特許 6462771 平面型ヒートパイプ

(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】6462771

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】平面型ヒートパイプ

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/04 20060101AFI20190121BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   F28D15/04 A

   F28D15/02 101H

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-109319(P2017-109319)

(22)【出願日】2017年6月1日

(65)【公開番号】特開2018-204841(P2018-204841A)

(43)【公開日】2018年12月27日

【審査請求日】2017年11月8日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123674

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 亮

(74)【代理人】

【識別番号】100097559

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 浩司

(74)【代理人】

【識別番号】100173680

【弁理士】

【氏名又は名称】納口 慶太

(74)【代理人】

【識別番号】100210158

【弁理士】

【氏名又は名称】谷山 輝恵

(72)【発明者】

【氏名】虎谷 智明

(72)【発明者】

【氏名】中村 良則

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 義勝

(72)【発明者】

【氏名】青木 博史

【審査官】 山田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０６４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２２３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０７４５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４３９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０８８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０８４２１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−２４７９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９１１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２８１８４６７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０１７１５９０８（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１６３１１１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ １５／０４

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

略平行に配された金属製板材によって内部に空洞部が形成されたコンテナと、
前記空洞部に封入された作動液と、
前記コンテナ内に挿入されたウィック構造体と、
を有する平面型ヒートパイプであって、
前記ウィック構造体は第１のシート状部材を含み、前記第１のシート状部材には、前記コンテナの高さ方向に突出した中空の突起部が形成されており、
前記第１のシート状部材は、略平行に配された前記金属製板材の一方の前記金属製板材に前記突起部が内接し、他方の前記金属製板材に前記突起部が形成されていない平面部が内接して、前記コンテナの前記金属製板材を支え、
前記突起部は、前記第１のシート状部材に複数形成された突起であり、前記突起は、前記コンテナの高さ方向を縦としたときの縦断面において、前記高さ方向に直交するすべて方向の縦断面の形状が凸形状になっており、
中空の前記突起部は、蒸気を通過可能に形成されており、
前記突起部の内部空間の高さは前記第１のシート状部材の厚さ以上であり、
前記ウィック構造体は、前記平面部の空隙率が前記突起部の空隙率よりも低い
ことを特徴とする平面型ヒートパイプ。

【請求項2】

前記第１のシート状部材は、一枚の部材からなり、前記突起部と前記平面部が一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型ヒートパイプ。

【請求項3】

前記突起部は、前記第１のシート状部材をエンボス加工して形成された突起であることを特徴とする請求項２に記載の平面型ヒートパイプ。

【請求項4】

前記突起部の平面視形状が長手方向と短手方向を有する形状である場合、
前記突起部は、前記平面視形状の長手方向が蒸気の流路方向と平行になるように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の平面型ヒートパイプ。

【請求項5】

前記第１のシート状部材は、メッシュ構造または不織状構造または多孔構造を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の平面型ヒートパイプ。

【請求項6】

前記ウィック構造体の材質は、銅、鉄、ステンレス、および銅又は鉄を主成分とする合金金属のいずれかであることを特徴とする請求項１から５のいずれか1項に記載の平面型ヒートパイプ。

【請求項7】

前記板材の表面は略平坦であることを特徴とする請求項１から６のいずれか1項に記載の平面型ヒートパイプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱部品を冷却するヒートパイプに関し、特に薄型の電子機器内に用いる平面型ヒートパイプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、タブレット、スマートフォン、ノート型ＰＣ等の小型化、薄型化、高性能化された筐体内に実装される半導体素子（ＣＰＵ、ＧＰＵ等）等の発熱体を効率よく冷却するため、小型化、薄型化された冷却機構が強く望まれている。その代表的な冷却機構の一つに高温部（吸熱側）から低温部（放熱側）に熱輸送を行うヒートパイプがあり、ヒートパイプには薄型扁平化が求められている。

【0003】

ヒートパイプは、真空脱気した密封金属管などの容器（コンテナ）の内部に、凝縮性の流体を作動液として封入したものであり、温度差が生じることにより自動的に動作する。ヒートパイプの内部には作動液の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動液が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成するコンテナの材質中を熱伝導して伝わってきた発熱体が発する熱により、作動液が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。すなわち、ヒートパイプは、高温部で蒸発した作動液が低温部に流動して放熱・凝縮することによって、作動液の潜熱として熱輸送を行う。

