JP7371796B2 - Vapor chamber and mobile terminal - Google Patents
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Description
本発明は、作動液が密封された密封空間を有するベーパーチャンバおよびベーパーチャンバ用金属シートに関する。 The present invention relates to a vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed, and a metal sheet for a vapor chamber.
携帯端末やタブレット端末といったモバイル端末等で使用される中央演算処理装置(CPU)等の発熱を伴うデバイスは、ヒートパイプ等の放熱用部材によって冷却されている(例えば、特許文献1乃至4参照)。近年では、モバイル端末等の薄型化のために、放熱用部材の薄型化も求められており、ヒートパイプよりも薄型化を図ることができるベーパーチャンバの開発が進められている。ベーパーチャンバ内には、作動液が封入されており、この作動液がデバイスの熱を吸収して外部に放出することで、デバイスの冷却を行っている。
Devices that generate heat, such as central processing units (CPUs) used in mobile terminals such as mobile terminals and tablet terminals, are cooled by heat dissipation members such as heat pipes (for example, see
より具体的には、ベーパーチャンバ内の作動液は、デバイスに近接した部分(蒸発部)でデバイスから熱を受けて蒸発して蒸気になり、その後蒸気が、蒸発部から離れた位置に移動して冷却され、凝縮して液状になる。ベーパーチャンバ内には、毛細管構造(ウィック)としての液流路凹部が設けられており、液状になった作動液は、この液流路凹部を通過して蒸発部に輸送され、再び蒸発部で熱を受けて蒸発する。このようにして、作動液が、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながらベーパーチャンバ内を還流することによりデバイスの熱を移動させ、熱輸送効率を高めている。 More specifically, the working fluid in the vapor chamber receives heat from the device in a portion close to the device (evaporation section) and evaporates into vapor, and then the vapor moves to a position away from the evaporation section. It is cooled and condensed into a liquid. Inside the vapor chamber, a liquid flow path recess is provided as a capillary structure (wick), and the liquefied working fluid passes through this liquid flow path recess, is transported to the evaporation section, and is returned to the evaporation section. Evaporates due to heat. In this way, the working fluid circulates in the vapor chamber while undergoing phase changes, that is, repeating evaporation and condensation, thereby transferring heat in the device and increasing heat transport efficiency.
ベーパーチャンバの熱輸送効率を高めるためには、ベーパーチャンバ内の作動液を効率良く蒸発部に輸送することが望ましい。この場合、液流路凹部には、液流路凹部を通過する作動液の流路抵抗が小さいことと、毛細管作用が高いこととが求められる。 In order to increase the heat transport efficiency of the vapor chamber, it is desirable to efficiently transport the working fluid in the vapor chamber to the evaporation section. In this case, the liquid flow path recess is required to have low flow resistance for the working fluid passing through the liquid flow path recess and high capillary action.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、作動液の流路抵抗を小さくしつつ毛細管作用を高めることができるベーパーチャンバおよびベーパーチャンバ用金属シートを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these points, and an object of the present invention is to provide a vapor chamber and a metal sheet for a vapor chamber that can enhance capillary action while reducing flow path resistance of a working fluid. .
本発明は、
作動液が封入された密封空間を有するベーパーチャンバであって、
第1金属シートと、
前記第1金属シート上に設けられ、前記第1金属シートとの間に前記密封空間を形成する第2金属シートと、を備え、
前記第1金属シートは、前記第2金属シートの側の面に設けられ、前記密封空間の一部を構成し、前記作動液の蒸気が通る第1蒸気流路凹部と、前記第1蒸気流路凹部の底面から突出して前記第2金属シートに当接する第1当接面を含む第1流路壁部と、を有し、
前記第1当接面に、前記密封空間の一部を構成し、液状の前記作動液が通る第1液流路凹部が設けられ、
前記第1液流路凹部は、第1凹部開口部と、前記第1凹部開口部よりも前記第1液流路凹部の底側に設けられた第1大幅部と、を有し、
前記第1液流路凹部の横断面において、前記第1大幅部の幅は、前記第1凹部開口部の幅よりも大きい、
ベーパーチャンバ、
を提供する。
The present invention
A vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed,
a first metal sheet;
a second metal sheet provided on the first metal sheet and forming the sealed space between the second metal sheet and the first metal sheet;
The first metal sheet is provided on a side surface of the second metal sheet, forms a part of the sealed space, and has a first vapor flow path recess through which the vapor of the working fluid passes, and a first vapor flow path recess through which the vapor of the working fluid passes. a first channel wall portion including a first contact surface that protrudes from the bottom surface of the channel recess and contacts the second metal sheet;
The first contact surface is provided with a first liquid flow path recess that constitutes a part of the sealed space and through which the liquid working fluid passes;
The first liquid flow path recess has a first recess opening and a first wide portion provided closer to the bottom of the first liquid flow path recess than the first recess opening,
In the cross section of the first liquid flow path recess, the width of the first wide portion is larger than the width of the first recess opening.
vapor chamber,
I will provide a.
なお、上述したベーパーチャンバにおいて、
前記第1液流路凹部の横断面は、円弧状に形成されている、
ようにしてもよい。
In addition, in the vapor chamber mentioned above,
A cross section of the first liquid flow path recess is formed in an arc shape.
You can do it like this.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、
前記第2金属シートは、前記第1金属シートの側の面に設けられ、前記密封空間の一部を構成し、前記作動液の蒸気が通る第2蒸気流路凹部と、前記第2蒸気流路凹部の底面から突出して前記第1金属シートに当接する第2当接面を含む第2流路壁部と、を有し、
前記第2当接面に、前記密封空間の一部を構成し、液状の前記作動液が通る第2液流路凹部が設けられ、
前記第2液流路凹部は、第2凹部開口部と、前記第2凹部開口部よりも前記第2液流路凹部の底側に設けられた第2大幅部と、を有し、
前記第2液流路凹部の横断面において、前記第2大幅部の幅は、前記第2凹部開口部の幅よりも大きい、
ようにしてもよい。
Moreover, in the vapor chamber mentioned above,
The second metal sheet is provided on a side surface of the first metal sheet, forms a part of the sealed space, and has a second steam passage recess through which the vapor of the working fluid passes, and a second steam flow path concave portion through which the vapor of the working fluid passes. a second channel wall portion including a second contact surface that protrudes from the bottom surface of the channel recess and contacts the first metal sheet;
The second contact surface is provided with a second liquid flow path recess that constitutes a part of the sealed space and through which the liquid working fluid passes;
The second liquid flow path recess has a second recess opening and a second wide portion provided closer to the bottom of the second liquid flow path recess than the second recess opening,
In the cross section of the second liquid flow path recess, the width of the second wide portion is larger than the width of the opening of the second recess.
You can do it like this.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、
前記第1液流路凹部と、前記第2液流路凹部は、互いに対向している、
ようにしてもよい。
Moreover, in the vapor chamber mentioned above,
the first liquid flow path recess and the second liquid flow path recess are opposed to each other;
You can do it like this.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、
前記第1液流路凹部に、前記第2当接面の一部が露出している、
ようにしてもよい。
Moreover, in the vapor chamber mentioned above,
A portion of the second contact surface is exposed in the first liquid flow path recess;
You can do it like this.
また、上述したベーパーチャンバにおいて、
前記第2液流路凹部に、前記第1当接面の一部が露出している、
ようにしてもよい。
Moreover, in the vapor chamber mentioned above,
A portion of the first contact surface is exposed in the second liquid flow path recess;
You can do it like this.
