(57)【要約】本発明は、温度調節媒体の漏洩による電子部品の故障のおそれが低減され、効率的に対象物の温度を調節できる温度調節ユニットを提供する。本発明による温度制御ユニット（１）は、対象物の温度を調節する温度制御ユニット（１）であって、温度調節媒体と、前記温度調節媒体の流路となる空間が形成されている金属繊維シート（５０）とを備え、前記温度調節媒体が液体状態から気体状態に状態変化する際の前記温度調節媒体の蒸発潜熱が７０〜２００ｋＪ／ｋｇであり、前記温度調節媒体が大気圧下で液体状態から気体状態に状態変化する際の前記温度調節媒体の体積膨張率が２５０倍以下である。
2020137473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の温度を調節する温度制御ユニットであり、
温度調節媒体と、
前記温度調節媒体の流路となる空間が形成されている金属体とを備え、
前記温度調節媒体が液体状態から気体状態に状態変化する際の前記温度調節媒体の蒸発潜熱が７０〜２００ｋＪ／ｋｇであり、
前記温度調節媒体が大気圧下で液体状態から気体状態に状態変化する際の前記温度調節媒体の体積膨張率が２５０倍以下である、温度制御ユニット。
【請求項２】
前記温度調節媒体がハイドロフルオロカーボン及びハイドロフルオロエーテルからなる群から選ばれる少なくとも一つである、請求項１に記載の温度制御ユニット。
【請求項３】
前記温度調節媒体が１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンである、請求項１に記載の温度制御ユニット。
【請求項４】
前記金属体が金属多孔体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御ユニット。
【請求項５】
前記金属体が金属繊維体である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度制御ユニット。
【請求項６】
前記金属繊維体が銅繊維を含む金属繊維シートである、請求項５に記載の温度制御ユニット。
【請求項７】
前記金属体を収容する収容体をさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度制御ユニット。
【請求項８】
前記収容体が、銅板、アルミニウム板、銅箔及びアルミニウム箔からなる群より選ばれる少なくとも１つで構成されている請求項７に記載の温度制御ユニット。
【請求項９】
前記金属体を支持する支持体をさらに備え、
前記温度調節媒体を前記流路に導入する外部流路となる中空部が前記支持体に形成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度制御ユニット。
【請求項１０】
前記中空部から前記金属体に向かって前記温度調節媒体が導出される貫通穴が、前記支持体に形成されている、請求項９に記載の温度制御ユニット。
【請求項１１】
前記金属体を覆う蓋体をさらに備える、請求項９又は１０に記載の温度制御ユニット。
【請求項１２】
前記金属繊維シートの上側に設けられた第１の金属層と前記金属繊維シートの下側に設けられた第２の金属層とをさらに備える、請求項６に記載の温度制御ユニット。
【請求項１３】
前記温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で前記空間に存在している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の温度制御ユニット。
【請求項１４】
前記空間を減圧する減圧部をさらに備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の温度制御ユニット。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の温度制御ユニットと、
前記温度調節媒体を貯留する貯留ユニットと、
前記貯留ユニットから前記流路に前記温度調節媒体を供給する供給ユニットと、
前記流路から前記貯留ユニットに前記温度調節媒体を回収する回収ユニットと、
を有する、温度制御装置。
【請求項１６】
前記供給ユニットと前記回収ユニットとを接続するバイパス経路をさらに有する、請求項１５に記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御ユニット、温度制御装置に関する。
本願は、２０１８年１２月２６日に、日本に出願された特願２０１８−２４２６６７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
電気機器、電子機器及び半導体機器等において、回路等の温度を管理して調節する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスの冷却装置が記載されている。特許文献１に記載の冷却装置は、支持台と複数の突出放熱部とを有し、支持台と突出放熱部との各内部に形成された中空部内に揮発性液体を含侵した綿状体が設けられている。特許文献１に記載の冷却装置は、温度調節媒体である揮発性液体の気化熱を利用して半導体デバイスを冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３５７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の実施例では揮発性液体としてアルコールを使用している。アルコールは液体から気体に気化する際の体積膨張率が相対的に大きい。そのため特許文献１に記載の冷却装置においては、アルコールが気化する際に中空部内で急激に膨張し、中空部の内部から外部に気体のアルコールが抜け出し、中空部の外部でアルコールが凝縮して再び液体となって漏洩するおそれがある。
以上より、特許文献１に記載の冷却装置を使用すると、中空部の外部に漏洩した液体のアルコールが周囲の電子機器の故障の原因となるおそれがある。
加えて、半導体デバイス等の温度を調節する際には効率的に対象物の温度を調節することが求められている。【０００５】
本発明は、温度調節媒体の漏洩による電子部品の故障のおそれが低減され、効率的に対象物の温度を調節できる温度調節ユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の態様を有する。
［１］  対象物の温度を調節する温度制御ユニットであり、温度調節媒体と、前記温度調節媒体の流路となる空間が形成されている金属体とを備え、前記温度調節媒体が液体状態から気体状態に状態変化する際の前記温度調節媒体の蒸発潜熱が７０〜２００ｋＪ／ｋｇであり、前記温度調節媒体が大気圧下で液体状態から気体状態に状態変化する際の前記温度調節媒体の体積膨張率が２５０倍以下である、温度制御ユニット。
［２］  前記温度調節媒体がハイドロフルオロカーボン及びハイドロフルオロエーテルからなる群から選ばれる少なくとも一つである、［１］の温度制御ユニット。
［３］  前記温度調節媒体が１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンである、［１］の温度制御ユニット。
［４］  前記金属体が金属多孔体である、［１］〜［３］のいずれかの温度制御ユニット。
［５］  前記金属体が金属繊維体である、［１］〜［３］のいずれかの温度制御ユニット。
［６］  前記金属繊維体が銅繊維を含む金属繊維シートである、［５］の温度制御ユニット。
［７］  前記金属体を収容する収容体をさらに備える、［１］〜［６］のいずれかの温度制御ユニット。
［８］  前記収容体が、銅板、アルミニウム板、銅箔及びアルミニウム箔からなる群より選ばれる少なくとも１つで構成されている、［７］の温度制御ユニット。
［９］  前記金属体を支持する支持体をさらに備え、前記温度調節媒体を前記流路に導入する外部流路となる中空部が前記支持体に形成されている、［１］〜［６］のいずれかの温度制御ユニット。
［１０］  前記中空部から前記金属体に向かって前記温度調節媒体が導出される貫通穴が、前記支持体に形成されている、［９］に記載の温度制御ユニット。
［１１］  前記金属体を覆う蓋体をさらに備える、［９］又は［１０］の温度制御ユニット。
［１２］  前記金属繊維シートの上側に設けられた第１の金属層と前記金属繊維シートの下側に設けられた第２の金属層とをさらに備える、［６］の温度制御ユニット。
［１３］  前記温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で前記空間に存在している、［１］〜［１２］のいずれかの温度制御ユニット。
［１４］  前記空間を減圧する減圧部をさらに備える、［１］〜［１３］のいずれかの温度制御ユニット。
［１５］  ［１］〜［１４］のいずれかの温度制御ユニットと、前記温度調節媒体を貯留する貯留ユニットと、前記貯留ユニットから前記流路に前記温度調節媒体を供給する供給ユニットと、前記流路から前記貯留ユニットに前記温度調節媒体を回収する回収ユニットと、を有する、温度制御装置。
［１６］  前記供給ユニットと前記回収ユニットとを接続するバイパス経路をさらに有する、［１５］の温度制御装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、温度調節媒体の漏洩による電子部品の故障のおそれが低減され、効率的に対象物の温度を調節できる温度調節ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。
【図２】図１の温度制御ユニットのＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】第２の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。
【図４】図３の温度制御ユニットのＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】第３の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。
【図６】図５の温度制御ユニットのＶＩ−ＶＩ断面図である。
【図７】第４の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。
【図８】図７の温度制御ユニットのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】図７の温度制御ユニットの上面図である。
【図１０】図７の温度制御ユニットの支持体を示す上面図である。
【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】第５の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。
【図１３】図１２の温度制御ユニットのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図１４】図１２の温度制御ユニットの側面図である。
【図１５】第６の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。
【図１６】図１５の温度制御ユニットのＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。
