(57)【要約】【課題】本発明は、機械的強度に優れ、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても受熱部におけるドライアウトを防止でき、液相の作動流体が円滑に放熱部から受熱部へ還流できるベーパーチャンバを提供することを目的とする。【解決手段】一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さい、ベーパーチャンバ。【選択図】図１
2019207076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、
前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、
前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、
または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さい、ベーパーチャンバ。
【請求項２】
前記第２ウィック部が、前記第１ウィック部と積層されている請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項３】
複数の前記第２ウィック部材が積層されて、前記第２ウィック部が形成されている請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項４】
前記第２ウィック部の平面視における面積が、前記受熱部に熱的に接続された被冷却体の平面視における面積よりも２％以上６０％以下広い請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項５】
前記第２ウィック部材の線状部材の平均直径が、前記第１ウィック部材の線状部材の平均直径よりも３０％以上７０％以下小さい請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項６】
前記第２ウィック部材の目開き寸法が、前記第１ウィック部材の目開き寸法よりも２０％以上７０％以下小さい請求項１乃至５のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項７】
前記第１ウィック部材及び前記第２ウィック部材が、金属メッシュである請求項１乃至６のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項８】
一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、
前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、
前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、
または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さい、ベーパーチャンバと、
前記ペーパーチャンバの前記放熱部に熱的に接続された放熱フィンと、
を備えたヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても受熱部におけるドライアウトを防止でき、液相の作動流体が円滑に放熱部から受熱部へ還流できるベーパーチャンバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、近年、その冷却がさらに重要となっている。また、電気・電子機器の小型化から、電気・電子機器の内部空間は狭小化され、狭小化された空間に半導体素子等の電子部品が搭載されている。狭小化された空間に搭載された電子部品の冷却方法として、ベーパーチャンバ（平面型のヒートパイプ）が使用されることがある。
【０００３】
上記のように、被冷却体の発熱量が増大していることから、ベーパーチャンバの受熱部におけるドライアウトを防止することが重要となっている。ドライアウトを防止するための手段として、ウィック構造体の毛細管力を向上させることが行われている。ウィック構造体の毛細管力を向上させたベーパーチャンバとして、放熱部から受熱部に至るように延在する網状部材と、網状部材の受熱部に固着された、受熱部における毛細管力を放熱部における毛細管力よりも高める粉末の焼結体と、を有するウィックをコンテナの内部に配置することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では、網状部材の内部まで粉末の焼結体が押し込まれていることで、受熱部におけるウィックの毛細管力が放熱部におけるウィックの毛細管力よりも向上する。その結果、ベーパーチャンバのドライアウトが防止されるというものである。
【０００５】
特許文献１では、ウィックの製造にあたり、網状部材に施与した粉末を焼結するための加熱処理が必要となる。一方で、ウィックは、減圧処理されたコンテナ内部の空間を維持するための支持部材としても機能することがある。しかし、特許文献１のように、ウィックを構成する網状部材に熱が負荷されると、熱の影響でウィックの機械的強度が低下して、支持部材としての機能が十分に得られない場合がある。また、粉末をコンテナへ収容後、粉末を焼結するための加熱処理を行うと、熱の影響でコンテナの機械的強度が低下してしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、機械的強度に優れ、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても受熱部におけるドライアウトを防止でき、液相の作動流体が円滑に放熱部から受熱部へ還流できるベーパーチャンバ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】