また、本発明は、
作動液が封入された密封空間を有するベーパーチャンバのためのベーパーチャンバ用金属シートであって、
前記密封空間の一部を構成し、前記作動液の蒸気が通る蒸気流路凹部と、
前記蒸気流路凹部の底面から突出する、突出端面を含む流路壁部と、を備え、
前記突出端面に、液状の前記作動液が通る液流路凹部が設けられ、
前記液流路凹部は、凹部開口部と、前記凹部開口部よりも前記液流路凹部の底側に設けられた大幅部と、を有し、
前記液流路凹部の横断面において、前記大幅部の幅は、前記凹部開口部の幅よりも大きい、
ベーパーチャンバ用金属シート、
を提供する。
Moreover, the present invention
A vapor chamber metal sheet for a vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed,
a vapor flow path recess that forms a part of the sealed space and through which the vapor of the working fluid passes;
a flow path wall portion including a protruding end surface that protrudes from the bottom surface of the vapor flow path recess,
A liquid flow path recess through which the liquid working fluid passes is provided on the protruding end surface;
The liquid flow path recess has a recess opening and a wide portion provided closer to the bottom of the liquid flow path recess than the recess opening,
In the cross section of the liquid flow path recess, the width of the wide portion is larger than the width of the recess opening.
metal sheet for vapor chamber,
I will provide a.
さらに、本発明は、
作動液が封入された密封空間を有するベーパーチャンバであって、
第1金属シートと、
前記第1金属シート上に設けられ、前記第1金属シートとの間に前記密封空間を形成する第2金属シートと、を備え、
前記第1金属シートは、前記第2金属シートの側の面に設けられ、前記密封空間の一部を構成し、前記作動液の蒸気が通る第1蒸気流路凹部と、前記第1蒸気流路凹部の底面から突出して前記第2金属シートに当接する第1当接面を含む第1流路壁部と、を有し、
前記第2金属シートは、前記第1金属シートの側の面に設けられ、前記密封空間の一部を構成し、前記作動液の蒸気が通る第2蒸気流路凹部と、前記第2蒸気流路凹部の底面から突出して前記第1金属シートに当接する第2当接面を含む第2流路壁部と、を有し、
前記第1当接面に、前記密封空間の一部を構成し、液状の前記作動液が通る第1液流路凹部が設けられ、
前記第2当接面に、前記密封空間の一部を構成し、液状の前記作動液が通る第2液流路凹部が設けられ、
前記第1液流路凹部と、前記第2液流路凹部は、互いに対向し、
前記第1液流路凹部に、前記第2当接面の一部が露出している、または、前記第2液流路凹部に、前記第1当接面の一部が露出している、
ベーパーチャンバ、
を提供する。
Furthermore, the present invention
A vapor chamber having a sealed space in which a working fluid is sealed,
a first metal sheet;
a second metal sheet provided on the first metal sheet and forming the sealed space between the second metal sheet and the first metal sheet;
The first metal sheet is provided on a side surface of the second metal sheet, forms a part of the sealed space, and has a first vapor flow path recess through which the vapor of the working fluid passes, and a first vapor flow path recess through which the vapor of the working fluid passes. a first channel wall portion including a first contact surface that protrudes from the bottom surface of the channel recess and contacts the second metal sheet;
The second metal sheet is provided on a side surface of the first metal sheet, forms a part of the sealed space, and has a second steam passage recess through which the vapor of the working fluid passes, and a second steam flow path concave portion through which the vapor of the working fluid passes. a second channel wall portion including a second contact surface that protrudes from the bottom surface of the channel recess and contacts the first metal sheet;
The first contact surface is provided with a first liquid flow path recess that constitutes a part of the sealed space and through which the liquid working fluid passes;
The second contact surface is provided with a second liquid flow path recess that constitutes a part of the sealed space and through which the liquid working fluid passes;
The first liquid flow path recess and the second liquid flow path recess face each other,
A portion of the second contact surface is exposed in the first liquid flow path recess, or a portion of the first contact surface is exposed in the second liquid flow path recess.
vapor chamber,
I will provide a.
なお、上述したベーパーチャンバにおいて、
前記第1液流路凹部に前記第2当接面の一部が露出し、かつ、前記第2液流路凹部に前記第1当接面の一部が露出している、
ようにしてもよい。
In addition, in the vapor chamber mentioned above,
A portion of the second contact surface is exposed to the first liquid flow path recess, and a portion of the first contact surface is exposed to the second liquid flow path recess.
You can do it like this.
本発明によれば、作動液の流路抵抗を小さくしつつ毛細管作用を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the capillary action while reducing the flow path resistance of the hydraulic fluid.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings attached to this specification, for convenience of illustration and ease of understanding, the scale, vertical and horizontal dimension ratios, etc. are appropriately changed and exaggerated from those of the actual drawings.
(第1の実施の形態)
図1乃至図17を用いて、本発明の第1の実施の形態におけるベーパーチャンバおよびベーパーチャンバ用金属シートついて説明する。本実施の形態におけるベーパーチャンバ1は、作動液2が封入された密封空間3を有しており、密封空間3内の作動液2が相変化を繰り返すことにより、携帯端末やタブレット端末といったモバイル端末等で使用される中央演算処理装置(CPU)等の発熱を伴うデバイスD(被冷却装置)を冷却するための装置である。ベーパーチャンバ1は、概略的に薄い平板状に形成されている。
