特開 2019-148369 ループ型ヒートパイプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-148369(P2019-148369A)

(43)【公開日】2019年9月5日

(54)【発明の名称】ループ型ヒートパイプ

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20190809BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20190809BHJP

   H01L 23/427 20060101ALI20190809BHJP

【ＦＩ】

   F28D15/02 H

   F28D15/02 E

   F28D15/02 101K

   H05K7/20 R

   H01L23/46 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-32871(P2018-32871)

(22)【出願日】2018年2月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091672

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 啓三

(74)【代理人】

【識別番号】100180459

【弁理士】

【氏名又は名称】二階堂 裕

(72)【発明者】

【氏名】町田 洋弘

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322DB09

5E322DB10

5F136CC12

5F136CC13

5F136FA01

(57)【要約】

【課題】ループ型ヒートパイプの管路が潰れるのを防止しつつ、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力が低下するのを抑制すること。
【解決手段】ループ状の管路１７と、管路１７に封入された作動液Cと、蒸発器１３と、凝縮器１４と、蒸気管１５と、液管１６と、管路１７の管壁を画定する管壁部２２ｘと、蒸気管１５の内部に設けられた支柱部２２ａとを備え、各々が積層された複数の中間金属層２２と、複数の中間金属層２２の各々の支柱部２２ａによって蒸気管１５に沿って延びるように形成され、平面視で管路１７を第１の流路１７ａと第２の流路１７ｂとに分けると共に、第１の流路１７ａと第２の流路１７ｂとを接続する第１の開口部２６が形成された支柱２５と、管路１７を下から塞ぐ下側金属層２１と、管路１７を上から塞ぐ上側金属層２３とを有するループ型ヒートパイプ１１による。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ループ状の管路と、
前記管路に封入された作動液と、
前記管路に設けられ、前記作動液を蒸発させる蒸発器と、
前記管路に設けられ、前記作動液の蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器との間の前記管路であって、前記作動液の蒸気が流れる蒸気管と、
前記蒸発器と前記凝縮器との間の前記管路であって、液相の前記作動液が流れる液管と、を備えたループ型ヒートパイプであって、
前記管路の管壁を画定する管壁部と、前記管路のうち少なくとも前記蒸気管の内部に設けられた支柱部とを備え、各々が積層された複数の中間金属層と、
複数の前記中間金属層の各々の前記支柱部によって前記蒸気管に沿って延びるように形成され、平面視で前記管路を第１の流路と第２の流路とに分けると共に、前記第１の流路と前記第２の流路とを接続する第１の開口部が形成された支柱と、
最下層の前記中間金属層の下に接合され、前記管路を下から塞ぐ下側金属層と、
最上層の前記中間金属層の上に接合され、前記管路を上から塞ぐ上側金属層と、
を有するループ型ヒートパイプ。

【請求項2】

前記中間金属層に、前記管壁部と前記支柱部とを接続する接続部が設けられ、
前記接続部に、平面視で前記蒸気管の延在方向に沿って貫く第２の開口部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項3】

前記支柱部は、複数の第１の穴が形成された下面と、前記下面に相対すると共に、各々が前記第１の穴に繋がる複数の第２の穴が形成された上面とを有し、
前記第１の穴と第２の穴とにより前記第１の開口部が画定されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項4】

上下に隣接する前記支柱部において、上側の前記支柱部が備える前記第１の穴と、下側の前記支柱部が備える前記第２の穴とが、平面視で相互に重なりつつ互いの位置がずれていることを特徴とする請求項３に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項5】

前記支柱部は、凹部が形成された下面と、前記下面に相対する上面とを有し、
上下に隣接する二つの前記支柱部のうち、下側の前記支柱部の前記上面と、上側の前記支柱部の前記凹部とにより前記第１の開口が画定されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項6】

前記凹部は、前記蒸気管の延在方向に沿って複数設けられたことを特徴とする請求項５に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項7】

上下に隣接する二つの前記支柱部のうち、下側の前記支柱部の上面に第１の凹部が形成され、かつ上側の前記支柱部の下面に第２の凹部が形成され、
前記第１の凹部と前記第２の凹部とにより前記第１の開口部が画定されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項8】

最下層の前記支柱部の前記下面は、前記蒸気管の延在方向に沿って前記下側金属層に接合されたストライプ状であり、
最上層の前記支柱部の前記上面は、前記延在方向に沿って前記上側金属層に接合されたストライプ状であることを特徴とする請求項７に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項9】

最下層の前記支柱部に、前記下側金属層の表面と相対する凹部が形成され、前記凹部によって前記第１の流路と前記第２の流路とが接続されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。

