特許 6667650 断熱構造体

(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】6667650

(24)【登録日】2020年2月27日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】断熱構造体

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/065 20060101AFI20200309BHJP

【ＦＩ】

   F16L59/065

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-540336(P2018-540336)

(86)(22)【出願日】2017年9月25日

(86)【国際出願番号】JP2017034537

(87)【国際公開番号】WO2018056439

(87)【国際公開日】20180329

【審査請求日】2019年5月10日

(31)【優先権主張番号】特願2016-186055(P2016-186055)

(32)【優先日】2016年9月23日

(33)【優先権主張国】JP

【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】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 義勝

(72)【発明者】

【氏名】青木 博史

【審査官】 渡邉 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２２０６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０９１１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３８６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３５３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０４２６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３１１３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５３４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９０２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７０６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２２６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７５１８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｌ ５９／０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の板状体と、該第１の板状体と対向する第２の板状体と、前記第１の板状体と前記第２の板状体とを仕切る仕切り板とを備え、前記第１の板状体と前記仕切り板により第１の空洞部が形成され、前記第２の板状体と前記仕切り板により第２の空洞部が形成されたコンテナを有し、
前記第２の空洞部に、ウィック構造体と作動流体が封入され、
前記第１の空洞部に、支柱部が設けられ、
該支柱部が、多孔質体であり、前記第１の空洞部に複数配置され、前記仕切り板から前記第１の板状体まで延在して前記第１の板状体を前記仕切り板側から支えている断熱構造体。

【請求項2】

第１の板状体と、該第１の板状体と対向する第２の板状体と、前記第１の板状体と前記第２の板状体とを仕切る仕切り板とを備え、前記第１の板状体と前記仕切り板により第１の空洞部が形成され、前記第２の板状体と前記仕切り板により第２の空洞部が形成されたコンテナを有し、
前記第２の空洞部に、ウィック構造体と作動流体が封入され、
前記第１の空洞部に、支柱部が設けられ、
該支柱部が、毛細管力を生じるウィック構造であり、前記第１の空洞部に複数配置され、前記仕切り板から前記第１の板状体まで延在して前記第１の板状体を前記仕切り板側から支えている断熱構造体。

【請求項3】

前記第１の板状体、前記第２の板状体及び前記仕切り板が、それぞれ、１枚の金属板状体であり、熱溶着にて一体形成されている請求項１または２に記載の断熱構造体。

【請求項4】

前記第２の板状体の熱伝導度が、前記第１の板状体の熱伝導度よりも高い請求項１乃至３のいずれか１項に記載の断熱構造体。

【請求項5】

前記第１の板状体が、熱可塑性樹脂である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の断熱構造体。

【請求項6】

前記第１の空洞部が減圧されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の断熱構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減圧された内部空間を有する断熱構造体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の電子機器の小型化、高機能化に伴い、電子機器に搭載された電子部品は、発熱量がますます増大している。上記電子部品であっても、伝熱部材によって確実に冷却されることが要求される。また、人が触れる部位や熱に弱い部品等が搭載された部位及びその近傍には、上記電子部品の熱が伝達することを防止するために、伝熱部材に、さらに、断熱材が設けられる場合がある。

【0003】

上記断熱材として、例えば、伝熱作用を有する空気を極力排除することで、良好な断熱効果を有する真空断熱材が用いられることがある。伝熱部材と真空断熱材との構造体としては、例えば、芯材であるシリカ繊維等の繊維状材料を外被材で被覆した後、外被材の内部を真空状態として外被材の端部を封止した真空断熱材を、アルミニウムや黒鉛シート等の伝熱部材に積層させた構造体を挙げることができる（特許文献１）。なお、芯材は、真空空間を維持するための補強部材である。

【0004】

しかし、特許文献１では、冷却作用を有する部材として、アルミニウムや黒鉛シート等といった熱伝導性を有する部材を使用しており、熱輸送機能が十分には得られないので、発熱量の増大した電子部品等に対して、冷却効果が十分ではないという問題があった。また、特許文献１では、真空断熱材の真空空間に芯材が充填されているので、芯材によって、真空断熱材の断熱効果が低減される場合があるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１４３２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記事情に鑑み、本発明は、発熱量が大きい被冷却体に対しても、優れた断熱効果を発揮し、また、優れた熱輸送特性を有することで、優れた冷却効果を発揮できる断熱構造体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】

