JP7244375B2 - vapor chamber - Google Patents

vapor chamber Download PDF

Info

Publication number
JP7244375B2
JP7244375B2 JP2019128318A JP2019128318A JP7244375B2 JP 7244375 B2 JP7244375 B2 JP 7244375B2 JP 2019128318 A JP2019128318 A JP 2019128318A JP 2019128318 A JP2019128318 A JP 2019128318A JP 7244375 B2 JP7244375 B2 JP 7244375B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fins
plate portion
container
heat
lower plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019128318A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021014928A (en
Inventor
洋司 川原
ロン タン ファン
祐士 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2019128318A priority Critical patent/JP7244375B2/en
Publication of JP2021014928A publication Critical patent/JP2021014928A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7244375B2 publication Critical patent/JP7244375B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、ベーパーチャンバーに関する。 The present invention relates to vapor chambers.

特許文献1には、コンテナと、コンテナの内部に封入されたウイック体および作動流体と、を備えたベーパーチャンバーが開示されている。コンテナが熱源によって加熱されると、コンテナを介してウイック体が加熱され、ウイック体に含浸している液相の作動流体が蒸発する。気相の作動流体は熱源から離れた部分において凝縮し、ウイック体が作用させる毛管力によって、再び熱源の近傍に流動する。このような作用を繰り返すことで、熱を繰り返し輸送し、熱源を冷却することができる。 Patent Literature 1 discloses a vapor chamber that includes a container, and a wick body and a working fluid sealed inside the container. When the container is heated by the heat source, the wick body is heated via the container, and the liquid-phase working fluid impregnated in the wick body evaporates. The vapor-phase working fluid is condensed in a portion remote from the heat source and flows again near the heat source due to the capillary force exerted by the wick body. By repeating such action, heat can be repeatedly transported and the heat source can be cooled.

特開2015-132399号公報JP 2015-132399 A

このようなべーパーチャンバーでは、熱をより効率よく輸送することが求められている。 Such vapor chambers are required to transport heat more efficiently.

本発明はこのような事情を考慮してなされ、熱をより効率よく輸送することが可能なベーパーチャンバーを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vapor chamber capable of transporting heat more efficiently.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るベーパーチャンバーは、熱源から熱を受け取る下板部、前記下板部に間隔を空けて対向する上板部、および側壁部を有するコンテナと、前記コンテナの内部に封入された作動流体と、前記コンテナの内部に封入され、多孔質材により形成されたウイック体と、を備え、前記コンテナの内部には、平面視において蒸発部の中心から放射状に延びる複数のフィンが設けられ、前記複数のフィンは前記下板部から上側に向けて延び、前記複数のフィンと前記上板部との間には隙間が設けられており、前記ウイック体は、前記下板部および前記複数のフィンに接している。 In order to solve the above problems, a vapor chamber according to an aspect of the present invention includes a container having a lower plate portion that receives heat from a heat source, an upper plate portion that faces the lower plate portion with a gap therebetween, and a side wall portion. , a working fluid enclosed inside the container; and a wick body enclosed inside the container and formed of a porous material. A plurality of radially extending fins are provided, the plurality of fins extend upward from the lower plate portion, a gap is provided between the plurality of fins and the upper plate portion, and the wick body is in contact with the lower plate portion and the plurality of fins.

上記態様によれば、下板部が熱源から熱を受け取ると、下板部から上側に向けて延びる複数のフィンにも熱が伝わる。次に、下板部および複数のフィンに接するウイック体が加熱され、ウイック体に含浸されている液相の作動流体が蒸発する。このとき、複数のフィンが設けられていない場合と比較して、ウイック体のうち熱を受け取る部分の面積を大きくして、液相の作動流体に熱を効率よく伝えることができる。また、複数のフィンは蒸発部の中心から放射状に延びているため、各フィンの内部における熱伝導を利用して、熱を輸送することができる。熱伝導によれば、熱抵抗を小さくすることができるため、効率のよい熱の輸送が可能となる。さらに、複数のフィンと上板部との間には隙間が設けられているため、この隙間が気相の作動流体の蒸気流路として機能し、気相の作動流体の流動による熱の輸送効率を向上することができる。 According to the above aspect, when the lower plate receives heat from the heat source, the heat is transferred to the plurality of fins extending upward from the lower plate. Next, the wick body in contact with the lower plate portion and the plurality of fins is heated to evaporate the liquid-phase working fluid impregnated in the wick body. At this time, the heat can be efficiently transferred to the liquid-phase working fluid by increasing the area of the heat-receiving portion of the wick body as compared with the case where the plurality of fins is not provided. In addition, since the plurality of fins radially extend from the center of the evaporating section, heat can be transported using heat conduction inside each fin. According to heat conduction, heat resistance can be reduced, so that heat can be efficiently transported. Furthermore, since gaps are provided between the plurality of fins and the upper plate portion, the gaps function as vapor flow paths for the gaseous-phase working fluid, and the flow of the gaseous-phase working fluid contributes to heat transport efficiency. can be improved.

ここで、前記コンテナの内部には、少なくとも1つの前記フィンの上面と前記上板部の下面とを接続する伝熱部が設けられていてもよい。 Here, the inside of the container may be provided with a heat transfer section that connects the upper surface of at least one of the fins and the lower surface of the upper plate section.

