JP6951267B2 - ヒートパイプ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートパイプ及びその製造方法に関する。

電子機器に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱部品を冷却するデバイスとして、ヒートパイプが知られている。ヒートパイプは、作動流体の相変化を利用して熱を輸送するデバイスである。

例えば、複数の金属層を積層して流路を形成したヒートパイプが提案されている。このヒートパイプでは、製造工程で実施する複数の金属層に対するプレス処理等による流路の変形防止のため、流路内に複数の金属層が積層された支柱を設けている。

特許第６１４６４８４号

しかしながら、流路内に複数の金属層が積層された支柱を設ける場合、必ず所定箇所で管壁との接点をもたせるための釣り手を設ける必要がある。釣り手を設けることは、各金属層の設計自由度を阻害するばかりでなく、流路となる空間を減少させる。流路が狭くなると、流路内に蒸気が流れる際のエネルギー損失である圧力損失が大きくなり、この圧力損失が蒸気の流れを阻害し、ヒートパイプの熱輸送性能を大幅に劣化させてしまう。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、熱輸送性能の劣化を抑制したヒートパイプを提供することを課題とする。

本ヒートパイプは、気化した作動流体が移動する流路を備えた蒸気管を有するヒートパイプであって、前記蒸気管は、前記流路を形成する対向する管壁と、前記管壁から離間して前記流路内に配置された支柱と、を有し、前記管壁は、複数の金属層が積層して構成され、前記支柱は、前記管壁と同じ厚さを有する単一部材から構成されていることを要件とする。

開示の技術によれば、熱輸送性能の劣化を抑制したヒートパイプを提供できる。

第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その２）である。 比較例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例１に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例２に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例３に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例３に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図である。 第１の実施の形態の変形例４に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する部分平面図である。 第１の実施の形態の変形例５に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する部分平面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、本発明をループ型ヒートパイプに適用する例を示す。

［第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの構造］
まず、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。

図１を参照するに、ループ型ヒートパイプ１は、蒸発器１０と、凝縮器２０と、蒸気管３０と、液管４０と、注入口６０とを有する。ループ型ヒートパイプ１は、例えば、スマートフォンやタブレット端末等のモバイル型の電子機器２に収容することができる。

ループ型ヒートパイプ１において、蒸発器１０は、作動流体Ｃを気化させて蒸気Ｃｖを生成する機能を有する。凝縮器２０は、作動流体Ｃの蒸気Ｃｖを液化させる機能を有する。蒸発器１０と凝縮器２０は、蒸気管３０及び液管４０により接続されており、蒸気管３０及び液管４０によって作動流体Ｃ又は蒸気Ｃｖが流れるループである流路５０が形成されている。

注入口６０は、作動流体Ｃを液管４０内に注入するための入り口であり、作動流体Ｃを注入後に気密封止されている。但し、本実施の形態では、注入口６０を液管４０に接続しているが、注入口６０を凝縮器２０や蒸気管３０に接続してもよい。この場合、凝縮器２０や蒸気管３０に注入された作動流体Ｃは、流路５０内を流れて液管４０内に移動する。

図２は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。図１及び図２に示すように、蒸発器１０には、例えば４つの貫通孔１０ｘが形成されている。蒸発器１０に形成された各貫通孔１０ｘと回路基板１００に形成された各貫通孔１００ｘにボルト１５０を挿入し、回路基板１００の下面側からナット１６０で止めることにより、蒸発器１０と回路基板１００とが固定される。

回路基板１００には、例えば、ＣＰＵ等の発熱部品１２０がバンプ１１０により実装され、発熱部品１２０の上面が蒸発器１０の下面と密着する。蒸発器１０内の作動流体Ｃは、発熱部品１２０で発生した熱により気化し、蒸気Ｃｖが生成される。