【図１７】図１５の温度制御ユニットの側面図である。
【図１８】第７の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。
【図１９】図１８の温度制御ユニットのＸＩＸ−ＸＩＸ断面図である。
【図２０】図１８の温度制御ユニットの側面図である。
【図２１】第８の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。
【図２２】図２１の温度制御ユニットのＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ断面図である。
【図２３】図２１の温度制御ユニットの側面図である。
【図２４】第９の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。
【図２５】図２４の温度制御ユニットの側面図である。
【図２６】図２４の温度制御ユニットのＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ断面図である。
【図２７】図２４の温度制御ユニットのＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ断面図である。
【図２８】第１０の実施形態の温度制御ユニットを示す模式図である。
【図２９】一実施形態の温度制御装置の構成を示す模式図である。
【図３０】他の実施形態の温度制御装置の構成を示す模式図である。
【図３１】他の実施形態の温度制御装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
「蒸発潜熱」は、温度調節媒体が液体状態から気体状態に状態変化する際に生じる吸熱エネルギーである。蒸発潜熱は例えば、温度調節媒体を示差走査熱量計（ＤＳＣ）で測定した際の吸熱ピークによって測定できる。
「体積膨張率」は、温度調節媒体が大気圧下で液体状態から気体状態に状態変化した際の、温度調節媒体の体積変化率である。体積膨張率は、温度調節媒体の液体状態の体積と、温度調節媒体が気化した時の体積の比率から求めることができる。温度調節媒体が気化した時の体積は、理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）により求めることができる。
数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
【００１０】
＜温度制御ユニット＞
本発明の温度制御ユニットは、対象物の温度を調節するものである。例えば、温度制御の対象となる対象物と金属体とを直接的に又は間接的に接触させることで、対象物の温度を調節できる。以下、本明細書において、温度制御の対象となる対象物を発熱体と記載することがある。
【００１１】
本発明の温度制御ユニットは、温度調節媒体と金属体とを備える。
温度調節媒体は、金属体の温度を変化させるためのものである。具体的に温度調節媒体は、金属体に形成された温度調節媒体の流路となる空間に存在している。温度調節媒体が前記空間から金属体に作用し、金属体の温度を変化させることで、本発明の温度制御ユニットは対象物の温度を調節する。
【００１２】
温度調節媒体の温度は、対象物の温度より高くてもよく、低くてもよい。
温度調節媒体の温度が、対象物の温度より高い場合、本発明の温度制御ユニットは温度調節媒体と金属体との間の熱交換を利用して、対象物の温度を高くするように温度を調節する。
温度調節媒体の温度が、対象物の温度より低い場合、本発明の温度制御ユニットは温度調節媒体と金属体との間の熱交換を利用して、対象物の温度を低くするように温度を調節する。
【００１３】
本発明の温度制御ユニットにおいては、温度調節媒体の少なくとも一部が液体状態で存在する。
例えば、温度調節媒体の温度が対象物の温度より低い場合、液体状態で存在する少なくとも一部の温度調節媒体は、金属体を介して対象物から熱を吸収し、液体状態の温度調節媒体の温度が上昇し、対象物の温度が低下する。液体状態の温度調節媒体の温度が上昇している間、対象物から温度制御ユニットに移る熱は、顕熱として利用されている。
次いで、液体状態の温度調節媒体の温度が沸点付近まで上昇すると、対象物から温度制御ユニットに移る熱は、温度調節媒体が液体から気体に状態変化する際の蒸発潜熱として利用される。このように、温度調節媒体の温度が対象物の温度より低い場合、本発明の温度制御ユニットは、温度調節媒体が液体から気体に変化する際に発生する吸熱を対象物の温度調節に利用できる。
なお、本発明の温度制御ユニットにおいては、温度調節媒体の種類、沸点、温度制御ユニットの温度にもよるが、温度調節媒体はその全てが液体状態で存在することがあってもよい。
【００１４】
本発明の温度制御ユニットにおいては、温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で存在してもよい。
例えば、温度調節媒体の温度が対象物の温度より低い場合、温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で存在していると、温度調節媒体は金属体を介して対象物から熱を吸収し、固体状態の温度調節媒体の温度が上昇し、対象物の温度が低下する。固体状態の温度調節媒体の温度が上昇している間、対象物から温度制御ユニットに移る熱は、顕熱として利用されている。
次いで、温度調節媒体の温度が融点付近まで上昇すると、対象物から温度制御ユニットに移る熱は、温度調節媒体が固体から液体に状態変化する際の融解潜熱として利用される。このように、温度調節媒体が固体状態で流路となる空間に存在する場合、本発明の温度制御ユニットは、温度調節媒体が固体から液体に変化する際に発生する吸熱を対象物の温度制御に利用できる。
【００１５】
さらに、固体状態から液体状態に変化した温度調節媒体の温度は、対象物から熱を顕熱として吸収することで、温度調節媒体の沸点付近まで上昇する。そして、温度調節媒体の温度が沸点付近となったとき、対象物から温度制御ユニットに移る熱は、温度調節媒体が液体から気体に状態変化する際の蒸発潜熱として利用される。
このように、本発明の温度制御ユニットにおいて、温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で存在すると、対象物から熱を吸収する際に、蒸発潜熱と融解潜熱とをともに対象物の温度制御に利用できる。通常、蒸発潜熱、融解潜熱は顕熱より大きい。よって、温度調節媒体の使用量を過剰に増やさずとも、対象物から効果的に熱を吸収できる効果を期待でき、さらに効率的に対象物の温度を調節できる。
【００１６】
本発明においては、温度調節媒体の蒸発潜熱は、７０〜２００ｋＪ／ｋｇであり、１００〜１５０ｋＪ／ｋｇが好ましく、１２０〜１５０ｋＪ／ｋｇがより好ましく、１２０〜１４５ｋＪ／ｋｇがさらに好ましい。
蒸発潜熱が前記数値範囲の下限値以上であることにより、金属体の温度を充分に下げる効果を期待でき、効率的に対象物の温度を調節できる。
蒸発潜熱が前記数値範囲の上限値以下であることにより、金属体の温度を過度に下げることを抑制でき、意図せぬ温度低下を防止できる。よって、蒸発潜熱が前記数値範囲の上限値以下であると、効率的に対象物の温度を調節できる。
【００１７】
本発明においては、温度調節媒体の体積膨張率が２５０倍以下であり、２４０倍以下が好ましい。
体積膨張率の下限値は特に限定されない。体積膨張率の下限値は例えば、２００倍以上でもよく、１５０倍以上でもよく、５０倍以上でもよい。
体積膨張率が前記数値範囲の上限値以下であることにより、温度調節媒体の急激な膨張を防止できる。そのため温度調節媒体の流路となる金属体内部の空間から気体状態の温度調節媒体が急激な膨張に起因して抜け出すことが少なくなる。その結果、温度制御ユニットの周囲の電子機器において、温度調節媒体の漏洩による故障のおそれが低減される。また、温度調節媒体の気化に備えて確保する体積を小さくできるため、温度調節ユニット等が比較的コンパクトな設計とできるメリットがある。
【００１８】
温度調節媒体としては、フッ素系の化合物が好ましく、ハイドロフルオロカーボン及びハイドロフルオロエーテルからなる群から選ばれる少なくとも一つが好ましく、フルオロカーボンであってもよい。また、温度制御ユニットを電子部品の温度調節に使用する場合、温度調節媒体としては、周囲の電子部品に影響を与えにくいことから絶縁性の非引火性、環境負荷が少ない化合物が好ましい。
【００１９】
ハイドロフルオロカーボンは、鎖状でも環状でもよい。
鎖状のハイドロフルオロカーボンとしては、１，１，１，２，４，４，４−ヘプタフルオロ−ｎ−ブタン、１，１，１，２，２，３，５，５，５−ノナフルオロ−ｎ−ペンタン、１，１，１，２，２，４，５，５，５−ノナフルオロ−ｎ−ペンタン、１，１，１，２，２，３，３，４，６，６，６−ウンデカフルオロ−ｎ−ヘキサン、１，１，１，２，２，３，３，５，６，６，６−ウンデカフルオロ−ｎ−ヘキサン及び１，１，１，２，２，４，５，５，６，６，６−ウンデカフルオロ−ｎ−ヘキサン等が挙げられる。
環状のハイドロフルオロカーボンとしては、１，１，２，２，３−ペンタフルオロシクロブタン、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン、１，１，２，２，３，３，４，４，５−ノナフルオロシクロヘキサン等が挙げられる。
これらの中でも、環状のハイドロフルオロカーボンが好ましく、ハイドロフルオロカーボンとしては、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンが特に好ましい。市販の１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンとしては、ゼオローラＨが挙げられる。
【００２０】
例えば、ゼオローラＨの蒸発潜熱は、１４４ｋＪ／ｋｇであり、体積膨張率は、２３５倍である。
これに対し、水（Ｈ２Ｏ）の蒸発潜熱は、２２５７ｋＪ／ｋｇであり、体積膨張率は、１６９９倍である。また、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）の蒸発潜熱は、８３８ｋＪ／ｋｇであり、体積膨張率は、４９４倍である。
【００２１】
ハイドロフルオロエーテルとしては、Ｃ３Ｆ７ＯＣＨ３、Ｃ３Ｆ７ＯＣ２Ｈ５、Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３、Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ２Ｃｌ、Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５、ｃ−Ｃ７Ｆ１３ＯＣＨ３、ｃ−Ｃ７Ｆ１３ＯＣ２Ｈ５、Ｃ７Ｆ１５ＯＣＨ３、Ｃ７Ｆ１５ＯＣ３ Ｈ５、Ｃ１０Ｆ２１ＯＣＨ３、Ｃ１０Ｆ２１ＯＣ２Ｈ５が挙げられる。
【００２２】
温度調節媒体の沸点は、例えば、２５〜１５０℃でもよく、５０〜１００℃でもよい。温度調節媒体の沸点は、対象物の温度に応じて、すなわち、対象物の温度域に応じて適宜設定すればよい。
温度調節媒体の融点は、例えば、−１４０〜３０℃でもよく、−１３０〜２５℃でもよい。温度調節媒体の沸点は、対象物の温度に応じて、すなわち、対象物の温度域に応じて適宜設定すればよい。
