(57)【要約】【課題】熱除去／冷却アプリケーションのための高性能な蒸気装置を提供すること。【解決手段】熱伝達装置は、熱源に結合する蒸発性領域で凝縮可能な流体を有するチャンバー１００を含む。前記チャンバー１００内は、沸騰促進マルチウィック構造である。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮可能な流体を含み、この凝縮可能な流体を蒸発させる熱源に結合して構成される蒸発領域を含み、この蒸発した凝縮可能な流体を内部の表面で凝縮液として集める少なくとも一つのチャンバーと、
関連する沸騰過熱を減少するための前記少なくとも一つのチャンバー内に配置され相互に接続した複数のウィック構造物を含み、前記蒸発領域に向かって凝縮液の流れを促進する沸騰促進マルチウィック構造物と、を備えることを特徴とする熱伝達装置。
【請求項２】
沸騰促進突起状ウィックは、凝縮場所より高いウィッキング力要素を有し、前記蒸発領域で使用されることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項３】
前記沸騰促進突起状ウィックは、フィン、ピン、フィン又はピンを連結する構造物、形状及び多孔質構造物の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の熱伝達装置。
【請求項４】
前記沸騰促進マルチウィック構造物の少なくとも一部は、前記少なくとも一つのチャンバーの表面がプレート、メッシュ、溝、焼結層、及び多孔質層の組み合わせを含む多層構造物により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項５】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、前記蒸発領域に向かって送る前記凝縮液として前記凝縮液の空間流れの条件に従って変化する空間的変化ウィック構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項６】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、少なくとも一つのフィン、少なくとも一つのピン、前記少なくとも一つのチャンバーの表面におけるプレート，メッシュ，溝、粉ウィック、及び形状ウィックの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の熱伝達装置。
【請求項７】
前記空間的変化ウィック構造物は、ウィッキング構造物の空間変化量を含むことを特徴とする請求項５に記載の熱伝達装置。
【請求項８】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、前記沸騰促進マルチウィック構造物の一部間で前記凝縮液の流れを促進する前記沸騰促進マルチウィック構造物の一部を相互に連結する少なくとも一つのウィック構造ブリッジを含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項９】
前記ウィック構造ブリッジは、前記少なくとも一つのチャンバーの内部支持構造物から構成することを特徴とする請求項８に記載の熱伝達装置。
【請求項１０】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、多孔性が変化するウィック構造物を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのチャンバーにおけるいくつかの部分は、少なくとも一つのフィンと機能的に接触することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１２】
前記少なくとも一つのチャンバーは、ベースチャンバー及びフィンチャンバーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の熱伝達装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つのフィンは、フィンチャンバーと機能的に接触することを特徴とする請求項１２に記載の熱伝達装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのフィンは、空気を流通可能な少なくとも一つの開口部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の熱伝達装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つのチャンバーは、実質的にクリップ形態を有することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１６】
