特許 7507429 ベーパーチャンバ及びベーパーチャンバの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-20

(45)【発行日】2024-06-28

(54)【発明の名称】ベーパーチャンバ及びベーパーチャンバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20240621BHJP

   F28D 15/04 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 102A

F28D15/02 101K

F28D15/04 D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020097369

(22)【出願日】2020-06-04

(65)【公開番号】P2021188877

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】523206079

【氏名又は名称】株式会社ダイス

(73)【特許権者】

【識別番号】520203013

【氏名又は名称】佐藤 茂樹

(73)【特許権者】

【識別番号】515306275

【氏名又は名称】ＴＯＤＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100162259

【弁理士】

【氏名又は名称】末富 孝典

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】松崎 洋一

(72)【発明者】

【氏名】柿 直樹

(72)【発明者】

【氏名】竹之下 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 七代

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０４７５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１２０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０２２６０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７４５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１６９３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２２６０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００２９２４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｆ２８Ｄ １５／０４

Ｈ０１Ｌ ２３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流れる扁平状の流路領域が内部に形成されたベーパーチャンバであって、
前記流路領域に、
気化した前記流体が移動する蒸気路と、
液化した前記流体が移動する毛細管路が形成された線状部材と、が設けられ、
前記線状部材を前記流路領域の壁面に対して位置決めする位置決め部を有し、
前記位置決め部は、
前記流路領域に挿入された挿入部材であり、
前記挿入部材は、
厚み方向に貫通して形成された開口部に、前記線状部材を嵌合して、前記開口部の縁部で前記線状部材を位置決めする板状部材である、
ベーパーチャンバ。

【請求項2】

前記位置決め部は、前記線状部材の長手方向に関して前記線状部材の一部と当接する、
請求項１に記載のベーパーチャンバ。

【請求項3】

前記線状部材は、撚り線又はコイルバネである、
請求項１又は２に記載のベーパーチャンバ。

【請求項4】

隣接する前記線状部材の隙間が、前記毛細管路として機能する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項5】

前記流路領域の壁面と前記線状部材との隙間が、前記毛細管路として機能する、
請求項１から４のいずれか一項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項6】

前記線状部材が、前記流路領域がつぶれないように前記流路領域に挿入された柱として機能する、
請求項１から５のいずれか一項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項7】

互いに貼り合わされる２つの平板の間に、毛細管路が形成された線状部材を位置決めして、前記平板を貼り合わせて流体の流路領域を形成し、
前記流路領域を減圧して前記流体を導入した後に、前記流路領域を密閉し、
前記線状部材の位置決めを、前記流路領域に挿入された挿入部材で行い、
前記挿入部材は、
厚み方向に貫通して形成された開口部に、前記線状部材を嵌合して、前記開口部の縁部で前記線状部材を位置決めする板状部材である、
ベーパーチャンバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベーパーチャンバ及びベーパーチャンバの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プロセッサ等の熱源体を冷却するベーパーチャンバが用いられている（例えば、特許文献１参照）。このベーパーチャンバでは、内部の密閉空間に冷媒が封入されている。密閉空間には、熱源体からの熱が伝導される入熱部と、熱を放出する放熱部が設けられている。

【0003】

熱源体からの熱が入熱部に伝導されると、入熱部にある冷媒がその熱を吸収し気化する。気化した冷媒は、入熱部から放熱部に移動して熱を放出して液化する。液化した冷媒は放熱部から入熱部に戻る。このように、冷媒は、気化と液化とを繰り返しながら入熱部と放熱部との間を循環する。これにより、熱源体の冷却が行われる。

【0004】

冷却の循環を実現するためには、気化した冷媒を入熱部から放熱部に送る蒸気路と、液化した冷媒を放熱部から入熱部に送る毛細管路とが必要となる。毛細管路としては、毛細管力を発生させる微小流路が設けられたウィックが用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２３８６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

熱源体となるプロセッサ等が実装される携帯端末等の機器には小型化、薄型化が求められている。したがって、熱源体を冷却するベーパーチャンバにも、冷却効率を落とすことなく、より一層の小型化、薄型化が求められている。

【0007】

本発明は、上記実情の下になされたものであり、冷却効率を低下させることなく小型化、薄型化を実現することができるベーパーチャンバ及びベーパーチャンバの製造方法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】

