CN221223475U - 蒸发部结构及具备蒸发部结构的热输送部件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种在密封于容器中的液相工作流体的蒸发特性上优异的蒸发部结构。一种热输送部件的蒸发部结构，具有密封有工作流体的内部空间的容器具备：蒸发部，液相的所述工作流体从液相相变为气相；以及冷凝部，配置于与所述蒸发部不同的部位，气相的所述工作流体从气相相变为液相，其中，在所述容器的所述蒸发部的内表面设置有将含有金属的原料粒子烧结而成的烧结体层，平均厚度为n的所述烧结体层由所述容器的内表面侧的n/2区域即第一部位和所述内部空间侧的n/2区域即第二部位构成，所述第一部位的空隙率比所述第二部位的空隙率小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种蒸发部结构及具备蒸发部结构的热输送部件，该蒸发部结构能够通过使密封在容器中的液相工作流体具有优异的蒸发特性，而赋予热输送部件优异的热输送特性。
背景技术
搭载于电气、电子设备上的半导体元件等电子部件，由于伴随高功能化的高密度搭载等，发热量增大，近年来，其冷却变得更加重要。作为电子部件等发热体的冷却方法，有时使用具备容器的热输送部件，该容器具有密封有工作流体的内部空间。所述热输送部件通过使被密封到容器的内部空间中的工作流体在容器的蒸发部从液相向气相进行相变而从作为冷却对象的电子部件受热，并通过在容器的冷凝部从气相向液相进行相变而将从冷却对象受到的热释放，从而对冷却对象进行冷却。
为了使从气相相变到液相的工作流体从冷凝部回流到蒸发部，在容器内部从冷凝部到蒸发部设置具有毛细管力的吸液芯结构。因此，要求吸液芯结构在蒸发部中表现出优异的从冷凝部回流的液相工作流体的蒸发特性。作为吸液芯结构，例如有时使用使金属粉烧结而形成的烧结体层。
作为使金属粉烧结而形成的烧结体层，例如，提出了通过形成多孔结构的粉末烧结体，接着使粒径比构成该粉末烧结体的原料粉末小的原料粉末在位于所述粉末烧结体与容器的内壁面之间的状态下烧结，由此使所述粉末烧结体固定于所述容器的内壁面而形成烧结粉末层的方案(专利文献1)。
在专利文献1中，烧结粉末层和容器不是机械地结合，而是金属性地结合，由此降低热管中的烧结粉末层和容器之间的热阻，提高液相工作流体的蒸发特性。另外，在专利文献1中，吸液芯结构是由小的原料粉末形成的接合层和由大的原料粉末形成的烧结粉末层的二层结构，所述二层结构通过形成其厚度方向上的空隙大小不同的结构，即使为了得到与容器的连结强度而将空隙设定得较密，液相工作流体的流动性也优异。
但是，在作为由小的原料粉末形成的接合层和由大的原料粉末形成的烧结粉末层的二层结构的吸液芯结构的专利文献1中，由大的原料粉末形成的烧结粉末层的空隙率高，不能得到烧结粉末层中的优异的传热性。因此，在专利文献1中，需要改善蒸发部中的液相工作流体的蒸发特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-055577号公报
实用新型内容
实用新型要解决的问题
鉴于上述情况，本实用新型的目的在于提供一种密封于容器中的液相工作流体的蒸发特性优异的蒸发部结构以及具有所述蒸发部结构的热输送部件。
用于解决问题的手段
本实用新型的结构的要点如下所述。
[1]一种蒸发部结构，其是热输送部件的蒸发部结构，其中，
具有密封有工作流体的内部空间的容器具备：蒸发部，液相的所述工作流体从液相相变为气相；以及冷凝部，配置于与所述蒸发部不同的部位，气相的所述工作流体从气相相变为液相，
在所述容器的所述蒸发部的内表面设置有将含有金属的原料粒子烧结而成的烧结体层，
平均厚度为n的所述烧结体层由所述容器的内表面侧的n/2区域即第一部位和所述内部空间侧的n/2区域即第二部位构成，所述第一部位的空隙率比所述第二部位的空隙率小。
[2]根据[1]所述的蒸发部结构，其中，所述原料粒子是具有第一原料粒子和第二原料粒子的混合物，所述第一原料粒子具有规定的平均一次粒径，所述第二原料粒子的平均一次粒径比所述第一原料粒子小。
[3]根据[2]所述的蒸发部结构，其中，所述第一原料粒子的平均一次粒径为50μm以上且300μm以下，所述第二原料粒子的平均一次粒径为1.0nm以上且10μm以下。
[4]根据[2]或[3]所述的蒸发部结构，其中，所述第二原料粒子的平均一次粒径为1.0nm以上且1000nm以下。
