(57)【要約】  気相の作動流体及び液相の作動流体の流動抵抗を低減し、また、気相の作動流体による液相の作動流体の飛散を防止して、優れた熱輸送特性を発揮するベーパーチャンバを提供する。  中空の空洞部が形成されたコンテナと、前記コンテナに接続された、前記空洞部と内部空間の連通した管体と、前記空洞部から前記管体内部までの空間に封入された作動流体と、を有し、前記コンテナと前記管体との接続部に、前記コンテナ及び前記管体と別体である隔壁が設けられているベーパーチャンバ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の空洞部が形成されたコンテナと、前記コンテナに接続された、前記空洞部と内部空間の連通した管体と、前記空洞部から前記管体内部までの空間に封入された作動流体と、を有し、
前記コンテナと前記管体との接続部に、前記コンテナ及び前記管体と別体である隔壁が設けられているベーパーチャンバ。
【請求項２】
前記隔壁が、可撓性を有する請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項３】
前記隔壁が、一方の面と他方の面を有し、前記他方の面における透過性が前記一方の面における透過性よりも小さい請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項４】
前記隔壁が、複数のメッシュ部材が積層されたメッシュ積層部材である請求項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】
前記メッシュ積層部材が、同一のメッシュ部材で形成された請求項４に記載のベーパーチャンバ。
【請求項６】
前記メッシュ積層部材が、少なくとも２種のメッシュ部材で形成された請求項４に記載のベーパーチャンバ。
【請求項７】
前記隔壁は、一方の面と他方の面を有し、前記一方の面に毛細管力を生じるウィック構造体が形成され、前記一方の面の毛細管力が、前記他方の面の毛細管力よりも大きい請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項８】
前記コンテナが、一方の板状体と該一方の板状体と対向する他方の板状体とにより形成された請求項１乃至７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項９】
前記隔壁の前記他方の面に、ウィック構造体が形成されていない請求項７または８に記載のベーパーチャンバ。
【請求項１０】
前記隔壁の前記一方の面の毛細管力の大きさが、前記管体内面の毛細管力の大きさ以上である請求項７乃至９のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項１１】
前記隔壁の前記一方の面側の形状が、該一方の面と対向する前記管体の部位の内面側形状に対応している請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項１２】
前記隔壁の前記一方の面のウィック構造体が、前記コンテナ内面の底部に接している請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項１３】
前記隔壁の前記一方の面のウィック構造体が、熱源から遠い側の前記管体内面と接している請求項７乃至１２のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項１４】
前記管体の先端部に、前記隔壁が設けられていない請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項１５】
前記管体の先端部及び中央部に、前記隔壁が設けられていない請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液相の作動流体と気相の作動流体の流動抵抗を低減することで、優れた熱輸送特性を発揮す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、その冷却がより重要となっている。電子部品等の発熱体の冷却方法として、ベーパーチャンバが使用されることがある。【０００３】
発熱体を効率的に冷却するためには、ベーパーチャンバの放熱効率を向上させることが要求される。そこで、平面型コンテナである第１のチャンバと、該第１のチャンバの内部と連通した熱伝導性のシリンダーである複数の第２のチャンバと、該第１のチャンバと該第２のチャンバ内部を流通できる作動流体と、を備えたベーパーチャンバが提案されている（特許文献１）。【０００４】
特許文献１では、第２のチャンバの基部から先端部の方向へ気相の作動流体が流れる間に、作動流体が気相から液相へ相変化することで、第１のチャンバと熱的に接続された発熱体由来の熱が第２のチャンバからベーパーチャンバの外部へ放出される。第２のチャンバにて気相から液相へ相変化した作動流体は、第２のチャンバ内面に形成されたウィック構造体によって、第２のチャンバの先端部から基部の方向へ還流されて第１のチャンバへ返送される。【０００５】
しかしながら、特許文献１では、第２のチャンバ内部における、気相の作動流体の流路と液相の作動流体の流路との分離が不十分であることから、作動流体の流れに抵抗が生じてしまい、また、液相の作動流体は気相の作動流体の流れの勢いによって飛散してしまうことがあるので、熱輸送効率が十分ではないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０２２７６７２号明細書
