ホーム > 特許ランキング > 古河電気工業株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022157122
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】ベーパーチャンバ
(51)【国際特許分類】
F28D 15/04 20060101AFI20221006BHJP
F28D 15/02 20060101ALI20221006BHJP
H01L 23/427 20060101ALI20221006BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20221006BHJP
【ＦＩ】
F28D15/04 A
F28D15/02 101H
F28D15/04 G
F28D15/02 102C
H01L23/46 B
H05K7/20 Q
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021061169
(22)【出願日】2021-03-31
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(74)【代理人】
【識別番号】100143959
【弁理士】
【氏名又は名称】住吉 秀一
(72)【発明者】
【氏名】川畑 賢也
(72)【発明者】
【氏名】稲垣 義勝
(72)【発明者】
【氏名】青木 博史
(72)【発明者】
【氏名】岡田 博
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 陽介
(72)【発明者】
【氏名】川端 秀明
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA03
5E322AA11
5E322AB02
5E322DB01
5E322FA01
5E322FA04
5F136CC14
5F136CC17
5F136CC18
5F136FA02
5F136FA03
5F136FA23
5F136GA31
(57)【要約】
【課題】液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減し、また、蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することで、優れた熱輸送特性を有するベーパーチャンバを提供する。
【解決手段】空洞部が内部に形成された、第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられているベーパーチャンバ。
【選択図】図１
【解決手段】空洞部が内部に形成された、第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられているベーパーチャンバ。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空洞部が内部に形成された、第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられているベーパーチャンバ。
前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられているベーパーチャンバ。
【請求項2】
前記凸部の表面が、前記第１のウィック構造体で被覆されている請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項3】
前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間へ、前記第１のウィック構造体が延在している請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項4】
前記凸部の表面に設けられている前記第１のウィック構造体上に、さらに、前記第１のウィック構造体とは異なる第２のウィック構造体が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項5】
前記第２のウィック構造体が、前記第１のウィック構造体よりも毛細管力が小さい請求項４に記載のベーパーチャンバ。
【請求項6】
前記第２のウィック構造体が、前記第２の面の内面に接している請求項４または５に記載のベーパーチャンバ。
【請求項7】
前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間の前記第１のウィック構造体上に、さらに前記第２のウィック構造体が設けられている請求項４乃至６のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項8】
前記第１のウィック構造体が粉体の焼結体であり、前記第２のウィック構造体が粉体の焼結体である請求項４乃至７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項9】
前記第１のウィック構造体の原料である第１の粉体の平均一次粒子径が、前記第２のウィック構造体の原料である第２の粉体の平均一次粒子径よりも小さい請求項８に記載のベーパーチャンバ。
【請求項10】
前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである請求項１乃至９のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項11】
前記第１の面全体が、平面部位であり、前記平面部位の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項12】
前記第１の面が、平面部位と前記平面部位から外方向へ突出した突出部位を有することで、前記コンテナが、平面部と前記平面部から外方向へ突出した突出部を有し、前記突出部の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項13】
前記第１の面の、前記コンテナ内面表面積増大部の外側に、第３のウィック構造体が設けられ、前記第３のウィック構造体が前記第１のウィック構造体と連接されている請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項14】
前記第１のウィック構造体と前記第２の面の間に、さらに、ブロック状のウィック部材が設けられている請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されていることで、液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減でき、また、蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止できるベーパーチャンバに関するものである。
【背景技術】
【0002】
電気・電子機器に搭載されている半導体素子等の電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載等により、発熱量が増大し、近年、その冷却がますます重要となっている。また、電気・電子機器の小型化に伴う高密度搭載等により、電子部品は狭小空間に設置されることがあり、狭小空間に設置される電子部品の冷却がますます重要となっている。限られた空間に搭載された発熱量の大きい電子部品等の発熱体の冷却方法として、平面型の熱輸送装置であるベーパーチャンバが使用されることがある。
【0003】
上記から、ベーパーチャンバには、優れた熱輸送特性が要求される。そこで、例えば、コンテナと、コンテナを内側から支持するようにコンテナの内部空間に配置された柱と、コンテナの内部空間に封入された作動流体と、コンテナの内部空間に配置されたウィック構造体とを有し、コンテナの内面の少なくとも一部分が、コンテナの内部空間に露出し、平均深さが１０ｎｍ以上の細孔を有しているベーパーチャンバが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、細孔に不純物ガスがトラップされることで、ウィック構造体に付着する不純物ガスの量が低減し、作動流体の流通性を向上させるものである。作動流体の流通性が向上することで、ベーパーチャンバの熱輸送特性の向上を図っている。
【0004】
