特許 6305959 シート状ヒートパイプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6305959

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】シート状ヒートパイプ

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20180326BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   F28D15/02 101H

   F28D15/04 B

   F28D15/02 L

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-86638(P2015-86638)

(22)【出願日】2015年4月21日

(65)【公開番号】特開2016-205693(P2016-205693A)

(43)【公開日】2016年12月8日

【審査請求日】2016年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】390010168

【氏名又は名称】東芝ホームテクノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080089

【弁理士】

【氏名又は名称】牛木 護

(74)【代理人】

【識別番号】100161665

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 知之

(74)【代理人】

【識別番号】100188994

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 裕介

(72)【発明者】

【氏名】小島 伸行

(72)【発明者】

【氏名】本村 修

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 忠幸

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 直人

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０５９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６２０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３９０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１９３９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８５４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２９５４８６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｆ２８Ｄ １５／０４

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１シート体と第２シート体とを重ね合わせた本体の内部に、作動流体を収容する密閉した容器を形成してなるシート状ヒートパイプであって、
前記容器には、不織布による毛細管構造が配設され、
前記第１シート体の内面には、複数の蒸気通路およびウィックが形成され、
前記第２シート体の内面には、全ての前記蒸気通路および前記ウィックに対向して、前記毛細管構造を収容する凹部が形成され、
該凹部には、前記毛細管構造を保持する支持柱が突設され、
該支持柱は、複数の凸片の間に溝を形成した毛細管部を有し、前記ウィックに対向して配置されることを特徴とするシート状ヒートパイプ。

【請求項2】

前記支持柱と前記ウィックとを熱接続する構成としたことを特徴とする請求項１記載のシート状ヒートパイプ。

【請求項3】

前記蒸気通路の全ては、前記ウィックと前記毛細管構造で囲まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のシート状ヒートパイプ。

【請求項4】

前記ウィックは、凹凸状に連続して形成される複数の第１パターン部と、前記複数の第１パターン部の全体を取り囲んで、前記容器の周囲部で凹凸状に連続して形成される第２パターン部と、を有して構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のシート状ヒートパイプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末に搭載可能であり、小型でありながら十分な熱輸送量が得られるシート状ヒートパイプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、タブレット端末などの携帯機器に搭載されるＣＰＵの発熱を拡散させるために、例えば特許文献１，２に示すような、シート状ヒートパイプを組み込んだ放熱構造が提案されている。こうしたシート状ヒートパイプは、２枚のシート体を重ね合わせた本体の内部に、水などの作動流体を収容するための密閉した容器を形成し、容器の内壁面上に形成したウィックによる毛細管力を利用して、本体の受熱部と放熱部との間で作動流体を還流させ、受熱部に熱接続したＣＰＵからの熱を放熱部に輸送して外部に放散させる、というものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１５００１３号公報

【特許文献2】特開２００７−１８３０２１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、ＣＰＵなどの発熱源を搭載した携帯情報機器は、使用状況に応じて様々な姿勢を取り得る。そのため、例えば低温下でシート状ヒートパイプを直立した状態のままにすると、重力で特定の箇所に偏った作動流体が膨張（水の場合は、４℃以下で膨張）して、本体が局部的に変形してしまい、十分な熱輸送能力が発揮されない懸念を生じていた。

【0005】

そこで本発明は上記問題点に鑑み、どのような姿勢に置かれた場合でも、低温下で本体が膨張変形せず、十分な熱輸送能力を発揮することが可能なシート状ヒートパイプ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】

本発明は、第１シート体と第２シート体とを重ね合わせた本体の内部に、作動流体を収容する密閉した容器を形成してなるシート状ヒートパイプであって、前記容器には、不織布による毛細管構造が配設され、前記第１シート体の内面には、複数の蒸気通路およびウィックが形成され、前記第２シート体の内面には、全ての前記蒸気通路および前記ウィックに対向して、前記毛細管構造を収容する凹部が形成され、該凹部には、前記毛細管構造を保持する支持柱が突設され、該支持柱は、複数の凸片の間に溝を形成した毛細管部を有し、前記ウィックに対向して配置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

