JP2019128144A - Vapor chamber, electronic apparatus and sheet for vapor chamber - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は密閉空間に封入された作動流体を相変化を伴いつつ還流することより熱輸送を行うベーパーチャンバに関する。 The present disclosure relates to a vapor chamber that performs heat transfer by refluxing a working fluid enclosed in an enclosed space with phase change.
パソコン並びに携帯電話及びタブレット端末等の携帯型端末に備えられているCPU(中央演算処理装置)等の電子部品からの発熱量は、情報処理能力の向上により増加する傾向にあり冷却技術が重要である。このような冷却のための手段としてヒートパイプがよく知られている。これはパイプ内に封入された作動流体により、熱源における熱を他の部位に輸送することで拡散させ、熱源を冷却するものである。 The amount of heat generated from electronic components such as CPUs (central processing units) provided in portable terminals such as personal computers and mobile phones and tablet terminals tends to increase due to the improvement of information processing capability, and cooling technology is important. is there. Heat pipes are well known as a means for such cooling. This is to transfer the heat in the heat source to another site by the working fluid enclosed in the pipe, thereby diffusing the heat and cooling the heat source.
一方、近年においては特に携帯型端末等で薄型化が顕著であり、従来のヒートパイプよりも薄型の冷却手段が必要となってきた。これに対して例えば特許文献1に記載のようなベーパーチャンバが提案されている。
On the other hand, in recent years, particularly in portable terminals and the like, thinning has become remarkable, and cooling means thinner than conventional heat pipes have been required. On the other hand, for example, a vapor chamber as described in
ベーパーチャンバはヒートパイプによる熱輸送の考え方を平板状の部材に展開した機器である。すなわち、ベーパーチャンバには、対向する平板の間に作動流体が封入されており、この作動流体が相変化を伴いつつ還流することで熱輸送を行い、熱源における熱を輸送及び拡散して熱源を冷却する。 The vapor chamber is an apparatus in which the concept of heat transport by a heat pipe is developed into a flat member. That is, the working fluid is sealed between the opposing flat plates in the vapor chamber, and the working fluid recirculates with a phase change to perform heat transport, and transport and diffuse the heat in the heat source to Cooling.
より具体的には、ベーパーチャンバの対向する平板間には蒸気用流路と凝縮液用流路とが設けられ、ここに作動流体が封入されている。ベーパーチャンバを熱源に配置すると、熱源の近くにおいて作動流体は熱源からの熱を受けて蒸発し、気体(蒸気)となって蒸気用流路を移動する。これにより熱源からの熱が熱源から離れた位置に円滑に輸送され、その結果熱源が冷却される。
熱源からの熱を輸送した気体状態の作動流体は熱源から離れた位置にまで移動し、周囲に熱を吸収されることで冷却されて凝縮し、液体状態に相変化する。相変化した液体状態の作動流体は凝縮液用流路を通り、熱源の位置にまで戻ってまた熱源からの熱を受けて蒸発して気体状態に変化する。
以上のような循環により熱源から発生した熱が熱源から離れた位置に輸送され熱源が冷却される。
More specifically, a flow path for steam and a flow path for condensate are provided between opposed flat plates of the vapor chamber, and a working fluid is enclosed therein. When the vapor chamber is disposed at the heat source, the working fluid receives heat from the heat source and evaporates near the heat source, and becomes a gas (vapor) to move in the flow path for steam. Thereby, the heat from the heat source is smoothly transported to a position away from the heat source, and as a result, the heat source is cooled.
The working fluid in the gaseous state, which has transported the heat from the heat source, moves to a position away from the heat source, is cooled by being absorbed by the heat, condenses, and changes its phase to a liquid state. The phase-changed working fluid passes through the condensate flow path, returns to the position of the heat source, and receives heat from the heat source to evaporate and change to the gaseous state.
The heat generated from the heat source by the above circulation is transported to a position away from the heat source, and the heat source is cooled.
特許文献1には、蒸気用流路と凝縮液用流路とを形成するために、上記したように2つの平板を接合してなるベーパーチャンバが開示されている。
本開示は、熱輸送能力を高めることができるベーパーチャンバを提供することを課題とする。また、ベーパーチャンバを備える電子機器、及び、ベーパーチャンバのためのシートを提供する。 An object of the present disclosure is to provide a vapor chamber capable of enhancing the heat transfer capability. Also, an electronic device provided with a vapor chamber and a sheet for the vapor chamber are provided.
発明者は鋭意検討の結果、作動流体がより活発に循環することが熱輸送能力を高めるために重要であると考え、特に凝縮液流路の毛細管力を高めることで凝縮液が移動しやすくなることに注目し、そのための構造を具体化した。 As a result of intensive studies, the inventor considers that it is important for the working fluid to circulate more actively in order to increase the heat transport capability, and in particular, the condensate can easily move by increasing the capillary force of the condensate flow path. Attention was paid to this, and the structure for that purpose was materialized.
本開示のひとつの態様は、内側に具備された密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、密閉空間には、複数の第1流路と、隣り合う第1流路の間に設けられた第2流路と、を有し、隣り合う2つの第1流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う第1流路の間に配置された複数の第2流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、少なくとも一部でAlはAgの0.5倍以下であり、第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、局所相当半径が流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバである。 One aspect of the present disclosure is a vapor chamber in which a working fluid is sealed in a sealed space provided inside, and the sealed space includes a plurality of first flow paths and an adjacent first flow path. and a second flow path provided, and the average of the flow path cross-sectional area of the two first flow path adjacent the a g, the first flow path a plurality of second flow disposed between the adjacent when the average of the flow path cross-sectional area of the road was a l, a l at least a portion is not more than 0.5 times the a g, the second flow path, the flow width in the flow passage cross section is maximized When the radius of a circle passing through two points on the inner surface of the adjacent flow path having a predetermined distance determined between the site and the site is defined as the local equivalent radius, the local equivalent radius A vapor chamber with a channel shape that is the smallest of the inner surfaces of the channel cross section.
本開示の他の形態は、内側に具備された密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、密閉空間には、気体状態の作動流体が流れる複数の第1流路と、隣り合う第1流路間に設けられ、液体状態の作動流体が流れる第2流路と、が備えられ、第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、局所相当半径が流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバである。 Another aspect of the present disclosure is a vapor chamber in which a working fluid is enclosed in an enclosed space provided inside, and the enclosed space includes a plurality of first flow paths through which working fluid in a gaseous state flows, and a plurality of adjacent first passages. A second flow path that is provided between the first flow paths and through which a working fluid in a liquid state flows. The second flow path is a portion of the inner surface of the flow path that has the maximum width in the cross section of the flow path. When a radius of a circle passing through two points on the inner surface of the flow passage having a portion and a predetermined distance determined by sandwiching the portion is a locally equivalent radius, the locally equivalent radius is within the inner surface of the flow passage cross section A vapor chamber with a minimum flow path shape.
上記ベーパーチャンバにおいて、複数のシートが積層されてなるように構成してもよい。 In the vapor chamber, a plurality of sheets may be stacked.
本開示の他の態様は、筐体と、筐体の内側に配置された電子部品と、電子部品に配置された上記ベーパーチャンバと、を備える、電子機器である。 Another aspect of the present disclosure is an electronic device including a housing, an electronic component disposed inside the housing, and the vapor chamber disposed in the electronic component.
本開示の他の態様は、中空部を有するベーパーチャンバ用シートであって、中空部には、複数の第1流路と、隣り合う第1流路の間に設けられた第2流路と、を有し、隣り合う2つの第1流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う第1流路の間に配置された複数の第2流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、少なくとも一部でAlはAgの0.5倍以下であり、第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、局所相当半径が前記流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバ用シートである。 Another aspect of the present disclosure is a vapor chamber sheet having a hollow portion, wherein the hollow portion includes a plurality of first flow paths and a second flow path provided between adjacent first flow paths. the a, two a mean flow path cross-sectional area of the first flow path and a g, the average of the flow path cross-sectional area of the arranged plurality of second flow path between the first flow path adjacent the adjacent when was the a l, the a l at least a portion is 0.5 times or less of a g, the second flow path, at the site of the channel inner surface having a width in its flow cross-section is maximized, the portion And, when the radius of a circle passing through two points on the inner surface of the adjacent flow path having a predetermined distance determined across the part is defined as the local equivalent radius, the local equivalent radius is within the inner surface of the flow path cross section. It is a sheet for vapor chamber provided with the flow path shape to be minimized.
本開示の他の形態は、中空部を有するベーパーチャンバ用シートであって、中空部には、気体状態の作動流体が流れる蒸気流路となる複数の第1流路と、隣り合う第1流路間に設けられ、液体状態の作動流体が流れる凝縮液流路となる第2流路と、が備えられ、第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、局所相当半径が流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバ用シートである。 Another embodiment of the present disclosure is a vapor chamber sheet having a hollow portion, and the hollow portion includes a plurality of first flow paths serving as vapor flow paths through which a working fluid in a gas state flows, and a first flow adjacent to the first flow path. A second flow path that is provided between the paths and serves as a condensate flow path through which a working fluid in a liquid state flows. The second flow path is a portion of the inner surface of the flow path that has the maximum width in the cross section of the flow path. , The local equivalent radius is the inner surface of the cross section of the flow path when the radius of a circle passing through two points on the inner surface of the adjacent flow path having a predetermined distance determined across the part and the part is the local equivalent radius Is a sheet for a vapor chamber having a flow path shape which is the smallest among them.
本開示によれば、熱輸送能力を高めることができるベーパーチャンバを提供することが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a vapor chamber capable of enhancing the heat transfer capability.
以下、本開示を図面に示す形態に基づき説明する。なお、以下に示す図面では分かりやすさのため部材の大きさや比率を変更または誇張して記載することがある。また、見やすさのため説明上不要な部分の図示や繰り返しとなる符号は省略することがある。 Hereinafter, the present disclosure will be described based on the embodiments shown in the drawings. In the drawings shown below, the sizes and proportions of members may be changed or exaggerated for ease of understanding. In addition, in order to make it easy to view, illustration of unnecessary parts in the description and reference numerals that are repeated may be omitted.
