JP2019194514A - 気液分離型還流ベイパーチャンバー - Google Patents

Abstract

【課題】気液分離型還流ベイパーチャンバーを提供する。【解決手段】気液分離型還流ベイパーチャンバーはベース、蓋、毛細管構造および作動液を備える。ベースは第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝を有する。第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝は相互に繋がる。蓋はベースに被さって第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝が密封空間になる。毛細管構造は第一凹状溝、第二凹状溝および第一延伸溝に対応するように密封空間内に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、ベイパーチャンバー（Ｖａｐｏｒ Ｃｈａｍｂｅｒ）、特に気液分離型還流ベイパーチャンバーに関するものである。

周知の還流型ベイパーチャンバーのうち、特許文献１により開示された「冷却装置および電子設備」は受熱プレートになるベイパーチャンバーおよび放熱プレートになるベイパーチャンバーを気流管および液流管によって連結し、気液分離型還流ベイパーチャンバーを構成する。周知の還流型ベイパーチャンバーにおいて、気流管および液流管は溶接方式によって受熱プレートおよび放熱プレートに連結される。

溶接加工作業は製品の歩留まりを降下させるだけでなく、溶接箇所の構造が比較的脆いという問題があるため、溶接箇所が衝撃を受けるか、長期間にわたって使用されれば損壊が発生しやすくなり、製品の使用寿命を短縮する。

上述した問題点に対し、溶接加工作業が減れば製品の歩留まりが効果的に向上することが考えられる。

つまり、溶接加工作業を減らせば連結箇所の強度を効果的に向上させ、製品の使用寿命を延ばすことができる。

米国公開ＵＳ２０１６／０１２８２３４Ａ１号公報

本発明は、溶接加工作業を減らし、製品の歩留まりを向上させることができる気液分離型還流ベイパーチャンバーを提供することを主な目的とする。

本発明は、溶接加工作業を減らし、製品の使用寿命を延ばすことができる気液分離型還流ベイパーチャンバーを提供することを主な目的とする。

上述した課題を解決するため、気液分離型還流ベイパーチャンバーはベース、蓋、毛細管構造および作動液を備える。ベースは第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝を有する。第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝は相互に繋がる。蓋はベースに被さって第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝が密封空間になる。毛細管構造は第一凹状溝、第二凹状溝および第一延伸溝に対応するように密封空間内に配置される。作動液は密封空間に充填され、毛細管構造に浸透する。

上述した特徴により、本発明による気液分離型還流ベイパーチャンバーは溶接加工作業を減らし、製品の歩留まりを向上させることができる。

上述した特徴により、本発明による気液分離型還流ベイパーチャンバーは溶接加工作業を減らし、連結箇所の強度を効果的に向上させ、製品の使用寿命を延ばすことができる

本発明の第１実施形態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態を示す分解斜視図（一）である。 図１中の３−３線に沿った断面図である。 図１中の４−４線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態において第一延伸溝および第二延伸溝の配置位置が異なる状態を示す分解斜視図（二）である。 本発明の第１実施形態において第一延伸溝および第二延伸溝の配置位置が異なる状態を示す分解斜視図（三）である。 本発明の第１実施形態において内部の第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝の底面が異なる水平面に位置する状態を示す分解斜視図（四）である。 図７に示した第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝の底面が異なる水平面に位置する状態を示す正面図である。 本発明の第１実施形態において毛細管部材が第一延伸溝の一部分に充填される状態を示す分解斜視図（五）である。 本発明の第２実施形態を示す分解斜視図である。 本発明の第３実施形態を示す分解斜視図である。

以下、本発明による気液分離型還流ベイパーチャンバーを図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１から図４に示すように、本発明の第１実施形態による気液分離型還流ベイパーチャンバー１０はベース１１、蓋２１、毛細管構造３１および作動液から構成される。作動液は関連する技術領域において熟知されるため、図面表示を省略する。

ベース１１は、第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９を有する。第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９は相互に繋がる。
図１から図４に示すように、本実施形態は第一延伸溝１７および第二延伸溝１９の間に所定距離を置き、第一凹状溝１３および第二凹状溝１５の周縁側を第一辺部１３１、第二辺部１３３、第三辺部１３５および第四辺部１３７と定義する。第一延伸溝１７は第一凹状溝１３の第三辺部１３５と第二凹状溝１５の第一辺部１３１を連結する。第二延伸溝１９は第一凹状溝１３の第三辺部１３５と第二凹状溝１５の第一辺部１３１を連結する。