請求項１の発明によれば、作動流体を充填した容器の片側は、第１シート体の内面に形成した蒸気通路やウィックが占有する一方で、それらに対向する容器の別な片側は、第２シート体の内面に形成した凹部を利用して、不織布となる毛細管構造が占有する。したがって、仮に本体をどのような姿勢で置いたとしても、不織布が作動流体を特定の箇所に集中させずに容器の片側全体に分散させて、低温下で作動流体の膨張に伴う本体の局部的な変形を防止することができる。また、本体の内壁面に形成したウィックと、本体とは別体の不織布との組み合わせにより、本体の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、シート状ヒートパイプとして優れた毛細管力を発揮できる。

【0008】

請求項１の発明によれば、本体をどのような姿勢で置いたとしても、容器の内部で平面上に拡がる不織布を、支持柱により決められた位置に保持して、特定の箇所に偏るのを防ぐことができる。

【0009】

請求項１の発明によれば、支持柱自体が毛細管力を発揮させる凸片と溝とによる毛細管部を備えることで、支持柱とそれに対向するウィックとの間で、作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。

【0010】

請求項２の発明によれば、支持柱とそれに対向するウィックとの間で、作動流体の輸送のみならず、熱の移動を促進することができる。

【0012】

請求項３の発明によれば、蒸気通路の全ては、ウィックや毛細管構造で囲まれているので、本体のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、作動流体における気相と液相の相転移を円滑に行うことが可能になる。

【0013】

請求項４の発明によれば、容器の中心部だけでなく、周囲部にもウィックを形成することで、本体のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、ウィックを利用した作動流体の移動が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態における好適なシート状ヒートパイプの斜視図である。

【図2】同上、第１シート体の平面図である。

【図3】同上、図２に示すＡ部を拡大した詳細図である。

【図4】同上、第２シート体の平面図である。

【図5】同上、図４に示すＢ部を拡大した詳細図である。

【図6】同上、毛細管構造の平面図である。

【図7】同上、容器の内部構造をあらわした図である。

【図8】同上、図６のＡ−Ａ線断面図である。

【図9】同上、完成状態のシート状ヒートパイプを含む熱拡散ユニットの部品図である。

【図10】同上、熱拡散ユニットの組立図である。

【図11】同上、図１０とは別な方向から見た熱拡散ユニットの組立図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の好ましい実施形態について、タブレット端末などの携帯情報端末に搭載されるシート状ヒートパイプ（以下、ＳＨＰという）を例にして説明する。ここでは先ず、ＳＨＰ単体の構成について説明し、次にＳＨＰを含む熱拡散ユニットの構成を説明する。これらの説明で、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。

【0017】

図１〜図８は、好ましい一実施形態のＳＨＰ１を示している。先ず、図１に基づきＳＨＰ１の外観の構成を説明すると、ＳＨＰ１は、少なくとも２枚の銅箔シートである第１シート体１１と第２シート体１２を拡散接合した本体２を有し、その内部には中空状の密閉した容器１５が構成される。これらのシート体１１，１２は、例えばアルミニウムのように、熱伝導性が良好でエッチング加工またはプレス加工が可能な他の金属シートを利用してもよい。図１に示すように、完成状態のＳＨＰ１は略矩形平板状で、スマートフォンやタブレットなどの携帯情報端末の筐体内部形状に合せた外形を有している。また、容器１５の内部に真空状態で純水などの作動流体（図示せず）を封入するために、容器１５には溶接可能な筒状の注液ノズル１７が形成される。注液ノズル１７により密閉された容器１５、ひいてはＳＨＰ１となる本体２の厚さは、０．６ｍｍである。

【0018】

本体２には、貫通孔として形成される複数の取付け部１８が配設される。取付け孔１８は、携帯情報端末の筐体への取付けを可能にするもので、例えば筐体に形成したねじ孔（図示せず）に取付け部１８を一致させ、図示しない止着部材としてのねじを取付け部１８に貫通させて、ねじ孔に螺着することで、本体２を含むＳＨＰ１を携帯情報端末などの筐体に対して所望の位置に容易に取付け固定することができる。なお、取付け部１８は貫通孔に限定されるものではなく、同等の機能を発揮する別な構造を採用してもよい。

