(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の主蒸発が起こる中央チャンバを有する気化空洞領域、前記中央チャンバを取り囲む毛細管領域、及びこの毛細管領域を取り囲むマニホルド領域がその上面に設けられている基板と、
この基板の上部に設けられる上板と、
前記毛細管領域に形成されて毛細管力によりマニホルド領域から気化空洞領域へと冷媒を流動させる毛細管力発生部と、
前記気化空洞領域で生じた気相の冷媒を外部に排出する気体捕集部を含む排出手段と、
前記マニホルド領域に液相の冷媒を外部より供給する冷媒供給部を含む供給手段とを含むことを特徴とする平板型気化器。
【請求項２】
前記毛細管力発生部は、毛細管力を生じる多数の空洞部を有する多孔質体により設けられることを特徴とする請求項１に記載の平板型気化器。
【請求項３】
前記毛細管力発生部は、前記マニホルド領域と気化空洞領域との間の冷媒流動ギャップを与える構造物を有するウィック構造体により設けられることを特徴とする請求項１に記載の平板型気化器。
【請求項４】
前記気体捕集部は、前記気化空洞領域または気化空洞領域及び前記毛細管領域を包括するほどの大きさを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項５】
前記基板または前記上板の一側面から前記マニホルド領域につながる冷媒流入通路が形成されており、前記上板の一側面から前記気体捕集部につながる気体排出通路が形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項６】
前記上板の底面には前記基板のマニホルドまたはマニホルド及び毛細管領域に対応する形状の溝が形成されて、前記マニホルド領域の全体の体積が増大されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項７】
前記中央チャンバの底面に多孔質体及び／またはウィック構造物による第１補助毛細管力発生部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項８】
前記マニホルド領域の底面に多孔質体及び／またはウィック構造物による第２補助毛細管力発生部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし５、または請求項７のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項９】
前記気体捕集部は上板に形成され、上方に行くほど狭まる円錐形の構造を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項１０】
前記円錐形の構造の気体捕集部の内壁に少なくとも一つの階段状のエッジ部分が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の平板型気化器。
【請求項１１】
前記毛細管領域は気化空洞領域を中心に非対称的に形成されており、
前記気化領域を取り囲む毛細管領域の幅が前記冷媒供給部に近づくほど広くなるように設定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項１２】
毛細管領域を取り囲む前記マニホルド領域の幅は前記冷媒供給部から遠ざかるほど広くなるように設定されることを特徴とする請求項１ないし３、または請求項１４のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項１３】
前記冷媒供給部は前記マニホルド領域に複数設けられて前記マニホルド領域に対する冷媒の供給が複数の経路を通じてなされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項１４】
前記冷媒供給部は前記中央チャンバを中心にその両側に対称的に設けられることを特徴とする請求項１３に記載の平板型気化器。
【請求項１５】
前記冷媒供給部は前記中央チャンバを中心にその両側に対称的に設けられて前記マニホルド領域に対する冷媒の供給が二つの冷媒供給部を通じてなされることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の平板型気化器。
【請求項１６】
冷媒の主蒸発が起こる中央チャンバを有する気化空洞領域、前記中央チャンバを取り囲む毛細管領域、及びこの毛細管領域を取り囲むマニホルド領域がその上面に設けられている基板と、