【００２３】
金属体には温度調節媒体の流路となる空間が形成されている。金属体は、温度制御の対象物と接触可能な部分を有し、かつ、温度調節媒体の流路となる空間が形成されている形態であれば特に限定されない。金属体としては、例えば、金属多孔体、金属繊維体がある。
金属多孔体としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、クロム、チタン、チタン合金、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の多孔質金属が挙げられる。
金属繊維体としては、例えば、後述の金属繊維シートが挙げられる。金属繊維体は、金属繊維で構成される金属体であれば特に限定されない。
【００２４】
金属繊維シートについて説明する。
金属繊維シートは、金属繊維単独で構成されてもよく、金属繊維以外の繊維と併用して構成されてもよい。
金属繊維を構成する金属成分は特に制限されない。具体例としては、例えば、銅、ステンレス、鉄、アルミニウム、ニッケル及びクロム等が挙げられる。金属成分は、金、白金、銀、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム及びオスミウム等の貴金属でもよい。
これらの中でも金属繊維を構成する金属成分としては、銅、ステンレス及びアルミニウムが好ましい。特に、銅繊維は、剛直性と塑性変形性とのバランスに優れ、熱伝導性能と経済性のバランスの点からも好ましい。そのため金属繊維シートは、銅繊維を含む金属繊維シートが好ましい。
【００２５】
金属以外の成分としては、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル樹脂、アラミド樹脂、ナイロン及びアクリル樹脂、並びにこれらの繊維状物等の結着性及び担持性を有する有機物等が挙げられる。これらの有機物は、例えば金属繊維シート作製時の形態維持性及び機能性を補助、向上させるため等に用いることができる。
【００２６】
金属繊維シートの構造は、シート状であれば特に制限されず、任意のシート構造をとることができる。例えば、金属繊維シートのシート構造は、金属繊維がランダムに交絡している不織布であってもよく、規則性を有する織布、又はメッシュ材であってもよい。
また、金属繊維シートの表面は、平らであってもよく、コルゲート加工等が施され、凹凸を有していてもよく、特に制限されない。
【００２７】
金属繊維シートは、金属繊維が結着されていることが好ましい。金属繊維が結着されているとは、金属繊維同士が物理的に固定され、結着部を形成していることを意味する。  金属繊維シートは、金属繊維同士が結着部で直接的に固定されていてもよく、金属繊維の一部同士が、金属成分以外の成分を介して間接的に固定されていてもよい。
金属繊維が結着されていることにより、金属繊維シートを構成している金属繊維の間に空隙が形成される。この空隙は、例えば金属繊維が交絡することにより形成されてもよい。金属繊維シートにおいては、当該空隙が温度調節媒体の流路となる空間である。
金属繊維シート内に形成される当該空隙に温度調節媒体の一部が入り込み、対象物から金属繊維シートに伝導した熱が温度調節媒体に効率的に伝導され、金属繊維シートの温度調節の効率がさらによくなる。金属繊維シートの空隙率は、３０〜９９％が好ましく、７０〜９９％がより好ましい。
【００２８】
特許文献１に記載の冷却装置等の従来技術においては、温度調節媒体の急激な膨張に起因する漏洩の対策として温度調節媒体の流路となる空間を大きくすることも考えられる。しかし、当該空間を大きくすると、例えば小型化、薄型化が求められる電子機器等に適用しにくくなるという問題があった。
これに対し本発明においては、温度制御ユニットが金属繊維シートを金属体として備える場合、温度制御ユニットを小型化及び薄型化しやすく、小型化、薄型化が求められる電子機器等に適用しやすい。金属繊維シートは、金属繊維をシート状に加工したものであるからシートの厚さを薄くすることが容易であり、かつ、温度調節媒体の流路となる空間を金属繊維同士の空隙によって確保できるからである。
【００２９】
金属繊維シートの鉛直方向の厚みは、０．１〜２０ｍｍが好ましく、０．５〜１０ｍｍがより好ましい。金属繊維シートの厚みが０．１ｍｍ以上であると、温度調節媒体の作用による金属繊維シートの温度変化が充分であり、温度制御ユニットの温度調節の効率がさらによくなる。金属繊維シートの厚みが２０ｍｍ以下であると、温度制御ユニットを薄型化しやすくなる。金属繊維シートの厚みは、後述するプレス工程で調整できる。
【００３０】
金属繊維シートは、結着部で金属繊維が焼結されていることが好ましい。金属繊維が焼結されていることにより、金属繊維シートの熱伝導性及び均質性が安定しやすくなる。
金属繊維シートの熱伝導率は、１Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましい。金属繊維シートの熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であると、温度制御ユニットの温度調節の効率がさらによくなる。
【００３１】
金属繊維シートの坪量は、３０〜５０００ｇ／ｍ２が好ましく、５０〜１８００ｇ／ｍ２がより好ましい。金属繊維シートの坪量が３０ｇ／ｍ２以上であると、温度調節媒体の作用による金属繊維シートの温度変化が充分であり、温度制御ユニットによる温度調節の効率がさらによくなる。金属繊維シートの坪量が５０００ｇ／ｍ２以下であると、金属繊維シートを軽量化しやすくなり、温度制御ユニットを軽量化しやすい。
【００３２】
金属繊維シートの１ｃｍ２当たりのＪＩＳ  Ｚ８１０１に規定する坪量の変動係数（ＣＶ値）は、１０％以下が好ましい。坪量は、単位体積当たりの重量を示す指標であるから、坪量の変動係数が一定の値以下であることは、金属繊維シートの熱伝導性及び占積率についても安定した値であるといえる。すなわち、金属繊維シートの坪量の変動係数が１０％以下であると、金属繊維シートに極端なサイズのダマ及び空隙が存在しにくく、金属繊維シートの均質性が優れ、温度制御ユニットの熱伝導率の値が安定する。その結果、温度調節媒体と金属繊維シートとの間の熱交換の効率が安定し、より安定した熱交換の効率で金属繊維シートの温度を変化させて対象物の温度を調節できるため、温度制御ユニットによる対象物の温度調節の効率がさらによくなる。
【００３３】
金属繊維シートの占積率の下限値は、１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、４％以上がさらに好ましい。金属繊維シートの占積率の上限値は、７０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましい。占積率が１％未満であると温度調節媒体導入時の圧力損失が抑えられる一方で、繊維量不足により温度調節（熱交換）の効率が低下するおそれがある。また、占積率が７０％を越えると温度調節媒体導入時の圧力損失が増大するおそれがある。
【００３４】
金属繊維の平均繊維長は、特に限定されない。ただし、金属繊維の平均繊維長は、例えば、１〜１０ｍｍが好ましく、３〜５ｍｍがより好ましい。金属繊維の平均繊維長が１〜１０ｍｍの範囲であると、温度制御ユニットの熱伝導性及び均質性が安定化する傾向がある。
金属繊維の平均繊維径は、特に限定されない。ただし、金属繊維の平均繊維径は、１〜７０μｍが好ましく、２〜５０μｍがより好ましく、２〜３０μｍがさらに好ましい。金属繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、金属繊維の剛直性が低下して、金属繊維シートを製造する際に所謂ダマが生じやすくなる。ダマが生じることにより、金属繊維シートの熱伝導性及び均質性が安定しにくくなる。金属繊維の平均繊維径が７０μｍを超えると、金属繊維の剛直性が繊維交絡の妨げになるおそれがある。
金属繊維の長手方向に垂直な断面の形状は、任意の形状とすることができる。かかる断面の形状は、例えば、円形、楕円形、略四角形及び不定形等のいずれの形状であってもよい。
金属繊維の平均繊維径は、繊維の長手方向に対して法線方向の垂直断面の投影面積を円相当径として算出した値である。１０〜２０程度の繊維を選択して、算術した繊維径を平均繊維径とすればよい。また、角錐状の繊維の場合には、繊維長の対して１／２の長さの部分の法線方向断面から平均繊維径を求めればよい。
金属繊維のアスペクト比は、３３〜１００００が好ましい。アスペクト比が３３未満である場合には、金属繊維の交絡が生じにくく、温度制御ユニットの強度が低下するおそれがある。アスペクト比が１００００を超えると、金属繊維シートの均質性が低下し、温度制御ユニットの熱伝導性が安定しにくくなるおそれがある。
【００３５】
金属繊維シートを製造する方法としては、金属繊維を圧縮成形する乾式法；金属繊維を含むスラリーを湿式抄造法で抄紙する方法等が挙げられる。乾式法により、金属繊維シートを得る場合には、カード法及びエアレイド法等により得られた金属繊維を主体とするウェブを圧縮成形できる。圧縮成形の際には、金属繊維間の結合を付与するために、バインダーを金属繊維に含浸させてもよい。バインダーとしては、アクリル系接着剤等の有機バインダー；コロイダルシリカ等の無機質バインダーを用いることができる。
【００３６】
湿式抄造法により金属繊維シートを製造する場合には、金属繊維等が水性媒体に分散しているスラリーを用いて、抄紙機にて湿式抄造を行うことができる。スラリーには、填料、分散剤、増粘剤、消泡剤、紙力増強剤、サイズ剤、凝集剤、着色剤及び定着剤等の添加剤を添加してもよい。
湿式抄造により得られる湿体シートには、金属繊維等を互いに交絡させる繊維交絡処理工程を実施してもよい。繊維交絡処理工程としては、湿体シート面に高圧ジェット水流を噴射する方法を採用することができ、この方法により、シート全体にわたって金属繊維又は金属繊維を主体とする繊維同士を交絡させることができる。この工程を経た後に、湿体シートは、ドライヤー工程を経て巻取り等される。
【００３７】
繊維交絡処理工程とドライヤー工程とを経て得られるシートには、金属繊維等を結着させる前にプレス工程を実施できる。プレス工程を実施することで、金属繊維間に形成されている極端に大きな空隙を減らし、均質性を高めることができる。また、プレス工程の際に、プレス時の圧力を適宜調整することにより、金属繊維シートの厚みを調整できる。
【００３８】
金属繊維等を結着させる方法としては、金属繊維シートを焼結する焼結工程を実施することが好ましい。金属繊維シートを焼結して結着することで、金属繊維等を確実に結着し、金属繊維間を固定することができる。その結果、金属繊維シートの坪量の変動係数（ＣＶ値）がさらに安定して小さくなる。焼結工程を実施することにより、金属繊維同士の接点が結着し、確実に結着部を設けることができ、金属繊維シートの均質性、熱伝導性が安定しやすくなる。
焼結工程を経た金属繊維シートは、さらにプレス工程を経ることが好ましい。焼結工程の後、さらにプレス工程を経ることで、金属繊維シートの均質性がさらに向上するとともに、金属繊維シートを薄型化できる。焼結後のプレス工程によって、厚み方向だけでなく、面方向にも金属繊維等のシフトが生じる。これにより焼結時には空隙であった箇所にも金属繊維等が配置され、均質性が向上し、かかる状態が金属繊維の有する塑性変形特性によって維持される。なお、焼結工程の後に実施されるプレス工程の圧力は、金属繊維シートの厚みを考慮して適宜設定できる。
