JP7233584B1 - ベーパーチャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ内部からの圧力に対する耐性にも優れるベーパーチャンバを提供する。【解決手段】空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化されている、ベーパーチャンバ。【選択図】図２

Description

本発明は、外部環境からの圧力に対する耐性だけではなく、ベーパーチャンバ内部からの圧力に対する耐性にも優れることで、使用環境の温度が上昇しても、優れた耐変形性を有するベーパーチャンバに関するものである。

電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、近年、その冷却がより重要となっている。また、電子部品等の発熱体は、電子機器の小型化から、狭小空間に配置されることがある。狭小空間に配置された電子部品等の発熱体の冷却手段として、扁平型のコンテナを備えたベーパーチャンバ（平面型ヒートパイプ）が使用されることがある。

また、ベーパーチャンバの小型化と軽量化の観点から、ベーパーチャンバのコンテナの肉厚を薄肉化することが要求されている。一方で、コンテナの内部は減圧処理されているので、コンテナの肉厚が薄肉化されていくと、大気圧等、外部環境からの圧力によってコンテナが変形してしまう恐れがある。コンテナが変形してしまうと、作動流体の流通特性が低下して、ベーパーチャンバの熱輸送特性が低下してしまうことがある。そこで、ベーパーチャンバのコンテナ内部には、コンテナの内部空間を維持するために、柱状の支持部（支柱部）が設けられることがある。

外部環境からの圧力に対して、コンテナの内部空間を維持するために、コンテナ内部に支持部が設けられたベーパーチャンバとして、上板、下板、および複数の側壁によって密閉された空間内に配置され、前記上板および前記下板に接し、直線部を有する複数の第１ウィック部を有するウィック体と、前記空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するピラーと、を備え、ピラーは、複数の前記第１ウィック部のうち、隣り合う２つの前記第１ウィック部における前記直線部同士の間に、前記直線部に対して間隔を空けて配置されているベーパーチャンバが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、上板及び下板に接するピラーを備えることで、外部環境からの圧力に対する耐性を有し、コンテナの厚みを小さくしても、蒸気流路を確保できるベーパーチャンバである。

一方で、ベーパーチャンバは、温度が高い環境下（例えば、１００℃以上の環境下）で使用されることがある。ベーパーチャンバには、水等の作動流体が封入されているため、環境温度が高くなると、ベーパーチャンバ内部の圧力が上昇し、ベーパーチャンバが膨張してしまうことがある。ベーパーチャンバが膨張してしまうと、作動流体の流通特性が低下してベーパーチャンバの熱輸送特性が低減し、また、冷却対象である発熱体との熱的接続性が低下してしまうことがあるという問題があった。

国際公開第２０１７／１０４８１９号

上記事情に鑑み、本発明は、外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ内部からの圧力に対する耐性にも優れることでベーパーチャンバが膨張してしまうことを防止できることで、使用環境の温度が上昇しても、優れた耐変形性を有するベーパーチャンバを提供することを目的とする。

本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、
前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、
前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、
前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、
前記空洞部に封入された作動流体と、
気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化されている、ベーパーチャンバ。
［２］前記支持部と平面視にて重なり合う部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率よりも小さい［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］前記支持部と平面視にて重なり合う部位における前記第２のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さい［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］前記第１のウィック部、前記第２のウィック部及び前記第３のウィック部が、金属粉を含む粉体の焼結体である［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［５］前記支持部が、前記第３のウィック部からなる［１］乃至［４］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［６］前記支持部が、前記第１の面から前記空洞部方向へ突出した凸部位または前記第２の面から前記空洞部方向へ突出した凸部位と、前記凸部位の表面を被覆している前記第３のウィック部と、から形成されている［１］乃至［５］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［７］前記凸部位が、中実である［６］に記載のベーパーチャンバ。
［８］前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さい［１］乃至［７］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［９］前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記第３のウィック部の空隙率よりも小さい［１］乃至［８］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１０］前記第３のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さい［１］乃至［９］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１１］前記第３のウィック部の空隙率が、前記第１のウィック部の空隙率または前記第２のウィック部の空隙率と相違する［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１２］前記第３のウィック部の空隙率が、前記第１のウィック部の空隙率と相違し、前記第２のウィック部の空隙率と相違する［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。

