(57)【要約】【課題】熱輸送能力が高いヒートパイプを提供すること。【解決手段】中空構造密閉型容器を構成する一対の表面層部と、容器内に配置された複数の内部構造形成部と、容器内に封入された冷媒とを備え、容器内に内部構造形成部の長手方向に沿って延伸する液相部と気相部とが交互に配置されており、気相部は、冷媒蒸気が長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路を有し、内部構造形成部は、液相部において、一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、液相部は、接続部と内部構造形成部とによって、冷媒液を保持するとともに該冷媒液が長手方向に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第１冷媒液連絡路を有するヒートパイプ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板型のヒートパイプであって、
中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、
前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、
前記容器内に封入された冷媒と、
を備え、
前記容器内に前記内部構造形成部の長手方向に沿って延伸する液相部と気相部とが交互に配置されており、
前記気相部は、前記冷媒の蒸気が前記長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路を有し、
前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、
前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記長手方向に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、
前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第１冷媒液連絡路を有することを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第２冷媒液連絡路を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記冷媒蒸気流路を連通させる冷媒蒸気連絡路を有することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記内部構造形成部は、該内部構造形成部の長手方向に沿って形成された、前記冷媒蒸気流路に連通する凹部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のヒートパイプ。
【請求項５】
互いに隣接する前記内部構造形成部を連結する連結部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のヒートパイプ。
【請求項６】
前記連結部の厚さが、前記内部構造形成部の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項５に記載のヒートパイプ。
【請求項７】
平板型のヒートパイプであって、
中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、
前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、
前記容器内に封入された冷媒と、
を備え、
前記容器内には、前記内部構造形成部によって構成された複数の液相部と、前記液相部以外の領域で、前記冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成された気相部とが形成されており、
前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、
前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記内部構造形成部に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、
前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第１冷媒液連絡路を有し、
前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第２冷媒液連絡路を有し、
前記気相部は冷媒蒸気連絡路によって連通している
ことを特徴とするヒートパイプ。
【請求項８】
前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第２冷媒液連絡路を有することを特徴とする請求項７に記載のヒートパイプ。
【請求項９】