また、前記コンテナの内部には、前記上板部の下面と前記下板部の上面とを接続する複数のピラーが設けられ、平面視において、前記コンテナの内部空間のうち、前記複数のフィンが位置している領域を第1領域A1とし、前記第1領域の外側の領域を第2領域A2とするとき、前記第1領域A1における前記複数のピラーの密度が、前記第2領域における前記複数のピラーの密度よりも大きくてもよい。 Further, a plurality of pillars are provided inside the container to connect the lower surface of the upper plate portion and the upper surface of the lower plate portion. When the region where the pillars are located is defined as a first region A1 and the region outside the first region is defined as a second region A2, the density of the plurality of pillars in the first region A1 is the same as the density of the plurality of pillars in the second region. may be greater than the density of the pillars of

また、前記コンテナの内部には、平面視において前記蒸発部の中心から放射状に延び、前記上板部の下面と前記下板部の上面とを接続する複数の接続フィンが設けられていてもよい。 Further, a plurality of connecting fins extending radially from the center of the evaporating section in plan view and connecting the lower surface of the upper plate portion and the upper surface of the lower plate portion may be provided inside the container. .

また、平面視において、前記複数の接続フィンのそれぞれの長手方向における長さは、前記複数のフィンのそれぞれの長手方向における長さよりも長く、前記複数の接続フィンと前記側壁部との間には隙間が設けられていてもよい。 In a plan view, each of the plurality of connecting fins has a length in the longitudinal direction longer than each of the plurality of fins in the longitudinal direction, and a space between the plurality of connecting fins and the side wall portion is A gap may be provided.

本発明の上記態様によれば、熱をより効率よく輸送することが可能なベーパーチャンバーを提供することができる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to provide a vapor chamber capable of transporting heat more efficiently.

本実施形態に係るベーパーチャンバーの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a vapor chamber concerning this embodiment. 図1のベーパーチャンバーを上側から見た図である。ただしトッププレートの図示は省略している。It is the figure which looked at the vapor chamber of FIG. 1 from the upper side. However, illustration of the top plate is omitted. 図2のIII-III断面矢視図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2;

以下、本実施形態のベーパーチャンバーについて図面に基づいて説明する。
図1~図3に示すように、ベーパーチャンバー1は、コンテナCと、ウイック体30と、を備えている。コンテナCは、上板部11、下板部21、および側壁部22を有しており、中空の直方体状に形成されている。コンテナCの内部に、ウイック体30および作動流体(不図示)が封入されている。
The vapor chamber of this embodiment will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the vapor chamber 1 includes a container C and a wick body 30. As shown in FIGS. The container C has an upper plate portion 11, a lower plate portion 21, and side wall portions 22, and is formed in a hollow rectangular parallelepiped shape. A wick body 30 and a working fluid (not shown) are sealed inside the container C. As shown in FIG.

ウイック体30は、多孔質材によって形成されている。液相の作動流体は、ウイック体30が有する細孔に含浸しており、細孔が生じさせる毛管力によって、ウイック体30内を流動する。なお、コンテナCの形状は、中空であれば、適宜変更してもよい。 The wick body 30 is made of a porous material. The liquid-phase working fluid is impregnated in the pores of the wick body 30 and flows through the wick body 30 by capillary force generated by the pores. Note that the shape of the container C may be changed as appropriate as long as it is hollow.

(方向定義)
本実施形態では、上板部11と下板部21とが対向する方向を上下方向Zという。上下方向Zにおいて、上板部11側を上側、下板部21側を下側という。上下方向Zから見ることを平面視という。また、上下方向Zに直交する一方向を前後方向Xといい、上下方向Zおよび前後方向Xの双方に直交する方向を左右方向Yという。
(direction definition)
In the present embodiment, the direction in which the upper plate portion 11 and the lower plate portion 21 face each other is referred to as a vertical direction Z. As shown in FIG. In the vertical direction Z, the upper plate portion 11 side is referred to as the upper side, and the lower plate portion 21 side is referred to as the lower side. Viewing from the vertical direction Z is called planar view. A direction orthogonal to the up-down direction Z is called a front-rear direction X, and a direction orthogonal to both the up-down direction Z and the front-rear direction X is called a left-right direction Y.

ベーパーチャンバー1は、作動流体の潜熱を利用して熱を輸送および拡散させ、熱源H(例えばCPU)を冷却するための熱輸送素子である。図1~図3の例では、熱源Hが下板部21の下面における中央部に配置されている。作動流体は、相変化が可能な周知の熱輸送媒体であって、コンテナC内で液相と気相とに相変化する。例えば、作動流体として、水(純水)やアルコールやアンモニア等を採用できる。コンテナCの材質は、特に限定されないが、例えば熱抵抗の小さい(熱伝導率の大きい)銅を好適に用いることができる。 The vapor chamber 1 is a heat transport element for transporting and diffusing heat using the latent heat of the working fluid to cool the heat source H (for example, CPU). In the examples of FIGS. 1 to 3, the heat source H is arranged in the central portion of the lower surface of the lower plate portion 21. As shown in FIG. The working fluid is a well-known heat transport medium capable of phase change, and changes phases within the container C between a liquid phase and a gas phase. For example, water (pure water), alcohol, ammonia, or the like can be used as the working fluid. Although the material of the container C is not particularly limited, for example, copper with low thermal resistance (high thermal conductivity) can be preferably used.

ベーパーチャンバー1のうち、熱源Hに近い部分は作動流体の蒸発部として機能し、熱源Hから遠い部分は作動流体の凝縮部として機能する。蒸発部では熱源Hから熱を受け取ることで液相の作動流体が蒸発する。蒸発した作動流体は、ウイック体30の表面とコンテナCの内面との間の隙間(以下、蒸気流路Sという)を通じて、蒸発部から拡散するように流動する。拡散した気相の作動流体は、熱源Hから離れた部分(凝縮部)において、コンテナCを介して外気などに熱を奪われて凝縮する。 A portion of the vapor chamber 1 close to the heat source H functions as a working fluid evaporating portion, and a portion far from the heat source H functions as a working fluid condensing portion. The evaporator receives heat from the heat source H to evaporate the liquid-phase working fluid. The evaporated working fluid flows through the gap between the surface of the wick body 30 and the inner surface of the container C (hereinafter referred to as vapor flow path S) so as to diffuse from the evaporator. The vapor-phase working fluid that has diffused is condensed in a portion (condensing portion) away from the heat source H by being deprived of heat by the outside air or the like via the container C. As shown in FIG.

