(57)【要約】【課題】  輸送装置の姿勢によらないで、また、スタータを設けることなく動作する熱輸送装置及びこれを搭載した電子機器を提供すること。【解決手段】  蒸発器１より凝縮器２に近い位置にリザーバが配置されることにより、あるいは、凝縮器２内にリザーバ１３ｄが配置されることによって、リザーバ１３ｄに貯溜された作動流体が、熱輸送装置１０の非動作時にリザーバ１３ｄから蒸発器１へ流れ出ることを極力防止できる。これにより、液相の作動流体が重力によって蒸発器１に溜まり過ぎてしまうことを防止することができ、スタータを要することなく熱輸送装置が動作することができる。【選択図】図１
2006250455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により熱を吸収する蒸発部と、
前記作動流体を流通させ、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮部と、
前記蒸発部で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の流路と、
前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第２の流路と、
前記蒸発部より前記凝縮部に近い位置に配置され、前記作動流体を貯留する貯溜部と
を具備することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱輸送装置であって、
少なくとも前記凝縮部と前記貯溜部とを内蔵するプレートをさらに具備することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項３】
請求項２に記載の熱輸送装置であって、
前記プレートは、前記蒸発部、前記第１及び第２の流路をさらに内蔵することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項４】
作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により熱を吸収する蒸発器と、
前記作動流体を貯溜する貯溜部を内部に有し、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記蒸発器で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の管と、
前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発器へ流通させるための第２の管と
を具備することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項５】
請求項４に記載の熱輸送装置であって、
前記凝縮器は、
前記作動流体を凝縮させながら流通させることが可能な第１の流路体積を有する第１の流路と、
少なくとも前記第１の流路と前記貯溜部との間に設けられ、前記第１の流路体積より小さい第２の流路体積を有する第２の流路と
を有することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項６】
請求項４に記載の熱輸送装置であって、
前記凝縮器は、前記作動流体を毛細管力により前記貯溜部へ導く毛細管路を有することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項７】
請求項４に記載の熱輸送装置であって、
前記凝縮器は、前記貯溜部に接続される第１の端部と、前記第１の管より前記第２の管に近い位置に配置された第２の端部とを有する流路を有することを特徴とする熱輸送装置。
【請求項８】
請求項７に記載の熱輸送装置であって、
前記第２の管は、前記凝縮器に接続された接続端部を有し、
前記流路の前記第２の端部は、前記接続端部付近に配置されていることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項９】
発熱体と、
作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により前記発熱体の熱を吸収する蒸発部と、
前記作動流体を流通させ、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮部と、
前記蒸発部で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の流路と、