【請求項10】

前記支柱部は、前記蒸気管の延在方向に沿って交互に連なる凹部と凸部とが形成された下面と、前記下面に相対する上面とを有し、
上下に隣接する前記支柱部において、上側の前記支柱部が備える前記凹部と、下側の前記支柱部の前記上面とにより前記第１の開口部が複数確定され、
上側の前記支柱部が備える前記凸部と下側の前記支柱部の前記上面との間の接合強度が、上下に隣接する前記管壁部同士の接合強度よりも弱いことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ループ型ヒートパイプに関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン等のモバイル型の電子機器で発生した熱を輸送するデバイスとしてループ型ヒートパイプがある。ループ型ヒートパイプは、作動液の相変化を利用して熱輸送を行うデバイスであって、作動液が封入されたループ状の管路を有する。

【0003】

管路の形成方法には幾つかの方法がある。なかでも、複数の薄い金属板を積層してその内部に管路を形成する方法では、モバイル型の電子機器に適した薄い管路を形成することができるため、電子機器の薄型化を進めることができる。

【0004】

そのように薄い管路が製造途中で潰れてしまうと管路内の圧力損失が高まり、ループ型ヒートパイプの内部を作動液が循環するのが困難となる。そのため、管路内に支柱を設けることにより、管路が潰れるのを支柱で防止する技術が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１５／０８７４５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このように管路の内部に支柱を設けると、作動液の蒸気が管路内を流通し難くなるため、管路内の圧力損失が高まってしまい、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力が低下してしまう。

【0007】

一側面によれば、本発明は、ループ型ヒートパイプの管路が潰れるのを防止しつつ、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力が低下するのを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一側面によれば、ループ状の管路と、前記管路に封入された作動液と、前記管路に設けられ、前記作動液を蒸発させる蒸発器と、前記管路に設けられ、前記作動液の蒸気を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との間の前記管路であって、前記作動液の蒸気が流れる蒸気管と、前記蒸発器と前記凝縮器との間の前記管路であって、液相の前記作動液が流れる液管と、を備えたループ型ヒートパイプであって、前記管路の管壁を画定する管壁部と、前記管路のうち少なくとも前記蒸気管の内部に設けられた支柱部とを備え、各々が積層された複数の中間金属層と、複数の前記中間金属層の各々の前記支柱部によって前記蒸気管に沿って延びるように形成され、平面視で前記管路を第１の流路と第２の流路とに分けると共に、前記第１の流路と前記第２の流路とを接続する第１の開口部が形成された支柱と、最下層の前記中間金属層の下に接合され、前記管路を下から塞ぐ下側金属層と、最上層の前記中間金属層の上に接合され、前記管路を上から塞ぐ上側金属層とを有するループ型ヒートパイプが提供される。

【発明の効果】

【0009】

一側面によれば、支柱部に第１の開口部を形成したことにより管路内の圧力損失が上昇するのを防止でき、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力が低下するのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、検討に使用したループ型ヒートパイプの上面図である。

【図2】図２は、図１のI−I線に沿った蒸気管の断面図である。

【図3】図３は、支柱部が形成された一枚の金属層の拡大平面図である。

【図4】図４は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの上面図である。

【図5】図５は、図４のII−II線に沿った蒸気管の断面図である。

【図6】図６は、本実施形態において、蒸気管における中間金属層の拡大平面図である。

【図7】図７（ａ）は本実施形態に係る第１の開口部の拡大平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のIII-III線に沿った断面図である。

【図8】図８（ａ）は、本実施形態に係る第２の開口部の拡大平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のIV-IV線に沿った断面図である。

【図9】図９（ａ）は、本実施形態に係る第１の穴と第２の穴が形成された一枚の中間金属層の拡大写真を基にして描いた図であり、図９（ｂ）は、その中間金属層の断面の拡大写真を基にして描いた図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る上下に隣接する中間金属層において、上側の中間金属層における第１の穴と、下側の中間金属層における第２の穴との位置関係を示す平面図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係る蒸気管の分解斜視図である。

【図12】図１２は、本実施形態に係る中間金属層の製造方法について説明するための平面図（その１）である。

【図13】図１３は、本実施形態に係る中間金属層の製造方法について説明するための平面図（その２）である。

【図14】図１４は、本実施形態に係る中間金属層の製造方法について説明するための平面図（その３）である。

【図15】図１５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る中間金属層の製造方法について説明するための断面図（その１）である。

【図16】図１６は、本実施形態に係る中間金属層の製造方法について説明するための断面図（その２）である。

【図17】図１７は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の断面図（その１）である。

【図18】図１８は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造途中の断面図（その２）である。

【図19】図１９は、本実施形態の第１変形例に係るループ型ヒートパイプの側面図である。

【図20】図２０は、本実施形態の第２変形例に係るループ型ヒートパイプの側面図である。

【図21】図２１は、本実施形態の第３変形例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の分解斜視図である。