凝縮した作動流体は、ウイック体30の細孔が生じさせる毛管力によって、蒸発部に向けて流動する。蒸発部において、液相の作動流体は再び熱を受け取って蒸発する。このような作用を繰り返すことで、ベーパーチャンバー1は、熱源Hの熱を継続して輸送および消散させることができる。 The condensed working fluid flows toward the evaporator due to capillary force generated by the pores of the wick body 30 . In the evaporator, the liquid-phase working fluid receives heat again and evaporates. By repeating such action, the vapor chamber 1 can continuously transport and dissipate the heat of the heat source H.

ウイック体30は、多孔質材により形成されており、液相の作動流体に対して毛管力を作用させる多数の細孔を有している。多孔質材としては、例えば、金属を含む粉末材を焼結させたものを用いることができる。あるいは、多孔質材として、複数の細線を格子状に編み込んだメッシュ材を用いてもよい。また、焼結された粉末材やメッシュ材以外の多孔質材を採用してもよい。 The wick body 30 is made of a porous material and has a large number of pores that exert a capillary force on the liquid-phase working fluid. As the porous material, for example, a material obtained by sintering a powder material containing metal can be used. Alternatively, a mesh material in which a plurality of thin wires are woven in a lattice may be used as the porous material. Also, a sintered powder material or a porous material other than a mesh material may be employed.

ウイック体30は、下板部21の上面に接するように配置されている。ウイック体30の上下方向Zにおける厚みは、下板部21と上板部11との間の間隔より小さい。このため、ウイック体30と上板部11との間には、上下方向Zの隙間が設けられている。本実施形態では、この隙間を蒸気流路Sという(図3参照)。蒸気流路Sは、気相の作動流体が流動する際の流路となる。 The wick body 30 is arranged so as to be in contact with the upper surface of the lower plate portion 21 . The thickness of the wick body 30 in the vertical direction Z is smaller than the distance between the lower plate portion 21 and the upper plate portion 11 . Therefore, a gap in the vertical direction Z is provided between the wick body 30 and the upper plate portion 11 . In this embodiment, this gap is called a steam flow path S (see FIG. 3). The vapor channel S is a channel through which the vapor-phase working fluid flows.

コンテナCは、トッププレート10とボトムプレート20とが互いに接合されることで形成されている。ボトムプレート20は、下板部21と、側壁部22と、を有している。下板部21は、上下方向Zに直交する平面に延在している。下板部21は、平面視において、前後方向Xよりも左右方向Yに長い長方形状に形成されている。側壁部22は、下板部21の外周縁から上側に向けて延びている。 The container C is formed by joining a top plate 10 and a bottom plate 20 to each other. The bottom plate 20 has a lower plate portion 21 and side wall portions 22 . The lower plate portion 21 extends on a plane perpendicular to the vertical direction Z. As shown in FIG. The lower plate portion 21 is formed in a rectangular shape that is longer in the horizontal direction Y than in the front-rear direction X in plan view. The side wall portion 22 extends upward from the outer peripheral edge of the lower plate portion 21 .

トッププレート10は上板部11を有している。上板部11は、上下方向Zに直交する平面に延在している。上板部11は、平面視において、前後方向Xよりも左右方向Yに長い長方形状に形成されている。なお、本実施形態のトッププレート10は上板部11のみを有しており、側壁部を有していない。ただしトッププレート10は、上板部11の外周縁から下側に向けて延び、ボトムプレート20の側壁部22に接続された側壁部を有していてもよい。この場合、コンテナCの側壁部は、ボトムプレート20の側壁部22とトッププレート10の側壁部とにより形成されていてもよい。 The top plate 10 has an upper plate portion 11 . The upper plate portion 11 extends in a plane orthogonal to the vertical direction Z. As shown in FIG. The upper plate portion 11 is formed in a rectangular shape that is longer in the left-right direction Y than in the front-rear direction X in plan view. Note that the top plate 10 of the present embodiment has only the upper plate portion 11 and does not have side wall portions. However, the top plate 10 may have a side wall portion extending downward from the outer peripheral edge of the upper plate portion 11 and connected to the side wall portion 22 of the bottom plate 20 . In this case, the side walls of the container C may be formed by the side walls 22 of the bottom plate 20 and the side walls of the top plate 10 .

上板部11と下板部21とは、上下方向Zにおいて間隔を空けて対向している。図3に示すように、上板部11と側壁部22とは互いに接合されている。接合の方法としては、ロウ付け、銀による拡散接合、レーザ溶接などを用いることができる。 The upper plate portion 11 and the lower plate portion 21 are opposed to each other in the vertical direction Z with a gap therebetween. As shown in FIG. 3, the upper plate portion 11 and the side wall portion 22 are joined together. As a bonding method, brazing, diffusion bonding with silver, laser welding, or the like can be used.

図2、図3に示すように、コンテナCの内部には、複数のピラー23と、複数のフィン24と、複数の接続フィン25と、が設けられている。複数のピラー23、複数のフィン24、および複数の接続フィン25は、ウイック体30に接している。 As shown in FIGS. 2 and 3, inside the container C, a plurality of pillars 23, a plurality of fins 24, and a plurality of connection fins 25 are provided. A plurality of pillars 23 , a plurality of fins 24 and a plurality of connecting fins 25 contact the wick body 30 .

