(57)【要約】本発明の板型熱伝達装置は、熱源と熱放出部との間に設けられ、熱源から熱を吸収しつつ蒸発し熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、板型ケースの内部に設けられ、液状冷媒の流動経路を提供する細かいメッシュ層と液状冷媒の流動経路及び気相冷媒の拡散経路を同時に提供する粗いメッシュ層とが積層された構造を有するメッシュ層集合体とを含む。粗いメッシュ層と細かいメッシュ層とは交互に繰り返し積層でき、細かいメッシュ層はウィック構造体で代替できる。望ましくは、粗いメッシュ層はメッシュワイヤーの直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ、メッシュ数が１０〜２０のスクリーンメッシュである。本発明は、凝縮した冷媒を迅速かつスムーズに熱源付近に供給でき、冷媒の気化や拡散を同時多発的に誘発でき、気化及び凝縮のための広い表面積が確保できるため、熱伝達性能が増大する。【選択図】図２
2007518953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、
前記板型ケースの内部に設けられ、細かいメッシュ層と粗いメッシュ層とが対面して積層された構造を有するメッシュ層集合体と、を含み、
前記粗いメッシュ層はスクリーンメッシュであって、ワイヤーの直径が０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍであり、メッシュ数が１０〜２０であることを特徴とする板型熱伝達装置。
【請求項２】
前記粗いメッシュ層を介在して前記細かいメッシュ層と対向しながら前記粗いメッシュ層に接する他の細かいメッシュ層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の板型熱伝達装置。
【請求項３】
前記細かいメッシュ層は直径が０．０３ｍｍ〜０．１３ｍｍであるメッシュワイヤーで製織されるか、メッシュ数が８０〜４００のスクリーンメッシュであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項４】
前記粗いメッシュ層は金属材質でなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項５】
熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、
前記板型ケースの内部に設けられ、細かいメッシュ層と粗いメッシュ層とが対面して積層された構造を有するメッシュ層集合体と、を含み、
前記粗いメッシュ層は、ワイヤーの直径が０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍであり、メッシュ数が１０〜２０である金属材質のスクリーンメッシュであって、液状冷媒が毛細管力により水平及び垂直方向に流動できる経路及び気相冷媒の拡散経路を提供することを特徴とする板型熱伝達装置。
【請求項６】
熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、
前記板型ケースの内部に設けられ、ウィック構造体と粗いメッシュ層とが対面して積層された構造を有するメッシュ層集合体と、を含み、
前記粗いメッシュ層はスクリーンメッシュであって、ワイヤーの直径が０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍであり、メッシュ数が１０〜２０であることを特徴とする板型熱伝達装置。
【請求項７】
前記粗いメッシュ層を介在して前記ウィック構造体と対向しながら前記粗いメッシュ層に接する他のウィック構造体をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の板型熱伝達装置。
【請求項８】
前記ウィック構造体は銅、ステンレススチール、アルミニウムまたはニッケルパウダーを焼結して作製されたものであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の板型熱伝達装置。
【請求項９】
前記ウィック構造体はポリマー、シリコン、シリカ（ＳｉＯ２）、銅板、ステンレススチール、ニッケルまたはアルミニウム板をエッチング加工して作製されたものであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１０】
前記粗いメッシュ層は金属材質でなることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１１】
熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、
前記板型ケースの内部に設けられ、ウィック構造体と粗いメッシュ層とが対面して積層された構造を有するメッシュ層集合体と、を含み、
前記粗いメッシュ層は、ワイヤーの直径が０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍであり、メッシュ数が１０〜２０である金属材質のスクリーンメッシュであって、液状冷媒が毛細管力によって水平及び垂直方向に流動できる経路及び気相冷媒の拡散経路を提供することを特徴とする板型熱伝達装置。
【請求項１２】
熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、
前記板型ケースの内部に設けられ、細かいメッシュ層と粗いメッシュ層とが交互に繰り返し積層された構造を有するメッシュ層集合体と、を含むことを特徴とする板型熱伝達装置。
【請求項１３】
前記粗いメッシュ層は直径が０．２〜０．４ｍｍのメッシュワイヤーで製織され、メッシュ数が１０〜２０のスクリーンメッシュであることを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１４】
前記細かいメッシュ層は直径が０．０３〜０．１３ｍｍのメッシュワイヤーで製織されるか、メッシュ数が８０〜４００のスクリーンメッシュであることを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１５】
前記細かいメッシュ層と前記粗いメッシュ層とは互いに接するように交互に積層されることを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１６】
前記メッシュ層集合体の構造は、下部から上部に向いて、
細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層、粗いメッシュ層及び細かいメッシュ層の順に積層されている構造を有することを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１７】
前記メッシュ層集合体の構造は、下部から上部に向いて、
細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層及び粗いメッシュ層の順に積層されている構造を有することを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１８】