図１に示すように、蒸発器１０に生成された蒸気Ｃｖは、蒸気管３０を通って凝縮器２０に導かれ、凝縮器２０において液化する。これにより、発熱部品１２０で発生した熱が凝縮器２０に移動し、発熱部品１２０の温度上昇が抑制される。凝縮器２０で液化した作動流体Ｃは、液管４０を通って蒸発器１０に導かれる。蒸気管３０の幅Ｗ_１は、例えば、８ｍｍ程度とすることができる。又、液管４０の幅Ｗ_２は、例えば、６ｍｍ程度とすることができる。

作動流体Ｃの種類は特に限定されないが、蒸発潜熱によって発熱部品１２０を効率的に冷却するために、蒸気圧が高く、かつ蒸発潜熱が大きい流体を使用することが好ましい。そのような流体としては、例えば、アンモニア、水、フロン、アルコール、及びアセトンを挙げることができる。

蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、液管４０、及び注入口６０は、例えば、金属層が複数積層された構造とすることができる。金属層は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。金属層の各々の厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。

なお、金属層は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。又、金属層の積層数は特に限定されない。

図３は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図であり、図３（ａ）は図１のＳ部の部分平面図である。又、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図３（ａ）では、最外金属層３１の図示を省略している。又、図３（ａ）では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図３に示すように、蒸気管３０は、例えば、最外金属層３６、中間金属層３５、中間金属層３４、中間金属層３３、中間金属層３２、及び最外金属層３１の６層が順次積層された構造とすることができる。なお、最外金属層と中間金属層とを特に区別する必要がない場合には、両者の総称として単に金属層と称する場合がある。

最外金属層３１及び３６は、蒸気管３０を構成する金属層の積層構造の厚さ方向の両外側に位置し、中間金属層３２〜３５は最外金属層３１と最外金属層３６との間に積層されている。本実施の形態では、最外金属層３１及び３６は、孔や溝が形成されていないベタ状とされており、蒸気管３０の外壁の一部を構成している。

但し、金属層の積層数は６層には限定されず、最低４層以上の金属層が積層されていればよい。すなわち、２層の最外金属層の間に１層以上の中間金属層が積層されていればよい。

中間金属層３２は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３２１及び３２２を備えている。中間金属層３３は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３３１及び３３２を備えている。中間金属層３４は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３４１及び３４２を備えている。中間金属層３５は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３５１及び３５２を備えている。

壁部３５１、３４１、３３１、及び３２１の積層部は、蒸気管３０の一方の管壁３７（側壁）を構成している。又、壁部３５２、３４２、３３２、及び３２２の積層部は、蒸気管３０の他方の管壁３８（側壁）を構成している。そして、対向する管壁３７及び３８を挟むように、複数の金属層の積層方向の両外側に最外金属層３１及び３６が積層されている。Ｙ方向に対向する管壁３７及び３８と、Ｚ方向に対向する最外金属層３１及び３６により、流路５０が画定されている。

最外金属層３１及び３６並びに中間金属層３２〜３５は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。最外金属層３１及び３６並びに中間金属層３２〜３５の各々の厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度とすることができる。なお、最外金属層３１及び３６並びに中間金属層３２〜３５は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。

管壁３７及び３８から離間して流路５０内に、管壁３７及び３８と同じ厚さを有する支柱３９が配置されている。支柱３９の上端面が最外金属層３１の下面と接合され、下端面が最外金属層３６の上面と接合されている。支柱３９は、金属層の積層構造ではなく、単一部材から形成されている。支柱３９は、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金等から形成することができる。

支柱３９は、例えば、直径が１００μｍ程度の円柱状とすることができるが、角柱状等の円形以外の平面形状を有する柱状であってもよい。支柱３９が柱状である場合、複数の支柱３９を、例えば、管壁３７と管壁３８の略中央を通りＸ軸に平行な直線上に非連続に（所定間隔を空けて）配置することができる。言い換えれば、隣接する支柱３９の間には、空間（蒸気Ｃｖが流れる流路）が配置されている。但し、支柱３９は最外金属層３１及び３６並びに中間金属層３２〜３５とは独立しているため、要求仕様に応じて、流路５０内の任意の位置に配置することができる。