前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第２の流路と、
前記蒸発部より前記凝縮部に近い位置に配置され、前記作動流体を貯留する貯溜部と
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
発熱体と、
作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により前記発熱体の熱を吸収する蒸発器と、
前記作動流体を貯溜する貯溜部を内部に有し、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記蒸発器で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の管と、
前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発器へ流通させるための第２の管と
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毛細管力を推進力として作動流体を循環させることにより、発熱体の熱を吸収して熱を輸送する熱輸送装置及びこれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＣ（Personal Computer）等の電子機器を冷却するために、その電子機器の発熱部から発生する熱を放熱部に輸送するデバイスとして、従来からＣＰＬ（Capillary Pumped Loop）等が用いられている。これらの熱輸送デバイスは、電子機器の高温の発熱部（または蒸発部）で発生する熱によって蒸発した気相の作動流体が、低温の放熱部へ移動し、その放熱部（または凝縮部）で凝縮して液体になって熱を放出するものであり、これにより、発熱体が冷却される。
【０００３】
ＣＰＬはヒートパイプの原理を用いた熱輸送装置で、その形状はパイプ状のものに限られない。例えば、ＣＰＬには、蒸発器と凝縮器とが物理的に分離され、蒸発器と凝縮器とが、気相の作動流体が流通する気相管と液相の作動流体が流通する液相管とによって接続された装置がある（例えば、特許文献１参照。）。ＣＰＬは、発熱体の熱により作動流体が蒸発するときの圧力及び流路の毛細管力を作動流体の推進力としているので、重力による影響が少ないという利点がある。
【０００４】
従来の熱輸送デバイスでは、例えば発熱部（蒸発部）の近傍にリザーバタンクを設けるものが数多く見られる。中には、作動液の逆流防止のために、リザーバタンクを作動液の逆止弁として機能させているもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−８５１８６号公報（段落[００４１]、図１）
【特許文献２】特開平７−１２７９８２号公報（段落[００１４]、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＰＬ方式であっても、発熱体からの熱負荷がない非動作時には重力の影響を受け、作動流体が熱輸送デバイスの重力方向に溜まりやすい。例えば、蒸発部が凝縮部より重力中心側（地面側）に近い姿勢になった場合、蒸発部に作動流体が溜まりすぎると、作動流体が蒸発しにくくなり、良好に動作しないという問題がある。
【０００６】
このような問題を解消するため、熱輸送デバイスに、例えばメカニカルなポンプ機構や、発熱体とは別途の加熱機構等のスタータを持たせて、起動時にそれらのスタータを作動させるという方法が考えられる。しかし、スタータを設けると装置が大きくなり、複雑化するという欠点がある。
【０００７】
また、液相の作動流体量に対して蒸発部の内容積を大きくすることで、当該内容積の空間率を上げて問題を解決することも考えられる。しかし、発熱体周辺のスペースがない場合は、そのように蒸発部の内容積を上げることは困難である。