前記メッシュ層集合体の構造は、下部から上部に向いて、
２層以上の細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層及び粗いメッシュ層の順に積層されている構造を有することを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項１９】
前記メッシュ層集合体の構造は、下部から上部に向いて、
２層以上の細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層、粗いメッシュ層及び２層以上の細かいメッシュ層の順に積層されている構造を有することを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２０】
前記細かいメッシュ層は液状冷媒の流動経路を提供することを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２１】
前記粗いメッシュ層は液状冷媒の流動経路と気相冷媒の拡散経路とを同時に提供することを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２２】
前記板型ケースは電解銅箔からなり、
前記電解銅箔の凹凸のある面が前記ケースの内側面を構成することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２３】
前記粗いメッシュ層及び前記細かいメッシュ層は金属、ポリマー、プラスチックまたはガラス・ファイバでなるメッシュワイヤーで製織されたものであることを特徴とする請求項１２に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２４】
前記板型ケースは金属、伝導性ポリマー、伝導性ポリマーがコーティングされた金属または伝導性プラスチックでなることを特徴とする請求項１〜請求項２３のいずれか１項に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２５】
前記金属は銅、アルミニウム、ステンレススチール、モリブデンまたはこれらの合金であることを特徴とする請求項２４に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２６】
前記板型ケースの密封はレーザー熔接、プラズマ熔接、ＴＩＧ熔接、超音波熔接、ブレージング接合、はんだ付け接合または熱圧着ラミネーション法で行われることを特徴とする請求項１〜請求項２３のいずれか１項に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２７】
前記冷媒は水、メタノール、エタノール、アセトン、アンモニア、ＣＦＣ系冷媒、ＨＣＦＣ系冷媒、ＨＦＣ系冷媒またはこれらの混合冷媒であることを特徴とする請求項１〜請求項２３のいずれか１項に記載の板型熱伝達装置。
【請求項２８】
熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、
前記板型ケースの内部に設けられ、毛細管力による液状冷媒の流動経路を提供するウィック構造体と毛細管力による液状冷媒の流動経路及び気相冷媒の拡散経路を同時に提供する粗いメッシュ層とが互いに接しながら交互に繰り返し積層された構造を有するメッシュ層集合体と、を含むことを特徴とする板型熱伝達装置。
【請求項２９】
前記ウィック構造体は銅、ステンレススチール、アルミニウムまたはニッケルパウダーを焼結して作製されたものであることを特徴とする請求項２８に記載の板型熱伝達装置。
【請求項３０】
前記ウィック構造体はポリマー、シリコン、シリカ（ＳｉＯ２）、銅板、ステンレススチール、ニッケルまたはアルミニウム板をエッチング加工して作製されたものであることを特徴とする請求項２８に記載の板型熱伝達装置。
【請求項３１】
前記ウィック構造体または前記粗いメッシュ層は２層以上でなることを特徴とする請求項２８に記載の板型熱伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の気化及び凝縮による冷媒の循環で熱源から熱を放出できる板型熱伝達装置に関し、より詳しくは、優れた熱伝達及び熱拡散構造を有しながらも極薄化が可能な板型熱伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンやＰＤＡのような電子機器は、高集積化技術の発展に伴い大きさが小型化され、厚さも徐々に薄くなっている。同時に、電子機器の高応答性及び機能向上に対する要求が高まることにより、消費電力も徐々に増加している傾向にある。これにおり、電子機器の作動中に、その内部の電子部品から多くの熱が発生するようになるが、このような熱を外部に放出するために多様な板型熱伝達装置が使われている。
【０００３】
従来の板型熱伝達装置の代表的な例としては、板型金属ケースを真空状態に減圧し冷媒を注入した後、密封したヒートパイプが挙げられる。
【０００４】
前記ヒートパイプは、一部の領域が熱を発生させる電子部品（熱源）に接触するように設けられると、熱源の付近にある冷媒は加熱され気化された後、相対的に温度の低い領域に拡散する。すると、気化された冷媒は熱を外部に放出しながら再び凝縮し液体状態になり、再び本来の位置に復帰する。このように、板型金属ケースの内部で行われる冷媒の循環メカニズムにより、熱源から発生した熱は外部に放出され、これにより電子部品の温度が適したレベルで保持される。
【０００５】
図１は、従来の板型熱伝達装置１０が熱源２０とヒートシンク３０との間に設けられ、熱を熱源２０からヒートシンク３０に伝達する過程をより具体的に示す。
【０００６】
図面を参照すれば、従来の板型熱伝達装置１０は内部４０に冷媒が充填されている金属ケース５０でなる。そして、前記金属ケース５０の内面には、冷媒の効率的な循環メカニズムを提供するためウィック構造体（ｗｉｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）６０が設けられる。
【０００７】
前記熱源２０から発生した熱は、熱源２０と接している板型熱伝達装置１０の内部のウィック構造体６０に伝達される。すると、熱源２０の直上方付近のウィック構造体６０（冷媒気化部として機能する）に含体されていた冷媒が気化され、内部空間４０を通って四方に拡散された後、ヒートシンク３０の直下方付近のウィック構造体６０（冷媒凝縮部として機能する）で熱を放出してから凝縮する。凝縮した冷媒は、ウィック構造体６０に含体された後、毛細管力によって再び冷媒気化部に回帰するようになり、熱源２０の温度が冷媒の気化温度より高ければさらに気化して拡散、凝縮及び回帰する過程を繰り返す。冷媒の凝縮時に放出された熱は、ヒートシンク３０に伝達され、ファン７０による強制対流方式で外部に放出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記板型熱伝達装置１０の熱伝達性能を高めるためには、単位時間当り多量の冷媒を循環させなければならない。そうするためには、冷媒の気化及び凝縮のための広い表面積を確保せねばならず、気化された冷媒が効率的に拡散できる蒸気流路及び凝縮した冷媒ができるだけ早く熱源２０の付近に流動できる液体流路が確保されなければならない。