【0019】

特に、本実施形態の本体２は平面視で、注液ノズル１７を設けた一端から反対側の他端にかけて長手直線状に延びる第１矩形部５と、第１矩形部５の長手方向と交差して、第１矩形部５の短手方向一側から直線状に延設する第２矩形部６とを組み合わせて構成される。前述の取付け部１８は、第２矩形部６の周囲にそれぞれ配設される。こうした本体２の平面視形状や取付け部１８の位置は、上述したものに限定されない。

【0020】

次に、各シート体１１，１２の構成について詳しく説明する。図２は、第２シート体１２と接合する前の状態で、第１シート体１１を内面側から見た平面図であり、図３は、図２のＡ部を拡大した図である。

【0021】

同図において、第１シート体１１の厚さＴ１（図８参照）は０．３ｍｍであり、容器１５の内面となる片側面にのみ、ハーフエッチング加工により第１シート体１１の厚みの途中までエッチングが施されて、受熱部で作動流体が蒸発した蒸気を放熱部に輸送する蒸気通路２０と、放熱部で凝縮した作動流体を受熱部に戻すウィック２２をそれぞれ形成している。また、第１シート体１１の内面には、蒸気通路２０やウィック２２の他に、第１シート体１１の外周に沿って、容器１５との境界をなす凹凸状の接合部３０が形成される。このように、第１シート体１１の内面には、接合部３０で囲まれた容器１５の内部領域に、複数の蒸気通路２０と複数のウィック２２が互い違いに形成される。また、前述した取付け部１８となる貫通孔は、容器１５の外部で接合部３０に形成される。

【0022】

図２に示すように、蒸気通路２０は、密閉された容器１５の内部において、平面視で例えばＬ字形やＩ字形などの細帯形状に複数並んで配置された第１通路部２１Ａと、これらの第１通路部２１Ａの一端に全て連通して形成された一つの第２通路部２１Ｂと、により構成される。但し、これはあくまでも一例で、第１通路部２１Ａと第２通路部２１Ｂをどのような形状で、どの位置に連通させても構わない。

【0023】

ウィック２２は、容器１５の内部において、蒸気通路２０を除く部位に形成される。より詳しくは、容器１５の内部において、平面視で例えばＬ字形やＩ字形などの細帯形状に複数並んで配置された第１ウィック２２Ａと、蒸気通路２０に連通する注液ノズル１７の注液通路１７Ａの部位を除いて、容器１５の外周部の略全周に形成された一つの第２ウィック２２Ｂと、によりその全てを構成している。第１通路部２１Ａの全ては第２通路部２１Ｂと繋がっているが、どの第１ウィック２２Ａも第２ウィック２２Ｂとは繋がっておらず、第１ウィック２２Ａは各々独立して配置される。

【0024】

図３に基づいて、ウィック２２の構造を詳しく説明すると、ウィック２２を構成する第１ウィック２２Ａと第２ウィック２２Ｂは何れも、エッチング加工でエッチングされた凹状の溝２６と、エッチングされていない凸状の壁２７とにより構成され、第１ウィック２２Ａや第２ウィック２２Ｂの各領域内には、液相の作動流体の通路となる多数の溝２６が、壁２７により所望の形状に形成されている。こうした微細な溝２６と壁２７とを組み合わせた構造は、ウィック２２のどの位置にあっても共通している。

【0025】

ウィック２２として毛細管力を得るための溝２６は、蒸気通路２０を構成する第１通路部２１Ａや第２通路部２１Ｂと同一面上に形成される。そして、どの溝２６も蒸気通路２０と連通するように、本体２を構成する第１矩形部５の短手方向に沿って一定間隔毎に配置される複数の第１溝２６Ａと、第１溝２６Ａと直交して、第１矩形部５の長手方向に沿って一定間隔毎に配置される複数の第２溝２６Ｂとを組み合わせて構成される。これらの第１溝２６Ａや第２溝２６Ｂは、第１ウィック２２Ａと第２ウィック２２Ｂの全てに存在するが、その長さや配置間隔や数は、壁２７の形状に応じてそれぞれ独自に決定される。一方、溝２６を形成するための壁２７は、平面視で矩形状またはＬ字形状に形成される。図示した溝２６や壁２７の形状などはあくまでも一例で、所望の毛細管力が得られるように適宜変更しても構わない。

