(57)【要約】【課題】容器の変形を防ぐことで高い信頼性を維持することができ、かつ、作業性よく低コストで製造することができる熱輸送デバイス及びこれを搭載した電子機器を提供すること。【解決手段】  熱輸送デバイス１００では、容器１内に、容器１を補強する流路部材２が設けられる。この流路部材２には、作動流体が膨張したときに、膨張した作動流体が退避する退避路としての切欠き１０が形成される。これにより、容器１の内部及び外部の圧力差による容器１の変形を防止することができ、また、膨張した作動流体の圧力により容器１が変形することを防止することができる。この結果、熱輸送デバイス１００の高い信頼性を維持することができる。切欠き１０は、例えば流路部材２をダイシング加工やプレス加工等により加工することで簡単に形成されるので、熱輸送デバイス１００を作業性よく低コストで製造することができる。【選択図】図１
2011127780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
相変化により熱を輸送する作動流体と、
膨張した前記作動流体が退避する退避路を有し、前記容器内に設けられ、前記容器を補強し、前記作動流体の流路を形成する流路部材と
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、
前記流路部材は、前記作動流体の移動方向に沿って延在する複数の柱部を有し、
前記退避路は、前記柱部に設けられた切欠きである
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、
前記容器は、前記容器の一部となる板を有し、
前記柱部及び前記切欠きは、前記板がプレス加工されることで形成される
熱輸送デバイス。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の熱輸送デバイスであって、
前記退避路は、前記流路部材の端部に設けられる熱輸送デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
前記流路部材は、前記作動流体の移動方向に沿って延在する複数のワイヤを有し、
前記退避路は、前記ワイヤに設けられた切欠きである
熱輸送デバイス
【請求項６】
第１の部材及び第２の部材を有する容器と、
前記容器内で、相変化により熱を輸送する作動流体と、
膨張した前記作動流体が退避する退避路を有し、前記第１の部材及び前記第２の部材に挟まれるように前記第１の部材及び前記第２の部材にそれぞれ接合され、前記容器を補強し、前記作動流体の流路を形成する流路部材と
を具備する熱輸送デバイス。
【請求項７】
熱源と、
前記熱源に接触するように設けられた容器と、相変化により熱を輸送する作動流体と、膨張した前記作動流体が退避する退避路を有し、前記容器内に設けられ、前記容器を補強し前記作動流体の流路を形成する流路部材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８】
熱源と、
第１の部材及び第２の部材を有し前記熱源に接触するように設けられた容器と、前記容器内で相変化により熱を輸送する作動流体と、膨張した前記作動流体が退避する退避路を有し、前記第１の部材及び前記第２の部材に挟まれるように前記第１の部材及び前記第２の部材にそれぞれ接合され、前記容器を補強し前記作動流体の流路を形成する流路部材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、毛細管力を作動流体の主な推進力とし、作動流体が相変化することによる潜熱の移動により熱を輸送する熱輸送デバイス及びこれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＣＰＵ（Central Processing Unit）等の熱源を冷却するデバイスとして、平面型のヒートパイプが知られている。ヒートパイプのコンテナ内部には水等の作動流体が封入され、この作動流体がコンテナ内部で相変化しながら循環することで、熱源からの熱が輸送される。
【０００３】
作動流体は、コンテナ内部が減圧された状態で注入されることが多い。このときのコンテナ内部と外部との圧力差により、コンテナが凹んでしまうことがある。この対策として、例えば特許文献１に記載のヒートパイプでは、コンテナ内部に支持体として金網を配置し、製造時におけるコンテナの変形を防いでいる（特許文献１の図７等参照）。
【０００４】
また、寒冷地においてヒートパイプが用いられる場合、コンテナ内部の水（作動流体）が凍結して膨張し、その圧力によりコンテナが変形してしまうことがある。この対策として、例えば、特許文献２に記載のヒートパイプでは、少量のグリコール類が添加された蒸留水または脱イオン水が、作動流体として用いられる。この作動流体は、凍結したときにシャーベット状になりその強度が低下するので、コンテナの変形を防止することができる（特許文献２の段落［００２９］等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−１０８０５０号公報