複数のピラー23は、下板部21の上面と上板部11の下面とを接続しており、上下方向ZにおけるコンテナCの強度を向上させている。本実施形態では、複数のピラー23はボトムプレート20に形成されている。つまり、下板部21と複数のピラー23とは一体に形成されており、各ピラー23の上面が上板部11に接している。なお、複数のピラー23は上板部11と一体に形成されていてもよい。複数のピラー23は、左右方向Yおよび前後方向Xに間隔を空けて配置されている。 The plurality of pillars 23 connect the upper surface of the lower plate portion 21 and the lower surface of the upper plate portion 11 to improve the strength of the container C in the vertical direction Z. As shown in FIG. In this embodiment, the pillars 23 are formed on the bottom plate 20 . That is, the lower plate portion 21 and the plurality of pillars 23 are integrally formed, and the upper surface of each pillar 23 is in contact with the upper plate portion 11 . Note that the plurality of pillars 23 may be formed integrally with the upper plate portion 11 . The plurality of pillars 23 are arranged at intervals in the left-right direction Y and the front-rear direction X. As shown in FIG.

複数のフィン24は、平面視において、熱源Hの中心(すなわち蒸発部の中心)から放射状に延びている。図2の例では、6つのフィン24が設けられているが、フィン24の数は適宜変更してもよい。平面視において、各フィン24は、熱源Hが設けられる領域の輪郭線(2点鎖線)を跨ぐように延びている。ただし、各フィン24は、前記輪郭線を跨がず、前記輪郭線の内側に位置していてもよい。 The plurality of fins 24 radially extend from the center of the heat source H (that is, the center of the evaporator) in plan view. Although six fins 24 are provided in the example of FIG. 2, the number of fins 24 may be changed as appropriate. In plan view, each fin 24 extends so as to straddle the contour line (double-dot chain line) of the region where the heat source H is provided. However, each fin 24 may be located inside the contour line without straddling the contour line.

図3に示すように、各フィン24は下板部21と一体に形成されており、下板部21から上側に向けて延びている。すなわち、各フィン24はボトムプレート20に形成されている。各フィン24の上面24aと上板部11の下面との間には、上下方向Zにおける隙間が設けられている。この隙間も、先述の蒸気流路Sに含まれている。 As shown in FIG. 3 , each fin 24 is formed integrally with the lower plate portion 21 and extends upward from the lower plate portion 21 . That is, each fin 24 is formed on the bottom plate 20 . A gap in the vertical direction Z is provided between the upper surface 24 a of each fin 24 and the lower surface of the upper plate portion 11 . This gap is also included in the steam flow path S described above.

各フィン24の上面24aには、上側に向けて延び、上板部11の下面に接する伝熱部24bが形成されている。図2の例では、一部のフィン24には1本の伝熱部24bが形成され、他のフィン24には2本の伝熱部24bが形成されている。各伝熱部24bは、上下方向Zに延びる円柱状に形成されている。なお、伝熱部24bの形状は適宜変更可能であり、例えば角柱状であってもよい。 The upper surface 24a of each fin 24 is formed with a heat transfer portion 24b extending upward and in contact with the lower surface of the upper plate portion 11 . In the example of FIG. 2, some of the fins 24 are formed with one heat transfer portion 24b, and the other fins 24 are formed with two heat transfer portions 24b. Each heat transfer portion 24b is formed in a columnar shape extending in the up-down direction Z. As shown in FIG. Note that the shape of the heat transfer portion 24b can be changed as appropriate, and may be, for example, a prism shape.

図2に示すように、本明細書では、平面視において、コンテナCの内部空間のうち、複数のフィン24が位置している領域を第1領域A1という。また、第1領域A1の外側の領域を第2領域A2という。第1領域A1は、平面視において、熱源Hが設けられる領域と少なくとも一部において重複している。本実施形態では、第1領域A1における複数のピラー23の密度が、第2領域A2における複数のピラー23の密度より大きい。なお、「ピラーの密度」とは、当該領域に設けられたピラーの本数を、当該領域の面積で割った値である。 As shown in FIG. 2, in the present specification, a region of the interior space of the container C where the plurality of fins 24 are located is referred to as a first region A1 in plan view. A region outside the first region A1 is referred to as a second region A2. The first area A1 at least partially overlaps the area where the heat source H is provided in a plan view. In this embodiment, the density of the pillars 23 in the first area A1 is higher than the density of the pillars 23 in the second area A2. Note that the “pillar density” is a value obtained by dividing the number of pillars provided in the region by the area of the region.

図2に示すように、複数の接続フィン25は、平面視において、熱源Hの中心(すなわち蒸発部の中心)から放射状に延びている。図2の例では、6つの接続フィン25が設けられている。各接続フィン25は、隣り合うフィン24同士の間に配置されている。なお、接続フィン25の数および配置は適宜変更してもよい。平面視において、各接続フィン25は、熱源Hが設けられる領域の輪郭線を跨ぐように延びている。平面視において、複数の接続フィン25のそれぞれの長手方向における長さは、複数のフィン24のそれぞれの長手方向における長さよりも長い。複数の接続フィン25はコンテナCの側壁部22に接しておらず、各接続フィン25と側壁部22との間には隙間が設けられている。 As shown in FIG. 2, the plurality of connection fins 25 radially extend from the center of the heat source H (that is, the center of the evaporator) in plan view. In the example of FIG. 2, six connection fins 25 are provided. Each connecting fin 25 is arranged between adjacent fins 24 . Note that the number and arrangement of the connection fins 25 may be changed as appropriate. In plan view, each connection fin 25 extends across the contour of the area where the heat source H is provided. In plan view, the length in the longitudinal direction of each of the plurality of connecting fins 25 is longer than the length in the longitudinal direction of each of the plurality of fins 24 . The plurality of connection fins 25 are not in contact with the side wall portion 22 of the container C, and a gap is provided between each connection fin 25 and the side wall portion 22 .

