(57)【要約】【課題】最大熱輸送量の低下の抑制と、その機械的強度を維持することができる薄型の放熱モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係るベーパーチャンバー１は、作動流体を蒸発させる蒸発部４と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部５と、を有するコンテナ２と、コンテナ２の内部に配置され、毛細管力によって凝縮した作動流体を凝縮部５から蒸発部４に移動させるウィック３と、を備え、ウィック３は、熱源１００から熱を受ける第一面１４及び第一面１４とは反対側の第二面１５に接触しつつ、凝縮部５から蒸発部４に至るように延在する網状部材２０と、網状部材２０に固着され、蒸発部４における毛細管力を、凝縮部５における毛細管力よりも高める粉末２１と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、
前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、
前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、
前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれており、
前記ウィックは、
前記第一面及び前記第二面に接触しつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在する網状部材と、
前記網状部材に固着され、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高める粉末と、を有する、ことを特徴とする放熱モジュール。
【請求項２】
前記粉末の密度は、前記作動流体流路において、前記第一面から離間するに従って小さくなる、ことを特徴とする請求項１に記載の放熱モジュール。
【請求項３】
前記粉末は、前記第二面に接触しない、ことを特徴とする請求項１または２に記載の放熱モジュール。
【請求項４】
前記網状部材は、前記作動流体流路において、前記接続面が隙間をあけて対向する幅方向の中央部に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の放熱モジュール。
【請求項５】
作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、
前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、
前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、
前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれている、放熱モジュールの製造方法であって、
網状部材に粉末を固着させ、該網状部材を前記第一面及び前記第二面に接触させつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在させ、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高めた前記ウィックを形成するウィック形成工程を有する、ことを特徴とする放熱モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記ウィック形成工程は、
前記粉末を層状に成形する第１工程と、
前記第１工程の後、前記粉末の上に前記網状部材の一部を重ねて配置する第２工程と、
前記第２工程の後、前記粉末をプレスにより前記網状部材に圧着させる第３工程と、
前記第３工程の後、前記粉末を焼結により前記網状部材に固着させる第４工程と、
前記第４工程の後、前記網状部材を前記作動流体流路に沿った形状に加工する第５工程と、を有する、ことを特徴とする請求項５に記載の放熱モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱モジュール及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、放熱モジュールの一形態として、ヒートパイプが開示されている。ヒートパイプは、基本的には空気等の非凝縮性の気体を脱気したコンテナ（容器）の内部に、水やアルコール等の目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を作動流体として封入し、さらに液相の作動流体を還流させるための毛細管力を発生するウィックをコンテナの内部に設けたものである。したがって、ヒートパイプにおいては、その作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その蒸気が圧力の低い箇所に向けて流れた後に放熱して凝縮する。その結果、作動流体は、その潜熱によって熱を輸送する。凝縮した作動流体は、ウィックに浸透する。一方、蒸発の生じている箇所では、ウィックによる毛細管力が生じているので、ウィックに浸透した作動流体がその毛細管力によって、蒸発の生じている箇所に還流させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような放熱モジュールの作動条件は、毛細管力ΔＰＣに、蒸気の圧力損失をΔＰＶ、液体の圧力損失をΔＰＬとして、以下の計算式（１）で表される。