【0007】

本発明の態様は、第１の板状体と、該第１の板状体と対向する第２の板状体と、前記第１の板状体と前記第２の板状体とを仕切る仕切り板とを備え、前記第１の板状体と前記仕切り板により第１の空洞部が形成され、前記第２の板状体と前記仕切り板により第２の空洞部が形成されたコンテナを有し、前記第２の空洞部に、ウィック構造体と作動流体が封入された断熱構造体である。

【0008】

上記態様では、第２の空洞部には作動流体が封入され、また、ウィック構造体が収容されているので、第２の空洞部は、ベーパーチャンバ（平面型ヒートパイプ）として機能する。

【0009】

本発明の態様は、前記第１の空洞部に、さらに支柱部が設けられている断熱構造体である。

【0010】

本発明の態様は、前記支柱部が、多孔質体である断熱構造体である。

【0011】

本発明の態様は、前記第１の板状体、前記第２の板状体及び前記仕切り板が、それぞれ、１枚の金属板状体であり、熱溶着にて一体形成されている断熱構造体である。

【0012】

本発明の態様は、前記第２の板状体の熱伝導度が、前記第１の板状体の熱伝導度よりも高い断熱構造体である。

【0013】

本発明の態様は、前記第１の板状体が、熱可塑性樹脂である断熱構造体である。

【0014】

本発明の態様は、前記第１の空洞部が減圧されている断熱構造体である。

【発明の効果】

【0015】

本発明の態様によれば、断熱構造体は、空間部である第１の空洞部を備えているので、優れた断熱効果を発揮する。このように、本発明の第１の空洞部は、優れた断熱性能を有するので、被冷却体である発熱体から人が触れる部位や熱に弱い部品等が搭載された部位へ、熱が伝達されるのを防止でき、結果、該部位の温度上昇を抑制できる。また、本発明の態様によれば、コンテナの第２の空洞部には、ウィック構造体が収容され、作動流体が封入されていることから、ベーパーチャンバとして機能するので、優れた熱輸送特性を有し、結果、優れた冷却効果を発揮できる。

【0016】

本発明の態様によれば、第２の板状体の熱伝導度が第１の板状体の熱伝導度よりも高いことにより、熱輸送効果（すなわち、被冷却体の冷却効果）と被冷却体に対する断熱性能、ともに優れた断熱構造体を得ることができる。

【0017】

本発明の態様によれば、第１の空洞部が減圧されていることにより、断熱性能がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体で使用する断熱材の側面断面図である。

【図2】（a）図は、本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体の側面図、（b）図は、本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体の正面断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図4】本発明の第２実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図5】本発明の第３実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図6】本発明の第４実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図7】本発明の第５実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図8】（a）図は、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体の平面図、（b）図は、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体の、断熱材の部位の正面断面図、（c）図は、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体の使用態様例の側面断面図である。

【図9】本発明の第７実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図10】本発明の第８実施形態例に係る断熱構造体の説明図である。

【図11】本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体の他の製造方法例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体で使用する断熱材について、図面を用いながら説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体で使用する断熱材１は、空洞部１３を有する凸部１４が形成されたコンテナ１０と、空洞部１３内部に設けられた支柱部１５とを備えている。空洞部１３の外周部は、熱溶着にて封止されている。

【0020】

断熱材１のコンテナ１０は、対向する２枚の金属板状体、すなわち、一方の板状体１１と他方の板状体１２とを重ねることにより形成されている。断熱材１では、コンテナ１０は、平面視矩形状であり、その中央部に空洞部１３を有する凸部１４が設けられている。空洞部１３内部は、脱気されて減圧状態となっている。断熱材１では、空洞部１３内部は真空状態まで脱気されている。このように、コンテナ１０の空洞部１３は、減圧（断熱材１では、真空状態まで減圧）されているので、伝熱作用を有する気体（空気）が排除されている。

【0021】

一方の板状体１１は平板状である。他方の板状体１２も平板状であるが、中央部が凸状に塑性変形されている。他方の板状体１２の、外側に向かって突出し、凸状に塑性変形された部位が、コンテナ１０の凸部１４となる。凸部１４の内部が、空洞部１３となっている。