【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、気相の作動流体及び液相の作動流体の流動抵抗を低減し、また、気相の作動流体による液相の作動流体の飛散を防止して、液相の作動流体の還流を円滑化することで、優れた熱輸送特性を発揮す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】
本発明の態様は、中空の空洞部が形成されたコンテナと、前記コンテナに接続された、前記空洞部と内部空間の連通した管体と、前記空洞部から前記管体内部までの空間に封入された作動流体と、を有し、前記コンテナと前記管体との接続部に、前記コンテナ及び前記管体と別体である隔壁が設けられているベーパーチャンバである。【０００９】
上記態様では、コンテナ外面に被冷却体である発熱体が熱的に接続され、また、コンテナには管体が取り付けられている。コンテナの内部空間である空洞部と管体の内部空間は連通しているので、作動流体は、空洞部から管体内部にわたって形成された空間に封入されることとなる。また、管体の内部空間は、空洞部と同様に、脱気処理により減圧された状態となっている。【００１０】
また、上記態様では、ベーパーチャンバの内部空間のうち、コンテナと管体との接続部に、コンテナ及び管体に対して別体である隔壁が設けられている。ここで、「別体」とは、コンテナと管体に対して別部材であることを意味する。【００１１】
本発明の態様は、前記隔壁が、可撓性を有するベーパーチャンバである。【００１２】
本発明の態様は、前記隔壁が、一方の面と他方の面を有し、前記他方の面における透過性が前記一方の面における透過性よりも小さいベーパーチャンバである。【００１３】
本発明の態様は、前記隔壁が、複数のメッシュ部材が積層されたメッシュ積層部材であるベーパーチャンバである。【００１４】
本発明の態様は、前記メッシュ積層部材が、同一のメッシュ部材で形成されたベーパーチャンバである。【００１５】
本発明の態様は、前記メッシュ積層部材が、少なくとも２種のメッシュ部材で形成されたベーパーチャンバである。【００１６】
本発明の態様は、前記隔壁は、一方の面と他方の面を有し、前記一方の面に毛細管力を生じるウィック構造体が形成され、前記一方の面の毛細管力が、前記他方の面の毛細管力よりも大きいベーパーチャンバである。【００１７】
本発明の態様は、前記コンテナが、一方の板状体と該一方の板状体と対向する他方の板状体とにより形成されたベーパーチャンバである。【００１８】
本発明の態様は、前記隔壁の前記他方の面に、ウィック構造体が形成されていないベーパーチャンバである。【００１９】
本発明の態様は、前記隔壁の前記一方の面の毛細管力の大きさが、前記管体内面の毛細管力の大きさ以上であるベーパーチャンバである。【００２０】
本発明の態様は、前記隔壁の前記一方の面側の形状が、該一方の面と対向する前記管体の部位の内面側形状に対応しているベーパーチャンバである。【００２１】
本発明の態様は、前記隔壁の前記一方の面のウィック構造体が、前記コンテナ内面の底部に接しているベーパーチャンバである。【００２２】
本発明の態様は、前記隔壁の前記一方の面のウィック構造体が、熱源から遠い側の前記管体内面と接しているベーパーチャンバである。【００２３】
本発明の態様は、前記管体の先端部に、前記隔壁が設けられていないベーパーチャンバである。【００２４】
本発明の態様は、前記管体の先端部及び中央部に、前記隔壁が設けられていないベーパーチャンバである。【００２５】
上記態様では、隔壁は、管体がコンテナに取り付けられている部位、すなわち、管体の基部にのみ隔壁が設けられている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の態様によれば、コンテナと管体との接続部に、コンテナ及び管体と別体である隔壁が設けられていることにより、液相の作動流体の流路と気相の作動流体の流路とが分離される。よって、気相の作動流体及び液相の作動流体の流動抵抗を低減し、また、気相の作動流体による液相の作動流体の飛散を防止して、液相の作動流体の還流を円滑化することで、優れた熱輸送特性を発揮する。【００２７】
本発明の態様によれば、隔壁の他方の面における透過性が一方の面における透過性よりも小さいことにより、空洞部から管体へ流れる気相の作動流体の流れによって、管体から空洞部へ還流する液相の作動流体の流れが阻害されることをより確実に防止でき、また、液相の作動流体が飛散してしまうことをより確実に防止できる。【００２８】
本発明の態様によれば、ベーパーチャンバの内部空間のうち、コンテナと管体との接続部に、コンテナ及び管体とは別体の部材である、一方の面と他方の面とを有する隔壁が設けられ、一方の面の毛細管力が他方の面の毛細管力よりも大きいことにより、コンテナと管体との接続部の内部空間のうち、隔壁の一方の面と隔壁の一方の面に対向する管体内面の部位との間に、液相の作動流体の流路が形成される。また、それ以外の部位、すなわち、隔壁の他方の面と隔壁の一方の面に対向しない管体内面の部位との間、または隔壁の他方の面によって周面が形成される部位が、気相の作動流体の流路となる。よって、コンテナと管体との接続部の内部空間において、液相の作動流体の流路と気相の作動流体の流路とが確実に分離される。従って、コンテナと管体との接続部の内部空間において、気相の作動流体及び液相の作動流体の流動抵抗を低減でき、また、気相の作動流体による液相の作動流体の飛散を防止して、液相の作動流体の還流を円滑化するので、優れた熱輸送特性を発揮できる。また、コンテナと管体との接続部の内部空間において、液相の作動流体の流路と気相の作動流体の流路とが確実に分離されるので、上記接続部における液相の作動流体の液溜まりを防止できる。【００２９】