ΔＰＣ  ≧  ΔＰＶ＋ΔＰＬ  …（１）
この計算式（１）から分かるように、放熱モジュールの最大熱輸送量を大きくするためには、毛細管力を大きくし、蒸気と液体の圧力損失を小さくする必要がある。
【０００５】
近年、スマートフォン、タブレットＰＣ等の携帯機器の薄型化は著しく、その携帯機器に搭載されているＣＰＵ等の熱を放熱するために、薄型の放熱モジュールが求められている。このような薄型の放熱モジュールでは、最大熱輸送量の低下の抑制と、その機械的強度を維持する工夫が必要となる。すなわち、比較的大きな放熱モジュールに関しては、広い蒸気スペースと液体流路を確保できるため、蒸気と液体の圧力損失を小さくすることができるが、薄型の放熱モジュールにおいては、これらを広く確保することが難しい。したがって、毛細管力を大きくする必要があるが、上記特許文献１に記載されているように金属粉末を焼結させたウィックを使用すると、液体の圧力損失も大きくなり、結果として最大熱輸送量を低下させてしまう。また、薄型の放熱モジュールにおいては、コンテナの肉厚も薄くなり、その機械的強度を確保することが困難になる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、最大熱輸送量の低下の抑制と、その機械的強度を維持することができる薄型の放熱モジュール及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様に係る放熱モジュールは、作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれており、前記ウィックは、前記第一面及び前記第二面に接触しつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在する網状部材と、前記網状部材に固着され、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高める粉末と、を有する。
【０００８】
（２）上記（１）に記載された放熱モジュールであって、前記粉末の密度は、前記作動流体流路において、前記第一面から離間するに従って小さくなってもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載された放熱モジュールであって、前記粉末は、前記第二面に接触しなくてもよい。
（４）上記（１）〜（３）に記載された放熱モジュールであって、前記網状部材は、前記作動流体流路において、前記接続面が隙間をあけて対向する幅方向の中央部に配置されていてもよい。
【０００９】
（５）本発明の一態様に係る放熱モジュールの製造方法は、作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれている、放熱モジュールの製造方法であって、網状部材に粉末を固着させ、該網状部材を前記第一面及び前記第二面に接触させつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在させ、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高めた前記ウィックを形成するウィック形成工程を有する。
【００１０】
（６）上記（５）に記載された放熱モジュールの製造方法であって、前記ウィック形成工程は、前記粉末を層状に成形する第１工程と、前記第１工程の後、前記粉末の上に前記網状部材の一部を重ねて配置する第２工程と、前記第２工程の後、前記粉末をプレスにより前記網状部材に圧着させる第３工程と、前記第３工程の後、前記粉末を焼結により前記網状部材に固着させる第４工程と、前記第４工程の後、前記網状部材を前記作動流体流路に沿った形状に加工する第５工程と、を有してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明の態様によれば、最大熱輸送量の低下の抑制と、その機械的強度を維持することができる薄型の放熱モジュール及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係るベーパーチャンバーの平断面図である。