【００３９】
以下、本発明を適用した複数の実施形態例について説明する。以下の説明で用いる図において、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
以下に示す複数の実施形態において、同一の構成には、同一符号を用いて説明し、重複する説明を省略する。
【００４０】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。図２は、図１の温度制御ユニットのＩＩ−ＩＩ断面図である。図２中「Ｄ１」は第１の実施形態の温度制御ユニット１における金属繊維シート５０の厚みを示す。
温度制御ユニット１は金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）に加えて、収容体３０をさらに備える。
【００４１】
収容体３０は、本発明における金属体の一形態例である金属繊維シート５０を収容する。収容体３０の構造は、温度調節媒体が収容体３０の内部に導入され得る構造であれば特に限定されない。温度制御ユニット１においては、収容体３０は第１の開口端部１１と第２の開口端部１２とを備える。このように収容体３０の両端は開口端である。
第１の開口端部１１から収容体３０内に導入された温度調節媒体は、金属繊維シート５０の内部等においてその温度を調節し、第２の開口端部１２から導出される。第１の開口端部１１と、第２の開口端部１２を備えることにより、温度調節媒体を収容体３０の第１の端部から収容体３０の内部に導入し、第２の開口端部１２から導出できる。
【００４２】
収容体３０の形状としては、特に制限されず、任意の構造、形状を採用できる。収容体３０は、金属材料、セラミック材料、樹脂材料等で構成可能である。
金属材料としては、ステンレス、銅、アルミニウム、アルミナ等が挙げられる。セラミック材料としては、ジルコニア、チタン酸バリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等が挙げられる。樹脂材料としては、ポリメタクリル酸、ポリシアノアクリル酸（ポリシアノアクリレート）等のポリアクリル酸樹脂；ポリビニルピロリドン樹脂；ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル樹脂；ポリプロピレン樹脂；ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂；ポリイミド樹脂；アラミドを含むポリアミド樹脂；ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、温度調節の効率の点から、収容体３０の材料としては、ステンレス、銅、アルミニウム等の熱伝導性が高い金属材料が好ましい。
また、収容体３０が発熱体等の対象物と接する少なくとも一つの面は、金属等の熱伝導性の物質で構成することが好ましい。
【００４３】
収容体３０が金属である場合には、金属繊維シート５０と収容体３０とが結着していることが好ましい。金属繊維シート５０と収容体３０とが結着している場合、金属繊維シート５０と収容体３０との間の熱交換の効率がさらによくなる。
金属繊維シート５０と収容体３０を結着させる方法としては、例えば、図１のような態様で金属繊維シート５０に収容体３０を配置し、焼結させる方法がある。
【００４４】
収容体３０が金属材料で構成される場合、金属繊維シート５０を収容した態様で焼結加工を施してもよい。このような手法で、収容体３０と金属繊維シート５０とが結着した温度制御ユニットを得ることができる。収容体３０と金属繊維シート５０とが結着した温度制御ユニットにおいては、発熱体からの熱が金属繊維シート５０に伝播しやすくなり、温度制御ユニットによる温度調節の効率がさらによくなる。例えば、焼結加工が施される収容体は、例えば、銅板、アルミニウム板、銅箔及びアルミニウム箔からなる群より選ばれる少なくとも一つで構成される。
【００４５】
温度制御ユニット１においては、第１の開口端部１１及び第２の開口端部１２の断面の形状及び開口面の面積を任意に選択できる。第１の開口端部１１及び第２の開口端部１２の開口面の面積を適宜選択することにより、温度制御ユニット１による温度調節の効率を調節できる。例えば、温度調節の効率をさらに高めたいときには、第１の開口端部１１の開口面の面積を広くして、温度調節媒体の導入効率を高めて温度調節媒体の作用による金属繊維シートの温度変化を大きくすればよい。
【００４６】
温度制御ユニット１は、収容体３０内に温度調節媒体を導入する温度調節媒体の導入手段（図示略）をさらに備えてもよい。温度調節媒体の導入手段により、収容体３０内に温度調節媒体が導入され得る。温度調節媒体の導入手段は、特に限定されない。例えば、コンプレッサー、液体ポンプ等の温度調節媒体の導入手段を挙げることができる。
温度調節媒体が収容体３０内に導入されることにより、収容体３０が収容している金属繊維シート５０の温度を変化させることができる。金属繊維シート５０が銅繊維又はアルミニウム繊維等で構成されている場合には、温度調節媒体によって金属繊維シート５０の温度変化が起きやすく、対象物の温度が効率よく調節される。
特に、第１の開口端部１１の開口面の面積が小さく、温度調節媒体の導入が困難である場合、温度調節の効率をさらに向上させるには、上述の導入手段を好適に適用できる。
【００４７】
温度制御ユニット１では、金属繊維シート５０の全領域が、収容体３０に収容されているが、金属繊維シート５０の一部の領域が収容体３０に収容されていてもよい。この場合、収容体３０に温度調節媒体を導入することにより、収容体３０に収容されている一部の領域の金属繊維シート５０の温度を局所的に変化させることができる。
温度制御ユニット１においては、収容体３０の両端が開口端部であるが、温度制御ユニット１はこれに限定されず、いずれか一方の端部のみが開口端部でもよく、両端が閉塞端でもよい。ただし、両端が閉塞端である場合においては、収容体３０の内部に温度調節媒体を導入するための温度調節媒体の導入口を収容体３０の任意の箇所に形成してもよい。導入口を収容体３０に形成した場合においては、収容体３０の内部から温度調節媒体が導出される導出口を収容体３０の任意の箇所にさらに形成してもよい。
【００４８】
（第１の実施形態の作用効果）
温度制御ユニット１は、金属繊維シート５０が収容体３０の内部に収容されている。そのため温度制御ユニット１においては、収容体３０内に温度調節媒体が導入されることで、金属繊維シート５０の空隙内で温度調節媒体が継続的に保持される。その結果、金属繊維シート５０の温度が効率よく変化する。金属繊維シート５０の温度が変化することにより、金属繊維シート５０と接している部分の収容体３０の温度を金属繊維シート５０と一体的に変化させることができる。
以上より、温度制御ユニット１によれば、温度変化が起きた部分の収容体３０と接触させることで、対象物の温度を効果的に調節して制御できる。
【００４９】
［第２の実施形態］
図３は第２の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。図４は、図３の温度制御ユニットのＩＶ−ＩＶ断面図である。
第２の実施形態の温度制御ユニット２は金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）に加えて、支持体２０をさらに備える。図３中「Ｄ２」は温度制御ユニット２における金属繊維シート５０の厚みを示す。図４中の矢印は、貫通穴２４から導出される温度調節媒体の向きの一例を示す。
【００５０】
支持体２０は金属繊維シート５０を支持する。支持体２０には中空部２２が形成されている。中空部２２は、温度調節媒体の流路となる金属繊維シート５０の空隙に、温度調節媒体を導入するための外部流路である。
図４に示すように、支持体２０の内部には、仕切部２３が設けられている。温度制御ユニット２においては、支持体２０の内部に仕切部２３を設けることにより、温度調節媒体の外部流路となる複数の中空部２２が支持体２０の内部に形成されている。
【００５１】
支持体２０の上面には貫通穴２４が複数形成されている。貫通穴２４は、支持体２０の上面から中空部２２に貫通している。
貫通穴２４が支持体２０の上面に形成されていることにより、中空部２２を流れる温度調節媒体が、貫通穴２４から金属繊維シート５０に向かって導出され得る。
【００５２】
温度制御ユニット２においては、支持体２０の開口端部２６から外部流路である中空部２２に温度調節媒体が導入される。外部流路である中空部２２内に温度調節媒体が流れることより、支持体２０の温度が調節される。これに伴い、温度が調節された支持体２０と接触する部分の金属繊維シート５０の温度が調節される。すなわち、中空部２２に導入された温度調節媒体は、支持体２０を介して金属繊維シート５０の温度を変化させることができる。
さらに温度制御ユニット２においては、貫通穴２４が支持体２０の上面に形成されているため、中空部２２を流れる温度調節媒体は、貫通穴２４から金属繊維シート５０に向かって導出される。貫通穴２４から導出された温度調節媒体は、金属繊維間の空隙（すなわち、金属繊維シート５０内の流路）に導入され、金属繊維シート５０の温度を金属繊維シート５０の内部から作用して変化させることができる。金属繊維シート５０は金属繊維で構成されているため、温度調節媒体が金属繊維間の空隙に入り込み、当該空隙を通過する過程で、金属繊維シート５０の温度が効率的に変化する。
【００５３】
このように、貫通穴２４が支持体２０に形成されていることにより、温度調節媒体が中空部２２から金属繊維シート５０に直接到達できる。そのため、金属繊維シート５０の温度を効果的に変化させることができる。
ここで、金属繊維シート５０の温度を変化させた温度調節媒体は、金属繊維シート５０から導出されるが、金属繊維シート５０から温度調節媒体が導出される部分は、特に限定されない。当該部分は金属繊維シート５０の上面でも、金属繊維シート５０の側面でもよい。
【００５４】
支持体２０は、上述の収容体３０と同様の材料で構成できる。温度調節の効率の点から、支持体２０の材料としては、熱伝導性が高い金属材料が好ましい。
温度制御ユニット２は、使用の目的等に応じて任意の立体的形状を採用できる。温度制御ユニット２の立体的形状は、例えば、円柱状、楕円柱状、多角柱状等のいずれでもよい。
【００５５】
支持体２０の形状及び構造としては、支持体２０の内部の中空部２２に温度調節媒体を導入することができれば、特に制限されない。開口端部２６の開口面の面積が小さく、温度調節媒体の導入が困難な場合、温度調節の効率をさらに向上させたい場合は、温度調節媒体を中空部２２に導入する温度調節媒体の導入手段を使用できる。温度調節媒体の導入手段としては、特に制限されない。
貫通穴２４の穴径は特に制限されず、任意に設定できる。貫通穴２４の数は特に制限されず、任意に設定できる。貫通穴２４同士の間隔は規則的でも不規則的でもよい。
【００５６】
温度制御ユニット２においては、金属繊維シート５０の鉛直方向の厚みＤ２は、０．１〜５ｍｍが好ましい。金属繊維シート５０の厚みＤ２が０．１ｍｍ以上であると、温度調節媒体を充分に導入しやすく、温度制御ユニット２の温度調節の効率がさらによくなる。金属繊維シート５０の厚みＤ２が５ｍｍ以下であると、金属繊維シート５０を薄型化しやすくなり、温度制御ユニット２を薄型化しやすい。
