working fluid is ensured, and the powder wick layer 7b generates a large capillary force, so that the reflux characteristics of the liquid-phase working fluid can be improved. In addition to this, the fiber wick layer 7a is fixed in a flat shape over the width direction of one flat surface of the hollow flat container 8, in other words, the wick 7 and the inner wall surface of the container 8 By expanding the contact area, the liquid phase working fluid can be spread in the width direction of the container 8. As a result, the area in which the flat heat pipe according to the present invention can be thermally connected to the heat source in the width direction of the container 8 can be expanded. Moreover, since the powder wick layer 7b is laminated | stacked on the fiber wick layer 7a, and is arrange | positioned inside the flat type heat pipe 9 at the vapor | steam flow path 10 side, a big evaporation area can be ensured with the porous structure. Furthermore, since the wick 7 of the flat heat pipe 8 according to the present invention has the powder wick layer 7b disposed so as to wrap the fiber wick layer 7a as described above, the working fluid flows smoothly. The working fluid can be effectively supplied from the fiber wick layer 7a to the powder wick layer 7b. In addition to these, even when deformation such as bending is applied to the container 8, the wick 7 is deformed in accordance with the deformation of the container 8, so that the steam flow path 10 can be reliably secured. In addition to these, since the working fluid vapor can flow between the wick 7 and the other flat surface opposite to the flat surface to which the wick 7 is fixed, the wick 7 and the inner wall surface are separated from each other. Reduction of the evaporation area due to contact can be suppressed. Further, since the wick 7 and the container 8 are not divided into two due to the contact between the wick 7 and the container 8, an increase in the flow velocity of the working fluid vapor in the steam channel 10 can be suppressed. A decrease in heat transport capability can be suppressed. As a result, in the flat heat pipe 9 according to the present invention, its heat transport capability can be made higher than ever before. Then, by using a groove tube as shown in FIG. 4 as the container 8, the contact area between the working fluid and the container 8 can be expanded, and the return path for the working fluid smoothly and continuously in the groove. The heat transport capability can be further improved. Further, in the present invention, since the wick 7 formed in advance is inserted into the inside of the container 8 and fixed, the flattening is performed. Therefore, when a groove pipe is used as the container 8, the groove is formed. Can be prevented from being blocked by fine wires or powders constituting the wick.

このように、この発明に係るウイック７を使用した扁平型ヒートパイプ９は厚さが２．０ｍｍ程度に薄く、加えて、熱輸送特性を従来になく高くすることができるため、小型の電子機器に対する搭載性が優れている。   As described above, the flat heat pipe 9 using the wick 7 according to the present invention is as thin as about 2.0 mm, and in addition, the heat transport characteristics can be made higher than before, so that a small electronic device can be obtained. The mountability for is excellent.

７…ウイック、 ７ａ…ファイバーウイック層、 ７ｂ…パウダーウイック層、 ８…コンテナ、 ９…扁平型ヒートパイプ。   7 ... wick, 7a ... fiber wick layer, 7b ... powder wick layer, 8 ... container, 9 ... flat heat pipe.

Claims (11)