(First embodiment)
A vapor chamber and a vapor chamber metal sheet in a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 17. The
図1および図2に示すように、ベーパーチャンバ1は、上面10aを有する下側金属シート10(第1金属シート)と、下側金属シート10上に設けられた上側金属シート20(第2金属シート)と、を備えている。下側金属シート10および上側金属シート20は、いずれもベーパーチャンバ用金属シートに相当する。上側金属シート20は、下側金属シート10の上面10a(上側金属シート20の側の面)に重ね合わされた下面20a(下側金属シート10の側の面)を有している。下側金属シート10の下面10b(とりわけ、後述する蒸発部11の下面)に、冷却対象物であるデバイスDが取り付けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
下側金属シート10と上側金属シート20との間には、作動液2が封入された密封空間3が形成されている。作動液2の例としては、純水、エタノール、メタノール、アセトン等が挙げられる。
A sealed
下側金属シート10と上側金属シート20とは、後述する拡散接合によって接合されている。図1および図2に示す形態では、下側金属シート10および上側金属シート20は、平面視でいずれも矩形状に形成されている例が示されているが、これに限られることはない。ここで平面視とは、ベーパーチャンバ1がデバイスDから熱を受ける面(下側金属シート10の下面10b)、および受けた熱を放出する面(上側金属シート20の上面20b)に直交する方向から見た状態であって、例えば、ベーパーチャンバ1を上方から見た状態(図1参照)、または下方から見た状態に相当している。
The
なお、ベーパーチャンバ1がモバイル端末内に設置される場合、モバイル端末の姿勢によっては、下側金属シート10と上側金属シート20との上下関係が崩れる場合もある。しかしながら、本実施の形態では、デバイスDから熱を受ける金属シートを下側金属シート10と称し、受けた熱を放出する金属シートを上側金属シート20と称して、下側金属シート10が下側に配置され、上側金属シート20が上側に配置された状態で説明する。
Note that when the
図3に示すように、下側金属シート10は、作動液2が蒸発して蒸気を生成する蒸発部11と、上面10aに設けられ、平面視で矩形状に形成された下側蒸気流路凹部12(第1蒸気流路凹部)と、を有している。このうち下側蒸気流路凹部12は、上述した密封空間3の一部を構成しており、主として、蒸発部11で生成された蒸気が通るように構成されている。
As shown in FIG. 3, the
蒸発部11は、この下側蒸気流路凹部12内に配置されており、下側蒸気流路凹部12内の蒸気は、蒸発部11から離れる方向に拡散して、蒸気の多くは、比較的温度の低い周縁部に輸送される。なお、蒸発部11は、下側金属シート10の下面10bに取り付けられるデバイスDから熱を受けて、密封空間3内の作動液2が蒸発する部分である。このため、蒸発部11という用語は、デバイスDに重なっている部分に限られる概念ではなく、デバイスDに重なっていなくても作動液2が蒸発可能な部分をも含む概念として用いている。ここで蒸発部11は、下側金属シート10の任意の場所に設けることができるが、図1および図3においては、下側金属シート10の中央部に設けられている例が示されている。この場合、ベーパーチャンバ1が設置されたモバイル端末の姿勢が、ベーパーチャンバ1の動作の安定化に影響を及ぼすことを抑制できる。
The
本実施の形態では、図2および図3に示すように、下側金属シート10の下側蒸気流路凹部12内に、下側蒸気流路凹部12の底面12a(後述)から上方(底面12aに垂直な方向)に突出する複数の下側流路壁部13(第1流路壁部)が設けられている。本実施の形態では、下側流路壁部13は、ベーパーチャンバ1の長手方向(図3にける左右方向)に沿って細長状に延びている例が示されており、後述する上側流路壁部22の下面22aに当接する上面13a(第1当接面、突出端面)を含んでいる。また、各下側流路壁部13は等間隔に離間して、互いに平行に配置されている。このようにして、各下側流路壁部13の周囲を作動液2の蒸気が流れて、下側蒸気流路凹部12の周縁部に蒸気が輸送されるように構成されており、蒸気の流れが妨げられることを抑制している。また、下側流路壁部13は、上側金属シート20の対応する上側流路壁部22(後述)に平面視で重なるように配置されており、ベーパーチャンバ1の機械的強度の向上を図っている。下側流路壁部13の幅w0は、例えば、100μm~1500μmであり、互いに隣り合う下側流路壁部13同士の間隔dは、100μm~2000μmであることが好適である。ここで、幅w0は、下側流路壁部13の長手方向に直交する方向における下側流路壁部13の寸法を意味しており、例えば、図3および図5における上下方向の寸法に相当する。また、下側流路壁部13の高さ(言い換えると、下側蒸気流路凹部12の深さ)h0(図2参照)は、100μm~300μmであることが好適である。
In this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. A plurality of lower flow path wall portions 13 (first flow path wall portions) are provided that protrude in a direction perpendicular to . In the present embodiment, an example is shown in which the lower flow
図2および図3に示すように、下側金属シート10の周縁部には、下側周縁壁14が設けられている。下側周縁壁14は、密封空間3、とりわけ下側蒸気流路凹部12を囲むように形成されており、密封空間3を画定している。また、平面視で下側周縁壁14の四隅に、下側金属シート10と上側金属シート20との位置決めをするための下側アライメント孔15がそれぞれ設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a lower
本実施の形態では、上側金属シート20は、後述する下側液流路凹部30が設けられていない点を除けば、下側金属シート10と略同一の構造を有している。以下に、上側金属シート20の構成についてより詳細に説明する。
In this embodiment, the
図2および図4に示すように、上側金属シート20は、下面20aに設けられた上側蒸気流路凹部21(第2蒸気流路凹部)を有している。この上側蒸気流路凹部21は、密封空間3の一部を構成しており、主として、蒸発部11で生成された蒸気が通り、当該蒸気を冷却するように構成されている。より具体的には、上側蒸気流路凹部21内の蒸気は、蒸発部11から離れる方向に拡散して、蒸気の多くは、比較的温度の低い周縁部に輸送される。また、図2に示すように、上側金属シート20の上面20bには、モバイル端末等のハウジングの一部を構成するハウジング部材Hが配置される。このことにより、上側蒸気流路凹部21内の蒸気は、上側金属シート20およびハウジング部材Hを介して外気によって冷却される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
本実施の形態では、図1および図4に示すように、上側金属シート20の上側蒸気流路凹部21内に、上側蒸気流路凹部21の天井面21a(上側金属シート20を上下反転させた場合には上側蒸気流路凹部21の底面に相当する)から下方(天井面21aに垂直な方向)に突出する複数の上側流路壁部22(第2流路壁部)が設けられている。本実施の形態では、上側流路壁部22は、ベーパーチャンバ1の長手方向(図4における左右方向)に沿って細長状に延びている例が示されており、上述した下側流路壁部13の上面13aに当接する下面22a(第2当接面、突出端面)を含んでいる。また、各上側流路壁部22は、等間隔に離間して、互いに平行に配置されている。このようにして、各上側流路壁部22の周囲を作動液2の蒸気が流れて、上側蒸気流路凹部21の周縁部に蒸気が輸送されるように構成されており、蒸気の流れが妨げられることを抑制している。また、上側流路壁部22は、下側金属シート10の対応する下側流路壁部13に平面視で重なるように配置されており、ベーパーチャンバ1の機械的強度の向上を図っている。なお、上側流路壁部22の幅、高さは、上述した下側流路壁部13の幅w0、高さh0と同一であることが好適である。
In this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. In this case, a plurality of upper flow passage walls 22 (second flow passage walls) protruding downward (in a direction perpendicular to the ceiling surface 21a) from the bottom surface of the upper steam
図2および図4に示すように、上側金属シート20の周縁部には、上側周縁壁23が設けられている。上側周縁壁23は、密封空間3、とりわけ上側蒸気流路凹部21を囲むように形成されており、密封空間3を画定している。また、平面視で上側周縁壁23の四隅に、下側金属シート10と上側金属シート20との位置決めをするための上側アライメント孔24がそれぞれ設けられている。すなわち、各上側アライメント孔24は、後述する仮止め時に、上述した各下側アライメント孔15に重なるように配置され、下側金属シート10と上側金属シート20との位置決めが可能に構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, an upper
