(57)【要約】【課題】高い熱輸送性能を有する熱輸送デバイス及び熱輸送デバイスを含む電子機器を提供すること。【解決手段】熱輸送デバイス１０は、薄板形状の容器１を備えている。容器１内部には、液相流路１１と、中間層１２と、液相流路１３とが設けられる。中間層１２は、気相流路１１としての機能と、液相流路１３としての機能とを兼ね備えている。気相流路１２は、上部１ｃ側の空洞により形成される。中間層１２は、上層メッシュ部材２１により形成され、液相流路１３は、下層メッシュ部材２２により形成される。上層メッシュ部材は、下層メッシュ部材よりもメッシュの目が粗い。熱輸送デバイス１０に中間層１２を設けることで、気相流路の実質的な毛細管半径ｒｖを広げることができるので、作動流体の圧力損失を低減することができる。これにより、最大熱輸送量Ｑｍａｘを向上させることができ、その結果、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能を向上させることができる。【選択図】図２
2010151354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相変化により熱を輸送する作動流体と、
前記作動流体を封入する容器と、
気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる気相流路と、
第１のメッシュナンバーの前記第１のメッシュ部材を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる液相流路と、
前記第１のメッシュ部材に積層され、前記第１のメッシュナンバーよりも小さい第２のメッシュナンバーの第２のメッシュ部材を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられた中間層と
を具備する熱輸送デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
前記気相流路は、前記第２のメッシュナンバーよりも小さい第３のメッシュナンバーの第３のメッシュ部材を有する
熱輸送デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の熱輸送デバイスであって、
前記液相流路は、前記容器に近接する下層から、前記中間層に近接する上層に向けてメッシュナンバーが段階的に小さくなるように、前記第１のメッシュ部材の下方に段階的に配置される、少なくとも１つ以上のメッシュ部材をさらに有する
熱輸送デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の熱輸送デバイスであって、
前記メッシュ部材のうち、最下層に位置する前記メッシュ部材以外の前記メッシュ部材の前記メッシュナンバーが下層から上層に向けて段階的に小さくなる
熱輸送デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
前記容器は、板形状である
熱輸送デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の熱輸送デバイスであって、
前記容器は、発熱源に接する第１の側と、前記第１の側と反対側の第２の側とを有し、
前記気相流路は、前記第２の側に配置され、
前記液相流路は、前記第１の側に配置される
熱輸送デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載の熱輸送デバイスであって、
前記容器は、板部材が前記各メッシュ部材を挟み込むように折り曲げられて形成される
熱輸送デバイス。
【請求項８】
請求項７に記載の熱輸送デバイスであって、
前記板部材は、前記板部材が折り曲げられる領域に開口を有する
熱輸送デバイス。
【請求項９】
相変化により熱を輸送する作動流体と、
前記作動流体を封入する容器と、
第１の毛細管半径を有し、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる気相流路と、
第２の毛細管半径を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる液相流路と、
前記第１の毛細管半径よりも小さく、前記第２の毛細管半径よりも大きい第３の毛細管半径を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられた中間層と
を具備する熱輸送デバイス。
【請求項１０】
発熱源と、
相変化により前記発熱源の熱を輸送する作動流体と、前記作動流体を封入する容器と、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる気相流路と、第１のメッシュナンバーの前記第１のメッシュ部材を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる液相流路と、前記第１のメッシュ部材に積層され、前記第１のメッシュナンバーよりも小さい第２のメッシュナンバーの第２のメッシュ部材を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられた中間層とを有する熱輸送デバイスと
を具備する電子機器。
【請求項１１】
発熱源と、
相変化により前記発熱源の熱を輸送する作動流体と、前記作動流体を封入する容器と、第１の毛細管半径を有し、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる気相流路と、第２の毛細管半径を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる液相流路と、前記第１の毛細管半径よりも小さく、前記第２の毛細管半径よりも大きい第３の毛細管半径を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられた中間層とを有する熱輸送デバイスと
を具備する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の相変化を利用して熱を輸送する熱輸送デバイス、及びこの熱輸送デバイスを含む電子機器に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＰＣ（Personal Computer）のＣＰＵ（Central Processing Unit）等の熱源からの熱を輸送するデバイスとして、ヒートパイプが広く用いられている。ヒートパイプは、パイプ状の形態や、平面型の形態などが広く知られている。このようなヒートパイプでは、内部に水などの作動流体が封入され、この作動流体がヒートパイプ内部で相変化しながら循環することで、ＣＰＵ等の熱源からの熱が輸送される。ヒートパイプ内部には、作動流体を循環させるための動力源が必要であり、一般的には、毛細管力を発生させる金属焼結体、金属メッシュなどが使用される。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、金属焼結体、または金属メッシュを用いたヒートパイプが記載されている。
【特許文献１】特開平２００６−２９２３５５号公報（段落[０００３]、［００１０］、［００１１］図１、図３、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年においては、ＣＰＵ等の電子部品の高性能化に伴い、発熱量が増大している。このＣＰＵ等の電子部品の発熱量の増大に伴い、電子部品からの熱を輸送する熱輸送デバイスの高性能化が要請されている。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い熱輸送性能を有する熱輸送デバイス及びこの熱輸送デバイスを含む電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る熱輸送デバイスは、作動流体と、容器と、気相流路と、液相流路と、中間層とを具備する。  
前記作動流体は、相変化により熱を輸送する。  
前記容器は、前記作動流体を封入する。  
前記気相流路は、前記気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記液相流路は、第１のメッシュナンバーの前記第１のメッシュ部材を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記中間層は、前記第１のメッシュ部材に積層され、前記第１のメッシュナンバーよりも小さい第２のメッシュナンバーの第２のメッシュ部材を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられる。  
「メッシュナンバー」とは、メッシュ部材の１インチ（２５．４ｍｍ）当たりのメッシュの目の数を指す。  
本発明では、気相流路と、液相流路の間に中間層が設けられる。中間層が有する第２のメッシュ部材のメッシュナンバーは、液相流路が有する第１のメッシュ部材のメッシュナンバーよりも小さい。つまり、中間層のメッシュ部材は、液相流路のメッシュ部材よりもメッシュの目が粗く形成されている。メッシュの目は、液相流路、中間層の順に粗くなる。