蓋２１は、ベース１１に被さって第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９が密封空間１８になる。本実施形態において、第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９は底面が同じ水平面に位置する。蓋２１は平板状を呈し、第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９の輪郭に対応するように配置される。

本実施形態において、毛細管構造３１は第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６、第四毛細管層３８および毛細管部材３９を有する。

第一毛細管層３２は銅粉末焼結によって成形され、蓋２１上の第一凹状溝１３の範囲に対応する部位に配置される。第一毛細管層３２は相互に繋がる第一凹状溝１３、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９を妨害することがない。

第二毛細管層３４は銅粉末焼結によって成形され、蓋２１上の第二凹状溝１５の範囲に対応する部位に配置される。第二毛細管層３４は相互に繋がる第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９を妨害することがない。

第三毛細管層３６は銅粉末焼結によって成形され、ベース１１の第一凹状溝１３内に配置される。第三毛細管層３６は相互に繋がる第一凹状溝１３、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９を妨害することがない。

第四毛細管層３８は銅粉末焼結によって成形され、ベース１１の第二凹状溝１５内に配置される。第四毛細管層３８は相互に繋がる第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９を妨害することがない。

毛細管部材３９は第一延伸溝１７に充満し、第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８に接触するように配置される。本実施形態において、毛細管部材３９は銅粉末焼結によって成形され、第一凹状溝１３および第二凹状溝１５まで伸びることで第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８との接触面積が増大するため、作動液の輸送量を増加させ、放熱効率を向上させることができる。

本実施形態において、第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８はメッシュなどの別の材料から成形されてもよい。或いは、第一毛細管層３２および第二毛細管層３４は銅粉末焼結によって成形されるのに対し、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８はメッシュによって成形される。或いは、第一毛細管層３２および第二毛細管層３４はメッシュによって成形されるのに対し、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８は銅粉末焼結によって成形される。
毛細管部材３９は繊維束の材質から成形されてもよい。つまり、第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６、第四毛細管層３８および毛細管部材３９は成型方法が銅粉末焼結に限定されない。

第一凹状溝１３および第二凹状溝１５は蓋２１との間に複数の凸状部３３を有する。複数の凸状部３３は毛細管材から構成される。本実施形態において、複数の凸状部３３は銅粉末焼結によって成形され、第一毛細管層３２および第三毛細管層３６の間および第二毛細管層３４および第四毛細管層３８の間に当接する。複数の凸状部３３は相互に所定距離を置いて矩形に配置され、円柱状を呈するため、作動液の輸送量を増加させ、支持性を向上させることができる。

本実施形態において、複数の凸状部３３は形が三角柱、方形柱などの別の柱状であってもよい。複数の凸状部３３の配置はばらばらになってもよい。第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８が銅粉末焼結に成形されるのに対し複数の凸状部３３が金属ブロックから構成される場合、作動液は第一毛細管層３２、第二毛細管層３４、第三毛細管層３６および第四毛細管層３８から流失しても第一毛細管層３２および第三毛細管層３６の間の輸送または第二毛細管層３４および第四毛細管層３８の間の輸送が維持される。従って、複数の凸状部３３は作動液の循環を妨害せず本発明の支持性を向上させることができる。複数の凸状部３３は本実施形態に限定されず、支持性が十分であれば省略されてもよい。つまり、複数の凸状部３３は本発明の必須の部材ではない。

作動液は密封空間１８に充填され、毛細管構造３１に浸透する。

第１実施形態は上述に限定されず、図５に示すように第一延伸溝１７によって第一凹状溝１３の第二辺部１３３と第二凹状溝１５の第二辺部１３３を連結し、第二延伸溝１９によって第一凹状溝１３の第四辺部１３７と第二凹状溝１５の第四辺部１３７を連結する方式を採用できる。

或いは、図６に示すように第一延伸溝１７によって第一凹状溝１３の第三辺部１３５と第二凹状溝１５の第一辺部１３１を連結し、第二延伸溝１９によって第一凹状溝１３の第四辺部１３７と第二凹状溝１５の第四辺部１３７を連結する方式を採用できる。

つまり、本発明は状況に応じて第一凹状溝１３と第二凹状溝１５との間に形成された第一延伸溝１７および第二延伸溝１９の配置位置および形を変更することができるため、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９は第一凹状溝１３および第二凹状溝１５との連結位置は本実施形態に限定されない。

