JP6696631B2 - ベーパーチャンバー - Google Patents

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Description

本発明は、ベーパーチャンバーに関する。
近年、素子の高集積化、高性能化による発熱量が増加している。また、製品の小型化が進むことで、発熱密度が増加するため、放熱対策が重要となってきた。この状況はスマートフォンやタブレットなどのモバイル端末の分野において特に顕著である。近年、熱対策部材としては、グラファイトシートなどが用いられることが多いが、その熱輸送量は十分ではないため、様々な熱対策部材の使用が検討されている。なかでも、非常に効果的に熱を輸送することが可能であるとして、面状のヒートパイプであるベーパーチャンバーの使用の検討が進んでいる。
ベーパーチャンバーは、筐体の内部に、毛細管力によって作動媒体を輸送するウィックが設けられ、作動媒体が封入された構造を有する。上記作動媒体は、発熱素子からの熱を吸収する蒸発部において発熱素子からの熱を吸収し、ベーパーチャンバー内で蒸発し、凝縮部に移動し、冷却されて液相に戻る。液相に戻った作動媒体は、ウィックの毛細管力によって再び発熱素子側（蒸発部）に移動し、発熱素子を冷却する。これを繰り返すことにより、ベーパーチャンバーは外部動力を有することなく自立的に作動し、作動媒体の蒸発潜熱および凝縮潜熱を利用して、二次元的に高速で熱を拡散することができる。
このようなベーパーチャンバーとしては、例えば、シート状コンテナと、コンテナ内に封入されるウィックと、コンテナ内に封入される作動媒体とを有して成るベーパーチャンバーが知られている（特許文献１）。
国際公開第２０１６／１５１９１６号明細書
上記のようなベーパーチャンバーは、種々の電子機器に組み込まれ得る。この際、ベーパーチャンバーの周囲に他の部品が配置されることがある。ベーパーチャンバーの周囲に他の部品が存在する場合には、ベーパーチャンバーの周囲の部品との干渉を避けるために、ベーパーチャンバー１０１に貫通部１０２、または切欠き部１０３を形成する必要がある（図１６および図１７を参照）。しかしながら、貫通部または切欠き部が形成されたベーパーチャンバーは、貫通部または切欠き部においてベーパーチャンバーとしての機能を発揮し得ない。さらに、貫通部または切欠き部においても接合部（封止部）１０４が必要になり、その分、ベーパーチャンバーの作動領域１０５である内部空間が小さくなる。その結果、内部空間における熱経路の断面積が減少して、熱輸送能が低下する。
従って、本発明の目的は、電子機器に組み込む際に、ベーパーチャンバーの熱輸送能の低下を最小限に抑えつつ、他の部品との干渉を避けることができるベーパーチャンバーを提供することにある。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、周囲の他の部品との干渉を避けるために、ベーパーチャンバーの一部に厚さが薄い部分を設けることに思い至り、本発明を完成するに至った。
本発明の第１の要旨によれば、
筐体と、
前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
を有してなるベーパーチャンバーであって、
平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さい、ベーパーチャンバー
が提供される。
本発明の第２の要旨によれば、本発明のベーパーチャンバーを有して成る放熱デバイスが提供される。
本発明の第３の要旨によれば、本発明のベーパーチャンバーまたは本発明の放熱デバイスを有して成る電子機器が提供される。
本発明によれば、ベーパーチャンバーの一部の厚さを薄くすることにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能の低下を最小限に抑えつつ、周囲の他の部品との干渉を回避し得る。
図１は、本発明の実施形態におけるベーパーチャンバー１ａの平面図である。 図２は、図１に示すベーパーチャンバー１ａのＡ−Ａ断面図である。 図３は、図１に示すベーパーチャンバー１ａのＢ−Ｂ断面図である。 図４は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｂのＢ−Ｂ断面図である。 図５は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｃのＢ−Ｂ断面図である。 図６は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｄのＢ−Ｂ断面図である。 図７は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｅのＢ−Ｂ断面図である。 図８は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｆのＢ−Ｂ断面図である。 図９は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｇのＢ−Ｂ断面図である。 図１０は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｈのＢ−Ｂ断面図である。 図１１は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｉのＡ−Ａ断面図である。 図１２は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｉのＢ−Ｂ断面図である。 図１３は、別の態様におけるベーパーチャンバー１ｊのＢ−Ｂ断面図である。 図１４は、第２領域の形成箇所の一の態様を示す平面図である。 図１５は、第２領域の形成箇所の一の態様を示す平面図である。 図１６は、従来のベーパーチャンバーの一の態様を示す平面図である。 図１７は、従来のベーパーチャンバーの別の態様を示す平面図である。
以下、本発明のベーパーチャンバーについて詳細に説明する。
（実施形態１）
以下に示す実施形態のベーパーチャンバー１ａの平面図を図１に、Ａ−Ａ断面図を図２に、Ｂ−Ｂ断面図を図３に示す。
