JP7260062B2 - 熱拡散デバイス - Google Patents

Description

本発明は、熱拡散デバイスに関する。

近年、素子の高集積化および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いる。この状況はスマートフォンおよび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。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。中でも、非常に効果的に熱を拡散させることが可能である熱拡散デバイスとして、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、作動媒体と、毛細管力によって作動媒体を輸送するウィックと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てベーパーチャンバー内で蒸発した後、ベーパーチャンバー内を移動し、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の蒸発部に移動し、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。

スマートフォンおよびタブレットなどのモバイル端末の薄型化に対応するため、ベーパーチャンバーにも薄型化が求められている。このような薄型のベーパーチャンバーでは、機械的強度および熱輸送効率の確保が難しくなる。

そこで、特許文献１および２に記載されているように、ベーパーチャンバーを構成する筐体の機械的強度を確保するために、筐体の内部に配置されるウィックを、筐体の形状を保つための支持体として利用することが提案されている。

特許文献１に記載されたヒートパイプでは、第１ウィック部および第２ウィック部が左右方向に間隔を空けて配置され、第１ウィック部と第２ウィック部との間に形成された液溜まり部に、液相の作動媒体が満たされている。特許文献１によれば、上記構成により、液相の作動媒体を、液溜まり部を通じて蒸発部に確実に還流させることができるため、液相の作動媒体の流れが滞ってしまうのを防止し、熱輸送効率の低下を抑えることができるとされている。

特許文献２に記載されたベーパーチャンバーでは、筐体の対向する一対の内壁面、上記一対の内壁面に接触しないウィックの側面、および、上記ウィックの側面と隙間をあけて形成された対向面によって囲まれた空間に、凝縮した作動流体の液溜まり流路が形成されている。特許文献２によれば、ウィックと液溜まり流路を組み合わせることによって、ウィックに常に液体が供給される状態を作ることができるため、液体流路の全体としての液体の圧力損失を低減し、その結果、ベーパーチャンバーの最大熱輸送量を大きくすることができるとされている。

特開２０１８－１８５１１０号公報 特許第６４４２５９４号公報

特許文献１および２に記載されているように、ウィックとウィックとの間に液体流路が形成されていると、液相の作動媒体の流れが滞ることを防止することができる。しかしながら、ベーパーチャンバーの放熱性能を高める観点、および、最大熱輸送量を高める観点からは、改善の余地がある。

なお、上記の問題は、ベーパーチャンバーに限らず、ベーパーチャンバーと同様の構成によって熱を拡散させることが可能な熱拡散デバイスに共通する問題である。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、放熱性能が高く、かつ、最大熱輸送量が大きい熱拡散デバイスを提供することを目的とする。本発明はまた、上記熱拡散デバイスを備える電子機器を提供することを目的とする。

本発明の熱拡散デバイスは、厚さ方向に対向する第１内壁面および第２内壁面を有する筐体と、上記筐体の内部空間に封入された作動媒体と、上記筐体の内部空間に配置されたウィックと、を備える。上記筐体は、上記作動媒体を蒸発させる蒸発部を有する。上記ウィックは、上記蒸発部から線状に延びて、少なくとも一部が上記第２内壁面に接する複数のウィック体を含む。少なくとも１組の隣り合う上記ウィック体の間には、蒸気流路が形成されている。上記隣り合うウィック体において、少なくとも各々の上記ウィック体の一部と蒸気筐体の一部とに囲まれた空間に第１液体流路が形成されている。上記蒸気流路内の上記第２内壁面は、上記内部空間側に凹んでいる。上記蒸気流路において、上記凹んだ第２内壁面と上記ウィック体との間には、第２液体流路が形成されている。

本発明の電子機器は、本発明の熱拡散デバイスを備える。

本発明によれば、放熱性能が高く、かつ、最大熱輸送量が大きい熱拡散デバイスを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示すベーパーチャンバーのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、図１に示すベーパーチャンバーのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図３においてＩＶで示す部分を拡大した断面図である。 図５は、本発明の第２実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明の第３実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図７は、本発明の第４実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図８は、本発明の第５実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図９は、本発明の第６実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図１０は、本発明の第７実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図１１は、本発明の第８実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図１２は、本発明の第９実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図１３は、本発明の第１０実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図１４は、本発明の第１１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図１５は、本発明の第１１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図１６は、本発明の第１２実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図１７は、本発明の第１３実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図１８は、本発明の第１４実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図１９は、本発明の第１４実施形態に係るベーパーチャンバーの別の一例を模式的に示す断面図である。 図２０は、本発明の第１５実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図２１は、本発明の第１６実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。 図２２は、本発明の第１７実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。 図２３は、図２２においてＸＸＩＩＩで示す部分を拡大した断面図である。

以下、本発明の熱拡散デバイスについて説明する。
しかしながら、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下において記載する本発明の個々の望ましい構成を２つ以上組み合わせたものもまた本発明である。

以下に示す各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第２実施形態以降では、第１実施形態と共通の事項についての記述は省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態毎には逐次言及しない。

以下の説明において、各実施形態を特に区別しない場合、単に「本発明の熱拡散デバイス」という。

以下では、本発明の熱拡散デバイスの一実施形態として、ベーパーチャンバーを例にとって説明する。本発明の熱拡散デバイスは、ヒートパイプなどの熱拡散デバイスにも適用可能である。

以下に示す図面は模式的なものであり、その寸法や縦横比の縮尺などは実際の製品とは異なる場合がある。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すベーパーチャンバーのＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示すベーパーチャンバーのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

図１に示すベーパーチャンバー１は、気密状態に密閉された中空の筐体１０を備える。筐体１０は、図３に示すように、厚さ方向Ｚに対向する第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａを有する。図２および図３に示すように、ベーパーチャンバー１は、さらに、筐体１０の内部空間に封入された作動媒体２０と、筐体１０の内部空間に配置されたウィック３０と、を備える。