図1には1つの形態にかかるベーパーチャンバ1の外観斜視図、図2にはベーパーチャンバ1の分解斜視図を表した。これら図及び以下に示す各図には必要に応じて便宜のため、方向を表す矢印(x、y、z)も合わせて表示した。ここでxy面内方向は平板状であるベーパーチャンバ1の板面方向であり、z方向は厚さ方向である。
FIG. 1 shows an external perspective view of the
本形態のベーパーチャンバ1は、図1、図2からわかるように第一シート10及び第二シート20を有している。そして、後で説明するように、この第一シート10と第二シート20とが重ねられて接合(拡散接合、ろう付け等)されていることにより第一シート10と第二シート20との間に密閉空間2が形成され(例えば図21参照)、この密閉空間2に作動流体が封入されている。
The
本形態で第一シート10は全体としてシート状の部材である。図3には第一シート10を内面10a側から見た斜視図、図4には第一シート10を内面10a側から見た平面図をそれぞれ表した。また、図5には図4にIII−IIIで切断したときの第一シート10の切断面を示した。
第一シート10は、内面10a、該内面10aとは反対側となる外面10b及び内面10aと外面10bとを連結して厚さを形成する側面10cを備え、内面10a側に作動流体が還流する流路のためのパターンが形成されている。後述するようにこの第一シート10の内面10aと第二シート20の内面20aとが対向するようにして重ね合わされることで中空部が形成され、ここに作動流体が封入されて密閉空間2となる。
In the present embodiment, the
The
このような第一シート10は本体11及び注入部12を備えている。本体11は作動流体が還流する部位を形成するシート状であり、本形態では平面視で角が円弧状(いわゆるR)に形成された長方形である。
ただし、第一シート10の本体11は本形態のように四角形である他、円形、楕円形、三角形、その他の多角形、並びに、屈曲部を有する形である例えばL字型、T字型、クランク型等であってもよい。また、これらの少なくとも2つを組み合わせた形状とすることもできる。
Such a
However, the
注入部12は第一シート10と第二シート20により形成された中空部に対して作動流体を注入して密閉することで密閉空間2を具備する部位であり、本形態では本体11の平面視長方形である一辺から突出する平面視四角形のシート状である。本形態では第一シート10の注入部12は内面10a側も外面10b側も平坦面とされている。
The
このような第一シート10の厚さは特に限定されることはないが、1.0mm以下であることが好ましく、0.75mm以下であってもよく、0.5mm以下であってもよい。一方、この厚さ0.02mm以上であることが好ましく、0.05mm以上であってもよく、0.1mm以上であってもよい。この厚さの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、この厚さの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより薄型のベーパーチャンバとして適用できる場面を多くすることができる。
The thickness of such a
Thereby, the scene which can be applied as a thin vapor chamber can be increased.
また、第一シート10を構成する材料も特に限定されることはないが、熱伝導率が高い金属であることが好ましい。これには例えば銅、銅合金を挙げることができる。
ただし、必ずしも金属材料である必要はなく、例えばAlN、Si3N4、又はAl2O3などセラミックスや、ポリイミドやエポキシなど樹脂も可能である。
また、1つシート内で2種類以上の材料を積層したものを用いてもよいし、部位によって材料が異なってもよい。
Moreover, the material which comprises the 1st sheet |
However, the metal material is not necessarily required. For example, ceramics such as AlN, Si 3 N 4 or Al 2 O 3 , and resins such as polyimide and epoxy are also possible.
Moreover, what laminated | stacked two or more types of materials in one sheet may be used, and materials may differ by site | part.
本体11の内面10a側には、作動流体が還流するための構造が形成されている。具体的には、本体11の内面10a側には、外周接合部13、外周液流路部14、内側液流路部15、蒸気流路溝16、及び、蒸気流路連通溝17が具備されて構成されている。
On the
外周接合部13は、本体11の内面10a側に、該本体11の外周に沿って形成された面である。この外周接合部13が第二シート20の外周接合部23に重なって接合(拡散接合、ろう付け等)されることにより、第一シート10と第二シート20との間に中空部が形成され、ここに作動流体が封入されることで密閉空間2となる。
図4、図5にAで示した外周接合部13の幅(外周接合部13が延びる方向に直交する方向の大きさで、第二シート20との接合面における幅)は必要に応じて適宜設定することができるが、この幅Aは、3mm以下であることが好ましく、2.5mm以下であってもよく、2.0mm以下であってもよい。幅Aが3mmより大きくなると、密閉空間の内容積が小さくなり蒸気流路や凝縮液流路が十分確保できなくなる虞がある。一方、幅Aは0.2mm以上であることが好ましく、0.6mm以上であってもよく、0.8mmであってもよい。幅Aが0.2mmより小さくなると第一シートと第二シートとの接合時における位置ずれが生じた際に接合面積が不足する虞がある。幅Aの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Aの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
The outer periphery joint 13 is a surface formed along the outer periphery of the
The width (the size in the direction perpendicular to the direction in which the outer
また外周接合部13のうち、本体11の四隅には厚さ方向(z方向)に貫通する穴13aが設けられている。この穴は第二シート20との重ね合せの際の位置決め手段として機能する。
Further, holes 13 a penetrating in the thickness direction (z direction) are provided at four corners of the
外周液流路部14は、液流路部として機能し、作動流体が凝縮して液化した際に通る第2流路である凝縮液流路3の一部を構成する部位である。図6には図5のうち矢印IVaで示した部分、図7には図4にIVb−IVbで切断される部位の切断面を示した。いずれの図にも外周液流路部14の断面形状が表れている。また、図8には図6に矢印Vで示した方向から見た外周液流路部14を平面視した拡大図を表した。
The outer peripheral liquid
これら図からわかるように、外周液流路部14は本体11の内面10aのうち、外周接合部13の内側に沿って形成され、密閉空間2の外周に沿って設けられている。また、外周液流路部14には、本体11の外周方向に沿って延びる複数の溝である液流路溝14aが形成され、複数の液流路溝14aが、該液流路溝14aが延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配置されている。従って、図6、図7からわかるように外周液流路部14ではその断面において内面10a側に、凹部である液流路溝14aと液流路溝14aの間である凸部14bとが凹凸を繰り返して形成されている。
As can be seen from these figures, the outer peripheral liquid
このように複数の液流路溝14aを備えることで、1つ当たりの液流路溝14aの深さ及び幅を小さくし、第2流路である凝縮液流路3(図22等参照)の流路断面積を小さくして大きな毛細管力を利用することができる。一方、液流路溝14aを複数とすることにより合計した全体としての凝縮液流路3の流路断面積は適する大きさが確保され、必要な流量の凝縮液を流すことができる。
By providing a plurality of liquid
ここで液流路溝14aは溝であることから、その断面形状において、外面10b側に具備される底部、及び底部とは向かい合わせとなる反対側の内面10a側に具備される開口を備えている。図9には図6のうち1つの液流路溝14aの部分を拡大して表した。
本形態で液流路溝14aはその断面が半楕円形状とされている。これにより後で説明するように、第2流路である凝縮液流路3について、該凝縮液流路3の断面で最大幅となる流路内面の部位において局所相当半径が最小となるような内面形状とすることができる。
ただし、当該断面形状は半楕円形状であることに限らず、第二シート20と組み合わされた際に、第2流路である凝縮液流路3について、該凝縮液流路3の断面で最大幅となる流路内面の部位において局所相当半径が最小となるような形状が形成されていればよい。
Here, since the
In the present embodiment, the cross section of the
However, the cross-sectional shape is not limited to a semi-elliptical shape, and when combined with the
さらに、本形態では、外周液流路部14では、図8からわかるように隣り合う液流路溝14aは、所定の間隔で連通開口部14cにより連通している。これにより複数の液流路溝14a、凝縮液流路3の間で凝縮液量の均等化が促進され、効率よく凝縮液を流すことができ、円滑な作動流体の還流が可能となる。
本形態では図8で示したように1つの液流路溝14aの該溝を挟んで液流路溝14aが延びる方向で同じ位置に対向するように連通開口部14cが配置されている。ただしこれに限定されることはなく、例えば図10に示したように、1つの液流路溝14aの該溝を挟んで液流路溝14aが延びる方向で異なる位置に連通開口部14cが配置されてもよい。すなわち、液流路溝14aが延びる方向と直交する方向に沿って凸部14bと連通開口部14cとが交互に配置されてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, in the outer peripheral liquid
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
その他、例えば図11〜図13に記載のような形態とすることもできる。図11〜図13には、図8と同じ視点で、1つの凝縮液流路14aとこれを挟む2つの凸部14b、及び各凸部14bに設けられた1つの連通開口部14cを示した図を表した。これらはいずれも、当該視点(平面視)で凸部14bの形状が図8の例とは異なる。
すなわち、図8に示した凸部14bでは、連通開口部14cが形成される端部においてもその幅が他の部位と同じであり一定である。これに対して図11〜図13に示した形状の凸部14bでは、連通開口部14cが形成される端部においてその幅が、凸部14bの最大幅よりも小さくなるように形成されている。より具体的には、図11の例では当該端部において角が円弧状となり角にRが形成されることにより端部の幅が小さくなる例、図12は端部が半円状とされることにより端部の幅が小さくなる例、図13は端部が尖るように先細りとなる例である。
In addition, it can also be set as a form as described, for example in FIGS. FIGS. 11 to 13 show, from the same viewpoint as FIG. 8, one
That is, in the
図11〜図13に示したように、凸部14bにおいて連通開口部14cが形成される端部でその幅が、凸部14bの最大幅よりも小さくなるように形成されていることで、連通開口部14cを作動流体が移動しやすくなり、隣り合う凝縮液流路3への作動流体の移動が容易となる。
As shown in FIGS. 11 to 13, the end of the
以上のような構成を備える外周液流路部14は、さらに次のような構成を備えていることが好ましい。
図4〜図7にBで示した外周液流路部14の幅(液流路部14aが配列される方向の大きさで、第二シート20との接合面における幅)は、ベーパーチャンバ全体の大きさ等から適宜設定することができるが、幅Bは、3.0mm以下であることが好ましく、1.5mm以下であってもよく、1.0mm以下であってもよい。幅Bが3.0mmを超えると内側の液流路や蒸気流路のための空間が十分にとれなくなる虞がある。一方、幅Bは0.1mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であってもよく、0.4mm以上であってもよい。幅Bが0.1mmより小さいと外側を還流する液の量が十分得られない虞がある。幅Bの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Bの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
そして当該幅Bは第二シート20の外周液流路部24の幅S(図19参照)と同じであっても良いし、大きくても小さくてもよい。本形態では同じとされている。
It is preferable that the peripheral liquid
The width (the size in the direction in which the liquid
The width B may be the same as the width S (see FIG. 19) of the outer peripheral
液流路溝14aについて、図8、図9にCで示した溝幅(液流路溝14aが配列される方向の大きさ、溝の開口面における幅)は、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であってもよく、200μm以下であってもよい。一方、幅Cは20μm以上であることが好ましく、45μm以上であってもよく、60μm以上であってもよい。幅Cの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Cの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また、図6、図7、図9にDで示した溝の深さは、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。一方、深さDは5μm以上であることが好ましく、10μm以上であってもよく、20μm以上であってもよい。深さDの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さDの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
以上のように構成することにより、還流に必要な凝縮液流路の毛細管力をより強く発揮することができる。
The width (the size in the direction in which the
Further, the depth of the groove indicated by D in FIGS. 6, 7 and 9 is preferably 200 μm or less, and may be 150 μm or less or 100 μm or less. On the other hand, the depth D is preferably 5 μm or more, may be 10 μm or more, and may be 20 μm or more. The range of the depth D may be determined by a combination of any one of the plurality of upper limit candidate values and one of the plurality of lower limit candidate values. Also, the range of the depth D may be defined by combining any two of the plurality of upper limit candidate values or by combining any two of the plurality of lower limit candidate values.