前記接続部は、複数の前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第３冷媒液連絡路を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のヒートパイプ。
【請求項１０】
前記気相部における前記一対の表面層部の少なくとも一方の内表面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のヒートパイプ。
【請求項１１】
前記気相部における前記一対の表面層部材の少なくとも一方の内表面に形成された凸部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のヒートパイプ。
【請求項１２】
前記凸部は、前記内部構造形成部の長手方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１を引用する請求項１１に記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平板型のヒートパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平板型のヒートパイプとして、さまざまな構成のものが開示されている。例えば、特許文献１には、液相の冷媒を毛細管力により流通させることが可能な流路を構成する複数の毛細管板材の溝と、蒸発した気相の冷媒を流通させる気相流路の一部を構成する複数の気相板材の溝との間を開口によって連通させるようにした構成のヒートスプレッダが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、熱輸送ユニットの上下面のそれぞれに冷媒還流空間が形成され、上下面のそれぞれに形成された冷媒還流空間に挟まれて蒸気拡散空間が形成された熱輸送ユニットが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、複数の平板状部材を積層することで冷媒の循環通路を構成し、製造作業を容易に行うことができるとしたヒートパイプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３７９２８号
【特許文献２】特開２０１１−１４５０４４号
【特許文献３】特許第４１１２６０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、より熱輸送能力が高いヒートパイプが求められている。たとえば、近年は電子機器等において発熱量が高い素子が使用されてきており、これを冷却するためにはより熱輸送能力が高いヒートパイプを用いることが好ましい。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱輸送能力が高いヒートパイプ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るヒートパイプは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、前記容器内に封入された冷媒と、を備え、前記容器内に前記内部構造形成部の長手方向に沿って延伸する液相部と気相部とが交互に配置されており、前記気相部は、前記冷媒の蒸気が前記長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路を有し、前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記長手方向に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第１冷媒液連絡路を有することを特徴とする
【０００９】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第２冷媒液連絡路を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記冷媒蒸気流路を連通させる冷媒蒸気連絡路を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、該内部構造形成部の長手方向に沿って形成された、前記冷媒蒸気流路に連通する凹部を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、互いに隣接する前記内部構造形成部を連結する連結部を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記連結部の厚さが、前記内部構造形成部の厚さよりも薄いことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るヒートパイプは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する一対の表面層部と、前記容器内に配置された複数の内部構造形成部と、前記容器内に封入された冷媒と、を備え、前記容器内には、前記内部構造