JPWO2017104819A1 - ベーパーチャンバー - Google Patents

Abstract

ベーパーチャンバーは、上板と、下板と、前記上板と前記下板との間に配置された複数の側壁と、前記上板、前記下板、および複数の前記側壁によって密閉された空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するウィック体と、前記空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するピラーと、を備え、前記ウィック体は、蒸発部に位置するそれぞれの第１終端から前記側壁に向けて延び、直線部を有する複数の第１ウィック部と、複数の前記第１ウィック部の第２終端同士を接続する第２ウィック部と、を有し、前記ピラーは、複数の前記第１ウィック部のうち、隣り合う２つの前記第１ウィック部における前記直線部同士の間に間隔を空けて配置されている。

Description

本発明はベーパーチャンバーに関する。
本願は、２０１５年１２月１８日に、日本に出願された特願２０１５−２４７８０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ベーパーチャンバーは、通常は矩形平板状のデバイスであり、熱を効率よく平面方向に輸送することができるヒートパイプの一形態である。従来のベーパーチャンバーは、上部材と下部材とによって密閉された中空のコンテナを有し、当該コンテナの中に作動流体が入れられている。ベーパーチャンバー内には、蒸発部として機能する部分と、凝縮部として機能する部分と、が存在する。蒸発部が熱源により加熱されると、コンテナ内の作動流体の蒸発が起こり、気相の作動流体がコンテナ内の低温領域（凝縮部）に移動する。低温領域において、気相の作動流体は冷やされて凝縮する。これにより、蒸発部で作動流体が受け取った熱は、ペーパーチャンバーの外部へと放出される。凝縮した作動流体は、コンテナの内部に設けられたウィックを、毛細管現象により伝って蒸発部に戻る。蒸発部に戻った作動流体は、再び蒸発して低温領域へと移動する。このように、ベーパーチャンバーは、作動流体の蒸発及び凝縮の繰返しにより、潜熱を利用して熱の輸送を行う。

ベーパーチャンバーは、例えば電子機器の冷却などに使用されている。一方で、薄型化が進む電子機器には、様々な構造上の制限がある。例えば、スマートフォンに代表されるような携帯電子デバイスでは、限られたスペースに多数の電子部品が収容されている。この限られたスペース内で、プロセッサなどから発生した熱を放熱するため、高い熱伝導性を有するグラファイトシート又はヒートパイプが用いられている。

また、エッチング加工またはプレス加工された金属箔シートを２枚以上積み重ねて、接合により密閉された容器を形成し、容器の内面に微細な凹凸を形成して熱輸送を行うシート型ヒートパイプも提案されている（特許文献１参照）。

日本国特開２０１５−１２１３５５号公報

しかしながら、近年ではさらに薄型の構造としつつ、熱輸送の効率を確保した熱輸送手段が求められている。
その理由として、上記グラファイトシート又はヒートパイプを用いた携帯電子デバイスでは、電子部品に用いられているＣＰＵ（半導体素子）が非常に高い温度（例えば、８０℃以上）のままに維持されることがある。このような高温は、半導体素子が許容できない場合がある。

汎用のグラファイトシートは、面内における熱伝導性が高いが、厚さ方向における熱伝導性は比較的乏しい。したがって、汎用のグラファイトシートによる熱輸送は、例えば、サイズが小さく且つ低出力のＣＰＵ向けには有効である。しかしながら、高出力のＣＰＵに対して汎用のグラファイトシートを用いると、ＣＰＵの温度を充分に低く抑えることができない場合がある。

ヒートパイプは、第１端と第２端との間で大きな温度差を生じることなく熱の輸送を行うことができる理想的な熱輸送手段である。しかしながら、スマートフォンのような小型の携帯電子デバイスにおいては、非常に小さくて薄いヒートパイプが要求される。このような小さくて薄いヒートパイプでは、充分な熱輸送の効率が得られず、ＣＰＵの温度を所望の範囲内に抑えることができない場合がある。