前記少なくとも一つのチャンバーは、ケース箱の一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１７】
前記少なくとも一つのチャンバーは、キャビネット箱の一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１８】
前記少なくとも一つのチャンバーは、冷却液と機能的に接触することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１９】
前記少なくとも一つのチャンバーは、金属、プラスチック、金属がコーティングされたプラスチック、ダイヤモンド、及びカーボンナノチューブの少なくとも一つの外部から組み立てられることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項２０】
前記少なくとも一つのチャンバーは、前記少なくとも一つのチャンバーの崩壊を防止する内部支持構造物を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項２１】
少なくとも一つのチャンバーが凝縮可能な流体を含み、前記少なくとも一つのチャンバーが熱源に結合して構成される蒸発領域を含む加熱装置の熱源から熱を受けるステップと、
関連する沸騰過熱を減少するための前記少なくとも一つのチャンバー内に配置され相互に接続した複数のウィック構造物を含む沸騰促進マルチウィック構造物により前記蒸発領域に向かって凝縮液の流れを促進するステップと、
前記少なくとも一つのチャンバーの前記凝縮可能な流体を蒸発し、前記蒸発した凝縮可能な流体を前記少なくとも一つのチャンバー内の表面で凝縮液として集めるステップと、を有し、熱源からの熱を伝達することを特徴とする熱伝達方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１２月１日に出願された発明者ウィン・ミン・シュによる米国出願第６０／６３２，７０４号への優先権を主張し、その全ての内容を本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
冷却又は熱の除去は、電子産業の主要な障害の一つとなっている。放熱は、集積度、高性能への需要、及び多機能アプリケーションと共に増加している。高性能熱伝達装置の開発は、この産業の主要な開発労力の一つとなっている。
【０００３】
ヒートシンクは、装置又はシステムから熱を周囲に除去するためによく用いられる。ヒートシンクの性能は、低い値ほど高い性能レベルを表す熱抵抗によって特徴づけられる。一般に、この熱抵抗は、ヒートシンク内の熱拡散抵抗と、ヒートシンク表面と周囲環境との間の対流抵抗からなる。熱拡散抵抗を最小限にするために、高伝導材料、例えば、典型的に銅及びアルミニウムが用いられてヒートシンクが作られる。しかしながら、この固体拡散機構では、より新しい電子素子のより高い冷却要件を満たすには、一般的に不十分である。したがって、より効率的な機構が開発され評価されてきているが、蒸気チャンバーは通常考えられるこのような機構の一つである。
【０００４】
蒸気チャンバーは、熱が蒸発した作用液によって運ばれて蒸気流によって拡散される、ヒートパイプ原理を利用している。この蒸気は最終的に冷却表面上で凝縮し、その結果、熱を蒸発表面（熱源とのインターフェース）から凝縮表面（冷却表面）に分配する。冷却表面の面積が蒸発表面よりも広ければ、相変化（液体−蒸気−液体）機構はほとんど等温条件で起こるため、熱の拡散が効果的に達成可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、熱除去／冷却アプリケーションのための高性能な蒸気装置を提供することにある。蒸気装置の全体の性能は蒸気−液体サイクル（熱拡散機構）に関与する個々の構成部品の性能、及び冷却側（対流機構）に関与する装置の性能に依存する。高性能を得るためには、両方の機構を取り組まなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
蒸気−凝縮液サイクルは、凝縮液流、沸騰、蒸気流、及び凝縮を含む。別の係属中の特許出願において、蒸気チャンバー内での凝縮液流を改善させるために、マルチウィック（ＭＷ）構造物の利用を開示した（米国出願第１０／３９０，７７３号であり、その全ての内容を本明細書に援用する）。特に、蒸気チャンバーの大きさと併せ高い熱流束への要求は、高いウィッキング力を備え、しかし同時に、装置の大きさに対して十分な高さを提供可能なウィッキング構造物の要求との誤解を生む。一般に、高い流速を維持し、且つ大きな高さの両方を提供することが可能なウィッキング構造物は、高価なプロセスを必要とする。実際には、加熱（沸騰）区域だけが高いウィッキング力を必要とし、加熱区域から離れ距離が増すに伴い、このウィッキング力の必要性は減少する。これは、凝縮は熱流束が著しく減少したところで起こり、高い凝縮液流速を維持しなければならないのは、凝縮液が一緒に集まってくる蒸発場所だけであるからである。したがって、液体に作用する力（毛管力、粘性力、及び重力）をより良くバランスさせるために、ウィッキング構造物（マルチウィック構造物と称する）を空間流速の必要度に応じて変化させることが可能である。