By comprising as mentioned above, the capillary force of the condensate flow path required for reflux can be exhibited more strongly.
凝縮液流路の毛細管力をより強く発揮する観点から、溝幅Cを深さDで割った値で表される流路断面におけるアスペクト比(縦横比)は、1.0よりも大きいことが好ましい。この比は1.5以上でもよく、2.0以上であってもよい。または、アスペクト比は1.0より小さくてもよい。この比は0.75以下であってもよく、0.5以下であってもよい。
その中でも製造の観点からCはDより大きいことが好ましく、かかる観点からアスペクト比は1.3より大きいことが好ましい。
From the viewpoint of exerting the capillary force of the condensate channel more strongly, the aspect ratio (aspect ratio) in the channel cross section represented by the value obtained by dividing the groove width C by the depth D is greater than 1.0. preferable. This ratio may be 1.5 or more, or 2.0 or more. Alternatively, the aspect ratio may be smaller than 1.0. This ratio may be 0.75 or less, and may be 0.5 or less.
Among them, C is preferably larger than D from the viewpoint of production, and from such a viewpoint, the aspect ratio is preferably greater than 1.3.
また、複数の液流路溝14aにおける隣り合う液流路溝14aのピッチは、1100μm以下であることが好ましく、550μm以下であってもよく、220μm以下であってもよい。一方、ピッチは30μm以上であることが好ましく、55μm以上であってもよく、70μm以上であってもよい。このピッチの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、ピッチの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより、凝縮液流路の密度を上げつつ、接合時や組み立て時に変形して凝縮液流路が潰れることを抑制することができる。
Further, the pitch of the adjacent liquid
Thereby, it is possible to prevent the condensate flow path from being crushed due to deformation during joining or assembly while increasing the density of the condensate flow path.
連通開口部14cについて、図8にEで示した液流路溝14aが延びる方向に沿った開口部の大きさは、1100μm以下であることが好ましく、550μm以下であってもよく、220μm以下であってもよい。一方、大きさEは30μm以上であることが好ましく、55μm以上であってもよく、70μm以上であってもよい。大きさEの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、大きさEの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
Regarding the
また、図8にFで示した液流路溝14aが延びる方向における隣り合う連通開口部14cのピッチは、2700μm以下であることが好ましく、1800μm以下であってもよく、900μm以下であってもよい。一方、このピッチFは60μm以上であることが好ましく、110μm以上であってもよく、140μm以上であってもよい。このピッチFの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、ピッチFの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
The pitch of the
図2、図3に戻って内側液流路部15について説明する。内側液流路部15も液流路部として機能し、作動流体が凝縮して液化した際に通る第2流路である凝縮液流路3の一部を構成する部位である。図14には図5のうちVIIIaで示した部分を示した。この図にも内側液流路部15の断面形状が表れている。また、図16には図14に矢印IXで示した方向から見た内側液流路部15を平面視した拡大図を示した。
Returning to FIG. 2 and FIG. 3, the inner liquid
これら図からわかるように、内側液流路部15は本体11の内面10aのうち、外周液流路部14の環状である環の内側に形成されている。本形態の内側液流路部15は、図3、図4からわかるように、本体11の平面視長方形で長辺に平行な方向(x方向)に延びる壁であり、複数(本形態では3つ)の内側液流路部15が同短辺に平行な方向(y方向)に所定の間隔で配列されている。
各内側液流路部15には、内側液流路部15が延びる方向に平行な溝である液流路溝15aが形成され、複数の液流路溝15aが、該液流路溝15aが延びる方向とは異なる方向に所定の間隔で配置されている。従って、図5、図14からわかるように内側液流路部15では、その断面において内面10a側に、凹部である液流路溝15aと液流路溝15aの間である凸部15bとが凹凸を繰り返して形成されている。
As can be seen from these figures, the inner
Each inner liquid
このように複数の液流路溝15aを備えることで、1つ当たりの液流路溝15aの深さ及び幅を小さくし、第2流路としての凝縮液流路3(図22等参照)の流路断面積を小さくして大きな毛細管力を利用することができる。一方、液流路溝15aを複数とすることにより合計した全体としての凝縮液流路3の流路断面積は適する大きさが確保され、必要な流量の凝縮液を流すことができる。
By providing the plurality of liquid
ここで液流路溝15aは溝であることから、その断面形状において、外面10b側に具備される底部、及び底部とは向かい合わせとなる反対側の部位で内面10a側に具備される開口を備えている。図15には図14のうち1つの液流路溝15aの部分を拡大して表した。
本形態で液流路溝15aはその断面が半楕円形状とされている。これにより後で説明するように、凝縮液流路3について、該凝縮液流路3の断面で凝縮液流路3と蒸気流路とが配列された方向である幅方向において、これが最大となる流路内面の部位で局所相当半径が最小となるような形状とすることができる。
ただし、当該断面形状は半楕円形状であることに限らず、第二シート20と組み合わされた際に、凝縮液流路3について、該凝縮液流路3の断面で最大幅となる流路内面の部位で局所相当半径が最小となるような形状であればよい。具体的には、断面形状は半楕円形状であることに限らず、円形や、長方形、正方形、台形等の四角形や、その他の多角形、他の幾何学形状、及び、これらのいずれか複数を組み合わせた形態であってもよい。
Here, since the
In the present embodiment, the cross section of the
However, the cross-sectional shape is not limited to a semi-elliptical shape, and when combined with the
さらに、図16からわかるように隣り合う液流路溝15aは、所定の間隔で連通開口部15cにより連通している。これにより複数の液流路溝15a間で凝縮液量の均等化が促進され、効率よく凝縮液を流すことができるため、円滑な作動流体の還流が可能となる。
この連通開口部15cについても、連通開口部14cと同様に、図10に示した例に倣って、液流路溝15aが延びる方向と直交する方向に沿って凸部15bと連通開口部15cとが交互に配置されてもよい。また、図11〜図13の例に倣って連通開口部15c及び凸部15bの形状としてもよい。
Further, as can be seen from FIG. 16, the adjacent
Similarly to the
以上のような構成を備える内側液流路部15は、さらに次のような構成を備えていることが好ましい。
図4、図5、図14にGで示した内側液流路部15の(内側液流路部15と蒸気流路溝16が配列される方向の大きさで、第二シート20との接合面における幅)幅は、3000μm以下であることが好ましく、1500μm以下であってもよく、1000μm以下であってもよい。一方、この幅Gは100μm以上であること好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅Gの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Gの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
当該幅Gは第二シート20の内側液流路部25の幅T(図19参照)と同じであってもよいし、大きくてもよいし、小さくてもよい。本形態では同じとされている。
It is preferable that the inner liquid
Bonding with the
The width G may be the same as the width T (see FIG. 19) of the inner
また、複数の内側液流路部15のピッチは4000μm以下であることが好ましく、3000μm以下であってもよく、2000μm以下であってもよい。一方、このピッチは200μm以上であることが好ましく、400μm以上であってもよく、800μm以上であってもよい。このピッチの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、ピッチの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより蒸気流路の流路抵抗を下げ、蒸気の移動と、凝縮液の還流とをバランスよく行うことができる。
Moreover, it is preferable that the pitch of the some inner side liquid flow-
Thereby, the flow path resistance of the steam flow path can be reduced, and the movement of the steam and the reflux of the condensate can be performed in a well-balanced manner.
液流路溝15aについて、図15、図16にHで示した溝幅(液流路溝15aが配列される方向の大きさで、溝の開口面における幅)は、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であってもよく、200μm以下であってもよい。一方、この幅Hは20μm以上であることが好ましく、45μm以上であってもよく、60μm以上であってもよい。この幅Hの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Hの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また、図14、図15にJで示した溝の深さは、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。一方、この深さJは5μm以上であることが好ましく、10μm以上であってもよく、20μm以上であってもよい。この深さJの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さJの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより還流に必要な凝縮液流路の毛細管力を強く発揮することができる。
The width of the
The depth of the groove indicated by J in FIGS. 14 and 15 is preferably 200 μm or less, and may be 150 μm or less or 100 μm or less. On the other hand, the depth J is preferably 5 μm or more, may be 10 μm or more, and may be 20 μm or more. The range of the depth J may be determined by a combination of any one of the plurality of upper limit candidate values and one of the plurality of lower limit candidate values. Also, the range of the depth J may be defined by combining any two of the plurality of upper limit candidate values or by combining any two of the plurality of lower limit candidate values.
Thereby, the capillary force of the condensate flow path necessary for the reflux can be exhibited strongly.
流路の毛細管力をより強く発揮する観点から、溝幅Hを深さJで割った値で表される流路断面におけるアスペクト比(縦横比)は、1.0よりも大きいことが好ましい。1.5以上であってもよいし、2.0以上であってもよい。又は1.0よりも小さくてもよく、0.75以下でもよく0.5以下でもよい。
その中でも製造の観点から溝幅Hは深さJよりも大きいことが好ましく、かかる観点からアスペクト比は1.3より大きいことが好ましい。
From the viewpoint of exerting the capillary force of the channel more strongly, the aspect ratio (aspect ratio) in the channel cross section represented by the value obtained by dividing the groove width H by the depth J is preferably larger than 1.0. It may be 1.5 or more, or 2.0 or more. Or it may be smaller than 1.0, may be 0.75 or less, and may be 0.5 or less.
Among them, the groove width H is preferably larger than the depth J from the viewpoint of manufacture, and the aspect ratio is preferably larger than 1.3 from this viewpoint.
また、複数の液流路溝15aにおける隣り合う液流路溝15aのピッチは、1100μm以下であることが好ましく、550μm以下であってもよく、220μm以下であってもよい。一方、このピッチは30μm以上であることが好ましく、55μm以上であってもよく、70μm以上であってもよい。このピッチの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、ピッチの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより、凝縮液流路の密度を上げつつ、接合時や組み立て時に変形して流路が潰れることを抑制することができる。
Further, the pitch of the adjacent liquid
Thereby, it can suppress that a flow path is crushed by deform | transforming at the time of joining or an assembly, raising the density of a condensate flow path.