特許文献１のシート型ヒートパイプでは、放熱部で凝縮した作動液を受熱部に還流する流路となる溝が、エッチング加工により形成されている。そのため、毛細管力が不充分となり、熱輸送効率を向上させにくい。また、該溝が蒸発部と接しているのは周辺部の溝のみなので、作動液が効率よく戻らない場合がある。

また、上記従来のベーパーチャンバーの厚さは、３ｍｍ〜数ｃｍである。しかし、スマートフォンなどの携帯電子デバイスでは、厚さが０．３〜０．８ｍｍ程度か、もしくはさらに薄い熱輸送手段が求められる。そのため、従来のベーパーチャンバーは、熱輸送効率は充分であるが、要求される薄さに対応できない場合がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、厚みを小さくしても、良好な熱輸送効率を確保できるベーパーチャンバーを提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係るベーパーチャンバーは、上板と、下板と、前記上板と前記下板との間に配置された複数の側壁と、前記上板、前記下板、および複数の前記側壁によって密閉された空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するウィック体と、前記空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するピラーと、を備え、前記ウィック体は、蒸発部に位置するそれぞれの第１終端から前記側壁に向けて延び、直線部を有する複数の第１ウィック部と、複数の前記第１ウィック部の第２終端同士を接続する第２ウィック部と、を有し、前記ピラーは、複数の前記第１ウィック部のうち、隣り合う２つの前記第１ウィック部における前記直線部同士の間に、前記直線部に対して間隔を空けて配置されている。

上記態様のベーパーチャンバーによれば、複数の第１ウィック部が直線部を有し、これらの直線部同士の間にピラーが位置することで、気相の作動流体の流路が、蒸発部から離れた低温領域まで真っ直ぐ延びることとなる。これにより、蒸発部から低温領域に向かう気相の作動流体が通る経路を短くして、この気相の作動流体を速やかに低温領域まで移動させることで、熱輸送効率を高めることができる。

ここで、前記ピラーのうち、前記直線部と対向する対向面の少なくとも一部は、前記直線部に対して平行に延びていてもよい。

この場合、ピラーと直線部との間の流路の断面が、この直線部に沿って均一になるため、この流路内における気相の作動流体の流れが安定し、熱輸送効率をさらに高めることができる。

上記態様によれば、厚みを小さくしても、熱輸送効率を確保できるベーパーチャンバーを提供することができる。

第１実施形態に係るベーパーチャンバーの外形を示す斜視図である。 図１のベーパーチャンバーのＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。 図１のベーパーチャンバーのＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。 第２実施形態に係るベーパーチャンバーの内部構成を示す模式図である。 第３実施形態に係るベーパーチャンバーの外形を模式的に示す断面図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態に係るベーパーチャンバーについて、図面を参照して説明する。図面において、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るベーパーチャンバー１の外形の一例を示す斜視図である。ベーパーチャンバー１は、気密状態に密閉された中空平板状のコンテナ２を有する。コンテナ２の内部には、空気などの非凝縮ガスを脱気した状態で、作動流体が封入されている。

コンテナ２は、図１〜図３に示すように、上板３と、下板６と、側壁４と、を有している。ここで、本実施形態ではＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Ｚ軸方向は、上板３と下板６とが対向する方向（上下方向）である。

上板３および下板６は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に長い矩形（長方形）の平板状に形成されている。上板３及び下板６は、Ｘ軸およびＹ軸に平行な平面内に延在している。側壁４は、下板６と一体に形成されており、下板６の外周縁から上板３の外周縁にかけて、Ｚ軸方向に延びている。なお、側壁４と下板６とは別体であってもよい。上板３および側壁４は、焼結または接着剤により、互いに接合されている。なお、上板３および側壁４は、他の形態により接合されていてもよい。

側壁４は、第１側壁４ａと、第２側壁４ｂと、第３側壁４ｃと、第４側壁４ｄと、からなる長方形の枠状に形成されている。第１側壁４ａおよび第２側壁４ｂは、前記長方形の短辺に相当する部分に位置し、互いに対向している。第１側壁４ａおよび第２側壁４ｂは、Ｘ軸に平行に延びている。第３側壁４ｃおよび第４側壁４ｄは、前記長方形状の長辺に相当する部分に位置し、互いに対向している。第３側壁４ｃおよび第４側壁４ｄは、Ｙ軸に平行に延びている。