なお、支柱３９は、蒸気管３０を作製する工程（後述の図４（ｄ）に示す工程）において複数の金属層を積層して加圧（プレス処理）した際に、積層された金属層の流路となる部分が潰れるのを防止するために設けるものである。

［第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法］
次に、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法について、支柱を配置する工程を中心に説明する。図４は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図であり、図３（ｂ）に対応する断面を示している。

又、以降の製造方法の説明において、便宜上、管壁及び支柱について、固相接合前は、例えば、管壁部３７ａ及び３８ａ、支柱部材３９ａと称し、固相接合後は、管壁３７及び３８、支柱３９と称して説明をする。

まず、図４（ａ）に示す工程では、孔や溝が形成されていないベタ状の最外金属層３６を準備する。又、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３２１及び３２２を備えた中間金属層３２を準備する。又、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３３１及び３３２を備えた中間金属層３３を準備する。又、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３４１及び３４２を備えた中間金属層３４を準備する。又、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部３５１及び３５２を備えた中間金属層３５を準備する。中間金属層３２〜３５及び最外金属層３６の材料や厚さは、前述の通りである。なお、中間金属層３２〜３５は、ベタ状の金属層にエッチング加工やプレス加工を施すことにより形成できる。そして、最外金属層３６上に、中間金属層３５、中間金属層３４、中間金属層３３、及び中間金属層３２を順次積層する。但し、この工程では、各金属層同士は接しているだけであり、接合はされていない。

次に、図４（ｂ）に示す工程では、最外金属層３６の所定位置に支柱部材３９ａを配置する。支柱部材３９ａは、後述する固相接合後、支柱３９となる。支柱部材３９ａは、例えば、電子部品の実装に用いる実装機（マウンタ―）を用いて配置することができる。但し、この工程では、最外金属層３６の上面と支柱部材３９ａの下端面とは接しているだけであり、接合はされていない。なお、必要に応じ、最外金属層３６と支柱部材３９ａの下端面とをはんだや加熱蒸発型の接着剤等を用いて仮止めしてもよい。支柱部材３９ａの厚さは、例えば、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さと同じとすることができる。管壁部３７ａ及び３８ａは、後述する固相接合後、管壁３７及び３８となる。又、支柱部材３９ａの厚さは、これに限らず、例えば、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さより厚くてもよい。

次に、図４（ｃ）に示す工程では、孔や溝が形成されていないベタ状の最外金属層３１を準備し、中間金属層３２上に配置する。但し、この工程では、最外金属層３１と中間金属層３２及び支柱部材３９ａとは接しているだけであり、接合はされていない。

次に、図４（ｄ）に示す工程では、図４（ｃ）に示す構造体を、加圧及び加熱により固相接合する。これにより、隣接する金属層同士が直接接合され、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、液管４０、及び注入口６０を有するループ型ヒートパイプ１が完成する。又、蒸気管３０及び液管４０によって流路５０が形成される。又、支柱部材３９ａの上端面が最外金属層３１の下面と接合され、下端面が最外金属層３６の上面と接合され、蒸気管３０の流路５０内に支柱３９が形成される。なお、加圧により各金属層及び支柱部材３９ａが圧縮されるため、図４（ｄ）に示す構造体は図４（ｃ）に示す構造体よりも総厚が薄くなる。

ここで、固相接合とは、接合対象物同士を溶融させることなく固相（固体）状態のまま加熱して軟化させ、更に加圧して塑性変形を与えて接合する方法である。なお、固相接合によって隣接する金属層同士、金属層と支柱部材を良好に接合できるように、最外金属層３１及び３６、中間金属層３２〜３５、並びに支柱部材３９ａの全ての材料を同一にすることが好ましい。

その後、真空ポンプ等を用いて液管４０内を排気した後、注入口６０から液管４０内に作動流体Ｃを注入する。そして、注入口６０の端部を潰して偏平化し、液管４０内に注入した作動流体Ｃが外部に漏れないように気密封止する。