[5]根据[2]至[4]中任一项所述的蒸发部结构，其中，所述第一原料粒子的平均一次粒径相对于所述第二原料粒子的平均一次粒径的比率为20以上且50000以下。
[6]根据[2]至[5]中任一项所述的蒸发部结构，其中，所述原料粒子含有相对于所述第一原料粒子100质量份为10质量份以上且1000质量份以下的所述第二原料粒子。
[7]根据[2]至[6]中任一项所述的蒸发部结构，其中，所述第一原料粒子包含铜和/或铜合金的粒子，所述第二原料粒子包含铜和/或铜合金的粒子。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的蒸发部结构，其中，所述第二部位的空隙的平均尺寸为1μm以上且200μm以下。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的蒸发部结构，其中，所述烧结体层的平均厚度n为100μm以上且1.0mm以下。
[10]一种热输送部件，其中，具备[1]至[9]中任一项所述的蒸发部结构。
[11]根据[10]所述的热输送部件，其为均热板。
上述“蒸发部”是与作为热输送部件的冷却对象的发热体热连接的容器的部位。上述[1]的“空隙率”能够通过使用扫描电子显微镜(SEM)等显微镜观察蒸发部结构的截面的空隙的面积比例来确定。
上述[2]的蒸发部结构具有将原料粒子烧结而成的烧结体层，该原料粒子是具有第一原料粒子和平均一次粒径比所述第一原料粒子小的第二原料粒子的混合物。由于平均一次粒径小的原料粒子的凝聚力强，因此通过烧结上述原料粒子，在烧结体层中，在容器的内表面侧的区域即第一部位，主要是第二原料粒子凝聚而成为块状的烧结体，在内部空间侧的区域即第二部位，主要是第二原料粒子在第一原料粒子间凝聚，其结果是，成为形成有多个空隙的烧结体。
实用新型的效果
根据本实用新型的蒸发部结构的方式，平均厚度为n的烧结体层由容器的内表面侧的n/2区域即第一部位和内部空间侧的n/2区域即第二部位构成，第一部位的空隙率比第二部位的空隙率小，由此能够得到被密封到容器中的液相工作流体的蒸发特性优异的蒸发部结构。本实用新型的蒸发部结构的液相工作流体的蒸发特性优异的原因是，在烧结体层中，在容器的内表面侧的区域即第一部位具有优异的传热性，在内部空间侧的区域即第二部位是形成有多个空隙的烧结体，因此成为液相工作流体蒸发的起点，即，在第二部位形成蒸发促进结构。另外，在本实用新型的蒸发部结构中，通过具有上述第一部位和上述第二部位，容器与烧结体层之间的热阻降低，从而形成蒸发特性优异的蒸发部结构。另外，根据本实用新型的蒸发部结构的方式，烧结体层是原料粒子具有第一原料粒子和第二原料粒子的混合物的烧结体，所述第一原料粒子具有规定的平均一次粒径，所述第二原料粒子的平均一次粒径比所述第一原料粒子小，平均厚度为n的烧结体层由容器的内表面侧的n/2的区域即第一部位和内部空间侧的n/2的区域即第二部位构成，第一部位的空隙率比第二部位的空隙率小，由此，在烧结体层中，在容器的内表面侧的区域即第一部位，由于主要是第二原料粒子凝聚而成的块状的烧结体，因此具有优异的传热性，在内部空间侧的区域即第二部位，由于是形成有多个空隙的烧结体，因此成为液相工作流体蒸发的起点，即，由于在第二部位形成蒸发促进结构，因此蒸发部结构的液相工作流体的蒸发特性优异。
根据本实用新型的蒸发部结构的方式，第一原料粒子的平均一次粒径为50μm以上且300μm以下，第二原料粒子的平均一次粒径为1.0nm以上且10μm以下，由此，在容器的内表面侧的区域即第一部位可靠地得到优异的传热性，在内部空间侧的区域即第二部位可靠地得到蒸发促进结构，因此，液相工作流体的蒸发特性可靠地提高。
根据本实用新型的蒸发部结构的方式，第一原料粒子的平均一次粒径相对于第二原料粒子的平均一次粒径的比率为20以上且50000以下，由此，在容器的内表面侧的区域即第一部位可靠地得到优异的传热性，在内部空间侧的区域即第二部位可靠地得到蒸发促进结构，因此液相工作流体的蒸发特性可靠地提高。
根据本实用新型的蒸发部结构的方式，第二部位的空隙的平均尺寸为1μm以上且200μm以下，由此，能够得到更优异的蒸发促进结构。另外，空隙的平均尺寸能够通过使用扫描电子显微镜(SEM)等显微镜观察蒸发部结构的截面中的多个空隙来确定各空隙的尺寸，并计算平均值来确定。
根据本实用新型的蒸发部结构的方式，烧结体层的平均厚度n为100μm以上且1.0mm以下，由此，液相工作流体可靠地回流到蒸发部，并且可靠地确保气相工作流体流通的蒸汽流路。
