JP6263841B2

JP6263841B2 - 携帯情報端末

Info

Publication number: JP6263841B2
Application number: JP2013033448A
Authority: JP
Inventors: 本村　修; 修本村; 直人佐久間; 伸行小島
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: JP2014165596A

Description

本発明は、小型でありながら十分な熱輸送量が得られるヒートパイプを搭載した携帯情報端末に関する。

従来、スマートフォンなどの携帯情報端末に搭載されるＣＰＵの発熱を拡散させるために、例えば特許文献１に示すような熱伝導率の高いグラファイトを、放熱シートに混在させた放熱構造が提案されている。

また、別な特許文献２では、発熱体で発生した熱を低温部に輸送するために、ヒートパイプを搭載した折り畳み型携帯電話が開示されている。

特開２０１２−１８６６９２号公報特開２００６−２５３１７１号公報

しかし、携帯電話よりもスマートフォンのような携帯情報端末は、ＣＰＵからの発熱量が多い。従って、特許文献１のような構造を携帯端末に組み込んでも、発熱体からの熱を効果的に低温部に輸送することができない。

また、特許文献１の構成では、熱の拡散が十分ではなく、携帯情報端末の外郭にヒートスポットが生じ、ＣＰＵの発熱を制限せざるを得ない。このため、ＣＰＵの能力を最大限に使うことができなかった。

一方、特許文献２では、ヒートパイプによりＣＰＵの発熱を拡散する放熱構造が開示されているが、スマートフォンなどの携帯情報端末の好ましい大きさの制約から、直径がΦ３ｍｍ以上のヒートパイプを携帯情報端末の筐体内に収めるだけのスペースが確保できない。また、スマートフォンなどの携帯情報端末は使用する姿勢が定まっていないため、ヒートパイプは放熱部よりも受熱部が重力の向きに対し上側にあると、熱輸送能力が低下する欠点を有していた。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、発熱体からの熱を効果的に低温部に輸送することが可能な携帯情報端末を提供することを目的とする。

また本発明は、熱輸送能力に優れたヒートパイプを筐体内に設置することができると共に、外郭に生じるヒートスポットを緩和できるスマートフォンなどの携帯情報端末を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、通常の携帯電話は発熱量が少ないが、スマートフォンのような携帯情報端末は多種のアプリケーションを動作させるため、ＣＰＵなどの発熱体からの発熱量が多い。そこで、こうした携帯端末にヒートパイプを設置することで、発熱体からの熱を効果的に低温部に輸送することができる。

請求項２の発明では、ヒートパイプの放熱部を筐体の外部側から冷却や放熱部材により冷却すると、ヒートパイプの放熱部は円周方向に対する片側が強く冷却され、この冷却によりヒートパイプ内部の作動液が凝縮して、片側の冷やされた領域に留まるが、ヒートパイプの内面に形成したグルーブを例えば螺旋状にねじることにより、グルーブ全体に万遍なく作動液が入り込み、ヒートパイプの性能低下を起こしにくくできる。また、ヒートパイプの長さ方向に沿ってグルーブを直線状に形成しないことで、ヒートパイプの強度を向上させることができる。

請求項３の発明では、金属体からユーザの手や大気中への放熱性に優れたものとなり、冷却効果を増加させることが可能になる。また、ヒートパイプの放熱部と金属体との熱交換により、ヒートパイプを除霜手段として金属体に対する霜付きを防止することができる。

請求項１の発明によれば、発熱体からの熱を効果的に低温部に輸送することが可能な携帯情報端末を提供できる。

請求項２の発明によれば、ヒートパイプの性能低下を起こしにくくできると共に、ヒートパイプの強度を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、スマートフォンなどの携帯情報端末として冷却効果を増加させることが可能になる。また、金属体に対する霜付きを防止することができる。

本発明の一実施形態における携帯情報端末としてのスマートフォンの外観正面図である。同上、ＣＰＵに密着する受熱プレートに極細ヒートパイプを嵌合させたスマートフォンの内部略図である。同上、図２のスマートフォンのＡ−Ａ線断面図である。同上、図２のスマートフォンのＢ−Ｂ線断面図である。同上、図２に示す極細ヒートパイプの外観斜視図である。同上、図５に示す極細ヒートパイプをＣＰＵに直接密着させたスマートフォンの内部見取り図である。同上、図５に示すものとは別な形状の極細ヒートパイプの外観斜視図である。同上、図７に示す極細ヒートパイプをＣＰＵに直接密着させたスマートフォンの内部見取り図である。同上、図７に示す極細ヒートパイプのＣ−Ｃ線断面図である。同上、図７に示す極細ヒートパイプのＣ−Ｃ線断面図である。同上、極細ヒートパイプの扁平加工後における断面図である。同上、図５に示す極細ヒートパイプをＣＰＵに直接密着させたスマートフォンの内部略図である。同上、図７に示す極細ヒートパイプをＣＰＵに直接密着させたスマートフォンの内部略図である。同上、図２や、図１２や、図１３とは別な極細ヒートパイプを装着したスマートフォンの内部略図である。同上、図２や、図１２〜図１４とは別な極細ヒートパイプを装着したスマートフォンの内部略図である。同上、図２や、図１２〜図１５とは別な極細ヒートパイプを装着したスマートフォンの内部略図である。同上、図２や、図１２〜図１６とは別な極細ヒートパイプを装着したスマートフォンの内部略図である。同上、図２や、図１２〜図１７とは別な極細ヒートパイプを装着したスマートフォンの内部略図である。同上、別な形状の極細ヒートパイプの部分展開平面図である。同上、図７に示す別な形状の極細ヒートパイプのＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明におけるヒートパイプを搭載したスマートフォンなどの携帯情報端末の好ましい実施形態を説明する。