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、熱輸送装置の姿勢によらないで、また、スタータを設けることなく動作する熱輸送装置及びこれを搭載した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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱輸送装置は、作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により熱を吸収する蒸発部と、前記作動流体を流通させ、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮部と、前記蒸発部で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の流路と、前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第２の流路と、前記蒸発部より前記凝縮部に近い位置に配置され、前記作動流体を貯留する貯溜部とを具備する。
【００１０】
本発明では、貯留部が蒸発器より凝縮器に近い位置に配置されているので、貯溜部から蒸発部へ作動流体が流れ出ることを極力防止することができる。例えば熱輸送装置の非動作時に作動流体が重力や遠心力によって蒸発部に溜まり過ぎてしまうことを防止することができる。したがって、スタータを要することなく熱輸送装置が動作することができる。本発明に係る熱輸送装置は、蒸発部と凝縮部とが物理的に分離した構造であってもよいし、１枚のプレート状であってもよい。
【００１１】
本発明の一の形態によれば、当該熱輸送装置は、少なくとも前記凝縮部と前記貯溜部とを内蔵するプレートをさらに具備してもよい。プレートが凝縮部と貯溜部とを内蔵し、蒸発部、第１及び第２の流路を内蔵しない場合は、熱輸送装置は、そのプレートと、蒸発部を内蔵する第２のプレートと、第１の流路を構成するための第１の管と、第２の流路を構成するための第２の管とを備えていればよい。プレートは、蒸発部、第１及び第２の流路をさらに内蔵する場合は、当該熱輸送装置は、１枚のプレート状の熱輸送装置となる。
【００１２】
本発明の他の観点に係る熱輸送装置は、作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により熱を吸収する蒸発器と、前記作動流体を貯溜する貯溜部を内部に有し、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記蒸発器で蒸発した前記作動流体を前記凝縮器へ流通させるための第１の管と、前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記凝縮器で凝縮した前記作動流体を前記蒸発器へ流通させるための第２の管とを具備する。
【００１３】
本発明では、凝縮器内に貯溜部が設けられているので、非動作時に貯溜部から蒸発器へ作動流体が流れ出ることを極力防止することができる。また、凝縮器内に貯溜部があることにより、熱輸送装置の製造時において作動流体の量を調整しやすくなるというメリットもある。その理由は、凝縮器内にある作動流体はほぼ液相であるので、凝縮器内にある貯溜部の容積が液相状態の作動流体量を直接左右すると考えてよいからである。つまり、貯溜部の容積を調整することにより、作動流体量を調整し、これにより熱輸送装置の動作温度範囲や最大熱輸送量等が設定できるからである。
【００１４】
また、貯溜部がある場合、内容積を増やせるので作動流体量のばらつきや非凝縮性ガス（例えば、作動流体と、蒸発器または凝縮器の材料との化学反応によって生成されるガス等）の存在に対する熱輸送装置のロバスト性が向上するが、従来の貯溜部では液相の作動流体と気相の作動流体とが混在していた。特に、貯溜部が蒸発器に近い場合、その温度は高く気相の割合が増えるため、凝縮器内の液相作動流体の量が増えて放熱効率を下げてしまう。しかし本発明に係る熱輸送装置の貯溜部の温度は、凝縮器に付随することで熱輸送装置において最低温度になる凝縮器の放熱部の温度に近くなりほぼ液相で満たされることになる。その結果、凝縮器の凝縮効率を落とすことなく高いロバスト性を実現することができる。
【００１５】
また、凝縮効率の維持または改善のために凝縮器内の液相作動流体の量を減らすと、従来では外乱（振動等）によって液切れを起こしやすかったが、本発明の貯溜部は凝縮器内にあるため液切れを起こしにくい。
【００１６】