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るベーパーチャンバは、
流体が流れる扁平状の流路領域が内部に形成されたベーパーチャンバであって、
前記流路領域に、
気化した前記流体が移動する蒸気路と、
液化した前記流体が移動する毛細管路が形成された線状部材と、が設けられ、
前記線状部材を前記流路領域の壁面に対して位置決めする位置決め部を有し、
前記位置決め部は、
前記流路領域に挿入された挿入部材であり、
前記挿入部材は、
厚み方向に貫通して形成された開口部に、前記線状部材を嵌合して、前記開口部の縁部で前記線状部材を位置決めする板状部材である。

【0016】

また、前記位置決め部は、前記線状部材の長手方向に関して前記線状部材の一部と当接する、
こととしてもよい。

【0017】

また、前記線状部材は、撚り線又はコイルバネである、
こととしてもよい。

【0018】

隣接する前記線状部材の隙間が、前記毛細管路として機能する、
こととしてもよい。

【0019】

前記流路領域の壁面と前記線状部材との隙間が、前記毛細管路として機能する、
こととしてもよい。

【0020】

前記線状部材が、前記流路領域がつぶれないように前記流路領域に挿入された柱として機能する、
こととしてもよい。

【0021】

本発明の第２の観点に係るベーパーチャンバの製造方法は、
互いに貼り合わされる２つの平板の間に、毛細管路が形成された線状部材を位置決めして、前記平板を貼り合わせて流体の流路領域を形成し、
前記流路領域を減圧して前記流体を導入した後に、前記流路領域を密閉し、
前記線状部材の位置決めを、前記流路領域に挿入された挿入部材で行い、
前記挿入部材は、
厚み方向に貫通して形成された開口部に、前記線状部材を嵌合して、前記開口部の縁部で前記線状部材を位置決めする板状部材である。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、流路領域の厚さを、線状部材の断面の外径程度とすることができるので、冷却効率を低下させることなく小型化、薄型化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】（Ａ）は、本発明の実施の形態１に係るベーパーチャンバの側面図である。（Ｂ）は、（Ａ）のベーパーチャンバの上面図である。

【図2】（Ａ）は、図１（Ｂ）のＢ－Ｂ線断面図である。（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】（Ａ）は、第１の例に係る線状部材の長手方向に直交する断面図である。（Ｂ）は、第２の例に係る線状部材の長手方向に直交する断面図である。（Ｃ）は、第３の例に係る線状部材の長手方向に直交する断面図である。

【図4】第１の板、第２の板、波板及び線状部材の間の隙間を示す図である。

【図5】ベーパーチャンバにおける冷媒の動きを示す模式図である。

【図6】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）のベーパーチャンバの製造方法を示すフローチャートである。

【図7】（Ａ）は、プレス機により波板を形成する様子を示す図である。（Ｂ）は、波板に線状部材を配置する様子を示す図である。（Ｃ）は、内部空間と連通口とを示す模式図である。

【図8】線状部材としてのコイルバネの一例を示す図である。

【図9】本発明の実施の形態に係るベーパーチャンバの変形例を示す断面図である。

【図10】波板として成形される前の板状部材の上面図である。

【図11】（Ａ）は、本発明の実施の形態２に係るベーパーチャンバの密閉空間内の構成の一部を示す斜視図である。（Ｂ）は、図１１（Ａ）のベーパーチャンバの第２の板を透明として示す斜視図である。

【図12】（Ａ）は、本発明の実施の形態３に係るベーパーチャンバの密閉空間内の構成の一部を示す斜視図である。（Ｂ）は、図１２（Ａ）のベーパーチャンバの第２の板を透明として示す図である。

【図13】（Ａ）は、本発明の実施の形態４に係るベーパーチャンバを構成する位置決め部材の斜視図である。（Ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るベーパーチャンバの一部の分解斜視図である。

【図14】本発明の実施の形態４に係るベーパーチャンバの断面図である。

【図15】（Ａ）は、本発明の実施の形態５に係るベーパーチャンバの一部の斜視図である。（Ｂ）は、図１５（Ａ）のベーパーチャンバの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。全図において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号が付されている。

【0025】

実施の形態１
まず、本発明の実施の形態１について説明する。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、２つの平板、すなわち第１の板２と、第２の板３とが貼り合わされて形成された薄型かつ矩形の冷却装置である。ベーパーチャンバ１は、ヒートパイプとも呼ばれる。第１の板２と、第２の板３とは、金属、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）で形成されている。