上板３、側壁４、及び下板６は、熱伝導性の高い銅によって形成されてもよい。あるいは、ステンレスと銅とを組み合わせることで、強度と熱伝導性とを両立させてもよい。

下板６の外面には、この下板６に熱を伝達可能に、電子部品などの熱源７が配置される。熱源７は、例えば下板６の外面に接着されていてもよい。あるいは、熱源７は下板６の外面に当接または近接していてもよい。コンテナ２の内部空間のうち、熱源７の近傍であって熱源７により加熱される部分が、作動流体が蒸発する蒸発部に相当する部分である。以下、コンテナ２内の空間のうち、蒸発部に相当する部分を単に蒸発部８（図２参照）という。蒸発部８は、第１側壁４ａの近傍に配置されている。また、コンテナ２の内部空間のうち、蒸発部８から離れた部分が、作動流体が凝縮する低温領域である。なお、図２では第２側壁４ｂが蒸発部８から大きく離れているため、第２側壁４ｂの近傍の温度が比較的低くなる。従って、作動流体は第２側壁４ｂの周辺において効率よく凝縮する。

図２に示すように、コンテナ２の内部には、ウィック体９及び複数のピラー１３が設けられている。
ウィック体９は、複数のウィック１１（第１ウィック部）を有している。複数のウィック１１の各第１終端１０は、コンテナ２内の空間のうち、蒸発部８に相当する位置に配置されている。より詳しくは、蒸発部８の中心にある点Ｐを囲うように各第１終端１０が配置されており、各第１終端１０は点ＰからＹ軸方向またはＸ軸方向に間隔を空けて配置されている。これにより、ウィック１１は熱源７に対して熱接触している。本実施形態では、熱源７及び蒸発部８は、第１側壁４ａの近傍に配置されている。蒸発部８から、第１側壁４ａに対向する第２側壁４ｂに向かって、複数（図２では５本）の長尺のウィック１１が延びている。

複数のウィック１１のうち少なくとも一部のウィック１１は、蒸発部８から放射状に延びる放射状部１１ａと、放射状部１１ａの端部から直線状に延びる直線部１１ｂと、を有している。図２では、各直線部１１ｂが、蒸発部８から大きく離れた第２側壁４ｂに向けて真っ直ぐ延びている。各直線部１１ｂは、Ｙ軸に平行（第３側壁４ｃおよび第４側壁４ｄに平行）に延びている。なお、例えば第３側壁４ｃおよび第４側壁４ｄがＹ軸に平行でない場合、各直線部１１ｂは、第３側壁４ｃおよび第４側壁４ｄに平行に延びていなくてもよい。この場合であっても、各直線部１１ｂを第２側壁４ｂに向けて直線状に形成することで、気相の作動流体の第２側壁４ｂに向けた流動経路を短くすることができる。

ウィック体９は、さらに、複数のウィック１１の各第２終端１０ａ（第１終端１０の反対の終端）同士を接続する、接続ウィック１２（第２ウィック部）を有している。接続ウィック１２は、第２側壁４ｂに対して隙間を空けて略平行に配置されている。接続ウィック１２によって各ウィック１１が接続されるため、ウィック体９は、蒸発部８以外では連続した構造となる。

ウィック体９の材料の一例としては、金属極細線ファイバー、金属メッシュ、金属粉末の焼結体、またはエッチングで作製したウィックなどが挙げられる。液相の作動流体は、毛細管現象によりウィック体９を伝って移動可能である。ウィック体９は、焼結により、上板３及び下板６に固定される。