【0004】

放熱側においては、作動液の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動液は再び吸熱側に移動（還流）する。なお、作動液を再び吸熱側に効率的に還流するために、コンテナ内に毛細管作用を発現するウィックを配置したり、コンテナ内壁に微細な溝を形成することが知られている。

【0005】

ヒートパイプには、形状によって丸パイプ形状や平面型等があるが、上述したような小型軽量化が求められる電子機器においては、発熱体への取付が容易であること、広い接触面が得られることから、平面型（平板型、シート状とも言う）ヒートパイプが好んで用いられている。

【0006】

真空脱気されたコンテナの内圧は作動液の状態により大気圧以下となるため、薄型の平面型ヒートパイプの場合、コンテナを構成する上側、下側の板材（プレート）が凹んだり歪んだりして変形しやすい。その結果、作動液の蒸気流路が狭くなり、熱輸送能力（最大熱輸送量）が低下してしまう。そこで、平面型ヒートパイプにおいては、コンテナの上下側プレートを支える支柱を設けて、コンテナの変形を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２）。

【0007】

特許文献１に記載の平面型ヒートパイプは、コンテナの上側プレートが下側プレートに向かって突出した部分（特許文献１における凹形部）を有しており、この凹形部が下側プレートに接合することによって、コンテナを支える支柱としての機能を実現している。また、特許文献２では、コンテナ内に中実の支柱となる柱状の部材を別途設けた平面型ヒートパイプが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００２−２２３８０号公報

【特許文献2】特開２００２−６２０６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、平面型ヒートパイプの薄型化の要求が高まるにつれ、コンテナを構成するプレートの板厚をも薄くする必要が生じ、その結果、支柱に支えられていないプレート部分の凹み、歪みが大きくなるという問題が発生している。この対策として、従来技術を用いて支柱の数を増やしたり、支柱間隔を短くする方法がとられているが、支柱によって、作動液の蒸気流路が狭くなり、熱輸送能力が低下してしまう課題がある。すなわち、従来技術においては、支柱が作動液の蒸気経路の妨げとなってしまい、熱輸送能力が低下するため、平面型ヒートパイプの薄型化と高い熱輸送能力を両立することが難しい実情がある。

【0010】

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、薄型化しても変形しにくく、高い熱輸送能力を維持可能な平面型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】

【0011】

上記した目的を達成するために、本発明に係る平面型ヒートパイプは、略平行に配された金属製板材によって内部に空洞部が形成されたコンテナと、前記空洞部に封入された作動液と、前記コンテナ内に挿入されたウィック構造体と、を有する平面型ヒートパイプであって、前記ウィック構造体は第１のシート状部材を含み、前記第１のシート状部材には、前記コンテナの高さ方向に突出した中空の突起部が形成されており、前記第１のシート状部材は、略平行に配された前記金属製板材の一方の前記金属製板材に前記突起部が内接し、他方の前記金属製板材に前記突起部が形成されていない平面部が内接して、前記コンテナの前記金属製板材を支え、前記突起部は、前記第１のシート状部材に複数形成された突起であり、前記突起は、前記コンテナの高さ方向を縦としたときの縦断面において、前記高さ方向に直交するすべて方向の縦断面の形状が凸形状になっており、中空の前記突起部は、蒸気を通過可能に形成されており、前記突起部の内部空間の高さは前記第１のシート状部材の厚さ以上であり、前記突起部は、略平行に配された前記金属製板材に直交するすべての方向の断面形状が凸形状になっている突起であり、前記ウィック構造体は、前記平面部の空隙率が前記突起部の空隙率よりも低いことを特徴とする。

【0013】

また、本発明に係る平面型ヒートパイプは、前記第１のシート状部材が、一枚の部材からなり、前記突起部と前記平面部が一体形成されていることが好ましい。
また、本発明に係る平面型ヒートパイプは、前記突起部が、前記第１のシート状部材をエンボス加工して形成された突起であることが好ましい。
また、本発明に係る平面型ヒートパイプは、前記突起部の平面視形状が長手方向と短手方向を有する形状である場合、前記突起部は、前記平面視形状の長手方向が蒸気の流路方向と平行になるように配置されていることが好ましい。