形成部によって構成された複数の液相部と、前記液相部以外の領域で、前記冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成された気相部とが形成されており、前記内部構造形成部は、前記液相部において、前記一対の表面層部のそれぞれとの間に設けられた接続部によって接続されており、前記液相部は、前記接続部と前記内部構造形成部とによって、前記冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が前記内部構造形成部に沿って移動できるように形成された、溝状の冷媒液保持領域を有し、前記接続部は、隣接する冷媒液保持領域間を連通させる第１冷媒液連絡路を有し、前記気相部は冷媒蒸気連絡路によって連通していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記内部構造形成部は、当該内部構造形成部を介して離間している前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第２冷媒液連絡路を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記接続部は、複数の前記第１冷媒液連絡路間を連通させる第３冷媒液連絡路を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記気相部における前記一対の表面層部の少なくとも一方の内表面に溝が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記気相部における前記一対の表面層部材の少なくとも一方の内表面に形成された凸部を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係るヒートパイプは、上記発明において、前記凸部は、前記内部構造形成部の長手方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、熱輸送能力が高いヒートパイプを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態１に係るヒートパイプの模式的な断面分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すヒートパイプを第１冷媒液連絡路に沿った面で切断したＡ−Ａ線要部断面図である。
【図３】図３は、図１に示すヒートパイプを冷媒蒸気連絡路に沿った面で切断したＢ−Ｂ線要部断面図である。
【図４】図４は、冷媒蒸気が広がる様子を説明する図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例に係るヒートパイプの要部断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１のさらなる変形例に係るヒートパイプの要部断面図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係るヒートパイプの模式的な断面分解斜視図である。
【図８】図８は、連結部で連結された内部部材の一例を示す図である。
【図９】図９は、連結部で連結された内部部材を用いたヒートパイプの一例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係るヒートパイプの構成の一部を示す模式的な斜視図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す表面層部材の模式的な斜視図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す内部部材の模式的な斜視図である。
【図１３】図１３は、図１０のＣ−Ｃ線断面におけるヒートパイプの要部断面図である。
【図１４】図１４は、図１０のＤ−Ｄ線断面におけるヒートパイプの要部断面図である。
【図１５】図１５は、図１１に示す構成を内部部材側から見た要部平面図である。
【図１６】図１６は、接続部が第３冷媒液連絡路を有する構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明に係るヒートパイプの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートパイプの模式的な断面分解斜視図である。図１に示すように、ヒートパイプ１０は、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する、表面層部を構成する一対の表面層部材１、２と、容器内に長手方向（矢印Ａｒ１の方向）に沿って略並列に配置された、内部構造形成部を構成する複数の内部部材３と、容器内に封入された冷媒とを備えている。内部部材３は、第２冷媒液連絡路としての連絡路３ａと、冷媒蒸気連絡路としての連絡路３ｂとを有している。図２は、ヒートパイプ１０を連絡路３ａに沿った面で切断したＡ−Ａ線要部断面図である。図３は、ヒートパイプ１０を連絡路３ｂに沿った面で切断したＢ−Ｂ線要部断面図である。