【0026】

ベーパーチャンバ１は、熱源体２０を冷却する（図２（Ｂ）参照）。第１の板２及び第２の板３のサイズは、例えば縦９０ｍｍ、横９０ｍｍとすることができる。また、ベーパーチャンバ１の厚さは、０．４ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることができる。しかしながら、ベーパーチャンバ１のサイズは、これには限定されない。

【0027】

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第１の板２と、第２の板３との間には、扁平状の密閉空間Ｆが形成されている。この密閉空間Ｆには、流体としての冷媒Ｇが封入されている。この密閉空間Ｆが、冷媒Ｇの流路領域である。すなわち、ベーパーチャンバ１では、冷媒Ｇが流れる流路領域が内部に形成されている。第１の板２及び第２の板３がステンレスである場合、冷媒Ｇとしては、例えばエチレングリコールが用いられる。ステンレスの冷媒Ｇへの溶出を防ぐためである。なお、密閉空間Ｆの厚さは、例えば０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。

【0028】

第１の板２と第２の板３との間には、密閉空間Ｆの壁面に対して線状部材を位置決めする位置決め部、すなわち密閉空間Ｆに挿入された挿入部材としての波板４が第１の板２及び第２の板３に沿うように密閉空間Ｆ内に挿入されている。波板４は、第１の方向に沿った断面が折れ曲がった波形となっている。本実施の形態では、波板４の波形は、周期的に同じパターンを繰り返している。波板４は、密閉空間Ｆ内に固定されている。なお、電解腐食又は熱膨張を考慮すれば、波板４の素材は、第１の板２及び第２の板３と同じステンレスであることが望ましい。

【0029】

図２（Ｂ）に示すように、ベーパーチャンバ１の密閉空間Ｆには、入熱部１０と、放熱部１１と、蒸気路１２と、毛細管路１３とが設けられている。

【0030】

入熱部１０は、密閉空間Ｆにおいて、第１の方向に直交する第２の方向の一端に設けられている。入熱部１０には、液体状となっている冷媒Ｇが保持されている。入熱部１０では、熱源体２０から伝導される熱を冷媒Ｇが吸収し、冷媒Ｇが気化、すなわち蒸気化する。

【0031】

放熱部１１は、第２の方向の他端、すなわち入熱部１０の反対側に設けられている。放熱部１１は、気化した冷媒Ｇから熱を奪う。これにより、冷媒Ｇは液化する。放熱部１１は、冷媒Ｇから伝導された熱を外部に放出する。

【0032】

蒸気路１２は、図２（Ａ）に示すように、波板４の山と山の間、すなわち谷部分に形成されている。より具体的には、蒸気路１２は、波板４の凹部４ａと第１の板２とで区画された領域に形成されている。蒸気路１２は、気化した冷媒Ｇを入熱部１０から放熱部１１に移動させる。

【0033】

毛細管路１３は、波板４の第２の板３側の凹部４ｂに設けられている。波板４の第２の板３側の凹部４ｂには、線状部材１５が挿入されている。すなわち、波板４は、第１の方向に直交する折れ線（第２の方向に延びる折れ線）で折り曲げられつつ第１の方向に延びる板である。波板４は、この折り曲げにより形成される谷部分に、線状部材１５を挿入する板状部材である。波板４は、谷部分で線状部材１５と当接することにより、線状部材１５を位置決めする。すなわち、波板４は、線状部材１５を密閉空間Ｆの壁面に対して位置決めする位置決め部に対応する。線状部材１５には、毛細管路１３が形成されている。毛細管路１３は、液化した冷媒Ｇを放熱部１１から入熱部１０に移動させる。

【0034】

図３（Ａ）には、線状部材１５の長手方向（第２の方向）に直交する断面図が示されている。図３（Ａ）に示すように、本実施の形態では、線状部材１５として撚り線４０が用いられる。撚り線４０は、７本のステンレス線３０が撚られて形成されている。このステンレス線３０同士の微小な隙間が、液化した冷媒Ｇが通る毛細管路１３となる。すなわち、液化した冷媒Ｇは、ステンレス線３０同士の微小な隙間を伝わって、放熱部１１から入熱部１０に送られる。撚り線４０を、線状部材１５として用いるようにすれば、長手方向に連続して延びる毛細管路１３を形成することができる。

【0035】

なお、撚り線４０は、７本のステンレス線３０が撚られたものには限られない。複数本のステンレス線３０が撚られたものであればよい。

【0036】

また、図３（Ｂ）に示すように、複数本のステンレス線３０が撚られて形成された撚り線４０が、複数本撚られて構成される撚り線４１であってもよい。このようにすれば、長手方向（第２の方向）に延びる毛細管路１３の数をさらに増やすことができる。