附图说明
图1是示出具备本实用新型的第一实施方式所涉及的蒸发部结构的热输送部件的整体的侧视图。
图2是说明本实用新型的第一实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。
图3是图2的A-A’剖视图。
图4是示出本实用新型的第一实施方式所涉及的蒸发部结构的细节的说明图。
图5是说明本实用新型的第二实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。
图6是图5的A-A’剖视图。
图7是说明本实用新型的第三实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。
图8是图7的A-A’剖视图。
图9是说明本实用新型的第四实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。
图10是图9的A-A’剖视图。
图11是说明本实用新型的第五实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。
图12是图11的A-A’剖视图。
图13是说明本实用新型的第六实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。
图14是图13的A-A’剖视图。
具体实施方式
以下，对本实用新型的第一实施方式所涉及的热输送部件中的蒸发部结构进行详细地说明。另外，图1是示出具备本实用新型的第一实施方式所涉及的蒸发部结构的热输送部件的整体的侧视图。图2是说明本实用新型的第一实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。图3是图2的A-A’剖视图。图4是示出本实用新型的第一实施方式的蒸发部结构的细节的说明图。
如图1所示，具备本实用新型的第一实施方式所涉及的蒸发部结构1的热输送部件100具备：容器10，具有通过重叠两个相向的板状体、即一个板状体11和与一个板状体11相向的另一个板状体12，形成有空腔部13即内部空间；工作流体(未图示)，被密封在空腔部13中；以及蒸汽流路，设置在空腔部13中，并且气相工作流体在该蒸汽流路中流动。在图1中，作为具备蒸发部结构1的热输送部件100，使用均热板(vapor chamber)。
容器10是薄型的板状容器，具有平面部17和从平面部17向外突出的凸部16。容器10的凸部16的内部空间与平面部17的内部空间连通，并且容器10的空腔部13由凸部16的内部空间和平面部17的内部空间形成。因此，工作流体能够在凸部16的内部空间与平面部17的内部空间之间流通。空腔部13是密闭空间，通过脱气处理而被减压。
容器10的形状没有特别限定，在热输送部件100中，例如，在俯视(从相对于容器10的平面部17垂直的方向观察的状态)下，可以举出四边形形状等多边形形状、圆形状、椭圆形状、具有直线部和弯曲部的形状等。
在容器10的凸部16上没有设置散热片等热交换单元。在热输送部件100中，在凸部16的前端和侧面都没有设置散热片等热交换单元。容器10的凸部16是与作为被冷却体的发热体200热连接的部位，凸部16作为热输送部件100的受热部、即容器10的蒸发部而发挥功能。发热体200与凸部16的前端热连接。在容器10的蒸发部中，液相工作流体通过从发热体200受热而相变为气相。作为发热体200，没有特别限定，例如可以举出搭载于布线基板(未图示)上的中央运算处理装置等电子部件。
另一方面，在容器10的平面部17上竖立设置有作为热交换单元的多个散热片110、110、110…，多个散热片110、110、110…与容器10热连接。散热片110沿着平面部17的延伸方向以规定间隔并列排列。散热片110分别竖立设置在容器10的两面、即一个板状体11和另一个板状体12上。在图1中，在容器10的平面部17上竖立设置多个散热片110、110、110…，从而形成散热器120。
热连接有散热片110的容器10的部位作为热输送部件100的放热部、即容器10的冷凝部发挥功能。在容器10的冷凝部中，通过热交换单元的热交换功能，气相工作流体相变为液相而释放潜热。
如上所述，具有密封有工作流体的内部空间即空腔部13的容器10具备：液相工作流体从液相向气相相变的蒸发部；以及配置在与蒸发部不同的部位的、气相工作流体从气相向液相相变的冷凝部。如上所述，热输送部件100具有与容器10的蒸发部对应的蒸发部结构。