図５は極細ヒートパイプ１の外観を示しており、図７は別な形状の極細ヒートパイプ２の外観を示している。これらの極細ヒートパイプ１，２は、何れも直径がΦ２ｍｍであり、図９〜図１１に示すように、内壁にグルーブ１１が形成された材質が純銅などからなる内面溝付き銅管１２の両端を、Ｔｉｇ溶接により封止して構成される。グルーブ１１の形状は、隣り合うグルーブ１１，１１の間に形成される凸状のフィンの高さ寸法であるフィン高さＨｆが、０．０６ｍｍから０．２５ｍｍの範囲内にあり、グルーブ１１の底部の幅寸法である溝底幅Ｌｂｇが、０．０３ｍｍから０．１９ｍｍの範囲内にある。そして、銅管１２の内部は真空状態で純水などの作動液１３（図示せず）が、銅管１２の長手方向の単位長さ当たりで、０．００１７ｃｃ／ｃｍから０．００５０ｃｃ／ｃｍとなるように封入される。

なお、極細ヒートパイプ１，２の本体部をなす管体としては、熱伝導性が特に優れた純銅製の銅管１２に代わって、例えば熱伝導性は純銅よりも劣るものの、加工性を高めた銅合金管などを用いてもよい。その場合も、内壁に複数のグルーブ１１が形成され、中空円筒状の長手方向に延びる管体の両端に、Ｔｉｇ溶接などの適宜手段による封止部１５をそれぞれ形成することで、グルーブ１１付きの銅管１２の内部を真空状態に密閉した作動液１３を封入してなるグルーブ型の極細ヒートパイプ１，２が得られる。

極細ヒートパイプ１，２の外形は、何れも銅管１２の途中２箇所に約９０°の曲げが施されて、その部位に曲げ部２１を各々形成しており、直線状の基部２２の両端に曲げ部２１を介して直線状の腕部２３を繋げた略コの字形状をしている。図５に示す極細ヒートパイプ１は、基部２２と腕部２３の長さが略同じであるが、図７に示す極細ヒートパイプ２は、腕部２３に対して基部２２が長くなるように、曲げ部２１の部位がそれぞれ選定される。後程説明するが、約９０°の曲げ部２１は一箇所または複数箇所形成され、それにより極細ヒートパイプの外形も、略コの字形状または略Ｌ字形状または略ロの字形状に形成される。また、図５や図７に示すように、銅管１２は曲げ加工の際の外力により、曲げ部２１に僅かな潰し部が形成されるが、後述する携帯情報端末３１の構造体３２に対して極細ヒートパイプ１，２を設置するスペースの制約から、中空円筒状の銅管１２に扁平加工を施して断面が略楕円形状の潰し部２５を形成し、構造体３２内に設置することもある。図９や図１０は、潰し部２５を形成していない部位の銅管１２を示しており、図１１は、扁平加工により潰し部２５を形成した部位の銅管１２を示している。

次に、図１〜図４，図６，図８，図１２，図１３をも参照しながら、極細ヒートパイプ１，２を収容する携帯情報端末３１としてのスマートフォンの構成を説明する。本実施形態の携帯情報端末３１は、手で持てる程度の外形寸法を有する縦長略矩形状の構造体３２により、その外郭全体が形成される。携帯情報端末３１の筐体となる構造体３２の正面側には、入力装置と表示装置を一体化した表示部としてのディスプレイ３３が配設される一方で、構造体３２の裏面側上方には、携帯情報端末３１の制御部となるＣＰＵ（中央処理装置）３４や、その他の各種電子部品３５が、プリント基板３６に実装した状態で収容されると共に、構造体３２の内部下方には、ＣＰＵ３４や電子部品３５に必要な電力を供給するための充電可能な略矩形状の充電手段たる電池パック３７が着脱可能に収容される。一例として、携帯情報端末３１であるスマートフォンの代表的な外形寸法は、幅６７ｍｍ，高さ１３０ｍｍ，厚さ８．３ｍｍであり、電池パック３７の外形寸法は、幅５３ｍｍ，高さ５８ｍｍ，厚さ４．８ｍｍである。

極細ヒートパイプ１，２には、銅管１２の一端から他端にかけて、ウィック構造をなすグルーブ１１が途中で途切れることなく連続的に設けられる。また極細ヒートパイプ１，２は、その一部が受熱部１６として、携帯情報端末３１の発熱体となるＣＰＵ３４と熱伝達が可能な状態に配置され、その他の一部が放熱部１７として、携帯情報端末３１ひいては構造体３２の外郭近傍の外周部３８の一部に沿った状態で配置される。これにより、持ち易さの観点から大きさが制限され、更に電池パック３７の脱着が可能なスマートフォンなどの携帯情報端末３１でも、図５や図７に示すような極細ヒートパイプ１，２を取付けることができる。なお、携帯情報端末３１の大きさから、極細ヒートパイプ１，２の外径ＯＤ（図１０を参照）は、Φ２．５ｍｍ以下が好ましい。

ＣＰＵ３４などの発熱体からの熱伝達の手段としては、図６や図１２、或いは図８や図１３に示すように、極細ヒートパイプ１，２の受熱部１６をＣＰＵ３４などの発熱体に直接密着させる方法や、図２や図３に示すように、銅などの熱伝導性の良好な材質からなる受熱プレート５１を介して、極細ヒートパイプ１の受熱部１６に熱伝達を行なう方法がある。図２や図３に示す受熱プレート５１は、ＣＰＵ３４の発熱面に密着する平板状の受熱部５２の一側に、略Ｕ溝状の凹曲げ部５３を形成してなる。そして、円筒状をなす極細ヒートパイプ１の受熱部１６は、受熱プレート５１に形成された凹曲げ部５３の内面に囲まれている。これは、極細ヒートパイプ１の受熱部１６に、ＣＰＵ３４からの熱が受熱プレート５１を介して伝わりやすくしたものである。また、受熱プレート５１の受熱部５２は、一方の面である受熱面をＣＰＵ３４の発熱面に密着させてある。