この基板の上部に設けられる上板と、
前記毛細管領域に形成されて毛細管力によりマニホルド領域から気化空洞領域へと冷媒を流動させる毛細管力発生部と、
前記気化空洞領域で生じた気相の冷媒を外部に排出する気体捕集部を含む排出手段と、
前記マニホルド領域内においてマニホルド領域を流動する冷媒の流動経路を複数に分けるとともに流動経路上を流れる冷媒に対する熱伝達を抑える多数の断熱領域と、
前記マニホルド領域に液状の冷媒を外部より供給する冷媒供給部を含む供給手段とを含むことを特徴とする平板型気化器。
【請求項１７】
前記各断熱領域は、前記マニホルド領域に沿って前記毛細管領域を取り囲むように形成される壁体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の平板型気化器。
【請求項１８】
前記各断熱領域に底面への空気の流入を許容する貫通孔が形成され、前記壁体は前記貫通孔を取り囲むように形成されていることを特徴とする請求項１６または１７に記載の平板型気化器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は毛細管作用による作動流体循環構造を有する気化器に係り、より詳細には、蒸発空洞領域の周りを取り囲む毛細管力発生部を有する平板型気化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子技術の発展に伴い、電子装備のモジュール化、小型化及び高出力化が成し遂げられている。このため、電子装備における単位面積当り熱発散率は高まる一方である。したがって、電子装備の設計及び作動に当たって、電子装備の発生熱に対する適宜な調節能力が考慮されなければならない。電子装備における温度調節方式としては、熱伝導、空気の自然対流／輻射または強制対流、液体による冷却、潜水冷却、ヒートパイプによる熱分散などがある。
【０００３】
最近開発されているＣＰＬ（capillary  pumped  loop）は、冷媒が相変化する境界面で生じる表面張力を冷媒の流動のための駆動源として用いるシステムである。このように、ＣＰＬを用いた冷却システムは、熱源から気相の冷媒を用いて熱を移送させる気化器と、気化器から排出される気相の冷媒を液体に凝縮するコンデンサーとを含む。
【０００４】
ＣＰＬ気化器には、熱源から放出される熱が冷媒の相変化に効率よく寄与できるように構成されること、及び冷媒の相変化部分で生じる表面張力が冷媒を移送させる駆動源であるため、相変化する境界面が熱源の周りに均一に分布されることが要求される。
【０００５】
米国航空宇宙局（ＮＡＳＡ）のルイスセンターのステンジャーによる冷却装置は、パイプ内に冷媒が流動する一つのループを構成し、パイプの一定部分に冷媒流動経路上に毛細管現象を起こす多孔体を有する蒸発部が設けられ、その他の部分では放熱が起こることにより冷媒が凝縮されるような構造を有する。このように、パイプループの構造は小型化し難いため、小型の電子応用機器などに適用し難い。
【０００６】
一方、米国特許第５，７２５，０４９号公報に、スワンソン等は、ＣＰＬが適用された平板型熱交換器を開示している。
【０００７】
スワンソンによる熱交換器は、蒸発器、コンデンサー及びこれらの間に設けられた液体管及び気体管を含む。蒸発器は、上部胴体と下部胴体との間にその上面に前記液体管につながるグルーブが形成され、その底面には前記気体管につながるグルーブが形成された多孔性物質が位置するような構造を有する。
【０００８】
このように、スワンソンによる熱交換器は、冷媒が多孔体の上部グルーブの中央部分から供給された後にその周りのグルーブに広がりつつ多孔体の胴体を通過中に相変化され、その後、その下部のグルーブを通じて気体管に抜け出るような構造を採択している。
【０００９】
しかしながら、このスワンソンによる熱交換器は、その構造からみたとき、小面積でありながらも高熱量を有する熱源の冷却装置や小型薄型の装置としては用い難い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１目的は、小型薄型化が可能な平板型気化器を提供することである。