在容器10的空腔部13中，设置有产生毛细管力的吸液芯结构(图1中未图示)。吸液芯结构例如设置于整个容器10。通过吸液芯结构的毛细管力，在容器10的冷凝部中从气相相变为液相的工作流体从容器10的冷凝部向蒸发部回流。
如图2、3所示，在容器10的蒸发部即凸部16的内表面20，设置有由含有金属的原料粒子烧结而成的烧结体层30作为吸液芯结构。作为吸液芯结构的烧结体层30形成蒸发部结构1。在蒸发部结构1中，在凸部16的内表面20中的、与发热体200热连接的凸部16的前端、即凸部16的底面部21上，设置有形成蒸发部结构1的烧结体层30。烧结体层30的表面相对于容器10的内部空间露出。在蒸发部结构1中，凸部16的底面部21为平坦面。另一方面，在凸部16的内表面20中，在侧面部22上没有设置形成蒸发部结构1的烧结体层30。
另外，烧结体层30仅设置在容器10的蒸发部，在容器10的冷凝部等蒸发部以外的部位没有设置烧结体层30。根据需要，也可以在容器10的蒸发部以外的部位设置与烧结体层30不同结构的吸液芯结构。
如图4所示，形成蒸发部结构1的烧结体层30的平均厚度为n，由容器10的底面部21内表面侧的n/2的区域即第一部位31和容器10的内部空间(空腔部13)侧的n/2的区域即第二部位32构成。如上所述，烧结体层30在其厚度方向上，具有容器10内表面侧的第一部位31和容器10的内部空间即空腔部13侧的第二部位32。第二部位32的表面相对于空腔部13露出。
作为烧结体层30的原料的含有金属的原料粒子的粒径没有特别限定，但例如，作为烧结体层30的原料的含有金属的原料粒子是具有规定的平均一次粒径的第一原料粒子和平均一次粒径比第一原料粒子小的第二原料粒子的混合物。因此，烧结体层30具有将第一原料粒子烧结而成的第一原料粒子烧结部33和将第二原料粒子烧结而形成的第二原料粒子烧结部34。与容器10热连接的发热体200的热H经由容器10向形成蒸发部结构1的烧结体层30传递。
如图4所示，烧结体层30的内部具有多个空隙35。在烧结体层30中，第一部位31的空隙率比第二部位32的空隙率小。在烧结体层30中，第二部位32的空隙35比第一部位31的空隙35多和/或大。在蒸发部结构1中，使用具有规定的平均一次粒径的第一原料粒子和平均一次粒径比第一原料粒子小的第二原料粒子的混合物作为原料粒子，对所述原料粒子进行烧结而形成第一原料粒子烧结部33和第二原料粒子烧结部34，由此能够得到第一部位31的空隙率比第二部位32的空隙率小的烧结体层30。由于平均一次粒径小的原料粒子的凝聚力强，因此通过对作为第一原料粒子和第二原料粒子的混合物的原料粒子进行烧结，在烧结体层30中，在容器10的内表面侧的区域即第一部位31，主要是第二原料粒子凝聚而成的块状的烧结体。另外，通过对作为第一原料粒子和第二原料粒子的混合物的原料粒子进行烧结，在空腔部13侧的区域即第二部位32，主要是第二原料粒子在第一原料粒子和第一原料粒子之间凝聚，其结果是，成为形成有多个和/或大型化的空隙35的烧结体。
形成蒸发部结构1的上述结构的烧结体层30能够赋予在密封在容器10中的液相工作流体的蒸发特性上优异的热输送部件100的蒸发部结构。热输送部件100的蒸发部结构1在液相工作流体的蒸发特性上优异，这是因为在烧结体层30中，在容器10的内表面侧的区域即第一部位31，主要是第二原料粒子凝聚而成的块状的烧结体，因此具有优异的传热性，另一方面，在作为容器10的内部空间的空腔部13侧的区域即第二部分32，由于是与第一部位31相比形成有多个和/或大型的空隙35的烧结体，因此成为液相工作流体蒸发的起点，即，在第二部位32形成蒸发促进结构。另外，在热输送部件100的蒸发部结构1中，通过具有上述结构的第一部位31和上述结构的第二部位32，容器10与烧结体层30之间的热阻降低，从而成为蒸发特性优异的蒸发部结构。
另外，上述结构的烧结体层30通过具有来自粒径相对较大的原料粒子的第一原料粒子烧结部33，能够抑制烧结部的界面处的传热损失，因此能够发挥优异的传热性。
作为对含有金属的原料粒子进行烧结而形成烧结体层30的烧结条件，例如可以举出加热温度500℃～1000℃、加热时间60分钟～180分钟。
