冷却ユニットおよび電子機器
【課題】冷却対象となる発熱体の種類にフレキシブルに対応できると共に、狭小な実装空間においても高い冷却能力を有する冷却ユニットおよび電子機器を提供する。
【解決手段】中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプ２と、第１ヒートパイプ２の表面に立設されると共に、第１端部８から第１端部８と対向する第２端部９に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプ３を備え、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３のそれぞれは、蒸気拡散路４、６と毛細管流路５、７を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【解決手段】中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプ２と、第１ヒートパイプ２の表面に立設されると共に、第１端部８から第１端部８と対向する第２端部９に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプ３を備え、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３のそれぞれは、蒸気拡散路４、６と毛細管流路５、７を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【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を冷却する冷却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、発熱体から熱を奪って移動する。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還流する。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。
【０００５】
また、一方で、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｉｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）などの発光素子や高密度の半導体集積回路は、コンピュータやワークステーションなどのハイエンドの電子機器のみならず、ノートブックパソコン、携帯電話機、携帯端末などの小型の電子機器にも、次々と実装されている。加えて、電子機器のみならず、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｉｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）などの発行素子や高密度の半導体集積回路は、自動車、輸送用車両、航空機などのエンジン、制御装置、照明装置などにも次々と搭載されている。このような小型機器や自動車などにおいては、ヒートパイプに対する実装空間が小さかったり、実装空間の構造が複雑だったりすることが多い。
【０００６】
ヒートパイプは、気化した冷媒の拡散により、発熱体からの受熱および拡散を容易に行えるが、気化した冷媒を十分に冷却できないことも多い。このため、ヒートパイプには、発熱体からの熱によって冷媒を気化するスペースと、気化した冷媒を伝達する管路と、管路から到達した冷媒を冷却して凝縮するスペースとを有する形態もある。このように機能に対応したスペースが分離した形態のヒートパイプは、小型機器や自動車などの狭小空間や複雑構造の空間において非常に実装しにくい。狭小空間や複雑構造の空間では、一体型や平板型のヒートパイプが適している。
【０００７】
しかしながら、一体型や平板型のヒートパイプは、気化した冷媒を十分に拡散できなかったり、気化した冷媒を十分に冷却できなかったりする。このため、ベースプレートとなるヒートパイプにヒートシンクを組み合わせた冷却装置が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００８】
あるいは、封入した冷媒の気化と凝縮で発熱体を冷却できるヒートパイプを、ベースプレートとなる金属板にフィンのように立設した冷却装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。更には、複数の放熱フィンのそれぞれに電子部品を実装し、冷却ファンにより冷却する技術も提案されている（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４４３９６号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３２６３号公報
【特許文献３】特開２００７−３３５６６９号公報
【特許文献４】特開２００１−２３７３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、背景技術において説明したように、近年では、高い発熱を生ずる発光素子、電子部品および半導体集積回路などは、電子機器や自動車などにおいて様々に使用される。加えて、多数および多種類の発光素子や電子部品が使用されるので、冷却装置は、発光素子や電子部品の種類や実装状態にフレキシブルに対応する必要を有する。例えば、単体での発熱量の大きな半導体集積回路を冷却する必要がある場合もあり、小型で多数の発光素子を冷却する必要がある場合もある。特に発光素子は、発光する光線の空間を確保する必要があるので、冷却装置の裏面ではなく、端部や端面に実装される必要を有する。
【００１０】
更に実装空間が制限されるので、冷却対象の発熱体に応じて異なる冷却装置を用意するのは、実装上の面からもコストや製造工程の面からも適切でない。また、発光素子や電子部品の発熱量が次第に大きくなっている上に、実装空間は狭くなっているので、冷却装置は、更に高い冷却能力を有する必要もある。
【００１１】
ここで、特許文献１、２は、冷媒を封入したヒートパイプの表面にフィンを立設させて、ヒートパイプとヒートシンクとが一体化された冷却装置を開示する。しかしながら、ベースプレートとなるヒートパイプからの熱を金属体であるフィンが放熱するだけであるので、特許文献１、２の冷却装置の冷却能力は高くない。ヒートパイプとフィンとの間で熱抵抗が高いことや、ヒートパイプから伝導した熱は、フィンにおいては拡散せず伝導するだけであるからである。
【００１２】
また、特許文献１、２の冷却装置は、ベースプレートとなるヒートパイプにフィンを立設しているので、冷却装置は、ヒートパイプの裏面に配置された発熱体しか冷却できない。
【００１３】
特許文献３は、ベースプレートとなる金属板に複数の板状のヒートパイプを立設する冷却装置を開示する。しかしながら、フィンにヒートパイプを用いたとしても、発熱体はベースプレートに配置されるので、ベースプレートにおける熱拡散が不十分でベースプレートからの熱が効果的にヒートパイプであるフィンに到達できない。このため、特許文献３に開示される冷却装置の冷却能力は高くない。また、特許文献３に開示される冷却装置におけるヒートパイプ（フィンとして使用されている）は、毛細管流路を有していないので、冷媒の拡散および還流を十分に行えない。このことからも、冷却装置の冷却能力は高くない。
【００１４】
また、特許文献３に開示される冷却装置は、ベースプレートにフィンとしてのヒートパイプを立設しているので、冷却装置は、ベースプレートの裏面に配置された発熱体しか冷却できない。
【００１５】
また、特許文献１〜３のように、ヒートパイプとヒートシンクを組み合わせた冷却装置は、金属板とヒートパイプとの間での熱伝導が悪い点や、金属板における熱拡散が悪い点で、組み合わせによる冷却能力を向上させるのが困難である。また、ベースプレートは、複数のフィンに最適に熱を拡散することが困難である。結果として、ベースプレートが金属板であってもヒートパイプであっても、ベースプレートの裏面に配置された発熱体からの熱を、効率的にフィンに伝導することが困難である。
【００１６】
特に、ベースプレートの裏面に配置された発熱体からの熱を冷却することのみしかできず、従来技術の冷却装置は、電子機器や自動車に実装されうる種々の発光素子や電子部品に、フレキシブルに対応できない。このため、従来技術における冷却装置は、電子機器や自動車からの様々な要求に対応できない。
【００１７】
特許文献４であっても同様である。
【００１８】
本発明は、冷却対象となる発熱体の種類にフレキシブルに対応できると共に、狭小な実装空間においても高い冷却能力を有する冷却ユニットおよび電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題に鑑み、本発明の冷却ユニットは、中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプと、第１ヒートパイプの表面に立設されると共に、第１端部から第１端部と対向する第２端部に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプを備え、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路と毛細管流路を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の冷却ユニットは、ベースプレートおよびフィンの全てを、冷媒の気化・凝縮機能を有するヒートパイプで構成するので、高い能力で発熱体を冷却できる。特に、ベースプレートだけがヒートパイプであったりフィンだけがヒートパイプであったりする場合に比べて、本発明の冷却ユニットは、高い効率で発熱体を冷却できる。また、ベースプレートおよびフィンの全てがヒートパイプであるので、本発明の冷却ユニットは、発熱体の熱を、高い能力で拡散できる。また、
特に、熱拡散特性の異なるヒートパイプが組み合わされることで、発熱体からの熱伝導が最適に行われる。結果として、冷却ユニットは、発熱体からの熱をベースプレートからフィンの先端まであるいはフィンの先端からベースプレートに至るまで、熱を拡散する。
【００２１】
また、本発明の冷却ユニットは、冷却対象となる発熱体の種類にフレキシブルに対応できる。特に、第１ヒートパイプに接触する発熱体であっても、第２ヒートパイプの先端に接触する発熱体であっても、冷却ユニットを構成する第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプ全体で効率的に冷却される。
【００２２】
また、熱拡散特性の異なるヒートパイプが、ベースプレートとフィンとに組み入れられることによって、フィンの先端からでもベースプレートの裏側からでも、冷却ユニットは、その全体を用いて、熱を拡散できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の第１の発明に係る冷却ユニットは、中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプと、第１ヒートパイプの表面に立設されると共に、第１端部から第１端部と対向する第２端部に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプを備え、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路と毛細管流路を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【００２４】
この構成により、冷媒の気化・凝縮で熱を拡散できるヒートパイプによって、冷却ユニット全体を構成できる。このため、冷却ユニットは、その全体を効率よく使って、発熱体からの熱を拡散しつつ冷却できる。加えて、第１ヒートパイプから第２ヒートパイプにかけて（あるいはその逆）の高効率の熱伝導経路が形成されるので、冷却ユニット１は、高い効率で発熱体を冷却できる。
【００２５】
本発明の第２の発明に係る冷却ユニットでは、第１の発明に加えて、第１ヒートパイプの表面に第２ヒートパイプが取り付けられる場合には、第１端部および第２端部のいずれかが、表面側に位置して取り付けられる。
【００２６】
この構成により、第１ヒートパイプから第２ヒートパイプに向けて、もしくは第２ヒートパイプから第１ヒートパイプに向けての熱伝導経路が形成される。
【００２７】
本発明の第３の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第２のいずれかの発明に加えて、 第１ヒートパイプの裏面に発熱体が配置される場合には、第１端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して、第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる。
【００２８】
この構成により、第１ヒートパイプの裏面から第２ヒートパイプの第２端部にかけた熱伝導経路が形成される。この形成される熱伝導経路により、冷却ユニットは、その全体を使って、第１ヒートパイプの裏面に配置された発熱体の熱を、第２ヒートパイプの先端である第２端部に拡散して発熱体を高い効率で発熱体を冷却する。
【００２９】
本発明の第４の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第２のいずれかの発明に加えて、第２ヒートパイプの端部に発熱体が配置される場合には、第２端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して、第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる。
【００３０】
この構成により、第２ヒートパイプの先端から第１ヒートパイプの裏面にかけた熱伝導経路が形成される。この形成される熱伝導経路により、冷却ユニットは、その全体を使って、第２ヒートパイプの先端に配置された発熱体の熱を、第１ヒートパイプの裏面にまで拡散して、高い効率で発熱体を冷却できる。
【００３１】
本発明の第５の発明に係る冷却ユニットでは、第３から第４のいずれかの発明に加えて、第１端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、第１ヒートパイプの裏面から第１ヒートパイプの第２端部に向けての熱伝導経路が形成され、第２端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、第２ヒートパイプの第１端部から第１ヒートパイプの裏面に向けての熱伝導経路が形成される。
【００３２】
この構成により、第１ヒートパイプの裏面に配置されるのが適当な発熱体であっても、第２ヒートパイプの端部に配置されるのが適当な発熱体であっても、第２ヒートパイプの組み合わせ方向を変えるだけで、冷却ユニットは、熱伝導経路を形成できる。このため、冷却ユニットは、様々な種類の発熱体に対してフレキシブルに対応でき、効率よく冷却できる。
【００３３】
本発明の第６の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、第１ヒートパイプは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、切り欠き部は、中間板の中央部から端部に向けて形成される。
【００３４】
この構成により、第１ヒートパイプは、薄型でありながら、中央部から端部にかけての熱拡散特性に優れ、全体を活用して、熱を拡散できる。
【００３５】
本発明の第７の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、第１ヒートパイプは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部いたとの間に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、中間板において、第２ヒートパイプが立設する位置に沿って形成される。
【００３６】
この構成により、第１ヒートパイプは、薄型でありながら、中央部から第２ヒートパイプの立設位置にかけての熱拡散特性に優れ、全体を活用して、熱を拡散できる。
【００３７】
本発明の第８の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第７のいずれかの発明に加えて、第２ヒートパイプは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、切り欠き部は、中間板の一方の端部である第１端部から第１端部と対向する第２端部に向けて形成される。
【００３８】
この構成により、第２ヒートパイプは、薄型でありながら、第１端部から第２端部に向けての熱拡散特性に優れ、全体を活用して、熱を拡散できる。
【００３９】
本発明の第９の発明に係る冷却ユニットでは、第８の発明に加えて、第１端部側における切り欠き部の平面方向での幅は、第２端部側における切り欠き部の平面方向の幅よりも狭い。
【００４０】
この構成により、第２ヒートパイプの第１端部から第２端部への熱拡散特性が更に向上する。
【００４１】
本発明の第１０の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、第２ヒートパイプは、第１ヒートパイプの表面に形成された取り付け溝に、嵌合して取り付けられる。
【００４２】
この構成により、第２ヒートパイプは、強固かつ確実に第１ヒートパイプに取り付けられる。更に、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプとの間の熱抵抗も小さくなる。
【００４３】
本発明の第１１の発明に係る冷却ユニットでは、第１０の発明に加えて、第２ヒートパイプが有する上部板および下部板の少なくとも一方は、第１端部および第２端部の少なくとも一方から突出する突出部を有し、突出部は、取り付け溝の外側の少なくとも一部を覆う。
【００４４】
この構成により、第２ヒートパイプは、強固かつ確実に第１ヒートパイプに取り付けられる。更に、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプとの間の熱抵抗も小さくなる。
【００４５】
本発明の第１２の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、第１ヒートパイプの表面に、複数の第２ヒートパイプが立設する。
【００４６】
この構成により、冷却ユニットは、更に高い冷却能力を有する。
【００４７】
本発明の第１３の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔の水平方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される。
【００４８】
この構成により、製造工程の手間を抑えつつ、高い精度で、微小な毛細管流路を形成できる。
【００４９】
本発明の第１４の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。
【００５０】
この構成により、放熱面に達した気化冷媒の還流が促進され、凝縮した冷媒が、凹部から毛細管流路へ、容易かつ確実に還流できる。また、気化した冷媒の冷却も促進される。
【００５１】
本発明の第１５の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１４のいずれかの発明に加えて、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を垂直もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【００５２】
この構成により、第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプが薄型となる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
（実施の形態１）
（ヒートパイプの概念説明）
まず、ヒートパイプの概念について説明する。
【００５６】
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。この移動によって発熱体の熱が運搬されることになる。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還流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。
【００５７】
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を冷却する。このため、ヒートパイプは、その内部に気化した冷媒を拡散する蒸気拡散路と、凝縮した冷媒を還流させる毛細管流路を有する必要がある。
【００５８】
ヒートパイプには、筒状の形状を有して垂直方向に気化した冷媒を拡散させると共に垂直方向に凝縮した冷媒を還流させる構造を有するものや、発熱体と接する受熱部と冷媒を冷却する冷却部とが別体であってパイプで接続される構造を有するものなどがある。
【００５９】
これらの構造を有するヒートパイプは、その体積が大きく（特に垂直方向に体積が大きくなりやすい）、実装する空間が狭小である場合には不適である。このため、平板状で薄型のヒートパイプが望まれることも多い。
【００６０】
しかし、平板状で薄型のヒートパイプは、冷媒の移動空間に限りがあり、ヒートパイプ内部での、気化した冷媒の拡散および凝縮した冷媒の還流が効率的でない。効率的でないとは、ヒートパイプの一部のみにおいて、気化した冷媒の拡散や凝縮した冷媒の還流が行われる状態である。平板状のヒートパイプは、狭小空間しか有さない電子機器への実装では優位であるが、冷却性能が不十分となりやすい。
【００６１】
これに対して、本発明の冷却ユニットが備えるヒートパイプは、薄型でありながら優れた熱拡散性能（気化した冷媒の拡散）と凝縮した冷媒の還流性能を有している。このため本発明では、従来のベースプレートとフィンとを組み合わせた冷却ユニットにおけるベースプレートおよびフィンのいずれをもヒートパイプで置き換えることができる。更に、次に説明するように、ベースプレートを構成する第１ヒートパイプとフィンを構成する第２ヒートパイプの熱拡散特性の最適なマッチングにより、本発明の冷却ユニットは、高い冷却効果を実現できる。
【００６２】
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図である。なお、図１は、冷却ユニットを構成するヒートパイプの中を透視状態として示している。
【００６３】
冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２と、第１ヒートパイプ２に立設される第２ヒートパイプ３を備えている。すなわち、冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２がベースプレートであり、第２ヒートパイプ３がフィンである構成を有している。
【００６４】
第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路４、６と毛細管流路６，７を備えており、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって熱を拡散して発熱体を冷却する。具体的には、発熱体からの熱により冷媒が気化して、気化した冷媒が蒸気拡散路４，６を経由して第１ヒートパイプ２、第２ヒートパイプ３の内部を拡散する。気化した冷媒は、冷却されて凝縮し、凝縮した冷媒が還流する。この冷媒の気化と凝縮の繰り返しにより、ヒートパイプは発熱体を冷却する。気化した冷媒は、拡散によって熱を拡散する。すなわち、気化した冷媒の拡散は、熱の拡散を示す。
【００６５】
ここで、冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の２種類のヒートパイプを備えて発熱体を冷却する。第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３は、異なる気化した冷媒の拡散特性（熱拡散特性）を有する。例えば、第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けた熱拡散特性を有し、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性を有している。
【００６６】
このような熱拡散特性の異なる第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３が組み合わされる構成によって、冷却ユニット１は、ベースプレートおよびフィンの全てをヒートパイプで構成していることになり、高い冷却能力を有する。
【００６７】
例えば、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体が設置されている場合には、まず第１ヒートパイプ２が発熱体から熱を奪う。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて熱を拡散するので、拡散した熱は、第１ヒートパイプ２の表面に立設されている第２ヒートパイプ３に伝導する。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性を有するので、第１ヒートパイプ２から受けた熱を、第２ヒートパイプ３は先端（第２端部９）に向けて伝導する。すなわち、発熱体からの熱は、第１ヒートパイプ２から第２ヒートパイプ３の全体を使って拡散できる。熱拡散が十分であれば、気化した冷媒は効率的に凝縮される。従来技術のように、ベースプレートもしくはフィンのいずれかが金属板である場合には、当然ながら十分な熱拡散は行われない。あるいは、平面方向の熱拡散特性の弱いヒートパイプでは、十分な熱拡散が行われない。
【００６８】
実施の形態１の冷却ユニット１は、ベースプレートおよびフィンがヒートパイプで構成されていることに加えて、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の熱拡散特性の最適なマッチングによって、発熱体を効率的に冷却できる。
【００６９】
（第１ヒートパイプ）
次に、第１ヒートパイプ２について説明する。
【００７０】
図２は、本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの内面図である。図２は、第１ヒートパイプを平面方向から透視した状態を示している。図３は、本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの分解側面図である。
【００７１】
第１ヒートパイプ２は、蒸気拡散路４と毛細管流路５を備える。蒸気拡散路４は、図２より明らかな通り、中央部から端部に向かって放射状に伸びている。気化した冷媒は、蒸気拡散路４を経由して平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向かって放射状に伸びる蒸気拡散路４を有しているので、気化した冷媒は、中央部から端部に向けて拡散する。すなわち、第１ヒートパイプ２が発熱体から奪った熱は、中央部から端部に向けて拡散する。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けた熱拡散特性を有している。
【００７２】
蒸気拡散路４は、切り欠き部１３により形成され、毛細管流路５は、内部貫通孔１４により形成される。
【００７３】
図３を用いて、第１ヒートパイプ２の構造を説明する。
【００７４】
第１ヒートパイプ２は、冷媒の気化と凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプの機能を有する。第１ヒートパイプ２は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路４と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路５とを備える。図３より明らかな通り、第１ヒートパイプ２は、薄型で平板状を有するが、円形、楕円形、多角形など種々の形状を有してよい。勿論、湾曲していてもよい
第１ヒートパイプ２は、上部板１０、上部板１０と対向する下部板１１および上部板１０と下部板１１との間に積層される単数又は複数の中間板１２を備える。上部板１０、下部板１１および中間板１２が積層されて接合されることで、冷媒を封入できる内部空間が形成される。中間板１２は、蒸気拡散路４と毛細管流路５を形成する。
【００７５】
また、ヒートパイプ２は、そのサイズが特に限定されるものではないが、実用においては、あるサイズの範囲内であることが適当な場合がある。
【００７６】
一例として、第１ヒートパイプ２は、２０ｍｍ角以上２００ｍｍ角以下の方形を有し、更に１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みを有している。このように規定されるサイズは、冷却対象となる発熱体である電子部品のサイズや回路基板への実装上の容易性などから導入される。第１ヒートパイプ２がここで例として挙げたサイズを有することで、実装と冷却のバランスが適切に図られるからである。