筐体１０には、図２に示すように、封入した作動媒体２０を蒸発させる蒸発部（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｐｏｒｔｉｏｎ）ＥＰが設定されている。筐体１０には、さらに、蒸発した作動媒体２０を凝縮させる凝縮部（ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｐｏｒｔｉｏｎ）ＣＰが設定されていてもよい。図１に示すように、筐体１０の外壁面には、発熱素子である熱源（ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ）ＨＳが配置される。熱源ＨＳとしては、電子機器の電子部品、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）等が挙げられる。筐体１０の内部空間のうち、熱源ＨＳの近傍であって熱源ＨＳによって加熱される部分が、蒸発部ＥＰに相当する。一方、蒸発部ＥＰから離れた部分が、凝縮部ＣＰに相当する。また、蒸発した作動媒体２０は凝縮部ＣＰ以外でも凝縮され得る。本実施形態では、蒸発した作動媒体２０を特に凝縮させやすい部分を凝縮部ＣＰとして表現する。

ベーパーチャンバー１は、全体として面状である。すなわち、筐体１０は、全体として面状である。ここで、「面状」とは、板状およびシート状を包含し、幅方向Ｘの寸法（以下、幅という）および長さ方向Ｙの寸法（以下、長さという）が厚さ方向Ｚの寸法（以下、厚さまたは高さという）に対して相当に大きい形状、例えば幅および長さが、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。

ベーパーチャンバー１の大きさ、すなわち、筐体１０の大きさは、特に限定されない。ベーパーチャンバー１の幅および長さは、用途に応じて適宜設定することができる。ベーパーチャンバー１の幅および長さは、各々、例えば、５ｍｍ以上５００ｍｍ以下、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下または５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。ベーパーチャンバー１の幅および長さは、同じであっても、異なっていてもよい。

筐体１０は、外縁部が接合された対向する第１シート１１および第２シート１２から構成されることが好ましい。第１シート１１および第２シート１２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。第１シート１１および第２シート１２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る。第１シート１１および第２シート１２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。

第１シート１１および第２シート１２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１１および第２シート１２の厚さは、特に限定されないが、各々、好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以上１００μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以上６０μｍ以下である。第１シート１１および第２シート１２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１１および第２シート１２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。

第１シート１１および第２シート１２の形状は、特に限定されない。例えば、図３に示す例では、第１シート１１は、厚みが一定の平板形状であり、第２シート１２は、外縁部が外縁部以外の部分よりも厚い形状である。

ベーパーチャンバー１全体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５０μｍ以上５００μｍ以下である。

作動媒体２０は、筐体１０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。例えば、作動媒体は水性化合物であり、好ましくは水である。

ウィック３０は、蒸発部ＥＰから線状に延びる複数のウィック体４０を含む。例えば、ウィック体４０は、蒸発部ＥＰから凝縮部ＣＰまで延びる。ウィック体４０の少なくとも一部は、筐体１０の第２内壁面１２ａに接している。本実施形態では、ウィック体４０は、筐体１０の第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａを内側から支持している。複数のウィック体４０を含むウィック３０を筐体１０の内部空間に配置することにより、筐体１０の機械的強度を確保しつつ、筐体１０外部からの衝撃を吸収することができる。

図３に示す例では、ウィック３０を構成するウィック体４０は、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａに接している。ウィック体４０は、第２内壁面１２ａのみに接していてもよい。

本実施形態では、少なくとも１組の隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１および第２多孔体４２を含む。これらの多孔体は、毛細管力によって作動媒体２０を輸送するウィックとして機能する。さらに、筐体１０の支持体として多孔体を利用することにより、ベーパーチャンバー１の軽量化を図ることができる。

第１多孔体４１および第２多孔体４２は、例えば、金属多孔体、セラミックス多孔体または樹脂多孔体から構成される。第１多孔体４１および第２多孔体４２は、例えば、金属多孔質焼結体、セラミックス多孔質焼結体等の焼結体から構成されてもよい。第１多孔体４１および第２多孔体４２は、銅またはニッケルの多孔質焼結体から構成されることが好ましい。

少なくとも１組の隣り合うウィック体４０の間には、気相の作動媒体２０が流通する蒸気流路５０が形成されている。

一方、少なくとも各々のウィック体４０の一部と筐体１０の一部とに囲まれた空間には、第１液体流路５１が形成されている。本実施形態では、第１液体流路５１は、第１多孔体４１の一部と第２多孔体４２の一部と筐体１０の一部とに囲まれた空間に形成されている。具体的には、各々のウィック体４０において、第１多孔体４１と第２多孔体４２との間に、ウィック体４０が延びる方向に沿って間隔が設けられることにより第１液体流路５１が形成されている。第１液体流路５１は、液相の作動媒体２０が流通する液体流路として利用することができる。ウィック体４０を挟んで、例えば、第１多孔体４１または第２多孔体４２を挟んで液体流路と蒸気流路とを交互に配置することにより、熱輸送効率を向上させることができる。

図３に示すように、蒸気流路５０の幅ａは、第１液体流路５１の幅ｂよりも大きい。蒸気流路５０の幅ａは、１０００μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましく、１０００μｍ以上２０００μｍ以下であることがより好ましい。第１液体流路５１の幅ｂは、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。なお、上記断面において、厚さ方向Ｚで蒸気流路の幅が異なる場合には、最も広い部分の幅を蒸気流路の幅と定義する。同様に、厚さ方向Ｚで第１液体流路の幅が異なる場合には、最も広い部分の幅を第１液体流路の幅と定義する。