【特許文献２】特開２００５−９７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載のヒートパイプでは、コンテナの変形を防止するために蒸留水等に添加されるグリコール類の添加量を調整しなければならず（特許文献２の段落［００１６］等参照）、ヒートパイプの製造における作業性が悪い。またグリコール類等の材料を準備しなければならず、材料コストもかかる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、容器の変形を防ぐことで高い信頼性を維持することができ、かつ、作業性よく低コストで製造することができる熱輸送デバイス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】
【０００８】
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、容器と、作動流体と、流路部材とを具備する。  
前記作動流体は、相変化により熱を輸送する。  
前記流路部材は、膨張した前記作動流体が退避する退避路を有し、前記容器内に設けられ、前記容器を補強し、前記作動流体の流路を形成する。
【０００９】
この熱輸送デバイスでは、容器内に、容器を補強する流路部材が設けられる。この流路部材は、作動流体が膨張したときに、膨張した作動流体が退避する退避路を有している。これにより、容器の内部及び外部の圧力差による容器の変形を防止することができ、また、膨張した作動流体の圧力により容器が変形することを防止することができる。この結果、熱輸送デバイスの高い信頼性を維持することができる。退避路は、例えば流路部材を加工することで簡単に形成されるので、熱輸送デバイスを作業性よく低コストで製造することができる。
【００１０】
前記流路部材は、前記作動流体の移動方向に沿って延在する複数の柱部を有してもよい。この場合、前記退避路は、前記柱部に設けられた切欠きであってもよい。  
この熱輸送デバイスでは、流路部材が作動流体の移動方向に沿って延在するので、作動流体が移動するときの流路抵抗を小さくすることができる。これにより、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。
【００１１】
前記容器は、前記容器の一部となる板を有してもよい。この場合、前記柱部及び前記切欠きは、前記板がプレス加工されることで形成されてもよい。  
この熱輸送デバイスでは、容器の一部となる板がプレス加工されることで、柱部及び切欠きが形成される。これにより、作業性よく低コストで熱輸送デバイスを製造することができる。
【００１２】
前記退避路は、前記流路部材の端部に設けられてもよい。  
例えば作動流体の移動方向が鉛直方向となるように、熱輸送デバイスが配置される場合、容器の端部に作動流体が溜まる。本形態の熱輸送デバイスでは、流路部材の端部に退避路が設けられているので、端部に溜まった作動流体の膨張により容器が変形することを防止することができる。
【００１３】
前記流路部材は、前記作動流体の移動方向に沿って延在する複数のワイヤを有してもよい。この場合、前記退避路は、前記ワイヤに設けられた切欠きであってもよい。  
この熱輸送デバイスでは、例えば、複数のワイヤの長さを調節し、それら複数のワイヤを容器内に適宜配置することで、膨張した作動流体の退避路となる切欠きを形成することができる。これにより、作業性よく低コストで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、容器と、作動流体と、流路部材とを具備する。  
前記容器は、第１の部材及び第２の部材を有する。  
前記作動流体は、前記容器内で、相変化により熱を輸送する。  
前記流路部材は、膨張した前記作動流体が退避する退避路を有し、前記第１の部材及び前記第２の部材に挟まれるように前記第１の部材及び前記第２の部材にそれぞれ接合され、前記容器を補強し、前記作動流体の流路を形成する。
【００１５】
本発明の一形態に係る電子機器は、上記熱輸送デバイスのうち、いずれか１つの熱輸送デバイスを搭載する。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、容器の変形を防ぐことで高い信頼性を維持することができる熱輸送デバイスを、作業性よく低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。
【図２】図１に示す熱輸送デバイスを短手方向（図１に示すＹ方向）に沿って切断した場合の模式的な断面図である。
【図３】図１に示す熱輸送デバイスを長手方向（図１に示すＸ方向）に沿って切断した場合の模式的な断面図である。