【0014】

また、本発明に係る平面型ヒートパイプは、前記第１のシート状部材が、メッシュ構造または不織状構造または多孔構造を有することが好ましい。

【0016】

また、本発明に係る平面型ヒートパイプは、前記ウィック構造体の材質が、銅、鉄、ステンレス、および銅又は鉄を主成分とする合金金属のいずれかであることが好ましい。

【0017】

また、本発明に係る平面型ヒートパイプは、前記板材の表面が略平坦であることが好ましい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、薄型化しても変形しにくく、高い熱輸送能力を維持可能な平面型ヒートパイプを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る平面型ヒートパイプの分解概略図である。

【図2】図1で示す平面型ヒートパイプの長手方向断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。

【図3】図１で示す平面型ヒートパイプにおいてウィック構造体に別の実施例を配設した実施形態を示す。

【図4】本発明の一実施形態に係る平面型ヒートパイプにおけるウィック構造体の断面図であり、（ａ）は図１で示すウィック構造体のＡ−Ａ方向断面図、（ｂ）は図３で示すウィック構造体のＢ−Ｂ方向断面図である。

【図5】本発明の別の実施形態に係る平面型ヒートパイプの分解概略図である。

【図6】平面型ヒートパイプの最大熱輸送量を作動液の液量に対して示したグラフであり、従来技術の一実施形態に係る平面型ヒートパイプ（従来例）と本発明の一実施形態（実施例１）についての測定結果を示す。

【図7】従来技術の一実施形態に係る平面型ヒートパイプ（従来例）の長手方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の好ましい実施の形態における平面型ヒートパイプの例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

【0021】

図１は、本実施形態に係る平面型ヒートパイプ１００の基本的な構成要素を分解して示した全体概略図である。平面型ヒートパイプ１００は、略平行に配されたプレート（板材）１１０（上側プレート１１０ａ、下側プレート１１０ｂ）によって内部に空洞部１３０Ｓが形成されたコンテナ１３０と、空洞部１３０Ｓに封入された作動液（図示せず）と、コンテナ１３０内に挿入され、作動液が毛細管力で浸透するウィック構造体１５０とを有する。

【0022】

プレート１１０は、本実施形態においては下側プレート１１０ｂの周縁に側壁プレート１１０ｃを設けることによって、各プレート１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを接続し、内部に空洞部１３０Ｓを有するコンテナ１３０を構成している。側壁プレート１１０ｃは上側プレート１１０ａに設けたり、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂの一部を折り曲げて形成しても良く、コンテナ１３０内に空洞部１３０Ｓが形成され密封される構成であれば、略平行に配されたプレート１１０ａ、１１０ｂの接続方法は限られない。

【0023】

プレート１１０は、熱伝導率が高く、変形しにくい金属等の素材によって形成されており、本実施形態においてはステンレスが用いられている。上下側プレート１１０ａ、１１０ｂは、少なくとも一方が発熱体との接触面となることから、平面状であって、その発熱体側の表面は略平坦であることが好ましい。これによって、発熱体との広い接触面積が得られ、発熱体と密着させることができるため、熱接触抵抗を低く抑えることができる。さらに、発熱体が上側プレート１１０ａ、下側プレート１１０ｂ上のどの場所においても熱接触抵抗を低く抑えることができるため、平面型ヒートパイプ１００を使用する機器の設計自由度が拡大する。また、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂの空洞部１３０Ｓ側の表面は、凝縮した作動液が低温部から高温部へ還流しやすくするため、作動液のぬれ性を高める層を設けたり、還流方向に沿って複数の溝（グルーヴ）を設けたりしても良い。

【0024】

作動液の種類は使用温度等により適宜選択可能である。具体的には、作動液として少量の水を用いることが一般的であるが、不凍液を含む水、エタノール、シクロペンタン、アンモニア等を用いても良い。