また、熱輸送装置の外寸法は当該熱輸送装置を搭載する電子機器側の寸法によって制約がある場合が多く、蒸発器を凝縮器に比べて小さくせざるを得ない場合がある。そのような場合にも本発明に係る熱輸送装置の構成は有効である。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記凝縮器は、前記作動流体を凝縮させながら流通させることが可能な第１の流路体積を有する第１の流路と、少なくとも前記第１の流路と前記貯溜部との間に設けられ、前記第１の流路体積より小さい第２の流路体積を有する第２の流路とを有する。流路体積とは、作動流体が流れる方向の単位長さ当りの流路の容積である。流路体積が小さいほど作動流体に対する流路抵抗が大きくなるため、第１の流路より第２の流路の方が作動流体が流れにくくなり、非動作時に貯溜部から蒸発器へ作動流体が流れ出ることを極力防止することができる。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記凝縮器は、前記作動流体を毛細管力により前記貯溜部へ導く毛細管路を有する。これにより、熱輸送装置の姿勢によらず、常に作動流体を貯溜部に貯溜しておくことが可能となる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記凝縮器は、前記貯溜部に接続される第１の端部と、前記第１の管より前記第２の管に近い位置に配置された第２の端部とを有する流路を有する。例えば熱輸送装置の振動によって、液面が動いて第２の管内に気泡が混入したり、熱負荷が過剰な場合に第２の管内に気泡が混入したりすることがある。このように気泡が発生することにより、貯溜部からの液相作動流体の供給抵抗となるが、本発明によれば、安定して貯溜部から液相の作動流体を第２の管内に供給することができる。特に、前記第２の管は、前記凝縮器に接続された接続端部を有し、前記第２の端部は、前記接続端部付近に配置されていることが好ましい。
【００２０】
本発明に係る電子機器は、発熱体と、作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により前記発熱体の熱を吸収する蒸発部と、前記作動流体を流通させ、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮部と、前記蒸発部で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の流路と、前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発部へ流通させるための第２の流路と、前記蒸発部より前記凝縮部に近い位置に配置され、前記作動流体を貯留する貯溜部とを具備する。
【００２１】
電子機器としては、例えば、コンピュータ（ＰＣの場合、ラップトップ型であっても、デスクトップ型であってもよい。）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、カメラ、ディスプレイ装置、オーディオ／ビジュアル機器、携帯電話、その他の電化製品等が挙げられる。発熱体としては、例えばＩＣ（Integrated Circuit）や抵抗等の電子部品、あるいは放熱フィン（ヒートシンク）等が挙げられるが、これらに限られず発熱するものなら何でもよい。以下、同様である。
【００２２】
本発明の他の観点に係る電子機器は、発熱体と、作動流体を流通させ、前記作動流体の蒸発作用により前記発熱体の熱を吸収する蒸発器と、前記作動流体を貯溜する貯溜部を内部に有し、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記蒸発器で蒸発した前記作動流体を前記凝縮部へ流通させるための第１の管と、前記蒸発器と前記凝縮器との間に接続され、前記凝縮部で凝縮した前記作動流体を前記蒸発器へ流通させるための第２の管とを具備する。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、熱輸送装置の姿勢によらないで、また、スタータを設けることなく熱輸送装置を動作させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る熱輸送装置の平面図である。図２は、図１に示す熱輸送装置１０の側面図である。図３は、図１に示すＡ−Ａ線断面図であり、図４は、図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【００２６】
