冷却器
【課題】毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下が生じ難い冷却器を提供する。
【解決手段】ヒートパイプ３の内壁に、このヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅繊維体８を焼結により装填する。これにより、微細な銅繊維体８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を維持できるので、冷却器としての純水の運搬機能も失われ難い。また、一方向の銅繊維体８をヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能は更に失われ難くなる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を焼結により装填することで、管体と銅繊維体８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【解決手段】ヒートパイプ３の内壁に、このヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅繊維体８を焼結により装填する。これにより、微細な銅繊維体８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を維持できるので、冷却器としての純水の運搬機能も失われ難い。また、一方向の銅繊維体８をヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能は更に失われ難くなる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を焼結により装填することで、管体と銅繊維体８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源の冷却に好適であり、小型でありながら熱輸送量の大きな冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、管体の内壁にグルーブを形成したり、管体の内壁に銅粉を焼結したりすることで、これらのグルーブや銅粉のもつ毛細管力を利用して、放熱部に凝縮する作動液を受熱部に運ぶ冷却器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の構成では、放熱部から受熱部に作動液を運ぶ機能が十分ではなかった。すなわち、管体の内壁にグルーブを形成したものでは毛細管力が弱く、放熱器の設置姿勢によっては重力の影響を受けて、作動液の運搬機能が停止する場合があった。また、管体の内壁に銅粉を焼結したものでは、作動液の流量が十分ではなく、作動液の運搬機能が低下し易いものであったり、十分な作動液の流量を得るには銅粉の量を多くせざるを得ず、装置が大きくなったり重くなったりする欠点があった。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下が生じ難い冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明では、管体の一端側では蒸気の凝縮により作動液が溜まる一方で、管体の他端側では作動液が蒸発するが、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能も失われ難い。
【０００７】
請求項２の発明では、一方向の繊維からなる繊維体を管体の長手方向となる向きに沿って装填したので、管体の長手方向に作動液が円滑に流れ、作動液の運搬機能は更に失われ難くなる。しかも、管体の内壁に繊維体を焼結により装填することで、管体と繊維体との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【０００８】
請求項３の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【０００９】
請求項４の発明では、一方向の繊維からなる繊維体を管体の長手方向となる向きに沿って装填したので、管体の長手方向に作動液が円滑に流れ、作動液の運搬機能は更に失われ難くなる。また、管体の内壁に形成したグルーブに繊維体を焼結により装填することで、管体と繊維体との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１０】
請求項５の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を維持でき、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、繊維はメッシュ状に編むことにより、管体内の所定位置に均一に設置することができる。しかも、繊維でチューブを形成するため、管体への装填の作業性が良好で価格が安い。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００１１】
請求項６の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００１２】
請求項７の発明では、グルーブを形成する管体と繊維の材質が何れも同じ銅であるため、毛細管力が最大となり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００１３】
請求項８の発明では、繊維の線径を２０μｍ以上とすることで、繊維が切れるなどの作業性の問題を回避できる。また、繊維の線径がグルーブの溝幅よりも小さければ、グルーブと繊維との間で、気相と液相の自由な変換が可能になり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００１４】
請求項９の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、予め繊維を焼結させたシートを、管体に装填した後に密着させて、シートとグルーブの突出部とを焼結することにより、毛細管力を最大限に高めると共に、厚さを最大限に抑えることができる。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の内壁に形成したグルーブに繊維を焼結により装填することで、管体と繊維体との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１５】
請求項１０の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を、管体の内部に装填することにより、不織布と突出部との密着性が良く、しかもグルーブの開口部が微細な空隙を有する不織布により覆われるので、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、薄い不織布によって、管体の薄型化も可能になる。しかも、管体の内壁に形成したグルーブに不織布を焼結により装填することで、管体と不織布との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１６】
請求項１１の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を焼結して得たシートを、管体の内部に装填することにより、シートと突出部との密着性が良く、しかもグルーブの開口部が微細な空隙を有するシートにより覆われるので、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、薄いシートによって、管体の薄型化も可能になる。しかも、管体の内壁に形成したグルーブにシートを焼結により装填することで、管体とシートとの熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下が生じ難い冷却器を提供できる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、作動液の運搬機能を更に失われ難いものとすることができると共に、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、作動液の運搬機能を更に失われ難いものとすることができると共に、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、管体への装填の作業性が良好で価格が安い冷却器を提供できると共に、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、毛細管力が最大となり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、気相と液相の自由な変換が可能になり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力を最大限に高めると共に、厚さを最大限に抑えることができる。さらに、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００２６】
請求項１０の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の薄型化が可能となり、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００２７】
請求項１１の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の薄型化が可能となり、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の各実施形態に共通する冷却器としてのヒートシンクユニットの外観斜視図である。
【図２】同上、冷却器の別な方向から見た外観斜視図である。
【図３】同上、扁平加工後におけるヒートパイプ単体の外観斜視図である。
【図４】同上、扁平加工前におけるヒートパイプ単体の外観斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】同上、方向性のない銅繊維の外観図である。
【図７】同上、一方向に揃った銅繊維の外観図である。
【図８】同上、冷却器の別な例を示す図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】同上、銅繊維を装填し、焼結した後の部分断面図である。
【図１０】同上、図９の拡大断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】同上、図１１のＢ−Ｂ線に沿う実際のヒートパイプを撮影した写真である。
【図１３】同上、図１２を拡大した写真である。
【図１４】本発明の第三実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】同上、銅繊維からなるシートの外観斜視図である。
【図１６】同上、銅繊維の外観斜視図である。
【図１７】同上、シートを装填する途中の要部外観図である。
【図１８】同上、ヒートパイプの要部断面を撮影した写真である。
【図１９】同上、ヒートパイプの全体断面を撮影した写真である。
【図２０】本発明の第四実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図２１】同上、段ボール片に巻き付けられた金属繊維を示す写真である。
【図２２】同上、不織布の製造過程を示す説明図である。
【図２３】同上、不織布を焼結した後の焼結シートを示す写真である。
【図２４】同上、焼結シートのウェブ繊維側と直線繊維側の各表面を部分的に拡大した写真である。
【図２５】同上、焼結シートを装填する途中の要部外観図である。
【図２６】同上、ヒートパイプの要部断面を撮影した写真である。
【図２７】同上、ヒートパイプの全体断面を撮影した写真である。
【図２８】図１９や図２７との比較として、従来技術におけるヒートパイプの全体断面を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明における冷却器の好ましい実施形態について、パソコン（パーソナルコンピュータ）の主な発熱部品であるＣＰＵなどを冷却するヒートシンクユニットを例にして説明する。
【００３０】
図１および図２は、各実施形態に共通する冷却器としてのヒートシンクユニットの全体構成を示している。これらの各図において、１は前記ＣＰＵ（図示せず）に密着して取付けられる銅製の受熱プレート、２は複数の通気路を区画形成するために複数枚の金属板を組み合わせてしてなる放熱フィンで、受熱プレート１は管体としてのヒートパイプ３の他端側に形成した受熱部１１に密着接続される一方で、放熱フィン２はヒートパイプ３の一端側に形成した放熱部１２に密着接続される。放熱部１２の各通気路は、図示しない送風装置からの風が通過するようになっている。
【００３１】
図３や図４にも示すように、ヒートパイプ３は、好ましくは熱伝導性の高い銅若しくは銅合金などの金属パイプ材から形成され、本体部となる中空円筒状の長手方向に延びるコンテナ４の両端に、Ｔｉｇ溶接などの適宜手段による封止部５，６をそれぞれ形成することで、コンテナ４の内部を真空状態に密閉している。また、図４に示す扁平および曲げ加工前の状態では、ヒートパイプ３は全体が直線状をなしていて、封止部５，６を除いて外形および肉厚が軸方向の全長に亘り一定に形成される。
【００３２】
ところで、ノート型パソコンなどの薄型電子機器にヒートパイプ３を含めたヒートシンクユニットを設置する場合は、薄型電子機器内の設置スペースが限られるため、図３に示す扁平および曲げ加工後の状態では、コンテナ４の適所に必要に応じて折曲げ部２１が形成されると共に、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施した扁平部２２が形成される。この扁平部２２を形成したコンテナ４の表面は概ね平板状になっている。本実施形態では、少なくともヒートパイプ３の受熱部１１と放熱部１２に扁平部２２を形成して、この扁平部２２に受熱プレート１や放熱フィン２を取付けることで、受熱プレート１や放熱フィン２とヒートパイプ３との密着性を高めるようにしている。
【００３３】