本発明では、中間層が設けられることにより、気相流路の毛細管半径を実質的に広げることができる。これにより、気相流路の圧力損失などを低減することができ、その結果、熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。
【０００７】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記気相流路は、前記第２のメッシュナンバーよりも小さい第３のメッシュナンバーの第３のメッシュ部材を有していてもよい。  
本発明では、気相流路がメッシュ部材により形成されるので、熱輸送デバイスの耐久性を向上させることができる。例えば、熱輸送デバイスに熱が加えられた場合に、内圧により容器が変形してしまうことを防止することができる。  
また、本発明では、気相流路が有する第３のメッシュ部材のメッシュナンバーが、中間層が有する第２のメッシュ部材のメッシュナンバーよりも小さく形成される。これにより、液相流路、中間層、気相流路の順に段階的にメッシュの目が粗くなるので、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。
【０００８】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記液相流路は、前記容器に近接する下層から、前記中間層に近接する上層に向けてメッシュナンバーが段階的に小さくなるように、前記第１のメッシュ部材の下方に段階的に配置される、少なくとも１つ以上のメッシュ部材をさらに有していてもよい。  
本発明では、液相流路が複数のメッシュ部材が多段階的に積層されて形成される。複数のメッシュ部材が、下層から上層にかけて段階的に目が粗くなるように配置されることで、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。
【０００９】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記メッシュ部材のうち、最下層に位置する前記メッシュ部材以外の前記メッシュ部材の前記メッシュナンバーが下層から上層に向けて段階的に小さくなってもよい。  
最下層に位置するメッシュ部材は、容器の内面に接している。従って、最下層に位置するメッシュ部材と容器の内面との間の空間は、メッシュ部材とメッシュ部材との間の空間にくらべて小さい。従って、最下層に位置するメッシュ部材については、目が最も細かくなくても、熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることが可能である。
【００１０】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記容器は、板形状であってもよい。
【００１１】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記容器は、発熱源に接する第１の側と、前記第１の側と反対側の第２の側とを有していてもよい。  
この場合、前記気相流路は、前記第２の側に配置されてもよい。  
また、この場合、前記液相流路は、前記第１の側に配置されてもよい。  
上記したように、熱輸送デバイスは、液相流路、中間層の順に目が粗くなる。本発明では、液相流路側が熱源に接するため、気相流路側に向けて段階的に作動流体の蒸発領域を拡大させることができる。これにより、液相の作動流体を効率よく沸騰させることができ、その結果、熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。
【００１２】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記容器は、板部材が前記各メッシュ部材を挟み込むように折り曲げられて形成されてもよい。  
これにより、容器を１つの板部材により形成することができるので、コストを削減することができる。
【００１３】
上記熱輸送デバイスにおいて、前記板部材は、前記板部材が折り曲げられる領域に開口を有していてもよい。  
これにより、簡単に板部材を折り曲げることができるので、容易に熱輸送デバイスを製造することができる。
【００１４】
本発明の他の形態に係る熱輸送デバイスは、作動流体と、容器と、気相流路と、液相流路と、中間層とを具備する。  
前記作動流体は、相変化により熱を輸送する。  
前記容器は、前記作動流体を封入する。  
前記気相流路は、第１の毛細管半径を有し、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記液相流路は、第２の毛細管半径を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記中間層は、前記第１の毛細管半径よりも小さく、前記第２の毛細管半径よりも大きい第３の毛細管半径を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられる。  
本発明では、気相流路の毛細管半径よりも小さく、液相の毛細管半径よりも大きい毛細管半径を有する中間層が設けられる。本発明では、この中間層により、気相流路の毛細管半径を実質的に広げることができる。これにより、気相流路の圧力損失などを低減することができ、その結果、熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。
【００１５】
本発明の一形態に係る電子機器は、発熱源と、熱輸送デバイスとを具備する。  
前記熱輸送デバイスは、作動流体と、容器と、気相流路と、液相流路と、中間層とを有する。  
前記作動流体は、相変化により前記発熱源の熱を輸送する。  
前記容器は、前記作動流体を封入する。  
前記気相流路は、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記液相流路は、第１のメッシュナンバーの前記第１のメッシュ部材を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記中間層は、前記第１のメッシュ部材に積層され、前記第１のメッシュナンバーよりも小さい第２のメッシュナンバーの第２のメッシュ部材を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられる。
【００１６】
本発明の他の形態に係る電子機器は、発熱源と、熱輸送デバイスとを具備する。  
前記熱輸送デバイスは、作動流体と、容器と、気相流路と、液相流路と、中間層とを有する。  
前記作動流体は、相変化により前記発熱源の熱を輸送する。  
前記容器は、前記作動流体を封入する。  
前記気相流路は、第１の毛細管半径を有し、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記液相流路は、第２の毛細管半径を有し、液相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。  
前記中間層は、前記第１の毛細管半径よりも小さく、前記第２の毛細管半径よりも大きい第３の毛細管半径を有し、前記液相流路と前記気相流路との間に設けられる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、高い熱輸送性能を有する熱輸送デバイス及びこの熱輸送デバイスを含む電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１９】
（第１実施形態）  
図１は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。なお、本明細書中において説明する、各図では、図面を分かり易く表示するために、実際の寸法と異なって表示する場合がある。
【００２０】
これらの図に示すように、熱輸送デバイス１０は、一方向（ｙ軸方向）に長い、矩形の薄板形状を有する容器１を備えている。
容器１は、例えば、容器１の上部１ａを構成する上板部材２と、容器１の側周部１ｂ及び下部１ｃを構成する下板部材３とが接合されて形成される。下板部材３には、凹部が設けられており、この凹部により、容器１内部に空間が形成される。
【００２１】
上板部材２及び下板部材３は、典型的には、無酸素銅、タフピッチ銅、あるいは銅合金で構成される。しかしこれに限られず、上板部材２及び下板部材３は、銅以外の金属で構成されてもよく、その他、熱伝導率の高い材料が用いられてもよい。
【００２２】
上板部材２及び下板部材３の接合方法としては、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接などの方法が挙げられる。
【００２３】
容器１の長さＬ（ｙ軸方向）は、例えば、１０ｍｍ〜５００ｍｍとされ、容器の幅Ｗ（ｘ軸方向）は、例えば、５ｍｍ〜３００ｍｍとされる。また、容器の厚さＴ（ｚ軸方向）は、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍとされる。容器１の長さＬ、幅Ｗ及び厚さＴは、これらの値に限られず、もちろん他の値も取り得る。