【0022】

一方の板状体１１の厚さ、他方の板状体１２の厚さは、いずれも、特に限定されず、優れた剛性が付与されつつ、減圧されている空洞部をより確実に維持する点から、０．０５〜１．０ｍｍが好ましく、０．１〜０．４ｍｍが特に好ましい。また、一方の板状体１１、他方の板状体１２の材質は、いずれも、特に限定されず、例えば、ステンレス、銅、キプロニッケル等の銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、スズ、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金等を挙げることができる。これらのうち、剛性を有し、平面度を確保しやすく、また、樹脂とのモールド成形性に優れる点からステンレスが好ましい。

【0023】

空洞部１３の内部には、支柱部１５が設けられている。支柱部１５は、減圧されている空洞部１３を維持するための部材である。従って、空洞部１３内部のうち、支柱部１５以外の部位は、空間部となっている。支柱部１５の位置は、特に限定されないが、断熱材１では、空洞部１３の両端部と中央部に配置されている。なお、空洞部１３の内部には、水等の作動流体は封入されていない。

【0024】

また、支柱部１５の側面視の断面形状は、特に限定されないが、断熱材１では、矩形の柱状となっている。支柱部の材質は、特に限定されず、例えば、金属（例えば、銅、銅合金等）の多孔質体、銅、銅合金等の金属メッシュ、樹脂、セラミック等を挙げることができる。

【0025】

断熱材１では、一方の板状体１１は、空洞部１３の外周部、すなわち、空洞部１３の周りを囲むように、他方の板状体１２と熱溶着されている。空洞部１３の外周部が熱溶着されることで、空洞部１３が封止され、空洞部１３に気密性が付与される。熱溶着手段は、特に限定されず、例えば、レーザー溶接や抵抗溶接等の溶接手段を挙げることができる。

【0026】

断熱材１では、コンテナ１０の空洞部１３内部のうち、支柱部１５以外の部位は空間部となっており、該空間部は減圧されているので、熱伝導性を有する空気等の気体が低減、排除されている。従って、空洞部１３は、優れた断熱効果を発揮する。このように、断熱材１は、優れた断熱効果を発揮するので、狭い空間に発熱体が設置されても、人が触れる部位や熱に弱い部品等が搭載された部位と発熱体との間に断熱材１を配置することで、上記部位の温度上昇を抑制できる。また、断熱材１は、対向する２枚の金属板状体から形成されていることから、剛性を有するので、ねじ等の固定部材を用いて所定の取り付け部位に取り付けできる。また、断熱材１は、曲げ等の塑性変形により、所望の形状に加工できるので、狭く複雑な空間、例えば、電子部品が実装されている回路基板等への取り付けが容易である。

【0027】

次に、上記断熱材１を用いた断熱構造体について、図面を用いながら説明する。ここでは、断熱構造体が、パーソナルコンピュータの筐体内に収容された電子部品（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））に設置された場合を例にとって説明する。

【0028】

図２（a）、（b）に示すように、本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体２は、パーソナルコンピュータの筐体１００内に収容された、上記した断熱材１と、ヒートパイプ２１と、を有している。また、ヒートパイプ２１は、電子部品１０２（被冷却体である発熱体）と熱的に接続されている。ヒートパイプ２１の蒸発部２２が、回路基板１０１に実装された電子部品１０２から、受熱プレート１０３を介して受熱し、蒸発部２２の受けた熱が、蒸発部２２からヒートパイプ２１の凝縮部２３へ輸送される。凝縮部２３へ輸送された熱が、凝縮部２３から熱交換手段としての放熱フィン２４を介して、ヒートパイプ２１の外部へ放出されることで、電子部品１０２が冷却される。

【0029】

断熱構造体２では、ヒートパイプ２１のコンテナは管状体である。断熱構造体２の断熱材１は、対向する２枚の金属板状体を重ねることにより形成されている平板であり、剛性を有するので、断熱材１は曲げ加工（図では、凹状に加工）が可能である。断熱材１の凹部にヒートパイプ２１が嵌合されることで、断熱材１にヒートパイプ２１が固定されている。従って、断熱構造体２では、断熱材１とヒートパイプ２１が、直接接した状態となっている。断熱構造体２では、断熱材１が凹状に曲げ加工されていることにより、コンテナが管状体であるヒートパイプ２１に対し、優れた固定性を有する。