本発明の態様によれば、隔壁の他方の面にはウィック構造体が形成されていないことにより、液相の作動流体の流路と気相の作動流体の流路とをより確実に分離できる。【００３０】
本発明の態様によれば、隔壁の一方の面の毛細管力が、管体内面の毛細管力と同じか、または大きいことにより、隔壁の一方の面と隔壁の一方の面に対向する管体内面の部位との間に、より確実に液相の作動流体の流路が形成される。従って、液相の作動流体の流路と気相の作動流体の流路をより確実に分離できる。【００３１】
本発明の態様によれば、隔壁の一方の面のウィック構造体が、コンテナ内面の底部に接していることにより、液相の作動流体を管体からコンテナ内面の底部まで確実に還流させることができる。従って、コンテナの受熱部に円滑に液相の作動流体を還流させることができる。【００３２】
本発明の態様によれば、隔壁の一方の面のウィック構造体が、熱源から遠い側の管体内面と接していることにより、より確実に液相の作動流体の流路が形成できる。【００３３】
本発明の態様によれば、管体の先端部及び中央部には、隔壁が設けられていないことにより、液相の作動流体の流路と気相の作動流体の流路とを確実に分離しつつ、作動流体の凝縮効率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（a）図は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの部分側面断面図、（b）図は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ内部の説明図である。
【図２】（a）図は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの部分側面断面図、（b）図は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバ内部の説明図である。
【図３】（a）図は、本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバの部分側面断面図、（b）図は、本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバ内部の説明図である。
【図４】本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバ内部の部分説明図である。
【図５】本発明のベーパーチャンバの使用方法例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。図１（a）、（b）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枚の板状体、すなわち、一方の板状体１１と一方の板状体１１と対向する他方の板状体１２とを重ねることにより空洞部１３が形成されたコンテナ１０と、他方の板状体１２に接続された、空洞部１３と内部空間の連通した管体２０と、空洞部１３から管体２０内部までの空間に封入された作動流体とを有している。一方の板状体１１の底面外側に、被冷却体である発熱体（図示せず）が、熱的に接続される。
【００３６】
一方の板状体１１は平板状であり、また、他方の板状体１２も平板状である。従って、コンテナ１０の形状は平面型である。一方の板状体１１には、その中央部に、凹部が形成されている。一方の板状体１１の凹部がコンテナ１０の空洞部１３を形成している。コンテナ１０の形状は、特に限定されないが、ベーパーチャンバ１では、平面視（ベーパーチャンバ１の平面部に対して鉛直方向からの視認）が矩形状となっている。空洞部１３は、脱気処理により減圧されている。
【００３７】
空洞部１３に対応する他方の板状体１２の部位には、管体２０が設けられている。管体２０の形状は、特に限定されないが、ベーパーチャンバ１では、長手方向の形状は直線状であり、長手方向に対して直交方向の形状は円形となっている。管体２０は、他方の板状体１２の表面に対して鉛直に立設されている。
【００３８】
管体２０の空洞部１３側端部（以下、「基部」ということがある。）は開口しており、空洞部１３とは反対の端部（以下、「先端部」ということがある。）は閉塞している。また、空洞部１３と管体２０の内部空間は連通しており、管体２０の内部空間は、空洞部１３と同様に、脱気処理により減圧されている。
【００３９】
図１（a）、（b）に示すように、他方の板状体１２には、管体２０をコンテナ１０に取り付けるための貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４の形状と寸法は、管体２０の形状と寸法に対応しており、管体２０の基部が、他方の板状体１２の貫通孔１４に嵌挿されることで、管体２０が他方の板状体１２に接続されている。従って、管体２０とコンテナ１０は、別の部材からなっている。コンテナ１０に取り付けた管体２０を他方の板状体１２に固定する方法としては、特に限定されないが、例えば、溶接、はんだ付け、ろう付け等を挙げることができる。