【０００９】
ところで、従来の板型熱伝達装置１０においては、冷媒が気化または凝縮できる表面が熱源２０またはヒートシンク３０と面した金属ケース５０の内側表面にだけ限られるため、冷媒の気化または凝縮のための広い表面積の確保に限界がある。
【００１０】
また、従来の板型熱伝達装置１０において、凝縮した冷媒は金属ケース５０の内側表面に備えられるウィック構造体６０の凹凸に含体され、毛細管力によって冷媒気化部に流動する。すなわち、凝縮した冷媒が流動できる流路は、金属ケース５０の内側表面だけに沿って限定的に形成される。
【００１１】
これにより、液体流路を通る凝縮冷媒の流動距離は、蒸気流路を通る気化冷媒の流動距離の数倍に達し、その結果、凝縮した冷媒の回帰時間が気化された冷媒の拡散時間より相対的により長くなる。このように、凝縮冷媒の回帰と気化冷媒の拡散との間に、大きい時間差が存在すれば、その分単位時間当り循環できる冷媒の流量が少なくなり、これによって板型熱伝達装置の熱伝達性能も低下する問題が発生する。
【００１２】
さらに、板型熱伝達装置１０の内部は実質的真空に減圧された状態にあるため、外部の機械的な衝撃に脆弱である。したがって、板型熱伝達装置１０の製造の際や取り扱いの際に、機械的な衝撃が加えられれば金属ケース５０が押し潰される恐れがある。
【００１３】
したがって、本発明は上述した従来技術の問題点を解決するために創案されたものであり、板型熱伝達装置の熱伝達性能を極大化するために凝縮冷媒の流動距離を減少させ、液状冷媒の流動と気相冷媒の流動とを同時に誘発して板型熱伝達装置の熱伝達メカニズムをそのまま保持しながらも装置の機械的な強度を増大させうる構造物を板型熱伝達装置に取り入れることにその目的がある。
【００１４】
本発明の他の目的は、より多量の冷媒が気化され凝縮することで、熱伝達効率を極大化できる幾何学的な構造を有する板型熱伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の技術的な課題を達成するための本発明の一側面による板型熱伝達装置は、熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、前記板型ケースの内部に設けられ、毛細管力による液状冷媒の流動経路を提供するウィック構造体と毛細管力による液状冷媒の流動経路及び気相冷媒の拡散経路を同時に提供する粗いメッシュ層とが互いに接しながら積層された構造を有するメッシュ層集合体とを含むが、前記粗いメッシュ層はワイヤーの直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであり、メッシュ数は１０〜２０であることを特徴とする。
【００１６】
望ましくは、前記粗いメッシュ層は、毛細管力によって水平及び垂直方向に液状冷媒が流動できる経路を同時に提供する。そして、前記粗いメッシュ層は、熱伝達性能の向上のため金属材質で構成することが望ましい。
【００１７】
選択的に、前記メッシュ層集合体は、前記粗いメッシュ層を介在して前記ウィック構造体と対向するように前記粗いメッシュ層と互いに接する他のウィック構造体をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明において、前記ウィック構造体は、銅、ステンレススチール、アルミニウムまたはニッケルパウダーを焼結して作製されたものであるか、ポリマー、シリコン、シリカ（ＳｉＯ２）、銅板、ステンレススチール、ニッケルまたはアルミニウム板をエッチング加工して作製されたものであり得る。
【００１９】
代案的に、前記ウィック構造体は、前記粗いメッシュ層より相対的にメッシュ数が大きくワイヤーの直径の小さい細かいメッシュ層をもって代替可能である。このような場合、前記細かいメッシュ層は直径が０．０３ｍｍ〜０．１３ｍｍのメッシュワイヤーで製織されるか、メッシュ数が８０〜４００のスクリーンメッシュである。
【００２０】
前記の技術的な課題を達成するための本発明の他の側面による板型熱伝達装置は、熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、前記板型ケースの内部に設けられ、細かいメッシュ層と粗いメッシュ層とが互に繰り返し積層された構造を有するメッシュ層集合体とを含むことを特徴とする。
【００２１】
前記細かいメッシュ層と前記粗いメッシュ層とは、互いに接するように交互に積層されることが望ましい。そして、粗いメッシュ層及び前記細かいメッシュ層は、金属、ポリマー、プラスチックまたはガラス・ファイバからなるメッシュワイヤーで製織されたことが望ましい。
【００２２】
前記メッシュ層集合体構造の一例は、下部から上部に向いて、細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層、粗いメッシュ層及び細かいメッシュ層の順に積層されている構造であり得る。
【００２３】
前記メッシュ層集合体構造の他の例は、下部から上部に向いて、細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層及び粗いメッシュ層の順に積層されている構造であり得る。
【００２４】
前記メッシュ層集合体構造のさらに他の例は、下部から上部に向いて、２層以上の細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層及び粗いメッシュ層の順に積層されている構造であり得る。
【００２５】
前記メッシュ層集合体構造のさらに他の例は、下部から上部に向いて、２層以上の細かいメッシュ層、粗いメッシュ層、細かいメッシュ層、粗いメッシュ層及び２層以上の細かいメッシュ層の順に積層されている構造であり得る。
【００２６】
前記の技術的な課題を達成するための本発明のさらに他の側面による板型熱伝達装置は、熱源と熱放出部との間に設けられ、前記熱源から熱を吸収しつつ蒸発し前記熱放出部で熱を放出しつつ凝縮する冷媒が収容された熱伝導性板型ケースと、前記板型ケースの内部に設けられ、毛細管力による液状冷媒の流動経路を提供するウィック構造体と毛細管力による液状冷媒の流動経路及び気相冷媒の拡散経路を同時に提供する粗いメッシュ層とが互いに接しながら交互に繰り返し積層された構造を有するメッシュ層集合体とを含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明において、前記板型ケースは金属、伝導性ポリマー、伝導性ポリマーがコーティングされた金属または伝導性プラスチックからなることもでき、電解銅箔からなることもできる。後者の場合、前記電解銅箔の凹凸のある面が前記ケースの内側面を構成することが望ましい。前記板型ケースの密封はレーザー熔接、プラズマ熔接、ＴＩＧ熔接、超音波熔接、ブレージング（ｂｒｅａｚｉｎｇ）接合、はんだ付け(ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ)接合または熱圧着ラミネーション(ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ)法で行える。