図3に示すように、複数の接続フィン25は、下板部21の上面と上板部11の下面とを接続しており、コンテナCの強度を向上させている。本実施形態では、各接続フィン25が下板部21と一体に形成されており、各接続フィン25の上面が上板部11に接している。すなわち、各接続フィン25はボトムプレート20に形成されている。ただし、各接続フィン25を下板部21とは別体に形成し、これらを下板部21に接合してもよい。あるいは、各接続フィン25を上板部11と一体に形成し、各接続フィン25の下面が下板部21に接するようにしてもよい。 As shown in FIG. 3, the plurality of connection fins 25 connect the upper surface of the lower plate portion 21 and the lower surface of the upper plate portion 11 to improve the strength of the container C. As shown in FIG. In this embodiment, each connection fin 25 is formed integrally with the lower plate portion 21 , and the upper surface of each connection fin 25 is in contact with the upper plate portion 11 . That is, each connection fin 25 is formed on the bottom plate 20 . However, each connection fin 25 may be formed separately from the lower plate portion 21 and these may be joined to the lower plate portion 21 . Alternatively, each connection fin 25 may be formed integrally with the upper plate portion 11 so that the lower surface of each connection fin 25 is in contact with the lower plate portion 21 .

図3に示すように、各フィン24の上下方向Zの寸法は、ウイック体30の上下方向Zの厚みと略同じである。このため、各フィン24の略全体がウイック体30の内部に埋没している。なお、各フィン24の上下方向Zの寸法は、ウイック体30の上下方向Zの厚みより小さくてもよく、各フィン24の全体がウイック体30によって覆われていてもよい。あるいは、各フィン24の上下方向Zの寸法が、ウイック体30の上下方向Zの厚みより大きく、各フィン24の一部がウイック体30から上側に向けて突出していてもよい。 As shown in FIG. 3, the dimension of each fin 24 in the vertical direction Z is substantially the same as the thickness of the wick body 30 in the vertical direction Z. As shown in FIG. Therefore, substantially the entirety of each fin 24 is buried inside the wick body 30 . The dimension of each fin 24 in the vertical direction Z may be smaller than the thickness of the wick body 30 in the vertical direction Z, and each fin 24 may be entirely covered with the wick body 30 . Alternatively, the dimension of each fin 24 in the vertical direction Z may be larger than the thickness of the wick body 30 in the vertical direction Z, and a part of each fin 24 may protrude upward from the wick body 30 .

図3に示すように、ピラー23、フィン24、および接続フィン25がボトムプレート20に形成されている場合には、ウイック体30の多孔質材として、焼結された粉末材を好適に用いることができる。その理由は、ベーパーチャンバー1を製造する際に、ボトムプレート20の内側に粉末材を充填し、この粉末材を焼結させることで、ピラー23、フィン24、および接続フィン25の輪郭に沿った複雑な形状を有するウイック体30を容易に形成可能なためである。 As shown in FIG. 3, when the pillars 23, the fins 24, and the connecting fins 25 are formed on the bottom plate 20, it is preferable to use a sintered powder material as the porous material of the wick body 30. can be done. The reason for this is that, when manufacturing the vapor chamber 1, the inside of the bottom plate 20 is filled with a powder material, and the powder material is sintered so that the contours of the pillars 23, the fins 24, and the connecting fins 25 are formed. This is because the wick body 30 having a complicated shape can be easily formed.

また、上記のような製造方法によれば、ピラー23、フィン24、および接続フィン25と、ウイック体30と、を安定して接触させることが可能となる。したがって、ピラー23、フィン24、および接続フィン25からウイック体30内の液相の作動流体へと効率よく熱を受け渡すことができる。 Moreover, according to the manufacturing method as described above, it is possible to bring the pillar 23, the fins 24, and the connecting fins 25 into contact with the wick body 30 stably. Therefore, heat can be efficiently transferred from the pillars 23 , the fins 24 , and the connecting fins 25 to the liquid-phase working fluid in the wick body 30 .

以上説明したように、本実施形態のベーパーチャンバー1によれば、コンテナCの内部に、平面視において蒸発部の中心から放射状に延びる複数のフィン24が設けられている。複数のフィン24は下板部21から上側に向けて延び、複数のフィン24と上板部11との間には隙間が形成されている。そしてウイック体30は、下板部21および複数のフィン24に接している。 As described above, according to the vapor chamber 1 of the present embodiment, a plurality of fins 24 radially extending from the center of the evaporating section in plan view are provided inside the container C. As shown in FIG. A plurality of fins 24 extend upward from the lower plate portion 21 , and a gap is formed between the plurality of fins 24 and the upper plate portion 11 . The wick body 30 is in contact with the lower plate portion 21 and the plurality of fins 24 .

この構成によれば、下板部21が熱源Hから熱を受け取ると、下板部21から上側に向けて延びる複数のフィン24にも熱が伝わる。次に、下板部21および複数のフィン24に接するウイック体30が加熱され、ウイック体30に含浸されている液相の作動流体が蒸発する。このとき、複数のフィン24が設けられていない場合と比較して、ウイック体30のうち熱を受け取る部分の面積を大きくして、液相の作動流体に熱を効率よく伝えることができる。 According to this configuration, when the lower plate portion 21 receives heat from the heat source H, the heat is transferred to the plurality of fins 24 extending upward from the lower plate portion 21 . Next, the wick body 30 in contact with the lower plate portion 21 and the plurality of fins 24 is heated, and the liquid-phase working fluid impregnated in the wick body 30 evaporates. At this time, compared to the case where the plurality of fins 24 are not provided, the area of the portion of the wick body 30 that receives heat can be increased, and the heat can be efficiently transferred to the liquid-phase working fluid.