【００４０】
管体２０とコンテナ１０は別の部材からなっているので、管体２０の配置や形状、寸法等を自由に選択でき、ベーパーチャンバ１の設計の自由度が向上する。また、ベーパーチャンバ１では、他方の板状体１２の貫通孔１４に管体２０を嵌挿することで、管体２０をコンテナ１０に取り付けることができるので、組み立てが容易である。
【００４１】
また、図１（a）、（b）に示すように、管体２０の空洞部１３側端部は、一方の板状体１１と接していない。従って、作動流体は、コンテナ１０の空洞部１３と管体２０の内部空間との間で流通可能となっている。
【００４２】
図１（a）、（b）に示すように、コンテナ１０と管体２０との接続部、すなわち、コンテナ１０の空洞部１３と管体２０の内部空間との境界部２２及び境界部２２の近傍に、コンテナ１０と別体であり、且つ管体２０とも別体である隔壁３０が配置されている。従って、隔壁３０は、コンテナ１０に対しても、また、管体２０に対しても、別部材（ベーパーチャンバ１では、コンテナ１０に対しても、また、管体２０に対しても、一体成形も一体化もされておらず、着脱可能な別部材）となっている。隔壁３０は、例えば、板金、箔等の表面が平滑な板状部材（ベーパーチャンバ１では、平板状の板状部材）であり、板状部材の表面に相当する一方の面３１と板状部材の裏面に相当する他方の面３２とを有している。
【００４３】
隔壁３０は、管体２０の長手方向に対して略平行方向に延在している。なお、ベーパーチャンバ１では、コンテナ１０と管体２０との接続部、すなわち、管体２０の内部空間のうち、管体２０の基部に隔壁３０が配置されているが、管体２０の先端部及び中央部（先端部と基部の間の部位）には、隔壁３０は延在していない態様となっている。
【００４４】
隔壁３０の一方の面３１には、毛細管力を生じる第１のウィック構造体３３が設けられている。一方で、隔壁３０の他方の面３２には、ウィック構造体は設けられていない。従って、隔壁３０の２つの面のうち、一方の面３１の毛細管力は、他方の面３２の毛細管力よりも大きい態様となっている。第１のウィック構造体３３としては、特に限定されないが、例えば、銅粉等の金属粉の焼結体、銅等の金属線からなる金属メッシュ、グルーブ、不織布、銅等の金属編組体、ガラス繊維、銅等の金属繊維等を挙げることができる。なお、ベーパーチャンバ１では、第１のウィック構造体３３として、金属粉の焼結体が用いられている。
【００４５】
また、ベーパーチャンバ１では、隔壁３０は、表面が平滑な板状部材なので、他方の面３２には板状部材が露出している。よって、隔壁３０の他方の面３２の透過性は、一方の面３１に設けられた第１のウィック構造体３３の透過性よりも小さい態様となっている。なお、「透過性」とは、気相の作動流体及び液相の作動流体に対する透過度の程度を意味する。
【００４６】
一方で、管体２０の内面には、第１のウィック構造体３３とは異なる、毛細管力を生じる第２のウィック構造体２１が設けられている。ベーパーチャンバ１では、第２のウィック構造体２１は、管体２０の内面全体を覆うように形成されている。隔壁３０の第１のウィック構造体３３の毛細管力は、管体２０内面の第２のウィック構造体２１の毛細管力と同等以上の大きさとなっている。第２のウィック構造体２１としては、特に限定されないが、例えば、銅粉等の金属粉の焼結体、金属線からなる金属メッシュ、グルーブ、不織布等を挙げることができる。なお、ベーパーチャンバ１では、第２のウィック構造体２１として、管体２０の長手方向に沿って形成された細溝であるグルーブが用いられている。
【００４７】
また、ベーパーチャンバ１では、一方の面３１と一方の面３１に対向する管体２０内面の部位との間の寸法が、他方の面３２と他方の面３２に対向する管体２０内面の部位との間の寸法よりも小さくなるように、隔壁３０が配置されている。すなわち、一方の面３１が管体２０の周方向の中心軸よりも管体２０の内面方向に配置されるように、隔壁３０が設置されている。なお、ベーパーチャンバ１では、一方の面３１上に設けられた第１のウィック構造体３３の少なくとも一部領域は、管体２０の第２のウィック構造体２１と接している。ベーパーチャンバ１では、第１のウィック構造体３３のうち、管体２０の第２のウィック構造体２１と対向する領域が、管体２０の第２のウィック構造体２１と接している。従って、第２のウィック構造体２１と第２のウィック構造体２１に対向する第１のウィック構造体３３との間には、隙間部は形成されていない。
【００４８】
また、隔壁３０は、管体２０の内部空間のうち、熱源である発熱体から遠くなるように配置されている。従って、コンテナ１０の中央部に発熱体が熱的に接続される場合には、図１（a）、（b）に示すように、管体２０の内部空間のうち、コンテナ１０の周縁部側に、隔壁３０が配置される。
【００４９】
第１のウィック構造体３３は、一方の面３１を覆うように設けられている。一方の面３１上に設けられた第１のウィック構造体３３は、一方の板状体１１の内面に接している。すなわち、第１のウィック構造体３３は、空洞部１３を構成するコンテナ１０内面のうち、底部に接している。
【００５０】