本発明の第２目的は、小型でありながらも冷却効率が高い平板型気化器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によれば、冷媒の主蒸発が起こる中央チャンバを与える気化空洞領域と前記中央チャンバを取り囲む毛細管領域、及びこの毛細管領域を取り囲むマニホルド領域がその上面に設けられている基板と、この基板の上部に設けられる上板と、前記毛細管領域に形成されて毛細管力によりマニホルド領域から気化空洞領域へと冷媒を流動させる毛細管力発生部と、前記気化空洞領域で生じた気相の冷媒を外部に排出する気体捕集部を含む排出手段と、前記マニホルド領域に液相の冷媒を外部より供給する冷媒供給部を含む供給手段とを含むことを特徴とする平板型気化器が提供される。
【００１２】
前記目的を達成するために、本発明によれば、冷媒の主蒸発が起こる中央チャンバを与える気化空洞領域と前記中央チャンバを取り囲む毛細管領域、及びこの毛細管領域を取り囲むマニホルド領域がその上面に設けられている基板と、この基板の上部に設けられる上板と、前記毛細管領域に形成されて毛細管力によりマニホルド領域から気化空洞領域へと冷媒を流動させる毛細管力発生部と、前記気化空洞領域で生じた気相の冷媒を外部に排出する気体捕集部を含む排出手段と、前記マニホルド領域内においてマニホルド領域を流動する冷媒の流動経路を複数に分けるとともに流動経路上を流れる冷媒に対する熱伝達を抑える多数の断熱領域と、前記マニホルド領域に液状の冷媒を外部より供給する冷媒供給部を含む供給手段とを含むことを特徴とする平板型気化器が提供される。
【００１３】
本発明の一実施形態によれば、前記毛細管力発生部は毛細管力を生じる多数の空洞部を有する多孔質体により設けられる。本発明の他の実施形態によれば、前記毛細管力発生部は前記マニホルド領域と気化空洞領域との間の冷媒流動ギャップを与える構造物を有するウィック構造体により設けられる。
【００１４】
本発明による気化器において、前記気体捕集部は前記気化空洞領域または気化空洞領域及び前記毛細管領域を包括するほどの大きさを有することが望ましく、前記基板または前記上板の一側面から前記マニホルド領域につながる冷媒流入通路が形成されており、前記上板の一側面から前記気体捕集部につながる冷媒排出通路が形成されていることが望ましい。
【００１５】
さらに、本発明による気化器において、前記上板の底面には前記基板のマニホルド領域またはマニホルド領域及び毛細管領域の一部分に対応する形状の溝が形成されて前記マニホルド領域の全体の体積が増大されていることが望ましく、特に、前記中央チャンバの底面に多孔質体及び／またはウィック構造物による第１補助毛細管力発生部が形成され、ひいては、前記マニホルド領域の底面に多孔質体及び／またはウィック構造物による第２毛細管力発生部が形成されていることが望ましい。
【００１６】
さらに、効率よい気体の捕集のために、本発明によれば、前記上板の気体捕集部は上方に行くほど狭まる円錐形の構造を有し、望ましくは、前記円錐形の構造の気体捕集部の内壁に少なくとも一つの階段状のエッジ部分が形成されている構造を有する。
【００１７】
均一な冷媒の供給及び気化のために、本発明によれば、前記毛細管領域は気化領域を中心に非対称的に形成されており、前記気化領域を取り囲む毛細管領域の幅が前記冷媒供給部に近づくほど広くなるように設定されるとともに毛細管領域を取り囲む前記マニホルド領域の幅は前記冷媒供給部から遠ざかるほど広くなるように設定されることが望ましい。本発明の一実施形態によれば、前記冷媒供給部は前記中央チャンバを中心にその両側に設けられて前記マニホルド領域に対する冷媒の供給が二つの冷媒供給部を通じてなされる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の望ましい実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による平板型気化器の断面図であり、図２は、図１に示された気化器１に適用される基板１０の平面図であり、図３は、図１に示された気化器に適用される上板２０の底面図である。
【００１９】
図１及び図２を参照すれば、気化器１は、基板１０と、この基板１０上に積層される上板２０とを備える。基板１０の上面には、冷媒の主蒸発が起こる中央チャンバ１１が形成される気化空洞領域Ａと、前記中央チャンバ１１を取り囲む環状の毛細管領域Ｂ及びこの毛細管領域Ｂを取り囲む環状のマニホルド領域Ｃに区切られた共通チャンバが所定の直径及び深さをもって形成されている。
【００２０】
前記気化空洞領域Ａは前記毛細管領域Ｂを通じて流入された冷媒が収容されるものであって、基板１０の底面の熱源３０から供給された熱により冷媒が蒸発する領域である。