なお、図４（ｂ）に示す工程は、図５に示す工程に代えてもよい。まず、図５の太矢印の上側に示すように、図４（ａ）に示す構造体上に金属等から形成されたマスク３００を配置する。マスク３００には、支柱部材３９ａを配置したい領域に、支柱部材３９ａを振り込むための開口部３００ｘが形成されている。例えば、円柱状の支柱部材３９ａを非連続に配置する場合には、マスク３００に支柱部材３９ａよりも若干径の大きい円形の開口部３００ｘを非連続に形成しておく。そして、各々の開口部３００ｘに支柱部材３９ａを振り込み、太矢印の下側に示すように、最外金属層３６の所定位置に支柱部材３９ａを配置する。そして、マスク３００を除去する。以降の工程は、図４（ｃ）及び図４（ｄ）と同様である。

ここで、比較例を交えながら、蒸気管３０に支柱３９を設ける効果について説明する。

図６は、比較例に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図であり、図６（ａ）は比較例に係る蒸気管の部分平面図である。又、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。なお、図６（ａ）では、最外金属層９１の図示を省略している。又、図６（ａ）では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図６に示すように、蒸気管９０は、例えば、最外金属層９６、中間金属層９５、中間金属層９４、中間金属層９３、中間金属層９２、及び最外金属層９１の６層が順次積層された構造とされている。

最外金属層９１及び９６は、蒸気管９０を構成する金属層の積層構造の厚さ方向の両外側に位置し、中間金属層９２〜９５は最外金属層９１と最外金属層９６との間に積層されている。最外金属層９１及び９６は、孔や溝が形成されていないベタ状とされており、蒸気管９０の外壁の一部を構成している。

中間金属層９２は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部９２１及び９２２、支柱構成部９２３、並びに釣り手９２４を備えている。中間金属層９３は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部９３１及び９３２、支柱構成部９３３、並びに釣り手（図示せず）を備えている。中間金属層９４は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部９４１及び９４２、支柱構成部９４３、並びに釣り手９４４を備えている。中間金属層９５は、Ｙ方向に離間して配置された対向する壁部９５１及び９５２、支柱構成部９５３、並びに釣り手（図示せず）を備えている。なお、釣り手は、支柱構成部を壁部に対して位置決め及び保持する部材であり、各中間金属層において、必要な位置に必要な個数設けられるものである。

壁部９５１、９４１、９３１、及び９２１の積層部は、蒸気管９０の一方の管壁９７（側壁）を構成している。又、壁部９５２、９４２、９３２、及び９２２の積層部は、蒸気管９０の他方の管壁９８（側壁）を構成している。又、支柱構成部９５３、９４３、９３３、及び９２３の積層部は、蒸気管９０の管壁９７と管壁９８との間の隔壁となる支柱９９を構成している。

そして、Ｙ方向に対向する管壁９７及び支柱９９と、Ｚ方向に対向する最外金属層９１及び９６により、流路５１が画定されている。又、Ｙ方向に対向する管壁９８及び支柱９９と、Ｚ方向に対向する最外金属層９１及び９６により、流路５２が画定されている。流路５１と流路５２とは支柱９９により完全に分割されており、流路５１と流路５２に独立に蒸気Ｃｖが流れる。すなわち、蒸気Ｃｖは、流路５１と流路５２を相互に行き来することはできない。

このように、比較例に係る蒸気管９０では、支柱９９を管壁９７及び９８と同様に金属層の積層構造としている。そのため、蒸気管９０を作製する際に、支柱構成部を最外金属層上に容易に配置することができない。そして、図４に示すように、支柱構成部を壁部に対して位置決め及び保持するために各中間金属層に釣り手が必要となる。

釣り手を設けることは、各中間金属層の設計自由度を阻害するばかりでなく、流路となる空間を減少させる。流路が狭くなると、流路内に蒸気Ｃｖが流れる際のエネルギー損失である圧力損失が大きくなり、この圧力損失が蒸気Ｃｖの流れを阻害し、ループ型ヒートパイプの熱輸送性能を大幅に劣化させてしまう。