【００２４】
容器１には、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の直径を有する注入口（図示せず）が設けられており、この注入口を介して容器１内部に作動流体が注入される。作動流体は、典型的には、容器１の内部が減圧された状態で注入される。
【００２５】
作動流体としては、純水、エタノールなどのアルコール、フロリナートＦＣ７２などのフッ素系の液体、あるいは、純水とアルコールの混合液などが挙げられる。
【００２６】
熱輸送デバイス１０の容器１の内部は、上部１ａ側が空洞とされており、下部１ｃ側には、積層体２０が配置される。積層体２０は、２つのメッシュ部材２１、２２が積層されて形成される。メッシュ部材２１、２２は、例えば、銅、リン青銅、アルミニウム、銀、ステンレス、モリブデン、あるいはこれらの合金により構成される。
【００２７】
以降の説明では、積層された２つメッシュ部材２１、２２のうち、上層に位置するメッシュ部材２１を上層メッシュ部材２１、下層に位置するメッシュ部材２２を下層メッシュ部材２２として説明する。
【００２８】
熱輸送デバイス１０は、気相の作動流体を流通させる気相流路１１と、液相の作動流体を流通させる液相流路１３と、気相流路及び液相流路の間に配置された中間層１２とを有している。
【００２９】
気相流路１１は、容器１の上部１ａ側に設けられた空洞により形成される。液相流路１３は、下層メッシュ部材２２により形成され、中間層１２は、上層メッシュ部材２１により形成される。
【００３０】
上層メッシュ部材２１により形成される中間層１２は、気相の作動流体を流通させる気相流路１１としての機能と、液相の作動流体を流通させる液相流路１３としての機能とを兼ね備えている。
【００３１】
図３は、上層メッシュ部材及び下層メッシュ部材の平面拡大図である。図３（Ａ）は、上層メッシュ部材２１の平面拡大図であり、図３（Ｂ）は、下層メッシュ部材２２の平面拡大図である。
【００３２】
図３に示すように、上層メッシュ部材２１及び下層メッシュ部材２２は、それぞれ、ｙ軸方向（流路方向）に向けて配置される複数の第１のワイヤ２６と、ｘ軸方向（流路方向に直交する方向）に向けて配置される第２のワイヤ２７とを有する。上層メッシュ部材２１及び下層メッシュ部材２２は、複数の第１のワイヤ２６と、複数の第２のワイヤ２７とが、それぞれ直交する方向で、相互に編み込まれて形成される。
【００３３】
上層メッシュ部材２１及び下層メッシュ部材２２はの織り方としては、平織、綾織などが挙げられるが、これらに限られない。例えば、ロッククリンプ織、フラットトップ織などであってもよく、その他の織り方であってもよい。
【００３４】
第１のワイヤ２６と第２のワイヤ２７とで挟み込まれた空間により、複数の孔２５が形成される。本明細書中では、孔２５のように、ワイヤにより形成された孔２５をメッシュの目と呼ぶ場合がある。また、第１のワイヤ２６の相互間の間隔及び第２のワイヤ２７の相互間の間隔を開き目と呼び、第１のワイヤ２６及び第２のワイヤ２７の直径をワイヤ径と呼ぶ。
【００３５】
上層メッシュ部材２１は、下層メッシュ部材２２のメッシュの目よりも粗いメッシュ部材が用いられる。典型的には、上層メッシュ部材２１のメッシュナンバーは、下層メッシュ部材２２のメッシュナンバーよりも小さいメッシュナンバーとされる。ここで、「メッシュナンバー」とは、メッシュ部材の１インチ（２５．４ｍｍ）当たりのメッシュの目の数のことである。
【００３６】
以降の説明では、メッシュ部材のメッシュナンバーがａｂｃである場合、♯ａｂｃと表示する場合がある。例えば、メッシュナンバーが１００である場合、♯１００と表示する。
【００３７】
例えば、上層メッシュ部材２１が♯１００とされ、下層メッシュ部材２２が♯２００とされる。この場合、例えば、上層メッシュ部材２１の開き目Ｗ１は、１７０μｍとされ（Ｗ１＝１７０μｍ）、メッシュのワイヤ径Ｄ１は、８０μｍとされる（Ｄ１＝８０μｍ）。また、この場合、例えば、下層メッシュ部材２２のメッシュの開き目Ｗ２は、８５μｍとされ（W２＝８５μｍ）、メッシュのワイヤ径Ｄ２は、４５μｍとされる（Ｄ２＝４５μｍ）。
【００３８】
メッシュナンバーの組み合わせは、上記した組み合わせに限られない。例えば、上層メッシュ部材２１が♯１５０とされ、下層メッシュ部材２２が♯２００とされてもよい。メッシュナンバーの組み合わせは、上層メッシュ部材２１のメッシュナンバーが下層メッシュ部材のメッシュナンバーよりも小さければよく、メッシュナンバーの組み合わせについては、適宜変更可能である。
【００３９】
次に、気相流路１１、中間層１２及び液相流路１３の毛細管半径について説明する。
【００４０】
図４は、毛細管半径を説明するための図である。図４（Ａ）は、作動流体の流路がメッシュ部材により形成される場合の毛細管半径を説明するための図である。図４（Ｂ）は、作動流体の流路が矩形流路である場合の毛細管半径を説明するための図である。
【００４１】
図４（Ａ）に示すように、作動流体の流路が、中間層１２及び液相流路１３のようにメッシュ部材により形成される場合、毛細管半径ｒは、以下の式（１）により表される。なお、式（１）では、メッシュの開き目がＷと表され、メッシュのワイヤ径がＤと表されている。
【００４２】
ｒ＝（Ｗ＋Ｄ）／２・・・（１）。
【００４３】
一方、図４（Ｂ）に示すように、作動流体の流路が、気相流路１１のような矩形流路である場合、毛細管半径ｒは、以下の式（２）により表される。なお、式（２）では、流路の幅がａと表され、流路の深さがｂと表されている。  
ｒ＝ａｂ／（ａ＋ｂ）・・・（２）。
【００４４】
例えば、液相流路１３を形成する下層メッシュ部材２２の、メッシュの開き目Ｗ２が８５μｍであり、メッシュのワイヤ径Ｄ１が４５μｍである場合、液相流路１３の毛細管半径は、上記式（１）より、６５μｍとなる。
【００４５】
中間層１２を形成する上層メッシュ部材２１の、メッシュの開き目Ｗ１が１７０μｍであり、メッシュのワイヤ径Ｄ１が８０μｍである場合、中間層１２の毛細管半径は、上記式（１）より、１２５μｍとなる。
【００４６】
気相流路１１の幅ａが３０ｍｍであり、気相流路１１の深さｂが１ｍｍである場合、気相流路１１の毛細管半径は、上記式（２）より、約０．９７ｍｍとなる。
【００４７】
従って、本実施形態に係る熱輸送デバイス１０では、毛細管半径ｒは、液相流路１３、中間層１２、気相流路１１の順に、段階的に大きくなる。中間層１２の毛細管半径に着目すると、中間層１２の毛細管半径は、液相流路１３の毛細管半径よりも大きく、気相流路１１の毛細管半径よりも小さい。
【００４８】
次に、熱輸送デバイス１０に中間層１２を設ける理由について説明する。すなわち、気相流路と、液相流路との間に、気相流路１１の毛細管半径よりも小さく、液相流路１３の毛細管半径よりも大きい毛細管半径を有する中間層を設ける理由について説明する。
【００４９】
上記理由を説明するため、一般的な熱輸送デバイスを例に挙げて、毛細管半径と、熱輸送性能との関係について説明する。
【００５０】
図５は、一般的な熱輸送デバイスを示す側方断面図である。
【００５１】
図５に示すように、熱輸送デバイス２００は、容器２０１を備えている。容器２０１の上部２０１ａ側は、空洞とされており、容器２０１の下部２０１ｃ側には、ウィック２０４が配置される。ウィック２０４には、例えば、メッシュ部材、フェルト、メタルフォーム、細線、焼結体、微細な溝を有するマイクロチャネルなどが用いられる。
【００５２】
容器２０１の上部２０１ａ側に形成された空洞により、気相の作動流体を流通させる気相流路２１１が形成される。また、容器２０１の下部２０１ｃ側に配置されたウィック２０４により液相の作動流体を流通させる液相流路２１２が形成される。
【００５３】
次に一般的な熱輸送デバイスの典型的な動作について説明する。
【００５４】
図６は、一般的な熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。また、図７は、熱輸送デバイスの冷却モデル図である。
【００５５】
これらの図に示すように、熱輸送デバイス２００は、例えば、下部２０１ｃ側の一方の端部にＣＰＵなどの発熱源９が接している。熱輸送デバイス２００は、発熱源９が接する側の端部に蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。
【００５６】
液相作動流体は、蒸発領域Ｅにおいて、発熱源９からの熱を受け、蒸気圧差ΔＰｅで蒸発し、気相作動流体となる。この気相作動流体は、気相流路２１１を通り、蒸発領域Ｅから凝縮領域Ｃへと移動する。このとき、気相作動流体は、気相流路２１１の気相抵抗による圧力損失ΔＰｖを受けながら凝縮領域Ｃへと移動する。
【００５７】
凝縮領域Ｃへと移動した気相作動流体は、熱Ｗを放出して凝縮し、気相作動流体から液相作動流体へと相変化する。このときの蒸気圧差をΔＰｃとする。液体作動流体はウィック２０４の毛細管力ΔＰｃａｐをポンプ力として液相流路を流れ、凝縮領域Ｃから蒸発領域Ｅへと移動する。このとき、液相作動流体は、液相流路２１２の液相抵抗ΔＰｌを受けながら凝縮領域Ｃへと移動する。
【００５８】
