JP6888751B2 - ベーパーチャンバ、電子機器、及び、ベーパーチャンバ用シート - Google Patents
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Description
熱源からの熱を輸送した気体状態の作動流体は熱源から離れた位置にまで移動し、周囲に熱を吸収されることで冷却されて凝縮し、液体状態に相変化する。相変化した液体状態の作動流体は凝縮液用流路を通り、熱源の位置にまで戻ってまた熱源からの熱を受けて蒸発して気体状態に変化する。
以上のような循環により熱源から発生した熱が熱源から離れた位置に輸送、拡散され熱源が冷却される。
また、筐体と、筐体の内側に配置された電子部品と、電子部品に配置された当該ベーパーチャンバと、を備える、電子機器を提供できる。
また、筐体と、筐体の内側に配置された電子部品と、電子部品に配置された当該ベーパーチャンバと、を備える、電子機器を提供できる。
また、筐体と、筐体の内側に配置された電子部品と、電子部品に配置された当該ベーパーチャンバと、を備える、電子機器を提供できる。
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件および物理的特性並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度並びに物理的特性の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。さらに、図面においては、明瞭にするために、同様の機能を期待し得る複数の部分の形状を、規則的に記載しているが、厳密な意味に縛られることなく、当該機能を期待することができる範囲内で、当該部分の形状は互いに異なっていてもよい。また、図面においては、部材同士の接合面などを示す境界線を、便宜上、単なる直線で示しているが、厳密な直線であることに縛られることはなく、所望の接合性能を期待することができる範囲内で、当該境界線の形状は任意である。
1.1.形態1a
[構成要素]
図1には形態1aにかかるベーパーチャンバ1の外観斜視図、図2にはベーパーチャンバ1の分解斜視図を表した。これら図及び以下に示す各図には必要に応じて便宜のため、3次元の直交座標系に対応した方向を表す矢印(x、y、z)も合わせて表示した。ここでxy面内方向は板状であるベーパーチャンバ1の板面方向であり、z方向は厚さ方向である。
本形態で第一シート10は、その表裏面(厚さ方向の一方と他方の面、内面10aと外面10b)が平坦である全体としてシート状の部材である。第一シート10は表裏とも平坦な面により構成されており、平坦な内面10a、該内面10aとは反対側となる平坦な外面10b、及び、内面10aと外面10bとを渡して厚さを形成する端面10cを備える。
本体11は中空部及び密閉空間を形成するシート状の部位であり、本形態では平面視で角が円弧にされた(いわゆるRを有する)長方形である。
ただし、第一シート10の本体11は本形態のように四角形である他、ベーパーチャンバとして都度必要とされる形状とすることができる。例えば円形、楕円形、三角形、その他の多角形、並びに、屈曲部を有する形である例えばL字型、T字型、クランク型、U字型等であってもよい。また、これらの少なくとも2つを組み合わせた形状とすることもできる。
これにより薄型のベーパーチャンバとして適用できる場面を多くすることが可能である。
また、1つシート内で2種類以上の材料を積層したものを用いてもよいし、部位によって材料が異なってもよい。
本形態で第二シート20も、その表裏が平坦である全体としてシート状の部材である。第二シート20は表裏とも平坦な面により構成されており、平坦な内面20a、該内面20aとは反対側となる平坦な外面20b、及び、内面20aと外面20bとを渡して厚さを形成する端面20cを備える。
また、第二シート20も第一シート10と同様に本体21及び注入部22を具備している。
その他、第二シート20は第一シート10と同様に考えることができる。ただし、第二シート20の厚さや材質は第一シート10と同じである必要はなく、異なるように構成してもよい。
本形態で第三シート30は、第一シート10の内面10aと第二シート20の内面20aとの間に挟まれて重ねられるシートであり、作動流体が移動する密閉空間2のための構造が具備されている。
図3、図4には第三シート30を平面視した図(z方向から見た図)を表した。図3は第一シート10に重ねられる面の図、図4は第二シート20に重ねられる面の図である。
また図5には図3にC1−C1で示した線に沿った断面図、図6には図3にC2−C2で示した線に沿った断面図をそれぞれ示した。なお、断面図のうち、切断面に係る部位にはハッチング(斜線)を付すとともに、切断面に係らない部分で当該断面図に表れる部分のうち表示が必要である部分については、ハッチングを付さずに表示している。以下の図面においても同様である。
本体31は、ベーパーチャンバ用シートにおける中空部及びベーパーチャンバ1における密閉空間を形成するシート状の部位であり、本形態では平面視で角が円弧にされた(いわゆるRを有する。)長方形である。
ただし、本体31は本形態のように四角形である他、ベーパーチャンバとして必要とされる形状とすることができる。例えば円形、楕円形、三角形、その他の多角形、並びに、屈曲部を有する形である例えばL字型、T字型、クランク型、U字型等であってもよい。また、これらの少なくとも2つを組み合わせた形状とすることもできる。
第三シート30の材質は第一シート10及び第二シート20と同様に考えることができる。
外周接合部33は、本体31の外周に沿って設けられた部位であり、本体31の第一面30aに設けられた外周接合面33a及び第二面30bに設けられた外周接合面33bを備えている。外周接合面33aが第一シート10の内面10aの外周部に重なり、外周接合面33bが第二シート20の内面20aの外周部に重なってそれぞれが接合(拡散接合、ろう付け等)されることにより、第一シート10と第二シート20との間に第三シート30の形状に基づく中空部が形成され、ここに作動流体が封入されることにより密閉空間とされる。
なお、ここでは外周接合面33aの幅と外周接合面33bの幅をいずれもW1で示したが、外周接合面33aの幅と外周接合面33bの幅は必ずしも同じである必要はなく、異なる幅としてもよい。
外周液流路部34は、液流路部として機能し、作動流体が凝縮して液化した際に通る第二流路である凝縮液流路3の一部を構成する部位である。図7(a)、図7(b)には図5のうち矢印C3で示した部分を拡大して表した。また、図8には図7に矢印C4で示した方向から見た外周液流路部34を平面視した(z方向から見た)拡大図を表した。すなわち、図8は、第一面30aの方から見た外周液流路部34の一部を表している。
ここで、図7(a)は図8のC15−C15矢視断面図であり、図7(b)は図8のC16−C16の矢視断面図である。図7(a)は導入部37側に凸部35aが配置される断面であり、図7(b)は導入部37側に連通開口部35bが配置される断面である。
さらに、第二面30b側では凹部である液流路溝36と液流路溝36の間である凸部36aとが凹凸を繰り返して形成されている。すなわち、本形態では凝縮液流路3となる液流路溝が、厚さ方向(z方向)の一方と他方(表裏)のそれぞれに設けられている。
なお、一方と他方(表裏)、すなわち液流路溝35と液流路溝36とで深さ及び幅をそれぞれ変えてもよい。これによれば最終製品に合わせて、流量と毛細管力を独立的に調整することができる。
本形態で液流路溝35、液流路溝36はその断面が半楕円形状とされている。ただし、当該断面形状は半楕円形状であることに限らず、円形や、長方形、正方形、台形等の四角形や、その他の多角形、及び、これらのいずれか複数を組み合せた形状であってもよい。
すなわち、図8に示した凸部35aでは、連通開口部35bが形成される端部においてもその幅が他の部位と同じであり一定である。これに対して図10乃至図12に示した形状の凸部35aでは、連通開口部35bが形成される端部においてその幅が、凸部35aの最大幅よりも小さくなるように形成されている。より具体的には、図10は当該端部において角が円弧状となり角にRが形成されることにより端部の幅が小さくなる例、図11は端部が半円状とされることにより端部の幅が小さくなる例、図12は端部が尖るように先細りとなる例である。
導入部37の形態はこれに限らず、頂部37aの位置はz方向のいずれかであればよく、導入面37bは断面で直線でもよく、円弧状でない曲線であってもよい。また頂部37aは断面視で点でもよく、長さを有していてもよい。