【００２８】
本発明において、前記板型ケース内に注入される冷媒は水、メタノール、エタノール、アセトン、アンモニア、ＣＦＣ系冷媒、ＨＣＦＣ系冷媒、ＨＦＣ系冷媒またはこれらの混合冷媒であり得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一側面によれば、板型ケースの内部に細かいメッシュ層（またはウィック構造体）と粗いメッシュ層とを積層させ、毛細管力による垂直方向への冷媒流動を引き起こすことによって、凝縮冷媒を迅速且つスムーズに熱源の付近に供給できる。
【００３０】
本発明の他の側面によれば、メッシュ層集合体内で冷媒の気化及び拡散を同時多発的に誘発でき、特に、交互に積層されたスクリーンメッシュで冷媒の気化及び凝縮のための広い表面積を確保できるため、板型熱伝達装置の熱伝達性能が極大化される。
【００３１】
本発明のさらに他の側面によれば、メッシュ層集合体によって板型ケースが支持されるため、機械的な衝撃が加えられても装置が変形されることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付された図面を参照にして本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。まず、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的または辞書的な意味で限定されて解釈されてはならず、発明者は自らの発明を最も最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想をすべて代弁するものではないため、本出願時点においてこれらを取り替えられる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３３】
本明細書に添付される以下の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項にだけ限定されて解釈されてはならない。
【００３４】
本発明の第１の実施形態に係る板型熱伝達装置１００は、図２に示されたように、熱源１１０とヒートシンクのような熱放出部１２０との間に設けられる板型ケース１３０と、前記ケース１３０の内部に挿入された多数のメッシュ層で構成されたメッシュ層集合体１４０とを含む。前記板型ケース１３０の内部には、熱源１１０から発生された熱を吸収しつつ気化し、熱放出部１２０に熱を放出しつつ凝縮する冷媒が注入される。
【００３５】
前記メッシュ層集合体１４０は、細かいメッシュ層１４０ａ、粗いメッシュ層１４０ｂ及び細かいメッシュ層１４０ａを含む。前記細かいメッシュ層１４０ａは粗いメッシュ層１４０ｂと接触界面を形成しつつ対向する。
【００３６】
前記細かいメッシュ層１４０ａ及び粗いメッシュ層１４０ｂは、図３に示されたように横線ワイヤー１６０ａと縦線ワイヤー１６０ｂとが上下に交互するように製織されたスクリーンメッシュであることが望ましい。ここで、縦線ワイヤー１６０ｂはメッシュ層１４０ａ、１４０ｂの織造時の長さ方向に並んで配置されたメッシュワイヤーを称し、横線ワイヤー１６０ａは縦線ワイヤー１６０ｂを基準として垂直方向に配置されるメッシュワイヤーを称する。
【００３７】
前記メッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂは金属、ポリマー、ガラス・ファイバまたはプラスチックのうちいずれか１つの材質で構成する。但し、金属が他の物質よりは熱伝達性能に優れているため、前記メッシュ層１４０ａ、１４０ｂは金属ワイヤーで製織されたものを採用することが熱伝達効率の点から望ましい。望ましくは、前記金属は銅、アルミニウム、ステンレススチールまたはモリブデンのうちいずれか１つまたはこれらの合金である。
【００３８】
図３を参照すると、前記メッシュ層１４０ａ、１４０ｂの単位格子に存在する空き空間の幅ａは一般的に下記の数式１のように表される。前記幅ａはメッシュ層１４０ａ、１４０ｂの機能的な特徴を定めるのに主なパラメータになる。
【００３９】
【数１】
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【００４０】
ここで、ｄはメッシュワイヤーの直径（単位：インチ）であり、Ｎは１インチの長さに存在するメッシュの格子数である。例えば、Ｎが１００であれば１インチの長さに１００個のメッシュ格子が存在することになる。
【００４１】
前記熱源１１０の温度が冷媒の気化温度より低く装置１００が熱伝達動作を行わない場合、前記メッシュ層１４０ａ、１４０ｂをなすワイヤーの表面とワイヤーとの交差点には物理的に吸着された冷媒が存在する。前記粗いメッシュ層１４０ｂの場合は、メッシュ格子の空き空間の全部が冷媒の液膜によって詰められないが、前記細かいメッシュ層１４０ａの場合は格子の空き空間全部が冷媒の液膜によって詰められる。
【００４２】
前記板型熱伝達装置１００は、熱源１１０の温度が冷媒の気化温度より高い場合に、熱源１１０から熱放出部１２０への熱伝達動作を開始する。具体的に、前記熱源１１０から発生する熱は隣接した細かいメッシュ層１４０ａに伝達されるので、細かいメッシュ層１４０ａでは冷媒の気化が誘発される。勿論、粗いメッシュ層１４０ｂでも冷媒の気化が誘発されるが、その量は細かいメッシュ層１４０ａで誘発される冷媒の気化量よりは少ない。このように気化された冷媒は、隣接する粗いメッシュ層１４０ｂを介して四方に拡散され、前記板型ケース１３０の内側表面のうち冷媒の気化温度より低い温度を有した領域、実質的には熱放出部１２０のの直下方付近にある細かいメッシュ層１４０ａで凝縮する。
【００４３】
冷媒の気化及び凝縮過程が繰り返される過程において、冷媒は熱源１１０から熱を奪い熱放出部１２０に伝達する。熱放出部１２０に伝達された熱はファン１５０によって強制対流方式にて外部に放出され、これにより熱源１１０の温度が適したレベルで保持される。理想的な場合、冷媒の蒸発及び凝縮による熱伝達メカニズムは熱源１１０の温度と熱放出部１２０の温度とが実質的に等しくなるまで続けられる。
【００４４】
前記板型熱伝達装置１００内において冷媒の気化及び凝縮が誘発されれば、前記メッシュ層集合体１４０内には界面エネルギーの平衡状態が撹乱される。ここで、界面エネルギーとはメッシュ層１４０ａ、１４０ｂの表面と液状冷媒との接触界面を言う。すなわち、冷媒の気化が誘発された地点においては、熱伝達が行われる前（平衡状態）より界面エネルギーが増加し、冷媒の凝縮が誘発された地点においては、熱伝達が行われる前（平衡状態）より界面エネルギーが減少する。その結果、前記メッシュ層集合体１４０内においては、界面エネルギーの撹乱を解消しようとする傾向が発生する。
【００４５】