さらに、連通開口部15cについて、図16にKで示した液流路溝15aが延びる方向に沿った開口部の大きさは、1100μm以下であることが好ましく、550μm以下であってもよく、220μm以下であってもよい。一方、この大きさKは30μm以上であることが好ましく、55μm以上であってもよく、70μm以上であってもよい。この大きさKの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、大きさKの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また、図16にLで示した、液流路溝15aが延びる方向における隣り合う連通開口部15cのピッチは、2700μm以下であることが好ましく、1800μm以下であってもよく、900μm以下であってもよい。一方、このピッチLは60μm以上であることが好ましく、110μm以上であってもよく、140μm以上であってもよい。このピッチLの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、このピッチLの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
Further, with regard to the
In addition, the pitch of the
上記した本形態の液流路溝14a及び液流路溝15aは等間隔に離間して互いに平行に配置されているが、これに限られることは無く、毛細管作用を奏することができれば溝同士のピッチがばらついても良く、また溝同士が平行でなくても良い。
The liquid
次に蒸気流路溝16について説明する。蒸気流路溝16は作動流体が蒸発して気化した蒸気が通る部位で、第1流路である蒸気流路4(図21等参照)の一部を構成する。図4には平面視した蒸気流路溝16の形状、図5には蒸気流路溝16の断面形状がそれぞれ表れている。
Next, the
これら図からもわかるように、蒸気流路溝16は本体11の内面10aのうち、外周液流路部14の環状である環の内側に形成された溝により構成されている。詳しくは本形態の蒸気流路溝16は、隣り合う内側液流路部15の間、及び、外周液流路部14と内側液流路部15との間に形成され、本体11の平面視長方形で長辺に平行な方向(x方向)に延びた溝である。そして、複数(本形態では4つ)の蒸気流路溝16が同短辺に平行な方向(y方向)に配列されている。従って、図5からわかるように第一シート10は、y方向において、外周液流路部14及び内側液流路部15を凸とし、蒸気流路溝16を凹とした凹凸が繰り返された形状を備えている。
ここで蒸気流路溝16は溝であることから、その断面形状において、外面10b側となる底部、及び、底部とは向かい合わせとなる反対側で内面10a側に開口を備えている。
As can be understood from these figures, the
Here, since the
このような構成を備える蒸気流路溝16は、さらに次のような構成を備えていることが好ましい。
図4、図5にMで示した蒸気流路溝16の幅(内側液流路部15と蒸気流路16が配列される方向の大きさで、溝の開口面における幅)は、少なくとも上記した液流路溝14a、液流路溝15aの幅C、幅Hより大きく形成され、2000μm以下であることが好ましく、1500μm以下であってもよく、1000μm以下であってもよい。一方、この幅Mは100μm以上であることが好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅Mの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Mの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
蒸気流路溝16のピッチは、内側液流路部15のピッチにより決まるのが通常である。
It is preferable that the
The width (the size in the direction in which the inner liquid
The pitch of the
一方、図5にNで示した蒸気流路溝16の深さは、少なくとも上記した液流路溝14a、液流路溝15aの深さD、深さJより大きく形成され、300μm以下であることが好ましく、200μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。一方、この深さNは10μm以上であることが好ましく、25μm以上であってもよく、50μm以上であってもよい。この深さNの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さNの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
このように、蒸気流路溝の流路断面積を液流路溝の流路断面積よりも大きくすることにより、作動流体の性質上、凝縮液よりも体積が大きくなる蒸気を円滑に還流することができる。
On the other hand, the depth of the
In this way, by making the flow channel cross-sectional area of the steam flow channel groove larger than the flow channel cross-sectional area of the liquid flow channel groove, the vapor having a volume larger than the condensate is smoothly circulated due to the nature of the working fluid. be able to.
本形態では蒸気流路溝16の断面形状は半楕円形であるが、これに限らず長方形、正方形、台形等の四角形、三角形、半円形、底部が半円形、底部が半楕円形、又はこれらのいずれか複数を組み合わせた形状であってもよい。蒸気流路は蒸気の流動抵抗を小さくすることにより、作動流体の円滑な還流をさせることができるので、かかる観点から流路断面の形状を決定することもできる。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the steam
本形態では隣り合う内側液流路部15の間に1つの蒸気流路溝16が形成された例を説明したが、これに限らず、隣り合う内側液流路部の間に2つ以上の蒸気流路溝が並べて配置される形態であってもよい。
また、第二シート20に蒸気流路溝が形成されていれば、第一シート10の一部または全部に蒸気流路溝が形成されない形態であってもよい。
Although an example in which one steam
In addition, as long as the steam flow channel is formed in the
蒸気流路連通溝17は、複数の蒸気流路溝16を連通させる溝である。これにより、複数の蒸気流路溝16の蒸気の均等化が図られたり、蒸気がより広い範囲に運ばれ、多くの凝縮液流路3を効率よく利用できるようになったりするため、作動流体の還流をより円滑にすることが可能となる。
The steam flow
本形態の蒸気流路連通溝17は、図3、図4からわかるように、内側液流路部15、蒸気流路溝16が延びる方向の両端部と、外周液流路部14との間に形成されている。また、図7には図4にIVb−IVbで示した線に沿って切断面で、蒸気流路連通溝17の連通方向に直交する断面が表れている。図2〜図4では、わかり易さのため蒸気流路溝16と蒸気流路連通溝17との境界となるべき部分に点線を付した。ただしこの線は必ずしも形状により表れる線ではなくわかり易さのために付した仮想の線である。
As can be seen from FIGS. 3 and 4, the steam
蒸気流路連通溝17は、隣り合う蒸気流路溝16を連通させるように形成されていればよく、その形状は特に限定されることはないが、例えば次のような構成を備えることができる。
図4、図7にPで示した蒸気流路連通溝17の幅(連通方向に直交する方向の大きさで、溝の開口面における幅)は、1000μm以下であることが好ましく、750μm以下であってもよく、500μm以下であってもよい。一方、この幅Pは100μm以上であることが好ましく、150μm以上であってもよく、200μm以上であってもよい。この幅Pの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅Pの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また、図7にQで示した蒸気流路連通溝17の深さは、300μm以下であることが好ましく225μm以下であってもよく、150μm以下であってもよい。一方、この深さQは10μm以上であることが好ましく、25μm以上であってもよく、50μm以上であってもよい。この深さQの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さQの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
The steam flow
The width (the size in the direction perpendicular to the communication direction, width at the opening face of the groove) of the steam flow
In addition, the depth of the steam flow
本形態で蒸気流路連通溝17の断面形状は半楕円形であるが、これに限らず、長方形、正方形、台形等の四角形、三角形、半円形、底部が半円形、底部が半楕円形又は、これらのいずれか複数の組み合わせであってもよい。
蒸気流路連通溝は蒸気の流動抵抗を小さくすることにより作動流体の円滑な還流をさせることができるので、かかる観点から流路断面の形状を決定することもできる。
In the present embodiment, the cross-sectional shape of the steam
Since the steam flow passage communicating groove can smoothly reflux the working fluid by reducing the flow resistance of the steam, the shape of the flow passage cross section can also be determined from this point of view.
次に第二シート20について説明する。本形態で第二シート20も全体としてシート状の部材である。図17には第二シート20を内面20a側から見た斜視図、図18には第二シート20を内面20a側から見た平面図をそれぞれ表した。また、図19には図18にXIa−XIaで切断したときの第二シート20の切断面を示した。また、図20には図18にXIb−XIbで切断したときの第二シート20の切断面を示した。
第二シート20は、内面20a、該内面20aとは反対側となる外面20b及び内面20aと外面20bとを連結し厚さを形成する側面20cを備え、内面20a側に作動流体が還流するパターンが形成されている。後述するようにこの第二シート20の内面20aと上記した第一シート10の内面10aとが対向するようにして重ね合わされることで中空部が形成され、ここに作動流体が封入されて密閉空間2となる。
Next, the
The
第二シート20は本体21及び注入部22を備えている。本体21は作動流体が還流する部位を形成するシート状の部位であり、本形態では平面視で角に円弧(いわゆるR)が形成された長方形である。
ただし、第二シート20の本体21は本形態のように四角形である他、円形、楕円形、三角形、その他の多角形、並びに、屈曲部を有する形である例えばL字型、T字型、クランク型等であってもよい。また、これらの少なくとも2つを組み合わせた形状とすることもできる。
The
However, the
注入部22は第一シート10と第二シート20とにより形成された中空部に対して作動流体を注入して密閉し、密閉空間2(図21参照)とする部位であり、本形態では本体21の平面視長方形である一辺から突出する平面視四角形のシート状である。本形態では第二シート20の注入部22には内面20a側に注入溝22aが形成されており、第二シート20の側面20cから本体21の内側(中空部となるべき部位)とが連通している。
このような第二シート20の厚さ及び構成する材料は第一シート10と同様に考えることができる。ただし、第一シート10と第二シート20とは同じ厚さ及び材料である必要はない。
The
The thickness of the
本体21の内面20a側には、作動流体が還流するための構造が形成されている。具体的には、本体21の内面20a側には、外周接合部23、外周液流路部24、内側液流路部25、蒸気流路溝26、及び、蒸気流路連通溝27が具備されている。
On the
外周接合部23は、本体21の内面20a側に、該本体21の外周に沿って形成された面である。この外周接合部23が第一シート10の外周接合部13に重なって接合(拡散接合、ろう付け等)されることにより、第一シート10と第二シート20との間に中空部が形成され、ここに作動流体が封入されて密閉空間2となる。
図18〜図20にRで示した外周接合部23の幅(外周接合部23が延びる方向に直交する方向の大きさで、第一シート10との接合面における幅)は、上記した本体11の外周接合部13の幅Aと同じであることが好ましい。ただしこれに限らず大きくてもよく、小さくてもよい。
The outer peripheral
The width (the size in the direction orthogonal to the extending direction of the outer
また外周接合部23のうち、本体21の四隅には厚さ方向(z方向)に貫通する穴23aが設けられている。この穴23aは第一シート10との重ね合せの際の位置決め手段として機能する。
Further, holes 23 a penetrating in the thickness direction (z direction) are provided at four corners of the