上記態様では、発熱体が熱的に接続される面である第１の面と第１の面に対向した第２の面は、コンテナの主表面である。本発明における「平面視」とは、コンテナの主表面である第１の面と対向した位置で視認した状態を意味する。

本発明のベーパーチャンバの態様では、支持部の第３のウィック部の一端が第１の面に設けられた第１のウィック部と一体化され、支持部の第３のウィック部の他端が第２の面に設けられた第２のウィック部と一体化されていることにより、コンテナの第１の面と第２の面は、いずれも支持部に固定されている。従って、本発明のベーパーチャンバの態様によれば、外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ内部からの圧力に対する耐性にも優れることでベーパーチャンバが膨張してしまうことを防止できるので、使用環境の温度が上昇しても、優れた耐変形性を有するベーパーチャンバを得ることができる。

また、本発明のベーパーチャンバの態様によれば、支持部の第３のウィック部の一端が第１の面に設けられた第１のウィック部と一体化され、支持部の第３のウィック部の他端が第２の面に設けられた第２のウィック部と一体化されていることにより、第２の面のウィック部と支持部のウィック部との界面形成が防止され、また、第１の面のウィック部と支持部のウィック部との界面形成も防止されている。従って、第２の面のウィック部から支持部のウィック部への液相の作動流体の還流特性及び支持部のウィック部から第１の面のウィック部への液相の作動流体の還流特性が向上するので、ベーパーチャンバの熱輸送特性が向上する。

本発明のベーパーチャンバの態様によれば、前記支持部と平面視にて重なり合う部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率よりも小さいことにより、支持部の第３のウィック部と第１のウィック部との接続面積が増大した態様にできるので、第３のウィック部と第１のウィック部との一体性が向上して、さらに優れた耐変形性を得ることができる。

本発明のベーパーチャンバの態様によれば、前記支持部と平面視にて重なり合う部位における前記第２のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さいことにより、支持部の第３のウィック部と第２のウィック部との接続面積が増大した態様にできるので、第３のウィック部と第２のウィック部との一体性が向上して、さらに優れた耐変形性を得ることができる。

本発明のベーパーチャンバの態様によれば、前記第１のウィック部、前記第２のウィック部及び前記第３のウィック部が、金属粉を含む粉体の焼結体であることにより、第３のウィック部と第１のウィック部との一体性及び第３のウィック部と第２のウィック部との一体性が確実に向上する。

本発明のベーパーチャンバの態様によれば、前記支持部が、前記第３のウィック部からなることにより、第２のウィック部から第１のウィック部への液相の作動流体の還流特性がさらに向上する。

本発明のベーパーチャンバの態様によれば、前記支持部が、前記第１の面から前記空洞部方向へ突出した凸部位または前記第２の面から前記空洞部方向へ突出した凸部位と、前記凸部位の表面を被覆している前記第３のウィック部と、から形成されていることにより、第２のウィック部から第１のウィック部への液相の作動流体の還流特性を向上させつつ、ベーパーチャンバの耐変形性をさらに向上させることができる。

本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの概要を説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの液相の作動流体の還流を示す説明図である。 本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。 本発明の第５実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。

以下に、本発明のベーパーチャンバについて説明する。まず、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバについて、図面を用いながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの概要を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。図３は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの液相の作動流体の還流を示す説明図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１は、対向する２枚の板状体、すなわち、一方の板状体１１と一方の板状体１１と対向する他方の板状体１２とを重ねることにより、内部に空洞部が形成されたコンテナ１０を有する。コンテナ１０の形状は薄型の板状であり、従って、コンテナ１０は、平面型コンテナである。一方の板状体１１が第１の主表面である第１の面２１を有し、他方の板状体１２が第２の主表面である第２の面２２を有している。従って、コンテナ１０は、第１の主表面である第１の面２１と、第１の面２１に対向した、第２の主表面である第２の面２２と、を有している。

ベーパーチャンバ１では、説明の便宜上、平面視の形状は四角形状となっている。ベーパーチャンバ１の平面視の形状は、特に限定されず、例えば、曲げ部を有する形状、陥入部を有する形状、突出部を有する形状、四角形以外の多角形、円形状、楕円形状、直線部と湾曲部を有する形状等が挙げられる。