【0037】

また、線状部材１５としての撚り線４２を構成するステンレス線３１に、図３（Ｃ）に示すように、長手方向に延びる溝３１ａが設けられていてもよい。この溝３１ａが、長手方向（第２の方向）に延びる毛細管路１３となる。ステンレス線３１は、互いに撚られて螺旋状となっているため、溝３１ａも螺旋状に曲がりながら第２の方向に延びている。なお、本実施の形態では、線状部材１５の直径は、例えば０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下となっている。

【0038】

図２（Ｂ）に戻り、ベーパーチャンバ１では、波板４における山と山の間に、気化した冷媒Ｇを送る蒸気路１２と、液化した冷媒Ｇを送る毛細管路１３とが形成されている。本実施の形態では、蒸気路１２と、毛細管路１３とは、規則的に配列されている。

【0039】

また、このベーパーチャンバ１では、図４に示すように、波板４と線状部材１５との間には、微小な隙間がある。このような隙間も液化した冷媒Ｇを送る毛細管路１３として機能させることができる。さらには、線状部材１５と第２の板３との間、波板４と第１の板２又は第２の板３との間にも、微小な隙間がある。このような隙間も、冷媒Ｇを送る毛細管路１３として機能させることができる。

【0040】

なお、本実施の形態では、波板４及び線状部材１５は、密閉空間Ｆがつぶれないように、すなわち第１の板２と第２の板３との間隔を一定に保持するために挿入された柱として機能する。

【0041】

次に、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１による冷却動作について、図５を参照して説明する。

【0042】

図５に示すように、熱源体２０から入熱部１０に熱が伝えられると、入熱部１０にあった液化した冷媒Ｇはその熱を吸熱して、液体から気体に変化し、蒸気化する。

【0043】

蒸気化した冷媒Ｇは、その体積が増大するため、点線の矢印で示すように、波板４に形成された蒸気路１２を通って、放熱部１１に移動する。放熱部１１に達した冷媒Ｇは、熱を放出して、冷媒Ｇは凝縮し、液化する。放熱部１１は、冷媒Ｇから伝導された熱を、外部に放出する。

【0044】

液化した冷媒Ｇは、実線の矢印で示すように、毛細管路１３に発生する毛細管現象により、放熱部１１から入熱部１０へ送られる。

【0045】

入熱部１０に戻った冷媒Ｇは、そこで再び熱を吸収して蒸気化し、蒸気路１２を経て放熱部１１に送られ、液化する。液化した冷媒Ｇは、毛細管路１３を経て、入熱部１０に戻る。

【0046】

このように、冷媒Ｇは、入熱部１０→蒸気路１２→放熱部１１→毛細管路１３のサイクルで移動を繰り返す。この際、冷媒Ｇは、入熱部１０で熱を受け、放熱部１１で熱を放出する熱媒体として機能する。冷媒Ｇの蒸発及び凝縮の圧力差が、後続の冷媒Ｇの移動を促進させる。入熱部１０に伝導される熱量が大きくなればなるほど、冷媒Ｇの移動速度は自動的に上がり、輸送熱量も大きくなる。

【0047】

次に、本実施の形態のベーパーチャンバ１の製造方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。

【0048】

図６に示すように、波板４を形成する（ステップＳ１）。図７（Ａ）には、プレス機６０のプレス加工により、波板４が形成される様子が示されている。なお、波板４は、エッチング加工によっても形成することができる。しかしながら、プレス加工はエッチング加工に比べて、安価に波板４を製造することができる。

【0049】

続いて、波板４の山と山の間の凹部４ｂ、すなわち谷部分に、毛細管路１３が形成された線状部材１５を挿入し、これを位置決めする（ステップＳ２）。図７（Ｂ）には、波板４の上に毛細管路１３が配置された様子が示されている。

【0050】

続いて、第１の板２と第２の板３との間に線状部材１５を波板４で位置決めしつつ、第１の板２と第２の板３の周縁部を拡散接合により接合して、第１の板２と第２の板３とを貼り合わせて、図７（Ｃ）に示すように、連通口６１で外部と連通する内部空間６２を形成する（ステップＳ３）。この内部空間６２が、密閉空間Ｆとなる。ここで、拡散接合とは、接合する第１の板２の周縁部と第２の板３の周縁部とを密着させ、真空や不活性ガス中などの制御された雰囲気中で、第１の板２と、第２の板３と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。これにより、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ベーパーチャンバ１の原型がほぼ形成される。