【0030】

また、断熱材１と被冷却体である電子部品１０２は、ヒートパイプ２１を介して、対向するように配置されている。従って、ヒートパイプ２１の蒸発部２２が、断熱材１の凹部に嵌合されている。上記から、断熱材１は、ヒートパイプ２１の蒸発部２２と電子部品１０２に対して、優れた断熱性能を有する。筐体１００内における断熱材１の設置範囲は、特に限定されないが、筐体１００表面に対して１０〜８０％の範囲が好ましく、１５〜５０％の範囲が特に好ましい。

【0031】

図２（a）、（b）に示すように、断熱材１は、固定手段（図では、ねじ１０４）にて、電子部品１０２の実装された回路基板１０１に固定（図では、ねじ止め）されている。このように、断熱構造体２の断熱材１は、剛性を有する平板なので、ねじ止め用のねじ穴を設けることができる。

【0032】

断熱構造体２は、熱輸送効率（すなわち、冷却効率）に優れたヒートパイプ２１と、優れた断熱性能を有する断熱材１とを備えるので、断熱性能と熱輸送特性に優れた断熱構造体である。

【0033】

次に、本発明の第２実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0034】

図３、４に示すように、本発明の第２実施形態例に係る断熱構造体３は、第１実施形態例に係る断熱構造体の、管状体であるコンテナを有するヒートパイプに代えて、平面型ヒートパイプ（ベーパーチャンバ）３１が使用されている。つまり、第２実施形態例に係る断熱構造体３では、断熱材１は、平面型ヒートパイプ３１に対する断熱部材として機能する。

【0035】

断熱構造体３では、平面型ヒートパイプ３１が使用されることに対応して、断熱材１は凹状に曲げられていない。断熱材１と平面型ヒートパイプ３１は積層されることで、相互に、直接接した態様となっている。また、図３に示す断熱構造体３では、断熱材１の平面視の形状と面積は、平面型ヒートパイプ３１の平面視の形状、面積と略同じとなっており、断熱材１は、発熱体１０２の直上部だけではなく、その外側にまで延在した態様となっている。一方で、図４に示す断熱構造体３では、断熱材１の平面視の面積は平面型ヒートパイプ３１の平面視の面積よりも小さく、発熱体１０２の直上部にのみ断熱材１が配置された態様となっている。平面型ヒートパイプ３１は、曲げ加工されていない平面型である断熱材１と電子部品１０２との間に狭持されることで固定されている。断熱材１は、平面型ヒートパイプ３１と同様に、対向する２枚の金属板状体により形成された平板なので、凹部を設けなくても、ねじ１０４等の固定手段によって、平面型ヒートパイプ３１とともに、回路基板１０１に固定することができる。断熱構造体３でも、第１実施形態例に係る断熱構造体と同様に、断熱材１は、平面型ヒートパイプ３１と電子部品１０２に対して優れた断熱性能を有する。

【0036】

次に、本発明の第３実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１、第２実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0037】

図５に示すように、本発明の第３実施形態例に係る断熱構造体４は、上記第１実施形態例に係る断熱構造体に、さらに、断熱材１と同じ部材である他の断熱材１’が、回路基板１０１の裏面側、すなわち、電子部品１０２の実装されていない面側に、設けられている。つまり、第３実施形態例に係る断熱構造体４では、回路基板１０１の裏面側に設けられた他の断熱材１’は、回路基板１０１に対する断熱部材且つ補強部材として機能する。

【0038】

他の断熱材１’は、回路基板１０１の裏面に直接接する態様にて、固定手段（図では、ねじ１０４）にて、断熱材１とともに、回路基板１０１に固定（図では、ねじ止め）されている。他の断熱材１’は、回路基板１０１の裏面に直接接する態様にて固定されているので、曲げ加工等がされていない平面型となっている。

【0039】

他の断熱材１’は、平面型であり剛性を有するので、回路基板１０１に応力がかかって撓み等が生じても、回路基板１０１に対する補強部材として機能する。

【0040】

次に、本発明の第４実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第３実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0041】