図１、図２および図３に示されるように、ベーパーチャンバー１ａは、外縁部が接合された対向する第１シート２および第２シート３から成る筐体４を有する。上記筐体４の内部空間５内には、ウィック６が配置されている。上記筐体４において内部空間５を確保するために、上記第１シート２と上記ウィック６の間には、上記第１シート２と第２シート３を内側から支持するように設けられた第１ピラー７が設けられている。上記第２シート３と上記ウィック６の間には、第２ピラー８が設けられている。第１シート２および第２シート３は、第１ピラー７が設けられている領域の外側の領域において、互いに接近し、外縁部において接触し、接合され、封止されている。第１シート２および第２シート３が接合されている部分を、以下、「接合部」とも称する。換言すれば、上記第１シート２および第２シート３は、典型的にはシートの縁から最も近い第１ピラー７の端から互いに接近し始め、シートの外縁部に位置する接合部１１において互いに接合され、封止されている。また、ベーパーチャンバー１ａは、上記筐体４の内部空間５内に封入された作動媒体（図示していない）を有する。
図１および図２に示されるように、上記ベーパーチャンバー１ａは、平面視で、作動媒体が封入された内部空間５からなる作動領域１２と、該作動領域１２の周囲に形成された準作動領域１３とを有して成る。典型的には、準作動領域１３は、第１シート２と第２シート３が接合された接合部１１に相当する。作動領域１２は、ベーパーチャンバーとしての機能を発揮する領域であるので、非常に高い熱輸送能を有する。従って、作動領域は、可能な限り広範囲に設置することが好ましい。一方、準作動領域は１３、ベーパーチャンバーとしての機能を発揮する領域ではないが、熱伝導性の高い材料により形成されているので、ある程度の熱輸送能を有する。また、準作動領域１３は、内部空間５を有しないシート状であるので、耐久性、可撓性、加工性に優れる。従って、準作動領域１３は、ベーパーチャンバーの電子機器などへの取り付けなどに利用することができる。
図１および図３に示されるように、上記作動領域１２は、厚さがＴである第１領域１６と、厚さがｔである第２領域１７を有する。上記Ｔと上記ｔは、Ｔ＞ｔを満たす。即ち、上記作動領域１２は、相対的に厚さが大きい第１領域１６と、該第１領域１６よりも厚さが小さい第２領域１７を有する。尚、第１シート２と第２シート３は、接合部１１の直ぐ内側において両者の接合のために互いに接近しており、この部分においてベーパーチャンバーの厚さが小さくなっているが、かかる接合のために厚さが小さくなっている部分は、第２領域１７には該当しない。ベーパーチャンバー１ａにおいて、第１領域１６の厚さＴと第２領域１７の厚さｔの差は、各領域における上記第１ピラー７の高さを変えることにより設けることができる。即ち、ベーパーチャンバー１ａにおいて、上記第２領域１７における第１ピラー２２の高さは、上記第１領域１６における第１ピラー２１の高さよりも低い。
本発明のベーパーチャンバーは、上記のように厚さが小さい第２領域を有することにより、周囲に存在する他の部品の干渉を避けて、電子機器に組み込むことができる。また、第２領域１７においては、第１シート２と第２シート３は、接合されておらず、一部が接触することはあり得るが、完全に密着することはない。ここに、「完全に密着」とは、第２領域１７において、ベーパーチャンバー内に封入された作動媒体が、液体または気体のいずれの状態であっても浸入できない程度に密着している状態を言う。第２領域１７は、第１領域１６よりも熱輸送能は小さくなり得るが、完全に熱輸送能を喪失しない。従って、本発明のベーパーチャンバーは、厚さが小さい第２領域を有することにより、電子機器に組み込む際に、熱輸送能の低下を抑制しつつ、周囲に存在する他の部品の干渉を低減することができる。
上記ベーパーチャンバー１ａは、全体として面状である。即ち、筐体４は、全体として面状である。ここに、「面状」とは、板状およびシート状を包含し、高さ（厚さ）に対して長さおよび幅が相当に大きい形状、例えば長さおよび幅が、厚さの１０倍以上、好ましくは１００倍以上である形状を意味する。
上記ベーパーチャンバー１ａの大きさ、即ち、筐体４の大きさは、特に限定されない。ベーパーチャンバー１ａの長さ（図１においてＬで示される）および幅（図１においてＷで表される）は、用いる用途に応じて適宜設定することができ、例えば、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下または５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり得る。
上記ベーパーチャンバー１ａの第１領域１６における厚さＴは、特に限定されないが、好ましくは１００μｍ以上６００μｍ以下であり、より好ましくは２００μｍ以上５００μｍ以下であり得る。
上記ベーパーチャンバー１ａの第２領域１７における厚さｔは、上記厚さＴよりも小さければ特に限定されないが、好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下、さらに好ましくは２００μｍ以下、さらにより好ましくは１００μｍ以下であり得る。例えば、厚さｔは、５０μｍ以上５００μｍ以下、または１００μｍ以上３００μｍ以下であり得る。ｔの値が小さいほど、他の部品との干渉をより小さくすることができる。また、ｔの値が大きいほど、ベーパーチャンバー１ａの熱輸送量は大きくなる。
上記厚さＴと上記厚さｔの差は、好ましくは１０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上、例えば２００μｍ以上または３００μｍ以上であり得る。例えば、厚さＴと厚さｔの差は、１０μｍ以上５００μｍ以下、または１００μｍ以上３００μｍ以下であり得る。
上記厚さＴと上記厚さｔの割合（ｔ／Ｔ）は、特に限定されないが、好ましくは０．９５以下、より好ましくは０．８０以下、さらに好ましくは０．６０以下、例えば０．５０以下、０．３０以下、または０．２０以下であり得る。例えば、厚さＴと厚さｔの割合は、０．１０以上０．９５以下、０．２０以上０．８０以下、または０．３０以上０．５０以下であり得る。