【００７７】
勿論、第１ヒートパイプ２のサイズは、このサイズに限定されるものではなく、製造上の要求、使用上の要求、実装上の要求など、様々な要求に応じて定まればよい。
【００７８】
（上部板）
上部板１０について、図３を用いて説明する。
【００７９】
上部板１０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。
【００８０】
上部板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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、上部板１０は、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよい。
【００８１】
上部板１０は、その一方の面であって中間板１２と対向する面に、蒸気拡散路４および毛細管流路５の少なくとも一方と連通する凹部１５を有していることも好ましい。凹部１５が毛細管流路５と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板１０から毛細管流路５へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部１５が蒸気拡散路４と連通することで、気化した冷媒が、上部板１０の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。
【００８２】
上部板１０は、中間板１２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板１０は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板１１と特段に区別されるものでもない。また、上部板１０が発熱体と接する面となっても、発熱体と対向する面となってもかまわない。
【００８３】
また、上部板１０は、冷媒の注入口１６を備えている。上部板１０、中間板１２、下部板１１が積層されて接合されると内部空間が形成される。この内部空間は、冷媒を封入する必要があるので、上部板１０などの接合後に注入口１６から冷媒が封入される。注入口１６は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。
【００８４】
なお、冷媒は、積層後に注入口１６から封入されても良く、上部板１０、下部板１１、中間板１２が積層される際に冷媒が封入されてもよい。
【００８５】
（下部板）
下部板１１は、上部板１０と対向して単数又は複数の中間板１２を挟む。
【００８６】
下部板１１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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板１０と対向して第１ヒートパイプ２を形成するので、上部板１０と同一の形状、面積であることが好ましい。
【００８７】
下部板１１は、その一方の面であって中間板１２と対向する面に、蒸気拡散路４と毛細管流路５に連通する凹部１５を有していることも好適である。凹部１５は、毛細管流路５と連通することで凝縮した冷媒が、下部板１１から毛細管流路５へ伝わりやすくなる。また、凹部１５が蒸気拡散路４と連通することで、気化した冷媒が、下部板１１の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。これは、上部板１０に凹部１５が設けられることと同様の意義を有する。
【００８８】
下部板１１は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板１０と特段に区別されるものでもない。
【００８９】
下部板１１は、中間板１２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。
【００９０】
また、下部板１１が、発熱体と接しても接しなくてもよい。
【００９１】
（中間板）
中間板１２は、単数又は複数の板材である。図３では、第１ヒートパイプ２は、４枚の中間板１２を有している。中間板１２は、上部板１０と下部板１１の間に積層される。
【００９２】
中間板１２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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板１０および下部板１１に挟まれて第１ヒートパイプ２を形成するので、上部板１０および下部板１１と同一の形状であることが好ましい。なお、上部板１０および下部板１１に挟まれるので、中間板１２の面積は、上部板１０および下部板１１と同一でも良く、若干小さくてもよい。
【００９３】
また、中間板１２は、上部板１０および下部板１１と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板１２は、微小な断面積を有する内部貫通孔１４を有している。この内部貫通孔１４は、毛細管流路５を形成する。
【００９４】
最終的には、上部板１０と下部板１１の間に中間板１２が積層されて接合されることで、第１ヒートパイプ２が形成される。中間板１２は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路５を形成するためには、中間板１２は、複数であることが好ましい。
【００９５】
（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、蒸気拡散路４および毛細管流路５について、図２、図３も参照しながら説明する。中間板１２は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路４と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路５を形成する。
【００９６】
まず、蒸気拡散路４について説明する。
【００９７】
中間板１２は、切り欠き部１３と内部貫通孔１４を有している。
【００９８】
切り欠き部１３は、第１ヒートパイプ２における蒸気拡散路４を形成する。上部板１０と下部板１１の間に中間板１２が積層された場合に、切り欠き部１３は空隙を形成する。この空隙が蒸気拡散路４となる。第１ヒートパイプ２は、その一例として図２に示されるような放射状の蒸気拡散路４を有する。
【００９９】
ここで、切り欠き部１３が、第１ヒートパイプ２の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成されることで、蒸気拡散路４も、第１ヒートパイプ２の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。勿論、切り欠き部１３によって、下部板１１と上部板１０とがつながる場合には、下部板１１で受熱して気化した冷媒は、平面方向および厚み方向に移動して、気化した冷媒（および熱）が下部板１１から上部板１０にまで達する。すなわち、蒸気拡散路４は、平面方向および厚み方向の両方に（もちろん、蒸気拡散路４の形状によっていずれか一方の場合もありえる）かけて、気化した冷媒を移動させる。
【０１００】
特に、図２に示されるように、切り欠き部１３が中間板１２の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路４も第１ヒートパイプ２の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体は、第１ヒートパイプ２の略中央部に設置されることが多いので、冷媒は第１ヒートパイプ２の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、第１ヒートパイプ２の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路４が第１ヒートパイプ２の略中央部から放射状に形成されていることで、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に、すなわち平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する。なお、蒸気拡散路４が平面方向および厚み方向の両方に渡って形成されていれば、気化冷媒は、平面方向および厚み方向の両方に渡って拡散する。結果として、気化冷媒（発熱体から奪われた熱）は、発熱体と反対側の放熱面に到達する。発熱体と反対側の放熱面に到達した熱は、第２ヒートパイプ３に伝導する。
【０１０１】
このように、中間板１２が切り欠き部１３を有し、平面方向および厚み方向の少なくとも一方に広がる蒸気拡散路４が形成されることで、第１ヒートパイプ２の内部においては、気化した冷媒が平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。結果として、発熱体からの熱は、中央から周辺に向けて第１ヒートパイプ２内部を平面方向に拡散する。
【０１０２】
なお、図２にしめされるように、切り欠き部１３（すなわち蒸気拡散路４）は、放射状でなくとも別の形状であってもよい。なお、蒸気拡散路４が放射状であることで、気化した冷媒が平面方向に拡散するとしても、拡散した後冷却されて凝縮した冷媒が高速に還流しなければ、発熱体の冷却能力は十分でない。第１ヒートパイプ２は、拡散した後で凝縮した冷媒を、第１ヒートパイプ２の全面を効率よく活用して還流させる毛細管流路５を有していることにより、高い平面方向および厚み方向の少なくとも一方の拡散（および還流）性能を実現している。更に、毛細管流路５と連通する凹部１５によって、凝縮した冷媒は更なる効率で還流できる。凹部１５は、凝縮した冷媒の還流を促進させる役割も有する。
【０１０３】
次に毛細管流路５について説明する。
【０１０４】
中間板１２は、内部貫通孔１４を有している。内部貫通孔１４は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路５を形成する。中間板１２が図２に示されるように切り欠き部１３を有する場合には、切り欠き部１３以外の部分に内部貫通孔１４が形成される。
【０１０５】
ここで、中間板１２が単数の場合には、中間板１２に設けられている内部貫通孔１４がそのまま毛細管流路５になる。
【０１０６】
これに対して、中間板１２が複数である場合には、複数の中間板１２のそれぞれに設けられた内部貫通孔１４の一部のみが重なって、内部貫通孔１４の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路５が形成される。このように、中間板１２が複数である場合には、内部貫通孔１４そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路５が形成されるので、毛細管流路５における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管の断面積が小さいことで、毛細管現象による液体の移動が促進されるからである。
【０１０７】
なお、ここで、中間板１２のそれぞれには、複数の内部貫通孔１４が設けられる。複数の内部貫通孔１４が、複数の流路を有する毛細管流路５を形成できるからである。
【０１０８】
内部貫通孔１４は、中間板１２の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。但し、内部貫通孔１４の一部同士が重なって毛細管流路５を形成することから、内部貫通孔１４は方形であることが適当である。
【０１０９】
内部貫通孔１４は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良い。
【０１１０】
中間板１２が複数の場合には、内部貫通孔１４は、複数の中間板１２のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板１２は、その内部貫通孔１４の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔１４の位置は、隣接する中間板１２毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板１２における内部貫通孔１４の位置と、この中間板１２と隣接する別の中間板１２における内部貫通孔１４の位置は、内部貫通孔１４の断面の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板１２毎に内部貫通孔１４の位置がずれていることで、複数の中間板１２が積層された場合に、内部貫通孔１４の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路５が形成される。
【０１１１】
毛細管流路５は、複数の中間板１２が積層される際に、内部貫通孔１４の一部同士が重なり合って、内部貫通孔１４の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する。このような内部貫通孔１４の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、第１ヒートパイプ２の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０１１２】
なお、内部貫通孔１４の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔１４よりも小さな断面積を有する毛細管流路５が形成される場合には、毛細管流路５を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。
【０１１３】
なお、毛細管流路５は、凝縮した冷媒を還流するが、気化した冷媒を通すこともありえる。
【０１１４】
また、毛細管流路５、凹部１５の角部や切り欠き部１３の角部は、面取りされていたり、Ｒが設けられていたりすることも好適である。毛細管流路５の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。毛細管流路５の断面形状は、内部貫通孔１４の形状と、内部貫通孔１４同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。
【０１１５】
以上のように、第１ヒートパイプの一例として、図２、図３およびその説明に示されるような中央部から端部に向けての熱拡散特性に優れた構成について説明した。
【０１１６】
（第２ヒートパイプ）
次に、第２ヒートパイプ３について、図４、図５を用いて説明する。図４、図５は、本発明の実施の形態１における第２ヒートパイプ３の内面図である。図４、図５は、第２ヒートパイプ３の内部構造を、示している。
【０１１７】
第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けて蒸気拡散路６を有しており、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性に優れる。蒸気拡散路６は、第１ヒートパイプ２と同様に中間板の切り欠き部１３により形成される。
【０１１８】
ここで、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性を得るために、第２ヒートパイプ３では、第１端部８から第２端部９にかけて蒸気拡散路６が伸びている。これは、図４、５に示されるとおりである。毛細管流路７は、蒸気拡散路６以外の部分に形成され、蒸気拡散路６と毛細管流路７とは、第２ヒートパイプ３の内部でまるで横縞のように交互に並列する。
【０１１９】
例えば、図４は、第２ヒートパイプ３の一例を示しているが、蒸気拡散路６が、第１端部８から第２端部９にかけて末広がりの形状を有している。言い換えると、第１端部８側での平面方向の蒸気拡散路６の断面積よりも、第２端部９側での平面方向の蒸気拡散路６の断面積の方が広い。このように、第１端部８から第２端部９にかけて断面積が広がる形状の蒸気拡散路６によって、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性を有する。なお、図４では、蒸気拡散路６が末広がりの形状を有しているが、第１端部８から第２端部９にかけての間で、屈曲や屈折があってもよく、断面積の増減の変動があってもよい。
【０１２０】
あるいは、図５に示されるように、蒸気拡散路６が、第１端部８から第２端部９にかけて一定の幅を維持して形成されてもよい。すなわち、一定幅の直線状として、蒸気拡散路６が形成されてもよい。この場合も、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９にかけての熱拡散特性を有する。また、蒸気拡散路６以外の部分において毛細管流路７が形成される。これは図４に示される第２ヒートパイプ３の場合でも同様である。なお、蒸気拡散路６は、第１端部８から第２端部９にかけて同一幅の直線として形成されるが、曲線であってもよく、屈曲部を有していても良く、幅において多少の差異が生じてもよい。
【０１２１】
また、第２ヒートパイプ３においては、第１端部８から第２端部９に向けて蒸気拡散路６が形成されるが、第１端部８および第２端部９のそれぞれに到達するまで蒸気拡散路６が形成されている必要はなく、第１端部８の近辺と第２端部９の近辺同士を結ぶ蒸気拡散路６が形成されていればよい。
【０１２２】
以上のように、第１ヒートパイプ２と異なる熱拡散特性を、第２ヒートパイプ３は有し、その熱拡散特性は、第１端部８から第２端部９に向けて熱を拡散するのに優れている。一方、上述の通り、第１ヒートパイプ２は、中央部から端部にかけて、優れた熱拡散特性を有する。これらのように異なる熱拡散特性を有する第１ヒートパイプ２の表面に、第２ヒートパイプ３が立設されることで、冷却ユニット１の全てがヒートパイプで構成されるだけでなく、発熱体をより効率的に冷却できる熱伝導経路を形成できるようになる。
【０１２３】
なお、これら蒸気拡散路６は、中間板１２の切り欠き部１３によって形成される。
【０１２４】
第２ヒートパイプ３は、図３で説明したのと同様に、上部板１０、上部板１０と対向する下部板１１と、上部板１０と下部板１１との間に積層される単数又は複数の中間板１２を備える。中間板１２は、切り欠き部１３と内部貫通孔１４を有しており、切り欠き部１３が蒸気拡散路６を形成し、内部貫通孔１４が毛細管流路７を形成する。
【０１２５】
上部板１０、中間板１２、下部板１１が積層の後接合されて第２ヒートパイプ３が形成されるのは、第１ヒートパイプ２の場合と同様である。また、切り欠き部１３による蒸気拡散路６、内部貫通孔１４（あるいは内部貫通孔１４の重なりによる）毛細管流路１４の形成も、第１ヒートパイプ２の場合と同様である。
【０１２６】
（製造工程）
ここで、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の製造工程について説明する。
【０１２７】
上部板１０、下部板１１、中間板１２が積層されて接合されることで第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３が製造される。
【０１２８】
製造工程について図３を用いて説明する。
【０１２９】
上部板１０、下部板１１および複数の中間板１２（図３では中間板１２は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板１２は、複数の中間板１２のそれぞれに設けられた内部貫通孔１４のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。
【０１３０】
上部板１０、下部板１１および複数の中間板１２の少なくとも一つは、接合突起を有している。
【０１３１】
上部板１０、下部板１１、複数の中間板１２は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。
【０１３２】
ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。
【０１３３】
ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２〜１５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。
【０１３４】
次に、上部板１０や下部板１１の一部に空けられた注入口１６を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口１６が封止されて第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、第１ヒートパイプ２の内部空間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。
【０１３５】
（動作説明）
次に、冷却ユニット１の動作について説明する。
【０１３６】
まず、冷却ユニット１の全体像を、斜視図および側面図で示す。図６は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの斜視図であり、図７は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図である。図６、図７に示されるように、第１ヒートパイプ２の表面に、複数の第２ヒートパイプ３が立設している。すなわち、第１ヒートパイプ２がベースプレートの役割を有し、第２ヒートパイプ３がフィンの役割を有している。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けた熱拡散特性に優れ、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性に優れる。すなわち、異なる熱拡散特性を有するヒートパイプの組み合わせにより、冷却ユニット１は、構成される。
【０１３７】
第２ヒートパイプ３は、第１端部８および第２端部９のいずれかが、第１ヒートパイプ２の表面側に位置して取り付けられる。ここで、冷却ユニット１の冷却対象となる発熱体は様々である。発熱体の種類に応じて、発熱体の配置される位置は異なる。この発熱体の配置位置によって、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の組み合わせ方が変えられる。
【０１３８】
第１の例として、発熱体が、単体で大きな発熱量を示す半導体集積回路や電子部品であるときには、第１ヒートパイプ２の裏面２０に、発熱体が配置される。発熱体そのものが一定の大きさを有していることが多いので、発熱体は、冷却ユニット１のベースプレートの位置付けである第１ヒートパイプ２の裏面２０に配置される。図８にこの状態を示す。図８は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図である。
【０１３９】
発熱体２５は、第１ヒートパイプ２の裏面に配置されている。裏面においても特に裏面の中央部付近に配置される。発熱体２５は、半導体集積回路や電子部品など、単体での発熱量の高いサイズも比較的大きな電子素子である。このように、発熱体２５が第１ヒートパイプ２の裏面に配置される場合には、第２ヒートパイプ３は、その第１端部８を第１ヒートパイプ２の表面側に位置して、立設する。すなわち、第２ヒートパイプ３は、第１ヒートパイプ２側から、第１端部８、第２端部９の順序で延伸する。第２端部９が、冷却ユニット１における発熱体２５から最も遠い先端となる。
【０１４０】
第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて熱拡散するのに優れている。まず、第１ヒートパイプ２は、裏面の中央部に配置された発熱体２５からの熱を奪う。熱を奪うことで、第１ヒートパイプ２内部の冷媒は、気化して気化冷媒となる。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて蒸気拡散路４を有しているので、気化冷媒は、中央部から端部にかけて平面方向および厚み方向に拡散する。この結果、発熱体２５付近で奪われた熱は、第１ヒートパイプ２の表面２７に広く拡散する。
【０１４１】
第１ヒートパイプ２の表面２７に広がった熱は、表面２７に立設する第２ヒートパイプ３に伝導する。第２ヒートパイプ３が複数であると、複数の第２ヒートパイプ３のそれぞれに、熱が伝導する。具体的には、第１ヒートパイプ２の表面２７から第２ヒートパイプ３の第１端部８に、熱が伝導する。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性に優れている。このため、第１端部８に伝導した熱は、効率よく、第２端部９に拡散する。第２端部９は、発熱体２５から最も遠い先端であって、外部環境に熱を放散しやすい。この結果、第２端部９において（勿論、他の部位においても）熱が放散されて、気化冷媒は毛細管流路７を経由して還流する。
【０１４２】
ここで、第２ヒートパイプ３は、薄型であって、内部貫通孔１４によって形成される毛細管流路７と毛細管流路７と連通する凹部１５を有することによって、図８のように垂直方向に立設されている場合でも、凝縮した冷媒を還流できる。もちろん、同様の理由によって垂直方向に立設されている場合でも、第２ヒートパイプ３は、気化冷媒を拡散できる。
【０１４３】
また、第２ヒートパイプ３で熱が放散されると同様に、第１ヒートパイプ２においても、冷媒が冷却されて、凝縮した冷媒が還流する。
【０１４４】
図８における矢印によって示されるように、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体２５が配置される場合には、第１ヒートパイプ２の裏面から第２ヒートパイプ３の第２端部に向かう熱伝導経路２６が形成される。熱伝導経路２６が形成されることで、冷却ユニット１全体が、発熱体の冷却に使用される。すなわち、冷却ユニット１は、ベースプレートからフィンの先端に至るまで、冷媒の気化・凝縮を用いて熱拡散を実現し、高い効率で発熱体を冷却できる。
【０１４５】
また、ベースプレートの役割を有する第１ヒートパイプ２と、フィンの役割を有する第２ヒートパイプ３とが別体であって、それぞれ別個に冷媒を封入していることで、冷媒の気化、拡散、凝縮、還流が、それぞれのヒートパイプの中で独立に行われる。このため、冷媒の拡散や還流における阻害要因が少ない。結果として、第１ヒートパイプ２における熱拡散と第２ヒートパイプ３における熱拡散は、それぞれ適切に行われる。
【０１４６】
更には、第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプが、蒸気拡散路４、６と毛細管流路５、７を形成する中間板１２と上部板１０および下部板１１と積層される構成を有することで、優れた熱拡散能力を有する。また、凹部１５が蒸気拡散路４、６や毛細管流路５、７と連通する構成により、気化冷媒の拡散能力や凝縮冷媒の還流能力を高める。第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３のそれぞれが、このような構造を有していることによって、ヒートパイプ単体での熱拡散と冷媒還流能力も高い。このため、第２ヒートパイプ３を第１ヒートパイプ２に立設しても、それぞれのヒートパイプは適切な熱拡散と還流を実現でき、冷却ユニット１全体での発熱体の冷却能力は優れている。
【０１４７】
従来技術のように、ベースプレートもしくはフィンのいずれかが金属板で形成されている場合には、ベースプレートもしくはフィンにおける熱拡散効率が低く、冷却ユニット全体としての十分な熱拡散が実現できない。また、ベースプレートの位置づけとなるヒートパイプとフィンの位置づけとなるヒートパイプとの熱拡散特性の組み合わせが不適であると、やはり十分な熱拡散が実現できない。熱拡散が不十分であると、発熱体の冷却も不十分である。当然ながら、単体のヒートパイプが薄い平板状を有している場合でも、冷媒の拡散能力や還流能力が低ければ、冷却ユニットとしての十分な冷却能力はない。
【０１４８】
実施の形態１における冷却ユニット１は、ベースプレートの位置づけたる第１ヒートパイプ２からフィンの位置づけたる第２ヒートパイプ３の先端への熱伝導経路を形成でき、発熱体２５を高い効率で冷却できる。
【０１４９】
次に第２の例として、複数の小型の発光素子を冷却しなければならない場合がある。ＬＥＤ（Light Emitting Device）は、小型であるが、光を発光するために大きな発熱量を生じさせる。また、複数の発光素子が使用されることもある。このため、複数の発光素子全体を冷却しなければならないことが多い。
【０１５０】
ただし、発光素子は、素子そのものから光を発するので、ヒートパイプの裏面に隠すようにして冷却することは好ましくない。このような場合には、ヒートパイプの端部に発光素子を配置して、発光素子を冷却する必要がある。この場合には、第２ヒートパイプ３から第１ヒートパイプ２に向かう熱伝導経路の形成によって、冷却ユニット１は、発熱体を冷却する。
【０１５１】
図９は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図である。図８と異なり、第２ヒートパイプの端部に、発熱体３０が配置されている。このように、第２ヒートパイプ３の端部に発熱体３０が配置される場合には、第２ヒートパイプ３の第２端部９が、第１ヒートパイプ２の表面側に位置して、第２ヒートパイプ３が立設する。なお、図９では、単数の第２ヒートパイプ３が立設しているが、複数の第２ヒートパイプ３が立設していてもよい。
