特許 7508279 ベーパーチャンバおよ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】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(54)【発明の名称】ベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/04 20060101AFI20240624BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

F28D15/04 B

F28D15/02 101H

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020098034

(22)【出願日】2020-06-04

(65)【公開番号】P2021188887

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-23

(73)【特許権者】

【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】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100205659

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 拓也

(72)【発明者】

【氏名】高田 早紀

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／０６５９６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１２２８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２８１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６６１５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｄ １５／００－１５／０６

Ｈ０１Ｌ ２３／３４－２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１金属板の第１面と第２金属板の内面との間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、
前記第１金属板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金またはステンレス鋼で形成され、
前記第２金属板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金またはステンレス鋼で形成され、
前記第１金属板は、
前記第１面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、
前記第１面から前記第２金属板の前記内面に向かって突出し、頂面が前記第２金属板の前記内面に当接する少なくとも１つ以上の第１突出部と、
前記第１突出部の頂部の一部に設けられ、前記第２金属板の前記内面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の第１異形部を備える第１異形部群と
を有し、
前記第１異形部群は、
前記第１突出部の前記頂面から前記第２金属板の前記内面に向かって突出し、レーザー加工してなる、頂面側の前記第１異形部を備え、前記第２金属板は、前記内面に設けられ、前記頂面側の第１異形部と対向する凹部を有する、および／または
前記第１突出部の前記頂部の側面に設けられ、隣接する前記第１突出部の側面に向かって突出し、レーザー加工してなる、頂部側面側の前記第１異形部を備える
ことを特徴とするベーパーチャンバ。

【請求項2】

前記第１異形部群は、前記第１突出部の前記頂面と前記第１突出部の側面との間の角部に設けられ、前記頂面と前記第１突出部の前記側面とに連結する角部側の前記第１異形部をさらに備える、請求項１に記載のベーパーチャンバ。

【請求項3】

前記第２金属板は、
前記内面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、
前記内面から前記第１金属板の前記第１面に向かって突出し、頂面が前記第１金属板の前記第１突出部の前記頂面に当接する少なくとも１つ以上の突出部と、
前記突出部の頂部の一部に設けられ、前記第１金属板の前記第１突出部の前記頂面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の異形部を備える第２金属板異形部群と、
を有する、請求項１または２に記載のベーパーチャンバ。

【請求項4】

前記第１金属板の前記第１面と対向する第２面側に接合される第３金属板をさらに有し、前記凹部流路の少なくとも１つ以上が前記第１金属板の前記第１面から前記第２面まで貫通する、請求項１～３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１金属板は、
前記第２面から前記第３金属板の内面に向かって突出し、頂面が前記第３金属板の前記内面に当接する少なくとも１つ以上の第２突出部と、
前記第２突出部の頂部の一部に設けられ、前記第３金属板の前記内面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の第２異形部を備える第２異形部群と、
をさらに有する、請求項４に記載のベーパーチャンバ。

【請求項6】

前記第３金属板は、
前記内面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、
前記内面から前記第１金属板の前記第２面に向かって突出し、頂面が前記第１金属板の前記第２突出部の前記頂面に当接する少なくとも１つ以上の突出部と、
前記突出部の頂部の一部に設けられ、前記第１金属板の前記第２突出部の前記頂面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の異形部を備える第３金属板異形部群と、
を有する、請求項５に記載のベーパーチャンバ。

【請求項7】

前記第１金属板は、少なくとも前記第１面に溶接部を有する、請求項１～６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金属板は、側面に溶接部を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載のベーパーチャンバ。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載のベーパーチャンバの製造方法であって、
前記凹部流路と前記第１異形部群とをレーザーで形成するレーザー加工工程を有することを特徴とするベーパーチャンバの製造方法。

【請求項10】

前記レーザー加工工程の後に、少なくとも前記第１金属板と前記第２金属板とをレーザーで溶接するレーザー溶接工程をさらに有する、請求項９に記載の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】

本開示は、ベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などの電気・電子機器に搭載されている半導体素子などの電子部品は、高性能化に伴う高密度搭載などによって、発熱量が増大する傾向にある。電気・電子機器を長時間にわたって正常に駆動するためには、電子部品を効率よく冷却する必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、第１金属シートと、第１金属シートに積層された第２金属シートと、蒸気流路部および液流路部を有する密封空間とを備えるベーパーチャンバが記載されている。特許文献１のベーパーチャンバでは、液流路部は、各々が第１方向に延びて液状の作動液が通る複数の主流溝を有し、互いに隣り合う一対の主流溝の間に、連絡溝を介して第１方向に配列された複数の液流路凸部を含む凸部列が設けられ、連絡溝は、対応する一対の主流溝を連通し、連絡溝の幅は、主流溝の幅よりも大きい。

【0004】

しかしながら、特許文献１のベーパーチャンバでは、ベーパーチャンバの厚み方向に流れるための液相の作動流体の推進力が小さいため、ベーパーチャンバの冷却性能は不十分である。また、金属シート同士が拡散接合によって接合されているので、金属シート同士の接触部分の全面が接合されていると考えられる。そのため、ベーパーチャンバが長期間に亘って熱を受けると、金属シート全体が歪む可能性がある。また、ベーパーチャンバの流路部は、エッチング液を用いたエッチング加工で形成され、金属シート同士は、拡散接合で接合される。このように、流路部の形成工程と金属シートの接合工程とが全く異なる手法で行われているため、ベーパーチャンバの製造に時間がかかる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１９／０６５９６９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示の目的は、優れた熱輸送特性を有するベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