前述の受熱プレート５１を介して極細ヒートパイプ１の受熱部１６に熱伝達を行なう方法では、受熱プレート５１のような熱伝導体を介して、極細ヒートパイプ１をＣＰＵ３４などの発熱体の側部に設置することが可能となり、薄型な携帯情報端末３１の構造体３２によりＣＰＵ３４の面上に極細ヒートパイプ１を設置するだけのスペースが取れない時に有利となる。また、スマートフォンなどの携帯情報端末３１は、携帯情報端末３１の外郭の外周部３８を手で持って保持することが多いことから、極細ヒートパイプ１の放熱部１７から外周部３８に熱を伝えることが冷却に対し有利となる。その際に図４に示すように、携帯情報端末３１ひいては構造体３２の外周部３８と電池パック３７の外側面との間に位置して、構造体３２に断面形状が略Ｕ字状の溝３９を形成し、その溝３９に極細ヒートパイプ１の放熱部１７を嵌合させることにより、良好な熱伝達が可能になる。一方、図６や図１２、或いは図８や図１３に示す極細ヒートパイプ１，２では、受熱プレート５１を設けることなく、ＣＰＵ３４からの熱を極細ヒートパイプ１，２に直接伝達させることができる。なお、図３や図４において、４０は構造体３２の裏面側を覆うように装着される裏蓋であり、この裏蓋４０により携帯情報端末３１の外郭背面を形成している。

図１４や図１５には、上述した極細ヒートパイプ１，２とは別な形状の極細ヒートパイプ３，４を、携帯情報端末３１にそれぞれ単独で取付けた場合の例を示している。これらの各図において、図１４に示す極細ヒートパイプ３は、銅管１２の途中１箇所に約９０°の曲げが施されて、その部位に曲げ部２１を形成しており、直線状の基部２２の一端に曲げ部２１を介して直線状の腕部２３を繋げた略Ｌの字形状に形成される。ここでの極細ヒートパイプ３は、その一部が受熱部１６として、ＣＰＵ３４と熱伝達が可能な状態に配置され、その他の一部が放熱部１７として、構造体３２の外周部３８の一部に沿った状態で、構造体３２の溝３９に嵌合配置される。

図１５に示す極細ヒートパイプ３は、銅管１２の途中４箇所に約９０°の曲げが施されて、その部位に曲げ部２１を各々形成しており、直線状の基部２２の両端に曲げ部２１を介して直線状の腕部２３を繋げ、腕部２３の両端に別な曲げ部２２を介して直線状の折返し部２４を繋げた略ロの字形状に形成される。ここでの極細ヒートパイプ４は、その一部が受熱部１６として、ＣＰＵ３４と熱伝達が可能な状態に配置され、その他の一部が放熱部１７として、構造体３２の外周部３８の一部に沿った状態で、構造体３２の溝３９に嵌合配置される。

図１６では、前述の極細ヒートパイプ１に加えて、別な形状の極細ヒートパイプ５を、１つの携帯情報端末３１の構造体３２内に搭載した例を示している。極細ヒートパイプ５は、銅管１２の途中４箇所に約９０°の曲げが施されて、その部位に曲げ部２１を各々形成しており、直線状の基部２２の両端に曲げ部２１を介して直線状の腕部２３を繋げ、腕部２３の両端に別な曲げ部２１を介して直線状の折返し部２４を繋げた略ロの字形状に形成される。ここでの極細ヒートパイプ５は、その一部が受熱部１６として、ＣＰＵ３４と熱伝達が可能な状態に配置され、その他の一部が放熱部１７として、構造体３２の外周部３８の一部に沿った状態で、構造体３２の内部上方に配置される。

上述した極細ヒートパイプ３，４，５のその他の構成は、極細ヒートパイプ１，２と共通しており、図９〜図１１に示す極細ヒートパイプ２の断面形状は、別な極細ヒートパイプ１，３，４，５にも同様に適用される。また、図１４〜図１６に示す携帯情報端末３１の構成も、図１２や図１３に示したものと共通している。図１３〜１６では、何れもＣＰＵ３４からの熱を極細ヒートパイプ２，３，４，５の受熱部１６に直接伝達させる構成を採用しているが、図２や図３に示すように、受熱プレート５１を介して極細ヒートパイプ２，３，４，５の受熱部１６に熱伝達を行なう構成を採用してもよい。

本実施形態では、携帯情報端末３１内に搭載されるヒートパイプの形状を直線状ではなく、略コの字形状（極細ヒートパイプ１，２）や、略Ｌ字形状（極細ヒートパイプ３）や、略ロの字形状（極細ヒートパイプ４，５）にしたので、放熱部１７の長さを十分に確保しても受熱部１６と放熱部１７の重力方向の距離（落差）が大きくならない。これにより、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５としての熱輸送能力の低下を防止することができる。

