(57)【要約】【課題】冷却性能が高く、フレキシビリティーの高い冷却装置、電子機器装置、音響装置及び冷却装置の製造方法を提供すること。【解決手段】冷却装置１には、冷却対象物を冷却するエバポレータ２、エバポレータ２で冷却した際の熱を外部に放熱するコンデンサ３とが設けられており、エバポレータ２とコンデンサ３との間には、フッ素樹脂からなり作動流体を流通させる管である気相路４及び液相路５が接続され、作動流体が循環するようになっている。【選択図】　図１
2004085186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、
前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、
前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、
前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管と
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記冷却部は、
ウイック以外の溝を設けた第１の基板と、
金属又は金属にほぼ相当する熱伝導率を有する材料からなり、少なくとも前記ウイックの溝を設けた第２の基板と、
前記第２の基板が組み込まれ、前記第１の基板と接合する第３の基板と
を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却装置であって、
前記第２の基板が銅からなり、
前記ウイックの溝表面は、酸化第一銅の薄膜が形成されていることを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記第１の管及び第２の管は、フッ素樹脂からなることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記第１の管内に設けられ、前記作動流体に毛細管力を与える毛細管機構を更に具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項５に記載の冷却装置であって、
前記毛細管機構は、前記作動流体を流通させ、表面がひだ状の流路を有する流路部材を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項６に記載の冷却装置であって、
前記流路部材は樹脂でなることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項５に記載の冷却装置であって、
前記毛細管機構は、少なくとも前記第１の管内の一部であって前記冷却部に近い側に設けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記第１の管は、
前記作動流体を流通させ、該作動流体に毛細管力を与える樹脂製の流路部材と、
前記流路部材を覆う金属皮膜と
を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の冷却装置であって、
前記第１の管に接続され、前記液化された作動流体を流通させるバイパス管と、
前記バイパス管内に設けられ、前記作動流体に毛細管力を与える毛細管機構と
を更に具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項１１】
中央演算処理部と、
前記中央演算処理部に近接して配置され、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、
前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、
前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、
前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管と
を具備することを特徴とする電子機器装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電子機器装置であって、
前記冷却部は、前記中央演算処理部とほぼ同じ面積であることを特徴とする電子機器装置。
【請求項１３】
フラッシュメモリとドライバとを有するカード型の記憶装置が着脱可能なスロットを有する電子機器装置であって、
前記スロットに近接するように配置され、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、
前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、
前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、
前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管と
を具備することを特徴とする電子機器装置。
【請求項１４】
少なくとも中央演算処理部を有する操作部と、
前記中央演算処理部に近接して設けられ、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、
前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化する液化部が設けられた表示部と、
前記操作部の一辺と前記表示部の一辺との間を折り畳み可能に連結する連結部と、
前記連結部を介して前記液化部と前記冷却部との間で配設され、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、
前記連結部を介して前記液化部と前記冷却部との間で配設され、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管と
を具備することを特徴とする電子機器装置。
【請求項１５】
パワートランジスタを有する音響装置であって、
対象物からの熱により作動流体を気化させることで前記パワートランジスタを冷却する冷却部と、