外周液流路部24は、液流路部であり、作動流体が凝縮して液化した際に通る第2流路である凝縮液流路3の一部を構成する部位である。
The outer peripheral liquid
外周液流路部24は本体21の内面20aのうち、外周接合部23の内側に沿って、密閉空間2の外周に沿って形成されている。本形態において第二シート20の外周液流路部24は、図19、図20からわかるように第一シート10との接合前において平坦面であり外周接合部23と面一である。これにより上記した第一シート10の複数の液流路溝14aの開口を閉鎖して第2流路となる凝縮液流路3を形成する。第一シート10と第二シート20との組み合わせに関する詳しい態様は後で説明する。
なお、このように第二シート20では外周接合部23と外周液流路部24とが面一であるため、構造的には両者を区別する境界線は存在しない。しかし、わかり易さのため、図17、図18では点線により両者の境界を表している。
The outer peripheral liquid
In this way, in the
外周液流路部24は、次のような構成を備えていることが好ましい。
図18〜図20にSで示した外周液流路部24の幅(外周液流路部24が延びる方向に直交する方向の大きさで、第一シート10との接合面における幅)は、第一シート10の外周液流路部14の幅Bと同じでもよいし、大きくても小さくてもよい。
It is preferable that the outer periphery liquid
The width (the size in the direction orthogonal to the direction in which the outer peripheral liquid
次に内側液流路部25について説明する。内側液流路部25も液流路部であり、第2流路である凝縮液流路3を構成する1つの部位である。
Next, the inner liquid
内側液流路部25は、図17〜図20よりわかるように、本体21の内面20aのうち、外周液流路部24の環状である環の内側に形成されている。本形態の内側液流路部25は、本体21の平面視長方形で長辺に平行な方向(x方向)に延びる壁であり、複数(本形態では3つ)の内側液流路部25が同短辺に平行な方向(y方向)に所定の間隔で配列されている。
本形態で各内側液流路部25は、その内面20a側の表面が第一シート10との接合前において平坦面により形成されている。これにより上記した第一シート10の複数の液流路溝15aの開口を閉鎖して凝縮液流路3を形成する。
The inner
In this embodiment, each inner liquid
図18、図19にTで示した内側液流路部25の幅は、第一シート10の内側液流路部15の幅Gと同じであってもよいし、大きくても小さくてもよい。本形態では同じとされている。
The width of the inner liquid
なお、本形態では各内側液流路部25では接合前において平坦面により形成されているが、第一シートと同様に液流路溝を形成しても良い。また、その場合は、液流路溝同士は平面視で同じ位置にあってもよく、ずれていても良い。
In addition, in this form, although it forms by the flat surface in each inner side liquid
次に蒸気流路溝26について説明する。蒸気流路溝26は作動流体が蒸発して気化した蒸気が通る部位であり、第1流路である蒸気流路4の一部を構成する。図18には平面視した蒸気流路溝26の形状、図19には蒸気流路溝26の断面形状がそれぞれ表れている。
Next, the
これら図からもわかるように、蒸気流路溝26は本体21の内面20aのうち、外周液流路部24の環状である環の内側に形成された溝により構成されている。詳しくは本形態の蒸気流路溝26は、隣り合う内側液流路部25の間、及び、外周液流路部24と内側液流路部25との間に形成され、本体21の平面視長方形で長辺に平行な方向(x方向)に延びた溝である。そして、複数(本形態では4つ)の蒸気流路溝26が同短辺に平行な方向(y方向)に配列されている。従って、図19からわかるように第二シート20は、y方向において、外周液流路部24及び内側液流路部25である壁による凸と、蒸気流路溝26である溝による凹とにより、凹凸が繰り返された形状を備えている。
ここで蒸気流路溝26は溝であることから、その断面形状において、外面20b側である底部、及び、底部とは向かい合わせとなる反対側の部位で内面20a側となる開口を備えている。
As can be understood from these figures, the
Here, since the
蒸気流路溝26は、第一シート10と組み合わされた際に該第一シート10の蒸気流路溝16と厚さ方向に重なる位置に配置されていることが好ましい。これにより蒸気流路溝16と蒸気流路溝26とで第1流路である蒸気流路4を形成することができる。
It is preferable that the
図18、図19にUで示した蒸気流路溝26の幅(内側液流路部25と蒸気流路溝26が配列される方向の大きさで、溝の開口面における幅)は、第一シート10の蒸気流路溝16の幅Mと同じであってもよいし、大きくても小さくてもよい。
また、図19にVで示した蒸気流路溝26の深さは、300μm以下であることが好ましく、225μm以下であってもよく、150μm以下であってもよい。一方、この深さVは10μm以上であることが好ましく、25μm以上であってもよく、50μm以上であってもよい。この深さVの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さVの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また第一シート10の蒸気流路溝16と第二シート20の蒸気流路溝26の深さは同じであってもよく、大きくても小さくてもよい。
The width (the size in the direction in which the inner
In addition, the depth of the steam
The depths of the
本形態で蒸気流路溝26の断面形状は半楕円形であるが、長方形、正方形、台形等の四角形、三角形、半円形、底部が半円形、底部が半楕円形、又はこれらのいくつかを組み合わせた形状であってもよい。蒸気流路は蒸気の流動抵抗を小さくすることにより作動流体を円滑に還流させることができるので、かかる観点から流路断面の形状を決定することもできる。
In this embodiment, the cross-sectional shape of the
本形態では隣り合う内側液流路部25の間に1つの蒸気流路溝26が形成された例を説明したが、これに限らず、隣り合う内側液流路部の間に2つ以上の蒸気流路溝が並べて配置される形態であってもよい。
また、第一シート10に蒸気流路溝が形成されていれば、第二シート20の一部または全部に蒸気流路溝が形成されない形態であってもよい。
Although an example in which one steam
In addition, as long as the steam flow channel is formed in the
蒸気流路連通溝27は、複数の蒸気流路溝26を連通させる溝である。これにより、複数の蒸気流路4の蒸気の均等化が図られたり、蒸気がより広い範囲に運ばれ、多くの凝縮液流路3を効率よく利用できるようになったりするため、作動流体の還流をより円滑にすることが可能となる。
The steam flow
本形態の蒸気流路連通溝27は、図17、図18、図20からわかるように、内側液流路部25、及び蒸気流路溝26が延びる方向の端部と、外周液流路部24との間に形成されている。また、図20には蒸気流路連通溝27の連通方向に直交する断面が表れている。
As can be seen from FIGS. 17, 18, and 20, the steam
図18、図20にWで示した蒸気流路連通溝27の幅(連通方向に直交する方向の大きさ、溝の開口面における幅)は、第一シート10の蒸気流路連通溝17の幅Pと同じでもよいし、大きくても小さくてもよい。
また、図20にXで示した蒸気流路連通溝27の深さは、300μm以下であることが好ましく、225μm以下であってもよく、150μm以下であってもよい。一方、この深さXは10μm以上であることが好ましく、25μm以上であってもよく、50μm以上であってもよい。この深さXの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さXの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また第一シート10の蒸気流路連通溝17と第二シート20の蒸気流路連通溝27の深さは同じでもよく、大きくても小さくてもよい。
The width of the steam flow
Further, the depth of the steam
Further, the depths of the steam flow
本形態で蒸気流路連通溝27の断面形状は半楕円形であるが、これに限らず長方形、正方形、台形等の四角形、三角形、半円形、底部が半円形、底部が半楕円形、又は、これらのいくつかを組み合わせた形状であってもよい。蒸気流路は蒸気の流動抵抗を小さくすることにより円滑な還流させることができるので、かかる観点から流路断面の形状を決定することもできる。
In this embodiment, the cross-sectional shape of the steam
次に、第一シート10と第二シート20とが組み合わされてベーパーチャンバ1とされたときの構造について説明する。この説明により、第一シート10及び第二シート20が有する各構成の配置、大きさ、形状等がさらに理解される。
図21には、図1にXII−XIIで示したy方向に沿ってベーパーチャンバ1を厚さ方向に切断した切断面を表した。この図は第一シート10における図5に表した図と、第二シート20における図19に表した図とが組み合わされてこの部位におけるベーパーチャンバ1の切断面が表されたものである。
図22には図21にXIIIで示した部位を拡大した図、図23には、図1にXIV−XIVで示したx方向に沿ってベーパーチャンバ1の厚さ方向に切断した切断面を表した。この図は、第一シート10における図7に表した図と、第二シート20における図20に表した図とが組み合わされてこの部位におけるベーパーチャンバ1の切断面が表されたものである。
Next, the structure when the
FIG. 21 shows a cut surface of the
21 is an enlarged view of a portion indicated by XIII in FIG. 21, and FIG. 23 is a cross-sectional view of the
図1、図2、及び図21〜図23よりわかるように、第一シート10と第二シート20とが重ねられるように配置され接合されることでベーパーチャンバ1とされている。このとき第一シート10の内面10aと第二シート20の内面20aとが向かい合うように配置されており、第一シート10の本体11と第二シート20の本体21とが重なり、第一シート10の注入部12と第二シート20の注入部22とが重なっている。本形態では、第一シート10と第二シート20との相対的な位置関係は、第一シート10の穴13aと第二シート20の穴23aと位置を合わせることで適切になるように構成されている。
As can be seen from FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 21 to FIG. 23, the
このような第一シート10と第二シート20との積層体により、本体11及び本体21に具備される各構成が図21〜図23に表れるように配置される。具体的には次の通りである。
By the laminated body of such a 1st sheet |
第一シート10の外周接合部13と第二シート20の外周接合部23とが重なるように配置されており、拡散接合やろう付け等の接合手段により両者が接合されている。これにより、第一シート10と第二シート20との間に中空部が形成され、ここに作動流体が封入されることで密閉空間2とされている。
It arrange | positions so that the outer
第一シート10の外周液流路部14と第二シート20の外周液流路部24とが重なるように配置されている。これにより外周液流路部14の液流路溝14a及び外周液流路部24により中空部のうち、作動流体が凝縮して液化した状態である凝縮液が流れる第2流路である凝縮液流路3が形成される。この凝縮液流路3は第1流路である蒸気流路4とは分離されて形成されているため、作動流体の循環を円滑にさせることができる。
第一シート10の壁である内側液流路部15と第二シート20の壁である内側液流路部25とが重なるように配置されている。これにより内側液流路部15の液流路溝15a及び内側液流路部25により中空部のうち、作動流体が凝縮して液化した状態である凝縮液が流れる第2流路である凝縮液流路3が形成される。
凝縮液流路3は蒸気流路4とは分離されて形成されているため、作動流体の循環を円滑にさせることができる。
このように断面においてその四方を壁で囲まれた細い流路を形成することにより強い毛細管力で凝縮液を移動させ、円滑な循環が可能となる。
さらには内側液流路部15と内側液流路部25とが重なることにより密閉空間2の内部における支柱として機能するため、製造時においてつぶれ等の不具合を抑制することができる。
The outer peripheral liquid
It arrange | positions so that the inner side liquid flow-
Since the
As described above, by forming a thin flow path which is surrounded by walls in four directions in the cross section, the condensate can be moved by a strong capillary force, and smooth circulation becomes possible.