上記第１シート２および第２シート３を構成する材料は、ベーパーチャンバーとして用いるのに適した特性、例えば熱伝導性、強度、柔軟性、可撓性等を有するものであれば、特に限定されない。上記第１シート２および第２シート３を構成する材料は、好ましくは金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。第１シート２および第２シート３を構成する材料は、同じであっても、異なっていてもよいが、好ましくは同じである。
上記第１シート２および第２シート３の厚さは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、例えば好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下であり得る。第１シート２および第２シート３の厚さは、同じであっても異なっていてもよい。また、第１シート２および第２シート３の各シートの厚さは、全体にわたって同じであってもよく、一部が薄くてもよい。本実施形態おいて、好ましくは、第１シート２および第２シート３の厚さは、同じである。また、好ましくは、第１シート２および第２シート３の各シート厚さは、全体にわたって同じである。
上記第１シート２および第２シート３は、これらの外縁部において互いに接合されている。かかる接合の方法は、特に限定されないが、例えばレーザー溶接、抵抗溶接、拡散接合、ロウ接、ＴＩＧ溶接（タングステン−不活性ガス溶接）、超音波接合または樹脂封止を用いることができ、好ましくはレーザー溶接、抵抗溶接またはロウ接を用いることができる。
第１シート２と第２シート３との間には、第１ピラー７が設けられる。第１ピラー７は第１シート２の内部空間５側の主面に複数設けられる。上記第１ピラー７は、第１シート２と第２シート３間の距離が所定の距離となるように、第１シート２および第２シート３を内側から支持している。即ち、第１ピラー７は、ベーパーチャンバーの第１シート２および第２シート３を支える柱として機能する。第１ピラー７を筐体４の内部に設置することにより、筐体の内部が減圧された場合、筐体外部からの外圧が加えられた場合等に筐体が変形することを抑制することができる。
また第１シート２と第２シート３との間には、第２ピラー８が設けられる。第２ピラー８は第２シート３の内部空間５側の主面に複数設けられる。かかる複数の第２ピラーを有することにより、第２ピラー間に作動媒体を保持することができ、本発明のベーパーチャンバーの作動媒体の量を多くすることが容易になる。作動媒体の量を多くすることにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能が向上する。ここで、第２ピラーとは、周囲よりも相対的に高さが高い部分をいい、主面から突出した部分、例えば柱状部等に加え、主面に形成された凹部、例えば溝などにより相対的に高さが高くなっている部分も含む。
上記第１ピラー７の高さは、上記第２ピラー８の高さよりも大きい。一の態様において、上記第１ピラー７の高さは、上記第２ピラー８の高さの、好ましくは１．５倍以上１００倍以下、より好ましくは２倍以上５０倍以下、さらに好ましくは３倍以上２０倍以下、さらにより好ましくは３倍以上１０倍以下であり得る。
上記第１ピラー７の形状は、第１シート２と第２シート３を支持できる形状であれば特に限定されないが、柱状であることが好ましく、例えば円柱形状、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状等であり得る。
上記第１ピラー７を形成する材料は、特に限定されないが、例えば金属であり、例えば銅、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、チタン、鉄、またはそれらを主成分とする合金等であり、特に好ましくは銅であり得る。好ましい態様において、第１ピラー７を形成する材料は、第１シート２および第２シート３のいずれか一方または両方と同じ材料である。
上記第１ピラー７の高さは、所望のベーパーチャンバーの厚みに応じて適宜設定することができ、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上４００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下、例えば１２５μｍ以上１５０μｍ以下である。ここに、第１ピラーの高さとは、ベーパーチャンバーの厚さ方向の高さをいう。尚、上記したように、ベーパーチャンバー１ａにおいて、上記第２領域１７における第１ピラー２２（７）の高さは、上記第１領域１６における第１ピラー２１（７）の高さよりも低い。即ち、ベーパーチャンバー１ａにおいて、第１ピラーの高さは、すべて同じ高さではなく、設置場所に応じた高さであり得る。
上記第１ピラー７の太さは、ベーパーチャンバーの筐体の変形を抑制できる強度を与えるものであれば特に限定されないが、例えば第１ピラー７の高さ方向に垂直な断面の円相当径は、１００μｍ以上２０００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以上１０００μｍ以下であり得る。上記第１ピラーの円相当径を大きくすることにより、ベーパーチャンバーの筐体の変形をより抑制することができる。また、上記第１ピラーの円相当径を小さくすることにより、作動媒体の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。
上記第１ピラー７の配置は、特に限定されないが、好ましくは均等に、例えば第１ピラー７間の距離が一定となるように格子点状に配置される。上記第１ピラーを均等に配置することにより、ベーパーチャンバー全体にわたって均一な強度を確保することができる。
上記第１ピラー７の数および間隔は、特に限定されないが、ベーパーチャンバーの内部空間を規定する一のシートの主面の面積１ｍｍ２あたり、好ましくは０．１２５本以上０．５本以下、より好ましくは０．２本以上０．３本以下であり得る。上記第１ピラーの数を多くすることにより、ベーパーチャンバー（または筐体）の変形をより抑制することができる。また、上記第１ピラーの数をより少なくすることにより、作動媒体の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。
上記第１ピラー７は、第１シート２と一体に形成されていてもよく、また、第１シート２と別個に製造し、その後、所定の箇所に固定してもよい。