前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、
前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、
前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管と
を具備することを特徴とする音響装置。
【請求項１６】
（ａ）対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部を形成する工程と、
（ｂ）前記気化した作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部を形成する工程と、
（ｃ）前記冷却部と液化部との間に、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管を接続する工程と、
（ｄ）前記冷却部と液化部との間に、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管を接続する工程と
を具備することを特徴とする冷却装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の冷却装置の製造方法であって、
前記工程（ａ）の途中で、
ウイック以外の溝を設けた第１の基板と、金属又は金属にほぼ相当する熱伝導率を有する材料からなり、少なくとも前記ウイックの溝を設けた第２の基板が組み込まれた第３の基板とを接合する工程と、
前記第２の基板のウイックの溝表面に酸化第一銅の薄膜を形成する工程と
を更に具備することを特徴とする冷却装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の冷却装置の製造方法であって、
前記第１及び第２の管は、フッ素樹脂からなることを特徴とする冷却装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばパーソナルコンピュータの中央演算処理部や音響装置のアンプに用いられるパワートランジスタ等に用いられる冷却装置、電子機器装置、音響装置及び冷却装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータでは、中央演算処理部（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、以下ＣＰＵとも言う）の高性能化が著しい。このようなＣＰＵの高性能化に伴い、発生する熱量も増加し、動作不良を起こす、という問題が発生している。
【０００３】
従来から、ファンを用いた空冷によりＣＰＵを冷却することが行われているが、それでも冷却が十分に行われないという問題があり、しかもファンの性能を上げようとすると騒音の問題も大きくなる。
【０００４】
そこで、冷媒を循環させてＣＰＵを冷却することも考えられるが、十分な冷却性能を得ることはできない。また、このような冷媒循環系では、冷却のための装置構成が大型化してしまい、これらの機器の小型薄型化を阻害することになる。このような問題はＰＣばかりでなく、例えばハイパワーのパワートランジスタを搭載するオーディオ機器においても同様に発生している。
【０００５】
そこで、本発明者らは、これら機器の冷却手段としてヒートパイプを用いることを提唱している。ヒートパイプとは、管の内壁に毛細管構造を持たせた金属製パイプであり、内部は真空で、少量の水もしくは代替フロンなどが封入されている。ヒートパイプの一端（気化部）を熱源に接触させて加熱すると、内部の液体が蒸発して気化し、このとき潜熱（気化熱）として、熱が取り込まれる。そして、低温部（液化部）へ高速に（ほぼ音速で）移動し、そこで、冷やされてまた液体に戻り、熱を放出する（凝縮潜熱による熱放出）。液体は毛細管構造を通って（もしくは重力によって）元の場所へ戻るので、連続的に効率よく熱を移動させることができる。
【０００６】
ヒートパイプを用いた冷却装置としては、例えば、冷媒を循環させる流路にワイヤーの束、あるいは粒状の部材を設けることにより、多数のギャップを形成して毛細管作用を促進させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３１０５８０号公報（段落［０００９］、［００１２］、図２、図３、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
現在用いられているヒートパイプの多くは小型のものであり、例えば上述のＣＰＵやオーディオ機器等、例えば５０〜１００Ｗ以上のワット数の大きなデバイスを一つのヒートパイプで冷却することが困難であるという問題がある。
【０００９】
また、通常のヒートパイプの形状では液相／気相になった作動流体の輸送流路と気化部、液化部が一体となっている場合が多く、冷却対象物やその他周辺デバイスの配置によっては効率良く冷却・放熱ができないという問題もある。
【００１０】
更に、上記特許文献１に記載の冷却装置では、冷媒を流通させるチューブ内にワイヤーを挿通させている。チューブは、一般に流路の気密性を確保するため金属等の硬い材料でなっているので、例えばチューブが曲がっている場合には、その曲がった部位に上記ワイヤーを挿通することは困難であり製造が容易でない。
【００１１】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、冷却性能が高く、しかも配置のフレキシビリティーが高い冷却装置、電子機器装置、音響装置及び冷却装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の別の目的は、小型化を図ることができ、容易に製造することができる冷却装置、電子機器装置、音響装置及び冷却装置の製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る冷却装置は、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管と具備する。
【００１４】