このような下側金属シート10と上側金属シート20とは、好適には拡散接合で、互いに恒久的に接合されている。より具体的には、図2に示すように、下側金属シート10の下側周縁壁14の上面14aと、上側金属シート20の上側周縁壁23の下面23aとが当接し、下側周縁壁14と上側周縁壁23とが互いに接合されている。このことにより、下側金属シート10と上側金属シート20との間に、作動液2を密封した密封空間3が形成されている。また、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aと、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aとが当接し、各下側流路壁部13と対応する上側流路壁部22とが互いに接合されている。このことにより、ベーパーチャンバ1の機械的強度を向上させている。とりわけ、本実施の形態による下側流路壁部13および上側流路壁部22は等間隔に配置されているため、ベーパーチャンバ1の各位置における機械的強度を均等化させることができる。なお、下側金属シート10と上側金属シート20とは、拡散接合ではなく、恒久的に接合できれば、ろう付け等の他の方式で接合されていてもよい。
Such
また、図1に示すように、ベーパーチャンバ1は、長手方向における一対の端部のうちの一方の端部に、密封空間3に作動液2を注入する注入部4を更に備えている。この注入部4は、下側金属シート10の端面から突出する下側注入突出部16と、上側金属シート20の端面から突出する上側注入突出部25と、を有している。このうち下側注入突出部16の上面に下側注入流路凹部17が形成され、上側注入突出部25の下面に上側注入流路凹部26が形成されている。下側注入流路凹部17は、下側蒸気流路凹部12に連通しており、上側注入流路凹部26は、上側蒸気流路凹部21に連通している。下側注入流路凹部17および上側注入流路凹部26は、下側金属シート10と上側金属シート20とが接合された際、作動液2の注入流路を形成する。当該注入流路を通過して作動液2は密封空間3に注入される。なお、本実施の形態では、注入部4は、ベーパーチャンバ1の長手方向における一対の端部のうちの一方の端部に設けられている例が示されているが、これに限られることはない。
Further, as shown in FIG. 1, the
次に、下側金属シート10の下側液流路凹部30について、図3、図5および図6を用いてより詳細に説明する。
Next, the lower liquid
図3および図5に示すように、各下側流路壁部13の上面13aに、液状の作動液2が通る下側液流路凹部30(第1液流路凹部)が設けられている。より具体的には、下側液流路凹部30は、下側流路壁部13の上面13aに形成されている。下側液流路凹部30は、上述した密封空間3の一部を構成しており、上述した下側蒸気流路凹部12および上側蒸気流路凹部21に連通している。下側液流路凹部30は、主として、蒸発部11で生成された蒸気から凝縮した作動液2を蒸発部11に輸送するように構成されている。本実施の形態では、下側液流路凹部30は、下側流路壁部13の長手方向(図3における左右方向)に沿って、細長状に延びている例が示されており、下側流路壁部13の長手方向における一端から他端まで延びている。このようにして、下側蒸気流路凹部12の周縁部および上側蒸気流路凹部21の周縁部において凝縮した液状の作動液2を、毛細管作用によって蒸発部11に輸送するようになっている。1つの下側流路壁部13の上面13aには、複数の下側液流路凹部30が形成されており、各下側液流路凹部30は、等間隔に離間して、互いに平行に配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, a lower liquid flow path recess 30 (first liquid flow path recess) through which the
なお、図示しないが、各下側液流路凹部30は、蒸発部11においても、下側蒸気流路凹部12に連通している。例えば、下側液流路凹部30を横切る方向(図3および図5における上下方向)に延びる液流路凹部が設けられて、この液流路凹部が、各下側液流路凹部30と下側蒸気流路凹部12とを連通するようにしてもよい。あるいは、蒸発部11において、上側流路壁部22の下面22aを下側流路壁部13の上面13aから離間させておき、当該上面13aと当該下面22aとの間の空間を下側蒸気流路凹部12および上側蒸気流路凹部21に連通させるようにしてもよい。
Although not shown, each of the lower liquid flow path recesses 30 also communicates with the lower vapor
図6に示すように、下側液流路凹部30は、下側流路壁部13の上面13aに形成されており、上方に向って開口している。すなわち、下側液流路凹部30は、下側凹部開口部31(第1凹部開口部)と、下側凹部開口部31よりも下側液流路凹部30の底側に配置された下側大幅部32(第1大幅部)と、を有している。下側凹部開口部31は、下側液流路凹部30のうち下側流路壁部13の上面13aに相当する位置における開口である。下側大幅部32は、下側凹部開口部31よりも図6における底側に配置されている。
As shown in FIG. 6, the lower
下側液流路凹部30は、下側凹部開口部31から下側液流路凹部30の底側に向かって膨らむように(逆テーパ状に)形成されている。より具体的には、下側凹部開口部31から底側に向かって、徐々に幅が大きくなり、下側大幅部32で下側液流路凹部30の幅が最大となっている。下側大幅部32から更に底側に向かって、徐々に幅が小さくなっている。このようにして、本実施の形態では、下側液流路凹部30の横断面において、下側大幅部32の幅w2は、下側凹部開口部31の幅w1よりも大きくなっている。なお、横断面とは、下側液流路凹部30の長手方向に垂直な断面を意味する。
The lower liquid
図6に示すように、下側液流路凹部30の横断面は、円弧状に形成されていることが好適である。ここでは、下側液流路凹部30の横断面は、C字状に形成されている。このような下側液流路凹部30の横断面形状は、タコつぼ形状になっていると言うこともできる。
As shown in FIG. 6, the cross section of the lower liquid
下側液流路凹部30の幅w1、w2は、下側流路壁部13の幅w0よりも小さくなっている。このことにより、下側液流路凹部30は、作動液2の蒸気から凝縮した液状の作動液2で充填されて、充填された液状の作動液2が、毛細管作用によって蒸発部11に輸送される。一方、下側蒸気流路凹部12および上側蒸気流路凹部21は、下側液流路凹部30の流路断面積よりも大きい流路断面積を有しているため、主として、蒸発部11で生成された作動液2の蒸気が通過する。
The widths w1 and w2 of the lower liquid flow path recessed
下側液流路凹部30の幅w1、w2は、下側液流路凹部30の長手方向に直交する方向における下側液流路凹部30の寸法を意味しており、例えば、図5における上下方向の寸法、または図6における左右方向の寸法に相当する。幅w1は、10μm~100μmであり、幅w2は、20μmから150μmであることが好適である。幅w1や幅w2は、後述するようにハーフエッチング加工で下側液流路凹部30を形成する際に、エッチング液のスプレー圧を制御することにより、調整することができる。また、下側液流路凹部30の深さh1は、幅w1や幅w2の大きさにもよるが、20μm~150μmであることが好適である。
The widths w1 and w2 of the lower liquid
このような下側液流路凹部30は、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aに形成されている。一方、本実施の形態では、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aには、後述する上側液流路凹部35(図16参照)は形成されていない。すなわち、当該下面22aは、平坦状に形成されており、下側液流路凹部30に露出されている。このようにして、下側液流路凹部30の横断面において、下側液流路凹部30の全体が、上側流路壁部22の平坦状の下面22aで覆われている。
Such a lower liquid
ところで、下側金属シート10および上側金属シート20に用いる材料は、熱伝導率が良好な材料であれば特に限られることはないが、例えば、下側金属シート10および上側金属シート20は、銅または銅合金により形成されていることが好適である。このことにより、下側金属シート10および上側金属シート20の熱伝導率を高めることができる。このため、ベーパーチャンバ1の熱輸送効率を高めることができる。また、ベーパーチャンバ1の厚さは、0.1mm~1.0mmである。下側金属シート10の厚さT1および上側金属シート20の厚さT2が等しい場合を示しているが、これに限られることはなく、下側金属シート10の厚さT1と上側金属シート20の厚さT2は、等しくなくてもよい。
By the way, the materials used for the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、まず、ベーパーチャンバ1の製造方法について、図7乃至図15を用いて説明するが、上側金属シート20のハーフエッチング工程の説明は簡略化する。なお、図7、図8、図13乃至図15では、図2の断面図と同様の断面を示しており、図9乃至図12では、図6の断面と同様の断面を示している。
Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be explained. Here, first, a method for manufacturing the
まず、図7に示すように、平板状の金属材料シートMを準備する。 First, as shown in FIG. 7, a flat metal material sheet M is prepared.