図４は、図３においてＩＶで示す部分を拡大した断面図である。
図３および図４に示すように、蒸気流路５０内の第２内壁面１２ａは、内部空間側に凹んでいる。そして、蒸気流路５０において、凹んだ第２内壁面１２ａとウィック体４０との間には、第２液体流路５２が形成されている。本実施形態では、第２液体流路５２は、凹んだ第２内壁面１２ａと第１多孔体４１または第２多孔体４２との間に形成されている。具体的には、凹んだ第２内壁面１２ａと第１多孔体４１との間、および、凹んだ第２内壁面１２ａと第２多孔体４２との間に、第２液体流路５２が形成されている。第１液体流路５１と同様、第２液体流路５２は、液相の作動媒体２０が流通する液体流路として利用することができる。

蒸気流路５０内の第２内壁面１２ａに凹んでいると表面積が増えるため、フィン効果によって放熱性能を高くすることができる。さらに、凹んだ第２内壁面１２ａとウィック体４０との間、例えば、凹んだ第２内壁面１２ａと第１多孔体４１または第２多孔体４２との間に第２液体流路５２を形成することにより、液体流路を増やすことができる。そのため、最大熱輸送量を大きくすることができる。

第２液体流路５２は、メニスカスと呼ばれる表面張力によって、凹んだ第２内壁面１２ａとウィック体４０との間に液相の作動媒体２０が保持されることで形成される。そのため、第２液体流路５２内の液相の作動媒体２０は、蒸気流路５０内の気相の作動媒体２０と接している。液相の作動媒体２０が保持される限り、第２液体流路の断面形状は特に限定されない。

図４において、蒸気流路５０内の第２内壁面１２ａの凹み量ｃは、第１多孔体４１の高さｄ_１の１％以上１０％以下であり、かつ、第２多孔体４２の高さｄ_２の１％以上１０％以下であることが好ましい。なお、上記断面において、幅方向Ｘで第２内壁面の凹み量が異なる場合には、凹み量の最大値を第２内壁面の凹み量と定義する。同様に、幅方向Ｘで多孔体の高さが異なる場合には、最も高い部分の高さを多孔体の高さと定義する。

図３および図４に示すように、第１液体流路５１内の第２内壁面１２ａは、内部空間側に実質的に凹んでいないことが好ましい。したがって、第１液体流路５１内の第２内壁面１２ａの凹み量は、蒸気流路５０内の第２内壁面１２ａの凹み量ｃよりも小さいことが好ましい。具体的には、第１液体流路５１内の第２内壁面１２ａの凹み量は、第１多孔体４１の高さｄ_１の１％未満であり、かつ、第２多孔体４２の高さｄ_２の１％未満であることが好ましい。第１液体流路５１内の第２内壁面１２ａは、内部空間側に全く凹んでいなくてもよい。

第１多孔体４１の高さｄ_１および第２多孔体４２の高さｄ_２は、各々、２０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。第１多孔体の高さｄ_１および第２多孔体４２の高さｄ_２を上記範囲とし、ベーパーチャンバー１全体を薄くした場合であっても、上記のように第１多孔体４１および第２多孔体４２を筐体１０内に配置することにより、機械的強度および最大熱輸送量を確保することができる。第１多孔体４１の高さｄ_１は、第２多孔体４２の高さｄ_２と同じでもよく、異なっていてもよい。

第１多孔体４１の幅および第２多孔体４２の幅は、各々、５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。これにより、高い毛細管力を得ることができる。第１多孔体４１の幅は、第２多孔体４２の幅と同じでもよく、異なっていてもよい。第２実施形態以降で説明するように、第１多孔体４１の幅および第２多孔体４２の幅は、厚さ方向Ｚで一定でなくてもよい。また、厚さ方向Ｚで幅が一定である多孔体と、厚さ方向Ｚで幅が一定でない多孔体とが混在してもよい。なお、上記断面において、厚さ方向Ｚで多孔体の幅が異なる場合には、最も広い部分の幅を多孔体の幅と定義する。

図４では、蒸気流路５０内において、凹んだ第２内壁面１２ａと第１多孔体４１との間、および、凹んだ第２内壁面１２ａと第２多孔体４２との間の両方に第２液体流路５２が形成されているが、凹んだ第２内壁面１２ａと第１多孔体４１との間、および、凹んだ第２内壁面１２ａと第２多孔体４２との間のいずれか一方のみに第２液体流路５２が形成されていてもよい。

蒸気流路５０内において、凹んだ第２内壁面１２ａと第１多孔体４１との間、および、凹んだ第２内壁面１２ａと第２多孔体４２との間の両方に第２液体流路５２が形成されている場合、第２液体流路５２の断面形状は、それぞれ同じでもよく、異なっていてもよい。

蒸気流路５０内の第２内壁面１２ａが凹みを有する場合であっても、第２液体流路５２が形成されていないウィック体４０が含まれていてもよい。また、蒸気流路５０内には、凹みを有しない第２内壁面１２ａが含まれていてもよい。

次に、以上のように構成されたベーパーチャンバー１の作用について説明する。

蒸発部ＥＰでは、第１多孔体４１および第２多孔体４２の表面に位置する液相の作動媒体２０が、筐体１０の内壁面を介して加熱されて蒸発する。作動媒体２０が蒸発することで、蒸発部ＥＰ近傍における蒸気流路５０内の気体の圧力が高まる。これにより、気相の作動媒体２０が、蒸気流路５０内を凝縮部ＣＰ側に向かって移動する。

凝縮部ＣＰに到達した気相の作動媒体２０は、筐体１０の内壁面を介して熱を奪われて凝縮し、液滴となる。上述のとおり、気相の作動媒体２０は凝縮部ＣＰ以外でも凝縮され得る。作動媒体２０の液滴は、毛細管力によって第１多孔体４１の細孔内および第２多孔体４２の細孔内に浸み込む。また、第１多孔体４１の細孔内および第２多孔体４２の細孔内に浸み込んだ液相の作動媒体２０の一部は、第１液体流路５１内および第２液体流路５２内に流入する。したがって、第１多孔体４１、第２多孔体４２、第１液体流路５１および第２液体流路５２によって液体流路が形成される。