このような構成によれば、冷却部で対象物の熱を作動流体により冷却し、その熱で気相となった作動流体が管を介して物理的に分離した液化部へ流通して放熱することができるので、冷却性能も高くなる。しかも冷却部と液化部とが物理的に分離しているので、配置のフレキシビリティーが高くなる。
【００１５】
本発明の一の形態によれば、前記冷却部は、ウイック以外の溝を設けた第１の基板と、金属又は金属にほぼ相当する熱伝導率を有する材料からなり、少なくとも前記ウイックの溝を設けた第２の基板と、前記第２の基板が組み込まれ、前記第１の基板と接合する第３の基板とを有する。このような構成によれば、効率良く作動流体を気化することができるので、対象物を効率良く冷却することができる。本発明において、ウイックとは、作動流体に対し積極的に毛細管力を与えるための構造をいう。ウイック以外の溝とは、冷却部と第１及び第２の管との間で作動流体を流通させるために設けられた必要最低限の流路である。したがって、ウイック以外の溝であっても、毛細管力である表面張力が多少働いてもよい。以下、同様である。
【００１６】
本発明の一の形態によれば、前記第２の基板が銅からなり、前記第２の基板が銅からなり、前記ウイックの溝表面は、酸化第一銅の薄膜が形成されている。このような構成によれば、ウイック溝表面の酸化第一銅からなるので、表面の親水性が向上し、毛細管力が向上する。従って作動流体の気化量が向上し、冷却効率も向上する。また、耐腐食性も向上し、金属材料の腐食を防止できるので、金属材料の腐食分の厚みを考慮して形成していた従来と比較し、本発明では、腐食分の厚みを削減して形成できる。従って、小型薄型化が可能となる。また、酸化第一銅となった表面は、抗菌作用を有するため、作動流体が常に清浄に保たれ、作動流体の変質を防止することができる。
【００１７】
本発明の一の形態によれば、前記第１の管及び第２の管は、フッ素樹脂からなることを特徴とする。フッ素樹脂は可撓性を有し、フレキシブルに折り曲げ可能なため、冷却部と液化部をそれぞれフレキシブルに配置することができる。また、フッ素樹脂は気相／液相の作動流体の流動性が高く、気／液耐性も高いので、作動流体の輸送効率を向上することが可能となる。
【００１８】
本発明の一の形態によれば、前記第１の管内に設けられ、前記作動流体に毛細管力を与える毛細管機構を更に具備する。このような構成によれば、冷却部から液化部へ作動流体を流通させるときの流通効率を高めることができ、熱輸送の効率を向上させることができる。また、毛細管機構により、作動流体を確実に冷却部へ供給することができるのでドライアウトを防止することができる。
【００１９】
本発明の一の形態によれば、前記毛細管機構は、前記作動流体を流通させ、表面がひだ状の流路を有する流路部材を有する。このような構成によれば、毛細管力を極力上げることができ、熱輸送の高効率化に寄与する。あるいは、毛細管機構は、例えば、作動流体を流通させ、第１の管の流路断面より小さい流路断面を有する複数の流路部材を有するようにしてもよい。
【００２０】
本発明の一の形態によれば、流路部材は、例えば樹脂でなる。樹脂はフレキシブルなので、例えば第１の管が金属でなる場合であって、その金属管が曲がった部位を有する場合、その曲がった部位にも容易に流路部材を挿通することができ、製造が容易となる。また、流路部材がフレキシブルであることから、金属管の形状の設計の自由度が制限されないという利点もある。更に、流路部材を樹脂製とすることより、小型化を図ることができる。
【００２１】
本発明の一の形態によれば、前記毛細管機構は、少なくとも前記第１の管内の一部であって前記冷却部に近い側に設けられている。このような構成によれば、冷却部に気泡が流入することをより確実に防止できる。
【００２２】
本発明の一の形態によれば、前記第１の管は、前記作動流体を流通させ、該作動流体に毛細管力を与える樹脂製の流路部材と、前記流路部材を覆う金属皮膜とを有する。これにより、樹脂製の流路部材にバリア性を持たせ、流路部材内からの作動流体の漏れ等を防止することができる。また、本発明では、流路部材自体を第１の管としており、流路部材自体に金属皮膜するだけでよいので製造が更に容易となる。さらに、金属皮膜の厚さによっては、流路部材のフレキシブル性を維持することができるので、上述したように配置のフレキシビリティーが高くなる。
【００２３】
本発明の一の形態によれば、前記第１の管に接続され、前記液化された作動流体を流通させるバイパス管と、前記バイパス管内に設けられ、前記作動流体に毛細管力を与える毛細管機構を更に具備する。例えば、液下部で液化されなかった作動流体の気泡が第１の管内に気泡が発生した場合には、その気泡により作動流体の流れが寸断され滞るおそれがある。しかしながら、本発明によれば、例えば第１の管内に気泡の作動流体が混入したとしても、バイパス管に設けられた毛細管機構により確実に冷却部へ液化された作動流体を供給することができる。したがって、熱輸送の効率を高めることができ、特に、ドライアウトを防止することができる。
【００２４】
本発明に係る電子機器装置は、中央演算処理部と、前記中央演算処理部に近接して配置され、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管とを具備する。
【００２５】
このような構成によれば、冷却性能が高く、かつ、配置のフレキシビリティーの高い冷却装置を搭載することになるので、電子機器装置自体の動作不良等を生じることもなく、小型薄型化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の一の形態によれば、前記冷却部は、前記中央演算処理部とほぼ同じ面積であることを特徴とする。このような構成によれば容量が大型化した中央演算処理部から生じる熱を効率良く冷却することが可能となり、動作不良を効率良く防止することができる。
【００２７】
本発明の別の観点に係る電子機器装置は、フラッシュメモリとドライバとを有するカード型の記憶装置が着脱可能なスロットを有する電子機器装置であって、前記スロットに近接するように配置され、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管とを具備する。