図７および図８に示すように、第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７および第二延伸溝１９は底面が異なる水平面に位置してもよい。それに対し、蓋２１は平坦にならない板体、例えば第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７または第二延伸溝１９の底面に対応して起伏がある板体（図中未表示）から構成される。つまり、第一凹状溝１３、第二凹状溝１５、第一延伸溝１７、第二延伸溝１９の底面および蓋２１の形態は本実施形態に限定されない。

図９に示すように、毛細管部材３９は第一延伸溝１７の一部分に充填される。第三毛細管層３６および第四毛細管層３８さえ毛細管部材３９に接触すれば、作動液体の循環を妨害せず放熱効果を維持することができる。つまり、毛細管部材３９の配置方式は本実施形態に限定されない。

以上は本発明の第１実施形態の構造についての説明である。続いて作動状態について説明を進める。

本実施形態において、図１から図３に示すように気液分離型還流ベイパーチャンバー１０が熱源（図中未表示）および放熱装置（図中未表示）に作用する際、熱源は蓋２１上の第一凹状溝１３に対応する部位に配置される。
放熱装置は蓋２１上の第二凹状溝１５に対応する部位に配置される。熱源が熱を発する際、第一毛細管層３２内の作動液は第一凹状溝１３内に蒸発して気体作動液に変わる。続いて気体作動液は第二延伸溝１９を通って第二凹状溝１５に流入し、放熱装置が配置してある蓋２１に接触して凝結して液体作動液に変わる。続いて凝集した液体作動液は再び第二凹状溝１５の第二毛細管層３４に浸透し、第二凹状溝１５の複数の凸状部３３によって第二凹状溝１５内の第四毛細管層３８まで輸送され、そののち毛細管部材３９によって第一延伸溝１７を通って第一凹状溝１３内の第三毛細管層３６まで輸送される。続いて第一凹状溝１３内の第三毛細管層３６に浸透した液体作動液は第一凹状溝１３内の複数の凸状部３３によって第一毛細管層３２まで輸送される。上述したステップによって降温および循環を繰り返す。

上述した特徴により、本発明は溶接加工作業を減らし、製品の歩留まりを向上させることができる。

上述した特徴により、本発明は溶接加工作業を減らし、製品の使用寿命を延ばすことができる。

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態による気液分離型還流ベイパーチャンバー１０’を示す分解斜視図である。第１実施形態との違いは次の通りである。

第２実施形態による気液分離型還流ベイパーチャンバー１０’において、ベース１１’は二つの第一延伸溝１７’および二つの第二延伸溝１９’を有する。二つの第一延伸溝１７’および二つの第二延伸溝１９’は第一凹状溝１３’の第三辺部１３５’と第二凹状溝１５’の第一辺部１３１’との間に配置されるため、作動液の還流量を増加させ、放熱効果を効果的に向上させることができる。
別の実施形態において、第一延伸溝１７’および第二延伸溝１９’は状況に応じて数および連結位置が変わってもよい。つまり、第一延伸溝１７’および第二延伸溝１９’は本実施形態に限定されない。

上述したとおり、第２実施形態は作動液の還流量を増加させることができるため、本発明は放熱効果を向上させることができる。

第２実施形態のほかの構造および達成できる効果は第１実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。

（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態による気液分離型還流ベイパーチャンバー１０”を示す分解斜視図である。第１実施形態との違いは次の通りである。

第３実施形態による気液分離型還流ベイパーチャンバー１０”において、毛細管構造３１”は第二毛細管層３４”および第三毛細管層３６”を有する。
図２に示した第１実施形態の第一毛細管層３２および第四毛細管層３８が毛細管構造３１”から削除されても作動液循環の効果は維持される。つまり、毛細管構造３１”の配置方式は本実施形態に限定されない。

第３実施形態のほかの構造および達成できる効果は第１実施形態と同じであるため、詳細な説明を省略する。

１０、１０’、１０” 気液分離型還流ベイパーチャンバー
１１、１１” ベース
１３、１３’ 第一凹状溝
１３１、１３１’ 第一辺部
１３３ 第二辺部
１３５、１３５’ 第三辺部
１３７ 第四辺部
１５、１５’ 第二凹状溝
１７、１７’ 第一延伸溝
１８ 密封空間
１９、１９’ 第二延伸溝
２１ 蓋
３１、３１” 毛細管構造
３２ 第一毛細管層
３３ 凸状部
３４、３４” 第二毛細管層
３６、３６” 第三毛細管層
３８ 第四毛細管層
３９ 毛細管部材