図６に示すように、本発明の第４実施形態例に係る断熱構造体５は、第３実施形態例に係る断熱構造体のヒートパイプ２１と断熱材１との間に、さらにスペーサー３０が設けられている。つまり、第４実施形態例に係る断熱構造体５では、ヒートパイプ２１と断熱材１は直接接していない態様となっている。

【0042】

断熱構造体５では、スペーサー３０はナットであり、スペーサー３０であるナットは、断熱材１の固定手段であるねじ１０４のねじ溝に螺合されている。断熱材１は、管状体であるコンテナを有するヒートパイプ２１に接しない態様にて回路基板１０１に固定されているので、曲げ加工等がされていない平面型となっている。

【0043】

なお、断熱構造体５では、回路基板１０１と他の断熱材１’との間にも、他のスペーサー３０’が設けられている。従って、回路基板１０１と他の断熱材１’は、直接接していない態様となっている。他のスペーサー３０’は、スペーサー３０と同じくナットであり、ねじ１０４のねじ溝に螺合されている。

【0044】

断熱構造体５では、ヒートパイプ２１と断熱材１との間にスペーサー３０を配置することにより、断熱材１と電子部品１０２（被冷却体である発熱体）との間の距離をとることができるので、ヒートパイプ２１と電子部品１０２に対して優れた断熱性能を有する。

【0045】

次に、本発明の第５実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第４実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0046】

第４実施形態例に係る断熱構造体では、ナットがスペーサーとして作用し、ヒートパイプと断熱材とは直接接していない態様であったが、これに代えて、第５実施形態例に係る断熱構造体５’では、図７に示すように、ヒートパイプ２１と断熱材１とが直接接するように、ねじ１０４にナット５０が位置している。すなわち、断熱材１とヒートパイプ２１とが直接接するように、ナット５０が断熱材１の位置決めをしている。

【0047】

断熱構造体５’のように、曲げ加工等がされていない平面型の断熱材１が、管状体であるコンテナを有するヒートパイプ２１と接した態様にて回路基板１０１に固定されてもよい。

【0048】

次に、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第５実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0049】

上記第１〜第５実施形態例に係る断熱構造体では、断熱材とヒートパイプは別体であったが、これに代えて、図８（a）、（c）に示すように、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体６は、断熱材１と平面型ヒートパイプ３１が一体となっている。つまり、対向する２枚の金属板６４、６５のうち、中央部６１から一方の端部６２までの部位は、断熱材１の対向する２枚の金属板状体（すなわち、一方の板状体１１と他方の板状体１２）として機能し、中央部６１から他方の端部６３までの部位は、平面型ヒートパイプ３１のコンテナとして機能する。

【0050】

断熱構造体６では、中央部６１を境に、断熱材１の部位と平面型ヒートパイプ３１の部位が形成されている。また、中央部６１では、対向する２枚の金属板６４、６５は、熱溶着により封止されている。よって、断熱材１の内部空間と平面型ヒートパイプ３１の内部空間は、相互に連通していない態様となっている。

【0051】

また、図８（b）に示すように、断熱材１の部位の内部には、支柱部１５が配置されている。支柱部１５は、例えば、金属メッシュ、または銅粉等の金属粉を焼結させた金属焼結体からなる金属多孔質体である。また、支柱部１５は、毛細管力を生じるウィック構造となっている。支柱部１５の平面視の形状は、特に限定されないが、断熱構造体６では、図８（a）に示すように、格子状となっている。また、支柱部１５は、対向する２枚の金属板６４、６５の間に配置されている。

【0052】

平面型ヒートパイプ３１の部位の内部にも、断熱材１の部位と同じく、支柱部１５が配置されている。上記の通り、支柱部１５は、毛細管力を生じるウィック構造となっているので、平面型ヒートパイプ３１の部位では、凝縮部にて気相から液相へ相変化した作動流体を、蒸発部へ還流させるウィック構造体として機能する。

【0053】

図８（c）に示すように、断熱構造体６では、例えば、中央部６１にて折り曲げ加工することにより、断熱材１の部位は、平面型ヒートパイプ３１の部位及び平面型ヒートパイプ３１の部位に熱的に接続された電子部品（図示せず）に対して、優れた断熱性能を有する。また、断熱構造体６では、断熱材１の部位と平面型ヒートパイプ３１の部位が一体となっているので、断熱材１の部位は、平面型ヒートパイプ３１の部位に対して優れた固定性を発揮する。