【００２１】
前記気化空洞領域Ａを取り囲む毛細管領域Ｂは、冷媒に対して毛細管力を生じる多数のウィック（ｗｉｃｋ）構造体１２が密に配置されている領域である。本発明の第１実施形態による気化器は、図１及び図２に示されたように、断面長方形状のウィック構造体１２が前記気化空洞領域を中心として放射状に２列で配置され、その上端は前記上板２０の底面に接触されるような構造を有する。ここで、ウィック構造体は、前記断面長方形状のほかに、毛細管現象を起こせるものであれば、他の形状にも変形可能である。
【００２２】
前記毛細管領域Ｂを取り囲むマニホルド領域Ｃは、前記毛細管領域Ｂに冷媒を均一に供給するための液状の冷媒の進行経路であって、基板１０の一側に形成された冷媒流入通路１４につながっている。
【００２３】
図３を参照すれば、前記基板１０の上に固定される上板２０の内面には前記気化空洞領域Ａの中央チャンバ１１に対応する気体捕集部２１が設けられており、この気体捕集部２１は、気相の冷媒を外部に排出する排出通路２２につながっている。
【００２４】
このような構造を有する本発明による気化器は、下記の三つの特徴を有する。
第一に、基板１０の中央の気化空洞領域Ａにその周りから冷媒が供給される。すなわち、冷媒が基板１０の平面方向に流動するが、基板１０の中央チャンバ１１に集まるようになっている。
第二に、冷媒の流動力を与える毛細管領域Ｂが気化空洞領域Ａを取り囲んでいる。
そして、第三に、毛細管領域Ｂの全体に冷媒を均一に供給するためにマニホルド領域Ｃが前記毛細管領域Ｂを取り囲んでいる。
【００２５】
ここで、冷媒の流動力は、冷媒の相変化が起こる部分、特に、中央チャンバ１１に接触された毛細管領域Ｂの内端部で生じる。このような構造において、マニホルド領域Ｃの上部は前記上板２０の底面により密閉されており、このため、マニホルド領域Ｃに流入された冷媒は毛細管領域Ｂだけに向かって流動する。
【００２６】
本発明の第１実施形態では、前記毛細管領域Ｂも前記上板２０の底面により密閉されている。しかし、毛細管領域Ｂでは気化が起こりうるため、図４に示されたように、前記毛細管領域Ｂの上方の一部が開放される場合がある。
【００２７】
図４は、本発明の第２実施形態による気化器を示したものである。これを参照すれば、本発明の第２実施形態による気化器は、上板２０の気体捕集部２１ａが前記気化空洞領域Ａ及び毛細管領域Ｂを包括するように形成されて、中央チャンバ１１及びウィック構造体１２の上方が開放されているような構造を有する。ここで、前記気体捕集部２１ａは、前記毛細管領域Ｂを全体的に取り囲むのではなく、その内側の一部だけを取り囲むほどの大きさに形成できる。
【００２８】
以上のような構造において、前記中央チャンバ１１が設けられる気化空洞領域Ａの大きさは、望ましくは、熱源３０の大きさ（面積）に対応して設けられる。あるいは、気化空洞領域Ａ及び毛細管領域Ｂを含む領域が熱源３０の大きさに対応して形成される場合もある。
【００２９】
図５は、本発明の第３実施形態による平板型気化器の断面図であり、図６は、図５に示された気化器１に適用される基板１０に設けられた多孔質体の平面図であり、図７は、本発明の第３実施形態において基板及びここに設けられる多孔質体の概略的な分解斜視図である。
【００３０】
本発明の第３実施形態は毛細管力発生部が毛細管力を生じるための多数の空洞部が多孔質体により設けられる構造的な特徴を有し、これは前述した第１及び第２実施形態及び後述する第４実施形態に多孔質体による毛細管力発生部が適用できることを示している。
【００３１】
先ず、図５ないし図７を参照すれば、毛細管領域Ｂに気化空洞領域Ａ、すなわち中央チャンバ１１を取り囲むドーナツ状の多孔質体１２ａが設けられている。多孔質体１２ａは冷媒が十分に通過できる空洞部を有する。一方、基板１１の毛細管領域Ｂの底面には環状の多孔質体１２ａを安定的に位置決めするための環状のリセス１２ｂが選択的に形成されている。
【００３２】
図８は、本発明の第４実施形態による平板型気化器の断面図であり、図９は、図８に示された気化器１に適用される基板１０の平面図である。この実施形態では毛細管力発生部が前述のようなウィック構造体１２により設けられると説明されているが、前述のようにこれを多孔質体１２ａに取り替えることができる。このとき、若干の設計変更などがありうるが、これは容易になされるためにこれに関する説明は省く。さらに、このような多孔質体の設置のための設計変更などは本発明の技術的な範囲を制限しない。