【0026】

図４は、第１シート体１１と接合する前の状態で、第２シート体１２を内面側から見た平面図であり、図５は、図４のＢ部を拡大した図である。同図において、第２シート体１２の厚さＴ２（図８参照）は、第１シート体１１の厚さＴ１と同じく０．３ｍｍであり、完成状態のＳＨＰ１となる本体２の厚さは０．６ｍｍとなる。第２シート体１２も容器１５の内面となる片側面にのみ、ハーフエッチング加工により第２シート体１２の厚みの途中までエッチングが施されるが、第１シート体１１のようなウィック２２や接合部３０が形成されるものの、蒸気通路２０は全く形成されない。代わりに、接合部３０で囲まれた容器１５の内部領域には、この内部領域をほぼ占有するように、後述する不織布４０を容器１５の内部に収容するための広い凹部５０が形成される。なおここでも、取付け部１８となる貫通孔が、容器１５の外部で接合部３０に形成される。

【0027】

ウィック２２は、容器１５の外周部の全周に形成された一つの第３ウィック２２Ｃにより、その全てを構成している。図５に基づいて、第３ウィック２２Ｃの構造を詳しく説明すると、ここでも第３ウィック２２Ｃは、エッチング加工でエッチングされた凹状の溝２６と、エッチングされていない凸状の壁２７とにより構成され、第３ウィック２２Ｃの領域内には、液相の作動流体の通路となる多数の溝２６が、壁２７により所望の形状に形成されている。また平面視で、溝２６が第１溝２６Ａと第２溝２６Ｂを直交して構成され、溝２６を形成するための壁２７が、矩形状またはＬ字形状に形成される点も、前述したものと同じである。

【0028】

凹部５０は、第１矩形部５と第２矩形部６の両方に拡がっており、容器１５の周囲部に周回形成された細帯状の第３ウィック２２Ｃに囲まれている。また、凹部５０の内部全体には、所定の間隔で複数の支持柱５２が千鳥状に配置される。支持柱５２は、シート状の不織布４０が容器１５の内部で移動しないように保持するためのものであり、特定の箇所に偏ることなく凹部５０の全面にわたりほぼ均一に配置される。支持柱５２は、平面視で４分の１円形状を有する４つの凸片５４と、これらの凸片５４の間に形成される十字形状の極細の溝５６とからなり、それ自体が作動流体に毛細管力を与える毛細管部として構成される。ここでも凸片５４は、第２シート体１２の内面にエッチング加工でエッチングするか否かによって、溝５６と凸片５４がそれぞれ形成される。

【0029】

図６は、凹部５０に収容される不織布４０の外観を示している。不織布４０は、本体２と同じ材質である例えば無酸素銅の繊維を、各々織らずに無秩序に絡み合わせて、全体で凹部５０の外形形状に合わせたシート状に形成される。また、本実施形態の不織布４０は、所望の毛細管力を得るために、繊維換算直径を３０μｍ、目付量を５００ｇ／ｃｍ^２とし、０．１ｍｍの厚さで焼結無しで生成される。不織布４０には、前述の支持柱５２に対応する位置に、貫通孔４２がそれぞれ間隔を置いて配置される。これにより個々の貫通孔４２に、対応する支持柱５２を貫通させることで、不織布４０を凹部５０にずれなく収容することが可能になる。

【0030】

上述のＳＨＰ１を製造するには、同形状の２枚のシート体１１，１２を、それぞれの内面を内側にして重ね合わせ、作動流体を収容する容器１５が構成されるように、ウィック２２の一部と側壁３０を接合する。その際、外周部となる側壁３０を接合し、次に注液ノズル１７を利用して作動流体の注入と脱気を行なった後、この注液ノズル１７を閉塞してＳＨＰ１の内部を密閉することで、容器１５としての機能が得られるようになっている。