【図２】図１に示すベーパーチャンバーの矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示すベーパーチャンバーの矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】一実施形態に係るウィック形成工程の第１工程を説明する説明図である。
【図５】一実施形態に係るウィック形成工程の第２工程及び第３工程を説明する説明図である。
【図６】一実施形態に係るウィック形成工程の第４工程及び第５工程を説明する説明図である。
【図７】一実施形態に係るウィック形成工程で用いた網状部材の仕様を示す図である。
【図８】図６（ａ）に示す網状部材及び粉末の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
【図９】一実施形態の変形例に係るベーパーチャンバーの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る放熱モジュール及びその製造方法を、図面を参照しながら説明する。図面において、説明の便宜上、いくつかの部分が拡大され又は省略されているが、図面に表されている各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。以下の説明では、放熱モジュールの一実施形態として薄型のベーパーチャンバーを例示する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係るベーパーチャンバー１の平断面図である。図２は、図１に示すベーパーチャンバー１の矢視Ａ−Ａ断面図である。図３は、図１に示すベーパーチャンバー１の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
ベーパーチャンバー１は、作動流体の潜熱を利用する熱輸送素子である。このベーパーチャンバー１は、図１に示すように、作動流体を内部に封入したコンテナ２と、コンテナ２の内部に配置されたウィック３と、を有する。
【００１５】
作動流体は、周知の相変化物質からなる熱輸送媒体であって、コンテナ２内で液相と気相とに相変化する。例えば、作動流体として、水（純水）やアルコールやアンモニア等を採用できる。なお、作動流体について、液相の場合を「作動液」、気相の場合を「蒸気」と記載して説明することがある。また、液相と気相とを特に区別しない場合には作動流体と記載して説明することがある。さらに、作動流体は図示されていない。なお、本実施形態のような薄型のベーパーチャンバー１においては、作動流体として、水を採用することが好ましい。
【００１６】
コンテナ２は、密閉された中空容器であり、平面方向（図１における紙面上下左右方向）の寸法が、厚み方向（図１における紙面垂直方向）のよりも大きい扁平形状に形成されている。コンテナ２の厚みは、例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ程である。また、コンテナ２は、平面視で略長方形状を有している。このコンテナ２には、封入した作動流体を蒸発させる蒸発部４と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部５が設定されている。本実施形態では、蒸発部４が、図１において紙面上方且つ紙面左寄りに設定されている。
【００１７】
蒸発部４とは、熱源１００から熱を受ける領域であり、熱源１００の外形（実装面積）よりも一回り大きな領域で設定されている。すなわち、コンテナ２は、熱源１００の外形と同じ領域からだけでなく、その外形よりも一回り大きな領域からも熱を受けることがあるためである。一方、凝縮部５とは、蒸発部４の周囲に設定された領域であって、蒸発部４以外の領域である。なお、熱源１００としては、電子機器の電子部品、例えば、ＣＰＵ等が含まれる。
【００１８】
コンテナ２は、図２に示すように、コンテナボディ１０と、トッププレート１１と、ボトムプレート１２と、を有する三層構造となっている。コンテナボディ１０は、トッププレート１１及びボトムプレート１２よりも厚く形成されている。このコンテナボディ１０は、熱伝導率が高い材料、例えば、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金等から形成することができる。また、トッププレート１１及びボトムプレート１２は、例えば、銅、銅合金、アルミ、アルミ合金、鉄、ステンレス、銅とステンレスの複合材（Cu-SUS）、銅でステンレスを挟み込んだ複合材（Cu-SUS-Cu）、ニッケルとステンレスの複合材（Ni-SUS）、ニッケルでステンレスを挟み込んだ複合材（Ni-SUS-Ni）等から形成することができる。
【００１９】