【図４】図１に示す流路部材を示す模式的な平面図である。
【図５】第１の実施形態に係る熱輸送デバイスと、比較例として挙げる熱輸送デバイスとの容器の膨らみ率を比べたグラフである。
【図６】毛細管力を主な推進力とし潜熱の移動により熱を輸送するデバイスにおける熱輸送原理を示すモデル図である。
【図７】第１の実施形態に係る熱輸送デバイスの最大熱輸送量と、比較例として挙げる熱輸送デバイスの最大熱輸送量とを比較して示すグラフである。
【図８】比較例として挙げる熱輸送デバイスが有する、作動流体の退避路としての切欠きが形成されていない流路部材を示す模式的な平面図である。
【図９】第２の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。
【図１０】図９に示す熱輸送デバイスが有する上板部材の部分拡大図である。
【図１１】第３の実施形態に係る熱輸送デバイスが有する流路部材を示す模式的な平面図である。
【図１２】複数のワイヤにより、切欠きを有する流路部材が形成される場合の、他の例を示す図である。
【図１３】第４の実施形態に係る熱輸送デバイスが有する、毛細管構造体を示す模式的な平面図である。
【図１４】第５の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。
【図１５】第６の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。
【図１６】第７の実施形態に係る電子機器を示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
［熱輸送デバイスの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。図２及び図３は、図１に示す熱輸送デバイスの模式的な断面図である。図２は熱輸送デバイスを短手方向（図１に示すＹ方向）に沿って切断した場合の断面図であり、図３は長手方向（図１に示すＸ方向）に沿って切断した場合の断面図である。
【００２０】
熱輸送デバイス１００は、矩形の薄板形状を有する容器１と、容器１内に封入される作動流体（図示せず）と、気相の作動流体の流路を形成する流路部材２と、液相の作動流体に毛細管力を作用させる毛細管構造体３を備える。
【００２１】
容器１は、第１の部材としての下板部材４と、第２の部材としての上板部材５とを有する。下板部材４は皿状でなり凹部６を有しており、上板部材５は平板状でなる。下板部材４及び上板部材５が流路部材２を挟み込むように接合されることで容器１が形成される。その接合方法としては、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接等の方法が挙げられる。
【００２２】
下板部材４及び上板部材５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、下板部材４及び上板部材５として、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や、樹脂、その他熱伝導率の高い材料が用いられてもよい。
【００２３】
容器１の長手方向の大きさは、典型的には１０ｍｍ〜５００ｍｍであり、容器１の短手方向の大きさは、５ｍｍ〜３００ｍｍである。また、容器１の厚みは、典型的には０．３ｍｍ〜５ｍｍとされる。しかしながらこれらの値に限られず、容器１の大きさは適宜設定されてよい。
【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。作動流体としては、例えば、純水、エタノール等のアルコール、フロリナートＦＣ７２等のフッ素系の液体、あるいは、純水とアルコールの混合液等が挙げられる。また、作動流体は、容器１内が大気圧から減圧された状態で注入される。
【００２５】
毛細管構造体３は、下板部材４の凹部６に配置される。毛細管構造体３としては、例えば、金属細線が編み込まれた金属メッシュ、エキスパンドメタル、複数のワイヤが束になったもの、あるいは金属粉体の焼結構造を有するもの等が挙げられる。この他にも多孔質材料、フェルト材料等が用いられてもよい。また下板部材４に、液相の作動流体に毛細管力を作用させるための溝が形成されてもよい。この毛細管構造体３により、液相の作動流体が移動する液相流路が形成される。
【００２６】
［流路部材の構成］
図４は、流路部材２を示す模式的な平面図である。流路部材２は、平板状の板部材に熱輸送デバイス１００の長手方向に沿って延在する複数の貫通孔７が形成されたものである。この貫通孔７を通って気相の作動流体が移動する。
【００２７】
複数の貫通孔７の間は、熱輸送デバイス１００の長手方向に沿って延在する複数の柱部８となる。これら柱部８が、毛細管構造体３及び上板部材５の間に配置されることで、熱輸送デバイス１００の容器１が補強され、容器１の耐久性が向上する。