図１（a）に示すように、隔壁３０の、一方の板状体１１側の端部には、位置決め部材３４が備えられている。位置決め部材３４によって、隔壁３０が、管体２０内部の所定部位に固定される。位置決め部材３４は、特に限定されないが、例えば、バネ板、ネジ止め、嵌合部材（嵌合手段）等を挙げることができる。ベーパーチャンバ１では、隔壁３０と一体であるベース３５とベース３５上に設置されたバネ板３６とを備えた位置決め部材３４を用いている。空洞部１３を構成するコンテナ１０内面のうち、底部（すなわち、一方の板状体１１の内面）に、ベース３５を載置し、一方の板状体１１から他方の板状体１２方向へ付勢されたバネ板３６を他方の板状体１２の内面に当接させることで、隔壁３０が所定部位に固定されている。なお、図１（a）では、隔壁３０からベース３５まで第１のウィック構造体３３が延在している。
【００５１】
コンテナ１０及び管体２０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、チタン等を挙げることができる。また、隔壁３０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、チタン等を挙げることができ、コンテナ１０及び／または管体２０と同じ材料としてもよい。空洞部１３及び管体２０の内部空間に封入する作動流体としては、隔壁３０、コンテナ１０及び管体２０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、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコール、これらの混合物等を挙げることができる。
【００５２】
コンテナ１０の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、１．０〜５．０ｍｍを挙げることができ、一方の板状体１１と他方の板状体１２の厚さは、特に限定されないが、例えば、一方の板状体１１は０．９〜４．７ｍｍ、他方の板状体１２は０．１〜０．３ｍｍを挙げることができる。また、空洞部１３の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．４〜４．８ｍｍを挙げることができる。隔壁３０の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１〜０．３ｍｍを挙げることができる。
【００５３】
次に、図１（a）、（b）を用いて、ベーパーチャンバ１の熱輸送システムについて説明する。コンテナ１０の裏面（一方の板状体１１の外面）に被冷却体である発熱体が熱的に接続される。一方の板状体１１が発熱体から受熱すると、一方の板状体１１から空洞部１３の液相の作動流体Ｌへ熱が伝達されて、空洞部１３にて、液相の作動流体Ｌが気相の作動流体Ｇへと相変化する。コンテナ１０の空洞部１３とコンテナ１０に接続された管体２０の内部空間とが連通しているので、液相の作動流体Ｌから相変化した気相の作動流体Ｇは、空洞部１３から管体２０の内部空間へ流入する。管体２０の内部空間へ流入した気相の作動流体Ｇは、管体２０内部にて潜熱を放出して、液相の作動流体Ｌへ相変化する。管体２０内部にて気相から液相に相変化した作動流体は、管体２０内面の第２のウィック構造体２１によって、管体２０の中央部及び先端部から、管体２０の基部（すなわち、管体２０のうち、コンテナ１０の空洞部１３と管体２０の内部空間との境界部２２及びその近傍）へ還流する。
【００５４】
管体２０の基部に設けられた隔壁３０は、一方の面３１と他方の面３２とを有し、第１のウィック構造体３３が設けられた一方の面３１は毛細管力を有し、ウィック構造体が設けられていない他方の面３２は毛細管力を有さない。よって、一方の面３１側と他方の面３２側の毛細管力の差により、コンテナ１０と管体２０との接続部の内部空間のうち、隔壁３０の一方の面３１と隔壁３０の一方の面３１に対向する管体２０内面の部位との間に、液相の作動流体Ｌ（すなわち、管体２０内面の第２のウィック構造体２１によって管体２０の中央部及び先端部から基部へ還流された液相の作動流体Ｌ、及び管体２０の基部にて凝結した液相の作動流体Ｌ）の流路が形成される。また、第１のウィック構造体３３を有する隔壁３０は、空洞部１３の底部、すなわち、一方の板状体１１の内面まで延在しているので、液相の作動流体Ｌは、第１のウィック構造体３３を有する隔壁３０を介して、管体２０の基部から空洞部１３の底部まで還流する。
【００５５】
一方で、コンテナ１０と管体２０との接続部の内部空間のうち、隔壁３０の他方の面３２と隔壁３０の一方の面３１に対向しない管体２０内面の部位との間が、空洞部１３から管体２０の内部空間へ流入する気相の作動流体Ｇの流路となる。従って、ベーパーチャンバ１では、管体２０基部の内部空間において、管体２０から空洞部１３方向へ還流する液相の作動流体Ｌの流路と、空洞部１３から管体２０方向へ流れる気相の作動流体Ｇの流路と、が確実に分離されている。
【００５６】
また、ウィック構造体が設けられていない他方の面３２の透過性は、一方の面３１に設けられた第１のウィック構造体３３の透過性よりも小さい。よって、隔壁３０は、一方の面３１側と他方の面３２側の透過性の差の点でも、管体２０から空洞部１３方向へ還流する液相の作動流体Ｌの流れと、空洞部１３から管体２０方向へ流れる気相の作動流体Ｇの流れとを確実に分離でき、気相の作動流体Ｇによって、液相の作動流体Ｌが飛散してしまうことを確実に防止できる。
【００５７】
空洞部１３の内部には、第１のウィック構造体３３及び第２のウィック構造体２１とは異なる第３のウィック構造体１５が設けられているので、管体２０の基部から空洞部１３の底部まで還流した液相の作動流体Ｌは、第３のウィック構造体１５を介して、空洞部１３の、発熱体が熱的に接続された領域まで還流する。