第１多孔体４１の細孔内と第２多孔体４２の細孔内と第１液体流路５１内と第２液体流路５２内との液相の作動媒体２０は、毛細管力によって蒸発部ＥＰ側に移動する。そして、第１多孔体４１の細孔と第２多孔体４２の細孔と第１液体流路５１と第２液体流路５２とから蒸発部ＥＰへと、液相の作動媒体２０が供給される。蒸発部ＥＰに到達した液相の作動媒体２０は、再び蒸発部ＥＰにおける第１多孔体４１および第２多孔体４２の表面から蒸発する。なお、図２に示すように、蒸発部ＥＰ内に第１液体流路５１が到達していることが望ましい。蒸発部ＥＰ内には、第１液体流路５１およびウィック体４０が含まれてもよいし、第１液体流路５１が含まれずにウィック体４０のみが含まれてもよいし、第１液体流路５１およびウィック体４０が含まれなくてもよい。

蒸発して気相となった作動媒体２０は、再び蒸気流路５０を通って凝縮部ＣＰ側へと移動する。このように、ベーパーチャンバー１は、作動媒体２０の気－液の相変化を繰り返し利用して、蒸発部ＥＰ側で回収した熱を凝縮部ＣＰ側に繰り返し輸送することができる。

第１多孔体４１および第２多孔体４２の孔径は、各々、５０μｍ以下であることが好ましい。孔径を小さくすることで、高い毛細管力を得ることができる。第１多孔体４１および第２多孔体４２の孔径は、同じでもよく、異なっていてもよい。なお、孔の形状は特に限定されない。

図２に示すように、少なくとも１組の隣り合うウィック体４０の蒸発部ＥＰ側の端部同士が接続され、第１液体流路５１同士が連通していてもよい。また、少なくとも１組の隣り合うウィック体４０の蒸発部ＥＰと反対側の端部同士、例えば、凝縮部ＣＰ側の端部同士が接続され、第１液体流路５１同士が連通していてもよい。

上記のとおり、ベーパーチャンバー１では、ウィック体４０間に液体流路および蒸気流路が形成される。中でも、図２に示すように、蒸発部ＥＰにおける流路の密度が、蒸発部ＥＰから離れた部分における流路の密度、例えば、凝縮部ＣＰにおける流路の密度よりも高いことが好ましい。これにより、最大熱輸送量を向上させることができる。

本発明のベーパーチャンバーにおいて、ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、第１多孔体および第２多孔体は、各々、厚さ方向で幅が一定であってもよく、厚さ方向で幅が一定でなくてもよい。例えば、ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、第１多孔体および第２多孔体は、各々、第１内壁面側の端部の幅よりも第２内壁面側の端部の幅が狭くてもよい。この場合、幅が一定である部分が含まれてもよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、第１多孔体および第２多孔体は、各々、第１内壁面側の端部から第２内壁面側の端部に向かって幅が連続的に狭くなる。

図５は、本発明の第２実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図５に示すベーパーチャンバー１Ａでは、隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａを含む。第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部の幅よりも第２内壁面１２ａ側の端部の幅が狭い。さらに、第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部から第２内壁面１２ａ側の端部に向かって幅が連続的に狭くなっている。図５に示す例では、第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａの断面形状は、各々、台形である。第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａの断面形状は、特に限定されず、他の形状でもよい。

図５に示すベーパーチャンバー１Ａでは、第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａが上記の断面形状を有することで、筐体１０外部からの圧力を分散させることができる。また、最小限の面積で筐体１０の内部空間を保持しやすく、蒸気流路および液体流路の断面積を最大限確保できるため、最大熱輸送量および熱拡散能力を向上させることができる。さらに、面積の小さい第２内壁面１２ａ側の端部と筐体１０との間で形成される鋭角の隙間に液体流路が形成されるため、ウィック体４０間の液体流路に液相の作動媒体２０を引き入れやすくなり、最大熱輸送能力が向上する。あるいは、蒸気流路への液相の作動媒体２０の染み出しが改善され、熱拡散能力が向上する。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、第１多孔体および第２多孔体は、各々、第１内壁面側の端部から第２内壁面側の端部に向かって幅が段階的に狭くなる。

図６は、本発明の第３実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図６に示すベーパーチャンバー１Ｂでは、隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１Ｂおよび第２多孔体４２Ｂを含む。第１多孔体４１Ｂおよび第２多孔体４２Ｂは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部の幅よりも第２内壁面１２ａ側の端部の幅が狭い。さらに、第１多孔体４１Ｂおよび第２多孔体４２Ｂは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部から第２内壁面１２ａ側の端部に向かって幅が段階的に狭くなっている。図６に示す例では、第１多孔体４１Ｂおよび第２多孔体４２Ｂの断面形状は、各々、第１内壁面１１ａ側に配置された第１の長方形と、第２内壁面１２ａ側に配置され、第１の長方形よりも幅が狭い第２の長方形とが組み合わされた形状である。第１多孔体４１Ｂおよび第２多孔体４２Ｂの断面形状は、特に限定されず、他の形状でもよい。

図６に示すベーパーチャンバー１Ｂでは、第１多孔体４１Ｂおよび第２多孔体４２Ｂが上記の断面形状を有することで、図５に示すベーパーチャンバー１Ａと同様の効果が得られる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態は、第２実施形態および第３実施形態の変形例である。本発明の第４実施形態では、第１多孔体および第２多孔体は、第１内壁面側の端部が互いに接続されている。多孔体の第１内壁面側の端部が互いに接続されていると、多孔体と第１内壁面との接触面積が増えることにより、接着強度が増すため、曲げまたは振動などの機械的なストレスに対する耐性を向上させることができる。