更に図１６に示す例では、複数の極細ヒートパイプ１，５がスマートフォンなどの携帯情報端末３１に取付けてあり、ある使用姿勢で一方の例えば極細ヒートパイプ５の受熱部１６が、重力方向に対して放熱部１７よりも高い位置にきても、他方の極細ヒートパイプ１の受熱部１６は、重力方向に対して放熱部１７よりも低い位置にくるように配置されている。これにより、ユーザによる携帯情報端末３１の使用姿勢が上下逆転したとしても、どちらか一方の極細ヒートパイプ１，５は、受熱部１６が重力方向に対して放熱部１７よりも低い位置にくるため、使用姿勢がどの向きであっても、どちらかの極細ヒートパイプ１，５により良好な熱輸送を行なうことが可能になる。これは、例えばスマートフォンなどの携帯情報端末３１のように、携帯情報端末３１の使用姿勢が一定ではなく、ＣＰＵ３４の発熱量がより大きなときに最適な構成であるといえる。

ここで、前記グルーブ１１の形状で、フィン高さＨｆが０．０６ｍｍよりも低すぎると、グルーブ１１に生じる毛細管力が不足し、フィン高さＨｆが０．２５ｍｍよりも高すぎると、図１１に示すような扁平加工を行なったときに、蒸気の通路となる銅管１２の内部空間が閉塞する。また、作動液１３の封入量が０．００１７ｃｃ／ｃｍよりも少なすぎると、発熱体であるＣＰＵ３４に生じる熱量に対する熱輸送量が不足し、逆に作動液１３の封入量が０．００５０ｃｃ／ｃｍよりも多すぎると、作動液１３が凍結したときに極細ヒートパイプ１に膨れが生じる問題を引き起こす。

また、図１１に示すように、扁平加工を行なった後の扁平部たる潰し部２５の厚みａは、０．６〜１．５ｍｍの範囲内にあり、幅ｂは２．２〜５．２ｍｍの範囲内となるように、銅管１２の直径ＯＤを調節して扁平加工を施す。この場合、潰し部２５の厚みａに対する幅ｂの比率である扁平率は、０．１１５〜０．６８２の範囲内となる。扁平率の上限は、断面円形の銅管１２を扁平加工することを考慮して、１未満とすればよい。すなわち、扁平率ａ/ｂが０．１１５＜ａ/ｂ＜１であるような極細ヒートパイプ１，２，３，４，５をスマートフォンのような携帯情報端末３１に搭載すれば、筐体である構造体３２の厚さや幅をより小さくすることができる。

その他の変形例を、図１７〜図２０を参照してそれぞれ説明すると、図１７に示す極細ヒートパイプ１は、受熱部１６に扁平加工を施して潰し部２５を形成し、その潰し部２５をＣＰＵ３４の上面に配置することで、極細ヒートパイプ１の受熱部１６とＣＰＵ３４との熱接続を図っている。一方、極細ヒートパイプ１の受熱部１６以外の部位では扁平加工を施さず、断面円形のままにする。したがって、極細ヒートパイプ１の放熱部１７は、断面円形のまま電池パック３７と構造体３２の外周部３８との間に配置される。それ以外の構成は、図１２に示したものと全く共通している。

スマートフォンのような携帯情報端末３１では、ＣＰＵ３４と電池パック３７との形状の違いにより、ＣＰＵ３４の周囲は幅方向に設置スペースがとりやすいものの、厚み方向の設置スペースがとれず、電池パック３７の周囲は厚み方向の設置スペースがとりやすいものの、幅方向の設置スペースがとりにくい。そのため、図１７に示す極細ヒートパイプ１のように、受熱部１６にのみ扁平加工を施すことにより、ＣＰＵ３４の上面に極細ヒートパイプ１を配置すると共に、電池パック３７と構造体３２の外周部３８との間には、断面が円形のままの極細ヒートパイプ１の放熱部１７を配置することで、スマートフォンなどの携帯情報端末３１の厚さや幅をより小さくすることができる。

図１８に示す極細ヒートパイプ１は、受熱部１６のみならず放熱部１７にも扁平加工を施して潰し部２５を形成するが、湾曲部たる曲げ部２１には扁平加工を施さず、断面円形のままにする。このように、曲げ部２１を除いて扁平加工を施す理由は、曲げ部２１を扁平にすると、極細ヒートパイプ１としての性能が極端に低下するからである。極細ヒートパイプ１の曲げ部２１に扁平加工を施さなければ、ＣＰＵ３４からの熱を極細ヒートパイプ１により支障なく熱輸送できるので、冷却性能を優れたものにでき、また曲げ部２１以外の部位に扁平加工を施すことで、スマートフォンなどの携帯情報端末３１を薄型化することができる。なお、その他の構成は図１７に示したものと全く共通している。

図１９は、上述した極細ヒートパイプ１の部分展開平面図である。同図において、極細ヒートパイプ１を構成する銅管１２の円筒状内面には、銅管１２の直線（軸線）方向に対してねじれすなわちスキューしているループ状若しくは螺旋状のグルーブ１１が形成される。銅管１２の長さ方向に対するグルーブ１１の角度（傾斜角）θは、２〜５０°の範囲内とする。また、ここでのグルーブ１１の溝深さは０．１５ｍｍとする。

極細ヒートパイプ１の放熱部１７を構造体３２の外部側から冷却すると、極細ヒートパイプ１の放熱部１７は長さ方向に直交する円周方向に対する片側が強く冷却され、この冷却により極細ヒートパイプ１内部の作動液１３が凝縮して、片側の冷やされた領域に留まる。しかし、図１９に示すように、極細ヒートパイプ１の内面に形成したグルーブ１１が例えば螺旋状にねじれていれば、グルーブ１１の全体に万遍なく作動液１３が入り込み、極細ヒートパイプ１の性能低下は起こりにくい。また、極細ヒートパイプ１の長さ（直線）方向に沿ってグルーブ１１を直線状に形成しないことで、極細ヒートパイプ１の強度は向上する。