上記第２ピラー８の高さは、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上５０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下であり得る。第２ピラーの高さをより高くすることにより、作動媒体の保持量をより多くすることができる。また、第２ピラーの高さをより低くすることにより、作動媒体の蒸気が移動するための空間（第１ピラー側の空間）をより広く確保することができる。従って、第２ピラーの高さを調整することにより、ベーパーチャンバーの熱輸送能を調整することができる。
上記第２ピラー８間の距離は、特に限定されないが、好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上３００μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以上１５０μｍ以下であり得る。第２ピラー間の距離を小さくすることにより、より毛細管力を大きくすることができる。また、第２ピラー間の距離を大きくすることにより、透過率をより高くすることができる。
上記第２ピラー８の形状は、特に限定されないが、円柱形状、角柱形状、円錐台形状、角錐台形状等であり得る。また、上記第２ピラー８の形状は、壁状であってもよく、即ち、隣接する第２ピラー８の間に溝が形成されるような形状であってもよい。
上記第２ピラー８は、第２シート３と一体に形成されていてもよく、また、第２シート３と別個に製造し、その後、所定の箇所に固定してもよい。
上記ウィック６は、毛細管力により作動媒体を移動させることができる構造を有するものであれば特に限定されない。作動媒体を移動させる毛細管力を発揮する毛細管構造は、特に限定されず、従来のベーパーチャンバーにおいて用いられている公知の構造であってもよい。例えば、上記毛細管構造は、細孔、溝、突起などの凹凸を有する微細構造、例えば、繊維構造、溝構造、網目構造等が挙げられる。
上記ウィック６の厚さは、特に限定されないが、例えば５μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上８０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上５０μｍ以下であり得る。
上記ウィック６の大きさおよび形状は、特に限定されないが、例えば、筐体の内部において蒸発部から凝縮部まで連続して設置できる大きさおよび形状を有することが好ましい。
上記作動媒体は、筐体内の環境下において気−液の相変化を生じ得るものであれば特に限定されず、例えば水、アルコール類、代替フロン等を用いることができる。一の態様において、作動媒体は水性化合物であり、好ましくは水である。
以上、本発明の一の実施形態におけるベーパーチャンバー１ａについて説明した。上記したように、本実施形態のベーパーチャンバー１ａは、第１ピラー７の高さを、第１領域よりも第２領域で低くすることにより、第２領域におけるベーパーチャンバーの厚さを、第１領域におけるベーパーチャンバーの厚さよりも低くしている。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されず、下記する実施態様に示すように、第１ピラー７以外の構成を変えることにより、第２領域におけるベーパーチャンバーの厚さを、第１領域におけるベーパーチャンバーの厚さよりも低くしてもよい。
（実施形態２）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｂのＢ−Ｂ断面図を図４に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｂは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｂの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図４に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｂは、第２領域１７に第１ピラー７を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｂは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３、第２ピラー８、ウィック６、および第１シート２の順に位置し、ウィック６と第１シート２は、接触している。本実施形態によれば、第１ピラー７の高さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、第１ピラー７の高さに相当する。第２領域１７における内部空間には、気体の通路となる上部空間（即ち、ウィック６と第１シート２間の空間）は実質的に存在しないが、ウィック６、および第２ピラー８間の空間（チャンネル）を通じて、毛細管力により液体状態の作動媒体を輸送することができる。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｂの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態３）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｃのＢ−Ｂ断面図を図５に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｃは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｃの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図５に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｃは、第２領域１７において、第１ピラー７と第２シート３の間にウィック６を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｃは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３、第２ピラー８、第１ピラー７、および第１シート２の順に位置し、第１ピラー７と第２ピラー８は、接触している。