一方、本実施の形態では、蒸気管３０に金属層の積層構造ではなく単一部材から形成された支柱３９を設けている。そのため、蒸気管３０を作製する際に、図４（ｂ）や図５に示すように支柱３９を最外金属層３６上に容易に配置することができる。従って、各中間金属層に釣り手を設ける必要がない。

その結果、支柱３９は中間金属層のデザイン設計と切り離して設計できる。すなわち、支柱３９は中間金属層とは独立した任意の形状に設計でき、配置する位置も自由である。つまり、支柱３９の配置自由性を向上でき、配置位置の任意変更が容易となる。又、釣り手がない分流路５０が広くなり、流路５０内の圧力損失が抑制されるため、蒸気Ｃｖの流れが阻害されず、ループ型ヒートパイプ１の熱輸送性能の劣化を抑制することができる。これら効果は、支柱３９を非連続とせずに連続する１つの支柱とした場合にも得ることができる。

支柱３９を非連続とすることにより、更に以下の効果が得られる。すなわち、蒸気管９０では連続する１つの支柱９９が形成されているため、流路が流路５１と流路５２の２つに分割されると共に、釣り手によって各流路が狭くなる。その結果、各流路内の圧力損失が大幅に上昇して蒸気Ｃｖの流れを阻害し、ループ型ヒートパイプが正常に動作しなくなる場合がある。

一方、蒸気管３０に非連続の支柱３９を配置した場合には、流路５０は２つに分割されないと共に、釣り手がないため流路が狭くならない。そのため、流路５０内において蒸気Ｃｖは支柱３９の管壁３７側と支柱３９の管壁３８側を自由に行き来することができる。その結果、流路５０内の圧力損失が大幅に抑制されるため、蒸気Ｃｖの流れが阻害されず、ループ型ヒートパイプ１の熱輸送性能の劣化を大幅に抑制することができる。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、最外金属層の一方の支柱を配置する部分に凹部を設ける例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図７は、第１の実施の形態の変形例１に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図であり、図７（ａ）は図３（ａ）に対応する部分平面図である。又、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図７（ａ）では、最外金属層３１の図示を省略している。又、図７（ａ）では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図７を参照するに、蒸気管３０Ａは、最外金属層３６の上面に支柱３９の端部を挿入可能な形状の凹部３６ｘが設けられ、支柱３９の下端面が凹部３６ｘの底面と接合されている点が、蒸気管３０（図３等参照）と相違する。

流路５０内（凹部３６ｘを除く部分）に露出する部分の支柱３９の厚さは、管壁３７及び３８の厚さと同じになる。言い換えれば、例えば、支柱３９の厚さは、管壁３７及び３８の厚さより凹部３６ｘの深さ分だけ厚くなる。

このように、最外金属層３６の上面に凹部３６ｘを設けることで、図４（ｂ）の工程で最外金属層３６に支柱部材３９ａを位置決めすることが容易となる。

凹部３６ｘは、例えば、最外金属層３６を上面側からハーフエッチングすることにより形成できる。なお、必要に応じ、凹部３６ｘの底面と支柱部材３９ａの下端面とをはんだや加熱蒸発型の接着剤等を用いて仮止めしてもよい。

支柱部材３９ａの厚さは、例えば、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さと同じとすることができる。

なお、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さと支柱部材３９ａの厚さを同じにしておいても、固相接合時の加圧により各金属層及び支柱が圧縮されるため、凹部３６ｘの深さ分の厚さばらつきは吸収される。又、支柱部材３９ａの厚さは、これに限らず、例えば、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さより厚くてもよい。

〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、最外金属層の両方に、支柱を位置決めする凹部を設ける例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図８は、第１の実施の形態の変形例２に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図であり、図８（ａ）は図３（ａ）に対応する部分平面図である。又、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図８（ａ）では、最外金属層３１の図示を省略している。又、図８（ａ）では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図８を参照するに、蒸気管３０Ｂは、最外金属層３１の下面に支柱３９の端部を挿入可能な形状の凹部３１ｘが設けられ、凹部３１ｘと平面視で重複するように、最外金属層３６の上面に支柱３９の端部を挿入可能な形状の凹部３６ｘが設けられている。そして、支柱３９の上端面が凹部３１ｘの底面と接合され、支柱３９の下端面が凹部３６ｘの底面と接合されている点が、蒸気管３０（図３等参照）と相違する。

流路５０内（凹部３１ｘ及び３６ｘを除く部分）に露出する部分の支柱３９の厚さは、管壁３７及び３８の厚さと同じになる。言い換えれば、例えば、支柱３９の厚さは、管壁３７及び３８の厚さより凹部３１ｘ及び３６ｘの深さ分だけ厚くなる。

このように、最外金属層３１の下面に凹部３１ｘを設け、最外金属層３６の上面に凹部３６ｘを設けることで、図４（ｂ）の工程で最外金属層３１及び３６に支柱部材３９ａを位置決めすることが容易となる。

凹部３１ｘは、例えば、最外金属層３１を下面側からハーフエッチングすることにより形成できる。凹部３６ｘは、例えば、最外金属層３６を上面側からハーフエッチングすることにより形成できる。

なお、必要に応じ、凹部３６ｘの底面と支柱部材３９ａの下端面とをはんだや加熱蒸発型の接着剤等を用いて仮止めしてもよい。

支柱部材３９ａの厚さは、例えば、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さと同じとすることができる。

なお、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さと支柱部材３９ａの厚さを同じにしておいても、固相接合時の加圧により各金属層及び支柱が圧縮されるため、凹部３１ｘ及び３６ｘの深さ分の厚さばらつきは吸収される。又、支柱部材３９ａの厚さは、これに限らず、例えば、固相接合前の管壁部３７ａ及び３８ａの厚さより厚くてもよい。

〈第１の実施の形態の変形例３〉
第１の実施の形態の変形例３では、支柱を振り込む際のマスクとして中間金属層を用いる例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例３において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図９は、第１の実施の形態の変形例３に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する図であり、図９（ａ）は図３（ａ）に対応する部分平面図である。又、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、図９（ａ）では、最外金属層３１及び中間金属層３２Ｃの図示を省略している。又、図９（ａ）では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図９を参照するに、蒸気管３０Ｃは、中間金属層３２が中間金属層３２Ｃに置換された点が、蒸気管３０（図３等参照）と相違する。

中間金属層３２Ｃには、支柱部材３９ａを配置したい領域に、支柱部材３９ａを振り込むための開口部３２ｘが形成されている。そして、支柱３９の上端側が開口部３２ｘ内に配置され、支柱３９の上端面が開口部３２ｘ内に露出する最外金属層３１の下面と接合されている。例えば、円柱状の支柱３９を非連続に配置する場合には、中間金属層３２Ｃに支柱３９よりも若干径の大きい円形の開口部３２ｘを非連続に形成しておく（後述の図１０（ａ）参照）。

壁部３５１、３４１、及び３３１の積層部は、蒸気管３０の一方の管壁３７Ｃ（側壁）構成している。又、壁部３５２、３４２、及び３３２の積層部は、蒸気管３０の他方の管壁３８Ｃ（側壁）構成している。そして、対向する管壁３７Ｃ及び３８Ｃを挟むように、複数の金属層の積層方向の一方の外側に最外金属層３６が積層され、他方の外側に中間金属層３２Ｃ及び最外金属層３１が順次積層されている。Ｙ方向に対向する管壁３７Ｃ及び３８Ｃと、Ｚ方向に対向する中間金属層３２Ｃ及び最外金属層３６により、流路５０Ｃが画定されている。流路５０Ｃ内（開口部３２ｘを除く部分）に露出する部分の支柱３９の厚さは、管壁３７Ｃ及び３８Ｃの厚さと同じである。

