(57)【要約】【課題】小型の発熱体の熱を、その最大性能を発揮しながら効率的に輸送できる熱輸送ユニットを提供する。【解決手段】本発明の熱輸送ユニットは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板および下部板によって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間の一部の領域であって、Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路を形成する第１柱部を備える第１領域と、内部空間における第１領域以外の領域であって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った複数の第２通路を形成する第２柱部を備える第２領域と、を備え、第１領域と第２領域との境界において、第１通路と第２通路とが連通する【選択図】図１
2011226686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸により空間が定義され、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板および前記下部板によって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、
前記内部空間の一部の領域であって、前記Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路を形成する第１柱部を備える第１領域と、
前記内部空間における前記第１領域以外の領域であって、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に沿った複数の第２通路を形成する第２柱部を備える第２領域と、を備え、
前記第１領域と前記第２領域との境界において、前記第１通路と前記第２通路とが連通する熱輸送ユニット。
【請求項２】
前記第１通路では、前記Ｘ軸方向に沿って、気化した冷媒が移動すると共に凝縮した冷媒が移動し、
前記第２通路では、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に沿って、気化した冷媒が移動すると共に凝縮した冷媒が移動する、請求項１記載の熱輸送ユニット。
【請求項３】
前記第１通路および前記第２通路の境界では、気化した冷媒が相互に移動する共に凝縮した冷媒が相互に移動する、請求項１又は２記載の熱輸送ユニット。
【請求項４】
前記第２領域は、前記内部空間の両端部の少なくとも一方の端部に設けられ、前記第１領域は、前記内部空間において前記第２領域以外の領域に設けられる、請求項１から３のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項５】
前記第２領域は、前記内部空間の中央部に設けられ、前記第１領域は、前記内部空間において前記第２領域以外の領域に設けられる、請求項１から４のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項６】
前記第２領域は、発熱体から受熱した熱を、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に拡散すると共に前記第１領域に移動し、
前記第１領域は、前記第２領域から移動された熱を、前記Ｘ軸方向に輸送する、請求項１から５のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項７】
前記第２領域が、前記内部空間の第１端部および前記第１端部と逆側の第２端部に設けられる場合には、
前記第１端部側の前記第２領域は、発熱体から受熱した熱を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に拡散すると共に前記第１領域に移動させ、
前記第１領域は、前記第１端部側の前記第２領域から移動された熱を、前記Ｘ軸方向に輸送し、
前記第２端部側の前記第２領域は、前記第１領域が輸送した熱を、前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に拡散する、請求項６記載の熱輸送ユニット。
【請求項８】
前記第２領域が、前記内部空間の中央に設けられ、前記第１領域が、前記内部空間の第１端部および前記第１端部と逆側の第２端部に設けられる場合には、
前記第２領域は、発熱体から受熱した熱を前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向に拡散すると共に前記第１領域に移動させ、
前記第１領域は、前記第２領域から移動された熱を、前記Ｘ軸方向に輸送する、請求項６記載の熱輸送ユニット。
【請求項９】
前記上部板および前記下部板の少なくとも一方は、発熱体と熱的に接触する受熱部を更に有し、
前記受熱部は、前記第１領域および前記第２領域の境界にまたがって設けられる、請求項１から８のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１０】
前記第１柱部は、前記複数の第１通路の内、隣接する第１通路同士を連通させる切り欠きを有する、請求項１から９のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１１】
前記第２領域は、前記Ｚ軸方向に積層される単数又は複数の中間板を有し、
前記中間板は、前記Ｚ軸方向に積層される前記第２柱部を形成し、
前記第２柱部は、前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向および前記Ｚ軸方向に沿って、前記第２通路を形成する、請求項１から１０のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１２】
前記第２柱部は、大型柱部材と、前記大型柱部材よりも小型の小型柱部材とを有する、請求項１から１１のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１３】
前記第１通路および前記第２通路の少なくとも一部は、凝縮した冷媒を移動させる毛細管力を有する、請求項１から１２のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１４】
前記上部板、前記下部板、前記第１柱部および前記第２柱部の少なくとも一部は、前記内部空間に露出する面に溝を有する、請求項１から１３のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１５】
前記上部板および前記下部板の少なくとも一方は、前記第１領域および前記第２領域の少なくとも一部に対向する領域において、輸送された熱を放出する放熱部を更に備える、請求項１から１４のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１６】
前記上部板、前記下部板、前記第１柱部および前記第２柱部の少なくとも一部は、前記内部空間に対して露出する面において、金属めっきを有する、請求項１から１５のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１７】
前記第１領域の前記Ｙ軸方向の幅と前記第２領域の前記Ｙ軸方向の幅とは略同一である、請求項１から１６のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか記載の熱輸送ユニットと、
前記熱輸送ユニットの表面の少なくとも一部と熱的に接触する発熱体と、
前記発熱体を実装する電子基板と、
前記電子基板を格納する筐体と、を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路、ＬＥＤ素子、パワーデバイス、電子部品などの発熱体から受熱した熱を効率的に輸送する熱輸送ユニットおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、産業機器および自動車などには、半導体集積回路、ＬＥＤ素子、パワーデバイスなどの電子部品が使用されている。これらの電子部品は、内部を流れる電流によって発熱する発熱体になっている。発熱体の発熱が一定温度以上となると、動作保証ができなくなる問題もあり、他の部品や筐体へ悪影響を及ぼし、結果として電子機器や産業機器そのものの性能劣化を引き起こす可能性がある。
【０００３】
このような発熱体を冷却するために、封入された冷媒の気化と凝縮による冷却効果を有するヒートパイプを用いた冷却装置が提案されている。
【０００４】
ヒートパイプは、内部に封入された冷媒が気化する際に、発熱体から熱を奪う。気化した冷媒は、放熱によって冷却されて凝縮し、凝縮した冷媒は再び移動する。この気化と凝縮の繰り返しによって、ヒートパイプは発熱体を冷却する。すなわち、ヒートパイプは、熱を拡散したり輸送したりする。更に、放熱部材などと組み合わされることで、ヒートパイプは拡散や輸送された熱を冷却する。金属で形成された熱拡散部材に比較すると、ヒートパイプは冷媒を用いることでより効率的に熱を拡散したり輸送したりできる。
【０００５】
近年、冷却対象となる電子部品は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や専用ＩＣのような比較的大型の半導体集積回路のみでなく、高輝度ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ）をはじめとする非常に小型の電子部品であることも多い。このような小型の電子部品は、単体でのサイズが小さいだけでなく、複数の電子部品で１セットとなることも多い。このため、ヒートパイプを用いた冷却装置は、複数の小型の電子部品を冷却する必要があることも多い。
【０００６】
このような小型の電子部品は電子基板の一部に集中的に実装されることが多く、実装されている場所においては空間的余裕度がなく、その場所で熱を放散や排出できないことが多い。このため、電子部品からの熱を奪った上で所定方向に熱を高速に輸送し、輸送された先で冷却される必要がある。すなわち、冷媒の気化と凝縮とを用いる熱輸送部材であって、所定方向に熱を高速に輸送する熱輸送部材が求められている。
【０００７】
このような状況において、発熱体から奪った熱を、所定方向に輸送するヒートパイプが提案されている（例えば、特許文献１、２、３、４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０１５８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３９６９３号公報
【特許文献３】特開２０１０−７９０５号公報
【特許文献４】特開２００７−１１３８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発熱体から奪った熱を所定方向に輸送できるヒートパイプは、接合された上部板と下部板とが形成する内部空間に冷媒を封入し、この封入された冷媒の移動サイクルによって、発熱体の熱を輸送する。ヒートパイプを用いた冷却装置では、熱輸送効率（気化した冷媒の移動と凝縮した冷媒の移動の一回あたりの速度と、単位期間でのサイクル数により定まる）を向上させることが、冷却能力向上に重要である。
【００１０】
このとき、内部空間に封入された冷媒は、発熱体からの熱によって気化して内部空間を移動し、やがて冷却されて凝縮して内部空間を移動する。このため、気化した冷媒と凝縮した冷媒とは、内部空間で相互に逆方向に移動する中で干渉しあう。このような干渉の影響が強くなると、気化した冷媒の移動と凝縮した冷媒の移動とのサイクル速度に悪影響が生じ、熱輸送の輸送速度や輸送効率を下げる問題がある。
【００１１】
このような気化した冷媒の移動と凝縮した冷媒の移動との干渉を防止するには、内部空間が広くて障害物が無い状態であることが好ましい。
【００１２】