【００２４】
表面層部材１、２、および内部部材３は、たとえばアルミニウムや銅などの金属からなるが、ヒートパイプに使用できる材料であれば特に限定されない。表面層部材１、２、および内部部材３は、たとえば拡散接合により互いに金属接合されているが、接合方法はこれに限定されるものでない。また、冷媒は、水や代替フロン等、ヒートパイプの冷媒として使用できるものであれば特に限定されない。
【００２５】
表面層部材１、２の容器内側の内表面には、内部部材３の長手方向に沿って延伸する凸部１ａ、２ａと、凸部１ａ、２ａの間である表面部１ｂ、２ｂとが形成されている。また、凸部２ａには、凸部２ａを分断するように形成された連絡路２ｃが形成されている。凸部１ａにも同様の連絡路が形成されている。なお、連絡路は凸部１ａ、２ａを分断せず、貫通孔としてもよい。
【００２６】
ヒートパイプ１０においては、容器内に、内部部材３の長手方向に沿って延伸する液相部１１と気相部１２とが交互に配置されている。
【００２７】
内部部材３は、液相部１１において、接続部としての凸部１ａ、２ａによって、表面層部材１、２と接続されている。
【００２８】
液相部１１は、断面がコの字型である溝状の冷媒液保持領域１１ａを有している。冷媒液保持領域１１ａは、接続部としての凸部１ａ、２ａと内部部材３とによって形成されており、冷媒液Ｌ（図３参照）を保持するとともに、冷媒液Ｌが内部部材３の長手方向に沿って移動できるように構成されている。
【００２９】
気相部１２は、内部部材３の長手方向に沿って延伸し、冷媒の蒸気が長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路１２ａを有している。
【００３０】
また、気相部１２において、凸部１ａ、２ａは、冷媒液Ｌ（図３参照）を保持する冷媒液保持領域１２ｂを形成している。
【００３１】
連絡路２ｃは、液相部１１においては隣接する冷媒液保持領域１１ａ連通させる第１冷媒液連絡路として機能し、気相部１２においては隣接する冷媒液保持領域１２ｂ連通させる第１冷媒液連絡路として機能する。
【００３２】
また、表面層部材１側の第１冷媒液連絡路２Ｃと、表面層部材２側の第１冷媒液連絡路２Ｃとは、内部部材３を介して離間している。連絡路３ａは、内部部材３を介して離間しているこれらの第１冷媒液連絡路２Ｃ間を連通させる第２冷媒液連絡路として機能する。冷媒液は図２の矢印Ａｒ２が示すように連絡路３ａを介して第１冷媒液連絡路２Ｃ間を行き来できる。
【００３３】
また、連絡路３ｂは、内部部材３を介して離間している冷媒蒸気流路１２ａを連通させる冷媒蒸気連絡路として機能する。冷媒蒸気は図３の矢印Ａｒ３が示すように連絡路３ｂを介して冷媒蒸気流路１２ａ間を行き来できる。
【００３４】
また、内部部材３は、内部部材３の長手方向に沿って形成された凹部３ｃを有している。この凹部３ｃは、その内側空間が冷媒蒸気流路１２ａに連通しており、これによって、冷媒蒸気の流路の断面積が冷媒蒸気流路１２ａの断面積よりも拡大している。
【００３５】
本実施の形態１に係るヒートパイプ１０では、表面層部材１または２を被冷却体（たとえば発熱体）に接触させる（このときの接触部を受熱部とする）と、受熱部において冷媒液が熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気は気相部１２の冷媒蒸気流路１２ａを移動し、熱を輸送する。冷媒蒸気は所定の温度以下の領域に到達すると、凝縮して液化し、冷媒液となる。冷媒液は液相部１１の冷媒液保持領域１１ａを通って受熱部に戻る。このようにして冷媒は還流する。
【００３６】
このヒートパイプ１０では、液相部１１と気相部１２とが交互に配置されているため、冷媒液の流れと冷媒蒸気の流れとを分離でき、ループ状にすることができる。また、気相部１２の冷媒蒸気流路１２ａは、表面層部材１、２によって構成される容器によって形成されるため、広い空間を確保でき、冷媒蒸気の流れに伴う圧力損失が低減される。また、内部部材３の凹部３ｃによって、冷媒蒸気の流路の断面積が冷媒蒸気流路１２ａの断面積よりも拡大しているので、冷媒蒸気の流れに伴う圧力損失がさらに低減される。また、気相部１２では、凸部２ａが冷媒液保持領域１２ｂを形成しているので、気相部１２の表面にまで冷媒液を広げることが可能となり、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能をよりいっそう大きくすることができる。
【００３７】
また、液相部１１では、溝状の冷媒液保持領域１１ａによって、十分な毛細管量（還流力）を得ることができるとともに、気液界面の表面積を大きくすることができるため、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能を大きくすることができる。また、冷媒液保持領域１１ａ間は、流路断面積が比較的小さい連絡路２ｃ、３ａで連通しているので、大きな毛細管力を得ることが可能となるうえ、表面層部材１側の冷媒液保持領域１１ａと表面層部材２側の冷媒液保持領域１１ａとの間での冷媒液の授受を効率的に行うことができる。このヒートパイプ１０では、これらの相乗効果により、従来に比べてより大きな熱輸送が可能となり、熱抵抗も低減できる。