蒸発領域Ｅへと戻った液相作動流体は、再び発熱源９からの熱を受け、蒸発する。上記動作を繰り返すことで、発熱源９からの熱が輸送される。
【００５９】
熱輸送デバイス２００内の全圧力損失がウィック２０４の毛細管力ΔＰｃａｐより小さい場合、熱輸送デバイス２００は、作動する。逆に、全圧力損失がウィック２０４の毛細管力ΔＰｃａｐより大きくなると熱輸送デバイス２００は、作動しない。全圧力損失と、毛細管力とが釣り合ったときが、熱輸送デバイス２００の最大熱輸送量Ｑｍａｘとなる。
【００６０】
したがって、最大熱輸送量ＱｍａｘとなるΔＰｃａｐは、以下の式（３）により表される。なお、式（３）では、気相作動流体の圧力損失がΔＰｖ、液相作動流体の圧力損失がΔＰｌ、蒸発による圧力差がΔＰｅ、凝縮による圧力差がΔＰｃ、体積力による圧力差がΔＰｈと表されている。  
ΔＰｃａｐ＝ΔＰｖ＋ΔＰｌ＋ΔＰｅ＋ΔＰｃ＋ΔＰｈ・・・（３）。
【００６１】
ここで、単位熱量あたりの流路抵抗をＲｑとすると、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、以下の式（４）により表される。  
Ｑｍａｘ＝ΔＰｃａｐ／Ｒｑ・・・（４）。
【００６２】
また、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、潜熱をＨ、全流路抵抗をＲｔｏｔａｌとすると、以下の式（５）により表される。  
Ｑｍａｘ＝ΔＰｃａｐ×Ｈ／Ｒｔｏｔａｌ・・・（５）。
【００６３】
全流路抵抗Ｒｔｏｔａｌは、気相抵抗Ｒｖ、液相抵抗Ｒｌ、沸騰抵抗Ｒｅ、凝縮抵抗Ｒｃ、及び体積力Ｒｂによる抵抗の和である。したがって、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、一般的に、毛細管力ΔＰｃａｐが大きくなれば増大し、液相抵抗Ｒｌが大きくなれば減少する。
【００６４】
気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、液相作動流体の圧力損失ΔＰｌ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、凝縮による圧力差ΔＰｃ、体積力Ｒｂによる圧力差ΔＰｈは、それぞれ以下の式（６）〜（１０）で表される。式（６）〜（１０）では、気相作動流体の粘度係数がμｖ、液相作動流体の粘度係数がμｌ、気相作動流体の密度がρｖ、液相作動流体の密度がρｌと表されている。また、熱輸送量がＱ、熱輸送デバイス２００の長さがＬ、蒸発領域Ｅの長さがｌｅ、凝縮領域Ｃの長さがｌｃ、ウィック２０４の断面積がＡｗ、気相流路２１１の毛細管半径がｒｖと表されている。また、浸透係数がＫ、気体定数がＲ、重力加速度がｇ、熱輸送デバイス２００の水平に対する傾きがφと表されている。なお、体積力Ｒｂは、熱輸送デバイス２００を水平に使用する場合には、ゼロとなる。  
ΔＰｖ＝８×μｖ×Ｑ×Ｌ／（π×ρｖ×ｒｖ＾４×Ｈ）・・・（６）
ΔＰｌ＝μｌ×Ｑ×Ｌ／（Ｋ×Ａｗ×ρｌ×Ｈ）・・・（７）
ΔＰｅ＝（ＲＴ／２π）＾（１／２）×Ｑ／［αｃ（Ｈ−１／２×ＲＴ）×ｒｖ×ｌｅ］・・・（８）
ΔＰｃ＝（ＲＴ／２π）＾（１／２）×Ｑ／［αｃ（Ｈ−１／２×ＲＴ）×ｒｖ×ｌｃ］・・・（９）
ΔＰｈ＝（ρｌ−ρｖ）×ｇ×Ｌ×ｓｉｎφ・・・（１０）。
【００６５】
上記式（６）〜（１０）のうち、式（６）、（８）、（９）に着目すると、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃは、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖの関数であることが分かる。この気相流路２１１の毛細管半径ｒｖは、式（６）、（８）、（９）において、いずれも分母に配置されている。したがって、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖを広げれば、３つの圧力損失ΔＰｖ、ΔＰｅ、ΔＰｃを小さくすることができ、最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができることが分かる。
【００６６】
ここで、図６に示すように、熱輸送デバイス２００が、気相流路２１１と液相流路２１２とが接する形態の場合、液相流路２１２のうち気相流路２１１に近接する領域では、液相の作動流体と、気相の作動流体とが混在する。したがって、気相流路２１１と液相流路２１２とは、明確に区別することができず、上記領域は、液相流路２１２としての機能と、気相流路２１１としての機能とを兼用する。実際には、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖは、上記領域の影響も受ける。
【００６７】
そこで、本実施形態に係る熱輸送デバイス１０では、気相流路１１と、液相流路１３との間に中間層１２が設けられている。すなわち、本実施形態では、上記計算上の、気相流路１１の毛細管半径ｒｖを実質的に広げるために、気相流路１１としての機能と、液相流路１３としての機能とを有する専用の領域として、特別に中間層１２が設けられている。
【００６８】
この中間層１２の毛細管半径は、上述のように、気相流路１１の毛細管半径よりも小さく、液相流路１３の毛細管半径よりも大きく設定されている。したがって、上記計算上の気相流路の毛細管半径ｒｖを適切に広げることができる。
【００６９】
これにより、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃを低減することができるので、熱輸送デバイス１０の最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができる。その結果、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能を向上させることができる。
【００７０】
［動作説明］
次に熱輸送デバイス１０の動作について説明する。図８は、熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。図８では、図６及び図７で説明した動作と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
図８に示すように、熱輸送デバイス１０は、例えば、下部１ｃ側の一方の端部にＣＰＵなどの発熱源９が接している。熱輸送デバイス１０は、発熱源９が接する側の端部に蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。
【００７２】
液相作動流体は、蒸発領域Ｅにおいて、発熱源９からの熱Ｗを吸熱し、蒸気圧差ΔＰｅで蒸発する。このとき、上記したように、中間層１２により、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖが広げられているので、蒸発による圧力差ΔＰｅは、低減されている（式（８）参照）。したがって、液相作動流体は、低い沸騰抵抗で、蒸発することができる。
【００７３】
蒸発した作動流体（気相作動流体）は、蒸発領域Ｅから凝縮領域Ｃへ向かう方向へ移動する。このとき、気相作動流体は、気相流路１１及び中間層１２を通り、凝縮領域Ｃへと移動する。すなわち、気相作動流体は、気相流路１１だけでなく、上層メッシュ部材２１により形成された中間層１２も通過して凝縮領域Ｃへと向かう。
【００７４】
このとき、中間層１２により、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖは、低減されているので（式（６）参照）、気相作動流体は、低い流路抵抗で凝縮領域Ｃへ移動することができる。気相作動流体の圧力損失ΔＰｖは、気相流路１１の毛細管半径ｒｖの４乗に反比例するため、毛細管半径ｒｖを広げることによる圧力損失ΔＰｖの低減の効果は、特に大きい。
【００７５】
凝縮領域Ｃに到達した気相作動流体は、熱Ｗを放出し、蒸気圧差ΔＰｃで凝縮する。このとき、中間層１２により、蒸発による圧力差ΔＰｃは、低減されているので（式（９）参照）、気相作動流体は、低い凝縮抵抗で凝縮することができる。
【００７６】
凝縮した作動流体（液相作動流体）は、下層メッシュ部材２２により形成された液相流路１３及び上層メッシュ部材２１により形成された中間層１２を通り、凝縮領域Ｃから蒸発領域Ｅへと向かう。蒸発領域Ｅへと戻った液相作動流体は、再び発熱源９からの熱を受け、蒸発する。上記動作を繰り返すことで、発熱源９からの熱が輸送される。
【００７７】
本実施形態に係る熱輸送デバイス１０では、上記したように、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃを低減することができる。これにより、全圧力損失Ｐｔｏｔａｌを低減することができるので、熱輸送デバイス１０の最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができる。その結果、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能を向上させることができる。
【００７８】