熱輸送装置１０は、内部に収容された作動流体を蒸発させて発熱体１５の熱を吸収する蒸発器１と、蒸発した作動流体を凝縮して熱を放出する凝縮器２とを備えている。発熱体１５としては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のＩＣが用いられる。蒸発器１と凝縮器２との間には、蒸発器１で蒸発した作動流体を凝縮器２に流通させる気相管３と、凝縮器２で凝縮した作動流体を蒸発器１に流通させる液相管４とが接続されている。気相管３及び液相管４はそれぞれ２本ずつ設けられている。通常は、これら２本ずつすべて用いられるが、例えば２本のうち１本がドライアウト等、何らかの原因で使用できなくなった場合でも、熱輸送装置１０が動作できるように２本ずつ設けられている。
【００２７】
作動流体としては、例えば純水、エタノール、メタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、代替フロン、アンモニア等が用いられる。気相管３としては、例えば銅、アルミニウム、またはステンレス等の金属製の材料が用いられるが、必ずしも金属に限られず樹脂材料であってもよい。液相管４についても気相管３と同様の材料が用いられる。
【００２８】
図２に示すように、蒸発器１は、矩形の上部基板１１と下部基板１２とで構成されている。上部基板１１はガラスでなり、例えばパイレックス（登録商標）ガラスが用いられている。一方、下部基板１２はシリコンでなる。上述した気相管３や液相管４の一端部３ａ、４ａは、上部基板１１に設けられた接続穴１１ｂ（図２参照）に挿通されて接続される。例えば図示しない半田により、気相管３及び液相管４と、上部基板１１とが接合される。下部基板１２の上部基板１１に対面する側に、例えば液相管４の長手方向（Ｘ方向）に沿った、作動流体の流路を構成する複数の溝１２ａが形成されている。溝１２ａは、２本の液相管４に対応するように下部基板１２のＹ方向の両側にそれぞれ設けられている。上部基板１１の下部基板１２と対面する側に、溝１２ａと直交する方向（Ｙ方向）に作動流体の流路を構成する複数の溝１１ａが形成されている。さらに下部基板１２の上部基板１１に対面する側に、その両側の溝１２ａの間に空間１２ｂが凹状に形成されている。熱輸送装置１０の動作時には、この空間１２ｂには、溝１１ａを流通して蒸発した気相の作動流体が存在する。
【００２９】
下部基板１２の溝１２ａ、上部基板１１の溝１１ａや接続穴１１ｂ等は、例えばフォトリソグラフィ技術、切削加工、あるいはレーザ加工等によって作製される。
【００３０】
凝縮器２は、蒸発器１と同様に、矩形の上部基板１３と下部基板１４とで構成されている。上部基板１３はガラスでなり、例えばパイレックス（登録商標）ガラスが用いられている。一方、下部基板１４はシリコンでなる。
【００３１】
図１、図３及び図４に示すように、上部基板１３の下部基板１４に対面する側には、気相管３の他端部３ｂから流出する作動流体を流通させる流路１３ａ、また流路を構成する空間１３ｂが形成されている。流路１３ａは、気相管３ｂから流出する気相の作動流体をなるべく長距離で流通させて凝縮させるために、Ｕ字状に形成されている。上部基板１３には、液相の作動流体を貯溜するリザーバ１３ｄが設けられている。つまり、凝縮器２とリザーバ１３ｄとが一体的に設けられている。このリザーバ１３ｄは、下部基板１４に形成された複数の溝１４ｃに連通している。溝１４ｃは、図３に示すように、流路１３ａの下方で当該流路１３ａと交差するようにＸ方向に延びている。液相管４の他端部４ｂは、接続穴１３ｅに挿通されて例えば半田１６により上部基板１３に接合されており、上記溝１４ｃはその接続穴１３ｅに連通している。また、下部基板１４にはその溝１４ｃに直交する方向（Ｙ方向）に流路となる複数の溝１４ａが形成され、溝１４ａも空間１３ｂに連通している。さらに、上部基板１３には、熱輸送装置１０の製造時に、作動流体を凝縮器２内に注入するための注入孔１３ｃが設けられている。リザーバ１３ｄには、この注入孔１３ｃと連通しており、作動流体が注入孔１３ｃから注入されると作動流体はリザーバ１３ｄに貯溜される。
【００３２】
上部基板１３の上面には、注入孔１３ｃを覆い凝縮器２内を密閉するための蓋５が装着されている。蓋５は、例えば図示しない接着剤やネジ等によって上部基板１３に取り付けられている。蓋５の材料としては、例えば銅、アルミニウム、あるいはステンレス等の金属が用いられるが、必ずしも金属に限られず樹脂材料であってもよい。
【００３３】
流路１３ａ、空間１３ｂ、接続穴１３ｅ、溝１４ｃ及びリザーバ１３ｄ等は、例えば、液相管４及び気相管３が２本ずつ設けられていることに対応して、それぞれ２つずつ設けられている。下部基板１４の溝１４ａ、溝１４ｃ、上部基板１３の流路１３ａ、空間１３ｂ、接続穴１３ｅ、リザーバ１３ｄ、注入孔１３ｃ等は、例えばフォトリソグラフィ技術、切削加工、あるいはレーザ加工等によって作製される。