【００２８】
これにより、例えば容器１内に作動流体が封入されるときの、容器１内部と外部との圧力差による容器１の変形を防止することができる。また容器１の内部温度が上昇することで生じる内部圧力により容器１が変形することを防止することができる。この結果、熱輸送デバイス１００の高い信頼性を維持することができる。
【００２９】
なお、流路部材２に形成される貫通孔７の数、すなわち柱部８の数は適宜設定されてよい。
【００３０】
流路部材２の端部９には、容器１内で膨張した作動流体が退避する退避路としての切欠き１０が、流路部材２を貫通するように形成される。切欠き１０は、複数の貫通孔７に接続されるように、複数の柱部８にそれぞれ形成される。図４に示すように、流路部材２の短手方向において隣り合う柱部８に、流路部材２の長手方向において互いに異なる位置となるように、切欠き１０がそれぞれ形成される。
【００３１】
しかしながら、切欠き１０が形成される位置や切欠き１０の数は、ここで説明したものに限られない。例えば、流路部材２の端部９のみではなく、端部９の反対側の端部１１にも切欠き１０が形成されてもよい。あるいは端部９や端部１１ではなく、流路部材２の中央部分１２に切欠き１０が形成されてもよい。また端部９、端部１１、及び中央部分１２の３箇所に切欠き１０が形成されてもよい。
【００３２】
本実施形態では、切欠き１０は流路部材２を貫通するように形成されている。しかしながら、切欠き１０として、流路部材２の柱部８に凹部や溝等が流路部材２を貫通しないように形成されてもよい。
【００３３】
流路部材２の材料としては、上記した下板部材４及び上板部材５として用いられる材料と同様なものが用いられる。
【００３４】
貫通孔７及び切欠き１０は、例えばダイシング加工、レーザカッティング、プレス加工、放電加工、ワイヤカット、エンドミル加工等により簡単に形成される。従って、新たな材料コストや組立てコストを要することなく、作業性よく低コストで熱輸送デバイス１００を製造することができる。例えば貫通孔７及び切欠き１０が、１つの工程内でともに形成される場合、作業性はさらに向上する。
【００３５】
熱輸送デバイス１００の使用時や保管時において、熱輸送デバイス１００が低温状態におかれた場合、作動流体として純水等が用いられると、固化した作動流体が膨張する。また、容器１内で作動流体が気化する際にも、作動流体は膨張する。このような場合、膨張した作動流体の圧力により容器１が変形してしまうおそれがある。しかしながら、本実施形態の熱輸送デバイス１００では、流路部材２に切欠き１０が形成されているので、膨張した作動流体を切欠き１０に退避させることができる。従って、膨張した作動流体の圧力により容器１が変形することを防止することができ、熱輸送デバイス１００の高い信頼性を維持することができる。
【００３６】
また、例えばトップヒートモード等で熱輸送デバイス１００が使用される場合には、熱輸送デバイス１００は、長手方向が鉛直方向に沿うように配置される。この場合、容器１内の作動流体は、鉛直方向に対して下側の端部に溜まる。作動流体が端部に溜まった状態で固化して膨張すると、容器１の端部が変形する可能性が高くなる。しかしながら本実施形態では、流路部材２の端部９に切欠き１０が形成されているので、容器１の端部に溜まった作動流体の膨張により容器１が変形することを防止することができる。
【００３７】
図５は、本実施形態の熱輸送デバイス１００と、比較例として挙げる熱輸送デバイスＡ及びＢとの容器の膨らみ率を比べたグラフである。ここでいう「膨らみ率」とは、容器の元の形状を基準とした容器の変形の程度を示すものである。例えば容器の形状が変化しない場合、すなわち元の形状と観測後の容器の形状が略等しい場合では、「膨らみ率」の値を１００％として示している。
【００３８】
熱輸送デバイスＡ及びＢには、図８に示すような、作動流体の退避路としての切欠きが形成されていない流路部材９２が設けられている。熱輸送デバイスＡは毛細管構造体として２層構造のメッシュ部材を有しており、熱輸送デバイスＢは毛細管構造体として３層構造のメッシュ部材を有している。
【００３９】
熱輸送デバイス１００と熱輸送デバイスＡ及びＢとを、それぞれ長手方向が鉛直方向に沿うように配置する。本実施形態の熱輸送デバイス１００は、流路部材２に形成された切欠き１０が、鉛直方向に対して下側に位置するように配置される。そして、各熱輸送デバイスに対して、−４０℃から７０℃の熱サイクル試験を１０回行った。この結果、比較例として挙げる熱輸送デバイスＡ及びＢには、下側となった端部に膨らみが観測された。しかしながら、本実施形態の熱輸送デバイス１００では、容器１に膨らみ等の変形は観測されず、「膨らみ率」の値は１００％となった。
【００４０】
［熱輸送原理］
図６は、毛細管力を主な推進力とし潜熱の移動により熱を輸送するデバイスにおける熱輸送原理を示すモデル図である。