なお、ここでは外周液流路部34の第一面30a側の幅と第二面30b側の幅をいずれもW2で示したが、外周接合面33aの幅と外周接合面33bの幅は必ずしも同じである必要はなく、異なる幅としてもよい。
また、図7(a)にD1で示した溝の深さは、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。一方、深さD1は5μm以上であることが好ましく、10μm以上であってもよく、20μm以上であってもよい。深さD1の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さD1の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
以上のように構成することにより、還流に必要な凝縮液流路の毛細管力をより強く発揮することができる。
その中でも製造の観点からW3はD1より大きいことが好ましく、かかる観点からアスペクト比は1.3より大きいことが好ましい。
これにより、凝縮液流路の密度を上げつつ、接合時や組み立て時に変形して凝縮液流路が潰れることを抑制することができる。
図1乃至図5に戻って内側液流路部38について説明する。内側液流路部38も液流路部として機能し、作動流体が凝縮して液化した際に通る第二流路である凝縮液流路3の一部、及び導入部41を構成する部位である。図13(a)、図13(b)には図5のうち矢印C5で示した部分を拡大して示した。図13(a)、図13(b)にも内側液流路部38の断面形状が表れている。また、図14には図13に矢印C6で示した方向から見た内側液流路部38を平面視した拡大図を示した。
ここで、図13(a)は図14のC17−C17矢視断面図であり、図13(b)は図14のC18−C18の矢視断面図である。図13(a)は導入部41側に凸部39aが配置される断面であり、図13(b)は導入部41側に連通開口部39bが配置される断面である。
従って、図13等からわかるように内側液流路部38ではその断面において、第一面30a側では凹部である液流路溝39と、液流路溝39の間である凸部39aと、が凹凸を繰り返して形成されている。さらに、第二面30b側では凹部である液流路溝40と、液流路溝40の間である凸部40aと、が凹凸を繰り返して形成されている。すなわち、本形態では凝縮液流路3となる液流路溝が、厚さ方向(z方向)の一方側と他方側(表裏)の両方に設けられている。
本形態で液流路溝39、液流路溝40はその断面が半楕円形状とされている。ただし、当該断面形状は半楕円形状であることに限らず、円形や、長方形、正方形、台形等の四角形や、その他の多角形、及び、これらのいずれか複数を組み合せた形状であってもよい。
また、この連通開口部39bについても、上記した連通開口部35bと同様に、図9に示した例に倣って、液流路溝39、液流路溝40が延びる方向と直交する方向に沿って連通開口部39bが同じ位置となるように配置されてもよい。また、図10乃至図12の例に倣った連通開口部39b及び凸部39aの形状としてもよい。
導入部41の形態はこれに限らず、頂部41aの位置はz方向のいずれかであればよく、導入面41bは断面で直線でもよく、円弧状でない曲線であってもよい。また頂部41aは断面で点でもよく、長さを有していてもよい。
図3、図4、図5、図13(a)にW5で示した内側液流路部38の幅(内側液流路部38と蒸気流路溝42が配列される方向の大きさで、最も大きな値)は、3000μm以下であることが好ましく2000μm以下であってもよく、1500μm以下であってもよい。一方、この幅W5は100μm以上であることが好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅W5の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅W5の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより蒸気流路の流路抵抗を下げ、蒸気の移動と、凝縮液の還流とをバランスよく行うことができる。
これにより還流に必要な凝縮液流路の毛細管力を強く発揮することができる。
その中でも製造の観点から溝幅W6は深さD2よりも大きいことが好ましく、かかる観点からアスペクト比は1.3より大きいことが好ましい。
これにより、凝縮液流路の密度を上げつつ、接合時や組み立て時に変形して流路が潰れることを抑制することができる。
次に蒸気流路溝42について説明する。蒸気流路溝42は作動流体が蒸発して気化した蒸気が通る部位で、第一流路である蒸気流路4(図15等参照)の一部を構成する。図3、図4には平面視した蒸気流路溝42の形状、図5には蒸気流路溝42の断面形状がそれぞれ表れている。
従って、図5からわかるように第三シート30は、y方向において、外周液流路部34及び内側液流路部38と蒸気流路溝42とが交互に繰り返された形状を備えている。
図3、図4、図5にW8で示した蒸気流路溝42の幅(内側液流路部38と蒸気流路溝40が配列される方向の大きさで、蒸気流路溝の開口面における幅)は、少なくとも上記した液流路溝35及び液流路溝37の幅W3、並びに、液流路溝39及び液流路溝40の幅W6より大きく形成され、2500μm以下であることが好ましく、2000μm以下であってもよく、1500μm以下であってもよい。一方、この幅W8は100μm以上であることが好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅W8の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅W8の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
蒸気流路溝42のピッチは、内側液流路部38のピッチにより決まるのが通常である。
蒸気流路溝の流路断面積を液流路溝の流路断面積よりも大きくすることにより、作動流体の性質上、凝縮液よりも体積が大きくなる蒸気を円滑に還流することができる。
蒸気流路連通溝44は、複数の蒸気流路溝42を連通させる溝である。これにより、複数の蒸気流路溝42の蒸気の均等化が図られたり、蒸気がより広い範囲に運ばれ、多くの凝縮液流路3を効率よく利用できるようになったりするため、作動流体の還流をより円滑にすることが可能となる。
また、図3、図4に表れているように、本形態では蒸気流路連通溝44のうち、第三シート30の注入部32に設けられた溝32aの端部が配置される部位では、連結部44cに穴44dが設けられ、溝44aと溝44bとが連通している。これにより溝32aからの作動液注入を阻害することなく、より円滑な作動液注入ができるようにしている。
図3、図4、図6にW9で示した蒸気流路連通溝44の幅(連通方向に直交する方向の大きさで、溝の開口面における幅)は、2500μm以下であることが好ましく、2000μm以下であってもよく、1500μm以下であってもよい。一方、この幅W9は100μm以上であることが好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅W9の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅W9の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
蒸気流路連通溝は蒸気の流動抵抗を小さくすることにより作動流体の円滑な還流をさせることができるので、かかる観点から流路断面の形状を決定することもできる。
次に、第一シート10、第二シート、及び第三シート30が組み合わされてベーパーチャンバ1とされたときの構造について説明する。この説明により、ベーパーチャンバ1が具備する形状、並びに、第一シート10、第二シート、及び第三シート30が有するべき各構成の配置、大きさ、形状等がさらに理解される。
図17(a)には図15にC9で示した部分で図7(a)に対応する断面、図17(b)には図7(b)に対応する断面、図18(a)には図15にC10で示した部分で図13(a)に対応する断面、図18(b)には図13(b)に対応する断面をそれぞれ表した。
なお、図15、図16、図17(a)、図18(a)に表れる断面では蒸気流路4と蒸気流路3とは凸部35a及び凸部39aにより隔てられているが、図8及び図14に示して説明したように、凸部35a及び凸部39aはそれぞれ連通開口部35b及び連通開口部39bを備えている。従って、図17(b)、図18(b)で示したように蒸気流路4に連通開口部35b、連通開口部39bが接する断面によれば、蒸気流路4と蒸気流路3とは連通開口部35b及び連通開口部39bにより連通している。