【００３４】
図３及び図４に示すように、下部基板１４の１つの溝１４ａの幅ｐは、１つの溝１４ｃの幅ｑより大きくなるように設計されている。つまり、溝１４ｃの流路体積は、溝１４ａのそれより小さくなるように設計されている。ここで流路体積とは、作動流体が流れる方向（図３における溝１４ａ及び図４における溝１４ｃで見ると、紙面に垂直方向）の単位長さ当りの流路の容積である。また、流路１３ａと溝１４ｃの流路体積を比較しても、溝１４ｃの流路体積が小さく設計されている。このように、溝１４ｃの流路体積は、溝１４ａや流路１３ａのそれより小さくなるように設計されていることから、溝１４ｃの毛細管力を、溝１４ａや流路１３ａのそれに比較して大きくすることができる。
【００３５】
以上のように構成された熱輸送装置１０の動作を説明する。
【００３６】
発熱体１５が発する熱は下部基板１２に伝えられ、この熱により蒸発器１の溝１１ａ等を流通する作動流体が蒸発する。蒸発した作動流体は、気相管３を流通し、凝縮器２内の流路１３ａに流入する。作動流体は、流路１３ａを流通し、さらに溝１４ａを介して空間１３ｂに溜まることで熱を上部基板１３及び下部基板１４に伝えて凝縮する。上部基板１３がガラス、下部基板１４がシリコンでなる場合、両者の熱伝導率の差により、下部基板１４の方が特に熱伝導に寄与する。上部基板１３や下部基板１４に伝達された熱は、凝縮器２の外部に放出される。空間１３ｂに溜まった液相の作動流体は溝１４ａを介して接続穴１３ｅに流入し、さらに液相管４に流入する。
【００３７】
流路１３ａを流通して凝縮した作動流体の一部は、比較的大きい毛細管力により溝１４ｃを流通してリザーバ１３ｄに流入する。
【００３８】
凝縮器２内で凝縮した作動流体は、液相管４を流通し、蒸発器１内の溝１２ａに流入し、例えば溝１１ａ等で作動流体に発生する毛細管力によって、作動流体は再び溝１１ａを流通しながら発熱体１５の熱により蒸発する。このように、発熱体１５の熱を凝縮器２側へ輸送し、以上のような動作が繰り返されることで、発熱体１５が発する熱を凝縮器２の外部に放出して発熱体１５を冷却することができる。
【００３９】
例えば熱輸送装置１０の非動作時（熱負荷がない状態）に、蒸発器が１が凝縮器２より下方に位置するような姿勢にされた場合、従来までは蒸発器１に液相の作動流体が重力の影響により溜まってしまうことがあった。あるいは、遠心力により作動流体が蒸発器１側に移動してしまうこともあった。しかしながら、本実施の形態のように凝縮器２内にリザーバ１３ｄがあることによって、リザーバ１３ｄに貯溜された作動流体が、熱輸送装置１０の非動作時にリザーバ１３ｄから蒸発器１へ流れ出ることを極力防止できる。これにより、液相の作動流体が重力によって蒸発器１に溜まり過ぎてしまうことを防止することができる。その結果、スタータを要することなく熱輸送装置が動作することができる。
【００４０】
特に、本実施の形態に係る熱輸送装置１０では、上述したように、溝１４ｃの流路体積は、溝１４ａのそれより小さくなるように設計されている。これにより、溝１４ｃにおける流路抵抗が溝１４ａより大きくなると考えられる。したがって、リザーバ１３ｄに貯溜された液相の作動流体が溝１４ｃ介して蒸発器１側に流出しにくくなる。
【００４１】
凝縮器２内にリザーバ１３ｄがあることにより、熱輸送装置１０の製造時において作動流体の量を調整しやすくなるというメリットもある。その理由は、凝縮器２内にある作動流体はほぼ液相であるので、リザーバ１３ｄの容積が液相状態の作動流体量を直接左右すると考えてよいからである。つまり、リザーバ１３ｄの容積を調整することにより、作動流体量を調整し、これにより熱輸送装置１０の動作温度範囲や最大熱輸送量等が設定できるからである。
【００４２】
また、リザーバ１３ｄがある場合、凝縮器２内の内容積を増やせるので作動流体量のばらつきや非凝縮性ガス（例えば、作動流体とシリコンとの化学反応によって生成されるガス等）の存在に対する熱輸送装置１０のロバスト性が向上するが、従来のリザーバ１３ｄでは液相の作動流体と気相の作動流体とが混在していた。リザーバが蒸発器に近い場合、その温度は高く気相の割合が増えるため、凝縮器２内の液相作動流体の量が増えて放熱効率を下げてしまう。しかし、本実施の形態に係る熱輸送装置１０のリザーバ１３ｄの温度は、凝縮器２に付随することで熱輸送装置１０において最低温度になる凝縮器２の放熱部（例えば下部基板１４）の温度に近くなりほぼ液相で満たされることになる。その結果、凝縮器２の凝縮効率を落とすことなく高いロバスト性を実現することができる。