【００３８】
また、このヒートパイプ１０では、液相部１１と気相部１２とが交互に配置されており、かつ液相部１１では、表面層部材１、２間に内部部材３が存在しているため、冷媒の温度変化に伴う内圧または外部からの圧力に対する機械的強度が強い。これによって、このヒートパイプ１０は、単に平板状部材を積層して構成した場合に比べて強度的に有利であり、外力を受けた場合にも容易に変形することが防止される。さらには、このヒートパイプ１０は、適度な曲率で曲げ加工を施しても機能を損なうことがなく、各種用途に応じて比較的自由に形状を変えることができる。
【００３９】
また、このヒートパイプ１０では、連絡路３ｂが、離間している冷媒蒸気流路１２ａを連通させているので、たとえば受熱部において受ける熱量が場所により異なる場合でも、冷媒蒸気を他の冷媒蒸気流路１２ａに渡って広げることができる。これによって、冷媒蒸気流路１２ａを全体的に効率的に使用することができるので、放熱効率が向上する。
【００４０】
図４は、冷媒蒸気が広がる様子を説明する図である。たとえば、ヒートパイプ１０の特定の気相部１２の位置に特に温度が高いヒートスポットＨが存在するとする。このとき、冷媒蒸気は矢印Ａｒ４が示すようにヒートスポットＨが存在する気相部１２を移動するとともに、矢印Ａｒ５、Ａｒ６が示すように連絡路３ｂを通じて隣接する気相部１２、またさらには不図示の気相部１２にも広がり、移動する。これによって、たとえば一つの気相部１２の熱輸送能力を超える熱量を受けたとしても、その熱量を複数の気相部１２を用いて効果的に輸送できるので、輸送可能（冷却可能）な熱量の上限が高くなる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態１に係るヒートパイプ１０は、熱輸送能力が高いものである。
【００４２】
図５は、実施の形態１の変形例に係るヒートパイプの要部断面図である。この変形例に係るヒートパイプ１０´は、実施の形態１に係るヒートパイプ１０と同一の構成である。図５は図２に示すヒートパイプ１０のＡ−Ａ線要部断面図と対応する図である。ヒートパイプ１０´では、表面層部は表面層部材１´、２´で構成されており、内部構造形成部は内部部材３´ａ、３´ｂ、３´ｃで構成されている。また、ヒートパイプ１０の凸部１ａ、１ｂに対応する要素のうち、接続部としての凸部３´ａ１、３´ｃ１はそれぞれ内部部材３´ａ、３´ｃに含まれている。また、気相部１２に形成された凸部１ａ、２ａに対応する要素は、表面層部材１´、２´に形成された凸部１´ａ、２´ａである。このように、表面層部、内部構造形成部、接続部は、ヒートパイプ１０の場合のような表面層部材１、２と内部部材３とで構成されてもよいし、ヒートパイプ１０´のような表面層部材１´、２´と内部部材３´ａ、３´ｂ、３´ｃとで構成されていてもよいし、さらに他の構成であってもよく、特に限定はされない。以下の実施の形態においても同様である。
【００４３】
なお、本発明に係るヒートパイプは上下対称である必要はなく、用途に応じて形状を変えることができる。図６は、実施の形態１のさらなる変形例に係るヒートパイプ１０Ｄの要部断面図である。ヒートパイプ１０Ｄは、ヒートパイプ１０の表面層部材１、内部部材３をそれぞれ表面層部材１Ｄ、内部部材３Ｄに置き換えたものである。表面層部材１Ｄは凸部１Ｄａと表面部１Ｄｂを有している。内部部材３Ｄは連絡路３Ｄａを有している。
【００４４】
例えば、受熱面が下面（表面層部材２）側しかないことが明らかになっている場合などでは、図６に示すように、上面（表面層部材１Ｄ）側の冷媒液保持領域１１ａ、及び凸部１ａをなくす構造として、冷媒蒸気流路１２ａの断面積を大きくするとともに、上面側の冷媒液を下面側に還流しやすくするようにしてもよい。
【００４５】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係るヒートパイプの模式的な断面分解斜視図である。図７に示すように、ヒートパイプ１０Ａは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器を構成する、表面層部を構成する一対の表面層部材１Ａ、２Ａと、容器内に長手方向に沿って略並列に配置された、内部構造形成部を構成する複数の内部部材３Ａと、容器内に封入された冷媒とを備えている。内部部材３Ａは、第２冷媒液連絡路としての連絡路３Ａａと、冷媒蒸気連絡路としての連絡路３Ａｂとを有している。
【００４６】
ヒートパイプ１０Ａにおいては、容器内に、内部部材３Ａの長手方向に沿って延伸する液相部１１Ａと気相部１２Ａとが交互に配置されている。
【００４７】