本実施形態では、作動流体に水を用いて高い放熱性能を得る構成となっているため、コンテナ２は水と化学的に反応したり、腐食を起こさないものであることが好ましい。また、トッププレート１１及びボトムプレート１２は、コンテナ２の変形を防止するため硬度の高い材料であることが好ましい。このため、コンテナボディ１０は、例えば、銅から形成することが好ましく、また、トッププレート１１及びボトムプレート１２は、例えば、銅とステンレスの複合材（Cu-SUS）、銅でステンレスを挟み込んだ複合材（Cu-SUS-Cu）、ニッケルとステンレスの複合材（Ni-SUS）、ニッケルでステンレスを挟み込んだ複合材（Ni-SUS-Ni）から形成することが好ましい。
なお、トッププレート１１及びボトムプレート１２は、同一の材料から形成しても、異なる材料から形成してもよい。また、トッププレート１１及びボトムプレート１２は、同一の厚みであっても、異なる厚みであってもよい。例えば、トッププレート１１が、ボトムプレート１２よりも厚く形成されていてもよい。
【００２０】
コンテナボディ１０は、図１に示すように、コンテナ２の外形を形成する枠部１０ａと、枠部１０ａによって囲まれた領域に配置された複数の柱部１０ｂと、を有する。複数の柱部１０ｂは、コンテナ２の短手方向において一定の間隔をあけて配置され、コンテナ２の長手方向に平行に延在している。枠部１０ａと柱部１０ｂとの間、及び、隣り合う柱部１０ｂ同士の間には、隙間が形成されており、この隙間に作動流体流路１３が形成される。本実施形態の作動流体流路１３は、複数（本実施形態では５つ）のチャンネル１３ａからなっている。
【００２１】
作動流体流路１３は、図２に示すように、コンテナボディ１０にトッププレート１１及びボトムプレート１２を接合することで密閉される。作動流体流路１３は、熱源１００から熱を受ける第一面１４と、第一面１４とは反対側の第二面１５と、第一面１４と第二面１５との間を接続する接続面１６と、によって囲まれている。本実施形態のコンテナ２は、例えば、ボトムプレート１２側から熱源１００の熱を受ける構成（図３参照）となっており、ボトムプレート１２の上面が第一面１４となり、トッププレート１１の下面が第二面１５となり、柱部１０ｂの側面（または枠部１０ａの内側面）が接続面１６となっている。
【００２２】
この作動流体流路１３には、図１に示すように、ウィック３が配置されている。ウィック３は、蒸発部４内において作動液が蒸発して蒸気となり、凝縮部５内において当該蒸気が凝縮して作動液になったものを、毛細管力によって凝縮部５から蒸発部４に移動（還流）させるものである。本実施形態のウィック３は、作動流体流路１３の各チャンネル１３ａに配置される複数の枝部３ａと、複数の枝部３ａの根元部を互いに接続する幹部３ｂと、を備える。複数の枝部３ａは、幹部３ｂから各チャンネル１３ａに挿入され、各チャンネル１３ａから熱源１００の実装領域まで延在し、それぞれの先端部が蒸発部４に独立して挿入されている。
【００２３】
ウィック３は、網状部材２０と、粉末２１と、を有している。網状部材２０は、ウィック３のベース材であり、凝縮部５から蒸発部４に至るように延在している。すなわち、網状部材２０は、複数の枝部３ａと、幹部３ｂと、を備える。なお、各枝部３ａと、幹部３ｂの幅は同一に形成されている。網状部材２０は、複数本の細線を格子状に編み込んだメッシュから形成されている。網状部材２０を形成する細線としては、例えば、熱伝導率が高い銅材を好適に用いることができる。この細線は、例えば、直径が数十μｍ〜百数十数μｍの大きさに形成されている。
【００２４】
網状部材２０は、図２に示すように、作動流体流路１３において、第一面１４及び第二面１５に接触している。また、網状部材２０は、作動流体流路１３において、接続面１６が隙間をあけて対向する幅方向（図２において紙面左右）の中央部に配置されている。すなわち、網状部材２０は、接続面１６に対して一定の距離をあけて配置され、接続面１６とは接触しておらず、第一面１４及び第二面１５にのみ接触している。網状部材２０と接続面１６との間に空間は、蒸気スペースとなる。すなわち、ウィック３の両側に蒸気スペースが形成される。
【００２５】
粉末２１は、図１に示すように、網状部材２０に部分的に固着した焼結体であり、網状部材２０の開口率（空隙率）を調整することで、蒸発部４における毛細管力を、凝縮部５における毛細管力よりも高めている。本実施形態のウィック３は、蒸発部４内の枝部３ａの先端部のみに粉末２１が設けられ、凝縮部５内には粉末２１が設けられていない。そのため、凝縮部５では、ウィック３が網状部材２０のみによって構成されている。すなわち、凝縮部５内では、図２に示すように、作動流体流路１３の第一面１４及び第二面１５に網状部材２０のみが接触していることになる。網状部材２０と第一面１４及び第二面１５との界面に形成される隙間は、作動液を流動させる液体流路（還流流路）となり、作動液を凝縮部５から蒸発部４へ還流させる。