【００４３】
あるいは、凝縮効率の維持または改善のために凝縮器２内の液相作動流体の量を減らすと、従来では外乱（振動等）によって液切れを起こしやすかったが、本実施の形態の場合、リザーバ１３ｄは凝縮器２内にあるため液切れを起こしにくい。
【００４４】
さらに、上述したように、溝１４ｃの流路体積は他の部位より毛細管力が大きいことより、例えば、流路１３ａを流通する作動流体を溝１４ｃへ誘導させて、リザーバ１３ｄへ導くことが可能となる。これにより、熱輸送装置１０の姿勢によらず、常に作動流体を貯溜部に貯溜しておくことが可能となる。
【００４５】
さらに、溝１４ｃは、液相管４の端部４ｂ付近あるいはその端部４ｂの直下まで延びている。つまり、溝１４ｃは、リザーバ１３ｄ側に連通する一端部（第１の端部）から延びて、液相管４の端部４ｂ付近に他端部（第２の端部）が配置されるように形成されている。例えば、外乱により熱輸送装置１０が振動し、液面が動いて液相管４内に気泡が混入したり、熱負荷が過剰な場合に液相管４内に気泡が混入したりすることがある。このように気泡が発生することにより、リザーバ１３ｄからの液相作動流体の供給抵抗となるが、本実施の形態によれば、安定してリザーバ１３ｄから溝１４ｃを介して液相の作動流体を液相管４内に供給することができる。
【００４６】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る熱輸送装置を示す斜視図である。図６は、図５に示す熱輸送装置２０の平面図である。図７は、図６に示すＣ−Ｃ線断面図である。第２の実施の形態も含め、これ以降の説明では、上記第１の実施の形態に係る熱輸送装置１０の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００４７】
この熱輸送装置２０は、例えば２枚の基板２１及び２２を有している。上部基板２１は、例えばガラスでなり、下部基板２２は例えばシリコンでなる。熱輸送装置２０は、内部に蒸発部２５、気相の作動流体が流通する気相流路２６、凝縮部２７及び液相の作動流体が流通する液相流路２８を一体的に有している。
【００４８】
図８は、下部基板２２のみを示した平面図である。図８に示すように、下部基板２２には、空間２２ｂが形成され、その空間２２ｂの底面から複数の壁２２ｄが立設されるように形成されている。図７に示すように、壁２２ｄは、その上端部で上部基板２１に接触している。これらの壁２２ｄにより作動流体の流路２２ａが形成される。熱輸送装置２０内で、蒸発部２５、気相流路２６、凝縮部２７及び液相流路２８のうち、例えば液相流路２８で流路２２ａの流路幅が最も狭くなるように形成されている。これは、液相流路２８で他の部位より毛細管力を大きくし、蒸発部２５への液相作動流体の引き込み力を高めるためである。なお、熱輸送装置２０の動作時において、作動流体は図６に示す矢印方向に流通する。
【００４９】
図７に示すように、上部基板２１の凝縮部２７に近い位置にはリザーバ２１ｄが設けられている。リザーバ２１ｄには図示しない作動流体の注入用の孔が連通し、この孔は、例えば上部基板２１の上面側から図示しない蓋等によって覆われることで、熱輸送装置２０の内部が密閉される。リザーバ２１ｄと凝縮部２７との間には、流路２２ｃが設けられている。この流路２２ｃの流路体積は、他の部位の流路に比較して小さくなるように設計されている。このような構成によっても、上記熱輸送装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
図９は、さらに別の実施の形態に係る熱輸送装置を示す平面図であり、図１〜図４の熱輸送装置１０の変形例である。
【００５１】
熱輸送装置６０の凝縮器６２におけるリザーバ１３ｄは、液相管４の端部４ｂ付近に設けられている。このリザーバ１３ｄからは、液相管４の端部４ｂ近傍にまで溝１４ｃが延びている。この溝１４ｃは、上記熱輸送装置１０と同様に他の部位より流路体積を小さくなっている。このような構成によっても、熱輸送装置１０と同様の効果が得られる。
【００５２】
図１０及び図１１は、さらに別の実施の形態に係る熱輸送装置をそれぞれ示す平面図である。
【００５３】