ここで、図８では、熱輸送デバイス１０の下部１ｃ側、つまり、液相流路１３側に発熱源９が接している。また、上述のように、メッシュナンバーは、下層メッシュ部材２２、上層メッシュ部材２１の順に小さくなり、メッシュの目の粗さは、下部１ｃ側から段階的に粗くなる。そうすると、発熱源９が接している下部１ｃ側から、気相流路１１が設けられている上部１ａ側に向けて、徐々にメッシュの目が粗くなる。これにより、図８に示すように、蒸発領域Ｅを、熱輸送デバイス１０の下部１ｃ側から上部１ａ側に向けて徐々に広げることができるため、液相作動流体の沸騰効率を向上させることができる。さらに、メッシュの目が細かい、下層メッシュ部材２２側が発熱源９に接することになるため、熱伝導性も向上させることができる。
【００７９】
しかしながら、発熱源９は、必ずしも、熱輸送デバイス１０の下部１ｃ側に配置されていなくてもよい。例えば、熱輸送デバイス１０の厚みＴが薄い（例えば、３ｍｍ程度以下）場合、下部１ｃ側と上部１ａ側との温度差が小さくなるため、蒸発による蒸気圧差ΔＰｅが低減する。従って、この場合には、熱輸送デバイス１０の上部１ａ側（気相流路１１側）に発熱源９を配置することも可能である。なお、参考として、図２９に、気相流路１１側に発熱源９が配置された熱輸送デバイス１０を示す。
【００８０】
［熱輸送性能の評価］
次に、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能についてさらに詳しく説明する。
【００８１】
図９は、熱輸送デバイスの熱輸送性能を説明するための図であり、中間層を有する熱輸送デバイス及び中間層を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘを示す図である。
【００８２】
本発明者等は、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能を評価するため、中間層１２を有する熱輸送デバイス１０と、中間層１２を有しない熱輸送デバイス２００を作成し、これらの熱輸送デバイスの熱輸送性能を比較した。
【００８３】
中間層１２を有する熱輸送デバイス１０として、メッシュナンバーが下層から順に、♯２００、♯１００であるメッシュ部材２２、２１を有する熱輸送デバイス１０と、下層から順に、♯２００、♯１５０であるメッシュ部材２２、２１を有する熱輸送デバイス１０とが用いられた。一方、中間層１２を有しない熱輸送デバイス２００として、メッシュナンバーが２００であるメッシュ部材２０４を有する熱輸送デバイス２００が用いられた。中間層１２を有しない熱輸送デバイス２００は、１層のみのメッシュ部材２０４を有している（図５参照）。熱輸送性能は、上記各熱輸送デバイス１０、２００の最大熱輸送量Ｑｍａｘを比較することで、評価される。
【００８４】
メッシュナンバーが♯１００であるメッシュ部材では、メッシュの開き目Ｗが１７０μｍとされ、ワイヤ径Ｄが８０μｍとされた。メッシュナンバーが♯１５０のメッシュ部材では、メッシュの開き目Ｗが１０５μｍとされ、ワイヤ径Ｄが６５μｍとされた。メッシュナンバーが♯２００のメッシュ部材では、メッシュの開き目Ｗが８５μｍとされ、ワイヤ径Ｄが４５μｍとされた。この場合、毛細管半径ｒは、液相流路１３、中間層１２、気相流路１１の順に、段階的に大きくなる（図４参照）。
【００８５】
図９に示すように、中間層を有する熱輸送デバイス１０の最大熱輸送量Ｑｍａｘ（中央及び右側のグラフ）は、中間層を有しない熱輸送デバイス２００（左側のグラフ）に比べて、格段に上昇している。これにより、中間層を有する熱輸送デバイス１０の熱輸送性能は、格段に上昇していることが分かる。
【００８６】
このような結果となるのは、上述のように、中間層１２が設けられたことにより、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖを広げることができるためである。気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖが広がった場合、上述のように、最大熱輸送量Ｑｍａｘが上昇し、熱輸送性能が向上する。
【００８７】
図１０は、下層から順にメッシュナンバーが段階的に大きくなる形態と、下層から順にメッシュナンバーが段階的に小さくなる形態との最大熱輸送量Ｑｍａｘを比較した図である。
【００８８】
図１０では、上層メッシュ部材２１のメッシュナンバーが、下層メッシュ部材２２のメッシュナンバーよりも大きい形態と、下層メッシュ部材２２のメッシュナンバーよりも小さい形態とが用いられた。すなわち、中間層１２のメッシュの目の粗さが、液相流路１３のメッシュの目の粗さよりも、細かい形態と、粗い形態とが用いられた。
【００８９】
図１０に示すように、上層メッシュ部材２１のメッシュナンバーが、下層メッシュ部材２２のメッシュナンバーよりも大きい形態に比べ、下層メッシュ部材２２のメッシュナンバーよりも小さい形態の方が最大熱輸送量Ｑｍａｘが大きいことが分かる。
【００９０】
例えば、図１０の左端のグラフと、左から２番目のグラフに着目すると、下層から、♯１００、♯２００の順に積層した形態に比べ、下層から♯２００、♯１００の順に積層した形態の方が、最大熱輸送量Ｑｍａｘが大きい。
【００９１】
同様に、図１０の右から２番目のグラフと、右端とのグラフに着目すると、下層から、♯１５０、♯２００の順に積層した形態に比べ、下層から♯２００、♯１５０の順に積層した形態の方が、最大熱輸送量Ｑｍａｘが大きい。
【００９２】
つまり、同じメッシュナンバーのメッシュ部材２１、２２を使用した場合であっても、中間層１２として、液相流路１３よりもメッシュの目の粗いメッシュ部材を用いた方が熱輸送性能が向上する。
【００９３】
このような結果となるのは、液相流路１３よりもメッシュの目の粗い中間層１２を形成することで、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖを効果的に広げることができるためである。
【００９４】
（第２実施形態）  
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００９５】
上述の第１実施形態では、中間層１２及び液相流路１３が２つのメッシュ部材２１、２２により形成される場合について説明した。一方、第２実施形態では、中間層１２及び液相流路１３が３つのメッシュ部材３１、３２、３３により形成される。したがって、その点を中心に説明する。
【００９６】
なお、以降の説明では、上述の第１実施形態と同様の構成及び機能を有する部材については同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【００９７】
図１１は、第２実施形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【００９８】
図１１に示すように、第２実施形態に係る熱輸送デバイス５０は、３つのメッシュ部材３１、３２、３３を有する積層体３０を備えている。積層体３０は、熱輸送デバイス５０の下部１ｃ側に配置される。
【００９９】
以降では、３つのメッシュ部材のうち、上層に位置するメッシュ部材３１を上層メッシュ部材３１、中層に位置するメッシュ部材を中層メッシュ部材３２、下層に位置するメッシュ部材３３を下層メッシュ部材３３と呼ぶ。
【０１００】
気相流路１１は、上部１ａ側に設けられた空洞により形成され、中間層１２は、上層メッシュ部材３１により形成される。また、液相流路１３は、中層メッシュ部材３２及び下層メッシュ部材３３により形成される。つまり、第２実施形態では、液相流路１３が２つのメッシュ部材３２、３３により形成される。
【０１０１】
各メッシュ部材３１、３２、３３は、メッシュナンバーが下層から順に段階的に小さくなるように積層される。つまり、各メッシュ部材は、下層から順に、段階的にメッシュの目が粗くなるように積層される。なお、この場合、毛細管半径は、液相流路１３、中間層１２、気相流路１１の順に、段階的に大きくなる（図４参照）。
【０１０２】
例えば、下層メッシュ部材３３が♯２００とされ、中層メッシュ部材３２が♯１５０とされ、上層メッシュ部材が♯１００とされる。
【０１０３】
しかし、メッシュナンバーの組み合わせは、これに限られない。例えば、下層メッシュ部材３３が♯３００とされ、中層メッシュ部材３２が♯２００とされ、上層メッシュ部材３１が♯１５０とされてもよい。メッシュナンバーの組み合わせは、下層から順に段階的に小さくなればよく、メッシュナンバーの組み合わせについては、適宜変更可能である。
【０１０４】
第２実施形態のように、液相流路１３が２つのメッシュ部材により形成されても、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏する。すなわち、上層メッシュ部材３１により中間層１２が形成され、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖを広げることができるので、熱輸送デバイス５０の熱輸送性能を向上させることができる。
【０１０５】
図１２は、第２実施形態に係る熱輸送デバイス及び中間層を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘを示す図である。