図２に示すように、ベーパーチャンバ１は、一方の板状体１１と一方の板状体１１と対向する他方の板状体１２とを重ねることにより空洞部１３が内部に形成されたコンテナ１０であって、発熱体１００が熱的に接続される第１の面２１と第１の面２１に対向した第２の面２２を有するコンテナ１０と、空洞部１３に封入された作動流体（図示せず）と、気相の作動流体が流通する、空洞部１３に設けられた蒸気流路１５と、を備えている。コンテナ１０の内部空間である空洞部１３は、脱気処理により減圧されている密閉空間である。第１の面２１の外面に、発熱体１００が熱的に接続される。

ベーパーチャンバ１では、空洞部１３にはウィック構造体３０が設けられている。ウィック構造体３０は、毛細管力を有する部材である。ウィック構造体３０は、コンテナ１０の内部における第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と、コンテナ１０の内部における第２の面２２に設けられた第２のウィック部３２と、コンテナ１０の内部にて、第１の面２１と第２の面２２を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部３３と、を有している。

第１のウィック部３１は、第１の面２１の内面上に設けられており、第１の面２１の内面に沿って第１の面２１の略全体にわたって延在している。第２のウィック部３２は、第２の面２２の内面上に設けられており、第２の面２２の内面に沿って第２の面２２の略全体にわたって延在している。

ベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３は、コンテナ１０の内部空間を維持するための支持部２３である。また、第３のウィック部３３は、第２のウィック部３２から第１のウィック部３１へ液相の作動流体を還流させる部材でもある。支持部でもある第３のウィック部３３は、減圧されているコンテナ１０の内部空間、すなわち、空洞部１３を維持する機能を有する。

支持部２３は、第３のウィック部３３を有しており、ベーパーチャンバ１では、支持部２３は、第３のウィック部３３からなっている。ウィック部３３は、コンテナ１０の厚さ方向に沿って伸延した側面視柱状の部材である。また、ベーパーチャンバ１では、ウィック部３３は、第２のウィック部３２から第１のウィック部３１に向かって伸延した部材である。ウィック部３３は、複数の側面視柱状の部材からなっている。ウィック部３３は、複数の側面視柱状の部材が、コンテナ１０の主表面に沿って所定間隔にて並列配置されている構造となっている。ベーパーチャンバ１では、ウィック部３３とウィック部３３の間の空間部が、気相の作動流体が流通する蒸気流路１５となる。

図２に示すように、第３のウィック部３３の一端４１は、第１のウィック部３１まで伸延し、第１のウィック部３１と一体化されている。ベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３の一端４１が第１のウィック部３１と接合されていることで、第３のウィック部３３は、第１のウィック部３１と一体化されている。また、第３のウィック部３３の他端４２は、第２のウィック部３２まで伸延し、第２のウィック部３２と一体化されている。ベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３と第２のウィック部３２が一体成形されていることで、第３のウィック部３３は、第２のウィック部３２と一体化されている。

ベーパーチャンバ１では、第１のウィック部３１のうち、支持部２３と平面視にて重なり合う部位３４における第１のウィック部３１の空隙率が、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３５における第１のウィック部３１の空隙率よりも小さい態様となっている。

第１のウィック部３１、第２のウィック部３２、第３のウィック部３３の材料は、毛細管力を有する材料であれば、特に限定されないが、ベーパーチャンバ１では、第１のウィック部３１、第２のウィック部３２、第３のウィック部３３は、いずれも、所定の平均粒子径を有する金属粉を含む粉体を原料とした焼結体である。金属粉を含む粉体を原料とした焼結体は、多孔質部材である。金属粉を含む粉体の焼結体としては、例えば、銅粉、ステンレス粉等の金属粉の焼結体、銅粉等の金属粉とカーボン粉との混合粉の焼結体等を挙げることができる。第１のウィック部３１は、その全体が、同一の粉体原料を用いて形成された焼結体、第２のウィック部３２は、その全体が、同一の粉体原料を用いて形成された焼結体となっている。また、第３のウィック部３３は、その一端４１から他端４２まで、同一の粉体原料を用いて形成された焼結体となっている。

ベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３の粉体原料は、第１のウィック部３１の粉体原料と相違しており、第３のウィック部３３を構成する焼結体は、第１のウィック部３１を構成する焼結体とは異なる構成となっている。また、第３のウィック部３３の空隙率は、第１のウィック部３１の空隙率と相違した態様となっている。なお、ベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３の粉体原料は、第２のウィック部３２の粉体原料と同じであり、第３のウィック部３３を構成する焼結体は、第２のウィック部３２を構成する焼結体と略同じ構成となっている。また、第３のウィック部３３の空隙率は、第２のウィック部３２の空隙率と略同じである態様となっている。