図５〜図１０は、本発明の第一実施形態に係わるヒートシンクユニットを示しており、特に図５では、図４に示すヒートパイプ３の長手方向に直交した断面図を示している。同図において、ここでのコンテナ４の内壁は、凹凸のない滑らかな曲面１６で形成され、この曲面１６に密着するように、ウィック構造をなす繊維体としての銅繊維体８がヒートパイプ３内に密封収容される。銅繊維体８は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて、途中で途切れることなく一様に装填される。これにより、ヒートパイプ３の内部には、銅繊維体８中に形成され、放熱部１２で凝縮された作動液としての純水（図示せず）を受熱部１１に向けて移動させる第１の流路１７と、銅繊維体８で囲まれた領域に形成され、受熱部１１で蒸発した蒸気を放熱部１２に向けて移動させる第２の流路１８がそれぞれ設けられる。
【００３４】
図６および図７は、銅繊維体８単体の外観を示している。図６に示す銅繊維体８Ａは、数μｍ〜数十μｍの直径を有する多数の繊維としての銅ワイヤー２４がランダムに絡み合うように形成され、また図７に示す銅繊維体８Ｂは、数μｍ〜数十μｍの直径を有し、銅繊維体８Ａのものよりも比較的長い多数の繊維としての銅ワイヤー２４が、層状をなして一方向に揃えて絡み合うように形成される。そして、銅ワイヤー２４の方向が定まっていない方向性無しの銅繊維体８Ａと、銅ワイヤー２４の方向が一つに定まった一方向の銅繊維体８Ｂの何れかを、好ましくは焼結によりヒートパイプ３の内壁に密着装填する構成となっている。とりわけ銅繊維体８Ｂは、その毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅ワイヤー２４が揃うように配置される。
【００３５】
図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、ヒートパイプ３の内壁に形成した曲面１６に沿って銅繊維体８を装填した後、このヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００３６】
次に上記構成についてその作用を説明すると、ノート型パソコンの使用時に、ＣＰＵからの熱が受熱プレート１からヒートパイプ３の他端部である受熱部１１に伝わると、ヒートパイプ３の内部において、受熱部１１内の純水が温度上昇して蒸発する。この蒸発熱によりＣＰＵが冷却されると共に、受熱部１１の内部では蒸気圧が上昇し、温度の高い蒸気が第２の流路１８を通してヒートパイプ３の一端部である放熱部１２に向かって流れる。放熱部１２には放熱フィン２が熱的に接続され、この放熱フィン２に送風装置からの風が通過することにより、放熱部１２の内部に到達した蒸気が冷やされて凝縮し、凝縮熱が放熱部１２から放出される。この作用は受熱部１１と放熱部１２の温度差が無くなるまで継続し、銅繊維体８による毛細管力により、ヒートパイプ３内部の純水が放熱部１２から銅繊維体８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に向けて流れる。
【００３７】
この一連の冷却サイクルにおいて、放熱フィン２により冷やされる放熱部１２では蒸気の凝縮により純水が溜まる一方で、ＣＰＵからの熱を受ける受熱部１１では純水が蒸発するが、微細な銅ワイヤー２４を絡み合わせた銅繊維体８による強い毛細管力によって、ヒートシンクユニットがどのような設置姿勢にあっても、重力による影響を受けずに、放熱部１２で凝縮した純水を受熱部１１にまで確実に運搬でき、且つ受熱部１１に達した純水も、蒸発で全てが無くならない程度の流量を維持できる。そのため、純水の運搬機能が失われ難く優れたヒートパイプ３を得ることができる。
【００３８】
また、ヒートパイプ３の製造過程において、特にヒートパイプ３と銅繊維体８との密着性を高めるために、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を焼結により装填すると、放熱部１２から銅繊維体８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に純水が運搬される際に、銅繊維体８からヒートパイプ３に熱が速やかに伝わり、ヒートパイプ３の外部に熱を効率よく放散することが可能になる。そのため、ヒートパイプ３と銅繊維体８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００３９】
さらに、ヒートパイプ３内のウィック構造として、ヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、銅ワイヤー２４が一方向に配置されるように、図７に示す銅繊維体８Ｂをヒートパイプ３の内壁に装填すると、放熱部１２で凝縮した純水を、ヒートパイプ３の長手方向に沿って受熱部１１にまで円滑に運搬することが可能になる。そのため、純水の運搬機能が更に失われ難く優れたヒートパイプ３を得ることができる。
【００４０】
なお、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を密着させるには、上記焼結の他に、銅繊維体８をヒートパイプ３に圧入したり、コイルスプリング類似物のような押圧工具を利用して、ヒートパイプ３の内側から銅繊維体８をヒートパイプ３の内壁に向けて押付け、銅繊維体８の一部を溶接してヒートパイプ３の内壁に接合したりする方法を採用してもよい。
【００４１】
また、焼結による銅繊維体８の装填は、銅繊維体８をヒートパイプ３に挿入し、その一部をヒートパイプ３の内壁に密着させた状態で、真空若しくは不活性ガスの雰囲中に９００℃弱〜１０００℃弱の熱を加え、それにより銅繊維体８を焼成することで行なわれる。この銅繊維体８の焼結装填は、ヒートパイプ３の各端を縮径加工処理する前に行なうが、例えばヒートパイプ３の一端のみを縮径加工処理した後に、銅繊維体８の焼結装填を行ない、その後にヒートパイプ３の他端を縮径加工処理しても構わない。
【００４２】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットは、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維としての銅ワイヤー２４を装填している。
【００４３】
この場合、ヒートパイプ３の一端側では蒸気の凝縮により作動液である純水が溜まる一方で、ヒートパイプ３の他端側では純水が蒸発するが、微細な銅ワイヤー２４による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能も失われ難い。
【００４４】
また本実施例では特に、ヒートパイプ３の内壁に、このヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅ワイヤー２４からなる繊維体として銅繊維体８を焼結により装填している。
【００４５】
この場合、一方向の銅ワイヤー２４からなる銅繊維体８をヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能は更に失われ難くなる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と銅繊維体８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００４６】
また変形例として、図５に示すヒートパイプ３の内壁は凹凸のない滑らかな曲面１６で形成されるが、図８に示すように、ヒートパイプ３の内壁に複数のグルーブ（溝）１９を全周にわたり均一に形成し、このグルーブ１９と銅繊維体８とをヒートパイプ３内部のウィック構造として設けてもよい。各グルーブ１９は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて途中で途切れることなく連続的に設けられ、銅繊維体８内と共に第２の流路１８を形成している。銅繊維体８はグルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３の内部に好ましくは焼結により密着装填される。この変形例でも、図６に示す銅ワイヤー２４の方向が定まっていない方向性無しの銅繊維体８Ａと、図７に示す銅ワイヤー２４の方向が一つに定まった一方向の銅繊維体８Ｂの何れかを、ヒートパイプ３の内壁に装填する構成となっていて、銅繊維体８Ｂの場合は、その毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅ワイヤー２４が揃うように配置される。
【００４７】
グルーブ１９はヒートパイプ３の両端を開放した状態で予め設けられているので、ヒートパイプ３の製造方法は上述したものと何等変わらない。図４に示す完成状態のヒートパイプ３では、上記銅繊維体８による強い毛細管力に加えて、グルーブ１９による毛細管力も作用し、放熱部１２で凝縮した純水を、ヒートパイプ３の長手方向に沿って受熱部１１にまで確実に運搬することが可能になる。
【００４８】
図９および図１０は、ヒートパイプ３内に銅繊維体８Ｂを装填し、焼結させた後の状態を各々示している。これらの各図でわかるように、銅繊維体８Ｂは隣接するグルーブ１９，１９間に形成され、ヒートパイプ３の内壁より突出する複数の凸部２０に銅繊維体８Ｂが焼成により密着しており、銅繊維体８Ｂからヒートパイプ３への熱伝導性を高めている。また、グルーブ１９の部分には銅ワイヤー２４が入り込まないように、銅繊維体８Ｂがヒートパイプ３内に装填されているので、グルーブ１９による純水の十分な輸送能力を確保できる。
【００４９】
以上のようにこの変形例では、ヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の内側に密着するように、毛細管力を生じさせる微細な銅ワイヤー２４からなる繊維体としての銅繊維体８を装填している。
【００５０】
この場合、ヒートパイプ３の一端側では蒸気の凝縮により作動液としての純水が溜まる一方で、ヒートパイプ３の他端側では純水が蒸発するが、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅ワイヤー２４による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、ヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。さらに、グルーブ１９の開口部を銅ワイヤー２４で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができる。
【００５１】
またこの変形例では、ヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅ワイヤー２４からなる銅繊維体８Ｂを焼結により装填してもよい。
【００５２】
この場合は、一方向の銅ワイヤー２４からなる銅繊維体８Ｂをヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能は更に失われ難くなる。また、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に銅繊維体８Ｂを焼結により装填することで、ヒートパイプ３と銅繊維体８Ｂとの熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００５３】
次に、図１〜図４と、図１１〜図１３を参照して、本発明の第二実施形態に係わるヒートシンクユニットについて説明する。なお、前述した第一実施形態と共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００５４】
図１１では、図４におけるヒートパイプ３の長手方向に直交した断面図を示している。同図において、ヒートパイプ３の内壁には複数のグルーブ（溝）１９が全周にわたり均一に形成される。その一方で、繊維としての銅繊維２８は筒体を形成するべくメッシュ状に編み、チューブ１０として形成される。この複数本の銅繊維２８によるチューブ１０は、グルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３内に装填収容される。
【００５５】
ウィック構造をなすチューブ１０と各グルーブ１９は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて、途中で途切れることなく連続的に設けられる。これにより、ヒートパイプ３の内部には、チューブ１０と各グルーブ１９中に形成され、放熱部１２で凝縮された作動液としての純水（図示せず）を受熱部１１に向けて移動させる第１の流路１７と、チューブ１０で囲まれたコンテナ４の中心領域に形成され、受熱部１１で蒸発した蒸気を放熱部１２に向けて移動させる第２の流路１８がそれぞれ設けられる。
【００５６】
なお本実施形態では、隣接するグルーブ１９，１９間に形成され、ヒートパイプ３の内壁より突出する複数の凸部２０に銅繊維２８の一部を焼結させてもよい。この場合、銅繊維２８の焼結により、銅繊維２８がグルーブ１９の内側でヒートパイプ３の内壁と密着した状態で固定される。
【００５７】
図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、前述した銅繊維２８からなるチューブ１０を、グルーブ１９の内側で凸部２０に密着するように装填する。その後、ヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。このときのヒートパイプ３内部の状態を、図１２および図１３に示す。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００５８】
上記一連の製造工程で、ヒートパイプ３の内壁に形成されるグルーブ１９の内側には、銅繊維２８が密着して装填されるが、ここで用いる銅繊維２８は、その本数が均一で波打ちが生じ難いように、予めメッシュ状に編み込まれていると共に、筒形を維持したチューブ１０に形成されるため、その後のヒートパイプ３への装填の作業性が良好で、且つ所定の位置に銅繊維２８を均一に設置しやすくすることができる。なお、銅繊維２８の１本の径は、作業性の面から数十μｍが適切である。
【００５９】