【図22】図２２は、本実施形態の第４変形例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の分解斜視図である。

【図23】図２３は、本実施形態の第５変形例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の分解斜視図である。

【図24】図２４は、本実施形態の第６変形例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の分解斜視図である。

【図25】図２５は、本実施形態の第７変形例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の分解斜視図である。

【図26】図２６は、本実施形態の第８変形例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の分解斜視図である。

【図27】図２７は、本実施形態の第８変形例に係るループ型ヒートパイプにおける利点について説明するための断面図である。

【図28】図２８（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の第８変形例における凹部の断面形状の様々な例について示す断面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0011】

本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。

【0012】

図１は、検討に使用したループ型ヒートパイプの上面図である。

【0013】

このループ型ヒートパイプ１は、スマートフォンやデジタルカメラ等の筐体２に収容されており、蒸発器３と凝縮器４とを備える。

【0014】

蒸発器３と凝縮器４には蒸気管５と液管６とが接続されており、これらの管５、６によって作動液Cが流れるループ状の管路９が形成される。また、蒸発器３にはCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品７が固着されており、その発熱部品７の熱により作動液Cの蒸気Cvが生成される。

【0015】

その蒸気Cvは、蒸気管５を通って凝縮器４に導かれ、凝縮器４において液化した後に液管６を通って再び蒸発器３に供給される。

【0016】

このようにループ型ヒートパイプ１の内部を作動液Cが循環することにより発熱部品７で発生した熱が凝縮器４に移動し、発熱部品７の冷却を促すことができる。

【0017】

図２は、図１のI−I線に沿った蒸気管５の断面図である。

【0018】

図２に示すように、この例では複数の金属層８の積層体を加熱しながら上下から加圧し、各金属層８同士を金属間接合により接合して管路９を形成する。また、最下層と最上層とを除いた各金属層８には支柱部８ａが形成されており、各支柱部８ａの積層体によって支柱１０が形成される。支柱１０は、上記のように各金属層８を加圧する際に蒸気管５が潰れるのを防止するように機能する。また、後述のように管路９を曲げる場合であっても、曲げたときに管路９が潰れるのを防止するのを支柱１０で防止できる。そして、その支柱１０によって管路９が第１の流路９ａと第２の流路９ｂとに分けられる。

【0019】

なお、金属層８はウエットエッチングにより銅層等をパターニングすることにより形成されるが、そのウエットエッチング時に支柱部８ａが金属層８から脱離するのを防止するための接続部８ｂが各金属層８に設けられる。

【0020】

図３は、支柱部８ａが形成された一枚の金属層８の拡大平面図である。

【0021】

図３に示すように、支柱部８ａは管路９に沿って延びるように形成される。また、支柱部８ａが接続部８ｂを介して金属層８に支持されるため、支柱部８ａと金属層８とを一体的に扱うことができる。

【0022】

なお、接続部８ｂの位置を全ての金属層８で同一とすると、接続部８ｂによって管路９が閉塞してしまうため、金属層８ごとに接続部８ｂの位置を変えるのが好ましい。

【0023】

このようなループ型ヒートパイプ１によれば、上記のように金属層８を積層することでループ型ヒートパイプ１の厚さを薄くすることができ、筐体２の薄型化を推し進めることが可能となる。

【0024】

しかも、蒸気管５の内部に支柱１０を形成したため、各金属層８を加圧して接合するときの圧力で蒸気管５が潰れるのを支柱１０で防止することが可能となり、蒸気管５が潰れて蒸気Cvの流れがループ型ヒートパイプ１内で滞るのを防止できる。

【0025】

しかしながら、このように支柱１０を形成すると、蒸気管５における蒸気Cvの流れが支柱１０で阻害されてしまうため、蒸気管５における圧力損失が上昇し、ループ型ヒートパイプ１の熱輸送効率が低下することになる。

【0026】

更に、接続部８ｂが形成された部分の蒸気管５においては、接続部８ｂによって管路９の断面積が狭くなり、蒸気管５の圧力損失が更に上昇してしまう。

【0027】

以下に、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力が低下するのを抑制することが可能な本実施形態について説明する。

【0028】

（本実施形態）
図４は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプの上面図である。

【0029】

このループ型ヒートパイプ１１は、電子機器の筐体１２に収容されており、蒸発器１３と凝縮器１４とを備える。電子機器は、冷却対象の発熱部品を有する機器であれば特に限定されず、スマートフォン、デジタルカメラ、人工衛星、車載電子機器、及びサーバ等を電子機器として採用し得る。

【0030】

蒸発器１３と凝縮器１４には蒸気管１５と液管１６とが接続されており、これらの管１５、１６によって作動液Cが流れるループ状の管路１７が形成される。また、蒸発器１３にはCPU等の発熱部品１８が固着されており、その発熱部品１８の熱により作動液Cの蒸気Cvが生成される。