【０１５２】
発熱体３０は、ＬＥＤのような小型の発光素子や電子素子であり、第１端部８に配置される。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性に優れているので、第２ヒートパイプ３は、発熱体３０からの熱を第１端部８から第２端部９に伝導する。すなわち、発熱体３０から第１ヒートパイプ２に向けて、熱が伝導する。第２端部９から伝導された熱は、第１ヒートパイプ２の中央部から端部に向けて拡散する。また、第１ヒートパイプ２の厚み方向においても拡散するので、熱はやがて第１ヒートパイプ２の裏面に到達して、裏面から外部環境に放散される。
【０１５３】
図９に示されるとおり、冷却ユニット１は、発熱体３０から第１ヒートパイプ２への熱伝導経路を形成し、第２ヒートパイプ３の端部（第１端部８）に配置された発熱体３０を、冷却ユニット１全体を使って冷却できる。このとき、第２ヒートパイプ３および第１ヒートパイプ２内部での熱拡散や冷媒の還流は、図８において説明したのと同様である。冷却ユニット１全体が、冷媒の気化・凝縮を行うヒートパイプで構成されているのに加えて、熱拡散特性の異なるヒートパイプの組み合わせによって、小型の発熱体３０を冷却するのに最適な熱伝導経路が形成できる。結果として、冷却ユニット１は、複数の小型の発熱体も、確実かつ高い効率で冷却できる。
【０１５４】
なお、発熱体３０は単数でも複数でもよく、複数の第２ヒートパイプ３の一部または全部に配置されてもよい。
【０１５５】
このように、冷却対象となる発熱体の特性に応じて、冷却ユニット１はフレキシブルに対応できる。特に、第１ヒートパイプ２に対する第２ヒートパイプ３の組み合わせる向きを変えるだけで、第１ヒートパイプ２→第２端部９、第２端部９→第１ヒートパイプ２の双方向の熱伝導経路が形成できる。このため、冷却ユニット１は、発熱体あるいは冷却ユニット１が実装される空間の内部構造に最適に対応できる。例えば、実装空間によっては、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体を配置しやすい場合もあるし、第２ヒートパイプ３の端部に発熱体を配置しやすい場合もある。このような場合に、例えば冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３が別体で提供されて、実装の際に、第２ヒートパイプ３の立設方向を決定することも好適である。あるいは、第１端部８が第１ヒートパイプ２に接しているバージョンの冷却ユニット１と、第２端部９が第１ヒートパイプ２に接しているバージョンの冷却ユニット１とが用意されておいて、実装を行うユーザの選択に委ねられるという流通態様も考えられる。
【０１５６】
以上のように、実施の形態１における冷却ユニット１は、熱拡散特性の異なるヒートパイプを組み合わせることで、種々の発熱体にフレキシブルに対応しつつ、高い効率で発熱体を冷却できる。
【０１５７】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。
【０１５８】
実施の形態２では、第１ヒートパイプ２の変形例および変形例を組み合わせた冷却ユニットの変形例について説明する。
【０１５９】
図１０は、実施の形態１で説明したものと近似する第１ヒートパイプの内面図である。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて放射状に延伸する蒸気拡散路４を有している。蒸気拡散路４は、中間板１２の切り欠き部１３により形成される。また、図１０に示される第１ヒートパイプ２は、図２に示される第１ヒートパイプ２と異なり、中央部を略円形に囲むように蒸気拡散路４が形成されている。このような蒸気拡散路４を有する第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて熱拡散を実現し、第２ヒートパイプ３との間の熱伝導を実現する。
【０１６０】
ところで、冷却ユニットは、熱拡散特性の異なる第１ヒートパイプと第２ヒートパイプを組み合わせることで、高い冷却能力を実現する。このとき、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプとの間で熱のやり取りが行われる。熱のやり取りが行われるのは、第１ヒートパイプ２に第２ヒートパイプ３が立設している箇所なので、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３との接続部分での熱伝導を促進する熱拡散特性を、第１ヒートパイプ２が有していることも好適である。
【０１６１】
（例１）
第１ヒートパイプ２が、立設する第２ヒートパイプ３との接続位置に対して、熱拡散を行う一例を図１１に示す。図１１は、本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図である。
【０１６２】
図１１に示される第１ヒートパイプ４０は、立設する第２ヒートパイプ３の立設位置に重点的に熱を拡散する。切り欠き部１３は、蒸気拡散路４２、４３を形成する。蒸気拡散路４２、４３以外の部分においては、毛細管流路５が形成されている。蒸気拡散路４２と蒸気拡散路４３が一体となって、一つの蒸気拡散路を形成する。
【０１６３】
蒸気拡散路４２は、第１ヒートパイプ４０の縦方向に形成されている。更には、第１ヒートパイプ４０に立設される第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って、蒸気拡散路４２は、形成される。一方、蒸気拡散路４３は、第１ヒートパイプ４０の中央部から端部にかけて形成されると共に、蒸気拡散路４２同士を接続する。このため、蒸気拡散路４３から蒸気拡散路４２にかけての気化冷媒の移動経路（熱伝導経路）が形成される。
【０１６４】
第１ヒートパイプ４０の裏面中央部付近に発熱体が配置されているとする。この場合には、中央部において受熱し、冷媒が気化する。気化した冷媒は、中央部から蒸気拡散路４３を経由して端部に向けて拡散する。端部に向けて拡散する気化冷媒は、蒸気拡散路４３の途中で接続する蒸気拡散路４２に入り込んで拡散する。蒸気拡散路４２が立設位置４１に沿って形成されているので、蒸気拡散路４２に入り込んだ気化冷媒は、立設位置４１に沿って拡散する。この結果、立設位置４１に沿って熱が集中する。立設位置４１に沿って集中した熱は、第２ヒートパイプ３に伝導し、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９に拡散して、外部環境に放散される。
【０１６５】
このように、例１に表される第１ヒートパイプ４０は、立設する第２ヒートパイプ３へ、高い効率で熱を伝導できるので、発熱体を高い効率で冷却できる。
【０１６６】
また、第２ヒートパイプ３の端部（第１端部８）に発熱体が配置される場合には、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９へ熱が拡散し、立設位置４１において、第２端部９から第１ヒートパイプ４０に、熱が伝導する。伝導した熱は第１ヒートパイプ４０の中で気化した冷媒の拡散に合わせて拡散する。拡散した熱は、第１ヒートパイプ４０の裏面に到達して、外部環境に放散される。この場合でも、第１ヒートパイプ４０の蒸気拡散路４２が、第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って形成されているので、第２ヒートパイプ３から第１ヒートパイプ４０への熱伝導の効率がよい。結果として、冷却ユニット１は、第２ヒートパイプ３の端部に配置された発熱体を、高い効率で冷却できる。
【０１６７】
また、毛細管流路５の一部が、蒸気拡散路の一部と交差するように設けられていることで、第１ヒートパイプ４０での冷媒の還流が促進される。
【０１６８】
（例２）
次に図１２を用いて、第１ヒートパイプの他の例を説明する。
【０１６９】
図１２は、本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図である。
【０１７０】
図１２に示されるヒートパイプ５０は、立設する第２ヒートパイプ３の立設位置４１に重点的に熱を拡散する。切り欠き部１３は、蒸気拡散路５１、５２を形成する。蒸気拡散路５１、５２以外の部分においては、毛細管流路５が形成される。蒸気拡散路５１と蒸気拡散路５２とが一体となって、一つの蒸気拡散路を形成する。
【０１７１】
蒸気拡散路５１は、第１ヒートパイプ５０の縦方向に形成されている。更には、第１ヒートパイプ５０に立設される第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って、蒸気拡散路５１は、形成される。一方、蒸気拡散路５２は、蒸気拡散路５１同士を接続する。このため、蒸気拡散路５２から蒸気拡散路５１にかけての気化冷媒の移動経路（熱伝導経路）が形成される。
【０１７２】
第１ヒートパイプ５０の裏面中央部付近に発熱体が配置されているとする。この場合には、中央部において受熱し、冷媒が気化する。気化した冷媒は、中央部から蒸気拡散路５２を経由して端部に向けて拡散する。端部に向けて拡散する気化冷媒は、蒸気拡散路５２の途中で接続する蒸気拡散路５１に入り込んで拡散する。蒸気拡散路５１が立設位置４１に沿って形成されているので、蒸気拡散路５１に入り込んだ気化冷媒は、立設位置４１に沿って拡散する。この結果、立設位置４１に沿って熱が集中する。立設位置４１に沿って集中した熱は、第２ヒートパイプ３に伝導し、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９に拡散して、外部環境に放散される。
【０１７３】
このように、例１に表される第１ヒートパイプ４０は、立設する第２ヒートパイプ３へ、高い効率で熱を伝導できるので、発熱体を高い効率で冷却できる。
【０１７４】
また、第２ヒートパイプ３の端部（第１端部８）に発熱体が配置される場合には、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９へ熱が拡散し、立設位置４１において、第２端部９から第１ヒートパイプ５０に、熱が伝導する。伝導した熱は第１ヒートパイプ５０の中で気化した冷媒の拡散に合わせて拡散する。拡散した熱は、第１ヒートパイプ５０の裏面に到達して、外部環境に放散される。この場合でも、第１ヒートパイプ５０の蒸気拡散路５１が、第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って形成されているので、第２ヒートパイプ３から第１ヒートパイプ５０への熱伝導の効率がよい。結果として、冷却ユニット１は、第２ヒートパイプ３の端部に配置された発熱体を、高い効率で冷却できる。
【０１７５】
以上のように、実施の形態２における冷却ユニットは、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプと間の熱伝導を効率化できる。結果として、ベースプレートの位置づけたる第１ヒートパイプとフィンの位置づけたる第２ヒートパイプとの組み合わせである冷却ユニットは、効率よく発熱体を冷却できる。特に、第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプそれぞれが有する冷媒による冷却能力が、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプが組み合わされることで最大限に発揮できる。加えて、ベースプレートの位置づけたる第１ヒートパイプに発熱体が配置される場合でも、フィンの位置づけたる第２ヒートパイプの端部に発熱体が配置される場合でも、いずれの方向からでも熱拡散が行われる。
【０１７６】
（実施の形態３）
次に実施の形態３について説明する。
【０１７７】
実施の形態３では、第１ヒートパイプの表面に第２ヒートパイプが立設する際の構造について説明する。第２ヒートパイプ３は、第１ヒートパイプ２の表面に立設する。このとき、単数又は複数の第２ヒートパイプ３が、第１ヒートパイプ２の表面に立設する。
【０１７８】
第２ヒートパイプ３は、第１ヒートパイプ２の表面に、接着剤で接着されても良く、溶接されてもよく、熱接合されてもよい。また、第１ヒートパイプ２の表面に形成された取り付け溝に、第２ヒートパイプ３が嵌合して取り付けられてもよい。第２ヒートパイプ３が取り付け溝に嵌合して取り付けられる場合には、第２ヒートパイプ３の第１端部８および第２端部９の少なくとも一方から突出する突出部が、第１ヒートパイプ２との接合を補助する。
【０１７９】
図１３は、本発明の実施の形態３における冷却ユニットの一部の側面図である。
【０１８０】
第１ヒートパイプ２は、その表面に取り付け溝６０を有している。取り付け溝６０は、第１ヒートパイプ２の表面であって、第２ヒートパイプ３の取り付け位置に設けられる。取り付け溝６０は、例えば第１ヒートパイプ２の上部板１０の所定位置が切削されたり、エッチングされたりして形成される。
【０１８１】
第２ヒートパイプ３は、取り付け溝６０に嵌合して取り付けられる。この際に、第２ヒートパイプ３の第１端部８および第２端部９の少なくとも一方から突出する突出部６２が、取り付けを補助する。突出部６２は、第２ヒートパイプ３の上部板１０、下部板１１および中間板１２の少なくとも一つが、他の板よりも面積が大きいことで形成される。図１３においては、上部板１０と下部板１１から突出部６２が突出している。突出部６２は、取り付け溝６０の外縁に沿って折り曲げられており、突出部６２は、溶接剤、接着剤などで第１ヒートパイプ２に取り付けられる。なお、このとき突出部６２と取り付け溝６０との間に熱的接合剤６１（サーマルグリースやサーマルグリースにフィラーなどを添加した素材）が介在してもよい。また、突出部６２と取り付け溝６０は、ヒートプレスによって接合されてもよい。取り付け溝６０において突出部６２によって第２ヒートパイプ３が取り付けられることで、第２ヒートパイプ３は、強固かつ確実に第１ヒートパイプ２に取り付けられる。
【０１８２】
また図１３では、突出部６２が、取り付け溝の側面および第１ヒートパイプ２の表面に渡って取り付けられているが、他の態様で取り付けられてもよい。また、突出部６２は、中間板１２の突出により形成されてもよい。
【０１８３】
以上のように、実施の形態３における冷却ユニットは、第１ヒートパイプ２の表面において、強固かつ確実に、第２ヒートパイプ３が立設する。
【０１８４】
また、第２ヒートパイプ３の上部板１０、下部板１１および中間板１２の少なくとも一つが他よりも面積が大きいことで、突出部６２が形成されるので、突出部６２は第２ヒートパイプ３と一体であって相互間での熱抵抗は小さい。このため、第１ヒートパイプ２との熱のやり取りを行う突出部６２と第２ヒートパイプ３との間の熱抵抗が小さくなって、突出部６２と第２ヒートパイプ３との間の熱伝導の効率がよい。
【０１８５】
加えて、第１ヒートパイプ２と突出部６２とは熱的接合剤によって広い面積で接しているので（図１３のように、突出部６２は折り曲げられて取り付け溝６０に凹面からはみ出る面に至るまで突出部６２は第１ヒートパイプ２と接触する）、第１ヒートパイプ２と突出部６２との間の熱抵抗も小さくなる。このように、第１ヒートパイプ２、突出部６２、第２ヒートパイプ３のそれぞれの接続部分における熱抵抗は小さく、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３とは、相互において高い効率で熱を伝導できる。この結果、異なる熱拡散特性を有する２種類のヒートパイプが組み合わされた冷却ユニット１は、高い効率で発熱体を冷却できると共に、双方向性を有して発熱体を冷却できる。
【０１８６】
（実施の形態４）
次に実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態１〜３で説明した冷却ユニットを実装した電子機器について説明する。
【０１８７】
図１４は、本発明の実施の形態４における電子機器の内面図である。図１４で示される電子機器７０は、半導体集積回路、電子素子、電子部品、発光素子、光学素子などの発熱を伴う発熱体を有して、所定の処理を行う機能を有している。更に、電子機器７０は、狭小空間や複雑空間を有しており、冷却ユニットや冷却装置の実装が容易でない。
【０１８８】
電子機器７０は、カーテレビ、航空機のパーソナルモニター、カーナビゲーションシステム、携帯電話、携帯端末、ノートブックパソコン、ＰＤＡ、電子手帳などの薄型、小型が要求される電子機器である。あるいは、自動車、輸送用車両、輸送用機器、医療機器、産業用機器、産業ロボットなどの、発熱への対応が不可避であると共に複雑な内部空間を有している機器である。
【０１８９】
電子機器７０は、筐体７１を有し、筐体７１は、電子基板７２、電子部品などの発熱体７３および冷却ユニット１を格納している。冷却ユニット１は、実施の形態１〜３で説明したとおり、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の組み合わせを有している。具体的には、中央部から端部に向けた熱拡散に優れた第１ヒートパイプ２の表面に、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散に優れた第２ヒートパイプ３が立設している。このため、第１ヒートパイプ２がベースプレートの位置づけとなり、第２ヒートパイプ３がフィンの位置づけとなる。
【０１９０】
なお、図１４では、複数の第２ヒートパイプ３が第１ヒートパイプ２の表面に立設しているが、単数でもよい。
【０１９１】
また、図１４では第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体７３が配置されているが、熱的接合剤７４を介して、発熱体７３が配置されてもよい。また、配置されている発熱体７３は、単数でも複数でもよい。
【０１９２】
第１ヒートパイプ２は、図１５に示すように、中央部から端部に向けて優れた熱拡散特性を有する。図１５は、本発明の実施の形態４における第１ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図である。
【０１９３】
第１ヒートパイプ２は、図１５の矢印に示すように、中央部から端部に向けて優れた熱拡散特性を有する。この矢印に従う熱拡散特性は、実施の形態１，２で説明したように、蒸気拡散路４の少なくとも一部が、中央部から端部に向かう方向に沿って形成されていることによる。蒸気拡散路４の少なくとも一部が、放射状であったり、複数の蒸気拡散路を結びつける蒸気拡散路が形成されていたりすることで、第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて優れた熱拡散特性を有する。
【０１９４】
第１ヒートパイプ２のこの熱拡散特性により、裏面に配置された発熱体７３から奪った熱は、第１ヒートパイプ２の中央部から端部に向けて拡散しつつ、熱は厚み方向にも拡散するので、第２ヒートパイプ３が立設する表面にまで、熱が拡散する。
【０１９５】
一方、第２ヒートパイプ３は、図１６に示すように、第１端部８から第２端部９に向けて優れた熱拡散特性を有する。図１６は、本発明の実施の形態４における第２ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図である。
【０１９６】
第２ヒートパイプ３は、図１６の矢印に示すように、第１端部８から第２端部９に向けて優れた熱拡散特性を有する。この矢印に従う熱拡散特性は、実施の形態１，２で説明したように、蒸気拡散路４の少なくとも一部が、第１端部８から第２端部９に向かう方向に沿って形成されていることによる。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けて優れた熱拡散特性を有する。
【０１９７】
第２ヒートパイプ３のこの熱拡散特性により、第１ヒートパイプ２の表面から伝導した熱は、第２ヒートパイプ３の内部を第１端部８から第２端部９にかけて拡散する。第１端部８が第１ヒートパイプ２の表面に接して立設している場合には、第２単部９が第２ヒートパイプ３の先端に位置するので、第２ヒートパイプ３の内部を拡散した熱は、第２ヒートパイプ３の先端から放散される。すなわち、第１ヒートパイプ２の裏面に配置された発熱体７３の熱は、第１ヒートパイプ２の中央部から第１ヒートパイプ２の表面および第２ヒートパイプ３を介して、第２ヒートパイプ３の第２端部（冷却ユニット１の先端）から放散される。これは、図８を用いて説明した場合と同様である。
【０１９８】
発熱体７３の熱は、第２ヒートパイプ３の先端から放散されるが、第２ヒートパイプ３は、冷却ユニット１においてあたかもフィンの位置づけであるので、第２ヒートパイプ３の第２端部９からの放熱が十分に行われる。更に、第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３という冷却ユニット１を構成すると共に熱伝導が行われる部材の全てが冷媒拡散を伴うヒートパイプであるので、冷却ユニット１は、高い熱拡散能力（これに伴う冷却能力）を有する。特に、発熱体７３から最終的に熱を放散する位置にかけて熱伝導経路が形成されるので、冷却ユニット１は、高い効率で熱を拡散して発熱体７３を冷却できる。
【０１９９】
なお、ここでは、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体７３が配置される場合について説明したが、図９に示されるように第２ヒートパイプ３の先端（第１端部８）に、発熱体７３が配置されてもよい。この場合には、発熱体７３からの熱が、第１端部８、第１端部９、第１ヒートパイプ２の表面、第２ヒートパイプ２の裏面の順序で伝導し、最終的には第１ヒートパイプ２の裏面から熱が放散される。このとき、第２ヒートパイプ３が、第２端部９を第１ヒートパイプ２の表面に位置するように立設されればよい。
【０２００】
このように冷却ユニット１は、全体を薄型のヒートパイプで構成することで、冷媒の気化と凝縮によって、高い効率で発熱体を冷却するだけでなく、第１ヒートパイプ２の裏面や第２ヒートパイプ３の端部に配置される様々な種類の発熱体にフレキシブルに対応して、発熱体を最適に冷却できる。
【０２０１】
また、第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３のそれぞれは薄型である上、効率的な熱拡散によって、冷却ファンなども要しないので、狭小空間や複雑空間を有する電子機器７０にも最適に実装できる。例えば、自動車や輸送用機器のライトやエンジン周辺などにおける複雑空間にも、冷却ユニット１は、容易に実装できる。このため、冷却ユニット１は、従来の冷却装置に対する置き換え能力も高い。
【０２０２】
例えば、図１７に示されるように、電子機器７５において、横向き位置する複数の発熱体７７を冷却するように冷却ユニット１が実装されることもある。自動車のヘッドランプなどでは、発光素子が横向きに位置していることがある。すなわち、図１７に示される発熱体７７のような状態である。図１７は、本発明の実施の形態４における電子機器の内面図である。
【０２０３】
このように、発熱体７７が横向きに位置している場合でも、冷却ユニット１を横向きに実装すれば、第１ヒートパイプ２から第２ヒートパイプ３の第２端部９にかけた熱伝導経路が形成される。この場合にも、発熱体７７からの熱は、第１ヒートパイプ２の裏面から第１ヒートパイプ２の表面にかけて拡散し、次いで、第２ヒートパイプ３に熱が伝導して、第１端部８から第２端部９にかけて熱が拡散する。最終的には、第２ヒートパイプ３の先端である第２端部９から熱が外部環境に放散される。
【０２０４】
以上のように冷却ユニット１を実装した電子機器７０は、狭小空間や複雑空間に位置する発熱体を、高い効率で冷却できる。また、電子機器７０は、種々の発熱体にフレキシブルに対応することも可能である。
【０２０５】
電子機器の他の例を図１８に示す。図１８は、本発明の実施の形態４における電子機器の斜視図である。電子機器８２は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される電子機器である。
【０２０６】
電子機器８２は、ディスプレイ８３、発光素子８４、スピーカ８５を備えている。この電子機器８２の内部に冷却ユニット１が格納されており、発熱体の冷却を実現する。
【０２０７】
このような冷却ユニット１が使用されることにより、電子機器の小型化や薄型化を阻害せずに、発熱体の冷却が実現できる。
【０２０８】
このように考えると、冷却ユニット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、自動車や産業機器のライト、エンジン、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、好適に置き換えられたりすることが可能である。冷却ユニット１は、従来用いられている放熱フィンや放熱フレームよりも高い冷却能力を有するので、当然に小型化できる。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、冷却ユニット１は、広い適用範囲を有する。
【０２０９】
なお、実施の形態１〜４で説明された冷却ユニットや電子機器は、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。
【０２１０】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。
【０２１１】
冷却ユニットやヒートパイプを実装する電子機器、輸送用機器や産業機器などは、狭小空間や複雑空間を有する。冷却ユニットやヒートパイプは、薄型であっても平板状であったりして、一定の面積を必要とする。
【０２１２】
このような狭小空間や複雑空間を有する電子機器や輸送用機器においては、発熱体の冷却のために、ヒートシンクや冷却ファンなどを実装する空間的な余裕を有していない。また、ヒートパイプを実装する空間的な余裕を有していない。特に、機器の中では各種部品や各種部材が複雑に格納されており、一定の広がり（厚みや面積において）を有する実装空間が非常に少ない。
【０２１３】
例えば、特開平１１−１０１５８５号公報に提案される冷却機能を有する電子基板は、一定の面積を必要とするので、このような狭小空間や複雑空間においては、実装面から不適である。特に、この電子基板は、平面形状を有するが、冷却対象の発熱体は湾曲していたり、小さな発熱体がばらばらに存在していたり、発熱体が湾曲する筐体の一部と接していたりするので、平板状の電子基板は、これらの発熱体と接触しにくい問題を有する。
【０２１４】
特許３２３３８０８号公報に提案される冷却システムは、発熱体からの熱を放熱部材に移動して冷却する技術であり、放熱部材を電子機器内部に実装することを必要とする。しかし、狭小空間しか有さない電子機器においては、放熱部材（冷却ファンや液冷ジャケットなど）を実装することは困難である。また、この冷却システムは、発熱体から奪った熱を移動させる経路を実装することも困難である問題を有している。加えて、この冷却システムは、受熱部分と放熱部分とが別れているため、複雑空間の機器においては、実装が困難である。
【０２１５】
ここで、ヒートパイプや液冷ジャケットのように冷媒を利用した電子部品などの冷却システムにおいては、平板状の冷却装置、複数の部材の組み合わせ（特に、受熱して冷媒を気化する第１部材と、気化した冷媒を凝縮する第２部材と、第１部材と第２部材とを毛細管を有するパイプで接続する態様のヒートパイプが多い）の冷却装置が多い。
【０２１６】
これらいずれの態様の冷却装置であっても、狭小空間や複雑空間においては実装が困難である問題を有する。
【０２１７】
このような問題に対応するため、湾曲形状のヒートパイプを提案する。
【０２１８】
ヒートパイプが湾曲形状を有していれば、冷却対象の発熱体が湾曲していたり、複数の冷却対象の発熱体が湾曲平面上に位置していたり、他の部材を回避して実装する必要があったりする場合であっても、ヒートパイプを確実に発熱体と接触させつつ実装できる。
【０２１９】
実施の形態５では、このような複雑な実装要求に対応できる湾曲形状を有するヒートパイプについて説明する。
【０２２０】
（湾曲形状を有するヒートパイプ）
まず、湾曲形状を有するヒートパイプの一側面として、湾曲形状を有するヒートパイプは、次のような構成を有する。
【０２２１】
湾曲形状を有するヒートパイプは、湾曲状の上部板と、上部板と対向する湾曲状の下部板と、上部板と下部板との間に積層されると共に蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する単数又は複数の湾曲状の中間板を有する本体部を備える。
【０２２２】
（第２側面）
第２側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は毛細管流路を形成し、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０２２３】
（第３側面）
第３側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第２側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される。
【０２２４】
（第４側面）