【００５７】
温度制御ユニット２は、その他の構成をさらに備えてもよい。その他の構成として、温度制御ユニット２を発熱体等の対象物に装着するための装着部、及び温度調節媒体を開口端部２６から導入するための補助部材等が挙げられる。
図３および図４に示す温度制御ユニット２においては、金属繊維シート５０の下面が支持体２０に覆われており、金属繊維シート５０の側面と上面は、開放面とされている。しかし、第２の実施形態の温度制御ユニットは、金属繊維シート５０の側面、及び上面が開放面とされている形態に限定されず、金属繊維シート５０の側面や上面が開放面とされていない形態であってもよい。
金属繊維シート５０の側面や上面が開放面とされていない形態においては、金属繊維シート５０の閉塞面から温度調節媒体が導出されないため、金属繊維シート５０の開放面へ効率的に導出される。
【００５８】
（第２の実施形態の作用効果）
以上説明した温度制御ユニット２では、中空部２２に温度調節媒体が流れることにより支持体２０及び金属繊維シート５０の温度を効率よく変化させることができる。
また、温度制御ユニット２は仕切部２３を備えるため、中空部２２に導入された温度調節媒体が仕切部２３によって形成された流路に誘導される。そのため、中空部２２を流れる温度調節媒体が貫通穴２４から効率的に導出され、金属繊維シート５０の温度を効率的に変化させることができる。よって温度制御ユニット２によれば、効率的に対象物の温度を調節でき、温度調節の効率がさらによくなる。
温度制御ユニット２では、金属繊維シート５０の内部に形成される空隙の大きさを調節することにより、温度変化の大きさ及び温度調節の効率を制御できる。そのため、金属繊維シートの温度変化を大きくすることを目的として温度調節媒体の使用量を増やす必要がなくなる。よって、温度制御ユニット２によれば、効率的に対象物の温度を調節でき、温度調節の効率がさらによくなる。
さらに、温度制御ユニット２では、貫通穴２４の穴径を調節することにより、金属繊維シート５０の面内で局所的に温度変化の大きさを調節できる。そのため、温度制御ユニット２は、貫通穴２４の穴径を調節することで、温度調節媒体の流量を制御でき、任意の箇所の温度変化量を調節できる。よって温度制御ユニット２によれば、対象物の温度を局所的に調節しながら制御できる。
【００５９】
［第３の実施形態］
図５は第３の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。図６は、図５の温度制御ユニットのＶＩ−ＶＩ断面図である。図６中の矢印は、図５の温度制御ユニットの内部を流れる温度調節媒体の向きの一例を示す。
温度制御ユニット３は金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）と支持体２０に加えて、蓋体２５をさらに備える。蓋体２５は金属体である金属繊維シート５０を覆っている。
【００６０】
温度制御ユニット３においては、支持体２０の上面には貫通穴２４ａ，２４ｂが形成されている。貫通穴２４ａ，２４ｂは、支持体２０の上面から中空部２２ａ，２２ｂに貫通している。
ここで、図６中の矢印は、中空部２２ａから貫通孔２４ａを介して金属繊維シート５０の空隙に導入される温度調節媒体の向きと、金属繊維シート５０の空隙から貫通孔２４ｂを介して中空部２２ｂに導出される温度調節媒体の向きとを示す。
貫通穴２４ａが支持体２０の上面に形成されていることにより、中空部２２ａを流れる温度調節媒体が貫通穴２４ａから金属繊維シート５０の空隙に向かって導出される。
貫通穴２４ｂが支持体２０の上面に形成されていることにより、金属繊維シート５０の温度を変化させた温度調節媒体が、中空部２２ｂに導入され、中空部２２ｂを流れ、開口端部２６から導出される。
貫通穴２４ａ，２４ｂの穴径は特に制限されず、任意に設定できる。貫通穴２４ａ，２４ｂの数は特に制限されず、任意に設定できる。貫通穴２４ａ，２４ｂ同士の間隔は規則的も不規則的でもよい。
【００６１】
温度制御ユニット３においては、蓋体２５が金属繊維シート５０の上面を覆っているため、金属繊維シート５０の空隙に入り込んだ温度調節媒体は、金属繊維シート５０の上面から温度制御ユニット３の外部に導出されにくい。
よって、温度制御ユニット３においては、温度調節媒体と金属繊維シート５０との間でさらに効果的に熱交換が起き、温度調節媒体が金属繊維シート５０と蓋体２５との温度を効果的に変化させることができる。その結果、蓋体２５に対象物を直接接触させた場合に、温度制御ユニット３による対象物の温度調節の効率がさらによくなる。
【００６２】
蓋体２５の形状としては、図５および図６に示すような板状に制限されず、任意の構造及び形状を採用できる。蓋体２５は、公知の金属等の熱伝導性材料で構成できる。かかる熱伝導性材料としては、例えばステンレス、銅、及びアルミニウム等を挙げることができる。
蓋体２５の材料としては、温度調節の効率を考慮して、熱伝導性が高い金属材料が好ましい。例えば、蓋体２５は、銅板又は銅箔等で構成できる。例えば、対象物と蓋体２５とを直接的に接触させた場合、発熱体から蓋体２５及び金属繊維シート５０に熱が伝播する。このとき、金属繊維シート５０の内部に保持されつつ通過する温度調節媒体により、伝播した熱と温度調節媒体との間で熱交換が行われる。
蓋体２５の素材としては、対象物との間で熱交換が起きやすい素材、金属繊維シート５０との間で熱交換が起きやすい素材が適している。
【００６３】
なお、図５および図６に示す温度制御ユニット３においては、金属繊維シート５０の側面は開放面である。ただし、温度制御ユニット３は、金属繊維シート５０の側面は開放面でなくてもよい。金属繊維シート５０の側面が開放面でない形態においては、温度調節媒体が中空部２２ｂから優先的に導出される。
【００６４】
例えば、図５および図６に示す温度制御ユニット３においては、金属繊維シート５０、蓋体２５の代わりに、温度制御ユニット１が支持体２０と積層されていてもよい。この場合においては、収容体３０の下側の面に貫通孔を形成することにより、中空部２２ａから導入される温度調節媒体が、貫通穴２４ａと、収容体３０の下側の面に形成された貫通孔とを経由して流れ、収容体３０の内部に収容される金属繊維シート５０の温度を変化させてもよい。
【００６５】
（第３の実施形態の作用効果）
以上説明した温度制御ユニット３は蓋体２５をさらに備えるため、温度調節媒体と金属繊維シート５０との間の熱交換の効率がさらによくなり、加えて温度制御ユニット３と対象物との間の熱交換の効率もさらによくなる。このように、温度制御ユニット３は金属繊維シート５０を介して温度調節媒体と対象物との間で効率的に熱交換させることができるため、温度調節の効率が飛躍的に上昇する。
温度制御ユニット３においては、貫通穴２４ａ，２４ｂの穴径を調節することにより、金属繊維シート５０の面内で局所的に温度調節の効率を調整できる。すなわち、温度制御ユニット３によれば、貫通穴２４ａ，２４ｂの穴径を調節することで、温度調節媒体の流量を制御でき、任意の箇所の温度調節の効率を高めることができる。よって温度制御ユニット３によれば、局所的に温度変化が起きた部分の金属繊維シート５０で、対象物の温度を局所的に調節できる。
また、温度制御ユニット３では、金属繊維シート５０の内部に形成される空隙の大きさを調節することにより、金属繊維シート５０の温度変化の大きさ、対象物の温度調節の効率を調整できる。そのため、温度調節の効率を損なうことなく、温度制御ユニット３を薄型化しやすく、軽量化しやすい。
【００６６】
［第４の実施形態］
図７は第４の実施形態の温度制御ユニットを示す斜視図である。温度制御ユニット４は、金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）と支持体２１と蓋体２５とを備える。支持体２１の内部には温度調節媒体の外部流路となる中空部が形成されている。支持体２１の第１の端面４０には、当該中空部に温度調節媒体を導入するための温度調節媒体の導入口４１が形成されている。また、支持体２１の第２の端面４２には、当該中空部から温度調節媒体を導出するための温度調節媒体の導出口４３が形成されている。
【００６７】
図８は、温度制御ユニット４のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。図８中の矢印は、温度制御ユニット４に導入される温度調節媒体の向きの一例と、温度制御ユニット４から導出される温度調節媒体の向きの一例とを示す。図８に示すように、温度制御ユニット４の支持体２１の内部には、温度調節媒体の外部流路となる中空部２７と中空部２８とが形成されている。中空部２７と中空部２８は、仕切部２９によってそれぞれ形成されている。
【００６８】
図９は、温度制御ユニット４の上面図である。
中空部２７は、装着部Ｓ１〜Ｓ６の位置に応じて、複数に分岐している。複数に分岐した中空部２７の各端部は、装着部Ｓ１〜Ｓ６の各々の下部に位置している。
中空部２８は、貫通穴３７の位置に応じて複数に分岐している。これらの複数に分岐した各中空部は、導出口４３の付近で合流している。
【００６９】
温度制御ユニット４においては、蓋体２５が金属繊維シート５０の上面を覆っている。図９に示すように、蓋体２５の上面には複数の装着部Ｓ１〜Ｓ６が設けられている。複数の装着部Ｓ１〜Ｓ６にはＩＣチップ、ＬＥＤ等の半導体デバイス（素子）等を装着する。
これらの装着部Ｓ１〜Ｓ６のうち、装着部Ｓ１と装着部Ｓ３とにそれぞれ発熱体Ｈ１と、発熱体Ｈ３とが配置されている。ここで、図９中の点線は、支持体２１の内部に形成されている中空部２７、中空部２８を示している。
【００７０】
図１０は、図７の温度制御ユニットの支持体２１を示す上面図である。図１０に示すように支持体２１の上面には、支持体２１の上面から中空部２７に貫通する貫通穴３１〜３６が形成されている。これらの各貫通穴３１〜３６は、各装着部Ｓ１〜Ｓ６の位置に応じて支持体２１の上面に形成されている。
また、図１０に示すように、支持体２１の上面には、支持体２１の上面から中空部２８に貫通する貫通穴３７が複数形成されている。これらの複数の貫通穴３７は、各貫通穴３１〜３６の周囲に位置する支持体２１の上面に形成されている。
【００７１】
図９に示すように、温度制御ユニット４に温度調節媒体が導入されると、中空部２７は、導入口４１から導入される温度調節媒体の外部流路となり、中空部２８は、導出口４３から導出される温度調節媒体の外部流路となる。温度制御ユニット４に温度調節媒体が導入されると、温度調節媒体の流れは、各装着部Ｓ１〜Ｓ６の位置に応じて誘導されて複数に分岐する。
【００７２】
図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ断面図である。中空部２７内で複数に分岐した温度調節媒体の流れは、各貫通穴３１〜３６の位置に誘導され、各貫通穴３１〜３６から導出される。例えば、貫通穴３３から導出された温度調節媒体は、金属繊維シート５０の空隙に導入される。金属繊維シート５０の空隙に導入された温度調節媒体は、金属繊維シート５０及び蓋体２５を介して発熱体Ｈ３との間で熱交換する。