本実施形態によれば、ウィック６の厚さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、ウィック６の厚さに相当する。第２領域１７における内部空間には、ウィック６は実質的に存在しないが、第１ピラー７間の空間が、作動媒体の気体の通路として機能し、さらに第２ピラー８間の空間（チャンネル）が、ウィックと同様に、毛細管力により液体状態の作動媒体を輸送することができる。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｃの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態４）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｄのＢ−Ｂ断面図を図６に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｄは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｄの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図６に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｄは、第２領域１７において、第１ピラー７と第２シート３の間にウィック６を有さず、さらに、第２ピラー８を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｄは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３、第１ピラー７、および第１シート２の順に位置し、第１ピラー７と第２シート３は、直接接触している。本実施形態によれば、ウィック６の厚さと第２ピラー８の高さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、ウィック６の厚さと第２ピラー８の高さの合計に相当する。第２領域１７における内部空間には、ウィック６および第２ピラー８は実質的に存在しないが、第１ピラー７間の空間が、作動媒体の気体の通路として機能し得る。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｄの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態５）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｅのＢ−Ｂ断面図を図７に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｅは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｅの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図７に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｅは、第２領域１７において、第１ピラー７と第２ピラー８を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｅは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３、ウィック６、および第１シート２の順に位置し、ウィック６と第１シート２、ウィック６と第２シート３は、直接接触している。本実施形態によれば、第１ピラー７と第２ピラー８の高さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、第１ピラー７の高さと第２ピラー８の高さの合計に相当する。第２領域１７における内部空間には、気体の通路となる上部空間は実質的に存在しないが、ウィック６を通じて作動媒体は移動することができる。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｅの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態６）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｆのＢ−Ｂ断面図を図８に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｆは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｆの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図８に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｆは、第２領域１７において、第１ピラー７とウィック６を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｆは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３、第２ピラー８、および第１シート２の順に位置し、第１シート２と第２ピラー８は、直接接触している。本実施形態によれば、第１ピラー７の高さとウィック６の厚さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、第１ピラー７の高さとウィック６の厚さの合計に相当する。第２領域１７における内部空間にはウィック６は存在しないが、第２ピラー８間の空間（チャンネル）が、ウィックと同様に、毛細管力により液体状態の作動媒体を輸送することができる。