ピラー１３は、隣り合う２つのウィック１１の間の略中央部に配置されている。ウィック１１とピラー１３との間の間隔は、例えば３ｍｍ以上であってもよい。ピラー１３は、Ｘ軸方向の厚みが小さい板状に形成されている。ピラー１３は、上板３と下板６との間で、Ｚ軸方向に延在している。ピラー１３は、Ｘ軸方向に間隔を空けて複数配置されている。ピラー１３のうちの少なくとも一部は、Ｙ軸に沿って延びている。より詳しくは、ピラー１３のうち、ウィック１１の直線部１１ｂと対向する対向面１３ａの少なくとも一部が、この直線部１１ｂに対して平行に延びている。なお、蒸発部８の近傍には、各ウィック１１の放射状部１１ａが配置されており、放射状部１１ａ同士の間の間隔は点Ｐから遠ざかるほど大きくなっている。ピラー１３における蒸発部８側の端部は、この放射状部１１ａ同士の間の間隔がある程度（例えば６ｍｍ以上）大きくなった部分に位置している。これにより、気相の作動流体が通る流路の幅が確保される。
図２では、第１終端１０同士の間にはピラー１３が配置されていない。しかしながら、これに限られず、例えば第１終端１０同士の間の間隔を大きくして、第１終端１０同士の間までピラー１３を延在させてもよい。

図２では、上板３、下板６、および側壁４によって密閉された空間内に、蒸発部８から第２側壁４ｂに向けて延びる、複数のピラー１３が配置されている。複数のピラー１３は、少なくとも、第１ピラー１７と、第２ピラー１８と、を含んでいる。
第１ピラー１７は、ウィック１１の直線部１１ｂに沿って直線状に延びている。
第２ピラー１８は、直線部１１ｂに沿って直線状に延びる平行部１８ａと、湾曲した湾曲部１８ｂと、を有する。湾曲部１８ｂは、平行部１８ａよりも蒸発部８に近い位置に配置され、平行部１８ａに接続されている。このため、第２ピラー１８は、直線部１１ｂに沿って直線状に延びるとともに、蒸発部８に近い方の端部が湾曲している。湾曲部１８ｂは、平行部１８ａから蒸発部８の中心にある点Ｐに向けて湾曲している。

湾曲部１８ｂは、後述する放射状流路Ｓ１の幅が、直線状流路Ｓ２の幅となるべく同等になるように配置されている。これにより、気相の作動流体を、湾曲部１８ｂにより分岐された２つの放射状流路Ｓ２に偏りなく流入させることができる。従って、平行部１８ａを挟んで隣り合う２つの直線状流路Ｓ２にも、気相の作動流体を均等に流入させることができる。

ピラー１３は、ろう付けなどにより、上板３及び下板６に固定される。ピラー１３の材質としては、空気や水蒸気などを通さず、熱伝導率の良好な金属などが好ましい。例えば、銅などを用いてピラー１３を形成してもよい。
なお、図３では、ピラー１３が、上板３および下板６と別体になっている。しかしながら、これに限られず、ピラー１３は上板３または下板６と一体に形成されていてもよい。本実施形態では、４本のピラーが設けられているが、これに限定されず、ウィック１１同士の間に少なくとも１本のピラーが配置されていればよい。

以上の構成により、コンテナ２内には、蒸発部８から放射状に延びる放射状流路Ｓ１と、Ｙ軸方向に延びる直線状流路Ｓ２と、第２側壁４ｂの近傍においてＸ軸方向に延びる接続流路Ｓ３と、が形成されている。蒸発部８で蒸発した気相の作動流体は、各流路Ｓ１〜Ｓ３内を流動する。以下、各流路Ｓ１〜Ｓ３についてより詳細に説明する。

放射状流路Ｓ１は、複数のウィック１１における放射状部１１ａ同士の間に形成されている。また、放射状流路Ｓ１は、第１側壁４ａと一部の放射状部１１ａとの間にも形成されている。

直線状流路Ｓ２は、Ｘ軸方向に間隔を空けて複数配置されている。各直線状流路Ｓ２は、放射状流路Ｓ１における蒸発部８とは反対側の端部に接続されている。直線状流路Ｓ２は、第３側壁４ｃと直線部１１ｂとの間、直線部１１ｂとピラー１３との間、および直線部１１ｂと第４側壁４ｄとの間に、それぞれ形成されている。

ここで、ピラー１３は、少なくとも、隣り合うウィック１１の直線部１１ｂ同士の間に、各直線部１１ｂから等間隔を空けて配置されている。これにより、ピラー１３のＸ軸方向の両側に位置する２つの直線状流路Ｓ２の流路断面積は、互いに同等となっている。また、ピラー１３のうち、直線部１１ｂと対向する対向面１３ａの少なくとも一部は、この直線部１１ｂに対して平行に延びている。これにより、ピラー１３と直線部１１ｂとの間に位置する直線状流路Ｓ２の断面が、この直線部１１ｂが延びる方向（Ｙ軸方向）に沿って均一となっている。

接続流路Ｓ３は、接続ウィック１２と第２側壁４ｂとの間に形成されている。接続流路Ｓ３は、第３側壁４ｃとウィック１１との間の直線状流路Ｓ２と、第４側壁４ｄとウィック１１との間の直線状流路Ｓ２と、を接続している。

次に、以上のように構成されたベーパーチャンバー１の作用について説明する。

熱源７から伝わる熱によって、蒸発部８における作動流体が蒸発すると、気相の作動流体が複数の放射状流路Ｓ１内に拡散するように流入する。図２では、蒸発部８で蒸発した気相の作動流体の流れを矢印で示している。各放射状流路Ｓ１内に流入した気相の作動流体は、各直線状流路Ｓ２内に流入する。直線状流路Ｓ２内では、気相の作動流体のＸ軸方向の移動が制限される。このため、気相の作動流体は、直線状流路Ｓ２内を第２側壁４ｂに向けて、Ｙ軸方向に真っ直ぐ流動する。そして、蒸発部８から離れるに従って、気相の作動流体は熱を奪われて凝縮する。この凝縮現象は、蒸発部８から大きく離れた第２側壁４ｂの近傍において、特に顕著に発生する。

作動流体が凝縮すると、液相の作動流体が接続ウィック１２及びウィック１１を伝って、ウィック１１の第１終端１０の近傍に戻る。第１終端１０の近傍に戻った液相の作動流体は、熱源７から熱を受け取り、ウィック１１の表面から再び蒸発する。このように、ベーパーチャンバー１は、作動流体の液相／気相間の相転移を繰り返し、潜熱を利用して、蒸発部８で回収した熱を冷却領域（凝縮部）に繰り返し輸送することができる。

なお、本実施形態では複数の放射状流路Ｓ１と、各放射状流路Ｓ１に連なる複数の直線状流路Ｓ２と、が形成されているが、いずれの流路を通ったとしても、気相の作動流体は効率よく第２側壁４ｂの近傍に到達することができる。これにより、蒸発部８から大きく離れた第２側壁４ｂの近傍まで気相の作動流体を速やかに流動させて、第２側壁４ｂの近傍で気相の作動流体を効率よく凝縮させることができる。さらに、上記のように気相の作動流体を速やかに流動させることで、例えば第２側壁４ｂの近傍に到達する前に作動流体が凝縮するのを抑制し、ベーパーチャンバー１内の広い範囲でスムーズに作動流体を循環させることができる。本構成により、ベーパーチャンバー１内の作動流体の分布を均一に保つことができ、効率よく熱の拡散を行うことができる。

上記したように、ピラー１３は、気相の作動流体の、蒸発部８から第２側壁４ｂに向けたＹ軸方向の流通効率を高める機能を有している。さらに、ピラー１３は、コンテナ２の内部で上板３と下板６とを接続することで、ベーパーチャンバー１全体の剛性を高める機能も有している。これにより、コンテナ２が熱膨張したり、上板３及び下板６が外力によって凹んだりして、ベーパーチャンバー１が変形するのを抑えることができる。なお、ピラー１３にこれらの機能を発揮させることができるのであれば、ピラー１３は、必ずしもウィック１１から等距離に配置されなくともよく、ウィック１１から距離を空けて配置されていればよい。

以上説明したように、本実施形態のベーパーチャンバー１によれば、複数の第１ウィック部１１が直線部１１ｂを有し、これらの直線部１１ｂ同士の間にピラー１３が位置することで、複数の直線状流路Ｓ２が形成されている。これにより、蒸発部８から離れた第２側壁４ｂ近傍に向かう気相の作動流体が通る経路を短くして、この気相の作動流体を速やかに凝縮させることで、熱輸送効率を高めることができる。

また、このように熱輸送効率を高めることで、ベーパーチャンバー１の厚さを小さくしたとしても、熱源７の熱を充分に消散させることが可能となる。これにより、例えばスマートフォン等の薄型の携帯電子デバイスに組み込むことが可能な、０．４ｍｍ程度の厚みを有するベーパーチャンバー１が得られる。
なお、例えばＺ軸方向の厚みが０．４ｍｍ程度の極薄型のベーパーチャンバー１では、ピラー１３とウィック１１との間の流路が狭すぎると、蒸気圧損が上昇して毛細管圧を上回り、液相の作動流体の流通が阻害され、ベーパーチャンバーの最大熱輸送量が小さくなる。そこで、本実施形態ではウィック１１とピラー１３との間の間隔を、例えば３ｍｍ以上としている。これにより、直線状流路Ｓ２の流路断面積を充分に大きくして、蒸気圧損を低く抑えて気相の作動流体を流動しやすくしている。

また、ピラー１３のうち、直線部１１ｂと対向する対向面１３ａの少なくとも一部が、直線部１１ｂに対して平行に延びていることで、ピラー１３と直線部１１ｂとの間の直線状流路Ｓ２の断面が、この直線部１１ｂに沿って均一になる。これにより、直線状流路Ｓ２内における気相の作動流体の流れが安定するため、熱輸送効率をより確実に高めることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、熱源７及び蒸発部８が、第１側壁４ａの近傍に設けられている場合の好ましい構成例を示した。しかし、熱源７及び蒸発部８の位置に応じて、ウィック体及びピラーの構成を適宜変更してもよい。

例えば、図４に、他の実施形態であるベーパーチャンバー３１を示す。図中、上記実施形態で説明した部材には同じ符号を付して、説明を省略する。図面において、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

ベーパーチャンバー３１において、蒸発部８は、第３側壁４ｃ近傍に設けられている。図４におけるウィック体１９では、複数の長尺のウィック２１（第１ウィック部）が、蒸発部８から放射状に延びている。各ウィック２１の第１終端１０は、蒸発部８に位置している。より詳しくは、蒸発部８の中心にある点Ｐを囲うように各第１終端１０が配置されており、各第１終端１０は点ＰからＹ軸方向またはＸ軸方向に間隔を空けて配置されている。各ウィック２１は、第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄに向けて直線状に延びる直線部２１ｂを有している。一部のウィック２１は、直線部２１ｂに加えて、蒸発部８から放射状に延びる放射状部２１ａを有している。また、その他のウィック２１では、直線部２１ｂが蒸発部８から放射状に延びている。

ウィック体１９は、さらに、複数のウィック２１の第２終端１０ａ同士を接続する、接続ウィック２２（第２ウィック部）を有している。接続ウィック２２は、第２側壁４ｂ及び第４側壁４ｄに沿うＬ字型に形成されている。接続ウィック２２により、各ウィック２１が接続されるため、ウィック体１９は、蒸発部８以外では連続した構造となっている。
放射状部２１ａと直線部２１ｂとの接続部、および少なくとも一部の直線部２１ｂと接続ウィック２２との接続部は、湾曲している。

隣り合う２つのウィック２１の間には、ピラー２３が、それぞれのウィック２１から等間隔を空けて配置される。該間隔は、例えば３ｍｍ以上となっている。コンテナ２内には、複数のピラー２３が配置されている。複数のピラー２３のうちの一部は、隣り合うウィック２１同士の間の空間内に配置されている。他のピラー２３は、隣り合うウィック２１同士およびこれらの第２終端１０ａ同士を接続する接続ウィック２２により囲まれた空間内に配置されている。これらの空間と、その空間内に位置するピラー２３と、は略相似な形状となっている。例えば、隣り合うウィック２１同士およびこれらを接続する接続ウィック２２に囲まれた空間が三角形（多角形）であれば、その空間内に位置するピラー２３は、その空間と略相似な三角形（多角形）に形成されている。ピラー２３は、上記空間内の略中央部に配置されている。

図５では、上板３、下板６、および側壁４によって密閉された空間内に、蒸発部８から第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄに向けて延びる、複数のピラー２３が配置されている。複数のピラー２３は、少なくとも、第３ピラー２７と、第４ピラー２８と、を含んでいる。
第３ピラー２７は、第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄに近い方の端部における幅が、蒸発部８に近い方の端部における幅よりも大きい、末広がりの形状に形成されている。第３ピラー２７は、蒸発部８から離れるに従って、幅が大きくなっている。図５に示すベーパーチャンバー３１は、複数の第３ピラー２７を備えている。これらのうち、少なくとも一部の第３ピラー２７は、蒸発部８から所定の位置まで離れるに従って幅が大きくなり、所定の位置を超えて蒸発部８から離れるに従って再び幅が小さくなっている。

第４ピラー２８は、第４側壁４ｄに近い方の端部における幅が、蒸発部８に近い方の端部における幅よりも小さい、先細りの形状に形成されている。第４ピラー２８は、蒸発部８から離れるに従って、幅が小さくなっている。
上記した第３ピラー２７および第４ピラー２８の一部は、少なくとも一つの角が丸い多角形状に形成されている。この角が丸い部分は、放射状部２１ａと直線部２１ｂの湾曲した接続部、若しくは、直線部２１ｂと接続ウィック２２の湾曲した接続部に対向している。このため、上記第３ピラー２７および第４ピラー２８の角が丸い部分とウィック体１９との間の気相路２５も、その他の部分の気相路２５と幅が略一定になっている。

なお、ウィック２１同士の間の間隔は、点Ｐから遠ざかるほど大きくなっている。ピラー２３における蒸発部８近傍の端部は、このウィック２１同士の間の間隔がある程度（例えば６ｍｍ以上）大きくなった部分に位置している。これにより、気相の作動流体が通る流路の幅が確保される。

また、ピラー２３のうち、ウィック２１の直線部２１ｂと対向する対向面２３ａは、その直線部２１ｂに対して平行に延びている。同様に、ピラー２３のうち、接続ウィック２２と対向する対向面２３ｂは、接続ウィック２２に対して平行に延びている。これにより、ピラー２３の周囲には、幅が略一定の気相路２５が形成されている。気相路２５内では、気相の作動流体が流通する。

ここで、例えば第１実施形態と同様の直線状のピラーを用いることで、気相路２５の幅が蒸発部８から離れるほど大きくなるように構成して、蒸気圧損を小さく抑えることも考えられる。しかしながら、この構成では気相の作動流体の流れが、蒸発部８から遠ざかるほど遅くなったり、気相路２５内で幅方向に流れたりしやすくなる。その結果、気相の作動流体が第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄの近傍に到達する前に凝縮しやすくなる。

これに対して本実施形態では、ピラー２３の形状を工夫することで、第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄに向けて気相路２５を真っ直ぐ延ばしつつ、気相路２５の幅を略一定としている。これにより、蒸発部８から大きく離れた第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄの近傍まで気相の作動流体を速やかに流動させて、これらの側壁４ｂ、４ｄの近傍で作動流体を効率よく凝縮させることができる。さらに、上記のように気相の作動流体を速やかに流動させることで、第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄの近傍に到達する前に作動流体が凝縮するのを抑制し、ベーパーチャンバー３１内の広い範囲でスムーズに作動流体を循環させることができる。

なお、ウィック２１の数などは適宜変更してもよい。また、ピラー２３は、必ずしもウィック２１または接続ウィック２２から等距離に配置されなくともよく、これらのウィック２１、２２から距離を空けて配置されていればよい。

（第３実施形態）
第１、第２実施形態では、矩形の平板である上板３及び下板６が側壁４を介して接合されたベーパーチャンバー１，３１について説明した。しかし、ベーパーチャンバーの形状は上記実施形態に限定されず、ベーパーチャンバーが組み込まれる薄型の携帯電子デバイスの形態に応じて種々変更可能である。

