(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を通過させるために平行に形成された複数の微小チャンネルを有するチャンネル層と、
上記チャンネル層の一方の表面に積層され、上記各微少チャンネルの両端部に連通する複数の端部側ビアホール及び上記各微少チャンネルの中間部に連通する複数の中間部側ビアホールを有するスルーホール層と、
上記スルーホール層の上記チャンネル層とは反対側に積層され、両端部にて上記端部側ビアホールと連通し中間部にて上記中間部側ビアホールと連通する冷媒の流路を成す微少ポンプが複数個形成されたポンプ層と、
を有し、
上記各微少チャンネルに上記端部側ビアホール及び上記中間部側ビアホールを通じて上記各微少ポンプと連通されることにより気泡駆動型のサーマルポンプが構成されるようにし、
上記各微少ポンプの中間部に絞り込み部を有する
ことを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
請求項１に記載した熱輸送装置において、
上記チャンネル層の微小チャンネルと上記ポンプ層の微小ポンプとが上記スルーホール層の上記端部側ビアホール及び上記中間部側ビアホールを介して一体化された単位構造を複数備えた
ことを特徴とする熱輸送装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した熱輸送装置において、
上記微小チャンネル及び上記微小ポンプが閉ループ状に形成されている
ことを特徴とする熱輸送装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載した熱輸送装置において、
上記チャンネル層及び上記ポンプ層を構成する基材が可撓性材料により形成されている  ことを特徴とする熱輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロチャンネル及びマイクロポンプを用いた熱輸送装置の薄型化を図るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放熱や冷却用のデバイスとして、ヒートパイプやヒートシンク、放熱フィン等が広く使用されており、基本的には、蒸気の流れや放熱後の流体の戻り等が繰り返されて熱交換や冷却が行われる。
【０００３】
ところで、近時の電子デバイス技術やマイクロマシン技術の発達を受けて、これまでよりもコンパクトで熱伝導特性が良いデバイスを目指し、半導体シリコンプロセスを利用した、所謂ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System）技術が着目されている。例えば、局所的な高密度の熱源に対応した冷却素子等には、「マイクロチャンネル」と称するデバイスが用いられており、幅数十μｍ(ミクロン）、深さ１００μｍ程度の微小フィンをシリコン基盤に多数形成して各チャンネル（通路）に冷媒流体を通過させることで冷却を行える。また、この他、流体強制振動板を用いた閉鎖型マイクロチャンネル等ではみかけの熱伝導率が銅の熱伝導率よりも遥かに上回る性能をもっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置にあっては、放熱デバイスや冷却デバイスの薄型化やコンパクト化に関して一定の限界があり、その結果、熱源に対して当該デバイスを付設した場合に装置の小型化を妨げる要因になってしまうという問題がある。
【０００５】
例えば、厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのヒートパイプ等では１ｃｍ2当たり数ワットという能力限界によって大きな放熱面積や伝熱面積を必要とし、超小型の装置には適用できなくなってしまう。
【０００６】