なお、図１７〜図１９に示す極細ヒートパイプ１の構成は、他の極細ヒートパイプ２，３，４，５にも同様に適用できる。

次に、図９〜図１１に示したものとは別な極細ヒートパイプ２の断面形状を図２０に示す。同図において、ここで示す極細ヒートパイプ２は、溝付き銅管１２の内面に形成したグルーブ１１の溝底幅Ｌｂｇを０．０８〜０．１４ｍｍとし、グルーブ１１の上端部の幅寸法である溝上端幅Ｌｔｇを約０．０３ｍｍとして、溝底幅Ｌｂｇよりも溝上端幅Ｌｔｇを狭くしたグルーブ１１を形成する。このようにすると、極細ヒートパイプ２の内面に形成したグルーブ１１の毛細管力が強くなり、受熱部１６が放熱部１７よりも高い位置にあるトップヒート姿勢であっても、極細ヒートパイプ２の性能低下は生じ難くなる。

なお、図２０に示す極細ヒートパイプ２の構成は、他の極細ヒートパイプ１，３，４，５にも同様に適用できる。

本実施形態におけるスマートフォンのような携帯情報端末３１は、単独の筐体である構造体３２に、表示部としてのディスプレイ３３と発熱体としてのＣＰＵ３４が組み込まれている。これは、特許文献２のような２つの筐体をヒンジ機構で回動可能に連結し、一方の筐体に発熱体を組み込むのに対し、別な他方の筐体に表示部を組み込む折り畳み型の携帯情報端末とは、根本的な構造が異なる。本実施形態の携帯情報端末３１では、ディスプレイ３３やＣＰＵ３４と共に、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を構造体３２に搭載しており、折り畳み型の携帯情報端末のように、一方の筐体からヒンジ機構を通して他方の筐体にヒートパイプを配置させるために、ヒートパイプの途中で可撓性の熱伝導部材を連結させる必要がない。そのため、ＣＰＵ３４からの熱を拡散する極細ヒートパイプ１，２，３，４，５は、携帯情報端末３１を構成する一つの構造体３２内に搭載すればよく、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の熱輸送能力を損なうような可撓性の熱伝導部材を、限られた構造体３２のスペース内にわざわざ追加しなくてもよい。

また、ディスプレイ３３は構造体３２の表（正面）側に配置されるのに対し、ＣＰＵ３４や極細ヒートパイプ１，２，３，４，５は、裏蓋４０で閉じられる構造体３２の裏側に配置されていて、構造体３２の表側への熱影響を最小限に抑えつつ、構造体３２の裏側で、ＣＰＵ３４からの熱輸送を効率よく行なうことが可能となる。とりわけスマートフォンのような携帯情報端末３１は、携帯情報端末３１の側面から裏面に掌を接触させながら使用する場合が多いので、一つの構造体３２の裏側にのみ極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を集中的に配置させることは、ＣＰＵ３４から発生する熱をユーザの手を介して効率よく放散させる上で、非常に有利な構成であるといえる。

また、例えば図２に示すように、極細ヒートパイプ１の放熱部１７は、その先端部が構造体３２の外周部３８と電池パック３７との間に配置される。構造体３２の外周部３８と電池パック３７との間は、いわば他の部品が搭載されることのないデッドスペースである。極細ヒートパイプ１の放熱部１７の先端部は形状寸法が安定せず、他の部位よりも極細ヒートパイプ１としての性能が劣ることから、このデッドスペースに極細ヒートパイプ１の放熱部１７の先端部を配置することで、筐体である構造体３２内部の他の部品との干渉を回避できる。

また構造体３２は、熱伝導性の良好な部材である金属体であることが好ましい。図２に示すように、本実施形態では極細ヒートパイプ１の放熱部１７を、アルミニウムなどの金属からなる構造体３２に設けた溝３９に嵌合させて、熱接続を行なうような配置となっている。このような配置により、構造体３２からユーザの手や大気中への放熱性に優れた携帯情報端末３１とすることができ、携帯情報端末３１の冷却効果が増加する。また、外気温が低い場合でも、極細ヒートパイプ１が金属製の構造体３２に付着する霜を除去する除霜手段として作用し、極細ヒートパイプ１の放熱部１７と構造体３２との熱交換により、構造体３２に対する霜付きを防止することができる。

構造体３２に設けられた溝３９は、前述のような構造体３２の外周部３８と電池パック３７の外側面との間だけでなく、ＣＰＵ３４と電池パック３７との間の放熱領域に位置させてもよい。この溝３９に極細ヒートパイプ１の放熱部１７を嵌合させて熱接続することにより、受熱部１６と電池パック３７との間の構造体３２には放熱領域が形成される。この場合、極細ヒートパイプ１の受熱部１６で受けたＣＰＵ３４からの熱が、電池パック３７に到達することなく放熱領域で放熱されるので、電池パック３７への熱影響を回避できる。そしてこのような極細ヒートパイプ１の構成は、他の極細ヒートパイプ２，３，４，５にも同様に適用できる。

次に上記構成について、その作用を説明すると、スマートフォンなどの携帯情報端末３１内に搭載したＣＰＵ３４が発熱して温度が上昇すると、そのＣＰＵ３４からの熱は極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６に伝わり、受熱部１６では作動液１３が蒸発して、受熱部１６から温度の低い放熱部１７に向かって蒸気が流れ、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５内で熱輸送が行われる。この放熱部１７に輸送された熱は、放熱部１７と熱的に接続した構造体３２に達し、携帯情報端末３１の外郭の外周部３８などから、その外周部３８に触れるユーザの手などを介して携帯情報端末３１の外部に放熱される。これにより携帯情報端末３１は、ＣＰＵ３４などの発熱体から生じる熱が効果的に拡散されて、発熱体３４の近傍の外郭表面に生ずるヒートスポットが緩和されるものである。