例えば、図５に示すような断面を有するベーパーチャンバー４１を採用してもよい。
ベーパーチャンバー４１の内部構成は、上記実施形態のベーパーチャンバー１と同じであるが、側壁の形態が異なる。本実施形態の側壁４４は、ベーパーチャンバーの外部に向かって延びる延出部４４ａを有する。側壁４４及び上板４３は一体に形成されており、上方に向けて凸の形状を有している。図５では、側壁４４は下板６に対して傾斜しているが、下板６に対して垂直に形成されていてもよい。延出部４４ａが下板６の縁部４５とろう付けされて接合され、ベーパーチャンバー４１のコンテナを形成する。なお、上板３だけではなく、下板６も同様な凸形状を有する構成であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、これらは本発明の例示的なものであり、本発明を限定するものではない。追加、省略、置換、及びその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。本発明は、前述の説明によって限定されず、特許請求の範囲によって限定される。

１，３１，４１…ベーパーチャンバー ３，４３…上板 ４，４４…側壁 ６…下板 ８…蒸発部 ９，１９…ウィック体 １０…第１終端 １０ａ…第２終端 １１，２１…ウィック（第１ウィック部） １１ｂ、２１ｂ…直線部 １２，２２…接続ウィック（第２ウィック部） １３，２３…ピラー １３ａ、２３ａ…対向面 １７…第１ピラー １８…第２ピラー ２７…第３ピラー ２８…第４ピラー Ｓ１…放射状流路 Ｓ２…直線状流路 Ｓ３…接続流路

図４では、上板３、下板６、および側壁４によって密閉された空間内に、蒸発部８から第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄに向けて延びる、複数のピラー２３が配置されている。複数のピラー２３は、少なくとも、第３ピラー２７と、第４ピラー２８と、を含んでいる。
第３ピラー２７は、第２側壁４ｂまたは第４側壁４ｄに近い方の端部における幅が、蒸発部８に近い方の端部における幅よりも大きい、末広がりの形状に形成されている。第３ピラー２７は、蒸発部８から離れるに従って、幅が大きくなっている。図５に示すベーパーチャンバー３１は、複数の第３ピラー２７を備えている。これらのうち、少なくとも一部の第３ピラー２７は、蒸発部８から所定の位置まで離れるに従って幅が大きくなり、所定の位置を超えて蒸発部８から離れるに従って再び幅が小さくなっている。

Claims (4)

1. 上板と、
   下板と、
   前記上板と前記下板との間に配置された複数の側壁と、
   前記上板、前記下板、および複数の前記側壁によって密閉された空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するウィック体と、
   前記空間内に配置され、前記上板および前記下板に接するピラーと、を備え、
   前記ウィック体は、
   蒸発部に位置するそれぞれの第１終端から前記側壁に向けて延び、直線部を有する複数の第１ウィック部と、
   複数の前記第１ウィック部の第２終端同士を接続する第２ウィック部と、を有し、
   前記ピラーは、複数の前記第１ウィック部のうち、隣り合う２つの前記第１ウィック部における前記直線部同士の間に、前記直線部に対して間隔を空けて配置されている、ベーパーチャンバー。
2. 前記ピラーのうち、前記直線部と対向する対向面の少なくとも一部は、前記直線部に対して平行に延びている、請求項１に記載のベーパーチャンバー。
3. 前記空間内には複数の前記ピラーが配置され、
   複数の前記ピラーは、少なくとも、前記直線部に沿って延びる直線状の第１ピラーと、前記直線部に沿って直線状に延びるとともに、前記蒸発部に近い方の端部が湾曲している第２ピラーと、を含む、請求項１または２に記載のベーパーチャンバー。
4. 前記空間内には、前記蒸発部から前記側壁に向けて延びる複数の前記ピラーが配置され、
   複数の前記ピラーは、少なくとも、前記蒸発部から離れるに従って幅が大きくなる第３ピラーと、前記蒸発部から離れるに従って幅が小さくなる第４ピラーと、を含む、請求項１または２に記載のベーパーチャンバー。

Images