【0025】

ウィック構造体１５０は、メッシュ構造、不織状構造、多孔構造等、毛細管力を発揮可能な構造を有するシート状部材（第１のシート状部材）１４０を含む構造体であって、図示するように、シート状部材１４０はコンテナ１３０の高さ方向（上下側プレート１１０ａ、１１０ｂ間）に突出した平面視形状が円形の突起部１７０と、平面部（突起部１７０が形成されていない部分）１６０とを有する。
ここで、突起部１７０はシート状部材１４０に並列（格子状）に配列して形成されているが、千鳥状（６０°千鳥、４５°千鳥）に配置されていても良い。また、突起部１７０の平面視形状が長丸や楕円の場合、その長手方向が蒸気の流路方向、すなわち熱の移動方向と平行に配置されていることが好ましい。

【0026】

次に図２を参照し、ウィック構造体１５０についてより詳しく説明する。図２は、平面型ヒートパイプ１００の長手方向断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は部分拡大図である。図２に示すように、ウィック構造体１５０のうち、突起部１７０は上側プレート１１０ａに内接しており、突起部１７０が形成されていない平面部１６０は下側プレート１１０ｂに内接している。これによって、突起部１７０が従来技術の支柱と同様の機能を実現し、ウィック構造体１５０が上下側プレート１１０ａ、１１０ｂを支えることができるため、コンテナ１３０の変形を抑制することができる。

【0027】

突起部１７０は中空に形成されており、本実施形態においては、略平坦なシート状部材にエンボス加工（プレス加工）を施すことによって突起部１７０を形成している。従って、突起部１７０と平面部１６０は一体形成されており、エッチング等の工程が不要であるため、突起部１７０を有するウィック構造体１５０を容易に、低コストに製造することができる。エンボス加工が可能で、高い強度および熱伝導性を有するウィック構造体１５０の材質としては、銅、鉄、ステンレス、および銅または鉄を主成分とする合金金属等が挙げられる。

【0028】

突起部１７０を中空にすることによって、突起部１７０の数を増やしたり、突起部１７０の間隔を短くした場合であっても、作動液の蒸気経路が狭くなって熱輸送能力が低下してしまう問題を抑制できる。具体的には、図２（ａ）において、発熱体（図示せず）が下側プレート１１０ｂの左端部に接しており、加熱で蒸気となった作動液が図２（ｂ）の矢印で示す方向（左から右）にコンテナ１３０内を移動する場合を考える。その場合、突起部１７０が中空であり、蒸気が矢印のように突起部１７０を通過することができるため、突起部１７０は作動液の蒸気経路の妨げとならず、従って高い熱輸送能力を維持可能となる。

【0029】

蒸気（作動液）が通過する十分な空間を突起部１７０内に確保するためには、図４（ａ）においてウィック構造体１５０の断面図（図１のＡ−Ａ方向断面）で示すように、突起部１７０の内部空間の高さｄ１が、ウィック構造体１５０を構成するシート状部材の厚さｄ２以上であることが好ましい。ここで、前記内部空間の高さｄ１は図示するように、突起部１７０を構成するシート状部材の下面１７０ａから平面部１６０を構成するシート状部材の下面１６０ａまでの距離とする。なお、シート状部材がメッシュ構造等を有し、前記突起部１７０の下面１７０ａ及び前記平面部１６０の下面１６０ａが微視的に凹凸形状を含む場合には、前記内部空間の高さｄ１は、前記下面１７０ａの凸部の先端から前記下面１６０ａの凸部の先端までの距離とする。

【0030】

ここで、ウィック構造体１５０は突起部１７０（におけるシート状部材１４０）の空隙率が６０％以上９０％以下であることが好ましい。空隙率が低すぎると、コンテナ１３０の変形を抑制するという効果が十分に得られない可能性があり、高すぎると蒸気が突起部１７０を通過しにくくなる。
更に、ウィック構造体１５０は、平面部１６０の空隙率が突起部１７０よりも低いことが好ましい。より具体的には、平面部１６０の空隙率は、突起部１７０の空隙率より１０％以上低い、５０％以上８０％以下であることが好ましい。ウィック構造体１５０の平面部１６０の空隙率をこのような範囲とすることで、低温部で凝縮した作動液を高温部へ効果的に戻すことが可能となる。