ここで貫通穴３３は、装着部Ｓ３の位置に応じて支持体２１に形成されている。そのため、局所的に温度が変化した金属繊維シート５０の一部分と近接している装着部Ｓ３も同様に、局所的に温度が変化する。よって、温度制御ユニット４は、貫通穴３３から導出される温度調節媒体により、装着部Ｓ３の温度が局所的に変化し、複数の装着部のうち装着部Ｓ３に配置された発熱体Ｈ３の温度を局所的に調節できる。
このように、各貫通穴３１〜３６から導出された温度調節媒体は、各貫通穴３１〜３６の周囲の金属繊維シート５０を介して、各装着部Ｓ１〜Ｓ６の温度が局所的に変化し、各装着部Ｓ１〜Ｓ６に装着される発熱体の温度が局所的に調節される。
ここで、例えば、発熱体Ｈ３の温度を調節した温度調節媒体は、貫通穴３３の周囲に形成されている貫通穴３７から中空部２８に導入され、導出口４３から導出される。
【００７３】
図１１に示すように、温度制御ユニット４においては、温度制御ユニット３と同様に、金属繊維シート５０の上面を蓋体２５が覆っている。さらに、温度制御ユニット４においては、金属繊維シート５０の側面を支持体２１が覆っている。そのため、金属繊維シート５０の空隙に入り込んだ温度調節媒体は、金属繊維シート５０の上面、側面のいずれからも温度制御ユニット４の外部に導出されない。そのため、温度制御ユニット４は、温度制御ユニット３より確実に、温度調節媒体の流れを制御することができ、温度調節媒体と金属繊維シート５０との間の熱交換の効率を所望の位置で飛躍的に高めることができる。
【００７４】
中空部２７、２８の流路面の面積は、特に制限されず、任意に設定できる。例えば、温度調節媒体による温度調節の効率を相対的に高めたいときは、流路面の面積を大きくすればよく、温度調節の効率を相対的に低く設定したいときは、流路面の面積を小さくすればよい。
【００７５】
貫通穴３１〜３７の穴径は、特に制限されず、任意に設定できる。例えば、より局所的な温度調節を温度制御ユニット４で実現するためには、温度調節媒体の導出穴となる貫通穴３１〜３６の穴径を小さくすればよく、より高い温度調節の効率を温度制御ユニット４で実現するためには、貫通穴３１〜３６の穴径を大きくすればよい。
【００７６】
（第４の実施形態の作用効果）
以上説明した温度制御ユニット４は、各装着部Ｓ１〜Ｓ６の位置に応じて複数に分岐した中空部２７を有する。そのため、温度制御ユニット４は、導入口４１から導入される温度調節媒体を、各装着部Ｓ１〜Ｓ６の位置に効率的に誘導できる。また、上述したように各装着部Ｓ１〜Ｓ６の位置に誘導された温度調節媒体は、各貫通穴３１〜３６の周囲の金属繊維シート５０の温度を局所的に変化させることができる。金属繊維シート５０の温度が局所的に変化することで、各装着部Ｓ１〜Ｓ６が設けられている部分の蓋体２５の温度も局所的に変化する。よって、各装着部Ｓ１〜Ｓ６に配置される発熱体の温度を局所的に調節できる。
また、温度制御ユニット４は、中空部２７の形状、貫通穴３１〜３６の穴径を適宜選択することで、温度変化の大きさ、熱交換の効率を調節し、各装着部Ｓ１〜Ｓ６に配置される発熱体の温度を選択的に変化させることができる。従って、温度制御ユニット４は、各装着部に装着された発熱体の発熱状態に合わせて、温度調節の対象となる発熱体を任意に選択し、その温度を局所的に調節できる。
例えば、電気機器等に使用される基板等においては、同一基板上に実装された種類、材質等の異なる各素子は、許容される耐熱温度の上限が異なることがある。この場合、許容される温度がより低い素子を他の素子よりも優先的に冷やすことが求められる。このような場合、最も許容温度が低い素子に合わせて、基板全体の温度を調節するよりも、例えば素子ごとに局所的に温度を低く調節した方が効率的である。
また、温度制御ユニット４は、温度制御ユニット２、温度制御ユニット３と同様に、薄型化、軽量化を図ることができる。
【００７７】
［第５の実施形態］
図１２は第５の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。図１３は、図１２の温度制御ユニットのＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。図１４は、図１２の温度制御ユニットの側面図である。
第５の実施形態の温度制御ユニット５は、金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）とに加えて、金属繊維シート５０の上側に設けられた第１の金属層５１と金属繊維シート５０の下側に設けられた第２の金属層５２と温度調節媒体の導入手段（図示略）とをさらに備える。
【００７８】
図１３に示すように、第１の金属層５１は、金属繊維シート５０の第１の面Ａと接する層である。第１の面Ａは金属繊維シート５０の上面である。第２の金属層５２は金属繊維シート５０の第２の面Ｂと接する層である。温度制御ユニット５においては、第２の面Ｂは、金属繊維シート５０の下面であり、第１の面Ａと対向する平行な面である。このように、金属繊維シート５０は第１の金属層５１と第２の金属層５２との間に挟まれている。
【００７９】
第１の金属層５１及び第２の金属層５２は、金属板でも金属箔でもよい。金属板又は金属箔の材料の種類としては、特に限定されない。金属板又は金属箔の材料の詳細及び好ましい態様は、金属繊維シート５０の材料について説明した内容と同様である。
第１の金属層５１の材料と第２の金属層５２の材料は、互いに異なってもよく、同一でもよい。
【００８０】
第１の金属層５１及び第２の金属層５２の厚さは、特に限定されない。温度制御ユニット５の柔軟性の点から、第１の金属層５１の厚さは１８〜５００μｍが好ましく、第２の金属層５２の厚さは１００〜５０００μｍが好ましい。
第１の金属層５１及び第２の金属層５２のそれぞれの厚みが前記各下限値以上であると、温度制御ユニット５の耐久性が向上する。第１の金属層５１及び第２の金属層５２のそれぞれの厚みが前記各上限値以下であると、温度制御ユニット５が柔軟性に優れる。
第１の金属層５１の厚さと第２の金属層５２の厚さは、互いに異なってもよく、同一でもよい。
【００８１】
温度制御ユニット５においては、第１の金属層５１が金属箔であり、第２の金属層５２が金属板である。この場合、金属箔（第１の金属層５１）としては銅箔又はアルミニウム箔が好ましく、銅箔がより好ましい。そして金属板（第２の金属層５２）としては、銅板又はアルミニウム板が好ましく、銅板がより好ましい。
温度制御ユニット５においては、第１の金属層５１（金属箔）の厚みは、第２の金属層５２（金属板）の厚みより薄い。この場合、温度制御ユニット５の耐久性、柔軟性及び加工のしやすさを考慮すると、第１の金属層５１（金属箔）の厚みは、１８〜５００μｍが好ましい。そして、第２の金属層５２（金属板）の厚みは、１００〜５００μｍが好ましい。
このように、第１の金属層５１が金属箔であり、第２の金属層５２が金属板であると、温度制御ユニット５は柔軟性に優れ、温度制御ユニット５の加工がさらに容易となる。
温度制御ユニット５においては、第１の金属層５１と第２の金属層５２とは互いに平行であるが、本発明は第１の金属層５１と第２の金属層５２とが互いに平行である形態に限定されない。
【００８２】
温度調節媒体の導入手段は、金属繊維シート５０に直接温度調節媒体を導入できる形態であれば特に限定されない。
このように、温度制御ユニット５は第１の金属層５１と第２の金属層５２と図示略の温度調節媒体の導入手段とを有するため、金属繊維シート５０の空隙に温度調節媒体を導入することで金属繊維シート５０の温度を変化させることができる。
【００８３】
温度制御ユニット５においては、金属繊維シート５０が第１の金属層５１と第２の金属層５２との間に挟まれている。そのため、温度制御ユニット５は、金属繊維シート５０と第１の金属層５１と第２の金属層５２とを有する積層体であるともいえる。金属繊維シート５０はシート状の柔軟な材料であるため、温度制御ユニット５は加工性に優れる。よって、相対的にサイズが大きい温度制御ユニット５をあらかじめ準備することで、温度制御ユニット５は、任意の形状の温度制御ユニット及び任意のサイズの温度制御ユニットの前駆体（母材料）として使用できる。すなわち、温度制御ユニット５は、相対的にサイズが大きい場合には、ベース材料として使用できる。
ベース材料は、例えば、後述の第６の実施形態で説明するように、加工により金属層の表面に複数の溝部を形成し、金属層の表面を任意に変形して使用してもよく、複数に分割して相対的に細分化された温度制御ユニットの製造に使用してもよい。すなわち、ベース材料は、任意の形状及びサイズの温度制御ユニットの製造用の積層体として使用可能である。
【００８４】
（第５の実施形態の作用効果）
温度制御ユニット５は、金属繊維シート５０に加えて、第１の金属層５１と第２の金属層５２とさらに備えるため、温度調節媒体の作用によって金属繊維シート５０の温度を効率的に変化させることができき、金属繊維シート５０と接する第１の金属層５１及び第２の金属層５２の温度変化がさらに効率的に起きる。よって、温度制御ユニット５によれば、対象物の温度を効率よく調節できる。
【００８５】
［第６の実施形態］
図１５は第６の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。図１６は図１５の温度制御ユニットのＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。図１７は図１５の温度制御ユニットの側面図である。
【００８６】
第６の実施形態の温度制御ユニット６は、金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）とに加えて、第１の金属層５６と第２の金属層５２と図示略の温度調節媒体の導入手段とをさらに備える。
温度制御ユニット６においては、第１の金属層５６の表面には複数の溝部５７が形成されている。溝部５７の形状は特に限定されない。また、溝部の数は１つでもよく複数でもよい。そして、溝部５７が形成される第１の金属層５６の表面上の位置は、特に限定されず、例えば、所望する温度調節媒体の流路の位置に合わせて形成できる。
【００８７】
図１５および図１６に示すように、温度制御ユニット６においては、金属繊維シート５０が複数の溝部５７によって、領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に区切られている。複数に区切られている金属繊維シート５０内の領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、それぞれ温度調節媒体の流路となる。
温度制御ユニット６は第１の金属層５６と第２の金属層５２と図示略の温度調節媒体の導入手段とを備えるため、金属繊維シート５０の各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の空隙に温度調節媒体を導入することで金属繊維シート５０の温度を効率よく変化させることができる。なお、領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の各流路は、完全に遮断されていてもよく、溝部５７により流路が狭められている程度でもよい。
【００８８】
温度制御ユニット６は、例えば、上述の温度制御ユニット５（ベース材料）の上面の第１の金属層５１の表面を加圧して任意の形状に溝部５７を１以上形成することで製造できる。