一方で、内部空間に何らの障害物も無い構成は、上部板と下部板以外ががらんどうの状態であって、ヒートパイプの強度が極めて弱くなる。ヒートパイプは、内部に封入した冷媒の気化と凝縮を繰り返すことで発熱体を冷却するため、非常に高い内圧を繰り返し受けることになる。このような過酷な動作環境においては、ヒートパイプの強度が弱いと、冷媒の気化によって生じるポップコーン現象によって、ヒートパイプが破損してしまい、冷媒が電子部品や電子基板に漏れ出す問題がある。冷媒が漏れ出せば、電子部品や電子基板を損傷させ、電子機器の誤動作や故障を引き起こす問題もある。
【００１３】
例えば、強度を強くする必要があるが、上部板や下部板そのものの強度を上げると、コストが上がったり、厚みが増加したりして、実用上も不適であるし、実装にも困難が伴う。発光素子などの実装空間は、空間余裕度を有しないので、厚みの大きいヒートパイプは適さないからである。
【００１４】
このため、ヒートパイプの強度を向上させるためには、ヒートパイプの内部空間に柱や仕切り板などの補強材を設ける必要がある。しかし、この補強材を設けると、内部空間における気化した冷媒の移動や凝縮した冷媒の移動の自由度が妨げられる。特許文献１や特許文献２は、ヒートパイプの強度を向上させつつ、発熱体からの熱を所定方向に輸送することを企図している。
【００１５】
特許文献１に開示されるヒートパイプは、細孔（細孔というよりは通路）が整列する板型ヒートパイプを開示する。特許文献１に開示されるヒートパイプでは、各々の通路が、気化した冷媒の移動と凝縮した冷媒の移動を行う。この細孔によって、特許文献１に開示されるヒートパイプは、所定方向に向けて熱を輸送できる。すなわち、細孔の第１端部から第２端部にかけて気化した冷媒が移動し、第２端部から第１端部にかけて凝縮した冷媒が移動する。特許文献１に開示される技術は、通路を幅方向に積層することで、ヒートパイプ全体での強度を確保している。
【００１６】
しかしながら、特許文献１に開示されるヒートパイプは、隣接する通路同士は、完全に分離されており、冷媒の移動は、ヒートパイプの長手方向（通路に沿った方向）のみでしか生じない。このため、小型の発熱体に対して幅方向は、冷却効果を生じさせない問題がある。また、特許文献１に開示されるヒートパイプが小型の発熱体を冷却する場合には、発熱体が直接的に接触する通路のみに、冷却の負担が生じる。すなわち、発熱体が直接的に接触する通路のみの冷媒が、気化して移動し、凝縮して移動することになる。このため、特許文献１に開示されるヒートパイプは、それが有する最大性能を発揮できない問題がある。
【００１７】
特許文献２に開示されるヒートパイプは、積層される部材に設けられるスリットを相互にずらすことによって、気化した冷媒の移動路と凝縮した冷媒の移動路とを形成する。このスリットが所定方向に形成されていることで、冷媒の移動と移動とも所定方向に行なわれる。結果として、特許文献２に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を輸送できる。
【００１８】
特許文献２も、特許文献１と同様に、スリットによって形成される通路同士は、それぞれ独立しており、特許文献１の場合と同じ問題を有する。
【００１９】
特許文献３は、複数の板部材を積層し、溝を備える板部材と孔を備える板部材との積層によって、毛細管力を生じさせて熱を輸送するヒートパイプを開示する。
【００２０】
しかしながら、特許文献３に開示されるヒートパイプは、長手方向に熱を輸送できるが、短手方向への熱の拡散は困難である。このため、発熱体が小型の場合には、発熱体に接触する近辺においてのみ、発熱体の熱を長手方向に輸送できるだけである。加えて、全面に渡って設けられた孔によって発熱体から無指向的に熱が拡散する可能性があり、所定方向に熱を輸送することは困難である。
【００２１】
また、特許文献１〜特許文献３のいずれの技術も、端部から端部に熱を輸送する場合に、ヒートパイプの最大性能を発揮できないだけでなく、中央部から端部に向けて熱を輸送する場合においてもヒートパイプの最大性能を発揮できない。特定の通路のみで輸送された熱を冷却する場合に、熱の輸送に関係ない通路までをも冷却することになって、ヒートパイプが輸送する熱を冷却する冷却部材が、最大性能を発揮できないからである。
【００２２】
また、熱を輸送するヒートパイプの端部は、発熱体からの熱を受熱する機能、逆の端部から輸送された熱を冷却する機能の少なくとも一方を果たす必要がある。このため、発熱体の大きさや冷却部材の大きさに係らず、ヒートパイプの端部では、発熱体から受熱した熱および輸送された熱を幅方向に拡散することが求められる。
【００２３】
しかしながら、特許文献１〜特許文献３に開示されるヒートパイプは、このような機能を有さず、所定の部位のみで熱を受熱し熱を冷却させる。このため、特許文献１および特許文献２のヒートパイプは、小型の発熱体に適した冷却をできない問題を有する。
【００２４】
特許文献４は、端部において短手方向に溝を設けた板部材を、全体に渡っては長手方向に通路を設けた板部材を積層したヒートパイプを開示する。このヒートパイプは、端部においては、短手方向に熱を拡散しその他では熱を長手方向に移動させる。
【００２５】
しかしながら、特許文献４に開示されるヒートパイプは、長手方向においては、非常に幅の狭い範囲でしか冷媒が移動できず、熱輸送効率を下げている。加えて、短手方向に設けられた通路と長手方向に設けられた通路とは一部のみでしか重複しておらず、相互の通路間での熱の伝達が悪い問題もある。加えて、特許文献４は、ヒートパイプの中で、通路がアンバランスに形成されているので、強度が弱くなる問題も有している。結果として、特許文献４の技術も、発熱体の熱を所定方向に効率よく輸送できない問題を有している。加えて、特許文献４に開示されるヒートパイプは、その構造上発熱体との接触位置が限定されてしまうので、高密度実装の行なわれる電子機器や産業機器には適合しにくい問題も有する。
【００２６】
以上のように、従来技術における発熱体の熱を所定方向に輸送するヒートパイプは、その最大性能を活用できない問題を有している。特に小型の発熱体の熱を輸送して冷却することが不十分である問題を有している。加えて、ヒートパイプの強度を確保することと、発熱体の大きさや接触位置にフレキシブルに対応しながら熱を効率的に輸送することを両立できない。
【００２７】
本発明は、上記課題に鑑み、（１）柱部や補強部によって強度を確保すること、（２）柱部や補強部による封入空間における冷媒の移動の障害を最小限にすること、（３）冷媒移動の障害を最小限にしつつ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の必要な方向に冷媒の移動を実現すること、（４）発熱体の大きさや接触位置にフレキシブルに対応すること、によって小型の発熱体の熱を、その最大性能を発揮しながら効率的に輸送できる熱輸送ユニットを提供することを目的とする。加えて、高密度実装の電子機器や産業機器に対しても、実装しやすいヒートパイプを提供する。
【００２８】
なお、熱輸送ユニットは、封入した冷媒の気化と凝縮を用いるヒートパイプの構造を有する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題に鑑み、本発明の熱輸送ユニットは、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸により空間が定義され、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板および下部板によって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間の一部の領域であって、Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路を形成する第１柱部を備える第１領域と、内部空間における第１領域以外の領域であって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った複数の第２通路を形成する第２柱部を備える第２領域と、を備え、第１領域と第２領域との境界において、第１通路と第２通路とが連通する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の熱輸送ユニットは、冷媒を封入する封入空間において、第１領域と第２領域で異なる柱部を備えることで、強度を確保すると共に、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれに最適な熱の拡散と輸送を実現できる。
【００３１】
また、熱輸送ユニットは、発熱体が熱的に接触する部位において、受熱した熱を長手方向及び短手方向に拡散しつつ、拡散された熱を長手方向へ輸送することによって、ヒートパイプとしての最大性能を活用しながら、発熱体の熱を効率的に輸送できる。
【００３２】
これらの結果、本発明の熱輸送ユニットは、小型の発熱体からの熱を効率的に輸送できる。
【００３３】
また、発熱体の配置位置の変更に対しても対応しながら、発熱体の熱を高速に輸送できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの内部斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの動作概念図である。
【図５】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの内部斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの端部の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニット１の内部模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの第２領域付近の拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図１２】実施例および比較例を並べた説明図である。
【図１３】実施例、比較例の測定結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態４における熱輸送ユニットの側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態５における電子機器の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の第１の発明に係る熱輸送ユニットは、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸により空間が定義され、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板および下部板によって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間の一部の領域であって、Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路を形成する第１柱部を備える第１領域と、内部空間における第１領域以外の領域であって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った複数の第２通路を形成する第２柱部を備える第２領域と、を備え、第１領域と第２領域との境界において、第１通路と第２通路とが連通する。
【００３６】
この構成により、熱輸送ユニットは、その強度を向上できると共に、小型の発熱体であっても、発熱体から奪った熱を、熱輸送ユニットの短手方向を満遍なく活用しながら長手方向に輸送できる。
【００３７】
本発明の第２の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１の発明に加えて、第１通路では、Ｘ軸方向に沿って、気化した冷媒が移動すると共に凝縮した冷媒が移動し、第２通路では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って、気化した冷媒が移動すると共に凝縮した冷媒が移動する。
【００３８】
この構成により、熱輸送ユニットは、短手方向を最大限に活用しつつ、長手方向に、発熱体から奪った熱を輸送できる。
【００３９】