また、複数のフィン24は蒸発部の中心から放射状に延びているため、フィン24の内部における熱伝導によっても熱を輸送することができる。熱伝導によれば、熱抵抗を小さくすることができるため、効率のよい熱の輸送が可能となる。さらに、複数のフィン24と上板部11との間には、蒸気流路Sとなる隙間が形成されている。これにより、気相の作動流体の流動による熱の輸送効率を向上することができる。 Moreover, since the plurality of fins 24 radially extend from the center of the evaporating section, heat can also be transported by heat conduction inside the fins 24 . According to heat conduction, heat resistance can be reduced, so that heat can be efficiently transported. Further, a gap that becomes the steam flow path S is formed between the plurality of fins 24 and the upper plate portion 11 . Thereby, the heat transport efficiency can be improved by the flow of the vapor-phase working fluid.

また、コンテナCの内部には、少なくとも1つのフィン24の上面24aと上板部11の下面とを接続する伝熱部24bが設けられている。この構成により、伝熱部24bの内部の熱伝導によって、フィン24から上板部11へと熱を伝えることができる。このように、作動流体の相変化だけでなく、熱伝導も用いることで、より効率よく熱を上板部11に輸送することが可能となる。さらに、1つのフィン24に複数の伝熱部24bを設けた場合でも、伝熱部24b同士の間に隙間を設けることで、当該隙間が蒸気流路Sとなり、気相の作動流体の流動を妨げてしまうことを抑制できる。 Further, inside the container C, a heat transfer portion 24 b is provided that connects the upper surface 24 a of at least one fin 24 and the lower surface of the upper plate portion 11 . With this configuration, heat can be transferred from the fins 24 to the upper plate portion 11 by heat conduction inside the heat transfer portion 24b. In this manner, by using not only the phase change of the working fluid but also heat conduction, heat can be transported to the upper plate portion 11 more efficiently. Furthermore, even when a plurality of heat transfer portions 24b are provided in one fin 24, by providing gaps between the heat transfer portions 24b, the gaps serve as steam flow paths S, which facilitate the flow of the vapor-phase working fluid. You can avoid getting in the way.

また、コンテナCの内部には複数のピラー23が設けられており、第1領域A1におけるピラー23の密度が、第2領域A2におけるピラー23の密度よりも大きくなっている。このように、第1領域A1におけるピラー23の数を多くすることで、当該ピラー23の内部の熱伝導によって、熱源Hから上板部11へとより効率よく熱を輸送することができる。一方、第2領域A2におけるピラー23の数を少なくすることで、気相の作動流体が流動しやすくしたり、ベーパーチャンバー1の軽量化を図ったりすることができる。 A plurality of pillars 23 are provided inside the container C, and the density of the pillars 23 in the first area A1 is higher than the density of the pillars 23 in the second area A2. By increasing the number of pillars 23 in the first region A1 in this manner, heat can be efficiently transported from the heat source H to the upper plate portion 11 by heat conduction inside the pillars 23 . On the other hand, by reducing the number of pillars 23 in the second region A2, it is possible to facilitate the flow of the vapor-phase working fluid and to reduce the weight of the vapor chamber 1 .

また、コンテナCの内部には、平面視において蒸発部の中心から放射状に延び、上板部11の下面と下板部21の上面とを接続する複数の接続フィン25が設けられている。この構成により、接続フィン25の内部の熱伝導によって、下板部21から上板部11へと熱を伝えることができる。このように熱伝導を用いることで、より効率よく上板部11に熱を輸送することができる。 Further, inside the container C, a plurality of connection fins 25 are provided that radially extend from the center of the evaporator in plan view and connect the lower surface of the upper plate portion 11 and the upper surface of the lower plate portion 21 . With this configuration, heat can be transferred from the lower plate portion 21 to the upper plate portion 11 by heat conduction inside the connection fins 25 . By using heat conduction in this manner, heat can be transported to the upper plate portion 11 more efficiently.

また、蒸発部では全体として作動流体が蒸発するため、蒸発部の中心から遠ざかるほど、気相の作動流体の量が多くなる。蒸気流路Sの幅が気相の作動流体の量に対して不充分であると、気相の作動流体の流速が過剰に大きくなり、圧力損失の低下が生じる場合がある。そこで本実施形態では、接続フィン25が蒸発部の中心から放射状に延びており、接続フィン25同士の間に形成される蒸気流路Sの幅は、蒸発部の中心から遠ざかるほど広くなっている。 In addition, since the working fluid evaporates in the evaporating section as a whole, the amount of gas-phase working fluid increases as the distance from the center of the evaporating section increases. If the width of the vapor flow path S is insufficient for the amount of the gas-phase working fluid, the flow velocity of the gas-phase working fluid may become excessively high, resulting in a decrease in pressure loss. Therefore, in this embodiment, the connecting fins 25 radially extend from the center of the evaporating section, and the width of the steam flow path S formed between the connecting fins 25 becomes wider as the distance from the center of the evaporating section increases. .

このように、蒸発部の中心から離れるに従って増加する気相の作動流体の量に合わせて、蒸気流路Sの幅を広くすることで、圧力損失の低下を抑制できる。これにより、蒸発部から凝縮部への気相の作動流体の流動がスムーズになり、蒸発部近傍で気相の作動流体が滞留することに伴って生じるドライアウト(蒸発部において液相の作動流体が不足する現象)を抑制することが可能となる。 In this way, by widening the width of the vapor flow path S in accordance with the amount of the vapor-phase working fluid that increases as the distance from the center of the evaporating section increases, the reduction in pressure loss can be suppressed. As a result, the vapor-phase working fluid flows smoothly from the evaporator to the condenser, and dryout (liquid-phase working fluid phenomenon) can be suppressed.