表面層部材１Ａ、２Ａの容器内側には、内部部材３Ａの長手方向に沿って延伸する凸部１Ａａ、２Ａａと、凸部１Ａａ、２Ａａの間である表面部１Ａｂ、２Ａｂとが形成されている。内部部材３Ａは、液相部１１Ａにおいて、接続部としての凸部１Ａａ、２Ａａによって表面層部材１Ａ、２Ａと接続されている。また、凸部２Ａａには、凸部を分断するように形成された連絡路２Ａｃと、凸部２Ａａの長手方向に沿って形成された第３冷媒液連絡路としての連絡路２Ａａ１とが形成されている。凸部１Ａａにも同様の連絡路が形成されている。
【００４８】
液相部１１Ａには、接続部としての凸部１Ａａ、２Ａａと内部部材３Ａとによって溝状の冷媒液保持領域１１Ａａが形成されている。なお、図６は分解図であるが、くみ上げられた状態のヒートパイプ１０Ａにおいては、凸部１Ａａ、２Ａａと内部部材３Ａとは接合して冷媒液保持領域１１Ａａを形成している。冷媒液保持領域１１Ａａは、冷媒液を保持するとともに、冷媒液が内部部材３Ａの長手方向に沿って移動できるように構成されている。
【００４９】
気相部１２Ａは、内部部材３Ａの長手方向に沿って延伸し、冷媒の蒸気が長手方向に沿って移動できるような空間で構成された冷媒蒸気流路１２Ａａを有している。連絡路３Ａｂは、内部部材３Ａを介して離間している冷媒蒸気流路１２Ａａを連通させる冷媒蒸気連絡路として機能する。
【００５０】
第３冷媒液連絡路としての連絡路１Ａａ１、２Ａａ１は、第１冷媒液連絡路としての複数の連絡路（たとえば連絡路２Ａｃ）の間を連通させている。これによって、冷媒液保持領域１１ａ間の冷媒液の授受をさらに効率的に行うことができるとともに、液相部１１の長手方向の液通路が確保されるため、液流量を増やすことができ、冷媒液の循環による熱輸送限界の低下を防ぐことができる。なお、連絡路１Ａａ１、２Ａａ１は、要求される熱輸送量に応じて、１つの内部部材３Ａに対して複数本形成されていてもよい。
【００５１】
また、表面層部材１Ａ、２Ａの表面部１Ａｂ、２Ａｂには、溝（たとえば溝２Ａｂ１）が形成されている。この溝は冷媒液を保持することができるので、気相部１２Ａの表面にまで冷媒液を広げることが可能となり、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能をよりいっそう大きくすることができる。
【００５２】
なお、上記実施の形態１、２では、内部部材３、３Ａはそれぞれ分離したものであるが、複数の内部部材が連結部によって連結していてもよい。
【００５３】
図８は、連結部で連結された内部部材の一例を示す図である。図８は内部部材３Ｂを長手方向と垂直な方向から見た図であるが、内部部材３Ｂは、その一部が連結部４で連結されている。このように内部部材３Ｂが連結していると、内部部材３Ｂ同士の位置関係が一定に保たれる。そのため、内部部材３Ｂを表面層部材に接合するときに、内部部材３Ｂの位置ずれが発生しにくくなるので、ヒートパイプの組立て作業が容易かつ高精度となる。
【００５４】
図９は、連結部４で連結された内部部材３Ｂを用いたヒートパイプ１０Ｂの一例を示す図である。連結部４は、表面層部材１、２の凸部１ａ、２ａと干渉しないように形成されている。また、連結部４の紙面上下方向における厚さは、内部部材３Ｂの厚さよりも薄くなっているので、冷媒蒸気流路１２Ｂａの断面積が狭くなることが抑制される。
【００５５】
なお、連結部４は、２つの内部部材３Ｂを連結しているが、複数の内部部材３Ｂを連結してもよい。  
【００５６】
また、上記実施の形態１、２では、気相部と液相部とが互いに略並行に交互に配置されているが、気相部と液相部とは互いに並行で無くてもよい。例えば、気相部及び液相部を放射状に配置することで、特定のヒートスポットから放射状に熱を拡散させるなど、用途に応じて適宜形状を変えることが可能であることは言うまでもない。
【００５７】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係るヒートパイプの構成の一部を示す模式的な斜視図である。図１０は、表面層部を構成する表面層部材１Ｃと、表面層部材１Ｃと隣接して配置された、内部構造形成部を構成する複数の内部部材３Ｃと、を示している。内部部材３Ｃは延設部３Ｃｃを有しており、延設部３Ｃｃによって互いに連結している。
【００５８】
本実施の形態３に係るヒートパイプ１０Ｃは、図１０に示す表面層部材１Ｃと複数の内部部材３Ｃとからなる構成と、表面層部材１Ｃと同様の構成である表面層部材２と複数の内部部材３Ｃとからなる構成とが、内部部材３Ｃ同士を接合させることで構成される。これによって、ヒートパイプ１０Ｃは、平板型のヒートパイプであって、中空構造を有する密閉型の容器として構成され、複数の内部部材３Ｃは容器内に配置される。また、この容器内には冷媒が封入される。
【００５９】
ヒートパイプ１０Ｃの構成を図１０〜１５を参照して具体的に説明する。図１１は、表面層部材１Ｃの模式的な斜視図である。図１２は、内部部材３Ｃの模式的な斜視図である。図１３は、図１０のＣ−Ｃ線断面におけるヒートパイプ１０Ｃの要部断面図である。図１４は、図１０のＤ−Ｄ線断面におけるヒートパイプ１０Ｃの要部断面図である。図１５は、図１０に示す構成を内部部材３Ｃ側から見た要部平面図である。