【0031】

蒸気Cvは、蒸気管１５を通って凝縮器１４に導かれ、凝縮器１４において液化した後に液管１６を通って再び蒸発器１３に供給される。

【0032】

ループ型ヒートパイプ１１の内部をこのように作動液Cが循環することにより発熱部品１８で発生した熱が凝縮器１４に移動し、発熱部品１８の冷却を促すことができる。

【0033】

図５は、図４のII−II線に沿った蒸気管１５の断面図である。

【0034】

図５に示すように、本実施形態では下側金属層２１、複数の中間金属層２２、及び上側金属層２３をこの順に積層してループ型ヒートパイプ１１を作製する。

【0035】

これらの金属層のうち、複数の中間金属層２２の各々には支柱２５を構成する支柱部２２ａが形成されており、その支柱２５によって管路１７が第１の流路１７ａと第２の流路１７ｂとに分けられる。

【0036】

また、各中間金属層２２には管路１７の管壁１７ｘを画定する管壁部２２ｃが設けられており、更に下側金属層２１がその管路１７を下側から塞ぐと共に、上側金属層２３が管路１７を上から塞ぐ。なお、最上層の中間金属層２２には、支柱部２２ａに接続された接続部２２ｂが設けられる。そのような接続部２２ｂは、最上層の中間金属層２２だけでなく、各々の中間金属層２２にも形成される。

【0037】

そして、下側金属層２１と上側金属層２３の各々は支柱２５に接合されており、これにより各金属層２１〜２３を積層するときの圧力で管路１７が潰れるのを防止できる。また、接続部２２ｂにより各中間金属層２２と支柱部２２ａとを接続したため、一枚の金属層に中間金属層２２と支柱部２２ａとを形成しても、その支柱部２２ａが中間金属層２２から脱離するのを防止できる。

【0038】

なお、管路１７において支柱２５を形成する部位は特に限定されないが、この例のように内部が空洞で潰れやすい蒸気管１５に支柱２５を形成するのが好ましい。同じ理由により凝縮器１４（図４参照）における管路１７にも支柱２５を形成してもよい。

【0039】

一方、液管１６（図４参照）の内部には、液相の作動液Cを毛細管力で蒸発器１３に移動させるための不図示のウィックが形成されており、そのウィックで液管１６が補強されているため、液管１６には支柱２５を設けなくてもよい。

【0040】

また、管路１７の幅W1は、ループ型ヒートパイプ１１に求められる熱輸送性能等にもよるが、この例では例えば５mm〜１０mm程度とする。

【0041】

各金属層２１〜２３の材料も特に限定されず、熱伝導性と加工性が良好な銅層を各金属層２１〜２３として採用し得る。なお、銅層に代えてアルミニウム層やステンレス層を各金属層２１〜２３として採用してもよい。

【0042】

更に、各金属層２１〜２３のそれぞれの厚さは１００μm〜３００μm、例えば１００μm程度であり、各金属層２１〜２３を合わせた合計の厚さTは６００μm〜１８００μm程度である。

【0043】

このように厚さが薄い各金属層２１〜２３を積層することでループ型ヒートパイプ１１の厚さを薄くすることができ、ループ型ヒートパイプ１１が収容される筐体１２の薄型化に寄与することができる。

【0044】

また、この例では支柱部２２ａや接続部２２ｂによって管路１７における圧力損失が上昇するのを防止するために、支柱部２２ａに第１の開口部２６を形成すると共に、接続部２２ｂに第２の開口部２７を形成する。

【0045】

図６は、蒸気管１５における中間金属層２２の拡大平面図である。

【0046】

図６に示すように、支柱部２２ａは、管路１７の延在方向Xに沿って延びるように形成される。支柱部２２ａの幅W2は特に限定されないが、この例では幅W2を５００μm〜３０００μm程度とする。

【0047】

そして、第１の開口部２６は、第１の流路１７ａと第２の流路１７ｂとを接続するように支柱部２２ａに形成される。これにより、第１の開口部２６を通じて蒸気Cvが各流路１７ａ、１７ｂの間を流通できるようになると共に、第１の開口部２６の分だけ管路１７の断面積が増加するため、管路１７における蒸気Cvの圧力損失を低減することができる。

【0048】

一方、接続部２２ｂは、延在方向Xに直交する方向Yに沿って延びており、その幅W3は例えば５００μm〜２０００μm程度である。そして、第２の開口部２７は、延在方向Xに沿って接続部２２ｂを貫くように形成されており、その内部を蒸気Cvが延在方向Xに沿って流れる。