第１のウィック部３１、第２のウィック部３２、第３のウィック部３３の毛細管力の大きさは、特に限定されないが、ベーパーチャンバ１では、第１のウィック部３１の毛細管力が、第２のウィック部３２の毛細管力よりも大きい態様となっている。具体的には、ベーパーチャンバ１では、支持部２３（すなわち、第３のウィック部３３）と平面視にて重なり合わない部位３５における第１のウィック部３１の空隙率が、第２のウィック部３２のうち、支持部２３（すなわち、第３のウィック部３３）と平面視にて重なり合わない部位３７における第２のウィック部３２の空隙率よりも小さいことにより、第１のウィック部３１の毛細管力が第２のウィック部３２の毛細管力よりも大きい態様となっている。なお、ベーパーチャンバ１では、第２のウィック部３２のうち、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３７の空隙率と、第２のウィック部３２のうち、支持部２３と平面視にて重なり合う部位３６の空隙率は略同じであり、第２のウィック部３２全体が略同じ毛細管力を有している。

また、ベーパーチャンバ１では、第１のウィック部３１の毛細管力が、第３のウィック部３３の毛細管力よりも大きい態様となっている。具体的には、ベーパーチャンバ１では、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３５における第１のウィック部３１の空隙率が、第３のウィック部３３の空隙率よりも小さいことにより、第１のウィック部３１の毛細管力が第３のウィック部３３の毛細管力よりも大きい態様となっている。

なお、上記の通り、第３のウィック部３３の空隙率は第２のウィック部３２の空隙率と略同じであることに対応して、第３のウィック部３３の毛細管力は第２のウィック部３２の毛細管力と略同じとなっている。

金属粉を含む粉体の焼結体の空隙率及び毛細管力は、粉体原料の平均粒子径を適宜設定することにより調整可能である。粉体原料の平均粒子径を小さくすることで金属粉を含む粉体の焼結体の空隙率を小さくでき、ひいては、前記焼結体の毛細管力を大きくすることができる。一方で、粉体原料の平均粒子径を大きくすることで金属粉を含む粉体の焼結体の空隙率を大きくでき、ひいては、前記焼結体の毛細管力を小さくすることができる。

蒸気流路１５は、コンテナ１０の内部空間であり、コンテナ１０全体にわたって延在している。従って、気相の作動流体は、蒸気流路１５によって、コンテナ１０全体にわたって流通することができる。

コンテナ１０の材質は、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金等が挙げられる。また、コンテナ１０内部に封入される作動流体としては、コンテナ１０の材質に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン、エチレングリコール、これらと水との混合物等を挙げることができる。

次に、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１の製造方法例について説明する。まず、一方の板状体１１の内面に、所定の平均粒子径を有する金属粉を含む粉体を施与後に焼結をして、第１のウィック部３１である焼結体を形成する。あわせて、他方の板状体１２の内面に、所定の平均粒子径を有する金属粉を含む粉体を施与後に焼結をして、第３のウィック部３３と第２のウィック部３２とが一体成形されている焼結体を形成する。次に、第３のウィック部３３の先端が第１のウィック部３１と対向するように、一方の板状体１１と他方の板状体１２を重ね合わせて、焼結することで、第３のウィック部３３が第１のウィック部３１と接合、一体化されて、ベーパーチャンバ１を製造することができる。ベーパーチャンバ１の製造にあたり、他方の板状体１２の内面を基準とした第３のウィック部３３の高さが、空洞部１３の厚さから第１のウィック部３１の厚さを除いた寸法よりも若干高くすると、第１のウィック部３１のうち、支持部３３と平面視にて重なり合う部位３４における第１のウィック部３１の空隙率が、支持部３３と平面視にて重なり合わない部位３５における第１のウィック部３１の空隙率よりも小さい態様となる。