【0051】

なお、ステップＳ３において、線状部材１５と、第２の板３との間についても拡散接合するようにしてもよいし、波板４は第１の板２と第２の板３のいずれかまたは両方との間と拡散接合するようにしてもよい。

【0052】

続いて、連通口６１を介して、内部空間６２の減圧を行った後、連通口６１を介して、内部空間６２に冷媒Ｇを導入した後、内部空間６２を封止、すなわち連通口６１を封止して、内部空間６２を密閉し、密閉空間Ｆを形成する（ステップＳ４）。これにより、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、ベーパーチャンバ１が形成される。

【0053】

なお、線状部材１５の両端を、第２の板３等にスポット溶接で接合するようにしてもよい。

【0054】

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、冷媒Ｇが封入された密閉空間Ｆの厚みを、線状部材１５の外径程度とすることができる。また、波板４の山と山との間に冷媒Ｇの蒸気路１２と毛細管路１３とを形成することができるので、冷却効率を低下させることなく小型化、薄型化を実現することができる。

【0055】

また、本実施の形態によれば、蒸気路１２と、毛細管路１３とが、交互に配列されている。このようにすれば、第１の方向に関して均一な冷却を実現することができる。しかしながら、本発明はこれには限られない。蒸気路１２及び毛細管路１３の配置に特に制限はない。蒸気路１２と毛細管路１３とは、不規則に配置するようにしてもよい。

【0056】

また、本実施の形態によれば、波板４における山と山との間、すなわち谷部分に、線状部材１５を挿入し、谷部分で線状部材１５を当接することにより、毛細管路１３を形成することができる。これにより、毛細管路１３を、密閉空間Ｆ内に容易に規則正しく整列させることができる。

【0057】

本実施の形態では、毛細管路１３が形成された線状部材１５を、撚り線４０等としている。このようにすれば、毛細管路１３の形状を入熱部１０から放熱部１１まで連続して延びるものとすることができるため、冷媒Ｇを入熱部１０から放熱部１１まで送りやすくすることができる。

【0058】

しかしながら、本発明はこれには限られない。図８に示すように、線状部材１５を、コイルバネ５０としてもよい。コイルバネ５０にも、毛細管現象を発生させる隙間が形成されており、この隙間が、入熱部１０から放熱部１１まで連続して延びる毛細管路となっている。したがって、コイルバネ５０を線状部材１５としても、液化した冷媒Ｇを、放熱部１１から入熱部１０まで送ることができる。

【0059】

なお、コイルバネ５０については、例えばコイル径を０．３ｍｍとすることができる。また、コイルバネ５０の線の直径を、０．１ｍｍとする。このようにすれば、コイルバネ５０の真ん中の空間も、０．１ｍｍ程度となり、液化した冷媒Ｇが通る毛細管路１３とすることができる。

【0060】

また、直径が異なるステンレス線３０を撚って撚り線４０等を形成するようにしてもよい。ステンレス線３０同士の間に毛細管路１３が形成されるようにすればよい。

【0061】

また、本実施の形態では、波板４と線状部材１５との間の微小な隙間を、毛細管路１３として機能させることができる。このようにすれば、液化した冷媒Ｇの輸送能力をさらに高めることができる。

【0062】

また、本実施の形態では、波板４と第１の板２又は第２の板３との間の微小な隙間も、毛細管路１３として機能させることができる。このようにすれば、液化した冷媒Ｇの輸送能力をさらに高めることができる。

【0063】

また、本実施の形態では、線状部材１５と第２の板３との間の微小な隙間も、毛細管路１３として機能させることができる。すなわち、密閉空間Ｆを形成する内壁と線状部材１５との隙間が、毛細管路１３として機能する。

【0064】

また、本実施の形態では、波板４の山と山との間に蒸気路１２又は毛細管路１３のいずれかを配置した。しかしながら、本発明はこれには限られない。例えば、波板４の山と山との間に蒸気路１２及び毛細管路１３の両方が設けられるようにしてもよい。

【0065】

なお、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１では、入熱部１０の反対側に放熱部１１を設け、冷媒Ｇの移動方向を直線方向としたが、本発明はこれには限られない。蒸気路１２と毛細管路１３は、途中で曲がっていてもよい。