また、平面視において、複数の接続フィン25のそれぞれの長手方向における長さは、複数のフィン24のそれぞれの長手方向における長さよりも長い。このように、接続フィン25を長くすることで、接続フィン25の熱伝導による熱輸送効率をより高めることができる。さらに、接続フィン25と側壁部22との間には隙間が設けられているため、当該隙間も蒸気流路Sとして機能する。これにより、接続フィン25が側壁部22に接している場合と比較して、気相の作動流体の流動をスムーズにすることができる。 Further, in plan view, the length in the longitudinal direction of each of the plurality of connecting fins 25 is longer than the length in the longitudinal direction of each of the plurality of fins 24 . By lengthening the connecting fins 25 in this way, the heat transport efficiency due to the heat conduction of the connecting fins 25 can be further enhanced. Furthermore, since a gap is provided between the connection fin 25 and the side wall portion 22 , the gap also functions as the steam flow path S. As a result, compared to the case where the connecting fins 25 are in contact with the side wall portion 22 , the gas-phase working fluid can flow smoothly.

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、前記実施形態では、すべてのフィン24に1つまたは2つの伝熱部24bが形成されていた。しかしながら、伝熱部24bの数は適宜変更可能であり、各フィン24に形成される伝熱部24bの数は同じであってもよい。また、一部のフィン24にのみ1本または2本以上の伝熱部24bが形成されていてもよい。あるいは、すべてのフィン24に伝熱部24bが形成されていなくてもよい。 For example, in the above-described embodiment, one or two heat transfer portions 24b are formed in all the fins 24. As shown in FIG. However, the number of heat transfer portions 24b can be changed as appropriate, and the number of heat transfer portions 24b formed in each fin 24 may be the same. Also, one or more heat transfer portions 24 b may be formed only on some of the fins 24 . Alternatively, not all the fins 24 may have the heat transfer portions 24b.

また、前記実施形態では、第1領域A1におけるピラー23の密度が第2領域A2よりも大きかった。しかしながら、第1領域A1と第2領域A2とでピラー23の密度が同じであってもよい。また、第2領域A2におけるピラー23の密度が第1領域A1よりも大きくてもよい。あるいは、コンテナCの内部にピラー23が設けられていなくてもよい。この場合でも、例えば接続フィン25によって、コンテナCの強度を確保することが可能である。 Further, in the above embodiment, the density of the pillars 23 in the first area A1 was higher than that in the second area A2. However, the density of the pillars 23 may be the same between the first area A1 and the second area A2. Also, the density of the pillars 23 in the second area A2 may be higher than that in the first area A1. Alternatively, the pillars 23 may not be provided inside the container C. Even in this case, the strength of the container C can be ensured, for example, by the connecting fins 25 .

また、前記実施形態では、接続フィン25と側壁部22との間に隙間が設けられていたが、接続フィン25と側壁部22とが接していてもよい。
また、前記実施形態では接続フィン25の長さがフィン24の長さより長かったが、フィン24の長さを接続フィン25より長くしてもよい。あるいは、接続フィン25を設けなくてもよい。
Also, in the above-described embodiment, a gap is provided between the connection fin 25 and the side wall portion 22, but the connection fin 25 and the side wall portion 22 may be in contact with each other.
Further, although the connection fins 25 were longer than the fins 24 in the above embodiment, the fins 24 may be longer than the connection fins 25 . Alternatively, the connecting fins 25 may not be provided.

また、上板部11から外気へと熱をより効率よく放出するために、上板部11に放熱用部材(例えば放熱フィンなど)を取り付けてもよい。 Moreover, in order to more efficiently radiate heat from the upper plate portion 11 to the outside air, the upper plate portion 11 may be attached with a heat radiation member (for example, a heat dissipation fin).

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with well-known components without departing from the scope of the present invention, and the above-described embodiments and modifications may be combined as appropriate.

1…ベーパーチャンバー 11…上板部 21…下板部 22…側壁部 23…ピラー 24…フィン 24b…伝熱部 25…接続フィン 30…ウイック体 C…コンテナ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Vapor chamber 11... Upper plate part 21... Lower plate part 22... Side wall part 23... Pillar 24... Fin 24b... Heat transfer part 25... Connection fin 30... Wick body C... Container

Claims (5)