図７は、本発明の第４実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図７に示すベーパーチャンバー１Ｃでは、隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１Ｃおよび第２多孔体４２Ｃを含む。第１多孔体４１Ｃおよび第２多孔体４２Ｃは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部の幅よりも第２内壁面１２ａ側の端部の幅が狭い。第１多孔体４１Ｃおよび第２多孔体４２Ｃの断面形状は、特に限定されない。

さらに、第１多孔体４１Ｃおよび第２多孔体４２Ｃは、第１内壁面１１ａ側の端部が互いに接続されている。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、第１多孔体および第２多孔体は、各々、第１内壁面側の端部と第２内壁面側の端部との間に、第１内壁面側の端部および第２内壁面側の端部よりも幅が広い部分を有する。

図８は、本発明の第５実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図８に示すベーパーチャンバー１Ｄでは、隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄを含む。第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部と第２内壁面１２ａ側の端部との間に、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が広い部分を有する。

図８に示すベーパーチャンバー１Ｄでは、第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄが上記の断面形状を有することで、図５に示すベーパーチャンバー１Ａと同様の効果が得られる。

第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄにおいて、第１内壁面１１ａ側の端部の幅は、第２内壁面１２ａ側の端部の幅と同じでもよく、異なっていてもよい。

第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄにおいて、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が広い部分が存在する位置は特に限定されない。また、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が広い部分は２箇所以上存在してもよい。その場合、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が広い部分の幅は、それぞれ同じでもよく、異なっていてもよい。

第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄの断面形状は、特に限定されない。第１多孔体４１Ｄおよび第２多孔体４２Ｄの幅は、連続的に変化してもよく、段階的に変化してもよい。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、第１多孔体および第２多孔体は、各々、第１内壁面側の端部と第２内壁面側の端部との間に、第１内壁面側の端部および第２内壁面側の端部よりも幅が狭い部分を有する。

図９は、本発明の第６実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図９に示すベーパーチャンバー１Ｅでは、隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅを含む。第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅは、各々、第１内壁面１１ａ側の端部と第２内壁面１２ａ側の端部との間に、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が狭い部分を有する。

図９に示すベーパーチャンバー１Ｅでは、第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅが上記の断面形状を有することで、筐体１０外部からの圧力を分散させることができる。また、幅が広い部分で液相の作動媒体２０が吸収されやすくなる一方、幅が狭い部分で作動媒体２０の蒸発が促進されやすくなる。その結果、最大熱輸送能力が向上する。

第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅにおいて、第１内壁面１１ａ側の端部の幅は、第２内壁面１２ａ側の端部の幅と同じでもよく、異なっていてもよい。

第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅにおいて、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が狭い部分が存在する位置は特に限定されない。また、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が狭い部分は２箇所以上存在してもよい。その場合、第１内壁面１１ａ側の端部および第２内壁面１２ａ側の端部よりも幅が狭い部分の幅は、それぞれ同じでもよく、異なっていてもよい。

第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅの断面形状は、特に限定されない。第１多孔体４１Ｅおよび第２多孔体４２Ｅの幅は、連続的に変化してもよく、段階的に変化してもよい。

本発明のベーパーチャンバーにおいては、第１実施形態～第６実施形態で説明した多孔体の形状が２種以上組み合わされてもよい。

［第７実施形態］
図１０は、本発明の第７実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。

図１０に示すベーパーチャンバー１Ｆでは、図２に示すベーパーチャンバー１と異なり、隣り合うウィック体４０の蒸発部ＥＰと反対側の端部同士、例えば、凝縮部ＣＰ側の端部同士が接続されておらず、第１液体流路５１同士が連通していない。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態では、筐体は、複数の蒸発部を有する。

図１１は、本発明の第８実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。

図１１に示すベーパーチャンバー１Ｇでは、筐体１０には、複数の蒸発部ＥＰ１およびＥＰ２が設定されている。図１１に示すように、蒸発部ＥＰ１およびＥＰ２のそれぞれにおける流路の密度が、蒸発部ＥＰ１およびＥＰ２のそれぞれから離れた部分における流路の密度、例えば、凝縮部ＣＰにおける流路の密度よりも高いことが好ましい。蒸発部の数、配置、サイズは特に限定されない。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

［第９実施形態］
本発明の第９実施形態では、厚さ方向から見た筐体の平面形状が第１実施形態～第８実施形態と異なる。

図１２は、本発明の第９実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。

図１２に示すベーパーチャンバー１Ｈでは、筐体１０Ａの平面形状がＬ字型である。複数のウィック体４０は、筐体１０Ａの平面形状に沿って延びている。そのため、筐体１０Ａの平面形状に沿った蒸気流路および液体流路が形成されている。一例として、隣り合うウィック体４０は、各々、第１多孔体４１および第２多孔体４２を含む。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

本発明のベーパーチャンバーにおいて、厚さ方向から見た筐体の平面形状は特に限定されず、例えば、三角形または矩形などの多角形、円形、楕円形、これらを組み合わせた形状などが挙げられる。また、筐体の平面形状は、Ｌ字型、Ｃ字型（コの字型）などであってもよい。また、筐体の内部に貫通口を有していてもよい。筐体の平面形状は、ベーパーチャンバーの用途、ベーパーチャンバーの組み入れ箇所の形状、近傍に存在する他の部品に応じた形状であってもよい。

［第１０実施形態］
図１３は、本発明の第１０実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。

図１３に示すベーパーチャンバー１Ｉでは、図２に示すベーパーチャンバー１と異なり、幅方向Ｘおよび長さ方向Ｙに対して斜めの方向に沿って延びるウィック体４０が存在する。

図１３に示すベーパーチャンバー１Ｉのように、ウィック３０は、蒸発部ＥＰから放射状に延びるウィック体４０を含んでもよい。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