【0054】

次に、本発明の第７実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第６実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0055】

第６実施形態例に係る断熱構造体では、対向する２枚の金属板が熱溶着により封止された中央部を境に、断熱材の部位と平面型ヒートパイプ（ベーパーチャンバ）の部位が、一体的に形成されていたが、これに代えて、第７実施形態例に係る断熱構造体７では、図９に示すように、対向する２枚の板状体、すなわち、第２の板状体である一方の板状体１１と該一方の板状体１１と対向する第１の板状体である他方の板状体１２との間に、一方の板状体１１と他方の板状体１２を仕切る仕切り板７０が設けられている。

【0056】

断熱構造体７では、他方の板状体（第１の板状体）１２だけではなく、一方の板状体（第２の板状体）１１も、中央部が凸状に塑性変形されている。一方の板状体１１の、外側に向かって突出し、凸状に塑性変形された部位も、コンテナ１０の凸部となる。該凸部の内部が、後述する第２の空洞部７２となっている。

【0057】

断熱構造体７では、コンテナ１０は、他方の板状体（第１の板状体）１２と一方の板状体（第２の板状体）１１と平板状の仕切り板７０とからなっている。また、第１の板状体１２、第２の板状体１１及び仕切り板７０は、いずれも、１枚の板状体（すなわち、一枚板）から形成されている。断熱構造体７では、コンテナ１０の外周部に位置する熱溶着部は、他方の板状体（第１の板状体）１２と平板状の仕切り板７０と一方の板状体（第２の板状体）１１の３層構造となっている。

【0058】

図９に示すように、仕切り板７０は、一方の板状体１１の平面方向及び他方の板状体１２の平面方向に沿って延在し、コンテナ１０の内部空間を２つの領域に分割している。すなわち、仕切り板７０によって、コンテナ１０の空洞部１３は、他方の板状体（第１の板状体）１２と仕切り板７０との間に形成された第１の空洞部７１と、一方の板状体（第２の板状体）１１と仕切り板７０との間に形成された第２の空洞部７２とに分割されている。従って、仕切り板７０を介して、第１の空洞部７１に対応するコンテナ１０の部位と第２の空洞部７２に対応するコンテナ１０の部位とが一体化されている。

【0059】

仕切り板７０の材質としては、例えば、ステンレス、銅、キプロニッケル等の銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、スズ、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金等を挙げることができる。

【0060】

断熱構造体７では、第１の空洞部７１と第２の空洞部７２は、仕切り板７０によって、相互に、連通されていない態様となっている。また、第１の空洞部７１と第２の空洞部７２は、いずれも、密閉空間であり、脱気されて減圧状態となっている。断熱構造体７では、第１の空洞部７１と第２の空洞部７２は、いずれも、真空状態まで脱気されている。

【0061】

また、第２の空洞部７２には、作動流体（図示せず）が封入されている。さらに、第２の空洞部７２には、支柱部１５が配置されている。支柱部１５は、例えば、金属メッシュ、または銅粉等の金属粉を焼結させた金属焼結体からなる金属多孔質体である。従って、支柱部１５は、毛細管力を生じるウィック構造体となっている。上記から、コンテナ１０の空洞部１３のうち、第２の空洞部７２の部位は、ベーパーチャンバ（平面型ヒートパイプ）の空洞部として機能する。よって、第２の板状体１１と仕切り板７０の部位は、ベーパーチャンバのコンテナとして機能する。

【0062】

一方で、第１の空洞部７１には、支柱部７３が設けられている。支柱部７３の形状は、特に限定されないが、断熱構造体７では、仕切り板７０から第１の板状体１２まで延在している形状が好ましい。支柱部７３は、減圧されている第１の空洞部７１を維持するための部材である。従って、第１の空洞部７１内部のうち、支柱部７３以外の部位は、空間部となっている。また、第１の空洞部７１には、作動流体は封入されていない。従って、コンテナ１０の空洞部１３のうち、第１の空洞部７１の部位は、断熱材として機能する。よって、第１の板状体１２と仕切り板７０の部位は、断熱材のコンテナとして機能する。第１の空洞部７１は、減圧状態となっているので、断熱特性がさらに向上する。