【0031】

このように平面部１６０と突起部１７０で空隙率が異なる状況は、例えば、シート状部材１４０にメッシュ構造を有する金属製シートを用いる場合、エンボス加工によりメッシュ状の空隙を伸ばすことによって実現可能である。また、シート状部材１４０に多孔構造を有する焼結金属シートを用いる場合、焼結金属の粗さ（サイズ）を変化させることによって実現可能である。さらに、突起部１７０におけるシート状部材１４０に貫通孔を形成することによっても、空隙率が異なる状況を実現できる。

【0032】

次に図３を参照し、ウィック構造体の別の実施例（ウィック構造体２５０）について説明する。図３は、ウィック構造体２５０を有する平面型ヒートパイプ２００の基本的な構成要素を分解して示した全体概略図である。図1のウィック構造体１５０では、突起部１７０は円柱状であり、短手方向および長手方向に対してそれぞれ等間隔に４列、７列に配列されているが、これに対して、図３のウィック構造体２５０では、突起部１７０は、短手方向および長手方向に対してそれぞれ等間隔に４列、1列に配列されている。ウィック構造体２５０は、図1のウィック構造体１５０に比べて、突起部１７０と上側プレート１１０ａとの接触面積が大きいため、コンテナ１３０の変形を抑制する効果が高い。更に、図３の平面型ヒートパイプ２００では、中空の突起部１７０が長手方向に連続しているため、蒸気経路が確保され、高い熱輸送能力を維持可能となる。

【0033】

図４（ｂ）は、図３のウィック構造体２５０のＢ−Ｂ方向断面図であり、図４（ａ）で示す図1のウィック構造体１５０のＡ−Ａ方向断面図と比較すると、ウィック構造体２５０において突起部１７０間の間隔ｄ３は長く形成されている。すなわちウィック構造体２５０は、突起部１７０と上側プレート１１０ａとの接触面積が大きく、コンテナ１３０の変形を抑制する効果が高いため、突起部１７０の間隔ｄ３をウィック構造体１５０より長くすることが可能となっている。

【0034】

なお、上記したウィック構造体１５０、２５０の突起部１７０の形状や大きさは一例であって、その他、多角形柱状、円錐状等でも良く、突起部１７０（の上面）が上側プレート１１０ａに内接し、突起部１７０が形成されていない平面部１６０（の下面）が下側プレート１１０ｂに内接して、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂを支えることができれば良い。また、突起部１７０の数、間隔、配列（整列配列、ランダム配列等）についても、突起部１７０の形状や大きさ、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂの厚さや大きさ等に合わせて、適宜変更可能である。なお、それらの変形例においても、上記したように、蒸気（作動液）が通過する十分な空間を確保するため、突起部１７０の内部空間の高さｄ１は、ウィック構造体１５０を構成するシート状部材の厚さｄ２以上であることが好ましい。

【0035】

ウィック構造体１５０、２５０をそれぞれ有する平面型ヒートパイプ１００、２００の好ましい実施例としては、以下のような設計例が挙げられる。
（実施例１：平面型ヒートパイプ１００）
・上下側プレート１１０ａ、１１０ｂ：厚さ０．１ｍｍのステンレス板
・コンテナ１３０の空洞部１３０Ｓの高さ：０．４ｍｍ
・ウィック構造体１５０を構成するシート状部材１４０：ステンレスワイヤーを編みこんだステンレスメッシュ、厚さｄ２＝０．１ｍｍ、ワイヤー径５０〜２００μｍ
・突起部１７０：直径１ｍｍの円柱状、内部空間の高さｄ１＝０．２ｍｍ、間隔ｄ３＝５ｍｍ
（実施例２：平面型ヒートパイプ１００）
・上下側プレート１１０ａ、１１０ｂ：厚さ０．０５ｍｍのステンレス板
・コンテナ１３０の空洞部１３０Ｓの高さ：０．６ｍｍ
・ウィック構造体１５０を構成するシート状部材１４０：ステンレスの微細な繊維を固めた不織状構造のシート、厚さｄ２＝０．２ｍｍ、繊維径８〜２０μｍ
・突起部１７０：一辺０．８ｍｍの略四角柱状、内部空間の高さｄ１＝０．２ｍｍ、間隔ｄ３＝１．６ｍｍ
（実施例３：平面型ヒートパイプ２００）
・上下側プレート１１０ａ、１１０ｂ：厚さ０．１ｍｍのステンレス板
・コンテナ１３０の空洞部１３０Ｓの高さ：０．４ｍｍ
・ウィック構造体２５０を構成するシート状部材１４０：ステンレスに微細な貫通孔を設けた多孔質シート、厚さｄ２＝０．１２ｍｍ
・突起部１７０：楕円の短手方向の幅１ｍｍ、内部空間の高さｄ１＝０．２ｍｍ、間隔ｄ３＝７ｍｍ