次に上記構成についてその作用を説明すると、ノート型パソコンの使用時に、ＣＰＵからの熱が受熱プレート１からヒートパイプ３の他端部である受熱部１１に伝わると、ヒートパイプ３の内部において、受熱部１１内の純水が温度上昇して蒸発する。この蒸発熱によりＣＰＵが冷却されると共に、受熱部１１の内部では蒸気圧が上昇し、温度の高い蒸気が第２の流路１８を通してヒートパイプ３の一端部である放熱部１２に向かって流れる。放熱部１２には放熱フィン２が熱的に接続され、この放熱フィン２に送風装置からの風が通過することにより、放熱部１２の内部に到達した蒸気が冷やされて凝縮し、凝縮熱が放熱部１２から放出される。この作用は受熱部１１と放熱部１２の温度差が無くなるまで継続し、放熱部１２に溜まった純水は、グルーブ１９と銅繊維２８とによる毛細管力により、これらのグルーブ１９と銅繊維２８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に向けて流れる。
【００６０】
この一連の冷却サイクルにおいて、放熱フィン２により冷やされる放熱部１２では蒸気の凝縮により純水が溜まる一方で、ＣＰＵからの熱を受ける受熱部１１では純水が蒸発するが、ヒートシンクユニットとしての機能を維持するには、前述した毛細管力が強く、どのような設置姿勢にあっても重力による影響を受けずに、放熱部１２で凝縮した純水を受熱部１１にまで確実に運搬できるようにすることと、受熱部１１に達した純水が蒸発で全てが無くならない程度に、純水の流量を維持することが必須である。
【００６１】
そこで本実施形態では、グルーブ１９の開口部を微細な銅繊維２８により囲むように塞ぐことで、ヒートパイプ３内の毛細管力を強くすることと、純水の流れる流量を維持することの両立を図っている。また、前記銅繊維２８をメッシュ状に編むことで、ヒートパイプ３内の所定位置に銅繊維２８を均一に設置することができる。これにより、ヒートパイプ３の機能が失われ難く優れたものとなる。さらに、銅繊維２８のチューブ１０を用いるので、ヒートパイプ３への装填の作業性が良好で価格が安い。
【００６２】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットも、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として銅繊維２８を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の内側に、銅繊維２８をメッシュ状に編んだ筒形のチューブ１０を装填している。
【００６３】
この場合、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅繊維２８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、銅繊維２８はメッシュ状に編むことにより、ヒートパイプ３内の所定位置に均一に設置することができる。しかも、銅繊維２８でチューブ１０を形成するため、ヒートパイプ３への装填の作業性が良好で価格が安い。さらに、グルーブ１９の開口部を銅繊維２８で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができる。
【００６４】
また好ましくは、銅繊維２８の一部をグルーブ１９の内側でヒートパイプ３の内壁に焼結させることで、ヒートパイプ３から銅繊維２８に熱を伝わり易くして、熱抵抗に優れたヒートパイプ３を提供できる。
【００６５】
次に、本発明の第三実施形態について、図１〜図４と、図１４〜図１９の各図面を参照して説明する。なお、前述した第一実施形態や第二実施形態と共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００６６】
この実施形態では、ヒートパイプ３の内部構造が第二実施形態と異なる。具体的には図１４に示すように、銅繊維２８を編み込んだチューブ１０に代わって、銅繊維２８を焼結させたシート３０を用いる。ここでも銅繊維２８は、グルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３のコンテナ４内に装填される。
【００６７】
図１５および図１６は、何れもヒートパイプ３内に収容されるシート３０単体の構成を示している。シート３０は、層状をなす一方向に揃えた多数の銅繊維２８を、焼結によりシート状に加工したもので、銅繊維２８の毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅繊維２８の方向が揃うように配置される。
【００６８】
図１４に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅繊維２８の方向を揃えるように、シート３０を筒状に丸めて装填する。シート３０をヒートパイプ３内にある程度装填した状態を、図１７に示す。図中、白抜きの矢印がシート３０の装填方向である。そして、シート３０全体をヒートパイプ３内に装填した後、グルーブ１９の内側でシート３０を凸部２０に密着させて、銅繊維２８とヒートパイプ３の凸部２０とを焼結する。
【００６９】
その後、ヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。このときのヒートパイプ３内部の状態を、図１８に示す。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００７０】
次に上記構成についてその作用を説明すると、ノート型パソコンの使用時に、ＣＰＵからの熱が受熱プレート１からヒートパイプ３の他端部である受熱部１１に伝わると、ヒートパイプ３の内部において、受熱部１１内の純水が温度上昇して蒸発する。この蒸発熱によりＣＰＵが冷却されると共に、受熱部１１の内部では蒸気圧が上昇し、温度の高い蒸気が第２の流路１８を通してヒートパイプ３の一端部である放熱部１２に向かって流れる。放熱部１２には放熱フィン２が熱的に接続され、この放熱フィン２に送風装置からの風が通過することにより、放熱部１２の内部に到達した蒸気が冷やされて凝縮し、凝縮熱が放熱部１２から放出される。この作用は受熱部１１と放熱部１２の温度差が無くなるまで継続し、放熱部１２に溜まった純水は、グルーブ１９と銅繊維２８とによる毛細管力により、これらのグルーブ１９と銅繊維２８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に向けて流れる。
【００７１】
この一連の冷却サイクルにおいて、放熱フィン２により冷やされる放熱部１２では蒸気の凝縮により純水が溜まる一方で、ＣＰＵからの熱を受ける受熱部１１では純水が蒸発するが、毛細管力が強く、どのような設置姿勢にあっても重力による影響を受けずに、放熱部１２で凝縮した純水を受熱部１１にまで確実に運搬できるようにすることと、受熱部１１に達した純水が蒸発で全てが無くならない程度に、純水の流量を維持できるようにするために、本実施形態では、ヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、そのグルーブ１９の内側で凸部２０に密着するように銅繊維２８が装填されるため、グルーブ１９の開口部が銅繊維２８により覆われて、ヒートパイプ３内のグルーブ１９に生じる毛細管力が飛躍的に向上する。これにより、ヒートパイプ３の機能が失われ難く、ヒートパイプ３の性能を著しく向上させた優れたものとすることができる。
【００７２】
また本実施形態では、前記ヒートパイプ３内の毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３と銅繊維２８の材質には何れも銅を選定している。さらに、銅繊維２８を焼結させたシート３０をヒートパイプ３のコンテナ４に装填した後に、ヒートパイプ３の凸部２０と密着させて、銅繊維２８と凸部２０とを焼結することで、毛細管力を最大限に高めると共に、ヒートパイプ３やシート３０の厚さを最小限に抑えることができる。
【００７３】
なお、銅繊維２８が切れるなどの作業性の問題を避けるために、銅繊維２８の線径は２０μｍ以上とするのが好ましく、線径の上限は各グルーブ１９の開口部側の溝幅よりも小さくするのが好ましい。グルーブ１９は殆どが液相で満たされており、銅繊維２８の内側は主に気相である。そして、ヒートパイプ３の動作では、この液相と気相の自由な変換が欠かせないため、液相は銅繊維２８の内側からグルーブ１９の内部に移動でき、グルーブ１９の気相は銅繊維２８の内側に移動できることが必須である。そのため銅繊維２８の線径は、グルーブ１９の溝幅よりも小さいことが重要である。
【００７４】
図１９は、本実施形態の扁平加工後におけるヒートパイプ３の断面を撮影したものである。この写真は、断面カットの処理が悪くグルーブ１９が視認できない箇所があるが、実際にはヒートパイプ３内の全周でグループ１９を視認できる。
【００７５】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットも、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として銅繊維２８を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の内側に銅繊維２８を装填している。
【００７６】
このようにすると、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅繊維２８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能も失われ難い。さらに、グルーブ１９の開口部を銅繊維２８で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができる。
【００７７】
また本実施形態では、ヒートパイプ３と銅繊維２８の材質が銅からなる。この場合、グルーブ１９を形成するヒートパイプ３と銅繊維２８の材質が何れも同じ銅であるため、毛細管力が最大となり、ヒートシンクユニットとしての性能をより高めることができる。
【００７８】
また本実施形態では、銅繊維２８の線径が２０μｍ以上で、グルーブ１９の溝幅よりも小さく形成される。この場合、銅繊維２８の線径を２０μｍ以上とすることで、銅繊維２８が切れるなどの作業性の問題を回避できる。また、銅繊維２８の線径がグルーブ１９の溝幅よりも小さければ、グルーブ１９と銅繊維２８との間で、気相と液相の自由な変換が可能になり、ヒートシンクユニットとしての性能をより高めることができる。
【００７９】
本実施形態では、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として銅繊維２８を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の突出部であるヒートパイプ３の凸部２０に、銅繊維２８を焼結させたシート３０を密着させ、銅繊維２８とグルーブ１９とを焼結させている。
【００８０】
このようにすると、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅繊維２８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、予め銅繊維２８を焼結させたシート３０を、ヒートパイプ３のコンテナ４内に装填した後に密着させて、シート３０と凸部２０とを焼結することにより、毛細管力を最大限に高めると共に、厚さを最大限に抑えることができる。さらに、グルーブ１９の開口部を銅繊維２８で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができると共に、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に銅繊維２８を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と銅繊維２８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００８１】
さらに本実施形態では、ヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅繊維２８を焼結により装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能を更に失われ難いものとすることができる。
【００８２】
次に、図１〜図４と、図２０〜図２７を参照して、本発明の第四実施形態に係わるヒートシンクユニットについて説明する。なお、前述した第一実施形態〜第三実施形態と共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００８３】
図２０では、図４におけるヒートパイプ３の長手方向に直交した断面図を示している。同図において、ヒートパイプ３の内壁には複数のグルーブ（溝）１９が全周にわたり均一に形成される。その一方で、本実施形態では、繊維として銅繊維などの金属繊維４１からなる不織布４２、若しくはその不織布４２を焼結して得た焼結シート４３が、グルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３内に装填収容される。
【００８４】
ウィック構造をなす不織布４２または焼結シート４３と各グルーブ１９は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて、途中で途切れることなく連続的に設けられる。これにより、ヒートパイプ３の内部には、不織布４２または焼結シート４３と各グルーブ１９中に形成され、放熱部１２で凝縮された作動液としての純水（図示せず）を受熱部１１に向けて移動させる第１の流路１７と、不織布４２または焼結シート４３で囲まれたコンテナ４の中心領域に形成され、受熱部１１で蒸発した蒸気を放熱部１２に向けて移動させる第２の流路１８がそれぞれ設けられる。
【００８５】
図２１は、段ボール片４４など被装着体に巻き付けられた状態の金属繊維４１を示している。金属繊維４１は段ボール４４から引き出されて、図２２に示すような直線繊維４５とウェブ繊維４６を形成する。この直線繊維４５とウェブ繊維４６を重ね合せることにより、ヒートパイプ３の内部に装填が可能な不織布４２を製作する。一般的な繊維シートは、網状に縦糸と横糸を編むが、本実施形態の不織布４２は、金属繊維４１を編むのではなく、ほぼ一方向に均一に並ぶ長い直線繊維４５と、この直線繊維４５よりも短く、ランダムな方向に配置されるウェブ繊維４６とをほぼ均一に重ね合せ、これらの直線繊維４５とウェブ繊維４６が絡み合うことで、シート状の不織布４２を形成する。
【００８６】