【０００８】
本発明の構成要素の要旨は、以下の通りである。
［１］一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、
前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、
前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、
または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さい、ベーパーチャンバ。
［２］前記第２ウィック部が、前記第１ウィック部と積層されている［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］複数の前記第２ウィック部材が積層されて、前記第２ウィック部が形成されている［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］前記第２ウィック部の平面視における面積が、前記受熱部に熱的に接続された被冷却体の平面視における面積よりも２％以上６０％以下広い［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［５］前記第２ウィック部材の線状部材の平均直径が、前記第１ウィック部材の線状部材の平均直径よりも３０％以上７０％以下小さい［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［６］前記第２ウィック部材の目開き寸法が、前記第１ウィック部材の目開き寸法よりも２０％以上７０％以下小さい［１］乃至［５］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［７］前記第１ウィック部材及び前記第２ウィック部材が、金属メッシュである［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［８］一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、
前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、
前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、
または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さい、ベーパーチャンバと、
前記ペーパーチャンバの前記放熱部に熱的に接続された放熱フィンと、
を備えたヒートシンク。
【０００９】
上記［１］のベーパーチャンバでは、ウィック構造体のうち、受熱部に位置する部分には、第１ウィック部と第２ウィック部が設けられている。また、受熱部とは、被冷却体である熱源が熱的に接続されて、被冷却体から熱を受ける領域である。放熱部とは、受熱部の周囲に相当し、気相の作動流体が液相へ相変化して潜熱を放出する部分である。
【００１０】
上記［２］のベーパーチャンバでは、ウィック構造体のうち、受熱部に位置する部分は、第２ウィック部と第１ウィック部との積層構造体となっている。
【００１１】
上記［４］のベーパーチャンバでは、第２ウィック部の平面視における面積が被冷却体の平面視における面積よりも広いので、第２ウィック部は、平面視において、被冷却体の外側まで延在している部位を有している。また、本明細書中、「平面視」とは、コンテナの主表面に対し鉛直方向から視認した状態を意味する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、第２ウィック部材の線状部材が第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、または第２ウィック部材が第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さいことにより、第２ウィック部は、第１ウィック部よりも大きな毛細管力を生じる。また、ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した第１ウィック部と受熱部に設けられた第２ウィック部とを有していることにより、受熱部には、第１ウィック部だけではなく、大きな毛細管力を生じる第２ウィック部も設けられている。従って、受熱部のウィック構造体では優れた毛細管力を生じるので、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても、液相の作動流体が確実に放熱部から受熱部へ還流されて、受熱部におけるドライアウトを防止できる。
【００１３】
一方で、第１ウィック部材の線状部材が第２ウィック部材の線状部材よりも平均直径が大きい、または第１ウィック部材が第２ウィック部材よりも目開き寸法が大きいことにより、第１ウィック部は、第２ウィック部よりも作動流体に対する流路抵抗が小さい。また、ウィック構造体は、第１ウィック部は受熱部から放熱部まで延在し、第２ウィック部は受熱部に設けられている構造を有することにより、放熱部には、作動流体に対する流路抵抗が小さい第１ウィック部が配置されているが、第２ウィック部は配置されていない。従って、液相の作動流体は、円滑に放熱部から受熱部へ還流できる。上記から、本発明のベーパーチャンバの態様によれば、優れた熱輸送特性を発揮できる。