続いて、図8に示すように、金属材料シートMがハーフエッチングされて、密封空間3の一部を構成する下側蒸気流路凹部12および下側液流路凹部30が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 8, the metal material sheet M is half-etched to form a lower vapor
この場合、まず、図9に示すように、金属材料シートMの上面Maに、レジスト膜40が形成される。レジスト膜40には、電界によって付着可能な電着レジスト材料を好適に使用することができるが、金属材料シートMにレジスト膜40を形成することができれば、液状のレジスト材料など他の材料を用いてもよい。
In this case, first, as shown in FIG. 9, a resist
続いて、図10に示すように、レジスト膜40がパターン化される。すなわち、レジスト膜40が、フォトリソグラフィー技術によって、下側蒸気流路凹部12および複数の下側液流路凹部30に対応するパターン状に形成され、下側蒸気流路凹部12に対応するレジスト開口42aと、下側液流路凹部30に対応するレジスト開口42bとが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the resist
続いて、図11に示すように、ハーフエッチング工程として、金属材料シートMの上面Maがハーフエッチングされる。このことにより、当該上面Maのうちレジスト膜40のレジスト開口42a、42bに対応する部分がハーフエッチングされて、下側蒸気流路凹部12、下側流路壁部13および下側周縁壁14が形成される。この際、下側流路壁部13の上面13aに下側液流路凹部30が形成される。また、図1および図3に示す下側注入流路凹部17も同時に形成され、また、図1に示すような外形輪郭形状を有するように金属材料シートMが上面Maおよび下面からエッチングされて、所定の外形輪郭形状が得られる。なお、ハーフエッチングとは、材料を貫通しないような凹部を形成するためのエッチングを意味している。このため、ハーフエッチングにより形成される凹部の深さは、下側金属シート10の厚さの半分であることには限られない。エッチング液には、例えば、塩化第二鉄水溶液等の塩化鉄系エッチング液、または塩化銅水溶液等の塩化銅系エッチング液を用いることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 11, in a half-etching step, the upper surface Ma of the metal material sheet M is half-etched. As a result, the portions of the upper surface Ma corresponding to the resist
ここでのハーフエッチングは、エッチング液を、金属材料シートMの上面Maに吹き付けるスプレーエッチングであることが好ましい。スプレーエッチングの場合、金属材料シートMの上面Maを、例えば、1kg/cm2以上の圧力でスプレーエッチングすることにより、図6に示す幅w1が幅w2よりも大きい下側液流路凹部30を形成することができる。なお、下側液流路凹部30とともに形成される下側蒸気流路凹部12の横断面形状も、下側液流路凹部30と同様なタコつぼ形状(円弧状またはC字状)に形成されてもよい。すなわち、下側蒸気流路凹部12が、開口部から底側に向かって膨らむように(逆テーパ状に)形成されていてもよい。この場合には、下側蒸気流路凹部12の流路断面積を増大させて、作動液2の蒸気の流路抵抗を低減させることができる。
The half etching here is preferably spray etching in which an etching solution is sprayed onto the upper surface Ma of the metal material sheet M. In the case of spray etching, by spray etching the upper surface Ma of the metal material sheet M at a pressure of, for example, 1 kg/cm 2 or more, the lower liquid
ここで、上記の下側液流路凹部30のエッチングにおいては、下側凹部開口部31の開口面積やレジスト膜40の厚さにも影響されるが、一般に、塩化第二鉄水溶液による銅のエッチングが拡散律速であるため、反応前の新鮮な塩化第二鉄水溶液を供給された部分が、エッチングされやすい傾向を示す。一方、エッチング反応に消費された塩化第二鉄水溶液は、エッチング能力が劣化する。それゆえ、塩化第二鉄水溶液を用いて高圧でスプレーエッチングする場合には、未反応の新鮮な塩化第二鉄水溶液が、下側液流路凹部30の下側凹部開口部31から下側液流路凹部30の底方向に向かって供給されるため、下側液流路凹部30の底部や底部に近い内壁はエッチングされやすいことになる。一方、下側液流路凹部30の下側凹部開口部31の近傍では、反応済みのエッチング能力が劣化した塩化第二鉄水溶液が残留しがちなため、下側液流路凹部30の下側凹部開口部31の近傍の内壁はエッチングされ難いことになる。このようにして、圧力を高めてスプレーエッチングすることにより、本実施の形態による下側液流路凹部30を得ることができる。
Here, in the etching of the lower liquid
その後、図12に示すように、レジスト膜40が除去される。このようにして、図8に示すように、下側蒸気流路凹部12、下側流路壁部13、下側周縁壁14および下側液流路凹部30が形成された下側金属シート10が得られる。このように、一度のハーフエッチング工程によって、下側蒸気流路凹部12、下側流路壁部13、下側周縁壁14および下側液流路凹部30を形成することにより、ハーフエッチング工程の回数を削減することができ、ベーパーチャンバ1の製造コストの低減を図ることができる。しかしながら、このことに限られることはなく、第1のハーフエッチング工程として、下側蒸気流路凹部12、下側流路壁部13および下側周縁壁14を形成し、その後の第2のハーフエッチング工程として、下側流路壁部13の上面13aに、下側液流路凹部30を形成するようにしてもよい。この場合には、下側蒸気流路凹部12の深さh0と、下側液流路凹部30の深さh1とを容易に異ならせることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 12, the resist
一方、下側金属シート10と同様にして、上側金属シート20が下面20aからハーフエッチングされて、上側蒸気流路凹部21、上側流路壁部22および上側周縁壁23が形成される。このようにして、上述した上側金属シート20が得られる。
On the other hand, in the same manner as the
次に、図13に示すように、下側蒸気流路凹部12を有する下側金属シート10と、上側蒸気流路凹部21を有する上側金属シート20とが仮止めされる。この場合、まず、下側金属シート10の下側アライメント孔15(図1および図3参照)と上側金属シート20の上側アライメント孔24(図1および図4参照)とを利用して、下側金属シート10と上側金属シート20とが位置決めされる。続いて、下側金属シート10と上側金属シート20とが固定される。固定の方法としては、特に限られることはないが、例えば、下側金属シート10と上側金属シート20とに対して抵抗溶接を行うことによって下側金属シート10と上側金属シート20とを固定してもよい。この場合、図13に示すように、電極棒43を用いてスポット的に抵抗溶接を行うことが好適である。抵抗溶接の代わりにレーザ溶接を行ってもよい。あるいは、超音波を照射して下側金属シート10と上側金属シート20とを超音波接合して固定してもよい。さらには、接着剤を用いてもよいが、有機成分を有しないか、若しくは有機成分が少ない接着剤を用いることが好適である。このようにして、下側金属シート10と上側金属シート20とが、位置決めされた状態で固定される。
Next, as shown in FIG. 13, the
仮止めの後、図14に示すように、下側金属シート10と上側金属シート20とが、拡散接合によって恒久的に接合される。拡散接合とは、接合する下側金属シート10と上側金属シート20とを密着させ、真空や不活性ガス中などの制御された雰囲気中で、各金属シート10、20を密着させる方向に加圧するとともに加熱して、接合面に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。拡散接合は、下側金属シート10および上側金属シート20の材料を融点に近い温度まで加熱するが、融点よりは低いため、各金属シート10、20が溶融して変形することを回避できる。より具体的には、下側金属シート10の下側周縁壁14の上面14aと上側金属シート20の上側周縁壁23の下面23aとが、接合面となって拡散接合される。このことにより、下側周縁壁14と上側周縁壁23とによって、下側金属シート10と上側金属シート20との間に密封空間3が形成される。また、下側注入流路凹部17(図1および図3参照)と上側注入流路凹部26(図1および図4参照)とによって、密封空間3に連通する作動液2の注入流路が形成される。さらに、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aと、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aとが、接合面となって拡散接合され、ベーパーチャンバ1の機械的強度が向上する。下側流路壁部13の上面13aに形成された下側液流路凹部30は、液状の作動液2の流路として残存する。
After the temporary fixing, as shown in FIG. 14, the
恒久的な接合の後、図15に示すように、注入部4(図1参照)から密封空間3に作動液2が注入される。この際、まず、密封空間3が真空引きされて減圧され、その後に、作動液2が密封空間3に注入される。注入時、作動液2は、下側注入流路凹部17と上側注入流路凹部26とにより形成された注入流路を通過する。
After permanent bonding, as shown in FIG. 15, the working
作動液2の注入の後、上述した注入流路が封止される。例えば、注入部4にレーザを照射し、注入部4を部分的に溶融させて注入流路を封止することが好適である。このことにより、密封空間3と外気との連通が遮断され、作動液2が密封空間3に封入される。このようにして、密封空間3内の作動液2が外部に漏洩することが防止される。