【0066】

また、図９に示すように、入熱部１０を中心に設け、放熱部１１を周縁部に設けるようにしてもよい。この場合、入熱部１０の四方に波板４を配置し、各波板４に蒸気路１２と、毛細管路１３とを設けるようにすればよい。

【0067】

また、本実施の形態では、波板４の山と山との間隔を等間隔としたが、本発明はこれには限られない。例えば、蒸気路１２が配置される間隔を広くして、毛細管路１３が挿入される間隔を狭くするようにしてもよい。

【0068】

また、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１を複数用意し、互いの入熱部１０と、放熱部１１とを接続し、直列接続することも可能である。

【0069】

なお、波板４には、厚み方向に貫通し、凝縮した冷媒Ｇが通過可能な貫通孔４ｃの配列が設けられているようにしてもよい。図１０に示すように、波板４として成形される板状部材４Ａには、パンチング加工又はエッチング加工により、貫通孔４ｃが空けられている。貫通孔４ｃの直径は、例えば０．０５ｍｍ以上である。貫通孔４ｃをマトリクス状に設けることにより、蒸気路１２の途中で冷媒Ｇが凝縮した場合でも、貫通孔４ｃを介して毛細管路１３に取り込むことができる。これにより、液化した冷媒Ｇを入熱部１０に迅速に戻し、冷媒Ｇの環流速度を上げて、冷却効率を向上することができる。

【0070】

実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、第１の板２及び第２の板３によって冷媒Ｇの密閉空間Ｆが内部に形成されている点は、上記実施の形態に係るベーパーチャンバ１と同じである。本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、波板４の変わりに、位置決め部としての位置決め板５を有している。位置決め板５は、波板４と同様に、折り曲げられた部分に、線状部材１５を挿入する板状部材である。位置決め板５の素材は、例えばステンレスである。なお、第１の板２及び第２の板３の形状は、上記実施の形態１のそれらと若干異なっている。

【0071】

位置決め板５では、第１の方向に延びる直線状のスリット５ａが、第２の方向に周期的に配列されている。このスリット５ａにより、第１の方向に延びる複数の帯状部５ｂ、５ｃが形成されている。帯状部５ｂ，５ｃは、第２の方向に沿って交互に配列されている。帯状部５ｂは、線状部材１５が配置される部分において、第１の板２から離れる方向に凸となるように折り曲げられている。一方、帯状部５ｃは、線状部材１５が配置される部分において、第１の板２に沿って延びている。

【0072】

位置決め板５では、帯状部５ｂと帯状部５ｃとの間で、線状部材１５を狭み込むことにより、線状部材１５を位置決めしている。密閉空間Ｆにおいて、線状部材１５が配置されている部分以外に蒸気路１２が形成されている。

【0073】

位置決め板５では、線状部材１５が配置されている部分は、第１の板２に接している。帯状部５ｃは、第１の板２に接している場合、帯状部５ｂは、密閉空間Ｆの壁面を構成する第１の板２に対して、線状部材１５を押さえることにより、線状部材１５を位置決めするようになる。

【0074】

本実施の形態に係るベーパーチャンバ１でも、図１１（Ｂ）に示すように、第２の方向に沿った蒸気路１２と、毛細管路１３と、を複数形成することができる。なお、図１１（Ａ）に示すように、本実施の形態では、線状部材１５は、均等に配置されてはおらず、必要に応じて、配置されている。

【0075】

また、線状部材１５同士が当接するように配置することも可能である。これにより、隣接する線状部材１５の間にも毛細管路１３を形成することが可能となるため、冷媒Ｇの輸送量を増やすことができる。このように、蒸気路１２の幅と、毛細管路１３の幅とを、必要に応じて調整することが可能となる。

【0076】

実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、第１の板２及び第２の板３によって冷媒Ｇの密閉空間Ｆが内部に形成されている点は、上記実施の形態に係るベーパーチャンバ１と同じである。本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、波板４の代わりに、位置決め部としての位置決め部材６を備えている。位置決め部材６は、線状部材１５の長手方向に関して線状部材１５の一部と当接する。位置決め部材６も例えばステンレスで構成されている。

【0077】

位置決め部材６では、１枚の長方形の板の長手方向の両端が１８０度折り曲げられて形成されている。位置決め部材６は、第１の板２と第２の板３とに狭持されて固定されている。

【0078】

位置決め部材６には、線状部材１５の先端が当接する位置にはめ込み部６ａが形成されている。このはめ込み部６ａに、線状部材１５の先端がはめ込まれる。なお、図１２（Ａ）では、線状部材１５の一端側だけ示されているが、位置決め部材６は、線状部材１５の両端にそれぞれ設けられている。