［１］ 第１金属板の第１面と第２金属板の内面との間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、前記第１金属板は、前記第１面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、前記第１面から前記第２金属板の前記内面に向かって突出し、頂面が前記第２金属板の前記内面に当接する少なくとも１つ以上の第１突出部と、前記第１突出部の頂部の一部に設けられ、前記第２金属板の前記内面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の第１異形部を備える第１異形部群とを有することを特徴とするベーパーチャンバ。
［２］ 前記第１異形部群は、前記第１突出部の前記頂面から前記第２金属板の前記内面に向かって突出する頂面側の前記第１異形部を備え、前記第２金属板は、前記内面に設けられ、前記頂面側の第１異形部と対向する凹部を有する、上記［１］に記載のベーパーチャンバ。
［３］ 前記第１異形部群は、前記第１突出部の前記頂面と前記第１突出部の側面との間の角部に設けられ、前記頂面と前記第１突出部の前記側面とに連結する角部側の前記第１異形部を備える、上記［１］または［２］に記載のベーパーチャンバ。
［４］ 前記第１異形部群は、前記第１突出部の前記頂部の側面に設けられ、隣接する前記第１突出部の側面に向かって突出する頂部側面側の前記第１異形部を備える、上記［１］～［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金属板は、前記内面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、前記内面から前記第１金属板の前記第１面に向かって突出し、頂面が前記第１金属板の前記第１突出部の前記頂面に当接する少なくとも１つ以上の突出部と、前記突出部の頂部の一部に設けられ、前記第１金属板の前記第１突出部の前記頂面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の異形部を備える第２金属板異形部群と、を有する、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［６］ 前記第１金属板の前記第１面と対向する第２面側に接合される第３金属板をさらに有し、前記凹部流路の少なくとも１つ以上が前記第１金属板の前記第１面から前記第２面まで貫通する、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［７］ 前記第１金属板は、前記第２面から前記第３金属板の内面に向かって突出し、頂面が前記第３金属板の前記内面に当接する少なくとも１つ以上の第２突出部と、前記第２突出部の頂部の一部に設けられ、前記第３金属板の前記内面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の第２異形部を備える第２異形部群と、をさらに有する、上記［６］に記載のベーパーチャンバ。
［８］ 前記第３金属板は、前記内面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、前記内面から前記第１金属板の前記第２面に向かって突出し、頂面が前記第１金属板の前記第２突出部の前記頂面に当接する少なくとも１つ以上の突出部と、前記突出部の頂部の一部に設けられ、前記第１金属板の前記第２突出部の前記頂面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の異形部を備える第３金属板異形部群と、を有する、上記［７］に記載のベーパーチャンバ。
［９］ 前記第１金属板は、少なくとも前記第１面に溶接部を有する、上記［１］～［８］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１０］ 前記第１金属板は、側面に溶接部を有する、上記［１］～［９］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバ。
［１１］ 上記［１］～［１０］のいずれか１つに記載のベーパーチャンバの製造方法であって、前記凹部流路と前記第１異形部群とをレーザーで形成するレーザー加工工程を有することを特徴とするベーパーチャンバの製造方法。
［１２］ 前記レーザー加工工程の後に、少なくとも前記第１金属板と前記第２金属板とをレーザーで溶接するレーザー溶接工程をさらに有する、上記［１１］に記載のベーパーチャンバの製造方法。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、優れた熱輸送特性を有するベーパーチャンバおよびベーパーチャンバの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態のベーパーチャンバの他の例を示す斜視図である。

【図4】図４は、図１のベーパーチャンバの溶接部の一例を示す概略図である。

【図5】図５は、図１のベーパーチャンバの溶接部の他の例を示す概略図である。

【図6】図６は、第２実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。

【図7】図７は、図６のＢ－Ｂ線断面図である。

【図8】図８は、第２実施形態のベーパーチャンバの他の一例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。

【0011】

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ベーパーチャンバの内部構造に着目し、ベーパーチャンバの厚み方向に流れるための液相の作動流体の推進力を増加することによって、ベーパーチャンバ内の液相および気相の作業流体を効率的に循環させて、熱輸送特性の向上を図った。

【0012】

実施形態のベーパーチャンバは、第１金属板の第１面と第２金属板の内面との間に形成される内部空間に作動流体を有するベーパーチャンバであって、前記第１金属板は、前記第１面に設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路と、前記第１面から前記第２金属板の前記内面に向かって突出し、頂面が前記第２金属板の前記内面に当接する少なくとも１つ以上の第１突出部と、前記第１突出部の頂部の一部に設けられ、前記第２金属板の前記内面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の第１異形部を備える第１異形部群とを有する。

【0013】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図１では、便宜上、ベーパーチャンバの内部構造がわかるように部分的に透過した状態を示している。また、図２では、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流れる方向を黒塗り矢印で示している。