【００４１】
液相の作動流体は、蒸発領域Ｅにおいて、熱源からの熱を受け、蒸気圧差ΔＰｅで蒸発し、気相の作動流体となる。この気相の作動流体は、気相流路を通り、蒸発領域Ｅから凝縮領域Ｃへと移動する。このとき、気相の作動流体は、気相流路の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。
【００４２】
凝縮領域Ｃへと移動した気相の作動流体は、熱Ｗを放出して凝縮し、気相から液相へと相変化する。このときの蒸気圧差をΔＰｃとする。液体の作動流体は毛細管構造体（図１に示す毛細管構造体３に相当）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、液相の作動流体は、液相流路の抵抗ΔＰｌを受けながら凝縮領域Ｃへと移動する。
【００４３】
蒸発領域Ｅへと戻った液相の作動流体は、再び熱源からの熱を受け、蒸発する。上記動作を繰り返すことで、熱源からの熱が輸送される。
【００４４】
熱輸送デバイス内部の全圧力損失が毛細管構造体の毛細管力ΔＰｃａｐより小さい場合、熱輸送デバイスは適正に作動する。逆に、全圧力損失が毛細管力ΔＰｃａｐより大きくなると、熱輸送デバイスは作動せず熱が輸送されない。全圧力損失と、毛細管力ΔＰｃａｐとが釣り合ったときが、熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘとなる。
【００４５】
従って、最大熱輸送量ＱｍａｘとなるΔＰｃａｐは、以下の式（１）により表される。
ΔＰｃａｐ＝ΔＰｖ＋ΔＰｌ＋ΔＰｅ＋ΔＰｃ＋ΔＰｈ・・・（１）
ΔＰｖ…気相作動流体の圧力損失
ΔＰｌ…液相作動流体の圧力損失
ΔＰｅ…蒸発による圧力差
ΔＰｃ…凝縮による圧力差
ΔＰｈ…体積力による圧力差
【００４６】
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（２）により表される。  
Ｑｍａｘ＝ΔＰｃａｐ／Ｒｑ・・・（２）
【００４７】
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（３）により表される。  
Ｑｍａｘ＝ΔＰｃａｐ×Ｈ／Ｒｔｏｔａｌ・・・（３）
【００４８】
全流路抵抗Ｒｔｏｔａｌは、気相流路の抵抗Ｒｖ、液相流路の抵抗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。従って（３）の式より、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、液相流路の抵抗Ｒｌが大きくなれば減少する。
【００４９】
気相の作動流体の圧力損失ΔＰｖ、液相の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（４）〜（８）で表される。  
ΔＰｖ＝８×μｖ×Ｑ×Ｌ／（π×ρｖ×ｒｖ＾４×Ｈ）・・・（４）
ΔＰｌ＝μｌ×Ｑ×Ｌ／（Ｋ×Ａｗ×ρｌ×Ｈ）・・・（５）
ΔＰｅ＝（ＲＴ／２π）＾（１／２）×Ｑ／［αｃ（Ｈ−１／２×ＲＴ）×ｒｖ×ｌｅ］・・・（６）
ΔＰｃ＝（ＲＴ／２π）＾（１／２）×Ｑ／［αｃ（Ｈ−１／２×ＲＴ）×ｒｖ×ｌｃ］・・・（７）
ΔＰｈ＝（ρｌ−ρｖ）×ｇ×Ｌ×ｓｉｎφ・・・（８）
μｖ…気相の作動流体の粘度係数
μｌ…液相の作動流体の粘度係数
ρｖ…気相の作動流体の密度
ρｌ…液相の作動流体の密度
Ｑ…熱輸送量
Ｌ…熱輸送デバイスの長手方向の大きさ
ｌｅ…蒸発領域Ｅの長手方向の大きさ
ｌｃ…凝縮領域Ｃの長手方向の大きさ
Ａｗ…メッシュ部材の断面積
ｒｖ…気相流路の毛細管半径
Ｋ…浸透係数
Ｒ…気体定数
ｇ…重力加速度
φ…熱輸送デバイスの水平に対する傾き（体積力Ｒｂは、熱輸送デバイスを水平に使用する場合には、ゼロとなる）
【００５０】
上記式（４）〜（８）のうち、式（４）、（６）、（７）に着目すると、気相の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。この気相流路の毛細管半径ｒｖは、式（４）、（６）、（７）において、いずれも分母に配置されている。従って、気相流路の毛細管半径ｒｖを大きくすれば、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。
【００５１】
ここで、気相又は液相の作動流体が移動する流路の毛細管半径ｒについて説明する。作動流体の流路として、ワイヤが編み込まれてなるメッシュ部材が用いられる場合、毛細管半径ｒは、以下の式（９）により表される。  
ｒ＝（Ｗ＋Ｄ）／２・・・（９）
Ｗ…メッシュ部材の網目の大きさ
Ｄ…ワイヤの径
【００５２】
一方、例えば作動流体の流路としてメッシュ部材等が用いられず、矩形状の空洞が流路となる場合、毛細管半径ｒは、以下の式（１０）により表される。  
ｒ＝ａｂ／（ａ＋ｂ）・・・（１０）
ａ…流路の幅（短手方向での大きさ）