Furthermore, when the inner
さらに、本形態では、凝縮液流路3が次のような断面形状を備えて構成されている。図24には、1つの凝縮液流路3の断面を拡大して表した。ここでは内側液流路部15の液流路溝15aと内側液流路部25とによる凝縮液流路3を用いて説明するが、外周液流路部14と外周液流路部24とによる凝縮液流路3も同様に考えることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
本形態で凝縮液流路3は、流路断面(凝縮液流路が延びる方向に直交する断面)における内面形状において当該流路断面における流路幅αが最大になる流路内面の部位βで局所相当半径が最小となる形態を備えている。局所相当半径については後で説明する。ここで流路幅における幅方向は、凝縮液流路3が配列される方向である。
これにより、より強い毛細管力を発揮することができ、さらに円滑な凝縮液の循環が可能となる。本形態では、流路幅αが最大となる両方の部位βで局所相当半径が最小となる例を示したが、これに限らず、いずれか一方において局所相当半径が最小であればよい。
In the present embodiment, the
As a result, a stronger capillary force can be exhibited, and smooth circulation of the condensate becomes possible. In the present embodiment, an example is shown in which the local equivalent radius is minimum at both portions β where the flow path width α is maximum. However, the present invention is not limited to this.
ここで、流路幅が最大になる流路内面の部位βにおいて局所相当半径が最小であることとは次のような意味である。
ベーパーチャンバを切断及び研磨する等して、流路断面が表れるようにした上で、当該流路断面を高倍率の顕微鏡又はSEMを用いて、50倍〜200倍の範囲で拡大して表す。そしてこの拡大した流路断面から、流路の内周面の輪郭を抽出し、この輪郭において流路幅及び局所相当半径を測定したとき、流路幅が最大αになる流路内面の部位βにおける局所相当半径が最小となる。
Here, the minimum of the locally equivalent radius at the portion β of the inner surface of the flow passage where the flow passage width is maximized has the following meaning.
After the vapor chamber is cut and polished so that the cross section of the flow path appears, the cross section of the flow path is enlarged and expressed in a range of 50 times to 200 times using a high magnification microscope or SEM. Then, the contour of the inner peripheral surface of the flow channel is extracted from the enlarged flow channel cross section, and when the flow channel width and the local equivalent radius are measured in this contour, the portion β of the inner surface of the flow channel where the flow channel width is the maximum α The local equivalent radius at is the smallest.
ここで局所相当半径は次のように得ることができる。図25に説明のための図を示した。図25は図24のうち一方の部位βの周辺に注目して拡大した図である。すなわち、上記輪郭において流路幅が最大となる流路内面の部位βとなる点、及び、この部位βとなる点を挟んで隣接する輪郭上の決められた所定の2つの点である部位β1、部位β2となる点の合計3点を抽出し、この3点を通る円C1の半径を局所相当半径とする。
そのとき部位βとなる点を挟んで隣接する輪郭上の決められた所定の2つの部位β1、β2となる点は、輪郭の全長を100%としたとき、部位βの点から0.5%の距離で離隔した位置における輪郭上の点である。
Here, the local equivalent radius can be obtained as follows. The figure for description is shown in FIG. FIG. 25 is an enlarged view focusing on the periphery of one portion β in FIG. That is, the point β which is the portion β of the inner surface of the flow passage where the flow passage width is maximum in the contour, and the portion β which is two predetermined predetermined points on the adjacent contour across the point which becomes the portion β A total of three points which are 1 and a portion β 2 are extracted, and the radius of the circle C 1 passing through these three points is taken as a locally equivalent radius.
At this time, the predetermined two predetermined portions β 1 and β 2 on the contour which are adjacent to each other across the point to be the portion β are 0. 0 from the point of the portion β when the total length of the contour is 100%. It is a point on the contour at a position separated by a distance of 5%.
ただし、例外として決められた所定の2つの部位β1、β2の代わりに、これとは異なる輪郭上の決められた所定の2つの部位を次のようにして得ることがある。例えば上記と同様に円C1を得たとき、図26に示したように、円C1の内側で部位βと部位β1との間に、突出する頂部T1が存在するときがある。このときには、部位β1の代わりに、円C1の円周から最も離れた部位であるこの頂部T1を隣接する点としてこれを用いてβ、T1、β2により円C2を描き、この円C2の半径を局所相当半径とし、これを部位βにおける局所相当半径とする。ただし、このような円の再定義は1つの部位βに対して1回のみとする。また、円C1の中にβ1側及びβ2側の両方に突出するように頂部が存在する際には、それぞれ置き換えを行い、部位β及び2つの頂部T1により円C2を描く。 However, instead of the two predetermined parts β 1 and β 2 determined as exceptions, there may be obtained two predetermined parts on a different contour as follows. For example, when obtaining the circle C 1 in the same manner as described above, as shown in FIG. 26, between the site beta and site beta 1 in inner circle C 1, there are times when top T 1 projecting exists. At this time, instead of the part β 1 , the top part T 1 , which is the part farthest from the circumference of the circle C 1 , is used as an adjacent point to draw a circle C 2 by β, T 1 , β 2 , the radius of the circle C 2 and the local equivalent radius, this is the local equivalent radius at the site beta. However, such circle redefinition is performed only once for one site β. Further, when there is a top portion in the circle C 1 so as to protrude on both the β 1 side and the β 2 side, replacement is performed, and the circle C 2 is drawn by the portion β and the two top portions T 1 .
図27には他の形態を説明する図を示した。この形態では、第二シートの外周液流路部及び内側液流路部にも液流路溝29が設けられており、第一シート10の外周液流路部14の液流路溝14a及び内側液流路部15の液流路溝15aに重ねられることで第2流路である凝縮液流路3を形成している。
このような凝縮液流路3においても、上記したように得た最大幅αにおける流路内面の部位βで局所相当半径が最小となるような形状であれば効果を有するものとなる。
FIG. 27 shows a diagram for explaining another embodiment. In this embodiment, the
Even in such a
本形態のβ1及びβ2も上記と同様にして次のようにして得ることができる。図28に説明のための図を表した。
ベーパーチャンバを切断及び研磨する等して、流路断面が表れるようにした上で、当該流路断面を高倍率の顕微鏡又はSEMを用いて、50倍〜200倍の範囲で拡大して表す。そしてこの拡大した流路断面から、流路の内周面の輪郭を抽出し、この輪郭において流路幅及び局所相当半径を測定したとき、流路幅が最大αになる流路内面の部位βにおける局所相当半径が最小となる。
上記輪郭において流路幅が最大となる流路内面の部位βとなる点、及び、この部位βとなる点を挟んで隣接する輪郭上の所定の2つの点である部位β1、部位β2となる点の合計3点を抽出し、この3点を通る円C1の半径を局所相当半径とする。そのとき部位βとなる点を挟んで隣接する輪郭上の決められた所定の2つの部位β1、β2となる点は、輪郭の全長を100%としたとき、部位βの点から0.5%の距離で離隔した位置における輪郭上の点である。
The β 1 and β 2 of the present embodiment can also be obtained as follows in the same manner as described above. The figure for description is represented to FIG.
After the vapor chamber is cut and polished so that the cross section of the flow path appears, the cross section of the flow path is enlarged and expressed in a range of 50 times to 200 times using a high magnification microscope or SEM. Then, the contour of the inner circumferential surface of the flow channel is extracted from the enlarged flow channel cross section, and when the flow channel width and the local equivalent radius are measured in this contour, the portion β of the inner surface of the flow channel where the flow channel width becomes maximum α. The local equivalent radius at is the smallest.
In the contour, the point that becomes the portion β on the inner surface of the passage where the width of the passage becomes the maximum, and the two points β 1 and β 2 that are predetermined two points on the contour adjacent to the point that becomes the portion β. extracting total three points a, the radius of the circle C 1 that passes through the three points and the local equivalent radius. At this time, the predetermined two predetermined portions β 1 and β 2 on the contour which are adjacent to each other across the point to be the portion β are 0. 0 from the point of the portion β when the total length of the contour is 100%. It is a point on the contour at a position separated by a distance of 5%.
このような凝縮液流路3とするための、第一シート10に液流路溝14aを形成し、第二シート20に液流路溝29を形成する方法は特に限定されることはないが、両者をハーフエッチングにより形成して精度よく位置合わせする方法や、第1シート10の液流路溝14aはハーフエッチングで作製して第二シート20の液流路溝29は第一シートとの拡散接合時の変形により形成する方法を適用してもよい。
A method of forming the liquid
図29にも他の形態を説明する図を示した。上記した形態では第一シート10と第二シート20との接合部分で最大幅αとなる例であったが、この形態では当該接合部分ではない位置で最大幅αとなり、この部位βで局所相当半径が最小となっている。
このような凝縮液流路3においても、上記したように得た最大幅αにおける流路内面の部位βで局所相当半径が最小となるような形状であれば効果を有するものとなる。
FIG. 29 is a diagram for explaining another embodiment. In the embodiment described above, the maximum width α is an example at the junction of the
Even in such a
このように最大幅αにおける流路内面の部位βで局所相当半径が最小となるような形状は、凝縮液流路の全長に亘って具備されている必要はなく、少なくとも一部においてこのような形態であればよい。より大きな効果を有する観点から、凝縮液流路の全長に対して20%以上においてこのような形態であることが好ましく、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは60%以上である。 Thus, the shape in which the local equivalent radius is minimized at the portion β of the inner surface of the flow channel at the maximum width α does not have to be provided over the entire length of the condensate flow channel, and at least a part of such a shape is required. Any form is acceptable. From the viewpoint of having a greater effect, such a form is preferably 20% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 60% or more with respect to the total length of the condensate channel.
なお、以上の各例の凝縮液流路3でも流路の毛細管力をより強く発揮する観点から、流路幅を流路高さで割った値で表される流路断面におけるアスペクト比(縦横比)は、1.0よりも大きいことが好ましい。この比は1.5以上でもよく、2.0以上であってもよい。または、アスペクト比は1.0より小さくてもよい。この比は0.75以下であってもよく、0.5以下であってもよい。
その中でも製造の観点から流路幅が流路高さより大きいことが好ましく、かかる観点からアスペクト比は1.3より大きいことが好ましい。
From the viewpoint of exerting the capillary force of the flow path even in the
Among them, the channel width is preferably larger than the channel height from the viewpoint of production, and the aspect ratio is preferably larger than 1.3 from this viewpoint.