第４側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第３側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。
【０２２５】
（第５側面）
第５側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第４側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板、下部板および中間板の少なくとも一つは、他の板と接合される突起を更に有する。
【０２２６】
（第６側面）
第６側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第５側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板、下部板および中間板のそれぞれは、外部貫通孔を有し、上部板に設けられた外部貫通孔、下部板に設けられた外部貫通孔および中間板に設けられた外部貫通孔のそれぞれが重なり合ってビアホールが形成される。
【０２２７】
（第７側面）
第７側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第６側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、ビアホールに、上部板および下部板の表面同士を、電気的に接続する電気配線層を有する。
【０２２８】
（第８側面）
第８側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第７側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板は第１電子部品を実装し、下部板は第２電子部品を実装し、第１部品と第２部品は、電気配線層を介して電気的に接続される。
【０２２９】
（第９側面）
第９側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第８側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、本体部の側面の一部もしくは全部から突出する延長板を更に備え、延長板は、上部板、下部板および中間板の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される。
【０２３０】
（第１０側面）
第１０側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第９側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、延長板は、屈折部で折り曲げられて形成される第１放熱面および第２放熱面を有し、第１放熱面および第２放熱面の少なくとも一部が、電子機器の筐体に熱的に接触可能である。
【０２３１】
（第１１側面）
第１１側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１０側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、延長板は、第２屈折部で折り曲げられて形成される第３放熱面を更に有し、第１放熱面、第２放熱面および第３放熱面の少なくとも一部が、電子機器の筐体に熱的に接触可能である。
【０２３２】
（第１２側面）
第１２側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第９側面から第１１側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、延長板は、電気配線を有する。
【０２３３】
（第１３側面）
第１３側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第１３側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、本体部の少なくとも２箇所の温度差を測定する温度測定部と、温度差を、所定の閾値と比較して比較結果を出力する比較部と、比較結果に基づいて、本体部の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定し、判定結果を出力する判定部を更に備える。
【０２３４】
（第１４側面）
第１４側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１３側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、温度測定部は、本体部の表面における中央部と周辺部との温度差である水平温度差、および本体部の表面と裏面の温度差である垂直温度差の少なくとも一方を測定する。
【０２３５】
狭小空間や複雑空間への実装を容易とするために、以上のように湾曲形状を有するヒートパイプを提案する。以上のような湾曲形状を有するヒートパイプについて以下に説明する。
【０２３６】
図１９は、本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの斜視図である。
【０２３７】
湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、湾曲状の上部板１０１、上部板１０１と対向する湾曲状の下部板１０２と、上部板１０１と下部板１０２との間に積層されると共に蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する単数又は複数の湾曲状の中間板１０３を有する本体部１０４を備える。図１９は、ヒートパイプ１００の外観からの斜視図を示しているので、内部は見えない。このため、図１９では、蒸気拡散路および毛細管流路を示すことはできないが、本体部１０４の内部は、実施の形態１〜４で説明したように形成される蒸気拡散路と毛細管流路を備えている。
【０２３８】
図１９から明らかな通り、本体部１０４は、全体として湾曲形状を有している。このように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、狭小空間や複雑空間においても、容易に実装できる。
【０２３９】
例えば、図２０に示すように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、その湾曲形状を生かして、配置向きの異なる複数の発熱体を冷却できる。図２０は、本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図である。
【０２４０】
発熱体１０５は、それぞれ異なる配置向きを有している。例えば、実装基板が複雑に入り組んでいたり、フレームが複雑に入り組んでいたりする場合には、ヒートパイプが、図１９、２０に示すように湾曲形状を有していることで、複数の発熱体１０５のいずれにも接触できる。結果として、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、全ての発熱体１０５を冷却できる。
【０２４１】
このように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、異なる配置向きを有する複数の発熱体を、冷却できる。
【０２４２】
あるいは、フレームが複雑に入り組んでいる場合に、平板状のヒートパイプの実装が困難な場合がある。このような場合にはフレームをよけつつ実装する必要があるが、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、これに対応できる。図２１は、本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図である。図２１は、例えば電子機器や輸送機器が、内部に複雑な形状を有するフレーム１０６を有している場合を示している。このフレーム１０６の一部に、冷却対象となる発熱体１０５が実装されている。平板状のヒートパイプでは、発熱体１０５に接触できても、フレーム１０６の内部に実装が困難である。一方、湾曲形状を有するヒートパイプ１００であれば、発熱体１０５に接触できる上に、フレーム１０６の内部に実装も可能である。
【０２４３】
このように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、狭小空間や複雑空間に実装しやすいメリットを有する。
【０２４４】
次に、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の詳細について説明する。
【０２４５】
図２２は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図である。図２２は、ヒートパイプ１００を、上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３に分解した様子を示している。
【０２４６】
上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３は、それぞれ湾曲している。湾曲した上部板１０１とこれに対向する湾曲した下部板１０２との間に単数又は複数の湾曲した中間板１０３が積層される。図２２では、４枚の中間板１０３が積層される。図２３は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図である。図２３を用いて、湾曲形状を有するヒートパイプ１００について更に詳細を説明する。
【０２４７】
湾曲した上部板１０１と湾曲した下部板１０２の間に、湾曲した中間板１０３が挟まれて積層される。中間板１０３は、切り欠き部１１０と内部貫通孔１１１を備え、切り欠き部１１０は、蒸気拡散路１１４を形成し、内部貫通孔１１１は、毛細管流路１１５を形成する。また、上部板１０１および下部板１０２の少なくとも一方は、凹部１１２を有する。
【０２４８】
上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３の少なくとも一つは、突起部１１３を有しており、上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３同士が接合される際に、突起部１１３が接着剤となる。突起部１１３を接着剤として接合されると、湾曲形状を有する本体部１０４が形成され、その内部には、蒸気拡散路１１４と毛細管流路１１５が形成される。このようにして、湾曲している上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３が接合されることで、湾曲形状を有するヒートパイプ１００が作られる。ヒートパイプ１００は、内部に冷媒を封入し、気化した冷媒は蒸気拡散路１１４を経由して本体部１０４内部を拡散し、凝縮した冷媒は、毛細管流路１１５を経由して還流する。この冷媒の気化・凝縮の繰り返しにより、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、発熱体を冷却できる。
【０２４９】
このように、湾曲した上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３を積層して接合することで、湾曲形状を有するヒートパイプ１００を得ることができる。
【０２５０】
湾曲している以外では、上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３は、実施の形態１で説明したのと同様の構造や機能を有している。
【０２５１】
（上部板）
上部板１０１について説明する。
【０２５２】
上部板１０１は、湾曲形状である。
【０２５３】
上部板１０１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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。なお、上部板１０１は、湾曲形状であればよく、全体としては円形や方形を示していてもよい。
【０２５４】
上部板１０１は、その一方の面であって中間板１０３と対向する面に、蒸気拡散路１１４および毛細管流路１１５の少なくとも一方と連通する凹部１１２を有していることも好ましい。凹部１１２が毛細管流路１１５と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板１０１から毛細管流路１１５へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部１１２が蒸気拡散路１１４と連通することで、気化した冷媒が、上部板１０１の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。
【０２５５】
上部板１０１は、中間板１０３と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板１０１は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板１０２と特段に区別されるものでもない。また、上部板１０１が発熱体と接する面となっても、発熱体と対向する面となってもかまわない。
【０２５６】
また、上部板１０は、冷媒の注入口を備えている。上部板１０１、中間板１０２、下部板１０２が積層されて接合されると内部空間が形成される。この内部空間は、冷媒を封入する必要があるので、上部板１０１などの接合後に注入口から冷媒が封入される。注入口は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。
【０２５７】
なお、冷媒は、積層後に注入口から封入されても良く、上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３が積層される際に冷媒が封入されてもよい。
【０２５８】
（下部板）
下部板１０２は、上部板１０１と対向して単数又は複数の中間板１０３を挟む。更に、下部板１０１は、湾曲している。
【０２５９】
下部板１０２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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０２６０】
下部板１０２は、その一方の面であって中間板１０３と対向する面に、蒸気拡散路１１４と毛細管流路１１５に連通する凹部１１２を有していることも好適である。凹部１１２は、毛細管流路１１５と連通することで凝縮した冷媒が、下部板１０２から毛細管流路１１５へ伝わりやすくなる。また、凹部１１２が蒸気拡散路１１４と連通することで、気化した冷媒が、下部板１０２の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。これは、上部板１０１に凹部１１２が設けられることと同様の意義を有する。
【０２６１】
下部板１０２は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板１０１と特段に区別されるものでもない。
【０２６２】
下部板１０２は、中間板１０３と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。
【０２６３】
また、下部板１０２が、発熱体と接しても接しなくてもよい。
【０２６４】
（中間板）
中間板１０３は、単数又は複数の板材である。図２３では、ヒートパイプ１００は、４枚の中間板１０３を有している。中間板１０３は、上部板１０１と下部板１０２の間に積層される。
【０２６５】
中間板１０３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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０２６６】
また、中間板１０３は、上部板１０１および下部板１０２と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板１０３は、微小な断面積を有する内部貫通孔１１１を有している。この内部貫通孔１１１は、毛細管流路１１５を形成する。
【０２６７】
最終的には、上部板１０１と下部板１０２の間に中間板１０３が積層されて接合されることで、ヒートパイプ１００が形成される。中間板１０３は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路１１５を形成するためには、中間板１０３は、複数であることが好ましい。
【０２６８】
（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、蒸気拡散路１１４および毛細管流路１１５について、説明する。中間板１０３は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路１１４と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路１１５を形成する。
【０２６９】
まず、蒸気拡散路１１４について説明する。
【０２７０】
中間板１０３は、切り欠き部１１０と内部貫通孔１１１を有している。
【０２７１】
切り欠き部１１０は、蒸気拡散路１１４を形成する。上部板１０１と下部板１０２の間に中間板１０３が積層された場合に、切り欠き部１１０は空隙を形成する。この空隙が蒸気拡散路１１４となる。
【０２７２】
ここで、切り欠き部１１０が、ヒートパイプ１００の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成されることで、蒸気拡散路１１４も、ヒートパイプ１００の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。勿論、切り欠き部１１０によって、下部板１０２と上部板１０１とがつながる場合には、下部板１０２で受熱して気化した冷媒は、平面方向および厚み方向に移動して、気化した冷媒（および熱）が下部板１０２から上部板１０１にまで達する。すなわち、蒸気拡散路１１４は、平面方向および厚み方向の両方に（もちろん、蒸気拡散路１１４の形状によっていずれか一方の場合もありえる）かけて、気化した冷媒を移動させる。
【０２７３】
特に、切り欠き部１１０が中間板１０３の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路１１４もヒートパイプ１００の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体は、ヒートパイプ１００の略中央部に設置されることが多いので、冷媒はヒートパイプ１００の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、ヒートパイプ１００の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路１１４がヒートパイプ１００の略中央部から放射状に形成されていると、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に、すなわち平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する。なお、蒸気拡散路１１４が平面方向および厚み方向の両方に渡って形成されていれば、気化冷媒は、平面方向および厚み方向の両方に渡って拡散する。結果として、気化冷媒（発熱体から奪われた熱）は、発熱体と反対側の放熱面に到達する。発熱体と反対側の放熱面に到達した熱は、ヒートパイプ１００に伝導する。
【０２７４】
このように、中間板１０３が切り欠き部１１０を有し、平面方向および厚み方向の少なくとも一方に広がる蒸気拡散路１１４が形成されることで、ヒートパイプ１００の内部においては、気化した冷媒が平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。結果として、発熱体からの熱は、中央から周辺に向けてヒートパイプ１００内部を平面方向に拡散する。
【０２７５】
ヒートパイプ１００は、拡散した後で凝縮した冷媒を、ヒートパイプ１００の全面を効率よく活用して還流させる毛細管流路１１５を有していることにより、高い平面方向および厚み方向の少なくとも一方の拡散（および還流）性能を実現している。更に、毛細管流路１１５と連通する凹部１１２によって、凝縮した冷媒は更なる効率で還流できる。凹部１１２は、凝縮した冷媒の還流を促進させる役割も有する。
【０２７６】
次に毛細管流路１１５について説明する。
【０２７７】
中間板１０３は、内部貫通孔１４を有している。内部貫通孔１１１は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路１１５を形成する。中間板１０３が切り欠き部１１０を有する場合には、切り欠き部１１０以外の部分に内部貫通孔１１１が形成される。
【０２７８】
ここで、中間板１０３が単数の場合には、中間板１０３に設けられている内部貫通孔１１１がそのまま毛細管流路５になる。
【０２７９】
これに対して、中間板１０３が複数である場合には、複数の中間板１０３のそれぞれに設けられた内部貫通孔１１１の一部のみが重なって、内部貫通孔１１１の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路１１５が形成される。このように、中間板１０３が複数である場合には、内部貫通孔１１１そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路１１５が形成されるので、毛細管流路１１５における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管の断面積が小さいことで、毛細管現象による液体の移動が促進されるからである。
【０２８０】
なお、ここで、中間板１０３のそれぞれには、複数の内部貫通孔１１１が設けられる。複数の内部貫通孔１１１が、複数の流路を有する毛細管流路１１５を形成できるからである。
【０２８１】
内部貫通孔１１１は、中間板１０３の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。但し、内部貫通孔１１１の一部同士が重なって毛細管流路１１５を形成することから、内部貫通孔１１１は方形であることが適当である。
【０２８２】
内部貫通孔１１１は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良い。
【０２８３】
中間板１０３が複数の場合には、内部貫通孔１１１は、複数の中間板１０３のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板１０３は、その内部貫通孔１１１の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔１１１の位置は、隣接する中間板１０３毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板１０３における内部貫通孔１１１の位置と、この中間板１０３と隣接する別の中間板１０３における内部貫通孔１１１の位置は、内部貫通孔１１１の断面の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板１０３毎に内部貫通孔１１１の位置がずれていることで、複数の中間板１０３が積層された場合に、内部貫通孔１１１の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路１１５が形成される。
【０２８４】
毛細管流路１１５は、複数の中間板１０３が積層される際に、内部貫通孔１１１の一部同士が重なり合って、内部貫通孔１１１の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する。このような内部貫通孔１１１の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、ヒートパイプ１００の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０２８５】
なお、内部貫通孔１１１の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔１１１よりも小さな断面積を有する毛細管流路１１５が形成される場合には、毛細管流路１１５を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。
【０２８６】
なお、毛細管流路１１５は、凝縮した冷媒を還流するが、気化した冷媒を通すこともありえる。
【０２８７】
また、毛細管流路１１５、凹部１１２の角部や切り欠き部１１０の角部は、面取りされていたり、Ｒが設けられていたりすることも好適である。毛細管流路１１５の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。毛細管流路１１５の断面形状は、内部貫通孔１１１の形状と、内部貫通孔１１１同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。
【０２８８】
（製造工程）
ここで、ヒートパイプ１００の製造工程について説明する。
【０２８９】
上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３が積層されて接合されることでヒートパイプ１００が製造される。
【０２９０】
製造工程について図２３を用いて説明する。
【０２９１】
上部板１０１、下部板１０２および複数の中間板１０３（図２３では中間板１０３は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板１０３は、複数の中間板１２のそれぞれに設けられた内部貫通孔１１１のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。
【０２９２】
上部板１０１、下部板１０２および複数の中間板１０３の少なくとも一つは、接合突起を有している。
【０２９３】
上部板１０１、下部板１０２、複数の中間板１０３は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。
【０２９４】
ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。
【０２９５】
ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２〜１５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。
【０２９６】
次に、上部板１０１や下部板１０２の一部に空けられた注入口を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口が封止されてヒートパイプ１００が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、ヒートパイプ１００の内部空間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。
【０２９７】
（ビアホールを有するヒートパイプ）
また、湾曲したヒートパイプ１００は、上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３のそれぞれが外部貫通孔を有して、この外部貫通孔同士が重なってビアホールを形成することも好適である。
【０２９８】
図２４は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図である。図２４に示される通り、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、外部貫通孔同士が重なって形成されるビアホール１２０を有している。ビアホール１２０は、上部板１０１の表面から下部板１０２の表面まで貫通している。ビアホール１２０によって、例えば上部板１０１の表面に実装された電子部品と下部板１０２の表面に実装された電子部品とを、電気的に接続することができる。例えば、電気配線をビアホールの内部に通して、上部板１０１に実装された電子部品と下部板１０２に実装された電子部品とを電気的に接続する。
【０２９９】
あるいは、ビアホールに電気配線層を形成して、上部板１０１に実装された電子部品と下部板１０２に実装された電子部品とを電気的に接続してもよい。電気配線層は導電性のある膜やめっき層により形成される。
【０３００】
ビアホール１２０は、湾曲形状を有するヒートパイプ１００において表面から裏面に至るまで貫通されているので、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の両面に発熱体である電子部品を接触させたり実装したりできる。特に、表面の電子部品と裏面の電子部品同士を、電気的に接続させることもできる。あるいは、裏面の電子部品からの信号を、表面に引き出すことも可能となる。
【０３０１】
なお、外部貫通孔同士が重なってビアホール１２０が形成されるが、板状の部材同士が積層されるので、ビアホール１２０の内部の壁は、封止される。このため、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の内部空間の封止が損なわれることも生じない。勿論、封止を高めるために、予め外部貫通孔の外周が突出しており、突出部同士が重なるようにしておくことも適当である。