作为第一原料粒子的平均一次粒径，没有特别限定，但从使第二部位32的空隙率可靠地大于第一部位31的空隙率，从而可靠地得到第二部位32的蒸发促进结构，并且可靠地得到第一部位31的优异的传热性的观点出发，其下限值优选为50μm，特别优选为70μm。另一方面，从可靠地得到第二部位32的蒸发促进结构并且提高烧结体层30的毛细管力的观点出发，第一原料粒子的平均一次粒径的上限值优选为300μm，特别优选为200μm。
第二原料粒子的平均一次粒径只要是比第一原料粒子的平均一次粒径小的粒径即可，没有特别限定，从对第二原料粒子赋予适度的凝聚力从而可靠地得到第二部位32的蒸发促进结构的观点出发，其下限值优选为1.0nm，更优选为10nm，特别优选为20nm。另一方面，从防止第一原料粒子烧结部33间产生粗大空隙从而提高烧结体层30的毛细管力和传热性的观点出发，第二原料粒子的平均一次粒径的上限值优选为10μm，更优选为3.0μm，进一步优选为1000nm，特别优选为500nm。
第一原料粒子的平均一次粒径相对于第二原料粒子的平均一次粒径的比率只要超过1.0即可，没有特别限定，但从在容器10的内表面侧的区域即第一部位31可靠地得到优异的传热性、在空腔部13侧的区域即第二部位32可靠地得到蒸发促进结构，从而可靠地提高液相工作流体的蒸发特性的观点出发，优选为20以上且50000以下，特别优选为30以上且10000以下。
第一原料粒子和第二原料粒子的配合比例没有特别限定，但例如，从在容器10的内表面侧的区域即第一部位31可靠地得到优异的传热性、在空腔部13侧的区域即第二部位32可靠地得到蒸发促进结构，从而可靠地提高液相工作流体的蒸发特性的观点出发，相对于第一原料粒子100质量份，优选含有10质量份以上且1000质量份以下的第二原料粒子，特别优选含有20质量份以上且500质量份以下的第二原料粒子。
作为第二部位32的空隙35的平均尺寸，例如从能够得到更优异的蒸发促进结构的观点出发，优选为1μm以上且200μm以下，特别优选为10μm以上且100μm以下。第二部位32的空隙35的平均尺寸能够通过适当地选择第一原料粒子的平均一次粒径和第二原料粒子的平均一次粒径来调节。另外，作为第一部位31的空隙35的平均尺寸，例如，从能够得到更优异的传热性的观点出发，优选为0.5nm以上且5μm以下，特别优选为5nm以上且1μm以下。第一部位31的空隙35的平均尺寸能够通过适当选择第一原料粒子的平均一次粒径和第二原料粒子的平均一次粒径来进行调整。
烧结体层30的平均厚度n能够根据热输送部件100的使用条件等适当选择，在热输送部件100为均热板的情况下，从使液相工作流体可靠地回流到蒸发部并且可靠地确保气相工作流体流通的蒸汽流路的观点出发，优选为100μm以上且1.0mm以下。
作为第一原料粒子，能够举出铜粉、铜合金粉、不锈钢粉等金属粉。另外，作为第二原料粒子，与第一原料粒子相同，能够举出铜粉、铜合金粉、不锈钢粉等金属粉。第一原料粒子和第二原料粒子可以是同种材料的粉体，也可以是不同种材料的粉体。
容器10的材质没有特别限定，例如，从导热率优异的观点出发能够举出铜、铜合金，从轻量性的观点出发能够举出铝、铝合金，从改善机械强度的观点出发能够举出不锈钢等金属。另外，作为密封到容器10中的工作流体，能够根据容器10的材质适当选择，例如，可以举出水、替代氟利昂、全氟碳、环戊烷等。
作为设置在容器10的蒸发部以外的部位的、结构与烧结体层30不同的吸液芯结构，例如，可以举出平均一次粒径与烧结体层30的原料粒子不同的原料粒子的烧结体、原料粒子由第一原料粒子构成的烧结体等。
接着，对使用了具备蒸发部结构1的热输送部件100的散热器120的冷却功能的机理进行说明。首先，在容器10的凸部16的前端热连接作为被冷却体的发热体200。容器10在凸部16处从发热体200受热时，在容器10的凸部16处，热从发热体200向滞留在蒸发部结构1的烧结体层30中的液相工作流体传递，并且液相工作流体相变为气相工作流体。气相工作流体在空腔部13的蒸汽流路中从容器10的凸部16向平面部17流通，在整个平面部17中扩散。气相工作流体从容器10的凸部16扩散到整个平面部17，由此容器10将来自发热体200的热从凸部16输送到整个容器10，来自发热体200的热扩散到整个容器10。可在整个容器10中流通的气相工作流体通过散热片110的热交换作用释放潜热，从而从气相相变为液相。释放出的潜热被传递到与容器10热连接的散热片110。从容器10向散热片110传递的热经由散热片110向散热器120的外部环境释放。释放潜热后从气相相变为液相的工作流体通过设置在容器10上的吸液芯结构的毛细管力，从容器10的平面部17向凸部16回流。