【００２６】
図３に示すように、網状部材２０に固着した粉末２１の密度は、作動流体流路１３において、第一面１４から離間するに従って小さくなっている。すなわち、粉末２１には、密部２１ａと、密部２１ａよりも密度が小さい粗部２１ｂとが形成されている。密部２１ａは、下面が第一面１４に接触するように層状に形成されている。粗部２１ｂは、網状部材２０の内部において、密部２１ａの上に積層するように配置されている。なお、粉末２１は、図３に示すように、概念的には密部２１ａと粗部２１ｂに分かれるが、その密度は徐々に変化するものであり、その境界が明確に形成されるものではない。
【００２７】
粉末２１は、第二面１５に接触しない。すなわち、粉末２１は、網状部材２０の第一面１４に接触する側に固着されるが、網状部材２０の第二面１５に接触する側には固着されてない。そのため、蒸発部４において、第二面１５には、網状部材２０のみが接触している。網状部材２０と第二面１５との界面に形成される隙間は、上述した液体流路（還流流路）となる。
【００２８】
次に、上記構成のベーパーチャンバー１の製造方法について説明する。ここで説明する製造工程は、上述のウィック３を形成するウィック形成工程である。なお、コンテナ２は、例えば、周知のプレス加工やエッチング加工、切削加工等により形成することができる。
図４は、一実施形態に係るウィック形成工程の第１工程を説明する説明図である。図５は、一実施形態に係るウィック形成工程の第２工程及び第３工程を説明する説明図である。図６、一実施形態に係るウィック形成工程の第４工程及び第５工程を説明する説明図である。
【００２９】
図７は、一実施形態に係るウィック形成工程で用いた網状部材２０の仕様を示す図である。
図７に示すように、本例において用いた網状部材２０は、メッシュＭが１００のものであり、その線形ｄが０．１１ｍｍ、目開きＡが０．１４４ｍｍ、開口率εが３２．１％となっている。なお、目開きＡは、Ａ＝（２５．４／Ｍ）−ｄの計算式で求められる。また、開口率εは、ε＝（Ａ／（Ａ＋ｄ））２×１００の計算式で求められる。
【００３０】
ウィック形成工程では、図４に示すように、先ず、粉末２１を層状に成形する（第１工程）。具体的には、図４（ａ）に示すように、トレー３０の上に粉末２１を載せる。本例において用いた粉末２１は、Ｃ１０２０（無酸素銅）であり、粒径が１０μｍ〜１００μｍのものである。すなわち、粉末２１の粒径は、網状部材２０の目開きＡの約１０％〜７０％程の大きさになっている。
【００３１】
次に、図４（ｂ）に示すように、トレー３０に沿ってスキージ３１を移動させ、粉末２１を所定厚みの層状に成形する。粉末２１の厚みは、スキージ３１の脚部３１ａの長さによって規定される。本実施形態では、粉末２１の厚みを０．２ｍｍに成形している。この０．２ｍｍの厚みは、網状部材２０の細線の交点における厚み（０．１１＋０．１１＝０．２２ｍｍ）よりも若干薄い。
【００３２】
次に、図５（ａ）に示すように、粉末２１の上に網状部材２０の一部を重ねて配置する（第２工程）。具体的には、網状部材２０が、蒸発部４と対向する部分に粉末２１を接触させる。このとき、網状部材２０の一方の面側のみが、粉末２１に接触した状態となる。
【００３３】
次に、図５（ｂ）に示すように、網状部材２０を配置したトレー３０に上板３２を載せ、粉末２１をプレスにより網状部材２０に圧着させる（第３工程）。これにより、網状部材２０の一方の面側に接触していた粉末２１が圧縮され、その粉末２１の一部が網状部材２０の内部まで押し込まれる。
【００３４】
次に、図６（ａ）に示すように、粉末２１を焼結により網状部材２０に固着させる（第４工程）。粉末２１の焼結は、図５（ｂ）に示すように、トレー３０に上板３２を載せた状態で、焼結炉の中に入れて行う。
【００３５】
最後に、図６（ｂ）に示すように、網状部材２０を作動流体流路１３に沿った形状に加工する（第５工程）。具体的には、カッターや型抜きを用いて、枝部３ａや幹部３ｂを形成する。このようにすることで、網状部材２０に粉末２１が固着した複雑な形状のウィック３を形成することができる。なお、切断後も、粉末２１は網状部材２０に固着されているため、コンテナ２に組み込む際にも粉末２１が脱落等する心配が少なく、容易に取り扱うことができる。
【００３６】
図８は、図６（ａ）に示す網状部材２０及び粉末２１の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
上述のウィック形成工程によれば、粉末２１の上に網状部材２０を重ね、粉末２１をプレスにより網状部材２０の一方の面に圧着した後、焼結によって粉末２１を網状部材２０に固着しているため、図８に示すような断面が得られる。すなわち、粉末２１は、網状部材２０の第一面１４に接触する側（一方の面側）に固着されており、第一面１４から離間するに従ってその密度が小さくなる。