【0014】

図１～２に示すように、第１実施形態のベーパーチャンバ１は、第１金属板１０および第２金属板２０を有する。第１金属板１０の第１面１０ａおよび第２金属板２０の内面２０ａが対向するように、第１金属板１０および第２金属板２０が接合される。すなわち、第１金属シート１０および第２金属シート２０は内部が閉じられている。また、ベーパーチャンバ１は、第１金属板１０の第１面１０ａおよび第２金属板２０の内面２０ａの間に形成される内部空間Ｓに作動流体を有する。内部空間Ｓは、第１金属板１０および第２金属板２０によって密閉されている。ベーパーチャンバ１の内部に設けられる内部空間Ｓには、作動流体が封入されている。

【0015】

内部空間Ｓに封入されている作動流体は、ベーパーチャンバ１の冷却性能の観点から、純水、エタノール、メタノール、アセトン、フッ素系溶媒などが挙げられる。

【0016】

ベーパーチャンバ１を構成する第１金属板１０は、第１金属板１０の第１面１０ａに設けられる少なくとも１つ以上の凹部流路１１と、第１金属板１０の第１面１０ａから突出する少なくとも１つ以上の第１突出部１２と、第１突出部１２の一部に設けられる第１異形部群１３とを有する。

【0017】

図１に示すように、凹部流路１１は、第１金属板１０の第１面１０ａ側に設けられ、第１面１０ａと対向する第２面１０ｂに向かって凹んでいる。例えば、複数の凹部流路１１は、所定の方向に延在する。

【0018】

第１金属板１０の第１面１０ａ側に設けられる第１突出部１２は、第１金属板１０の第１面１０ａから第２金属板２０の内面２０ａに向かって突出する。第１突出部１２の頂面１２１は、第２金属板２０の内面２０ａに当接する。凹部流路１１の延在方向に沿って、第１突出部１２は延在する。

【0019】

第１金属板１０が具備する第１異形部群１３は、延在する第１突出部１２の頂部１２ａの一部に設けられる。第１異形部群１３は、少なくとも１つ以上の第１異形部（例えば１３ａ、１３ｂ、１３ｃなど）を備える。第１異形部は、第２金属板２０の内面２０ａとの間に隙間Ｓ１を形成する。

【0020】

図２に示すように、第１異形部は、第１突出部１２の頂部１２ａの形状と明確に異なる。そのため、第１異形部と第２金属板２０の内面２０ａとの間には、隙間Ｓ１が設けられる。一方で、第１異形部を備えない頂部１２ａでは、頂面１２１と第２金属板の内面２０ａとが当接している。このように、第１異形部を備える頂部１２ａでは、隙間Ｓ１を介して、第１異形部と第２金属板の内面２０ａとが対向している。また、第１異形部を備える頂部１２ａにおいて、第１異形部と第２金属板の内面２０ａとが当接している状態であっても、当該当接状態は局所的であり、当該当接面積は、第１異形部を備えない頂部１２ａの頂面１２１と第２金属板の内面２０ａとの当接面積に比べて小さい。

【0021】

上記のように、第１異形部群１３によって形成される隙間Ｓ１の形状は、第１異形部を備えない頂部１２ａの頂面１２１と第２金属板の内面２０ａとの間の当接隙間と明確に異なる。隙間Ｓ１は、液相の作動流体に働く毛細管現象のように、液相の作動流体が流れる推進力を液相の作動流体に与える。具体的には、隙間Ｓ１は、ベーパーチャンバ１の厚み方向、すなわち第１突出部１２の高さ方向に流れるための液相の作動流体の流れの推進力を発揮する。矢印Ｆ（Ｌ）で示すように、第１突出部１２の側面１２ｂに点在している液滴などの液相の作動流体は、隙間Ｓ１に容易に浸入できるため、第２金属板２０の内面２０ａに容易に移動できる。

【0022】

このように、第１金属板１０の第１異形部群１３と第２金属板２０の内面との間に形成される隙間Ｓ１が内部空間Ｓに設けられると、液相の作動流体が突出部１２の側面１２ｂから第２金属板２０の内面２０ａに容易に流れる。そのため、ベーパーチャンバ１の厚み方向に沿って流れる液相の作動流体の流れの乱れが抑制されて、液相の作動流体がベーパーチャンバ１の厚み方向にも良好に流れる。ベーパーチャンバ１の厚み方向と垂直な方向である面内方向に沿った作動流体の良好な循環流れに加えて、ベーパーチャンバ１の厚み方向にも液相の作動流体が良好に流れるので、内部空間Ｓ内での熱輸送が向上する。そのため、ベーパーチャンバ１は優れた熱輸送特性を有することができる。

【0023】

さらに、第１異形部群１３によって隙間Ｓ１が内部空間Ｓに設けられると、作動流体は、ベーパーチャンバ１の厚み方向およびベーパーチャンバ１の面内方向に沿って、良好に流れる。例えば図１に示すベーパーチャンバ１が紙面上で９０度傾く状態や上下反対になる状態など、ベーパーチャンバ１がどのような姿勢であっても、作動流体の循環流れは良好である。このように、ベーパーチャンバ１の配置状態に依存せずに、液相および気相の作動流体の循環の流れが良好であるため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性は優れている。

