(57)【要約】【課題】より安定に作動流体を循環させ、熱輸送の効率を高めることができる冷却装置を提供すること。【解決手段】最も流路抵抗の大きい液相流路１４では毛細管力を働かせて作動流体を蒸発流路１１へ引き込みやすくすることができる。蒸発流路１１では液相流路１４より流路抵抗が小さいので、引き込んだ液相流体の蒸発を促進させるとともに、体積が増加する流体の液相流路１４への逆流を防止することができる。気相流路１２では蒸発流路１１より流路抵抗が小さいので、蒸発してさらに体積が増加する作動流体の流動を促進させるとともに蒸気の蒸発流路１１への逆流を防止することができる。これにより、安定した作動流体の流れを維持することができ、熱輸送の効率化を図ることができる。【選択図】  図３
2004353902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の流路抵抗を有し、作動流体を流通させるとともに該作動流体の蒸発作用により発熱体から発せられる熱を吸収する蒸発流路と、
前記作動流体を流通させるとともに該作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮流路と、
前記第１の流路抵抗とは異なる第２の流路抵抗を有し、前記蒸発流路で蒸発した前記作動流体を前記凝縮流路へ流通させる気相流路と、
前記第１の流路抵抗及び前記第２の流路抵抗とは異なる第３の流路抵抗を有し、前記凝縮流路で凝縮した前記作動流体を前記蒸発流路へ流通させる液相流路と
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、
前記第１、第２及び第３の流路抵抗は、第３の流路抵抗、第１の流路抵抗、第２の流路抵抗の順で小さくなるように設けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項３】
（ａ）第１の基板と、
（ｂ）前記第１の基板と対面して接合された第２の基板と、
（ｃ）接合された前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、作動流体を循環させることが可能であって、
前記作動流体の蒸発作用により発熱体から発せられる熱を吸収する蒸発流路と、
前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮流路と、
前記蒸発流路で蒸発した前記作動流体を前記凝縮流路へ流通させる気相流路と、
前記凝縮流路で凝縮した前記作動流体を前記蒸発流路へ流通させる液相流路とを有し、流路抵抗が前記蒸発流路と前記気相流路と前記液相流路とでそれぞれ異なるように設けられた循環流路と
を具備することを特徴とする冷却装置。
【請求項４】
請求項３に記載の冷却装置であって、
前記循環流路は、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で前記流路抵抗が小さくなるように設けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項５】
請求項３に記載の冷却装置であって、
前記循環流路は、前記蒸発流路、前記気相流路、前記凝縮流路及び前記液相流路のうち少なくとも１つで、前記作動流体が流れる方向に沿って前記流路抵抗が徐々に小さくなるように設けられていることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
請求項４に記載の冷却装置であって、
前記循環流路は、
前記作動流体を流通させ、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成されるとともに、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で徐々に広くなるように形成された溝を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項５に記載の冷却装置であって、
前記循環流路は、
前記作動流体を流通させ、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成されるとともに、前記蒸発流路、前記気相流路、前記凝縮流路及び前記液相流路のうち少なくとも１つで前記作動流体が流れる方向に沿って徐々に広くなるように形成された溝を有することを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
請求項６に記載の冷却装置であって、
前記溝は、前記作動流体が流れる方向及び前記第１と第２の基板とが配列する方向の両者にほぼ直行する方向に複数列設され、
少なくとも前記液相流路における、前記作動流体が流れる方向の前記複数の溝の長さはほぼ同一であることを特徴とする冷却装置。
【請求項９】
請求項３に記載の冷却装置であって、
前記第１の基板はガラスまたは樹脂でなり、前記第２の基板はシリコン、銅、ステンレス、またはアルミニウムでなることを特徴とする冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＬ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｐｕｍｐｅｄ  Ｌｏｏｐ）の原理を用いた冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）技術の進歩によって、より微細な構造を有する電気機械製品が出現してきている。ＣＰＬの原理を用いた冷却装置もそのＭＥＭＳ技術を応用して作られるものもある。ＣＰＬとは、毛細管現象等を利用して作動流体を循環させ、吸熱及び放熱を繰り返すヒートパイプの概念を拡張したものである。
【０００３】
ＣＰＬを用いた冷却装置の一例として、例えば吸熱作用が生じる部分に相当する蒸発部において、その蒸発部の入口と出口との断面積に差を設けて、作動流体の推進力を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、出口を入口より広くすることで、液相から気相へ相変化して体積が大きくなっていく作動流体の流れを安定にし、作動流体の逆流等を防止している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９６７７８号公報（段落［００２３］、［００２４］等、図４、５等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置では、蒸発部の入口と出口との断面積差のみに着目し、他の部位、例えば気相の流体が流れる流路や液相の流体が流れる流路等については言及されていない。蒸発部以外の部位についても何らかの加工等を施すことで、より安定に作動流体を循環させることができると考えられる。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より安定に作動流体を循環させ、熱輸送の効率を高めることができる冷却装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、製造コストを低減できるとともに、薄型化または軽量化を図ることができる冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る冷却装置は、第１の流路抵抗を有し、作動流体を流通させるとともに該作動流体の蒸発作用により発熱体から発せられる熱を吸収する蒸発流路と、前記作動流体を流通させるとともに該作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮流路と、前記第１の流路抵抗とは異なる第２の流路抵抗を有し、前記蒸発流路で蒸発した前記作動流体を前記凝縮流路へ流通させる気相流路と、前記第１の流路抵抗及び前記第２の流路抵抗とは異なる第３の流路抵抗を有し、前記凝縮流路で凝縮した前記作動流体を前記蒸発流路へ流通させる液相流路とを具備する。
【０００９】
本発明において、作動流体が各流路に接触する単位行程長さあたりの流路面積が小さいほど、流路抵抗が小さいものとする。また、本発明でいう流路抵抗は、毛細管力で作動流体が流れる場合の、当該毛細管力（または表面張力）とは無関係とする。
【００１０】
本発明では、少なくとも蒸発流路、気相流路及び液相流路の各流路抵抗をそれぞれ異なるようにした。これにより、少なくとも蒸発流路、気相流路及び液相流路の流路抵抗等の最適化を図ることができる。例えば、用いる作動流体の種類、発熱体の温度、各流路の形状や容積、冷却装置の形状や大きさ等に応じて流路抵抗の最適化を図ることで、作動流体を安定して流通させることができる。その結果、熱輸送の効率を高めることができる。
【００１１】
本発明の一の形態では、前記第１、第２及び第３の流路抵抗は、第３の流路抵抗、第１の流路抵抗、第２の流路抵抗の順で小さくなるように設けられている。最も流路抵抗の大きい液相流路では毛細管力を働かせて作動流体を蒸発流路へ引き込みやすくすることができる。蒸発流路では液相流路より流路抵抗が小さいので、引き込んだ液相流体の蒸発を促進させるとともに、体積が増加する流体の液相流路への逆流を防止することができる。気相流路では蒸発流路より流路抵抗が小さいので、蒸発してさらに体積が増加する作動流体の流動を促進させるとともに気相流体の蒸発流路への逆流を防止することができる。これにより、安定した作動流体の流れを維持することができ、熱輸送の効率化を図ることができる。
【００１２】
本発明に係る他の冷却装置は、（ａ）第１の基板と、（ｂ）前記第１の基板と対面して接合された第２の基板と、（ｃ）接合された前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、作動流体を循環させることが可能であって、前記作動流体の蒸発作用により発熱体から発せられる熱を吸収する蒸発流路と、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮流路と、前記蒸発流路で蒸発した前記作動流体を前記凝縮流路へ流通させる気相流路と、前記凝縮流路で凝縮した前記作動流体を前記蒸発流路へ流通させる液相流路とを有し、流路抵抗が前記蒸発流路と前記気相流路と前記液相流路とでそれぞれ異なるように設けられた循環流路とを具備する。
【００１３】
本発明では、少なくとも蒸発流路、気相流路及び液相流路の流路抵抗をそれぞれ異なるようにした。これにより、少なくとも蒸発流路、気相流路及び液相流路の流路抵抗等の最適化を図ることができる。例えば、用いる作動流体の種類、発熱体の温度、各流路の形状や容積、冷却装置の形状や大きさ等に応じて流路抵抗の最適化を図ることで、作動流体を安定して流通させることができる。その結果、熱輸送の効率を高めることができる。
【００１４】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で前記流路抵抗が小さくなるように設けられている。上述したように、本発明では、蒸発流路から液相流路への作動流体の逆流、気相流路から蒸発流路への作動流体の逆流を防止し、作動流体が相変化するときの状態に合わせて流路抵抗が設計されている。これにより、安定した作動流体の流れを維持することができ、熱輸送の効率化を図ることができる。
【００１５】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記蒸発流路、前記気相流路、前記凝縮流路及び前記液相流路のうち少なくとも１つで、前記作動流体が流れる方向に沿って前記流路抵抗が徐々に小さくなるように設けられている。例えば、液相流路から気相流路へ作動流体が還流していく作動流体はその体積を徐々に大きくしていく。本発明では、液相流路、蒸発流路、気相流路の順で流路抵抗を小さくした上、さらに作動流体が相変化していく流れに沿って各流路の少なくとも１つのうちで流路抵抗を徐々に小さくしている。これにより、作動流体の流れをより安定化させ、効率的に熱輸送することができる。
【００１６】
本発明において、徐々にとは、連続的または段階的な状態、あるいは、連続的と段階的とが混在した状態を意味する。以下、同様である。
【００１７】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記作動流体を流通させ、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成されるとともに、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で徐々に広くなるように形成された溝を有する。例えば作動流体の流れに沿った直線状の溝を設けることで作動流体を整流する効果を高めることができる。これにより作動流体の流れをより安定化させ、効率的に熱輸送することができる。また、蒸発流路、気相流路、凝縮流路及び液相流路のうち少なくとも１つで作動流体が流れる方向に沿って徐々に広くなるように形成された溝を有していてもよい。
【００１８】
溝は作動流体の流れる方向に対して横幅方向、つまり道幅方向で徐々に広くなるようにしてもよい。あるいは、作動流体の流れる方向に対して第１及び第２の基板が配列される方向で徐々に広くなるようにしてもよい。以下、同様である。
【００１９】
本発明の一の形態では、前記溝は、前記作動流体が流れる方向及び前記第１と第２の基板とが配列する方向の両者にほぼ直行する方向に複数列設され、少なくとも前記液相流路における、前記作動流体が流れる方向の前記複数の溝の長さはほぼ同一である。循環流路が平面的にループ状に形成されている場合は、そのループの内周と外周とでは流路の行程長に差が生じる。しかしながら、本発明によれば、複数の溝の長さをほぼ同一としたので、例えば液相流路を流れる作動流体の流路行程長を同じにすることができ、作動流体の流れをより安定化させることができる。
【００２０】
本発明の一の形態では、前記第１の基板はガラスまたは樹脂でなり、前記第２の基板はシリコン、銅、ステンレス、またはアルミニウムでなる。本発明では、特に、第２の基板を銅とし、かつ、第１の基板を樹脂とすることが好ましい。この場合、第２の基板である銅板に、上記溝、あるいは後述する柱状部材等を形成することが好ましい。銅板は加工が容易であり、例えばダイシングやレーザーカッター等であらゆる形状に加工することが容易であるからである。またこの場合、エッチング等により加工する必要がないので製造コストも低減することができる。また、第１の基板を樹脂とすることにより、薄型化または軽量化を図ることができる。また、例えば、第１の基板をガラスとし第２の基板をシリコンとした場合は、それら両者の接合は陽極接合により行うことができる。第１の基板を樹脂とし、第２の基板を銅とすることにより、銅板と樹脂とを熱圧着等により容易に接合することができるので製造が容易となり生産性、歩留まりが向上する。
【００２１】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成され、前記作動流体を流通させる凹部と、前記凹部内に複数設けられ、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で徐々に数が少なくなるように設けられた柱状部材とを有する。あるいは、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で徐々に柱状部材の大きさが小さくなるようにしてもよい。
【００２２】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成され、前記作動流体を流通させる凹部と、前記凹部内に複数設けられ、前記蒸発流路、前記気相流路、前記凝縮流路及び前記液相流路のうち少なくとも１つで前記作動流体が流れる方向に沿って徐々に数が少なくなるように設けられた柱状部材とを有する。あるいは、前記作動流体が流れる方向に沿って徐々に柱状部材の大きさが小さくなるようにしてもよい。
【００２３】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記作動流体を流通させ、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成されるとともに、前記液相流路、前記蒸発流路、前記気相流路の順で多孔の率が大きくなるように形成された多孔流路を有する。本発明において、多孔の率とは、いわゆる多孔率である。多孔率とは、単位流路行程長当りの、循環流路中の多孔流路である空間が占める体積率をいう。以下、同様である。
【００２４】
本発明の一の形態では、前記循環流路は、前記作動流体を流通させ、前記第１の基板及び前記第２の基板のうち少なくとも一方に形成されるとともに、前記蒸発流路、前記気相流路、前記凝縮流路及び前記液相流路のうち少なくとも１つで前記作動流体が流れる方向に沿って多孔の率が徐々に大きくなるように形成された多孔流路を有する。
【００２５】
以上、本発明では、流路抵抗を設計上のパラメータとして循環流路における各流路のバランスを規定したが、空隙率（空間率）をパラメータとして各流路のバランスを規定してもよい。
【００２６】
例えば、第１の空隙率を有し、作動流体を流通させるとともに該作動流体の蒸発作用により発熱体から発せられる熱を吸収する蒸発流路と、前記作動流体を流通させるとともに該作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮流路と、前記第１の空隙率とは異なる第２の空隙率を有し、前記蒸発流路で蒸発した前記作動流体を前記凝縮流路へ流通させる気相流路と、前記第１の空隙率及び前記空隙率とは異なる第３の空隙率を有し、前記凝縮流路で凝縮した前記作動流体を前記蒸発流路へ流通させる液相流路とを具備する冷却装置を提供することができる。
【００２７】
あるいは、（ａ）第１の基板と、（ｂ）前記第１の基板と対面して接合された第２の基板と、（ｃ）接合された前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、作動流体を循環させることが可能であって、前記作動流体の蒸発作用により発熱体から発せられる熱を吸収する蒸発流路と、前記作動流体の凝縮作用により熱を放出する凝縮流路と、前記蒸発流路で蒸発した前記作動流体を前記凝縮流路へ流通させる気相流路と、前記凝縮流路で凝縮した前記作動流体を前記蒸発流路へ流通させる液相流路とを有し、前記作動流体を流通させるための空隙の率が前記蒸発流路と前記気相流路と前記液相流路とでそれぞれ異なるように設けられた循環流路とを具備することを特徴とする冷却装置を提供することができる。
【００２８】
この場合、空隙率とは、単位流路行程長さあたりの各流路における空隙の体積率である。
【００２９】
【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。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を示す斜視図である。図２は図１に示す冷却装置１の側面図である。
【００３１】
冷却装置１は、第１の基板２と第２の基板３とが対面して接合されて構成されている。両基板２、３は陽極接合等の手段により接合することができる。第１の基板２は例えばガラスでなり、第２の基板３は例えばシリコンでなる。例えば図２に示すようにシリコン基板３の表面の吸熱部２０に発熱体５が当接され、その発熱体５から発せられる熱を吸熱部２０から吸収し、反対側の放熱部３０から熱を放出する。放熱部３０には、例えば図示しないヒートシンクが接続され、ファンやペルチェ素子のような強制空冷等により放熱される場合もある。発熱体５としては例えばＣＰＵ等の集積回路チップ等である。しかし発熱体５はこれに限られず、熱を発するものであれば何でもよい。
【００３２】
図３は冷却装置１の分解斜視図である。図４は、シリコン基板３の平面図であり、図５は、図４に示すＡ−Ａ線断面図である。シリコン基板３には、接合面３ａ、３ｂが設けられており、これら接合面３ａ、３ｂがガラス基板２の裏面２ｃと当接してガラス基板２とシリコン基板３とが接合される。シリコン基板３には図示しない作動流体を循環させる循環流路７が形成されている。循環流路７は例えば凹状に形成され、ループ状をなしている。循環流路７には、作動流体が循環する方向（図３に示す矢印方向）に沿って長尺状の壁部材６が複数形成されることで作動流体が流通する溝４が複数形成されている。循環流路７を形成する凹部や溝４等は、例えば半導体デバイスの製造時のフォトリソグラフィグラフィ技術を用いることができるが、これに限られるものではない。
【００３３】
作動流体としては純水、エタノール等を用いることができる。また、図３に示すように、ガラス基板２には作動流体を循環流路７の凹部に注入するため、あるいは、その際に例えば真空引き等を行うための穴２ａ、２ｂが設けられている。作動流体の注入、真空引き等の後、これらの穴２ａ、２ｂは封止される。
【００３４】
図５に示すように、複数の壁部材６はそのラインアンドスペースが例えば１：１となるように設けられている。すなわち、ｔ：ｓ＝１：１である。具体的には、ｔ＝１０μｍ〜４０μｍである。また、溝４の深さ、すなわち壁部材６のアスペクト比ｕ／ｔは例えば５である。具体的には、ｕ＝５０μｍ〜２００μｍである。しかし、ｓ、ｔ、ｕはこれらの値に限られず適宜変更可能である。
【００３５】
循環流路７は蒸発流路、気相流路、凝縮流路及び液相流路を有している。理解を容易にするため、図６において、蒸発流路１１、気相流路１２、凝縮流路１３及び液相流路１４を示した。図３、図４に示すように、本実施の形態では、例えば、液相流路１４、蒸発流路１１、気相流路１２にかけて連続して溝４が設けられている。溝４は液相流路１４、蒸発流路１１、気相流路１２の順で広くなるように設けられている。つまり、壁部材６の本数が順に少なくなるように設けられている。これにより、循環流路７の流路抵抗が順に小さくなっていく。
【００３６】
本実施の形態では、作動流体が各流路１１〜１４に接触する単位行程長さあたりの流路面積が小さいほど、流路抵抗が小さいものとする。また、本実施の形態で言う流路抵抗は、毛細管力で作動流体が流れる場合の、当該毛細管力（または表面張力）は含まれないものとする。したがって、循環流路７中、毛細管力が他に比べて大きい液相流路１４の流路抵抗が最も大きくなる。
【００３７】
壁部材６の本数は、具体的には、液相流路１４、蒸発流路１１、気相流路１２の順で例えば４：２：１、あるいは、６：３：１の割合で減少してくように設けられている。しかしながらこれらの割合に限られず、壁部材６が作動流体の流れに沿って減少していき流路抵抗が小さくなるような設計であればどのような構成であってもよい。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る冷却装置１の作用について説明する。
【００３９】
発熱体５から発生した熱は、冷却装置１の吸熱部２０から受け入れられる。具体的には発熱体５から発生した熱は、吸熱部２０においてシリコン基板３の表面に伝わる。吸熱部２０から受けた熱により、作動流体が蒸発流路１１で蒸発して蒸気になると、その蒸気は流路抵抗の小さい側である気相流路１２側へ流れる。つまり、流体が蒸気になると体積が急激に増加するため、流体の流路に対する接触面積が小さい方へ流れるようとする。気相流路１２側へ流れた蒸気は冷えて凝縮流路１３で凝縮することで、放熱部３０から熱を放出する。凝縮した作動流体は液相流路１４を毛細管力で蒸発流路１１側へ流れていく。このようにして冷却装置１は吸熱及び放熱を繰り返すことにより発熱体５を冷却する。
【００４０】
本実施の形態では、最も流路抵抗の大きい液相流路１４では毛細管力を働かせて作動流体を蒸発流路１１へ引き込みやすくすることができる。蒸発流路１１では液相流路１４より流路抵抗が小さいので、引き込んだ液相流体の蒸発を促進させるとともに、体積が増加する流体の液相流路１４への逆流を防止することができる。気相流路１２では蒸発流路１１より流路抵抗が小さいので、蒸発してさらに体積が増加する作動流体の流動を促進させるとともに蒸気の蒸発流路１１への逆流を防止することができる。これにより、安定した作動流体の流れを維持することができ、熱輸送の効率化を図ることができる。
【００４１】
図７及び図９は上記第１の実施形態の冷却装置１の変形例を示している。これらの図に示す冷却装置は、壁部材２６、４６（または溝２４、４４）の全体的な形状が上記第１の実施の形態で示すものと異なっている。つまり、図７に示す冷却装置の蒸発流路は、図８に示すように略矩形状の蒸発流路３１となっている。また、この蒸発流路３１に合わせて液相流３４や気相流路３２等の形状も異なっている。さらに図９に示す冷却装置の蒸発流路等も図１０に示すような蒸発流路５１等の形状をなし、図３または７に示す蒸発流路１１または３１の形状と異なっている。
【００４２】
すなわち、本発明に係る実施の形態において、蒸発流路、気相流路、凝縮流路、液相流路の平面的な形状は、作動流体の種類や、発熱体の温度等に応じて様々な形状を採ることができる。
【００４３】
図１１は、上記冷却装置１のさらに別の変形例を示す。本実施の形態では、凝縮流路の部位に、例えば金属や樹脂でなる放熱板１８が嵌め込まれている。放熱板１８は、作動流体の凝縮作用を促進させるために突起１９が複数形成されている。
【００４４】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す平面図である。図１２では、蒸発流路６１の一部、液相流路６４の一部を示している。循環流路５７には柱状の部材５６が複数設けられている。柱状部材５６は、液相流路６４から蒸発流路６１にかけてその数が少なくなるように設けられている。このような構成によれば、蒸発流路６１における作動流体の当該流路６１に対する接触面積を、液相流路６４における作動流体の当該流路６４に対する接触面積より少なくすることができる。その結果、蒸発流路６１の流路抵抗を液相流路６４のそれより小さくすることができる。
【００４５】
図１２に示す形態において、その大きさを蒸発流路６１側で小さくなるようにしてよい。あるいは、液相流路６４から蒸発流路６１にかけて作動流体の流れに沿って徐々にその大きさが小さくなるようにしてもよい。また、液相流路６４及び蒸発流路６１だけでなく、他の流路に柱状部材５６を設けることも可能である。柱状部材５６は図に示すように円筒形に限らず、角柱、その他の形状でもよい。
【００４６】
図１３は、本発明の第３の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す平面図である。図１３では、蒸発流路８１の一部、液相流路８４の一部を示している。循環流路７７には多孔７４が設けられている。図では多孔７４を概略的に描いている。実際は、多孔７４は高さ方向（紙面に垂直方向）に３次元的に設けられ、この多孔７４である空間部分を作動流体が流通するようになっている。多孔７４は、液相流路８４より蒸発流路８１の方が多孔率が大きくなるように設けられている。ここで多孔率とは、単位流路行程長当りの、循環流路中の多孔流路である空間が占める体積率をいう。このような構成によっても蒸発流路８１の流路抵抗を液相流路８４のそれより小さくすることができる。
【００４７】
図１３に示す形態において、液相流路８４から蒸発流路８１にかけて作動流体の流れに沿って徐々に多孔率を大きくするようにしてもよい。また、液相流路８４及び蒸発流路８１だけでなく、他の流路に多孔７４を設けることも可能である。
【００４８】
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す平面図である。本実施の形態では、作動流体を流通させる溝９４が、液相流路１０４、蒸発流路１０１、液相流路１０２に沿って、徐々に幅広となるように形成されている。このような構成によっても作動流体の流れに沿って流路抵抗を小さくなるようにすることができる。
【００４９】
図１５は、本発明の第５の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す断面図である。本実施の形態では、循環流路１１７において、液相流路１２４と蒸発流路１２１とで、高さが異なるように段差が設けられている。符号１１６で示す部位は溝１１４を形成するための壁部材である。このような構成によっても作動流体の流れに沿って流路抵抗を小さくなるようにすることができる。また、段差を設けることで、液相から気相に変化する作動流体の逆流を極力抑えることができる。特に、蒸発流路１２１ではまだ液相の作動流体も存在しているので、本実施の形態に係る平板状の冷却装置の平板面が地面に対してほぼ平行に置かれる状態にあれば、逆流を防止する効果は大きい。
【００５０】
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。
【００５１】
上記各実施の形態では、基板として、ガラス及びシリコンを用いたが、樹脂と銅板、ステンレス、アルミニウムであってもよい。この場合、銅、ステンレス、アルミニウム板に溝、多孔、または柱状部材等を形成することが好ましい。銅板は加工が容易であり、例えば簡便なフォトエッチングに加え、ダイシングやレーザーカッター等であらゆる形状に加工することが容易であるからである。製造コストも低減することができる。また、樹脂を用いることにより、薄型化または軽量化を図ることができる。また、銅板と樹脂とを熱圧着等により容易に接合することができるので製造が容易となり生産性、歩留まりが向上する。樹脂としては例えばポリイミド樹脂を用いることができる。
【００５２】
また、シリコン基板や銅板のみに循環流路を設けるだけでなく、ガラス基板や樹脂基板等にも循環流路を設けるようにしてもよい。あるいは、ガラス基板や樹脂基板等には作動流体の気液溜まりのための窪み部を設けるようにしてもよい。
【００５３】
上記各実施の形態では、作動流体の流れに沿って循環流路７の流路抵抗が小さくなるようにしたが、最も熱輸送効率の高くなるように、流路抵抗を循環流路７の各部位で最適な値となるようにしてもよい。例えば、用いる作動流体の種類、発熱体の温度、各流路の形状や容積、冷却装置の形状や大きさ等に応じて流路抵抗の最適化を図ることで、作動流体を安定して流通させることができる。その結果、熱輸送の効率を高めることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、より安定に作動流体を循環させ、熱輸送の効率を高めることができ、低消費電力化を図ることができる。また冷却装置の製造コストを低減できるとともに、薄型化または軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を示す斜視図である。
【図２】図１に示す冷却装置の側面図である。
【図３】図１に示す冷却装置の分解斜視図である。
【図４】シリコン基板の平面図である。
【図５】図４に示すＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３及び図４に示す蒸発流路、気相流路、凝縮流路及び液相流路の理解を容易にするための平面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の冷却装置を示す変形例である。
【図８】図７に示す蒸発流路、気相流路、凝縮流路及び液相流路の理解を容易にするための平面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る冷却装置を示す変形例である。
【図１０】図９に示す蒸発流路、気相流路、凝縮流路及び液相流路の理解を容易にするための平面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る冷却装置のさらに別の変形例である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す平面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す平面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る冷却装置の循環流路の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１…冷却装置
２、１１２…ガラス基板
３、２３、６３、１１３…シリコン基板
４、２４、４４、９４、１１４…溝
５…発熱体
７、２７、４７、５７、７７、１１７…循環流路
１１、３１、５１、６１、８１、１０１、１２１…蒸発流路
１２、３２、５２…気相流路
１３、３３、５３…凝縮流路
１４、３４、５４、６４、８４、１０４、１２４…液相流路
５６…柱状部材
７４…多孔
【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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