【0079】

なお、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１では、線状部材１５同士が隣接している箇所がある。隣接する線状部材１５の隙間は、毛細管路１３として機能する。

【0080】

なお、線状部材１５については、両端のみを固定するようにしてもよいし、線状部材１５の中央部を１箇所固定するだけでもよい。位置決め部は、線状部材１５の少なくとも一部と嵌合することにより、線状部材１５を位置決めすればよい。

【0081】

実施の形態４
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）及び図１４に示すように、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、第１の板２及び第２の板３によって冷媒Ｇの密閉空間Ｆが内部に形成されている点は、上記実施の形態に係るベーパーチャンバ１と同じである。本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、波板４の代わりに、位置決め部材７を備えている。位置決め部材７は、厚み方向に空けられた開口部７ｄに、線状部材１５を嵌合して、開口部７ｄの縁部で線状部材１５を位置決めする板状部材である。位置決め部材７は、例えばステンレスで形成されている。

【0082】

位置決め部材７は、枠状の部材である枠体７ａを有する。位置決め部材７の枠内は、第２の方向に延びる細長の仕切り部７ｂで仕切られている。仕切り部７ｂの両端は、枠体７ａに接続されている。仕切り部７ｂは、第１の方向に沿って配列されている。仕切り部７ｂは、連結部７ｃで互いに連結されることにより、補強されている。仕切り部７ｂで仕切られて形成された開口部７ｄには、蒸気路１２か毛細管路１３かが形成される。仕切り部７ｂ及び開口部７ｄは、エッチング加工により形成される。

【0083】

毛細管路１３が形成される開口部７ｄには、線状部材１５がはめ込まれる。位置決め部材７は、線状部材１５を嵌合することにより、線状部材１５を位置決めする。位置決め部材７の厚さは、例えば０．２５ｍｍである。

【0084】

図１３（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、第１の板２と、スペーサ８と、位置決め部材７と、スペーサ９と、第２の板３と、がこの順に積層されて構成される。第１の板２、第２の板３の厚さは、例えば０．１５ｍｍであり、スペーサ８，９の厚さは、例えば０．２５ｍｍである。これらの部材が積層され周縁部について拡散接合が行われて、図１４に示すような、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１が形成される。

【0085】

なお、本実施の形態では、線状部材１５は、密閉空間Ｆがつぶれないように、密閉空間Ｆにおける対向する内壁の間隔を保持する柱の役割を果たしている。密閉空間Ｆがつぶれないようにすることにより、冷却機能が失われるのを防止することができる。

【0086】

また、本実施の形態では、線状部材１５と第１の板２及び第２の板３とを、拡散接合により接合するようにしてもよい。

【0087】

実施の形態５
次に、本発明の実施の形態５について説明する。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１は、第１の板２及び第２の板３によって冷媒Ｇの密閉空間Ｆが内部に形成されている点は、上記実施の形態に係るベーパーチャンバ１と同じである。本実施の形態に係るベーパーチャンバでは、第１の板２と第２の板３との間に位置決め用の部材は、挿入されていない。

【0088】

本実施の形態では、第１の板２に、突起状の位置決め部２ａが設けられている。すなわち、位置決め部２ａは、密閉空間Ｆの壁面を構成する部材に形成されている。位置決め部２ａは、２つで一組となっている。一組の位置決め部２ａは、その間に線状部材１５を位置決めする。すなわち、位置決め部２ａは、密閉空間Ｆを形成する第１の板２の内壁から突出して線状部材１５と係止する。これにより、線状部材１５が位置決めされる。なお、位置決め部２ａは、必ずしも２つを一組としなくてもよい。１つの突起で線状部材１５を位置決めするようにしてもよい。また、３つを一組として、線状部材１５を位置決めするようにしてもよい。

【0089】

この線状部材１５を位置決めする図１５（Ａ）に示す構成に、第２の板３を被せることにより、図１５（Ｂ）に示すような、ベーパーチャンバ１が形成される。このベーパーチャンバ１によれば、線状部材１５が設けられていない部分のほとんどが蒸気路１２となり、線状部材１５が、毛細管路１３となる。本実施の形態に係るベーパ－チャンバ１の構成を採用することにより、密閉空間Ｆに部材を挿入する必要がなくなるので、更なる薄型化が可能になる。