図30、図31には他の例を説明する図を示した。図30は図24と同じ視点による図である。図31は、図30にXVIIIbで示した部位を拡大した図である。 FIGS. 30 and 31 illustrate another example. FIG. 30 is a view from the same viewpoint as FIG. 31 is an enlarged view of a portion indicated by XVIIIb in FIG.
本形態では、上記した凝縮液流路3の特徴に加えて、さらに流路断面を拡大して表したときに、流路断面(凝縮液流路が延びる方向に直交する断面)における内面形状において、その内壁面に微小な溝である内面溝3aが形成されている。この内面溝3aは流路幅が最大となる流路内面の部位に形成されることが好ましく、従って局所相当半径が最も小さい部位に具備されていることが好ましい。
これにより、微細な凝縮液流路3の内面に、さらに微細な溝が形成されているため、内面溝3aに凝縮液が入り、さらに毛細管力を高めることができ、凝縮液の還流を促進することが可能となる。従って、ベーパーチャンバ1の熱輸送能力が高まる。
In this embodiment, in addition to the characteristics of the
As a result, since a further minute groove is formed on the inner surface of the
この内面溝の断面形状、断面積は特に限定されることはなく、凝縮液流路3の内面に設けられた溝であればよい。ただし、内面溝はその長手方向は、凝縮液流路3が延びる方向に沿って、少なくとも該内面溝3aの開口幅δよりも長く延在していることが好ましい。これにより毛管力を高める溝として機能することができる。
The cross-sectional shape and the cross-sectional area of the inner surface groove are not particularly limited as long as the groove is provided on the inner surface of the
図21〜図23に戻って他の部位について説明する。図21、図22からわかるように、第一シート10の蒸気流路溝16の開口と第二シート20の蒸気流路溝26の開口とが向かい合うように重なって流路を形成し、これが蒸気が流れる第1流路である蒸気流路4となる。
上記した第2流路である凝縮液流路3の流路断面積は、当該第1流路である蒸気流路4の流路断面積より小さくされている。より具体的には、隣り合う2つの蒸気流路4(本形態では1つの蒸気流路溝16及び1つの蒸気流路溝26により形成される流路)の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う2つの蒸気流路4の間に配置される複数の凝縮液流路3(本形態では1つの内側液流路部15、及び、1つの内側液流路溝25により形成される複数の凝縮液流路3)の平均の流路断面積をAlとしたとき、凝縮液流路3と蒸気流路4とは、AlがAgの0.5倍以下の関係にあるものとし、好ましくは0.25倍以下である。これにより作動流体はその相態様(気相、液相)によって第1流路と第2流路とを選択的に通り易くなる。
この関係はベーパーチャンバ全体のうち少なくとも一部において満たせばよく、ベーパーチャンバの全部でこれを満たせばさらに好ましい。
Returning to FIG. 21 to FIG. 23, other parts will be described. As can be seen from FIGS. 21 and 22, the opening of the steam
The flow passage cross-sectional area of the
This relationship may be satisfied in at least a portion of the entire vapor chamber, and more preferably in the entire vapor chamber.
同様に、図23からわかるように、第一シート10の蒸気流路連通溝17の開口と第二シート20の蒸気流路連通溝27の開口とが向かい合うように重なり流路を形成する。
Similarly, as can be seen from FIG. 23, the overlapping flow path is formed so that the opening of the steam flow
一方、注入部12、22についても図1に表れているように、その内面10a、20a同士が向かい合うように重なり、第二シート20の注入溝22aの底部とは反対側の開口が第一シート10の注入部12の内面10aより塞がれ、外部と本体11、21間の中空部(凝縮液流路3及び蒸気流路4)とを連通する注入流路5が形成されている。
ただし、注入流路5から中空部に対して作動流体を注入した後は、注入流路5は閉鎖されて密閉空間2とされる、最終的な形態のベーパーチャンバ1では外部と中空部とは連通していない。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
However, after injecting the working fluid from the injection flow channel 5 into the hollow portion, the injection flow channel 5 is closed to form the sealed
本形態で注入部12、注入部22及びこれによる注入流路5は、ベーパーチャンバ1の長手方向における一対の端部のうちの一方の端部に設けられている例が示されているが、これに限られることはなく、他のいずれかの端部に配置されていてもよく、複数配置されてもよい。複数配置される場合には例えばベーパーチャンバ1の長手方向における一対の端部のそれぞれに配置されてもよいし、他の一対の端部のうちの一方の端部に配置されもよい。
In this embodiment, the
ベーパーチャンバ1の密閉空間2には、作動流体が封入されている。作動流体の種類は特に限定されることはないが、純水、エタノール、メタノール、アセトン、及びそれらの混合物等、通常のベーパーチャンバに用いられる作動流体を用いることができる。
A working fluid is sealed in the
以上のようなベーパーチャンバは例えば次のように作製することができる。
第一シート10及び第二シート20の外周形状を有する金属シートに対して、液流路溝14a、液流路溝15a、蒸気流路溝16、蒸気流路溝26、及び蒸気流路連通溝17、蒸気流路連通溝27をハーフエッチングにより形成する。ハーフエッチングとは、厚さ方向に貫通することなく厚さ方向の途中までエッチングを行うことである。
次いで、第一シート10の内面10aと第二シート20の内面20aとを向かい合わせるように重ね、位置決め手段としての穴13a、穴23aを用いて位置決めし、仮止めを行う。仮止めの方法は特に限定されることはないが、抵抗溶接、超音波溶接、及び接着剤による接着等を挙げることができる。
そして仮止め後に拡散接合を行い恒久的に第一シート10と第二シート20とを接合する。なお、拡散接合の代わりにろう付けにより接合してもよい。ここで、「恒久的に接合」とは、厳密な意味に縛られることはなく、ベーパーチャンバ1の動作時に、密閉空間2の密閉性を維持可能な程度に、第一シート10の内面10aと第二シート20の内面20aとの接合を維持できる程度に接合されていることを意味する。
The vapor chamber as described above can be manufactured as follows, for example.
For the metal sheet having the outer peripheral shape of the
Next, the
After temporary fixing, diffusion bonding is performed to permanently bond the
接合の後、形成された注入流路5から真空引きを行い、中空部を減圧する。その後、減圧された中空部に対して注入流路5から作動流体を注入して中空部に作動流体が入れられる。そして注入部12、注入部22に対してレーザーによる溶融を利用したり、かしめたりして注入流路5を閉鎖する。これにより中空部が密閉空間2となり、内側に作動流体が安定的に保持される。
After bonding, vacuum drawing is performed from the formed injection channel 5 to decompress the hollow portion. Thereafter, the working fluid is injected from the injection flow channel 5 into the depressurized hollow portion, and the working fluid is introduced into the hollow portion. Then, the
本形態のベーパーチャンバでは、内部液流路部15と内側液流路部25との重なりによりこれが支柱として機能するため、接合時及び減圧時に密閉空間がつぶれることを抑制することができる。
In the vapor chamber of the present embodiment, the overlap between the inner liquid
以上では、エッチングによるベーパーチャンバの製造について説明したが、製造方法はこれに限らず、プレス加工、切削加工、レーザ加工、及び3Dプリンタによる加工によりベーパーチャンバを製造することもできる。
例えば3Dプリンタによりベーパーチャンバを製造する場合にはベーパーチャンバを複数のシートを接合して作製する必要がなく、接合部のないベーパーチャンバとすることが可能となる。
Although the manufacturing of the vapor chamber by etching has been described above, the manufacturing method is not limited thereto, and the vapor chamber can also be manufactured by press processing, cutting processing, laser processing, and processing by a 3D printer.
For example, in the case of manufacturing a vapor chamber by a 3D printer, it is not necessary to manufacture the vapor chamber by bonding a plurality of sheets, and it is possible to make a vapor chamber without a joint.