【0024】

上記のような液相の作動流体が流れる推進力を液相の作動流体に与える隙間Ｓ１をベーパーチャンバ１内に設けることができれば、第１異形部群１３は、延在する頂部１２ａの全体に亘って配置されてもよいし、局所的に配置されてもよい。また、第１金属板１０が複数の第１異形部を有する場合、同じ理由から、複数の第１異形部の形状は、全て同じでもよいし、一部同じでもよいし、全て異なってもよい。

【0025】

また、第１異形部群１３は、第１突出部１２の頂面１２１から第２金属板２０の内面２０ａに向かって突出する頂面側の第１異形部１３ａを備え、第２金属板２０は、内面２０ａに設けられ、頂面側の第１異形部１３ａと対向する凹部２５を有することが好ましい。

【0026】

図２に示すように、頂面側の第１異形部１３ａと内面２０ａや凹部２５との間には、隙間Ｓ１が形成される。隙間Ｓ１は、第１突出部１２の頂面１２１側に設けられる。隙間Ｓ１をベーパーチャンバ１内に設けることができれば、頂面側の第１異形部１３ａは、第２金属板２０の内面２０ａの凹部２５に対して、接触してもよいし、非接触でもよい。同様の理由から、凹部２５の形状についても限定されるものではない。

【0027】

第１金属板１０が複数の第１異形部１３ａを有する場合、複数の第１異形部１３ａは、点在してもよいし、凝集してもよいし、連結してもよいし、これらが組み合わされた状態でもよい。

【0028】

第１金属板１０が頂面側の第１異形部１３ａを有し、第２金属板２０が凹部２５を有すると、頂面側の第１異形部１３ａと凹部２５との間に形成される隙間Ｓ１は、ベーパーチャンバ１の厚み方向に流れるための液相の作動流体の流れの推進力をさらに効率的に液相の作動流体に与える。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0029】

また、第１異形部群１３は、第１突出部１２の頂面１２１と第１突出部１２の側面１２ｂとの間の角部１２ｃに設けられ、頂面１２１と第１突出部１２の側面１２ｂとに連結する角部側の第１異形部１３ｂを備えることが好ましい。

【0030】

角部側の第１異形部１３ｂは、第１突出部１２の頂面１２１から第１突出部１２の側面１２ｂに亘って傾斜する。角部側の第１異形部１３ｂは、第２金属板２０の内面２０ａと当接せずに、非接触である。そのため、角部側の第１異形部１３ｂと第２金属板２０の内面２０ａとの間には、隙間Ｓ１が形成される。隙間Ｓ１は第１突出部１２の角部１２ｃ側に設けられる。

【0031】

一方で、角部側の第１異形部１３ｂを備えない第１突出部１２では、第１突出部１２の角部１２ｃは、傾斜せずに、第２金属板２０の内面２０ａと当接している。そのため、第１突出部１２の角部１２ｃ側には、隙間Ｓ１が形成されない。

【0032】

第１金属板１０が複数の第１異形部１３ｂを有する場合、複数の第１異形部１３ｂは、点在してもよいし、連結してもよいし、これらが組み合わされた状態でもよい。また、第１金属板１０が１つの第１異形部１３ｂを有する場合、延在する頂部１２ａの全体に亘って、第１異形部１３ｂが延在してもよい。

【0033】

第１金属板１０が角部側の第１異形部１３ｂを有すると、角部側の第１異形部１３ｂと第２金属板２０の内面２０ａとの間に形成される隙間Ｓ１は、ベーパーチャンバ１の厚み方向に流れるための液相の作動流体の流れの推進力をさらに効率的に液相の作動流体に与える。また、液相の作動流体の濡れ性も向上する。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0034】

また、第１異形部群１３は、第１突出部１２の頂部１２ａの側面１２２に設けられ、隣接する第１突出部１２の側面１２ｂに向かって突出する頂部側面側の第１異形部１３ｃを備えることが好ましい。

【0035】

頂部側面側の第１異形部１３ｃは、第１突出部１２の頂部１２ａの側面１２２から突出する。第１異形部１３ｃの側面は、第２金属板２０の内面２０ａと当接せずに、非接触である。そのため、頂部側面側の第１異形部１３ｃと第２金属板２０の内面２０ａとの間には、隙間Ｓ１が形成される。隙間Ｓ１は第１突出部１２の頂部側面側に設けられる。

【0036】

一方で、頂部側面側の第１異形部１３ｃを備えない第１突出部１２では、頂部側面側の第１異形部１３ｃに相当する構成を備えていない。そのため、第１異形部１３ｃを備えない第１突出部１２の頂部側面側には、隙間Ｓ１が形成されない。

【0037】

第１金属板１０が複数の第１異形部１３ｃを有する場合、複数の第１異形部１３ｃは、点在してもよいし、凝集してもよいし、連結してもよいし、これらが組み合わされた状態でもよい。

【0038】

第１金属板１０が頂部側面側の第１異形部１３ｃを有すると、頂部側面側の第１異形部１３ｃの側面と第２金属板２０の内面２０ａとの間に形成される隙間Ｓ１は、ベーパーチャンバ１の厚み方向に流れるための液相の作動流体の流れの推進力をさらに効率的に液相の作動流体に与える。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0039】