しかし、発熱量の大きい発熱体の冷却手段として、ウィック構造体に付着する不純物ガス量を低減させることで作動流体の流通性を向上させる特許文献１のベーパーチャンバでは、熱輸送特性に改善の必要性があった。そこで、ウィック構造体の肉厚化、ウィック構造体の材質の工夫による熱伝導性向上等により、液相の作動流体の蒸発特性を向上させることで、ベーパーチャンバの熱輸送特性を向上させることも検討されている。
【0005】
しかしながら、ウィック構造体の肉厚化、ウィック構造体の熱伝導性向上等による液相の作動流体の蒸発特性の向上では、依然として、発熱量の大きい発熱体の冷却手段としては、改善の必要性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１８－１８９３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記事情に鑑み、本発明は、液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減し、また、蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することで、優れた熱輸送特性を有するベーパーチャンバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］空洞部が内部に形成された、第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられているベーパーチャンバ。
［２］前記凸部の表面が、前記第１のウィック構造体で被覆されている［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間へ、前記第１のウィック構造体が延在している［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］前記凸部の表面に設けられている前記第１のウィック構造体上に、さらに、前記第１のウィック構造体とは異なる第２のウィック構造体が設けられている［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［５］前記第２のウィック構造体が、前記第１のウィック構造体よりも毛細管力が小さい［４］に記載のベーパーチャンバ。
［６］前記第２のウィック構造体が、前記第２の面の内面に接している［４］または［５］に記載のベーパーチャンバ。
［７］前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間の前記第１のウィック構造体上に、さらに前記第２のウィック構造体が設けられている［４］乃至［６］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［８］前記第１のウィック構造体が粉体の焼結体であり、前記第２のウィック構造体が粉体の焼結体である［４］乃至［７］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［９］前記第１のウィック構造体の原料である第１の粉体の平均一次粒子径が、前記第２のウィック構造体の原料である第２の粉体の平均一次粒子径よりも小さい［８］に記載のベーパーチャンバ。
［１０］前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである［１］乃至［９］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１１］前記第１の面全体が、平面部位であり、前記平面部位の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１２］前記第１の面が、平面部位と前記平面部位から外方向へ突出した突出部位を有することで、前記コンテナが、平面部と前記平面部から外方向へ突出した突出部を有し、前記突出部の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１３］前記第１の面の、前記コンテナ内面表面積増大部の外側に、第３のウィック構造体が設けられ、前記第３のウィック構造体が前記第１のウィック構造体と連接されている［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１４］前記第１のウィック構造体と前記第２の面の間に、さらに、ブロック状のウィック部材が設けられている［１］乃至［１３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１］空洞部が内部に形成された、第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられているベーパーチャンバ。
［２］前記凸部の表面が、前記第１のウィック構造体で被覆されている［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間へ、前記第１のウィック構造体が延在している［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］前記凸部の表面に設けられている前記第１のウィック構造体上に、さらに、前記第１のウィック構造体とは異なる第２のウィック構造体が設けられている［１］乃至［３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［５］前記第２のウィック構造体が、前記第１のウィック構造体よりも毛細管力が小さい［４］に記載のベーパーチャンバ。
［６］前記第２のウィック構造体が、前記第２の面の内面に接している［４］または［５］に記載のベーパーチャンバ。
［７］前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間の前記第１のウィック構造体上に、さらに前記第２のウィック構造体が設けられている［４］乃至［６］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［８］前記第１のウィック構造体が粉体の焼結体であり、前記第２のウィック構造体が粉体の焼結体である［４］乃至［７］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［９］前記第１のウィック構造体の原料である第１の粉体の平均一次粒子径が、前記第２のウィック構造体の原料である第２の粉体の平均一次粒子径よりも小さい［８］に記載のベーパーチャンバ。
［１０］前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである［１］乃至［９］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１１］前記第１の面全体が、平面部位であり、前記平面部位の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１２］前記第１の面が、平面部位と前記平面部位から外方向へ突出した突出部位を有することで、前記コンテナが、平面部と前記平面部から外方向へ突出した突出部を有し、前記突出部の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている［１］乃至［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１３］前記第１の面の、前記コンテナ内面表面積増大部の外側に、第３のウィック構造体が設けられ、前記第３のウィック構造体が前記第１のウィック構造体と連接されている［１］乃至［１２］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１４］前記第１のウィック構造体と前記第２の面の間に、さらに、ブロック状のウィック部材が設けられている［１］乃至［１３］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
【発明の効果】
【0009】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、コンテナの第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減し、また、液相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部に滞留して蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することができるので、優れた熱輸送特性を発揮できる。