一方、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７は蒸気が凝縮して作動液１３が溜まり、受熱部１６は蒸発により作動液１３が減少する。このため、内面溝付き銅管１２の内壁に形成されたグルーブ１１に生じる毛細管力を利用して、作動液１３が放熱部１７から受熱部１６に戻される。ここで携帯情報端末３１の使用姿勢により、受熱部１６が重力方向に対して放熱部１７よりも高い位置にあると、重力の影響を受けて十分な量の作動液１３が受熱部１６まで戻らない現象に陥り、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５としての性能低下につながる。

ここで、グルーブ１１の形状を規定するフィン高さＨｆが規定値である０．０６ｍｍ以上であることと、溝底幅Ｌｂｇが規定値である０．１９ｍｍ以下であることが、スマートフォンのような携帯情報端末３１に搭載される極細ヒートパイプ１，２，３，４，５として、十分な毛細管力を得るのに重要となる。また、作動液１３の単位長さ当たりにおける封入量が規定値である０．００１７ｃｃ／ｃｍ以上であることと、グルーブ１１の形状を規定する溝底幅Ｌｂｇが規定値である０．０３ｍｍ以上であることも、スマートフォンのような携帯情報端末３１に搭載される極細ヒートパイプ１，２，３，４，５として、受熱部１６に十分な量の作動液１３を確保するために重要となる。そして、前述した重力の影響は、重力方向の距離（落差）が大きいほど影響が大きくなる。

そこで本実施形態では、ヒートパイプの外形を略コの字形状（極細ヒートパイプ１，２）、または略Ｌ字形状（極細ヒートパイプ３）、または略ロの字形状（極細ヒートパイプ４，５）にすることにより、放熱部１７を長く形成しても重力方向に対してはその距離（落差）が大きくならないように工夫している。これにより、携帯情報端末３１を使用する姿勢がどの向きであっても、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５は重力の影響を受け難くなり、スマートフォンのような携帯情報端末３１に搭載される極細ヒートパイプ１，２，３，４，５として、熱輸送能力の低下を防ぐことができる。

また、図１６に示す例のように、ある使用姿勢で一方の例えば極細ヒートパイプ１の受熱部１６が、重力方向に対して放熱部１７よりも高い位置にきても、他方の極細ヒートパイプ５の受熱部１６が、重力方向に対して放熱部１７よりも低い位置にくるように、複数の極細ヒートパイプ１，５をスマートフォンなどの携帯情報端末３１内に取付けたので、携帯情報端末３１の使用姿勢がどの向きであっても、常にどちらか一方の極細ヒートパイプ１，５により良好な熱輸送が行われ、スマートフォンなどの携帯情報端末３１に搭載されるＣＰＵ３４のように、発熱体の発熱量がより大きな場合に、最適な構成とすることができる。

それに加えて本実施形態では、グルーブ１１の形状となるフィン高さＨｆを０．０６ｍｍ以上とし、且つ溝底幅Ｌｂｇを０．１９ｍｍ以下とすることで、グルーブ１１に生じる毛細管力を十分適切なものとし、さらに作動液１３の単位長さ当たりにおける封入量を０．００１７ｃｃ／ｃｍ以上とし、且つグルーブ１１の形状となる溝底幅Ｌｂｇを０．０３ｍｍ以上とすることで、受熱部１６に十分な量の作動液１３を確保して、携帯情報端末３１の使用姿勢に拘らず、優れた熱輸送能力を有する極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を携帯情報端末３１に搭載することが可能になる。

また、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５に封入される作動液１３の量を、単位長さ当たりで規定量である０．００５０ｃｃ／ｃｍ以下にすることで、作動液１３が凍結した場合でも、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５が膨れないようにすることができる。しかも、グルーブ１１の形状となるフィン高さＨｆを０．２５ｍｍ以下にすることで、携帯情報端末３１の薄型化に対応して極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を扁平加工したときに、潰し部２５においても銅管１２の内部空間が閉塞せずに十分な蒸気の通路が確保され、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５による確実な熱輸送が可能になる。

以上のように、本実施形態では、銅管１２の両端を封止し、その内部に作動液１３を封入してなる極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を、スマートフォンなどの携帯情報端末３１に設置している。

この場合、通常の携帯電話は発熱量が少ないが、スマートフォンのような携帯情報端末３１は多種のアプリケーションを動作させるため、ＣＰＵ３４などの発熱体からの発熱量が多い。そこで、こうした携帯情報端末３１に上述した極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置することで、ＣＰＵ３４などの発熱体からの熱を効果的に低温部に輸送することができる。

また、携帯情報端末３１がスマートフォンまたはタブレット端末であれば、特にスマートフォンやタブレット端末として、ＣＰＵ３４などの発熱体からの熱を効果的に低温部に輸送することができる。

また、上記携帯情報端末３１に設置する極細ヒートパイプ１，２，３，４，５には、厚さ１．５ｍｍ以下の扁平加工を施すのが好ましい。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の直径がΦ３ｍｍ以上であると、携帯情報端末３１に極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を搭載できなくなるので、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５に厚さ１．５ｍｍ以下の扁平加工を施すことで、携帯情報端末３１の隙間に極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置することが可能になる。

また、本実施形態の携帯情報端末３１は、直径ＯＤがΦ２．５ｍｍ以下で、内面にグルーブ１１を形成した内面溝付き銅管１２の両端を封止し、その内部に作動液１３を封入してなるグルーブ型のヒートパイプである極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置して構成される。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を構成する銅管１２の直径ＯＤをΦ２．５ｍｍ以下にすることにより、ユーザの手で持ち易いサイズを有するスマートフォンなどの小型な携帯情報端末３１の内部に、熱輸送能力に優れた極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置することができる。また、この極細ヒートパイプ１，２，３，４，５によって効果的な熱拡散が可能になり、携帯情報端末３１の外郭に生じるヒートスポットを緩和できる。