【0049】

これにより、第２の開口部２７がない場合と比較して各流路１７ａ、１７ｂを蒸気Cvが流れ易くなるため、管路１７における蒸気Cvの圧力損失を更に低減することができる。

【0050】

各開口部２６、２７の形状は特に限定されない。

【0051】

図７（ａ）は第１の開口部２６の拡大平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のIII-III線に沿った断面図である。

【0052】

図７（ａ）に示すように、支柱部２２ａには第１の開口部２６を構成する第１の穴２２ｅと第２の穴２２ｆとが形成される。これらの穴２２ｅ、２２ｆは、いずれも有底であって、平面視で概略円形である。

【0053】

この例では、各穴２２ｅ、２２ｆを相互に接続しつつ、各穴２２ｅ、２２ｆの各々の中心Pを前述の方向Yに沿ってずらすことにより、方向Yに沿って蒸気Cvが第１の開口部２６を流れるようにする。

【0054】

なお、各穴２２ｅ、２２ｆの大きさは特に限定されないが、この例ではこれらの穴２２ｅ、２２ｆの直径を２００μm程度とする。

【0055】

また、図７（ｂ）に示すように、第１の穴２２ｅは支柱部２２ａの下面２２ｇに形成されており、下面２２ｇに相対する上面２２ｈに第２の穴２２ｆが形成される。これらの穴２２ｅ、２２ｆは、銅層等の金属層をウエットエッチングで等方的にエッチングすることにより形成されるため、丸みを帯びた断面形状となる。

【0056】

一方、図８（ａ）は、第２の開口部２７の拡大平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のIV-IV線に沿った断面図である。

【0057】

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の開口部２７も前述の第１の穴２２ｅと第２の穴２２ｆにより構成される。

【0058】

但し、各穴２２ｅ、２２ｆの各々の中心Pは前述の延在方向Xにずれており、これにより延在方向Xに沿って蒸気Cvが第２の開口部２７を流れるようになる。

【0059】

図９（ａ）は、各穴２２ｅ、２２ｆが形成された一枚の中間金属層２２の拡大写真を基にして描いた図であり、図９（ｂ）は、その中間金属層２２の断面の拡大写真を基にして描いた図である。

【0060】

図９（ａ）に示すように、各穴２２ｅ、２２ｆは、各々の中心をずらしながら相互に重複するように形成される。このうち、第１の穴２２ｅの直径は前述のように２００μm程度であり、第１の穴２２ｅのピッチは３００μm程度である。第２の穴２２ｆもこれと同じ直径とピッチとを有する。

【0061】

また、図９（ｂ）に示されるように、各穴２２ｅ、２２ｆは断面視で概略半球状である。

【0062】

図１０は、上下に隣接する中間金属層２２において、上側の中間金属層２２における第１の穴２２ｅと、下側の中間金属層２２における第２の穴２２ｆとの位置関係を示す平面図である。

【0063】

図１０に示すように、この例では上側の中間金属層２２における第１の穴２２ｅと、下側の中間金属層２２における第２の穴２２ｆとを平面視で相互に重ねつつ互いの位置をずらす。

【0064】

これにより、各穴２２ｅ、２２ｆの内部を蒸気Cvが三次元的に流れるようになり、上記の支柱２５や接続部２２ｂから蒸気Cvが受ける抵抗を低減することができるようになる。

【0065】

図１１は、蒸気管１５の分解斜視図である。

【0066】

図１１に示すように、支柱部２２ａと接続部２２ｂの各々には複数の開口部２６、２７が形成されており、これにより支柱部２２ａと接続部２２ｂは多孔質となる。その結果、各流路１７ａ、１７ｂのうちの一方に溜まった液相の作動液Cを他方に排出するような毛細管力が多孔質状の支柱部２２ａから作動液Cに働くようになる。そのため、外気温の低下等によって各流路１７ａ、１７ｂのいずれか一方に液相の作動液Cが結露しても、その作動液Cが他方の流路に排出され易くなるため、管路１７内に液溜まりが発生し難くなり、その液溜まりで管路１７内の圧力損失が高まるのを防止できる。

【0067】

一方、接続部２２ｂによって管路１７が閉塞するのを防止するために、接続部２２ｂは中間金属層２２ごとに異なる位置に設けられる。

【0068】

以上説明した本実施形態によれば、図５に示したように、各流路１７ａ、１７ｂを接続する第１の開口部２６を支柱２５に形成したため、第１の開口部２６の分だけ管路１７の断面積が増加し、管路１７における蒸気Cvの圧力損失を低減することができる。

【0069】

しかも、接続部２２ｂに第２の開口部２７を形成したことで各流路１７ａ、１７ｂを蒸気Cvが流れ易くなり、管路１７における蒸気Cvの圧力損失を更に低減することができる。