直線繊維４５とウェブ繊維４６の線径は、共に１０〜２００μｍの範囲にあり、細線径であるほど優れた性能のヒートパイプ３とすることができる一方、太線径であるほど金属繊維４１としての加工が容易で、コストの低下を図ることができる。また、直線繊維４５の長さは、不織布４２の製作時に数十ｍとなるが、その後で各ヒートパイプ３の長さ（１８０ｍｍ程度が多い）に合せて、切断した不織布４２を使用する。ウェブ繊維４６の長さは、数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲であり、不織布４２の製作方法によって異なる。
【００８７】
図２２に示す不織布４２は、適切な長さに切断した後に、ヒートパイプ３に装填することが可能であるが、そのままではウェブ繊維４６が直線繊維４５から外れやすいので、図２３に示すように、不織布４２を焼結して直線繊維４５とウェブ繊維４６を互いに接合させた焼結シート４３としてもよい。図２４（ａ）は、焼結シート４３の一側（ウェブ繊維４６側）の写真であり、図２４（ｂ）は、焼結シート４３の他側（直線繊維４５側）の写真である。
【００８８】
上述した不織布４２を用いて、図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、適切なサイズに切断した前記不織布４２を、ヒートパイプ３の内壁に形成されたグルーブ１９の内側で、凸部２０の可能な限り広い領域に密着するように装填する。ここで不織布４２は、ヒートパイプ３の長手方向に沿って直線繊維４５の方向を揃えるように、筒状に丸めてヒートパイプ３の内部に装填されるが、金属細線を固定具により取り付けたり、網状の繊維シートを装填したりする場合などに比べて、不織布４２は凸部２０との密着性に優れ、毛細管力が飛躍的に向上すると共に、薄型化にも適している。
【００８９】
また上述したように、直線繊維４５とウェブ繊維４６を重ね合せて不織布４２を製作した後に、その不織布４２を焼結すれば、直線繊維４５とウェブ繊維４６を接合した焼結シート４３となる。この焼結シート４３を用いて、図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、適切なサイズに切断した焼結シート４３を、ヒートパイプ３の内壁に形成されたグルーブ１９の内側で、凸部２０の可能な限り広い領域に密着するように装填する。焼結シート４３をヒートパイプ３内にある程度装填した状態を、図２５に示す。図中、白抜きの矢印が焼結シート４３の装填方向である。この場合も焼結シート４３は、ヒートパイプ３の長手方向に沿って直線繊維４５の方向を揃えるように、筒状に丸めてヒートパイプ３の内部に装填されるが、金属細線を固定具により取り付けたり、網状の繊維シートを装填したりする場合などに比べて、不織布４２から得た焼結シート４３は凸部２０との密着性により優れており、毛細管力が飛躍的に向上すると共に、薄型化にも適している。
【００９０】
ヒートパイプ３に不織布４２或いは焼結シート４３を装填した何れの場合も、その後、ヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。このときのヒートパイプ３内部の状態を、図２６および図２７に示す。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００９１】
上記一連の製造工程では、ヒートパイプ３の内壁部において、グルーブ１９，１９間に形成される凸部２０に密着するように不織布４２（または焼結シート４３）を装填することで、各グルーブ１９の開口部が微細な空隙を有する不織布４２により覆われて、グルーブ１９に生じる毛細管力が飛躍的に向上する。そして、この毛細管力を最大限に高めるために、ヒートパイプ３と不織布４２の材質は、何れも銅を選定している。また特に、不織布４２を焼結させて得た焼結シート４３を用いることにより、ヒートパイプ３の内壁部において、凸部２０との密着性がさらに改善されると共に、ウェブ繊維４６が途中で外れることもなく、不織布４２を装填する作業性が容易になる。
【００９２】
さらに、不織布４２（または焼結シート４３）を、ヒートパイプ３の内部に装填した後に、不織布４２を凸部２０に密着させるために、ヒートパイプ３の外周方向に押し広げてから、不織布４２と凸部２０とを焼結により接合すれば、第１の流路１７における毛細管力を最大限に高めることができると共に、その後で扁平部２２を形成するのに行われる潰し加工で、不織布４２と凸部２０との間に隙間が生じる問題も回避できる。また、銅粉をヒートパイプ３の内壁部に焼結させた従来の焼結金属型のものに比べて、不織布４２は均一で且つ薄くすることが可能であるから、潰し加工後におけるヒートパイプ３の扁平部２２の厚さを、薄くすることができる。
【００９３】
焼結シート４３（または不織布４２）をヒートパイプ３の外周方向に押し付ける際に、当該焼結シート４３が圧縮されることで、高密度の金属繊維４１からなる薄厚の焼結シート４３は、ヒートパイプ３の全体厚さを薄くすることができ、使用時に好ましい最適な形態とすることが可能になる。この場合の焼結シート４３は、金網よりもヒートパイプ３の凸部に対して高密着性を有し、高密度繊維により高毛細管力を有するので、ヒートパイプ３としての性能が著しく向上する。
【００９４】
また、ヒートパイプ３内の焼結シート４３は、従来の焼結金属（銅粉焼結品）に比べて薄型に形成できるが、その理由は、焼結金属の場合、グルーブ１９付きヒートパイプ３の内側に設置した心棒と、そのヒートパイプ３の内壁部との間の隙間に銅粉を装填し、銅粉を焼結した後で心棒を引き抜く必要があるが、隙間を小さくすると銅粉が行き渡らず、銅粉全体の厚さを薄型化できないからである。実際に、ヒートパイプ３の内部に装填した後の不織布４２の厚さは、０．２〜０．３ｍｍ程度であり、銅粉を焼結した場合の厚さ（０．５〜０．６ｍｍ程度）に比べて、半分以下にすることができる。さらに、本実施形態における不織布４２や焼結シート４３はシート状に形成されるため、金属繊維４１による繊維径を細くでき、微細な空隙が得られ、上述のような高毛細管力の優れたヒートパイプ３を得ることができる。
【００９５】
図２７は、本実施形態の扁平加工後におけるヒートパイプ３の断面を撮影したものである。この写真は、断面カットの処理が悪くグルーブ１９が視認できない箇所があるが、実際にはヒートパイプ３内の全周でグループ１９を視認できる。また比較として、従来のコンテナ４の内壁に銅粉６０を焼結させたヒートパイプ３の断面を図２８に示す。
【００９６】
従来のヒートパイプ３は、銅粉６０を薄く均一に設けることが難しく、空隙も不均一である。そのため、ヒートパイプ３内において運搬する水量が不足し、機能停止に陥る可能性が高かった。一方、第二実施形態〜第四実施形態のヒートパイプ３は、何れも銅繊維２８を薄く均一に設けたチューブ１０やシート３０の他に、金属繊維４１からなる不織布４２や焼結シート４３を備えているため、このような課題を克服して、ヒートパイプ３としての機能を著しく向上させることができる。
【００９７】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットも、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として金属繊維４１を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、前記金属繊維４１として金属製の直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を、グルーブ１９の突出部である凸部２０に密着するように装填している。
【００９８】
この場合、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な金属繊維４１による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を、ヒートパイプ３の内部に装填することにより、不織布４３と凸部２０との密着性が良く、しかもグルーブ１９の開口部が微細な空隙を有する不織布４２により覆われるので、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができると共に、薄い不織布４３によって、ヒートパイプ３の薄型化も可能になる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に不織布４３を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と不織布４３との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００９９】
また、直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を焼結して、直線繊維４５とウェブ繊維４６を接合したシートとしての焼結シート４３を、グルーブ１９の突出部である凸部２０に密着するように装填してもよい。
【０１００】
この場合も、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な金属繊維４１による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を焼結して得た焼結シート４３を、ヒートパイプ３の内部に装填することにより、不織布４３と凸部２０との密着性がさらに良くなり、しかもグルーブ１９の開口部が微細な空隙を有する焼結シート４３により覆わるので、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができると共に、薄い焼結シート４３によって、ヒートパイプ３の薄型化も可能になる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に焼結シート４３を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と焼結シート４３との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【０１０１】
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、各実施形態に示す冷却器は、パソコン以外にも冷却を必要とする各種機器に組み込むことが可能であり、純水以外の作動液をヒートパイプ３の内部に密封収容することも可能である。また各実施形態に共通して、ヒートパイプ３，銅繊維体８，チューブ１０，シート３０，不織布４２，焼結シート４３の材質は、熱輸送用に大きな熱伝導率を有し、封入用の水に対し腐食せず、親水性を有し、焼成用に適しており、しかもパイプと繊維を同じ材料で形成することを条件として考えると、銅が最適であるが、冷却器としての用途に応じて例えばアルミニウムや、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などの他の金属でも可能である。さらに、銅ワイヤー２４や金属繊維４１の線径を、グルーブ１９の溝幅よりも小さくするのが好ましい。その理由は、第三実施形態で説明した通りである。
【符号の説明】
【０１０２】
３ ヒートパイプ（管体）
８，８Ａ，８Ｂ 銅繊維体（繊維体）
１０ チューブ
１９ グルーブ
２０ 凸部（突出部）
２４ 銅ワイヤー（繊維）
２８ 銅繊維（繊維）
３０ シート
４１ 金属繊維（繊維）
４２ 不織布
４３ 焼結シート（シート）
４５ 直線繊維
４６ ウェブ繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源の冷却に好適であり、小型でありながら熱輸送量の大きな冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、管体の内壁にグルーブを形成したり、管体の内壁に銅粉を焼結したりすることで、これらのグルーブや銅粉のもつ毛細管力を利用して、放熱部に凝縮する作動液を受熱部に運ぶ冷却器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８４０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の構成では、放熱部から受熱部に作動液を運ぶ機能が十分ではなかった。すなわち、管体の内壁にグルーブを形成したものでは毛細管力が弱く、放熱器の設置姿勢によっては重力の影響を受けて、作動液の運搬機能が停止する場合があった。また、管体の内壁に銅粉を焼結したものでは、作動液の流量が十分ではなく、作動液の運搬機能が低下し易いものであったり、十分な作動液の流量を得るには銅粉の量を多くせざるを得ず、装置が大きくなったり重くなったりする欠点があった。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下が生じ難い冷却器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明では、管体の一端側では蒸気の凝縮により作動液が溜まる一方で、管体の他端側では作動液が蒸発するが、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能も失われ難い。
【０００７】
請求項２の発明では、一方向の繊維からなる繊維体を管体の長手方向となる向きに沿って装填したので、管体の長手方向に作動液が円滑に流れ、作動液の運搬機能は更に失われ難くなる。しかも、管体の内壁に繊維体を焼結により装填することで、管体と繊維体との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【０００８】
請求項３の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【０００９】
請求項４の発明では、一方向の繊維からなる繊維体を管体の長手方向となる向きに沿って装填したので、管体の長手方向に作動液が円滑に流れ、作動液の運搬機能は更に失われ難くなる。また、管体の内壁に形成したグルーブに繊維体を焼結により装填することで、管体と繊維体との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１０】
請求項５の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を維持でき、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、繊維はメッシュ状に編むことにより、管体内の所定位置に均一に設置することができる。しかも、繊維でチューブを形成するため、管体への装填の作業性が良好で価格が安い。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００１１】