【００１４】
また、本発明のベーパーチャンバの態様によれば、ウィック構造体の材料として、粉体の焼結体を用いる必要はないので、熱の影響でコンテナやウィック構造体の機械的強度が低下してしまうことを防止できる。
【００１５】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、第２ウィック部が第１ウィック部と積層されていることにより、第２ウィック部と第１ウィック部の接続性が向上し、また、受熱部におけるウィック構造体の毛細管力をさらに向上させることができる。
【００１６】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、複数の第２ウィック部材が積層されて第２ウィック部が形成されていることにより、受熱部におけるウィック構造体の毛細管力をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの分解斜視図である。
【図２】図１におけるベーパーチャンバのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１におけるベーパーチャンバのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの分解斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの平面方向からの概要を示す説明図である。
【図６】図５におけるベーパーチャンバのＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図５におけるベーパーチャンバのＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバについて、図面を用いながら説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの分解斜視図である。図２は、図１におけるベーパーチャンバのＡ−Ａ断面図である。図３は、図１におけるベーパーチャンバのＢ−Ｂ断面図である。図４は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの分解斜視図である。図５は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの平面方向からの概要を示す説明図である。図６は、図５におけるベーパーチャンバのＣ−Ｃ断面図である。図７は、図５におけるベーパーチャンバのＤ−Ｄ断面図である。
【００１９】
図１〜３に示すように、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１は、対向する２枚の板状部材、すなわち、一方の板状部材１１と一方の板状部材１１と対向する他方の板状部材１２とを重ねることにより空洞部１３が形成された平面視矩形状のコンテナ１０と、空洞部１３内に封入された作動流体（図示せず）とを有している。また、空洞部１３の内部空間には、毛細管力を生ずるウィック構造体２０が収納されている。また、他方の板状部材１２の内面とウィック構造体２０との間の空間部が、気相の作動流体が流通する蒸気流路１８となっている。
【００２０】
一方の板状部材１１は平板状である。他方の板状部材１２も平板状であるが、中央部とその近傍が凸状に塑性変形されている。他方の板状部材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であり、凸部１４の内部が空洞部１３となっている。空洞部１３は、脱気処理により減圧されている。コンテナ１０は、平面形状となっている。コンテナ１０の平面に沿った方向が、ベーパーチャンバ１の熱輸送方向となっている。
【００２１】
ウィック構造体２０は、第１ウィック部２１と第２ウィック部２２を有している。第１ウィック部２１は、コンテナ１０の平面方向に沿って、空洞部１３全体にわたって延在している。従って、第１ウィック部２１は、コンテナ１０の受熱部１５から放熱部１６まで延在している。第１ウィック部２１は、略シート状の部材である、線状部材を用いた第１ウィック部材からなる。従って、第１ウィック部２１は、略シート状である。線状部材を用いた第１ウィック部材としては、例えば、金属メッシュ、金属線の編組体、金属線の撚り線等の金属線を用いたウィック部材、線状カーボンを用いた網状部材等を挙げることができる。また、金属線の金属種としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス等を挙げることができる。
【００２２】
すなわち、第１ウィック部材として、金属粉体の焼結体は用いられない。ウィック構造体２０では、第１ウィック部材として金属メッシュが用いられている。
【００２３】
第１ウィック部２１の厚さは、特に限定されず、空洞部１３の厚さ方向の寸法に応じて適宜選択可能であり、例えば、０．０５ｍｍ〜０．２０ｍｍが挙げられる。また、第１ウィック部材の積層枚数は特に限定されないが、第１ウィック部２１では、１枚の第１ウィック部材から形成されていている。
【００２４】
図１、２に示すように、第２ウィック部２２は、コンテナ１０の平面方向に沿って、コンテナ１０の受熱部１５に配置されている。第２ウィック部２２は、第１ウィック部２１と重ね合わされて積層されている。ベーパーチャンバ１では、被冷却体１００が熱的に接続される側に、第２ウィック部２２が位置するように積層されている。第２ウィック部２２が第１ウィック部２１と積層構造を形成することで、第２ウィック部２２と第１ウィック部２１との接続性が向上し、また、受熱部１５におけるウィック構造体２０の毛細管力を確実に向上させることができる。