After injection of the working
以上のようにして、本実施の形態によるベーパーチャンバ1が得られる。
In the manner described above, the
次に、ベーパーチャンバ1の作動方法、すなわち、デバイスDの冷却方法について説明する。
Next, a method of operating the
上述のようにして得られたベーパーチャンバ1は、モバイル端末等のハウジング内に設置されるとともに、下側金属シート10の下面10bに、被冷却対象物であるCPU等のデバイスDが取り付けられる。密封空間3内に注入された作動液2の量は少ないため、密封空間3内の液状の作動液2は、その表面張力によって、密封空間3の壁面、すなわち、下側蒸気流路凹部12の壁面、上側蒸気流路凹部21の壁面に付着する。
The
この状態でデバイスDが発熱すると、下側蒸気流路凹部12のうち蒸発部11に存在する作動液2が、デバイスDから熱を受ける。受けた熱は潜熱として吸収されて作動液2が蒸発(気化)し、作動液2の蒸気が生成される。生成された蒸気の多くは、密封空間3を構成する下側蒸気流路凹部12内および上側蒸気流路凹部21内に拡散する(図3の実線矢印および図4の実線矢印参照)。上側蒸気流路凹部21内および下側蒸気流路凹部12内の蒸気は、蒸発部11から離れ、蒸気の多くは、比較的温度の低い周縁部に輸送される。周縁部に拡散した蒸気は、周縁部において放熱して冷却される。周縁部において下側金属シート10および上側金属シート20が蒸気から受けた熱は、ハウジング部材H(図2参照)を介して外気に伝達される。
When the device D generates heat in this state, the working
蒸気は、周縁部に放熱することにより、蒸発部11において吸収した潜熱を失って凝縮する。液状になった作動液2の多くは、下側蒸気流路凹部12の壁面または上側蒸気流路凹部21の壁面に付着して、下側液流路凹部30に達する。ここで、蒸発部11では作動液2が蒸発し続けているため、下側液流路凹部30のうち蒸発部11以外の部分における作動液2は、蒸発部11に向かって毛細管作用により輸送される(図3の破線矢印参照)。このことにより、下側蒸気流路凹部12の壁面および上側蒸気流路凹部21の壁面に付着した液状の作動液2は、下側液流路凹部30が下側蒸気流路凹部12または上側蒸気流路凹部21に向けて開放されている下側液流路凹部30の長手方向の両端部に向かって移動し、当該両端部から下側液流路凹部30内に入り込む。このことにより、下側液流路凹部30に、液状の作動液2が充填され、充填された作動液2は、下側液流路凹部30の毛細管作用により、蒸発部11に向かう推進力を得て、蒸発部11に向かってスムースに輸送される。
By radiating heat to the peripheral portion, the steam loses the latent heat absorbed in the
本実施の形態では、下側液流路凹部30の下側大幅部32の幅w2が、下側凹部開口部31の幅w1よりも大きくなっている。すなわち、図6に示すように、下側液流路凹部30が、下側凹部開口部31から底側に向かって膨らむように形成されているため、下側液流路凹部30の横断面において、下側液流路凹部30の輪郭線の長さを、長くすることができる。例えば、図18に示すような順テーパ状の液流路凹部50よりも、本実施の形態による下側液流路凹部30の方が、長い輪郭線を有することができる。この場合、下側液流路凹部30の壁面の面積を増大させることができ、下側液流路凹部30の壁面と液状の作動液2とが接触する面積を増大させることができる。このため、下側液流路凹部30を通過する液状の作動液2が受ける毛細管作用を増大させることができ、作動液2を蒸発部11に向かってスムースに輸送することができる。
In this embodiment, the width w2 of the lower
また、上述したように、下側液流路凹部30が、下側凹部開口部31から底側に向かって膨らむように形成されているため、下側液流路凹部30の横断面形状を、真円形状に近づけることができる。例えば、図18に示すような順テーパ状の液流路凹部50よりも、本実施の形態による下側液流路凹部30の方が、真円形状に近い横断面形状を有することができる。この場合、下側液流路凹部30を通過する液状の作動液2が受ける流路抵抗を低減することができ、作動液2を蒸発部11に向かってスムースに輸送することができる。
Further, as described above, since the lower liquid
蒸発部11に達した作動液2は、デバイスDから再び熱を受けて蒸発する。このようにして、作動液2が、相変化、すなわち蒸発と凝縮とを繰り返しながらベーパーチャンバ1内を還流してデバイスDの熱を移動させて放出する。この結果、デバイスDが冷却される。
The working
このように本実施の形態によれば、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aに、作動液2が通過する下側液流路凹部30が設けられ、下側液流路凹部30の横断面において、下側液流路凹部30の下側大幅部32の幅w2が、下側凹部開口部31の幅w1よりも大きくなっている。このことにより、下側液流路凹部30の横断面において、下側液流路凹部30の輪郭線の長さを長くすることができ、毛細管作用を増大させることができる。また、下側液流路凹部30の横断面形状を、真円形状に近づけることができ、流路抵抗を低減することができる。このため、下側液流路凹部30において、液状の作動液2の流路抵抗を小さくしつつ毛細管作用を高めることができる。この結果、液状の作動液2を蒸発部11に向かってスムースに輸送することができ、デバイスDの熱の移動を促進して、熱輸送効率を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the lower liquid
また、本実施の形態によれば、下側液流路凹部30の横断面が、円弧状に形成されている。このことにより、下側液流路凹部30の横断面形状を、真円形状により一層近づけることができ、流路抵抗をより一層低減することができる。
Further, according to the present embodiment, the cross section of the lower liquid
なお、上述した第1の実施の形態においては、上側金属シート20が、上側蒸気流路凹部21を有している例について説明したが、このことに限られることはなく、上側金属シート20は、全体的に平板状に形成されて、上側蒸気流路凹部21を有していなくてもよい。この場合には、ベーパーチャンバ1の機械的強度を向上させることができる。
In addition, in the first embodiment described above, an example has been described in which the
なお、上述した第1の実施の形態によるベーパーチャンバ1は、種々の変形をすることができる。
Note that the
(変形例1)
上述した本実施の形態においては、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aに、液流路凹部が設けられていない例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図16に示すように、各上側流路壁部22の下面22aに、液状の作動液2が通る上側液流路凹部35(第2液流路凹部)が設けられていてもよい。図16においては、上側液流路凹部35は、下側液流路凹部30と同様の形状を有している例が示されている。すなわち、上側液流路凹部35は、上側蒸気流路凹部21に連通するとともに、上側流路壁部22の幅よりも小さい幅を有している。上側液流路凹部35が、上側凹部開口部36(第2凹部開口部)と、上側凹部開口部36よりも上側液流路凹部35の底側(図16における上側)に配置された上側大幅部37(第2大幅部)と、を有している。上側液流路凹部35の横断面において、上側大幅部37の幅w4は、上側凹部開口部36の幅w3よりも大きくなっている。
(Modification 1)
In the present embodiment described above, an example has been described in which the liquid flow path recess is not provided on the
とりわけ、図16に示す変形例1では、下側液流路凹部30と、上側液流路凹部35とが、互いに対向している。すなわち、互いに対向する2つの液流路凹部30、35が、互いに連通し、1つの流路を形成している。この場合、当該流路の横断面の面積が増大するため、蒸発部11に向かう液状の作動液2の流路抵抗を低減することができる。また、下側液流路凹部30と、上側液流路凹部35とが互いに対向する場合には、これら2つの液流路凹部30、35によって画定される流路断面形状を、真円形状により一層近づけることができ、流路抵抗をより一層低減することができる。なお、流路断面形状を真円形状に近づけるために、図16に示す変形例では、下側液流路凹部30の下側凹部開口部31と、上側液流路凹部35の上側凹部開口部36とが、同一の幅になっており、両方の凹部開口部31、36が重なるように下側液流路凹部30および上側液流路凹部35が配置されている。
In particular, in
なお、下側液流路凹部30と上側液流路凹部35とは、図16における左右方向にずれて配置されて、互いに連通していなくてもよい。この場合においても、上側液流路凹部35を液状の作動液2が通過することができるため、ベーパーチャンバ1全体として、蒸発部11に向かう液状の作動液2の総流路断面積を増大させることができ、蒸発部11に向かう液状の作動液2の流路抵抗を低減することができる。
Note that the lower liquid
(変形例2)
また、図17に示すように、上側流路壁部22の下面22aには、下側液流路凹部30や図16に示す上側液流路凹部35とは異なる横断面形状を有する上側液流路凹部55が設けられていてもよい。例えば、図17に示すように、上側液流路凹部55は、上側凹部開口部56を有しているが、図6や図16に示す大幅部32、37に相当する部分は有しておらず、上側液流路凹部55の横断面において、上側液流路凹部55の幅が、上側凹部開口部56から上側液流路凹部55の底側(図17における上側)に向かって徐々に小さくなっていてもよい。この場合、上側液流路凹部55の幅は、上側凹部開口部56において最大になり、上側液流路凹部55の横断面が、順テーパ状に形成される。この場合、2つの液流路凹部30、55によって画定される流路断面形状を、真円形状に近づけることができ、流路抵抗をより一層低減することができる。とりわけ、図17に示す変形例2においては、上側液流路凹部55の横断面は、扁平な円弧状に形成されている。この場合においても、互いに対向する2つの液流路凹部30、53によって画定される流路断面形状を、真円形状により一層近づけることができ、流路抵抗をより一層低減することができる。