【０１０６】
中間層１２を有しない熱輸送デバイス２００は、♯２００のメッシュ部材２０４を有する熱輸送デバイス２００が用いられた。中間層１２を有しない熱輸送デバイス２００は、１層のみのメッシュ部材２０４を有している（図５参照）。
【０１０７】
図１２に示すように、中間層１２を有しない熱輸送デバイス２００に比べて、第２実施形態に係る熱輸送デバイス５０は、最大熱輸送量Ｑｍａｘが格段に上昇している。図１２により、中間層１２を有する熱輸送デバイスの熱輸送性能が向上していることが実証されている。
【０１０８】
図１３は、下層から順にメッシュナンバーが段階的に大きくなる形態と、下層から順にメッシュナンバーが段階的に小さくなる形態との最大熱輸送量Ｑｍａｘを比較した図である。
【０１０９】
図１３に示すように、下層から順にメッシュナンバーが段階的に大きくなる形態に比べ、下層から順にメッシュナンバーが段階的に小さくなる形態の方が、最大熱輸送量Ｑｍａｘが大きいことが分かる。
【０１１０】
図１１の説明では、積層体３０が３つのメッシュ部材３１〜３３により形成され、液相流路１３が２つのメッシュ部材３２、３３により形成される場合について説明した。しかし、これに限られず、液相流路１３は、３つ以上のメッシュ部材により形成されてもよい。この場合、液相流路１３を形成する複数のメッシュ部材は、下層から順に、メッシュナンバーが段階的に小さくなるように積層される。
【０１１１】
（第３実施形態）  
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【０１１２】
上述の第２実施形態では、メッシュ部材３１〜３３のメッシュナンバーが、下層から順に段階的に小さくなるとして説明した。一方、第３実施形態では、メッシュ部材３１〜３３のメッシュナンバーが、下層メッシュ部材３３を除いて、下層から順に段階的に小さくなる。したがって、その点を中心に説明する。
【０１１３】
図１４は、第３実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【０１１４】
図１４に示すように、熱輸送デバイス６０は、熱輸送デバイスの下部１ｃ側に積層体３０を有している。積層体３０は、中間層１２を形成する上層メッシュ部材３１と、液相流路を形成する中層メッシュ部材３２及び下層メッシュ部材３３とを有している。
【０１１５】
例えば、下層メッシュ部材３３が♯１００とされ、中層メッシュ部材が♯１５０とされ、上層メッシュ部材３１が♯１００とされる。
【０１１６】
しかし、メッシュナンバーの組み合わせは、これに限られない。例えば、下層メッシュ部材３３が♯１５０とされ、中層メッシュ部材３２が♯２００とされ、上層メッシュ部材３１が♯１５０とされてもよい。メッシュナンバーは、下層メッシュ部材３３を除いて、下層から順に段階的に小さくなればよく、メッシュナンバーの組み合わせについては、適宜変更可能である。
【０１１７】
次に、メッシュナンバーが、下層メッシュ部材３３を除いて、下層から順に段階的に小さくなる理由について説明する。つまり、下層メッシュ部材が最も大きいメッシュナンバーとされない（最もメッシュの目が細かくされない）理由について説明する。
【０１１８】
図１５は、上記理由を説明するための図であり、積層体３０の断面拡大図である。
【０１１９】
図１５に示すように、積層体３０の最も下方に配置される下層メッシュ部材３３は、熱輸送デバイス６０の下部１ｃを構成する下板部材３と接している。したがって、下層メッシュ部材３３と、下板部材３との間の空間は、各メッシュ部材３１〜３３の相互間の空間と比べて小さい。したがって、下層メッシュ部材３３のメッシュナンバーは、最も大きくなくても、熱輸送デバイスは、高い熱輸送性能を発揮することができる。
【０１２０】
そこで、第３実施形態では、下層メッシュ部材３３を除いて、メッシュナンバーが下層から順に段階的に小さくされる。
【０１２１】
図１６は、本実施形態に係る熱輸送デバイスの熱輸送性能を説明するための図である。
【０１２２】
図１６中、右側のグラフ（♯１００＋♯２００＋♯１００）が第３実施形態に係る熱輸送デバイス６０の最大熱輸送量Ｑｍａｘを示している。中央のグラフ（♯１００＋♯１５０＋♯２００）は、下層から順に、メッシュナンバーが段階的に小さくされた形態の最大熱輸送量Ｑｍａｘを示している（第２実施形態）。また、左側のグラフ（♯１５０＋♯２００）は、積層体２０が２つのメッシュ部材により形成され、下層から順に、メッシュナンバーが段階的に小さくされた形態の最大熱輸送量Ｑｍａｘを示している（第１実施形態）。
【０１２３】
図１６から、第３実施形態に係る熱輸送デバイスにおいても、上述の第２実施形態及び第１実施形態と同様に、高い熱輸送性能を有していることが分かる。つまり、下層メッシュ部材３３を除いて、メッシュナンバーが下層から順に段階的に小さくされても、高い熱輸送性能を発揮することができることが分かる。
【０１２４】
第３実施形態の説明では、積層体３０が３つのメッシュ部材３１〜３３により形成され、液相流路１３が２つのメッシュ部材３２、３３により形成される場合について説明した。しかし、これに限られず、液相流路１３は、３つ以上のメッシュ部材により形成されてもよい。この場合、メッシュナンバーは、液相流路１３を形成する複数のメッシュ部材のうち、最も下層に配置されるメッシュ部材を除いて、下層から順に、段階的に小さくされる。
【０１２５】
（第４実施形態）  
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【０１２６】
上述の各実施形態では、気相流路１１が空洞である場合について説明した。一方、第４実施形態に係る熱輸送デバイスでは、気相流路１１に柱部５が設けられる。したがって、その点を中心に説明する。
【０１２７】
図１７は、第４実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図１８は、図１７に示すＡ−Ａ間の断面図である。
【０１２８】
これらの図に示すように、熱輸送デバイス７０は、気相流路１１に複数の柱部５が設けられる。柱部５は、ｘ軸方向、ｙ軸方向に所定の間隔を開けて複数個、配置される。
【０１２９】
柱部５は、例えば、円柱状に形成されるが、これに限られない。柱部５は、例えば、四角柱形状であってもよいし、四角柱以上の多角形柱形状であっても構わない。柱部５の形状は、特に限定されない。
【０１３０】
柱部５は、例えば、上板部材２の一部がエッチングされて形成される。柱部５の形成方法は、エッチングに限られない。柱部５の形成方向としては、金属メッキ法、プレス加工、切削加工などが挙げられる。
【０１３１】
図１７及び図１８に示すように、気相流路１１に柱部５が形成されることで、熱輸送デバイスの耐久性を向上させることができる。例えば、熱輸送デバイス７０内部の温度が上昇したとき、あるいは、熱輸送デバイス７０に作動流体が減圧状態で注入されるときに、圧力により容器１が変形してしまうことを防止することができる。さらに、熱輸送デバイス７０が曲げ加工がされる場合に、熱輸送デバイス７０の耐久性を向上させることができる。
【０１３２】
なお、第４実施形態の説明では、気相流路１１の構成を中心に説明したが、中間層１２及び液相流路１３の構成については、上述の各実施形態で説明した構成のいずれも適用することができる。後述の第５実施形態についても同様である。
【０１３３】
（第５実施形態）  
次に本発明の第５実施形態について説明する。
【０１３４】
上述の第４実施形態では、気相流路１１に柱部５が形成される場合ついて説明した。一方、第５実施形態では、気相流路１１にメッシュ部材３４が配置される。したがって、その点を中心に説明する。
【０１３５】
図１９は、第５実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【０１３６】
図１９に示すように、熱輸送デバイス８０は、容器１内部に積層体８１を備えている。積層体８１は、中間層１２を形成する上層メッシュ部材３１と、液相流路１３を形成する中層メッシュ部材３２及び下層メッシュ部材３３と、気相流路１１を形成するメッシュ部材３４とを有する。以降では、気相流路１１を形成するメッシュ部材３４を気相メッシュ部材３４と呼ぶ。
【０１３７】
気相メッシュ部材３４は、上層メッシュ部材３１の上方に積層され、４層の積層体８１が形成される。
【０１３８】
気相メッシュ部材３４は、上層メッシュ部材３１よりも小さいメッシュナンバーとされる。つまり、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材３４は、中間層１２を形成する上層メッシュ部材よりも、メッシュの目の粗いメッシュ部材が使用される。例えば、気相メッシュ部材３４は、上層メッシュ部材３１のメッシュナンバーの１／３倍〜１／２０倍程度のメッシュナンバーとされるが、これに限られない。
【０１３９】