【０３０２】
（延長板を有するヒートパイプ）
また、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、本体部１０４の側面の一部もしくは全部から突出する延長板１２１を更に備えることも好適である。延長板１２１は、上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される。図２５は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図である。ヒートパイプ１００は、本体部１０４から突出する延長板１２１を備える。
【０３０３】
図２５では、延長板１２１は、中間板１０３が上部板１０１および下部板１０２よりもその面積が大きいことで形成されている。延長板１２１は、屈折部で折り曲げられて、第１放熱面１２２、第２放熱面１２３、第３放熱面１２４を有する。ヒートパイプ１００は、電子機器の筐体１２５内部に実装可能であり、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部が、筐体１２５に熱的に接触可能である。熱的に接触可能であるとは、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部が筐体に直接接触していたり、熱的接合剤を介して接触していたりすることである。
【０３０４】
第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部が筐体１２５に熱的に接触可能であることにより、ヒートパイプ１００は、発熱体から奪った熱を、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部を介して、筐体１２５に放熱できる。第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部は、一定の面積を有していることに加えて、中間板１０３の一部であるので、本体部１０４と延長板１２１との間での熱抵抗の増加はほとんど無い。このため、本体部１０４が発熱体から奪い取った熱は、効率的に、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部に伝導する。更に、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部は、筐体１２５と熱的に接触しているので、伝導された熱を、筐体１２５に排熱できる。すなわち、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部は、発熱体から奪った熱の放散を補強できる。
【０３０５】
結果として、延長板１２１とこの延長板１２１に形成される第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４によって、ヒートパイプ１００は、狭小空間においても、発熱体を効率よく冷却できる。特に、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４は、狭小空間にも実装可能であり、これらの放熱面から筐体１２５に直接的に熱を放散できるので、ヒートパイプ１００は、冷却ファンや液冷ジャケットなどの二次冷却部材を必要としない。このことからも、狭小空間に、ヒートパイプ１００は実装しやすく、冷却効果も損なわれない。
【０３０６】
また、延長板１２１は、電気配線を有していてもよい。
【０３０７】
例えば本体部１０４に実装された電子部品と外部の電子部品とを電気的に接続させる際に、延長板１２１に電気配線が形成されていることで、電子部品同士が確実に電気接続される。
【０３０８】
電気配線は、例えば延長板１２１に形成された配線パターンやプリントパターンなどを含む。あるいはフレキシブル基板が延長板１２１に貼り付けられても良く、延長板１２１そのものがフレキシブル基板で形成されてもよい。
【０３０９】
図２６は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの斜視図である。図２６に示されるヒートパイプ１００は、フレキシブル基板で延長板１２１を形成している。加えて、延長板１２１は、電気配線１３０を有している。電気配線１３０は、本体部１０４の表面に実装された電子部品１３１と接続されている。電気配線１３０の他方は、外部の電子部品や電気スロットと接続可能であって、電子部品１３１との電気的やり取りを可能にする。
【０３１０】
このように、延長板１２１に電気配線１３０が形成されることで、本体部１０４に実装された電子部品と外部との電気的接続を可能とする。
【０３１１】
（自己診断機能を有するヒートパイプ）
次に、自己診断機能を有するヒートパイプについて図２７を用いて説明する。
【０３１２】
図２７は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプのブロック図である。湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、狭小空間や複雑空間に実装される。このような狭小空間や複雑空間を有する電子機器や産業機器は、ユーザにとっては開閉やメンテナンスが困難であることが多く、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の性能劣化や故障などを、ユーザが判断できることが好ましい。
【０３１３】
例えば、冷媒の（言い換えれば熱の）拡散性能の高いヒートパイプ１００の冷却能力が高いとしても、狭小空間を有する筐体の中では不測の事態も生じうる。例えば、内部空間に熱がこもってしまい、発熱体の発熱がそのスペック以上になることもある。この場合には、発熱体の発熱スペックに合わせた湾曲形状を有するヒートパイプ１００の冷却能力を超える発熱が生じてしまい、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の冷却能力が不十分となる。こうなってしまうと、電子機器や産業機器の動作不良の原因ともなる。あるいはヒートパイプ１００そのものの動作不良や故障の原因ともなりうる。
【０３１４】
そこで、図２７に示されるように、自己診断機能を有するヒートパイプが提案される。なお図２７においては、湾曲形状を有するヒートパイプ１００が平板状に見えるが、図面上の都合であって、本来は湾曲形状を有する。
【０３１５】
湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、本体部１４０、自己診断手段１４５、温度測定部１４６、比較部１４７、判定部１４８を備えている。湾曲形状を有するヒートパイプ１００自身は、封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【０３１６】
湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、発熱体を冷却するヒートパイプとしての機能を有する本体部１４０と、本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として診断する自己診断手段１４５を有している。自己診断手段１４５は、温度測定部１４６、比較部１４７、判定部１４８を備えている。
【０３１７】
本体部１４０は、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の有する冷却機能を発揮する部分であり、湾曲形状を有している。本体部１４０は、周囲が封止された内部空間を有しており、内部空間は、冷媒を封入する。本体部１４０は、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散路１４１と凝縮した冷媒を還流させる毛細管流路１４２とを有している。ここで、蒸気拡散路１４１は、気化した冷媒を平面および厚み方向に拡散する。毛細管流路１４２は、垂直方向もしくは垂直・平面方向に凝縮した冷媒を還流させる。
【０３１８】
このため、本体部１４０は、冷媒を平面および厚み方向（平板状の本体部１４０の平面および厚み方向）に拡散させる。言い換えると、発熱体の熱は、本体部１４０において平面および厚み方向に拡散されて移動される。気化した冷媒は、本体部１４０の表面で放熱して冷却されるが、気化した冷媒が本体部１４０の平面方向に広く拡散するため、本体部１４０の表面は、隅々まで効率よく活用して、気化した冷媒を冷却できる。
【０３１９】
本体部１４０の表面には、少なくとも２箇所の温度検出部位１４３、１４４が設けられている。
【０３２０】
温度測定部１４６は、温度検出部位１４３，１４４の温度差を測定する。温度測定部１４６は、測定した温度差を比較部１４７に出力する。比較部１４７は、温度差を所定の閾値と比較して、比較結果を判定部１４８に出力する。
【０３２１】
判定部１４８は、比較結果に基づいて、本体部１４０の動作状態を判定して判定結果を出力する。このとき、判定部１４８は、本体部１４０の少なくとも２箇所の温度差に基づいて本体部１４０の動作状態を判定する。本体部１４０は、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流により、発熱体を冷却する。すなわち、その拡散性が冷却能力を生み出している。このため、異なる２箇所の温度差が高いということは、拡散性能が不十分であり、冷却能力が足りてないことを示す。このため、判定部１４８は、少なくとも２箇所の温度差に基づくことで、本体部１４０の拡散性能の状態、すなわち動作状態を判定できる。
【０３２２】
判定部１４８は、判定結果を出力する。湾曲形状を有するヒートパイプ１００が実装されている電子機器やユーザは、判定結果を受け取ることができる。結果として、判定部１４８からの判定結果により、ユーザや電子機器は、その後の制御や処置を取ることができ、電子機器の動作不良や故障、あるいは湾曲形状を有するヒートパイプ１００自体の動作不良や故障を未然に防止できる。
【０３２３】
自己診断手段１４５は、上記の通り説明した本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定する。各部の詳細について以下に説明する。
【０３２４】
（温度検出部位）
温度検出部位１４３、１４４では、温度センサーが設置されて、それぞれの部位の温度を温度測定部１４６に伝える。
【０３２５】
温度センサーとしては、市販の温度センサーや熱電対など種々のものが使用されるが、簡単には、例えば本体部１４０の表面に形成される金属めっきのパターンが利用される。
【０３２６】
なお、温度検出部位は、２箇所でも３箇所以上であってもよい。
【０３２７】
（温度測定部）
温度測定部１４６は、温度検出部位１４３、１４４での温度差を測定する。温度差の測定においては、温度検出部位１４３、１４４のそれぞれでの絶対値での温度を測定し、温度差を測定してもよく、最初から温度差を測定しても良い。
【０３２８】
温度測定部１４６は、温度検出部位１４３、１４４の設置位置によって、本体部１４０の様々な位置での温度差を測定できる。例えば、温度測定部１４６は、本体部１４０の表面における中央部と周辺部との温度差（水平温度差）を測定する。勿論、温度測定部１４６は、本体部１４０の表面における異なる位置である周辺部と周辺部の温度差を測定しても良い。
【０３２９】
このように、温度測定部１４６が、本体部１４０の特定の位置の絶対温度を測定するのではなく、少なくとも２箇所の温度差を測定するのは、本体部１４０が冷媒を拡散させることで発熱体を冷却する特性を有しているからである。本体部１４０のヒートパイプとしての冷却能力は、その拡散性能に依存しているので、拡散能力を測定することで、冷却能力が推測できる。ここで、拡散性能の優劣は、本体１４０における異なる位置での温度差で推定できる。
【０３３０】
例えば、本体部１４０の表面における中央部と周辺部の温度差が大きい場合は、中央部で受熱した熱が平面方向に十分に拡散できてないことを示す。これは、冷却能力が不十分（発熱体の発熱が、冷却能力を超えている）であることを示している。
【０３３１】
逆に、本体部１４０の表面における中央部と周辺部の温度差が小さいということは、中央部で受熱した熱が平面方向に十分に拡散できていることを示す。これは、発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えてないことを示している。
【０３３２】
このように、温度測定部１４６は、本体部１４０の特定箇所の絶対温度を冷却能力の判定材料として提供するのではなく、本体部１４０の少なくとも２箇所の温度差を、冷却能力の判定材料として提供する。このように、絶対温度ではなく、少なくとも２箇所以上の温度差に基づいて本体部１４０の動作状態が判定されることで、冷媒の拡散性能の高いヒートパイプの動作状態の判定がより正確に行える。
【０３３３】
温度測定部１４６は、測定した温度差を、比較部１４７に出力する。
【０３３４】
（比較部）
比較部１４７は、温度測定部１４６から受けた温度差を、所定の閾値と比較する。所定の閾値は、湾曲形状を有するヒートパイプ１００に要求される冷却能力、湾曲形状を有するヒートパイプ１００が実装される電子機器の仕様などに応じて定められる。
【０３３５】
例えば、あるヒートパイプに対して熱を与えて実験を行い、どの程度の温度差になれば、ヒートパイプの動作が事実上行われていないかを測定しておく。この温度差を基準に閾値を決定すればよい。
【０３３６】
所定の閾値は、本体部１４０の冷却能力が、発熱体の発熱に対して十分であるか否かを決定する基準として用意される。
【０３３７】
比較部１４７は、電気信号として受け取った温度差を、電気信号としてメモリなどに記憶されている閾値と、比較器やＡＮＤ回路などを用いて比較する。比較の仕方については、種々の公知技術が適用されればよい。
【０３３８】
温度測定から比較までについて、簡単に実施する構成の一例を、図２８を用いて説明する。図２８は、本発明の実施の形態５における温度測定から比較までを行う回路の回路図である。
【０３３９】
温度検出部位１４３、１４４に、金属めっきのパターンが形成されており、このパターンの出力を、図２８に示されるようにオペアンプ１５０に接続する。パターンから出力される電圧は、温度検出部位１４３、１４４での温度に比例するので、オペアンプ１５０に入力される２つの信号の電圧の差は、温度検出部位１４３、１４４での温度差を示している。
【０３４０】
オペアンプ１５０は、入力される２つの信号の電圧差が所定以上であるか否かで異なる信号を出力する。例えば、２つの信号の電位差が所定未満である場合（２箇所の温度差が所定の閾値未満である）には、プラス電位の信号が出力される。逆に、２つの信号の電位差が所定以上である場合（２箇所の温度差が所定の閾値以上である）には、マイナスの電位の信号が出力される。
【０３４１】
このように、図２８に示される簡便な回路は、本体部２の少なくとも２箇所の温度差を測定した上で、閾値と比較することができる。
【０３４２】
（判定部）
次に、判定部１４８について説明する。
【０３４３】
判定部１４８は、比較部１４７からの比較結果に基づいて、本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定する。より具体的には、発熱体の発熱が、本体部１４０の（言い換えれば湾曲形状を有するヒートパイプ１００の）冷却能力を超えているかいないかを、判定部１４８は判定する。発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えている場合には、電子機器の動作不良や故障、湾曲形状を有するヒートパイプ１００自体の動作不良や故障の原因となるからである。
【０３４４】
判定部１４８は、比較結果に基づいて、発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えていることを示す信号および本体部１４０の冷却能力を超えていないことを示す信号のいずれかを、判定結果として出力する。判定結果は、電気信号として出力されれば良い。例えば、判定結果は１ビットの電気信号であるとすると、この電気信号の値が「０」の時には、発熱体の発熱が本体部１４０の冷却能力を超えていることを示し、電気信号の値が「１」の時には、発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えていないことを示す。
【０３４５】
判定結果は、信号としてユーザや電子機器にとって利用が可能となる。
【０３４６】
結果として、ユーザや電子機器そのものは、電子機器や湾曲形状を有するヒートパイプ１００の動作不良や故障につながる情報を事前に入手でき、これら動作不良や故障を未然防止できる。
【０３４７】
なお、自己診断手段１４５は、電子回路で構成されて電子基板として本体部１４０と別体または一体にして提供されれば良い。
【０３４８】
また、自己診断手段１４５は、本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定するが、これは湾曲形状を有するヒートパイプ１００そのものの動作状態を、冷却能力を基準として判定することと同義である。
【０３４９】
以上のように、ヒートパイプの冷却能力の観点からの動作状態が、正確かつ適切に把握できる。結果として、電子機器やヒートパイプの動作不良や故障が未然防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０３５０】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図
【図２】本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの内面図
【図３】本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの分解側面図
【図４】本発明の実施の形態１における第２ヒートパイプ３の内面図
【図５】本発明の実施の形態１における第２ヒートパイプ３の内面図
【図６】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの斜視図
【図７】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図
【図８】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図
【図９】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図
【図１０】実施の形態１で説明したものと近似する第１ヒートパイプの内面図
【図１１】本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図
【図１２】本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図
【図１３】本発明の実施の形態３における冷却ユニットの一部の側面図
【図１４】本発明の実施の形態４における電子機器の内面図
【図１５】本発明の実施の形態４における第１ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図
【図１６】本発明の実施の形態４における第２ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図
【図１７】本発明の実施の形態４における電子機器の内面図
【図１８】本発明の実施の形態４における電子機器の斜視図
【図１９】本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの斜視図
【図２０】本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図
【図２１】本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図
【図２２】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図
【図２３】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図
【図２４】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図
【図２５】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図
【図２６】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの斜視図
【図２７】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプのブロック図
【図２８】本発明の実施の形態５における温度測定から比較までを行う回路の回路図
【符号の説明】
【０３５１】
１ 冷却ユニット
２ 第１ヒートパイプ
３ 第２ヒートパイプ
４ 蒸気拡散路
５ 毛細管流路
６ 蒸気拡散路
７ 毛細管流路
８ 第１端部
９ 第２端部
１０ 上部板
１１ 下部板
１２ 中間板
１３ 切り欠き部
１４ 内部貫通孔
１５ 凹部
【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を冷却する冷却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、発熱体から熱を奪って移動する。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還流する。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。
【０００５】
また、一方で、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｉｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）などの発光素子や高密度の半導体集積回路は、コンピュータやワークステーションなどのハイエンドの電子機器のみならず、ノートブックパソコン、携帯電話機、携帯端末などの小型の電子機器にも、次々と実装されている。加えて、電子機器のみならず、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｉｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）などの発行素子や高密度の半導体集積回路は、自動車、輸送用車両、航空機などのエンジン、制御装置、照明装置などにも次々と搭載されている。このような小型機器や自動車などにおいては、ヒートパイプに対する実装空間が小さかったり、実装空間の構造が複雑だったりすることが多い。
【０００６】
ヒートパイプは、気化した冷媒の拡散により、発熱体からの受熱および拡散を容易に行えるが、気化した冷媒を十分に冷却できないことも多い。このため、ヒートパイプには、発熱体からの熱によって冷媒を気化するスペースと、気化した冷媒を伝達する管路と、管路から到達した冷媒を冷却して凝縮するスペースとを有する形態もある。このように機能に対応したスペースが分離した形態のヒートパイプは、小型機器や自動車などの狭小空間や複雑構造の空間において非常に実装しにくい。狭小空間や複雑構造の空間では、一体型や平板型のヒートパイプが適している。
【０００７】
しかしながら、一体型や平板型のヒートパイプは、気化した冷媒を十分に拡散できなかったり、気化した冷媒を十分に冷却できなかったりする。このため、ベースプレートとなるヒートパイプにヒートシンクを組み合わせた冷却装置が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００８】
あるいは、封入した冷媒の気化と凝縮で発熱体を冷却できるヒートパイプを、ベースプレートとなる金属板にフィンのように立設した冷却装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。更には、複数の放熱フィンのそれぞれに電子部品を実装し、冷却ファンにより冷却する技術も提案されている（例えば特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４４３９６号公報
【特許文献２】特開２００７−３３３２６３号公報
【特許文献３】特開２００７−３３５６６９号公報
【特許文献４】特開２００１−２３７３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、背景技術において説明したように、近年では、高い発熱を生ずる発光素子、電子部品および半導体集積回路などは、電子機器や自動車などにおいて様々に使用される。加えて、多数および多種類の発光素子や電子部品が使用されるので、冷却装置は、発光素子や電子部品の種類や実装状態にフレキシブルに対応する必要を有する。例えば、単体での発熱量の大きな半導体集積回路を冷却する必要がある場合もあり、小型で多数の発光素子を冷却する必要がある場合もある。特に発光素子は、発光する光線の空間を確保する必要があるので、冷却装置の裏面ではなく、端部や端面に実装される必要を有する。
【００１０】
更に実装空間が制限されるので、冷却対象の発熱体に応じて異なる冷却装置を用意するのは、実装上の面からもコストや製造工程の面からも適切でない。また、発光素子や電子部品の発熱量が次第に大きくなっている上に、実装空間は狭くなっているので、冷却装置は、更に高い冷却能力を有する必要もある。
【００１１】
ここで、特許文献１、２は、冷媒を封入したヒートパイプの表面にフィンを立設させて、ヒートパイプとヒートシンクとが一体化された冷却装置を開示する。しかしながら、ベースプレートとなるヒートパイプからの熱を金属体であるフィンが放熱するだけであるので、特許文献１、２の冷却装置の冷却能力は高くない。ヒートパイプとフィンとの間で熱抵抗が高いことや、ヒートパイプから伝導した熱は、フィンにおいては拡散せず伝導するだけであるからである。
【００１２】
また、特許文献１、２の冷却装置は、ベースプレートとなるヒートパイプにフィンを立設しているので、冷却装置は、ヒートパイプの裏面に配置された発熱体しか冷却できない。
【００１３】
特許文献３は、ベースプレートとなる金属板に複数の板状のヒートパイプを立設する冷却装置を開示する。しかしながら、フィンにヒートパイプを用いたとしても、発熱体はベースプレートに配置されるので、ベースプレートにおける熱拡散が不十分でベースプレートからの熱が効果的にヒートパイプであるフィンに到達できない。このため、特許文献３に開示される冷却装置の冷却能力は高くない。また、特許文献３に開示される冷却装置におけるヒートパイプ（フィンとして使用されている）は、毛細管流路を有していないので、冷媒の拡散および還流を十分に行えない。このことからも、冷却装置の冷却能力は高くない。
【００１４】
また、特許文献３に開示される冷却装置は、ベースプレートにフィンとしてのヒートパイプを立設しているので、冷却装置は、ベースプレートの裏面に配置された発熱体しか冷却できない。
【００１５】
また、特許文献１〜３のように、ヒートパイプとヒートシンクを組み合わせた冷却装置は、金属板とヒートパイプとの間での熱伝導が悪い点や、金属板における熱拡散が悪い点で、組み合わせによる冷却能力を向上させるのが困難である。また、ベースプレートは、複数のフィンに最適に熱を拡散することが困難である。結果として、ベースプレートが金属板であってもヒートパイプであっても、ベースプレートの裏面に配置された発熱体からの熱を、効率的にフィンに伝導することが困難である。
【００１６】
特に、ベースプレートの裏面に配置された発熱体からの熱を冷却することのみしかできず、従来技術の冷却装置は、電子機器や自動車に実装されうる種々の発光素子や電子部品に、フレキシブルに対応できない。このため、従来技術における冷却装置は、電子機器や自動車からの様々な要求に対応できない。
【００１７】
特許文献４であっても同様である。
【００１８】
本発明は、冷却対象となる発熱体の種類にフレキシブルに対応できると共に、狭小な実装空間においても高い冷却能力を有する冷却ユニットおよび電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題に鑑み、本発明の冷却ユニットは、中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプと、第１ヒートパイプの表面に立設されると共に、第１端部から第１端部と対向する第２端部に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプを備え、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路と毛細管流路を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の冷却ユニットは、ベースプレートおよびフィンの全てを、冷媒の気化・凝縮機能を有するヒートパイプで構成するので、高い能力で発熱体を冷却できる。特に、ベースプレートだけがヒートパイプであったりフィンだけがヒートパイプであったりする場合に比べて、本発明の冷却ユニットは、高い効率で発熱体を冷却できる。また、ベースプレートおよびフィンの全てがヒートパイプであるので、本発明の冷却ユニットは、発熱体の熱を、高い能力で拡散できる。また、