【００５８】
第３のウィック構造体１５としては、例えば、金属粉の焼結体等を挙げることができる。なお、各ウィック構造体の毛細管力の大きさは、液相の作動流体Ｌが管体２０からコンテナ１０の受熱部へ円滑に還流する点から、第３のウィック構造体１５、第１のウィック構造体３３、第２のウィック構造体２１の順に大きいことが好ましい。
【００５９】
第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、隔壁３０によって、管体２０から空洞部１３方向へ還流する液相の作動流体Ｌの流路と、空洞部１３から管体２０方向へ流れる気相の作動流体Ｇの流路と、が確実に分離されているので、コンテナ１０と管体２０との接続部の内部空間において、気相の作動流体Ｇ及び液相の作動流体Ｌの流動抵抗を低減でき、また、気相の作動流体Ｇによる液相の作動流体Ｌの飛散を防止して、液相の作動流体Ｌの還流を円滑化できる。よって、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。また、コンテナ１０と管体２０との接続部の内部空間において、液相の作動流体Ｌの流路と気相の作動流体Ｇの流路とが確実に分離されるので、上記接続部における液相の作動流体Ｌの液溜まりを防止できる。
【００６０】
また、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、隔壁３０の第１のウィック構造体３３の毛細管力が、管体２０の第２のウィック構造体２１の毛細管力と同じか、または大きいので、隔壁３０の一方の面３１と管体２０内面との間に、より確実に液相の作動流体Ｌの流路が形成される。従って、より確実に、液相の作動流体Ｌの流路と気相の作動流体Ｇの流路を分離できる。なお、隔壁３０の第１のウィック構造体３３の毛細管力が、管体２０の第２のウィック構造体２１の毛細管力より大きいことにより、液相の作動流体Ｌの流路と気相の作動流体Ｇの流路との分離をより促進できる。
【００６１】
また、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、隔壁３０の第１のウィック構造体３３が、発熱体が熱的に接続される空洞部１３の底部に接しているので、液相の作動流体Ｌを確実にコンテナ１０内面の発熱体が熱的に接続される領域に還流させることができる。
【００６２】
さらに、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、管体２０の先端部及び中央部には、隔壁３３が設けられていないので、管体２０の基部にて液相の作動流体Ｌの流路と気相の作動流体Ｇの流路とを確実に分離しつつ、管体２０（管体２０の先端部及び中央部）において優れた作動流体の凝縮効率を得ることができる。
【００６３】
また、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、隔壁３０は、ブロック状ではなく板状部材なので、気相の作動流体Ｇの流路を十分に確保でき、結果、気相の作動流体Ｇの流れを円滑化できる。
【００６４】
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。
【００６５】
隔壁３０の第１のウィック構造体３３が管体２０の第２のウィック構造体２１と接している第１実施形態例に係るベーパーチャンバでは、隔壁３０は、平板状の板状部材であった、すなわち、隔壁３０の一方の面３１側の形状は一方の面３１と対向する管体２０の部位の内面側形状に対応していない部材であったが、これに代えて、図２（a）、（b）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、隔壁３０の一方の面３１側の形状は、一方の面３１と対向する管体２０の部位の内面側形状に対応した態様となっている。
【００６６】
つまり、ベーパーチャンバ２では、管体２０の長手方向に対して直交方向の内面側形状は、所定の曲率半径を有する円形であり、これに対応して、隔壁３０の一方の面３１側の平面視における形状は、上記所定の曲率半径と同じ曲率半径を有する円弧状となっている。
【００６７】
ベーパーチャンバ２の隔壁３０としては、例えば、第１のウィック構造体３３を設けた外面が上記所定の曲率半径と同じ曲率半径を有する管状部材を、長手方向に沿って切断した部材を挙げることができる。
【００６８】
ベーパーチャンバ２では、隔壁３０の第１のウィック構造体３３のうち、管体２０の第２のウィック構造体２１と対向する領域の全体が、第２のウィック構造体２１と接することができるので、気相の作動流体Ｇの流路から液相の作動流体Ｌの流路をより確実に分離しつつ、液相の作動流体Ｌの流路を十分に確保できる。
【００６９】
なお、ベーパーチャンバ２では、隔壁３０の固定方法として、例えば、隔壁３０の端部を空洞部１３の底部に形成した溝部（図示せず）に嵌合する態様を挙げることができる。
【００７０】
次に、本発明の第３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１〜第２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。
【００７１】