【００２５】
第２ウィック部２１は、略シート状の部材である、線状部材を用いた第２ウィック部材からなる。従って、第２ウィック部２２は、略シート状である。また、第２ウィック部２２の幅方向の寸法は、第１ウィック部２１の幅方向の寸法と略同じとなっている。線状部材を用いた第２ウィック部材としては、例えば、金属メッシュ、金属線の編組体、金属線の撚り線等の金属線を用いたウィック部材、線状カーボンを用いた網状部材等を挙げることができる。また、金属線の金属種としては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス等を挙げることができる。
【００２６】
すなわち、第２ウィック部材として、金属粉体の焼結体は用いられない。ウィック構造体２０では、第２ウィック部材として金属メッシュが用いられている。
【００２７】
第２ウィック部２１の厚さは、特に限定されず、空洞部１３の厚さ方向の寸法に応じて適宜選択可能であり、例えば、０．０２５ｍｍ〜０．１０ｍｍが挙げられる。
【００２８】
一方で、第２ウィック部２２は、コンテナ１０の受熱部１５以外の部位に相当する放熱部１６には配置されていない。従って、図２に示すように、ウィック構造体２０は、受熱部１５に対応する部分では、第１ウィック部２１と第２ウィック部２２が積層された構造となっており、図３に示すように、放熱部１６に対応する部分では、第２ウィック部２２は配置されずに、第１ウィック部２１のみが配置されている構造となっている。
【００２９】
第２ウィック部２２は、１枚の第２ウィック部材から形成されていてもよく、複数枚の第２ウィック部材が積層されて形成されていてもよい。複数枚の第２ウィック部材が積層されて第２ウィック部２２が形成されていることにより、受熱部１５におけるウィック構造体２０の毛細管力をより確実に向上させることができる。なお、図１、２に示すように、ベーパーチャンバ１では、２枚の第２ウィック部材が積層されて第２ウィック部２２が形成されている。
【００３０】
ウィック構造体２０では、第２ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径が第１ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径よりも小さい、または、第２ウィック部材の目開き寸法が、第１ウィック部材の目開き寸法よりも小さい態様となっている。従って、第２ウィック部２２の毛細管力は、第１ウィック部２１の毛細管力よりも大きい。また、第１ウィック部２１の作動流体に対する流路抵抗は、第２ウィック部２２の作動流体に対する流路抵抗よりも小さい。従って、空洞部１３全体にわたって延在しているウィック構造体２０のうち、受熱部１５に位置する領域では、放熱部１６に位置する領域よりも大きな毛細管力を生じる。よって、発熱量の大きい被冷却体１００がコンテナ１０に熱的に接続されても、液相の作動流体が確実に放熱部１６から受熱部１５まで還流されて、受熱部１５におけるドライアウトを防止できる。さらに、ウィック構造体２０のうち、第１ウィック部２１のみが配置されている放熱部１６に位置する領域は、第１ウィック部２１と第２ウィック部２２が配置されている受熱部１５に位置する領域よりも作動流体に対する流路抵抗が小さい。よって、放熱部１６にて気相から液相へ相変化した作動流体は、放熱部１６から受熱部１５方向へ円滑に還流することができる。上記から、ベーパーチャンバ１では、優れた熱輸送特性を発揮できる。
【００３１】
また、ベーパーチャンバ１の形状は薄型の平面状なので、機械的強度が要求されるところ、第１ウィック部材及び第２ウィック部材として、金属粉体の焼結体は用いられていないので、金属粉体の焼結工程における熱影響によってコンテナ１０やウィック構造体２０の機械的強度が低下してしまうことを防止できる。
【００３２】
第２ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径（線径）は、第１ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径（線径）よりも小さければ、特に限定されない。例えば、受熱部１５に位置するウィック構造体２０の毛細管力をさらに向上させつつ、放熱部１６に位置するウィック構造体２０の流路抵抗を確実に低減させる点から、第２ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径は第１ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径に対して、３０％以上７０％以下が好ましく、４０％以上６０％以下が特に好ましい。
【００３３】
金属メッシュである第１ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径は、特に限定されないが、例えば、流路抵抗を確実に低減させる点から、３０μｍ〜８０μｍが好ましく、４０μｍ〜６０μｍが特に好ましい。金属メッシュである第２ウィック部材の金属線等の線状部材の平均直径は、特に限定されないが、例えば、毛細管力をさらに向上させる点から、２０μｍ〜４０μｍが好ましく、２５μｍ〜３５μｍが特に好ましい。
【００３４】