【００３７】
網状部材２０の一方の面側には、粉末２１の密部２１ａが層状に形成される。そして、網状部材２０の細線が交差する窪みに粉末２１が押し込まれることで密部２１ａよりも密度が小さい粗部２１ｂが形成される。また、粉末２１は、網状部材２０の第二面１５に接触する側（他方の面側）には露出せず、第二面１５とは接触しない。このように、上述のウィック形成工程によれば、図３に示す断面構造のウィック３を形成することができる。
【００３８】
続いて、上記構成のベーパーチャンバー１による熱輸送サイクルについて説明する。
ベーパーチャンバー１の作動時、蒸発部４が熱源１００で生じた熱を受け取ることによって、蒸発部４内の作動液が蒸発する。蒸発部４では、網状部材２０及び粉末２１に浸透している作動液が蒸発する。
【００３９】
粉末２１は、図１及び図３に示すように、熱源１００と接する部分の周辺（蒸発部４）にのみ固着され、その他の部分（凝縮部５）においては網状部材２０のみの構造である。このような構造にすることで、毛細管力の限界によるドライアウトが発生し易い蒸発部４において高い毛細管力（ΔＰＣ）を得ることができる。
【００４０】
蒸発部４で生じた蒸気は、蒸発部４よりも圧力および温度が低い凝縮部５へ向けて作動流体流路１３内を流動する。ウィック３は、図２に示すように、接続面１６と隙間をあけて配置されていているため、蒸気はウィック３の両側の蒸気スペースを通って流動することができる。
【００４１】
凝縮部５では、凝縮部５に到達した蒸気が冷却されて凝縮する。凝縮部５で生じた作動液は、網状部材２０に浸透し、凝縮部５から蒸発部４へ還流される。網状部材２０は、凝縮部５から蒸発部４にかけて、図２（より詳細には図８）に示すように、作動流体流路１３の第一面１４及び第二面１５と接触しており、網状部材２０と第一面１４及び第二面１５との界面に形成される液体流路によって、作動液を凝縮部５から蒸発部４へ還流させる。凝縮部５においては、網状部材２０に粉末２１が固着されていないため、液体の圧力損失（ΔＰＬ）を抑えることができる。
【００４２】
蒸発部４に還流した作動液は、網状部材２０から粉末２１に流動する。図３に示すように、粉末２１の密度は、作動流体流路１３において、第一面１４から離間するに従って小さくなっているため、作動液に作用する毛細管力（ポンプ力）は、第二面１５側に作用する毛細管力よりも第一面１４側に作用する毛細管力の方が大きい。したがって、ウィック３では、粉末２１によってポンプ力が増大し、そして、熱源１００の熱によって粉末２１に浸透している作動液が再び蒸発し、上述した熱輸送サイクルを繰り返すことになる。また、粉末２１は、第二面１５に接触していないため、蒸発部４においても部分的に網状部材２０のみの液体流路が形成され、液体の圧力損失（ΔＰＬ）を抑えることができる。
【００４３】
このように、本実施形態のウィック３によれば、液体流路において、凝縮部５における液体の圧力損失は、蒸発部４における液体の圧力損失よりも小さく、また、蒸発部４における毛細管力は、凝縮部５における毛細管力よりも大きくなる。すなわち、放熱モジュールの作動条件は、上述したように、毛細管力ΔＰＣに、蒸気の圧力損失をΔＰＶ、液体の圧力損失をΔＰＬとして、以下の計算式（１）で表すことができるが、この計算式（１）において、毛細管力（ΔＰＣ）を大きくし、液体の圧力損失（ΔＰＬ）を小さくすることができるため、薄型化によるベーパーチャンバー１の最大熱輸送量の低下を抑制することができる。
ΔＰＣ  ≧  ΔＰＶ＋ΔＰＬ  …（１）
【００４４】
また、粉末２１を網状部材２０に焼結させてウィック３を形成することで、従来のように粉末２１のみを焼結してウィック３を形成した場合と比較して、網状部材２０が補強部材となる分、高い機械的強度を得ることができる。このウィック３を、図２に示すように、柱部１０ｂと柱部１０ｂとの間に配置し、第一面１４及び第二面１５に接触させることで、ウィック３自体もコンテナ２を支える柱として用いることができ、薄型のベーパーチャンバー１の機械的強度を確保することができる。また、ウィック３の機械的強度を高めることで、粉末２１を固着した部分の開口率（空隙率）を安定して保つことが可能となる。また、網状部材２０の線径や厚み等を適宜選定することで、焼結する粉末２１の量を容易に管理することができ、最終的にコンテナ２に内蔵したときに、ベーパーチャンバー１の性能を安定させることが可能となる。
【００４５】