【０００７】
この凝縮液は、沸騰区域に近づくと沸騰を受けるため、本発明の目的は沸騰過熱（沸騰表面の温度と蒸気との間における温度の差）を減少させるためのマルチウィック構造物を開示することにある。プール沸騰において、過熱を減少させるために突起状沸騰構造物が一般に用いられてきた。しかしながら、液体プールの長さスケールは、概して突起状構造物のそれよりも大きく、したがって、突起は一般に液体プールの中に完全に浸漬される（液体プール沸騰）。更には、加熱領域近くの液体が沸騰すると、重力機構により付近の液体がそれに変わる。蒸気チャンバーにおいては、これが反重力の配向におけるその作用を妨げるばかりでなく、チャンバーの一部を完全に液体で満たすことを必要とし、これによって蒸気及び／又は凝縮液の流れの過程が妨げられることがある。
【０００８】
本発明では、沸騰促進マルチウィック（ＢＥＭＷ）構造物を通じて、沸騰促進機能を蒸気チャンバーに適応させている。このＢＥＭＷ構造物により、凝縮液は、空間的に変化するウィッキング力を備えたウィッキング構造物を用いて凝縮場所から集められ、そこでは種々の沸騰促進構造物が加熱区域（沸騰領域）に適応され、ウィッキング力と沸騰促進を同時に提供している。この方法では、沸騰促進構造物は完全に液体のプールの中に浸漬されておらず、したがって、反重力配向における作用をなすことが可能である。更に、この沸騰促進構造物は、立体架橋ウィックとしても作用し、これは構造支持機能を提供しても、しなくてもよい。この意味においては、沸騰促進マルチウィックの幾つかの面は、前に開示されたマルチウィック構造物のサブクラスとして考えることができる。
【０００９】
この沸騰促進（ＢＥ）構造物は、凝縮場所におけるそれよりも、より大きなウィッキング力を有する突起状ウィックである。この突起状ウィックはフィンの形態であっても良く、液体はフィンからフィンの先端に向かい輸送される。フィン以外にも、突起状ウィックはピンのアレイであっても良い。フィン間又はピン間を連結する構造物を用い、沸騰表面積を増加させてもよい。発泡／多孔質構造物を突起状ウィックの中に用いて、より大きな沸騰表面積を与えても良い。これらの構造物の全てにおいて、その目的とするところは、加熱源からより大きな沸騰表面に向かって熱の伝導経路を提供することであり、且つ、この沸騰表面を、複雑なウィッキング体系によって連続的に供給される凝縮液で（完全に浸漬することなしに）飽和させることである。
【００１０】
ウィッキング力において、より高い柔軟性と制御を可能とするために、ＢＥＭＷ構造物の部品は、互いの上部に配置された材料の層からなる多層（ＭＬ）構造物によって製作しても良い。それぞれの層は同一である必要はなく、ウィッキング構造物は多数の層が協調して作用した結果であっても良い。例えば、孔の空いた銅のシートを多層、溝の付いていない銅の表面上部に配置して、溝ウィッキング構造物を生じさせても良い。同様に、銅のプレートを溝の付いた銅の表面の上部に配置して、毛管ウィックを生じさせても良い。このように、この多層ウィックは、一般に、孔の空いたプレート、溝の付いたプレート、メッシュ層、焼結層、固体プレート、又はこれらのどのような組み合わせからも構成可能である。さらに、個々の層のパターンは、空間的に変化する特性を有していても良く、孔パターンの変化、スリットの間隔及び／又は方向の変化、多孔性の変化、孔サイズの変化、メッシュサイズの変化、及びこれらのどのような組み合わせも含まれる。
【００１１】
蒸気チャンバーは、種々のアプリケーション用に異なる方式で実施することができる。最も簡単な方式は、熱源からの熱が別の側に拡散する平坦な熱拡散器のそれであり、これはフィン又は他の冷却システムと接触していても良い。他の方式はヒートシンクのそれであり、蒸気チャンバーの一部が固体フィンと熱接触していても良く、又は蒸気チャンバーは機能的に接続されたベース及びフィンチャンバーからなっていても良い。後者の場合では、追加の固体フィンが幾つかのフィンチャンバーと接触して対流表面を最大化しても良い。空間的に制約のあるアプリケーション用には、蒸気チャンバーはプリント回路基板（特にドーターボード用）上にクリップ止めする（蒸気クリップ）クリップの形態でも良い。蒸気チャンバーは、更にケース（蒸気ケース）の形態で実施し、その中に電子素子が機能的に配置されていても良い。加えて、蒸気チャンバーは、蒸気ケースがその中に機能的に配置されているキャビネットとして実施しても良い。