次に、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１の動作について説明する。コンテナ１０のうち、第１の面２１の外面に発熱体１００が熱的に接続されて、第１の面２１が受熱面として機能し、第１の面２１の外面のうち、発熱体１００と接触している部位が受熱部として機能する。ベーパーチャンバ１が受熱部にて発熱体１００から受熱すると、空洞部１３に封入された液相の作動流体が、受熱部にて液相から気相へ相変化し、相変化した気相の作動流体が、蒸気流路１５を流通してベーパーチャンバ１の受熱部から空洞部１３の全体にわたって拡散する。受熱部から空洞部１３の全体にわたって拡散した気相の作動流体は、潜熱を放熱して、気相から液相へ相変化する。このとき、放出された潜熱は、コンテナ１０全体からベーパーチャンバ１の外部環境へ放出される。気相から液相へ相変化した作動流体は、第２のウィック部３２から第３のウィック部３３を介して第１のウィック部３１へ還流し、また、第１のウィック部３１中の液相の作動流体は、第１のウィック部３１の毛細管力によって、第１のウィック部３１全域から受熱部に対応する第１のウィック部３１の部位へ還流する。

ベーパーチャンバ１では、支持部２３の第３のウィック部３３の一端４１が第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と一体化され、支持部２３の第３のウィック部３３の他端４２が第２の面２２に設けられた第２のウィック部３２と一体化されていることにより、コンテナ１０の第１の面２１と第２の面２２は、いずれも支持部２３に固定されている。従って、ベーパーチャンバ１では、大気圧等の外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ１の内部からの圧力に対する耐性にも優れているので、使用環境の温度が上昇して作動流体の気化が促進されても、ベーパーチャンバ１が膨張してしまうことを防止でき、優れた耐変形性を発揮することができる。

また、図３に示すように、支持部２３の第３のウィック部３３の一端４１が第１の面に設けられた第１のウィック部３１と一体化されていることにより、第１のウィック部３１と第３のウィック部３３との界面形成が防止されている。また、支持部２３の第３のウィック部３３の他端４２が第２の面に設けられた第２のウィック部３２と一体化されていることにより、第２のウィック部３２と第３のウィック部３３との界面形成が防止されている。従って、第２のウィック部３２から第３のウィック部３３への液相の作動流体Ｌの還流特性及び第３のウィック部３３から第１のウィック部３１への液相の作動流体Ｌの還流特性が向上するので、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性が向上する。

また、ベーパーチャンバ１では、支持部２３である第３のウィック部３３と平面視にて重なり合う部位３４における第１のウィック部３１の空隙率が、支持部２３である第３のウィック部３３と平面視にて重なり合わない部位３５における第１のウィック部３１の空隙率よりも小さいことにより、第３のウィック部３３と第１のウィック部３１との接続面積が増大した態様にできるので、第３のウィック部３３と第１のウィック部３１との一体性が向上して、さらに優れた耐変形性を得ることができる。

また、ベーパーチャンバ１では、第１のウィック部３１、第２のウィック部３２及び第３のウィック部３３が、いずれも金属粉を含む粉体の焼結体であることにより、第３のウィック部３３と第１のウィック部３２との一体性及び第３のウィック部３３と第２のウィック部２２との一体性が確実に向上する。

また、ベーパーチャンバ１では、支持部２３が、第３のウィック部３３からなることにより、第２のウィック部３２から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性がさらに向上する。

次に、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。第２実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図４は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。

第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３の一端４１が第１のウィック部３１と接合されていることで、第３のウィック部３３は第１のウィック部３１と一体化されていたが、図４に示すように、第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、第３のウィック部３３が、発熱体１００が熱的に接続される第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と一体成形されていることで、第３のウィック部３３は第１のウィック部３１と一体化されている。また、第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３が第２のウィック部３２と一体成形されていることで第３のウィック部３３は第２のウィック部３２と一体化されていたが、図４に示すように、第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、第３のウィック部３３の他端４２が第２の面２２の第２のウィック部３２と接合されていることで、第３のウィック部３３は、第２のウィック部３２と一体化されている。

ベーパーチャンバ２では、第２のウィック部３２のうち、支持部２３と平面視にて重なり合う部位３６における第２のウィック部３２の空隙率が、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３７における第２のウィック部２２の空隙率よりも小さい態様となっている。