【0031】

図７および図８は、何れもシート体１１，１２を重ね合わせた状態を示している。シート体１２の凹部５０に不織布４０を収容した状態で、シート体１１，１２のエッチングが施された片側面を向い合せて双方の接合部３０どうしを接合すると、袋状に形成された容器１５の内部で、第１通路部２１Ａの開口面を不織布４０が塞ぐことで、中空筒状の第１蒸気通路２０Ａが形成され、同様に第２通路部２１Ｂの開口面を不織布４０が塞ぐことで、中空筒状の第２蒸気通路２０Ｂが形成される。このとき容器１５の内部では、第１蒸気通路２０Ａと第２蒸気通路２０Ｂとによる蒸気通路２０が配設され、第１矩形部５の長手方向や短手方向に沿って複数形成された第１蒸気通路２０Ａが、一つに形成された第２蒸気通路２０Ｂと連通する。接合部３０は、シート体１１，１２の内面どうしを向い合せたときに重なる位置にあり、最終的に拡散接合により容器１５の外周部を封止する。

【0032】

ここで本実施形態では、第１シート体１１に形成した第１ウィック２２Ａと、第２シート体１２に形成した支持柱５２が向かい合って配置される。支持柱５２は、それ自体で毛細管力を発揮させる凸片５４と溝５６とによる毛細管部を備えており、溝２６と壁２７との組み合わせで同様に毛細管力を発揮させる第１ウィック２２Ａと対向させることで、支持柱５２と第１ウィック２２Ａとの間で、作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。また、少なくとも支持柱５２の凸片５４と第１ウィック２２Ａの壁２７が、熱的に接続されていれば（この場合、双方が完全に接していなくても、熱伝導が可能な状態であればよい。）、支持柱５２と第１ウィック２２Ａとの間で、単に作動流体の輸送のみならず、熱の移動を円滑に促進でき、第１シート体１１と第２シート体１２との間で均温化を図ることができる。

【0033】

また本実施形態では、第１シート体１１に形成した第２ウィック２２Ｂに対して、第２シート体１２に形成した第３ウィック２２Ｃが向かい合って配置される。但し平面視で、第２ウィック２２Ｂの幅は第３ウィック２２Ｃの幅よりも大きく、シート体１１，１２を重ね合わせたときに、第３ウィック２２Ｃに対向せずにはみ出した第２ウィック２２Ｂの領域は、向かい合う不織布４０で覆われる。何れにせよ、容器１５の外周部において、第２ウィック部２２Ｂと第３ウィック部２２Ｃ若しくは不織布４０との間で、作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。

【0034】

ところで、従来知られている断面が丸型のヒートパイプでは、製造性や熱輸送能力の点から、０．９mmの厚さが限界である。そのため、容器１５ひいてはＳＨＰ１の厚さを０．９ｍｍ以下とすれば、丸型ヒートパイプよりも薄型で、しかも十分な熱輸送能力を有するＳＨＰ１を提供できる。また、ＳＨＰ１の厚さを最大の０．９ｍｍとする場合、各々のシート体１１，１２の厚さＴ１，Ｔ２（図８を参照）は、１枚当たり０．４５ｍｍに形成すればよい。

【0035】

フォトエッチング加工でシート体１１，１２に蒸気通路２０やウィック２２を形成する場合、シート体１１，１２は各々、少なくとも０．０５ｍｍ以上の厚さＴ１，Ｔ２を必要とする。一方、シート体１１，１２，…の重ね合わせる枚数は３枚以上としてもよいが、枚数が増え過ぎると、全てのシート体１１，１２，…を所望の位置に一致させて重ね合わせるのが困難になる。こうしたＳＨＰ１の製造性を考慮し、且つ丸型ヒートパイプよりも薄型のシート状ヒートパイプ１を得るために、シート体１１，１２，…の枚数を９以下とし、各シート体１１，１２，…の厚さＴ１，Ｔ２，…を１枚当たり０．１ｍｍ以上にするのが好ましい。したがって、０．１ｍｍ〜０．４５ｍｍの厚さＴ１，Ｔ２，…を有するシート体１１，１２，…の表面にエッチング加工を施し、完成したＳＨＰ１の厚さを０．９ｍｍ以下とすることで、容器１５の内面に十分な熱輸送能力を有する微細な蒸気通路２０とウィック２２を形成でき、且つ携帯情報端末などの薄い筐体内にも、丸型ヒートパイプよりも薄型のＳＨＰ１を無理なく設置できる。