また、マイクロチャンネルを用いたデバイスにおいて冷媒の強制的な循環を行うには何らかのポンピング作用をもった素子（マイクロポンプ）が必要になるが、マイクロチャンネル及びマイクロポンプを独立に設けて冷媒の循環流路をそれぞれに形成したのでは、熱輸送系全体としての配置スペースを少なくすることが困難であり、熱輸送に係る熱密度を高めることが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、マイクロチャンネル及びマイクロポンプを用いた熱輸送装置において、薄型化を図り、伝熱特性を向上させることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために、冷媒を通過させるために平行に形成された複数の微小チャンネルを有するチャンネル層と、該チャンネル層の一方の表面に積層され、上記各微少チャンネルの両端部に連通する複数の端部側ビアホール及び上記各微少チャンネルの中間部に連通する複数の中間部側ビアホールを有するスルーホール層と、該スルーホール層の上記チャンネル層とは反対側に積層され、両端部にて上記端部側ビアホールと連通し中間部にて上記中間部側ビアホールと連通する冷媒の流路を成す微少ポンプが複数個形成されたポンプ層と、を有し、上記各微少チャンネルに上記端部側ビアホール及び上記中間部側ビアホールを通じて上記各微少ポンプと連通されることにより気泡駆動型のサーマルポンプが構成されるようにし、上記各微少ポンプの中間部に絞り込み部を有することを特徴とする 。
【０００９】
従って、本発明によれば、熱輸送装置をチャンネル層とスルーホール層とポンプ層を積層した積層構造にし、チャンネル層に形成された微小チャンネルとポンプ層に形成された微小ポンプとを、チャンネル層とポンプ層との間に介在せしめられたスルーホール層のビアホールにより連通して一体化し、以て、冷媒の循環を促す気泡駆動型ポンプを構成することができ、冷媒効果のある熱輸送装置を薄型にすることができる。
そして、各微小ポンプの中間部に、流路の絞り込みにより幅を狭くした絞り込み部分を形成するので、簡単な構造でポンプ効果をより強めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、冷媒を通過させるための微小チャンネル(マイクロチャンネル)と冷媒を輸送するための微小ポンプ（マイクロポンプ）を使用した薄型の熱輸送装置に関するものであり、冷却素子や熱交換器等に幅広く適用することができる。
【００１１】
そして、本発明に係る熱輸送装置については、微小チャンネルと微小ポンプを一体化させるに当たって、下記のような形態が挙げられる。
【００１２】
▲１▼チャンネル層とポンプ層を積層し、あるいは積層したものを多層化する形態。
【００１３】
▲２▼チャンネルとポンプとを一体化して1つの単位構造とし、当該構造を複数並設させた形態。
【００１４】
先ず、形態▲１▼の例を図1に示す。本例はマイクロチャンネルが形成されたチャンネル層と、マイクロポンプが形成されたポンプ層とを積層した構造を備えており、熱源ＨＧに対する熱輸送装置１（例えば、冷却や除熱装置）として用いられる。図１（Ａ）はその側面図である。
【００１５】
熱輸送装置１はマイクロチャンネル層２、マイクロビア・スルーホール層３、マイクロポンプ層４の積層構造を有しており、各層は融着等により結合されている。
【００１６】
図１（Ｂ）には各層の上面図を示す。また、図1（Ｃ）は熱輸送装置１を矢印Ｄの方向から見た際の側面図である。３層のうち、熱源ＨＧに直接接触しているのがマイクロチャンネル層２であり、多数のマイクロチャンネル２ａ、２ａ、…が互いに平行な関係をもって形成されている。各チャンネルには冷媒（例えば、ＦＣ７２、ＦＣ７５等、フロン系のものが挙げられるが、これに限らず空気や水、エタノール等でも良い。）が通過することで、熱源ＨＧからの熱が伝達される。
【００１７】