また本実施形態では、グルーブ１１の形状を、フィン高さＨｆが０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍであり、溝底幅Ｌｂｇが０．０３ｍｍ〜０．１９ｍｍとしたグルーブ型の極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を、携帯情報端末３１の内部に設置して構成される。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の内面に形成されるグルーブ１１のフィン高さＨｆを０．０６ｍｍ〜０．２５ｍｍとし、溝底幅Ｌｂｇを０．０３ｍｍ〜０．１９ｍｍとすることで、グルーブ１１に生じる毛細管力を適切なものにし、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６に十分な量の作動液１３を確保すると共に、携帯情報端末３１の薄型化に対応して極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を扁平加工した場合でも、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の蒸気通路となる内部空間を閉塞させないようにすることができる。したがって、ユーザの手で持ち易いサイズを有するスマートフォンなどの小型で薄型な携帯情報端末３１の内部に、熱輸送能力に優れた極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置することができる。また、この極細ヒートパイプ１，２，３，４，５によって優れた熱拡散が可能になり、携帯情報端末３１の外郭に生じるヒートスポットを緩和できる。

また本実施形態では、作動液１３の封入量が単位長さ当たり０．００１７ｃｃ／ｃｍ〜０．００５０ｃｃ／ｃｍであるグルーブ型の極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を、携帯情報端末３１の内部に設置して構成される。

極細ヒートパイプ１，２，３，４，５に封入する作動液の封入量を、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の単位長さ当たり０．００１７ｃｃ／ｃｍ〜０．００５０ｃｃ／ｃｍとすることで、ＣＰＵ３４からの発熱量に対する十分な熱輸送量を確保しつつ、作動液１３が凍結したときに、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５が膨れないようにすることができる。したがって、ユーザの手で持ち易いサイズを有するスマートフォンなどの小型な携帯情報端末３１の内部に、熱輸送能力に優れた極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置することができる。また、この極細ヒートパイプ１，２，３，４，５によって優れた熱拡散が可能になり、携帯情報端末３１の外郭に生じるヒートスポットを緩和できる。

また、本実施形態において、携帯情報端末３１に搭載される極細ヒートパイプ１，２，３，４，５は、その直径ＯＤがΦ２．５ｍｍ以下であり、発熱体であるＣＰＵ３４から生じる熱を拡散するように配設される。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を構成する銅管１２の直径をΦ２．５ｍｍ以下にすることにより、ユーザの手で持ち易いサイズを有するスマートフォンなどの小型な携帯情報端末３１の内部にも、熱輸送能力に優れた極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置することができる。また、この極細ヒートパイプ１，２，３，４，５によって、発熱体としてのＣＰＵ３４から生じる熱を、ＣＰＵ３４の周囲から効果的に拡散できるため、特にＣＰＵ３４の近傍に位置して、携帯情報端末３１の外郭に生じるヒートスポットを緩和できる。

また、本実施形態の携帯情報端末３１は、発熱体であるＣＰＵ３４から生じる熱を熱伝導体としての受熱プレート５１で受け、この受熱プレート５１を介して、ＣＰＵ３４の側部に配置した極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６に伝達する構成を採用している。

この場合、ＣＰＵ３４などの発熱体から生じる熱を、受熱プレート５１を介して極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６に効率よく伝えることができると共に、ＣＰＵ３４に受熱プレート５１の厚さ分の隙間が携帯情報端末３１の内部にあれば、その隙間に極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６を設置できる。そのため、特に薄型化が求められる携帯情報端末３１の内部に、熱輸送能力に優れた極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を設置して、最適な冷却形態とすることができる。

また、本実施形態の携帯情報端末３１は、断面が略Ｕ字形状の溝３９を携帯情報端末３１の筐体となる構造体３２に形成し、この溝３９に極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７を嵌合させた構造を採用している。

この場合、構造体３２に形成した溝３９に極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７を嵌合させたので、放熱部１７の表面積が小さくても、構造体３２と極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７との接触面積が可能な限り大きくとれるようになり、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７からの熱を構造体３２に伝えやすくして、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５と構造体３２との熱伝導を優れたものにすることができる。これにより、携帯情報端末３１の外郭に生じるヒートスポットを一層緩和できる。

さらに、本実施形態の携帯情報端末３１は、特に一つの筐体である単独の構造体３２に、発熱体としてのＣＰＵ３４と表示体としてのディスプレイ３３が共に組み込まれたスマートフォンに適用され、ＣＰＵ３４から生じる熱を拡散するように、構造体３２に極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を搭載して構成される。

この場合、ヒンジ機構を介して回動可能に連結した２つの筐体を有する折り畳み型の携帯電話では、一方の筐体に組み込んだ発熱体から、発熱体よりも温度の低い表示体が組み込まれる他方の筐体にヒートパイプを配置させるために、ヒートパイプの途中に可撓性の熱伝導部材を連結させなければならないが、例えばスマートフォンのように発熱体であるＣＰＵ３４と表示体であるディスプレイ３３が共通する一つの構造体３２に組み込まれた携帯情報端末３１であれば、ＣＰＵ３４からの熱を拡散する極細ヒートパイプ１，２，３，４，５は、その一つの構造体３２内に搭載すればよく、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の熱輸送能力を損なうような可撓性の熱伝導部材を、限られた構造体３２のスペース内にわざわざ追加する必要がない。したがって、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の熱輸送能力を最大限に発揮しつつ、コンパクトな構造を実現可能なスマートフォンなどの携帯情報端末３１を提供できる。