【００２８】
このような構成によれば、上述した冷却装置を中央演算処理部のみならず、その他ワット数の大きな内蔵デバイスに対しても効率良く冷却でき、かつフレキシブルに配置できできるので、電子機器装置の性能を向上させることができる。
【００２９】
本発明の別の観点に係る電子機器装置は、少なくとも中央演算処理部を有する操作部と、前記中央演算処理部に近接して設けられ、対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部と、前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化する液化部が設けられた表示部と、前記操作部の一辺と前記表示部の一辺との間を折り畳み可能に連結する連結部と、前記連結部を介して前記液化部と前記冷却部との間で配設され、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、前記連結部を介して前記液化部と前記冷却部との間で配設され、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管とを具備する。
【００３０】
このような構成によれば、折り畳み可能な形状の電子機器装置において、操作部で、中央演算処理部等の冷却対象物となる対象物の冷却を行い、表示部において該対象物から奪った熱を放熱するといった配置が可能となるため、電子機器の冷却効率を向上させ、該冷却装置の配置のフレキシビリティーも向上させることができる。
【００３１】
本発明に係る音響装置は、パワートランジスタを有する音響装置であって、対象物からの熱により作動流体を気化させることで前記パワートランジスタを冷却する冷却部と、前記冷却部と物理的に分離され、前記冷却部で気化された作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部と、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管と、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管とを具備する。
【００３２】
このような構成によれば、パワートランジスタを、上述した冷却性能が高く、配置のフレキシビリティーの高い冷却装置を用いて冷却することが可能となるため、音響装置の性能が向上し、しかも小型化を図ることができる。更に、ファンによる騒音を防止することもできるため、装置の音質を向上することも可能となる。
【００３３】
本発明に係る冷却装置の製造方法は、（ａ）対象物からの熱により作動流体を気化させることで対象物を冷却する冷却部を形成する工程と、（ｂ）前記気化した作動流体を液化して前記冷却部に循環する液化部を形成する工程と、（ｃ）前記冷却部と液化部との間に、前記液化部から前記冷却部に液化された作動流体を流通させる第１の管を接続する工程と、（ｄ）前記冷却部と液化部との間に、前記冷却部から前記液化部に気化された作動流体を流通させる第２の管を接続する工程とを具備する。
【００３４】
このような構成によれば、上述した冷却性能が高く、配置のフレキシビリティーが高い冷却装置を効率よく確実に製造することが可能となる。
【００３５】
また、例えば、樹脂製でなり作動流体に毛細管力を与える流路部材を第１の管内に挿通するようにして、第１の管を製造するようにしてもよい。これにより、ドライアウトを確実に防止することができる。また、例えば第１の管が金属でなる場合であって、その金属管が曲がった部位を有する場合、その曲がった部位にも容易に流路部材を挿通することができ、製造が容易となる。また、流路部材がフレキシブルであることから、金属管の形状の設計の自由度が制限されないという利点もある。
【００３６】
更に、作動流体を流通させ該作動流体に毛細管力を与える樹脂製の流路部材を金属皮膜で覆うことによって、第１の管を形成することも可能である。これにより、樹脂製の流路部材にバリア性を持たせ、流路部材内からの作動流体の漏れ等を防止することができる。また、流路部材自体に金属皮膜するだけでよいので製造が更に容易となる。
【００３７】
本発明の一の形態によれば、前記工程（ａ）の途中で、ウイック以外の溝を設けた第１の基板と、金属又は金属にほぼ相当する熱伝導率を有する材料からなり、少なくとも前記ウイックの溝を設けた第２の基板が組み込まれた第３の基板とを接合する工程と、前記第２の基板のウイックの溝表面に酸化第一銅の薄膜を形成する工程とを更に具備する。これによりウイック溝表面の親水性を向上させることができるので作動流体の流動性が向上するウイックを製造することができる。
【００３８】
また、本発明の一の形態によれば、前記第１及び第２の管は、フッ素樹脂からなることを特徴とする。これにより、フレキシビリティーのある管を用いて冷却部と液化部を接続することができるので、様々な装置に配置可能な冷却装置を製造することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００４０】
（冷却装置）
図１は本発明の一実施形態に係る冷却装置１の全体構成図である。図２は該冷却装置を分解した図であり、本発明に用いられる冷却装置１の構造を詳細に示したものである。
【００４１】
図１に示すように、冷却装置１には、パーソナルコンピュータの中央演算処理部等の冷却対象物を冷却するエバポレータ２、エバポレータ２で冷却した際の熱を外部に放出するコンデンサ３とが設けられており、エバポレータ２及びコンデンサ３の間には、作動流体（図示せず）を循環させる気相路４、液相路５が接続されている。
【００４２】
図３、図４、及び図５は、冷却装置１を構成するそれぞれの基板についての図である。図６は、これらの基板を貼り付けた際の断面を表した図である。図７は、基板を貼り付けた際の内部の様子を示した図である。
【００４３】
図２に示すように、エバポレータ２は作動流体を流通させる流路基板２１、対向基板２２、作動流体を気化させるウイック基板２４からなり、対向基板２２には、ウイック基板２４を組み込むための孔２３が形成されている。