これにより、冷媒が気化された地点には周辺から冷媒が流入しようとする傾向が生じ、冷媒が凝縮した地点には周辺に冷媒を排出しようとする傾向が生じるようになることで、前記メッシュ層集合体１４０内においては凝縮冷媒の流動が発生する。平均的に、凝縮冷媒の流動は熱放出部１２０からメッシュ層集合体１４０の外郭周辺部に、再び外郭周辺部から熱源１１０方向に起きるようになる。
【００４６】
前記板型熱伝達装置１００において、前記粗いメッシュ層１４０ｂは、上述したように、主に気化された冷媒の拡散経路を提供する。具体的に、前記粗いメッシュ層１４０ｂには、図４に示されたように、横線ワイヤー１６０ａと縦線ワイヤー１６０ｂとが上下に交差しながら形成される楔状の空間が存在するが、この空間が蒸気の拡散できる蒸気拡散流路１７０として機能する。
【００４７】
前記蒸気拡散流路１７０の幾何学的な面積Ａは下記の数式２のように計算される。
【００４８】
【数２】
2007518953.tif 000004
【００４９】
前記数式２を参照すれば、蒸気拡散流路１７０の幾何学的な面積はメッシュ数Ｎが減少し、メッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径ｄが大きくなるほど増加する。
【００５０】
前記粗いメッシュ層１４０ｂの格子には、隣接する格子と共有する総４個の蒸気拡散流路１７０が存在するため、気相冷媒の拡散はメッシュ格子の中心（図３の「Ｏ」参照）を基準として四方に行われる（図３の矢印「←→」参照）。
【００５１】
一方、本発明による板型熱伝達装置１００が実際に作動する際には、前記粗いメッシュ層１４０ｂには、図５に示されたように、蒸気拡散流路１７０の楔状隙間に液状冷媒による液膜１８０が形成される。前記液膜１８０は、図６に示されたように、粗いメッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの交差地点のすべてに形成され、隣接する交差地点に形成された液膜は互いに連結される（１９０参照）。
【００５２】
液膜１８０の連結は、粗いメッシュ層１４０ｂのパラメータのうち、メッシュ格子の幅Ｎ及び／またはメッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径ｄを適切に制御すれば可能であり、毛細管力による冷媒の水平流動を誘発させる働きをする。したがって、粗いメッシュ層１４０ｂにおいては、主に蒸気拡散流路１７０を通って気相冷媒の拡散が誘発されることもあるが、連結された液膜１８０に引き起される毛細管力によって液状冷媒の水平流動が誘発されることもある。この時、誘発される水平流動流量は、細かいメッシュ層１４０ａにおいて誘発されるものに比べ、その量が相対的に少ない。
【００５３】
前記液膜１８０は、図５に示されたように、粗いメッシュ層１４０ｂ内でだけでなく直上部及び直下部に存在する細かいメッシュ層１４０ａに存在する液膜とも繋がれる（２００参照）。層を異にするメッシュ層間の液膜連結は、粗いメッシュ層１４０ｂと細かいメッシュ層１４０ａとの間に形成された接触界面を介して行われる。前記板型熱伝達装置１００の作動過程において、粗いメッシュ層１４０ｂに存在する液膜と細かいメッシュ層１４０ａに存在する液膜との相互連結は、相異なる層の間で液状冷媒のスムーズな垂直流動を可能にする。
【００５４】
上述のように、前記細かいメッシュ層１４０ａの領域のうち熱源１１０の直上方付近にある領域においては、熱伝達過程で液状冷媒の気化が持続的に誘発されるため、これに応じて液状冷媒の持続的な供給が行われなければならない。ところが、前記メッシュ層集合体１４０の幾何学的な構造上、細かいメッシュ層１４０ａに液状冷媒の供給が持続的に行われるためには、細かいメッシュ層１４０ａの間に配置された粗いメッシュ層１４０ｂが凝縮冷媒の垂直流動に対する架橋の役割を果たさなければならない。このような冷媒の垂直移動は、細かいメッシュ層１４０ａ及び粗いメッシュ層１４０ｂに存在する液膜１８０の垂直連結（図５の２００参照）によって可能になる。すなわち、前記液膜１８０の垂直連結は垂直方向に毛細管力を保持させることで、凝縮した冷媒が垂直方向にもスムーズに流動できるようにする。
【００５５】
上記のように、粗いメッシュ層１４０ｂは蒸気拡散流路１７０を提供することで、細かいメッシュ層１４０ａにおいて気化された冷媒が熱源１１０より温度の低い領域に速かに拡散できるようにする機能を果たすと同時に、隣接する細かいメッシュ層１４０ａに凝縮した冷媒がスムーズに供給できるように冷媒の垂直流動に対する架橋の役割を果たす。これにより、板型熱伝達装置１００の作動過程において、熱源１１０の付近に凝縮冷媒の供給がスムーズに行われることで、装置１００の熱伝達効率が極大化される。さらに、前記粗いメッシュ層１４０ｂは板型ケース１３０を支持する役割も果たすことで、板型熱伝達装置１００の機械的な強度を増大させるため、装置１００の極薄化も可能にする。
【００５６】
前記粗いメッシュ層１４０ｂにおいては、気相冷媒の拡散と液状冷媒の流動とが同時に行われなければならないため、メッシュ数及びメッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径を適切に選択することが望ましい。このとき、粗いメッシュ層１４０ｂのメッシュ数がかなり大きく、メッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径がかなり小さくなれば、蒸気拡散流路１７０の面積が減り気相冷媒の流動抵抗が増加し、表面張力によって蒸気拡散流路１７０そのものが液状冷媒で詰められるようになり、気相冷媒の拡散が誘発されないということを勘案せねばならない。
【００５７】
このような点に鑑みて、前記粗いメッシュ層１４０ｂとしてＡＳＴＭ仕様Ｅ−１１−９５に従うスクリーンメッシュを用いる場合、メッシュ数は１０〜２０であり、メッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径は０．２ｍｍ〜０．４ｍｍであるスクリーンメッシュを選択することが望ましい。このような条件のスクリーンメッシュを選択すれば、粗いメッシュ層１４０ｂにおいて気相冷媒の拡散と液状冷媒の水平及び垂直流動とが同時に誘発される。
【００５８】
前記熱源１１０の付近にある細かいメッシュ層１４０ａは、板型熱伝達装置１００の作動過程において液状冷媒の気化が誘発され、熱放出部１２０の付近にある細かいメッシュ層１４０ａにおいては気相冷媒の凝縮が誘発される。このような過程において、水平方向または垂直方向に引き起される毛細管力により、平均的には熱放出部１２０の下部から熱源１１０の上部に液状冷媒の持続的な供給がスムーズに行われなければならない。
【００５９】
このために、細かいメッシュ層１４０ａのワイヤー１６０ａ、１６０ｂ交差点には、毛細管力を提供する相互連結された液膜１８０が存在しながらも格子の空き空間は前記液膜１８０によって詰められることが望ましい。これは細かいメッシュ層１４０ａのメッシュ数及びワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径を適切に選択することにより達成される。