このように、上述の本実施形態によれば、作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部４と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部５と、を有するコンテナ２と、コンテナ２の内部に配置され、毛細管力によって凝縮した作動流体を凝縮部５から蒸発部４に移動させるウィック３と、を備え、コンテナ２は、ウィック３が配置される作動流体流路１３を有し、作動流体流路１３は、熱源１００から熱を受ける第一面１４と、第一面１４とは反対側の第二面１５と、第一面１４と第二面１５との間を接続する接続面１６と、によって囲まれており、ウィック３は、第一面１４及び第二面１５に接触しつつ、凝縮部５から蒸発部４に至るように延在する網状部材２０と、網状部材２０に固着され、蒸発部４における毛細管力を、凝縮部５における毛細管力よりも高める粉末２１と、を有する、という構成を採用することによって、最大熱輸送量の低下の抑制と、その機械的強度を維持することができる薄型のベーパーチャンバー１が得られる。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、粉末２１の焼結位置に関して、１箇所に設定していたが、例えば、蒸発部４が複数ある場合には、粉末２１の焼結位置を複数箇所に設定してもよい。また、粉末２１の焼結位置も、ウィック３の先端のみでなく、例えば、ウィック３の中央部や、ウィック３の両端部に設定してもよい。このように、蒸発部４の位置や個数に応じて、粉末２１の焼結位置を任意に設定できるため、様々な熱源１００に対して対応することができる。
【００４８】
また、例えば、上記実施形態では、粉末２１の密度が、第一面１４から離れるに従って小さくなる構成を採用したが、粉末２１の密度がウィック３の厚み方向において一様になっている構成を採用してもよい。
また、例えば、上記実施形態では、粉末２１が第二面１５に接触しない構成を採用したが、粉末２１が第二面１５に接触していてもよい。
【００４９】
また、例えば、上記実施形態では、コンテナ２が、コンテナボディ１０と、トッププレート１１と、ボトムプレート１２と、を有する三層構造となる構成を採用したが、例えば、コンテナ２が、図９に示すように、トッププレート１１Ａと、ボトムプレート１２Ａと、による二層構造となっていてもよい。
図９は、一実施形態の変形例に係るベーパーチャンバー１の縦断面図である。図９は、上述した図２に対応する図（図１に示すベーパーチャンバー１の矢視Ａ−Ａ断面図）である。なお、図９において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００５０】
図９に示すコンテナ２は、トッププレート１１Ａと、ボトムプレート１２Ａとを接合することで形成されている。トッププレート１１Ａには、複数の凹部１１Ａ１が形成された折れ曲げ形状を有する。凹部１１Ａ１は、断面視で略台形に形成されている。この凹部１１Ａ１は、作動流体流路１３の第二面１５と接続面１６とを形成している。詳しくは、凹部１１Ａ１の上底が第二面１５を形成し、凹部１１Ａ１の脚が接続面１６を形成している。凹部１１Ａ１の上底（第二面１５）は、ウィック３よりも幅が大きい。また、凹部１１Ａ１の脚（接続面１６）は、上底に対し角度が等しく形成されている（等脚台形状）。
【００５１】
凹部１１Ａ１の両側には、凸部１１Ａ２が形成されている。すなわち、トッププレート１１Ａには、凹部１１Ａ１と凸部１１Ａ２が交互に形成されている。凸部１１Ａ２も、図９に示す断面視で略台形に形成されている。凸部１１Ａ２の頂部（上底）は、ボトムプレート１２Ａに接合されている。凸部１１Ａ２の上底は、凹部１１Ａ１の上底よりも幅が小さい。すなわち、トッププレート１１Ａの接合幅よりも、作動流体流路１３の形成幅の方が大きい。このトッププレート１１Ａは、例えば、プレス成型で溝付き加工を行うことで形成することができる。
【００５２】
ボトムプレート１２Ａは、平板状に形成されている。ボトムプレート１２Ａの厚みは、トッププレート１１Ａの厚みよりも大きく形成することが好ましい。ボトムプレート１２Ａを厚く形成することでコンテナ２の強度を維持させ、また、相対的にトッププレート１１Ａを薄くして、プレス成型を行い易くすることができる。このボトムプレート１２Ａの上面は、第一面１４を形成している。
上記構成によれば、トッププレート１１Ａとボトムプレート１２Ａとによる二層構造で作動流体流路１３を形成することができる。
なお、図９に示す例では、トッププレート１１Ａを折り曲げて作動流体流路１３を形成したが、ボトムプレート１２Ａを折り曲げて作動流体流路１３を形成してもよい。すなわち、ボトムプレート１２Ａが第一面１４と接続面１６を形成し、トッププレート１１Ａが第二面１５を形成する構成であってもよい。
【００５３】
また、例えば、上記実施形態では、放熱モジュールとして、ベーパーチャンバー１を例示したが、上記構成を放熱モジュールの別形態であるヒートパイプに適用してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１…ベーパーチャンバー（放熱モジュール）、２…コンテナ、３…ウィック、４…蒸発部、５…凝縮部、１３…作動流体流路、１４…第一面、１５…第二面、１６…接続面、２０…網状部材、２１…粉末、１００…熱源