請求項６の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００１２】
請求項７の発明では、グルーブを形成する管体と繊維の材質が何れも同じ銅であるため、毛細管力が最大となり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００１３】
請求項８の発明では、繊維の線径を２０μｍ以上とすることで、繊維が切れるなどの作業性の問題を回避できる。また、繊維の線径がグルーブの溝幅よりも小さければ、グルーブと繊維との間で、気相と液相の自由な変換が可能になり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００１４】
請求項９の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、予め繊維を焼結させたシートを、管体に装填した後に密着させて、シートとグルーブの突出部とを焼結することにより、毛細管力を最大限に高めると共に、厚さを最大限に抑えることができる。さらに、グルーブの開口部を繊維で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の内壁に形成したグルーブに繊維を焼結により装填することで、管体と繊維体との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１５】
請求項１０の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を、管体の内部に装填することにより、不織布と突出部との密着性が良く、しかもグルーブの開口部が微細な空隙を有する不織布により覆われるので、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、薄い不織布によって、管体の薄型化も可能になる。しかも、管体の内壁に形成したグルーブに不織布を焼結により装填することで、管体と不織布との熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１６】
請求項１１の発明では、管体の内壁に形成したグルーブの毛細管力に加えて、微細な繊維による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに作動液を確実に運搬できると共に、作動液の蒸発で作動液が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器としての作動液の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を焼結して得たシートを、管体の内部に装填することにより、シートと突出部との密着性が良く、しかもグルーブの開口部が微細な空隙を有するシートにより覆われるので、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、薄いシートによって、管体の薄型化も可能になる。しかも、管体の内壁に形成したグルーブにシートを焼結により装填することで、管体とシートとの熱伝導性を良好に保ち、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下が生じ難い冷却器を提供できる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、作動液の運搬機能を更に失われ難いものとすることができると共に、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、作動液の運搬機能を更に失われ難いものとすることができると共に、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、管体への装填の作業性が良好で価格が安い冷却器を提供できると共に、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、毛細管力が最大となり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、気相と液相の自由な変換が可能になり、冷却器の性能をより高めることができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力を最大限に高めると共に、厚さを最大限に抑えることができる。さらに、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００２６】
請求項１０の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の薄型化が可能となり、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００２７】
請求項１１の発明によれば、毛細管力が強く重力の影響を受けることがなく、作動液の流量も十分で運搬機能の低下がさらに生じ難い冷却器を提供できる。また、毛細管力が飛躍的に向上し、冷却器の性能を高めることができると共に、管体の薄型化が可能となり、管体の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の各実施形態に共通する冷却器としてのヒートシンクユニットの外観斜視図である。
【図２】同上、冷却器の別な方向から見た外観斜視図である。
【図３】同上、扁平加工後におけるヒートパイプ単体の外観斜視図である。
【図４】同上、扁平加工前におけるヒートパイプ単体の外観斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】同上、方向性のない銅繊維の外観図である。
【図７】同上、一方向に揃った銅繊維の外観図である。
【図８】同上、冷却器の別な例を示す図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】同上、銅繊維を装填し、焼結した後の部分断面図である。
【図１０】同上、図９の拡大断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１２】同上、図１１のＢ−Ｂ線に沿う実際のヒートパイプを撮影した写真である。
【図１３】同上、図１２を拡大した写真である。
【図１４】本発明の第三実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図１５】同上、銅繊維からなるシートの外観斜視図である。
【図１６】同上、銅繊維の外観斜視図である。
【図１７】同上、シートを装填する途中の要部外観図である。
【図１８】同上、ヒートパイプの要部断面を撮影した写真である。
【図１９】同上、ヒートパイプの全体断面を撮影した写真である。
【図２０】本発明の第四実施形態における図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図２１】同上、段ボール片に巻き付けられた金属繊維を示す写真である。
【図２２】同上、不織布の製造過程を示す説明図である。
【図２３】同上、不織布を焼結した後の焼結シートを示す写真である。
【図２４】同上、焼結シートのウェブ繊維側と直線繊維側の各表面を部分的に拡大した写真である。
【図２５】同上、焼結シートを装填する途中の要部外観図である。
【図２６】同上、ヒートパイプの要部断面を撮影した写真である。
【図２７】同上、ヒートパイプの全体断面を撮影した写真である。
【図２８】図１９や図２７との比較として、従来技術におけるヒートパイプの全体断面を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明における冷却器の好ましい実施形態について、パソコン（パーソナルコンピュータ）の主な発熱部品であるＣＰＵなどを冷却するヒートシンクユニットを例にして説明する。
【００３０】
図１および図２は、各実施形態に共通する冷却器としてのヒートシンクユニットの全体構成を示している。これらの各図において、１は前記ＣＰＵ（図示せず）に密着して取付けられる銅製の受熱プレート、２は複数の通気路を区画形成するために複数枚の金属板を組み合わせてしてなる放熱フィンで、受熱プレート１は管体としてのヒートパイプ３の他端側に形成した受熱部１１に密着接続される一方で、放熱フィン２はヒートパイプ３の一端側に形成した放熱部１２に密着接続される。放熱部１２の各通気路は、図示しない送風装置からの風が通過するようになっている。
【００３１】
図３や図４にも示すように、ヒートパイプ３は、好ましくは熱伝導性の高い銅若しくは銅合金などの金属パイプ材から形成され、本体部となる中空円筒状の長手方向に延びるコンテナ４の両端に、Ｔｉｇ溶接などの適宜手段による封止部５，６をそれぞれ形成することで、コンテナ４の内部を真空状態に密閉している。また、図４に示す扁平および曲げ加工前の状態では、ヒートパイプ３は全体が直線状をなしていて、封止部５，６を除いて外形および肉厚が軸方向の全長に亘り一定に形成される。
【００３２】
ところで、ノート型パソコンなどの薄型電子機器にヒートパイプ３を含めたヒートシンクユニットを設置する場合は、薄型電子機器内の設置スペースが限られるため、図３に示す扁平および曲げ加工後の状態では、コンテナ４の適所に必要に応じて折曲げ部２１が形成されると共に、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施した扁平部２２が形成される。この扁平部２２を形成したコンテナ４の表面は概ね平板状になっている。本実施形態では、少なくともヒートパイプ３の受熱部１１と放熱部１２に扁平部２２を形成して、この扁平部２２に受熱プレート１や放熱フィン２を取付けることで、受熱プレート１や放熱フィン２とヒートパイプ３との密着性を高めるようにしている。
【００３３】
図５〜図１０は、本発明の第一実施形態に係わるヒートシンクユニットを示しており、特に図５では、図４に示すヒートパイプ３の長手方向に直交した断面図を示している。同図において、ここでのコンテナ４の内壁は、凹凸のない滑らかな曲面１６で形成され、この曲面１６に密着するように、ウィック構造をなす繊維体としての銅繊維体８がヒートパイプ３内に密封収容される。銅繊維体８は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて、途中で途切れることなく一様に装填される。これにより、ヒートパイプ３の内部には、銅繊維体８中に形成され、放熱部１２で凝縮された作動液としての純水（図示せず）を受熱部１１に向けて移動させる第１の流路１７と、銅繊維体８で囲まれた領域に形成され、受熱部１１で蒸発した蒸気を放熱部１２に向けて移動させる第２の流路１８がそれぞれ設けられる。
【００３４】
図６および図７は、銅繊維体８単体の外観を示している。図６に示す銅繊維体８Ａは、数μｍ〜数十μｍの直径を有する多数の繊維としての銅ワイヤー２４がランダムに絡み合うように形成され、また図７に示す銅繊維体８Ｂは、数μｍ〜数十μｍの直径を有し、銅繊維体８Ａのものよりも比較的長い多数の繊維としての銅ワイヤー２４が、層状をなして一方向に揃えて絡み合うように形成される。そして、銅ワイヤー２４の方向が定まっていない方向性無しの銅繊維体８Ａと、銅ワイヤー２４の方向が一つに定まった一方向の銅繊維体８Ｂの何れかを、好ましくは焼結によりヒートパイプ３の内壁に密着装填する構成となっている。とりわけ銅繊維体８Ｂは、その毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅ワイヤー２４が揃うように配置される。
【００３５】
図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、ヒートパイプ３の内壁に形成した曲面１６に沿って銅繊維体８を装填した後、このヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００３６】
次に上記構成についてその作用を説明すると、ノート型パソコンの使用時に、ＣＰＵからの熱が受熱プレート１からヒートパイプ３の他端部である受熱部１１に伝わると、ヒートパイプ３の内部において、受熱部１１内の純水が温度上昇して蒸発する。この蒸発熱によりＣＰＵが冷却されると共に、受熱部１１の内部では蒸気圧が上昇し、温度の高い蒸気が第２の流路１８を通してヒートパイプ３の一端部である放熱部１２に向かって流れる。放熱部１２には放熱フィン２が熱的に接続され、この放熱フィン２に送風装置からの風が通過することにより、放熱部１２の内部に到達した蒸気が冷やされて凝縮し、凝縮熱が放熱部１２から放出される。この作用は受熱部１１と放熱部１２の温度差が無くなるまで継続し、銅繊維体８による毛細管力により、ヒートパイプ３内部の純水が放熱部１２から銅繊維体８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に向けて流れる。
【００３７】
この一連の冷却サイクルにおいて、放熱フィン２により冷やされる放熱部１２では蒸気の凝縮により純水が溜まる一方で、ＣＰＵからの熱を受ける受熱部１１では純水が蒸発するが、微細な銅ワイヤー２４を絡み合わせた銅繊維体８による強い毛細管力によって、ヒートシンクユニットがどのような設置姿勢にあっても、重力による影響を受けずに、放熱部１２で凝縮した純水を受熱部１１にまで確実に運搬でき、且つ受熱部１１に達した純水も、蒸発で全てが無くならない程度の流量を維持できる。そのため、純水の運搬機能が失われ難く優れたヒートパイプ３を得ることができる。
【００３８】
また、ヒートパイプ３の製造過程において、特にヒートパイプ３と銅繊維体８との密着性を高めるために、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を焼結により装填すると、放熱部１２から銅繊維体８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に純水が運搬される際に、銅繊維体８からヒートパイプ３に熱が速やかに伝わり、ヒートパイプ３の外部に熱を効率よく放散することが可能になる。そのため、ヒートパイプ３と銅繊維体８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００３９】