溝部５７を形成する際には、温度制御ユニット５の上面の第１の金属層５１の表面に外力を与えることで、第１の金属層５１と金属繊維シート５０と第２の金属層５２とをこの順で固着して接合してもよい。第１の金属層５１の表面に外力を与える方法としては、加圧でもよく、打ち込みでもよく、任意の成型方法を適用できる。接合にはレーザーを使用してもよく、樹脂、ビトリファイド等を用いてもよい。
溝部５７を形成する前に、温度制御ユニット５を所望の大きさに切断し、サイズを調整した後に溝部５７を形成してもよい。
【００８９】
（第６の実施形態の作用効果）
領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３間の金属繊維シート５０は結着されているため、結着された部分の金属繊維シート５０では相対的に空隙の数が少なく、空隙の大きさも小さくなる。そのため、金属繊維シート５０の各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に導入される温度調節媒体が、溝部５７で固着又は狭められている部分の金属繊維シート５０を通過しにくくなる。その結果、温度制御ユニット６によれば、上述の温度制御ユニット５と比較して、金属繊維シート５０の各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の温度調節媒体による温度変化が起きやすくなる。さらに、金属繊維シート５０の各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の空隙に温度調節媒体を導入することで、金属繊維シート５０の各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の温度を局所的に変化させることができる。そのため、各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と接する部分の第１の金属層５６又は第２の金属層５２と接触させた対象物の温度を選択的にかつ局所的に調節できる。
【００９０】
このように、温度制御ユニット６によれば、金属繊維シート５０の各領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３と接する部分の第１の金属層５６及び第２の金属層５２の温度を局所的に調節できる。例えば、複数の領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のうち、すべての各領域に同時に温度調節媒体を導入してもよく、複数の領域Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のうちいずれか少なくとも１つに選択的に温度調節媒体を導入してもよい。
溝部５７が形成される位置は適宜変更可能である。そして溝部５７が形成される位置を変更することで、局所的に温度が変化する金属繊維シート５０、第１の金属層５６及び第２の金属層５２の位置を変更できる。このように、温度制御ユニット６は設計の自由度が高く、多様な形状の対象物の表面への適用が容易である点も特徴の一つである。
【００９１】
［第７の実施形態］
図１８は、第７の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。図１９は、図１８の温度制御ユニットのＸＩＸ−ＸＩＸ断面図である。図２０は、図１８の温度制御ユニットの側面図である。
第７の実施形態の温度制御ユニット７は、金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）とに加えて、第１の金属層６０と第２の金属層６１と図示略の温度調節媒体の導入手段とをさらに備える。
図１８および図１９に示すように、温度制御ユニット７は、両端に固定部６２を有している。固定部６２では第１の金属層６０と金属繊維シート５０と第２の金属層６１とが固定されている。
温度制御ユニット７においては、第１の金属層６０と金属繊維シート５０と第２の金属層６１とがこの順に巻かれて折りたたまれるようにして固定部６２が形成されている。両端の固定部６２によって区切られている部分の金属繊維シート５０は、温度調節媒体の流路として機能する。
温度制御ユニット７は第１の金属層６０と第２の金属層６１と図示略の温度調節媒体の導入手段とを備えるため、金属繊維シート５０の両端の固定部６２によって区切られている部分の空隙に温度調節媒体を導入することで金属繊維シート５０の温度を効率よく変化させることができる。
【００９２】
温度制御ユニット７は、例えば、上述の温度制御ユニット５（ベース材料）の両端に固定部６２を形成することで製造できる。固定部６２を形成する際には、温度制御ユニット５の両端の第１の金属層５６と金属繊維シート５０と第２の金属層５２とを一体的にまとめて端部から内側に巻き込み、折りたたむようにして端部を止めてもよい。このように、温度制御ユニット５の両端をかしめることで固定部６２を形成できる。
固定部６２を形成する前に、温度制御ユニット５を所望の大きさに切断し、サイズを調整した後に固定部６２を形成してもよい。固定部の形成方法は上記に限定されず、第１の金属層６０と第２の金属層６１とを接着することによって固定部を形成してもよく、レーザー等を用いて融着により固定部を形成してもよい。
【００９３】
（第７の実施形態の作用効果）
温度制御ユニット７は、固定部６２を有し、固定部６２によって温度制御ユニット７の側面が閉塞されているため、温度制御ユニット７の側面から温度調節媒体が導出されにくくなる。よって、温度制御ユニット５と比較して、温度調節媒体による金属繊維シート５０の温度変化が起きやすくなり、温度制御ユニット７の温度調節の効率がさらに高くなる。
【００９４】
［第８の実施形態］
図２１は第８の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。図２２は図２１の温度制御ユニットのＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ断面図である。図２３は図２１の温度制御ユニットの側面図である。
第８の実施形態の温度制御ユニット８は金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）とに加えて、第１の金属層６５と第２の金属層６６と図示略の温度調節媒体の導入手段とをさらに備える。そして温度制御ユニット８は、両端に圧着部６７を有している。圧着部６７では第１の金属層６５と金属繊維シート５０と第２の金属層６６とが一体的に圧着されて固定されている。
温度制御ユニット８においては、第１の金属層６５と金属繊維シート５０と第２の金属層６６とがこの順に巻かれて折りたたまれ、さらに、これらが折りたたまれた状態で固定されるようにして圧着部６７が形成されている。温度制御ユニット８においては、両端の圧着部６７によって区切られている部分の金属繊維シート５０が、温度調節媒体の流路となる。
温度制御ユニット８は第１の金属層６５と第２の金属層６６と図示略の温度調節媒体の導入手段とを有するため、金属繊維シート５０の両端の圧着部６７によって区切られている部分の空隙に温度調節媒体を導入することで金属繊維シート５０の温度を効率よく変化させることができる。
【００９５】
温度制御ユニット８は、例えば、上述の温度制御ユニット５（ベース材料）の両端に圧着部６７を形成することで製造できる。圧着部６７を形成する際には、まず、温度制御ユニット５の両端の第１の金属層５１と金属繊維シート５０と第２の金属層５２とを一体的にまとめて端部から内側に巻き込み折りたたむ。次いで、折りたたむことで重ね合わされた第１の金属層５１と金属繊維シート５０と第２の金属層５２を一体的に押しつぶすようにして、圧着する。このように、温度制御ユニット５の両端をかしめた後に、圧着することで圧着部６７を形成してもよい。また、圧着する際に加熱を施し、融着によって接合を形成させてもよい。
圧着部６７を形成する前に、温度制御ユニット５を所望の大きさに切断し、サイズを調整した後に圧着部６７を形成してもよい。
【００９６】
（第８の実施形態の作用効果）
温度制御ユニット８においては、金属繊維シート５０の両端の圧着部６７によって、温度制御ユニット８の側面が閉塞面とされているため、温度制御ユニット８の側面から温度調節媒体が導出されにくくなる。よって、温度制御ユニット５と比較して、温度調節媒体による金属繊維シート５０の温度変化が起きやすくなり、温度制御ユニット８の温度調節の効率がさらによくなる。
【００９７】
［第９の実施形態］
図２４は第９の実施形態の温度制御ユニットを示す上面図である。図２５は図２４の温度制御ユニットの側面図である。図２６は図２４の温度制御ユニットのＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ断面図である。図２７は図２４の温度制御ユニットのＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ断面図である。図２４および図２５に示す点線は、第１の金属層７１の下側に配置されている金属繊維シート５０を模式的に示している。
【００９８】
第９の実施形態の温度制御ユニット９は金属繊維シート５０と温度調節媒体（図示略）とに加えて、第１の金属層７１と第２の金属層７２とポート部７３と止め具７５と図示略の温度調節媒体の導入手段とをさらに備える。
第１の金属層７１は、金属繊維シート５０の上側に設けられている。
図２５〜２７に示すように、第２の金属層７２は金属繊維シート５０の下側に設けられている。また、温度制御ユニット９の側面は、第２の金属層７２によって被覆されている。すなわち、第２の金属層７２は矩形皿状の態様となっている。そして、第２の金属層７２によって被覆された温度制御ユニット９の側面には、ポート部７３が形成されている。
ポート部７３は温度制御ユニット９の内部に温度調節媒体を導入するための導入口又は温度調節媒体を温度制御ユニット９の内部から導出するための導出口である。
止め具７５は、第１の金属層７１と第２の金属層７２との間に金属繊維シート５０を挟んだ状態又は、金属繊維シート５０を挟まない状態で第１の金属層７１及び第２の金属層７２を固定する部材である。
【００９９】
（第９の実施形態の作用効果）
温度制御ユニット９においては、ポート部７３の開口面から温度調節媒体を導入することで、金属繊維シート５０の空隙に温度調節媒体を導入できる。ポート部７３の開口面にホース等を設けて、温度調節媒体を導入してもよい。
温度制御ユニット９は、ポート部７３を有するため、金属繊維シート５０の空隙に温度調節媒体を容易にかつ効果的に導入できる。
複数の温度制御ユニット９を使用する場合、複数の温度制御ユニット９のポート部７３同士をホース等で接続すれば、任意の形態の温度制御ユニットを提供でき、設計の自由度が向上する。そのため、温度制御ユニット９によれば、多様な形状の対象物の表面への適用が容易となる。
【０１００】
［第１０の実施形態］
図２８は第１０の実施形態の温度制御ユニットの構成を示す模式図である。
第１０の実施形態の温度制御ユニット１０は金属繊維シート５０と温度調節媒体Ｍ１、Ｍ２とに加えて、第１の金属層７１と第２の金属層７２と減圧部７６とをさらに備える。温度制御ユニット１０は、温度調節媒体の導入手段をさらに備えてもよい。