本発明の第３の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１又は第２の発明に加えて、第１通路および第２通路では、気化した冷媒が相互に移動する共に凝縮した冷媒が相互に移動する。
【００４０】
この構成により、熱輸送ユニットは、機能の異なる第１領域と第２領域とを、有効活用して熱を輸送できる。
【００４１】
本発明の第４の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、第２領域は、内部空間の両端部の少なくとも一方の端部に設けられ、第１領域は、内部空間において第２領域以外の領域に設けられる。
【００４２】
この構成により、熱輸送ユニットは、その端部に配置される発熱体の熱を、他方の端部に輸送できる。
【００４３】
本発明の第５の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、第２領域は、内部空間の中央部に設けられ、第１領域は、内部空間において第２領域以外の領域に設けられる。
【００４４】
この構成により、熱輸送ユニットは、その中央に配置される発熱体の熱を、両端に向けて輸送できる。
【００４５】
本発明の第６の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、第２領域は、発熱体から受熱した熱を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に拡散すると共に第１領域に移動し、第１領域は、第２領域から移動された熱を、Ｘ軸方向に輸送する。
【００４６】
この構成により、熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を、Ｙ軸方向に拡散した上で、Ｙ軸方向を満遍なく活用して、Ｘ軸方向に輸送できる。
【００４７】
本発明の第７の発明に係る熱輸送ユニットでは、第６の発明に加えて、第２領域が、内部空間の第１端部および第１端部と逆側の第２端部に設けられる場合には、第１端部側の第２領域は、発熱体から受熱した熱をＸ軸方向およびＹ軸方向に拡散すると共に第１領域に移動させ、第１領域は、第１端部側の第２領域から移動された熱を、Ｘ軸方向に輸送し、第２端部側の第２領域は、第１領域が輸送した熱を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に拡散する。
【００４８】
この構成により、熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を、第２領域を活用してＸ軸方向およびＹ軸方向に拡散し、その上で、第１領域を用いて、Ｘ軸方向に輸送する。更には、熱輸送ユニットは、発熱体の配置されていない第２領域を用いて熱を放出する。これらの結果、熱輸送ユニットは、発熱体を冷却できる。
【００４９】
本発明の第８の発明に係る熱輸送ユニットでは、第６の発明に加えて、第２領域が、内部空間の中央に設けられ、第１領域が、内部空間の第１端部および第１端部と逆側の第２端部に設けられる場合には、第２領域は、発熱体から受熱した熱をＸ軸方向およびＹ軸方向に拡散すると共に第１領域に移動させ、第１領域は、第２領域から移動された熱を、Ｘ軸方向に輸送する。
【００５０】
この構成により、熱輸送ユニットは、中央に位置する第２領域を用いて、発熱体の熱をＸ軸方向およびＹ軸方向に拡散し、両端に位置する第１領域を用いて、Ｘ軸方向に沿って、熱輸送ユニットの両端に輸送する。発熱体の熱を、多方面に輸送したい場合に適している。
【００５１】
本発明の第９の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第８のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板の少なくとも一方は、発熱体と熱的に接触する受熱部を更に有し、受熱部は、第１領域および第２領域の境界にまたがって設けられる。
【００５２】
この構成により、熱輸送ユニットは、発熱体からの熱を効率的に受け取り、所定方向に輸送できる。また、熱輸送ユニットの熱輸送効率が向上する。
【００５３】
本発明の第１０の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、第１柱部は、複数の第１通路の内、隣接する第１通路同士を連通させる切り欠きを有する。
【００５４】
この構成により、第１通路同士は、冷媒をやり取りできる。
【００５５】
本発明の第１１の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、第２領域は、Ｚ軸方向に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、Ｚ軸方向に積層される第２柱部を形成し、第２柱部は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に沿って、第２通路を形成する。
【００５６】
この構成により、第２領域は、３次元的に、熱を拡散できる。
【００５７】
本発明の第１２の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、第２柱部は、大型柱部材と、大型柱部材よりも小型の小型柱部材とを有する。
【００５８】
この構成により、第２通路は、より複雑な構成を有し、高い毛細管力を生じさせる。結果として、第２通路は、気化した冷媒の拡散および凝縮した冷媒の移動を、効率的に行える。
【００５９】
本発明の第１３の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、第１通路および第２通路の少なくとも一部は、凝縮した冷媒を移動させる毛細管力を有する。
【００６０】
この構成により、熱輸送ユニットは、凝縮した冷媒を移動でき、気化した冷媒の輸送と凝縮した冷媒の移動のサイクルによって、発熱体の熱を輸送できる。
【００６１】
本発明の第１４の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、上部板、下部板、第１柱部および第２柱部の少なくとも一部は、内部空間に露出する面に溝を有する。
【００６２】
この構成により、第１通路および第２通路の毛細管力が向上する。
【００６３】
本発明の第１５の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１４の発明に加えて、上部板および下部板の少なくとも一方は、第１領域および第２領域の少なくとも一部に対向する領域において、輸送された熱を放出する放熱部を更に備える。
【００６４】
この構成により、熱輸送ユニットは、輸送した熱を早期に冷却できる。結果として、気化した冷媒の輸送と凝縮した冷媒の移動とのサイクル効率を上げることができ、熱輸送ユニットは、高い効率で熱を輸送できる。
【００６５】
本発明の第１６の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１５のいずれかの発明に加えて、上部板、下部板、第１柱部および第２柱部の少なくとも一部は、内部空間に対して露出する面において、金属めっきを有する。
【００６６】
本発明の第１７の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１６のいずれかの発明に加えて、第１領域のＹ軸方向の幅と第２領域のＹ軸方向の幅とは略同一である。
【００６７】
この構成により、熱輸送ユニットは、短手方向も最大限に活用して、熱を輸送できる。このため、熱輸送ユニットは、無駄な実装体積を必要としない。
【００６８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００６９】
なお、本明細書におけるヒートパイプとは、内部空間に封入された冷媒が、発熱体からの熱を受けて気化し、気化した冷媒が冷却されて凝縮することを繰り返すことで、発熱体を冷却する機能を実現する部材、部品、装置、デバイスを意味する。また、本明細書における熱輸送ユニットとは、冷媒の移動によって発熱体からの熱を輸送する機能を有する部材、部品、装置、デバイスを意味する。
【００７０】
（実施の形態１）
（ヒートパイプの概念説明）
【００７１】
本発明の熱輸送ユニットは、ヒートパイプの機能や動作を利用しているので、まずヒートパイプの概念について説明する。
【００７２】
ヒートパイプは、内部に冷媒を封入しており、受熱面となる面を、電子部品をはじめとする発熱体に接している。内部の冷媒は、発熱体からの熱を受けて気化し、気化する際に発熱体の熱を奪う。気化した冷媒は、ヒートパイプの中を移動する。移動した気化した冷媒は、放熱面などにおいて（あるいはヒートシンクや冷却ファンなどの二次冷却部材によって）冷却されて凝縮する。凝縮して液体となった冷媒は、ヒートパイプの内部を移動して再び受熱面に移動する。受熱面に移動した冷媒は、再び気化して発熱体の熱を奪う。
【００７３】
このような冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって、ヒートパイプは発熱体からの熱を輸送して発熱体を冷却する。特にヒートパイプが、冷媒を封入する内部空間において、気化した冷媒を移動させることと凝縮した冷媒を移動させることを、所定方向に沿って行うことで、ヒートパイプは、発熱体から奪った熱を所定方向に輸送できる。
【００７４】
（全体概要）
実施の形態１における熱輸送ユニットの全体概要について図１、図２を用いて説明する。
【００７５】
図１は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの内部斜視図であって、熱輸送中ニットの内部を可視状態にした断面斜視図で示している。
【００７６】
まず、図１、図２に示されるように、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸によって、３次元空間が定義される。熱輸送ユニット１は、このＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を用いて、その構成が説明される。また、熱輸送ユニット１は、内部に種々の構成を有しているが、図１に示される例のように平板形状の直方体の外観を有している。もちろん、表面に種々の加工がなされていても良い。
熱輸送ユニット１は、上部板２と上部板２に対向する下部板３と、上部板２および下部板３によって形成される冷媒を封入可能な内部空間４と、を備える。内部空間４は、その一部の領域に第１領域５と、第１領域５の残部となる領域に第２領域６、７を有する。図２においては、第１領域は、熱輸送ユニット１の長手方向（Ｘ軸方向）における中央付近に設けられ、第２領域６、７は、熱輸送ユニット１の長手方向（Ｘ軸方向）における両端に設けられる。第１領域５は、Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路９を形成する第１柱部８を備える。第１柱部８は、第１領域５においてＸ軸方向に沿って長手方向を有する立体部材であり、複数の第１柱部８同士が挟む領域が第１通路９となる。このように、長手方向を有する立体部材である複数の第１柱部８のそれぞれが、Ｘ軸方向に沿って並んで配置されることで、Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路９が形成される。
【００７７】
一方、第２領域６，７は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った複数の第２通路１１を形成する第２柱部１０を備える。第２柱部８は、第２領域６，７においてＸ軸方向およびＹ軸方向に並べられる複数の立体部材である。Ｘ軸方向に並ぶ複数の第２柱部１０同士が挟む領域は、Ｙ軸方向に沿った通路を形成し、Ｙ軸方向に並ぶ複数の第２柱部１０同士が挟む領域は、Ｘ軸方向に沿った通路を形成し、このＸ軸方向に沿った通路とＹ軸方向に沿った通路とが、格子状に組み上げられる。この格子状の通路が第２通路１１を形成する。
【００７８】