マイクロチャンネル層２の上層にはマイクロビア・スルーホール層３が形成されており、熱絶縁材料で形成された基材に対して、黒丸で示すスルーホール３ａ、３ａ、…と、白丸で示すビアホール３ｂ、３ｂ、…が形成されている。尚、各スルーホール３ａは熱輸送装置１の長手方向（マイクロチャンネルの形成方向に沿う方向）における両端寄りの場所に形成されていて、マイクロチャンネルとマイクロポンプの流路を繋いでいる。また、各ビアホール３ｂは、マイクロポンプの駆動に必要な熱供給のために用いられ、銅等の熱伝導性の良い材料が孔内に埋設されている。
【００１８】
マイクロポンプ層４には、複数のマイクロポンプ４ａ、４ａ、…が形成されている。本例においては、各マイクロポンプには気泡駆動型のサーマルポンプ（熱的効果だけで駆動することができるマイクロポンプ）が用いられている。
【００１９】
図２はその基本構成についての説明図であり、流路の一部を絞り込んで細くした構成によりマイクロポンプ４ａが形成されている。
【００２０】
そして、（Ａ）図では、流体出口の手前にヒータ５が設けられていて、当該ヒータの加熱によって（Ｂ）図に示すように、気泡６が発生する。この気泡の振動を利用したポンピング作用を利用することで、（Ｃ）図のように流体を送り出すことができる。
【００２１】
尚、このようなマイクロポンプで発生する最大圧については、表面張力及び流路の最大半径、最小半径から決まるラプラスの式によって良く説明されることが知られている。ここで、加熱源として図２に示すようにヒータを利用すると、外部からの電力の供給が必要になり効率が落ちるという問題がある。そこで図1に示すように当該ヒータの代わりに熱源ＨＧからの熱そのものを利用することが好ましい。本例においては、マイクロチャンネル２ａからビアホール３ｂを介してマイクロポンプ４ａに直接熱を伝達させている。
【００２２】
従って、本例では、冷媒がマイクロチャンネル層２とマイクロポンプ層４との間やスルーホール３ａを介して両層の間で循環され、これにより、熱源ＨＧからの熱が各マイクロチャンネルを介して冷媒により輸送される冷却系が形成されることになる。
【００２３】
マイクロチャンネル層とマイクロポンプ層の形成方法の例を図３の（Ａ）乃至（Ｆ）に示す。プラスチック等の基材７を用意し（（Ａ）図）、その両面には、（Ｂ）図に示すようにイオン注入処理（ＰＢＩＩ処理）でストップ層（あるいは表面改質層）８、８を形成する。そして、（Ｃ）図に示すようにマスクパターニングを行う。マスクＭＰには、フォトレジスト樹脂、金属やセラミック等が用いられる。その後（Ｄ）図に示すように０2（酸素）ビームエッチング等のドライエッチングによる開口９の形成を経て、（Ｅ）図に示すように、リモネン（ｄ−Ｃ10Ｈ16）等による化学エッチングにより当該開口から基材を部分的に除去する。すなわち、エッチング溶液槽に浸して溶解させることにより、（Ｆ）図に示すように、通路１０としてチャンネルやポンプ流路等を形成する。
【００２４】
また、チャンネル層及びポンプ層を構成する基材が可撓性に富む材料（例えば、ポリマーフィルムや、フレキシブル基板等に使用される樹脂材料等）を用いることによって、柔軟性に富むマイクロチャンネルやマイクロポンプを形成することができる。すなわち、フィルム層に各デバイスを形成することができる。したがって、熱輸送装置を曲げて使用したり、あるいは所望の曲面に沿う使用形態が可能となり、適用範囲を拡大させることができる。特に、小型化や薄型化のために配置スペースに余裕のない装置等において有効である。
【００２６】
図４は気泡駆動型のマイクロポンプの形成方法の概要について一例を示したものである。
【００２７】