ｂ…流路の深さ（流路の厚み）
【００５３】
［熱輸送デバイス１００の動作］
次に本実施形態の熱輸送デバイス１００の動作について説明する。図３に示すように、熱輸送デバイス１００の一方の端部に蒸発領域Ｅが設けられ、もう一方の端部には凝縮領域Ｃが設けられる。そして蒸発領域Ｅにおいて下板部材４に熱源１３が接触される。効率的に熱を伝導させるために、下板部材４と熱源１３との間に、熱拡散シート等の部材が設けられてもよい。また、蒸発領域Ｅにおいて上板部材５に熱源１３が接触されてもよい。
【００５４】
蒸発領域Ｅで、熱源１３から発せられる熱を受け、毛細管構造体３の毛細管力により保持されている液相の作動流体が蒸発し、気相の作動流体へと相変化する。このときの蒸気圧差をΔＰｅとする。
【００５５】
蒸発領域Ｅに対応する流路部材２の端部９には、切欠き１０が形成されているので、気相流路の毛細管半径ｒｖが実質的に大きくなる。従って、上記した式（６）により、蒸気圧差ΔＰｅを小さくすることができるので、最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができる。
【００５６】
気相の作動流体は、流路部材２に形成された複数の貫通孔７（気相流路）を通り、蒸発領域Ｅから凝縮領域Ｃへと移動する。上記したように複数の貫通孔７は、流路部材２の長手方向、すなわち作動流体の移動方向に沿って延在するように形成されている。従って、気相の作動流体が移動するときの流路抵抗（気相の流路抵抗であるΔＰｖ）を小さくすることができる。これにより、熱輸送デバイス１００の熱輸送性能を向上させることができる。
【００５７】
凝縮領域Ｃへと移動した気相の作動流体は、熱Ｗを放出して凝縮し、気相から液相へと相変化する。このときの蒸気圧差をΔＰｃとする。液体の作動流体は毛細管構造体３の毛細管力により、毛細管構造体３（液相流路）を通って蒸発領域Ｅへと移動する。
【００５８】
蒸発領域Ｅへと移動した液相の作動流体は、再び熱源１３からの熱を受け蒸発する。作動流体は以上のような相変化を繰り返して潜熱を移動させることにより、熱を輸送する。この結果、熱源１３が冷却される。
【００５９】
なお、図３に示す蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃが設けられる位置が逆であってもよい。すなわち流路部材２に形成された切欠き１０が、凝縮領域Ｃに対応する位置に配置されてもよい。この場合でも、切欠き１０により、凝縮領域Ｃにおける気相流路の毛細管半径ｒｖが実質的に大きくなる。従って、上記した式（７）により、蒸気圧差ΔＰｃを小さくすることができるので、最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができる。
【００６０】
図７は、本実施形態の熱輸送デバイス１００の最大熱輸送量Ｑｍａｘと、比較例として挙げる熱輸送デバイスＣの最大熱輸送量Ｑｍａｘとを比較して示すグラフである。熱輸送デバイスＣには、図８に示すような、作動流体の退避路としての切欠きが形成されていない流路部材９２が設けられている。図７に示すように、本実施形態に係る熱輸送デバイス１００の最大熱輸送量Ｑｍａｘの方が、熱輸送デバイスＣの最大熱輸送量Ｑｍａｘよりも大きい値となった。
【００６１】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る熱輸送デバイスについて説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した熱輸送デバイス１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【００６２】
図９は、本実施形態に係る熱輸送デバイス２００を示す模式的な分解斜視図である。図１０は、熱輸送デバイス２００が有する上板部材２０５の部分拡大図である。図１０では、上板部材２０５の内面２０５ａを示している。
【００６３】
本実施形態では、上板部材２０５と流路部材２０２とが一体的な構造を有している。図１０に示すように、上板部材２０５に、容器２０１を補強する柱部２０８が形成される。柱部２０８は、熱輸送デバイス２００の長手方向に沿って延在するように形成される。また柱部２０８には、膨張した作動流体が退避する切欠き２１０が形成される。
【００６４】
本実施形態では、上板部材２０５がプレス加工されることで、柱部２０８及び切欠き２１０が形成される。例えばプレス加工に用いられる金型の形状を適宜設定することで、柱部２０８及び切欠き２１０を１回のプレスでともに形成することができる。これにより作業性よく低コストで熱輸送デバイス２００を製造することができる。また金型の形状を適宜設定することで、上板部材２０５に形成される切欠き２１０の位置等を適宜設定することができる。
【００６５】