内部空間４は、冷媒を封入し、封入された冷媒の気化と凝縮の繰り返しによって、発熱体からの熱を所定方向に輸送する。しかし、内部空間４が、がらんどうの空間であると、内部空間４は、冷媒の気化や凝縮によって生じる圧力増減の負担を受けて膨張したり収縮したりするため、熱輸送ユニット１を損傷したり破裂したりする可能性がある。第１柱部８および第２柱部１０は、この熱輸送ユニット１の強度を確保すると共にＸ軸方向およびＹ軸方向への熱の拡散ないし輸送をうまく制御できる第１通路９と第２通路１１を形成できる。
【００７９】
第１領域５と第２領域６との境界１２および第１領域５と第２領域７との境界１３で、第１通路９と第２通路１１とが連通する。この連通によって、第２通路１１から移動する冷媒（気化した冷媒および凝縮した冷媒の少なくとも一方）が、第１通路９に移動して、第１通路９を移動できる。また、内部空間４における第１領域５のＹ軸方向の幅と第２領域６、７のＹ軸方向の幅とは（すなわち短手方向の幅）、略同一である。略同一であることで、内部空間４において、Ｘ軸方向に熱を輸送する第１領域５と、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に熱を拡散する第２領域６，７とのそれぞれの幅が同一となって、熱輸送ユニット１の外形が形成可能な内部空間４全体が、熱の輸送に用いられることになる。
【００８０】
なお、図２においては、第１柱部８、第２柱部１０、第１通路９および第２通路１１は、図の明瞭性の確保のために、一部の要素のみに符号を付与しているが、符号が付与されていない要素も、それぞれ第１柱部８、第２柱部１０、第１通路９および第２通路１１のそれぞれに対応する。例えば、図２における第１柱部８と同一形状の立体部材は、特段の断りが無い限り、いずれも第１柱部８である。これは、図３以降についても同様である。
【００８１】
（熱輸送ユニットの動作）
次に、図３を用いて熱輸送ユニット１の動作を説明する。
【００８２】
図３は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの動作説明図である。図３は、熱輸送ユニット１の内部の概略構造を示しつつ内部空間４に封入された冷媒の移動（すなわち熱の拡散と輸送）を矢印によって説明する。
【００８３】
上部板２および下部板３は、長手方向と短手方向とを有する平板形状を有し、Ｘ軸方向は長手方向に沿っており、Ｙ軸方向は短手方向に沿っている。このような上部板２および下部板３の形状によって、熱輸送ユニット１は、長手方向と短手方向を有する平板形状を有する。
【００８４】
熱輸送ユニット１の底面（下部板３の底面）に、発熱体２０が配置される。また、発熱体２０は、底面において第２領域６に対向する位置に配置される。なお、発熱体２０は、電子部品、電子素子、半導体集積回路、発光素子、電子基板、機械部品、機械素子などの熱を生じさせる要素である。また、発熱体２０は、底面において第２領域６に対向する位置に配置される。第１領域５は、上述の通りＸ軸方向に沿った第１通路９を有し、第２領域６，７は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った第２通路１１を有する。
【００８５】
熱輸送ユニット１は、第２領域６において、発熱体２０から熱を奪う。内部空間４は冷媒を封入しているので、発熱体２０からの熱は、冷媒を気化させる。気化した冷媒は、第２領域６の第２通路１１においてＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。すなわち、第２領域６は、第２通路１１を用いて、発熱体２０から奪った熱を、矢印Ａ（Ｘ軸方向）および矢印Ｂ（Ｙ軸方向）に沿って拡散する。もちろん、熱輸送ユニット１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で構成される三次元の内部空間４を形成しているため、Ｚ軸方向へも、気化した冷媒の移動および熱の拡散は行われるが、本発明の実施の形態１では、主に冷媒が移動するＸ軸方向およびＹ軸方向を用いて説明する。
【００８６】
次に、第２領域６と第１領域５との境界１２において、第２通路１１は、第１通路９と連通する。このため、気化した冷媒は、第２通路１１から第１通路９に移動する。
【００８７】
第１通路９は、第１領域５においてＸ軸に沿って形成されており、第１通路９において矢印Ｃに示される方向に、気化した冷媒が移動する。ここで図３においては、一つの第１通路９のみにおいて、矢印Ｃを描いているが、他の第１通路９も矢印Ｃと同様に、気化した冷媒が移動する。この移動の結果、発熱体２０の熱は、熱輸送ユニット１の一方の端部である第２領域６から、他方の端部である第２領域７に輸送される。
【００８８】
第１領域５と第２領域７との境界１３において、第１通路９と第２通路１１とは連通する。このため、矢印Ｃに示されるように、第１通路９に沿って移動した気化した冷媒は、第２領域７の第２通路１１に移動する。
【００８９】
第２通路１１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿っているので、第１通路９から移動した気化した冷媒は、矢印Ｄ（Ｘ軸方向）および矢印Ｅ（Ｙ軸方向）に沿って移動する。すなわち、第２領域７の第２通路１１において、短手方向および長手方向に幅広く、気化した冷媒が移動する。
【００９０】
第２領域７は、第２通路１１を用いて、気化した冷媒をＸ軸方向およびＹ軸方向に幅広く移動させることで、気化した冷媒を冷却できる。気化した冷媒は、発熱体２０が配置されていない第２領域７を広く移動することで、含んでいる熱を排出するからである。
【００９１】
このように第２領域７を移動する気化した冷媒は冷却されることで凝縮し、液体である冷媒に変わる。この結果、凝縮した冷媒は、第２領域７における第２通路１１に沿って、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動する。これは、矢印Ｄ、矢印Ｅで示される流れである。
【００９２】
ここで、第２領域７の第２通路１１は、非常に微細な通路となっているので、毛細管現象によって液体を移動させる毛細管力を発揮できる。
【００９３】
凝縮した冷媒は、複数の第２通路１１を通じて、第２領域７内部をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動した後、第１領域５と第２領域７との境界１３に到達する。第２領域７の第２通路１１と第１領域５の第１通路９とは連通しているので、凝縮した冷媒は、矢印Ｆ示されるように第２通路１１から第１通路９に移動する。このとき、凝縮した冷媒は、第２通路１１においてＸ軸方向のみならずＹ軸方向にも移動しているので、凝縮した冷媒が内部空間４の短手方向にも広がっている。このため、凝縮した冷媒は境界１３において、内部空間４の短手方向に並ぶ複数の第１通路９のそれぞれに移動できる。
【００９４】
第１通路９に移動した凝縮した冷媒は、矢印Ｇに示されるように、第１通路９に沿ってＸ軸方向に沿って移動する。すなわち、第２領域７の位置する端部から第２領域６の位置する端部に向けて、凝縮した冷媒が第１通路９を移動する。第１通路９は、周囲が閉鎖された細い通路となっており、第１通路９は、毛細管力を発揮できる。第１通路９は、この毛細管力によって、凝縮した冷媒をＸ軸方向に移動させる。
【００９５】
第１通路９をＸ軸方向に移動した凝縮した冷媒は、非常に微細な通路となっている第２領域６に到達し、第２領域６で発熱体２０の熱を受けて再び気化する。気化した冷媒は、再び第２通路１１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。このように、気化した冷媒の移動と凝縮した冷媒の移動とのサイクルによって、熱輸送ユニット１は、発熱体２０の熱を、第２領域６の位置する端部から第２領域７の位置する端部へ輸送できる。このとき、発熱体２０の熱は、第２領域６において、熱輸送ユニット１の長手方向と短手方向に拡散し、第１領域５が熱輸送ユニット１の長手方向に熱を輸送する。このため、熱輸送ユニット１は、第１柱部８および第２柱部１０によって熱輸送ユニット１の強度を確保しつつ、内部空間４の全体を活用しつつ発熱体２０の熱を輸送できる。
【００９６】
ここで、熱輸送ユニット１の熱輸送のメリットおよび特性を更に詳述する。
【００９７】
発熱体２０の形状や大きさによっては、熱輸送ユニット１が、その長手方向に熱を輸送する場合でも、内部空間４（すなわち熱輸送ユニット１）の長手方向および短手方向のそれぞれを最大活用して、冷媒を移動させる必要がある。
【００９８】
第２領域６に配置された発熱体２０からの熱によって気化した冷媒は、第２領域６の第２通路１１によってＸ軸方向に加えてＹ軸方向にも移動する。複数の第１通路９は、内部空間４の短手方向に沿って並んでいる。第２領域６において、第２通路１１をＹ軸方向にも気化した冷媒が移動することで、気化した冷媒は、境界１２において、複数の第１通路９のそれぞれ（全てであったり、一部であったりするが、発熱体２０の幅よりも広い幅に対応する複数の第１通路９）に移動できる。移動された気化した冷媒は、複数の第１通路９のそれぞれを満遍なく移動する。
【００９９】
結果として、第１領域５は、複数の第１通路９を満遍なく使用して、熱をＸ軸方向（すなわち、第２領域６の位置する端部から第２領域７の位置する端部にかけて）に輸送できる。
【０１００】
また、第２領域７においては、第２通路１１が、第１通路９から移動された気化した冷媒をＸ軸およびＹ軸に立体的に移動できる。このため、第２領域７において、気化した冷媒は広い範囲にわたって短時間で移動できる。結果として、第２領域７は、気化した冷媒を短時間で冷却して凝縮させることができる。
【０１０１】
第２領域７で凝縮した冷媒は、第２通路１１によって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って移動する。このため、第２領域７と第１領域５との境界１３において、複数の第２通路１１から複数の第１通路９に凝縮した冷媒が移動できる。すなわち、境界１３において、内部空間４の短手方向に並ぶ複数の第１通路９のそれぞれに（全てであったり、一部であったりする）、凝縮した冷媒が移動できる。また、複数の第１通路９のうち、主として気化した冷媒が多く存在している第１通路９には凝縮した冷媒は少しだけ入り込み、気化した冷媒が多くは存在していない他の第１通路９には、凝縮した冷媒が多く入り込む。
【０１０２】
このようにして、第１領域５は、複数の第１通路９を満遍なく使用して、凝縮した冷媒をＸ軸方向（すなわち、第２領域７の位置する端部から第２領域６の位置する端部にかけて）に移動できる。
【０１０３】
この、気化した冷媒の移動と凝縮した冷媒の移動とのサイクルが、熱輸送ユニット１が発揮する熱輸送の機能である。すなわち、熱輸送ユニット１は、発熱体２０のサイズや形状に依存せず、熱輸送ユニット１の全体を効率的に利用して、所定方向（ここではＸ軸方向）に、発熱体の熱を輸送できる。
【０１０４】
なお、ここでいう満遍なくとは、複数の第１通路９の全てを用いるということではなく、複数の第１通路９のそれぞれの中で、気化した冷媒の移動もしくは凝縮した冷媒が移動しやすい条件（温度、流速、流量、圧力等）に見合う第１通路を用いるということである。
【０１０５】
熱輸送ユニット１の熱の輸送を、図４に概念的に示す。図４は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの動作概念図である。
【０１０６】
発熱体２０は、下部板３の底面であって第２領域６の底面に配置される。発熱体２０と底面とは熱的に接触し、第２領域６は、発熱体２０から熱を奪う。この熱によって、第２領域６は、液体である冷媒を気化し、気化した冷媒は、矢印Ｈに従って第１領域５をＸ軸方向に移動する。
【０１０７】
第１領域５から第２領域７に到達した気化した冷媒は、第２領域７において冷却されて凝縮する。この冷却された冷媒は、第１通路９、第２通路１１が生じさせる毛細管力によって、第２領域７から第２領域６に向けて移動する。矢印Ｉに示されるとおりである。このように、熱輸送ユニット１を側面から見てもわかる通り、熱輸送ユニット１は、Ｘ軸方向に沿って、発熱体２０の熱を効率的に輸送できる。
【０１０８】
次に、各部の詳細について説明する。
【０１０９】