【0090】

なお、本実施の形態では、線状部材１５を、１箇所で一対の位置決め部２ａに係止させたが、本発明はこれには限られない。線状部材１５に沿って、一対の位置決め部２ａを複数設けるようにしてもよい。また、一対の位置決め部２ａは線状部材１５に沿って延びる形状のものであってもよい。さらに、位置決め部２ａは、第１の板２ではなく、第２の板３の方に設けられるようにしてもよいし、第１の板２及び第２の板３の両方に設けられるようにしてもよい。

【0091】

また、上記実施の形態では、第１の板２、第２の板３及び波板４をステンレスで形成したが、本発明はこれには限られない。例えば、銅、アルミニウム及びチタンを用いるようにしてもよい。チタンは、熱伝導の低い金属として知られているが、上記ベーパーチャンバ１の構造を採用することにより、熱伝導効率を高めることが可能となる。

【0092】

上記実施の形態のように、電解腐食による脱ガス防止等の観点からすれば、線状部材１５についても、第１の板２、第２の板３及び波板４と同じ素材（例えばステンレス線３０）であるのが望ましい。しかしながら、熱膨張の差が許容範囲である場合、電解腐食が許容範囲に抑えられる場合には、線状部材１５について、第１の板２、第２の板３及び波板４とは異なる素材を用いるようにしてもよい。第１の板２、第２の板３及び波板４についても同様である。

【0093】

また、上記実施の形態では、冷媒Ｇとしてエチレングリコールを用いたが、本発明はこれには限られない。他に、水（純水、蒸留水等）、エタノール、メタノール、アセトン等を用いることができる。なお、冷媒Ｇは、ベーパーチャンバ１の素材が溶出しないようなものとする必要がある。

【0094】

なお、第１の板２及び第２の板３の密閉空間Ｆ側の内壁に、液化した冷媒Ｇを送る毛細管路１３となる凹凸を設けるようにしてもよい。

【0095】

また、線状部材１５の両端をスポット溶接で固定するようにしてもよい。また、撚り線を複数本並べて線状部材１５とするようにしてもよい。この場合、２本の撚り線同士の隙間も、毛細管路として用いることができる。

【0096】

なお、本実施の形態に係るベーパーチャンバ１を、電子機器等の熱源体２０の筐体として用いるようにしてもよい。この場合、熱源体２０側に入熱部１０が設けられ、外周に放熱部１１が設けられ、入熱部１０と放熱部１１との間に、蒸気路１２と、毛細管路１３とが設けられるようにすればよい。

【0097】

なお、上記実施の形態１では、ベーパーチャンバ１を上面視矩形状としたが、本発明はこれには限られない。ベーパーチャンバ１は、上面視長方形状であってもよいし、他の形状であってもよい。

【0098】

本発明は、冷媒Ｇの流路領域が内部に形成されたベーパーチャンバであり、蒸気路と、線状部材が形成された毛細管路と、線状部材を位置決めする位置決め部が設けられていればよい。本発明は、ベーパーチャンバ１の全体形状には限定されない。例えば、ベーパーチャンバ１の全体形状がドーナツ状であってもよい。

【0099】

なお、上記実施の形態に係るベーパ－チャンバ１は、熱源体２０を冷却する冷却装置であった。しかしながら、本発明はこれには限られない。ベーパ－チャンバ１を、対象の温度を均一化させる目的で用いるようにしてもよいし、熱を輸送して対象物体を温める目的で用いるようにしてもよい。

【0100】

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

【産業上の利用可能性】

【0101】

本発明は、熱源体の冷却、温度の均一化及び熱輸送に適用することができる。

【符号の説明】

【0102】

１ ベーパーチャンバ、２ 第１の板、２ａ 位置決め部、３ 第２の板、４ 波板、４Ａ 板状部材、４ａ，４ｂ 凹部、４ｃ 貫通孔、５ 位置決め板、５ａ スリット、５ｂ，５ｃ 帯状部、６ 位置決め部材、６ａ はめ込み部、７ 位置決め部材、７ａ 枠体、７ｂ 仕切り部、７ｃ 連結部、７ｄ 開口部、８，９ スペーサ、１０ 入熱部、１１ 放熱部、１２ 蒸気路、１３ 毛細管路、１５ 線状部材、２０ 熱源体、３０，３１ ステンレス線、３１ａ 溝、４０，４１，４２ 撚り線、５０ コイルバネ、６０ プレス機、６１ 連通口、６２ 内部空間、Ｆ 密閉空間、Ｇ 冷媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】