［第１１実施形態］
本発明の第１１実施形態では、蒸気流路内に、筐体の第１内壁面および第２内壁面を内側から支持する複数の支柱が配置されている。

図１４は、本発明の第１１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。図１５は、本発明の第１１実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図１４および図１５に示すベーパーチャンバー１Ｊでは、図５に示すベーパーチャンバー１Ａと異なり、蒸気流路５０内に、複数の支柱６０が配置されている。支柱６０間は、蒸気流路５０が分断されている。支柱６０は、筐体１０の第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａを内側から支持している。第１液体流路５１の本数が少ない場合には、蒸気流路５０内に支柱６０を配置することによって筐体１０を支持することが可能である。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａ以外の形状であってもよい。

図１４および図１５に示すように、全ての蒸気流路５０内に支柱６０が配置されていることが好ましいが、支柱６０が配置されていない蒸気流路５０が存在してもよい。

図１５に示す例では、支柱６０は、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａに接している。支柱６０は、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａのいずれか一方に接していてもよく、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａに接していなくてもよい。

支柱６０を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、またはそれらの混合物、積層物等が挙げられる。また、支柱６０は、筐体１０と一体であってもよく、例えば、第１シート１１または第２シート１２の内壁面をエッチング加工すること等により形成されていてもよい。

支柱６０の形状は、筐体１０を支持できる形状であれば特に限定されないが、支柱６０の高さ方向に垂直な断面の形状としては、例えば、矩形等の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。

支柱６０の高さは、特に限定されず、ウィック体４０の高さと同じでもよく、異なっていてもよい。

支柱６０の高さは、一のベーパーチャンバーにおいて、同じであってもよく、異なっていてもよい。例えば、ある領域における支柱６０の高さと、別の領域における支柱６０の高さが異なっていてもよい。

図１５に示す断面において、支柱６０の幅は、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、支柱６０の端部の高さ方向に垂直な断面の円相当径は、例えば１００μｍ以上２０００μｍ以下であり、好ましくは３００μｍ以上１０００μｍ以下である。支柱６０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。一方、支柱６０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。

支柱６０の配置は、特に限定されないが、好ましくは所定の領域において均等に、より好ましくは全体にわたって均等に、例えば支柱６０間の距離が一定となるように配置される。支柱６０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。

［第１２実施形態］
本発明の第１２実施形態では、蒸気流路内に、ウィック体が延びる方向に沿って延びる第３液体流路が形成されている。

図１６は、本発明の第１２実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図１６に示すベーパーチャンバー１Ｌでは、図３に示すベーパーチャンバー１と異なり、蒸気流路５０内に、ウィック体４０が延びる方向の一例である長さ方向Ｙに沿って延びる第３液体流路５３が形成されている。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

図１６に示すように、第３液体流路５３の幅ｇは、第１液体流路５１の幅ｂよりも小さい。第３液体流路５３の幅ｇを第１液体流路５１の幅ｂよりも小さくすることで、第３液体流路５３を液体流路として利用することができる。

さらに、厚さ方向Ｚにおいて、第３液体流路５３の高さは、第１液体流路５１の高さよりも低い。第３液体流路５３を蒸気流路５０内に形成することで、液体流路である第１液体流路５１および第２液体流路５２が破損した場合においても、ベーパーチャンバーの動作が担保できる。また、曲げまたは振動などの機械的なストレスに対する耐性を向上させることができる。

第３液体流路５３は、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａの両方に設けられていてもよく、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａのいずれか一方のみに設けられていてもよい。第３液体流路５３は、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａから突出した部分、例えば柱状部等によって形成されてもよく、あるいは、第１内壁面１１ａおよび第２内壁面１２ａに凹部、例えば溝等によって形成されてもよい。

図１６において、第３液体流路５３の幅ｇは、１０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。

厚さ方向Ｚにおいて、第３液体流路５３の高さは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。

［第１３実施形態］
本発明の第１３実施形態では、筐体の形状が異なる。

図１７は、本発明の第１３実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図１７に示すベーパーチャンバー１Ｍでは、図５に示すベーパーチャンバー１Ａと異なり、筐体１０Ｂは、外縁部が接合された対向する第１シート１１Ｂおよび第２シート１２Ｂから構成されている。第１シート１１Ｂは、厚みが一定の平板形状であり、第２シート１２Ｂは、厚みが一定で、かつ、外縁部に対して外縁部以外の部分が外側に凸の形状である。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１Ａおよび第２多孔体４２Ａ以外の形状であってもよい。

本発明の第１３実施形態では、筐体の外縁部に凹みが形成される。そのため、ベーパーチャンバーを搭載する際などに凹みを利用することができる。また、外縁部の凹みに他の部品などを配置することができる。

［第１４実施形態］
本発明の第１４実施形態に係るベーパーチャンバーは、第１内壁面に沿って配置されたウィック、および、第２内壁面に沿って配置されたウィックのうち、少なくとも一方のウィックをさらに備える。

図１８は、本発明の第１４実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。

図１８に示すベーパーチャンバー１Ｎでは、図３に示すベーパーチャンバー１と異なり、第１内壁面１１ａに沿ってウィック７１が配置され、かつ、第２内壁面１２ａに沿ってウィック７２が配置されている。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

図１９は、本発明の第１４実施形態に係るベーパーチャンバーの別の一例を模式的に示す断面図である。

図１９に示すベーパーチャンバー１Ｏでは、第１内壁面１１ａに沿ってウィック７１が配置されておらず、第２内壁面１２ａに沿ってウィック７２が配置されている。なお、第２内壁面１２ａに沿ってウィック７２が配置されておらず、第１内壁面１１ａに沿ってウィック７１が配置されていてもよい。

ウィック７１および７２は、毛細管力により作動媒体を移動させることができる毛細管構造を有するウィックであれば特に限定されない。ウィックの毛細管構造は、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。毛細管構造としては、細孔、溝、突起などの凹凸を有する微細構造、例えば、多孔構造、繊維構造、溝構造、網目構造などが挙げられる。