（上部板）
上部板２について説明する。上部板２は、図２によってその斜視状態が示される。上部板２は、平板形状を有し、好ましくは短手方向と長手方向とを有する方形である。勿論、部分的に方形と異なる形状を有していたり、湾曲や屈曲を有していたりしてもよい。但し、上部板２が短手方向と長手方向とを有する方形であることで、熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形となるので、熱輸送ユニット１は、端部に配置された発熱体からの熱を所定方向に輸送できるようになる。上部板２は、熱輸送ユニット１の外形形状に合わせた構造を有していればよい。
【０１１０】
上部板２は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０１１１】
上部板２は、下部板３と共に内部空間４を形成する。例えば、上部板２や下部板３は、その周縁に内部空間４を形成するための凸部や壁材を有しており、上部板２と下部板３とが、これら凸部や壁材などを介して接合されることで上部板２と下部板３との間に内部空間４が形成される。下部板３と接合される際に、これらの凸部や壁材が、内部空間４の周囲の側壁となる。勿論、これら凸部や壁材は、上部板２と別部材であっても同一部材であっても良い。
【０１１２】
また、上部板２は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒や凝縮した冷媒と接する面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、表面状態が改質され、気化した冷媒の移動を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金などの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１１３】
上部板２は、「上部」との呼称を有するが、物理的に上方に配置されなければならないわけではなく、便宜上の呼称である。発熱体は上部板２に接してもよいし、下部板３に接しても良い。
【０１１４】
また、上部板２は、冷媒を注入する図示されない注入口を備えていることも好適である。上部板２と下部板３とが接合されて内部空間４が形成されると、この内部空間４に冷媒を封入する必要があるからである。注入口は、冷媒を注入した後で封入される。
【０１１５】
なお、冷媒は、上部板２と下部板３との接合後に注入口から注入されても良く、接合される際に注入されても良い。また、冷媒の封入は、真空下もしくは減圧下にて行われることが好適である。真空または減圧下で行われることで、内部空間４が真空または減圧された状態となって冷媒が封入される。減圧下であると、冷媒の気化・凝縮温度が低くなり、冷媒の気化・凝縮の繰り返しが活発になるメリットがある。
【０１１６】
また、上部板２および下部板３の少なくとも一方が、第１柱部８および第２柱部１０を備える。上部板２および下部板３によって、内部空間４が形成されるので、上部板２および下部板３の少なくとも一方が、第１柱部８および第２柱部１０を備えておれば、上部板２および下部板３の接合によって、内部空間４が第１柱部８および第２柱部１０（すなわち第１通路９と第２通路１１）を備えることができる。これは、後述する下部板３についても同様である。
【０１１７】
（下部板）
次に下部板３について説明する。下部板３は、上部板２と対照となる部材であり上部板２と同じ構造や形状を有するので、図２によってその斜視状態が示される。
【０１１８】
下部板３は、平板形状を有し、好ましくは短手方向と長手方向とを有する方形である。特に、下部板３は、上部板２と対向して接合されるので、上部板２と略同一形状や同一面積を有していることも好適である。但し、下部板３は、上部板２と内部空間４を形成できるのであれば上部板２と異なる面積や形状を有していても良い。勿論、部分的に方形と異なる形状を有していたり、湾曲や屈曲を有していたりしてもよい。なお、上部板２と同様に下部板３が短手方向と長手方向とを有する方形であることで、熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形となるので、熱輸送ユニット１は、端部に配置された発熱体からの熱を所定方向に輸送できるようになる。
【０１１９】
下部板３は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０１２０】
下部板３は、上部板２と接合されて内部空間を形成するので、その周縁に内部空間４を形成するための凸部や壁材を有していても良い。上部板２と接合される際に、これらの凸部や壁材が、内部空間４の周囲の側壁となる。勿論、これら凸部や壁材は、下部板３と別部材であっても同一部材であっても良い。なお、上部板２および下部板３のそれぞれが、凸部や壁材を有していてもよいし、上部板２および下部板３のいずれか一方のみが、凸部や壁材を有していても良い。
【０１２１】
また、下部板３が上部板２と同様に冷媒の注入口を備えていても良い。
【０１２２】
下部板３は、上部板２と対向して接合されることで、内部空間４が形成される。
【０１２３】
また、下部板３は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、表面状態が改質され、気化した冷媒の移動凝縮した冷媒の移動を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金などの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１２４】
下部板３は、「下部」との呼称を有するが、物理的に下を向いていなければならないわけではなく、便宜上の呼称である。発熱体は下部板３に接してもよいし、上部板２に接しても良い。
【０１２５】
また、第１柱部８および第２柱部１０を備えておくことについては、上部板２の場合と同様である。
【０１２６】
（内部空間）
内部空間４は、上部板２および下部板３によって形成される。
【０１２７】
上部板２および下部板３は、周縁に突起や柱を有し、上部板２および下部板３が対向して接合されることで、内部空間４が形成される。また、上部板２および下部板３が接合する際に、上部板２および下部板３の少なくとも一方に設けられている第１柱部８および第２柱部１０が対向する上部板２および下部板３のいずれかに接する。この結果、第１柱部８および第２柱部１０は、上部板２と下部板３をつなぐ。第１柱部８および第２柱部１０は、内部空間４において、上部板２から下部板３に至る柱となる。
【０１２８】
内部空間４には、冷媒が封入される。冷媒には、不凍液、アルコール、純水などが用いられる。
【０１２９】
また、内部空間４は、第１領域５と第２領域６，７を有する。言い換えると、内部空間４は、第１領域５と第２領域６，７とに分割される。第１領域５および第２領域６，７とのＹ軸方向の幅は、略同一であるので、第１領域５および第２領域６，７とは、境界１２、１３においてＹ軸方向の幅全体で接続する。すなわち、第１通路９と第２通路１１とは、Ｙ軸方向の幅全体で連通する。
【０１３０】
内部空間４は、封入した冷媒を気化させたり凝縮させたりすることで、発熱体の熱を所定方向に輸送する。このとき、内部空間４は、熱の輸送方向（冷媒の移動方向）に基づく機能の異なる第１領域５と第２領域６，７を備えることで、発熱体の熱を効率的に輸送できる。
【０１３１】
（第１領域）
第１領域５は、Ｘ軸方向に沿う複数の第１通路９を形成する複数の第１柱部８を備える。複数の第１柱部８は、Ｘ軸方向に沿って備えられる。第１柱部８は、上部板２および下部板３の少なくとも一方に設けられる突起状の立体部材であり、上部板２および下部板３が熱接合する際に、対向する部材（上部板２もしくは下部板３）と接合されて、内部空間４内部において、上部板２から下部板３に到達する立体部材となる。この結果、内部空間４を補強する補強部となる。
【０１３２】
なお、他の構成として、第１柱部８は、上部板２および下部板３のいずれか一方に設けられ、上部板２と下部板３の接合によって、内部空間４において上部板２から下部板３に到達する立体部材となってもよい。あるいは、上部板２および下部板３のそれぞれに、必要な第１柱部８の一部のみが設けられ、上部板２と下部板３とが接合されることで、必要となる全ての第１柱部８が、内部空間４に設けられることでもよい。あるいは、上部板２および下部板３のそれぞれに、対向する同じ位置に第１柱部８の一部が設けられ、上部板２に設けられた第１柱部８の一部と下部板３に設けられた第１柱部８の一部とが接合されて一体化し、必要な第１柱部８が形成されてもよい。
【０１３３】
複数の第１柱部８は、図２、図３に示されるように、Ｘ軸方向に沿って設けられるので、隣接する第１柱部８によって、Ｘ軸方向に沿った複数の第１通路９が形成される。複数の第１通路９は、第１柱部８によって形成される空隙である。
【０１３４】
また、第１通路９は、第１領域５においてＸ軸方向に沿っているので、第１領域５のＸ軸方向の長さに略等しい程度の長さを持っていることが好ましい。これにより、複数の第１通路５は、第１領域５においてＸ軸方向に沿って冷媒を移動させることができるようになる。
【０１３５】
また、上部板２および下部板３と同様に、第１柱部８は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、第１柱部８の表面の少なくとも一部（特に、内部空間４に対して露出している面の一部もしくは全部）は、金属めっきが施されていることも好適である。金属めっきが施されていることで、表面が改質されて冷媒の移動を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金等の金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１３６】
第１領域５は、このような複数の第１通路９を備えることで、境界１２と境界１３との間で、複数の通り道に冷媒（気化した冷媒及び凝縮した冷媒）を振り分けながら、冷媒を移動させる。すなわち、第１領域５は、境界１２と境界１３との間で、発熱体２０の熱を輸送できる。第１領域５は、発熱体２０からの熱を、Ｙ軸方向での幅方向を効率的に利用して、Ｘ軸方向に輸送する機能を担う。
【０１３７】
（第２領域）
次に、第２領域について説明する。
【０１３８】
第２領域６，７は、内部空間４において第１領域５の残部に設けられる。このため、内部空間４は、第１領域５と第２領域６，７とを有する。なお、第１領域５および第２領域６，７は、それぞれ異なる機能を有する空間であり、内部空間４が、第１領域５および第２領域６，７のいずれにも関係しないその他の領域を含むことを除外しない。第１領域や第２領域は、内部空間４におけるそれぞれの機能を発揮させる領域であることを示す要素であって、内部空間４を物理的に分離することを示す用語ではない。
【０１３９】
第２領域６，７は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿う複数の第２通路１１を形成する複数の第２柱部１０を備える。複数の第２柱部１０は、Ｘ軸方向にそって備えられる。このとき、第２領域６，７においては、Ｘ軸方向のある列において、複数の第２柱部１０が備えられる。例えば、図２においては、第２領域６においては、Ｘ軸方向に沿ったある列には２つの第２柱部１０が備えられる。また、第２領域７においては、Ｘ軸方向に沿ったある列には４つの第２柱部１０が備えられる。また、このようなＸ軸方向のある列に備えられる複数の第２柱部１０は、Ｙ軸方向に沿って複数列並んでいる。
【０１４０】
このように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに、複数の第２柱部１０が設けられることで、複数の第２柱部１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれに隙間を形成できる。このＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれの隙間が、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った複数の第２通路１１を形成する。第２通路１１では、気化した冷媒や凝縮した冷媒が、この第２柱部１０の隙間に合わせてＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って移動する。