さらに、ヒートパイプ３内のウィック構造として、ヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、銅ワイヤー２４が一方向に配置されるように、図７に示す銅繊維体８Ｂをヒートパイプ３の内壁に装填すると、放熱部１２で凝縮した純水を、ヒートパイプ３の長手方向に沿って受熱部１１にまで円滑に運搬することが可能になる。そのため、純水の運搬機能が更に失われ難く優れたヒートパイプ３を得ることができる。
【００４０】
なお、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を密着させるには、上記焼結の他に、銅繊維体８をヒートパイプ３に圧入したり、コイルスプリング類似物のような押圧工具を利用して、ヒートパイプ３の内側から銅繊維体８をヒートパイプ３の内壁に向けて押付け、銅繊維体８の一部を溶接してヒートパイプ３の内壁に接合したりする方法を採用してもよい。
【００４１】
また、焼結による銅繊維体８の装填は、銅繊維体８をヒートパイプ３に挿入し、その一部をヒートパイプ３の内壁に密着させた状態で、真空若しくは不活性ガスの雰囲中に９００℃弱〜１０００℃弱の熱を加え、それにより銅繊維体８を焼成することで行なわれる。この銅繊維体８の焼結装填は、ヒートパイプ３の各端を縮径加工処理する前に行なうが、例えばヒートパイプ３の一端のみを縮径加工処理した後に、銅繊維体８の焼結装填を行ない、その後にヒートパイプ３の他端を縮径加工処理しても構わない。
【００４２】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットは、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維としての銅ワイヤー２４を装填している。
【００４３】
この場合、ヒートパイプ３の一端側では蒸気の凝縮により作動液である純水が溜まる一方で、ヒートパイプ３の他端側では純水が蒸発するが、微細な銅ワイヤー２４による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能も失われ難い。
【００４４】
また本実施例では特に、ヒートパイプ３の内壁に、このヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅ワイヤー２４からなる繊維体として銅繊維体８を焼結により装填している。
【００４５】
この場合、一方向の銅ワイヤー２４からなる銅繊維体８をヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能は更に失われ難くなる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に銅繊維体８を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と銅繊維体８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００４６】
また変形例として、図５に示すヒートパイプ３の内壁は凹凸のない滑らかな曲面１６で形成されるが、図８に示すように、ヒートパイプ３の内壁に複数のグルーブ（溝）１９を全周にわたり均一に形成し、このグルーブ１９と銅繊維体８とをヒートパイプ３内部のウィック構造として設けてもよい。各グルーブ１９は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて途中で途切れることなく連続的に設けられ、銅繊維体８内と共に第２の流路１８を形成している。銅繊維体８はグルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３の内部に好ましくは焼結により密着装填される。この変形例でも、図６に示す銅ワイヤー２４の方向が定まっていない方向性無しの銅繊維体８Ａと、図７に示す銅ワイヤー２４の方向が一つに定まった一方向の銅繊維体８Ｂの何れかを、ヒートパイプ３の内壁に装填する構成となっていて、銅繊維体８Ｂの場合は、その毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅ワイヤー２４が揃うように配置される。
【００４７】
グルーブ１９はヒートパイプ３の両端を開放した状態で予め設けられているので、ヒートパイプ３の製造方法は上述したものと何等変わらない。図４に示す完成状態のヒートパイプ３では、上記銅繊維体８による強い毛細管力に加えて、グルーブ１９による毛細管力も作用し、放熱部１２で凝縮した純水を、ヒートパイプ３の長手方向に沿って受熱部１１にまで確実に運搬することが可能になる。
【００４８】
図９および図１０は、ヒートパイプ３内に銅繊維体８Ｂを装填し、焼結させた後の状態を各々示している。これらの各図でわかるように、銅繊維体８Ｂは隣接するグルーブ１９，１９間に形成され、ヒートパイプ３の内壁より突出する複数の凸部２０に銅繊維体８Ｂが焼成により密着しており、銅繊維体８Ｂからヒートパイプ３への熱伝導性を高めている。また、グルーブ１９の部分には銅ワイヤー２４が入り込まないように、銅繊維体８Ｂがヒートパイプ３内に装填されているので、グルーブ１９による純水の十分な輸送能力を確保できる。
【００４９】
以上のようにこの変形例では、ヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の内側に密着するように、毛細管力を生じさせる微細な銅ワイヤー２４からなる繊維体としての銅繊維体８を装填している。
【００５０】
この場合、ヒートパイプ３の一端側では蒸気の凝縮により作動液としての純水が溜まる一方で、ヒートパイプ３の他端側では純水が蒸発するが、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅ワイヤー２４による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、ヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。さらに、グルーブ１９の開口部を銅ワイヤー２４で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができる。
【００５１】
またこの変形例では、ヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅ワイヤー２４からなる銅繊維体８Ｂを焼結により装填してもよい。
【００５２】
この場合は、一方向の銅ワイヤー２４からなる銅繊維体８Ｂをヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能は更に失われ難くなる。また、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に銅繊維体８Ｂを焼結により装填することで、ヒートパイプ３と銅繊維体８Ｂとの熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００５３】
次に、図１〜図４と、図１１〜図１３を参照して、本発明の第二実施形態に係わるヒートシンクユニットについて説明する。なお、前述した第一実施形態と共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００５４】
図１１では、図４におけるヒートパイプ３の長手方向に直交した断面図を示している。同図において、ヒートパイプ３の内壁には複数のグルーブ（溝）１９が全周にわたり均一に形成される。その一方で、繊維としての銅繊維２８は筒体を形成するべくメッシュ状に編み、チューブ１０として形成される。この複数本の銅繊維２８によるチューブ１０は、グルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３内に装填収容される。
【００５５】
ウィック構造をなすチューブ１０と各グルーブ１９は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて、途中で途切れることなく連続的に設けられる。これにより、ヒートパイプ３の内部には、チューブ１０と各グルーブ１９中に形成され、放熱部１２で凝縮された作動液としての純水（図示せず）を受熱部１１に向けて移動させる第１の流路１７と、チューブ１０で囲まれたコンテナ４の中心領域に形成され、受熱部１１で蒸発した蒸気を放熱部１２に向けて移動させる第２の流路１８がそれぞれ設けられる。
【００５６】
なお本実施形態では、隣接するグルーブ１９，１９間に形成され、ヒートパイプ３の内壁より突出する複数の凸部２０に銅繊維２８の一部を焼結させてもよい。この場合、銅繊維２８の焼結により、銅繊維２８がグルーブ１９の内側でヒートパイプ３の内壁と密着した状態で固定される。
【００５７】
図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、前述した銅繊維２８からなるチューブ１０を、グルーブ１９の内側で凸部２０に密着するように装填する。その後、ヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。このときのヒートパイプ３内部の状態を、図１２および図１３に示す。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００５８】
上記一連の製造工程で、ヒートパイプ３の内壁に形成されるグルーブ１９の内側には、銅繊維２８が密着して装填されるが、ここで用いる銅繊維２８は、その本数が均一で波打ちが生じ難いように、予めメッシュ状に編み込まれていると共に、筒形を維持したチューブ１０に形成されるため、その後のヒートパイプ３への装填の作業性が良好で、且つ所定の位置に銅繊維２８を均一に設置しやすくすることができる。なお、銅繊維２８の１本の径は、作業性の面から数十μｍが適切である。
【００５９】
次に上記構成についてその作用を説明すると、ノート型パソコンの使用時に、ＣＰＵからの熱が受熱プレート１からヒートパイプ３の他端部である受熱部１１に伝わると、ヒートパイプ３の内部において、受熱部１１内の純水が温度上昇して蒸発する。この蒸発熱によりＣＰＵが冷却されると共に、受熱部１１の内部では蒸気圧が上昇し、温度の高い蒸気が第２の流路１８を通してヒートパイプ３の一端部である放熱部１２に向かって流れる。放熱部１２には放熱フィン２が熱的に接続され、この放熱フィン２に送風装置からの風が通過することにより、放熱部１２の内部に到達した蒸気が冷やされて凝縮し、凝縮熱が放熱部１２から放出される。この作用は受熱部１１と放熱部１２の温度差が無くなるまで継続し、放熱部１２に溜まった純水は、グルーブ１９と銅繊維２８とによる毛細管力により、これらのグルーブ１９と銅繊維２８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に向けて流れる。
【００６０】
この一連の冷却サイクルにおいて、放熱フィン２により冷やされる放熱部１２では蒸気の凝縮により純水が溜まる一方で、ＣＰＵからの熱を受ける受熱部１１では純水が蒸発するが、ヒートシンクユニットとしての機能を維持するには、前述した毛細管力が強く、どのような設置姿勢にあっても重力による影響を受けずに、放熱部１２で凝縮した純水を受熱部１１にまで確実に運搬できるようにすることと、受熱部１１に達した純水が蒸発で全てが無くならない程度に、純水の流量を維持することが必須である。
【００６１】
そこで本実施形態では、グルーブ１９の開口部を微細な銅繊維２８により囲むように塞ぐことで、ヒートパイプ３内の毛細管力を強くすることと、純水の流れる流量を維持することの両立を図っている。また、前記銅繊維２８をメッシュ状に編むことで、ヒートパイプ３内の所定位置に銅繊維２８を均一に設置することができる。これにより、ヒートパイプ３の機能が失われ難く優れたものとなる。さらに、銅繊維２８のチューブ１０を用いるので、ヒートパイプ３への装填の作業性が良好で価格が安い。
【００６２】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットも、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として銅繊維２８を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の内側に、銅繊維２８をメッシュ状に編んだ筒形のチューブ１０を装填している。
【００６３】
この場合、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅繊維２８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、銅繊維２８はメッシュ状に編むことにより、ヒートパイプ３内の所定位置に均一に設置することができる。しかも、銅繊維２８でチューブ１０を形成するため、ヒートパイプ３への装填の作業性が良好で価格が安い。さらに、グルーブ１９の開口部を銅繊維２８で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができる。
【００６４】
また好ましくは、銅繊維２８の一部をグルーブ１９の内側でヒートパイプ３の内壁に焼結させることで、ヒートパイプ３から銅繊維２８に熱を伝わり易くして、熱抵抗に優れたヒートパイプ３を提供できる。
【００６５】
次に、本発明の第三実施形態について、図１〜図４と、図１４〜図１９の各図面を参照して説明する。なお、前述した第一実施形態や第二実施形態と共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００６６】
この実施形態では、ヒートパイプ３の内部構造が第二実施形態と異なる。具体的には図１４に示すように、銅繊維２８を編み込んだチューブ１０に代わって、銅繊維２８を焼結させたシート３０を用いる。ここでも銅繊維２８は、グルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３のコンテナ４内に装填される。
【００６７】
図１５および図１６は、何れもヒートパイプ３内に収容されるシート３０単体の構成を示している。シート３０は、層状をなす一方向に揃えた多数の銅繊維２８を、焼結によりシート状に加工したもので、銅繊維２８の毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅繊維２８の方向が揃うように配置される。