【0070】

そして、このように管路１７における圧力損失が低減することでループ型ヒートパイプ１１の熱輸送効率が向上し、発熱部品１８（図４参照）の温度上昇を効率的に抑制することが可能となる。

【0071】

なお、第１の開口部２６のみで管路１７における圧力損失を十分に低減できる場合には、接続部２２ｂに第２の開口部２７を形成しなくてもよい。

【0072】

次に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１１の製造方法について説明する。

【0073】

図１２〜図１４は、中間金属層２２の製造方法について説明するための平面図である。また、図１５及び図１６は、中間金属層２２の製造方法について説明するための断面図であって、図１２〜図１４のV-V線に沿った断面図に相当する。

【0074】

まず、図１２及び図１５（ａ）に示すように、金属層２２ｙとして銅層を用意し、その両面に第１のレジスト層３１と第２のレジスト層３２を形成する。これらのレジスト層３１、３２は、平面視で中間金属層２２と同じ輪郭を有すると共に、各穴２２ｅ、２２ｆに対応した円形の第１のレジスト開口３１ａと第２のレジスト開口３２ａとを有する。

【0075】

次に、図１３及び図１５（ｂ）に示すように、各レジスト層３１、３２をマスクにしながら、金属層２２ｙをその両面からウエットエッチングする。これにより、金属層２２ｙがパターニングされて中間金属層２２になると共に、各レジスト開口３１ａ、３２ａの下に相互に接続された穴２２ｅ、２２ｆが形成される。また、そのウエットエッチングは等方的に進行するため、各穴２２ｅ、２２ｆは半球状となる。

【0076】

更に、この工程では、第１のレジスト層３１と第２のレジスト層３２の両方が形成されている部分の金属層２２ｙがエッチングされずに管壁部２２ｃとして残される。

【0077】

その後に、図１４及び図１６に示すように各レジスト層３１、３２を除去し、中間金属層２２の基本構造を完成させる。

【0078】

これ以降の工程について図１７及び図１８を参照しながら説明する。

【0079】

図１７及び図１８は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１１の製造途中の断面図である。

【0080】

まず、図１７に示すように、下側金属層２１、複数の中間金属層２２、及び上側金属層２３をこの順に積層する。

【0081】

次に、図１８に示すように、各金属層２１〜２３を５００℃以上の温度、例えば７００℃に加熱しながら、１０MPa程度の圧力で各金属層２１〜２３同士をプレスする。これにより、各金属層２１〜２３同士が金属間接合によって接合すると共に、下側金属層２１と上側金属層２３によって管路１７が上下から塞がれる。

【0082】

その後に、不図示の注入口から管路１７に作動液Cとして水を注入し、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１１の基本構造を完成させる。

【0083】

以下に、本実施形態の様々な変形例について説明する。

【0084】

（第１変形例）
図１９は、第１変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の側面図である。

【0085】

この例では、回路基板３５にCPU等の発熱部品１８を搭載すると共に、発熱部品１８よりも高さが高い電子部品３６を回路基板３５に搭載する。そのような電子部品３６としては、例えばチップコンデンサがある。

【0086】

そして、曲げ加工により蒸発管１５に屈曲部１５ａを設け、蒸発管１５と電子部品２６とが接触しないようにする。

【0087】

このように蒸発管１５を曲げても、支柱２５（図１１参照）によって蒸発管１５が補強されているため、蒸発管１５が潰れて蒸気Cvの圧力損失が上昇するのを抑制することができる。

【0088】

（第２変形例）
図２０は、第２変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の側面図である。

【0089】

この例では、蒸発管１５に対して曲げ加工を行うことにより、側面視で９０°程度に屈曲した屈曲部１５ａを蒸発管１５に設け、筐体１２の側面１２ａに凝縮器１４を密着させる。これにより、凝縮器１４の熱が側面１２ａを介して外部に放熱されるため、側面１２ａを有効活用することができる。

【0090】

更に、第１変形例と同様に支柱２５（図１１参照）によって蒸発管１５が補強されているため、曲げ加工に伴って蒸気管１５が潰れるのを防止することもできる。

【0091】

（第３変形例）
図２１は、第３変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の蒸気管１５の分解斜視図である。

【0092】

この例では、複数の中間金属層２２の各々の支柱部２２ａに凹部２２ｋを設ける。凹部２２ｋは、中間金属層２２を下面２２ｇ側からハーフエッチングすることにより形成され、その深さは例えば５０μm〜１００μm程度である。

【0093】

そして、上下に隣接する二つの中間金属層２２のうち、下側の中間金属層２２の上面２２ｈと、上側の中間金属層２２の凹部２２ｋとにより第１の開口部２６を形成する。

【0094】

これにより、中間金属層２２を多孔質にする図１１の例と比較して第１の開口部２６が大きく開口するため、第１の開口部２６を蒸気Cvが流通し易くなり、蒸気管１５における蒸気Cvの圧力損失を低減し易くなる。