Claims (14)

1. ベース、蓋、毛細管構造および作動液を備え、
   前記ベースは、第一凹状溝、第二凹状溝、第一延伸溝および第二延伸溝を有し、前記第一凹状溝、前記第二凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝は相互に繋がり、
   前記蓋は、前記ベースに被さって前記第一凹状溝、前記第二凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝が密封空間になり、
   前記毛細管構造は、前記第一凹状溝、前記第二凹状溝および前記第一延伸溝に対応するように前記密封空間内に配置され、
   前記作動液は、前記密封空間に充填され、前記毛細管構造に浸透することを特徴とする、
   気液分離型還流ベイパーチャンバー。
2. 前記第一凹状溝、前記第二凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝は底面が同じ水平面に位置し、前記蓋は平板状を呈することを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
3. 前記第一延伸溝および前記第二延伸溝は相互に所定距離を置くことを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
4. 前記第一凹状溝および前記第二凹状溝の周縁側は、第一辺部、第二辺部、第三辺部および第四辺部と定義され、前記第一延伸溝は前記第一凹状溝の前記第三辺部と前記第二凹状溝の前記第一辺部を連結し、前記第二延伸溝は前記第一凹状溝の前記第三辺部と前記第二凹状溝の前記第一辺部を連結することを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
5. 前記第一凹状溝および前記第二凹状溝の周縁側は、第一辺部、第二辺部、第三辺部および第四辺部と定義され、前記第一延伸溝は前記第一凹状溝の前記第二辺部と前記第二凹状溝の前記第二辺部を連結し、前記第二延伸溝は前記第一凹状溝の前記第四辺部と前記第二凹状溝の前記第四辺部を連結することを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
6. 前記第一凹状溝および前記第二凹状溝の周縁側は、第一辺部、第二辺部、第三辺部および第四辺部と定義され、前記第一延伸溝は前記第一凹状溝の前記第三辺部と前記第二凹状溝の前記第一辺部を連結し、前記第二延伸溝は前記第一凹状溝の前記第四辺部と前記第二凹状溝の前記第四辺部を連結することを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
7. 前記毛細管構造は、第一毛細管層、第二毛細管層、第三毛細管層、第四毛細管層および毛細管部材を有し、前記第一毛細管層は相互に繋がる前記第一凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝を妨害することなく、前記蓋の前記第一凹状溝に対応する部位に配置され、前記第二毛細管層は相互に繋がる前記第二凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝を妨害することなく、前記蓋の前記第二凹状溝に対応する部位に配置され、前記第三毛細管層は相互に繋がる前記第一凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝を妨害することなく、前記ベースの前記第一凹状溝内に配置され、前記第四毛細管層は相互に繋がる前記第二凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝を妨害することなく、前記ベースの前記第二凹状溝内に配置され、前記毛細管部材は前記第一延伸溝に配置され、かつ前記第一延伸溝の少なくとも一部分に充填されることを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
8. 前記第一毛細管層、前記第二毛細管層、前記第三毛細管層および前記第四毛細管層は、銅粉末焼結またはメッシュによって成形され、前記毛細管部材は銅粉末焼結または繊維束によって成形されることを特徴とする請求項７に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
9. 前記毛細管部材は、前記第一凹状溝および前記第二凹状溝に入り込むことを特徴とする請求項７に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
10. 前記第一凹状溝および前記第二凹状溝は前記蓋との間に複数の凸状部を有し、複数の前記凸状部は相互に所定距離を置き、かつ前記第一毛細管層および前記第三毛細管層の間および前記第二毛細管層および前記第四毛細管層の間に当接することを特徴とする請求項７に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
11. 複数の前記凸状部は毛細管材または金属ブロックから成形されることを特徴とする請求項１０に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
12. 複数の前記凸状部は円柱状を呈することを特徴とする請求項１０に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
13. 複数の前記凸状部は矩形に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。
14. 前記第一凹状溝、前記第二凹状溝、前記第一延伸溝および前記第二延伸溝は底面が異なる水平面に位置することを特徴とする請求項１に記載の気液分離型還流ベイパーチャンバー。

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