特に、熱拡散特性の異なるヒートパイプが組み合わされることで、発熱体からの熱伝導が最適に行われる。結果として、冷却ユニットは、発熱体からの熱をベースプレートからフィンの先端まであるいはフィンの先端からベースプレートに至るまで、熱を拡散する。
【００２１】
また、本発明の冷却ユニットは、冷却対象となる発熱体の種類にフレキシブルに対応できる。特に、第１ヒートパイプに接触する発熱体であっても、第２ヒートパイプの先端に接触する発熱体であっても、冷却ユニットを構成する第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプ全体で効率的に冷却される。
【００２２】
また、熱拡散特性の異なるヒートパイプが、ベースプレートとフィンとに組み入れられることによって、フィンの先端からでもベースプレートの裏側からでも、冷却ユニットは、その全体を用いて、熱を拡散できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の第１の発明に係る冷却ユニットは、中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプと、第１ヒートパイプの表面に立設されると共に、第１端部から第１端部と対向する第２端部に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプを備え、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路と毛細管流路を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【００２４】
この構成により、冷媒の気化・凝縮で熱を拡散できるヒートパイプによって、冷却ユニット全体を構成できる。このため、冷却ユニットは、その全体を効率よく使って、発熱体からの熱を拡散しつつ冷却できる。加えて、第１ヒートパイプから第２ヒートパイプにかけて（あるいはその逆）の高効率の熱伝導経路が形成されるので、冷却ユニット１は、高い効率で発熱体を冷却できる。
【００２５】
本発明の第２の発明に係る冷却ユニットでは、第１の発明に加えて、第１ヒートパイプの表面に第２ヒートパイプが取り付けられる場合には、第１端部および第２端部のいずれかが、表面側に位置して取り付けられる。
【００２６】
この構成により、第１ヒートパイプから第２ヒートパイプに向けて、もしくは第２ヒートパイプから第１ヒートパイプに向けての熱伝導経路が形成される。
【００２７】
本発明の第３の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第２のいずれかの発明に加えて、 第１ヒートパイプの裏面に発熱体が配置される場合には、第１端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して、第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる。
【００２８】
この構成により、第１ヒートパイプの裏面から第２ヒートパイプの第２端部にかけた熱伝導経路が形成される。この形成される熱伝導経路により、冷却ユニットは、その全体を使って、第１ヒートパイプの裏面に配置された発熱体の熱を、第２ヒートパイプの先端である第２端部に拡散して発熱体を高い効率で発熱体を冷却する。
【００２９】
本発明の第４の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第２のいずれかの発明に加えて、第２ヒートパイプの端部に発熱体が配置される場合には、第２端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して、第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる。
【００３０】
この構成により、第２ヒートパイプの先端から第１ヒートパイプの裏面にかけた熱伝導経路が形成される。この形成される熱伝導経路により、冷却ユニットは、その全体を使って、第２ヒートパイプの先端に配置された発熱体の熱を、第１ヒートパイプの裏面にまで拡散して、高い効率で発熱体を冷却できる。
【００３１】
本発明の第５の発明に係る冷却ユニットでは、第３から第４のいずれかの発明に加えて、第１端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、第１ヒートパイプの裏面から第１ヒートパイプの第２端部に向けての熱伝導経路が形成され、第２端部が第１ヒートパイプの表面側に位置して第２ヒートパイプが第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、第２ヒートパイプの第１端部から第１ヒートパイプの裏面に向けての熱伝導経路が形成される。
【００３２】
この構成により、第１ヒートパイプの裏面に配置されるのが適当な発熱体であっても、第２ヒートパイプの端部に配置されるのが適当な発熱体であっても、第２ヒートパイプの組み合わせ方向を変えるだけで、冷却ユニットは、熱伝導経路を形成できる。このため、冷却ユニットは、様々な種類の発熱体に対してフレキシブルに対応でき、効率よく冷却できる。
【００３３】
本発明の第６の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、第１ヒートパイプは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、切り欠き部は、中間板の中央部から端部に向けて形成される。
【００３４】
この構成により、第１ヒートパイプは、薄型でありながら、中央部から端部にかけての熱拡散特性に優れ、全体を活用して、熱を拡散できる。
【００３５】
本発明の第７の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、第１ヒートパイプは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部いたとの間に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、中間板において、第２ヒートパイプが立設する位置に沿って形成される。
【００３６】
この構成により、第１ヒートパイプは、薄型でありながら、中央部から第２ヒートパイプの立設位置にかけての熱拡散特性に優れ、全体を活用して、熱を拡散できる。
【００３７】
本発明の第８の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第７のいずれかの発明に加えて、第２ヒートパイプは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板との間に積層される単数又は複数の中間板を有し、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は、蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は、毛細管流路を形成し、切り欠き部は、中間板の一方の端部である第１端部から第１端部と対向する第２端部に向けて形成される。
【００３８】
この構成により、第２ヒートパイプは、薄型でありながら、第１端部から第２端部に向けての熱拡散特性に優れ、全体を活用して、熱を拡散できる。
【００３９】
本発明の第９の発明に係る冷却ユニットでは、第８の発明に加えて、第１端部側における切り欠き部の平面方向での幅は、第２端部側における切り欠き部の平面方向の幅よりも狭い。
【００４０】
この構成により、第２ヒートパイプの第１端部から第２端部への熱拡散特性が更に向上する。
【００４１】
本発明の第１０の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、第２ヒートパイプは、第１ヒートパイプの表面に形成された取り付け溝に、嵌合して取り付けられる。
【００４２】
この構成により、第２ヒートパイプは、強固かつ確実に第１ヒートパイプに取り付けられる。更に、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプとの間の熱抵抗も小さくなる。
【００４３】
本発明の第１１の発明に係る冷却ユニットでは、第１０の発明に加えて、第２ヒートパイプが有する上部板および下部板の少なくとも一方は、第１端部および第２端部の少なくとも一方から突出する突出部を有し、突出部は、取り付け溝の外側の少なくとも一部を覆う。
【００４４】
この構成により、第２ヒートパイプは、強固かつ確実に第１ヒートパイプに取り付けられる。更に、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプとの間の熱抵抗も小さくなる。
【００４５】
本発明の第１２の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、第１ヒートパイプの表面に、複数の第２ヒートパイプが立設する。
【００４６】
この構成により、冷却ユニットは、更に高い冷却能力を有する。
【００４７】
本発明の第１３の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔の水平方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される。
【００４８】
この構成により、製造工程の手間を抑えつつ、高い精度で、微小な毛細管流路を形成できる。
【００４９】
本発明の第１４の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。
【００５０】
この構成により、放熱面に達した気化冷媒の還流が促進され、凝縮した冷媒が、凹部から毛細管流路へ、容易かつ確実に還流できる。また、気化した冷媒の冷却も促進される。
【００５１】
本発明の第１５の発明に係る冷却ユニットでは、第１から第１４のいずれかの発明に加えて、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を垂直もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【００５２】
この構成により、第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプが薄型となる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
（実施の形態１）
（ヒートパイプの概念説明）
まず、ヒートパイプの概念について説明する。
【００５６】
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。この移動によって発熱体の熱が運搬されることになる。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還流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。
【００５７】
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を冷却する。このため、ヒートパイプは、その内部に気化した冷媒を拡散する蒸気拡散路と、凝縮した冷媒を還流させる毛細管流路を有する必要がある。
【００５８】
ヒートパイプには、筒状の形状を有して垂直方向に気化した冷媒を拡散させると共に垂直方向に凝縮した冷媒を還流させる構造を有するものや、発熱体と接する受熱部と冷媒を冷却する冷却部とが別体であってパイプで接続される構造を有するものなどがある。
【００５９】
これらの構造を有するヒートパイプは、その体積が大きく（特に垂直方向に体積が大きくなりやすい）、実装する空間が狭小である場合には不適である。このため、平板状で薄型のヒートパイプが望まれることも多い。
【００６０】
しかし、平板状で薄型のヒートパイプは、冷媒の移動空間に限りがあり、ヒートパイプ内部での、気化した冷媒の拡散および凝縮した冷媒の還流が効率的でない。効率的でないとは、ヒートパイプの一部のみにおいて、気化した冷媒の拡散や凝縮した冷媒の還流が行われる状態である。平板状のヒートパイプは、狭小空間しか有さない電子機器への実装では優位であるが、冷却性能が不十分となりやすい。
【００６１】
これに対して、本発明の冷却ユニットが備えるヒートパイプは、薄型でありながら優れた熱拡散性能（気化した冷媒の拡散）と凝縮した冷媒の還流性能を有している。このため本発明では、従来のベースプレートとフィンとを組み合わせた冷却ユニットにおけるベースプレートおよびフィンのいずれをもヒートパイプで置き換えることができる。更に、次に説明するように、ベースプレートを構成する第１ヒートパイプとフィンを構成する第２ヒートパイプの熱拡散特性の最適なマッチングにより、本発明の冷却ユニットは、高い冷却効果を実現できる。
【００６２】
（全体構成）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図である。なお、図１は、冷却ユニットを構成するヒートパイプの中を透視状態として示している。
【００６３】
冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２と、第１ヒートパイプ２に立設される第２ヒートパイプ３を備えている。すなわち、冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２がベースプレートであり、第２ヒートパイプ３がフィンである構成を有している。
【００６４】
第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路４、６と毛細管流路６，７を備えており、内部に封入された冷媒の気化と凝縮によって熱を拡散して発熱体を冷却する。具体的には、発熱体からの熱により冷媒が気化して、気化した冷媒が蒸気拡散路４，６を経由して第１ヒートパイプ２、第２ヒートパイプ３の内部を拡散する。気化した冷媒は、冷却されて凝縮し、凝縮した冷媒が還流する。この冷媒の気化と凝縮の繰り返しにより、ヒートパイプは発熱体を冷却する。気化した冷媒は、拡散によって熱を拡散する。すなわち、気化した冷媒の拡散は、熱の拡散を示す。
【００６５】
ここで、冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の２種類のヒートパイプを備えて発熱体を冷却する。第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３は、異なる気化した冷媒の拡散特性（熱拡散特性）を有する。例えば、第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けた熱拡散特性を有し、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性を有している。
【００６６】
このような熱拡散特性の異なる第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３が組み合わされる構成によって、冷却ユニット１は、ベースプレートおよびフィンの全てをヒートパイプで構成していることになり、高い冷却能力を有する。
【００６７】
例えば、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体が設置されている場合には、まず第１ヒートパイプ２が発熱体から熱を奪う。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて熱を拡散するので、拡散した熱は、第１ヒートパイプ２の表面に立設されている第２ヒートパイプ３に伝導する。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性を有するので、第１ヒートパイプ２から受けた熱を、第２ヒートパイプ３は先端（第２端部９）に向けて伝導する。すなわち、発熱体からの熱は、第１ヒートパイプ２から第２ヒートパイプ３の全体を使って拡散できる。熱拡散が十分であれば、気化した冷媒は効率的に凝縮される。従来技術のように、ベースプレートもしくはフィンのいずれかが金属板である場合には、当然ながら十分な熱拡散は行われない。あるいは、平面方向の熱拡散特性の弱いヒートパイプでは、十分な熱拡散が行われない。
【００６８】
実施の形態１の冷却ユニット１は、ベースプレートおよびフィンがヒートパイプで構成されていることに加えて、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の熱拡散特性の最適なマッチングによって、発熱体を効率的に冷却できる。
【００６９】
（第１ヒートパイプ）
次に、第１ヒートパイプ２について説明する。
【００７０】
図２は、本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの内面図である。図２は、第１ヒートパイプを平面方向から透視した状態を示している。図３は、本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの分解側面図である。
【００７１】
第１ヒートパイプ２は、蒸気拡散路４と毛細管流路５を備える。蒸気拡散路４は、図２より明らかな通り、中央部から端部に向かって放射状に伸びている。気化した冷媒は、蒸気拡散路４を経由して平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向かって放射状に伸びる蒸気拡散路４を有しているので、気化した冷媒は、中央部から端部に向けて拡散する。すなわち、第１ヒートパイプ２が発熱体から奪った熱は、中央部から端部に向けて拡散する。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けた熱拡散特性を有している。
【００７２】
蒸気拡散路４は、切り欠き部１３により形成され、毛細管流路５は、内部貫通孔１４により形成される。
【００７３】
図３を用いて、第１ヒートパイプ２の構造を説明する。
【００７４】
第１ヒートパイプ２は、冷媒の気化と凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプの機能を有する。第１ヒートパイプ２は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路４と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路５とを備える。図３より明らかな通り、第１ヒートパイプ２は、薄型で平板状を有するが、円形、楕円形、多角形など種々の形状を有してよい。勿論、湾曲していてもよい
第１ヒートパイプ２は、上部板１０、上部板１０と対向する下部板１１および上部板１０と下部板１１との間に積層される単数又は複数の中間板１２を備える。上部板１０、下部板１１および中間板１２が積層されて接合されることで、冷媒を封入できる内部空間が形成される。中間板１２は、蒸気拡散路４と毛細管流路５を形成する。
【００７５】
また、ヒートパイプ２は、そのサイズが特に限定されるものではないが、実用においては、あるサイズの範囲内であることが適当な場合がある。
【００７６】
一例として、第１ヒートパイプ２は、２０ｍｍ角以上２００ｍｍ角以下の方形を有し、更に１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みを有している。このように規定されるサイズは、冷却対象となる発熱体である電子部品のサイズや回路基板への実装上の容易性などから導入される。第１ヒートパイプ２がここで例として挙げたサイズを有することで、実装と冷却のバランスが適切に図られるからである。
【００７７】
勿論、第１ヒートパイプ２のサイズは、このサイズに限定されるものではなく、製造上の要求、使用上の要求、実装上の要求など、様々な要求に応じて定まればよい。
【００７８】
（上部板）
上部板１０について、図３を用いて説明する。
【００７９】
上部板１０は、平板状であり、所定の形状、面積を有している。
【００８０】
上部板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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、上部板１０は、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよい。
【００８１】
上部板１０は、その一方の面であって中間板１２と対向する面に、蒸気拡散路４および毛細管流路５の少なくとも一方と連通する凹部１５を有していることも好ましい。凹部１５が毛細管流路５と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板１０から毛細管流路５へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部１５が蒸気拡散路４と連通することで、気化した冷媒が、上部板１０の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。
【００８２】
上部板１０は、中間板１２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板１０は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板１１と特段に区別されるものでもない。また、上部板１０が発熱体と接する面となっても、発熱体と対向する面となってもかまわない。
【００８３】
また、上部板１０は、冷媒の注入口１６を備えている。上部板１０、中間板１２、下部板１１が積層されて接合されると内部空間が形成される。この内部空間は、冷媒を封入する必要があるので、上部板１０などの接合後に注入口１６から冷媒が封入される。注入口１６は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。
【００８４】
なお、冷媒は、積層後に注入口１６から封入されても良く、上部板１０、下部板１１、中間板１２が積層される際に冷媒が封入されてもよい。
【００８５】
（下部板）
下部板１１は、上部板１０と対向して単数又は複数の中間板１２を挟む。
【００８６】
下部板１１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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板１０と対向して第１ヒートパイプ２を形成するので、上部板１０と同一の形状、面積であることが好ましい。
【００８７】
下部板１１は、その一方の面であって中間板１２と対向する面に、蒸気拡散路４と毛細管流路５に連通する凹部１５を有していることも好適である。凹部１５は、毛細管流路５と連通することで凝縮した冷媒が、下部板１１から毛細管流路５へ伝わりやすくなる。また、凹部１５が蒸気拡散路４と連通することで、気化した冷媒が、下部板１１の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。これは、上部板１０に凹部１５が設けられることと同様の意義を有する。
【００８８】
下部板１１は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板１０と特段に区別されるものでもない。
【００８９】
下部板１１は、中間板１２と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。
【００９０】
また、下部板１１が、発熱体と接しても接しなくてもよい。
【００９１】
（中間板）
中間板１２は、単数又は複数の板材である。図３では、第１ヒートパイプ２は、４枚の中間板１２を有している。中間板１２は、上部板１０と下部板１１の間に積層される。
【００９２】
中間板１２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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。また、方形、菱形、円形、楕円形、多角形など種々の形を有していてよいが、上部板１０および下部板１１に挟まれて第１ヒートパイプ２を形成するので、上部板１０および下部板１１と同一の形状であることが好ましい。なお、上部板１０および下部板１１に挟まれるので、中間板１２の面積は、上部板１０および下部板１１と同一でも良く、若干小さくてもよい。
【００９３】
また、中間板１２は、上部板１０および下部板１１と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板１２は、微小な断面積を有する内部貫通孔１４を有している。この内部貫通孔１４は、毛細管流路５を形成する。
【００９４】
最終的には、上部板１０と下部板１１の間に中間板１２が積層されて接合されることで、第１ヒートパイプ２が形成される。中間板１２は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路５を形成するためには、中間板１２は、複数であることが好ましい。
【００９５】
（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、蒸気拡散路４および毛細管流路５について、図２、図３も参照しながら説明する。中間板１２は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路４と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路５を形成する。
【００９６】
まず、蒸気拡散路４について説明する。
【００９７】
中間板１２は、切り欠き部１３と内部貫通孔１４を有している。
【００９８】
切り欠き部１３は、第１ヒートパイプ２における蒸気拡散路４を形成する。上部板１０と下部板１１の間に中間板１２が積層された場合に、切り欠き部１３は空隙を形成する。この空隙が蒸気拡散路４となる。第１ヒートパイプ２は、その一例として図２に示されるような放射状の蒸気拡散路４を有する。
【００９９】
ここで、切り欠き部１３が、第１ヒートパイプ２の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成されることで、蒸気拡散路４も、第１ヒートパイプ２の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。勿論、切り欠き部１３によって、下部板１１と上部板１０とがつながる場合には、下部板１１で受熱して気化した冷媒は、平面方向および厚み方向に移動して、気化した冷媒（および熱）が下部板１１から上部板１０にまで達する。すなわち、蒸気拡散路４は、平面方向および厚み方向の両方に（もちろん、蒸気拡散路４の形状によっていずれか一方の場合もありえる）かけて、気化した冷媒を移動させる。
【０１００】
特に、図２に示されるように、切り欠き部１３が中間板１２の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路４も第１ヒートパイプ２の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体は、第１ヒートパイプ２の略中央部に設置されることが多いので、冷媒は第１ヒートパイプ２の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、第１ヒートパイプ２の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路４が第１ヒートパイプ２の略中央部から放射状に形成されていることで、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に、すなわち平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する。なお、蒸気拡散路４が平面方向および厚み方向の両方に渡って形成されていれば、気化冷媒は、平面方向および厚み方向の両方に渡って拡散する。結果として、気化冷媒（発熱体から奪われた熱）は、発熱体と反対側の放熱面に到達する。発熱体と反対側の放熱面に到達した熱は、第２ヒートパイプ３に伝導する。
【０１０１】
このように、中間板１２が切り欠き部１３を有し、平面方向および厚み方向の少なくとも一方に広がる蒸気拡散路４が形成されることで、第１ヒートパイプ２の内部においては、気化した冷媒が平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。結果として、発熱体からの熱は、中央から周辺に向けて第１ヒートパイプ２内部を平面方向に拡散する。
【０１０２】
なお、図２にしめされるように、切り欠き部１３（すなわち蒸気拡散路４）は、放射状でなくとも別の形状であってもよい。なお、蒸気拡散路４が放射状であることで、気化した冷媒が平面方向に拡散するとしても、拡散した後冷却されて凝縮した冷媒が高速に還流しなければ、発熱体の冷却能力は十分でない。第１ヒートパイプ２は、拡散した後で凝縮した冷媒を、第１ヒートパイプ２の全面を効率よく活用して還流させる毛細管流路５を有していることにより、高い平面方向および厚み方向の少なくとも一方の拡散（および還流）性能を実現している。更に、毛細管流路５と連通する凹部１５によって、凝縮した冷媒は更なる効率で還流できる。凹部１５は、凝縮した冷媒の還流を促進させる役割も有する。