なお、例えば上板部材２０５に複数のプレス加工が行われることで、柱部２０８及び切欠き２１０がそれぞれ別途に形成されてもよい。また、プレス加工に限られず、例えばエッチング、金属メッキ法、又は切削加工等の各種の加工方法により、上板部材２０５に柱部２０８及び切欠き２１０が形成されてもよい。
【００６６】
＜第３の実施形態＞
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る熱輸送デバイスが有する流路部材を示す模式的な平面図である。
【００６７】
本実施形態では、熱輸送デバイスの容器３０１内に、流路部材３０２として複数のワイヤ３１５ａ及び３１５ｂが配置される。複数のワイヤ３１５ａ及び３１５ｂは、熱輸送デバイスの長手方向に沿って延在するように配置され、これら複数のワイヤ３１５ａ及びワイヤ３１５ｂにより熱輸送デバイスの容器３０１が補強される。
【００６８】
また、図１１に示すように、ワイヤ３１５ａの先端３１６には、膨張した作動流体が退避する切欠き３１０が形成される。複数のワイヤ３１５ａ及び３１５ｂは、例えば第１の実施形態で説明した流路部材２として用いられる材料と同様なものにより形成される。
【００６９】
本実施形態では、例えば切断等によりワイヤ３１５ａ及び３１５ｂの長さがあらかじめ調節されている。そして、ワイヤ３１５ａ及び３１５ｂが配置される位置が適宜設定されることで、切欠き３１０が形成される。これにより作業性よく低コストで本実施形態の熱輸送デバイスを製造することができる。
【００７０】
なお、例えば略等しい長さを有する複数のワイヤが、容器３０１の一部となる上板部材の内面に接合されたのちに、切削加工等により、ワイヤに切欠きが形成されてもよい。
【００７１】
図１２は、複数のワイヤにより、切欠きを有する流路部材が形成される場合の、他の例を示す図である。この流路部材３５２のように、熱輸送デバイスの長手方向に沿って同一直線上に延在する複数のワイヤ３５５ａ及び３５５ｂが、間隔３１０’を空けて容器３５１内に配置されてもよい。この場合、間隔３１０’が切欠き３１０となる。このように複数のワイヤ３５５ａ及び３５５ｂの長さと、容器３５１内に配置される位置とを適宜設定することで、切欠き３１０が形成される位置を適宜設定することができる。
【００７２】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に係る熱輸送デバイスを説明する。この熱輸送デバイスは、第１の実施形態で説明した熱輸送デバイス１００と比べて、毛細管構造体４０３が異なるものである。従って、その点を中心に説明する。
【００７３】
図１３（Ａ）に示すように、本実施形態では、毛細管構造体４０３として用いられる金属メッシュ４１７に、膨張した作動流体の退避路となる切欠き４１０が形成される。または、図１３（Ｂ）に示すように、金属メッシュ４１７に退避路となる貫通孔４１８が形成されてもよく、あるいは、切欠き４１０及び貫通孔４１８が組み合わされたものが形成されてもよい。
【００７４】
これら切欠き４１０及び貫通孔４１８は、レーザカッターや、抜き型等により簡単に形成することができる。従って、作業性よく低コストで本実施形態の熱輸送デバイスを製造することができる。
【００７５】
また第１の実施形態で説明したように、毛細管構造体として金属メッシュ以外のものが用いられる場合でも、その毛細管構造体に退避路となる切欠きや貫通孔を形成することで、膨張した作動流体の圧力により容器が変形することを防止することができる。
【００７６】
＜第５の実施形態＞
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。この熱輸送デバイス５００では、液相流路となる毛細管構造体５０３及び気相流路となる流路部材５０２の両方を兼ねるものとして、厚みが適宜設定された金属メッシュ５１７が用いられる。金属メッシュ５１７の端部５０９には、膨張した作動流体の退避路となる切欠き５１０や、貫通孔５１８が形成される。
【００７７】
なお、金属メッシュ５１７は、複数の金属メッシュが積層された構造でもよいし、１つの金属メッシュからなる構造でもよい。
【００７８】
＜第６の実施形態＞
図１５は、本発明の第６の実施形態に係る熱輸送デバイスを示す模式的な分解斜視図である。この熱輸送デバイス６００では、上板６２１、フレーム体６２３、及び下板６２２が接合されることで容器６０１が構成される。また、熱輸送デバイス６００は、図１に示す第１の実施形態の流路部材２と略等しい構成でなる、複数の柱部６０８及び切欠き６１０を有する流路部材６０２を有している。この流路部材６０２は、フレーム体６２３の内周６２４側に配置される。すなわち本実施形態では、流路部材６０２全体が容器６０１内部に収容されるように、流路部材６０２の平面外形の大きさが適宜設定されている。
【００７９】
＜第７の実施形態＞