【００６８】
図１４に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、ヒートパイプ３の長手方向に沿って銅繊維２８の方向を揃えるように、シート３０を筒状に丸めて装填する。シート３０をヒートパイプ３内にある程度装填した状態を、図１７に示す。図中、白抜きの矢印がシート３０の装填方向である。そして、シート３０全体をヒートパイプ３内に装填した後、グルーブ１９の内側でシート３０を凸部２０に密着させて、銅繊維２８とヒートパイプ３の凸部２０とを焼結する。
【００６９】
その後、ヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。このときのヒートパイプ３内部の状態を、図１８に示す。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００７０】
次に上記構成についてその作用を説明すると、ノート型パソコンの使用時に、ＣＰＵからの熱が受熱プレート１からヒートパイプ３の他端部である受熱部１１に伝わると、ヒートパイプ３の内部において、受熱部１１内の純水が温度上昇して蒸発する。この蒸発熱によりＣＰＵが冷却されると共に、受熱部１１の内部では蒸気圧が上昇し、温度の高い蒸気が第２の流路１８を通してヒートパイプ３の一端部である放熱部１２に向かって流れる。放熱部１２には放熱フィン２が熱的に接続され、この放熱フィン２に送風装置からの風が通過することにより、放熱部１２の内部に到達した蒸気が冷やされて凝縮し、凝縮熱が放熱部１２から放出される。この作用は受熱部１１と放熱部１２の温度差が無くなるまで継続し、放熱部１２に溜まった純水は、グルーブ１９と銅繊維２８とによる毛細管力により、これらのグルーブ１９と銅繊維２８内の第１の流路１７を通して受熱部１１に向けて流れる。
【００７１】
この一連の冷却サイクルにおいて、放熱フィン２により冷やされる放熱部１２では蒸気の凝縮により純水が溜まる一方で、ＣＰＵからの熱を受ける受熱部１１では純水が蒸発するが、毛細管力が強く、どのような設置姿勢にあっても重力による影響を受けずに、放熱部１２で凝縮した純水を受熱部１１にまで確実に運搬できるようにすることと、受熱部１１に達した純水が蒸発で全てが無くならない程度に、純水の流量を維持できるようにするために、本実施形態では、ヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、そのグルーブ１９の内側で凸部２０に密着するように銅繊維２８が装填されるため、グルーブ１９の開口部が銅繊維２８により覆われて、ヒートパイプ３内のグルーブ１９に生じる毛細管力が飛躍的に向上する。これにより、ヒートパイプ３の機能が失われ難く、ヒートパイプ３の性能を著しく向上させた優れたものとすることができる。
【００７２】
また本実施形態では、前記ヒートパイプ３内の毛細管力を高めるために、ヒートパイプ３と銅繊維２８の材質には何れも銅を選定している。さらに、銅繊維２８を焼結させたシート３０をヒートパイプ３のコンテナ４に装填した後に、ヒートパイプ３の凸部２０と密着させて、銅繊維２８と凸部２０とを焼結することで、毛細管力を最大限に高めると共に、ヒートパイプ３やシート３０の厚さを最小限に抑えることができる。
【００７３】
なお、銅繊維２８が切れるなどの作業性の問題を避けるために、銅繊維２８の線径は２０μｍ以上とするのが好ましく、線径の上限は各グルーブ１９の開口部側の溝幅よりも小さくするのが好ましい。グルーブ１９は殆どが液相で満たされており、銅繊維２８の内側は主に気相である。そして、ヒートパイプ３の動作では、この液相と気相の自由な変換が欠かせないため、液相は銅繊維２８の内側からグルーブ１９の内部に移動でき、グルーブ１９の気相は銅繊維２８の内側に移動できることが必須である。そのため銅繊維２８の線径は、グルーブ１９の溝幅よりも小さいことが重要である。
【００７４】
図１９は、本実施形態の扁平加工後におけるヒートパイプ３の断面を撮影したものである。この写真は、断面カットの処理が悪くグルーブ１９が視認できない箇所があるが、実際にはヒートパイプ３内の全周でグループ１９を視認できる。
【００７５】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットも、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として銅繊維２８を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の内側に銅繊維２８を装填している。
【００７６】
このようにすると、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅繊維２８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能も失われ難い。さらに、グルーブ１９の開口部を銅繊維２８で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができる。
【００７７】
また本実施形態では、ヒートパイプ３と銅繊維２８の材質が銅からなる。この場合、グルーブ１９を形成するヒートパイプ３と銅繊維２８の材質が何れも同じ銅であるため、毛細管力が最大となり、ヒートシンクユニットとしての性能をより高めることができる。
【００７８】
また本実施形態では、銅繊維２８の線径が２０μｍ以上で、グルーブ１９の溝幅よりも小さく形成される。この場合、銅繊維２８の線径を２０μｍ以上とすることで、銅繊維２８が切れるなどの作業性の問題を回避できる。また、銅繊維２８の線径がグルーブ１９の溝幅よりも小さければ、グルーブ１９と銅繊維２８との間で、気相と液相の自由な変換が可能になり、ヒートシンクユニットとしての性能をより高めることができる。
【００７９】
本実施形態では、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として銅繊維２８を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、このグルーブ１９の突出部であるヒートパイプ３の凸部２０に、銅繊維２８を焼結させたシート３０を密着させ、銅繊維２８とグルーブ１９とを焼結させている。
【００８０】
このようにすると、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な銅繊維２８による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、予め銅繊維２８を焼結させたシート３０を、ヒートパイプ３のコンテナ４内に装填した後に密着させて、シート３０と凸部２０とを焼結することにより、毛細管力を最大限に高めると共に、厚さを最大限に抑えることができる。さらに、グルーブ１９の開口部を銅繊維２８で覆うことで、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができると共に、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に銅繊維２８を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と銅繊維２８との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００８１】
さらに本実施形態では、ヒートパイプ３の長手方向となる向きに沿って、一方向の銅繊維２８を焼結により装填したので、ヒートパイプ３の長手方向に純水が円滑に流れ、純水の運搬機能を更に失われ難いものとすることができる。
【００８２】
次に、図１〜図４と、図２０〜図２７を参照して、本発明の第四実施形態に係わるヒートシンクユニットについて説明する。なお、前述した第一実施形態〜第三実施形態と共通する箇所には共通する符号を付し、共通する部分の説明は重複を避けるため極力省略する。
【００８３】
図２０では、図４におけるヒートパイプ３の長手方向に直交した断面図を示している。同図において、ヒートパイプ３の内壁には複数のグルーブ（溝）１９が全周にわたり均一に形成される。その一方で、本実施形態では、繊維として銅繊維などの金属繊維４１からなる不織布４２、若しくはその不織布４２を焼結して得た焼結シート４３が、グルーブ１９の内側に密着するように、ヒートパイプ３内に装填収容される。
【００８４】
ウィック構造をなす不織布４２または焼結シート４３と各グルーブ１９は、ヒートパイプ３の一端から他端にかけて、途中で途切れることなく連続的に設けられる。これにより、ヒートパイプ３の内部には、不織布４２または焼結シート４３と各グルーブ１９中に形成され、放熱部１２で凝縮された作動液としての純水（図示せず）を受熱部１１に向けて移動させる第１の流路１７と、不織布４２または焼結シート４３で囲まれたコンテナ４の中心領域に形成され、受熱部１１で蒸発した蒸気を放熱部１２に向けて移動させる第２の流路１８がそれぞれ設けられる。
【００８５】
図２１は、段ボール片４４など被装着体に巻き付けられた状態の金属繊維４１を示している。金属繊維４１は段ボール４４から引き出されて、図２２に示すような直線繊維４５とウェブ繊維４６を形成する。この直線繊維４５とウェブ繊維４６を重ね合せることにより、ヒートパイプ３の内部に装填が可能な不織布４２を製作する。一般的な繊維シートは、網状に縦糸と横糸を編むが、本実施形態の不織布４２は、金属繊維４１を編むのではなく、ほぼ一方向に均一に並ぶ長い直線繊維４５と、この直線繊維４５よりも短く、ランダムな方向に配置されるウェブ繊維４６とをほぼ均一に重ね合せ、これらの直線繊維４５とウェブ繊維４６が絡み合うことで、シート状の不織布４２を形成する。
【００８６】
直線繊維４５とウェブ繊維４６の線径は、共に１０〜２００μｍの範囲にあり、細線径であるほど優れた性能のヒートパイプ３とすることができる一方、太線径であるほど金属繊維４１としての加工が容易で、コストの低下を図ることができる。また、直線繊維４５の長さは、不織布４２の製作時に数十ｍとなるが、その後で各ヒートパイプ３の長さ（１８０ｍｍ程度が多い）に合せて、切断した不織布４２を使用する。ウェブ繊維４６の長さは、数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲であり、不織布４２の製作方法によって異なる。
【００８７】
図２２に示す不織布４２は、適切な長さに切断した後に、ヒートパイプ３に装填することが可能であるが、そのままではウェブ繊維４６が直線繊維４５から外れやすいので、図２３に示すように、不織布４２を焼結して直線繊維４５とウェブ繊維４６を互いに接合させた焼結シート４３としてもよい。図２４（ａ）は、焼結シート４３の一側（ウェブ繊維４６側）の写真であり、図２４（ｂ）は、焼結シート４３の他側（直線繊維４５側）の写真である。
【００８８】
上述した不織布４２を用いて、図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、適切なサイズに切断した前記不織布４２を、ヒートパイプ３の内壁に形成されたグルーブ１９の内側で、凸部２０の可能な限り広い領域に密着するように装填する。ここで不織布４２は、ヒートパイプ３の長手方向に沿って直線繊維４５の方向を揃えるように、筒状に丸めてヒートパイプ３の内部に装填されるが、金属細線を固定具により取り付けたり、網状の繊維シートを装填したりする場合などに比べて、不織布４２は凸部２０との密着性に優れ、毛細管力が飛躍的に向上すると共に、薄型化にも適している。
【００８９】
また上述したように、直線繊維４５とウェブ繊維４６を重ね合せて不織布４２を製作した後に、その不織布４２を焼結すれば、直線繊維４５とウェブ繊維４６を接合した焼結シート４３となる。この焼結シート４３を用いて、図３に示すようなヒートパイプ３を製造するには、先ず両端を開放したヒートパイプ３の一端（または他端）から、適切なサイズに切断した焼結シート４３を、ヒートパイプ３の内壁に形成されたグルーブ１９の内側で、凸部２０の可能な限り広い領域に密着するように装填する。焼結シート４３をヒートパイプ３内にある程度装填した状態を、図２５に示す。図中、白抜きの矢印が焼結シート４３の装填方向である。この場合も焼結シート４３は、ヒートパイプ３の長手方向に沿って直線繊維４５の方向を揃えるように、筒状に丸めてヒートパイプ３の内部に装填されるが、金属細線を固定具により取り付けたり、網状の繊維シートを装填したりする場合などに比べて、不織布４２から得た焼結シート４３は凸部２０との密着性により優れており、毛細管力が飛躍的に向上すると共に、薄型化にも適している。
【００９０】
ヒートパイプ３に不織布４２或いは焼結シート４３を装填した何れの場合も、その後、ヒートパイプ３の一端をスウェージング加工により絞って縮径し、更にその縮径部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部５を形成する。また、ヒートパイプ３の他端もスウェージング加工により絞って縮径し、純水の注水と真空引きを行なうためのノズルとして形成しておく。次に、このノズルからヒートパイプ３の内部への純水の注水を行なうと共に、真空引きを行ってから当該ノズル部をＴｉｇ溶接により封止して、封止部６を形成する。この時点で、ヒートパイプ３の内部は外気から遮断密閉され、図４に示すような直線状のコンテナ４の両端を封止部５，６で封止したヒートパイプ３が得られる。このときのヒートパイプ３内部の状態を、図２６および図２７に示す。その後は前述したように、コンテナ４の適所に折曲げ加工を施して折曲げ部２１を形成し、コンテナ４の一部若しくは全体に潰し加工を施して扁平部２２を形成することで、図３に示すような所望形状のヒートパイプ３が得られる。
【００９１】
上記一連の製造工程では、ヒートパイプ３の内壁部において、グルーブ１９，１９間に形成される凸部２０に密着するように不織布４２（または焼結シート４３）を装填することで、各グルーブ１９の開口部が微細な空隙を有する不織布４２により覆われて、グルーブ１９に生じる毛細管力が飛躍的に向上する。そして、この毛細管力を最大限に高めるために、ヒートパイプ３と不織布４２の材質は、何れも銅を選定している。また特に、不織布４２を焼結させて得た焼結シート４３を用いることにより、ヒートパイプ３の内壁部において、凸部２０との密着性がさらに改善されると共に、ウェブ繊維４６が途中で外れることもなく、不織布４２を装填する作業性が容易になる。