【００３３】
図８及び図９を参照すれば、気化器１は、基板１０と、その上に積層される上板２０とを備える。基板１０の上面には、冷媒の主蒸発が起こる中央チャンバ１１が設けられる気化空洞領域Ａと、中央チャンバ１１を取り囲む環状の毛細管領域Ｂ及びこの毛細管領域Ｂを取り囲む環状のマニホルド領域Ｃに区切られた共通チャンバが所定の直径及び深さをもって形成されている。
【００３４】
前記気化空洞領域Ａは前記毛細管領域Ｂを通じて流入された冷媒が収容されるものであって、基板１０の底面の熱源３０から供給された熱により冷媒が蒸発する領域である。
【００３５】
前記気化空洞領域Ａを取り囲む毛細管領域Ｂは、冷媒に対して毛細管力を生じる多数のウィック構造体１２が密に配置されている領域である。本発明の第４実施形態による気化器は、図８及び図９に示されたように、断面長方形状のウィック構造体１２が前記気化空洞領域を中心として放射状に２列で配置され、その上端は前記上板２０の底面に接触されるような構造を有する。ここで、ウィック構造体は前記断面長方形状のほかに、毛細管現象を起こせるものであれば、他の形状に変形可能である。
【００３６】
前記毛細管領域Ｂを取り囲むマニホルド領域Ｃは、冷媒が流動するマニホルド１３が設けられる部分である。すなわち、前記毛細管領域Ｂに冷媒を均一に供給するための液状の冷媒の進行経路であり、基板１０の一側に形成された冷媒流入通路１４につながっている。ここで、マニホルド領域Ｃには、前記毛細管領域Ｂを取り囲み、マニホルド領域Ｃにおける冷媒流動経路を内側及び外側に区切る断熱領域Ｄが設けられている。断熱領域Ｄはマニホルド領域Ｃ内に位置され、基板１０の中央からの熱がマニホルド領域Ｃ内を流動する冷媒に伝わることを抑える。
【００３７】
前記断熱領域Ｄは、より効率良い断熱のために、マニホルド領域Ｃの底面の中央に、マニホルド領域Ｃに沿って形成される長孔形貫通孔１０ａ及び各貫通孔１０ａを取り囲む壁体１０ｂを備える。
【００３８】
前記壁体１０ｂの上端は前記上板２０の底面に接触されて、マニホルド領域Ｃを流動する冷媒の漏れを防止する。前記貫通孔１０ａには空気が流入されるため、貫通孔１０ａ内には空気による熱絶縁層が設けられる。
【００３９】
このように、空気による熱絶縁層を有する断熱領域Ｄは、基板１０の中央からの熱がマニホルド領域Ｃに伝わることを遮断してマニホルド領域における冷媒の加熱による蒸発を抑え、これにより、冷媒が液状のままで毛細管領域Ｂに流入可能になる。したがって、マニホルド領域Ｃにおける冷媒のドライアウト現象が防止される。また、マニホルド領域Ｃは複数に区切られた冷媒の流動経路を有しているため、毛細管領域Ｂの温度分布がその周り方向に沿って均一になる。
【００４０】
前記基板１０上に固定される上板２０の内面には前記気化空洞領域Ａの中央チャンバ１１に対応する気体捕集部２１が設けられており、この気体捕集部２１は気相の冷媒を外部に排出する排出通路２２につながっている。ここで、前記気体捕集部２１は、前記毛細管領域Ｂの上部まで包括するほどの大きさを有する。
【００４１】
以上のような構造を有する本発明による気化器は、下記の三つの特徴を有する。
第一に、基板１０の中央の気化空洞領域Ａにその周りから冷媒が供給される。すなわち、冷媒が基板１０の平面方向に流動するが、基板１０の中央チャンバ１１に集まるようになっている。
第二に、冷媒の流動力を与える毛細管領域Ｂが気化空洞領域Ａを取り囲んでいる。
第三に、毛細管領域Ｂの全体に冷媒を均一に供給するためにマニホルド領域Ｃ、すなわち、マニホルド１３が前記毛細管領域Ｂを取り囲んでいる。特に、前記マニホルド領域Ｃに断熱領域Ｄが設けられる点に特徴がある。
【００４２】
ここで、冷媒の流動力は冷媒の相変化が起こる部分、特に、中央チャンバ１１に接触された毛細管領域Ｂの内端部で生じる。以上の構造において、マニホルド領域Ｃの上部は前記上板２０の底面により密閉されており、このため、マニホルド領域Ｃに流入された冷媒は毛細管領域Ｂだけに向かって流動する。
【００４３】
図１０は、本発明の第５実施形態による気化器を示したものである。これを参照すれば、本発明の第５実施形態による気化器は、上板２０ａの底面に前記毛細管領域Ｂ及びマニホルド領域Ｃに対応する環状の溝２３が形成されて、毛細管領域Ｂ及びマニホルド領域Ｃの全体の体積が増大されているような構造を有する。また、この実施形態では、冷媒の流入及び排出が上板２０ａの上面を通じてなされるような構造となっている。しかし、この構造は本発明の技術的な範囲を制限することはなく、前述した実施形態での冷媒の流入及び排出構造が応用可能である。