上述のように、メッシュナンバーは、下層メッシュ部材３３、中層メッシュ部材３２、上層メッシュ部材３１の順に、小さくなる。したがって、メッシュナンバーは、気相メッシュ部材２４も含めて、下層から順に段階的に小さくなる。これにより、液相流路１３、中間層１２、気相流路１１の順に段階的にメッシュの目が粗くなるので、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。
【０１４０】
なお、この場合、毛細管半径ｒは、液相流路１３、中間層１２、気相流路１１の順に段階的に大きくなる（図４（Ａ）参照）。
【０１４１】
本実施形態のように、気相流路１１が気相メッシュ部材３４で形成されても、上述の第４実施形態と同様に、熱輸送デバイス８０の耐久性を向上させることができる。さらに、第５実施形態では、気相流路１１、中間層１２及び液相流路１３が全てメッシュ部材により形成されるので、構造が極めて単純である。したがって、高い熱輸送性能及び高い耐久性を有する熱輸送デバイス８０を容易に製造することができる。また、コストも削減することができる。
【０１４２】
（第６実施形態）  
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
【０１４３】
上記各実施形態では、容器１が、２つの板部材２、３により形成されるとして説明した。一方、第６実施形態では、容器が、１つの板部材が折り曲げられることで形成される。従って、その点を中心に説明する。
【０１４４】
図２０は、第６実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図２１は、図２０に示すＡ−Ａ間の断面図である。図２２は、熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。
【０１４５】
図２０に示すように、熱輸送デバイス１１０は、一方向（ｙ軸方向）に長い矩形の薄板形状を有する容器５１を備えている。この容器５１は、１つの板部材５２が折り曲げられることで形成される。
【０１４６】
板部材５２は、典型的には、無酸素銅、タフピッチ銅、あるいは銅合金で構成される。しかしこれに限られず、板部材５２は、銅以外の金属で構成されてもよく、その他、熱伝導率の高い材料が用いられてもよい。
【０１４７】
図２０及び図２１に示すように、容器５１は、長手方向（ｙ軸方向）に沿う方向での側部５１ｃが、湾曲した形状とされている。すなわち、容器１は、図２２に示す板部材５２が、板部材５２の略中央で折り曲げられて形成されることから、側部５１ｃが湾曲した形状とされている。以降では、側部５１ｃを湾曲部５１ｃと呼ぶ場合がある。
【０１４８】
容器５１は、側部５１ｃ（湾曲部５１ｃ）とは反対側の側部５１ｄと、短手方向に沿う方向での側部５１ｅ、５１ｆとに接合部５３を有している。接合部５３は、それぞれの側部５１ｄ、５１ｅ、５１ｆから突出するように設けられている。この接合部５３において、折り曲げられた板部材５２が接合される。接合部５３は、図２２に示す板部材５２の、接合領域５２ａ（図２２中、斜線で表された領域）に相当する。接合領域５２ａは、板部材５２の縁部５２ｂから所定の距離ｄ、の範囲内の領域とされる。
【０１４９】
接合部５３（接合領域５２ａ）の接合方法としては、例えば、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接などの方法が挙げられるが、接合方法は、特に限定されない。
【０１５０】
熱輸送デバイス１１０の容器５１の内部は、上部５１ａ側が空洞とされており、下部５１ｂ側には、積層体２０が配置される。積層体２０は、上層メッシュ部材２１と、下層メッシュ部材２２とが積層されて形成される。容器５１の上部５１ａ側に設けられた空洞により気相流路１１が形成される。また、上層メッシュ部材２１により中間層１２が形成され、下層メッシュ部材２２により液相流路１３が形成される。
【０１５１】
なお、気相流路１１、中間層１２及び液相流路１３の構成は、図２１に示した形態に限られない。例えば、気相流路１１に柱部５が設けられていてもよいし、気相流路１１が気相メッシュ部材３４により形成されてもよい。また、積層体２０が３層以上で形成されもよい。上記各実施形態で説明した気相流路１１、中間層１２及び液相流路１３の構成は、全て、第６実施形態に適用することができる。後述の各実施形態においても同様である。
【０１５２】
［熱輸送デバイスの製造方法］
次に、熱輸送デバイス１１０の製造方法について説明する。
【０１５３】
図２３は、熱輸送デバイスの製造方法を示す図である。
【０１５４】
図２３（Ａ）に示すように、まず、板部材５２が用意される。そして、板部材５２の略中央において、板部材５２が折り曲げられる。
【０１５５】
板部材５２が所定の角度まで折り曲げられると、図２３（Ｂ）に示すように、折り曲げられた板部材５２の間に、積層体２０が入れられる。なお、積層体２０は、板部材５２の折り曲げが開始される前に、板部材５２上の所定の位置に配置されていてもよい。
【０１５６】
板部材５２の間に、積層体２０が入れられると、図２３（Ｃ）に示すように、積層体２０を挟み込むように、板部材５２がさらに折り曲げられる。そして、折り曲げられた板部材５２の接合部５３（接合領域５２ａ）が接合される。接合部５３の接合方法には、上述のように、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接などの方法が用いられる。
【０１５７】
第６実施形態に係る熱輸送デバイス１１０では、容器５１が１つの板部材５２により形成されるので、コストを削減することができる。また、２つ以上の部材で容器が形成される場合、これらの部材の位置を合わせる必要があるが、第６実施形態に係る熱輸送デバイス１１０では、部材の位置を合わせる必要がない。従って、熱輸送デバイス１１０を容易に製造することができる。なお、板部材５２は長手方向で（Ｙ方向を軸として）折り曲げる構造を示したが、短辺（短手方向）で（Ｘ方向を軸として）折り曲げるようにしてもよい。
【０１５８】
［変形例］
次に、第６実施形態に係る熱輸送デバイスの変形例について説明する。
【０１５９】
図２４は、その変形例を説明するための図であり、板部材の展開図である。
【０１６０】
図２４に示すように、板部材５２は、板部材５２の中央において、長手方向（ｙ軸方向）に沿うように、溝５４を有している。溝５４は、例えば、プレス加工や、エッチング加工により形成されるが、溝５４の形成方法は、特に限定されない。
【０１６１】
板部材５２に溝５４が設けられることで、板部材５２を折り曲げ易くすることができる。これにより、さらに容易に、熱輸送デバイス１１０を製造することができる。
【０１６２】
（第７実施形態）  
次に、本発明の第７実施形態について説明する。なお、第７実施形態では、上述の第６実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１６３】
図２５は、第７実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図２６は、図２５に示すＡ−Ａ間の断面図である。図２７は、熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。
【０１６４】
図２５及び図２６に示すように、熱輸送デバイス１２０は、一方向（ｙ軸方向）に長い矩形の薄板形状を有する容器６１を備えている。
【０１６５】
この容器６１は、図２７に示す板部材６２が中央から折り返されて形成される。板部材６２は、板部材６２の中央近傍において、板部材６２の長手方向に沿うように、２つの開口６５が設けられている。
【０１６６】
容器６１は、長手方向（ｙ軸方向）に沿う方向での側部６１ｃ、６１ｄと、短手方向（ｘ軸方向）に沿う方向での側部６１ｅ、６１ｆとに接合部６３を有している。この接合部６３が接合されて、容器６１が形成される。接合部６３は、図２７に示す板部材６２の、接合領域６２ａ、６２ｂ（図２７中、斜線で表された領域）に相当する。接合領域６２ａ、６２ｂは、それぞれ、板部材６２の左側及び右側で、線対称な位置に配置される。接合領域６２ａ、６２ｂは、板部材の縁部６２ｃ、または、開口６５から所定の距離ｄの、範囲内の領域とされる。
【０１６７】
容器６１の側部６１ｃに設けられた接合部６３は、３つの突出部６４を有する。３つの突出部６４は、折れ曲がった形状を有している。この３つの突出部６４は、図２７に示す板部材６２の、開口６５及び縁部６２ｃの間の領域６６と、２つの開口６５の間の領域６６とに相当する。
【０１６８】
容器６１の上部６１ａ側に設けられた空洞により気相流路１１が形成される。また、上層メッシュ部材２１により中間層１２が形成され、下層メッシュ部材２２により液相流路１３が形成される。
【０１６９】
第７実施形態に係る熱輸送デバイス１２０では、板部材６２に開口６５が設けられるため、板部材６２を容易に折り曲げることができる。これにより、さらに容易に熱輸送デバイス１２０を製造することができる。
【０１７０】
板部材６２の、開口６５及び縁部６２ｃとの間の領域６６と、２つの開口６５の間の領域６６とに、例えば、プレス加工により形成された溝が設けられていてもよい。これによりさらに容易に、板部材６２を折り曲げることができる。なお、板部材６２は長手方向で（Ｙ方向を軸として）折り曲げる構造を示したが、短辺（短手方向）で（Ｘ方向を軸として）折り曲げるようにしてもよい。