第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、第３のウィック部３３の空隙率は第２のウィック部３２の空隙率と略同じであったが、ベーパーチャンバ２では、第３のウィック部３３の空隙率が、第２のウィック部３２の空隙率と相違する。第３のウィック部３３の粉体原料は、第２のウィック部３２の粉体原料と相違しており、第３のウィック部３３を構成する焼結体は、第２のウィック部３２を構成する焼結体とは異なる構成となっている。なお、ベーパーチャンバ２では、第３のウィック部３３の粉体原料は、第１のウィック部３１の粉体原料と同じであり、第３のウィック部３３を構成する焼結体は、第１のウィック部３１を構成する焼結体と略同じ構成となっている。また、第３のウィック部３３の空隙率は、第１のウィック部３１の空隙率と略同じである態様となっている。上記から、第３のウィック部３３の毛細管力は、第１のウィック部３１の毛細管力と略同じである。

ベーパーチャンバ２では、第３のウィック部３３の空隙率が、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３７における第２のウィック部３２の空隙率よりも小さい態様となっている。上記から、第３のウィック部３３の毛細管力は、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３７における第２のウィック部３２の毛細管力よりも大きい態様となっている。

ベーパーチャンバ２でも、支持部２３の一端４１が第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と一体化され、支持部２３の他端４２が第２の面２２に設けられた第２のウィック部３２と一体化されていることにより、大気圧等の外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ２の内部からの圧力に対する耐性にも優れているので、使用環境の温度が上昇して作動流体の気化が促進されても、ベーパーチャンバ２が膨張してしまうことを防止でき、優れた耐変形性を発揮することができる。

また、ベーパーチャンバ２でも、第１のウィック部３１と第３のウィック部３３との界面形成が防止され、第２のウィック部３２と第３のウィック部３３との界面形成が防止されているので、第２のウィック部３２から第３のウィック部３３への液相の作動流体の還流特性及び第３のウィック部３３から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性が向上するので、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性が向上する。

また、ベーパーチャンバ２では、支持部２３と平面視にて重なり合う部位３６における第２のウィック部３２の空隙率が、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３７における第２のウィック部３２の空隙率よりも小さいことにより、支持部２３の第３のウィック部３３と第２のウィック部３２との接続面積が増大した態様にできるので、第３のウィック部３３と第２のウィック部３２との一体性が向上して、さらに優れた耐変形性を得ることができる。

次に、本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。第３実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１、第２実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１、第２実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図５は、本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。

図５に示すように、第３実施形態例に係るベーパーチャンバ３では、第３のウィック部３３の一端４１が第１の面２１の第１のウィック部３１と接合されていることで、第３のウィック部３３は第１のウィック部３１と一体化され、第３のウィック部３３の他端４２が第２の面２２の第２のウィック部３２と接合されていることで、第３のウィック部３３は第２のウィック部３２と一体化されている。ベーパーチャンバ３では、第３のウィック部３３は、第１のウィック部３１と一体成形されてはおらず、第２のウィック部３２とも一体成形されてはいない。

ベーパーチャンバ３では、第１のウィック部３１のうち、支持部２３と平面視にて重なり合う部位３４における第１のウィック部３１の空隙率が、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３５における第１のウィック部３１の空隙率よりも小さい態様となっている。また、第２のウィック部３２のうち、支持部２３と平面視にて重なり合う部位３６における第２のウィック部３２の空隙率が、支持部２３と平面視にて重なり合わない部位３７における第２のウィック部２２の空隙率よりも小さい態様となっている。

ベーパーチャンバ３では、第３のウィック部３３の空隙率が、第１のウィック部３１の空隙率と相違し、第２のウィック部３２の空隙率と相違する。第１のウィック部３１の粉体原料と、第２のウィック部３２の粉体原料と、第３のウィック部３３の粉体原料とは、相互に相違しており、第１のウィック部３１を構成する焼結体と、第２のウィック部３２を構成する焼結体と、第３のウィック部３３を構成する焼結体とは、相互に異なる構成となっている。ベーパーチャンバ３では、第１のウィック部３１の空隙率が、第３のウィック部３３の空隙率よりも小さく、第３のウィック部３３の空隙率が第２のウィック部３２の空隙率よりも小さい態様となっている。上記から、ベーパーチャンバ３では、第１のウィック部３１の毛細管力が、第３のウィック部３３の毛細管力よりも大きく、第３のウィック部３３の毛細管力が第２のウィック部３２の毛細管力よりも大きい態様となっている。

ベーパーチャンバ３でも、支持部２３の一端４１が第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と一体化され、支持部２３の他端４２が第２の面２２に設けられた第２のウィック部３２と一体化されていることにより、大気圧等の外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ３の内部からの圧力に対する耐性にも優れているので、使用環境の温度が上昇して作動流体の気化が促進されても、ベーパーチャンバ３が膨張してしまうことを防止でき、優れた耐変形性を発揮することができる。