【００４４】
本発明の第５実施形態による気化器によれば、前記上板２０ａの上面の一側に基板１０ａのマニホルド領域Ｃにつながる冷媒流入口２４が形成されており、上板２０ａの中央部分に冷媒排出口２７が形成されている。前記冷媒流入口２４及び冷媒排出口２７の上部には冷媒の流入及び流出を案内する冷媒導入部２５及び冷媒排出部２６が別々に設けられる。この冷媒導入部２５及び冷媒排出部２６は上板２０ａに形成可能である。
【００４５】
前記上板２０ａの底面に形成された環状の溝２３は、上板２０ａの底面からその上面に近い部分まで深く形成されて、前記マニホルド領域Ｃ及び毛細管領域Ｂが十分な体積を有するようになっている。このように増大された体積によれば、特に、マニホルド領域Ｃに多くの冷媒が収容できるので、冷媒の不足によるドライアウト現象、すなわち、気化した冷媒が再び液化するような現象を効率よく予防または遅延できる。また、十分に供給された冷媒の圧力により冷媒を気化空洞領域Ａに効率よく押し出せる。
【００４６】
また、前記基板１０ａの気化空洞領域Ａの底面、すなわち、中央チャンバ１１の底面に多数の第１補助ウィック構造体１１ａが密に形成されている。
【００４７】
前記多数の第１補助ウィック構造体１１ａは毛細管力を生じることにより、前記毛細管領域Ｂから冷媒を引き寄せて中央チャンバ１１の中央部分まで至らせる。特に、多数の第１補助ウィック構造体１１ａは、冷媒に対する熱伝達面積を広めることにより、より効率良い蒸発を図る。また、十分な量の冷媒を中央チャンバ１１に引き寄せて中央チャンバ１１に十分な冷媒を供給できるようにすることにより、冷媒の不足によるドライアウト現象を抑える。このように、第１補助ウィック構造体１１ａは、前記毛細管領域Ｂのウィック構造体１２と共に冷媒の流動力を与えて、冷媒の効率良い循環流動を手助けする。
【００４８】
図１１及び図１２は本発明の第６及び第７実施形態を各々示す図である。これを参照すれば、中央チャンバ１１の底面及びマニホルド領域Ｃの底面の各々に多数の第１、第２補助ウィック構造体１１ａ、１３ａが密に形成されている。このとき、前記第１、第２補助ウィック構造体１１ａ、１３ａの高さは前記毛細管領域Ｂのウィック構造体１２よりも低く、この高さの違いは本発明の技術的な範囲を制限しない。また、前記マニホルド領域の底面が前記毛細管領域の底面よりも低く形成される。この第５、第６実施形態において、前記補助ウィック構造体１３ａの高さは前記毛細管領域Ｂのウィック構造体１２と同一である。むしろ、より高い場合もある。
【００４９】
前記第２補助ウィック構造体１３ａは毛細管力を生じることにより、前記マニホルド領域Ｃ及び毛細管領域Ｂから冷媒を引き寄せて中央チャンバ１１の中央部分まで迅速に至らせる。特に、冷媒に対する熱伝達面積を広げることにより、より効率良い蒸発を図る。また、十分な量の冷媒を中央チャンバ１１に引き寄せて中央チャンバ１１に十分の冷媒を供給可能できるようにすることにより、冷媒の不足によるドライアウト現象を抑える。このように、第２補助ウィック構造体１３ａは、前記毛細管領域Ｂのウィック構造体１２と共に冷媒の流動力を与えて、冷媒の効率良い循環流動を手助けする。
【００５０】
図１１に示された本発明の第６実施形態による気化器は、図１０及び図１２に示された実施形態の利点を合わせ持つので、最も望ましい構造であると言える。
【００５１】
図１３は、本発明の第８実施形態による気化器において、その上に非対称的な構造の毛細管領域Ｂが形成される基板１０ｂの概略的平面図である。
図１３を参照すれば、中央チャンバ１１が設けられる気化空洞領域Ａが基板１０ｂの中央から一側に偏っている。したがって、図１０ないし図１２に示されたように、上板２０ａに設けられる冷媒排出口２７は、前記気化空洞領域Ａの偏心に対応して偏心された位置に形成されなければならない。また、前記気化空洞領域Ａを取り囲む毛細管領域Ｂは基板１０ｂの略中央部分に位置する。すなわち、毛細管領域Ｂは気化空洞領域Ａに対して非対称的に形成されている。そして、毛細管領域Ｂを取り囲むマニホルド領域Ｃは基板１０ｂの略中央部分に位置され、その一側部分は上板に設けられる冷媒流入口２４に対応して広がっている。前記毛細管領域Ｂの幅は前記冷媒流入口２４から遠くなるほど狭くなるため、冷媒流入口２４に最も近い部分は他の部分に比べて最も広い。ここで、毛細管領域Ｂの幅は毛細管領域Ｂの外周から前記気化空洞領域Ａを取り囲むその内周までの距離、前記マニホルド領域Ｃから気化空洞領域Ａに進行する冷媒の部位別の進行距離を意味する。また、前記マニホルド領域Ｃの幅は前記冷媒流入口２４から遠くなるほど広くなる。