また、本実施形態における携帯情報端末３１は、図１９に示すように、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の内面に形成したグルーブ１１が直線状ではなくねじれている。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７を構造体３２の外部側から冷却や放熱部材により冷却すると、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７は円周方向に対する片側が強く冷却され、この冷却により極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の内部の作動液１３が凝縮して、片側の冷やされた領域に留まるが、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の内面に形成したグルーブ１１を例えば螺旋状にねじることにより、グルーブ１１全体に万遍なく作動液１３が入り込み、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の性能低下を起こしにくくできる。また、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の長さ方向に沿ってグルーブ１１を直線状に形成しないことで、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の強度を向上させることができる。

また、本実施形態における携帯情報端末３１は、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の一部を断面扁平にした扁平部としての潰し部２５にし、残りの部分を断面円形にして構成される。

この場合、発熱体であるＣＰＵ３４の周囲は幅方向に設置スペースをとりやすいが、厚み方向の設置スペースがとれない。一方で電池パック３７の周囲は厚み方向の設置スペースがとりやすいものの、幅方向の設置スペースがとりにくい。そこで、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６にのみ扁平加工を施すことにより、スマートフォンなどの携帯情報端末３１の筐体サイズ（厚さ・幅）をより小さくすることができる。

また、本実施形態における携帯情報端末３１は、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５に湾曲部となる曲げ部２１を形成し、この曲げ部２１以外の部位を断面扁平に形成している。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の曲げ部２１に扁平加工が施されていないので冷却性能に優れ、また曲げ部２１以外の部位は扁平加工が施されるので、スマートフォンなどの携帯情報端末３１を薄型化することができる。

また、本実施形態において、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の断面扁平にした部位である潰し部２５は、幅ｂに対する厚みａの比率である扁平率ａ/ｂが、０．１１５＜ａ/ｂ＜１となるように扁平加工される。

この場合、スマートフォンなどの携帯情報端末３１の冷却に必要な熱輸送量を確保しながら、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５に扁平加工を施すことで、携帯情報端末３１の筐体サイズ（厚さ・幅）をより小さくすることができる。

また、本実施形態における携帯情報端末３１は、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５に断面扁平にした扁平部としての潰し部２５を設け、この潰し部２５の厚みａを０．６〜１．５ｍｍとし、幅ｂを２．２〜５．２ｍｍとしている。

また、本実施形態における極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の内面に形成したグルーブ１１は、溝底幅Ｌｂｇよりも溝上端幅Ｌｔｇが狭く形成される。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の内面に形成したグルーブの毛細管力が強くなり、トップヒート姿勢であっても極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の性能低下を生じ難くすることができる。

また、本実施形態における極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７は、その先端部が筐体である構造体３２の外周部３８と電池である電池パック３７との間に配置される。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７の先端部は形状寸法が安定せず、他の部位よりも極細ヒートパイプ１，２，３，４，５としての性能が劣るため、スマートフォンなどの携帯情報端末のいわばデッドスペースである構造体３２の外周部３８と電池パック３７との間に配置することで、構造体３２の内部の他の部品との干渉を避けることができる。

また、本実施形態の携帯情報端末３１は、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部を、金属体である構造体３２と熱接続させている。

この場合、金属体である構造体３２からユーザの手や大気中への放熱性に優れた携帯情報端末３１を提供でき、その冷却効果を増加させることが可能になる。

また、本実施形態の携帯情報端末３１は、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５が、金属体である構造体３２に付着する霜を除去する除霜手段として設けられている。

この場合、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の放熱部１７と金属体である構造体３２との熱交換により、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５を除霜手段として、構造体３２に対する霜付きを防止することができる。

また、本実施形態の携帯情報端末３１は、極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の受熱部１６と電池である電池パック３７との間に、構造体３２による放熱領域を設けている。

この場合、極細ヒートパイプ１の受熱部１６で受けたＣＰＵ３４からの熱が、電池である電池パック３７に到達することなく放熱領域で放熱されるので、電池パック３７への熱影響を回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば、各実施形態に示す極細ヒートパイプ１，２，３，４，５の各形状はあくまでも一例にすぎず、スマートフォンなどの携帯情報端末３１の外形に合せて適宜変更が可能である。また、図１６では２本の極細ヒートパイプ１，５を携帯情報端末３１に搭載した例を示したが、３本以上の極細ヒートパイプを搭載してもよい。

１，２，３，４，５極細ヒートパイプ（ヒートパイプ）
１１グルーブ
１２銅管
１３作動液
１６受熱部
１７放熱部
２１曲げ部
２５潰し部（扁平部）
３１携帯情報端末
３２構造体（筐体，金属体）
３３ディスプレイ（表示体）
３４ＣＰＵ（発熱部）
３７電池パック（電池）
３９溝
５１受熱プレート（熱伝導体）

Claims

発熱体とヒートパイプと電池パックとを内部に備える携帯情報端末であって、前記ヒートパイプの受熱部は前記発熱体と熱接続され、前記ヒートパイプの放熱部は前記電池パックと構造体の外周部との間の前記構造体に設けた断面形状が略Ｕ字状の溝に嵌合され、前記構造体の裏側を覆うように裏蓋を設け、該裏蓋は前記溝の開口を覆って前記ヒートパイプの放熱部と熱接続されることを特徴とする携帯情報端末。
前記ヒートパイプの内面に形成したグルーブがねじれていることを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末。
前記ヒートパイプの放熱部を、金属体と熱接続させ、前記金属体に付着する霜を除去する除霜手段として設けたことを特徴とする請求項１または２記載の携帯情報端末。