【００４４】
流路基板２１はフッ素樹脂等からなる矩形の基板であり、リザーバ２６、溝２７、結合部２８ａが形成されている。リザーバ２６は、ヒートパイプがドライアウトしないように液体を貯蔵しておく部分である。溝２７は、作動流体を流通させる流路である。結合部２８ａは、気相路４及び液相路５を組み込むための部分である。
【００４５】
対向基板２２はフッ素樹脂等からなる矩形の基板であり、エバポレータ孔２３、及び結合部２８ｂが形成されている。エバポレータ孔２３は、ウイック基板２４を組み込むための孔である。結合部２８ｂは、上述した結合部２８ａと対向する位置に設けられ、気相路４及び液相ライン５を組み込む結合部２８を形成するために設けられ、該結合部２８は例えばスウェジロック（図示せず）等の接続部材を介して気相路４若しくは液相路５を接続するようになっている。
【００４６】
ウイック基板２４は、熱伝導性の良い、例えばニッケル、銅等の金属からなり、ここでは銅が用いられている。また、その表面２４ａには溝２５が形成されている。
【００４７】
このウイックの溝２５表面上には、酸素イオンが注入され、酸化第一銅の膜が形成されている。
【００４８】
このように銅に酸素イオンを注入して表面を酸化第一銅とすることにより、親水性を向上することができる。すなわち、酸素イオン注入前の銅表面の水の接触角はだいたい６０度程度であるが、イオン注入を行い、酸化第一銅膜を形成した場合、酸化第一銅の水との接触角は概ね１５度程度まで引き下げることができる。このように溝２５表面の親水性が向上することによりウイックの毛細管力が向上し、それにより作動流体の気化量も向上する。
【００４９】
また、酸化第一銅は作動流体に対する耐腐食も高いので、従来は腐食を考慮して厚く形成していたところ、本実施形態では小型薄型のエバポレータを形成することが可能となる。
【００５０】
なお、この酸化第一銅とされた溝表面にＤＬＣ薄膜を形成し、耐腐食性を向上させるようにしても構わない。
【００５１】
コンデンサ３は、コンデンサ基板３１（流路基板３１）、対向基板３２から形成されている。結合部３５ａは、上述したエバポレータ２の結合部２８ａと同様に、気相路４及び液相路５を組み込むために設けられる。
【００５２】
コンデンサ基板３１はフッ素樹脂等からなる矩形の基板であり、エバポレータ２で気相化された作動流体を流通させる気相流路３４ａ、作動流体を液化する溝３３、液化した作動流体をエバポレータ２へと流通させる液相流路３４ｂとが設けられている。また、液相路５及び気相路４とをコンデンサに接続するための結合部３５ａが設けられている。
【００５３】
対向基板３２はフッ素樹脂等からなる矩形の基板であり、コンデンサ基板３１と接合することにより、コンデンサ基板３１とコンデンサとして機能するようになっている。
【００５４】
気相路４及び液相路５は、フッ素樹脂からなる管状をなしている。液相路５は、コンデンサ３で液相になった作動流体がエバポレータ２へ移動するための流路である。気相路４は、エバポレータ２で蒸発した気体がコンデンサ３に移動するための流路である。
【００５５】
エバポレータ２は流路基板２１、対向基板２２を接合し、ウイック基板２４を対向基板２２に設けられた孔２３に組み込まれるようになっている。また、コンデンサ３は、コンデンサ基板３１及び対向基板３２とが接合されている。このようにして形成されたエバポレータ２若しくはコンデンサ３どちらかに、作動流体として例えば水を封入した後、上記気相路４及び液相路５がそれぞれ結合部２４及び２５に組み込まれて冷却装置１を構成する。組み込み及び貼り付けには例えば接着剤としてポリイミド樹脂３６が使用されている。
【００５６】
このように、冷却装置１では、フレキシブルな液相路５及び気相路４を用いてエバポレータ２とコンデンサ３とを接続しているため、様々な配置の冷却対象物にフレキシブルに対応して配置可能となり、該冷却対象物を効率よく冷却することができる。
【００５７】
次に、図７を用いて、このように構成された冷却装置１による冷却動作について便宜上液相路５を起点に説明する。
【００５８】
液相路５から輸送された作動流体は、エバポレータ２から吸収された熱によって、ウイック基板２４において蒸発して気体になる。この気体となった作動流体は、気相路４を通ってコンデンサ３の気相流路３４ａに流入し、溝３３を流通する際に熱を放出して再び液体になる。この液体は液相流路３４ｂを介して、液相路５を通ってエバポレータ２に流入する。そしてエバポレータ２が吸収した熱により再び気体になってコンデンサ３に流入する。このような液体及び気体の循環により、エバポレータ２からコンデンサ３に熱を移動させて冷却を行う。
【００５９】
（冷却装置の製造方法）
次に、本発明に用いられる冷却装置の製造方法について図８から図１４を用いて説明する。
【００６０】
図８は、冷却装置１の製造の工程を示したものである。
【００６１】
まず、例えばノート型パーソナルコンピュータに該冷却装置を搭載する場合、設けられるコンデンサ３の大きさ及びＣＰＵ等に対応して設けられるエバポレータ２の大きさ、また、エバポレータ２とコンデンサ３との距離を考慮して、気相路４及び液相路５を形成する（ステップ１）。これらは、例えば型などを利用して作成する。
【００６２】
次に、ヒートパイプとして機能するためのエバポレータ２及びコンデンサ３の流路基板２１、３１の溝及び対向基板２２、３２を形成する（ステップ２）。例えばフッ素樹脂からなる流路基板２１の表面には溝２７を形成し、同じくフッ素樹脂からなる流路基板３１の表面には溝３３、及び気相流路３４ａ、液相流路３４ｂを形成する。フッ素樹脂からなる対向基板２２の表面上にはエバポレータ孔２５を形成し、対向基板１９は所定の形状に形成する。このとき、エバポレータ２の大きさは、冷却対象物、例えばＣＰＵの面積とほぼ同じ面積を有する形状とすることが好ましい。そのような形状とすることで、熱容量の大きなデバイスを用いた場合でも、一つのエバポレータで効率良く冷却することができる。
【００６３】
流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２は例えばＴＩＥＧＡ（Ｔｅｆｌｏｎ　Ｉｎｃｌｕｄｅｄ　Ｅｔｃｈｉｎｇ　Ｇａｌｖａｎｉｃｆｏｒｍｉｎｇ）法によって形成される。以下、図９に基づき、ＴＩＥＧＡ法について具体的に説明する。