【0095】

また、凹部２２ｋの横の中間金属層２２は柱２２ｍとして機能する。この例では、複数の中間金属層２２の各々の柱２２ｍを上下に接続することにより、各柱２２ｍで蒸気管１５の強度を確保する。

【0096】

（第４変形例）
図２２は、第４変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の蒸気管１５の分解斜視図である。

【0097】

本変形例では、蒸気管１５の延在方向Xに沿った凹部２２ｋの個数を第３変形例よりも多くする。これにより、第３変形例と比較して柱２２ｍの本数が増えるため、第１の開口部２６で蒸気管１５の圧力損失を低減しつつ、複数の柱２２ｍにより蒸気菅１５の強度を高めることが可能となる。

【0098】

（第５変形例）
図２３は、第５変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の蒸気管１５の分解斜視図である。

【0099】

本変形例では、上下に隣接する二つの支柱部２２ａのうち、下側の支柱部２２ａの上面２２ｈに第１の凹部２２ｒを形成し、かつ上側の支柱部２２ａの下面２２ｇに第２の凹部２２ｓを形成する。そして、これら二つの凹部２２ｒ、２２ｓにより第１の開口部２６を画定する。

【0100】

なお、各凹部２２ｒ、２２ｓは、支柱部２２ａをハーフエッチングすることによりそれぞれ５０μm〜１００μm程度の深さに形成される。

【0101】

このように二つの凹部２２ｒ、２２ｓで第１の開口部２６を画定することにより第１の開口部２６が大きく開口するようになるため、第１の開口部２６を蒸気Cvが流れ易くなり、第３変形例や第４変形例と比較して蒸気管１５の圧力損失を更に低減できる。

【0102】

また、最上層の支柱部２２ａの上面２２ｈには凹部は形成されておらず、当該上面２２ｈは蒸気管１５の延在方向Xに沿って延びたストライプ状となる。その上面２２ｈは上側金属層２３に接合されており、これにより上側金属層２３が補強されるため、蒸気管１５が潰れるのを効果的に防止することができる。

【0103】

同様に、最下層の支柱部２２ａの下面２２ｇも延在方向Xに沿って延びたストライプ状であり、その下面２２ｇが下側金属層２１に接合することにより下側金属層２１が補強される。

【0104】

更に、上側金属層２３及び下側金属層２１と、最上層及び最下層の支柱部２２ａとの接触面積が大きくなることで接合強度が高くなるため、蒸気管１５の強度を確保することもできる。

【0105】

しかも、上記構造であっても、後述のように上側金属層２３又は下側金属層２１と相対する凹部を有した接続部２２ｂを採用することで、液だまりが生じても作動液を流通させることができる。

【0106】

（第６変形例）
図２４は、第６変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の蒸気管１５の分解斜視図である。

【0107】

第５変形例と同様に、本変形例でも第１の凹部２２ｒと第２の凹部２２ｓにより第１の開口部２６を画定する。

【0108】

但し、本変形例では、下側金属層２１の表面に相対するように最下層の第２の凹部２２ｓを設け、その第２の凹部２２ｓで第１の流路１７ａと第２の流路１７ｂとを接続する。これにより、外気温が下がって下側金属層２１の表面に液相の作動液Cが結露しても、最下層の第１の凹部２２ｓを介して作動液Cが各流路１７ａ、１７ｂを相互に流通できるようになるため、蒸気管１５内に作動液Cの液溜まりCdが形成され難くなる。その結果、蒸気管１５における蒸気Cvの流れが液溜まりCdによって阻害されるのを防止でき、液溜まりCdに起因して蒸気管１５の圧力損失が高まるのを抑制することができる。

【0109】

同様に、上側金属層２３の表面に相対するように最上層の第１の凹部２２ｒを設け、上側金属層２３の表面に結露した液相の作動液Cをその第１の凹部２２ｒに流通させることにより、液溜まりCdの発生を抑制してもよい。

【0110】

更に、最下層の接続部２２ｂを５０μm〜１００μm程度の深さだけハーフエッチングすることにより、下側金属層２１の表面と相対する凹部２２ｔを当該接続部２２ｂに形成してもよい。これにより凹部２２ｔを液相の作動液Cが流通できるようになるため、作動液Cの液溜まりCdが形成されるのを更に効果的に防止することが可能となる。

【0111】

同様の理由により、上側金属層２３の表面と相対するように最上層の接続部２２ｂに凹部２２ｔを形成してもよい。

【0112】

（第７変形例）
図２５は、第７変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の蒸気管１５の分解斜視図である。