【0063】

支柱部７３の材質は、特に限定されないが、例えば、金属、樹脂を挙げることができ、より具体的には、金属製または樹脂製の多孔質体を挙げることができる。多孔質体を使用することにより、機械的強度を損なうことなく、軽量化することができる。また、支柱部７３が金属メッシュの場合であった場合は、目の粗いメッシュの方が断熱性能には良い。さらには、支柱部７３が金属メッシュであって、支柱部１５も金属メッシュの場合は、メッシュの開口率は、支柱部７３の方が、支柱部１５に比べて大きいほうが好ましい。

【0064】

断熱構造体７では、第２の板状体１１の外面に、被冷却体が熱的に接続される。

【0065】

また、第１の板状体１２及び第２の板状体１１の材質としては、上記した一方の板状体と他方の板状体の材質が挙げられるが、断熱構造体７では、第２の板状体１１の熱伝導度が、第１の板状体１２の熱伝導度よりも高い態様となっている。すなわち、第１の板状体１２の材質は、第２の板状体１１の材質と異なる態様となっている。従って、断熱構造体７では、第１の板状体１２と仕切り板７０の部位は、断熱材としての機能が向上し、第２の板状体１１と仕切り板７０の部位は、ベーパーチャンバとして、熱輸送機能、すなわち、冷却性能が向上する。

【0066】

第２の板状体１１としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金が挙げられ、第１の板状体１２としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が挙げられる。また、第２の板状体１１の厚さ及び第１の板状体１２の厚さは、いずれも、特に限定されないが、上記した一方の板状体と他方の板状体と同様に、優れた剛性が付与されつつ、減圧されている空洞部をより確実に維持する点から、０．０５〜１．０ｍｍが好ましく、０．１〜０．４ｍｍが特に好ましい。

【0067】

なお、断熱構造体７では、上記した第１の空洞部７１は、減圧状態となっていたが、必要に応じて、減圧状態としなくてもよい。

【0068】

断熱構造体７では、コンテナ１０内部に第１の空洞部７１を備えているので、優れた断熱効果を発揮する。このように、第１の空洞部７１は、優れた断熱性能を有するので、被冷却体である発熱体（図示せず）から人が触れる部位や熱に弱い部品等が搭載された部位へ、熱が伝達されるのを防止でき、結果、該部位の温度上昇を抑制できる。また、断熱構造体７では、コンテナ１０内部の第２の空洞部７２には、ウィック構造体として機能する支柱部１５が設けられ、作動流体が封入されていることから、ベーパーチャンバとして機能するので、優れた熱輸送特性を有し、結果、優れた冷却効果を発揮できる。

【0069】

また、断熱構造体７では、優れた断熱性能を有する部位と優れた熱輸送特性を有する部位が、仕切り板７０を介して一体化されているので、断熱構造体７はコンパクト化され、狭小な空間へも設置することができる。

【0070】

次に、本発明の第８実施形態例に係る断熱構造体について、図面を用いながら説明する。なお、第１〜第７実施形態例に係る断熱構造体と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0071】

第７実施形態例に係る断熱構造体では、第１の板状体１２は金属部材であり、第１の空洞部は、減圧状態であり、支柱部７３を備えていたが、これに代えて、図１０に示すように、第８実施形態例に係る断熱構造体８では、第１の空洞部７１に支柱部が設けられておらず、また、第１の板状体１２は樹脂製であり、第１の空洞部７１は減圧されていない。

【0072】

断熱構造体８では、第１の板状体１２が樹脂製であることにより、軽量化できるとともに、射出成形等を用いることで一体型に成形できる、すなわち、コンテナ１０の外周部を熱溶着せずに成形できるので、製造が容易化される。

【0073】

なお、断熱構造体８では、上記態様に代えて、必要に応じて、第１の空洞部７１に支柱部を設けてもよく、第１の空洞部７１は減圧されていてもよい。

【0074】

断熱構造体８でも、第７実施形態例に係る断熱構造体と同様に、優れた断熱性能を有する部位と優れた熱輸送特性を有する部位を有しており、且つ両部位が仕切り板７０を介して一体化されているので、狭小な空間へ設置することができる。