【００６４】
図９（ａ）において、流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２上に、マスクとして、パターンニングされたメタルマスク３７を配置する。
【００６５】
次に、図９（ｂ）において、例えばシンクロトロン光を照射することによって、フッ素樹脂を加工し、流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２上に形成された溝又は孔を形成する。ここで、シンクロトロン光とは、電子又は陽電子を光速近くまで加速し、磁場の中で進行方向を曲げることにより発生する電磁波をいう。
【００６６】
次に、図９（ｃ）において、メタルマスク３７を除去し、流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２の溝又は孔の形成が完了する。
【００６７】
次に、図９（ｄ）において、熱圧着時に必要な接着層の形成を行う。流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２上に形成された溝又は孔の部分にレジスト層３９を形成する。更に、フッ素樹脂表面に、ＦＣＶＡ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ　Ｃａｔｈｏｄｉｃ　Ｖａｃｕｕｍ　Ａｒｃ）法によって注入層を形成する。本実施例では注入層として銅層３８が用いられているが、シリコンを注入層として用いてもよい。
【００６８】
次に、図９（ｅ）において、レジスト層３９を剥離し、接着層が形成され、流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２が完成する。
【００６９】
なお、流路基板２１、３１及び対向基板２２、３２の溝や孔等はシンクロトロン光の照射により形成されているが、例えばエキシマレーザー等のレーザー光の照射による形成や金型成型による形成、又は反応性イオンエッチング法等により形成しても良い。更に、銅層３８を形成する際には、エキシマレーザーなどによってフッ素樹脂の表面を改質させた後に、蒸着やスパッタリングなどの方法によって形成しても良い。この方法により、効率的に基板を形成することができる。
【００７０】
次に、ウイック基板２４を形成する（ステップ３）。溝を有するウイック基板２４は例えばＵＶ−ＬＩＧＡと呼ばれる方法によって形成される。以下、図１０に基づきＵＶ−ＬＩＧＡの工程について具体的に説明する。
【００７１】
まず、図１０（ａ）に示すように、プレート４３上例えば有機材料であるＳＵ−８からなるレジスト層４２を形成し、その上にパターンニングされたレジスト膜４１を形成する。これをパターン基板４０と呼ぶ。
【００７２】
次に、図１０（ｂ）に示すように、パターン基板４０の上方からＵＶを照射し、レジスト層４２のエッチングを行う。
【００７３】
次に、図１０（ｃ）に示すように、このパターン基板４０からレジスト膜４１を剥離し、この表面に例えば銅の電鋳で銅層４４を形成する。
【００７４】
そして、図１０（ｄ）に示すように、パターン基板４０から銅層４４を剥離する。剥離した銅層４４が溝を有するウイック基板２４となる。
【００７５】
次に、このようにして得られたウイック基板２４の溝表面にプラズマベースイオンインプランテーション（Ｐｌａｓｅｍａ−ｂａｓｅｄ　Ｉｏｎ　Ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ、ＰＢＩＩとも言う）技術を用いて銅表面に酸素イオンを注入し、酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）膜を形成する。
【００７６】
図１１は、ウイック基板２４の溝２５へのＰＢＩＩ（プラズマベーストイオンインプランテーション）技術を用いた表面処理装置を示している。また、図１２は、図１１の処理におけるパルス電圧を示した図である。
【００７７】
図１１に示すように、エバポレータ用基板４０は、真空装置１２４内の中心部に絶縁碍子１２０を介しパルス電源１２１に接続されている。真空装置１２４は、真空ポンプ１２３により排気され、更に、イオン源１２２により、目的に応じて酸素、メタン、窒素、チタン等がパルスに同期して供給されるようになっていて、ここでは酸素イオンが供給されるようになっている。
【００７８】
ＰＢＩＩ技術は、被処理物としてのウイックの溝２５を真空装置１２４内に中心部に配置し、その周囲をプラズマで囲み、ウイックの溝２５表面に負の高電圧パルス電圧を印加することにより、プラズマ中のイオンをウイックの溝２５表面に誘引衝突堆積させ、３次元の表面の機能を改質させようとする技術である。
【００７９】
熱伝導のよい無酸素銅からなるウイックの溝２５に、イオン源１２２より供給された酸素イオンを図１２のパルス条件でパルスプラズマ化させる。例えば、深さ２０μｍ、間隔１００μｍ、幅４０μｍのウイックを用い、時間は約１分間、温度は３５度で、パルスイオン電流は０．７Ａの条件で、酸素イオンの注入を行い、ウイックの溝２５表面にイオン注入を施した。これによって、ウイックの溝２５表面は、無酸素銅から第１酸化第一銅に改質される。無酸素銅の表面の接触角は水玉により測定され未処理では６０度であったが酸素イオン注入により接触角が１５度に改質された、すなわち親水性が向上することが確認された。これによりウイックの毛細管力が向上し、よりポンプ力を大きくすることができた。
【００８０】
なお、ウイック基板２４の形成は、反応性イオンエッチング法によっても可能である。
【００８１】
次にこのように形成されたウイック基板２４を、対向基板２２に貫通して開けられたエバポレータ孔２３に組み込み接着剤などを介して接合する（ステップ４）。
【００８２】
また、図１３に示すように、対向基板２２の結合部２８ｂ、対向基板３２の結合部３５ｂには、それぞれ気相路４、及び液相路５が組み込まれる（ステップ５）。
【００８３】