另外，散热器120也可以根据需要通过送风扇(未图示)进行强制空冷。来自送风扇的冷却风沿着散热片110的主表面被供给，由此散热片110被冷却。
接下来，对本实用新型的第二实施方式所涉及的热输送部件中的蒸发部结构进行详细地说明。由于第二实施方式所涉及的蒸发部结构与第一实施方式所涉及的蒸发部结构具有相同的主要结构元件，因此将使用相同的附图标记来说明与第一实施方式所涉及的蒸发部结构相同的结构元件。另外，图5是说明本实用新型的第二实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。图6是图5的A-A’剖视图。
在第一实施方式所涉及的蒸发部结构1中，在凸部16的内表面20中，在与发热体200热连接的凸部16的底面部21上设置有烧结体层30，在凸部16的侧面部22上未设置有烧结体层30，取而代之，如图5、6所示，在第二实施方式所涉及的蒸发部结构2中，在作为容器10的蒸发部的凸部16上，不仅在凸部16的内表面20的底面部21，而且在侧面部22也设置有形成蒸发部结构2的烧结体层30。因此，在蒸发部结构2中，在凸部16的内表面20的大致整个面上设置有烧结体层30。
在蒸发部结构2中，通过在侧面部22也设置有形成蒸发部结构2的烧结体层30，在凸部16的内表面20的大致整个面上，由于被密封到容器10中的液相工作流体的蒸发特性提高，因此能够成为使液相工作流体的蒸发特性进一步提高的蒸发部结构。
接下来，对本实用新型的第三实施方式所涉及的热输送部件中的蒸发部结构进行详细地说明。由于第三实施方式所涉及的蒸发部结构与第一、第二实施方式所涉及的蒸发部结构具有相同的主要结构元件，因此将使用相同的附图标记来说明与第一、第二实施方式所涉及的蒸发部结构相同的结构元件。另外，图7是说明本实用新型的第三实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。图8是图7的A-A’剖视图。
如图7、8所示，在第三实施方式所涉及的蒸发部结构3中，在凸部16的内表面20的底面部21上还竖立设置有多个柱状的散热片41、41、41…。柱状的散热片41是针状散热片。柱状的散热片41成为使容器10内表面的蒸发部中的表面积增大的容器内表面表面积增大部40。多个柱状的散热片41、41、41…以规定间隔并列配置于底面部21。柱状的散热片41的形状没有特别限定，但在蒸发部结构3中为圆柱形。通过由多个柱状的散热片41、41、41…形成的容器内表面表面积增大部40，液相工作流体的蒸发表面积增大，从发热体200经由容器10向液相工作流体的热传导变得顺畅。其结果是，促进了液相工作流体向气相的相变。作为柱状的散热片41的形成方法，例如，可以举出将另外制作的柱状的散热片41通过焊接、钎焊、烧结等安装在底面部21上的方法。
在蒸发部结构3中，在凸部16的内表面20的底面部21设置有形成蒸发部结构3的烧结体层30。另外，在蒸发部结构3中，在柱状的散热片41的外表面与凸部16的侧面部22没有设置烧结体层30。
即使在于容器10的蒸发部设置有容器内表面表面积增大部40的蒸发部结构3中，也能够通过烧结体层30形成在被密封到容器10中的液相工作流体的蒸发特性上优异的蒸发部结构。另外，在蒸发部结构3中，通过设置有由多个柱状的散热片41、41、41…构成的容器内表面表面积增大部40，液相工作流体的蒸发表面积增大，从而进一步降低液相工作流体向气相相变时的热阻。
接下来，对本实用新型的第四实施方式所涉及的热输送部件中的蒸发部结构进行详细的说明。由于第四实施方式所涉及的蒸发部结构与第一至第三实施方式所涉及的蒸发部结构具有相同的主要结构元件，因此将使用相同的附图标记来说明与第一至第三实施方式所涉及的蒸发部结构相同的结构元件。另外，图9是说明本实用新型的第四实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。图10是图9的A-A’剖视图。
在第三实施方式所涉及的蒸发部结构3中，在凸部16的内表面20中，与发热体200热连接的凸部16的底面部21设置有烧结体层30，在柱状的散热片41的外表面和凸部16的侧面部22没有设置有烧结体层30，取而代之，如图9、10所示，在第四实施方式所涉及的蒸发部结构4中，在作为容器10的蒸发部的凸部16中，不仅在凸部16的内表面20的底面部21，而且在侧面部22也设置有形成蒸发部结构4的烧结体层30。另外，在蒸发部结构4中，在柱状的散热片41的外表面也设置有形成蒸发部结构4的烧结体层30。因此，柱状的散热片41被烧结体层30覆盖。