【0113】

この例では、最下層や最上層の接続部２２ｂだけでなく、各層の接続部２２ｂをハーフエッチングして凹部２２ｔを形成し、その凹部２２ｔを下側金属層２１の表面に相対させる。

【0114】

これにより、蒸気管１５を流れる蒸気Cvが凹部２２ｔにも流れるようになるため、蒸気管１５における圧力損失を更に低減することができる。

【0115】

また、凹部２２ｔを下側金属層２１の表面に相対させたため、当該表面に蒸気Cvの結露が発生したとしても、その表面に凝縮した作動液Cが凹部２２ｔを流通することができるため、第６変形例と同様に蒸気管１５内に液溜まりが発生するのを防止できる。

【0116】

なお、上側金属層２３に各凹部２２ｔを相対させることにより、上側金属層２３の表面に結露した作動液Cを各凹部２２ｔに流通させて、当該表面に液溜まりが発生するのを防止するようにしてもよい。

【0117】

（第８変形例）
図２６は、第８変形例に係るループ型ヒートパイプ１１の蒸気管１５の分解斜視図である。

【0118】

図２６に示すように、本変形例では、各々の支柱部２２ａの下面２２ｇをハーフエッチングすることにより、蒸気管１５の延在方向Xに沿って交互に連なる凹部２２ｐと凸部２２ｑとを下面２２ｇに形成する。これらのうち、各々の凹部２２ｐは、５０μm〜１００μm程度の深さを有しており、その下の支柱部２２ａの上面２２ｈと共に複数の第１の開口部２６を画定する。

【0119】

また、各々の凸部２２ｑは、その下の上面２２ｈと金属間接合により接続される。但し、各々の凸部２２ｑと上面２２ｈとの接触面積は、これらの間で金属が十分に拡散するのには小さいため、凸部２２ｑと上面２２ｈとは金属間接合をしていないか、金属間接合をしていてもその接合強度は上下に隣接する管壁部２２ｃ同士の接合強度よりも弱い。

【0120】

図２７は、このように凸部２２ｑと上面２２ｈとの接合強度を弱くしたことで得られる利点について説明する断面図であって、蒸気管１５の延在方向Xに沿った支柱部２２ａの断面図である。

【0121】

図２７に示すように、上記のように凸部２２ｑと上面２２ｈとの接合強度を弱くしたため、蒸気管１５を曲げ加工するときに上面２２ｈの上で凸部２２ｑが可動になると共に、曲げ加工時に応力が集中する部分では凸部２２ｑが潰れる。これにより蒸発管１５の曲げ加工が容易となり、図１９や図２０のように蒸発管１５を曲げるのが容易となる。しかも、曲げ加工時に第１の開口部２６が潰れるのが凸部２２ｑによって抑制されるため、第１の開口部２６の開口面積を十分に維持し、蒸気管１５の圧力損失を低減することも可能となる。

【0122】

凹部２２ｐの形状は特に限定されない。

【0123】

図２８（ａ）、（ｂ）は、凹部２２ｐの断面形状の様々な例について示す断面図である。

【0124】

図２８（ａ）の例では凹部２２ｐを断面視で台形状とし、図２８（ｂ）の例では凹部１１ｑを断面視で半球状とする。

【0125】

図２８（ａ）、（ｂ）のいずれの例においても、凸部２２ｑと上面２２ｈとの接合強度が弱いため、蒸気管１５を曲げ加工するのが容易となる。

【符号の説明】

【0126】

１…ループ型ヒートパイプ、２…筐体、３…蒸発器、４…凝縮器、５…蒸気管、６…液管、７…発熱部品、８…金属層、８ａ…支柱部、９…管路、９ａ…第１の流路、９ｂ…第２の流路、１０…支柱、１１…ループ型ヒートパイプ、１２…筐体、１３…蒸発器、１４…凝縮器、１５…蒸気管、１５ａ…屈曲部、１６…液管、１７…管路、１７ａ…第１の流路、１７ｂ…第２の流路、１８…発熱部品、２１…下側金属層、２２…中間金属層、２２ａ…支柱部、２２ｂ…接続部、２２ｃ…管壁部、２２ｅ…第１の穴、２２ｆ…第２の穴、２２ｇ…下面、２２ｈ…上面、２２ｋ…凹部、２２ｍ…柱、２２ｐ…凹部、２２ｑ…凸部、２２ｒ…第１の凹部、２２ｓ…第２の凹部、２２ｔ…凹部、２２ｙ…金属層、２３…上側金属層、２５…支柱、２６…第１の開口部、２７…第２の開口部、３１…第１のレジスト層、３１ａ…第１のレジスト開口、３２…第２のレジスト層、３２ａ…第２のレジスト開口、３５…回路基板、３６…電子部品。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】