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｆの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態７）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｇのＢ−Ｂ断面図を図９に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｇは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｇの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図９に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｇは、第２領域１７において、第１ピラー７、第２ピラー８およびウィック６を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｇは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３および第１シート２の順に位置し、第１シート２と第２シート３は、直接接触している。本実施形態によれば、第１ピラー７および第２ピラー９の高さ、およびウィック６の厚さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、第１ピラー７および第２ピラー９の高さ、およびウィック６の厚さの合計に相当する。尚、第２領域１７において、第１シート２と第２シート３は、接触しているが、接合はされていない。即ち、第２領域１７における第１シート２と第２シート３の間には、微小な隙間が生じ得、この隙間による毛細管力により液体状態の作動媒体を輸送することができる。つまり、第２領域１７における第１シート２と第２シート３は、接触している以外の部分において、微小な隙間を介して対向する。例えば、この微小な隙間は、第２ピラー８やウィック６の高さ未満の距離である。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｇの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態８）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｈのＢ−Ｂ断面図を図１０に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｇは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｇの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図１０に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｈは、第２領域１７において、第１ピラー７、第２ピラー８およびウィック６を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｈは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３および第１シート２の順に位置し、第１シート２と第２シート３は、直接接触している。さらに、ベーパーチャンバー１ｈは、第２領域１７における第１シート２の少なくとも一部、具体的には第２シート３と接触する部分の厚さ（図１０中ｔ２）が、他の部分、具体的には第１領域１６における厚さ（図１０中ｔ１）よりも薄くなっている。即ち、上記第２領域１７の筐体４の壁厚は、上記第１領域１６の筐体４の壁厚よりも薄い。本実施形態によれば、第１ピラー７および第２ピラー８の高さ、ウィック６の厚さ、および第１シート２の厚さの差（ｔ１−ｔ２）の分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、第１ピラー７および第２ピラー８の高さ、ウィック６の厚さ、および第１シート２の厚さの低減量（ｔ１−ｔ２）の合計に相当する。尚、第２領域１７において、第１シート２と第２シート３は、接触しているが、接合はされていない。即ち、第２領域１７における第１シート２と第２シート３の間には、微小な隙間が生じ得、この隙間による毛細管力により液体状態の作動媒体を輸送することができる。つまり、第２領域１７における第１シート２と第２シート３は、接触している以外の部分において、微小な隙間を介して対向する。例えば、この微小な隙間は、第２ピラー８やウィック６の高さ未満の距離である。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｈの熱輸送に寄与し得る。
（実施形態９）
本実施形態のベーパーチャンバー１ｉのＡ−Ａ断面図を図１１に、Ｂ−Ｂ断面図を図１２に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｉは、上記ベーパーチャンバー１ａと、同様の平面構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｉの平面構造は、図１に示される通りである。
図１１および図１２に示されるように、ベーパーチャンバー１ｉにおいて、筐体４の内部空間５内には、ウィック６が配置されている。ウィック６は、第１シート２と第２シート３を内側から支持するように部分的に設けられている。第１シート２および第２シート３は、ウィック６が設けられている領域の外側の領域において、互いに接近している。そして外縁部において接触し、接合され、封止されている。
図１２に示されるように、ベーパーチャンバー１ｉの作動領域１２は、厚さがＴである第１領域１６と、厚さがｔである第２領域１７を有する。第１領域１６には、筐体４の内部空間５内に、ウィック６が部分的に配置されている。したがって、第１領域１６では作動媒体の蒸気が移動するための空間をより広く確保することができる。第２領域では、第１シート２と第２シート３は、互いに接近しており一部が接触しているが、接合はされていない。即ち、第２領域１７における第１シート２と第２シート３の間には、微小な隙間が生じ得、この隙間による毛細管力により液体状態の作動媒体を輸送することができる。つまり、第２領域１７における第１シート２と第２シート３は、接触している以外の部分において、微小な隙間を介して対向する。例えば、この微小な隙間は、筐体４の厚み未満の距離である。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｉの熱輸送に寄与し得る。