【００１２】
内部抵抗は大きく改善することが可能であるために、対流抵抗を一層改善しなければならない。さもなければ、全体の性能は、この対流抵抗によって依然閉塞したままであろう。フィン構造物は、平坦なフィン、ピン状フィン、孔の空いたフィン、及び多孔質フィンと変わっても良い。フィンと蒸気チャンバーとの間の界面は機能的な接触でなければならない。フィン構造物を蒸気チャンバーに接合する方法は、接着材料を含む、又は含まないどのような方法でも良い。接着材料を伴わない方法は、拡散性の接着、溶接、又は当分野で既知のどのような接着方法でも良い。接着材料を伴う接着方法は、粘着性接着、ハンダ付け、ロウ付け、溶接、又は当分野で既知のどのような接着方法でもよい。更に、これらをどのように組み合わせた方法でも良い。より良い機能接触のためには、より良い接着品質と接触表面を目的として、フィンの接着位置に「Ｊ」レグを使用しても良い。
【００１３】
さらに、冷却媒体は空気、水、又は冷媒で良く、これはアプリケーションに依存する。液体冷却については、蒸気チャンバーを備える熱交換部が開放シェル型、直列フロー型、並列フロー型、又はこれらのどのような組み合わせでも良い。
【００１４】
種々のアプリケーションの要件及び制約に対して、蒸気チャンバーを金属、プラスチック、及び／又は複合材料で作ることが可能である。蒸気チャンバー表面はまた、種々の材料、例えばプラスチック、金属コーティング、グラファイト層、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、及び／又は当分野で既知のどのような高伝導材料と機能的に接触していても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、熱除去／冷却アプリケーションのための高性能な蒸気装置を得ることができ、また沸騰過熱（沸騰表面の温度と蒸気との間における温度の差）を減少させるためのマルチウィック構造物が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、平坦なプレートとして実施した蒸気チャンバー１００を例示しており、この蒸気チャンバー１００は、ベースプレート１１１、上プレート１１２、４つの側壁１１３、基本ウィック構造物１２１、及び沸騰促進構造物１３０からなる。熱源（電子素子）１０１から熱が注入されると、沸騰促進構造物１３０から蒸気が発生する。沸騰促進（ＢＥ）構造物１３０は、液体を垂直にベースプレート１１１に引っぱるため（基本ウィック構造物１２１からＢＥ構造物１３０の上部に向かって）、沸騰表面の面積が増加し、蒸発量の増加と沸騰熱流束の減少を達成することが可能となる。その結果、沸騰過熱を減少させることが可能となる。このＢＥ構造物１３０は、基本ウィック構造物１２１に（図１Ｃに示すように）統合された一部、又はベースプレート１１１に（図１Ｄに示すように）統合された一部であっても良い。一方、ＢＥ構造物１３０は、アドオン部品として取り付けられていても良い。ＢＥ構造物１３０の大きさは、熱源１０１の大きさよりも小さい、大きい、又は同じ大きさであって良い。ＢＥ構造物１３０は、平坦なフィン１３１（図２Ａ）、ピン状フィン１３２（図２Ｂ）、突起１３３を備えた平坦なフィン１３１（図２Ｃ）、又は熱伝導性の多孔質／発泡構造物１３４（図２Ｄ）であって良い。ＢＥ構造物１３０は、全て、立体架橋ウィック機能を提供すると共に凝縮液が上プレート１１２から直接流れることを可能とするために、上プレート１１２（図３Ａ）と機能的接触１３１していても良い。あるいは、図３Ｂに示すように、ＢＥ構造物１３０の一部のみが上プレート１１２と機能的接触１３５していても良い。
【００１７】
ウィッキング力において、より高い柔軟性と制御を可能とするために、ＢＥＭＷ構造物の部品は多層（ＭＬ）構造物によって製作しても良い。図４は多層構造物の一つを示し、そこでは固体プレート２７０が溝付きのベースプレート２８０上に配置されて毛管チャンネル２８１を生成している（図４Ｂ）。この固体プレート２７０は、ＢＥ構造物１３０を収容する開口を有する（図４Ａ）。プレートの層を積み重ねることによって、種々の毛管チャンネル又は溝を形成することが可能である。図５Ａは、プレート２１０の上に、スリット２２１を備える３つのプレート２２０を積み重ねることによって、大きな深さ対幅の比を備える溝２０１を示す。同様に、変則な断面を備える変則な溝２０１は、より広いスリット２２１を備える２つの同一なプレート２２０の上に、狭いスリット２３１を備える１つのプレート２３０を積み重ねることによって形成することができる（図５Ｂ）。図６を参照すると、空間的に変化するパターンのスリット２４１及び孔２４２を備える積み重ねプレート２４０を用いて、集まる液体の流れを可能にすると共に蒸気を逃がすことを許容するスリット（チャンネル）２４１を作ることによって、マルチウィック構造物の一部を作ることが可能である。積み重ねプレート２４０と併せてスタッド２１１（図６Ｃ）を用い、薄い毛管の水平面２０２を生じさせて、更なるウィッキング力の制御を提供するようにしても良い。プレート以外にも、多層構造物は、メッシュ構造物２５０（図７Ａ）、又は焼結層２６０（図７Ｂ）を利用しても良い。