【0010】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、凸部の表面が第１のウィック構造体で被覆されていることにより、コンテナ内面表面積増大部の全体にわたって液相の作動流体が滞留できるので、液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗をさらに確実に低減しつつ、液相の作動流体のドライアウトをさらに確実に防止することができる。
【0011】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、凸部の表面に設けられている前記第１のウィック構造体上に、さらに、第１のウィック構造体よりも毛細管力の小さい第２のウィック構造体が設けられていることにより、コンテナ内面表面積増大部における液相の作動流体の保持特性とコンテナ内面表面積増大部への還流特性がバランスよく向上する。
【0012】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、第２のウィック構造体がコンテナの第２の面の内面に接していることにより、液相の作動流体は、第１の面に沿ってコンテナ内面表面積増大部へ還流するだけでなく、第２の面に沿ってもコンテナ内面表面積増大部へ還流できるので、液相の作動流体の流路抵抗が低減して、液相の作動流体のコンテナ内面表面積増大部への還流特性がさらに向上する。
【0013】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、複数の凸部の間へ延在している第１のウィック構造体上に、さらに第２のウィック構造体が設けられていることにより、第１のウィック構造体によるコンテナ内面表面積増大部における液相の作動流体の保持特性と第２のウィック構造体によるコンテナ内面表面積増大部への還流特性が、さらにバランスよく向上する。
【0014】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、粉体の焼結体である第１のウィック構造体の原料である第１の粉体の平均一次粒子径が粉体の焼結体である第２のウィック構造体の原料である第２の粉体の平均一次粒子径よりも小さいことにより、毛細管力の大きい第１のウィック構造体と毛細管力の小さい第２のウィック構造体が容易に形成される。
【0015】
本発明のベーパーチャンバの態様によれば、第１の面のコンテナ内面表面積増大部の外側に第３のウィック構造体が設けられ、第３のウィック構造体が第１のウィック構造体と連接されていることにより、液相の作動流体の、コンテナ内面表面積増大部の外側からコンテナ内面表面積増大部への還流特性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。
【図2】本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。
【図3】本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。
【図4】本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。
【図5】本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。
【図6】本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。
【図7】本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。
【図8】本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。
【図9】本発明の第５実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。
【図10】本発明の第６実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。
【図11】本発明の第６実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。図１は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。図２は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。
【0018】
図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１は、対向する２枚の板状体、すなわち、一方の板状体１１と一方の板状体１１と対向する他方の板状体１２とを重ねることにより空洞部１３が内部に形成されたコンテナ１０と、空洞部１３に封入された作動流体（図示せず）と、気相の作動流体が流通する、空洞部１３に設けられた蒸気流路１５と、を備えている。
【0019】
コンテナ１０は、薄型の板状コンテナであり、一方の板状体１１が第１の主表面である第１の面２１を有し、他方の板状体１２が第２の主表面である第２の面２２を有している。従って、コンテナ１０は、第１の主表面である第１の面２１と、第１の面２１に対向した、第２の主表面である第２の面２２と、を有している。
【0020】
また、一方の板状体１１には、第１の面２１の周縁に沿って側壁２３が立設され、他方の板状体１２には、第２の面２２の周縁に沿って側壁２４が立設されている。一方の板状体１１の側壁２３の先端と他方の板状体１２の側壁２４の先端とを対向配置させて当接させることにより、コンテナ１０の内部空間である空洞部１３が形成される。従って、側壁２３と側壁２４にて、コンテナ１０の側面が形成されている。空洞部１３は、密閉空間であり、脱気処理により減圧されている。コンテナ１０の内部空間は、全体が連通しており、作動流体は、コンテナ１０の内部空間全体で流通可能となっている。
【0021】
コンテナ１０の形状は、特に限定されないが、ベーパーチャンバ１では、例えば、平面視（コンテナ１０の主表面に対して鉛直方向から視認した状態）にて、四角形状等の多角形状、円形状、楕円形状、直線部と湾曲部を有する形状等が挙げられる。
【0022】
図１に示すように、第１の面２１の内面３１には、コンテナ１０の内面３１の表面積を増大させる部位であるコンテナ内面表面積増大部４０が形成されている。コンテナ内面表面積増大部４０は、第１の面２１の内面３１の一部領域に設けられている。コンテナ内面表面積増大部４０の設けられる位置は、特に限定されず、ベーパーチャンバ１の使用条件等により適宜選択可能である。ベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０は第１の面２１の中央部に配置されている。ベーパーチャンバ１では、第１の面２１全体が、平坦な平面部位であり、平面部位の内面に、コンテナ内面表面積増大部４０が形成されている。
【0023】
コンテナ内面表面積増大部４０は、第１の面２１の内面３１から第２の面２２方向へ突出した複数の凸部４１、４１、４１・・・を有する部位である。複数の凸部４１、４１、４１・・・は、所定の間隔にて配置されている。複数の凸部４１、４１、４１・・・によって、第１の面２１の内面３１の表面積が増大した態様となっている。なお、ベーパーチャンバ１では、第２の面２２の内面３２には、コンテナ内面表面積増大部は形成されていない。
【0024】
第１の面２１の外面３３に、冷却対象である発熱体１００が熱的に接続される。具体的には、第１の面２１の外面３３のうち、コンテナ内面表面積増大部４０の位置に対応する部位に発熱体１００が熱的に接続される。従って、第１の面２１の外面３３のうち、コンテナ内面表面積増大部４０の位置に対応する部位が、ベーパーチャンバ１の蒸発部（受熱部）として機能する。上記から、コンテナ内面表面積増大部４０によって、蒸発部へ還流した液相の作動流体と第１の面２１の内面３１との接触面積が増大する。すなわち、コンテナ内面表面積増大部４０により、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化され、コンテナ１０を介した発熱体１００から液相の作動流体への熱伝達が円滑化される。その結果、液相の作動流体の気相への相変化が促進される。
【0025】