在蒸发部结构4中，通过在侧面部22也设置有形成蒸发部结构4的烧结体层30，在凸部16的内表面20的大致整个面，由于被密封到容器10中的液相工作流体的蒸发特性提高，因此能够形成液相工作流体的蒸发特性进一步提高的蒸发部结构。另外，在蒸发部结构4中，通过在柱状的散热片41的外表面也设置有形成蒸发部结构4的烧结体层30，液相工作流体通过烧结体层30的毛细管力而滞留在容器内表面表面积增大部40，从而能够防止蒸发部中的液相工作流体的干涸。
接下来，对本实用新型的第五实施方式所涉及的热输送部件中的蒸发部结构进行详细地说明。由于第五实施方式所涉及的蒸发部结构与第一至第四实施方式所涉及的蒸发部结构具有相同的主要结构元件，因此将使用相同的附图标记来说明与第一至第四实施方式所涉及的蒸发部结构相同的结构元件。另外，图11是说明本实用新型的第五实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。图12是图11的A-A’剖视图。
在第三实施方式所涉及的蒸发部结构3中，在凸部16的内表面20的底面部21，作为容器内表面表面积增大部40而竖立设置有多个柱状的散热片41、41、41…，但取而代之，如图11、12所示，在第五实施方式所涉及的蒸发部结构5中，作为容器内表面表面积增大部40而竖立设置有多个板状散热片42、42、42…。多个板状散热片42、42、42…以规定间隔并列配置于凸部16的内表面20的底面部21。板状散热片42的形状没有特别限定，在蒸发部结构5中，正面观察为四边形形状，侧面观察为四边形形状的薄板。通过由多个板状散热片42、42、42…形成的容器内表面表面积增大部40，液相工作流体的蒸发表面积增大，从发热体200经由容器10向液相工作流体的热传导变得顺畅。其结果是，促进了液相工作流体向气相的相变。作为板状散热片42的形成方法，例如，可列举出将另外制作的板状散热片42通过焊接、钎焊、烧结等安装在底面部21上的方法。
在蒸发部结构5中，在凸部16的内表面20的底面部21设置有形成蒸发部结构5的烧结体层30。另外，在蒸发部结构5中，在板状散热片42的外表面和凸部16的侧面部22没有设置烧结体层30。
在容器10的蒸发部设置有容器内表面表面积增大部40的蒸发部结构5中，也能够通过烧结体层30形成在被密封到容器10中的液相工作流体的蒸发特性上优异的蒸发部结构。另外，在蒸发部结构5中，通过设置有由多个板状散热片42、42、42…构成的容器内表面表面积增大部40，液相工作流体的蒸发表面积增大，从而进一步降低液相工作流体向气相相变时的热阻。
接下来，对本实用新型的第六实施方式所涉及的热输送部件中的蒸发部结构进行详细地说明。由于第六实施方式所涉及的蒸发部结构与第一至第五实施方式所涉及的蒸发部结构具有相同的主要结构元件，因此将使用相同的附图标记来说明与第一至第五实施方式所涉及的蒸发部结构相同的结构元件。另外，图13是说明本实用新型的第六实施方式所涉及的蒸发部结构的概要的立体图。图14是图13的A-A’剖视图。
在第五实施方式所涉及的蒸发部结构5中，在凸部16的内表面20中，在与发热体200热连接的凸部16的底面部21设置有烧结体层30，在板状散热片42的外表面和凸部16的侧面部22没有设置烧结体层30，取而代之，如图13、14所示，在第六实施方式所涉及的蒸发部结构6中，在作为容器10的蒸发部的凸部16中，不仅在凸部16的内表面20的底面部21，而且在板状散热片42的外表面也设置有形成蒸发部结构6的烧结体层30。另外，在蒸发部结构6中，在侧面部22也没有设置形成蒸发部结构6的烧结体层30。
在蒸发部结构6中，通过在板状散热片42的外表面也设置有形成蒸发部结构6的烧结体层30，在凸部16的内表面20的大致整个面上，由于被密封到容器10中的液相工作流体的蒸发特性提高，因此能够形成液相工作流体的蒸发特性进一步提高的蒸发部结构。另外，在蒸发部结构6中，通过设置有由多个板状散热片42、42、42…构成的容器内表面表面积增大部40，液相工作流体的蒸发表面积增大，从而进一步降低液相工作流体向气相相变时的热阻。