(Modification 2)
Further, as shown in FIG. 17, the
(第2の実施の形態)
次に、図18乃至図23を用いて、本発明の第2の実施の形態におけるベーパーチャンバおよびベーパーチャンバ用金属シートについて説明する。
(Second embodiment)
Next, a vapor chamber and a vapor chamber metal sheet according to a second embodiment of the present invention will be described using FIGS. 18 to 23.
図18乃至図23に示す第2の実施の形態においては、下側金属シートの上面に設けられた液流路凹部と上側金属シートの下面に設けられた液流路凹部が互いに対向し、上面に設けられた液流路凹部に下面の一部が露出している、または下面に設けられた液流路凹部に上面の一部が露出している、点が主に異なり、他の構成は、図1乃至図17に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図18乃至図23において、図1乃至図17に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。 In the second embodiment shown in FIGS. 18 to 23, the liquid flow path recess provided on the upper surface of the lower metal sheet and the liquid flow path recess provided on the lower surface of the upper metal sheet face each other, and the upper surface The main difference is that a part of the bottom surface is exposed to the liquid flow path recess provided in the bottom surface, or a part of the top surface is exposed to the liquid flow path recess provided in the bottom surface. , is substantially the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 17. Note that in FIGS. 18 to 23, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 17 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本実施の形態では、図18に示すように、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aに、液状の作動液2が通過する下側液流路凹部50(第1液流路凹部)が設けられている。一方、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aにも、液状の作動液2が通過する上側液流路凹部55(第2液流路凹部)が設けられている。各液流路凹部50、55は、密封空間3の一部を構成しているが、図6で示した下側液流路凹部30や、図16で示した上側液流路凹部35とは異なる横断面形状を有している。
In this embodiment, as shown in FIG. 18, a lower liquid passage recess 50 (first liquid A channel recess) is provided. On the other hand, the
すなわち、図18に示す形態では、下側液流路凹部50は、下側凹部開口部51(第1凹部開口部)を有しているが、図6に示す下側大幅部32に相当する部分は有していない。下側液流路凹部50の横断面において、下側液流路凹部50の幅が、下側凹部開口部51から下側液流路凹部50の底側(図18における下側)に向かって徐々に小さくなっている。この場合、下側液流路凹部50の幅は、下側凹部開口部51において最大になり、下側液流路凹部50の横断面が、順テーパ状に形成され、円弧状に形成されている。ここでは、下側液流路凹部50の横断面が、半円状に形成されている例が示されている。
That is, in the form shown in FIG. 18, the lower liquid
図18においては、上側液流路凹部55は、下側液流路凹部50と同様の形状を有している例が示されている。すなわち、上側液流路凹部55は、上側凹部開口部56(第2凹部開口部)を有しているが、図16に示す上側大幅部37に相当する部分は有していない。上側液流路凹部55の横断面において、上側液流路凹部55の幅が、上側凹部開口部56から上側液流路凹部55の底側(図18における上側)に向かって徐々に小さくなっている。この場合、上側液流路凹部55の幅は、上側凹部開口部56において最大になり、上側液流路凹部55の横断面が、順テーパ状に形成され、円弧状に形成されている。ここでは、上側液流路凹部55の横断面が、半円状に形成されている例が示されている。下側液流路凹部50の下側凹部開口部51と、上側液流路凹部55の凹部開口部52とは、同一の幅になっている。
In FIG. 18, an example is shown in which the upper liquid
下側流路壁部13の上面13aに設けられた下側液流路凹部50と、上側流路壁部22の下面22aに設けられた上側液流路凹部55は、互いに対向している。すなわち、互いに対向する2つの液流路凹部50、55が、互いに連通し、1つの流路を形成している。この場合、当該流路の横断面の面積が増大するため、蒸発部11に向かう液状の作動液2の流路抵抗を低減することができる。
The lower liquid
また、本実施の形態では、下側液流路凹部50に、上側流路壁部22の下面22aの一部が露出している。また、上側液流路凹部55に、下側流路壁部13の上面13aの一部が露出している。言い換えると、下側液流路凹部50と上側液流路凹部55とが、図18における左右方向にずれている。この場合、横断面において、2つの液流路凹部50、55によって形成される1つの流路の輪郭線の長さを長くすることができる。このことにより、液流路凹部50、55を通過する液状の作動液2が受ける毛細管作用を増大させることができる。
Further, in this embodiment, a portion of the
このように本実施の形態によれば、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aに設けられた下側液流路凹部50と、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aに設けられた上側液流路凹部55とが、互いに対向し、下側液流路凹部50に、下面22aの一部が露出している。このことにより、横断面において、2つの液流路凹部50、55によって形成される1つの流路の輪郭線の長さを長くすることができ、毛細管作用を増大させることができる。また、当該流路の断面積を、増大させることができ、流路抵抗を低減することができる。このため、液流路凹部50、55において、液状の作動液2の流路抵抗を小さくしつつ毛細管作用を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the lower liquid
また、本実施の形態によれば、上側液流路凹部55に、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aの一部が露出している。このことにより、横断面において、2つの液流路凹部50、55によって形成される1つの流路の輪郭線の長さをより一層長くすることができ、毛細管作用をより一層増大させることができる。
Further, according to the present embodiment, a part of the
なお、上述した第2の実施の形態によるベーパーチャンバ1は、種々の変形をすることができる。
Note that the
(変形例3)
また、上述した本実施の形態においては、互いに対向する2つの液流路凹部50、55が、順テーパ状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、互いに対向する2つの液流路凹部50、55のうちの少なくとも一方は、逆テーパ状に形成されていてもよい。例えば、図19に示すように、下側液流路凹部50の横断面形状が、図6に示す逆テーパ状の下側液流路凹部30の横断面形状に置き換わり、上側液流路凹部55の横断面形状が、図16に示す逆テーパ状の上側液流路凹部35の横断面形状に置き換わっていてもよい。図19においては、下側流路壁部13の上面13aに設けられた第1液流路凹部を符号30で示し、上側流路壁部22の下面22aに設けられた第2液流路凹部を符号35で示す。図19に示す変形例3では、横断面において、2つの液流路凹部30、35によって形成される1つの流路の輪郭線の長さをより一層長くすることができ、毛細管作用をより一層増大させることができる。
(Modification 3)
Furthermore, in the present embodiment described above, an example has been described in which the two liquid flow path recesses 50 and 55 facing each other are formed in a forward tapered shape. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the two liquid flow path recesses 50 and 55 facing each other may be formed in a reverse tapered shape. For example, as shown in FIG. 19, the cross-sectional shape of the lower liquid