図１に示すように、凸部４１の表面には、毛細管力を有する第１のウィック構造体５１が設けられている。ベーパーチャンバ１では、凸部４１の表面に、第１のウィック構造体５１の層が形成されている。具体的には、凸部４１の先端４３と凸部４１の側部を含めた凸部４１の表面全体が、第１のウィック構造体５１で被覆されている。また、複数の凸部４１、４１、４１・・・は、いずれも、先端４３と側部を含めた表面全体が、第１のウィック構造体５１で被覆されている。液相の作動流体は、第１のウィック構造体５１の毛細管力により凸部４１に保持されて、結果、コンテナ内面表面積増大部４０に滞留することができる。
【0026】
なお、第１のウィック構造体５１は、第２の面２２の内面３２には接触していない。すなわち、第１のウィック構造体５１は、蒸気流路１５に対して露出している。従って、第１のウィック構造体５１と第２の面２２の内面３２との間は空間部であり、気相の作動流体が流通する蒸気流路１５となっている。上記から、ベーパーチャンバ１では、確実に蒸気流路１５が確保されている。
【0027】
第１のウィック構造体５１は、凸部４１の表面から複数の凸部４１、４１、４１・・・間における第１の面２１の内面３１まで延在している。従って、第１の面２１の内面３１のうち、複数の凸部４１、４１、４１・・・の間の部位は、第１のウィック構造体５１によって被覆されている。複数の凸部４１、４１、４１・・・の間における第１のウィック構造体５１は層状であり、凸部４１の基部と凸部４１の基部との間に第１のウィック構造体５１の層が形成されている。上記から、コンテナ内面表面積増大部４０は、第１のウィック構造体５１によって被覆されている。
【0028】
コンテナ内面表面積増大部４０を形成する凸部４１としては、例えば、第１の面２１の内面３１に立設された板状フィン、ピンフィン（柱状フィン）が挙げられる。また、凸部４１としては、第１の面２１の内面３１に窪みを形成することで得られる凸部が挙げられる。コンテナ内面表面積増大部４０は、例えば、型を用いてコンテナ１０を成形すること、コンテナ１０とは別部材を第１の面２１の内面３１に取り付けることで設けることができる。板状フィン、ピンフィンの形成方法としては、例えば、別途作製した板状フィン、ピンフィンを第１の面２１の内面３１に、はんだ付け、ろう付け、焼結等にて取り付ける方法、第１の面２１の内面３１を切削する方法、押し出す方法、エッチングする方法等が挙げられる。また、窪みの形成方法としては、例えば、第１の面２１の内面３１を切削する方法、押し出す方法、エッチングする方法等が挙げられる。
【0029】
図２、３に示すように、ベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０を形成する複数の凸部４１、４１、４１・・・として、複数の板状フィンが、所定間隔にて、第１の面２１の内面３１に並列配置されている。ベーパーチャンバ１では、それぞれの板状フィンの形状は、正面視四角形状であり、側面視四角形状となっている。
【0030】
また、複数の凸部４１、４１、４１・・・のうち、一部の凸部４１には、凸部４１の先端４３から第２の面２２の内面３２へ突起した突起部４２が設けられている。突起部４２は、例えば、凸部４１と一体成型されている。突起部４２は、凸部４１の長手方向の一部領域に設けられている。突起部４２の先端は、第２の面２２の内面３２に当接している。突起部４２は、第２の面２２に当接していることで、減圧処理されている空洞部１３を維持する支持部材として機能する。
【0031】
図１、２に示すように、ベーパーチャンバ１では、第１の面２１のコンテナ内面表面積増大部４０の外側には、毛細管力を有する第３のウィック構造体５３が設けられている。すなわち、第１の面２１の内面３１のうち、コンテナ内面表面積増大部４０の形成された部位には、第１のウィック構造体５１が設けられ、コンテナ内面表面積増大部４０の形成されていない部位には、第３のウィック構造体５３が設けられている。第３のウィック構造体５３は、第１のウィック構造体５１よりも小さい毛細管力を有しており、流路抵抗が小さく、液相の作動流体の流通性に優れたウィック構造体として機能する。第３のウィック構造体５３は、第１の面２１の内面３１上に、層状に形成されている。ベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０の形成されていない第１の面２１の内面３１の領域は、第３のウィック構造体５３で被覆されている。第３のウィック構造体５３は、第１のウィック構造体５１と連接されている。
【0032】
ベーパーチャンバ１の凝縮部（放熱部）で気相から液相へ相変化した作動流体は、第３のウィック構造体５３の毛細管力により、第３のウィック構造体５３内部を凝縮部方向から蒸発部に位置する第１のウィック構造体５１の方向へ還流し、さらに、第３のウィック構造体５３から第３のウィック構造体５３と連接されている第１のウィック構造体５１へ還流する。従って、第１の面２１のコンテナ内面表面積増大部４０の外側に第３のウィック構造体５３が設けられていることにより、コンテナ１０の内部を拡散した作動流体が、円滑に蒸発部に位置する第１のウィック構造体５１へ還流することができる。
【0033】
図１～３に示すように、蒸気流路１５は、コンテナ１０の内部空間であり、コンテナ１０全体にわたって延在している。従って、気相の作動流体は、蒸気流路１５によって、コンテナ１０全体にわたって流通することができる。
【0034】
コンテナ内面表面積増大部４０及び突起部４２の材料は、特に限定されず、例えば、熱伝導性部材を挙げることができる。コンテナ内面表面積増大部４０の材料の具体例としては、金属部材（例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等）、炭素部材（例えば、グラファイト等）を挙げることができる。
【0035】
第１のウィック構造体５１としては、金属粉等の粉体の焼結体、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体等を挙げることができる。これらの材料は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらのうち、凸部４１表面への被覆の容易性、すなわち、凸部４１表面に所望の厚さを有する第１のウィック構造体５１の層を容易に形成できる点から、金属粉等の粉体の焼結体が好ましい。粉体の焼結体としては、銅粉、ステンレス粉等の金属粉の焼結体、銅粉等の金属粉とカーボン粉との混合粉の焼結体等を挙げることができる。粉体の焼結体の原料である第１の粉体の平均一次粒子径は、第１のウィック構造体５１に要求される毛細管力及び液相の作動流体の還流特性等により、適宜選択可能であり、例えば、コンテナ内面表面積増大部４０における液相の作動流体の保持特性を向上させる点から、３０μｍ以上１５０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以上１００μｍ以下が特に好ましい。
【0036】
第３のウィック構造体５３としては、金属粉等の粉体の焼結体、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体等を挙げることができる。これらの材料は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらのうち、所望の厚さを有する第３のウィック構造体５３の層を容易に形成できる点から、金属粉等の粉体の焼結体が好ましい。粉体の焼結体としては、銅粉、ステンレス粉等の金属粉の焼結体、銅粉等の金属粉とカーボン粉との混合粉の焼結体等を挙げることができる。粉体の焼結体の原料である第３の粉体の平均一次粒子径は、第３のウィック構造体５３に要求される毛細管力及び液相の作動流体の還流特性等により、適宜選択可能であり、例えば、所定の毛細管力を有しつつ液相の作動流体の流路抵抗を確実に低減する点から、１６０μｍ以上４００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以上３５０μｍ以下が特に好ましい。
【0037】
コンテナ１０の材質は、特に限定されず、例えば、熱伝導率に優れた点から銅、銅合金、軽量性の点からアルミニウム、アルミニウム合金、機械的強度の改善の点からステンレス等の金属を挙げることができる。コンテナ１０の材質は、コンテナ内面表面積増大部４０と同じ材質でもよく、異なる材質でもよい。また、ベーパーチャンバ１の使用状況に応じて、コンテナ１０の材質として、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル及びニッケル合金等を用いてもよい。
【0038】