【０１４１】
第２柱部１０は、上部板２および下部板３の少なくとも一方に設けられる突起状の立体部材であり、上部板２および下部板３が熱接合する際に、対向する部材（上部板２もしくは下部板３）と接合されて、内部空間４内部において、上部板２から下部板３に到達する立体部材となる。この結果、内部空間４を補強する補強部となる。
【０１４２】
なお、他の構成として、第２柱部１０は、上部板２および下部板３のいずれか一方に設けられ、上部板２と下部板３の接合によって、内部空間４において上部板２から下部板３に到達する立体部材となってもよい。あるいは、上部板２および下部板３のそれぞれに、必要な第２柱部１０の一部のみが設けられ、上部板２と下部板３とが接合されることで、必要となる全ての第２柱部１０が、内部空間４に設けられることでもよい。あるいは、上部板２および下部板３のそれぞれに、対向する同じ位置に第２柱部１０の一部が設けられ、上部板２に設けられた第２柱部１０の一部と下部板３に設けられた第２柱部１０の一部とが接合されて一体化し、必要な第２柱部１０が形成されてもよい。
【０１４３】
上部板２および下部板３と同様に、第２柱部１０は、金属、樹脂などで形成されるが、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、第２柱部１０の表面の少なくとも一部（特に、内部空間４に対して露出している面の一部もしくは全部）は、金属めっきが施されていることも好適である。金属めっきが施されていることで、表面が改質されて、冷媒の移動を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金等の金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１４４】
第２領域６，７は、このような複数の第２通路１１を備えることで、境界１２と境界１３において、Ｙ軸方向に並ぶ複数の第１通路９に満遍なく、気化した冷媒や凝縮した冷媒を振り分けながら、移動させる。
【０１４５】
このように、第２領域６，７は、第２領域６，７内部において、気化した冷媒や凝縮した冷媒をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる機能を発揮しつつ、Ｙ軸方向に並ぶ複数の第１通路９のそれぞれと満遍なく冷媒をやり取りする機能を発揮する。もちろん、第２領域６，７に設けられる第２柱部１０は、内部空間４を補強する機能も発揮する。
【０１４６】
以上のように、実施の形態１における熱輸送ユニット１は、発熱体２０からの熱を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に拡散した上で、Ｘ軸方向に沿って輸送できる。熱輸送ユニット１は、発熱体２０の熱をＸ軸方向に沿って輸送することを目的とするが（発熱体２０を受熱する部位から遠端に向けて、Ｘ軸方向に沿って熱を輸送する）、熱輸送ユニット１のＹ軸方向の幅全体を活用しながらＸ軸方向に輸送することが求められる。このため、発熱体２０と熱的に接触する第２領域６は、発熱体２０からの熱をＸ軸方向およびＹ軸方向に拡散し、Ｙ軸方向の幅全面を使って、第１領域５に熱を移動させる。第１領域５は、Ｘ軸方向に沿って熱を輸送できるので、結果的に、熱輸送ユニット１は、Ｙ軸方向の幅全体を活用しながら、発熱体２０の熱をＸ軸方向に沿って輸送できる。
【０１４７】
このとき、第１柱部８および第２柱部１０が、内部空間４（すなわち熱輸送ユニット１）の強度を確保できる。
【０１４８】
このように、内部空間４を補強するための柱部の構成を、内部空間４の領域において工夫することで、実施の形態１における熱輸送ユニット１は、強度と熱輸送効率向上の両立を確保できる。
【０１４９】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
【０１５０】
実施の形態２では、熱輸送ユニット１の種々の変形例を説明する。
【０１５１】
（第２柱部の変形例）
図５は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの内部斜視図である。図５は、熱輸送ユニット１の内部の一部を可視状態にして示している。第２領域６は、第２柱部１０を備えて、第２柱部１０によって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿った間隙が生じ、この間隙は第２通路１１を形成する。第２通路１１では、気化した冷媒をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させると共に、凝縮した冷媒をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。
【０１５２】
ここで、図５に示されるように、第２柱部１０は、大型柱部材３０と、大型柱部材３０よりも小型の小型柱部材３１と、を備えることも好適である。第２領域６においては、図５の通り、大型柱部材３０が配置され、この大型柱部材３０以外の部分に小型柱部材３１が配置される。大型柱部材３０は、小型柱部材３１より大きいサイズを有していればよいが、大型柱部材３０と小型柱部材３１とが整列して並んでも良いし、ランダムに並んでもよい。
【０１５３】
第２柱部１０が、このように、大型柱部材３０と小型柱部材３１との混在で構成されることで、第２通路１１の形状がより複雑になる。特に、複数の第２通路１１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれで間隙同士が隣接する。大型柱部材３０と小型柱部材３１とが混在して複数の間隙が形成されることで、間隙同士の隣接距離が小さくなり、間隙同士の交差も多くなる。このような複雑な間隙同士の組み合わせによって形成される第２通路１１は、高い毛細管力を有する。
【０１５４】
この高い毛細管力によって、第２通路１１は、凝縮した冷媒を、効率的かつ高速に移動させることができる。
【０１５５】
また、複雑な間隙同士の組み合わせによって形成される第２通路１１は、第２領域６において液体である冷媒を広い範囲に渡って滞留させることができる。このため、発熱体２０の熱を受けて、第２領域６は、冷媒を短時間で気化させやすくなる。当然ながら、第２通路１１では、気化した冷媒が高速かつ広範囲に移動できる。
【０１５６】
また、第２柱部１０が、大型柱部材３０と小型柱部材３１とで構成されることで、第２領域６の強度が更に向上する。第２領域６は、発熱体２０と熱的に接触するので、温度変化による膨張と収縮が大きくなる。そのため、より高い強度を要するので、強度が向上することは好適である。
【０１５７】
なお、大型柱部材３０と小型柱部材３１とは、立設方向に対する垂直方向の断面積の大きさの相違によって、そのサイズの差異を定義する。このため、形状が異なることで断面積が異なる場合や、形状が同じで断面積が異なる場合のいずれも、大型柱部材３０および小型柱部材３１の「大型」および「小型」の用語を定義できる。
【０１５８】
（第１通路および第２通路が溝を備える変形例）
第１柱部８、第２柱部１０、上部板２および下部板３の少なくとも一部は、内部空間４に露出する面に溝を備えることも好適である。
【０１５９】
図６は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの端部の断面図である。図６は、熱輸送ユニット１の内部空間４への露出面が、溝４０〜４２を備える状態を示している。なお、図６では、断面で示す都合上、第２領域６のみが表されているが、第１領域５および第１柱部８においても溝が設けられることは同様である。
【０１６０】
上部板２は、内部空間４の露出面において溝４０を備えている。溝４０は、上部板２の面を切削したり研削したりすることで形成されても良いし、上部板２が成型される際に予め溝４０が形成されても良い。下部板３は、内部空間４の露出面において溝４２を備えている。上部板２における溝４０と同様に、溝４２は形成されれば良い。
【０１６１】
第２柱部１０は、内部空間４への露出面において溝４１を備えている。溝４１は、第２柱部１０の面を切削したり研削したりすることで形成されても良いし、第２柱部１０が成型される際に予め溝４１が形成されてもよい。なお、図６には図示されていないが、第１柱部８の内部空間４への露出面においても、同様に溝が形成されている。
【０１６２】
このように上部板２、下部板３、第１柱部８および第２柱部１０の少なくとも一部において溝が形成されることで、第１通路９および第２通路１１は、溝を備えることになる。第１通路９および第２通路１１は、溝を備えることで、毛細管力を向上させることができ、溝に沿って凝縮した冷媒を移動させやすくなる。第１通路９および第２通路１１は、凝縮した冷媒および気化した冷媒のそれぞれを移動させることになるので、溝に沿って凝縮した冷媒を移動させることができるようになると、第１通路９および第２通路１１は、溝以外の空間を使って、気化した冷媒を移動させやすくなる。
【０１６３】
この結果、第１通路９および第２通路１１は、気化した冷媒と凝縮した冷媒との干渉を抑えつつ、それぞれの冷媒を移動・移動させることができる。すなわち、第１通路９は、気化した冷媒をＸ軸方向に沿って、第２領域６から第２領域７にする。一方、第１通路９は、凝縮した冷媒をＸ軸方向に沿って、第２領域７から第２領域６に移動する。この際に、溝によって、第１通路９は、気化した冷媒と凝縮した冷媒との干渉を低減できる。
【０１６４】
以上のように、上部板２、下部板３、第１柱部８および第２柱部１０の少なくとも一部が溝を備えることで、熱輸送ユニット１は、気化した冷媒と凝縮した冷媒の移動サイクルを早めることができ、より高速に熱を輸送できる。
【０１６５】
（切り欠きによる第１柱部の変形例）
次に、第１柱部８が、切り欠きを備える変形例について説明する。
【０１６６】
複数の第１柱部８は、隣接する第１柱部８同士が形成する間隙によって、複数の第１通路９を形成する。複数の第１通路９のそれぞれでは、Ｘ軸方向に冷媒が移動するので、第１領域５の範囲ではＸ軸方向に沿って通路を形成する。図７を用いて説明する。図７において、第１柱部８の途中に、隣接する第１通路９同士を連通させる切り欠き３５が設けられている。図７は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニット１の内部模式図である。
【０１６７】
切り欠き３５は、隣接する第１通路９同士を連通するので、ある第１通路９を通る気化した冷媒や凝縮した冷媒は、切り欠き３５を通じて、他の第１通路９に移動できる。
【０１６８】
例えば、発熱体２０が非常に小型である場合（一例として、発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ」という）が発熱体２０である場合）には、第２領域６において、第２通路１１によって発熱体２０からの熱が拡散される場合でも、拡散が足りない場合がある。この場合には、複数の第１通路９の内、発熱体２０の配置された位置に近い位置の第１通路９は、多くの熱を輸送する必要があり、他の第１通路９は、多くの熱を輸送する必要がない。この場合には、この発熱体２０に近い位置の第１通路９は、より多くの冷媒を必要としたり、能力を超えた冷媒の移動を必要としたりする。
【０１６９】
切り欠き３５によって、ある第１通路９が、他の第１通路９と連通している場合には、この第１通路９は、この切り欠き３５を介して、他の第１通路９と、必要となる冷媒や不要となる冷媒をやり取りできる。
【０１７０】
図７は、ある第１通路９Ａが、他の第１通路９と冷媒をやり取りする状態を更に示している。図７においては、非常に小型の発熱体２０が、第２領域６の底面であってＹ軸方向のほぼ中央に配置されている。第２領域６は、発熱体２０からの熱を奪い、冷媒が気化して、気化した冷媒は第２通路１１をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。ここで、発熱体２０が非常に小型であるために、第２通路１１におけるＹ軸方向への気化した冷媒の拡散力は、Ｘ軸方向への拡散力よりも小さくなりやすい。このため、気化した冷媒は、第２領域６から第１領域５に移動する際に、発熱体２０の配置位置に近い、第１通路９Ａに移動しやすくなる。