そして、図１４に示すように、エバポレータ２及びコンデンサ３、気相路４及び液相路５が組み込まれた対向基板２２，３２に、流路基板２１、３１を貼り合せる（ステップ６）。
【００８４】
ステップ４からステップ６までの工程は、それぞれの基板の間、また、基板と気相ライン１２及び液相ライン１３との間の隙間をなくすため、ポリイミド樹脂３６を接着層として、真空中（例えば約２６６０Ｐａ）で、例えば約３５０℃の熱を加えて接着固定される。
【００８５】
以上の方法により冷却装置１を製造することにより、精度良く、確実に製造することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では基板をフッ素樹脂から形成したが、例えばポリイミドやジメチルシロキサン樹脂等のその他の樹脂や、ガラスを用いて形成しても良い。
【００８７】
（電子機器装置）
図１５は本発明に係る冷却装置が搭載されたノート型パーソナルコンピュータの概略斜視図である。
【００８８】
パソコン１５０は、フラッシュメモリ１５３とドライバ１５２とを有する記録媒体１５４を着脱するためのスロット１５１、及び中央演算処理部（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）１５６を有する操作部１５８と、画面を表示する表示面１５９ａと電気信号処理などを行う回路が形成された回路面（図示せず）とを有する表示部１５９とが、連結部１５７を介して接続され、ノート型パーソナルコンピュータを構成している。
【００８９】
ここで、本発明に係る冷却装置１は、該中央演算処理部１５６に近接して該中央演算処理部とほぼ同じ面積のエバポレータ２が位置するように配置されている。また、コンデンサ３は、表示部１５９の表示面裏に設けられており、エバポレータ２及びコンデンサ３の間には気相／液相の作動流体を流通させるパイプ４、５が連結部１５７を介して接続するように設けられ、ヒートパイプを形成している。
【００９０】
このように、冷却装置１は、エバポレータ２とコンデンサ３との配置を内蔵するデバイスの配置に応じて種々対応することが可能となるため、効率良く冷却することができるとともに、電子機器装置の小型薄型化を図ることができる。
【００９１】
また、冷却装置１は、上記スロット１５１を介して装着された記録媒体１５４の例えばドライバ１５２の直下にウイックが位置するようにパソコン１５０内に配置するようにしても良い。
【００９２】
（音響装置）
図１６は、本発明に係る冷却装置が搭載されたオーディオセットの概略構成図である。
【００９３】
オーディオセット１６０には、音楽を記録した媒体を再生したり、音量・音質等を調整したりする本体部１６１及び本体部１６１と接続して音を出力する一対のスピーカ１６２が設けられている。本体部１６１には、音量・音質調整のためのアンプ１６３が設けられており、その内部にはパワートランジスタ１６４が設けられている。
【００９４】
ここで、該パワートランジスタ１６４に近接するように冷却装置１のエバポレータ２が配置され、パイプ４、５を介して所定の位置に配置されたコンデンサ３と接続されている。このパイプ４及び５はフレキシブルに折り曲げ可能なため、少ないスペースでもコンデンサ３を配置することができ、効率良くパワートランジスタ１６４から生じた熱を放出することができる。オーディオセット１６０の本体部１６１では、このようにしてエバポレータ２が効率良くパワートランジスタ１６４を冷却し、そのときに奪った熱をコンデンサ３から効率良く放出することができる。
【００９５】
次に、上記液相路５である液相管の他の実施の形態について説明する。
【００９６】
図１７は、一実施の形態に係る液相管の断面図である。この液相管５０は、例えば外管５２の内側に、毛細管機構として例えば樹脂製のチューブ５１を有する。樹脂の材料としては例えばポリプロピレン等が挙げられる。樹脂製のチューブ５１のフレキシブル性を利用することで、例えば外管５２が金属でなる場合であって、その金属管が曲がった部位を有する場合、その曲がった部位にも容易にチューブ５１を挿通することができる。したがって製造が容易となり製造コストを削減できる。また、チューブ５１がフレキシブルであることから、外管５２の形状の設計の自由度が制限されないという利点もある。更に、樹脂製とすることより、装置の小型化を図ることができる。
【００９７】
チューブ５１には作動流体を流通させる流路５３が設けられている。流路５３の表面はひだ状に構成されることで、作動流体がチューブ５１に接する面積を極力大きくしている。これにより、表面張力、すなわち毛細管力を高めることができ、熱輸送の効率を向上させることができる。また、特に、コンデンサ３からエバポレータ２へ作動流体を流通させるときの流通効率を高めることができ、熱輸送の効率を向上させ、ドライアウトを防止することができる。更に、過大な熱入力によりドライアウトした後、エバポレータ２への作動流体の戻りが早期に行え、再始動までの時間を短縮することができる。
【００９８】
図１８は図１７に示す液相管の別の形態を示す断面図である。液相管５５の外管５２内には、例えば毛細管機構としてひだ状部材５６が設けられている。ひだ状部材５６は、その表面積が極力大きくなるように複数のひだ５６ａが形成されている。ひだ状部材５６は例えば樹脂製である。樹脂の材料としては例えばポリプロピレンが挙げられる。このような構成によっても、作動流体が流路５８を流通するときの該流路に接触する面積を極力大きくすることができる。したがって本実施の形態では、図１７に示した液相管５０と同様の効果が得られる。
【００９９】
図１９は液相管の更に別の形態を示す断面図である。液相管６０の管内には、例えば複数の小径チューブ６１が設けられている。小径チューブ６１は外管５２の径より小さく構成されている。このような構成によっても、作動流体が流路６２を流通するときの該流路に接触する面積を極力大きくすることができる。したがって本実施の形態では、図１７に示した液相管５０と同様の効果が得られる。
【０１００】