以上、本発明のベーパーチャンバーについて、いくつかの実施形態を示して説明した。上記本発明のベーパーチャンバーは、一部の厚さを薄くすることにより、電子機器などへの実装の際に、ベーパーチャンバーの熱輸送能の低下を最小限に抑えつつ、周囲の他の部品との干渉を回避し得る。さらに、従来、他の部品との干渉を回避するためには、ベーパーチャンバーに貫通部または切欠き部を形成していたが、本発明のベーパーチャンバーは、矩形などの一般的な形状のままで、上記の干渉を回避することができる。これにより、切欠き等による機械強度の低下、全体の歪みや反りの発生を抑制することができる。さらに、封止接合部の形状を単純な形状にすることができるので、本発明のベーパーチャンバーは、製造が容易であり、信頼性が高くなる。
尚、本発明は上記のベーパーチャンバーに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上記実施形態において、本発明のベーパーチャンバーの平面形状（即ち、筐体４の平面形状）は、矩形であるが、これに限定されない。例えば、上記ベーパーチャンバーの平面形状は、三角形または矩形等の多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状などであり得る。好ましい態様において、本発明のベーパーチャンバーの平面形状は、矩形である。本発明のベーパーチャンバーの平面形状を矩形とすることにより、高い機械強度を保持し、全体の歪や反りをより抑制することができる。また、製造がより容易になる。
上記実施形態において、図１に示されるように、第２領域１７は、ベーパーチャンバーの作動領域１２の端から作動領域１２の中央に向かって矩形に１つ形成されているが、これに限定されない。
一の態様において、図１４に示されるように、第２領域１７は、第１領域１６に囲まれるように形成されていてもよい。
別の態様において、第２領域１７は、複数、例えば２つ、３つ、または４つあるいはそれ以上形成されていてもよい。例えば、図１５に示されるように、第２領域１７は、作動領域１２の端から作動領域１２の中央に向かって矩形に形成された領域と、第１領域１６に囲まれるように形成された領域の２つであってもよい。
また、第２領域１７の形状は、任意の形状であってもよく、例えば本発明のベーパーチャンバーを組み入れる電子機器の他の部品の形状に応じた形状であってもよい。
上記実施形態において、第２領域におけるベーパーチャンバーの厚さを、種々の構成により小さくしているが、これらの構成は組み合わせ可能な範囲において、任意に組み合わせてもよい。
例えば、一の態様において、実施形態１（図３：第２領域における第１ピラーの高さを低くする）と実施形態４（図６：第２領域に第１ピラーのみ配置）とを組み合わせてもよい。この場合、第１領域と第２領域の厚さの差（Ｔ−ｔ）は、ウィックの厚さ、第２ピラーの高さ、および第１領域と第２領域における第１ピラーの差の合計とほぼ等しくなる。
別の態様において、実施形態４（図６：第２領域に第１ピラーのみ配置）と実施形態５（図７：第２領域にウィックのみ配置）を組み合わせて、第２領域に第１ピラーとウィックのみを配置してもよい。この場合、第１領域と第２領域の厚さの差（Ｔ−ｔ）は、第２ピラーの高さとほぼ等しくなる。
かかる態様のベーパーチャンバー１ｊのＢ−Ｂ断面図を図１３に示す。尚、ベーパーチャンバー１ｊは、上記ベーパーチャンバー１ａと第２領域１７の構造が異なる以外は、同様の構造を有する。即ち、ベーパーチャンバー１ｊの平面構造は、図１に示される通りであり、Ａ−Ａ断面における構造は、図２に示される通りである。
図１３に示されるように、本実施形態のベーパーチャンバー１ｊは、第２領域１７において、第２ピラー８を有しない。即ち、ベーパーチャンバー１ｊは、第２領域１７において、第２シート３側から（図面下から）、第２シート３、ウィック６、第１ピラー７、および第１シート２の順に位置し、ウィック６と第１ピラー７および第２シート３は、直接接触している。本実施形態によれば、第２ピラー８の高さの分だけ、第２領域の厚さを小さくすることができる。即ち、Ｔ−ｔ（Ｔとｔの差）は、第２ピラー８の高さに相当する。第２領域１７における内部空間には、第２ピラー８は存在しないが、第１ピラー７間の空間が、作動媒体の気体の通路として機能し得る。従って、第２領域１７もベーパーチャンバー１ｊの熱輸送に寄与し得る。
本発明は、特に限定されないが、以下の態様を開示する。
１． 筐体と、
前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
を有してなるベーパーチャンバーであって、
平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さい、ベーパーチャンバー。
２． 前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有する、態様１に記載のベーパーチャンバー。
３． 前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置されている、
態様２に記載のベーパーチャンバー。
４． 前記第１領域は、前記ピラーおよび前記ウィックを有する、態様２または３に記載のベーパーチャンバー。
５． 前記第１領域と前記第２領域は、内部空間における前記ピラーまたは前記ウィックのうち少なくとも一方の構成が異なる、態様２〜４のいずれか１つに記載のベーパーチャンバー。
６． 前記第２領域の前記ピラーは、前記第１領域の前記ピラーよりも高さが低い、態様２〜５のいずれか１つに記載のベーパーチャンバー。
７． 前記第１ピラーは、前記第１領域と前記第２領域のうち、前記第１領域のみに設けられている、態様３に記載のベーパーチャンバー。
８． 前記第２ピラーは、前記第１領域と前記第２領域のうち、前記第１領域のみに設けられている、態様３に記載のベーパーチャンバー。
９． 前記ウィックは、前記第１領域と前記第２領域のうち、前記第１領域のみに設けられる、態様１〜８のいずれか１つに記載のベーパーチャンバー。