第１異形部群１３を構成する第１異形部と第２金属板２０の内面２０ａとの間に設けられる隙間Ｓ１の形状は、第１異形部の種類に応じて、異なる。様々な種類の第１異形部と内面２０ａとによって形成される隙間Ｓ１の中でも、上記のように、頂面側の第１異形部１３ａ、角部側の第１異形部１３ｂ、および頂部側面側の第１異形部１３ｃと内面２０ａとによって形成される隙間Ｓ１は、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性をさらに向上する。

【0040】

頂面側の第１異形部１３ａ、角部側の第１異形部１３ｂ、および頂部側面側の第１異形部１３ｃの存在割合や配置状態は、ベーパーチャンバ１の所望の特定に応じて、適宜設定される。

【0041】

また、凹部流路１１は、溝幅ｗよりも溝深さｄが長いことが好ましい。凹部流路１１の溝深さｄが凹部流路１１の溝幅ｗよりも長いと、隙間Ｓ１の発揮する作動流体の流れの推進力が増加する。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0042】

また、凹部流路１１の溝幅ｗと溝深さｄは、アスペクト比(ｄ/ｗ)が大きいと熱輸送特性が良く、逆に小さいと凹部流路１１を加工しやすい。熱輸送特性と加工性のバランスから、ｄ／ｗは、好ましくは０．１以上１０．０以下、より好ましくは０．５以上２．０以下、さらに好ましくは０．７５以上１．３以下である。

【0043】

また、第１金属板１０が複数の凹部流路１１を備える場合、複数の凹部流路１１は、互いに平行に延在することが好ましい。複数の凹部流路１１が平行に延在する場合、隣り合う凹部流路１１の溝間隔ｐは、好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以上５００μｍ以下、さらに好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下である。凹部流路１１の溝間隔ｐは、隣り合う凹部流路１１の溝幅の中心線間の距離である。

【0044】

このようなベーパーチャンバ１の熱輸送特性を向上する凹部流路１１、第１突出部１２および第１異形部群１３の形成、特に頂面側の第１異形部１３ａ、角部側の第１異形部１３ｂおよび頂部側面側の第１異形部１３ｃを有する第１異形部群１３の形成には、レーザーを用いた加工が好ましく、その中でもファイバレーザーを用いた加工がより好ましい。レーザーによる加工では、凹部流路１１、第１突出部１２および第１異形部群１３について、所望の形状に短時間で形成できる共に、凹部流路１１および第１突出部１２を形成しながら第１異形部群１３を同時に形成できる。そのため、ベーパーチャンバ１を短時間で容易に製造できる。

【0045】

仮にベーパーチャンバ１を従来の方法で製造する場合には、エッチング液を用いたエッチング加工で凹部流路１１などを形成する工程や、第１異形部群１３を形成する工程など、凹部流路１１、第１突出部１２および第１異形部群１３を異なる工程で形成する必要がある。そのため、このような製造方法は、煩雑であり、時間がかかる。

【0046】

また、第１金属板１０および第２金属板２０を構成する材料は、高い熱伝導率やレーザーによる加工容易性などの観点から、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が好ましい。その中でも、軽量化を図る目的のためには、アルミニウム、アルミニウム合金がより好ましく、機械的強度を高める目的のためには、ステンレス鋼がより好ましい。また、使用環境に応じて、第１金属板１０および第２金属板２０には、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金などを使用してもよい。

【0047】

また、例えば第２金属板２０の外面２０ｂには、不図示の発熱体が装着される。ベーパーチャンバ１と発熱体とが熱的に接続されると、発熱体がベーパーチャンバによって冷却される。発熱体は、例えば半導体素子など、稼動中に熱を発生する電子部品のような部材である。

【0048】

図３は、第１実施形態のベーパーチャンバ１の他の例を示す斜視図である。

【0049】

図３に示すように、第２金属板２０は、少なくとも１つ以上の凹部流路２１と少なくとも１つ以上の突出部２２と第２金属板異形部群２３とを有することが好ましい。

【0050】

第２金属板２０の凹部流路２１は、内面２０ａに設けられる。第２金属板２０の凹部流路２１は、第１金属板１０の凹部流路１１と同様の構成を有する。

【0051】

突出部２２は、第２金属板２０の内面２０ａから第１金属板１０の第１面１０ａに向かって突出し、突出部２２の頂面が第１金属板１０の第１突出部１２の頂面１２１に当接する。第２金属板２０の突出部２２は、第１金属板１０の第１突出部１２と同様の構成を有する。

【0052】

第２金属板２０の第２金属板異形部群２３は、第２金属板２０の突出部２２の頂部の一部に設けられ、第１金属板１０の第１突出部１２の頂面１２１との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の異形部を備える。第２金属板２０の第２金属板異形部群２３は、第１金属板１０の異形部群１３と同様の構成を有する。

【0053】

第２金属板２０が凹部流路２１と突出部２２と第２金属板異形部群２３とを有すると、第２金属板異形部群２３による隙間がさらに形成される。この隙間は、上記の隙間Ｓ１と同様の構成を有する。そのため、第２金属板２０の突出部２２の側面に点在している液滴などの液相の作動流体は、隙間に容易に浸入することによって、第１金属板１０側に容易に移動できる。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性はさらに向上する。