【０１０３】
次に毛細管流路５について説明する。
【０１０４】
中間板１２は、内部貫通孔１４を有している。内部貫通孔１４は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路５を形成する。中間板１２が図２に示されるように切り欠き部１３を有する場合には、切り欠き部１３以外の部分に内部貫通孔１４が形成される。
【０１０５】
ここで、中間板１２が単数の場合には、中間板１２に設けられている内部貫通孔１４がそのまま毛細管流路５になる。
【０１０６】
これに対して、中間板１２が複数である場合には、複数の中間板１２のそれぞれに設けられた内部貫通孔１４の一部のみが重なって、内部貫通孔１４の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路５が形成される。このように、中間板１２が複数である場合には、内部貫通孔１４そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路５が形成されるので、毛細管流路５における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管の断面積が小さいことで、毛細管現象による液体の移動が促進されるからである。
【０１０７】
なお、ここで、中間板１２のそれぞれには、複数の内部貫通孔１４が設けられる。複数の内部貫通孔１４が、複数の流路を有する毛細管流路５を形成できるからである。
【０１０８】
内部貫通孔１４は、中間板１２の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。但し、内部貫通孔１４の一部同士が重なって毛細管流路５を形成することから、内部貫通孔１４は方形であることが適当である。
【０１０９】
内部貫通孔１４は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良い。
【０１１０】
中間板１２が複数の場合には、内部貫通孔１４は、複数の中間板１２のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板１２は、その内部貫通孔１４の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔１４の位置は、隣接する中間板１２毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板１２における内部貫通孔１４の位置と、この中間板１２と隣接する別の中間板１２における内部貫通孔１４の位置は、内部貫通孔１４の断面の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板１２毎に内部貫通孔１４の位置がずれていることで、複数の中間板１２が積層された場合に、内部貫通孔１４の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路５が形成される。
【０１１１】
毛細管流路５は、複数の中間板１２が積層される際に、内部貫通孔１４の一部同士が重なり合って、内部貫通孔１４の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する。このような内部貫通孔１４の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、第１ヒートパイプ２の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０１１２】
なお、内部貫通孔１４の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔１４よりも小さな断面積を有する毛細管流路５が形成される場合には、毛細管流路５を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。
【０１１３】
なお、毛細管流路５は、凝縮した冷媒を還流するが、気化した冷媒を通すこともありえる。
【０１１４】
また、毛細管流路５、凹部１５の角部や切り欠き部１３の角部は、面取りされていたり、Ｒが設けられていたりすることも好適である。毛細管流路５の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。毛細管流路５の断面形状は、内部貫通孔１４の形状と、内部貫通孔１４同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。
【０１１５】
以上のように、第１ヒートパイプの一例として、図２、図３およびその説明に示されるような中央部から端部に向けての熱拡散特性に優れた構成について説明した。
【０１１６】
（第２ヒートパイプ）
次に、第２ヒートパイプ３について、図４、図５を用いて説明する。図４、図５は、本発明の実施の形態１における第２ヒートパイプ３の内面図である。図４、図５は、第２ヒートパイプ３の内部構造を、示している。
【０１１７】
第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けて蒸気拡散路６を有しており、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性に優れる。蒸気拡散路６は、第１ヒートパイプ２と同様に中間板の切り欠き部１３により形成される。
【０１１８】
ここで、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性を得るために、第２ヒートパイプ３では、第１端部８から第２端部９にかけて蒸気拡散路６が伸びている。これは、図４、５に示されるとおりである。毛細管流路７は、蒸気拡散路６以外の部分に形成され、蒸気拡散路６と毛細管流路７とは、第２ヒートパイプ３の内部でまるで横縞のように交互に並列する。
【０１１９】
例えば、図４は、第２ヒートパイプ３の一例を示しているが、蒸気拡散路６が、第１端部８から第２端部９にかけて末広がりの形状を有している。言い換えると、第１端部８側での平面方向の蒸気拡散路６の断面積よりも、第２端部９側での平面方向の蒸気拡散路６の断面積の方が広い。このように、第１端部８から第２端部９にかけて断面積が広がる形状の蒸気拡散路６によって、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性を有する。なお、図４では、蒸気拡散路６が末広がりの形状を有しているが、第１端部８から第２端部９にかけての間で、屈曲や屈折があってもよく、断面積の増減の変動があってもよい。
【０１２０】
あるいは、図５に示されるように、蒸気拡散路６が、第１端部８から第２端部９にかけて一定の幅を維持して形成されてもよい。すなわち、一定幅の直線状として、蒸気拡散路６が形成されてもよい。この場合も、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９にかけての熱拡散特性を有する。また、蒸気拡散路６以外の部分において毛細管流路７が形成される。これは図４に示される第２ヒートパイプ３の場合でも同様である。なお、蒸気拡散路６は、第１端部８から第２端部９にかけて同一幅の直線として形成されるが、曲線であってもよく、屈曲部を有していても良く、幅において多少の差異が生じてもよい。
【０１２１】
また、第２ヒートパイプ３においては、第１端部８から第２端部９に向けて蒸気拡散路６が形成されるが、第１端部８および第２端部９のそれぞれに到達するまで蒸気拡散路６が形成されている必要はなく、第１端部８の近辺と第２端部９の近辺同士を結ぶ蒸気拡散路６が形成されていればよい。
【０１２２】
以上のように、第１ヒートパイプ２と異なる熱拡散特性を、第２ヒートパイプ３は有し、その熱拡散特性は、第１端部８から第２端部９に向けて熱を拡散するのに優れている。一方、上述の通り、第１ヒートパイプ２は、中央部から端部にかけて、優れた熱拡散特性を有する。これらのように異なる熱拡散特性を有する第１ヒートパイプ２の表面に、第２ヒートパイプ３が立設されることで、冷却ユニット１の全てがヒートパイプで構成されるだけでなく、発熱体をより効率的に冷却できる熱伝導経路を形成できるようになる。
【０１２３】
なお、これら蒸気拡散路６は、中間板１２の切り欠き部１３によって形成される。
【０１２４】
第２ヒートパイプ３は、図３で説明したのと同様に、上部板１０、上部板１０と対向する下部板１１と、上部板１０と下部板１１との間に積層される単数又は複数の中間板１２を備える。中間板１２は、切り欠き部１３と内部貫通孔１４を有しており、切り欠き部１３が蒸気拡散路６を形成し、内部貫通孔１４が毛細管流路７を形成する。
【０１２５】
上部板１０、中間板１２、下部板１１が積層の後接合されて第２ヒートパイプ３が形成されるのは、第１ヒートパイプ２の場合と同様である。また、切り欠き部１３による蒸気拡散路６、内部貫通孔１４（あるいは内部貫通孔１４の重なりによる）毛細管流路１４の形成も、第１ヒートパイプ２の場合と同様である。
【０１２６】
（製造工程）
ここで、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の製造工程について説明する。
【０１２７】
上部板１０、下部板１１、中間板１２が積層されて接合されることで第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３が製造される。
【０１２８】
製造工程について図３を用いて説明する。
【０１２９】
上部板１０、下部板１１および複数の中間板１２（図３では中間板１２は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板１２は、複数の中間板１２のそれぞれに設けられた内部貫通孔１４のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。
【０１３０】
上部板１０、下部板１１および複数の中間板１２の少なくとも一つは、接合突起を有している。
【０１３１】
上部板１０、下部板１１、複数の中間板１２は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。
【０１３２】
ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。
【０１３３】
ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２〜１５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。
【０１３４】
次に、上部板１０や下部板１１の一部に空けられた注入口１６を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口１６が封止されて第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、第１ヒートパイプ２の内部空間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。
【０１３５】
（動作説明）
次に、冷却ユニット１の動作について説明する。
【０１３６】
まず、冷却ユニット１の全体像を、斜視図および側面図で示す。図６は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの斜視図であり、図７は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図である。図６、図７に示されるように、第１ヒートパイプ２の表面に、複数の第２ヒートパイプ３が立設している。すなわち、第１ヒートパイプ２がベースプレートの役割を有し、第２ヒートパイプ３がフィンの役割を有している。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けた熱拡散特性に優れ、第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性に優れる。すなわち、異なる熱拡散特性を有するヒートパイプの組み合わせにより、冷却ユニット１は、構成される。
【０１３７】
第２ヒートパイプ３は、第１端部８および第２端部９のいずれかが、第１ヒートパイプ２の表面側に位置して取り付けられる。ここで、冷却ユニット１の冷却対象となる発熱体は様々である。発熱体の種類に応じて、発熱体の配置される位置は異なる。この発熱体の配置位置によって、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の組み合わせ方が変えられる。
【０１３８】
第１の例として、発熱体が、単体で大きな発熱量を示す半導体集積回路や電子部品であるときには、第１ヒートパイプ２の裏面２０に、発熱体が配置される。発熱体そのものが一定の大きさを有していることが多いので、発熱体は、冷却ユニット１のベースプレートの位置付けである第１ヒートパイプ２の裏面２０に配置される。図８にこの状態を示す。図８は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図である。
【０１３９】
発熱体２５は、第１ヒートパイプ２の裏面に配置されている。裏面においても特に裏面の中央部付近に配置される。発熱体２５は、半導体集積回路や電子部品など、単体での発熱量の高いサイズも比較的大きな電子素子である。このように、発熱体２５が第１ヒートパイプ２の裏面に配置される場合には、第２ヒートパイプ３は、その第１端部８を第１ヒートパイプ２の表面側に位置して、立設する。すなわち、第２ヒートパイプ３は、第１ヒートパイプ２側から、第１端部８、第２端部９の順序で延伸する。第２端部９が、冷却ユニット１における発熱体２５から最も遠い先端となる。
【０１４０】
第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて熱拡散するのに優れている。まず、第１ヒートパイプ２は、裏面の中央部に配置された発熱体２５からの熱を奪う。熱を奪うことで、第１ヒートパイプ２内部の冷媒は、気化して気化冷媒となる。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて蒸気拡散路４を有しているので、気化冷媒は、中央部から端部にかけて平面方向および厚み方向に拡散する。この結果、発熱体２５付近で奪われた熱は、第１ヒートパイプ２の表面２７に広く拡散する。
【０１４１】
第１ヒートパイプ２の表面２７に広がった熱は、表面２７に立設する第２ヒートパイプ３に伝導する。第２ヒートパイプ３が複数であると、複数の第２ヒートパイプ３のそれぞれに、熱が伝導する。具体的には、第１ヒートパイプ２の表面２７から第２ヒートパイプ３の第１端部８に、熱が伝導する。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けての熱拡散特性に優れている。このため、第１端部８に伝導した熱は、効率よく、第２端部９に拡散する。第２端部９は、発熱体２５から最も遠い先端であって、外部環境に熱を放散しやすい。この結果、第２端部９において（勿論、他の部位においても）熱が放散されて、気化冷媒は毛細管流路７を経由して還流する。
【０１４２】
ここで、第２ヒートパイプ３は、薄型であって、内部貫通孔１４によって形成される毛細管流路７と毛細管流路７と連通する凹部１５を有することによって、図８のように垂直方向に立設されている場合でも、凝縮した冷媒を還流できる。もちろん、同様の理由によって垂直方向に立設されている場合でも、第２ヒートパイプ３は、気化冷媒を拡散できる。
【０１４３】
また、第２ヒートパイプ３で熱が放散されると同様に、第１ヒートパイプ２においても、冷媒が冷却されて、凝縮した冷媒が還流する。
【０１４４】
図８における矢印によって示されるように、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体２５が配置される場合には、第１ヒートパイプ２の裏面から第２ヒートパイプ３の第２端部に向かう熱伝導経路２６が形成される。熱伝導経路２６が形成されることで、冷却ユニット１全体が、発熱体の冷却に使用される。すなわち、冷却ユニット１は、ベースプレートからフィンの先端に至るまで、冷媒の気化・凝縮を用いて熱拡散を実現し、高い効率で発熱体を冷却できる。
【０１４５】
また、ベースプレートの役割を有する第１ヒートパイプ２と、フィンの役割を有する第２ヒートパイプ３とが別体であって、それぞれ別個に冷媒を封入していることで、冷媒の気化、拡散、凝縮、還流が、それぞれのヒートパイプの中で独立に行われる。このため、冷媒の拡散や還流における阻害要因が少ない。結果として、第１ヒートパイプ２における熱拡散と第２ヒートパイプ３における熱拡散は、それぞれ適切に行われる。
【０１４６】
更には、第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプが、蒸気拡散路４、６と毛細管流路５、７を形成する中間板１２と上部板１０および下部板１１と積層される構成を有することで、優れた熱拡散能力を有する。また、凹部１５が蒸気拡散路４、６や毛細管流路５、７と連通する構成により、気化冷媒の拡散能力や凝縮冷媒の還流能力を高める。第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３のそれぞれが、このような構造を有していることによって、ヒートパイプ単体での熱拡散と冷媒還流能力も高い。このため、第２ヒートパイプ３を第１ヒートパイプ２に立設しても、それぞれのヒートパイプは適切な熱拡散と還流を実現でき、冷却ユニット１全体での発熱体の冷却能力は優れている。
【０１４７】
従来技術のように、ベースプレートもしくはフィンのいずれかが金属板で形成されている場合には、ベースプレートもしくはフィンにおける熱拡散効率が低く、冷却ユニット全体としての十分な熱拡散が実現できない。また、ベースプレートの位置づけとなるヒートパイプとフィンの位置づけとなるヒートパイプとの熱拡散特性の組み合わせが不適であると、やはり十分な熱拡散が実現できない。熱拡散が不十分であると、発熱体の冷却も不十分である。当然ながら、単体のヒートパイプが薄い平板状を有している場合でも、冷媒の拡散能力や還流能力が低ければ、冷却ユニットとしての十分な冷却能力はない。
【０１４８】
実施の形態１における冷却ユニット１は、ベースプレートの位置づけたる第１ヒートパイプ２からフィンの位置づけたる第２ヒートパイプ３の先端への熱伝導経路を形成でき、発熱体２５を高い効率で冷却できる。
【０１４９】
次に第２の例として、複数の小型の発光素子を冷却しなければならない場合がある。ＬＥＤ（Light Emitting Device）は、小型であるが、光を発光するために大きな発熱量を生じさせる。また、複数の発光素子が使用されることもある。このため、複数の発光素子全体を冷却しなければならないことが多い。
【０１５０】
ただし、発光素子は、素子そのものから光を発するので、ヒートパイプの裏面に隠すようにして冷却することは好ましくない。このような場合には、ヒートパイプの端部に発光素子を配置して、発光素子を冷却する必要がある。この場合には、第２ヒートパイプ３から第１ヒートパイプ２に向かう熱伝導経路の形成によって、冷却ユニット１は、発熱体を冷却する。
【０１５１】
図９は、本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図である。図８と異なり、第２ヒートパイプの端部に、発熱体３０が配置されている。このように、第２ヒートパイプ３の端部に発熱体３０が配置される場合には、第２ヒートパイプ３の第２端部９が、第１ヒートパイプ２の表面側に位置して、第２ヒートパイプ３が立設する。なお、図９では、単数の第２ヒートパイプ３が立設しているが、複数の第２ヒートパイプ３が立設していてもよい。
【０１５２】
発熱体３０は、ＬＥＤのような小型の発光素子や電子素子であり、第１端部８に配置される。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散特性に優れているので、第２ヒートパイプ３は、発熱体３０からの熱を第１端部８から第２端部９に伝導する。すなわち、発熱体３０から第１ヒートパイプ２に向けて、熱が伝導する。第２端部９から伝導された熱は、第１ヒートパイプ２の中央部から端部に向けて拡散する。また、第１ヒートパイプ２の厚み方向においても拡散するので、熱はやがて第１ヒートパイプ２の裏面に到達して、裏面から外部環境に放散される。
【０１５３】
図９に示されるとおり、冷却ユニット１は、発熱体３０から第１ヒートパイプ２への熱伝導経路を形成し、第２ヒートパイプ３の端部（第１端部８）に配置された発熱体３０を、冷却ユニット１全体を使って冷却できる。このとき、第２ヒートパイプ３および第１ヒートパイプ２内部での熱拡散や冷媒の還流は、図８において説明したのと同様である。冷却ユニット１全体が、冷媒の気化・凝縮を行うヒートパイプで構成されているのに加えて、熱拡散特性の異なるヒートパイプの組み合わせによって、小型の発熱体３０を冷却するのに最適な熱伝導経路が形成できる。結果として、冷却ユニット１は、複数の小型の発熱体も、確実かつ高い効率で冷却できる。
【０１５４】
なお、発熱体３０は単数でも複数でもよく、複数の第２ヒートパイプ３の一部または全部に配置されてもよい。
【０１５５】
このように、冷却対象となる発熱体の特性に応じて、冷却ユニット１はフレキシブルに対応できる。特に、第１ヒートパイプ２に対する第２ヒートパイプ３の組み合わせる向きを変えるだけで、第１ヒートパイプ２→第２端部９、第２端部９→第１ヒートパイプ２の双方向の熱伝導経路が形成できる。このため、冷却ユニット１は、発熱体あるいは冷却ユニット１が実装される空間の内部構造に最適に対応できる。例えば、実装空間によっては、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体を配置しやすい場合もあるし、第２ヒートパイプ３の端部に発熱体を配置しやすい場合もある。このような場合に、例えば冷却ユニット１は、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３が別体で提供されて、実装の際に、第２ヒートパイプ３の立設方向を決定することも好適である。あるいは、第１端部８が第１ヒートパイプ２に接しているバージョンの冷却ユニット１と、第２端部９が第１ヒートパイプ２に接しているバージョンの冷却ユニット１とが用意されておいて、実装を行うユーザの選択に委ねられるという流通態様も考えられる。
【０１５６】
以上のように、実施の形態１における冷却ユニット１は、熱拡散特性の異なるヒートパイプを組み合わせることで、種々の発熱体にフレキシブルに対応しつつ、高い効率で発熱体を冷却できる。
【０１５７】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。
【０１５８】
実施の形態２では、第１ヒートパイプ２の変形例および変形例を組み合わせた冷却ユニットの変形例について説明する。
【０１５９】
図１０は、実施の形態１で説明したものと近似する第１ヒートパイプの内面図である。第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて放射状に延伸する蒸気拡散路４を有している。蒸気拡散路４は、中間板１２の切り欠き部１３により形成される。また、図１０に示される第１ヒートパイプ２は、図２に示される第１ヒートパイプ２と異なり、中央部を略円形に囲むように蒸気拡散路４が形成されている。このような蒸気拡散路４を有する第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて熱拡散を実現し、第２ヒートパイプ３との間の熱伝導を実現する。
【０１６０】
ところで、冷却ユニットは、熱拡散特性の異なる第１ヒートパイプと第２ヒートパイプを組み合わせることで、高い冷却能力を実現する。このとき、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプとの間で熱のやり取りが行われる。熱のやり取りが行われるのは、第１ヒートパイプ２に第２ヒートパイプ３が立設している箇所なので、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３との接続部分での熱伝導を促進する熱拡散特性を、第１ヒートパイプ２が有していることも好適である。
【０１６１】
（例１）
第１ヒートパイプ２が、立設する第２ヒートパイプ３との接続位置に対して、熱拡散を行う一例を図１１に示す。図１１は、本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図である。
【０１６２】
図１１に示される第１ヒートパイプ４０は、立設する第２ヒートパイプ３の立設位置に重点的に熱を拡散する。切り欠き部１３は、蒸気拡散路４２、４３を形成する。蒸気拡散路４２、４３以外の部分においては、毛細管流路５が形成されている。蒸気拡散路４２と蒸気拡散路４３が一体となって、一つの蒸気拡散路を形成する。
【０１６３】
蒸気拡散路４２は、第１ヒートパイプ４０の縦方向に形成されている。更には、第１ヒートパイプ４０に立設される第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って、蒸気拡散路４２は、形成される。一方、蒸気拡散路４３は、第１ヒートパイプ４０の中央部から端部にかけて形成されると共に、蒸気拡散路４２同士を接続する。このため、蒸気拡散路４３から蒸気拡散路４２にかけての気化冷媒の移動経路（熱伝導経路）が形成される。
【０１６４】
第１ヒートパイプ４０の裏面中央部付近に発熱体が配置されているとする。この場合には、中央部において受熱し、冷媒が気化する。気化した冷媒は、中央部から蒸気拡散路４３を経由して端部に向けて拡散する。端部に向けて拡散する気化冷媒は、蒸気拡散路４３の途中で接続する蒸気拡散路４２に入り込んで拡散する。蒸気拡散路４２が立設位置４１に沿って形成されているので、蒸気拡散路４２に入り込んだ気化冷媒は、立設位置４１に沿って拡散する。この結果、立設位置４１に沿って熱が集中する。立設位置４１に沿って集中した熱は、第２ヒートパイプ３に伝導し、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９に拡散して、外部環境に放散される。
【０１６５】
このように、例１に表される第１ヒートパイプ４０は、立設する第２ヒートパイプ３へ、高い効率で熱を伝導できるので、発熱体を高い効率で冷却できる。
【０１６６】
また、第２ヒートパイプ３の端部（第１端部８）に発熱体が配置される場合には、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９へ熱が拡散し、立設位置４１において、第２端部９から第１ヒートパイプ４０に、熱が伝導する。伝導した熱は第１ヒートパイプ４０の中で気化した冷媒の拡散に合わせて拡散する。拡散した熱は、第１ヒートパイプ４０の裏面に到達して、外部環境に放散される。この場合でも、第１ヒートパイプ４０の蒸気拡散路４２が、第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って形成されているので、第２ヒートパイプ３から第１ヒートパイプ４０への熱伝導の効率がよい。結果として、冷却ユニット１は、第２ヒートパイプ３の端部に配置された発熱体を、高い効率で冷却できる。
【０１６７】
また、毛細管流路５の一部が、蒸気拡散路の一部と交差するように設けられていることで、第１ヒートパイプ４０での冷媒の還流が促進される。
【０１６８】
（例２）
次に図１２を用いて、第１ヒートパイプの他の例を説明する。
【０１６９】
図１２は、本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図である。
【０１７０】
図１２に示されるヒートパイプ５０は、立設する第２ヒートパイプ３の立設位置４１に重点的に熱を拡散する。切り欠き部１３は、蒸気拡散路５１、５２を形成する。蒸気拡散路５１、５２以外の部分においては、毛細管流路５が形成される。蒸気拡散路５１と蒸気拡散路５２とが一体となって、一つの蒸気拡散路を形成する。
【０１７１】
蒸気拡散路５１は、第１ヒートパイプ５０の縦方向に形成されている。更には、第１ヒートパイプ５０に立設される第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って、蒸気拡散路５１は、形成される。一方、蒸気拡散路５２は、蒸気拡散路５１同士を接続する。このため、蒸気拡散路５２から蒸気拡散路５１にかけての気化冷媒の移動経路（熱伝導経路）が形成される。
【０１７２】
第１ヒートパイプ５０の裏面中央部付近に発熱体が配置されているとする。この場合には、中央部において受熱し、冷媒が気化する。気化した冷媒は、中央部から蒸気拡散路５２を経由して端部に向けて拡散する。端部に向けて拡散する気化冷媒は、蒸気拡散路５２の途中で接続する蒸気拡散路５１に入り込んで拡散する。蒸気拡散路５１が立設位置４１に沿って形成されているので、蒸気拡散路５１に入り込んだ気化冷媒は、立設位置４１に沿って拡散する。この結果、立設位置４１に沿って熱が集中する。立設位置４１に沿って集中した熱は、第２ヒートパイプ３に伝導し、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９に拡散して、外部環境に放散される。