温度制御ユニット１０は、発熱体Ｈ５と接触することで発熱体Ｈ５の温度を調節している。
【０１０１】
減圧部７６は、シリンジ７７と圧力計７８と伸縮性バルーン７９とを有する。
シリンジ７７は、温度制御ユニット１０の内部と接続されている。これにより、減圧部７６は金属繊維シート５０の内部の空隙を減圧する。
圧力計７８は金属繊維シート５０の内部の圧力を測定して表示する。伸縮性バルーン７９は、シリンジ７７による温度制御ユニット１０の内部の圧力変化に応じて容積が変化する形態であれば特に限定されない。
【０１０２】
温度制御ユニット１０においては、金属繊維シート５０が配置されている内部の空間の下方に液体状態の温度調節媒体Ｍ１が存在している。そして、金属繊維シート５０が配置されている内部の空間の上方には気体状態の温度調節媒体Ｍ２が存在している。温度調節媒体Ｍ２は、温度調節媒体Ｍ１が気化したものである。
温度制御ユニット１０においては、温度調節媒体Ｍ１は発熱体Ｈ５との熱交換により温度が上昇して気化し、温度調節媒体Ｍ２となる。このような温度調節媒体Ｍ１の状態変化の際に、温度調節媒体Ｍ１は温度制御ユニット１０内の金属繊維シート５０内の空隙の下部から上部へ移動する。温度制御ユニット１０の上部に移動した温度調節媒体Ｍ２は、温度制御ユニット１０の下部よりも相対的に温度の低い温度制御ユニット１０の上部の金属繊維シート５０、第１の金属層７１、第２の金属層７２と接触する過程で冷却される。その結果、温度調節媒体Ｍ２の温度が低下して液化し、温度調節媒体Ｍ１に戻り、温度制御ユニット１０の下部へと移動する。このように、温度制御ユニット１０においては、温度調節媒体が液化と気化を繰り返しながら、金属繊維シート５０内の空隙で上昇と下降を繰り返すことができる。つまり、金属繊維シート５０内の空隙は、温度調節媒体が循環して流れる流路となる空間として機能する。
また、温度制御ユニット１０は減圧部７６を備えるため、温度調節媒体の沸点等を制御することが可能となるため、温度調節媒体の液化と気化を制御できる。その結果、液化の潜熱と気化の潜熱とを効果的に利用できるようになるため、発熱体Ｈ５の温度を任意の温度に調整しやすい。
【０１０３】
温度制御ユニット１０においては、金属繊維シート５０が配置されている内部の空間の下方に液体状態の温度調節媒体Ｍ１の少なくとも一部は固体状態であってもよい。
温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で存在していると、温度調節媒体は金属繊維シート５０を介して発熱体Ｈ５から熱を吸収し、固体状態の温度調節媒体の温度が上昇し、発熱体Ｈ５の温度が低下する。固体状態の温度調節媒体の温度が上昇している間、発熱体Ｈ５から温度制御ユニット１０に移る熱は、顕熱として利用される。
次いで、温度調節媒体の温度が融点付近まで上昇すると、発熱体Ｈ５から温度制御ユニット１０に移る熱は、温度調節媒体が固体から液体に状態変化する際の融解潜熱として利用される。
以上より、温度調節媒体の少なくとも一部が固体状態で存在していると、固体状態から液体状態に変化する際の潜熱を効果的に利用できるため、発熱体Ｈ５の温度をさらに効率的に調節できる。
【０１０４】
（第１０の実施形態の作用効果）
発熱体Ｈ５から第１の金属層７１を介して温度調節媒体Ｍ１に伝わると、温度調節媒体Ｍ１の温度は上昇し、やがて温度調節媒体Ｍ１の温度が沸点まで上昇する。ここで、減圧部７６による減圧を実施した場合、温度調節媒体Ｍ１の沸点は相対的に低下する。そのため、温度調節媒体Ｍ１が液体状態から気体状態に変化しやすい。その結果、温度調節媒体Ｍ１が液体から気体に変化する際の潜熱の効果を最大にできる温度を調整することができる。
よって、温度制御ユニット１０においては、金属繊維シート５０の内部の空隙を減圧する減圧部７６を有するため、通常より低い温度で温度調節媒体が気化することができる。よって、温度調節媒体が液体から気体に変化する際の潜熱の効果を最大にできる温度を調節することができるため、温度調節の自由度がさらによくなる。
【０１０５】
＜温度制御装置＞
図２９は一実施形態例の温度制御装置の構成を示す模式図である。
図２９に示すように温度制御装置９０は、温度制御ユニット９と貯留ユニット８１と供給ユニット８２と回収ユニット８３とを有する。
【０１０６】
温度制御ユニット９の上面には複数の発熱体Ｈが配置されている。このように温度制御装置９０は、複数の発熱体と温度制御ユニット９とを接触させることで、複数の発熱体Ｈの温度を低く調節する。
【０１０７】
温度制御装置９０においては、貯留ユニット８１は恒温槽８４と貯留槽８５とを有する。貯留槽８５は液体状態の温度調節媒体を貯留する。恒温槽８４は貯留槽８５を収容する。これにより、貯留槽８５と温度調節媒体との温度を一定に保つことができる。
以上説明した構成を備える貯留ユニット８１は温度調節媒体の融点が室温以上である場合でも、温度調節媒体の少なくとも一部を液体状態に保つことができる。
【０１０８】
供給ユニット８２は、供給経路Ｌ１とポンプ８６と流量調整弁８７とを有する。
供給経路Ｌ１は第１の端部が貯留槽８５と接続され、第２の端部が温度制御ユニット９の一次側の端部と接続されている。ポンプ８６と流量調整弁８７は供給経路Ｌ１上にこの順で設けられている。
供給ユニット８２は、供給経路Ｌ１によって貯留ユニット８１から温度制御ユニット９に温度調節媒体を供給し、温度制御ユニット９の内部の金属繊維シートの空隙に温度調節媒体を供給する。供給ユニット８２はポンプ８６によって、貯留槽８５内の温度調節媒体を温度制御ユニット９に向けて吐出し、流量調整弁８７で温度調節媒体の流量を調節して温度制御ユニット９に温度調節媒体を供給できる。
【０１０９】
回収ユニット８３は、回収経路Ｌ２を有する。回収経路Ｌ２は温度制御ユニット９の内部の金属繊維シートの空隙から貯留ユニット８１に温度調節媒体を回収する。
回収経路Ｌ２は第１の端部が温度制御ユニット９の二次側の端部と接続され、第２の端部が貯留槽８５と接続されている。回収経路Ｌ２の一部は、貯留槽８５の手前で恒温槽８４に浸漬されている。これにより、温度制御ユニット９から回収した気化した状態の温度調節媒体の温度を下げ、温度調節媒体を液体状態に保つことが容易となる。
【０１１０】
（作用効果）
以上説明した温度制御装置９０にあっては、液体状態で供給された温度調節媒体が温度制御ユニット９内の金属繊維シートの空隙に導入される。当該空隙に導入された温度調節媒体は、金属繊維シート等に作用してその温度を変化させる。この際、液体状態で供給された温度調節媒体の少なくとも一部が気体状態に変化し、気化による吸熱が発生する。この吸熱を利用しながら、発熱体の温度を効果的に下げることができる。
次いで、温度制御ユニットから回収された気体状態の温度調節媒体は、回収経路Ｌ２で貯留ユニット８１に回収され、恒温槽８４によって凝縮して液体状態に変化して貯留槽８５に貯留される。
このように、温度制御装置９０によれば、温度調節媒体の気化と液化とを繰り返し実行しながら、温度制御ユニットの金属繊維シートの温度を連続的に変化させることができる。よって、温度調節媒体の供給量を調節することで金属繊維シートの温度変化量を調節し、発熱体の温度を制御できる。
【０１１１】
（他の実施形態）
図３０は他の実施形態に係る温度制御装置９１の構成を示す模式図である。温度制御装置９１は、温度制御ユニット９と貯留ユニット８１と供給ユニット８９と回収ユニット８３とバイパス経路Ｌ３と流量計８８ａ，８８ｂとを有する。流量計８８ａは供給経路Ｌ１に設けられ、流量計８８ｂはバイパス経路Ｌ３に設けられている。
バイパス経路Ｌ３は、供給ユニット８９と回収ユニット８３とを接続する。具体的にはバイパス経路Ｌ３の第１の端部は、供給経路Ｌ１と接続され、バイパス経路Ｌ３の第２の端部は回収経路Ｌ２と接続されている。
【０１１２】
このように温度制御装置９１にあっては、供給経路Ｌ１に加えてバイパス経路Ｌ３を有するため、貯留ユニット８１から導出される温度調節媒体の全量のうち、一部を温度制御ユニット９に供給し、残部をそのまま貯留ユニット８１に戻すことができる。よって、貯留ユニット８１から温度制御ユニット９に実際に供給される温度調節媒体の供給量をより細かく制御できる。その結果、温度制御ユニット９における金属繊維シートの温度変化量をより細かく調節できるため、発熱体の温度の調節をより精密に制御できる。
【０１１３】
図３１は他の実施形態に係る温度制御装置９２の構成を示す模式図である。温度制御装置９２は、温度制御ユニット９と貯留槽８５とポンプ８６と回収ユニット９３と流量計８８を有する。回収ユニット９３は、回収経路Ｌ２から複数に分岐した分岐ラインＬ４、Ｌ５、Ｌ６と分岐ラインのそれぞれに設けられた複数の蓄熱材９４とを有する。蓄熱材９４は、例えばパラフィン等を金属繊維シートに含浸させたもの等が挙げられる。
蓄熱材９４は、発熱体Ｈにより温められた温度調節媒体の熱を奪い、温度調節媒体を液化させる。これにより恒温槽を設ける必要がなくなる。又は、蓄熱材９４は恒温槽の能力を補助する役割を担う。したがって、温度制御装置９２は効率的に発熱体の温度を制御できる。
【０１１４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述の実施形態の温度制御ユニットは、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の置換及び変更等を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、パワー半導体、電源、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ回路、太陽電池等の基板等の温度の制御用途、発熱体を有する産業機械部品の温度の制御用途等、温度制御が必要な機器類に広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１１６】
１〜１０  温度制御ユニット
１１，１２  開口端部
２０，２１  支持体
２２，２２ａ，２２ｂ，２７，２８  中空部
２３，２９  仕切部
３０  収容体
２４，２４ａ，２４ｂ、３１〜３７  貫通穴
２５  蓋体
２６  開口端部
４０，４２  端面
４１  導入口
４３  導出口
５０  金属繊維シート
５１，５６，６０，６５，７１  第１の金属層
５２，６１，６６，７２  第２の金属層
５７  溝部
６２  固定部
６７  圧着部
７３  ポート部
７５  止め具
７６  減圧部
７７  シリンジ
７８  圧力計
７９  伸縮性バルーン
８１  貯留ユニット
８２，８９  供給ユニット
８３，９３  回収ユニット
８４  恒温槽
８５  貯留槽
８６  ポンプ
８７  流量調整弁
８８  流量計
９０，９１，９２  温度制御装置
Ｄ１，Ｄ２  金属繊維シートの厚み
Ｈ１〜Ｈ６  発熱体
Ｌ１  供給経路
Ｍ１  液体状態の温度調節媒体
Ｍ２  気体状態の温度調節媒体
Ｓ１〜Ｓ６  装着部
【図１】
2020137473.tif 000003
【図２】
2020137473.tif 000004
【図３】
2020137473.tif 000005
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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