加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプにおいて、
扁平型に形成されかつ前記作動流体が封入されたコンテナと、
多数本の細線と粉体とが混合されて形成されたウイックとを備え、
前記ウイックが前記コンテナの全長に亘って前記コンテナの内部における一方の平坦面に、盛り上がった状態で焼結により固定され、
その一方の平坦面に固定された前記ウイックと前記コンテナの内部における他方の平坦面との間を前記蒸発した作動流体が流動するように構成されている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプ。 In a flat heat pipe that transports heat by a working fluid that is heated to evaporate and radiates and condenses,
A container formed in a flat shape and filled with the working fluid;
A wick formed by mixing a large number of fine wires and powder,
The wick is fixed by sintering in a raised state on one flat surface inside the container over the entire length of the container,
A flat type heat pipe, wherein the evaporated working fluid flows between the wick fixed to one flat surface and the other flat surface inside the container. 前記ウイックは、前記細線によって形成されるファイバーウイック層と、前記粉体によって形成されるパウダーウイック層とを備え、
前記ファイバーウイック層が前記一方の平坦面に固定され、そのファイバーウイック層上に前記パウダーウイック層が積層されている
ことを特徴とする請求項１に記載の扁平型ヒートパイプ。 The wick includes a fiber wick layer formed by the fine wires, and a powder wick layer formed by the powder,
The flat heat pipe according to claim 1, wherein the fiber wick layer is fixed to the one flat surface, and the powder wick layer is laminated on the fiber wick layer. 前記ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることを特徴とする請求項１または２に記載の扁平型ヒートパイプ。   The flat heat pipe according to claim 1 or 2, wherein at least one thin wire in the wick intersects with other multiple thin wires. 前記コンテナの長手方向に直交する前記ウイックの断面の形状が、矩形状と扁平な半円形状とのいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプ。   The flat heat according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the cross section of the wick orthogonal to the longitudinal direction of the container includes one of a rectangular shape and a flat semicircular shape. pipe. 前記コンテナは、前記ウイックをパイプの内壁面に接触させかつ偏らせて配置させるとともにその状態で焼結することにより前記ウイックを固定させ、前記ウイックが固定された内壁面が平坦面となるように押しつぶされて形成されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプ。   The container is arranged such that the wick is brought into contact with and biased to the inner wall surface of the pipe and the wick is fixed by sintering in that state so that the inner wall surface to which the wick is fixed becomes a flat surface. The flat heat pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat pipe is crushed and formed. 前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプ。   The flat heat pipe according to any one of claims 1 to 5, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber. 加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体によって熱を輸送する扁平型ヒートパイプの製造方法において、
多数本の細線と粉体とが混合されたウイックを形成するウイック形成工程と、
前記ウイック形成工程で形成されたウイックをパイプの内部に挿入しかつ前記パイプの全長に亘ってその少なくとも一部の内壁面に接触させて配置させ、その状態で焼結することにより前記ウイックを前記内壁面に固定する固定工程と、
その後に、前記内壁面が平坦面となるように前記パイプを押しつぶして前記パイプを扁平化させるとともに、前記ウイックとそのウイックが固定された平坦面に対向する他の平坦面との間に蒸気化した前記作動流体が流動する蒸気流路を形成する扁平化工程とを備えている
ことを特徴とする扁平型ヒートパイプの製造方法。 In a manufacturing method of a flat heat pipe that transports heat by a working fluid that is heated and evaporated and radiates and condenses,
A wick forming process for forming a wick in which a large number of fine wires and powder are mixed;
The wick formed in the wick forming step is inserted into the pipe and placed in contact with at least a part of the inner wall surface over the entire length of the pipe, and the wick is sintered by being sintered in that state. Fixing process for fixing to the inner wall surface;
Thereafter, the pipe is crushed so that the inner wall surface becomes a flat surface to flatten the pipe, and vaporization is performed between the wick and another flat surface facing the flat surface to which the wick is fixed. And a flattening step for forming a steam flow path through which the working fluid flows. 前記ウイック形成工程は、その少なくとも一部分に前記パイプの内壁面の曲率とほぼ同じ曲率を有する曲面が形成された溝に前記細線を敷き詰め、その敷き詰められた細線の上に前記粉体を積層し、その後に前記溝を蓋部材で覆った状態で焼成することにより前記ウイックを形成するように構成されている
ことを特徴とする請求項７に記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。 In the wick forming step, the fine wire is laid in a groove in which a curved surface having a curvature substantially the same as the curvature of the inner wall surface of the pipe is formed at least in part, and the powder is laminated on the laid fine wire, 8. The method of manufacturing a flat heat pipe according to claim 7, wherein the wick is formed by firing after the groove is covered with a lid member. 前記ウイックにおける少なくとも一本の細線が他の多数本の細線に対して交差されていることを特徴とする請求項７または８に記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。   The method for producing a flat heat pipe according to claim 7 or 8, wherein at least one thin wire in the wick intersects with a number of other thin wires. 前記扁平化されたコンテナの長手方向に直交する前記ウイックの断面の形状が、矩形状と扁平な半円形状とのいずれか一方を含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。   The cross-sectional shape of the wick perpendicular to the longitudinal direction of the flattened container includes one of a rectangular shape and a flat semicircular shape. Manufacturing method of flat heat pipe. 前記細線は、銅線と炭素繊維とのいずれか一方を含むことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の扁平型ヒートパイプの製造方法。   The method for producing a flat heat pipe according to any one of claims 7 to 10, wherein the thin wire includes one of a copper wire and a carbon fiber.
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