図２０は液相管の更に別の形態を示す断面図である。液相管６５は、例えば図１７に示した樹脂製のチューブ５１の表面に金属６６で皮膜されて構成されている。金属皮膜６６は、例えば銅、アルミ等でなる。また、金属皮膜６６は、例えばメッキ、蒸着、スパッタリング等の手段を用いて形成することができる。金属皮膜６６の厚さは例えば０．１μｍ〜１００μｍとすることができる。このように金属皮膜を形成することで、チューブ５１にバリア性を持たせ、チューブ５１内からの作動流体の漏れ等を防止することができる。また、チューブ５１自体に金属皮膜するだけでよいので製造が更に容易となる。また、金属皮膜６６を例えば上述のような厚さとすることにより、液相管６５のフレキシブル性を維持することができるので、配置のフレキシビリティーが高くなる。
【０１０１】
図１７〜２０に示したチューブ５１、６１、または、ひだ状部材５６である毛細管機構は、液相管５０、６０、または５５の内部のすべてに設けられていてもよいし、または一部に設けられていていもよい。また、これらの毛細管機構は管内で連続的に設けられていてもよいし、または断続的に設けられるようにしてもよい。
【０１０２】
図２１は本発明の他の実施の形態に係る冷却装置を示す図である。この冷却装置は、上記エバポレータ２とコンデンサ３との間に設けられた液相管５にバイパス管１０５が接続されている。バイパス管１０５の内部には、作動流体に毛細管力を与える毛細管機構１００が設けられている。毛細管機構１００としては、例えば上述したようなチューブ５１、６１、ひだ状部材５６等が挙げられる。
【０１０３】
このような構成によれば、例えば液相管５に、コンデンサ３で液化されずに残った気泡１０３が混入したとしても、バイパス管１０５に設けられた毛細管機構１００により確実にエバポレータ２へ液化された作動流体を供給することができる。したがって、熱輸送の効率を高めることができ、特に、ドライアウトを防止することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態によれば、液相管５とバイパス管１０５とを別体として設けたので、図１７〜図２０において説明したように、例えば液相管５のみを設け、その液相管５の内部に毛細管機構を設けた場合に比べ、作動流体の流路抵抗を小さくすることができる。これにより、熱輸送の高効率を図ることができる。
【０１０５】
バイパス管１０５は図２２に示すように、コンデンサ３の内部まで延びた液相管５の端部に接続されるようにしてもよい。
【０１０６】
また、図２３に示すように、液相管５において少なくとも一部に毛細管機構１００を設けるようにしてもよい。この場合、エバポレータ２に近い側に毛細管機構１００を設けることが好ましい。これにより、エバポレータ２に気泡が流入することをより確実に防止できる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フレキシブルに配置可能かつ小型薄型化が可能で、冷却性能が高い冷却装置、電子機器装置、音響装置及び冷却装置の製造方法を提供することができる。また、冷却装置等の小型化を図ることができ、当該冷却装置等を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る冷却装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る冷却装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係る冷却装置の流路基板を示す平面図である。
【図４】本発明に係る冷却装置の対向基板を示す平面図である。
【図５】本発明に係る冷却装置のウイック基板の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る冷却装置の断面図である。
【図７】本発明に係る冷却装置における作動流体の流れを示す図である。
【図８】本発明に係る冷却装置の製造方法を説明する工程図である。
【図９】本発明に係る冷却装置の基板形成の工程を示す図である。
【図１０】本発明に係る冷却装置の基板形成の工程を示す図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係るウイック基板の膜処理工程を示す模式図である。
【図１２】本発明の一実施の形態に係るウイック基板の膜処理条件を示すグラフである。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る冷却装置に用いる基板に気相路及び液相路を組み込む工程を示した概略図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る冷却装置に用いる流路基板と対向基板とを接合する工程を示した概略図である。
【図１５】本発明の一実施の形態に係る冷却装置を搭載した電子機器装置の概略斜視図である。
【図１６】本発明の一実施の形態に係る冷却装置を搭載した音響装置の概略構成図である。
【図１７】本発明の一実施の形態に係る液相管の断面図である。
【図１８】図１７に示す液相管の別の形態を示す断面図である。
【図１９】液相管の更に別の形態を示す断面図である。
【図２０】液相管の更に別の形態を示す断面図である。
【図２１】本発明の他の実施の形態に係る冷却装置を示す図である。
【図２２】図２２に示す冷却装置の別の実施の形態に係る冷却装置を示す図である。
【図２３】冷却装置の更に別の形態を示す図である。
【符号の説明】
１…冷却装置
２…エバポレータ
３…コンデンサ
４…気相路
５…液相路
２１、３１…流路基板
２２、３２…対向基板
２４…ウイック基板
２５…溝
３３…溝
３４ａ、ｂ…作動流体流路
１５０…ノート型パーソナルコンピュータ
１５８…操作部
１５９…表示部
１６０…オーディオセット
１６１…本体部
１６２…スピーカ
１６３…アンプ部
１６４・…パワートランジスタ
５０、５５、６０、６５…液相管
５１、６１…チューブ
５３、５８、６２…流路
５６…ひだ状部材
６６…金属皮膜
１００…毛細管機構
１０５…バイパス管
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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