【００５２】
このような構造によれば、基板１０ｂの一側に対応する上板の冷媒流入口２４から流入された冷媒が冷媒流入口２４から遠くなるほど次第に広くなるマニホルド領域Ｃを通じて流動され、マニホルド領域Ｃを流動する冷媒は前記毛細管領域Ｂを通じて気化空洞領域Ａに供給される。このとき、マニホルド領域Ｃの幅が前記冷媒流入口２４から遠くなるほど広くなるため、冷媒が冷媒流入口２４から最も遠い部分まで効率よく流動される。そして、マニホルド領域Ｂを流動する冷媒が毛細管領域Ｂに接触されれば、冷媒が毛細管領域Ｂのウィック構造体による毛細管現象により気化空洞領域Ａに流動されるが、このとき、冷媒流入口２４から最も遠い部分における毛細管領域Ｂの幅が最も狭く、冷媒流入口２４に近くなるほど広くなるため、冷媒が毛細管領域Ｂでの部分別摩擦の違いにより全体毛細管領域Ｂを通じて均一に流動される。すなわち、前述した実施形態でのように、毛細管領域Ｂが全体的に対称的な構造である場合、冷媒流入口２４から最も遠いマニホルド領域部分で大きい摩擦力を受けるのに対し、近い部分では小さい摩擦力を受けるため、マニホルド領域の最も遠い部分に対する冷媒の供給が円滑ではない。したがって、冷媒流入口２４から最も遠い部分に対する冷媒の供給が不足するため、この部分で冷媒のドライアウト現象が生じる。しかし、この実施形態では、前述のように、非対称的な構造のマニホルド領域Ｃ及び毛細管領域Ｂにより冷媒に対する部分的な摩擦力の調節がなされるので、気化空洞領域Ａに全方向から均一に冷媒を供給することができる。
【００５３】
図１４は、本発明の第９実施形態による気化器において、気化空洞領域Ａ、これを取り囲む毛細管領域Ｂ及び毛細管領域Ｂの外側に設けられるマニホルド領域Ｃの配置構造を示した基板１０ｃの概略的平面図である。これを参照すれば、本発明の第９実施形態による気化器は、毛細管領域Ｂの全体に冷媒を供給するために２つの冷媒流入口２４が毛細管領域Ｂの両側に設けられている。
【００５４】
また、基板１０ｃの中央部分に気化空洞領域Ａが設けられ、この周りに対称的な構造の毛細管領域Ｂが前記気化空洞領域Ａの中心に同軸的に設けられる。そして、前記毛細管領域Ｂを取り囲むマニホルド領域Ｃは略楕円状に形成され、これにより、その長軸方向の両側に広い領域Ｃａが設けられ、その短軸方向の両側に狭い領域Ｃｂが設けられる。前記二つの広い領域Ｃａに対応して、上板（図示せず）には二つの冷媒流入口２４が設けられなければならない。上板に対する冷媒流入口２４の形成構造は省略されるが、前述した実施形態に記載の内容から容易に具現できる。
【００５５】
図１４に示されたように、本発明の第９実施形態によれば、毛細管領域Ｂの両側から冷媒が直接的に供給されるため、毛細管領域Ｂの全体に冷媒を均一に供給でき、これにより全体的に均一な温度分布を有する。このように、両方向からの冷媒の供給構造は、前述した実施形態での一方向からの冷媒供給構造とは区別される。このような構造によれば、一方向からの冷媒供給構造で生じていた冷媒の部分的な供給不足によるドライアウト現象を効率よく防止または遅延できる。
【００５６】
図１５及び図１６は、本発明による他の実施形態において、気体捕集部２１ａが円錐形の溝２１ｂにより形成された上板２０ｂの概略的な断面図及び斜視図である。
【００５７】
前記気体捕集部２１ａは円錐形の溝により設けられることにより基板１０の中央チャンバ１１で生じた気体を効率良く捕らえてその上部の排出通路２２を通じて排出させる。また、中央チャンバ１１における爆発的な沸騰現象により完全に気化されていない多量の冷媒が気体捕集部２１ａに流入されたときに斜めの壁面を有する溝２１ｂにより進行経路を狭めることにより気化されていない冷媒がさらに中央チャンバ１１に戻るようにする。
【００５８】
一方、図１７は本発明のさらに他の実施形態において、前記円錐形の溝２１ｂの側面に階段状のエッジ部分２１ｃが形成された上板２０ｂの断面図である。図１７に示されたように、溝２１ｂの側面に階段状のエッジ部分２１ｃが上下に二つ形成されている。前記階段状のエッジ部分２１ｃは溝２１ｂの側面に沿って環状に形成される。
【００５９】