【００１８】
蒸気チャンバーは、種々のアプリケーションの要求に適合するように、異なる方式で実施して良い。図１Ａの平坦な熱拡散器方式以外にも、ヒートシンク４００（図８）の形態を採用しても良く、ここでは、ベースチャンバー４１０がフィンチャンバー４４０と機能的に接触している。図１Ａと同様に、ＢＥ構造物４３０をベースプレート４１１の上に配置すると共に基本ウィック４２１を残りの表面上に配置しても良く、これらは連携して沸騰促進マルチウィック構造物を生じさせる。フィンチャンバー４４０中の蒸気キャビティー４４１はあまり狭くできないために（蒸気抵抗）、許容できるフィンチャンバーの数には限りがある（与えられた幾何的な制限のために）。対流表面の総面積を更に増加させるために、図９に示すように、固体フィン４５０はフィンチャンバー４４０と併せて用いて良い。これらの固体フィンは、熱伝達係数を最大化させるために異なった配向（図１０）で採用しても良い。固体フィンは、簡単で平坦な固体フィン（プレート型）４５０（図１１）、千鳥状の平坦なプレート４５５（図１２）、可変ピッチ４５４（図１３）を備えるもの、孔４５１（図１４）、流れを偏向させる構造物４５２（図１５）を備え衝突／乱流効果を促進するもの、Ｊレグ４５３（図１６）を備え接着効率を増加させるもの、ピン状フィン４６０（図１７）、及び／又は多孔質ブロック４７０（図１８）としてでも良い。
【００１９】
ヒートシンク（方式）４００（図８）以外にも、蒸気チャンバーはケース５００（図１９及び図２０）、蒸気キャビネット６００（図２１）又はクリップ７００（図２２）の形態で実施することが可能である。ケース５００（図１９Ａ）については、複数の電子部品５０１、５０２、５０３があり、これらは冷却されることを必要としプリント回路基板５０４上に取り付けられていても良い。このプリント回路基板５０４は、ケース５００のベース５０５上に機能的に配置させることが可能である。これらの部品は、蒸気チャンバー５１０のベースプレート５１１と直接に接触しても良いし、又は他の伝導性媒体５８１を通して、又はヒートパイプ５８４と機能的に結合した伝導性媒体５８２、５８３から構成することも可能な他のヒートパイプアッセンブリ５８０（図１９Ｂ）を通して機能的に接触しても良い。全てこれらの結合表面（部品間結合、又は内部結合）は、良好な機能的な接触を確実にするために熱界面材料を用いてよい。更に、ケース方式のためのフィンはフィンチャンバー５４０（図２０Ａ）又は固体要素５５０（図２０Ｂ）で良い。部品とケースとの間の同じアプリケーションを次の尺度の体系（ケースとキャビネット）に適用して、キャビネット方式にすることが可能である。図２１に示すように、蒸気ケース５００は蒸気キャビネット６００のラック６２１上に機能的に配置してよい。ケース６１０の蒸気チャンバーとの機能結合には、他の蒸気チャンバー６９０を通して達成しても良い。固体ブロックヒートパイプアッセンブリ６８０は、この機能的な結合のために用いても良く、このヒートパイプアッセンブリ６８０は固体ブロック６８２、６８３及びヒートパイプ６８４からなって良い。最後に、蒸気チャンバーはクリップ７００（図２２）の形態を採って良く、そこでチャンバー（クリップ方式）７１０は、電子部品７０１、及び／又はプリント回路基板７０４と機能的に接触して良い。フィン７５０はチャンバー７１０と機能的に接触させて、対流表面の総面積を増加させても良い。
【００２０】
空気以外にも冷却媒体は、液体（水又は冷媒等）で良く、導入口７１１と排出口７１２を備えるチャンバー（外部シェル）７１０（図２３Ａ）方式、又は直列（図２３Ｂ）又は並列に（図２３Ｃ）フィン構造物を機能的に接触させる液体冷却チューブ方式の蒸気チャンバー４００から熱を除去することができる。あるいは、図２３Ｄでは、液体冷却パイプ７１３は、蒸気チャンバー４００の内から直接熱を除去するために蒸気チャンバー４００の中を通るようにしても良い。液体冷却パイプ７１３（図２３Ｅ）の表面は、凝縮した液体の蒸発領域に戻る流れがより良好となるために、溝等のウィックを有しても良い。
【００２１】