同様にして第三シート30の外周液流路部34の第二面30b側に第二シート20の内面20aが重なるように配置されている。これにより液流路溝36の開口が第二シート20により塞がれて中空部の一部となる。これは、中空部に封入された作動流体が凝縮して液化した状態である凝縮液が流れる第二流路である凝縮液流路3となる。
同様にして第三シート30の外周液流路部38の第二面30b側に第二シート20の内面20aが重なるように配置されている。これにより液流路溝40の開口が第二シート20により塞がれて中空部の一部となる。これは、中空部に封入された作動流体が凝縮して液化した状態である凝縮液が流れる第二流路である凝縮液流路3となる。
また、凝縮液流路3は第1流路である蒸気流路4とは分離されて形成されているため、作動流体の循環を円滑にさせることができる。
これにより、1つの凝縮液流路3の流路断面積を小さく(細く)しつつも、凝縮液流路3の合計の流路断面積を大きく取ることができるので毛細管力を高く維持しつつ凝縮液の流れを円滑にすることができる。
また、ベーパーチャンバ1における作動流体の面内方向(xy方向)への移動だけでなく、厚さ方向(z方向)への移動の機会を与えることができ、より均一な熱移動及び熱輸送が期待できる。
ここで蒸気流路4の一部を構成する第一シート10及び第二シート20の蒸気流路4側の面は平坦であることが好ましい。本形態では第一シート10及び第二シート20の表面が加工されず、平坦な板面を有しているため、蒸気流路4の内壁が平滑になり、蒸気が移動する際の抵抗を抑えることができる。
この関係はベーパーチャンバ全体のうち少なくとも一部において満たせばよく、ベーパーチャンバの全部でこれを満たせばさらに好ましい。
なお、本形態では導入部37、及び、導入部41が設けられているので、1つの蒸気流路4は2つの導入部に接するように構成されている。
ただし、注入流路5から中空部に対して作動流体を注入した後は、注入流路5は閉鎖されて密閉空間2となるので、最終的な形態のベーパーチャンバ1では外部と中空部とは連通していない。
本形態で注入部12、注入部22、及び注入部32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く、他のいずれかの端部に配置されていてもよく、複数配置されてもよい。複数配置される場合には例えばベーパーチャンバ1の長手方向における一対の端部のそれぞれに配置されてもよいし、他の一対の端部のうちの一方の端部に配置されもよい。
以上のようなベーパーチャンバは例えば次のように作製することができる。
第三シート30の外周形状を有するシートに対して、液流路溝35、液流路溝36、液流路溝39、液流路溝40、蒸気流路溝42、及び溝44a及び溝44bをハーフエッチングにより形成する。ハーフエッチングとは厚さ方向に貫通することなくその途中までエッチングを行うことである。
ただし、蒸気流路溝42については、第一面30a側と第二面30b側の両方からのハーフエッチングにより厚さ方向に貫通するように行う。このようにエッチングをすることにより、導入部37及び導入部41の形状を形成することができる。
そして仮止め後に拡散接合を行い恒久的に第一シート10、第二シート20、第三シート30を接合してベーパーチャンバ用シートとする。なお、拡散接合の代わりにろう付けにより接合してもよい。ここで、「恒久的に接合」とは、厳密な意味に縛られることはなく、ベーパーチャンバ1の動作時に、密閉空間2の密閉性を維持可能な程度に接合を維持できる程度に接合されていることを意味する。
例えば3Dプリンタによりベーパーチャンバを製造する場合にはベーパーチャンバを複数のシートを接合して作製する必要がなく、接合部のないベーパーチャンバとすることが可能となる。
次にベーパーチャンバ1の作用について説明する。図19には電子機器の一形態である携帯型端末80の内側にベーパーチャンバ1が配置された状態を模式的に表した。ここではベーパーチャンバ1は携帯型端末80の筐体81の内側に配置されているため点線で表している。このような携帯型端末80は、各種電子部品を内包する筐体81及び筐体81の開口部を通して外部に画像が見えるように露出したディスプレイユニット82を備えて構成されている。そしてこれら電子部品の1つとして、ベーパーチャンバ1により冷却すべき電子部品53が筐体51内に配置されている。
図20には作動流体の流れを説明する図を表した。説明のし易さのため、この図ではベーパーチャンバ1の内部で第三シート30の第一面30a側が見えるように表示している。
蒸気流路4内の蒸気は熱源である電子部品83から離れ、比較的温度が低いベーパーチャンバ1の外周部に移動し、当該移動の際に順次第一シート10、第二シート20、及び第三シート30に熱を奪われながら冷却される。蒸気から熱を奪った第一シート10、第二シート20、及び第三シート30は、ベーパーチャンバに接触した電子機器80の筐体81等に熱を伝え、最終的に熱は外気に放出される。
このとき、導入部37、導入部41が具備されている形態であれば、導入面37b、導入面41bと第一シート10、第二シート20とに囲まれた部位が生じ、毛細管力の作用でここに凝縮液が溜まりやすくなる。これにより、凝縮液の凝縮液流路3へ導入がさらに円滑に行われる。
そして再度熱源である電子部品83からの熱により気化して上記を繰り返す。
さらに本形態では凝縮液流路3が、ベーパーチャンバ1の厚さ方向(z方向)の一方側と他方側の両方に備えられている。
これにより、1つの凝縮液流路3の流路断面積を小さく(細く)しつつも、凝縮液流路3の合計の流路断面積を大きく取ることができるので毛細管力を高く維持しつつ凝縮液の流れを円滑にすることができる。
また、ベーパーチャンバ1における作動流体の面内方向(xy方向)への移動だけでなく、厚さ方向(z方向)への移動の機会を与えることができ、より均一な熱移動及び熱輸送が期待できる。
ここまでのベーパーチャンバ1は、第一シート10、第二シート20、及び第三シート30の3つのシートからなる例を説明した。このように3つのシートからなることにより、これより多くのシートを用いる場合に比べてシートの重ね合わせの複雑さが無いため製造が容易であるとともに、各シートの接合をより強固なものとすることができる。その中で、本形態のように、第一シート10及び第二シート20は、その表面が加工されず平坦な形態とすれば、シートの重ね合わせの際に凝縮液流路や蒸気流路を形成するための位置合わせ(アライメント)を気にする必要がないことからより簡易な製造が可能となる。
このように、ベーパーチャンバを3つ以上のシートで構成することにより、2つのシートで構成する場合に比べ、図18に示したような導入面41bを形成しやすくなり、ここに作動流体が凝縮しやすくなり、より円滑な作動流体の移動が行われる。
また、例えば図21に示したように、第三シートを厚さ方向に分割して全部で4つのシートによりベーパーチャンバを構成する場合、内側液流路部38の厚さ方向中央にも溝を形成して凝縮液流路を設けることもできる。
図22乃至図25には、形態1bにかかるベーパーチャンバ51を説明する図を示した。
図22は、ベーパーチャンバ51の分解斜視図であり、図2に相当する図である。図23はベーパーチャンバ51の密閉空間2が見えるように表した図であり、第三シート52の第一面30a側が表れるように表示した図である。図24は、図23にC12−C12で示した位置でベーパーチャンバ101を切断した断面図を表している。図25は、図24のうちC13で示した部位(内側液流路部138)の周辺を拡大して表した図で図18に相当する図である。
これによって、図25に矢印C14で示したように、厚さ方向に分かれて配置された凝縮液流路3が蒸気流路4を介することなく連通し、凝縮液の分配をさらに均等化させることができるため、より円滑に作動流体が流れることが可能となる。
2.1.形態2a
[構成要素]
図26には形態2aにかかるベーパーチャンバ101の外観斜視図、図27にはベーパーチャンバ101の分解斜視図を表した。本形態のベーパーチャンバ101は、図26、図27からわかるように第一シート10、第二シート20、及び、第三シート130(「中間シート130」と記載することもある。)を有している。そして、後で説明するように、これらシートが重ねられて接合(拡散接合、ろう付け等)されていることにより、第一シート10と第二シート20との間に第三シート130の形状に基づいた中空部が形成されたベーパーチャンバ用シートとなる。そして、中空部に作動流体が封入されることで密閉空間102(例えば図19参照)とされ、ベーパーチャンバ101となる。