次にベーパーチャンバ1の作用について説明する。図32には電子機器の一形態である携帯型端末40の内側にベーパーチャンバ1が配置された状態を模式的に表した。ここではベーパーチャンバ1は携帯型端末40の筐体41の内側に配置されているため点線で表している。このような携帯型端末40は、各種電子部品を内包する筐体41及び筐体41の開口部を通して外部に画像が見えるように露出したディスプレイユニット42を備えて構成されている。そしてこれら電子部品の1つとして、ベーパーチャンバ1により冷却すべき電子部品30が筐体41内に配置されている。
Next, the operation of the
ベーパーチャンバ1は携帯型端末等の筐体内に設置され、CPU等の冷却すべき対象物である電子部品30に取り付けられる。電子部品30はベーパーチャンバ1の外面10b又は外面20bに直接、又は、熱伝導性の高い粘着剤、シート、テープ等の他の部材を介して取り付けられる。外面10b、外面20bのうちどの位置に冷却対象物が取り付けられるかは特に限定されることはなく、携帯型端末等において他の部材の配置との関係により適宜設定される。本形態では図1に点線で示したように、冷却すべき熱源である電子部品30を第一シート10の外面10bのうち、本体11のxy方向中央に配置した。従って図1において電子部品30は死角となって見えない位置なので点線で表している。
図33には作動流体の流れを説明する図を表した。説明のし易さのため、この図では第二シート20は省略し、第一シート10の内面10aが見えるように表示している。
The
FIG. 33 shows a diagram for explaining the flow of the working fluid. For ease of explanation, the
電子部品30が発熱すると、その熱が第一シート10内を熱伝導により伝わり、密閉空間2内における電子部品30に近い位置に存在する凝縮液が熱を受ける。この熱を受けた凝縮液は熱を吸収し蒸発し気化する。これにより電子部品30が冷却される。
When the
気化した作動流体は蒸気となって図33に実線の直線矢印で示したように蒸気流路4内を流れて移動する。この流れは電子部品30から離隔する方向に生じるため、蒸気は電子部品30から離れる方向に移動する。
蒸気流路4内の蒸気は熱源である電子部品30から離れ、比較的温度が低いベーパーチャンバ1の外周部に移動し、当該移動の際に順次第一シート10及び第二シート20に熱を奪われながら冷却される。蒸気から熱を奪った第一シート10及び第二シート20はその外面10b、20bに接触した携帯型端末装置の筐体等に熱を伝え、最終的に熱は外気に放出される。
The vaporized working fluid turns into steam and flows in the
The vapor in the
蒸気流路4を移動しつつ熱を奪われた作動流体は凝縮して液化する。この凝縮液は蒸気流路4の壁面に付着する。一方で蒸気流路4には連続して蒸気が流れているので、凝縮液は図22、図23に矢印Zで示したように蒸気で押し込まれるように、凝縮液流路3に移動する。本形態の凝縮液流路3は、図8、図16に現れているように連通開口部14c、15cを備えているので、凝縮液はこの連通開口部14c、15cを通って複数の凝縮液流路3に分配される。
The working fluid which has been deprived of heat while moving through the
凝縮液流路3に入った凝縮液は、凝縮液流路による毛細管現象、及び、蒸気からの押圧により、図33に点線の直線矢印で表したように熱源である電子部品30に近づくように移動する。
このとき、凝縮液流路3は第二シート20により液流路溝14a、15aの開口が塞がれているので断面においてその四方が壁となり、毛細管力を高めることができる。これにより円滑な凝縮液の移動が可能とされている。
さらに本形態では凝縮液流路3の断面において、その最大幅となる流路内面の部位で局所相当半径が最小となるような形状を有しているのでより高い毛細管力を得ることができ、さらに円滑な凝縮液の移動が可能である。
そして再度熱源である電子部品30からの熱により気化して上記を繰り返す。
Condensate that has entered the
At this time, since the
Furthermore, in the present embodiment, in the cross section of the
And it repeats the above by vaporizing with the heat from the
以上のように、ベーパーチャンバ1によれば、凝縮液流路において高い毛細管力で凝縮液の還流が良好となり、熱輸送量を高めることができる。
As described above, according to the
ここまでのベーパーチャンバ1は、第一シート10及び第二シート20の2つのシートからなる例を説明した。ただし、これに限られることはなく、図34に示したように3つのシート、及び、図35に示したように4つのシートによるベーパーチャンバであってもよい。
The example where the
図34に示したベーパーチャンバは、第一シート10、第二シート20、及び、中間シートである第三シート50の積層体である。第一シート10と第二シート20との間に挟まれるように第三シート50が配置され、それぞれが接合されている。
The vapor chamber shown in FIG. 34 is a laminate of the
この例では第一シート10は内面10a及び外面10bのいずれも平坦である。同様に、第二シート20も内面20a及び外面20bのいずれも平坦である。
この時の、第一シート10および第二シート20の厚さは、1.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以下であってもよく、0.1mm以下であってもよい。一方、この厚さ0.005mm以上であること好ましく、0.015mm以上であってもよく、0.030mm以上であってもよい。この厚さの範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、この厚さの範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
In this example, both the
The thickness of the
第三シート50には、蒸気流路溝51、壁52、液流路溝53、及び、凸部54が備えられている。
蒸気流路溝51は、第三シート50を厚さ方向に貫通した溝であり、上記した蒸気流路溝16と蒸気流路溝26とを重ねて第1流路である蒸気流路4を構成すると同様の溝であり、これに相当する形態を有している。
壁52は、隣り合う蒸気流路溝51の間に具備される壁であり、上記した外周液流路部14と外周液流路部24、及び、内側液流路部15と内側液流路部25を重ねた壁に相当する形態を有している。
液流路溝53は、壁52のうち第一シート10に対向する面に配置される溝であり、上記した液流路溝14a、15aに相当する形態を有している。液流路溝53により第2流路である凝縮液流路3が形成される。
凸部54は、隣り合う液流路溝53の間に配置される凸部であり、上記した凸部14b、15bに相当する形態で配置される。
The
The
The
The
The
そして、第1シート10、第二シート20、及び第三シート50が接合された際には、第2流路である凝縮液流路3の形態が上記したように最大幅αの内周面上βで最小の局所相当半径を有するように構成されている。
And when the
図35に示したベーパーチャンバは、第一シート10、第二シート20、並びに、2つの中間シートである第三シート60及び第四シート70の積層体である。これらシートが第一シート10側から、第一シート10、第三シート60、第四シート70、及び、第二シート20の順に積層され接合されている。
The vapor chamber shown in FIG. 35 is a laminated body of the
本形態では、第一シート10及び第二シート20は内面10a、20a、及び外面10b、20bはいずれも平坦である。
In the present embodiment, the
第三シート60には、液流路溝14a、液流路溝15a、及び、蒸気流路溝16が備えられている。
本形態における液流路溝14a、液流路溝15a、及び、蒸気流路溝16は、第三シート60を厚さ方向に貫通した溝であるが、それ以外においては、上述した液流路溝14a、液流路溝15a、及び、蒸気流路溝16と同様の形態とすることができる。
The
The liquid
第四シート70には蒸気流路溝26が備えられている。
本形態における蒸気流路溝26は、第四シート70を厚さ方向に貫通した溝であるが、それ以外においては、上述した蒸気流路溝26と同様の形態とすることができる。
The
The steam
このようなシートが積層されることにより、第一シート10、凝縮液流路14a、及び、第四シート70により囲まれた第2流路である凝縮液流路3、及び、第一シート10、凝縮液流路15a、及び、第四シート70により囲まれた第2流路である凝縮液流路3となる。
同様に、蒸気流路溝16と蒸気流路溝26とが重なり、第一シート10と第二シート20との間に配置されることで第1流路である蒸気流路4となる。
そして、第2流路である凝縮液流路3の形態が上記したように最大幅αの内周面β上で最小の局所相当半径を有するように構成されている。
By laminating such sheets, the
Similarly, the
Then, as described above, the configuration of the
本開示の上記各形態はそのままに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の形態とすることができる。各形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 The above-described embodiments of the present disclosure are not limited as they are, and the components can be modified and embodied without departing from the scope of the present invention. In addition, various forms can be provided by appropriate combinations of a plurality of components disclosed in the above form. Some components may be deleted from all the components shown in each form.
1 ベーパーチャンバ
2 密閉空間
3 凝縮液流路
4 蒸気流路
10 第一シート
10a 内面
10b 外面
10c 側面
11 本体
12 注入部
13 外周接合部
14 外周液流路部
14a 液流路溝
14c 連通開口部
15 内側液流路部
15a 液流路溝
15c 連通開口部
16 蒸気流路溝
17 蒸気流路連通溝
20 第二シート
20a 内面
20b 外面
20c 側面
21 本体
22 注入部
23 外周接合部
24 外周液流路部
25 内側液流路部
26 蒸気流路溝
27 蒸気流路連通溝
30 電子部品
40 電子機器
41 筐体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記密閉空間には、
複数の第1流路と、隣り合う前記第1流路の間に設けられた第2流路と、を有し、
隣り合う2つの前記第1流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第1流路の間に配置された複数の前記第2流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、少なくとも一部でAlはAgの0.5倍以下であり、
前記第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、前記局所相当半径が前記流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバ。 A vapor chamber in which a working fluid is enclosed in an enclosed space provided inside the chamber, the vapor chamber comprising:
In the enclosed space,
A plurality of first flow paths and a second flow path provided between the adjacent first flow paths,
The average of the flow path cross-sectional area of two of said first flow path adjacent the A g, an average of the flow path cross-sectional area of the plurality of the second flow path disposed between the adjacent first flow path A when the l, a l at least a portion is not more than 0.5 times the a g,
The second channel has two points on the inner surface of the channel adjacent to each other at a portion of the inner surface of the channel having the maximum width in the cross section of the channel and having a predetermined distance determined by sandwiching the portion. A vapor chamber having a flow path shape in which the local equivalent radius is the smallest on the inner surface of the flow path section, where the radius of a circle passing through is a locally equivalent radius.
前記密閉空間には、
気体状態の前記作動流体が流れる複数の第1流路と、
隣り合う前記第1流路間に設けられ、液体状態の前記作動流体が流れる第2流路と、が備えられ、
前記第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、前記局所相当半径が前記流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバ。 A vapor chamber in which a working fluid is enclosed in an enclosed space provided inside the chamber, the vapor chamber comprising:
In the enclosed space,
A plurality of first flow paths through which the working fluid in a gaseous state flows;
A second flow path provided between the adjacent first flow paths, through which the working fluid in a liquid state flows,
The second channel has two points on the inner surface of the channel adjacent to each other at a portion of the inner surface of the channel having the maximum width in the cross section of the channel and having a predetermined distance determined by sandwiching the portion. A vapor chamber having a flow path shape in which the local equivalent radius is the smallest on the inner surface of the flow path section, where the radius of a circle passing through is a locally equivalent radius.
前記筐体の内側に配置された電子部品と、
前記電子部品に配置された請求項1乃至3のいずれかに記載されたベーパーチャンバと、を備える、電子機器。 And
An electronic component disposed inside the housing;
An electronic device comprising: the vapor chamber according to any one of claims 1 to 3 disposed in the electronic component.
前記中空部には、
複数の第1流路と、隣り合う前記第1流路の間に設けられた第2流路と、を有し、
隣り合う2つの前記第1流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第1流路の間に配置された複数の前記第2流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、少なくとも一部でAlはAgの0.5倍以下であり、
前記第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、前記局所相当半径が前記流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバ用シート。 A vapor chamber sheet having a hollow portion,
In the hollow portion,
A plurality of first flow paths, and a second flow path provided between the adjacent first flow paths,
The average of the flow path cross-sectional area of two of said first flow path adjacent the A g, an average of the flow path cross-sectional area of the plurality of the second flow path disposed between the adjacent first flow path A when the l, a l at least a portion is not more than 0.5 times the a g,
The second channel has two points on the inner surface of the channel adjacent to each other at a portion of the inner surface of the channel having the maximum width in the cross section of the channel and having a predetermined distance determined by sandwiching the portion. The sheet | seat for vapor chamber provided with the flow-path shape where the said local equivalent radius becomes the smallest in the inner surface of the said flow-path cross section, when the radius of the circle |
前記中空部には、
気体状態の作動流体が流れる蒸気流路となる複数の第1流路と、
隣り合う前記第1流路間に設けられ、液体状態の作動流体が流れる凝縮液流路となる第2流路と、が備えられ、
前記第2流路は、その流路断面で幅が最大となる流路内面の部位において、当該部位及び当該部位を挟んで決められた所定の距離を有して隣接する流路内面の2点を通る円の半径を局所相当半径としたとき、前記局所相当半径が前記流路断面の内面の中で最小となる流路形状を備えている、ベーパーチャンバ用シート。 A sheet for a vapor chamber having a hollow portion, comprising:
In the hollow portion,
A plurality of first flow paths that are steam flow paths through which the working fluid in a gaseous state flows;
A second flow path provided between the adjacent first flow paths and serving as a condensate flow path through which the working fluid in a liquid state flows;
The second channel has two points on the inner surface of the channel adjacent to each other at a portion of the inner surface of the channel having the maximum width in the cross section of the channel and having a predetermined distance determined by sandwiching the portion. The sheet | seat for vapor chamber provided with the flow-path shape which the said local equivalent radius becomes the smallest in the inner surface of the said flow-section cross section, when the radius of the circle | round | yen which passes is made into a local equivalent radius.
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