蒸気チャンバー８００（図２４）は金属性材料、高分子及び／又は複合材料で作ることができる。熱源からの熱流束が高い場合には、ベースチャンバー８１０と分離した部分として高伝導性材料８９０を導入すべきである。高分子が用いられる場合には、蒸気及び／又は空気漏れを防止するために、金属コーティング又は当分野の何か他の材料をその内部表面に配置すべきである。蒸気チャンバーの熱伝達性能を一層向上させるために、高伝導材料の外部コーティングをベースチャンバー８１０及び／又はフィンチャンバー８４０に適用することもできる。このコーティングはグラファイト、金属、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ、又はこの分野で既知のいかなる材料でもよい。
【００２２】
多くの実施形態を説明してきた。それにもかかわらず、種々の変更が、本趣旨と範囲を逸脱することなく行いうることは理解されるだろう。したがって、このように変更された実施形態は以下の特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】平坦なプレートとして実施した蒸気チャンバーを示す縦断面図である。
【図１Ｂ】平坦なプレートとして実施した蒸気チャンバーを示す断面図である。
【図１Ｃ】基本ウィック構造物に統合された沸騰促進構造物を示す概略図である。
【図１Ｄ】蒸気チャンバーのベースプレートに統合された沸騰促進構造物を示す概略図である。
【図２Ａ】平坦なフィンの例の沸騰促進構造物を示す斜視図である。
【図２Ｂ】ピン状フィンの例の沸騰促進構造物を示す斜視図である。
【図２Ｃ】突起を備えた平坦なフィンの例の沸騰促進構造物を示す斜視図である。
【図２Ｄ】多孔質の例の沸騰促進構造物を示す斜視図である。
【図３Ａ】拡大した沸騰促進構造物を有する平坦プレートの蒸気チャンバーを示す縦断面図である。
【図３Ｂ】拡大した沸騰促進構造物のいくつかを有する平坦プレートの蒸気チャンバーを示す縦断面図である。
【図４Ａ】沸騰促進マルチウィック構造物を実施する多層を示す斜視図である。
【図４Ｂ】多層構造物を貫通して作成される毛管チャンネルを示す断面図である。
【図５Ａ】多層構造物を貫通して作成される深い溝構造を示す断面図である。
【図５Ｂ】多層構造物を貫通して作成される変則な溝構造示す断面図である。
【図６Ａ】空間的に変化するパターンのスリット及び孔を備える多層ウィックを示す斜視図である。
【図６Ｂ】液体の流れのための毛管の水平面を備えた多層ウィックを示す縦断面図である。
【図６Ｃ】スタッド状の特徴を備えたプレートを示す斜視図である。
【図７Ａ】メッシュ構造物を用いた多層ウィックを示す断面図である。
【図７Ｂ】焼結層を用いた多層ウィックを示す断面図である。
【図８】ヒートシンク形態を実施した蒸気チャンバーを示す断面図である。
【図９】固体フィン及びフィンチャンバーを備えた蒸気ヒートシンクを示す斜視図である。
【図１０】水平配向の固体フィンを備えた蒸気ヒートシンクを示す斜視図である。
【図１１】固体フィンだけを備えた蒸気ヒートシンクを示す側面図である。
【図１２】千鳥状のフィン構造物を備えた蒸気ヒートシンクを示す斜視図である。
【図１３】可変ピッチ構造物を備えた蒸気ヒートシンクを示す斜視図である。
【図１４】穿孔フィンを備えた蒸気ヒートシンクを示す側面図である。
【図１５Ａ】流れを偏向させる構造のフィンを有する蒸気ヒートシンクを示す側面図である。
【図１５Ｂ】流れを偏向させるプレートを備えたフィンを示す斜視図である。
【図１６】Ｊレグを備えたフィンを示す概略図である。
【図１７】ピン状フィンを備えた蒸気ヒートシンクを示す斜視図である。
【図１８】多孔質ブロック構造物を備えた蒸気ヒートシンクを示す斜視図である。
【図１９Ａ】ケースの形態で実施した蒸気チャンバーを示す縦断面図である。
【図１９Ｂ】ヒートパイプアッセンブリを示す概略図である。
【図２０Ａ】フィンチャンバーを備えた蒸気ケースを示す斜視図である。
【図２０Ｂ】固体フィンを備えた蒸気ケースを示す斜視図である。
【図２１】キャビネットの形態で実施した蒸気チャンバーを示す縦断面図である。
【図２２】クリップの形態で実施した蒸気チャンバーを示す側面図である。
【図２３Ａ】外部シェル型液体冷却構造物を示す斜視図である。
【図２３Ｂ】直列流液体冷却構造物を示す斜視図である。
【図２３Ｃ】並列流液体冷却構造物を示す斜視図である。
【図２３Ｄ】チャンバーを通る液体冷却チューブを備えた蒸気チャンバーを示す斜視図である。
【図２３Ｅ】チャンバー内部の液体冷却チューブを示す斜視図である。
【図２４】高分子及び／又は複合材料で作った蒸気チャンバーを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１００  蒸気チャンバー
１０１  熱源
１１１  ベースプレート
１１２  上プレート
１１３  側壁
１２１  基本ウィック構造物
１３０  沸騰促進構造物
１３１  平坦なフィン
１３２  ピン状フィン
１３３  突起
１３４  多孔質／発泡構造物
１３５  機能的接触
２０１  溝
２０２  水平面
２１０  プレート
２１１  スタッド
２２０  プレート
２３０  プレート
２３１  スリット
２４０  積み重ねプレート
２４１  スリット
２４２  孔
２５０  メッシュ構造物
２６０  焼結層
２７０  固体プレート
２８０  ベースプレート
４００  ヒートシンク
４１０  ベースチャンバー
４１１  ベースプレート
４２１  基本ウィック
４４０  フィンチャンバー
４５０  固体フィン
４５１  孔
４５２  流れを偏向させる構造物
４５３  Ｊレグ
４５４  可変ピッチ
４５５  プレート
４６０  ピン状フィン
４７０  多孔質ブロック
５００  ケース
５０１，５０２，５０３  電子部品
５０４  プリント回路基板
５１０  蒸気チャンバー
５１１  ベースプレート
５４０  フィンチャンバー
５５０  固体要素
５８０  ヒートパイプアッセンブリ
５８１  伝導性媒体
６００  蒸気キャビネット
６２１  ラック
６８０  固体ブロックヒートパイプアッセンブリ
６８２，６８３  固体ブロック
６８４  ヒートパイプ
６９０  蒸気チャンバー
７００  クリップ
７０１  電子部品
７０４  プリント回路基板
７１０  チャンバー
７１１  導入口
７１２  排出口
７１３  液体冷却パイプ
８００  蒸気チャンバー
８１０  ベースチャンバー
８４０  フィンチャンバー
８９０  高伝導性材料
【図１Ａ】
2008522129.tif 000003
【図１Ｂ】
2008522129.tif 000004
【図１Ｃ】
2008522129.tif 000005
【図１Ｄ】
2008522129.tif 000006
【図２Ａ】
2008522129.tif 000007
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年8月2日(2007.8.2)
【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】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記沸騰促進マルチウィック構造物の少なくとも一部は、前記少なくとも一つのチャンバーの表面がプレート、メッシュ、溝、焼結層、及び多孔質層の少なくとも一つを含む多層構造物により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月10日(2008.1.10)
【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】
凝縮可能な流体を含み、この凝縮可能な流体を蒸発させる熱源に結合して構成される蒸発領域を含み、この蒸発した凝縮可能な流体を内部の表面で凝縮液として集める少なくとも一つのチャンバーと、
関連する沸騰過熱を減少するための前記少なくとも一つのチャンバー内に配置され相互作用可能な複数のウィック構造物を含み、前記蒸発領域に向かって凝縮液の流れを促進する沸騰促進マルチウィック構造物と、を備えることを特徴とする熱伝達装置。
【請求項２】
沸騰促進ウィックは、凝縮場所のウィックより高いウィッキング力要素を有し、前記蒸発領域で使用されることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項３】
前記沸騰促進ウィックは、前記蒸発領域において、フィン、ピン、フィン又はピンを連結する構造物、発泡物及び多孔質構造物の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の熱伝達装置。
【請求項４】
前記ウィック構造物の少なくとも一部は、プレート、メッシュ、少なくとも一つチャンバーの表面の少なくとも一つの溝、焼結層、及び多孔質層の少なくとも一つを含む多層構造物により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項５】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、前記蒸発領域に向かって前記凝縮液が送られるときに、前記凝縮液の空間流れの条件に従って変化する空間的変化ウィック構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項６】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、少なくとも一つのフィン、少なくとも一つのピン、プレート、メッシュ、少なくとも一つのチャンバーの表面における溝、粉ウィック、及び発泡ウィックの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項５に記載の熱伝達装置。