【0075】

次に、上記した本発明の実施形態例に係る断熱構造体で使用する断熱材１の製造方法例について説明する。まず、一方の板状体１１上に支柱部１５を載置し、さらに、支柱部１５の上に、他方の板状体１２を載置して、一方の板状体１１、支柱部１５及び他方の板状体１２からなる三層構造を形成する。このとき、支柱部１５は空洞部１３に収容され、一方の板状体１１の周縁部と他方の板状体１２の周縁部が、相互に重なるように設置する。次に、対向する一方の板状体１１と他方の板状体１２の周縁部を熱溶着にて封止する。このとき、前記周縁部の一部は熱溶着せずに、空洞部１３の内部空間を脱気するための開口部とする。次に、前記開口部から空洞部１３の内部空間を脱気した後、前記開口部を熱溶着にて封止することで、空洞部１３が減圧された断熱材１を作製することができる。

【0076】

次に、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体６の製造方法例について説明する。まず、対向する２枚の金属板６４、６５間に、支柱部１５を挿入して三層構造を形成する。対向する２枚の金属板６４、６５の周縁部を熱溶着にて封止する。このとき、周縁部の一部は熱溶着せずに、作動流体を注入するための開口部とする。図８（a）に示すように、この開口部は、平面型ヒートパイプ３１の部位にあたる他方の端部６３に１か所形成する。次に、上記開口部から、対向する２枚の金属板６４、６５間に形成された空間に、作動流体（例えば、水）を注入する。次に、中央部６１を熱溶着し、上記開口部を介して対向する２枚の金属板６４、６５間に形成された空間を脱気して、上記開口部を熱溶着にて封止する。上記方法により、平面型ヒートパイプ３１の部位に作動流体が封入され、断熱材１の部位には作動流体が封入されていない断熱構造体６を作製することができる。

【0077】

また、本発明の第６実施形態例に係る断熱構造体６の他の製造方法例として、図１１に示すように、対向する２枚の金属板６４、６５の周縁部を熱溶着にて封止する際に、開口部を２か所設けてもよい。図１１では、平面型ヒートパイプ３１の部位にあたる他方の端部６３に１か所の開口部と、断熱材１の部位にあたる一方の端部６２に１か所の開口部が、形成されている。中央部６１を熱溶着し、平面型ヒートパイプ３１の部位にあたる他方の端部６３の開口部を介して、２枚の金属板６４、６５間に形成された空間に作動流体（例えば、水）を注入後に脱気して、他方の端部６３の開口部を熱溶着にて封止する。断熱材１の部位にあたる一方の端部６２の開口部では、上記中央部６１の熱溶着後、２枚の金属板６４、６５間に形成された空間に作動流体（例えば、水）を注入せず脱気して、一方の端部６２の開口部を熱溶着にて封止する。上記方法により、平面型ヒートパイプ３１の部位に作動流体が封入され、断熱材１の部位には作動流体が封入されていない断熱構造体６を作製してもよい。

【0078】

次に、本発明の断熱構造体で使用する断熱材について、他の実施形態例を説明する。上記実施形態例に係る断熱材では、支柱部は、空洞部の両端部と中央部に配置されていたが、これに代えて、空洞部の両端部にのみ配置されてもよく、空洞部の中央部にのみ配置されてもよい。

【0079】

次に、本発明の断熱構造体について、他の実施形態例を説明する。本発明の第１実施形態例に係る断熱構造体では、熱交換手段として放熱フィンを用いたが、これに代えて、ヒートシンクを用いてもよい。また、本発明の第３実施形態例に係る断熱構造体では、回路基板と他の断熱材との間にも、他のスペーサーが配置されていたが、使用状況等に応じて、他のスペーサーは設けなくてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0080】

本発明の断熱構造体は、発熱量が大きい被冷却体に対しても、優れた断熱効果を発揮し、また、優れた熱輸送特性を有することで、優れた冷却効果を発揮できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、回路基板に実装された電子部品を冷却する分野で利用価値が高い。

【符号の説明】

【0081】

１ 断熱材
２、３、４、５、５’、６、７、８ 断熱構造体
１０ コンテナ
１１ 一方の板状体
１２ 他方の板状体
１３ 空洞部
１５ 支柱部
２１ ヒートパイプ
３１ 平面型ヒートパイプ
７０ 仕切り板
７１ 第１の空洞部
７２ 第２の空洞部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】