また、ベーパーチャンバ３でも、第１のウィック部３１と第３のウィック部３３との界面形成が防止され、第２のウィック部３２と第３のウィック部３３との界面形成が防止されているので、第２のウィック部３２から第３のウィック部３３への液相の作動流体の還流特性及び第３のウィック部３３から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性が向上するので、ベーパーチャンバ３の熱輸送特性が向上する。

次に、本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。第４実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１～第３実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１～第３実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図６は、本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。

第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、支持部２３は第３のウィック部３３からなっていたが、これに代えて、図６に示すように、第４実施形態例に係るベーパーチャンバ４では、支持部２３が、第２の面２２から空洞部１３方向へ突出した凸部位５０と、凸部位５０の表面を被覆している第３のウィック部３３と、から形成されている。凸部位５０は、第２の面２２に形成されており、第２の面２２から第１の面２１方向へ突出している。凸部位５０は、中実の金属部材である。凸部位５０の金属部材としては、コンテナ１０と同じ金属部材を挙げることができる。

凸部位５０は、第２の面２２と一体成形されていてもよく、第２の面２２とは別の部材であってもよい。ベーパーチャンバ４では、凸部位５０は、第２の面２２と一体成形されている。

支持部２３の一端４１に位置する第３のウィック部３３の部位が第１のウィック部３１と接合されていることで、第３のウィック部３３は、第１のウィック部３１と一体化されている。また、第３のウィック部３３と第２のウィック部３２が一体成形されていることで、第３のウィック部３３は、第２のウィック部３２と一体化されている。

ベーパーチャンバ４でも、支持部２３の一端４１が第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と一体化され、支持部２３の他端４２が第２の面２２に設けられた第２のウィック部３２と一体化されていることにより、大気圧等の外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ４の内部からの圧力に対する耐性にも優れているので、使用環境の温度が上昇して作動流体の気化が促進されても、ベーパーチャンバ４が膨張してしまうことを防止でき、優れた耐変形性を発揮することができる。

また、ベーパーチャンバ４でも、第１のウィック部３１と第３のウィック部３３との界面形成が防止され、第２のウィック部３２と第３のウィック部３３との界面形成が防止されているので、第２のウィック部３２から第３のウィック部３３への液相の作動流体の還流特性及び第３のウィック部３３から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性が向上するので、ベーパーチャンバ４の熱輸送特性が向上する。

また、ベーパーチャンバ４では、第２の面２２から空洞部１３方向へ突出した凸部位５０と凸部位５０の表面を被覆している第３のウィック部３３とから支持部２３が形成されているので、第２のウィック部３２から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性を向上させつつ、ベーパーチャンバ４の耐変形性をさらに向上させることができる。

次に、本発明の第５実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。第５実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１～第４実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１～第４実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図７は、本発明の第５実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。

第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、支持部２３は第３のウィック部３３からなっていたが、これに代えて、図７に示すように、第５実施形態例に係るベーパーチャンバ５では、支持部２３が、第１の面２１から空洞部１３方向へ突出した凸部位５１と、凸部位５１の表面を被覆している第３のウィック部３３と、から形成されている。凸部位５１は、第１の面２１に形成されており、第１の面２１から第２の面２２方向へ突出している。凸部位５１は、中実の金属部材である。凸部位５１の金属部材としては、コンテナ１０と同じ金属部材を挙げることができる。

凸部位５１は、第１の面２１と一体成形されていてもよく、第１の面２１とは別の部材であってもよい。ベーパーチャンバ５では、凸部位５１は、第１の面２１とは別の部材となっている。

支持部２３の他端４２に位置する第３のウィック部３３の部位が第２のウィック部３２と接合されていることで、第３のウィック部３３は、第２のウィック部３２と一体化されている。また、第３のウィック部３３と第１のウィック部３１が一体成形されていることで、第３のウィック部３３は、第１のウィック部３１と一体化されている。

ベーパーチャンバ５でも、支持部２３の一端４１が第１の面２１に設けられた第１のウィック部３１と一体化され、支持部２３の他端４２が第２の面２２に設けられた第２のウィック部３２と一体化されていることにより、大気圧等の外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ５の内部からの圧力に対する耐性にも優れているので、使用環境の温度が上昇して作動流体の気化が促進されても、ベーパーチャンバ５が膨張してしまうことを防止でき、優れた耐変形性を発揮することができる。