【0036】

本実施形態のシート状ヒートパイプ１は、どの部位で熱源と熱接続されるのかによって、その受熱部と放熱部の各位置が変わってくるが、容器１５の内部に複数形成された第１蒸気通路２０Ａが、一つに形成された第２蒸気通路２０Ｂと連通しているので、シート状ヒートパイプ１のどの部位に受熱部と放熱部が位置したとしても、それぞれの蒸気通路２０Ａ，２０Ｂが互いに連通することで、シート状ヒートパイプ１の全面を均熱化できる。

【0037】

次に、完成状態のＳＨＰ１を薄型の情報携帯端末に実装するために、ＳＨＰ１を含む熱拡散ユニットの構成を、図９〜図１１に基づいて詳しく説明する。

【0038】

これらの各図において、前述の不織布４０を収容したＳＨＰ１の一側平面には、何れも外枠部材を構成する第１外枠６１，第２外枠６２，第３外枠６３、第４外枠６４や、板バネ６５や、マイラーシート６６や、サーマルグリス６７が取付けられると共に、ＳＨＰ１の他側平面にはカバー７１が取付けられ、全体で熱拡散ユニット１００を構成している。第１外枠６１〜第４外枠６４は、それぞれ本体２の第１矩形部５の外端に装着され、板バネ６５は本体２の第２矩形部６の外端に装着される。板バネ６５は複数のバネ片６５Ａを備え、このバネ片６５Ａの付勢に抗して、図示しない携帯情報端末の熱源となるＣＰＵなどが、本体２の第２矩形部６の一側平面に取付けられる。その際、熱源と本体２との熱抵抗を少なくするために、双方の間には所望の熱伝導率を有するサーマルグリス６７が介在する。マイラーシート６６は熱拡散ユニット１００の絶縁材として、ＳＨＰ１と携帯情報端末の各部材との電気的な絶縁を図っている。さらに、第２矩形部６の他側平面を、第１外枠６１〜第４外枠６４や、板バネ６５と同じ材質であるステンレス製のカバー７１により覆っている。

【0039】

図示したように、ＳＨＰ１の一側平面や他側平面は、ハーフエッチング加工により、何れも凹凸のない平坦な面で形成される。但し、これらの各面に凹凸を意図的に形成しても構わない。例えば、放熱部となる第１矩形部５の一側平面や他側平面に、放熱面積を増加させるための凹凸部を形成してもよい。また、本体２に対してどの部位を受熱部や放熱部とするかは、熱拡散ユニット１００が組み込まれる携帯情報端末の仕様に依存する。したがって、図９〜図１１に示す構成はあくまでも一例で、別な部位に受熱部や放熱部が設けられていても構わない。

【0040】

次に、上述したＳＨＰ１を含む熱拡散ユニット１００を、薄型の携帯情報端末に実装した場合の作用効果について説明する。

【0041】

本実施形態の熱拡散ユニット１００は、携帯情報端末の筐体内部形状に合せた外形を有しており、そのまま携帯情報端末の筐体内部に設置される。このとき、ＳＨＰ１となる本体２の第２矩形部６は、その一側平面が受熱部として、筐体内部に設置したＣＰＵを含むマザーボード（何れも図示せず）と接触して熱接続され、ＣＰＵから離れた部位である第１矩形部５の一側平面や他側平面で放熱部が形成される。そして、筐体の内部でＣＰＵなどが発熱して温度が上昇すると、そのＣＰＵからの熱がＳＨＰ１の受熱部に伝わり、受熱部では作動流体が蒸発して、蒸気通路２０を通して受熱部から温度の低い放熱部に向かって蒸気が流れ、ＳＨＰ１の内部で熱輸送が行われる。この放熱部に輸送された熱はＳＨＰ１の広い平面状の領域に熱拡散され、ＳＨＰ１の裏表すなわち一側平面と他側平面の両面からそれぞれ放熱される。これにより携帯情報端末は、ＣＰＵなどに発生する熱を広い領域に熱拡散して均温化することができるため、携帯情報端末の外郭表面に生ずるヒートスポットが緩和され、ＣＰＵの温度上昇も抑制することができる。