【００６０】
前記細かいメッシュ層１４０ａとして、ＡＳＴＭ仕様Ｅ−１１−９５に従うスクリーンメッシュを用いる場合、メッシュ数が８０〜４００であり、メッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径が０．０３ｍｍ〜０．１３ｍｍであるスクリーンメッシュを選択することが望ましい。
【００６１】
上述した本発明の第１の実施形態において、細かいメッシュ層１４０ａはウィック構造体をもって代替可能であり、場合によって熱放出部１２０の下部にある細かいメッシュ層１４０ａは省いてもよい。この場合、図５及び図６のように、粗いメッシュ層１４０ｂに液膜１８０が形成されこの部分で冷媒が凝縮するため、粗いメッシュ層１４０ｂそのものが凝縮部の役割を果たす。前記ウィック構造体は、銅、ステンレススチール、アルミニウムまたはニッケルパウダーを焼結して作製されたものか、ポリマー、シリコン、シリカ、銅板、ステンレススチール、ニッケルまたはアルミニウム板をエッチング加工したものであり得る。ひいては、前記ウィック構造体は、ベンスン（ｂｅｎｓｏｎ）等に許与された米国特許第６，０５６,０４４号に開示されたマイクロ機工（ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）方法によって作製されたものでもあり得る。
【００６２】
本発明において、メッシュ層集合体１４０が収納される板型ケース１３０は、その内部が真空に減圧された状態にあり、その材質は熱源１１０から熱を吸収し再び熱放出部１２０に熱を放出し易いように熱伝導性に優れた金属、伝導性ポリマー、伝導性ポリマーがコーティングされた金属または熱伝導性プラスチックでなる。
【００６３】
望ましくは、前記金属は、銅、アルミニウム、ステンレススチールまたはモリブデンのうちいずれか１つまたはこれらの合金である。特に、前記板型ケース１３０が一面に１０μｍ前後の小さい凹凸が形成されている電解銅箔からなる場合、凹凸のある面を板型ケース１３０の内面に向けるようにすることが望ましい。このような場合、板型ケース１３０の内側表面においても、毛細管力による冷媒の流動が誘発され熱源１１０付近への冷媒回帰がよりスムーズに行われ、これにより板型熱伝達装置１００の熱伝達性能がさらに増加する。前記板型ケース１３０は、熱伝導特性及び機械的な強度特性を勘案すると、その厚さが０．０１ｍｍ〜３．０ｍｍであることが望ましい。
【００６４】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る板型熱伝達装置１００’の構成を示す。本発明の第２の実施形態は、メッシュ層集合体１４０の積層方式が上述の第１の実施形態と異なるだけで、その他の構成は実質的に同じである。
【００６５】
図７を参照すれば、本発明の第２の実施形態に係る板型熱伝達装置１００’は、交互に積層された細かいメッシュ層１４０ａと粗いメッシュ層１４０ｂとがメッシュ層集合体１４０を構成する。ここで、前記細かいメッシュ層１４０ａ及び粗いメッシュ層１４０ｂは、第１の実施形態のそれと同じであり積層方向で互いに接する。
【００６６】
前記のようなメッシュ層集合体１４０の構成は、図２に示された板型熱伝達装置１００より相対的に優れた熱伝達性能を保証する。このような優れた熱伝達性能の発現は、複数の細かいメッシュ層１４０ａにおいて冷媒の蒸発を同時多発的に誘発させた後、隣接する複数の粗いメッシュ層１４０ｂを介した同時多発的な冷媒蒸気の迅速な拡散を誘発し、粗いメッシュ層１４０ｂが蒸気拡散流路の機能はもとより凝縮した液状冷媒の垂直流動に対する架橋機能をも同時に果たすことで、冷媒の回帰時間の短縮及び熱源１１０付近への単位時間当りの冷媒供給流量の増加をもたらすため可能である。
【００６７】
前記メッシュ層集合体１４０において、交互に積層されるメッシュ層の単位は１層にだけ限定されない。但し、細かいメッシュ層１４０ａは３層以上に構成する場合、蒸発した冷媒が細かいメッシュ層１４０ａの積層構造内に捕集され、液状冷媒の流動を妨げる恐れがある。したがって、細かいメッシュ層１４０ａは２層以下に積層することが望ましい。
【００６８】
前記板型熱伝達装置１００’の動作過程において、熱源１１０から発生する熱は隣接した細かいメッシュ層１４０ａだけでなく、隣接しない細かいメッシュ層１４０ａにも伝達されるため、それぞれの細かいメッシュ層１４０ａでは冷媒の気化が同時多発的に誘発される。これにより、単位時間当りの熱伝達性能が向上する。冷媒の気化は粗いメッシュ層１４０ｂにおいても誘発されるが、その量は細かいメッシュ層１４０ａで誘発される冷媒の気化量よりは少ない。
【００６９】
気化された冷媒は、細かいメッシュ層１４０ａに隣接した複数の粗いメッシュ層１４０ｂを介して四方に拡散し、前記板型ケース１３０の内側表面のうち冷媒の気化温度より低い温度を有した領域、実質的には熱放出部１２０のの直下方付近で凝縮する。そして、冷媒の凝縮過程で発生した熱は熱放出部１２０を通って外部に放出される。
【００７０】
凝縮した冷媒は、メッシュ層集合体１４０内に引き起される毛細管力により平均的には熱源１１０の付近に流動する。このとき、凝縮冷媒の流動は、細かいメッシュ層１４０ａ及び粗いメッシュ層１４０ｂの自らの層内でも起きるが、主に相異なる層をなす細かいメッシュ層１４０ａと粗いメッシュ層１４０ｂとの間で誘発される。相異なる層をなすメッシュ層１４０ａ、１４０ｂ間の冷媒流動は、メッシュ層１４０ａ、１４０ｂ間の接触界面を介して行われる。このとき、冷媒の垂直流動に関わるメカニズムは、上述の実施形態の場合と実質的に同じである。
【００７１】
特に、前記粗いメッシュ層１４０ｂは、蒸気拡散流路を提供することで、細かいメッシュ層１４０ａにおいて気化された冷媒が熱源１１０より温度の低い領域に速かに拡散できるようにする機能を果たすと同時に、隣接する細かいメッシュ層１４０ａに凝縮した冷媒がスムーズに供給できるように冷媒の垂直流動に対する架橋の役割を果たす。これにより、板型熱伝達装置１００’の作動過程において、熱源１１０の付近に凝縮冷媒の供給がスムーズに行われることで、装置１００’の熱伝達効率が極大化される。
【００７２】
本発明の第２の実施形態において、細かいメッシュ層１４０ａ及び粗いメッシュ層１４０ｂを用いてメッシュ層集合体１４０を構成する方法は、図７に示された例を多様に変形できる。図８〜図１０は、このような多様な変形例を示す。
【００７３】
図７と図８〜図１０とを対比して参照すれば、一例として前記メッシュ層集合体１４０の構成においては、最上層にある細かいメッシュ層１４０ａが省ける（図８参照）。他の例として、最上部及び最下部を複数の細かいメッシュ層１４０ａで構成できる（図１０参照）。さらに他の例として、最上層の細かいメッシュ層１４０ａを省き最下部を複数の細かいメッシュ層１４０ａで構成できる（図９参照）。
【００７４】
一方、本発明の第２の実施形態及びその変形例において、メッシュ層集合体１４０を構成する細かいメッシュ層１４０ａは、第１の実施形態と同様に本発明が属する技術分野で公知された多様なウィック構造体をもって代替できる。
【００７５】