(変形例4)
上述した変形例3においては、上側液流路凹部35は、図20に示すような、上側液流路凹部55として、順テーパ状であって扁平な円弧状に形成されていてもよい。この場合においても、横断面において、2つの液流路凹部30、55によって形成される1つの流路の輪郭線の長さを長くすることができ、毛細管作用を増大させることができる。
(Modification 4)
In the above-mentioned
(変形例5)
上述した本実施の形態においては、下側金属シート10の下側流路壁部13の上面13aに設けられた下側液流路凹部50に、上側金属シート20の上側流路壁部22の下面22aの一部が露出するとともに、当該下面22aに設けられた上側液流路凹部55に、当該上面13aの一部が露出している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図示しないが、上側液流路凹部55に上面13aが露出していなくてもよく、あるいは、図21に示すように、下側液流路凹部50に下面22aが露出していなくてもよい。図21に示す変形例5では、下側液流路凹部50の下側凹部開口部51の幅は、上側液流路凹部55の上側凹部開口部56の幅よりも小さくなっている。横断面において半円状に形成された下側液流路凹部50の半径が、半円状に形成された上側液流路凹部55の半径よりも小さくなっている。そして、下側液流路凹部50と、上側液流路凹部55とは、同心状に(平面視で各々の中心が重なるように)配置されている。このことにより、上面13aのうち下側液流路凹部50の両側の部分が、上側液流路凹部55に露出している。この場合においても、横断面において、2つの液流路凹部50、55によって形成される1つの流路の輪郭線の長さを長くすることができ、毛細管作用を増大させることができる。
(Modification 5)
In the present embodiment described above, the upper liquid
(変形例6)
また、上述した変形例5においては、互いに対向する2つの液流路凹部50、55が、順テーパ状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、互いに対向する2つの液流路凹部50、55のうちの少なくとも一方は、逆テーパ状に形成されていてもよい。例えば、図22に示すように、下側液流路凹部50の横断面形状が、図6に示す逆テーパ状の下側液流路凹部30の横断面形状に置き換わり、上側液流路凹部55の横断面形状が、図16に示す逆テーパ状の上側液流路凹部35の横断面形状に置き換わっていてもよい。図22においては、下側流路壁部13の上面13aに設けられた第1液流路凹部を符号30で示し、上側流路壁部22の下面22aに設けられた第2液流路凹部を符号35で示す。図22に示す変形例6では、そして、下側液流路凹部30の下側凹部開口部31の幅が、上側液流路凹部35の上側凹部開口部36の幅よりも小さくなっている。このことにより、上面13aのうち下側液流路凹部30の両側の部分が、上側液流路凹部35に露出している。このため、横断面において、2つの液流路凹部30、35によって形成される1つの流路の輪郭線の長さを長くすることができ、毛細管作用を増大させることができる。
(Modification 6)
Furthermore, in the above-mentioned modification 5, an example has been described in which the two liquid flow path recesses 50 and 55 facing each other are formed in a forward tapered shape. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the two liquid flow path recesses 50 and 55 facing each other may be formed in a reverse tapered shape. For example, as shown in FIG. 22, the cross-sectional shape of the lower liquid
(変形例7)
上述した変形例5においては、上側液流路凹部35は、図23に示すような、上側液流路凹部55として、順テーパ状であって扁平な円弧状に形成されていてもよい。この場合においても、横断面において、2つの液流路凹部30、55によって形成される1つの流路の輪郭線の長さを長くすることができ、毛細管作用を増大させることができる。
(Modification 7)
In the fifth modification described above, the upper liquid
本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、上記各実施の形態および変形例では、下側金属シート10の構成と、上側金属シート20の構成とを入れ替えてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications as they are, but can be implemented by modifying the constituent elements within the scope of the invention at the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiments and modified examples. Some components may be deleted from all the components shown in the embodiments and modifications. Furthermore, in each of the embodiments and modifications described above, the configuration of the
1 ベーパーチャンバ
2 作動液
3 密封空間
10 下側金属シート
11 蒸発部
12 下側蒸気流路凹部
12a 底面
13 下側流路壁部
13a 上面
20 上側金属シート
21 上側蒸気流路凹部
21a 天井面
22 上側流路壁部
22a 下面
30 下側液流路凹部
31 下側凹部開口部
32 下側大幅部
35 上側液流路凹部
36 上側凹部開口部
37 上側大幅部
50 下側液流路凹部
55 上側液流路凹部
1
Claims (6)
第1金属シートと、
前記第1金属シート上に設けられた第2金属シートと、を備え、
前記作動液の蒸気が通る蒸気流路と、液状の前記作動液が通る液流路とが設けられ、
前記液流路は、前記第1金属シートの前記第2金属シートの側の面に設けられた第1液流路凹部と、前記第2金属シートの前記第1金属シートの側の面に設けられた第2液流路凹部とが互いに対向し連通することにより形成され、
前記第1液流路凹部の横断面形状と前記第2液流路凹部の横断面形状は互いに異なり、
前記第1液流路凹部は、第1凹部開口部を備え、前記第1液流路凹部の横断面形状は、前記第1凹部開口部から前記第1液流路凹部の底側に向かって幅が広がる円弧状であり、
前記第2液流路凹部は、第2凹部開口部を備え、前記第2液流路凹部の横断面形状は、前記第2凹部開口部から前記第2液流路凹部の底側に向かって幅が狭まる円弧状である、ベーパーチャンバ。 A vapor chamber filled with hydraulic fluid,
a first metal sheet;
a second metal sheet provided on the first metal sheet,
A vapor flow path through which the vapor of the working fluid passes and a liquid flow path through which the liquid working fluid passes,
The liquid flow path is provided in a first liquid flow path recess provided on a surface of the first metal sheet on the side of the second metal sheet, and on a surface of the second metal sheet on the side of the first metal sheet. formed by the second liquid flow path recesses facing each other and communicating with each other,
The cross-sectional shape of the first liquid flow path recess and the cross-sectional shape of the second liquid flow path recess are different from each other,
The first liquid flow path recess includes a first recess opening, and the cross-sectional shape of the first liquid flow path recess extends from the first recess opening toward the bottom side of the first liquid flow path recess. It has an arc shape with a widening width.
The second liquid flow path recess includes a second recess opening, and the cross-sectional shape of the second liquid flow path recess extends from the second recess opening toward the bottom side of the second liquid flow path recess. A vapor chamber that is shaped like an arc that narrows in width.
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