また、コンテナ１０に封入される作動流体としては、コンテナ１０の材質に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を挙げることができる。
【0039】
次に、図１～３を用いて、ベーパーチャンバ１の冷却機能のメカニズムについて説明する。まず、コンテナ１０の第１の面２１の外面３３のうち、コンテナ内面表面積増大部４０に対応する部位に被冷却体である発熱体１００を熱的に接続する。コンテナ１０がコンテナ内面表面積増大部４０に対応する部位にて発熱体１００から受熱すると、コンテナ１０のコンテナ内面表面積増大部４０に対応する部位において、発熱体１００から第１のウィック構造体５１に滞留している液相の作動流体へ熱が伝達されて、液相の作動流体が気相の作動流体へと相変化する。気相の作動流体は、蒸気流路１５をコンテナ内面表面積増大部４０からコンテナ内面表面積増大部４０の外方向へ流通していき、コンテナ１０全体にわたって拡散していく。気相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部４０からコンテナ１０全体にわたって拡散していくことで、コンテナ１０が発熱体１００からの熱をコンテナ内面表面積増大部４０からコンテナ１０全体に輸送して、発熱体１００からの熱がコンテナ１０全体に拡散する。コンテナ１０全体にわたって流通可能な気相の作動流体は、コンテナ１０の外面に熱的に接続された放熱フィン等の熱交換手段（図示せず）によって潜熱を放出して、気相から液相へ相変化する。放出された潜熱は、コンテナ１０に熱的に接続されている熱交換手段を介してベーパーチャンバ１の外部環境へ放出される。潜熱を放出して気相から液相に相変化した作動流体Ｌは、第１の面２１に設けられた第３のウィック構造体５３の毛細管力により、第３のウィック構造体５３内部を第１のウィック構造体５１の方向へ還流し、さらに、第３のウィック構造体５３から第３のウィック構造体５３と連接されている第１のウィック構造体５１へ還流する。すなわち、液相の作動流体Ｌは、第１のウィック構造体５１と第３のウィック構造体５３の毛細管力により、ベーパーチャンバ１の放熱部からコンテナ内面表面積増大部４０が設けられている受熱部へ還流する。
【0040】
本発明の第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、コンテナ１０の第１の面２１の内面３１に、凸部４１を有するコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減する。また、凸部４１の表面に第１のウィック構造体５１が設けられていることにより、液相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部に滞留して蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することができる。従って、ベーパーチャンバ１では、作動流体の相変化が円滑化されるので、高発熱量の発熱体１００が熱的に接続されても、優れた熱輸送特性を発揮できる。
【0041】
また、ベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０の表面が第１のウィック構造体５１で被覆されていることにより、コンテナ内面表面積増大部４０の全体にわたって液相の作動流体が滞留できるので、液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗をさらに確実に低減しつつ、液相の作動流体のドライアウトをさらに確実に防止することができる。
【0042】
また、ベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０の周囲に第３のウィック構造体５３が設けられ、第３のウィック構造体５３が第１のウィック構造体５１と連接されていることにより、液相の作動流体の、コンテナ内面表面積増大部４０の外側からコンテナ内面表面積増大部４０への還流特性がさらに向上する。従って、ベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０における液相の作動流体のドライアウトをさらに確実に防止することができる。
【0043】
次に、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。図４は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。図５は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。図６は、本発明の第２実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する側面断面図である。なお、第２実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0044】
第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、凸部４１の表面全体に第１のウィック構造体５１が被覆されていたが、図４～６に示すように、第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、さらに、凸部４１の先端４３に、第１のウィック構造体５１とは異なる第２のウィック構造体５２が設けられている。ベーパーチャンバ２では、第２のウィック構造体５２は、第１のウィック構造体５１よりも小さい毛細管力を有している。第２のウィック構造体５２は、凸部４１の表面に設けられている第１のウィック構造体５１上に形成されている。第２のウィック構造体５２は、複数の凸部４１、４１、４１・・・のそれぞれに設けられている。従って、ベーパーチャンバ２のコンテナ内面表面積増大部４０では、凸部４１の先端４３は、第１のウィック構造体５１と第２のウィック構造体５２を有するウィック構造体の積層構造となっている。なお、ベーパーチャンバ２でも、第１の面２１全体が、平坦な平面部位であり、平面部位の内面に、コンテナ内面表面積増大部４０が形成されている。
【0045】
凸部４１の先端４３と凸部４１の側部を含めた凸部４１の表面全体が、第２のウィック構造体５２で被覆されていてもよく、凸部４１の側部は、第２のウィック構造体５２で被覆されていなくてもよい。ベーパーチャンバ２では、凸部４１の先端４３は第２のウィック構造体５２で被覆され、凸部４１の側部は第２のウィック構造体５２で被覆されていない態様となっている。
【0046】
第２のウィック構造体５２は、凸部４１の先端４３から第２の面２２の内面３２方向へ伸び、第２の面２２の内面３２に接している。上記から、コンテナ内面表面積増大部４０は、第２のウィック構造体５２を介して第２の面２２の内面３２と連接している。従って、図６に示すように、液相の作動流体Ｌは、第１の面２１に沿ってコンテナ内面表面積増大部４０へ還流するだけでなく、第２の面２２に沿ってもコンテナ内面表面積増大部４０へ還流できる。
【0047】
また、図４に示すように、第１の面２１の内面３１における複数の凸部４１、４１、４１・・・の間に設けられた第１のウィック構造体５１上にも、第２のウィック構造体５２が設けられている。複数の凸部４１、４１、４１・・・の間に設けられた第２のウィック構造体５２は、層状となっており、凸部４１の基部と凸部４１の基部との間に、第２のウィック構造体５２の層が形成されている。従って、凸部４１の基部と凸部４１の基部との間には、第１のウィック構造体５１の層と第２のウィック構造体５２の層を有するウィック構造体の積層構造が形成されている。
【0048】
第２のウィック構造体５２は、第１のウィック構造体５１よりも小さい毛細管力を有するので、流路抵抗が小さく、液相の作動流体の流通性に優れたウィック構造体として機能する。従って、複数の凸部４１、４１、４１・・・の間へ延在している第１のウィック構造体５１上に、さらに第２のウィック構造体５２が設けられていることにより、第１のウィック構造体５１によるコンテナ内面表面積増大部４０における液相の作動流体の保持特性と第２のウィック構造体５２によるコンテナ内面表面積増大部４０への還流特性が、さらにバランスよく向上する。
【0049】