本発明による板型熱伝達装置１００、１００’は、図１１〜図１３に示されたように、正方形、長方形、Ｔ字形など多様な形状で構成できる。そして、板型熱伝達装置１００、１００’の板型ケース１３０は、図１４及び図１５に示されたように、上板ケース１３０ａと下板ケース１３０ｂとの別途組合わせで構成することもでき、図１６に示されたように１つのケースだけで構成することもできる。
【００７６】
本発明において、板型ケース１３０の最終的な密封は、その内部を真空水準に減圧した状態で冷媒を充填した後、行われる。前記密封は、レーザー熔接、プラズマ熔接、ＴＩＧ熔接、超音波熔接、ブレージング接合、はんだ付け接合、熱圧着ラミネーション法などで行われる。
【００７７】
前記板型ケース１３０内に注入される冷媒としては、水、メタノール、エタノール、アセトン、アンモニア、ＣＦＣ系冷媒、ＨＣＦＣ系冷媒、ＨＦＣ系冷媒またはこれらの混合冷媒が採用可能である。
【００７８】
以上、上述した本発明に係る板型熱伝達装置１００、１００’において、粗いメッシュ層１４０ｂは蒸気流路としての役割だけでなく、液状冷媒の水平流動はもとより垂直流動のための架橋の役割までも果たす。このような粗いメッシュ層１４０ｂの二重的な働きは、本発明による板型熱伝達装置１００、１００’の必須の事項であり、粗いメッシュ層１４０ｂが有するメッシュ数及びメッシュワイヤー１６０ａ、１６０ｂの直径を適切に選択することで達成される。
【００７９】
以上、本発明に係る望ましい実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明した。しかし、本発明の実施形態は、当業界の通常の知識を有する者により多様な変形や応用が可能であり、本発明による技術的な思想の範囲は特許請求の範囲に基づいて定められねばならない。
【００８０】
以下では、本発明で採用される粗いメッシュ層のメッシュ数及びワイヤーの直径による熱伝達装置の性能依存度を実際に測定することで、粗いメッシュ層が二重的に働くための条件を下記実施例１を通じて導出した。
【実施例１】
【００８１】
粗いメッシュ層としては、下記表１の各ケースによる銅材質のスクリーンメッシュを選択した。そして、細かいメッシュ層としては、材質は銅であり、メッシュ数は１００であり、メッシュワイヤーの直径は０．１１ｍｍであるスクリーンメッシュを選択した。その後、図２に示されたような構造でメッシュ層集合体１１個を構成した。
【００８２】
【表１】
2007518953.tif 000005
【００８３】
次いで、複数のメッシュ層集合体それぞれを上下に分離された板型ケースに実装し、日本デンカ（ＤＥＮＫＡ）社製の変性アクリル系二成分ボンド（商品名はＨＡＲＤＬＯＣである）を使用し、冷媒注入口を残し密封した。このとき、前記板型ケースとしては厚さが０．２ｍｍである無酸素銅板を用い、板型ケースの横及び縦はそれぞれ８０ｍｍ及び７０ｍｍとした。
【００８４】
前記のように板型ケースを密封した後、ロータリー真空ポンプ及び拡散真空ポンプを使って板型ケースの内部を１．０×１０−７ｔｏｒｒまで減圧した後、冷媒である蒸溜水を０．２３ｃｃを充填し最終的に密封処理をすることで、総１１個の板型熱伝達装置サンプルを作製した。
【００８５】
それぞれの板型熱伝達装置を作製した後、各装置に対する熱伝達性能を次のように測定し、前記表１の熱抵抗の欄に表した。
【００８６】
先に、熱伝達装置上部に、横及び縦がそれぞれ３０ｍｍである銅ブロック熱源を取り付けた。前記銅ブロックの内部には、２４０Ｖで５０Ｗの熱を出すカートリッジ型のヒーターを２つ設けた。銅ブロックの表面には、熱電対を取り付け銅表面の温度を測定できるようにした。熱伝達装置の下部には、銅で作製されたフィンヒートシンクを取り付け、熱放出部として機能できるようにした。
【００８７】
このような構成をもって、冷媒の帰還が重力の逆方向になるようにし、各熱伝達装置ごとに冷媒の帰還力が相互比較できるようにした。前記フィンヒートシンクの横及び縦の大きさは熱伝達装置の大きさと同じである。
【００８８】
具体的な実験方法としては、カートリッジ型ヒーターを通じて総９０Ｗの熱量を供給した。その後、外気の温度２２℃で銅ブロックの表面温度を測定した。その後、銅ブロックの表面温度と外気温度との差に基づいて熱抵抗（Ｒ［℃／Ｗ］）値を計算した。
【００８９】
各熱伝達装置に対する熱抵抗値は前記表１に表した。実験の結果、ワイヤーの直径が０．３５ｍｍでありメッシュ数が１４であるとき、熱抵抗が最も低かった。ワイヤーの直径が０．３５ｍｍであるとき、メッシュ数が１４より減少するか増加することによって熱抵抗が増加した。
【００９０】
ワイヤーの直径が０．３５ｍｍであるとき、メッシュ数が１４より減少する場合、幾何学的に蒸気流路の面積は増加する。ところが、熱抵抗が上昇したことは、粗いメッシュ層の断面に形成される楔状の液膜が占める面積が共に増加し純粋な蒸気流路の面積増加は殆どない一方、メッシュ数の減少により粗いメッシュ層による熱伝達量が減少したためである。このことから、粗いメッシュ層の材質が熱伝達装置の性能に影響を及ぼすということが分かる。よって、熱伝達装置を構成する際には、粗いメッシュ層の材質を金属にすることが望ましい。
【００９１】
また、ワイヤーの直径が０．３５ｍｍであるとき、メッシュ数が１４より増加する場合熱抵抗が増加したことは、蒸気流路の減少による流動抵抗の増加に伴う熱抵抗の増加分が粗いメッシュ層の熱伝導による熱伝達量増加分より大きかったためである。
【００９２】
特に、ワイヤーの直径が０．２ｍｍでありメッシュ数が５０であるときは、銅表面の温度が持続的に上昇し結果が得られなかった。これは蒸気流路が減少しすぎて蒸気が板型熱伝達装置の全部分に拡散できず、蒸気が凝縮できなかったためである。
【００９３】
本実施例の結果をもって、本発明者は粗いメッシュ層を構成するワイヤーの直径及びメッシュ数の変化による板型熱伝達装置の性能を類推でき、粗いメッシュワイヤーの直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍでありメッシュ数が１０〜２０ならば、板型熱伝達装置が実際の冷却装置として有効な機能を発揮できるということを確認した。
【００９４】
次に、本発明者は本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態による板型熱伝達装置１００、１００’の熱伝達性能を相互対比することで、メッシュ層集合体構造による装置の熱伝達性能に関する相関関係を下記実施例２を通じて確認した。
【実施例２】
【００９５】
本発明者は本発明による板型熱伝達装置の効果を調べるため、横、縦及び高さがそれぞれ１５０ｍｍ、５０ｍｍ及び２．２５ｍｍになるように板型熱伝達装置（以下、サンプル１と言う）を作製した。板型ケースは上部板型ケースと下部板型ケースとを別途に組み合わせて構成し、その材質は０．１ｍｍの厚さを有する圧延銅箔を用いた。
【００９６】