【図１】
2018004108.tif 000003
【図２】
2018004108.tif 000004
【図３】
2018004108.tif 000005
【図４】
2018004108.tif 000006
【図５】
2018004108.tif 000007
【図６】
2018004108.tif 000008
【図７】
2018004108.tif 000009
【図８】
2018004108.tif 000010
【図９】
2018004108.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月25日(2017.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、
前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、
前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、
前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれており、
前記ウィックは、
前記第一面及び前記第二面に接触しつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在する網状部材と、
前記網状部材に固着され、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高める粉末と、を有し、
前記粉末の一部が、前記網状部材の目開きの内部まで押し込まれている、ことを特徴とする放熱モジュール。
【請求項２】
作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、
前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、
前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、
前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれており、
前記ウィックは、
前記第一面及び前記第二面に接触しつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在する網状部材と、
前記網状部材に固着され、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高める粉末と、を有し、
前記粉末の密度は、前記作動流体流路において、前記第一面から離間するに従って小さくなる、ことを特徴とする放熱モジュール。
【請求項３】
前記粉末の密度は、前記作動流体流路において、前記第一面から離間するに従って小さくなる、ことを特徴とする請求項１に記載の放熱モジュール。
【請求項４】
前記粉末は、前記第二面に接触しない、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の放熱モジュール。
【請求項５】
前記網状部材は、前記作動流体流路において、前記接続面が隙間をあけて対向する幅方向の中央部に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放熱モジュール。
【請求項６】
作動流体を内部に封入し、該封入した作動流体を蒸発させる蒸発部と、該蒸発した作動流体を凝縮させる凝縮部と、を有するコンテナと、
前記コンテナの内部に配置され、毛細管力によって前記凝縮した作動流体を前記凝縮部から前記蒸発部に移動させるウィックと、を備え、
前記コンテナは、前記ウィックが配置される作動流体流路を有し、
前記作動流体流路は、熱源から熱を受ける第一面と、前記第一面とは反対側の第二面と、前記第一面と前記第二面との間を接続する接続面と、によって囲まれている、放熱モジュールの製造方法であって、
網状部材に粉末を固着させ、該網状部材を前記第一面及び前記第二面に接触させつつ、前記凝縮部から前記蒸発部に至るように延在させ、前記蒸発部における前記毛細管力を、前記凝縮部における前記毛細管力よりも高めた前記ウィックを形成するウィック形成工程を有し、
前記ウィック形成工程は、
前記粉末を層状に成形する第１工程と、
前記第１工程の後、前記粉末の上に前記網状部材の一部を重ねて配置する第２工程と、
前記第２工程の後、前記粉末をプレスにより前記網状部材に圧着させる第３工程と、
前記第３工程の後、前記粉末を焼結により前記網状部材に固着させる第４工程と、
前記第４工程の後、前記網状部材を前記作動流体流路に沿った形状に加工する第５工程と、を有する、ことを特徴とする放熱モジュールの製造方法。