図１０に示す熱輸送装置４０は、蒸発器４１と、凝縮器４２と、この凝縮器４２に供給管６を介して接続されたリザーバ４３とを備えている。このようにリザーバ４３と凝縮器４２とが別のコンテナで構成されていてもよい。このような構成によっても、熱輸送装置４０の非動作時にリザーバ４３から蒸発器４１へ流れ出ることを極力防止できる。これにより、液相の作動流体が重力によって蒸発器４１に溜まり過ぎてしまうことを防止することができる。
【００５４】
図１１に示す熱輸送装置５０は、蒸発器５１と、凝縮器５２と、この凝縮器５２に供給管６を介して接続されたリザーバ５３とを備え、さらにこの供給管３６の凝縮器５２における接続端部３６ａは、液相管４の凝縮器５２における接続端部４ｂに極力近くなるように設けられている。このような構成によっても、熱輸送装置５０の非動作時にリザーバ５３から蒸発器５１へ流れ出ることを極力防止でき、液相の作動流体が重力によって蒸発器５１に溜まり過ぎてしまうことを防止することができる。さらに、供給管３６の接続端部３６ａと液相管４の接続端部４ｂとが近いので、リザーバ５３から例えば凝縮器５２内の流路５８を介して液相管４内に安定して液相の作動流体を供給することができる。
【００５５】
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５６】
例えば、蒸発器１や凝縮器２内の流路や溝等のパターンや断面形状等は、上記各実施の形態に限られず、さまざまなものが考えられる。
【００５７】
上記第１及び第２実施の形態では、リザーバ１３ｄや２１ｄが、上部基板１３等に形成されている形態を示した。しかし、リザーバ１３ｄ等は下部基板１４等に形成されていてもよいし、または、上部及び下部基板の両方に形成されていてもよい。
【００５８】
上記第１及び第２の実施の形態では、リザーバ１３ｄ等に連通する流路（溝）１４ｃ等が設けられる構成を示した。この溝１４ｃ等はリザーバ１３ｄに近くなるにしたがって徐々に毛細管力が大きくなるような構造であってもよい。このことは、例えば作動流体に接する溝１４ｃの表面積がリザーバ１３ｄに近くなるにしたがい徐々に大きくなる構造によって実現される。徐々にとは、連続的に、段階的に、またはこれらの組み合わせの意味を含む。
【００５９】
図１０及び図１１では、リザーバ４３等は、蒸発器４１や凝縮器４２とほぼ同じ平面内に配置される形態を示した。しかし、リザーバ４３等は、蒸発器４１等と同じ平面内になくてもよく、例えば、リザーバ４３を蒸発器４１や凝縮器４２に対して斜めに設けることができる。あるいは、リザーバ４３を凝縮器４２の上面に配置させるように、つまり、図１０の紙面に垂直な方向でリザーバ４３と凝縮器４２とを配列させるようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る熱輸送装置を示す平面図である。
【図２】図１に示す熱輸送装置の側面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る熱輸送装置を示す斜視図である。
【図６】図５に示す熱輸送装置の平面図である。
【図７】図６に示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図５の熱輸送装置の下部基板のみを示した平面図である。
【図９】図１に示す熱輸送装置の変形例を示す平面図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施の形態に係る熱輸送装置を示す平面図である。
【図１１】本発明のさらに別の実施の形態に係る熱輸送装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、４１、５１…蒸発器
２、４２、５２、６２…凝縮器
３…気相管
４…液相管
３ａ、４ａ…一端部
３ｂ、４ｂ…他端部
６、３６…供給管
１０、２０、４０、５０、６０…熱輸送装置
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１４ｃ、２２ａ、２２ｃ、５８…溝（流路）
１２ｂ、１３ｂ、２２ｂ…空間（流路）
１３ｄ、２１ｄ、４３、５３…リザーバ
１５…発熱体
２５…蒸発部
２６…気相流路
２７…凝縮部
２８…液相流路
３６ａ…接続端部
【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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