図１０は、第１の実施の形態の変形例３に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図であり、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）は図９（ｂ）に対応する断面図である。

まず、図１０（ａ）に示す工程では、ベタ状の金属層にエッチング加工やプレス加工を施して、開口部３２ｘを備えた中間金属層３２Ｃを作製する。

次に、図１０（ｂ）に示す工程では、最外金属層３６上に、中間金属層３５、中間金属層３４、中間金属層３３、及び中間金属層３２Ｃを順次積層し、最外金属層３６の所定位置に支柱部材３９ａを配置する。具体的には、図１０（ｂ）の太矢印の上側に示すように、各々の開口部３２ｘに支柱部材３９ａを振り込み、太矢印の下側に示すように、最外金属層３６の所定位置に支柱部材３９ａを配置する。以降の工程は、図４（ｃ）及び図４（ｄ）と同様である。なお、管壁部３７Ｃａ及び３８Ｃａは、固相接合後、図９に示す管壁３７及び３８となる。

このように、中間金属層３２Ｃに開口部３２ｘを設けることで、中間金属層３２Ｃをマスクとして支柱部材３９ａを振り込むことができるため、専用のマスクを用いることなく最外金属層３６に支柱部材３９ａを容易に位置決めすることできる。

なお、蒸気管３０Ｃにおいて、中間金属層３２Ｃの開口部３２ｘと平面視で重複するように、最外金属層３６の上面に凹部３６ｘを設けてもよい。これにより、最外金属層３６に支柱部材３９ａを位置決めすることが更に容易となる。

又、蒸気管３０Ｃにおいて、中間金属層３２Ｃの開口部３２ｘと平面視で重複するように、最外金属層３１の下面に凹部３１ｘを設けてもよい。そして、中間金属層３２Ｃの開口部３２ｘから突出するように、最外金属層３６に支柱部材３９ａを配置することにより、最外金属層３１に支柱部材３９ａを位置決めすることが容易となる。

〈第１の実施の形態の変形例４〉
第１の実施の形態の変形例４では、支柱の配列のバリエーションの一例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例４において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図１１は、第１の実施の形態の変形例４に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する部分平面図であり、図３（ａ）に対応する部分を示している。なお、図１１では、最外金属層３１の図示を省略している。又、図１１では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図１１を参照するに、蒸気管３０Ｄは、支柱３９が千鳥状に配置されている点が、蒸気管３０（図３等参照）と相違する。このように、支柱３９は直線状の配置には限定されず、千鳥状に配置してもよい。或いは、直線状や千鳥状以外の配置としてもよい。

〈第１の実施の形態の変形例５〉
第１の実施の形態の変形例５では、支柱の配列のバリエーションの他の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例５において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図１２は、第１の実施の形態の変形例５に係るループ型ヒートパイプの蒸気管の構造を例示する部分平面図であり、図３（ａ）に対応する部分を示している。なお、図１２では、最外金属層３１の図示を省略している。又、図１２では、蒸気Ｃｖの流れを矢印で模式的に示している。

図１２を参照するに、蒸気管３０Ｅは、支柱３９が部分的にＹ方向に複数個配置されている。言い換えれば、複数の支柱３９は、流路５０の長手方向に沿って列状に配置された支柱と、列状に配置された支柱と管壁との間に部分的に配置された支柱とを含んでいる。例えば、蒸気管３０Ｅを製造する際の固相接合時の加圧により部分的に力がかかりやすい箇所の支柱３９を増やすことにより、蒸気管３０Ｅを効率的に補強することができる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記の実施の形態及び変形例において、蒸発器、凝縮器、液管にも蒸気管と同様の支柱を設けてもよい（図示なし）。固相接合時の加圧により部分的に力がかかりやすい箇所に支柱３９を配置することにより、蒸発器、凝縮器、液管でも効率的に補強することができる。流路の潰れ等も防止できる。