したがって、図１７に示された実施形態の気体捕集部２１ａによれば、完全に気化されていない冷媒が気体捕集部２１ａに流入されたときに斜めの壁面を有する溝２１ｂにより進行経路を狭めることにより気化されていない冷媒をさらに中央チャンバに戻すだけではなく、溝２１ｂの壁面に形成されたエッジ部分２１ｃにより中央チャンバ１１内において形成される気体−液体の境界面を熱抵抗が小さい冷媒による薄膜が形成されるようになり、これにより熱の蒸発効率が向上する。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、外部の動力無しに冷却が行える小型薄型の冷却装置が得られる。
【００６１】
また、液状の冷媒と蒸発された気相の冷媒とが毛細管領域により隔離されるため、気体及び液体の混在による流体流動力の低下を効率よく抑えることができ、これにより、熱交換特性が大幅に向上する。
【００６２】
このように、本発明による気化器は、前述のように、電子製品の小型部品、例えば、コンピュータのＣＰＵなどの冷却装置として好適である。特に、ノート型パソコンのように内部可用容積が小さい電子製品の発熱源であるＣＰＵ自体に付着できるので、別途の冷却装置によるノート型パソコンの大きさ及び重量の増大を防止できる。
【００６３】
本発明は図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有した者であれば、これより各種の変形及び均等な実施形態が可能であるということは言うまでもない。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は特許請求の範囲によって定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態による気化器の概略的断面図である。
【図２】  図１に示された気化器に適用された平板の概略的平面図である。
【図３】  図１に示された気化器に適用される上板の概略的底面図である。
【図４】  本発明の第２実施形態による気化器の概略的断面図である。
【図５】  本発明の第３実施形態による気化器の概略的断面図である。
【図６】  本発明の第３実施形態による気化器に適用される基板の概略的平面図である。
【図７】  図５及び図６に示された本発明による気化器の基板及びここに設けられる多孔質体の分解斜視図である。
【図８】  本発明の第４実施形態による気化器の概略的断面図である。
【図９】  図８に示された気化器に適用される基板の平面図である。
【図１０】  本発明の第５実施形態による気化器の概略的断面図である。
【図１１】  本発明の第６実施形態による気化器の概略的断面図である。
【図１２】  本発明の第７実施形態による気化器に適用される基板の概略的平面図である。
【図１３】  本発明の第８実施形態による気化器に適用される基板の概略的平面図である。
【図１４】  本発明の第９実施形態による気化器に適用される基板の概略的平面図である。
【図１５】  本発明による気化器に適用された上板の応用例を示した断面図である。
【図１６】  図１２に示された上板の概略的斜視図である。
【図１７】  本発明による気化器に適用された上板の他の応用例を示した断面図である。
【符号の説明】
１      気化器
１１    中央チャンバ
１２    ウィック構造体
１３    マニホルド
１４    冷媒流入通路
２０    上板
２１    気体捕集部
２２    排出通路
Ａ      気化空洞領域
Ｂ      毛細管領域
Ｃ      マニホルド領域
【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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【図６】
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【図７】
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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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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