【0054】

また、第２金属板２０の凹部流路２１が第１金属板１０の凹部流路１１と連結するため、ベーパーチャンバ１の内部空間Ｓ内での熱輸送がさらに向上する。その結果、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性がさらに向上する。

【0055】

また、第２金属板２０の第２金属板異形部群２３は、第１金属板１０に設けられる頂面側の第１異形部１３ａと同様の構成を有する頂面側の異形部２３ａ、角部側の第１異形部１３ｂと同様の構成を有する角部側の異形部２３ｂ、および頂部側面側の第１異形部１３ｃと同様の構成を有する頂部側面側の異形部２３ｃの少なくとも１種の異形部を備えることが好ましい。第２金属板２０の第２金属板異形部群２３が当該異形部２３ａ、２３ｂ、２３ｃを備えると、上記のようなメカニズムにより、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性がさらに向上する。

【0056】

図４は、ベーパーチャンバ１の溶接部の一例を示す概略図である。図５は、ベーパーチャンバ１の溶接部の他の例を示す概略図である。

【0057】

図４に示すように、第１金属板１０は、少なくとも第１面１０ａに溶接部４０を有することが好ましい。すなわち、第１金属板１０が外縁１０ｃの第１面１０ａに溶接部４０を有することによって、第１金属板１０の第１面１０ａと第２金属板２０の内面２０ａとが互いに溶接される。

【0058】

このような場所に設けられる溶接部４０は、上記レーザーに加えて従来から採用されている半田などによって形成されることができる。このような接合方法は、第１金属板１０と第２金属板２０とを容易に接合できる。

【0059】

また、図５に示すように、第１金属板１０は側面に溶接部４０を有することが好ましい。すなわち、第１金属板１０における第２金属板２０側の側面と第２金属板２０における第１金属板１０側の側面とに溶接部４０を有することによって、第１金属板１０と第２金属板２０とが互いに溶接される。

【0060】

ベーパーチャンバ１の側面に溶接部４０が設けられると、第１金属板１０の第２面１０ｂや第２金属板２０の外面２０ｂには、溶接痕が形成されない。そのため、溶接痕を除去するような追加の加工を行わずに、ベーパーチャンバを使用可能である。このような溶接は、レーザーを用いた加工が好適であり、その中でもファイバレーザーを用いた加工がさらに好適である。

【0061】

次に、上記のベーパーチャンバ１の製造方法について説明する。

【0062】

ベーパーチャンバ１の製造方法は、凹部流路１１と第１異形部群１３とをレーザーで形成するレーザー加工工程を有する。レーザー加工では、凹部流路１１を所望の形状に加工制御しやすく、短時間で形成できる。さらに、凹部流路１１を形成することによって、第１突出部１２を形成できる。さらに、凹部流路１１および第１突出部１２を形成しながら、第１異形部群１３を同時に形成できる。レーザーの中でも、ファイバレーザーは、加工制御および短時間加工がさらに優れている。一方で、従来のベーパーチャンバで採用されているエッチング液を用いたエッチング加工では、凹部流路１１と第１突出部１２と第１異形部群１３とを一度に形成すること自体困難である。

【0063】

また、ベーパーチャンバ１の製造方法は、レーザー加工工程の後に、少なくとも第１金属板１０と第２金属板２０とをレーザーで溶接するレーザー溶接工程をさらに有することが好ましい。第１金属板１０および第２金属板２０をレーザーで溶接することによって、内部空間Ｓを内部に備えるベーパーチャンバ１を容易に製造できる。レーザー加工工程で用いるレーザーとレーザー溶接工程で用いるレーザーとが同じであると、ベーパーチャンバをさらに短時間で容易に製造できる。

【0064】

具体的には、凹部流路１１、第１突出部１２、第１異形部群１３などを備える第１金属板１０の第１面１０ａと第２金属板２０の内面２０ａとが互いに対向し、第１金属板１０の外縁１０ｃと金属板２０の内面２０ａとが接触している状態の第１金属板１０および第２金属板２０に対して、レーザーを照射する。

【0065】

例えば、第１金属板１０側から第１金属板１０および第２金属板２０の接触部分である外縁１０ｃにレーザーを照射してもよいし、第２金属板２０側から外縁１０ｃにレーザーを照射してもよい。このようなレーザー照射では、少なくとも第１金属板１０における第１面１０ａの外縁１０ｃに溶接部４０が形成される。

【0066】

また、ベーパーチャンバ１の面内方向から第１金属板１０および第２金属板２０の接触部分にレーザーを照射してもよい。このようなレーザー照射では、第１金属板１０の側面、具体的には第１金属板１０の側面と第２金属板２０の側面との間に溶接部４０が形成される。

【0067】

また、レーザー溶接工程では、上記のレーザー照射を組み合わせてもよい。

【0068】

このように、ベーパーチャンバ１ではレーザーを用いた加工を行う。そのため、ベーパーチャンバ１の内部空間における構造である、凹部流路１１、第１突出部１２、第１異形部群１３などを備える第１金属板１０の第１面１０ａに対する設計の自由度が高い。