接下来，对本实用新型的蒸发部结构的其他实施方式进行说明。在上述各实施方式所涉及的蒸发部结构中，在容器10上设置有凸部16，在作为蒸发部的凸部16上设置有烧结体层30，但取而代之，也可以形成没有设置凸部16的容器10，例如，平面状的容器10。在没有设置凸部16的容器10的情况下，在与作为冷却对象的发热体热连接的容器10的部位设置有烧结体层30从而形成蒸发部结构。
另外，在凸部16的侧面部22或容器内表面表面积增大部40上没有设置形成蒸发部结构的烧结体层30的实施方式中，根据需要，也可以设置与烧结体层30结构不同的吸液芯结构。作为与烧结体层30结构不同的吸液芯结构，例如，可以举出平均一次粒径与烧结体层30的原料粒子不同的原料粒子的烧结体、原料粒子由第一原料粒子构成的烧结体等。另外，在第四实施方式所涉及的蒸发部结构中，形成蒸发部结构的烧结体层30设置在容器内表面表面积增大部40的整个外表面上，但取而代之，烧结体层30也可以设置在容器内表面表面积增大部40的外表面的一部分区域上。
在上述各实施方式所涉及的蒸发部结构中，作为热输送部件，使用了具备薄板状容器的均热板，但只要是具备具有密封有工作流体并被减压处理的内部空间的容器的热输送部件即可，没有特别限定，例如也可以是容器的形状为管体的热管。
产业上的可利用性
本实用新型的蒸发部结构由于在被密封扫容器中的液相工作流体的蒸发特性上优异，因此例如，在对设置在狭小空间中的高发热量的发热体进行冷却的领域中利用价值高。
附图标记说明
1、2、3、4、5、6蒸发部结构
10容器
13空腔部
30烧结体层
31第一部位
32第二部位
100热输送部件。
Claims (12)
1.一种蒸发部结构，是热输送部件的蒸发部结构，具有密封有工作流体的内部空间的容器具备：蒸发部，液相的所述工作流体从液相相变为气相；以及冷凝部，配置于与所述蒸发部不同的部位，气相的所述工作流体从气相相变为液相，
其中，
在所述容器的所述蒸发部的内表面设置有将含有金属的原料粒子烧结而成的烧结体层，
平均厚度为n的所述烧结体层由所述容器的内表面侧的n/2区域即第一部位和所述内部空间侧的n/2区域即第二部位构成，所述第一部位的空隙率比所述第二部位的空隙率小，
所述第二部位与所述第一部位相比形成有大型的空隙。
2.根据权利要求1所述的蒸发部结构，其中，所述第二部位与所述第一部位相比形成有多个且大型的空隙。
3.一种蒸发部结构，是热输送部件的蒸发部结构，具有密封有工作流体的内部空间的容器具备：蒸发部，液相的所述工作流体从液相相变为气相；以及冷凝部，配置于与所述蒸发部不同的部位，气相的所述工作流体从气相相变为液相，
其中，
在所述容器的所述蒸发部的内表面设置有将含有金属的原料粒子烧结而成的烧结体层，
平均厚度为n的所述烧结体层由所述容器的内表面侧的n/2区域即第一部位和所述内部空间侧的n/2区域即第二部位构成，所述第一部位的空隙率比所述第二部位的空隙率小，
所述烧结体层的平均厚度n为100μm以上且1.0mm以下。
4.根据权利要求1或3所述的蒸发部结构，其中，
所述原料粒子是具有第一原料粒子和第二原料粒子的混合物，所述第一原料粒子具有规定的平均一次粒径，所述第二原料粒子的平均一次粒径比所述第一原料粒子小。
5.根据权利要求4所述的蒸发部结构，其中，
所述第一原料粒子的平均一次粒径为50μm以上且300μm以下，所述第二原料粒子的平均一次粒径为1.0nm以上且10μm以下。
6.根据权利要求4所述的蒸发部结构，其中，
所述第二原料粒子的平均一次粒径为1.0nm以上且1000nm以下。
7.根据权利要求4所述的蒸发部结构，其中，
所述第一原料粒子的平均一次粒径相对于所述第二原料粒子的平均一次粒径的比率为20以上且50000以下。
8.根据权利要求4所述的蒸发部结构，其中，
所述原料粒子含有相对于所述第一原料粒子100质量份为10质量份以上且1000质量份以下的所述第二原料粒子。
9.根据权利要求4所述的蒸发部结构，其中，
所述第一原料粒子包含铜和/或铜合金的粒子，所述第二原料粒子包含铜和/或铜合金的粒子。
10.根据权利要求1或3所述的蒸发部结构，其中，
所述第二部位的空隙的平均尺寸为1μm以上且200μm以下。
11.一种热输送部件，其中，
所述热输送部件具备权利要求1至10中任一项所述的蒸发部结构。
12.根据权利要求11所述的热输送部件，其中，所述热输送部件为均热板。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |