特開 2024-29546 電子機器及びベーパーチャンバ

(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】P2024029546

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】電子機器及びベーパーチャンバ

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/427 20060101AFI20240228BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20240228BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20240228BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 B

F28D15/02 L

F28D15/02 101H

F28D15/04 H

F28D15/04 J

H05K7/20 Q

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131871

(22)【出願日】2022-08-22

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-10-12

(71)【出願人】

【識別番号】505205731

【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】糸山 水季

(72)【発明者】

【氏名】大山 敦史

(72)【発明者】

【氏名】陸 謙逸

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA03

5E322AB01

5E322BB03

5E322DB08

5E322FA04

5F136BA03

5F136CA06

5F136CC14

5F136CC16

5F136CC22

5F136CC24

5F136DA15

5F136EA02

5F136FA02

5F136FA03

(57)【要約】

【課題】熱性能を向上することができる電子機器及びベーパーチャンバを提供する。
【解決手段】電子機器は、筐体と、筐体内に設けられた発熱体と、発熱体が発生する熱を吸熱するベーパーチャンバと、を備える。ベーパーチャンバは、密閉空間に収容されるウィックを有する。ウィックは、第１金属プレートの内面と接続されると共に、ベーパーチャンバの厚み方向で発熱体とオーバーラップする位置に配置され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、焼結金属ウィックと接続されると共に、焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
前記筐体内に設けられ、前記発熱体が発生する熱を吸熱するベーパーチャンバと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
第１金属プレートと、
前記第１金属プレートと接合され、前記第１金属プレートとの間に作動流体が封入される密閉空間を形成する第２金属プレートと、
前記密閉空間に収容されるウィックと、
を有し、
前記ウィックは、
前記第１金属プレートの内面と接続されると共に、前記ベーパーチャンバの厚み方向で前記発熱体とオーバーラップする位置に配置され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、
前記焼結金属ウィックと接続されると共に、前記焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、
を有する
ことを特徴とする電子機器。

【請求項2】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記密閉空間内での占有容積は、前記焼結金属ウィックよりも前記メッシュウィックが大きい
ことを特徴とする電子機器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電子機器であって、
前記焼結金属ウィックの外周縁部には、フランジ状に形成された段差部が設けられ、
前記メッシュウィックは、前記焼結金属ウィックを囲む部分に薄肉部を有し、該薄肉部が前記段差部に接続されている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項4】

ベーパーチャンバであって、
第１金属プレートと、
前記第１金属プレートと接合され、前記第１金属プレートとの間に作動流体が封入される密閉空間を形成する第２金属プレートと、
前記密閉空間に収容されるウィックと、
を有し、
前記ウィックは、
前記第１金属プレートの内面と接続され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、
前記焼結金属ウィックと接続されると共に、前記焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、
を有する
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項5】

請求項４に記載のベーパーチャンバであって、
前記密閉空間内での占有容積は、前記焼結金属ウィックよりも前記メッシュウィックが大きい
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項6】

請求項４又は５に記載のベーパーチャンバであって、
前記焼結金属ウィックの外周縁部には、フランジ状に形成された段差部が設けられ、
前記メッシュウィックは、前記焼結金属ウィックを囲む部分に薄肉部を有し、該薄肉部が前記段差部に接続されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項7】

請求項６に記載のベーパーチャンバであって、
前記メッシュウィックは、
第１メッシュ部材と、
前記第１メッシュ部材と積層された第２メッシュ部材と、
を有し、
前記薄肉部は、前記第１メッシュ部材及び前記第２メッシュ部材のうちの一方のみで形成されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項8】

請求項６に記載のベーパーチャンバであって、
前記メッシュウィックは、経線と緯線とを織り込んで形成され、
前記薄肉部は、前記経線及び前記緯線のうちの一方を除去して形成されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項9】

請求項６に記載のベーパーチャンバであって、
前記焼結金属ウィックは、前記外周縁部に沿って並ぶように複数設けられ、前記段差部に形成された切欠状の凹部を有し、
各凹部には、前記メッシュウィックが挿入されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器及びベーパーチャンバに関する。

【背景技術】

【0002】

ノート型ＰＣのような電子機器は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱体を搭載している。このような電子機器は、筐体内に冷却モジュールを搭載し、発熱体が発生する熱を吸熱し、外部に放熱する。

【0003】

特許文献１には、発熱体に対してベーパーチャンバを接続した構成が開示されている。ベーパーチャンバは、２枚の金属プレートで形成した密閉空間にウィックを収容し、作動流体が相変化しながら移動することで高効率な熱輸送を可能としたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－０５９８３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような電子機器は、筐体の薄型化に対する要望が強く、その内部に搭載されるベーパーチャンバについても薄型化する必要がある。薄型のベーパーチャンバは、通常、ウィックとしてメッシュウィックを使用している。メッシュウィックは、他の種類のウィックに比べて空孔率が高く、狭い密閉空間内でも気相の作動流体の拡散を妨げないためである。

【0006】

ところが、メッシュウィックは、ベーパーチャンバを構成する金属プレートに熱的に接続することが難しく、作動流体の沸騰促進効果がパウダーウィック等の他の種類のウィックより低い。このため、薄型のベーパーチャンバは、熱性能が低いという問題があり、その向上が望まれている。勿論、ある程度の厚みを持ったベーパーチャンバであっても、熱性能の向上は必須である。

【0007】

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、熱性能を向上することができる電子機器及び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】

本発明の第１態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた発熱体と、前記筐体内に設けられ、前記発熱体が発生する熱を吸熱するベーパーチャンバと、を備え、前記ベーパーチャンバは、第１金属プレートと、前記第１金属プレートと接合され、前記第１金属プレートとの間に作動流体が封入される密閉空間を形成する第２金属プレートと、前記密閉空間に収容されるウィックと、を有し、前記ウィックは、前記第１金属プレートの内面と接続されると共に、前記ベーパーチャンバの厚み方向で前記発熱体とオーバーラップする位置に配置され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、前記焼結金属ウィックと接続されると共に、前記焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、を有する。

【0009】

本発明の第２態様に係るベーパーチャンバは、第１金属プレートと、前記第１金属プレートと接合され、前記第１金属プレートとの間に作動流体が封入される密閉空間を形成する第２金属プレートと、前記密閉空間に収容されるウィックと、を有し、前記ウィックは、前記第１金属プレートの内面と接続され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、前記焼結金属ウィックと接続されると共に、前記焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明の上記態様によれば、熱性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施形態に係る電子機器を上から見下ろした模式的な平面図である。

【図2】図２は、筐体の内部構造を模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、ベーパーチャンバの模式的な側面断面図である。

【図4】図４は、第１変形例に係るウィックを備えるベーパーチャンバの模式的な側面断面図である。

【図5A】図５Ａは、第２変形例に係るウィックの一部を拡大した模式的な側面断面図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａに示すウィックの模式的な平面図である。

【図6A】図６Ａは、第３変形例に係るウィックの一部を拡大した模式的な側面断面図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａに示すウィックの模式的な平面図である。

【図7】図７は、第４変形例に係るウィックを備えるベーパーチャンバの模式的な側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る電子機器及びベーパーチャンバについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0013】

図１は、一実施形態に係る電子機器１０を上から見下ろした模式的な平面図である。図１に示すように、電子機器１０は、ディスプレイ筐体１２と筐体１４とをヒンジ１６で相対的に回動可能に連結したクラムシェル型のノート型ＰＣである。本発明に係る電子機器は、ノート型ＰＣ以外、例えばデスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、スマートフォン、又はゲーム機等でもよい。

【0014】

ディスプレイ筐体１２は、薄い扁平な箱体である。ディスプレイ筐体１２には、ディスプレイ１８が搭載されている。ディスプレイ１８は、例えば有機ＥＬや液晶で構成される。

【0015】

以下、筐体１４及びこれに搭載された各要素について、筐体１２，１４間を図１に示すように開いてキーボード２０を操作する姿勢を基準として、左右の幅方向をＸ方向、前後の奥行方向をＹ方向、筐体１４の厚み方向である高さ方向をＺ方向、と呼んで説明する。

【0016】

筐体１４は、薄い扁平な箱体である。筐体１４は、上面及び四周側面を形成するカバー部材１４Ａと、下面を形成するカバー部材１４Ｂとで構成されている。上側のカバー部材１４Ａは、下面が開口した略バスタブ形状を有する。下側のカバー部材１４Ｂは、略平板形状を有し、カバー部材１４Ａの下面開口を閉じる蓋体となる。カバー部材１４Ａ，１４Ｂは、厚み方向に重ね合わされて互いに着脱可能に連結される。筐体１４の上面には、キーボード２０及びタッチパッド２１が設けられている。筐体１４は、後端部がヒンジ１６を用いてディスプレイ筐体１２と連結されている。

【0017】

図２は、筐体１４の内部構造を模式的に示す平面図であり、筐体１４をキーボード２０の少し下で切断した模式的な平面断面図である。

【0018】

図２に示すように、筐体１４の内部には、冷却モジュール２２と、マザーボード２４と、バッテリ装置２６とが設けられている。筐体１４の内部には、さらに各種の電子部品や機械部品等が設けられる。

【0019】

マザーボード２４は、電子機器１０のメインボードである。マザーボード２４は、筐体１４の後方寄りに配置され、左右方向に沿って延在している。マザーボード２４は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１の他、パワーコンポーネント、通信モジュール、メモリ、及び接続端子等の各種電子部品が実装されたプリント基板である。マザーボード２４は、キーボード２０の下に配置され、キーボード２０の裏面やカバー部材１４Ａの内面にねじ止めされている。本実施形態の場合、マザーボード２４は、上面がカバー部材１４Ａに対する取付面となり、下面がＣＰＵ３０等の実装面２４ａとなる（図３参照）。ＣＰＵ３０は、電子機器１０の主たる制御や処理に関する演算を行う。ＧＰＵ３１は、３Ｄグラフィックス等の画像描写に必要な演算を行う。

【0020】

バッテリ装置２６は、電子機器１０の電源となる充電池である。バッテリ装置２６は、マザーボード２４の前方に配置され、筐体１４の前端部に沿って左右に延在している。

【0021】

次に、冷却モジュール２２の構成を説明する。

【0022】

ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１は、筐体１４内に搭載された電子部品中で最大級の発熱量の発熱体である。そこで、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１が発生する熱を吸熱及び拡散し、さらに筐体１４外へと排出する。冷却モジュール２２は、例えばマザーボード２４の実装面２４ａの一部を覆うように積層される。冷却モジュール２２の冷却対象は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１の一方のみでもよいし、他の半導体チップ等でもよい。

【0023】

図２に示すように、冷却モジュール２２は、ベーパーチャンバ３６と、ヒートパイプ３８と、左右一対のヒートシンク４０，４１と、左右一対のファン４２，４３と、を備える。

【0024】

ヒートパイプ３８は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１とＺ方向にオーバーラップする位置でベーパーチャンバ３６の第１面３６ａに接続されている。本実施形態では、２本のヒートパイプ３８ａ，３８ｂをＹ方向に２本１組で並列し、これらの両端部を左右のヒートシンク４０，４１に接続した構成を例示している。ヒートパイプ３８は、１本や３本以上で用いてもよい。ヒートパイプ３８ａ，３８ｂは、金属パイプを薄く扁平に潰して断面楕円形状に形成し、金属パイプ内に形成された密閉空間に作動流体を封入した公知の構成である。

【0025】

ヒートシンク４０，４１は、複数のプレート状のフィンを左右方向に等間隔に並べた構造である。各フィンは、上下方向に起立し、前後方向に延在している。隣接するフィンの間には、ファン４２，４３から送られた空気が通過する隙間が形成されている。ヒートシンク４０は、アルミニウムや銅のような高い熱伝導率を有する金属で形成されている。

【0026】

ファン４２は、ヒートシンク４０の直前に配置され、排気口４２ａがヒートシンク４０に面している。ファン４３は、ヒートシンク４１の直前に配置され、排気口４３ａがヒートシンク４０に面している。ファン４２、４３は、ファン筐体の内部に収容されたインペラをモータによって回転させる遠心ファンである。ファン４２，４３は、ファン筐体の上下面にそれぞれ開口した吸気口４２ｂ，４３ｂから吸い込んだ筐体１４内の空気を排気口４２ａ，４３ａから排出する。

【0027】

図３中の参照符号４４は、ベーパーチャンバ３６の前縁部に連結され、前方に突出した熱伝導プレートである。熱伝導プレート４４は、例えばアルミニウムや銅等の金属やグラファイト等で形成された薄いプレートである。

【0028】

次に、ベーパーチャンバ３６の構成を説明する。

【0029】

図３は、ベーパーチャンバ３６の模式的な側面断面図であり、ベーパーチャンバ３６をマザーボード２４に実装されたＣＰＵ３０に接続した状態を示している。図３では、ベーパーチャンバ３６をＣＰＵ３０のみに接続した状態を例示しているが、ＧＰＵ３１もＣＰＵ３０と同様にベーパーチャンバ３６と接続される。

【0030】

図２に示すように、ベーパーチャンバ３６は、プレート型の熱輸送デバイスである。ベーパーチャンバ３６は、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１に接続され、これらの熱を吸熱及び拡散すると共に、その第１面３６ａに接続されたヒートパイプ３８に伝達することができる。本実施形態のベーパーチャンバ３６は、左右のファン４２，４３の間に配置され、ＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１を覆う。ベーパーチャンバ３６は、薄く変形し易いため、例えば第２面３６ｂの外周縁部や中央部に金属製のフレーム４６を接合し、補強している（図２参照）。フレーム４６は、省略されてもよい。

【0031】

図３に示すように、ベーパーチャンバ３６は、第１金属プレート５０と、第２金属プレート５１と、密閉空間５２と、ウィック５４と、を有する。

【0032】

金属プレート５０，５１は、銅、アルミニウム又はステンレスのような熱伝導率が高い金属で形成された薄いプレートである。本実施形態の金属プレート５０，５１は、銅プレートを用いている。ベーパーチャンバ３６は、金属プレート５０，５１の外縁部同士を接合して封止し、内側に作動流体が封入される密閉空間５２を形成したものである。金属プレート５０，５１の外縁部は、例えば互いに溶接され、耳状の封止部３６ｃを成している。図３では、ベーパーチャンバ３６の第２面３６ｂ、つまり第１金属プレート５０の外面５０ａがＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１に対する接続面となる構成を例示している。

【0033】

密閉空間５２は、作動流体が相変化を生じながら流通する流路となる。作動流体としては、例えば水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。

【0034】

ウィック５４は、密閉空間５２に収容される。ウィック５４は、ＣＰＵ３０やＧＰＵ３１の熱を受けて作動流体の蒸発を促進し、また蒸発後に放熱して凝縮した作動流体を毛細管現象で送液するものである。ウィック５４は、焼結金属ウィック５５と、メッシュウィック５６と、を有する。

【0035】

焼結金属ウィック５５は、例えば銅若しくはニッケル等の金属の粉末、又はこのような金属の繊維を焼結した焼結金属で形成されたウィックである。焼結金属ウィック５５は、第１金属プレート５０の内面５０ｂに接続される。焼結金属ウィック５５は、微粉末等を焼結した際に内面５０ｂに固着する。焼結金属ウィック５５は、ベーパーチャンバ３６の厚み方向（Ｚ方向）でＣＰＵ３０及びＧＰＵ３１とオーバーラップする位置にそれぞれ配置される。

【0036】

メッシュウィック５６は、例えば銅、アルミニウム、若しくはステンレス等の金属の細線、又は炭素繊維線等の非金属の細線を編み込みし又は束ねたものである。メッシュウィック５６は、焼結金属ウィック５５の外周縁部５５ａを囲むように配置され、外周縁部５５ａと接続されている。つまりメッシュウィック５６は、焼結金属ウィック５５が挿入される孔部５６ａが貫通形成されている。メッシュウィック５６は、孔部５６ａを有する構成以外、例えば複数枚のメッシュウィックを焼結金属ウィック５５の周囲に並べて配置した構成でもよい。従って、細線で形成されるメッシュウィック５６の空隙率は、焼結金属によって形成された焼結金属ウィック５５の空隙率よりも大きい。

【0037】

上記したように、焼結金属ウィック５５は、ＣＰＵ３０やＧＰＵ３１とオーバーラップする領域及びその周辺に配置される。一方、メッシュウィック５６は、焼結金属ウィック５５の周囲を囲みつつ、密閉空間５２内に広がっている。このため、密閉空間５２内での占有容積は、メッシュウィック５６が焼結金属ウィック５５よりも大きい。

【0038】

本実施形態のベーパーチャンバ３６は薄型構造であり、例えば全体の厚みが０．３～１．５ｍｍ程度である。一方、焼結金属ウィック５５の厚みは、例えば０．１～０．５ｍｍである。また、メッシュウィック５６の厚みは、例えば細線の線径が０．０５～０．４ｍｍであり、編み物構造では０．１～０．８ｍｍとなり、繊維束のように編み込まない構造では０．０５～０．４ｍｍとなる。なお、後述する図４に示す２段のウィック５４Ａを構成するメッシュウィック６１の場合は、編み物構造で０．２～１．６ｍｍとなり、編み込まない構造で０．１～０．８ｍｍとなる。

【0039】

次に、本実施形態のベーパーチャンバ３６の動作を説明する。

【0040】

図３に示すように、ＣＰＵ３０（ＧＰＵ３１）が発生した熱は、受熱プレート５８を介してベーパーチャンバ３６に伝達される。受熱プレート５８は、銅又はアルミニウム等の薄い金属プレートである。受熱プレート５８は、ＣＰＵ３０又はＧＰＵ３１の頂面と第１金属プレート５０の外面５０ａとの間に介在し、ＣＰＵ３０又はＧＰＵ３１とベーパーチャンバ３６との密着性を高めるものである。受熱プレート５８は、省略されてもよい。

【0041】

ベーパーチャンバ３６に伝達された熱は、第１金属プレート５０を通して焼結金属ウィック５５に伝達される。焼結金属ウィック５５は、第１金属プレート５０の内面５０ｂに密着しているため、ベーパーチャンバ３６に伝達された熱は高効率で焼結金属ウィック５５まで伝達される。

【0042】

ここで、焼結金属ウィック５５は、焼結金属で形成されているため、作動流体の沸騰核となる多数の凹部及び凸部を有する。このため、液相の作動流体は、焼結金属ウィック５５に伝達された熱で蒸発が促進されて効率よく蒸発し、その際に焼結金属ウィック５５から熱を奪う。

【0043】

そして、焼結金属ウィック５５で蒸発した気相の作動流体は、密閉空間５２内に拡散する。この際、本実施形態のベーパーチャンバ３６は、ＣＰＵ３０等の直上領域のみに焼結金属ウィック５５を配置し、その周囲には焼結金属ウィック５５よりも空隙率が高いメッシュウィック５６を配置している。このため、作動流体は、焼結金属ウィック５５で蒸発すると、メッシュウィック５６の空隙を円滑に通過しつつ、密閉空間５２内に効率よく拡散する。このように拡散した気相の作動流体は、金属プレート５０，５１を介して外部に放熱して凝縮し、再び液相となる。

【0044】

液相となった作動流体は、毛細管現象によってメッシュウィック５６から焼結金属ウィック５５へと輸送され、焼結金属ウィック５５で再びＣＰＵ３０等の熱で蒸発する。

【0045】

以上のように、本実施形態のベーパーチャンバ３６は、第１金属プレート５０の内面５０ｂと接続され、焼結金属で形成された焼結金属ウィック５５と、焼結金属ウィック５５と接続されると共に、焼結金属ウィック５５の外周縁部５５ａを囲むように配置され、細線で形成されたメッシュウィック５６と、を有するウィック５４を備える。

【0046】

従って、当該ベーパーチャンバ３６は、焼結金属ウィック５５での作動流体の沸騰促進効果と、メッシュウィック５６での高い空隙率による熱拡散効果とを両立できる。このため、当該ベーパーチャンバ３６は、例えば全体の厚みを０．３～１．５ｍｍ程度の薄型に構成した場合であっても、高い熱性能が得られ、高効率な熱輸送及び熱拡散を実現できる。

【0047】

すなわちベーパーチャンバ３６において、仮にウィック５４を全て焼結金属ウィック５５で構成した場合は、空隙率の低い焼結金属ウィック５５で密閉空間５２が塞がれて気相の作動流体の拡散効率が低下し、結果として熱性能が低下する懸念がある。逆に、ベーパーチャンバ３６において、仮にウィック５４を全てメッシュウィック５６で構成した場合は、メッシュウィック５６は焼結金属ウィック５５と比べて沸騰核となる凹凸形状が少なく沸騰促進効果が低いため、こちらも熱性能が低下する懸念がある。この点、本実施形態のベーパーチャンバ３６は、焼結金属ウィック５５の外周縁部５５ａを囲むようにメッシュウィック５６を接続している。このため、当該ベーパーチャンバ３６は、焼結金属ウィック５５による高い沸騰促進効果とメッシュウィック５６による高い熱拡散効果との両立が可能である。

【0048】

ベーパーチャンバ３６は、１．５ｍｍを超える厚みを持った構造であってもよい。すなわち、ある程度の厚みのあるベーパーチャンバは、例えばウィックが全て焼結金属ウィックで構成されたとしても、密閉空間の高さに余裕があるため、気相の作動流体による熱拡散効果はほとんど損なわれない。ところが、焼結金属ウィックはメッシュウィックに比べてコストが相当に高く、ベーパーチャンバ全体のコストが増大してしまう。この点、本実施形態のベーパーチャンバ３６は、焼結金属ウィック５５とメッシュウィック５６とを組み合わせることで、薄型以外の構成であってもコストを低減しつつ、熱性能を担保できるという利点がある。

【0049】

本実施形態の電子機器１０において、ベーパーチャンバ３６は、作動流体の沸騰促進効果を有する焼結金属ウィック５５がＣＰＵ３０等の発熱体と上下にオーバーラップする位置に配置されている。このため、ベーパーチャンバ３６は、発熱体の熱をその直上にある焼結金属ウィック５５で効率よく受熱して作動流体を蒸発させることができる。その結果、当該電子機器１０は、ベーパーチャンバ３６の薄型化による筐体１４の薄型化と、ベーパーチャンバの熱性能向上による冷却性能の向上とを両立でき、ＣＰＵ３０等のパフォーマンスも向上する。

【0050】

また、本実施形態のベーパーチャンバ３６では、密閉空間５２内での占有容積は、メッシュウィック５６が焼結金属ウィック５５よりも大きい。これにより当該ベーパーチャンバ３６は、占有容積が大きいメッシュウィック５６が高い空隙率を有するため、液相よりも体積が増大する気相の作動流体の拡散効率が一層向上する。なお、焼結金属ウィック５５は、発熱体の熱を確実に受けて作動流体を沸騰させることができればよいため、発熱体と上下にオーバーラップする領域及びその付近のみの小さな範囲に設置されれば十分にその機能を果たす。

【0051】

ところで、上記したベーパーチャンバ３６のウィック５４は、焼結金属ウィック５５の周囲にメッシュウィック５６を配置した構成であるため、メッシュウィック５６から焼結金属ウィック５５への送液の効率が問題となる。すなわちベーパーチャンバ３６は、メッシュウィック５６と焼結金属ウィック５５との密着が不十分であったり、衝撃等によってメッシュウィック５６の位置がずれたりした場合に、ウィック５６，５５間で円滑に毛細管現象が発生せず、焼結金属ウィック５５に液相の作動流体を十分に供給することができなくなる可能性もある。

【0052】

そこで、次に、メッシュウィックから焼結金属ウィックへの送液をより円滑にするための構成を説明する。

【0053】

図４は、第１変形例に係るウィック５４Ａを備えるベーパーチャンバ３６の模式的な側面断面図である。図４において、図１～図３に示される参照符号と同一の参照符号は同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下の図５Ａ～図７についても同様とする。

【0054】

図４に示すウィック５４Ａは、焼結金属ウィック６０と、メッシュウィック６１とを有する。

【0055】

焼結金属ウィック６０は、上記した焼結金属ウィック５５と同一又は同様な材質でよい。本構成例の焼結金属ウィック６０の外周縁部５５ａには、フランジ状に形成された段差部６０ａが設けられている。段差部６０ａは、焼結金属ウィック６０の内面５０ｂに対する接続面とは逆側の面を外周縁部５５ａに沿って一段下げたものである。

【0056】

メッシュウィック６１は、焼結金属ウィック６０の外周縁部５５ａを囲む部分に薄肉部６１ａを有する。薄肉部６１ａは、孔部５６ａの周縁部の厚みを他の部分よりも薄くしたものである。

【0057】

本構成例のメッシュウィック６１は、第１メッシュ部材６４と、第１メッシュ部材６４と積層された第２メッシュ部材６５とを有する。各メッシュ部材６４，６５は、それぞれ上記したメッシュウィック５６と同一又は同様な材質及び構成でよい。つまりメッシュウィック６１は、実質的に上記したメッシュウィック５６を２段重ねで設置したものである。

【0058】

第１メッシュ部材６４は、焼結金属ウィック６０の外周縁部５５ａを囲むように配置され、外周縁部５５ａと接続されている。第２メッシュ部材６５は、段差部６０ａに重ねて配置され、段差部６０ａを介して外周縁部５５ａと接続されている。つまりメッシュウィック６１は、孔部５６ａの周縁部を２段のメッシュ部材６４，６５のうち一方の第２メッシュ部材６５のみで構成し、これにより薄肉部６１ａを形成している。

【0059】

このように、本構成例のウィック５４Ａは、焼結金属ウィック６０の外周縁部５５ａにフランジ状に形成された段差部６０ａにメッシュウィック６１の薄肉部６１ａを接続されている。従って、ウィック５４Ａは、焼結金属ウィック６０とメッシュウィック６１の接触面積が増加し、ウィック６１，６０間での毛細管現象による液相の作動流体の輸送量及び輸送効率が向上する。

【0060】

特に、図３に示すようなメッシュウィック５６は、通常、単に密閉空間５２に置いているだけであるため、密閉空間５２内で移動し、焼結金属ウィック５５に常に密着させておくことが難しい。この点、図４に示すメッシュウィック６１は、薄肉部６１ａを段差部６０ａに被せて接触させている。このため、ウィック６０，６１は、相互間の接触面積が増大するだけでなく、メッシュウィック６１が多少移動してしまっても相互間の接触が保持され、毛細管現象による送液を確保することができる。

【0061】

本構成例のメッシュウィック６１は、第１メッシュ部材６４と第２メッシュ部材６５とを積層し、薄肉部６１ａは一方のみで形成している。このため、メッシュウィック６１は、薄肉部６１ａの形成も容易で、コストを低減できる。

【0062】

図５Ａは、第２変形例に係るウィック５４Ｂの一部を拡大した模式的な側面断面図である。図５Ｂは、図５Ａに示すウィック５４Ｂの模式的な平面図である。図５Ａ及び図５Ｂでは、メッシュウィック６８の一部のみを図示しているが、メッシュウィック６８についても図３に示すメッシュウィック５６等と同様に焼結金属ウィック６０を囲むように設けられており、図６Ａ及び図６Ｂに示すメッシュウィック６１についても同様である。

【0063】

図４に示すウィック５４Ａのメッシュウィック６１は、２段のメッシュ部材６４，６５の一部を１段として薄肉部６１ａを形成している。これに対して、図５Ａ及び図５Ｂに示すウィック５４Ｂのメッシュウィック６８は、互いに織り込まれた経線６８ａ及び緯線６８ｂのうちの一方の線を孔部５６ａの周縁部で除去し、これにより薄肉部６８ｃを形成している。

【0064】

図５Ｂにおいて、一方の薄肉部６８ｃは、経線６８ａの一部を除去し、緯線６８ｂのみで構成することで実質的な厚みを１／２に構成している。同様に、他方方の薄肉部６８ｃは、緯線６８ｂの一部を除去し、経線６８ａのみで構成することで実質的な厚みを１／２に構成している。

【0065】

このように、本構成例のメッシュウィック６８は、織り物を構成する経線６８ａ及び緯線６８ｂのうちの一方を除去し、これにより実質的に厚みを半減した薄肉部６８ｃを形成している。このため、メッシュウィック６８でも、薄肉部６８ｃの形成が容易で、コストを低減できる。

【0066】

図６Ａは、第３変形例に係るウィック５４Ｃの一部を拡大した模式的な側面断面図である。図６Ｂは、図６Ａに示すウィック５４Ｃの模式的な平面図である。

【0067】

図６Ａ及び図６Ｂに示すウィック５４Ｃは、図４に示すウィック５４Ａの焼結金属ウィック６０と構成の異なる焼結金属ウィック７０を有する。焼結金属ウィック７０は、外周縁部５５ａに沿って並ぶように複数設けられた切欠状の凹部７０ａを有する。凹部７０ａは、段差部６０ａを外周端面側から切り欠いた形状の凹部である。これにより焼結金属ウィック７０は、段差部６０ａの外周縁部５５ａが図６Ｂに示す平面視で歯車状の凹凸形状に形成されている。

【0068】

各凹部７０ａには、第１メッシュ部材６４が挿入される。第１メッシュ部材６４は、例えば互いに織り込まれた経線６４ａ及び緯線６４ｂを有する。そこで、各凹部７０ａには、焼結金属ウィック７０の外周端面に突き当たる経線６４ａ及び緯線６４ｂのうちの一方の先端を挿入している。

【0069】

図６Ａ及び図６Ｂでは、緯線６４ｂの先端を凹部７０ａに挿入した構成を例示している。一方、例えば図６Ｂ中で緯線６４ｂが挿入された凹部７０Ａと直交する辺に形成された凹部７０ａには、経線６４ａの先端を挿入するとよい。なお、図６Ｂでは、第２メッシュ部材６５の図示を省略している。

【0070】

このように、本構成例のウィック５４Ｃは、焼結金属ウィック７０の段差部６０ａに設けた凹部７０ａにメッシュウィック６１を挿入している。従って、ウィック５４Ｃは、段差部６０ａによるウィック７０，６１間の接触面積が増加する効果に加えて、さらに凹部７０ａにメッシュウィック６１が挿入されることで当該接触面積がさらに増加する。このため、ウィック５４Ｃは、ウィック６１，７０間での毛細管現象による液相の作動流体の輸送量及び輸送効率が一層向上する。

【0071】

特に、当該ウィック５４Ｃは、２層構造のメッシュウィック６１のうち、下段の第１メッシュ部材６４を流れる作動流体はそのまま凹部７０ａの内壁から焼結金属ウィック７０に送液される。同時に、ウィック５４Ｃでは、上段の第２メッシュ部材６５を流れる作動流体はそのまま段差部６０ａの表面から焼結金属ウィック７０に送液される。その結果、当該ウィック５４Ｃは、メッシュウィック６１から焼結金属ウィック７０への送液効率が一層向上する。

【0072】

図７は、第４変形例に係るウィック５４Ｄを備えるベーパーチャンバ３６の模式的な側面断面図である。

【0073】

上記したウィック５４，５４Ａ～５４Ｃは、メッシュウィック５６，６１，６８に孔部５６ａを設け、この孔部５６ａに焼結金属ウィック５５，６０，７０を挿入する構成としていた。これに対して、図７に示すウィック５４Ｄのメッシュウィック７２は、孔部５６ａを有さず、焼結金属ウィック５５を覆うように密閉空間５２の全体に亘って設けられている。

【0074】

このように、本構成例のウィック５４Ｄは、焼結金属ウィック５５の全面を覆うようにメッシュウィック７２を被せている。従って、ウィック５４Ｄは、その厚みが上記したウィック５４Ａ等よりも厚くなるが、簡素な構成で焼結金属ウィック５５とメッシュウィック７２の接触面積が増加し、ウィック７２，５５間での毛細管現象による液相の作動流体の輸送量及び輸送効率を向上させることができる。

【0075】

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

【符号の説明】

【0076】

１０ 電子機器
１４ 筐体
２２ 冷却モジュール
２４ マザーボード
３０ ＣＰＵ
３１ ＧＰＵ
３６ ベーパーチャンバ
５０ 第１金属プレート
５１ 第２金属プレート
５２ 密閉空間
５４，５４Ａ～５４Ｄ ウィック
５５，６０，７０ 焼結金属ウィック
５６，６１，６８，７２ メッシュウィック
６０ａ 段差部
６１ａ，６８ｃ 薄肉部
６４ 第１メッシュ部材
６５ 第２メッシュ部材
７０ａ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2023-07-10

【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】

電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
前記筐体内に設けられ、前記発熱体が発生する熱を吸熱するベーパーチャンバと、
を備え、
前記ベーパーチャンバは、
第１金属プレートと、
前記第１金属プレートと接合され、前記第１金属プレートとの間に作動流体が封入される密閉空間を形成する第２金属プレートと、
前記密閉空間に収容されるウィックと、
を有し、
前記ウィックは、
前記第１金属プレートの内面と接続されると共に、前記ベーパーチャンバの厚み方向で前記発熱体とオーバーラップする位置に配置され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、
前記焼結金属ウィックと接続されると共に、前記焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、
を有し、
前記焼結金属ウィックの外周縁部には、フランジ状に形成された段差部が設けられ、
前記メッシュウィックは、前記焼結金属ウィックを囲む部分に薄肉部を有し、該薄肉部が前記段差部に接続されている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項2】

請求項１に記載の電子機器であって、
前記密閉空間内での占有容積は、前記焼結金属ウィックよりも前記メッシュウィックが大きい
ことを特徴とする電子機器。

【請求項3】

ベーパーチャンバであって、
第１金属プレートと、
前記第１金属プレートと接合され、前記第１金属プレートとの間に作動流体が封入される密閉空間を形成する第２金属プレートと、
前記密閉空間に収容されるウィックと、
を有し、
前記ウィックは、
前記第１金属プレートの内面と接続され、焼結金属によって形成された焼結金属ウィックと、
前記焼結金属ウィックと接続されると共に、前記焼結金属ウィックの外周縁部を囲むように配置され、細線によって形成されたメッシュウィックと、
を有し、
前記焼結金属ウィックの外周縁部には、フランジ状に形成された段差部が設けられ、
前記メッシュウィックは、前記焼結金属ウィックを囲む部分に薄肉部を有し、該薄肉部が前記段差部に接続されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項4】

請求項３に記載のベーパーチャンバであって、
前記密閉空間内での占有容積は、前記焼結金属ウィックよりも前記メッシュウィックが大きい
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項5】

請求項３又は４に記載のベーパーチャンバであって、
前記メッシュウィックは、
第１メッシュ部材と、
前記第１メッシュ部材と積層された第２メッシュ部材と、
を有し、
前記薄肉部は、前記第１メッシュ部材及び前記第２メッシュ部材のうちの一方のみで形成されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項6】

請求項３又は４に記載のベーパーチャンバであって、
前記メッシュウィックは、経線と緯線とを織り込んで形成され、
前記薄肉部は、前記経線及び前記緯線のうちの一方を除去して形成されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項7】

請求項３又は４に記載のベーパーチャンバであって、
前記焼結金属ウィックは、前記外周縁部に沿って並ぶように複数設けられ、前記段差部に形成された切欠状の凹部を有し、
各凹部には、前記メッシュウィックが挿入されている
ことを特徴とするベーパーチャンバ。