【００９２】
さらに、不織布４２（または焼結シート４３）を、ヒートパイプ３の内部に装填した後に、不織布４２を凸部２０に密着させるために、ヒートパイプ３の外周方向に押し広げてから、不織布４２と凸部２０とを焼結により接合すれば、第１の流路１７における毛細管力を最大限に高めることができると共に、その後で扁平部２２を形成するのに行われる潰し加工で、不織布４２と凸部２０との間に隙間が生じる問題も回避できる。また、銅粉をヒートパイプ３の内壁部に焼結させた従来の焼結金属型のものに比べて、不織布４２は均一で且つ薄くすることが可能であるから、潰し加工後におけるヒートパイプ３の扁平部２２の厚さを、薄くすることができる。
【００９３】
焼結シート４３（または不織布４２）をヒートパイプ３の外周方向に押し付ける際に、当該焼結シート４３が圧縮されることで、高密度の金属繊維４１からなる薄厚の焼結シート４３は、ヒートパイプ３の全体厚さを薄くすることができ、使用時に好ましい最適な形態とすることが可能になる。この場合の焼結シート４３は、金網よりもヒートパイプ３の凸部に対して高密着性を有し、高密度繊維により高毛細管力を有するので、ヒートパイプ３としての性能が著しく向上する。
【００９４】
また、ヒートパイプ３内の焼結シート４３は、従来の焼結金属（銅粉焼結品）に比べて薄型に形成できるが、その理由は、焼結金属の場合、グルーブ１９付きヒートパイプ３の内側に設置した心棒と、そのヒートパイプ３の内壁部との間の隙間に銅粉を装填し、銅粉を焼結した後で心棒を引き抜く必要があるが、隙間を小さくすると銅粉が行き渡らず、銅粉全体の厚さを薄型化できないからである。実際に、ヒートパイプ３の内部に装填した後の不織布４２の厚さは、０．２〜０．３ｍｍ程度であり、銅粉を焼結した場合の厚さ（０．５〜０．６ｍｍ程度）に比べて、半分以下にすることができる。さらに、本実施形態における不織布４２や焼結シート４３はシート状に形成されるため、金属繊維４１による繊維径を細くでき、微細な空隙が得られ、上述のような高毛細管力の優れたヒートパイプ３を得ることができる。
【００９５】
図２７は、本実施形態の扁平加工後におけるヒートパイプ３の断面を撮影したものである。この写真は、断面カットの処理が悪くグルーブ１９が視認できない箇所があるが、実際にはヒートパイプ３内の全周でグループ１９を視認できる。また比較として、従来のコンテナ４の内壁に銅粉６０を焼結させたヒートパイプ３の断面を図２８に示す。
【００９６】
従来のヒートパイプ３は、銅粉６０を薄く均一に設けることが難しく、空隙も不均一である。そのため、ヒートパイプ３内において運搬する水量が不足し、機能停止に陥る可能性が高かった。一方、第二実施形態〜第四実施形態のヒートパイプ３は、何れも銅繊維２８を薄く均一に設けたチューブ１０やシート３０の他に、金属繊維４１からなる不織布４２や焼結シート４３を備えているため、このような課題を克服して、ヒートパイプ３としての機能を著しく向上させることができる。
【００９７】
以上のように、本実施形態におけるヒートシンクユニットも、管体であるヒートパイプ３の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維として金属繊維４１を装填しており、特にここではヒートパイプ３の内壁にグルーブ１９を形成し、前記金属繊維４１として金属製の直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を、グルーブ１９の突出部である凸部２０に密着するように装填している。
【００９８】
この場合、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な金属繊維４１による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を、ヒートパイプ３の内部に装填することにより、不織布４３と凸部２０との密着性が良く、しかもグルーブ１９の開口部が微細な空隙を有する不織布４２により覆われるので、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができると共に、薄い不織布４３によって、ヒートパイプ３の薄型化も可能になる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に不織布４３を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と不織布４３との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【００９９】
また、直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を焼結して、直線繊維４５とウェブ繊維４６を接合したシートとしての焼結シート４３を、グルーブ１９の突出部である凸部２０に密着するように装填してもよい。
【０１００】
この場合も、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９の毛細管力に加えて、微細な金属繊維４１による強い毛細管力で、重力による影響を受けずに純水を確実に運搬できると共に、純水の蒸発で純水が無くならない程度の流量を十分に維持できるので、冷却器であるヒートシンクユニットとしての純水の運搬機能もさらに失われ難い。また、直線繊維４５とウェブ繊維４６とを重ね合せた不織布４２を焼結して得た焼結シート４３を、ヒートパイプ３の内部に装填することにより、不織布４３と凸部２０との密着性がさらに良くなり、しかもグルーブ１９の開口部が微細な空隙を有する焼結シート４３により覆わるので、毛細管力が飛躍的に向上し、ヒートシンクユニットの性能を高めることができると共に、薄い焼結シート４３によって、ヒートパイプ３の薄型化も可能になる。しかも、ヒートパイプ３の内壁に形成したグルーブ１９に焼結シート４３を焼結により装填することで、ヒートパイプ３と焼結シート４３との熱伝導性を良好に保ち、ヒートパイプ３の熱抵抗を優れたものとすることができる。
【０１０１】
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、各実施形態に示す冷却器は、パソコン以外にも冷却を必要とする各種機器に組み込むことが可能であり、純水以外の作動液をヒートパイプ３の内部に密封収容することも可能である。また各実施形態に共通して、ヒートパイプ３，銅繊維体８，チューブ１０，シート３０，不織布４２，焼結シート４３の材質は、熱輸送用に大きな熱伝導率を有し、封入用の水に対し腐食せず、親水性を有し、焼成用に適しており、しかもパイプと繊維を同じ材料で形成することを条件として考えると、銅が最適であるが、冷却器としての用途に応じて例えばアルミニウムや、ＳＵＳ（ステンレス鋼）などの他の金属でも可能である。さらに、銅ワイヤー２４や金属繊維４１の線径を、グルーブ１９の溝幅よりも小さくするのが好ましい。その理由は、第三実施形態で説明した通りである。
【符号の説明】
【０１０２】
３ ヒートパイプ（管体）
８，８Ａ，８Ｂ 銅繊維体（繊維体）
１０ チューブ
１９ グルーブ
２０ 凸部（突出部）
２４ 銅ワイヤー（繊維）
２８ 銅繊維（繊維）
３０ シート
４１ 金属繊維（繊維）
４２ 不織布
４３ 焼結シート（シート）
４５ 直線繊維
４６ ウェブ繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維を装填したことを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記管体の内壁に、この管体の長手方向となる向きに沿って、一方向の前記繊維からなる繊維体を焼結により装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項３】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの内側に密着するように前記繊維からなる繊維体を装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項４】
前記管体の長手方向となる向きに沿って、一方向の前記繊維からなる前記繊維体を焼結により装填したことを特徴とする請求項３記載の冷却器。
【請求項５】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの内側に前記繊維をメッシュ状に編んだチューブを装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項６】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの内側に前記繊維を装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項７】
前記管体と前記繊維の材質が銅からなることを特徴とする請求項６記載の冷却器。
【請求項８】
前記繊維の線径は２０μｍ以上で、前記グルーブの溝幅よりも小さいことを特徴とする請求項６または７記載の冷却器。
【請求項９】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの突出部に前記繊維を焼結させたシートを密着させ、前記繊維と前記グルーブとを焼結させたことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項１０】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、前記繊維として金属製の直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を、前記グルーブの突出部に密着するように装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項１１】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、前記繊維として金属製の直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を焼結して、前記直線繊維と前記ウェブ繊維を接合したシートを、前記グルーブの突出部に密着するように装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項１】
管体の内部に、毛細管力を生じさせる微細な繊維を装填したことを特徴とする冷却器。
【請求項２】
前記管体の内壁に、この管体の長手方向となる向きに沿って、一方向の前記繊維からなる繊維体を焼結により装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項３】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの内側に密着するように前記繊維からなる繊維体を装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項４】
前記管体の長手方向となる向きに沿って、一方向の前記繊維からなる前記繊維体を焼結により装填したことを特徴とする請求項３記載の冷却器。
【請求項５】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの内側に前記繊維をメッシュ状に編んだチューブを装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項６】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの内側に前記繊維を装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項７】
前記管体と前記繊維の材質が銅からなることを特徴とする請求項６記載の冷却器。
【請求項８】
前記繊維の線径は２０μｍ以上で、前記グルーブの溝幅よりも小さいことを特徴とする請求項６または７記載の冷却器。
【請求項９】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、このグルーブの突出部に前記繊維を焼結させたシートを密着させ、前記繊維と前記グルーブとを焼結させたことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項１０】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、前記繊維として金属製の直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を、前記グルーブの突出部に密着するように装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【請求項１１】
前記管体の内壁にグルーブを形成し、前記繊維として金属製の直線繊維とウェブ繊維とを重ね合せた不織布を焼結して、前記直線繊維と前記ウェブ繊維を接合したシートを、前記グルーブの突出部に密着するように装填したことを特徴とする請求項１記載の冷却器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図２０】
【図２２】
【図２５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図２０】
【図２２】
【図２５】
【図６】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１３−１００９７７（Ｐ２０１３−１００９７７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５０９（Ｐ２０１２−５５０９）
【出願日】平成２４年１月１３日（２０１２．１．１３）
【出願人】（３９００１０１６８）東芝ホームテクノ株式会社 (292)
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１３日（２０１２．１．１３）
【出願人】（３９００１０１６８）東芝ホームテクノ株式会社 (292)
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