第２ウィック部材の目開き寸法は、第１ウィック部材の目開き寸法よりも小さければ、特に限定されない。例えば、受熱部１５に位置するウィック構造体２０の毛細管力をさらに向上させつつ、放熱部１６に位置するウィック構造体２０の流路抵抗を確実に低減させる点から、第２ウィック部材の目開き寸法は第１ウィック部材の目開き寸法に対して、２０％以上７０％以下が好ましく、２５％以上６０％以下が特に好ましい。
【００３５】
また、金属メッシュである第１ウィック部材の目開き寸法は、特に限定されないが、例えば、流路抵抗を確実に低減させる点から、０．０３４ｍｍ〜０．１３２ｍｍが好ましく、０．０４５ｍｍ〜０．１０９ｍｍが特に好ましい。また、金属メッシュである第２ウィック部材の目開き寸法は、特に限定されないが、例えば、毛細管力をさらに向上させる点から、０．０２０ｍｍ〜０．０６２ｍｍが好ましく、０．０２６ｍｍ〜０．０４３ｍｍが特に好ましい。
【００３６】
第２ウィック部材の開孔率は、第１ウィック部材の開孔率よりも小さいことが好ましい。例えば、受熱部１５に位置するウィック構造体２０の毛細管力をさらに向上させつつ、放熱部１６に位置するウィック構造体２０の流路抵抗を確実に低減させる点から、第２ウィック部材の開孔率は第１ウィック部材の開孔率に対して、３０％以上７０％以下が好ましく、４０％以上６０％以下が特に好ましい。
【００３７】
また、金属メッシュである第１ウィック部材の開孔率は、特に限定されないが、例えば、流路抵抗を確実に低減させる点から、２７．８％〜４１．７％が好ましい。また、金属メッシュである第２ウィック部材の開孔率は、特に限定されないが、例えば、毛細管力をさらに向上させる点から、２５．０％〜３６．８％が好ましく、２５．８％〜３０．５％が特に好ましい。
【００３８】
図１に示すように、ベーパーチャンバ１では、平面視において、第２ウィック部２２は、被冷却体１００全体と重なり合うように配置されている。また、第２ウィック部２２の平面視における面積は、受熱部１５に熱的に接続された被冷却体１００の平面視における面積よりも大きいことが好ましい。具体的には、例えば、受熱部１５全体にわたって十分な量の液相の作動流体を還流させる点から、第２ウィック部２２の平面視における面積は、被冷却体１００の平面視における面積よりも２％以上６０％以下広いことが好ましく、１５％以上３０％以下広いことが特に好ましい。
【００３９】
図１〜３に示すように、空洞部１３に対応する他方の板状部材１２の内面には、複数の支柱部材１７が凸設されている。支柱部材１７は、他方の板状部材１２から一方の板状部材１１方向へ伸延し、その先端がウィック構造体２０と接している。支柱部材１７は、減圧されている空洞部１３の内部空間を維持する機能を有する。支柱部材１７としては、例えば、他方の板状部材１２をパンチング処理することで形成された支柱、他方の板状部材１２の内面をエッチング加工することで形成された支柱、他方の板状部材１２をプレス成形することで形成されたボス形状の支柱、金属メッシュ等のメッシュ部材を成形した支柱、金属粉や金属短繊維の焼結体で形成した支柱、棒状の金属部材等を挙げることができる。
【００４０】
コンテナ１０の材料としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、チタン等の金属、金属箔に樹脂がコーティングされたもの等を挙げることができる。金属箔の金属種としては、上記コンテナ１０に用いることができる金属を挙げることができる。ベーパーチャンバ１の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度を挙げることができる。一方の板状部材１１と他方の板状部材１２の厚さは、使用条件等により、適宜選択可能であるが、例えば、それぞれ、０．１ｍｍ程度を挙げることができる。
【００４１】
また、コンテナ１０の周縁部では、一方の板状部材１１と他方の板状部材１２が接した状態で重ね合わされている。この一方の板状部材１１と他方の板状部材１２の周縁部を接合することで、内部空間の密閉されたコンテナ１０が形成される。接合方法としては、特に限定されず、例えば、拡散接合、ろう付け、レーザー溶接、超音波溶接、摩擦接合、圧接接合等を挙げることができる。また、接合幅としては、例えば、０．３〜２．５ｍｍを挙げることができる。
【００４２】
第１ウィック部２１に対する第２ウィック部２２の固定方法（熱的接続方法）及び第２ウィック部２２同士の固定方法（熱的接続方法）は、特に限定されないが、例えば、抵抗溶接等の溶接手段を挙げることができる。また、ウィック構造体２０はコンテナ１０に固定（熱的接続）されていてもよく、固定方法として、例えば、抵抗溶接等の溶接手段を挙げることができる。
【００４３】
また、空洞部１３に封入する作動流体としては、コンテナ１０の材料との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、代替フロン、フルオロカーボン、シクロペンタン、エチレングリコール等を挙げることができる。
【００４４】