【０１７１】
一方で、より多くの熱を輸送するには多くの冷媒を必要とする。図７の状態では、熱の輸送においては、第１通路９Ａがその主体となるので（但し、他の第１通路９が熱を輸送しないということではなく、第２通路１１によって、Ｙ軸方向に拡散された熱は、複数の第１通路９のほとんどを介してＸ軸方向に輸送される。第１通路９Ａが主体となるということは、あくまでも比較のレベルでの状況である）、第１通路９Ａは、他の第１通路９よりも多くの冷媒を必要とする。第２通路１１からは、複数の第１通路９のそれぞれに気化した冷媒が移動しているので、第１通路９Ａは、他の第１通路９より気化した冷媒を得ることができれば、第１通路９Ａはより多くの熱を輸送できる。第１通路９Ａは、矢印Ｎに示されるように、Ｘ軸方向に気化した冷媒を（熱を）輸送する。ここで、矢印Ｋ、矢印Ｍのように、他の第１通路９から切り欠き３５を介して冷媒を受け取ることができる。冷媒を受け取ることで、第１通路９Ａは、より多くの冷媒を用いて熱を輸送できるようになる。また、第１通路９Ａは、多くの熱を輸送するために、多くの気化した冷媒を輸送する必要がある。しかしながら、第１通路９Ａの体積は限界があり、第１通路９Ａの気化した冷媒の輸送能力も限界がある。この場合には、矢印Ｊ、矢印Ｌに示されるように、切り欠き３５を介して、第１通路９Ａは、他の第１通路９に気化した冷媒を移動させることができる。この結果、熱を輸送している気化した冷媒は、複数の第１通路９を通じて、効率的にＸ軸に移動される。
【０１７２】
また、より多くの凝縮された冷媒を発熱体２０の近傍に滞留させるためには、効率よく、凝縮された冷媒が発熱体２０の近傍に移動する必要がある。発熱体２０の熱によって冷媒が気化されるため、発熱体２０の近傍の凝縮された冷媒が絶えず少ない状態になる。そのため、他の第１通路９と比較してより多くの凝縮された冷媒が、毛細管力によって、第１通路９Ａに沿って発熱体２０の近傍へ移動する。その際、他の領域に比べより高い熱が発生する発熱体２０近傍付近の冷媒は気化しやすく、凝縮された冷媒の量が不足となる可能性が高くなる。ここで、切り欠き３５を備えることで、凝縮された冷媒の不足分を他の第１通路９から切り欠き３５を介して第１通路９Ａが受け取ることができる。冷媒を受け取ることで、第１通路９Ａは、より多くの冷媒を発熱体２０近傍に移動させることができ、結果的に多くの熱を輸送できるようになる。
【０１７３】
以上のように、切り欠き３５を備えることで、熱輸送ユニット１は、発熱体２０の熱の輸送効率を更に向上させることができる。
【０１７４】
（第２通路の変形例）
次に、第２通路の変形例について説明する。
【０１７５】
熱輸送ユニット１は、上部板２および下部板３の間に積層される中間板を更に備え、第２領域６，７が、Ｚ軸方向に位置を異ならせながら積層されることで、第２通路がＺ軸方向にも沿う構造を備えることも好適である。
【０１７６】
図８は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの第２領域付近の拡大図である。図８では、熱輸送ユニット１は、上部板２および下部板３の間に中間板５０を積層している。
【０１７７】
下部板３は、第２柱部１０を構成する大型柱部材３０と小型柱部材３１を備えている。また、上部板２は、第２柱部５４を構成する大型柱部材５１と小型柱部材５２を備えている。また、中間板５０は、下部板３に形成される第２柱部１０と上部板２に形成される第２柱部５４とのそれぞれが形成する間隙同士を連通させるための開口部５３を備える。
【０１７８】
下部板３は、第２柱部１０によって、第２通路１１を形成する。また、上部板２は、第２柱部５４によって、第２通路５５を形成する。第２柱部１０と第２柱部５４とは（すなわち、大型柱部材３０と大型柱部材５１、および小型柱部材３１と小型柱部材５２）、Ｚ軸方向を基準に、異なる位置で対向するように設けられている。このため上部板２、中間板５０および下部板３と、が積層されると、第２通路１１と第２通路５５とは、少しずつずれた状態で連通する。開口部５３は、この少しずつずれた状態で連通する第２通路１１と第２通路５５とを接続する。
【０１７９】
この結果、第２通路全体（第２通路１１と第２通路５５とをあわせた通路）は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に加えて、Ｚ軸方向にも沿った構造となる。このため、第２通路全体において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に、気化した冷媒は移動し、凝縮した冷媒は移動できる。
【０１８０】
第２通路全体が、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に熱を拡散できることで、第２領域６は、発熱体２０から奪った熱を３次元的に拡散できる。第２領域６が発熱体２０の熱を３次元的に拡散できると、第２領域６は、より広範囲にわたって熱を第１領域５に移動できる。結果として、第１領域５は、複数の第１通路９を満遍なく用いて、気化した冷媒を移動できる（熱を輸送できる）。
【０１８１】
また、第２領域７は、第１通路５から受け取った気化した冷媒を凝縮させるが、第２通路全体が、３次元的に冷媒を拡散できるので、第２領域７は、気化した冷媒を３次元的に拡散させる内に冷却し、気化した冷媒を効率的に凝縮できる。加えて、第２領域７では、凝縮した冷媒は、３次元的に移動できるので、凝縮した冷媒は高速に第１領域５へ移動できる。また、第２領域７の第２通路全体では、より広範囲にわたって凝縮した冷媒が第１領域５に移動できるので、第１領域５は、複数の第１通路９を満遍なく用いて凝縮した冷媒を移動できる。
【０１８２】
また、中間板５０は、上部板２と下部板３との間に積層されるが、中間板５０が設けられることで、熱輸送ユニット１の強度が更に向上し、第１通路９、第２通路１１、５５の通路間の区分がより明瞭となり、第１通路９、第２通路１１、５５は、より確実に熱を輸送できるようになる。
【０１８３】
（第１領域と第２領域の位置関係の変形例）
次に、第１領域５と第２領域６，７の変形例について説明する。
【０１８４】
内部空間４は、熱輸送において異なる機能を有する第１領域と第２領域を備える。第１領域は、内部空間４のいずれかの領域に設けられ、第２領域は、第１領域の残部に設けられる。第１領域と第２領域の配置は、種々に定められれば良い。
【０１８５】
実施の形態１で用いた図２は、内部空間４の両端のそれぞれに第２領域６と第２領域７とが設けられ、これら第２領域６と第２領域７とに挟まれて第１領域５が設けられている熱輸送ユニット１を示している。
【０１８６】
このような構成を有する熱輸送ユニット１では、第２領域６に対向して配置された発熱体の熱を、第２領域６が受熱してＸ軸方向およびＹ軸方向（さらにはＺ軸方向）に拡散する。さらに、第２領域６は、第１領域５に熱を移動させる。
【０１８７】
次いで、第２領域６からの熱を受け取った第１領域５がＸ軸方向に輸送する。第１領域５は、Ｘ軸方向に輸送した熱を、第２領域７に移動させる。更に、第１領域５から熱を受け取った第２領域７は、熱をＸ軸方向およびＹ軸方向（さらにはＺ軸方向）に拡散する中で冷却する。冷却されることで冷媒は凝縮し、第２領域７は、第１領域５を介して、第２領域６に冷媒を移動する。
【０１８８】
このように、両端部に第２領域６，７が設けられ、第２領域６，７に挟まれて第１領域５が設けられる構成を有する熱輸送ユニット１は、熱の拡散、熱の輸送、熱の冷却の３つの役割をそれぞれの領域に分担できる。結果として、このような構成を有する熱輸送ユニット１は、効率的に熱を輸送できる。
【０１８９】
また、第２領域６が内部空間４の一方の端部に設けられ、第２領域６以外の領域に第１領域５が設けられても良い。すなわち、熱輸送ユニット１は、図９に示されるように、内部空間４の一方の端部のみに第２領域６を備え、残部を第１領域５として備える構成を有してもよい。
【０１９０】
図９は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの正面図である。図９は、熱輸送ユニット１の内部を可視状態として示している。図９に示される熱輸送ユニット１は、内部空間４の一方の端部のみに第２領域６を有し、第２領域６以外の領域で第１領域５を有している。発熱体２０は、第２領域６に対向して配置される。第２領域６は、実施の形態１，２で説明した通り、第２柱部１０および第２通路１１を備える。
【０１９１】
第２領域６は、発熱体２０から奪った熱を、第２通路１１を用いて、Ｘ軸方向およびＹ軸方向（更にはＺ軸方向）に拡散する。加えて、第２領域６は、拡散した熱を第１領域５に移動させる。具体的には、気化した冷媒を、第１領域５に移動させる。
【０１９２】
第１領域５は、第１通路９を用いてＸ軸方向に、熱を輸送する。第１領域５は、長手方向（Ｘ軸方向）に沿って第１通路９を備えているので、第１領域５は、この長い第１通路９を用いて熱を輸送する中で、熱を冷却できる。第１通路９において熱が冷却されることで、気化した冷媒は凝縮する。第１通路９は毛細管力を有するので、凝縮した冷媒はＸ軸方向に沿って第２領域６に向けて移動する。第２領域６付近では、発熱体２０の熱により冷媒が気化して凝縮した冷媒が少ない状態であるので、凝縮した冷媒が毛細管力によって、第２領域６に移動しやすくなるからである。
【０１９３】
このように、内部空間４の一方だけに第２領域６が設けられる熱輸送ユニット１は、構成が簡易であって、製造コストを低減できる。また、発熱体２０のＹ軸方向の幅と熱輸送ユニット１のＹ軸方向の幅（短手方向の長さ）との差が小さい場合には、第２領域６はＹ軸方向に十分に気化した冷媒を拡散して全ての第１通路９へ、気化した冷媒を移動できる。このため、第１通路９内では、気化した冷媒が移動中に冷却されやすくなるので、第２領域７を必要としない。この点からも、図９のような構成を熱輸送ユニット１が備えることも好適である。
【０１９４】
次に、さらに第１領域と第２領域の変形例について説明する。第２領域が、内部空間４の中央部に設けられ、第１領域が、内部空間４の両端に設けられる構成について説明する。
【０１９５】
図１０は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの斜視図である。図１０は、内部構造を可視状態にして示している。図１０に示される熱輸送ユニット１は、内部空間４の中央部に第２領域６０が設けられ、第２領域６０の両端（すなわち、内部空間４の両端）に、第１領域６１、６２が設けられる構成を有している。なお、第２領域６０は、実施の形態１、２で説明した第２領域６，７と同様の構成・機能を有する。すなわち、第２柱部１０を備え、第２柱部１０によって形成される第２通路１１を備える。第１領域６１、６２は、実施の形態１、２で説明した第１領域５と同様の構成・機能を有する。すなわち、第１柱部８を備え、第１柱部８によって形成される第１通路９を備える。
【０１９６】
発熱体２０（図示せず、図１０において以下同じ）は、第２領域６０の底面に対向して配置される。第２領域６０は、発熱体２０から熱を奪う。第２領域６０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向（更にはＺ軸方向）に沿った第２通路１１を有するので、発熱体２０の熱によって気化した冷媒を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向（更にＺ軸方向）に移動できる。さらに、第２領域６０は、気化した冷媒を、第１領域６１、６２に移動させる。第１領域６１、６２は、第２領域６０の両側に設けられ、第２領域６０は、Ｘ軸方向にも気化した冷媒を移動させるので、第２領域６０は、第１領域６１と第１領域６２との両方に、気化した冷媒を移動させる。また、第２領域６０は、Ｙ軸方向にも気化した冷媒を移動させるので、第２領域６０から第１領域６１、６２のＹ軸方向の幅方向に満遍なく、気化した冷媒を移動させる。すなわち、第１領域６１、６２のそれぞれは、備える複数の第１通路９を満遍なく用いて、気化した冷媒をＸ軸方向に移動できるようになる。