【０１７１】
（電子機器）  
次に、上述の各実施形態で説明した熱輸送デバイス１０（または、５０〜１３０、以下、同様）を有する電子機器について説明する。本実施形態では、電子機器の一例として、ノート型のＰＣを上げて説明する。
【０１７２】
図２８は、ノート型のＰＣ１００を示す斜視図である。図２８に示すように、ノートＰＣ１００は、第１の筐体１１１と、第２の筐体１１２と、第１の筐体１１１及び第２の筐体１１２を回動可能に支持するヒンジ部１１３とを備えている。
【０１７３】
第１の筐体１１１は、表示部１０１と、表示部１０１に光を照射するエッジライト型のバックライト１０２とを有する。バックライト１０２は、第１の筐体１１１内部において、第１の筐体１１１の上下方向にそれぞれ配置される。バックライト１０２は、例えば、銅板上に複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が配置されて形成される。
【０１７４】
第２の筐体１１２は、複数の入力キー１０３と、タッチパッド１０４とを有する。また、第２の筐体１１２は、内部にＣＰＵ１０５などの電子回路部品が搭載された制御回路基板（図示せず）を有している。
【０１７５】
熱輸送デバイス１０は、第２の筐体１１２の内部において、ＣＰＵ１０５に接するように配置される。図２８では、熱輸送デバイス１０は、第２の筐体１１２の平面外形よりも小さく表されているが、熱輸送デバイス１０は、第２の筐体１１２の平面外形と同等の大きさとされてもよい。
【０１７６】
あるいは、熱輸送デバイス１０は、第１の筐体１１１内部において、バックライト１０２を形成する銅板と接するように配置されていてもよい。この場合、熱輸送デバイス１０は、第１の筐体１１１内に複数個配置される。
【０１７７】
上述のように、熱輸送デバイス１０は、高い熱輸送性能を有しているため、ＣＰＵ１０５や、バックライト１０２などで発生した熱を速やかに輸送することができる。これにより、熱を速やかにノートＰＣ１００の外部へ放出することができる。また、熱輸送デバイス１０により、第１の筐体１１１、あるいは、第２の筐体１１２の内部の温度を均一にすることができるため、低温火傷を防止することができる。
【０１７８】
さらに、熱輸送デバイス１０は、高い熱輸送性能が、薄型で実現されているため、ノートＰＣ１００の薄型化も実現される。
【０１７９】
図２８では、電子機器の一例として、ノート型のＰＣを挙げて説明したが、電子機器は、これに限られない。電子機器の他の例として、オーディオ／ビジュアル機器、ディスプレイ装置、プロジェクタ、ゲーム機器、カーナビゲーション機器、ロボット機器、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、カメラ、携帯電話その他の電化製品等が挙げられる。
【０１８０】
以上説明した熱輸送デバイス及び電子機器は、上記各実施形態に限られず、種々の変形が可能である。
【０１８１】
上述の各実施形態では、液相流路１３がメッシュ部材により形成される場合について説明した。しかし、これに限られず、液相流路１３の一部が、メッシュ部材以外の材料により形成されていてもよい。メッシュ部材以外の材料としては、フェルト、メタルフォーム、細線、焼結体、微細な溝を有するマイクロチャネルなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１８２】
【図１】本発明の一形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【図３】上層メッシュ部材及び下層メッシュ部材の平面拡大図である。
【図４】毛細管半径を説明するための図である。
【図５】一般的な熱輸送デバイスを示す側方断面図である。
【図６】一般的な熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。
【図７】一般的な熱輸送デバイスの冷却モデル図である。
【図８】本発明の一形態に係る熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。
【図９】本発明の一形態に係る熱輸送デバイスの熱輸送性能を説明するための図であり、中間層を有する熱輸送デバイス及び中間層を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘを示す図である。
【図１０】下層から順にメッシュナンバーが段階的に大きくなる形態と、下層から順にメッシュナンバーが段階的に小さくなる形態との最大熱輸送量Ｑｍａｘを比較した図である。
【図１１】本発明の他の形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【図１２】他の形態に係る熱輸送デバイス及び中間層を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘを示す図である。
【図１３】下層から順にメッシュナンバーが段階的に大きくなる形態と、下層から順にメッシュナンバーが段階的に小さくなる形態との最大熱輸送量Ｑｍａｘを比較した図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【図１５】メッシュナンバーが、下層メッシュ部材３３を除いて、下層から順に段階的に小さくなる理由を説明するための図であり、積層体３０の断面拡大図である。
【図１６】さらに別の実施形態に係る熱輸送デバイスの熱輸送性能を説明するための図である。
【図１７】本発明のさらに別の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。
【図１８】図１７に示すＡ−Ａ間の断面図である。
【図１９】本発明のさらに別の実施形態に係る熱輸送デバイスの断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。
【図２０】さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。
【図２１】図２０に示すＡ−Ａ間の断面図である。
【図２２】さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。
【図２３】さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスの製造方法を示す図である。
【図２４】変形例に係る熱輸送デバイスを説明するための図であり、板部材の展開図である。
【図２５】さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。
【図２６】図２５に示すＡ−Ａ間の断面図である。
【図２７】さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。
【図２８】ノート型のＰＣを示す斜視図である。
【図２９】気相流路側に発熱源が配置された熱輸送デバイスを示す図である。
【符号の説明】
【０１８３】
１、５１、６１…容器
９…発熱源
１０、５０、６０、７０、８０、１１０、１２０、１３０…熱輸送デバイス
１１…気相流路
１２…中間層
１３…液相流路
２１、２２、３１、３２、３３、３４…メッシュ部材
５２、６２…板部材
１００…ノートＰＣ
【図１】
2010151354.tif 000003
【図２】
2010151354.tif 000004
【図３】
2010151354.tif 000005
【図４】
2010151354.tif 000006
【図５】
2010151354.tif 000007
【図６】
2010151354.tif 000008
【図７】
2010151354.tif 000009
【図８】
2010151354.tif 000010
【図１１】
2010151354.tif 000011
【図１４】
2010151354.tif 000012
【図１５】
2010151354.tif 000013
【図１７】
2010151354.tif 000014
【図１８】
2010151354.tif 000015
【図１９】
2010151354.tif 000016
【図２０】
2010151354.tif 000017
【図２１】
2010151354.tif 000018
【図２２】
2010151354.tif 000019
【図２３】
2010151354.tif 000020
【図２４】
2010151354.tif 000021
【図２５】
2010151354.tif 000022
【図２６】
2010151354.tif 000023
【図２７】
2010151354.tif 000024
【図２８】
2010151354.tif 000025
【図２９】
2010151354.tif 000026
【図９】
2010151354.tif 000027
【図１０】
2010151354.tif 000028
【図１２】
2010151354.tif 000029
【図１３】
2010151354.tif 000030
【図１６】
2010151354.tif 000031