ウィック７１および７２の材料は特に限定されず、例えば、エッチング加工または金属加工により形成される金属多孔膜、メッシュ、不織布、焼結体、多孔体などが用いられる。ウィックの材料となるメッシュは、例えば、金属メッシュ、樹脂メッシュ、もしくは表面コートしたそれらのメッシュから構成されるものであってよく、好ましくは銅メッシュ、ステンレス（ＳＵＳ）メッシュまたはポリエステルメッシュから構成される。ウィックの材料となる焼結体は、例えば、金属多孔質焼結体、セラミックス多孔質焼結体から構成されるものであってよく、好ましくは銅またはニッケルの多孔質焼結体から構成される。ウィックの材料となる多孔体は、例えば、金属多孔体、セラミックス多孔体、樹脂多孔体から構成されるもの等であってもよい。

ウィック７１および７２の大きさおよび形状は、特に限定されないが、例えば、筐体１０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。

ウィック７１および７２の厚さは、特に限定されないが、各々、例えば２μｍ以上２００μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下である。ウィック７１および７２の厚さは、部分的に異なっていてもよい。ウィック７１の厚さは、ウィック７２の厚さと同じでもよく、異なっていてもよい。

［第１５実施形態］
図２０は、本発明の第１５実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。

図２０に示すベーパーチャンバー１Ｐでは、図２に示すベーパーチャンバー１と異なり、ウィック３０が筐体１０の外周部のみに配置されている。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

［第１６実施形態］
図２１は、本発明の第１６実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す平面図である。

図２１に示すベーパーチャンバー１Ｑでは、図２に示すベーパーチャンバー１と異なり、ウィック３０が筐体１０の中央部のみに配置されている。第１実施形態～第６実施形態で説明したように、第１多孔体４１および第２多孔体４２以外の形状であってもよい。

［第１７実施形態］
本発明の第１７実施形態では、ウィック体が延びる方向に沿って筐体内に支持体が配置され、少なくとも１組の隣り合うウィック体は、各々、支持体により支持された多孔体を含む。

図２２は、本発明の第１７実施形態に係るベーパーチャンバーの一例を模式的に示す断面図である。図２３は、図２２においてＸＸＩＩＩで示す部分を拡大した断面図である。

図２２に示すベーパーチャンバー１Ｒは、ウィック体４０が延びる方向に沿って筐体１０内に配置される支持体８０をさらに備える。図２２および図２３に示す例では、ウィック体４０が延びる方向に沿って互いに並列するように２列の支持体（第１支持体８１および第２支持体８２）が配置されているが、ウィック体４０が延びる方向に沿って互いに並列するように３列以上の支持体が配置されていてもよい。

本実施形態では、少なくとも１組の隣り合うウィック体４０は、各々、支持体８０により支持された多孔体４３を含む。

第１液体流路５１は、多孔体４３の一部と筐体１０の一部と支持体８０の一部とに囲まれた空間に形成されている。具体的には、第１支持体８１と第２支持体８２との間にウィック体４０が延びる方向に沿って間隔が設けられることにより第１液体流路５１が形成されている。

第２液体流路５２は、凹んだ第２内壁面１２ａと多孔体４３との間に形成されている。

多孔体４３は、例えば、金属多孔体、セラミックス多孔体または樹脂多孔体から構成される。多孔体４３は、例えば、金属多孔質焼結体、セラミックス多孔質焼結体等の焼結体から構成されてもよい。多孔体４３は、銅またはニッケルの多孔質焼結体から構成されることが好ましい。

支持体８０を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、樹脂、金属、セラミックス、またはそれらの混合物、積層物等が挙げられる。また、支持体８０は、筐体１０と一体であってもよく、例えば、第１シート１１または第２シート１２の内壁面をエッチング加工すること等により形成されていてもよい。

支持体８０の形状は、特に限定されず、例えば、ウィック体４０が延びる方向に沿って配置されるレール状の支柱から構成されてもよく、ウィック体４０が延びる方向に沿って間隔を空けて配置される複数の支柱から構成されてもよい。

本発明の熱拡散デバイスは、放熱を目的として電子機器に搭載され得る。したがって、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器も本発明の１つである。本発明の電子機器としては、例えばスマートフォン、タブレット端末、ノートパソコン、ゲーム機器、ウェアラブルデバイス等が挙げられる。本発明の熱拡散デバイスは上記のとおり、外部動力を必要とせず自立的に作動し、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。そのため、本発明の熱拡散デバイスを備える電子機器により、電子機器内部の限られたスペースにおいて、放熱を効果的に実現することができる。

本発明の熱拡散デバイスは、携帯情報端末等の分野において、広範な用途に使用できる。例えば、ＣＰＵ等の熱源の温度を下げ、電子機器の使用時間を延ばすために使用することができ、スマートフォン、タブレット、ノートＰＣ等に使用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｌ、１Ｍ、１Ｎ、１Ｏ、１Ｐ、１Ｑ、１Ｒ ベーパーチャンバー（熱拡散デバイス）
１０、１０Ａ、１０Ｂ 筐体
１１、１１Ｂ 第１シート
１１ａ 第１内壁面
１２、１２Ｂ 第２シート
１２ａ 第２内壁面
２０ 作動媒体
３０、７１、７２ ウィック
４０ ウィック体
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｅ 第１多孔体
４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ 第２多孔体
４３ 多孔体
５０ 蒸気流路
５１ 第１液体流路
５２ 第２液体流路
５３ 第３液体流路
６０ 支柱
８０ 支持体
８１ 第１支持体
８２ 第２支持体
ａ 蒸気流路の幅
ｂ 第１液体流路の幅
ｃ 蒸気流路内の第２内壁面の凹み量
ｄ_１ 第１多孔体の高さ
ｄ_２ 第２多孔体の高さ
ｇ 第３液体流路の幅
ＣＰ 凝縮部
ＥＰ、ＥＰ１、ＥＰ２ 蒸発部
ＨＳ 熱源
Ｘ 幅方向
Ｙ 長さ方向
Ｚ 厚さ方向