【００６０】
表面層部材１Ｃ、２Ｃ、および内部部材３Ｃは、たとえばアルミニウムや銅などの金属からなるが、ヒートパイプに使用できる材料であれば特に限定されない。表面層部材１Ｃ、２Ｃ、および内部部材３Ｃは、たとえば拡散接合により互いに金属接合されているが、接合方法はこれに限定されるものでない。また、冷媒は、水や代替フロン等、ヒートパイプの冷媒として使用できるものであれば特に限定されない。
【００６１】
表面層部材１Ｃ、２Ｃの容器内側の内表面には、凸部１Ｃａ、２Ｃａと、凸部１Ｃａ、２Ｃａの間である表面部１Ｃｂ、２Ｃｂとが形成されている。また、凸部１Ｃａには、凸部１Ｃａを分断するように形成された連絡路１Ｃｃが形成されている。凸部２Ｃａにも同様の連絡路が形成されている。なお、連絡路は凸部１Ｃａ、２Ｃａを分断せず、貫通孔としてもよい。
【００６２】
図１０に示すように、ヒートパイプ１０Ｃの容器内には、正方格子状に配列された内部部材３Ｃによって構成された複数の液相部１１Ｃと、液相部１１Ｃ以外の領域で、冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成された気相部１２Ｃとが形成されている。
【００６３】
内部部材３Ｃは、液相部１１Ｃにおいて、接続部としての凸部１Ｃａ、２Ｃａによって、表面層部材１Ｃ、２Ｃと接続されている。なお、図１０では、凸部１Ｃａ、２Ｃａの構成を表すために内部部材３Ｃの一部の記載を省略しているが、紙面上方の十字形の凸部１Ｃａの上部にも内部部材３Ｃが配置されている。内部部材３Ｃの本体は十字形の凸部１Ｃａの上部に配置されており、延設部３Ｃｃは直線状の凸部１Ｃａの上部に配置されている。なお、十字型の凸部１Ｃａは他の形状でもよく、たとえば多角形状でもよい。
【００６４】
液相部１１Ｃは、断面がコの字型である溝状の冷媒液保持領域１１Ｃａを有している。冷媒液保持領域１１Ｃａは、接続部としての凸部１Ｃａ、２Ｃａと、内部部材３Ｃの延設部３Ｃｃとによって形成されており、冷媒液を保持するとともに、冷媒液が内部部材３に沿って移動できるように構成されている。連絡路１Ｃｃは、液相部１１Ｃにおいて隣接する冷媒液保持領域１１Ｃａ連通させる第１冷媒液連絡路として機能する。
【００６５】
なお、内部部材３Ｃの本体は、図１０に示すように正八角形状の形状を有し、十字形の凸部１Ｃａの上部に位置している。内部部材３Ｃの本体を正八角形状としていることによって冷媒液保持領域１１Ｃａの面積が広くなる。これによって、ヒートパイプ１０Ｃの動作時のドライアウトが発生しにくくなる。ただし、内部部材３Ｃの本体の形状は他の形状でもよく、たとえば十字形状でもよい。
【００６６】
気相部１２Ｃは、液相部１１Ｃ以外の領域で、冷媒の蒸気が移動できるような空間で構成されている。
【００６７】
また、表面層部材１Ｃ側の第１冷媒液連絡路１Ｃｃと、表面層部材２Ｃ側の第１冷媒液連絡路２Ｃｃとは、内部部材３Ｃを介して離間している。
【００６８】
また、内部部材３Ｃは、第２冷媒液連絡路としての連絡路３Ｃａとを有し、延設部３Ｃｃによって冷媒蒸気連絡路としての連絡路３Ｃｂを形成している。図１３に示すように、連絡路３Ｃｂは、気相部１２Ｃ同士を連通させる冷媒蒸気連絡路として機能する。冷媒蒸気は連絡路３Ｃｂを介して気相部１２Ｃ間を行き来できる。
【００６９】
また、図１４に示すように、連絡路３Ｃａは、内部部材３Ｃを介して離間している第１冷媒液連絡路１Ｃｃ、２Ｃｃ間を連通させる第２冷媒液連絡路として機能する。図１４、１５に示すように、連絡路１Ｃｃ、２Ｃｃは連絡路３Ｃａの直下に形成される。これによって、冷媒液は連絡路１Ｃｃ、２Ｃｃ、３Ｃａを介して冷媒液保持領域１１Ｃａ間を行き来できる。
【００７０】
本実施の形態３に係るヒートパイプ１０Ｃでは、表面層部材１Ｃまたは２Ｃを被冷却体（たとえば発熱体）に接触させる（このときの接触部を受熱部とする）と、受熱部において冷媒液が熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気は気相部１２Ｃ間を移動し、熱を輸送する。冷媒蒸気は所定の温度以下の領域に到達すると、凝縮して液化し、冷媒液となる。冷媒液は液相部１１Ｃの冷媒液保持領域１１Ｃａを通って受熱部に戻る。このようにして冷媒は還流する。
【００７１】
このヒートパイプ１０Ｃでは、液相部１１Ｃと気相部１２Ｃとが分離して配置されているため、冷媒液の流れと冷媒蒸気の流れとを分離でき、ループ状にすることができる。また、気相部１２Ｃは、表面層部材１Ｃ、２Ｃによって構成される容器によって形成されるため、広い空間を確保でき、冷媒蒸気の流れに伴う圧力損失が低減される。
【００７２】