本形態で第三シート130は、第一シート10の内面10aと第二シート20の内面20aとの間に挟まれて重ねられるシートであり、作動流体が移動する密閉空間2のための構造が具備されている。
図28、図29には第三シート130を平面視した図(z方向から見た図)を表した。図28は第一シート10に重ねられる面の図、図29は第二シート20に重ねられる面の図である。
また図30には図28にC101−C101で示した線に沿った断面図、図31には図28にC102−C102で示した線に沿った断面図をそれぞれ示した。
本体31は、ベーパーチャンバ用シートにおける中空部及びベーパーチャンバ1における密閉空間を形成するシート状の部位であり、本形態では平面視で角が円弧(いわゆるR)にされた長方形である。
ただし、本体31は本形態のように四角形である他、ベーパーチャンバとして必要とされる形状とすることができる。例えば円形、楕円形、三角形、その他の多角形、並びに、屈曲部を有する形である例えばL字型、T字型、クランク型U字型等であってもよい。また、これらの少なくとも2つを組み合わせた形状とすることもできる。
外周接合部33は上記した形態1で説明した外周接合部33と同様に考えることができるので、ここでは同じ符号を付して説明を省略する。
外周液流路部134は、液流路部として機能し、作動流体が凝縮して液化した際に通る第二流路である凝縮液流路3の一部を構成するとともに、断熱部6を構成する部位を具備する。図32には図30のうち矢印C103で示した部分を拡大して表した。また、図33には図32に矢印C105で示した方向から見た外周液流路部134をz方向から見た拡大図を表した。すなわち、図33は第2面130bの方から見た外周液流路部134の一部を表している。
当該液流路溝35は、上記した形態1で説明した液流路溝35と同様に考えることができるので、ここでは同じ符号を付して説明を省略する。
断熱部用溝136は外周液流路部134が延びる方向に沿って延びる溝であり、蒸気流路溝42や液流路溝35には連通しておらず、断熱部用溝136には作動流体が流入しないように構成されている。
本形態で断熱部用溝136はその断面が半楕円形状とされている。ただし、当該断面形状は半楕円形状であることに限らず、円形や、長方形、正方形、台形等の四角形や、その他の多角形、及び、これらのいずれか複数を組み合せた形状であってもよい。
これら図からわかるように、断熱用溝136の溝内には、底部から立設する複数の柱136aが間隔を有して配列されている。この柱136aにより第三シート130が第二シート20と接合された際に断熱部用溝136の潰れを抑制するとともに、ベーパーチャンバ101自体の強度も高めることができる。
なお、ここでは外周液流路部134の第一面130a側の幅と第二面130b側の幅をいずれもW102で示したが、外周接合面33aの幅と外周接合面33bの幅は必ずしも同じである必要はなく、異なる幅としてもよい。
また、図32にD102で示した溝の深さは、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。一方、深さD102は5μm以上であること好ましく、10μm以上であってもよく、20μm以上であってもよい。深さD102の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さD102の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
図26乃至図30に戻って内側液流路部138について説明する。内側液流路部138も作動流体が凝縮して液化した際に通る第二流路である凝縮液流路3の一部、断熱部6を構成する一部、及び導入部41を構成する部位である。図35には図30のうち矢印C107で示した部分を拡大して示した。図35にも内側液流路部38、断熱用溝140、及び導入部41の断面形状が表れている。また、図36には図35に矢印C109で示した方向から見た内側液流路部138を平面視した拡大図を示した。
ここで、液流路溝39は形態1で説明した液流路溝39と同様に考えることができるので、同じ符号を付して説明を省略する。
断熱部用溝140は内側液流路部138が延びる方向に沿って延びる溝であり、蒸気流路溝42や液流路溝39には連通しておらず、断熱部用溝140には作動流体が流入しないように構成されている。
本形態で断熱部用溝140はその断面が半楕円形状とされている。ただし、当該断面形状は半楕円形状であることに限らず、円形や、長方形、正方形、台形等の四角形や、その他の多角形、及び、これらのいずれか複数を組み合せた形状であってもよい。
これらの図からわかるように、断熱部用溝140の溝内には、底部から立設する複数の柱140aが間隔を有して配列されている。この柱140aにより第三シート130が第二シート20と接合された際に断熱部用溝140の潰れを抑制するとともに、ベーパーチャンバ101自体の強度も高めることができる。
図28乃至図30、図35にW106で示した内側液流路部138の幅(内側液流路部138と蒸気流路溝42が配列される方向の大きさで、最も大きな値)は、3000μm以下であることが好ましく2000μm以下であってもよく、1500μm以下であってもよい。一方、この幅W106は100μm以上であることが好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅W106の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅W106の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
これにより蒸気流路の流路抵抗を下げ、蒸気の移動と、凝縮液の還流とをバランスよく行うことができる。
また、図35にD104で示した溝の深さは、200μm以下であることが好ましく、150μm以下であってもよく、100μm以下であってもよい。一方、深さD104は5μm以上であること好ましく、10μm以上であってもよく、20μm以上であってもよい。深さD104の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、深さD104の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
次に蒸気流路溝142について説明する。蒸気流路溝142は作動流体が蒸発して気化した蒸気が通る部位で、第一流路である蒸気流路4(図19等参照)の一部を構成する。図28、図29には平面視した蒸気流路溝142の形状、図30には蒸気流路溝142の断面形状がそれぞれ表れている。
従って、図30からわかるように第三シート130は、y方向において、外周液流路部134及び内側液流路部138と蒸気流路溝142とが交互に繰り返された形状を備えている。
蒸気流路連通溝44は、複数の蒸気流路溝142を連通させる溝であり、上記した形態1で説明した蒸気流路連通溝44と同様に考えることができるので同じ符号を付して説明を省略する。
次に、第一シート10、第二シート、及び第三シート130が組み合わされてベーパーチャンバ101とされたときの構造について説明する。この説明により、ベーパーチャンバ101が具備する形状、並びに、第一シート10、第二シート、及び第三シート130が有するべき各構成の配置、大きさ、形状等がさらに理解される。
図40には図38にC113で示した部分、図41には外周液流路部134のうち柱136aが備えられる部分、図42には図38にC114で示した部分、図43には内側液流路部138のうち柱140aが備えられる部分をそれぞれ拡大して表した。
なお、図38乃至図43に表れる断面では蒸気流路4と凝縮液流路3とは凸部35a及び凸部39aにより隔てられているが、凸部35a及び凸部39aはそれぞれ連通開口部35b及び連通開口部39bを備えている。従って、蒸気流路4と凝縮液流路3とは連通開口部35b及び連通開口部39bにより連通している。
また、凝縮液流路3は第1流路である蒸気流路4とは分離されて形成されているため、作動流体の循環を円滑にさせることができる。
なお、本形態では導入部37、及び、導入部41が設けられているので、蒸気流路4は2つの導入部に接するように構成されている。
以上のようなベーパーチャンバは例えば次のように作製することができる。