【0069】

また、第２金属板２０の内面２０ａに設けられる凹部２５は、レーザーなどによって形成してもよい。さらには、凹部２５は、第１金属板１０および第２金属板２０の溶接時に、第１金属板１０側の第１異形部１３ａと第２金属板２０の内面２０ａとを接触させる力を調節することによっても、形成することができる。

【0070】

また、上記のベーパーチャンバ１は、様々な姿勢であっても良好な熱輸送特性を求められている、携帯電話などの電子機器に好適に用いられる。ベーパーチャンバ１を備える電子機器は、様々な使用状態であっても、ベーパーチャンバ１の高い熱輸送特性を有する。

【0071】

以上説明した実施形態によれば、ベーパーチャンバの厚み方向に流れるための液相の作動流体の推進力は、第１異形部群などから形成される隙間Ｓ１によって増加する。第１突出部の側面に点在している液滴などの液相の作動流体は、第２金属板の内面に容易に移動できる。このように、液相の作動流体がベーパーチャンバの厚み方向に良好に流れるため、ベーパーチャンバは優れた熱輸送特性を有することができる。

【0072】

なお、上記では、図１に示すように複数の凹部流路１１が互いに平行に延在する例について示したが、複数の凹部流路１１は交差してもよい。第１金属板１０が複数の凹部流路１１を交差する交差部を有すると、内部空間Ｓ内での熱輸送がさらに向上する。そのため、ベーパーチャンバ１の熱輸送特性がさらに向上する。

【0073】

また、上記では、図１に示すように複数の凹部流路１１および複数の第１突出部１２が互いに平行に延在する例について示したが、複数の凹部流路１１および複数の第１突出部１２は同心円状に延在してもよい。

【0074】

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態のベーパーチャンバの一例を示す斜視図である。図７は、図６のＢ－Ｂ線断面図である。

【0075】

なお、以下に示す実施形態では、第１実施形態のベーパーチャンバの構成と同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。

【0076】

第２実施形態のベーパーチャンバ２において、第３金属基板の構成を追加すること以外は、第１実施形態のベーパーチャンバ１の構成と基本的に同じである。そのため、ここでは、その異なる構成について主に説明する。

【0077】

図６～７に示すように、ベーパーチャンバ２は、第１金属板１０の第１面１０ａと対向する第２面１０ｂ側に接合される第３金属板３０をさらに有し、凹部流路１１の少なくとも１つ以上が第１金属板１０の第１面１０ａから第２面１０ｂまで貫通する。第３金属板３０を構成する材料は、第１金属板１０や第２金属板２０と同様である。

【0078】

少なくとも１つ以上の凹部流路１１は、ベーパーチャンバ２の厚み方向に沿って、第１金属板１０の第１面１０ａから第２面１０ｂまで貫通する。凹部流路１１の体積が増加するため、内部空間Ｓにおける熱輸送が向上し、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性が向上する。

【0079】

ベーパーチャンバ２では、第１面１０ａの裏面である第１金属板１０の第２面１０ｂおよび第３金属板３０の内面３０ａが対向するように、第１金属板１０および第３金属板３０が接合される。すなわち、第１金属シート１０および第２金属シート２０は内部が閉じられている。また、ベーパーチャンバ２は、第１金属板１０および第２金属板２０の間および第１金属板１０および第３金属板３０の間、すなわち第２金属板２０および第３金属板３０の間に形成される内部空間Ｓに作動流体を有する。そのため、第２金属板２０に加えて第３金属板３０からもベーパーチャンバ２の熱を外部に放出でき、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性が向上する。

【0080】

また、図７に示すように、第１金属板１０は、少なくとも１つ以上の第２突出部１５と第２異形部群１６とを有することが好ましい。

【0081】

第２突出部１５は、第１金属板１０の第２面１０ｂから第３金属板３０の内面３０ａに向かって突出し、頂面が第３金属板３０の内面３０ａに当接する。第２突出部１５は、第１突出部１２と同様の構成を有する。

【0082】

第２面１０ｂ側の第２異形部群１６は、第２突出部１５の頂部の一部に設けられ、第３金属板３０の内面３０ａとの間に隙間Ｓ２を形成する、少なくとも１つ以上の第２異形部を備える。第２面１０ｂ側の第２異形部群１６は、第１面１０ａ側の第１異形部群１３と同様の構成を有する。

【0083】

上記第１異形部群１３が熱輸送特性を向上する理由と同様の観点から、第２異形部群１６は、頂面側の第１異形部１３ａと同様の構成を有する頂面側の第２異形部１６ａ、角部側の第１異形部１３ｂと同様の構成を有する角部側の第２異形部１６ｂ、および頂部側面側の第１異形部１３ｃと同様の構成を有する頂部側面側の第２異形部１６ｃの少なくとも１種の異形部を備えることが好ましい。頂面側の第２異形部１６ａ、角部側の第２異形部１６ｂ、および頂部側面側の第２異形部１６ｃと第３金属板３０の内面３０ａとの間に形成される隙間Ｓ２は、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性をさらに向上する。また、第３金属板３０は、第２金属板２０の凹部２５と同様の構成を有する凹部３５を内面３０ａに有することが好ましい。