第２実施形態例に係るベーパーチャンバでは、隔壁３０として、第１のウィック構造体３３を設けた外面が上記所定の曲率半径と同じ曲率半径を有する管状部材を、長手方向に沿って切断した部材を用いたが、これに代えて、図３（a）、（b）に示すように、第３実施形態例に係るベーパーチャンバ３では、隔壁３０として、第１のウィック構造体３３を設けた外面が上記所定の曲率半径と同じ曲率半径を有する管状部材を、そのまま用いてもよい。すなわち、隔壁３０として、第１のウィック構造体３３を設けた外面が上記所定の曲率半径と同じ曲率半径を有する管状部材を長手方向に沿って切断しない部材を用いてもよい。
【００７２】
ベーパーチャンバ３では、隔壁３０である管状部材の内面が、他方の面３２となる。従って、管状部材の内部空間が、気相の作動流体Ｇの流路となる。よって、気相の作動流体Ｇを空洞部１３から管体２０の内部空間へ流入させるために、管状部材には、空洞部１３と管体２０の内部空間とを連通させるための開口部３７が設けられている。また、ベーパーチャンバ３でも、隔壁３０の第１のウィック構造体３３のうち、管体２０の第２のウィック構造体２１と対向する領域の全体が、第２のウィック構造体２１と接している。
【００７３】
ベーパーチャンバ３では、管体２０基部の周方向の内面全体が、液相の作動流体Ｌの流路となるので、気相の作動流体Ｇの流路から液相の作動流体Ｌの流路をより確実に分離しつつ、液相の作動流体Ｌの流路をより十分に確保できる。
【００７４】
なお、ベーパーチャンバ３では、隔壁３０の固定方法として、例えば、隔壁３０を管体２０の内面に挿入して嵌める態様が挙げられる。
【００７５】
次に、本発明の第４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１〜第３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。
【００７６】
第１実施形態例に係るベーパーチャンバでは、板金、箔等の板状部材である隔壁３０に第１のウィック構造体３３が設けられ、一方の面３１上に設けられた第１のウィック構造体３３は管体２０の第２のウィック構造体２１と接していた。これに代えて、図４に示すように、第４実施形態例に係るベーパーチャンバ４では、可撓性を有する部材５３が複数積層された隔壁５０となっており、一方の面３１が管体２０の第２のウィック構造体２１と圧接等により接している。そして、一方の面３１の空洞部１３の底部まで延在している部分は、部材５３が可撓性を有することにより、第３のウィック構造体１５に馴染んだ状態で接触することができる。従って、隔壁５０は、第３のウィック構造体１５に対し、優れた接触性を有しているので、液相の作動流体Ｌは、管体２０の基部からコンテナ１０の受熱部へ円滑に還流できる。ベーパーチャンバ４では、可撓性を有する隔壁５０によって、管体２０から空洞部１３方向へ還流する液相の作動流体Ｌの流路と、空洞部１３から管体２０方向へ流れる気相の作動流体Ｇの流路とが分離されている。
【００７７】
また、隔壁５０が、一方の面３１と他方の面３２を有し、他方の面３２における透過性が一方の面３１における透過性よりも小さい態様となっている。他方の面３２における透過性が一方の面３１における透過性よりも小さいことにより、空洞部１３から管体２０方向へ流れる気相の作動流体Ｇの流れによって、管体２０から空洞部１３方向へ還流する液相の作動流体Ｌの流れが阻害されることを防止でき、また、液相の作動流体Ｌが飛散してしまうことを防止できる。
【００７８】
また、ベーパーチャンバ４では、隔壁５０はコンテナ１０よりも可撓性を有するので、空洞部１３と管体２０の内部空間との境界部２２に隔壁５０を設置する際に、隔壁５０に精度の高い寸法を付与しなくても、管体２０の基部と一方の板状体１１の内面との間の寸法以上の所定寸法を付与することで、空洞部１３の底部、すなわち、一方の板状体１１の内面に確実に隔壁５０を当接させることができる。従って、ベーパーチャンバ４では、液相の作動流体Ｌを管体２０から一方の板状体１１の内面に確実に還流させることができる。
【００７９】
隔壁５０としては、例えば、複数（ベーパーチャンバ４では、４枚）のメッシュ部材が積層されたメッシュ積層部材を挙げることができる。すなわち、可撓性を有する部材５３として、メッシュ部材を挙げることができる。また、メッシュ部材としては、例えば、銅等の金属メッシュ部材を挙げることができ、メッシュ積層部材としては金属メッシュ積層部材を挙げることができる。金属メッシュ積層部材は、可撓性と弾性を有し、自らの弾性によって、金属メッシュ積層部材は管体２０と一方の板状体１１の内面にわたって固定される。従って、位置決め部材を設ける必要はなく、部品点数を低減できる。
【００８０】
なお、ベーパーチャンバ４では、必要に応じて、隔壁５０の一方の面３１が管体２０の第２のウィック構造体２１と接合されていても、接合されていなくてもよい。
【００８１】
前記金属メッシュ積層部材は、同一の金属メッシュ部材を積層させてもよく、２種以上の金属メッシュ部材を積層させてもよい。同一の金属メッシュ部材を積層させる場合には、例えば、積層される金属メッシュの目の位置を調整することで、他方の面３２における透過性を、一方の面３１における透過性よりも小さくすることができる。また、２種以上の金属メッシュ部材を積層させる態様としては、例えば、空隙率が異なる金属メッシュ部材を用いることが挙げられる。具体的には、他方の面３２を構成する金属メッシュ部材の空隙率が、一方の面３１を構成する金属メッシュ部材の空隙率よりも小さい態様が挙げられる。該態様により、他方の面３２における透過性を、確実に一方の面３１における透過性よりも小さくすることができる。