また、図４に示すように、第１の面２１のコンテナ内面表面積増大部４０の外側に設けられている第３のウィック構造体５３上にも、第２のウィック構造体５２が設けられている。第２のウィック構造体５２は、第３のウィック構造体５３上に、層状に形成されている。従って、第１の面２１のコンテナ内面表面積増大部４０の外側は、第３のウィック構造体５３の層と第２のウィック構造体５２の層を有するウィック構造体の積層構造が形成されている。第２のウィック構造体５２は、第３のウィック構造体５３と同じく、第１のウィック構造体５１よりも小さい毛細管力を有するので、流路抵抗が小さく、液相の作動流体の流通性に優れたウィック構造体として機能する。
【0050】
第２のウィック構造体５２としては、金属粉等の粉体の焼結体、金属繊維、金属メッシュ、金属編組体等を挙げることができる。これらの材料は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらのうち、所望の厚さを有する第２のウィック構造体５２の層を容易に形成できる点から、金属粉等の粉体の焼結体が好ましい。粉体の焼結体としては、銅粉、ステンレス粉等の金属粉の焼結体、銅粉等の金属粉とカーボン粉との混合粉の焼結体等を挙げることができる。粉体の焼結体の原料である第２の粉体の平均一次粒子径は、第２のウィック構造体５２に要求される毛細管力及び液相の作動流体の還流特性等により、適宜選択可能であり、例えば、所定の毛細管力を有しつつ液相の作動流体の流路抵抗を確実に低減する点から、１６０μｍ以上４００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以上３５０μｍ以下が特に好ましい。上記から、毛細管力の大きい第１のウィック構造体５１と毛細管力の小さい第２のウィック構造体５２が容易に形成できる点から、第１のウィック構造体５１の原料である第１の粉体の平均一次粒子径が、第２のウィック構造体５２の原料である第２の粉体の平均一次粒子径よりも小さいことが好ましい。
【0051】
ベーパーチャンバ２でも、コンテナ１０の第１の面２１の内面３１に、凸部４１を有するコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減する。また、凸部４１の表面に第１のウィック構造体５１が設けられていることにより、液相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部に滞留して蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することができる。さらに、ベーパーチャンバ２では、凸部４１の表面に設けられている第１のウィック構造体５１上に、さらに、第１のウィック構造体５１よりも毛細管力の小さい第２のウィック構造体５２が設けられていることにより、コンテナ内面表面積増大部４０における液相の作動流体の保持特性とコンテナ内面表面積増大部４０への還流特性がバランスよく向上する。
【0052】
特に、ベーパーチャンバ２では、図６に示すように、第２のウィック構造体５２が第２の面２２の内面３２に接していることにより、液相の作動流体Ｌは、第１の面２１に沿ってコンテナ内面表面積増大部４０へ還流するだけでなく、第２の面２２に沿ってもコンテナ内面表面積増大部４０へ還流できるので、液相の作動流体Ｌの流路抵抗が低減して、液相の作動流体Ｌのコンテナ内面表面積増大部４０への還流特性がさらに向上する。
【0053】
上記から、液相の作動流体Ｌが第２の面２２に沿って円滑に還流するために、必要に応じて、第２の面２２の内面３２にも、第２の面２２の延在方向に沿ってウィック構造体（図示せず）を設けてもよい。
【0054】
次に、本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。図７は、本発明の第３実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。なお、第３実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１、第２実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１、第２実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0055】
第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、コンテナ内面表面積増大部４０を形成する複数の凸部４１、４１、４１・・・として、複数の板状フィンが、所定間隔にて、第１の面２１の内面３１に並列配置されていたが、図７に示すように、第３実施形態例に係るベーパーチャンバ３では、コンテナ内面表面積増大部４０を形成する複数の凸部４１、４１、４１・・・として、複数のピンフィンが、所定間隔にて、第１の面２１の内面３１に並列配置されている。ベーパーチャンバ３では、それぞれのピンフィンの形状は、正面視四角形状であり、側面視四角形状となっている。ピンフィンは、柱状部材である。
【0056】
ベーパーチャンバ３でも、複数のピンフィンで形成されたコンテナ内面表面積増大部４０は、第１のウィック構造体５１によって被覆されている。また、必要に応じて、ピンフィンである凸部４１の先端４３に、第１のウィック構造体５１とは異なる第２のウィック構造体５２が設けられていてもよい。この場合、第２のウィック構造体５２は、凸部４１の表面に設けられている第１のウィック構造体５１上に形成されている。
【0057】
ベーパーチャンバ３でも、コンテナ１０の第１の面２１の内面３１に、凸部４１を有するコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減する。また、凸部４１の表面に第１のウィック構造体５１が設けられていることにより、液相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部４０に滞留して蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することができる。
【0058】
次に、本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。図８は、本発明の第４実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。なお、第４実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１～第３実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１～第３実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0059】
第１実施形態例に係るベーパーチャンバ１では、第１の面２１全体が、平坦な平面部位であり、平面部位の内面にコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていたが、図８に示すように、第４実施形態例に係るベーパーチャンバ４では、コンテナ１０が、平面部１７と平面部１７から外方向へ突出した突出部１６を有し、突出部１６の内面にコンテナ内面表面積増大部４０が設けられている。ベーパーチャンバ４でも、コンテナ内面表面積増大部４０は、第１のウィック構造体５１によって被覆されている。
【0060】
ベーパーチャンバ４では、第１の面２１は、平坦な平面部位６２と平面部位６２から外方向へ突出した突出部位６１を有している。第１の面２１が平面部位６２と平面部位６２から外方向へ突出した突出部位６１を有していることで、コンテナ１０が、平面部１７と平面部１７から外方向へ突出した突出部１６を有している。コンテナ１０の突出部１６の内部空間は、平面部１７の内部空間と連通しており、突出部１６の内部空間と平面部１７の内部空間とから、コンテナ１０の空洞部１３が形成されている。従って、作動流体は、突出部１６の内部空間と平面部１７の内部空間との間で流通可能となっている。
【0061】
コンテナ１０の突出部１６の外面には、被冷却体である発熱体１００が熱的に接続され、コンテナ１０の突出部１６は、ベーパーチャンバ４の蒸発部として機能する。また、ベーパーチャンバ４でも、複数の凸部４１、４１、４１・・・のうち、一部の凸部４１には、第２の面２２の内面３２へ突起した突起部４２が設けられている。突起部４２は、例えば、凸部４１と一体成型されている。突起部４２は、凸部４１の長手方向の一部領域に設けられている。突起部４２の先端は、第２の面２２の内面３２に当接している。突起部４２は、第２の面２２に当接していることで、減圧処理されている空洞部１３を維持する支持部材として機能する。
【0062】
ベーパーチャンバ４でも、コンテナ１０の第１の面２１の内面３１に、凸部４１を有するコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減する。また、凸部４１の表面に第１のウィック構造体５１が設けられていることにより、液相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部４０に滞留して蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することができる。また、ベーパーチャンバ４では、蒸発部に突出部１６が設けられているので、コンテナ内面表面積増大部４０の設置空間を容易に確保でき、また、コンテナ１０内面の蒸発部の表面積をさらに増大化することができる。
【0063】
次に、本発明の第５実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。図９は、本発明の第５実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。なお、第５実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１～第４実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１～第４実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0064】
第２実施形態例に係るベーパーチャンバ２では、第１の面２１全体が、平坦な平面部位であり、平面部位の内面にコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていたが、図９に示すように、第５実施形態例に係るベーパーチャンバ５では、コンテナ１０が、平面部１７と平面部１７から外方向へ突出した突出部１６を有し、突出部１６の内面にコンテナ内面表面積増大部４０が設けられている。ベーパーチャンバ５でも、コンテナ内面表面積増大部４０は、第１のウィック構造体５１によって被覆され、第１のウィック構造体５１上に第２のウィック構造体５２が設けられている。また、第２のウィック構造体５２は、凸部４１から第２の面２２の内面３２方向へ伸び、第２の面２２の内面３２に接している。
【0065】
ベーパーチャンバ５では、第１の面２１は、平坦な平面部位６２と平面部位６２から外方向へ突出した突出部位６１を有している。第１の面２１が平面部位６２と平面部位６２から外方向へ突出した突出部位６１を有していることで、コンテナ１０が、平面部１７と平面部１７から外方向へ突出した突出部１６を有している。コンテナ１０の突出部１６の内部空間は、平面部１７の内部空間と連通しており、突出部１６の内部空間と平面部１７の内部空間とから、コンテナ１０の空洞部１３が形成されている。従って、作動流体は、突出部１６の内部空間と平面部１７の内部空間との間で流通可能となっている。
【0066】
コンテナ１０の突出部１６の外面には、被冷却体である発熱体１００が熱的に接続され、コンテナ１０の突出部１６は、ベーパーチャンバ５の蒸発部として機能する。
【0067】
ベーパーチャンバ５でも、コンテナ１０の第１の面２１の内面３１に、凸部４１を有するコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減する。また、凸部４１の表面に第１のウィック構造体５１が設けられていることにより、液相の作動流体がコンテナ内面表面積増大部４０に滞留して蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することができる。特に、ベーパーチャンバ５でも、第２のウィック構造体５２が第２の面２２の内面３２に接していることにより、液相の作動流体は、第１の面２１に沿ってコンテナ内面表面積増大部４０へ還流するだけでなく、第２の面２２に沿ってもコンテナ内面表面積増大部４０へ還流できるので、液相の作動流体の流路抵抗が低減して、液相の作動流体のコンテナ内面表面積増大部４０への還流特性がさらに向上する。また、ベーパーチャンバ５では、蒸発部に突出部１６が設けられているので、コンテナ内面表面積増大部４０の設置空間を容易に確保でき、また、コンテナ１０内面の蒸発部の表面積をさらに増大化することができる。
【0068】
次に、本発明の第６実施形態例に係るベーパーチャンバについて詳細を説明する。図１０は、本発明の第６実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する正面断面図である。図１１は、本発明の第６実施形態例に係るベーパーチャンバの内部構造の概要を説明する斜視図である。なお、第６実施形態例に係るベーパーチャンバは、第１～第５実施形態例に係るベーパーチャンバと主要な構成要素が共通しているので、第１～第５実施形態例に係るベーパーチャンバと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0069】
第５実施形態例に係るベーパーチャンバ５では、コンテナ内面表面積増大部４０は、第１のウィック構造体５１によって被覆され、第１のウィック構造体５１上に第２のウィック構造体５２が設けられ、第２のウィック構造体５２は、凸部４１から第２の面２２の内面３２方向へ伸び、第２の面２２の内面３２に接していた。これに代えて、図１０に示すように、第６実施形態例に係るベーパーチャンバ６では、凸部４１から第２の面２２の内面３２方向へ伸びる第２のウィック構造体５２は、第２の面２２の内面３２に接しておらず、第２のウィック構造体５２と第２の面２２の内面３２との間に、金属粉等の粉体の焼結体で形成された焼結体ブロック５４が設けられている。ベーパーチャンバ６では、焼結体ブロック５４は、第２のウィック構造体５２上に載置された態様となっている。焼結体ブロック５４は、第２のウィック構造体５２の先端と接しており、また、第２の面２２の内面３２に接している。焼結体ブロック５４は、第２のウィック構造体５２及び第２の面２２とは別体の、ブロック状の部材である。
【0070】
なお、ベーパーチャンバ６でも、コンテナ１０が、平面部１７と平面部１７から外方向へ突出した突出部１６を有し、突出部１６の内面にコンテナ内面表面積増大部４０が設けられている。
【0071】
第２のウィック構造体５２の先端は第２の面２２の内面３２と対向しており、第２のウィック構造体５２と第２の面２２の内面３２との間に焼結体ブロック５４が設けられているので、第２のウィック構造体５２は、焼結体ブロック５４を介して第２の面２２の内面３２と接続されている。焼結体ブロック５４は、多孔質構造を有するウィック部材であり、毛細管力を有している。従って、ベーパーチャンバ６では、第１のウィック構造体５１と第２のウィック構造体５２と焼結体ブロック５４からなるウィック部材の積層構造を有している。
【0072】
焼結体ブロック５４は、第１のウィック構造体５１、第２のウィック構造体５２及び／または第３のウィック構造体５３と同じ構造を有するウィック部材でもよく、異なる構造を有するウィック部材でもよい。焼結体の原料である粉体として、焼結体ブロック５４が第１のウィック構造体５１、第２のウィック構造体５２及び／または第３のウィック構造体５３と同じ粉体である場合、焼結体ブロック５４は、第１のウィック構造体５１、第２のウィック構造体５２及び／または第３のウィック構造体５３と同じ構造を有する。
【0073】
また、突起部４２が第２の面２２に当接していることで減圧処理されている空洞部１３を維持する支持部材として機能していることに代えて、図１０に示すように、ベーパーチャンバ６では、焼結体ブロック５４が厚さ方向に沿った支柱部５５を有しており、支柱部５５が、減圧処理されている空洞部１３を維持する支持部材として機能している。
【0074】
図１０、１１に示すように、突出部１６の内面に設けられたコンテナ内面表面積増大部４０上には、複数の焼結体ブロック５４、５４、５４・・・が並列配置されている。複数の焼結体ブロック５４、５４、５４・・・は、それぞれ、所定の間隔をあけて配置されている。焼結体ブロック５４が複数に分割されていることで、突出部１６全体にわたって気相の作動流体が流通する蒸気流路１５を確保することができる。また、それぞれの焼結体ブロック５４は、複数の凸部４１、４１、４１にわたって延在している。
【0075】
ベーパーチャンバ６では、第２のウィック構造体５２と第２の面２２の内面３２との間に焼結体ブロック５４が設けられていることで、蒸発部における液相の作動流体の貯留量が増大し、蒸発部への液相の作動流体の還流特性がさらに向上する。また、ベーパーチャンバ６では、蒸発部における液相の作動流体の貯留量が増大するので、蒸発部における液相の作動流体のドライアウトをより確実に防止することができる。また、ベーパーチャンバ６でも、コンテナ１０の第１の面２１の内面３１に、凸部４１を有するコンテナ内面表面積増大部４０が形成されていることにより、液相の作動流体の蒸発表面積が増大化されて液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減する。
【0076】
次に、本発明のベーパーチャンバの他の実施形態例について説明する。上記各実施形態例では、第２のウィック構造体は、第１のウィック構造体よりも毛細管力の小さいウィック構造体であったが、これに代えて、第１のウィック構造体と同等の毛細管力を有するウィック構造体でもよく、第１のウィック構造体よりも毛細管力の大きいウィック構造体でもよい。また、本発明のベーパーチャンバの他の実施形態例として、第２のウィック構造体に代えて、第１のウィック構造体が、凸部の先端から第２の面の内面方向へ伸び、第２の面の内面に接していてもよい。すなわち、第２のウィック構造体は、第１のウィック構造体と同じ構造を有するウィック構造体でもよい。第２のウィック構造体と第１のウィック構造体がいずれも粉体の焼結体である場合、原料である粉体として、第２のウィック構造体と第１のウィック構造体で同じ粉体、すなわち、第１の粉体と第２の粉体として同じ粉体が用いられる。上記態様では、コンテナ内面表面積増大部は、第１のウィック構造体を介して第２の面の内面と連接している。
【0077】
また、上記各実施形態例では、第３のウィック構造体は、第１のウィック構造体よりも毛細管力の小さいウィック構造体であったが、これに代えて、第１のウィック構造体と同等の毛細管力を有するウィック構造体でもよく、第１のウィック構造体よりも毛細管力の大きいウィック構造体でもよい。また、本発明のベーパーチャンバの他の実施形態例として、第３のウィック構造体に代えて、第１のウィック構造体が、第１の面の内面のコンテナ内面表面積増大部の形成されていない部位に設けられていてもよい。すなわち、第３のウィック構造体は、第１のウィック構造体と同じ構造を有するウィック構造体でもよい。第３のウィック構造体と第１のウィック構造体がいずれも粉体の焼結体である場合、原料である粉体として、第３のウィック構造体と第１のウィック構造体で同じ粉体、すなわち、第１の粉体と第３の粉体として同じ粉体が用いられる。
【0078】
また、本発明のベーパーチャンバの他の実施形態例として、第２のウィック構造体に代えて、第１のウィック構造体が、凸部の先端から第２の面の内面方向へ伸び、第２の面の内面に接し、第３のウィック構造体に代えて、第１のウィック構造体が、第１の面の内面のコンテナ内面表面積増大部の形成されていない部位に設けられていてもよい。すなわち、第２のウィック構造体と第３のウィック構造体は、第１のウィック構造体と同じ構造を有するウィック構造体でもよい。第１のウィック構造体と第２のウィック構造体と第３のウィック構造体がいずれも粉体の焼結体である場合、原料である粉体として、第１のウィック構造体と第２のウィック構造体と第３のウィック構造体で同じ粉体、すなわち、第１の粉体と第２の粉体と第３の粉体として同じ粉体が用いられる。
【0079】
また、上記各実施形態例では、コンテナの２つの主表面のうち、第１の主表面である第１の面にコンテナ内面表面積増大部が設けられていたが、コンテナの２つの主表面ともに、すなわち、第１の面だけではなく第２の主表面である第２の面にも、コンテナ内面表面積増大部が設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0080】
本発明のベーパーチャンバは、液相の作動流体が気相へ相変化する際の熱抵抗を低減し、また、蒸発部における液相の作動流体のドライアウトを防止することで、優れた熱輸送特性を有するので、広汎な熱輸送分野で利用可能であり、例えば、狭小空間に搭載された高発熱体を冷却する分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【0081】
１、２、３、４、５、６ ベーパーチャンバ
１０ コンテナ
１３ 空洞部
１５ 蒸気流路
２１ 第１の面
２２ 第２の面
４０ コンテナ内面表面積増大部
４１ 凸部
５１ 第１のウィック構造体
５２ 第２のウィック構造体
５３ 第３のウィック構造体
１０ コンテナ
１３ 空洞部
１５ 蒸気流路
２１ 第１の面
２２ 第２の面
４０ コンテナ内面表面積増大部
４１ 凸部
５１ 第１のウィック構造体
５２ 第２のウィック構造体
５３ 第３のウィック構造体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
空洞部が内部に形成された、第１の面と前記第１の面に対向した第２の面を有するコンテナと、前記空洞部に封入された作動流体と、気相の前記作動流体が流通する、空洞部に設けられた蒸気流路と、を備え、
前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられ、
前記第１の面の、前記コンテナ内面表面積増大部の外側に、第３のウィック構造体が設けられ、前記第３のウィック構造体が前記第１のウィック構造体と連接されているベーパーチャンバ。
前記第１の面の内面に、凸部を有するコンテナ内面表面積増大部が形成され、前記凸部の表面に第１のウィック構造体が設けられ、
前記第１の面の、前記コンテナ内面表面積増大部の外側に、第３のウィック構造体が設けられ、前記第３のウィック構造体が前記第１のウィック構造体と連接されているベーパーチャンバ。
【請求項2】
前記凸部の表面が、前記第１のウィック構造体で被覆されている請求項１に記載のベーパーチャンバ。
【請求項3】
前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間へ、前記第１のウィック構造体が延在している請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。
【請求項4】
前記凸部の表面に設けられている前記第１のウィック構造体上に、さらに、前記第１のウィック構造体とは異なる第２のウィック構造体が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項5】
前記第２のウィック構造体が、前記第１のウィック構造体よりも毛細管力が小さい請求項４に記載のベーパーチャンバ。
【請求項6】
前記第２のウィック構造体が、前記第２の面の内面に接している請求項４または５に記載のベーパーチャンバ。
【請求項7】
前記第１の面の内面における複数の前記凸部の間の前記第１のウィック構造体上に、さらに前記第２のウィック構造体が設けられている請求項４乃至６のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項8】
前記第１のウィック構造体が粉体の焼結体であり、前記第２のウィック構造体が粉体の焼結体である請求項４乃至７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項9】
前記第１のウィック構造体の原料である第１の粉体の平均一次粒子径が、前記第２のウィック構造体の原料である第２の粉体の平均一次粒子径よりも小さい請求項８に記載のベーパーチャンバ。
【請求項10】
前記コンテナ内面表面積増大部が、板状フィン、ピンフィン及び／または窪みである請求項１乃至９のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項11】
前記第１の面全体が、平面部位であり、前記平面部位の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項12】
前記第１の面が、平面部位と前記平面部位から外方向へ突出した突出部位を有することで、前記コンテナが、平面部と前記平面部から外方向へ突出した突出部を有し、前記突出部の内面に、前記コンテナ内面表面積増大部が形成されている請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。
【請求項13】
前記第１のウィック構造体と前記第２の面の間に、さらに、ブロック状のウィック部材が設けられている請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。