【0084】

図８は、第２実施形態のベーパーチャンバ２の他の一例を示す斜視図である。

【0085】

図８に示すように、第３金属板３０は、少なくとも１つ以上の凹部流路３１と少なくとも１つ以上の突出部３２と第３金属板異形部群３３とを有することが好ましい。

【0086】

第３金属板３０の凹部流路３１は、第３金属板３０の内面３０ａに設けられる。第３金属板３０の凹部流路３１は、第１金属板１０の凹部流路１１と同様の構成を有する。

【0087】

突出部３２は、第３金属板３０の内面３０ａから第１金属板１０の第２面１０ｂに向かって突出し、突出部３２の頂面が第１金属板１０の第２突出部１５の頂面に当接する。第３金属板３０の突出部３２は、第１金属板１０の第１突出部１２と同様の構成を有する。

【0088】

第３金属板３０の第３金属板異形部群３３は、延在する第３金属板３０の突出部３２の頂部の一部に設けられ、第１金属板１０の第２突出部１５の頂面との間に隙間を形成する、少なくとも１つ以上の異形部を備える。第３金属板３０の第３金属板異形部群３３は、第１金属板１０の異形部群１３と同様の構成を有する。

【0089】

第３金属板３０が凹部流路３１と突出部３２と第３金属板異形部群３３とを有すると、第３金属板異形部群３３による隙間がさらに形成される。この隙間は、上記の隙間Ｓ１と同様の構成を有する。そのため、第３金属板３０の突出部３２の側面に点在している液滴などの液相の作動流体は、隙間に容易に浸入することによって、第１金属板１０側に容易に移動できる。そのため、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性はさらに向上する。

【0090】

また、第３金属板３０の凹部流路３１が第１金属板１０の凹部流路１１と連結するため、ベーパーチャンバ２の内部空間Ｓ内での熱輸送がさらに向上する。その結果、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性がさらに向上する。

【0091】

また、第３金属板３０の第３金属板異形部群３３は、第１金属板１０に設けられる頂面側の第１異形部１３ａと同様の構成を有する頂面側の異形部３３ａ、角部側の第１異形部１３ｂと同様の構成を有する角部側の異形部３３ｂ、および頂部側面側の第１異形部１３ｃと同様の構成を有する頂部側面側の異形部３３ｃの少なくとも１種の異形部を備えることが好ましい。第３金属板３０の第３金属板異形部群３３が当該異形部３３ａ、３３ｂ、３３ｃを備えると、上記のようなメカニズムにより、ベーパーチャンバ２の熱輸送特性がさらに向上する。

【0092】

また、ベーパーチャンバ２において、第１金属板１０は、外縁１０ｃにおける第１面１０ａおよび第２面１０ｂに溶接部４０を有してもよい。また、第１金属板１０は、側面に溶接部４０を有する、すなわち、第１金属板１０における第２金属板２０側の側面および第２金属板２０における第１金属板１０側の側面、ならびに、第１金属板１０における第３金属板３０側の側面および第３金属板３０における第１金属板１０側の側面に溶接部４０を有してもよい。こうして、第１金属板１０および第２金属板２０、ならびに第１金属板１０および第３金属板３０が溶接される

【0093】

以上説明した実施形態によれば、第２金属板に加えて第３金属板を有すると共に、第１金属板の第１面から第２面まで貫通する凹部流路を有するベーパーチャンバでは、凹部流路の体積が増加するため、内部空間Ｓにおける熱輸送が向上する。さらには、第３金属板からも熱をベーパーチャンバの外部に放出できる。そのため、ベーパーチャンバの熱輸送特性はさらに向上する。

【0094】

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。

【符号の説明】

【0095】

１、２ ベーパーチャンバ
１０ 第１金属板
１０ａ 第１金属板の第１面
１０ｂ 第１金属板の第２面
１０ｃ 第１金属板の外縁
１１ 凹部流路
１２ 第１突出部
１２ａ 第１突出部の頂部
１２１ 頂部の頂面
１２２ 頂部の側面
１２ｂ 第１突出部の側面
１２ｃ 第１突出部の角部
１３ 第１異形部群
１３ａ 頂面側の第１異形部
１３ｂ 角部側の第１異形部
１３ｃ 頂部側面側の第１異形部
１５ 第２突出部
１６ 第２異形部群
１６ａ 頂面側の第２異形部
１６ｂ 角部側の第２異形部
１６ｃ 頂部側面側の第２異形部
２０ 第２金属板
２０ａ 第２金属板の内面
２０ｂ 第２金属板の外面
２１ 凹部流路
２２ 第２金属板の突出部
２３ 第２金属板異形部群
２３ａ 頂面側の異形部
２３ｂ 角部側の異形部
２３ｃ 頂部側面側の異形部
２５ 凹部
３０ 第３金属板
３０ａ 第３金属板の内面
３０ｂ 第３金属板の外面
３１ 凹部流路
３２ 第３金属板の突出部
３３ 第３金属板異形部群
３３ａ 頂面側の異形部
３３ｂ 角部側の異形部
３３ｃ 頂部側面側の異形部
３５ 凹部
４０ 溶接部
Ｓ 内部空間
Ｓ１、Ｓ２ 隙間
Ｆ（Ｌ） 液相の作動流体の流れ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】