【0036】

実施例２は、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂの厚さが０．０５ｍｍと薄く、コンテナ１３０の変形が生じやすいため、突起部１７０の間隔ｄ３を１．６ｍｍと、実施例１の５ｍｍより短くした実施例である。また、実施例３は、配設されるウィック構造体２５０がコンテナ１３０の変形抑制効果が高いため、突起部１７０の間隔ｄ３は７ｍｍと、実施例１及び２より長くした実施例である。

【0037】

次に図５を参照し、本発明の別の実施形態に係る平面型ヒートパイプ３００について説明する。本実施形態に係る平面型ヒートパイプ３００は、図１、３に示す平面型ヒートパイプ１００における突起部１７０が形成されたシート状部材１４０と下側プレート１１０ｂとの間に、略平坦なシート状部材（第２のシート状部材）１８０を追加したものである。言い換えれば、平面型ヒートパイプ３００におけるウィック構造体３５０は、ウィック構造体１５０、２５０に対して、メッシュ構造または不織状構造または多孔構造の略平坦なシート状部材１８０をさらに備えたものである。

【0038】

ウィック構造体３５０は、略平坦なシート状部材１８０によって、作動液を再び吸熱側（発熱体側）に還流する効果を高めることができる。平面型ヒートパイプ１００、２００においては、図２に示すようにエンボス加工等によってシート状部材に突起部１７０が形成されているため、突起部１７０の底部は下側プレート１１０ｂと内接しない。このため、作動液が毛細管作用によって吸熱側に還流する際、突起部１７０の底部を伝うことができず、下側プレート１１０ｂに沿って作動液が還流しにくくなることがある。平面型ヒートパイプ３００では、下側プレート１１０ｂと内接するように略平坦なシート部材１８０を設けることによって、作動液が下側プレート１１０ｂに沿って吸熱側に還流し易くすることができる。
なお、図５ではシート状部材１４０の突起部１７０が上方（上側プレート１１０ａ側）に突出している形態として説明したが、下方（下側プレート１１０ｂ側）に突出していても良い。その際、シート状部材１８０は、作動液の還流及び保持のため、平面型ヒートパイプ３００の受熱面の内面に配置される。

【0039】

以上のように、本発明に係る平面型ヒートパイプによれば、ウィック構造体１５０、２５０、３５０に形成された突起部１７０が、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂを支えることができるため、コンテナ１３０の変形を抑制することができる。また、突起部１７０が中空であり、作動液（蒸気）が突起部１７０を通過することができるため、薄型化するために突起部１７０の数を増やしたり、突起部１７０の間隔を短くした場合であっても、突起部１７０が蒸気経路の妨げとならず、高い熱輸送能力を維持可能となる。

【0040】

実際に、図６において、本発明に係る平面型ヒートパイプと、従来技術の平面型ヒートパイプの熱輸送能力（最大熱輸送量）の比較結果を示す。図６は、上記した実施例１の平面型ヒートパイプ１００と、従来技術の平面型ヒートパイプの一例（従来例）について、横軸を作動液の液量として示した最大熱輸送量Ｑｍａｘの測定結果である。従来例は、図７に示すように、実施例１の平面型ヒートパイプ１００において、メッシュ構造体１５０を配設せず、代わりに、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂとの間に中実の支柱９６０を配設した構成である。従来例においては、前記支柱の天面が上側プレート１１０ａに内接し、支柱９６０の底面が下側プレート１１０ｂに内接して、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂの変形を抑制しているが、支柱９６０は中実であるため、実施例１と異なり蒸気が通過することはできない。

【0041】

本測定において、最大熱輸送量は以下のように測定した。各ヒートパイプの長手方向の一方の端部側をヒーターを取り付けて加熱部（高温部）とし、もう一方の端部側を冷却部（低温部）として、ヒーターの電力（加熱量）を増加させていくと、加熱部の温度が上昇し続けるため、加熱部において作動液が全て蒸発してしまうドライアウトが生じる。このドライアウトが生じるとヒートパイプの熱輸送限界に達したと言えるため、ドライアウト直前のヒーターの電力値をヒートパイプが運ぶことができる最大熱輸送量とした。また、加熱部の温度を測定し、その温度が安定しなくなって急上昇する時点をドライアウトの発生とみなした。

【0042】

その他、各ヒートパイプの主要パラメーターは以下の通りである。
・各ヒートパイプの加熱部から冷却部までの長さ：１２０ｍｍ
・各ヒートパイプの短手方向の長さ：３０ｍｍ
・従来例におけるコンテナ１３０：材質、形状、大きさは実施例１と同一
・従来例における中実の支柱９６０：直径１ｍｍの円柱状、高さ０．４ｍｍ、支柱の間隔５ｍｍ、ステンレス製

【0043】

図６において、従来例に係る平面型ヒートパイプの測定結果（菱形印で図示）が示すように、作動液の液量が少ない領域では、作動液のドライアウトが生じやすいため、最大熱輸送量は小さいが、液量を増やしていくとドライアウトが生じにくくなり、最大熱輸送量も増大する。そして、液量が所定の値を超えると、最大熱輸送量は再び減少する。作動液の液量が多くなり過ぎると、高温部から低温部への蒸気と、低温部から高温部へ還流する液体の流れが干渉してしまい、液体が蒸気に吹き飛ばされて液体の還流量が減少してしまう。これによって再び作動液のドライアウトが生じやすくなり、最大熱輸送量が減少する。従って、最大熱輸送量は、図６の点線で示すように、作動液の液量に対して山状の特性を示すことが知られており、通常、ピーク値付近の液量が選択され封入される。

【0044】

これに対して、実施例１に係る平面型ヒートパイプ１００の測定結果（丸形印で図示）は、山状の特性が液量の多い方向にシフトし、かつ、山状の到達点が大きくなっている。具体的には、最大熱輸送量Ｑｍａｘが３０％程度向上した。上下側プレート１１０ａ、１１０ｂを支える突起部１７０が蒸気経路の妨げとならず、最大熱輸送量が増大した効果と考えられる。

【0045】

以上、本発明に係る平面型ヒートパイプの一例を示したが、本実施形態における記述は、これに限定されるものではない。本実施形態における平面型ヒートパイプの細部構成等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、 上記した平面型ヒートパイプ１００、２００、３００においては、突起部１７０は、略平坦なシート状部材にエンボス加工を施すことによって一体形成されているが、突起部１７０が中空であって、上下側プレート１１０ａ、１１０ｂを支えるように突起状に形成されていれば、別体で形成されたものを後工程で一体化しても良い。また例えば、略平坦なシート状部材の上に、突起部１７０となるシート状部材を接合したり、略平坦なシート状部材に、突起部１７０の底面と略同一形状の貫通孔を形成し、その貫通孔に突起部１７０を挿入して接合しても良い。さらに、平面型ヒートパイプ３００における略平坦なシート状部材１８０は、前記シート状部材１４０と上下側プレート１１０ａ、１１０ｂとのそれぞれの間に含まれていても良い。その場合、平面型ヒートパイプ３００の上下で異方性がなくなるため、平面型ヒートパイプを電子機器等に使用する際の取付自由度が拡大する。

【符号の説明】

【0046】

１００、２００、３００ 平面型ヒートパイプ
１１０、１１０ａ、１１０ｂ 金属プレート
１３０ コンテナ
１３０Ｓ 空洞部
１４０、１８０ シート状部材
１５０、２５０、３５０ ウィック構造体
１６０ 平面部（突起部が形成されていない部分）
１７０ 突起部
ｄ１ 突起部の内部空間の高さ
ｄ２ シート状部材の厚さ
ｄ３ 突起部の間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】