【０１９７】
第１領域６１と第１領域６２との両方に移動した気化した冷媒は、第１領域６１と第１領域６２とのそれぞれにおいて、複数の第１通路９によって、Ｘ軸方向に移動する。
【０１９８】
このとき、第１領域６１と第１領域６２のそれぞれは、第２領域６０から遠ざかるように、それぞれの端部に向けて、気化した冷媒を移動させる。第１領域６１、６２のそれぞれは、端部に向けて気化した冷媒を移動させる中で冷媒を冷却する。冷却されることで、冷媒は凝縮する。第１領域６１、６２のそれぞれは、第１通路９の有する毛細管力によって、凝縮した冷媒をＸ軸方向に沿って移動する。このとき、第１領域６１、６２のそれぞれは、第２領域６０に向けて、凝縮した冷媒を移動させる。
【０１９９】
以上のように、図１０に示される熱輸送ユニット１は、中央部に配置された発熱体２０の熱を、両端に向けて輸送する。例えば、ある電子部品や機械部品が発する熱を、周囲に排出したい場合には、図１０に示される構成を有する熱輸送ユニット１は、好適に用いられる。
【０２００】
実施の形態２における熱輸送ユニット１は、対象とする発熱体の構造、形状、大きさ、実装位置などに種々に対応しながら、発熱体の熱を輸送して排出できる。
【０２０１】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
【０２０２】
実施の形態３では、発熱体の配置位置と熱輸送ユニットとの様々な関係について説明する。
【０２０３】
図１１は、本発明の実施の形態３における熱輸送ユニットの分解斜視図である。図１１は、上部板２を下にして下部板３を上にした状態を示しており、内部を可視状態とするために、下部板３から外表面を取り除いた状態を示している。
【０２０４】
熱輸送ユニット１は、上部板２および下部板３の少なくとも一方に発熱体と熱的に接触する受熱部７０を備える。図１１の熱輸送ユニット１は、下部板３に受熱部７０を備えている。
【０２０５】
受熱部７０は、発熱体を配置する位置であり、受熱部７０を介して熱輸送ユニット１は、発熱体からの熱を奪う。その後、第２領域６から第１領域５を介して、熱輸送ユニット１は、発熱体の熱をＸ軸方向に輸送する。
【０２０６】
受熱部７０は、図１１に示されるように発熱体を配置するための部材として設けられても良い。この場合には、受熱部７０は、金属や合金などの熱伝導性の高い素材による平板形状や枠形状を有すればよい。あるいは、熱輸送ユニット１は、受熱部７０として個別の素材や部材を備える必要はなく、発熱体を配置する目標位置としての受熱部７０を備えておけば良い。すなわち、受熱部７０は、明示的に部材が、下部板３の表面に設けられる必要はなく、発熱体２０を配置する位置、領域、部位として、捉えられれば良い。熱輸送ユニット１を用いるユーザーが、熱輸送ユニット１の性能を活かすために、発熱体２０を配置する位置として選択する位置の領域や部位が、受熱部７０として把握されれば良いものである。この点では、熱輸送ユニット１の提供者が、発熱体２０の配置位置を推奨することは、受熱部７０を推奨していることと同義である。
【０２０７】
熱輸送ユニット１が、受熱部７０を備えることで、発熱体の配置位置の目標が付けやすく、後述の実験結果の通り、より効果的な発熱体の冷却を実現しやすくなるからである。
【０２０８】
（実験結果）
【０２０９】
ここで、受熱部７０は、第１領域５と第２領域６の境界１２にまたがって設けられることが、熱輸送ユニット１の熱輸送効率の点から好ましい。
【０２１０】
この点について、発明者は実験を行ったので実験結果について説明する。図１２は、実施例および比較例を並べた説明図である。
【０２１１】
（実施例）
実施例では、発熱体２０（すなわち受熱部７０）は、第２領域６と第１領域５の境界１２にまたがって設けられる。
【０２１２】
（比較例１）
比較例１では、発熱体２０（すなわち受熱部７０）は、第２領域６の底面に設けられ、発熱体２０は、第２領域６の底面にほぼ含まれる状態となる。
【０２１３】
（比較例２）
比較例２では、発熱体２０（すなわち受熱部７０）は、第２領域６の底面に設けられ、比較例１よりも更に発熱体２０が第２領域６の底面に含まれ、比較例２の場合よりも発熱体２０は、第２領域６に広く覆われる。
【０２１４】
このような３つの構成に基づいて、実際に発熱体２０に熱を与えて、発熱体２０の表面温度を測定した。
図１３は、実施例、比較例の測定結果を示すグラフである。図１３のグラフから明らかな通り、実施例においては、発熱体２０の表面温度は、７３．４℃である。比較例１では、発熱体２０の表面温度は、７３．８℃である。比較例２では、発熱体２０の表面温度は、７６．０℃である。
【０２１５】
これらの結果からわかる通り、実施例の構成がもっとも発熱体の熱を冷却できる（すなわち輸送できる）。すなわち、受熱部７０は、第１領域５と第２領域６との境界１２にまたがって設けられることが好適である。
【０２１６】
なお、受熱部７０の配置位置は、このような発熱体の冷却効果のみに依存するものではないので、例えば発熱体２０の大きさ、形状、実装位置などのパラメータに応じて決定されればよく、実施の形態３は、受熱部７０の配置位置を特段に限定するものではない。さらに、測定結果より得られた表面温度は、一例であって、発熱体の大きさ、形状、実装位置、測定環境条件、冷媒の種類などのあらゆるパラメータによって変化することは言うまでもない。
【０２１７】
以上のように、実施の形態３の熱輸送ユニット１は、発熱体の配置位置を特定することにより、より効率的に発熱体の熱を輸送できる。
【０２１８】
（実施の形態４）
次に実施の形態４について説明する。
【０２１９】
実施の形態４では、熱輸送ユニットが、輸送された熱を放出する放熱部を更に備える場合について説明する。
【０２２０】
図１４は、本発明の実施の形態４における熱輸送ユニットの側面図である。熱輸送ユニット１は、図２で説明したのと同様に、内部空間４内部に第１領域５、第２領域６、第２領域７を備える。発熱体２０は、第２領域６と第１領域５との境界付近に配置され、第２領域６は、発熱体２０から奪った熱を拡散する。
【０２２１】
第２領域６が拡散した熱は、第１領域５に移動し、第１領域５は、熱を第２領域７に向けて輸送する。第２領域７に到達した熱は、第２領域７内部で拡散する。
【０２２２】
放熱部の一例として、冷却ファン８０が、図１４に示されている。冷却ファン８０は、第２領域７を冷却する。第２領域７では、発熱体２０から輸送された熱が到達しており、冷却されることで気化した冷媒が凝縮する。冷却ファン８０は、この冷媒の凝縮を促進する。凝縮した冷媒は、第２領域７から第２領域６に移動する。この移動が生じることによって、熱輸送ユニット１は、熱の循環サイクルを実現し、発熱体２０の熱を効率的に輸送して冷却できる。
【０２２３】
熱輸送ユニット１の熱輸送効率は、発熱体２０の熱を輸送する（すなわち、気化した冷媒を移動する）ことに加えて、冷却された熱を逆方向に輸送する（すなわち、凝縮した冷媒を移動する）ことが相まって向上する。このため、放熱部によって、凝縮した冷媒の移動速度や効率が向上し、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が向上する。
【０２２４】
このように、放熱部を更に備えることで、熱輸送ユニット１は、高い効率で熱を輸送できる。
【０２２５】
また、放熱部の例として、図１４では冷却ファンが示されているが、冷却ファン以外にも、液冷ジャケット、ペルチェ素子、ヒートシンクなどの熱を放散できる種々の部材も放熱部として適用される。
【０２２６】
熱輸送ユニット１は、ノートブックパソコン、携帯端末、コンピュータ端末などに実装されている放熱フィンや液冷装置などに置き換えられたり、産業機器に実装される冷却装置や、制御コンピュータ部に実装されている放熱フレームや冷却装置などに、おき換えられたりすることが可能である。熱輸送ユニット１は、従来用いられているヒートパイプよりも高速に熱を輸送できるので、冷却能力が高くなる。更には発熱体へのフレキシブルな対応も可能であって、種々の電子部品を冷却対象にできる。結果として、熱輸送ユニット１は、広い適用範囲を有する。
【０２２７】
実施の形態４の熱輸送ユニット１は、発熱体の熱の輸送をより効率的に行える。
【０２２８】
（実施の形態５）
【０２２９】
実施の形態１〜４で説明された熱輸送ユニット１と、熱輸送ユニット１の表面の少なくとも一部と熱的に接触する発熱体２０（実施の形態３で説明した受熱部と接触しても良い）と、発熱体２０を実装する電子基板と、電子基板を格納する筐体と、を備える電子機器に、熱輸送ユニット１が適用されることも好適である。
【０２３０】
図１５は、本発明の実施の形態５における電子機器の模式図である。電子機器９０は、筐体９１内部に電子基板９２とこれに実装される発熱体２０を冷却する熱輸送ユニット１を格納している。電子基板９２は、種々の電子部品を実装しているので、熱輸送ユニット１は、これらの電子部品の中で熱を輸送する必要のある電子部品を、発熱体２０として熱を輸送する。
【０２３１】
また、熱輸送ユニット１は、必要に応じて冷却ファン８０に代表される放熱部を備えても良い。
【０２３２】
このような電子機器９０は、発熱体の熱を所定方向に輸送した上で冷却できるので、電子機器の誤動作や故障を防止でき、高い性能を発揮できる。
【０２３３】
電子機器は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される携帯端末である。あるいは、電子機器は、携帯電話機、携帯型音楽再生機、携帯型メール端末、ＰＤＡ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯型レコーダー、スマートフォンおよび携帯型動画撮影機器を含む。
【０２３４】
実施の形態５の電子機器９０は、発熱の高い電子部品や機械部品の熱を、効率よく周辺に輸送できるので、電子機器９０の誤動作や故障を未然に防止できる。
【０２３５】
なお、本発明の実施の形態において、発熱体は、上部板または下部板の一方に熱的に接続されているが、上部板と下部板の両方に熱的に接続されてもよい。さらに、発熱体は、上部板または／および下部板に別部材であって熱伝導率が高い受熱部材を介して熱的に接続されてもよい。受熱部材を備えることによって、発熱体の熱的に接続する際の位置決めや固定部材として用いることができる。
【０２３６】
以上の実施の形態１〜５で説明した熱輸送ユニットおよび電子機器は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０２３７】
１    熱輸送ユニット
２    上部板
３    下部板
４    内部空間
５、６０    第１領域
６、７、６１、６２    第２領域
８    第１柱部
９、９Ａ    第１通路
１０、５４    第２柱部
１１、５５    第２通路
１２、１３    境界
２０    発熱体
３０、５１    大型柱部材
３１、５２    小型柱部材
３５    切り欠き
４０、４１、４２    溝
５０    中間板
７０    受熱部
８０    冷却ファン
９０    電子機器
９１    筐体
９２    電子基板
【図１】
2011226686.tif 000003
【図２】
2011226686.tif 000004
【図３】
2011226686.tif 000005
【図４】
2011226686.tif 000006
【図５】
2011226686.tif 000007
【図６】
2011226686.tif 000008
【図７】
2011226686.tif 000009
【図８】
2011226686.tif 000010
【図９】
2011226686.tif 000011
【図１０】
2011226686.tif 000012
【図１１】
2011226686.tif 000013
【図１２】
2011226686.tif 000014
【図１３】
2011226686.tif 000015
【図１４】
2011226686.tif 000016
【図１５】
2011226686.tif 000017