先ず、（Ａ）図に示すように、基材１１の両面にイオン注入層１２、１２をそれぞれ形成してその上に薄膜１３、１３を形成する。そして、（Ｂ）図に示すように、イオンビームエッチングにより開口１４を形成した後、（Ｃ）図に示すように、リモネンエッチングでテーパー状の円穴１５（正確には、ほぼ円錐台状をした有底穴）を形成する。（Ｃ′）図は円穴１５を下面から見た図である。そして、（Ｄ）図に示すように円穴１５に圧電体１６（あるいは圧電薄膜）を固定し（あるいは形成し）、その駆動用電極１７、１７を付設することで圧電駆動型ポンプ１８ａを形成する。圧電駆動型ポンプ１８ａは外部からの信号によって圧電体１６を駆動することにより薄膜１３を振動させることで、冷媒のポンピングを行うことができる。すなわち、ポンプに面した流路に沿って冷媒が送り出される。
【００２８】
図５は複数の圧電駆動型ポンプ１８ａ、１８ａ、…を基材に形成したマイクロポンプアレイ１８を示している。図５（Ａ）は圧電体の配置穴の方向からみた図を示し、図５（Ｂ）は側面図を示す。尚、ここで１９、１９、…は冷媒流路をそれぞれ示している。
【００２９】
図６は上記マイクロポンプアレイ１８を使った熱輸送装置の構成例２０を示すものである。
【００３０】
熱源ＨＧにはマイクロチャンネル層２が付設されており、当該チャンネル層の上にはマイクロビア層（ビアホール２１ａ、２１ａ、…だけを形成した層）２１が設けられている。そして、フレキシブル基材等を用いた流体平板パイプ２２、２３が配置されている。なお、図６では説明の便宜上、各層を積層して描いていないが、実際の構成では、マイクロチャンネル層２及び流体平板パイプ２３からなる層と、マイクロポンプ層２４及び流体平板パイプ２２からなる層とを積層した構造にして薄型の熱輸送装置20を構成する。これらの流体平板パイプは冷媒（ＦＣ７５等）の流路であって、かつ放熱部分としても機能する。
【００３１】
上記マイクロポンプアレイ１８を含むポンプ層２４は、流体平板パイプ２２から冷媒を引き込んで流体平板パイプ２３に対して送り出す役目を有している。
【００３２】
本構成では、マイクロチャンネル層２と流体平板パイプ２２、２３を用いた冷媒の流路上にマイクロポンプ層２４を設けることで冷媒の強制循環系を形成しており、熱源ＨＧからマイクロチャンネル層２を介して流体平板パイプに熱が伝わって放熱されるとともに、マイクロビア層２１からも放熱がなされる。
【００３３】
また、以上の説明では、マイクロチャンネル層とマイクロポンプ層とをそれぞれ１つずつ組み合わせた基本例についてだけ説明したが、複数の層を積層することにより多層構造のデバイスを容易に形成することができる。
【００３４】
次に、上述した形態▲２▼の構成について説明する。
【００３５】
本形態では、マイクロチャンネルとマイクロポンプが一体化された単位（ユニット）構造を有しており、当該構造を並列的又は規則的に配置することで所謂マルチ化や拡張性を得ることができる。
【００３６】
図７は、そのような構成をとる熱輸送装置２５を示したものであり、マイクロチャンネル２６（図には単に細長い直方体として簡略化して示す。）の上に、マイクロポンプ２７を配置した単位構造を持っている。尚、本例では気泡駆動型のマイクロポンプを使用しているため、当該ポンプとマイクロチャンネル２６との間には、マイクロポンプへの熱供給用にビアホールの形成部２８が設けられている。上述したような圧電駆動型のマイクロポンプを使用する場合には、このような部分は不要である。代わりに、圧電体の駆動電極との配線用基板（フレキシブル基板等）が必要になる。
【００３７】
尚、図7においてはマイクロチャンネル２６及びマイクロポンプ２７を含む熱輸送ユニットのうちの１つを便宜的に上方にずらして、当該ユニットに関する冷媒の流れを模式的に矢印で示している。このような構造をもった熱輸送ユニットを並列的に配置することにより、熱輸送路のマルチ化を図ることができる。
【００３８】
また、図示の便宜上、熱輸送ユニットの基材を省略しているが、可撓性材料を用いたフレキシブル基材に各チャンネルやポンプ等を形成することができる。
【００３９】