次に、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１の動作について、図１〜３を用いながら説明する。ベーパーチャンバ１のうち、被冷却体１００である発熱体と熱的に接続された部位が受熱部１５として機能する。ベーパーチャンバ１では、例えば、被冷却体１００とコンテナ１０との間に受熱プレート１０１を介して、ベーパーチャンバ１と被冷却体１００を熱的に接続する。ベーパーチャンバ１が被冷却体１００から受熱すると、空洞部１３に封入された液相の作動流体が、受熱部１５にて液相から気相へ相変化し、蒸気流路１８を流通してベーパーチャンバ１の放熱部１６へ移動する。受熱部１５から放熱部１６へ移動した気相の作動流体は、放熱部１６にて潜熱を放熱して、気相から液相に相変化する。放熱部１６にて放出された潜熱は、さらにベーパーチャンバ１の外部環境へ放出される。放熱部１６にて気相から液相に相変化した作動流体は、ウィック構造体２０の第１ウィック部２１の毛細管力にて、第１ウィック部２１中を放熱部１６から受熱部１５近傍まで還流する。第１ウィック部２１の作動流体に対する流路抵抗は相対的に小さいので、液相に相変化した作動流体は、放熱部１６から受熱部１５近傍まで円滑に還流できる。受熱部１５近傍まで還流された液相の作動流体は、主に、ウィック構造体２０の第２ウィック部２２の毛細管力によって、受熱部１５近傍から受熱部１５まで還流される。第２ウィック部２２の毛細管力は相対的に大きいことから、液相の作動流体が確実に受熱部１５まで還流されるので、受熱部１５におけるドライアウトを防止できる。
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバについて、図面を用いながら説明する。なお、第２実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１実施形態例に係るベーパーチャンバと主要部分で共通しているので、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ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１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、第２ウィック部２２の幅方向の寸法は、第１ウィック部２１の幅方向の寸法と略同じとなっていたが、これに代えて、図４〜６に示すように、第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、第２ウィック部２２の幅方向の寸法は、第１ウィック部２１の幅方向の寸法よりも大きくなっている。また、図４、５に示すように、第１ウィック部２１の形状は、長尺となっている。上記から、ベーパーチャンバ２では、コンテナ１０は、受熱部１５の幅方向の寸法が、放熱部１６の幅方向の寸法よりも大きい形状となっている。また、コンテナ１０の放熱部１６は、長尺状となっている。
【００４７】
また、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、一方の板状部材１１と一方の板状部材１１と対向する他方の板状部材１２とを重ねることによりコンテナ１０が形成されていたが、これに代えて、図４〜７に示すように、第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１よりもコンテナ１０が厚く、空洞部１３の厚さ方向の寸法が大きいことに対応して、一方の板状部材１１と他方の板状部材１２との間に、さらに枠状の中間部材３０が配置されている。枠状の中間部材３０が、コンテナ１０の側壁を形成している。
【００４８】
ベーパーチャンバ２では、第２ウィック部２２は、相対的に面積の小さい第２ウィック部２２−１と相対的に面積の大きい第２ウィック部２２−２とが積層された構造体となっている。第２ウィック部２２−１が一方の板状部材１１側、第２ウィック部２２−２が他方の板状部材１２側に配置されている。また、一方の板状部材１１の受熱部１５には、内面に、凹状の絞り部３１が形成されている。絞り部３１の平面視の形状と寸法は、被冷却体１００の形状と寸法に略対応している。
【００４９】
図６に示すように、第２ウィック部２２では、第２ウィック部２２−１の部分が絞り部３１に装入されている。一方で、第２ウィック部２２−２は、絞り部３１に装入されておらず、一方の板状部材１１の内面上を、絞り部３１からその外側の領域まで延在している。第２ウィック部２２−２によって、第２ウィック部２２の平面視における面積は、受熱部１５に熱的に接続された被冷却体１００の平面視における面積よりも大きい態様となっている。従って、受熱部１５全体にわたって十分な量の液相の作動流体を還流させることができる。
【００５０】
絞り部３１が形成されているベーパーチャンバ２では、被冷却体１００とコンテナ１０との間に受熱プレートを介さずに、被冷却体１００をコンテナ１０に、直接、熱的に接続することができる。
【００５１】
また、ベーパーチャンバ２では、幅方向の寸法が受熱部１５よりも小さい放熱部１６に、図示しない熱交換手段（例えば、平板状の放熱フィン）を取り付け、すなわち、放熱部１６に熱交換手段を熱的に接続して、シートシンクとしてもよい。熱交換手段を取り付けた放熱部１６近傍に冷却ファン（図示せず）を設置し、冷却ファンによる強制冷却により、シートシンクの熱交換効率を向上させることができる。
【００５２】
次に、本発明の他の実施形態例について説明する。第１実施形態例に係るベーパーチャンバでは、第１ウィック部は、１枚の第１ウィック部材から形成されていたが、複数枚の第１ウィック部材の積層体から形成されていてもよい。第１実施形態例に係るベーパーチャンバでは、第２ウィック部の幅方向の寸法は、第１ウィック部２１の幅方向の寸法と略同じとなっていたが、第１ウィック部の幅方向の寸法と第２ウィック部の幅方向の寸法の大小は、特に限定されない。例えば、第１ウィック部の幅方向の寸法が第２ウィック部の幅方向の寸法よりも大きくてもよく、第２ウィック部の幅方向の寸法が第１ウィック部の幅方向の寸法よりも大きくてもよい。また、第１実施形態例に係るベーパーチャンバでは、コンテナの形状は平面視矩形状であったが、コンテナの平面視の形状は、特に限定されず、例えば、台形、五角形以上の多角形、丸形状等でもよい。