前記板型ケースの内部に実装されるメッシュ層集合体は、銅含有量が９９％以上である銅スクリーンメッシュを用いて図７に示されたように積層した。粗いメッシュ層としては、材質は銅であり、ワイヤーの直径は０．３５ｍｍ、層の厚さは０．７４ｍｍ、及びメッシュ数は１４であるスクリーンメッシュが用いられた。そして、細かいメッシュ層としては、材質は銅であり、ワイヤーの直径は０．１１ｍｍ、層の厚さは０．２４ｍｍ、及びメッシュ数は１００であるスクリーンメッシュが用いられた。
【００９７】
本実施例で使われるサンプル１を製造するため、まず上板ケースと下板ケースとの間にメッシュ層集合体を実装し、日本デンカ（ＤＥＮＫＡ）社製の変性アクリル系二成分ボンド（商品名はＨＡＲＤＬＯＣである）を使って冷媒注入口を残し密封した。
【００９８】
その後、冷媒を注入する前にロータリー真空ポンプ及び拡散真空ポンプを使って板型ケースの内部を１．０×１０−７ｔｏｒｒまで減圧した後、冷媒である蒸溜水を３．９１ｃｃを充填し最終的に密封処理をした。
【００９９】
一方、上述のように作製された板型熱伝達装置と性能を比べるため、細かいメッシュ層と粗いメッシュ層とが単純積層された構造で板型熱伝達装置（以下、サンプル２と言う）を作製した。前記サンプル２の製造のために使われた細かいメッシュ層及び粗いメッシュ層はサンプル１の製造のために使われたものと同じである。サンプル２はその厚さが１．３５ｍｍであり、冷媒の充填量が３．１２ｃｃであることを除き、サンプル１と同じ方法で製造した。
【０１００】
上述のようにしてサンプル１及び２を用意した後、サンプル１及びサンプル２の上部面に底面の横及び縦がそれぞれ８０ｍｍ及び６１ｍｍであり、高さが４０ｍｍであるフィンヒートシンクを設け、その上部に冷却ファンを取り付けた。そして、サンプル１及びサンプル２の下部面には、横及び縦がそれぞれ３１ｍｍである銅ブロック熱源を取り付けた。その後、同じ外気条件及び一定のファン速度で熱源の発熱量が７０Ｗであるとき、熱源表面の温度を測定した。
【０１０１】
実験の結果、周り温度が２５℃であるとき、サンプル２の場合、熱源の発熱量が７０Ｗで熱源の温度は６９℃であり、サンプル１の場合、熱源の温度は５８℃であった。このことから、細かいメッシュ層と粗いメッシュ層とを交互に積層した結果、板型熱伝達装置の熱伝達性能が向上したことが分かる。
【０１０２】
前記のような実施例を通じて、本発明の第２の実施形態による板型熱伝達装置１００’のように粗いメッシュ層１４０ｂと細かいメッシュ層１４０ａとを交互に繰り返し積層すれば、気化された冷媒の拡散が複数の粗いメッシュ層１４０ｂから同時多発的に行われ、粗いメッシュ層１４０ｂを介して凝縮した液状冷媒のスムーズな帰還が誘発されることで、熱伝達性能が向上するということが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の一側面によれば、板型ケースの内部に細かいメッシュ層（またはウィック構造体）と粗いメッシュ層とを積層させ、毛細管力による垂直方向への冷媒流動を引き起こすことによって、凝縮冷媒を迅速且つスムーズに熱源の付近に供給できる。
【０１０４】
本発明の他の側面によれば、メッシュ層集合体内で冷媒の気化及び拡散を同時多発的に誘発でき、特に、交互に積層されたスクリーンメッシュで冷媒の気化及び凝縮のための広い表面積を確保できるため、板型熱伝達装置の熱伝達性能が極大化される。
【０１０５】
本発明のさらに他の側面によれば、メッシュ層集合体によって板型ケースが支持されるため、機械的な衝撃が加えられても装置が変形されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】従来技術に係る板型熱伝達装置の構成断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る板型熱伝達装置の構成断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るメッシュ層集合体を構成するメッシュ層の格子平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るメッシュ層集合体において、隣接する細かいメッシュ層及び粗いメッシュ層に存在する液膜が互いに繋がれた状態を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る粗いメッシュ層において、メッシュワイヤーの交差点に形成された液膜が互いに繋がれた状態を示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る板型熱伝達装置の構成断面図である。
【図８】本発明のメッシュ層集合体の多様な変形例を示した装置断面図である。
【図９】本発明のメッシュ層集合体の多様な変形例を示した装置断面図である。
【図１０】本発明のメッシュ層集合体の多様な変形例を示した装置断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る板型熱伝達装置の斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る板型熱伝達装置の斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る板型熱伝達装置の斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る板型ケースの構成断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る板型ケースの構成断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る板型ケースの構成断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００    板型熱伝達装置
１００’  板型熱伝達装置
１１０    熱源
１２０    熱放出部
１３０    板型ケース
１４０    メッシュ層集合体
１４０ａ    細かいメッシュ層
１４０ｂ    粗いメッシュ層
１６０ａ    横線ワイヤー
１６０ｂ    縦線ワイヤー
【図１】
2007518953.tif 000006
【図２】
2007518953.tif 000007
【図３】
2007518953.tif 000008
【図４】
2007518953.tif 000009
【図５】
2007518953.tif 000010
【図６】
2007518953.tif 000011
【図７】
2007518953.tif 000012
【図８】
2007518953.tif 000013
【図９】
2007518953.tif 000014
【図１０】
2007518953.tif 000015
【図１１】
2007518953.tif 000016
【図１２】
2007518953.tif 000017
【図１３】
2007518953.tif 000018
【図１４】
2007518953.tif 000019
【図１５】
2007518953.tif 000020
【図１６】
2007518953.tif 000021
【国際調査報告】
2007518953.tif 000022
2007518953.tif 000023