図７では、マイクロチャンネルとマイクロポンプとを積層方向において一体化した構成を示したが、これに限らず、マイクロチャンネルにより形成される冷媒流路の一部に１個又は複数個のマイクロポンプを形成した単位構造を採用しても構わない。例えば、薄い平面基材（フレキシブル基材）上で環状にループを形成して、ポンプ部分とチャンネル部分とから成る冷媒流路を同一平面上に配置した構成形態が挙げられる。これについては後で詳述する。
【００４０】
そして、本形態▲２▼と上記形態▲１▼については、それぞれ独立に用いることができるが、用途に応じて両者を併用することによって実施形態の幅を広げることも可能である。
【００４１】
図８は本発明による熱輸送デバイスの使用例を示したものであり、フィルムシート状をした熱輸送デバイス２９が発熱体３０と、放熱板３１とに跨がって配置されている。この場合の熱輸送デバイス２９は、同図の大円枠内においてその断面構造を拡大して示すように、マイクロチャンネル層２とマイクロポンプ層４あるいは当該ポンプ層及びビア・スルーホール層を含む層とを交互に積層した多層構造になっており、各層の基材には可撓性材料（ポリマー材等）が使用されているので、フレキシビリティの面で使い易く、また、曲げ応力による変形等にも耐えられるという利点がある。このとき、各層の厚みは数十μｍ〜１００μｍ程度であるため、多層化しても全フィルム厚がそれほど大きくはならない。例えば、全体で１ｍｍ以下の厚みに抑えることができるので、充分に薄型化が図られる。
【００４２】
また、図９は別の使用例を示したものであり、マイクロチャンネル層とマイクロポンプ層とを含むフィルムシート状の熱輸送デバイス３２の上に発熱体３３と放熱板３４をそれぞれ取り付けた例を示している。そして、この場合にも、各層の基材には可撓性に富む材料が使用されているので、冷媒流路の曲げ等に対して柔軟に対処することができる。例えば、携帯用のコンピューター装置等において、２つの筐体部がヒンジ結合された構造を有する場合に、ＣＰＵ（中央処理装置）等の発熱体に対して熱輸送デバイス３２を設け、当該発熱体とは別の筐体内に放熱板３４を配置して当該熱輸送デバイスにより発熱体と放熱板とを熱的に結合させた放熱構造や冷却構造を実現することができる。
【００４３】
尚、熱輸送デバイスについては、特に熱密度の高い発熱体の除熱や冷却に効果的であり、前記したように、形態▲１▼の積層構造を用いた多層化によるもの、あるいは、形態▲２▼の単位構造を用いたマルチ化によるものが挙げられるが、例えば、図１０に示すように、マイクロポンプ層（図には圧電駆動型のマイクロポンプアレイ１８を用いた例を示すが、気泡駆動型ポンプを使用しても良い。）をフィルム状に形成したフレキシブルなポンプ３５、３５、…を放熱板３４に固定して放熱効率を高めるといった、各種の組み合わせによる実施形態が考えられるので非常に幅広い応用が期待できる。その応用範囲の全てを示すことは困難であるが、例えば、高温発熱のモータに付設して使用できるようにした放熱用デバイスや、小型ハードディスクドライブ装置において、脱着可能なカートリッジ式ディスク（回転時に高温となる）を冷却するためのデバイス等への各種適用が挙げられる。
【００４４】
また、冷媒流路を形成するマイクロチャンネルについては、これを開放型の構成とする実施形態と、閉路型の構成とする実施形態が挙げられる。
【００４５】
図１１は、マイクロチャンネルを閉ループ状（無端環状）に形成することで、閉路型の構成とした場合を示す概念図である。
【００４６】
図中に示す閉曲線３６がマイクロチャンネルによる循環流路を示しており、その途中において、記号「Ｐ」で示す部分がマイクロポンブを示している。
【００４７】
このマイクロポンプについては、気泡駆動型でも圧電駆動型でも良いが、駆動電力を必要としないという観点からは前者が望ましい。そして、その場合には、マイクロチャンネルの一部を絞り込んで狭くした部分としてマイクロポンプを形成する。つまり、微小チャンネルと、その一部を絞り込んで狭くした部分として形成される微小ポンプを閉ループ状に形成することで循環流路が形成され、このような流路を、同一平面内において複数配置した構造を用いることで熱輸送の効率を高めることができる。
【００４８】
マイクロポンプＰは、図に一点鎖線の四角枠で示す熱源ＨＧの近辺に設けられるが、当該熱源ＨＧの温度分布が均一ではなく、例えば、点「Ｈｓ」において局所的に高温となるものとすると、気泡駆動型の場合、ポンプの位置から当該点Ｈｓに向かう方向（図の矢印Ｙに示す方向）に冷媒の流れが決定される。よって、冷媒は流路内を移動して、熱源ＨＧから離れた場所で放熱板等の除熱手段や冷却手段によって冷やされた後に、再びマイクロポンプに戻ってくるという経路に従って循環される。
【００４９】
尚、流路に充填する冷媒としては、取り扱い易さや安全性等を考慮すると、水やエタノール等が好ましく、例えば、マイクロチャンネルにおける狭径部分として形成されるポンプ付近で熱を受けて冷媒が気相状態となり、その後に冷やされて液相状態となって再び熱源の付近まで戻るというサイクルが繰り返されることになる。
【００５０】
また、気泡駆動型ポンプの場合、図２に示したように、チャンネルの狭径部分において、その中央位置からややずれた位置に熱を加えているが、これに限らず当該狭径部分から離れたチャンネル部分を加熱しても、同様のポンピング作用が得られることが分かっている。よって、マイクロチャンネルにおける狭径部分に限らず、一定径のチャンネル部分を加熱する構成形態でも構わない。このとき冷媒の流れは、狭径部分と加熱部分との位置関係によって規定され、狭径部分から加熱部分へ向かう方向となる。
【００５１】
尚、図１１では、循環流路においてマイクロポンプを一箇所設けているが、複数のポンプを形成した構成でも良い。
【００５２】
図１２乃至図１４は、上記閉路型の構成例について示したものである。
【００５３】
図１２において、ＣＰＵ等の発熱体３７が基板上に配置されており、当該発熱体に対してフィルムシート状の熱輸送装置３８が貼り付けられている。
【００５４】
熱輸送装置３８は、ポリマー材等の可撓性材料を用いた基材に微小な溝を形成することで、互いに交差しない閉ループ状のマイクロチャンネルが多数形成されている。そして、当該基材のうち溝が形成された面がカバー部材（フィルム材）で被覆された構成を有している。図１２や図１３において、トラック状配置の閉曲線群３９が冷媒（水等）の循環流路を表している。
【００５５】
図１２において、熱輸送装置３８の一部が発熱体３７の高温部３７ａに接触しており、一点鎖線の枠４０で示す部分にはマイクロポンプが個々の循環流路にそれぞれ形成されている。また、同図に示す縦線Ｔの右側には、図示しない放熱板や除熱板、伝熱板等が配置されており、これらに対して熱輸送装置の一部（右側部分）が接触している。
【００５６】
図１３、図１４は熱輸送装置における断面構造を概略的に示したものである。
【００５７】
閉曲線群３９で示す各循環流路は、一定幅で所定の深さをもった溝として形成されるマイクロチャンネル４１と、当該チャンネルの狭径部分（幅又は深さを小さくした部分）として形成されるマイクロポンプ４２によって構成されている。
【００５８】
図１３には、マイクロチャンネルとマイクロポンプについて、それらの一部を拡大して示しており、ここでは模式的に透明部材として示す。また、図１４にはマイクロポンプの要部（基材に形成された溝部）だけを示している。
【００５９】
例えば、１つの閉ループについては、それを形成するチャンネルの一部を絞り込んで狭くした部分としてポンプ部４２ａが形成され、当該部分以外については一定幅のチャンネルが形成されている。
【００６０】
尚、基材に形成された溝部についてはポンプ部を除いて、その幅（ｗ）や深さ（ｄ）を一定に規定する形態が作成上は簡単であるが、場合によっては深さ等を、流路上での位置に応じて連続的に又は段階的に変化させることで局所的に流路の断面積が異なるように設計しても良い。
【００６１】
また、上記したように、気泡駆動型ポンプの場合、熱源に近づく方向に向けて冷媒が移動されるので、例えば、図１２において、丸い枠４０で示すポンプ部分よりも左側にホットスポットが存在する場合には、閉曲線群３９で示す流路内を、冷媒が反時計回り方向に移動することになる。例えば、ＣＰＵ等では、その表面において均一な温度分布をもたず、局所的に高温となる箇所が存在しているので、ポンプ部（チャンネルの狭径部）の位置を、当該高温の箇所から故意にずらした配置を採れば良い。これにより、ポンピング作用のための積極的な熱源を設ける必要がなくなる。
【００６２】
しかして、本例では、マイクロポンプによって輸送される冷媒が、発熱体によって加熱された後、循環流路に沿って移動し、放熱板等で冷やされてから再びポンプに戻るというサイクルが繰り返されることで、発熱体から放熱板等への熱伝達を効率良く行うことができる。
【００６３】
そして、熱輸送装置３８については、非常に薄いシート状に形成されているので、これを幾重にも積み重ねて使用することで、さらに効果的に熱伝達を行うことが可能となり、配置スペースも少なくて済む。
【００６４】
また、微小チャンネル及び微小ポンプを含む流路を閉ループ状に形成することで冷媒の循環流路を比較的自由に形成することができるので、設計自由度が高い。上記した例では、それぞれ同心半円状をなした部分を、２組の直線路で繋いだ、「競技場のトラック」の如き形状の流路を示したが、そのような形状に限られる訳ではなく、また分岐の有無を問わないので、例えば、複数の熱源に跨がる流路形状等が可能である。
【００６５】
図１５は、複数の熱源に対してそれぞれに設けられる熱輸送装置を互いに繋いで流路を形成した例を示すものであり、分岐した流路をもって熱輸送装置が接続されている。
【００６６】
本例において、各回路基板４３、４４上には複数のＩＣ（集積回路）がそれぞれ実装されており、それらの中でも発熱量が多いＩＣが発熱体（熱源）とされる。例えば、一方の基板４３上に配置されたＩＣ４３ａ、４３ａ、…のうち、ＩＣ４３ａ１に対して熱輸送装置（デバイス）４５が付設され、また、ＩＣ４３ａ２に対して熱輸送装置４６が付設されている。
【００６７】
また、他方の基板４４上に配置されたＩＣ４４ａ、４４ａ、…のうち、ＩＣ４４ａ１に対して熱輸送装置４７が付設されるとともに、基板４４上には放熱部（あるいはヒートシンク）４８が設けられている。
【００６８】
熱輸送装置４５乃至４７については、それらの基材の表面上で平面的に形成したチャンネルとポンプ部分（気泡駆動型）を含む流路がループ状に形成された基本構造を有している。したがって、複数の各流路が同一平面上に形成されており、発熱体であるＩＣの熱を動力としてポンプ駆動される。
【００６９】
例えば、図示にように、熱輸送装置４６については、複数のマイクロチャンネルからなる２つの流路部分４６Ａ、４６Ａをもって放熱部４８との間で熱交換が行われる。つまり、熱輸送装置４６の一部が、発熱部分であるＩＣ４３ａ２の表面に貼り付けられており、ここで加熱された冷媒（水等）が一方の流路部分４６Ａを経てから放熱部４８において熱を放出した後、再びＩＣ４３ａ２の表面に貼り付けられた部分へと戻っていく。
【００７０】
また、放熱部４８に接続される流路部分のうち、あるものは分岐して熱輸送装置４５や４７にそれぞれ接続されている。即ち、熱輸送装置４７と放熱部４８とを繋ぐ２つの流路部分４７Ａ、４７Ｂのうち、その一方４７Ａについては途中でＴ状に枝分かれして基板４３側に向かって延びており、さらには熱輸送装置４５から基板４４側に向かって延びる流路部分４５Ａ、４５Ａへと繋がっている。従って、これらの流路部分に形成されたマイクロチャンネルを通して各熱輸送装置と放熱部４８との間で熱交換が行われる（つまり、基板上でのＩＣの実装位置において加熱された冷媒がそれぞれの流路部分を経て放熱部分に到達してここで熱を放出した後、再び各ＩＣの実装位置へと戻っていく。）。
【００７１】
このように、発熱部分が複数存在する場合であっても、流路配置や形状等について自由に設計することが可能である。また、各熱輸送装置の基材として可撓性に富む樹脂材料を用いて容易に曲げられるように作成して柔軟性を持たせることが可能であり、薄い平面状の装置としてこれを発熱部分に貼り付けて使用することができる。さらには、同一平面上に多数の流路を形成したシート状の装置をさらに積層した構成にして使用することも可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１、請求項２に係る発明によれば、熱輸送装置をチャンネル層とスルーホール層とポンプ層を積層した積層構造にし、チャンネル層に形成された微小チャンネルとポンプ層に形成された微小ポンプとを、チャンネル層とポンプ層との間に介在せしめられたスルーホール層のビアホールにより連通して一体化し、以て、冷媒の循環を促す気泡駆動型ポンプを構成することができ、冷媒効果のある熱輸送装置を薄型にすることができる。
そして、各微小ポンプの中間部に、流路の絞り込みにより幅を狭くした絞り込み部分を形成するので、簡単な構造でポンプ効果をより強めることができる。
また、請求項２に係る発明のように、上記チャンネル層の微小チャンネルと上記ポンプ層の微小ポンプとが上記スルーホール層の上記端部側ビアホール及び上記中間部側ビアホールを介して一体化された単位構造を複数備えた構成にした場合には、単位構造の数を増やすことにより、簡単に熱伝導性を高めることができる。
【００７４】
請求項３に係る発明によれば、微小チャンネル及び微小ポンプによる閉ループの流路内で冷媒を循環させて熱輸送を行うことができるので、このような閉ループを数多く並設することで除熱や冷却の効率を高めることができる。
【００７５】
請求項４に係る発明によれば、基材を可撓性材料によって形成することにより、曲げ応力等に対して柔軟なデバイスを作ることができ、曲率をもった流路の形成に関して容易に対処できるようになるので、使い易さが格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱輸送装置の構成例を示す図であり、（Ａ）は積層構造を示す図、（Ｂ）は各層の上面図、（Ｃ）は方向Ｄから見た側面図である。
【図２】気泡駆動型ポンプの基本構成の説明図である。
【図３】マイクロチャンネルやマイクロポンプの流路形成方法についての説明図である。
【図４】圧電駆動型ポンプの形成方法に関する説明図である。
【図５】マイクロポンプアレイを概略的に示す図である。
【図６】熱輸送装置の構成例を概略的に示す図であり、側方からみた構成及び各部の形状等を併せて示す。
【図７】単位構造の繰り返し配列により形成される熱輸送装置の構成例を示す図である。
【図８】本発明による熱輸送装置の使用例を示す図である。
【図９】本発明による熱輸送装置の別の使用例を示す図である。
【図１０】マイクロポンプアレイの使用例を示す図である。
【図１１】マイクロチャンネルを閉ループ状に形成した構成形態を示す概念図である。
【図１２】図１３及び図１４とともに、閉路型の構成例について示したものであり、本図は平面から見た概略図である。
【図１３】熱輸送装置におけるマイクロチャンネルとマイクロポンプの一部を拡大して示す図である。
【図１４】マイクロポンプの要部を示す図である。
【図１５】複数の熱源に対してそれぞれに熱輸送装置を設けて繋いだ実施形態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…熱輸送装置、２…チャンネル層、２ａ…チャンネル、４…ポンプ層、４ａ…ポンプ、２５…熱輸送装置、２６…チャンネル、２７…ポンプ、３８、４５、４６、４７…熱輸送装置
【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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