【0042】

一方、ＳＨＰ１の放熱部では、蒸気が凝縮して液相の作動流体が溜まるが、シート状ヒートパイプ１の内部で、蒸気通路２０の両側に形成されたウィック２２と、さらには開口部を覆う不織布４０の強い毛細管力により、作動流体がこれらのウィック２２や不織布４０による液流路を伝わって放熱部から受熱部へと戻される。特に不織布４０は、多数の繊維が絡み合う構造により、液相の作動流体を１箇所に留めることなく速やかに容器全体に放散させるので、ウィック２２との毛細管力と相俟って、受熱部で作動流体が不足して無くなることはない。こうして、受熱部で再び液相から気相に変換された作動流体が蒸気通路２０を伝わり、放熱部に導かれることで熱輸送が継続するので、結果的に本体２の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、ＳＨＰ１としての本来の性能である優れた毛細管力が発揮される。

【0043】

また、容器１５内部にウィック２２のみならず、不織布４０を設けた効果は、低温下においても発揮される。つまり、携帯情報端末の使用者が、本体２をどのような姿勢で置いたとしても、不織布４０が作動流体を特定の箇所に集中させずに、凹部５０を設けた容器１５の片側全体に分散させることができ、低温下で作動流体の膨張に伴う本体２の局部的な変形を防止することができる。

【0044】

さらに、ＳＨＰ１そのものの厚さは、丸型ヒートパイプよりも薄型になる０．９ｍｍ以下で、より好ましくは０．５ｍｍ以下であり、特にスマートフォンなどの携帯情報端末で、使いやすさを追求した筐体の厚さ制限に対応でき、熱伝導率が極めて良好な材料からなるＳＨＰ１の特徴を活かしつつ、ＣＰＵなどの熱を広い領域に速やかに熱拡散することが可能になる。

【0045】

以上のように、本実施形態で示したＳＨＰ１は、第１シート体１１と第２シート体１２とを重ね合わせた本体２の内部に、作動流体を収容する密閉した容器１５を形成してなり、特に容器１５には不織布４０による毛細管構造が配設され、第１シート体１１の内面には、複数の蒸気通路２０およびウィック２２が形成され、第２シート体１２の内面には、全ての蒸気通路２０およびウィック２２に対向して、毛細管構造となる不織布４０を収容する凹部５０が形成されている。凹部５０の深さは、第２シート体１２の上面より不織布４０をはみ出さずに収容するために、不織布４０の厚さよりも大きな寸法を有するのが好ましい。

【0046】

この場合、作動流体を充填した容器１５の片側は、第１シート体１１の内面に形成した蒸気通路２０やウィック２２が占有する一方で、それらに対向する容器１５の別な片側は、第２シート体１２の内面に形成した凹部５０を利用して、不織布４０となる毛細管構造が占有する。したがって、仮に本体２をどのような姿勢で置いたとしても、不織布４０が作動流体を特定の箇所に集中させずに容器１５の片側全体に分散させて、低温下で作動流体の膨張に伴う本体の局部的な変形を防止することができる。また、本体２の内壁面に形成したウィック２２と、本体２とは別体の不織布４０との組み合わせにより、本体２の広い領域に良好な熱拡散を行なうことができ、ＳＨＰ１として優れた毛細管力を発揮できる。そのため、ＳＨＰ１をどのような姿勢に置いた場合でも、低温下で本体２が膨張変形せず、十分な熱輸送能力を発揮することが可能になる。

【0047】

また、本実施形態の凹部５０には、毛細管構造となる不織布４０を保持するための複数の支持柱５２が突設される。

【0048】

この場合、本体２をどのような姿勢で置いたとしても、容器１５の内部で平面上に拡がる不織布４０を、支持柱５２により決められた位置に保持して、特定の箇所に偏るのを防ぐことができる。

【0049】

また本実施形態において、支持柱５２を貫通することができる孔として、毛細管構造となる不織布４０には貫通孔４２が設けられており、各々の支持柱５２は、複数の凸片５４の間に溝５６を形成した毛細管部を有し、ウィック２２の第１ウィック２２Ａに対向して配置されている。特に、凹部５０の底面を基点とした支持柱５２の高さは、不織布４０を確実に保持するために、少なくとも不織布４０の厚さよりも大きな寸法であることが好ましい。