又、上記の実施の形態及び変形例では、ループ型ヒートパイプの蒸気管に管壁と同じ厚さを有する単一部材からなる支柱を設ける例を示したが、偏平型ヒートパイプの蒸気管や液管に管壁と同じ厚さを有する単一部材からなる支柱を設けてもよい。

１ ループ型ヒートパイプ
２ 電子機器
１０ 蒸発器
２０ 凝縮器
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ 蒸気管
３１、３６ 最外金属層
３１ｘ、３６ｘ 凹部
３２、３２Ｃ、３３、３４、３５ 中間金属層
３２ｘ 開口部
３７、３７Ｃ、３８、３８Ｃ 管壁
３７ａ、３７Ｃａ、３８ａ、３８Ｃａ 管壁部
３９ 支柱
３９ａ 支柱部材
４０ 液管
５０、５０Ｃ 流路
６０ 注入口
３２１、３２２、３３１、３３２、３４１、３４２、３５１、３５２ 壁部

Claims (10)

1. 気化した作動流体が移動する流路を備えた蒸気管を有するヒートパイプであって、
   前記蒸気管は、
   前記流路を形成する対向する管壁と、
   前記管壁から離間して前記流路内に配置された支柱と、を有し、
   前記管壁は、複数の金属層が積層して構成され、
   前記支柱は、前記管壁と同じ厚さを有する単一部材から構成されているヒートパイプ。
2. 前記蒸気管は、
   対向する前記管壁を挟むように、複数の前記金属層の積層方向の両外側に積層された最外金属層を有し、
   前記流路は、対向する前記最外金属層及び対向する前記管壁により画定され、
   前記支柱の一端面が一方の前記最外金属層と接合され、前記支柱の他端面が他方の前記最外金属層と接合されている請求項１に記載のヒートパイプ。
3. 前記蒸気管は、
   対向する前記管壁を挟むように、複数の前記金属層の積層方向の一方の外側に積層された一方の最外金属層と、
   対向する前記管壁を挟むように、複数の前記金属層の積層方向の他方の外側に順次積層された第１金属層及び他方の最外金属層と、を有し、
   前記流路は、一方の前記最外金属層、前記第１金属層、及び対向する前記管壁により画定され、
   前記第１金属層に他方の前記最外金属層の前記流路側の面を露出する開口部が形成され、
   前記支柱の一端面が一方の前記最外金属層と接合され、前記支柱の他端面が前記開口部内に露出する他方の前記最外金属層の前記流路側の面と接合されている請求項１に記載のヒートパイプ。
4. 一方の前記最外金属層の前記流路側の面に第１凹部が形成され、前記支柱の一端面が前記第１凹部の底面と接合されている請求項２又は３に記載のヒートパイプ。
5. 他方の前記最外金属層の前記流路側の面に第２凹部が形成され、前記支柱の他端面が前記第２凹部の底面と接合されている請求項４に記載のヒートパイプ。
6. 複数の前記支柱が前記流路内に非連続に配置されている請求項１乃至５の何れか一項に記載のヒートパイプ。
7. 複数の前記支柱が前記流路内に千鳥状に配置されている請求項６に記載のヒートパイプ。
8. 複数の前記支柱は、前記流路の長手方向に沿って列状に配置された支柱と、
   前記列状に配置された支柱と前記管壁との間に部分的に配置された支柱と、を含む請求項６に記載のヒートパイプ。
9. 前記作動流体を気化させる蒸発器と、
   前記作動流体を液化する凝縮器と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、を有し、
   前記蒸気管は、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する請求項１乃至８の何れか一項に記載のヒートパイプ。
10. 気化した作動流体が移動する流路を備えた蒸気管を形成する工程を有するヒートパイプの製造方法であって、
    前記蒸気管を形成する工程は、
    複数の金属層を積層して前記流路を形成する対向する管壁を作製する工程と、
    前記流路内に単一部材からなる支柱を振り込み、前記管壁から離間して前記流路内に前記管壁と同じ厚さを有する前記支柱を配置する工程と、を有するヒートパイプの製造方法。

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