熱源から熱を受け取る下板部、前記下板部に間隔を空けて対向する上板部、および側壁部を有するコンテナと、
前記コンテナの内部に封入された作動流体と、
前記コンテナの内部に封入され、多孔質材により形成されたウイック体と、を備え、
前記コンテナの内部には、平面視において蒸発部の中心から放射状に延びる複数のフィンが設けられ、
前記複数のフィンは前記下板部から上側に向けて延び、前記複数のフィンと前記上板部との間には隙間が設けられており、
前記ウイック体は、前記下板部および前記複数のフィンに接している、ベーパーチャンバー。
a container having a lower plate that receives heat from a heat source, an upper plate that faces the lower plate with a gap therebetween, and side walls;
a working fluid enclosed inside the container;
a wick body enclosed inside the container and formed of a porous material;
A plurality of fins extending radially from the center of the evaporating section in plan view are provided inside the container,
the plurality of fins extend upward from the lower plate portion, and a gap is provided between the plurality of fins and the upper plate portion;
The vapor chamber, wherein the wick body is in contact with the lower plate portion and the plurality of fins.
前記コンテナの内部には、少なくとも1つの前記フィンの上面と前記上板部の下面とを接続する伝熱部が設けられている、請求項1に記載のベーパーチャンバー。 2. The vapor chamber according to claim 1, wherein a heat transfer portion connecting the upper surface of at least one fin and the lower surface of the upper plate portion is provided inside the container. 前記コンテナの内部には、前記上板部の下面と前記下板部の上面とを接続する複数のピラーが設けられ、
平面視において、前記コンテナの内部空間のうち、前記複数のフィンが位置している領域を第1領域A1とし、前記第1領域の外側の領域を第2領域A2とするとき、
前記第1領域A1における前記複数のピラーの密度が、前記第2領域における前記複数のピラーの密度よりも大きい、請求項1または2に記載のベーパーチャンバー。
A plurality of pillars connecting the lower surface of the upper plate portion and the upper surface of the lower plate portion are provided inside the container,
In a plan view, when the area in which the plurality of fins are located in the inner space of the container is defined as a first area A1, and the area outside the first area is defined as a second area A2,
3. The vapor chamber according to claim 1 or 2, wherein the density of the plurality of pillars in the first region A1 is greater than the density of the plurality of pillars in the second region.
前記コンテナの内部には、平面視において前記蒸発部の中心から放射状に延び、前記上板部の下面と前記下板部の上面とを接続する複数の接続フィンが設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載のベーパーチャンバー。 2. A plurality of connecting fins extending radially from the center of the evaporating section in plan view and connecting the lower surface of the upper plate portion and the upper surface of the lower plate portion are provided inside the container. 4. The vapor chamber according to any one of 3. 平面視において、前記複数の接続フィンのそれぞれの長手方向における長さは、前記複数のフィンのそれぞれの長手方向における長さよりも長く、
前記複数の接続フィンと前記側壁部との間には隙間が設けられている、請求項4に記載のベーパーチャンバー。
In plan view, the length in the longitudinal direction of each of the plurality of connection fins is longer than the length in the longitudinal direction of each of the plurality of fins,
5. The vapor chamber according to claim 4, wherein a gap is provided between said plurality of connection fins and said side wall.
JP2019128318A 2019-07-10 2019-07-10 vapor chamber Active JP7244375B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019128318A JP7244375B2 (en) 2019-07-10 2019-07-10 vapor chamber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019128318A JP7244375B2 (en) 2019-07-10 2019-07-10 vapor chamber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021014928A JP2021014928A (en) 2021-02-12
JP7244375B2 true JP7244375B2 (en) 2023-03-22

Family

ID=74530594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019128318A Active JP7244375B2 (en) 2019-07-10 2019-07-10 vapor chamber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7244375B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000161879A (en) 1998-11-20 2000-06-16 Fujikura Ltd Planar heat pipe
JP2006516068A (en) 2002-11-01 2006-06-15 クーリギー インコーポレイテッド Method and apparatus for achieving temperature uniformity and hot spot cooling in a heat generating device
JP2011122789A (en) 2009-12-11 2011-06-23 Stanley Electric Co Ltd Flat plate type heat pipe
JP2015060901A (en) 2013-09-18 2015-03-30 パナソニック株式会社 Cooling system and electronic apparatus mounted therewith
JP2015132399A (en) 2014-01-10 2015-07-23 株式会社フジクラ vapor chamber
JP2016188734A (en) 2015-03-30 2016-11-04 株式会社フジクラ Vapor chamber

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3654326B2 (en) * 1996-11-25 2005-06-02 株式会社デンソー Boiling cooler

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000161879A (en) 1998-11-20 2000-06-16 Fujikura Ltd Planar heat pipe
JP2006516068A (en) 2002-11-01 2006-06-15 クーリギー インコーポレイテッド Method and apparatus for achieving temperature uniformity and hot spot cooling in a heat generating device
JP2011122789A (en) 2009-12-11 2011-06-23 Stanley Electric Co Ltd Flat plate type heat pipe
JP2015060901A (en) 2013-09-18 2015-03-30 パナソニック株式会社 Cooling system and electronic apparatus mounted therewith
JP2015132399A (en) 2014-01-10 2015-07-23 株式会社フジクラ vapor chamber
JP2016188734A (en) 2015-03-30 2016-11-04 株式会社フジクラ Vapor chamber

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021014928A (en) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6564879B2 (en) Vapor chamber
US7540318B2 (en) Heat sink
TWI678508B (en) Heat dissipation module
WO2018155641A1 (en) Vapor chamber, electronic device, metal sheet for vapor chamber, and method for producing vapor chamber
JP6509680B2 (en) Sheet-like heat pipe
JP2018503058A (en) High performance two-phase cooling system
JP6702524B1 (en) Vapor chamber
JP7097308B2 (en) Wick structure and heat pipe containing the wick structure
US20210180876A1 (en) Vapor chamber
JP2007263427A (en) Loop type heat pipe
JP2018123987A (en) Vapor chamber
TWI644075B (en) Heat pipe
JP7244375B2 (en) vapor chamber
JP2019113227A (en) Cooling module
JP2012237491A (en) Flat cooling device, method for manufacturing the same and method for using the same
JP5300394B2 (en) Micro loop heat pipe evaporator
JP2014163615A (en) Heat pipe
JP2021188890A (en) Heat transfer member and cooling device having heat transfer member
JP7260062B2 (en) heat spreading device
JP7464197B2 (en) Heat Diffusion Device
JP6208816B2 (en) Loop type heat pipe
JP7120494B1 (en) heat spreading device
JP7450125B2 (en) heat sink
JP6756020B1 (en) Cooling system
JP7123675B2 (en) heat dissipation module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220525

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230309

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7244375

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151