【0050】

この場合、支持柱５２に貫通孔４２を貫通させた状態で、第２シート体１２の内面の凹部５０に毛細管構造となる不織布４０を確実に収容保持できる。また、支持柱５２自体が毛細管力を発揮させる凸片５４と溝５６とによる毛細管部を備えることで、単に不織布４０をずれなく保持するだけでなく、支持柱５２とそれに対向する第１ウィック２２Ａとの間で、液相の作動流体の円滑な輸送を行なうことが可能になる。

【0051】

また本実施形態では、支持柱５２とウィック２２の第１ウィック２２Ａとを熱接続する構成としている。ここでいう熱接続とは、支持柱５２の凸片５４と第１ウィック２２Ａとを機械的に接合することは勿論、機械的に非接触な状態であっても、サーマルグリスなどを介して熱伝導が可能な状態も含む。

【0052】

この場合、支持柱５２とそれに対向する第１ウィック部２２Ａとの間で、気相の作動流体の輸送のみならず、熱の移動を促進することができ、本体２全体で速やかな均温化を図ることが可能になる。

【0053】

また、本実施形態における蒸気通路２０は、第１蒸気通路２０Ａと第２蒸気通路２０Ｂとにより構成され、それらの全ては容器１５の内部で繋がっている。

【0054】

この場合、容器１５の内部で蒸気通路２０の全てを一つに繋げることで、本体２のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、気相の作動流体を途中で途切れることなく円滑に輸送することが可能になる。

【0055】

また、本実施形態における第１蒸気通路２０Ａと第２蒸気通路２０Ｂの全ては、ウィック２２を構成する第１ウィック部２２Ａや第２ウィック部２２Ｂと、毛細管構造となる不織布４０で回りを囲まれて、中空筒状に形成されている。

【0056】

この場合、蒸気通路２０の全てが、ウィック２２や毛細管構造となる不織布４０で囲まれているので、本体２のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、作動流体における気相と液相の相転移を円滑に行うことが可能になる。

【0057】

また、本実施形態におけるウィック２２は、凹凸状に連続して形成される複数の第１パターン部としての第１ウィック２２Ａと、これらの第１ウィック２２Ａ全体を取り囲んで、容器１５の周囲部で凹凸状に連続して形成される第２パターン部としての第２ウィック２２Ｂと、を有して構成される。

【0058】

この場合、容器１５の中心部に配置した第１ウィック２２Ａだけでなく、容器１５の周囲部にも第２ウィック２２Ｂを形成することで、本体２のどの部位に受熱部や放熱部が置かれた場合でも、ウィック２２を利用した作動流体の移動が可能になり、本体２の広い領域に良好な熱拡散を行なうことが可能になる。

【0059】

また本実施形態において、第１ウィック２２Ａはそれぞれ、他の別な第１ウィック２２Ａや第２ウィック２２Ｂの何れにも繋がらずに、個々に独立して配置される。

【0060】

この場合、第１ウィック２２Ａが個々に独立して配置されていても、対向する不織布４０を介して、第１ウィック２２Ａと第２ウィック２２Ｂの全てで液相の作動流体の移動が円滑に可能になる。

【0061】

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、上記実施例ではシート体１１，１２を拡散接合しているが、例えば超音波接合などの別な接合方式を採用してもよく、シート体１１，１２を３枚以上重ね合わせて接合してもよい。また、上述した各部の形状や寸法はあくまでも一例で、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であり、またシート体１１，１２をあえて同形状にする必要もない。

【符号の説明】

【0062】

１ シート状ヒートパイプ
２ 本体
１１ 第１シート体
１２ 第２シート体
１５ 容器
２０ 蒸気通路
２２ ウィック
２２Ａ 第１ウィック部（第１パターン部）
２２Ｂ 第２ウィック部（第２パターン部）
４０ 不織布（毛細管構造）
４２ 貫通孔（孔）
５０ 凹部
５２ 支持柱
５４ 凸片（毛細管部）
５６ 溝（毛細管部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】