図１６は、本発明の第７の実施形態に係る電子機器を示す模式的な斜視図である。本実施形態の電子機器７５０は、上記で説明した各実施形態うち１つの実施形態に係る熱輸送デバイスを備えるものである。ここでは、電子機器７５０として、ノート型ＰＣ（Personal Computer）を例に挙げて説明する。
【００８０】
電子機器７５０は、本体７５１と、本体７５１に接続された表示部７５２とを有している。本体７５１及び表示部７５２はヒンジ７５３を介して接続され、表示部７５２が本体７５１に対して開閉（折り畳み）可能である。
【００８１】
本体７５１には、キーボード７５４及びタッチパッド７５５が設けられる。また本体７５１の内部には、ＣＰＵ等の電子回路部品７５６が搭載された図示しない制御回路基板が設けられる。
【００８２】
表示部７５２の内部には、表示部７５２の画面７５７に光を照射するエッジライト型のバックライト７５８が設けられる。図１６に示すように、バックライト７５８は、表示部７５２の上下方向にそれぞれ配置される。バックライト７５８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。
【００８３】
本実施形態では、本体７５１の内部に熱輸送デバイス７００が設けられ、熱源となる電子回路部品７５６に接触される。図１６に示すように、熱輸送デバイス７００の大きさは、本体７５１の平面外形よりも小さい。しかしながら、本体７５１の平面外形と略等しい大きさの熱輸送デバイス７００が本体７５１の内部に設けられてもよい。
【００８４】
あるいは、表示部７５２の内部において、バックライト７５８の構成部材である銅板と接するように熱輸送デバイス７００が配置されていてもよい。この場合、複数の熱輸送デバイス７００が表示部７５２の内部に設けられる。
【００８５】
上記の各実施形態で説明したように、熱輸送デバイス７００は高い熱輸送性能を有しているので、電子回路部品７５６やバックライト７５８等で発生した熱を、速やかに電子機器７５０の外部へ放出することができる。また、熱輸送デバイス７００により、本体７５１、又は表示部７５２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。
【００８６】
さらに熱輸送デバイス７００は、高い熱輸送性能が、薄型で実現されているため、電子機器７５０の薄型化も実現することができる。
【００８７】
本実施形態では、電子機器７５０としてノート型ＰＣを例に挙げて説明したが、これに限られない。電子機器７５０としては、例えばオーディオ／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。
【００８８】
＜変形例＞
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更され得る。
【００８９】
例えば、上記各実施形態で説明した熱輸送デバイスの容器を補強し、気相の作動流体の流路を形成する流路部材として、金属メッシュやエキスパンドメタル等が用いられてもよい。これらの金属メッシュやエキスパンドメタル等に、切欠きや貫通孔を形成することで、膨張した作動流体が退避する退避路を簡単に形成することができる。
【００９０】
また、図９及び図１０に示す第２の実施形態では、上板部材２０５がプレス加工されることで、上板部材２０５及び流路部材２０２が一体的に形成された。しかしながらこれに限られず、例えば熱輸送デバイスの容器が、図１５に示すように、上板、フレーム体、及び下板で形成される場合、上板及び下板の両方に、流路部材が一体的に形成されてもよい。この場合、容器内に毛細管構造体を配置すれば、上板及び下板に形成された流路部材により形成された気相流路を通って、気相の作動流体が移動する。そして、毛細管構造体を通って液相の作動流体が移動する。
【００９１】
上記各実施形態で説明した熱輸送デバイスの容器の形状は、矩形に限られず、平面で見てＬ字状、Ｕ字状、円形、楕円形、多角形、リング形状等、何でもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１、２０１、３０１、３５１、６０１…容器
２、２０２、３０２、３５２、５０２、６０２…流路部材
４…下板部材
５、２０５…上板部材
８、２０８、６０８…柱部
９、５０９…流路部材の端部
１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０…切欠き
１３…熱源
１００、２００、５００、６００、７００…熱輸送デバイス
３１５ａ、３１５ｂ、３５５ａ、３５５ｂ…ワイヤ
７５０…電子機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図４】
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【図８】
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