また、ベーパーチャンバ５でも、第１のウィック部３１と第３のウィック部３３との界面形成が防止され、第２のウィック部３２と第３のウィック部３３との界面形成が防止されているので、第２のウィック部３２から第３のウィック部３３への液相の作動流体の還流特性及び第３のウィック部３３から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性が向上するので、ベーパーチャンバ５の熱輸送特性が向上する。

また、ベーパーチャンバ５では、第１の面２１から空洞部１３方向へ突出した凸部位５１と凸部位５１の表面を被覆している第３のウィック部３３とから支持部２３が形成されているので、第２のウィック部３２から第１のウィック部３１への液相の作動流体の還流特性を向上させつつ、ベーパーチャンバ５の耐変形性をさらに向上させることができる。

本発明のベーパーチャンバは、外部環境からの圧力に対する耐性を有するだけではなく、ベーパーチャンバ内部からの圧力に対する耐性にも優れることからベーパーチャンバが膨張してしまうことを防止できるので、雰囲気温度が高い環境に設置されている発熱体を冷却する分野で、利用価値が高い。

１、２、３、４、５ ベーパーチャンバ
１０ コンテナ
１３ 空洞部
１５ 蒸気流路
２１ 第１の面
２２ 第２の面
２３ 支持部
３１ 第１のウィック部
３２ 第２のウィック部
３３ 第３のウィック部
４１ 一端
４２ 他端

Claims (11)

1. 空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、
   前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、
   前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、
   前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、
   前記空洞部に封入された作動流体と、
   気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
   前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、且つ前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化されていることにより、前記コンテナの前記第１の面と前記第２の面は、前記支持部に固定されており、
   前記支持部と平面視にて重なり合う部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率よりも小さい、ベーパーチャンバ。
2. 空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、
   前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、
   前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、
   前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、
   前記空洞部に封入された作動流体と、
   気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
   前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、且つ前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化されていることにより、前記コンテナの前記第１の面と前記第２の面は、前記支持部に固定されており、
   前記支持部と平面視にて重なり合う部位における前記第２のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さい、ベーパーチャンバ。
3. 前記第１のウィック部、前記第２のウィック部及び前記第３のウィック部が、金属粉を含む粉体の焼結体である請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。
4. 前記支持部が、前記第３のウィック部からなる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
5. 前記支持部が、前記第１の面から前記空洞部方向へ突出した凸部位または前記第２の面から前記空洞部方向へ突出した凸部位と、前記凸部位の表面を被覆している前記第３のウィック部と、から形成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
6. 前記凸部位が、中実である請求項５に記載のベーパーチャンバ。
7. 空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、
   前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、
   前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、
   前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、
   前記空洞部に封入された作動流体と、
   気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
   前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化され、
   前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さい、ベーパーチャンバ。
8. 空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、
   前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、
   前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、
   前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、
   前記空洞部に封入された作動流体と、
   気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
   前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化され、
   前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第１のウィック部の空隙率が、前記第３のウィック部の空隙率よりも小さい、ベーパーチャンバ。
9. 空洞部が内部に形成された、発熱体が熱的に接続される第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、
   前記コンテナの内部における前記第１の面に設けられた第１のウィック部と、
   前記コンテナの内部における前記第２の面に設けられた第２のウィック部と、
   前記コンテナの内部にて、前記第１の面と前記第２の面を結ぶ方向へ突出した、第３のウィック部を有する支持部と、
   前記空洞部に封入された作動流体と、
   気相の前記作動流体が流通する、前記空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
   前記第３のウィック部の一端が前記第１のウィック部と一体化され、前記第３のウィック部の他端が前記第２のウィック部と一体化され、
   前記第３のウィック部の空隙率が、前記支持部と平面視にて重なり合わない部位における前記第２のウィック部の空隙率よりも小さい、ベーパーチャンバ。
10. 前記第３のウィック部の空隙率が、前記第１のウィック部の空隙率または前記第２のウィック部の空隙率と相違する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
11. 前記第３のウィック部の空隙率が、前記第１のウィック部の空隙率と相違し、前記第２のウィック部の空隙率と相違する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。

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