【請求項７】
前記空間的変化ウィック構造物は、ウィッキング構造物の空間変化量を含むことを特徴とする請求項５に記載の熱伝達装置。
【請求項８】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、前記沸騰促進マルチウィック構造物の一部間で前記凝縮液の流れを促進する前記沸騰促進マルチウィック構造物の一部を相互作用可能に連結する少なくとも一つの架橋ウィック構造を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項９】
前記架橋ウィック構造は、前記少なくとも一つのチャンバーの内部支持構造物から構成することを特徴とする請求項８に記載の熱伝達装置。
【請求項１０】
前記沸騰促進マルチウィック構造物は、多孔性が変化するウィック構造物を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのチャンバーにおけるいくつかの部分は、少なくとも一つのフィンと機能的に接触することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１２】
前記少なくとも一つのチャンバーは、ベースチャンバー及びフィンチャンバーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の熱伝達装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つのフィンは、フィンチャンバーと機能的に接触することを特徴とする請求項１２に記載の熱伝達装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのフィンは、空気の流れが可能な少なくとも一つの開口部を含むことを特徴とする請求項１１に記載の熱伝達装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つのチャンバーは、実質的にクリップ形態を有することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１６】
前記少なくとも一つのチャンバーは、ケースの一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１７】
前記少なくとも一つのチャンバーは、キャビネットの一部を形成することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１８】
前記少なくとも一つのチャンバーは、冷却液と機能的に接触することを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項１９】
前記少なくとも一つのチャンバーは、金属、プラスチック、金属がコーテイングされた
プラスチック、ダイヤモンド、及びカーボンナノチューブの少なくとも一つから組み立てられることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項２０】
前記少なくとも一つのチャンバーは、前記少なくとも一つのチャンバーの崩壊を防止する内部支持構造物を含むことを特徴とする請求項１に記載の熱伝達装置。
【請求項２１】
少なくとも一つのチャンバーが凝縮可能な流体を含み、前記少なくとも一つのチャンバーが熱源に結合して構成される蒸発領域を含む加熱装置の熱源から熱を受けるステップと、
関連する沸騰過熱を減少するための前記少なくとも一つのチャンバー内に配置され相互作用可能な複数の架橋ウィック構造物を含む沸騰促進マルチウィック構造物により前記蒸発領域に向かって凝縮液の流れを促進するステップと、
前記少なくとも一つのチャンバーの前記凝縮可能な流体を蒸発し、前記蒸発した凝縮可
能な流体を前記少なくとも一つのチャンバー内の表面で凝縮液として集めるステップと、
を有し、熱源からの熱を伝達することを特徴とする熱伝達方法。
【請求項２２】
前記多孔質構造物がメッシュを含むことを特徴とする請求項３に記載の熱伝達装置。
【請求項２３】
少なくとも前記架橋ウィック構造物が、フィン、ピン、フィン又はピン間の連結構造、発泡物、メッシュ、多孔質構造物の少なくとも一つから構成され、前記架橋ウィック構造物は前記凝縮液が機能的に戻ることを可能にするよう凝縮表面に十分に近接していることを特徴とする請求項８に記載の熱伝達装置。
【国際調査報告】
2008522129.tif 000046
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2008522129.tif 000048