【００５３】
また、上記各実施形態例では、ベーパーチャンバの１箇所に被冷却体が熱的に接続されることに対応して、第２ウィック部は１箇所に設けられていたが、ベーパーチャンバの複数箇所に被冷却体が熱的に接続される場合には、第２ウィック部は当該複数箇所に設けられてもよい。
【００５４】
また、第２実施形態例に係るベーパーチャンバでは、第２ウィック部の幅方向の寸法は、第１ウィック部の幅方向の寸法よりも大きくなっていたが、第１ウィック部の幅方向の寸法と第２ウィック部の幅方向の寸法の大小は、特に限定されず、例えば、第２ウィック部の幅方向の寸法は、第１ウィック部の幅方向の寸法と同じでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明のベーパーチャンバは、機械的強度に優れ、発熱量の大きい被冷却体が熱的に接続されても受熱部におけるドライアウトを防止でき、液相の作動流体が円滑に放熱部から受熱部へ還流できるので、広汎な分野で利用可能である。特に、本発明のベーパーチャンバは、電子計算機等の電子機器に搭載される中央演算処理装置等、狭小空間に設置される発熱量の大きい発熱体を冷却する分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００５６】
１、２            ベーパーチャンバ
１０              コンテナ
１１              一方の板状部材
１２              他方の板状部材
１３              空洞部
２０              ウィック構造体
２１              第１ウィック部
２２              第２ウィック部
【図１】
2019207076.tif 000003
【図２】
2019207076.tif 000004
【図３】
2019207076.tif 000005
【図４】
2019207076.tif 000006
【図５】
2019207076.tif 000007
【図６】
2019207076.tif 000008
【図７】
2019207076.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月19日(2019.7.19)
【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】
一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、
前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、
前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、
または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さく、
前記受熱部に対応する部分では、前記第１ウィック部と前記第２ウィック部が積層され、前記放熱部に対応する部分では、前記第２ウィック部は配置されずに前記第１ウィック部のみが配置されているベーパーチャンバ。
【請求項２】
複数の前記第２ウィック部材が積層されて、前記第２ウィック部が形成されている請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項３】
前記第２ウィック部の平面視における面積が、前記受熱部に熱的に接続された被冷却体の平面視における面積よりも２％以上６０％以下広い請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項４】
前記第２ウィック部材の線状部材の平均直径が、前記第１ウィック部材の線状部材の平均直径よりも３０％以上７０％以下小さい請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項５】
前記第２ウィック部材の目開き寸法が、前記第１ウィック部材の目開き寸法よりも２０％以上７０％以下小さい請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項６】
前記第１ウィック部材及び前記第２ウィック部材が、金属メッシュである請求項１乃至
５のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項７】
一方の板状部材と該一方の板状部材と対向する他方の板状部材が積層されて形成された、中空の空洞部を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、前記空洞部に設けられた、ウィック構造体と、を備えたベーパーチャンバであって、
前記ウィック構造体が、受熱部から放熱部まで延在した、線状部材を用いた第１ウィック部材を有する第１ウィック部と、前記受熱部に設けられた、線状部材を用いた第２ウィック部材を有する第２ウィック部と、を有し、
前記第２ウィック部材の線状部材が、前記第１ウィック部材の線状部材よりも平均直径が小さい、
または、前記第２ウィック部材が、前記第１ウィック部材よりも目開き寸法が小さく、
前記受熱部に対応する部分では、前記第１ウィック部と前記第２ウィック部が積層され、前記放熱部に対応する部分では、前記第２ウィック部は配置されずに前記第１ウィック部のみが配置されているベーパーチャンバと、
前記ベーパーチャンバの前記放熱部に熱的に接続された放熱フィンと、
を備えたヒートシンク。