Claims (24)

1. 厚さ方向に対向する第１内壁面および第２内壁面を有する筐体と、
   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、を備え、
   前記筐体は、前記作動媒体を蒸発させる蒸発部を有し、
   前記ウィックは、前記蒸発部から線状に延びて、少なくとも一部が前記第２内壁面に接する複数のウィック体を含み、
   少なくとも１組の隣り合う前記ウィック体の間には、蒸気流路が形成されており、
   前記隣り合うウィック体において、少なくとも各々の前記ウィック体の一部と前記筐体の一部とに囲まれた空間に第１液体流路が形成されており、
   前記蒸気流路内の前記第２内壁面は、前記内部空間側に凹んでおり、
   前記蒸気流路において、前記凹んだ第２内壁面と前記ウィック体との間の隅部には、第２液体流路が形成されており、
   前記蒸気流路の壁面には前記第２液体流路が形成されていない部分が存在し、
   前記隣り合うウィック体は、各々、第１多孔体および第２多孔体を含み、
   前記第１液体流路は、前記第１多孔体の一部と前記第２多孔体の一部と前記筐体の一部とに囲まれた空間に形成され、
   前記第２液体流路は、前記凹んだ第２内壁面と前記第１多孔体または前記第２多孔体との間に形成され、
   前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記蒸気流路内の前記第２内壁面の凹み量は、前記第１多孔体の高さの１％以上１０％以下であり、かつ、前記第２多孔体の高さの１％以上１０％以下である、熱拡散デバイス。
2. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１液体流路内の前記第２内壁面の凹み量は、前記蒸気流路内の前記第２内壁面の凹み量よりも小さい、請求項１に記載の熱拡散デバイス。
3. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体の高さおよび前記第２多孔体の高さは、各々、２０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項１または２に記載の熱拡散デバイス。
4. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体の幅および前記第２多孔体の幅は、各々、５μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
5. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体および前記第２多孔体は、各々、前記厚さ方向で幅が一定でない、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
6. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体および前記第２多孔体は、各々、前記第１内壁面側の端部の幅よりも前記第２内壁面側の端部の幅が狭い、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
7. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体および前記第２多孔体は、各々、前記第１内壁面側の端部から前記第２内壁面側の端部に向かって幅が連続的に狭くなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
8. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体および前記第２多孔体は、各々、前記第１内壁面側の端部から前記第２内壁面側の端部に向かって幅が段階的に狭くなる、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
9. 前記第１多孔体および前記第２多孔体は、前記第１内壁面側の端部が互いに接続されている、請求項６～８のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
10. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体および前記第２多孔体は、各々、前記第１内壁面側の端部と前記第２内壁面側の端部との間に、前記第１内壁面側の端部および前記第２内壁面側の端部よりも幅が広い部分を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
11. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第１多孔体および前記第２多孔体は、各々、前記第１内壁面側の端部と前記第２内壁面側の端部との間に、前記第１内壁面側の端部および前記第２内壁面側の端部よりも幅が狭い部分を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
12. 前記第１多孔体および前記第２多孔体の孔径は、各々、５０μｍ以下である、請求項１～１１のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
13. 前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記蒸気流路の幅は１０００μｍ以上３０００μｍ以下であり、前記第１液体流路の幅は５０μｍ以上５００μｍ以下である、請求項１～１２のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
14. 前記蒸発部における流路の密度が、前記蒸発部から離れた部分における流路の密度よりも高い、請求項１～１３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
15. 前記筐体は、複数の前記蒸発部を有する、請求項１４に記載の熱拡散デバイス。
16. 前記蒸気流路内に配置され、前記筐体の前記第１内壁面および前記第２内壁面を内側から支持する複数の支柱をさらに備える、請求項１～１５のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
17. 前記隣り合うウィック体の蒸発部側の端部同士が接続され、前記第１液体流路同士が連通している、請求項１～１６のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
18. 前記隣り合うウィック体の蒸発部と反対側の端部同士が接続され、前記第１液体流路同士が連通している、請求項１～１７のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
19. 前記複数のウィック体は、前記厚さ方向から見た前記筐体の平面形状に沿って延びている、請求項１～１８のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
20. 前記蒸気流路内には、前記ウィック体が延びる方向に沿って延びる第３液体流路が形成されており、
    前記ウィック体が延びる方向に垂直な断面において、前記第３液体流路の幅は、前記第１液体流路の幅よりも小さく、
    前記厚さ方向において、前記第３液体流路の高さは、前記第１液体流路の高さよりも低い、請求項１～１９のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
21. 前記筐体は、前記第１内壁面を有する第１シートの外縁部と前記第２内壁面を有する第２シートの外縁部とが接合されて構成され、
    前記第１シートは、厚みが一定の平板形状であり、
    前記第２シートは、前記外縁部が前記外縁部以外の部分よりも厚い形状である、請求項１～２０のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
22. 前記筐体は、前記第１内壁面を有する第１シートの外縁部と前記第２内壁面を有する第２シートの外縁部とが接合されて構成され、
    前記第１シートは、厚みが一定の平板形状であり、
    前記第２シートは、厚みが一定で、かつ、前記外縁部に対して前記外縁部以外の部分が外側に凸の形状である、請求項１～２０のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
23. 前記第１内壁面に沿って配置されたウィック、および、前記第２内壁面に沿って配置されたウィックのうち、少なくとも一方のウィックをさらに備える、請求項１～２２のいずれか１項に記載の熱拡散デバイス。
24. 請求項１～２３のいずれか１項に記載の熱拡散デバイスを備える、電子機器。

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