第三シート130の外周形状を有するシートに対して、液流路溝35、断熱部用溝136、液流路溝39、断熱部用溝140、蒸気流路溝142、及び溝44a及び溝44bをハーフエッチングにより形成する。ただし、蒸気流路溝142については、第一面130a側と第二面130b側の両方からのハーフエッチングにより厚さ方向に貫通するように行う。このようにエッチングをすることにより、導入部37及び導入部41の形状を形成することもできる。
そして仮止め後に拡散接合を行い恒久的に第一シート10、第二シート20、第三シート130を接合してベーパーチャンバ用シートとする。なお、拡散接合の代わりにろう付けにより接合してもよい。ここで、「恒久的に接合」とは、厳密な意味に縛られることはなく、ベーパーチャンバ101の動作時に、密閉空間102の密閉性を維持可能な程度に接合を維持できる程度に接合されていることを意味する。
この接合を真空中で行うことで断熱部6を真空にすることができ、空気中やその他のガスの中で行うとこれに断熱部6をこれに応じた気体で満たすことができる。なお、断熱部用溝136に柱136a、断熱部用溝140に柱140aが具備されていれば、接合の際、並びに、次に説明する中空部の減圧の際、及び作動流体の注入の際に断熱部6の潰れ及び膨らみを抑制できる。また、断熱部6に固体の材料を入れる場合には接合前に断熱部用溝に当該材料を入れておけばよい。
次にベーパーチャンバ101の作用について説明する。ベーパーチャンバ101の電子機器への配置は形態1で説明した通りである(図1、図19)。また、凝縮液流路3、蒸気流路4における作動流体の移動及び熱の拡散の考え方についても形態1で説明したものと同様に考えることができる。
従って断熱部は必ずしもベーパーチャンバの全体に配置されることはなく、局所的な熱の移動が想定される部位にのみ配置してもよい。これには例えば熱源(電子部品)が配置される部位や、逆に熱源から離隔したベーパーチャンバの端部等を挙げることができる。
図44には断熱部用溝140が第三シート130の第二面130bの一部に設けられた例である。この図は図29に相当する図である。これにより断熱部6も当該断熱部用溝140が設けられた部位に限定される。これは例えば冷却対象に近い部分、及び、凝縮が生じることを抑えたい部分に断熱部6を設け、凝縮が速やかに行われることが望まれる部分に断熱部6を設けないなど、熱的設計に合わせて断熱部を設けることができる。
図45は凝縮液流路3、蒸気流路4のそれぞれに断熱部6が設けられた例である。図46は、凝縮液流路3及び蒸気流路4を通して連通した断熱部6とした例である。そして図47は蒸気流路4にのみ断熱部6が設けられた例である。
形態1及び形態2で導入部37及び導入部39について説明したが、形態3では導入部について詳しく説明する。従って導入部以外の構成については上記した形態1及び形態2と同様に考えることができるため説明を省略する。また形態1では第三シート30の第二面30bには液流路溝40が具備され、形態2では第三シート130の第二面130bには断熱部用溝140が具備されているが、必ずしも第三シートの第二面にはこれらの要素が備えられている必要はないため、ここでは第三シートの第二面にはこれら要素が具備されていない例で説明する。ただし、第三シートの第二面に液流路溝40や断熱用溝140を備えることを妨げるものではない。
なお、以下の説明で導入部以外の要素については形態1で用いた符号を用いる。
図48(a)、図48(b)は、内側液流路部238について説明する図であり、図13(a)、図13(b)に相当する図である。なお、ここでは内側液流路部238により導入部241を説明するが外側液流路部に備えられる導入部についても同様に考えることができる。
本形態で導入部241は、厚さ方向(z方向)で第1面30a(液流路溝の凸部39aの頂部)からT203の位置で最も突出した頂部241aを具備し、頂部241aから液流路溝39に向けて、断面視で内側液流路部238側に凹の円弧状の導入面241bが具備されている。ただし円弧状である必要はなく、断面視で内側液流路部238側に凹の円弧以外の曲線状であってもよい。
導入部の他の形態例については後で示すが、いずれの導入部も、蒸気流路溝42(蒸気流路)側に突出した部位で、その最も突出した頂部から液流路溝(凝縮液流路)に向けて近づく面を備える面(導入面)を具備する。
導入面の面粗さ(ISO 25178)は、例えば株式会社キーエンス製のレーザ顕微鏡(型番:VK−X250)にて測定できる。そしてこの面粗さの算術平均高さSaは0.005μm以上であることが好ましく、0.03μm以上であることがより好ましい。また最大高さSzは0.05μm以上であることが好ましく、0.3μm以上であることがより好ましい。
図48(a)にW205で示した内側液流路部238の幅(内側液流路部238と蒸気流路溝42が配列される方向の大きさで、最も大きな値)は、3000μm以下であることが好ましく2000μm以下であってもよく、1500μm以下であってもよい。一方、この幅W205は100μm以上であることが好ましく、200μm以上であってもよく、400μm以上であってもよい。この幅W205の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、幅W205の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
また、図48(a)にT203で示した凸部39aの頂部241aから導入部241の頂部241aまでの厚さ方向距離は、内側液流路部238の厚さをT204としたとき、T203をT204で割った値で0.05以上であることが好ましく、0.15以上であってもよく、0.3以上であってもよい。一方、T203をT204で割った値は1.0以下であればよく、0.8以下であってもよく、0.6以下でもよい。当該T203をT204で割った値の範囲は、上記複数の上限の候補値のうちの任意の1つと、複数の下限の候補値のうちの1つの組み合わせによって定められてもよい。また、T203をT204で割った値の範囲は、複数の上限の候補値の任意の2つを組み合わせ、又は、複数の下限の候補値の任意の2つの組み合わせにより定められてもよい。
なお、本形態では当該値が0.5であり頂部241aが内側液流路部238の厚さ方向中央となる位置に配置されている。
D201×(W209/2)<T203×W207<(T204−T203)×W210
これにより、凝縮した液状の作動流体が凝縮液流路3で回収されやすく、蒸気流路4と凝縮液流路3との間の液状の作動流体の移動が行われやすくなる。また、これにより蒸気流路4で液状の作動流体が蒸発しやすくなる。
なお、図49(a)に表れる断面では蒸気流路4と蒸気流路3とは凸部39aにより隔てられているが、凸部39aは連通開口部39bを備えている。従って、図49(b)に示したように連通開口部39bが蒸気流路4に隣接する断面によれば蒸気流路4と蒸気流路3とは連通開口部39bにより連通している。
本形態で導入部241は、厚さ方向(z方向)で蒸気流路4側に最も突出した頂部241aを有し、頂部241aから凝縮液流路3が具備された側に向けて断面で円弧状の導入面241bが備えられている。
すなわち導入部は、凝縮液流路3と蒸気流路4との間に配置され、蒸気流路4側に突出しており、その最も突出した部位(頂部)から凝縮液流路3に向けて近づく面を含む面(導入面)を具備する。
このとき、蒸気流路4の内面には、導入部241が具備されているので、導入面241bと第一シート10とに挟まれた部位が生じ、毛細管力の作用でここに凝縮液が溜まりやすくなる。これにより、凝縮液の凝縮液流路3へ導入がさらに円滑に行われ、熱輸送量を高めることができる。
図49(a)と同じ断面において、蒸気流路4のうち、対向する頂部241a間の距離を横、蒸気流路4の厚さ方向の大きさを縦とした長方形を領域Aとし、その面積をAAとする。
図49(a)と同じ断面において、蒸気流路4のうち、導入面241b、領域A、凸部39a及び第一シート10により囲まれた領域を領域Bとし、その面積をABとする。
図49(a)と同じ断面において、領域Bに最も近い凝縮液流路3の領域を領域Cとし、その面積をACとする。
これらAA、AB、ACが次の関係を有していることが好ましい。
AA>AB>AC
このような関係を有することにより、蒸気流路4から凝縮液流路3に凝縮した作動流体を引き込み易くなり、また、凝縮液流路3から蒸気流路4に急激な気化した液体が流出することを抑制することができる。
以下に示す図には、導入部の形状に注目して他の形態例である形態3b乃至形態3hを説明する図を表した。いずれも図49(a)、図49(b)に相当する図である。なお、これら導入部の形態を外周液流路部に適用することもできる。なお便宜のため、いずれの形態例でも符号238を内側液流路部、符号241を導入部、符号241aを頂部、符号241bが導入面を表している。
この形態によれれば、導入面141bと第一シート10とに挟まれる空間が小さいため、毛細管力が強く働きやすく、上記効果がより顕著になる。
このような形態であっても上記効果を奏するものとなる。
このような形態であっても上記効果を奏するものとなる。
このような形態であっても上記効果を奏するものとなる。この形態では、導入面241bが凝縮液流路3に近づくにつれて第一シート10との間隔が狭い部位を比較的多く形成することができ、毛細管力の効率よい利用が期待できる。
ただし、導入面と第一面10aとの間を狭くすることによって、より強い毛細管力を利用する観点からは、上記した各形態例のように、頂部は厚さ方向において、蒸気流路のうち厚さ方向に対向する内面に一致しない側面のいずれかに配置されることが好ましい。
そしてこの形態3hでは、導入部241の頂部241aから導入面241bが、複数の凝縮液流路3及び蒸気流路4が配列される方向に平行(y方向)に延びる面を備えている。
このような形態であっても上記効果を奏するものとなる。
ベーパーチャンバにおいて、封入された作動流体の凝固点より低い温度環境下では、作動流体が凍結する恐れがある。純水等のように凍結により膨張する場合には、蒸気流路部内での作動流体の体積膨張により、ベーパーチャンバが変形することが考えられる。このような課題がある場合に、作動流体が凍結して膨張した場合であっても変形を抑制し、より安定して性能を発揮することができる形態を有することが好ましい。
そこで形態4では、このための構造を備えるベーパーチャンバについて説明する。
[形態]
図58にはベーパーチャンバ301の断面を示した図58は図15に相当する図である。図58からわかるように、第一シート310は内側シート311及び補強シート312、第二シート320は内側シート321及び補強シートを備えている。
補強シート312は内側シート311のうち第三シート30側とは反対側に配置されるシートであり外面10bを構成する。同様に補強シート322は内側シート321のうち第三シート30側とは反対側に配置されるシートであり外面10bを構成する。
同様に、内側シート321と補強シート322とは、クラッド材として構成されていてもよい。クラッド材は、複数種類のシートを互いに接合させた積層材料を意味する。例えば、内側シート321と補強シート322とは、一方のシートに、他方のシートをめっき処理することでクラッド材として作製されていてもよい。この場合、両シートの間には、これらの密着性を向上させるための図示しない密着層(ストライクめっき層、シード層など)を介在させてもよい。更には、両シートは、拡散接合されることでクラッド材として作製されていてもよい。
補強シート312、補強シート322の具体的な材料は特に限定されることはいが、熱伝導率が良好な金属材料であるとともに所望の機械的強度を有していることが好ましく、例えば、銅合金、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金またはアルミニウム合金を含んだ材料を挙げることができる。このうち鉄合金の例としては、ステンレス、インバー材(ニッケルを含む鉄合金)、コバール(コバルトを含む鉄合金)が挙げられる。
補強シート312、補強シート322の具体的な厚さは特に限定されることはないが、例えば、3μm以上100μm以下である。この厚さを3μm以上にすることにより、効果的に補強することができる。一方、100μm以下にすることにより、ベーパーチャンバ301の厚さが厚くなることを抑制できる。より好ましくは5μm以上50μm以下、さらに好ましくは9μm以上25μm以下である。
次に、このような構成からなるベーパーチャンバ301の製造方法について、図59乃至図64を用いて説明する。
レジスト膜340へのパターニングは、内側液流路38の液流路溝39、連通開口部39b、及び、蒸気流路溝42に対応する開口が形成される。このとき液流路溝39及び連通開口部39bに対応する開口はこれら液流路溝39、連通開口部39bの幅よりも小さくなるように形成することができる。一方、蒸気流路溝42に対応する開口は、第一面30aにおける蒸気流路溝42の幅と同じ幅に形成することができる。
一方、レジスト膜341へのパターニングは、内側液流路38の液流路溝40、連通開口部40b、及び、蒸気流路溝42に対応する開口が形成される。このとき液流路溝40及び連通開口部40bに対応する開口はこれら液流路溝40、連通開口部40bの幅よりも小さくなるように形成することができる。一方、蒸気流路溝42に対応する開口は、第二面30bにおける蒸気流路溝42の幅と同じ幅に形成することができる。
他の方法としては、圧延材から形成された補強シート311、322に、めっき処理を行うことにより内側シート311、312を形成するようにしてもよい。この場合、補強シート312、322と内側シート311、321との間に、両者の接合性を向上させるための密着層が介在されていてもよい。密着層の例としては、ストライクめっき層、シード層などが挙げられる。例えば補強シート312、322をステンレスで形成し、内側シート311、321を銅で形成する場合には、ニッケル、または銅等の材料を含むストライクめっき層を介在させるようにしてもよく、または、スパッタリングを行うことによって、チタン、モリブデン等の材料を含むシード層を介在させるようにしてもよい。ストライクめっき層およびシード層の厚さは、例えば、10nm以上1000nm以下の範囲である。あるいは、内側シート311、321を圧延材から形成し、補強シート312、322をめっき処理で形成するようにしてもよい。更には、内側シート311、321及び補強シート312、322のいずれか一方を、めっき処理で形成し、更にめっき処理をすることで他方を積層形成するようにしてもよい。
仮止めのための固定の方法としては、特に限られることはないが、例えば、抵抗溶接を行うことによることができる。この場合、図示しない電極棒を用いてスポット的に抵抗溶接を行うようにしてもよい。抵抗溶接の代わりにレーザ溶接を行ってもよい。
ベーパーチャンバ301における熱源の冷却に関する作動過程についてはこれまで説明した形態と同様なのでここでは説明を省略する。
一方、ベーパーチャンバ301を搭載した電子機器が、作動流体の凝固点より低い温度環境下に置かれる場合がある。この場合、作動流体が凍結し、作動流体の種類によっては凍結によって膨張する。例えば、作動流体が純水である場合には、氷点下の環境下では凍結して膨張し得る。この膨張によって、作動流体がたまっている部分において、ベーパーチャンバ301を厚さ方向に拡大させる方向の力がかかることがある。
次に、形態4bについて説明する。図65にはベーパーチャンバ301’、図66にはベーパーチャンバ301”を説明するための図を示した。いずれも図64に相当する断面図である。
ただし、本形態では内側シート311’、及び内側シート321’には、重ねられる面に溝が形成されており、これにより凝縮液流路3及び蒸気流路4が形成されている。凝縮液流路3及び蒸気流路4の形態の考え方はは上記と同様である。
かかる形態においても、補強シート312、322が備えられているため、上記と同様の効果を奏するものとなる。
本形態では、隣り合う蒸気流路4の間に凝縮液流路3が設けられる形態ではなく、同じ流路の中に凝縮液流路3と蒸気流路4が具備される例である。そのため本形態では、蒸気流路4となる流路と同じ流路の中に毛細管構造部材339が配置されている。この毛細管構造部材339は、液化した作動流体が流れる毛細管構造(ウィック)として構成されている。毛細管構造部材339は、例えば、金属メッシュ、金属粉、金属撚線等で構成することができる。
かかる形態においても、補強シート312、322が備えられているため、上記と同様の効果を奏するものとなる。
形態5のベーパーチャンバ401は、形態4で説明したベーパーチャンバ301に備えられた第一シート310及び第二シート320の代わりに第一シート410及び第二シート420が適用された例である。さらに、この第一シート410は、第一シート310で説明した内側シート311と補強シート312との間にバリアシート413が配置されている点で第一シート310と異なる。また、第二シート420は、第一シート320で説明した内側シート321と補強シート322との間にバリアシート423が配置されている点で第二シート320と異なる。
従って、バリアシート413、423以外については形態4のベーパーチャンバ301と同様に考えることができるので、ここではバリアシート413、423について説明する。
形態6では、ここまで説明した形態1乃至形成5のベーパーチャンバとは、第三シートの液流路溝の形状が異なる。他の部位についてはこれら形態1乃至形態5と同様に考えることができるため、ここでは内側液流路部に注目して説明し、他の部分については説明を省略する。ただし、外周液流路部についても同様の形状を適用することができる。
なお、便宜のため形態1乃至形態5と共通する部分については形態1の符号を付しているが、共通する部分について形態2乃至形態5の形態も適用することも可能である。
図68は、本形態のベーパーチャンバ501の内側液流路部538をz方向から見た図であり、図14と同様の視点による図である。図68からわかるように、内側液流路部538は、x方向)に延びる液流路溝551と、液流路溝551を介して互いに隣り合う一対の凸部である液流路凸部552と、を有している。液流路溝551は、主として、液状の作動流体を輸送するように構成されている。
ただし、複数の第1液流路凸部552A、及び複数の第2液流路凸部552Bは、一定のピッチで配列されていなくてもよい。
一対の液流路凸部552を構成する第1液流路凸部552Aと第2液流路凸部552Bは、図69を用いて説明したように、第1方向に対して傾斜した方向に延びている形態を有し、かつ、第1液流路凸部552Aと第2液流路凸部552Bとの間の距離は、第1方向側における距離が第1方向側とは反対側における距離よりも小さい形態を有している。
第1液流路凸部552Aと第2液流路凸部552B、および、第1連絡溝554Aと第2連絡溝554Bは、図69を用いて説明したように、第1方向に対して傾斜した方向に延びている形態を有している。それゆえ、蒸気流路溝42(蒸気流路4)を通って、第1方向(x方向)とは反対の方向に拡散してくる作動流体の蒸気(図中、破線矢印で示す)は、この拡散方向とは概ね逆方向となる第1連絡溝554Aや第2連絡溝554Bを通って、液流路溝551(凝縮液流路3)には侵入しにくい。
次に、図72を用いて、形態6bによるベーパーチャンバについて説明する。なお、形態6bによるベーパーチャンバは、その内側液流路部の形態が、形態6aによるベーパーチャンバと相違するものであり、他の構成については、形態6aによるベーパーチャンバと同様とすることができる。
次に、図73を用いて、形態6cによるベーパーチャンバについて説明する。
各形態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く、必要な効果を得る観点から当該構成要素の1つ又は幾つかのみを用いるものであってもよい。
2 密閉空間
3 凝縮液流路
4 蒸気流路
10 第一シート
11 本体
12 注入部
20 第二シート
21 本体
22 注入部
30、52 第三シート
31、53 本体
32 注入部
33 外周接合部
34 外周液流路部(液流路部)
37 導入部
38、54 内側液流路部(液流路部)
41 導入部
42 蒸気流路溝
44 蒸気流路連通溝
54a 厚さ方向連通穴
80 電子機器
81 筐体
83 電子部品
101 ベーパーチャンバ
130 第三シート
131 本体
134 外周液流路部(液流路部)
136 断熱部用溝
138 内側液流路部(液流路部)
140 断熱部用溝
201 ベーパーチャンバ
230 第三シート
238 内側液流路部(液流路部)
241 導入部
301 ベーパーチャンバ
310 第一シート
311 内側シート
312 補強シート
320 第二シート
321 内側シート
322 補強シート
401 ベーパーチャンバ
410 第一シート
411 内側シート
413 バリアシート
420 第二シート
423 バリアシート
501 ベーパーチャンバ
538 内側液流路部
551 蒸気流路溝
552 一対の液流路凸部
552A 第1液流路凸部
552B 第2液流路凸部
553A 第1液流路凸部列
553B 第2液流路凸部列
554A 第1連絡溝
554B 第2連絡溝
Claims (32)
- 密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
重ねられた3つのシートからなり、
前記3つのシートのうち、中央に配置されたシートは、該シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は、前記液流路部の厚さ方向の一方の面と他方の面のそれぞれに溝として設けられており、
前記第一流路と前記第二流路とが、前記液流路部の厚さ方向の一方の面と他方の面のそれぞれに設けられた連通開口部により連通している、ベーパーチャンバ。 - 前記第二流路は、前記第一流路よりも流路断面積が小さくされており、
隣り合う2つの前記第一流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第一流路の間に配置された複数の前記第二流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、前記第二流路は少なくとも一部でAlがAgの0.5倍以下となる流路である請求項1に記載のベーパーチャンバ。 - 前記第一流路は前記作動流体の蒸気が流れる蒸気流路であり、
前記第二流路は前記第一流路より流路断面積が小さくされ、前記作動流体の凝縮液が流れる凝縮液流路である、請求項1又は2に記載のベーパーチャンバ。 - 前記液流路部の厚さ方向の一方の面に設けられた前記第二流路と前記液流路部の厚さ方向の他方の面に設けられた前記第二流路とは、前記第一流路を介することなく連通している、請求項1乃至3のいずれかに記載のベーパーチャンバ。
- 筐体と、
前記筐体の内側に配置された電子部品と、
前記電子部品に配置された請求項1乃至4のいずれかに記載されたベーパーチャンバと、を備える、電子機器。 - ベーパーチャンバ用シートであって、
前記ベーパーチャンバ用シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は、前記液流路部の厚さ方向の一方の面と他方の面のそれぞれに溝として設けられており、
前記第一流路と前記第二流路とが、前記液流路部の厚さ方向の一方の面と他方の面のそれぞれに設けられた連通開口部により連通している、ベーパーチャンバ用シート。 - 前記第二流路は、前記第一流路よりも流路断面積が小さくされており、
隣り合う2つの前記第一流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第一流路の間に配置された複数の前記第二流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、第二流路は少なくとも一部でAlがAgの0.5倍以下となる流路である請求項6に記載のベーパーチャンバ用シート。 - 前記第一流路は前記作動流体の蒸気が流れるべき蒸気流路であり、
前記第二流路は前記第一流路より流路断面積が小さくされ、前記作動流体の凝縮液が流れるべき凝縮液流路である、請求項6又は7に記載のベーパーチャンバ用シート。 - 前記液流路部の厚さ方向の一方の面に設けられた前記第二流路と前記液流路部の厚さ方向の他方の面に設けられた前記第二流路とは、前記第一流路を介することなく連通している、請求項6乃至8のいずれかに記載のベーパーチャンバ用シート。
- 密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
重ねられた3つのシートからなり、
前記3つのシートのうち、中央に配置されたシートは、該シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路及び断熱部を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の一方の面に設けられ、前記断熱部は前記液流路部の厚さ方向の他方の面に設けられ、
前記断熱部が前記第一流路及び前記第二流路と連通していない、ベーパーチャンバ。 - 前記第二流路は、前記第一流路よりも流路断面積が小さくされており、
隣り合う2つの前記第一流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第一流路の間に配置された複数の前記第二流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、前記第二流路は少なくとも一部でAlがAgの0.5倍以下となる流路である請求項10に記載のベーパーチャンバ。 - 前記第一流路は前記作動流体の蒸気が流れる蒸気流路であり、
前記作動流体の凝縮液が流れる凝縮液流路である、請求項10又は11に記載のベーパーチャンバ。 - 筐体と、
前記筐体の内側に配置された電子部品と、
前記電子部品に配置された請求項10乃至12のいずれかに記載されたベーパーチャンバと、を備える、電子機器。 - ベーパーチャンバ用シートであって、
前記ベーパーチャンバ用シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる前記第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路及び断熱部を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の一方の面に設けられ、前記断熱部は前記液流路部の厚さ方向の他方の面に設けられ、
前記断熱部が前記第一流路及び前記第二流路と連通していない、ベーパーチャンバ用シート。 - 前記第二流路は、前記第一流路よりも流路断面積が小さくされており、
隣り合う2つの前記第一流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第一流路の間に配置された複数の前記第二流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、前記第二流路は少なくとも一部でAlがAgの0.5倍以下となる流路である請求項14に記載のベーパーチャンバ用シート。 - 前記第一流路は前記作動流体の蒸気が流れるべき蒸気流路であり、
前記作動流体の凝縮液が流れるべき凝縮液流路である、請求項14又は15に記載のベーパーチャンバ用シート。 - 密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
重ねられた3つのシートからなり、
前記3つのシートのうち、中央に配置されたシートは、該シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の少なくとも一方の面に溝として設けられており、
前記第一流路と前記第二流路とが、前記液流路部の前記厚さ方向の少なくとも一方の面に設けられた連通開口部により連通し、
前記液流路部の前記第一流路との境界面に前記第一流路側に突出する導入部があり、
前記導入部は、前記第一流路側に最も突出した頂部から前記第二流路に向けて延びる導入面を有する、ベーパーチャンバ。 - 前記導入面は前記液流路部側に凹である請求項17記載のベーパーチャンバ。
- 前記導入部の頂部は前記液流路部の厚さ方向中央よりも前記第二流路に近い位置に具備されている請求項17又は18に記載のベーパーチャンバ。
- 前記第二流路は前記第一流路よりも流路断面積が小さく、隣り合う2つの前記第一流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第一流路の間に配置された複数の前記第二流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、前記第二流路は少なくとも一部でAlがAgの0.5倍以下となる流路である、請求項17乃至19のいずれかに記載のベーパーチャンバ。
- 前記第一流路は前記作動流体の蒸気が流れる蒸気流路であり、前記第二流路は前記蒸気流路より流路断面積が小さくされ、前記作動流体の凝縮液が流れる凝縮液流路である、請求項17乃至20のいずれかに記載のベーパーチャンバ。
- 筐体と、
前記筐体の内側に配置された電子部品と、
前記電子部品に配置された請求項17乃至21のいずれかに記載されたベーパーチャンバと、を備える、電子機器。 - 密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
重ねられた3つのシートからなり、
前記3つのシートのうち、中央に配置されたシートは、該シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の少なくとも一方の面に設けられた溝であり、
前記液流路部の前記第一流路との境界面に前記第一流路側に突出する導入部があり、
前記導入部は、前記第一流路側に最も突出した頂部から前記第二流路に向けて延びる導入面を有し、
前記導入部の頂部は前記液流路部の厚さ方向中央よりも前記第二流路に近い位置に具備されている、ベーパーチャンバ。 - ベーパーチャンバ用シートであって、
前記ベーパーチャンバ用シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の少なくとも一方の面に溝として設けられており、
前記第一流路と前記第二流路とが、前記液流路部の前記厚さ方向の少なくとも一方の面に設けられた連通開口部により連通し、
前記液流路部の前記第一流路との境界面に前記第一流路側に突出する導入部があり、
前記導入部は、前記第一流路側に最も突出した頂部から前記第二流路に向けて延びる導入面を有する、ベーパーチャンバ用シート。 - 前記導入面は前記液流路部側に凹である請求項24記載のベーパーチャンバ用シート。
- 前記導入部の頂部は前記液流路部の厚さ方向中央となる位置よりも前記第二流路に近い位置に具備されている請求項24又は25に記載のベーパーチャンバ用シート。
- 前記第二流路は前記第一流路よりも流路断面積が小さく、隣り合う2つの前記第一流路の平均の流路断面積をAgとし、隣り合う前記第一流路の間に配置された複数の前記第二流路の平均の流路断面積をAlとしたとき、前記第二流路は少なくとも一部でAlがAgの0.5倍以下となる流路である、請求項24乃至26のいずれかに記載のベーパーチャンバ用シート。
- 前記第一流路は前記作動流体の蒸気が流れるべき蒸気流路であり、前記第二流路は前記蒸気流路より流路断面積が小さくされ、前記作動流体の凝縮液が流れるべき凝縮液流路である、請求項24乃至27のいずれかに記載のベーパーチャンバ用シート。
- ベーパーチャンバ用シートであって、
前記ベーパーチャンバ用シートの厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる前記第一流路と、前記第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の少なくとも一方の面に設けられた溝であり、
前記液流路部の前記第一流路との境界面に前記第一流路側に突出する導入部があり、
前記導入部は、前記第一流路側に最も突出した頂部から前記第二流路に向けて延びる導入面を有し、
前記導入部の頂部は前記液流路部の厚さ方向中央よりも前記第二流路に近い位置に具備されている、ベーパーチャンバ用シート。 - 密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
第一シート、第二シート、及び前記第一シートと前記第二シートとの間に配置される第三シートが積層してなり、
前記第三シートは、前記第三シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の少なくとも一方の面に溝として設けられており、
前記第一流路と前記第二流路とが、前記液流路部の前記厚さ方向の少なくとも一方に設けられた連通開口部により連通し、
前記第一シート及び前記第二シートの少なくとも一方は、前記第三シート側の内側シートと、前記第三シート側とは反対側の補強シートが積層されてなり、前記補強シートの耐力は、前記内側シートの耐力より高い、ベーパーチャンバ。 - 密閉空間に作動流体が封入されたベーパーチャンバであって、
第一シート、第二シート、及び前記第一シートと前記第二シートとの間に配置される第三シートが積層してなり、
前記第三シートは、前記第三シートを厚さ方向に貫通するとともにシート面に沿って延びる第一流路と、第一流路に隣接し、第二流路を有する液流路部と、を備え、
前記第二流路は前記液流路部の厚さ方向の少なくとも一方の面に溝として設けられており、
前記第一流路と前記第二流路とが、前記液流路部の前記厚さ方向の少なくとも一方の面に設けられた連通開口部により連通し、
前記第一シート及び前記第二シートの少なくとも一方は、前記第三シート側の内側シート、前記第三シート側とは反対側の補強シート、及び、前記内側シートと前記補強シートとの間に配置されたバリアシートが積層されてなり、前記補強シートの耐力は、前記内側シートの耐力より高く、
前記バリアシートは、タングステン、チタン、タンタルおよびモリブデンのうちの少なくとも一つを含む、ベーパーチャンバ。 - 前記補強シートの厚さは前記内側シートの厚さの5倍以上20倍以下である請求項30又は請求項31に記載のベーパーチャンバ。
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