１０． 前記第２領域の少なくとも一部は、前記第１ピラーと前記第２ピラーと前記ウィックのうち、前記第１ピラーのみを有する、態様３に記載のベーパーチャンバー。
１１． 前記第２領域の少なくとも一部は、前記第１ピラーと前記第２ピラーと前記ウィックのうち、前記ウィックのみを有する、態様３に記載のベーパーチャンバー。
１２． 前記第２領域の少なくとも一部は、前記第１ピラーと前記第２ピラーと前記ウィックのうち、前記第２ピラーのみを有する、態様３に記載のベーパーチャンバー。
１３． 前記第２領域の少なくとも一部では、筐体同士が接触し、それ以外の部分では、筐体同士が微小な隙間を介して対向する、態様１〜１２のいずれか１つに記載のベーパーチャンバー。
１４． 前記第２領域の前記筐体の壁厚は、前記第１領域の前記筐体の壁厚よりも薄い、態様１〜１３のいずれか１つに記載のベーパーチャンバー。
１５． 前記筐体は、平面視において矩形である、態様１〜１４のいずれか１つに記載のベーパーチャンバー。
１６． 態様１〜１５のいずれか１つに記載のベーパーチャンバーを有して成る放熱デバイス。
１７． 態様１〜１５のいずれか１つに記載のベーパーチャンバーまたは態様１６に記載の放熱デバイスを有して成る電子機器。
本発明のベーパーチャンバーは、種々の内部形状を有する電子機器に好適に用いることができる。
１ａ〜１ｈ…ベーパーチャンバー、
２…第１シート、３…第２シート、４…筐体、５…内部空間、６…ウィック、
７…第１ピラー、８…第２ピラー、１１…接合部、
１２…作動領域、１３…準作動領域、１６…第１領域、１７…第２領域、
２１…第１ピラー、２２…第１ピラー、
１０１…ベーパーチャンバー、１０２…貫通部、１０３…切欠き部、
１０４…接合部、１０５…作動領域

Claims (16)

  1. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の前記第１ピラーは、前記第１領域の前記第１ピラーよりも高さが低い、
    ベーパーチャンバー。
  2. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の少なくとも一部は、前記第１ピラーと前記第２ピラーと前記ウィックのうち、前記第１ピラーのみを有する、ベーパーチャンバー。
  3. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の少なくとも一部は、前記第１ピラーと前記第２ピラーと前記ウィックのうち、前記ウィックのみを有する、ベーパーチャンバー。
  4. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の少なくとも一部は、前記第１ピラーと前記第２ピラーと前記ウィックのうち、前記第２ピラーのみを有する、ベーパーチャンバー。
  5. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の少なくとも一部では、筐体同士が接触し、それ以外の部分では、筐体同士が微小な隙間を介して対向する、ベーパーチャンバー。
  6. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の前記筐体の壁厚は、前記第１領域の前記筐体の壁厚よりも薄い、ベーパーチャンバー。
  7. 筐体と、
    前記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、
    前記筐体の内部空間に配置されたウィックと、
    を有してなるベーパーチャンバーであって、
    平面視において、第１領域と第２領域とを有し、
    前記第２領域は前記第１領域よりも厚さが小さく、
    前記筐体を内側から支持するように前記筐体の内部空間に配置されたピラーを有し、
    前記ピラーは、第１ピラーと、前記第１ピラーよりも高さが低い第２ピラーを含み、
    前記第１ピラーは、前記ウィックの一方主面に配置され、前記第２ピラーは、前記ウィックの他方主面に配置され、
    前記第２領域の少なくとも一部は、第１ピラー、第２ピラーおよびウィックのいずれか１つを有する、ベーパーチャンバー。
  8. 前記第２領域の前記ピラーは、前記第１領域の前記ピラーよりも高さが低い、請求項２〜７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  9. 前記第１領域は、前記ピラーおよび前記ウィックを有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  10. 前記第１領域と前記第２領域は、内部空間における前記ピラーまたは前記ウィックのうち少なくとも一方の構成が異なる、請求項１〜９のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  11. 前記第１ピラーは、前記第１領域と前記第２領域のうち、前記第１領域のみに設けられている、請求項１および３〜１０のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  12. 前記第２ピラーは、前記第１領域と前記第２領域のうち、前記第１領域のみに設けられている、請求項１〜３および５〜１１のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  13. 前記ウィックは、前記第１領域と前記第２領域のうち、前記第１領域のみに設けられる、請求項１、２および４〜１２のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  14. 前記筐体は、平面視において矩形である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバー。
  15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバーを有して成る放熱デバイス。
  16. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバーまたは請求項１５に記載の放熱デバイスを有して成る電子機器。
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