【００８２】
金属メッシュ積層部材である隔壁５０は、一方の面３１及び他方の面３２に、それぞれ、毛細管力が付与されている。金属メッシュ積層部材の製造方法は、特に限定されず、例えば、積層した金属メッシュ部材を圧縮接合することで製造することができる。
【００８３】
なお、隔壁５０は、金属メッシュ積層部材の他に、合成繊維等、他のメッシュ積層部材でもよい。また、隔壁５０は、メッシュ積層部材に代えて、銅等の金属編組体を複数積層させた部材、不織布を複数積層させた部材でもよい。また、隔壁５０としては、銅箔等の箔の一方の面に、銅粉等の金属粉の焼結体、銅等の金属メッシュ、銅等の金属編組体、不織布、ガラス繊維、銅等の金属繊維を設けたものでもよい。上記各態様でも、隔壁５０はコンテナ１０よりも可撓性を有しつつ、他方の面３２における透過性が一方の面３１における透過性よりも小さい態様とすることができる。
【００８４】
次に、本発明のベーパーチャンバの使用方法例について、図面を用いながら説明する。ここでは、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１を例にとって説明する。
【００８５】
図５に示すように、例えば、発熱体（図示せず）をコンテナ１０の一方の板状体１１外面、すなわち、コンテナ１０の裏面に熱的に接続させ、コンテナ１０の他方の板状体１２に取り付けられた複数の管体２０に、熱交換手段（図５では、複数の放熱フィン１００）を取り付ける態様が挙げられる。すなわち、ベーパーチャンバ１の管体２０に熱交換手段を接続する使用方法が挙げられる。放熱フィン１００のベーパーチャンバ１への取り付け方法としては、例えば、放熱フィン１００に、管体２０の寸法・形状及び位置に対応した孔部を設け、該孔部に管体を嵌挿する方法が挙げられる。コンテナ１０から管体２０へ輸送された発熱体からの熱は、放熱フィン１００を介して、ベーパーチャンバ１の外部環境へ放出される。
【００８６】
次に、本発明のベーパーチャンバの他の実施形態例について説明する。上記第１〜第３実施形態例のベーパーチャンバでは、隔壁の他方の面にはウィック構造体が設けられていなかったが、これに代えて、一方の面の第１のウィック構造体よりも毛細管力の小さいウィック構造体であれば、必要に応じて、他方の面にもウィック構造体を設けてもよい。
【００８７】
また、上記各実施形態例のベーパーチャンバでは、管体の先端部及び中央部には、隔壁は延在していなかったが、これに代えて、ベーパーチャンバの使用条件等に応じて、管体の先端部または中央部まで隔壁を延在させてもよい。
【００８８】
また、上記各実施形態例のベーパーチャンバでは、管体の長手方向の形状は直線状であったが、これに代えて、Ｌ字状等、曲げ部を有する形状でもよい。また、上記各実施形態例のベーパーチャンバでは、管体の長手方向に対して直交方向の形状は円形であったが、扁平形状、楕円形等でもよい。さらに、上記各実施形態例のベーパーチャンバでは、コンテナの平面視の形状が矩形状であったが、使用条件等に応じて適宜変更可能であり、例えば、円形状等でもよい。
【００８９】
また、上記各実施形態例のベーパーチャンバでは、コンテナは平面型であったが、これに代えて、管状のコンテナを用いてもよく、上記管状のコンテナの長手方向に対して直交方向の形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形、角丸長方形等が挙げられる。また、上記管状のコンテナは、扁平加工された扁平型コンテナでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のベーパーチャンバは、液相の作動流体の流動抵抗を低減し、気相の作動流体による液相の作動流体の飛散を防止して、液相の作動流体の還流を円滑化することで、優れた熱輸送特性を発揮できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、車両やパーソナルコンピュータなどの電子機器に搭載された発熱体の冷却用として利用することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１、２、３、４                    ベーパーチャンバ
１０                              コンテナ
１１                              一方の板状体
１２                              他方の板状体
２０                              管体
３０、５０                        隔壁
３１                              一方の面
３２                              他方の面
３３                              第１のウィック構造体
５３                              可撓性を有する部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2018139656.tif 000009
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