また、液相部１１Ｃでは、溝状の冷媒液保持領域１１Ｃａによって、十分な毛細管量（還流力）を得ることができるとともに、気液界面の表面積を大きくすることができるため、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能を大きくすることができる。また、冷媒液保持領域１１Ｃａ間は、流路断面積が比較的小さい連絡路１Ｃｃ、２Ｃｃ、３Ｃａで連通しているので、大きな毛細管力を得ることが可能となるうえ、表面層部材１Ｃ側の冷媒液保持領域１１Ｃａと表面層部材２Ｃ側の冷媒液保持領域１１Ｃａとの間での冷媒液の授受を効率的に行うことができる。このヒートパイプ１０Ｃでは、これらの相乗効果により、従来に比べてより大きな熱輸送が可能となり、熱抵抗も低減できる。
【００７３】
また、このヒートパイプ１０Ｃでは、液相部１１Ｃと気相部１２ｃとが分離して配置されており、かつ液相部１１Ｃでは、表面層部材１Ｃ、２Ｃ間に内部部材３Ｃが存在しているため、冷媒の温度変化に伴う内圧または外部からの圧力に対する機械的強度が強い。これによって、このヒートパイプ１０Ｃは、単に平板状部材を積層して構成した場合に比べて強度的に有利であり、外力を受けた場合にも容易に変形することが防止される。さらには、このヒートパイプ１０Ｃは、適度な曲率で曲げ加工を施しても機能を損なうことがなく、各種用途に応じて比較的自由に形状を変えることができる。
【００７４】
また、このヒートパイプ１０では、連絡路３Ｃｂが、気相部１２Ｃ間を連通させているので、冷媒蒸気を他の気相部１２Ｃに渡って広げることができる。これによって、気相部１２Ｃを全体的に効率的に使用することができるので、放熱効率が向上する。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態３に係るヒートパイプ１０Ｃは、熱輸送能力が高いものである。
【００７６】
なお、実施の形態１や２に係るヒートパイプ１０や１０Ａと同様に、気相部１２Ｃとなる領域において、表面層部材１Ｃ、２Ｃに冷媒液保持領域となる凸部や溝を形成して、気相部１２Ｃの表面にまで冷媒液を広げ、蒸発、凝縮に伴う伝熱性能をより一層大きくするようにしてもよい。
【００７７】
また、実施の形態２に係るヒートパイプ１０Ａと同様に、接続部が、冷媒蒸気連絡路としての連絡路を有していてもよい。図１６は、接続部が第３冷媒液連絡路を有する構成を示す図である。図１６は、図１５において接続部としての凸部１Ｃａを凸部１Ｄａに置き換えた構成を示している。凸部１Ｄａは、第１冷媒液連絡路としての連絡路１Ｄｃと、第３冷媒液連絡路としての連絡路１Ｄａ１を有している。連絡路１Ｄａ１は、複数の連絡路１Ｄｃの間を連通させている。これによって、冷媒液保持領域１１Ｃａ間の冷媒液の授受をさらに効率的に行うことができるとともに、液相部１１Ｃ間の液通路が確保されるため、液流量を増やすことができ、冷媒液の循環による熱輸送限界の低下を防ぐことができる。なお、図１５に示すように、この場合は、図１３、１４とは異なり、連絡路１Ｄｃは連絡路３Ｃａの直下に形成されていなくてもよく、連絡路１Ｄａ１を介して連絡路３Ｃａと連通していればよい。
【００７８】
また、本実施の形態３では、内部部材３Ｃおよび液相部１１Ｃは正方格子状に配列されているが、三角形、六角形、八角形等の他の多角形の格子状に配列されていてもよい。
【００７９】
また、冷媒液保持領域の形状は、断面がコの字型の溝状に限らず、冷媒の液体を保持するとともに該冷媒の液体が長手方向や内部構造形成部に沿って移動できるように形成された溝状であればよく、たとえば断面がＵ字型、Ｃ字型、Ｖ字型等でもよい。
【００８０】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態１の内部部材を実施の形態２に適用してもよいし、実施の形態２の溝を実施の形態１の表面層部材に形成してもよい。また、実施の形態１、２の内部部材を連結部によって連結してもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１、２、１´、２´、１Ａ、２Ａ、１Ｃ、２Ｃ  表面層部材
１ａ、２ａ、１´ａ、２´ａ、３´ａ１、３´ｃ１、１Ａａ、２Ａａ、１Ｃａ、２Ｃａ、１Ｄａ  凸部
１ｂ、２ｂ、１Ａｂ、２Ａｂ、１Ｃｂ  表面部
２ｃ、２Ａｃ、３ａ、３ｂ、１Ａａ１、２Ａａ１、１Ｃｃ、１Ｄｃ、１Ｄａ１、３Ａａ、３Ａｂ、３Ｃａ、３Ｃｂ、  連絡路
２Ａｂ１  溝
３、３´ａ、３´ｂ、３´ｃ、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  内部部材
３ｃ  凹部
３Ｃｃ  延設部
４  連結部
１０、１０´、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  ヒートパイプ
１１、１１Ａ、１１Ｃ  液相部
１１ａ、１２ｂ、１１Ａａ、１１Ｃａ  冷媒液保持領域
１２、１２Ａ、１２Ｃ  気相部
１２ａ、１２Ａａ、１２Ｂａ  冷媒蒸気流路
Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５  矢印
Ｈ  ヒートスポット
Ｌ  冷媒液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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