【０１７３】
このように、例１に表される第１ヒートパイプ４０は、立設する第２ヒートパイプ３へ、高い効率で熱を伝導できるので、発熱体を高い効率で冷却できる。
【０１７４】
また、第２ヒートパイプ３の端部（第１端部８）に発熱体が配置される場合には、第２ヒートパイプ３の第１端部８から第２端部９へ熱が拡散し、立設位置４１において、第２端部９から第１ヒートパイプ５０に、熱が伝導する。伝導した熱は第１ヒートパイプ５０の中で気化した冷媒の拡散に合わせて拡散する。拡散した熱は、第１ヒートパイプ５０の裏面に到達して、外部環境に放散される。この場合でも、第１ヒートパイプ５０の蒸気拡散路５１が、第２ヒートパイプ３の立設位置４１に沿って形成されているので、第２ヒートパイプ３から第１ヒートパイプ５０への熱伝導の効率がよい。結果として、冷却ユニット１は、第２ヒートパイプ３の端部に配置された発熱体を、高い効率で冷却できる。
【０１７５】
以上のように、実施の形態２における冷却ユニットは、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプと間の熱伝導を効率化できる。結果として、ベースプレートの位置づけたる第１ヒートパイプとフィンの位置づけたる第２ヒートパイプとの組み合わせである冷却ユニットは、効率よく発熱体を冷却できる。特に、第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプそれぞれが有する冷媒による冷却能力が、第１ヒートパイプと第２ヒートパイプが組み合わされることで最大限に発揮できる。加えて、ベースプレートの位置づけたる第１ヒートパイプに発熱体が配置される場合でも、フィンの位置づけたる第２ヒートパイプの端部に発熱体が配置される場合でも、いずれの方向からでも熱拡散が行われる。
【０１７６】
（実施の形態３）
次に実施の形態３について説明する。
【０１７７】
実施の形態３では、第１ヒートパイプの表面に第２ヒートパイプが立設する際の構造について説明する。第２ヒートパイプ３は、第１ヒートパイプ２の表面に立設する。このとき、単数又は複数の第２ヒートパイプ３が、第１ヒートパイプ２の表面に立設する。
【０１７８】
第２ヒートパイプ３は、第１ヒートパイプ２の表面に、接着剤で接着されても良く、溶接されてもよく、熱接合されてもよい。また、第１ヒートパイプ２の表面に形成された取り付け溝に、第２ヒートパイプ３が嵌合して取り付けられてもよい。第２ヒートパイプ３が取り付け溝に嵌合して取り付けられる場合には、第２ヒートパイプ３の第１端部８および第２端部９の少なくとも一方から突出する突出部が、第１ヒートパイプ２との接合を補助する。
【０１７９】
図１３は、本発明の実施の形態３における冷却ユニットの一部の側面図である。
【０１８０】
第１ヒートパイプ２は、その表面に取り付け溝６０を有している。取り付け溝６０は、第１ヒートパイプ２の表面であって、第２ヒートパイプ３の取り付け位置に設けられる。取り付け溝６０は、例えば第１ヒートパイプ２の上部板１０の所定位置が切削されたり、エッチングされたりして形成される。
【０１８１】
第２ヒートパイプ３は、取り付け溝６０に嵌合して取り付けられる。この際に、第２ヒートパイプ３の第１端部８および第２端部９の少なくとも一方から突出する突出部６２が、取り付けを補助する。突出部６２は、第２ヒートパイプ３の上部板１０、下部板１１および中間板１２の少なくとも一つが、他の板よりも面積が大きいことで形成される。図１３においては、上部板１０と下部板１１から突出部６２が突出している。突出部６２は、取り付け溝６０の外縁に沿って折り曲げられており、突出部６２は、溶接剤、接着剤などで第１ヒートパイプ２に取り付けられる。なお、このとき突出部６２と取り付け溝６０との間に熱的接合剤６１（サーマルグリースやサーマルグリースにフィラーなどを添加した素材）が介在してもよい。また、突出部６２と取り付け溝６０は、ヒートプレスによって接合されてもよい。取り付け溝６０において突出部６２によって第２ヒートパイプ３が取り付けられることで、第２ヒートパイプ３は、強固かつ確実に第１ヒートパイプ２に取り付けられる。
【０１８２】
また図１３では、突出部６２が、取り付け溝の側面および第１ヒートパイプ２の表面に渡って取り付けられているが、他の態様で取り付けられてもよい。また、突出部６２は、中間板１２の突出により形成されてもよい。
【０１８３】
以上のように、実施の形態３における冷却ユニットは、第１ヒートパイプ２の表面において、強固かつ確実に、第２ヒートパイプ３が立設する。
【０１８４】
また、第２ヒートパイプ３の上部板１０、下部板１１および中間板１２の少なくとも一つが他よりも面積が大きいことで、突出部６２が形成されるので、突出部６２は第２ヒートパイプ３と一体であって相互間での熱抵抗は小さい。このため、第１ヒートパイプ２との熱のやり取りを行う突出部６２と第２ヒートパイプ３との間の熱抵抗が小さくなって、突出部６２と第２ヒートパイプ３との間の熱伝導の効率がよい。
【０１８５】
加えて、第１ヒートパイプ２と突出部６２とは熱的接合剤によって広い面積で接しているので（図１３のように、突出部６２は折り曲げられて取り付け溝６０に凹面からはみ出る面に至るまで突出部６２は第１ヒートパイプ２と接触する）、第１ヒートパイプ２と突出部６２との間の熱抵抗も小さくなる。このように、第１ヒートパイプ２、突出部６２、第２ヒートパイプ３のそれぞれの接続部分における熱抵抗は小さく、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３とは、相互において高い効率で熱を伝導できる。この結果、異なる熱拡散特性を有する２種類のヒートパイプが組み合わされた冷却ユニット１は、高い効率で発熱体を冷却できると共に、双方向性を有して発熱体を冷却できる。
【０１８６】
（実施の形態４）
次に実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態１〜３で説明した冷却ユニットを実装した電子機器について説明する。
【０１８７】
図１４は、本発明の実施の形態４における電子機器の内面図である。図１４で示される電子機器７０は、半導体集積回路、電子素子、電子部品、発光素子、光学素子などの発熱を伴う発熱体を有して、所定の処理を行う機能を有している。更に、電子機器７０は、狭小空間や複雑空間を有しており、冷却ユニットや冷却装置の実装が容易でない。
【０１８８】
電子機器７０は、カーテレビ、航空機のパーソナルモニター、カーナビゲーションシステム、携帯電話、携帯端末、ノートブックパソコン、ＰＤＡ、電子手帳などの薄型、小型が要求される電子機器である。あるいは、自動車、輸送用車両、輸送用機器、医療機器、産業用機器、産業ロボットなどの、発熱への対応が不可避であると共に複雑な内部空間を有している機器である。
【０１８９】
電子機器７０は、筐体７１を有し、筐体７１は、電子基板７２、電子部品などの発熱体７３および冷却ユニット１を格納している。冷却ユニット１は、実施の形態１〜３で説明したとおり、第１ヒートパイプ２と第２ヒートパイプ３の組み合わせを有している。具体的には、中央部から端部に向けた熱拡散に優れた第１ヒートパイプ２の表面に、第１端部８から第２端部９に向けた熱拡散に優れた第２ヒートパイプ３が立設している。このため、第１ヒートパイプ２がベースプレートの位置づけとなり、第２ヒートパイプ３がフィンの位置づけとなる。
【０１９０】
なお、図１４では、複数の第２ヒートパイプ３が第１ヒートパイプ２の表面に立設しているが、単数でもよい。
【０１９１】
また、図１４では第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体７３が配置されているが、熱的接合剤７４を介して、発熱体７３が配置されてもよい。また、配置されている発熱体７３は、単数でも複数でもよい。
【０１９２】
第１ヒートパイプ２は、図１５に示すように、中央部から端部に向けて優れた熱拡散特性を有する。図１５は、本発明の実施の形態４における第１ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図である。
【０１９３】
第１ヒートパイプ２は、図１５の矢印に示すように、中央部から端部に向けて優れた熱拡散特性を有する。この矢印に従う熱拡散特性は、実施の形態１，２で説明したように、蒸気拡散路４の少なくとも一部が、中央部から端部に向かう方向に沿って形成されていることによる。蒸気拡散路４の少なくとも一部が、放射状であったり、複数の蒸気拡散路を結びつける蒸気拡散路が形成されていたりすることで、第１ヒートパイプ２は、中央部から端部に向けて優れた熱拡散特性を有する。
【０１９４】
第１ヒートパイプ２のこの熱拡散特性により、裏面に配置された発熱体７３から奪った熱は、第１ヒートパイプ２の中央部から端部に向けて拡散しつつ、熱は厚み方向にも拡散するので、第２ヒートパイプ３が立設する表面にまで、熱が拡散する。
【０１９５】
一方、第２ヒートパイプ３は、図１６に示すように、第１端部８から第２端部９に向けて優れた熱拡散特性を有する。図１６は、本発明の実施の形態４における第２ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図である。
【０１９６】
第２ヒートパイプ３は、図１６の矢印に示すように、第１端部８から第２端部９に向けて優れた熱拡散特性を有する。この矢印に従う熱拡散特性は、実施の形態１，２で説明したように、蒸気拡散路４の少なくとも一部が、第１端部８から第２端部９に向かう方向に沿って形成されていることによる。第２ヒートパイプ３は、第１端部８から第２端部９に向けて優れた熱拡散特性を有する。
【０１９７】
第２ヒートパイプ３のこの熱拡散特性により、第１ヒートパイプ２の表面から伝導した熱は、第２ヒートパイプ３の内部を第１端部８から第２端部９にかけて拡散する。第１端部８が第１ヒートパイプ２の表面に接して立設している場合には、第２単部９が第２ヒートパイプ３の先端に位置するので、第２ヒートパイプ３の内部を拡散した熱は、第２ヒートパイプ３の先端から放散される。すなわち、第１ヒートパイプ２の裏面に配置された発熱体７３の熱は、第１ヒートパイプ２の中央部から第１ヒートパイプ２の表面および第２ヒートパイプ３を介して、第２ヒートパイプ３の第２端部（冷却ユニット１の先端）から放散される。これは、図８を用いて説明した場合と同様である。
【０１９８】
発熱体７３の熱は、第２ヒートパイプ３の先端から放散されるが、第２ヒートパイプ３は、冷却ユニット１においてあたかもフィンの位置づけであるので、第２ヒートパイプ３の第２端部９からの放熱が十分に行われる。更に、第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３という冷却ユニット１を構成すると共に熱伝導が行われる部材の全てが冷媒拡散を伴うヒートパイプであるので、冷却ユニット１は、高い熱拡散能力（これに伴う冷却能力）を有する。特に、発熱体７３から最終的に熱を放散する位置にかけて熱伝導経路が形成されるので、冷却ユニット１は、高い効率で熱を拡散して発熱体７３を冷却できる。
【０１９９】
なお、ここでは、第１ヒートパイプ２の裏面に発熱体７３が配置される場合について説明したが、図９に示されるように第２ヒートパイプ３の先端（第１端部８）に、発熱体７３が配置されてもよい。この場合には、発熱体７３からの熱が、第１端部８、第１端部９、第１ヒートパイプ２の表面、第２ヒートパイプ２の裏面の順序で伝導し、最終的には第１ヒートパイプ２の裏面から熱が放散される。このとき、第２ヒートパイプ３が、第２端部９を第１ヒートパイプ２の表面に位置するように立設されればよい。
【０２００】
このように冷却ユニット１は、全体を薄型のヒートパイプで構成することで、冷媒の気化と凝縮によって、高い効率で発熱体を冷却するだけでなく、第１ヒートパイプ２の裏面や第２ヒートパイプ３の端部に配置される様々な種類の発熱体にフレキシブルに対応して、発熱体を最適に冷却できる。
【０２０１】
また、第１ヒートパイプ２および第２ヒートパイプ３のそれぞれは薄型である上、効率的な熱拡散によって、冷却ファンなども要しないので、狭小空間や複雑空間を有する電子機器７０にも最適に実装できる。例えば、自動車や輸送用機器のライトやエンジン周辺などにおける複雑空間にも、冷却ユニット１は、容易に実装できる。このため、冷却ユニット１は、従来の冷却装置に対する置き換え能力も高い。
【０２０２】
例えば、図１７に示されるように、電子機器７５において、横向き位置する複数の発熱体７７を冷却するように冷却ユニット１が実装されることもある。自動車のヘッドランプなどでは、発光素子が横向きに位置していることがある。すなわち、図１７に示される発熱体７７のような状態である。図１７は、本発明の実施の形態４における電子機器の内面図である。
【０２０３】
このように、発熱体７７が横向きに位置している場合でも、冷却ユニット１を横向きに実装すれば、第１ヒートパイプ２から第２ヒートパイプ３の第２端部９にかけた熱伝導経路が形成される。この場合にも、発熱体７７からの熱は、第１ヒートパイプ２の裏面から第１ヒートパイプ２の表面にかけて拡散し、次いで、第２ヒートパイプ３に熱が伝導して、第１端部８から第２端部９にかけて熱が拡散する。最終的には、第２ヒートパイプ３の先端である第２端部９から熱が外部環境に放散される。
【０２０４】
以上のように冷却ユニット１を実装した電子機器７０は、狭小空間や複雑空間に位置する発熱体を、高い効率で冷却できる。また、電子機器７０は、種々の発熱体にフレキシブルに対応することも可能である。
【０２０５】
電子機器の他の例を図１８に示す。図１８は、本発明の実施の形態４における電子機器の斜視図である。電子機器８２は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される電子機器である。
【０２０６】
電子機器８２は、ディスプレイ８３、発光素子８４、スピーカ８５を備えている。この電子機器８２の内部に冷却ユニット１が格納されており、発熱体の冷却を実現する。
【０２０７】
このような冷却ユニット１が使用されることにより、電子機器の小型化や薄型化を阻害せずに、発熱体の冷却が実現できる。
【０２０８】
このように考えると、冷却ユニット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、自動車や産業機器のライト、エンジン、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、好適に置き換えられたりすることが可能である。冷却ユニット１は、従来用いられている放熱フィンや放熱フレームよりも高い冷却能力を有するので、当然に小型化できる。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、冷却ユニット１は、広い適用範囲を有する。
【０２０９】
なお、実施の形態１〜４で説明された冷却ユニットや電子機器は、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。
【０２１０】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。
【０２１１】
冷却ユニットやヒートパイプを実装する電子機器、輸送用機器や産業機器などは、狭小空間や複雑空間を有する。冷却ユニットやヒートパイプは、薄型であっても平板状であったりして、一定の面積を必要とする。
【０２１２】
このような狭小空間や複雑空間を有する電子機器や輸送用機器においては、発熱体の冷却のために、ヒートシンクや冷却ファンなどを実装する空間的な余裕を有していない。また、ヒートパイプを実装する空間的な余裕を有していない。特に、機器の中では各種部品や各種部材が複雑に格納されており、一定の広がり（厚みや面積において）を有する実装空間が非常に少ない。
【０２１３】
例えば、特開平１１−１０１５８５号公報に提案される冷却機能を有する電子基板は、一定の面積を必要とするので、このような狭小空間や複雑空間においては、実装面から不適である。特に、この電子基板は、平面形状を有するが、冷却対象の発熱体は湾曲していたり、小さな発熱体がばらばらに存在していたり、発熱体が湾曲する筐体の一部と接していたりするので、平板状の電子基板は、これらの発熱体と接触しにくい問題を有する。
【０２１４】
特許３２３３８０８号公報に提案される冷却システムは、発熱体からの熱を放熱部材に移動して冷却する技術であり、放熱部材を電子機器内部に実装することを必要とする。しかし、狭小空間しか有さない電子機器においては、放熱部材（冷却ファンや液冷ジャケットなど）を実装することは困難である。また、この冷却システムは、発熱体から奪った熱を移動させる経路を実装することも困難である問題を有している。加えて、この冷却システムは、受熱部分と放熱部分とが別れているため、複雑空間の機器においては、実装が困難である。
【０２１５】
ここで、ヒートパイプや液冷ジャケットのように冷媒を利用した電子部品などの冷却システムにおいては、平板状の冷却装置、複数の部材の組み合わせ（特に、受熱して冷媒を気化する第１部材と、気化した冷媒を凝縮する第２部材と、第１部材と第２部材とを毛細管を有するパイプで接続する態様のヒートパイプが多い）の冷却装置が多い。
【０２１６】
これらいずれの態様の冷却装置であっても、狭小空間や複雑空間においては実装が困難である問題を有する。
【０２１７】
このような問題に対応するため、湾曲形状のヒートパイプを提案する。
【０２１８】
ヒートパイプが湾曲形状を有していれば、冷却対象の発熱体が湾曲していたり、複数の冷却対象の発熱体が湾曲平面上に位置していたり、他の部材を回避して実装する必要があったりする場合であっても、ヒートパイプを確実に発熱体と接触させつつ実装できる。
【０２１９】
実施の形態５では、このような複雑な実装要求に対応できる湾曲形状を有するヒートパイプについて説明する。
【０２２０】
（湾曲形状を有するヒートパイプ）
まず、湾曲形状を有するヒートパイプの一側面として、湾曲形状を有するヒートパイプは、次のような構成を有する。
【０２２１】
湾曲形状を有するヒートパイプは、湾曲状の上部板と、上部板と対向する湾曲状の下部板と、上部板と下部板との間に積層されると共に蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する単数又は複数の湾曲状の中間板を有する本体部を備える。
【０２２２】
（第２側面）
第２側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、中間板は、切り欠き部と内部貫通孔を有し、切り欠き部は蒸気拡散路を形成し、内部貫通孔は毛細管流路を形成し、蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散し、毛細管流路は、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０２２３】
（第３側面）
第３側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第２側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、中間板は複数であって、複数の中間板のそれぞれに設けられた内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、内部貫通孔の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される。
【０２２４】
（第４側面）
第４側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第３側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板および下部板のそれぞれは、毛細管流路および蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える。
【０２２５】
（第５側面）
第５側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第４側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板、下部板および中間板の少なくとも一つは、他の板と接合される突起を更に有する。
【０２２６】
（第６側面）
第６側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第５側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板、下部板および中間板のそれぞれは、外部貫通孔を有し、上部板に設けられた外部貫通孔、下部板に設けられた外部貫通孔および中間板に設けられた外部貫通孔のそれぞれが重なり合ってビアホールが形成される。
【０２２７】
（第７側面）
第７側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第６側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、ビアホールに、上部板および下部板の表面同士を、電気的に接続する電気配線層を有する。
【０２２８】
（第８側面）
第８側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第７側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、上部板は第１電子部品を実装し、下部板は第２電子部品を実装し、第１部品と第２部品は、電気配線層を介して電気的に接続される。
【０２２９】
（第９側面）
第９側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第８側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、本体部の側面の一部もしくは全部から突出する延長板を更に備え、延長板は、上部板、下部板および中間板の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される。
【０２３０】
（第１０側面）
第１０側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第９側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、延長板は、屈折部で折り曲げられて形成される第１放熱面および第２放熱面を有し、第１放熱面および第２放熱面の少なくとも一部が、電子機器の筐体に熱的に接触可能である。
【０２３１】
（第１１側面）
第１１側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１０側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、延長板は、第２屈折部で折り曲げられて形成される第３放熱面を更に有し、第１放熱面、第２放熱面および第３放熱面の少なくとも一部が、電子機器の筐体に熱的に接触可能である。
【０２３２】
（第１２側面）
第１２側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第９側面から第１１側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、延長板は、電気配線を有する。
【０２３３】
（第１３側面）
第１３側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１側面から第１３側面のいずれかの湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、本体部の少なくとも２箇所の温度差を測定する温度測定部と、温度差を、所定の閾値と比較して比較結果を出力する比較部と、比較結果に基づいて、本体部の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定し、判定結果を出力する判定部を更に備える。
【０２３４】
（第１４側面）
第１４側面の湾曲形状を有するヒートパイプでは、第１３側面の湾曲形状を有するヒートパイプに加えて、温度測定部は、本体部の表面における中央部と周辺部との温度差である水平温度差、および本体部の表面と裏面の温度差である垂直温度差の少なくとも一方を測定する。
【０２３５】
狭小空間や複雑空間への実装を容易とするために、以上のように湾曲形状を有するヒートパイプを提案する。以上のような湾曲形状を有するヒートパイプについて以下に説明する。
【０２３６】
図１９は、本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの斜視図である。
【０２３７】
湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、湾曲状の上部板１０１、上部板１０１と対向する湾曲状の下部板１０２と、上部板１０１と下部板１０２との間に積層されると共に蒸気拡散路と毛細管流路との少なくとも一部を形成する単数又は複数の湾曲状の中間板１０３を有する本体部１０４を備える。図１９は、ヒートパイプ１００の外観からの斜視図を示しているので、内部は見えない。このため、図１９では、蒸気拡散路および毛細管流路を示すことはできないが、本体部１０４の内部は、実施の形態１〜４で説明したように形成される蒸気拡散路と毛細管流路を備えている。
【０２３８】
図１９から明らかな通り、本体部１０４は、全体として湾曲形状を有している。このように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、狭小空間や複雑空間においても、容易に実装できる。
【０２３９】
例えば、図２０に示すように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、その湾曲形状を生かして、配置向きの異なる複数の発熱体を冷却できる。図２０は、本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図である。
【０２４０】
発熱体１０５は、それぞれ異なる配置向きを有している。例えば、実装基板が複雑に入り組んでいたり、フレームが複雑に入り組んでいたりする場合には、ヒートパイプが、図１９、２０に示すように湾曲形状を有していることで、複数の発熱体１０５のいずれにも接触できる。結果として、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、全ての発熱体１０５を冷却できる。
【０２４１】
このように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、異なる配置向きを有する複数の発熱体を、冷却できる。
【０２４２】
あるいは、フレームが複雑に入り組んでいる場合に、平板状のヒートパイプの実装が困難な場合がある。このような場合にはフレームをよけつつ実装する必要があるが、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、これに対応できる。図２１は、本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図である。図２１は、例えば電子機器や輸送機器が、内部に複雑な形状を有するフレーム１０６を有している場合を示している。このフレーム１０６の一部に、冷却対象となる発熱体１０５が実装されている。平板状のヒートパイプでは、発熱体１０５に接触できても、フレーム１０６の内部に実装が困難である。一方、湾曲形状を有するヒートパイプ１００であれば、発熱体１０５に接触できる上に、フレーム１０６の内部に実装も可能である。
【０２４３】
このように、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、狭小空間や複雑空間に実装しやすいメリットを有する。
【０２４４】
次に、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の詳細について説明する。
【０２４５】
図２２は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図である。図２２は、ヒートパイプ１００を、上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３に分解した様子を示している。
【０２４６】
上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３は、それぞれ湾曲している。湾曲した上部板１０１とこれに対向する湾曲した下部板１０２との間に単数又は複数の湾曲した中間板１０３が積層される。図２２では、４枚の中間板１０３が積層される。図２３は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図である。図２３を用いて、湾曲形状を有するヒートパイプ１００について更に詳細を説明する。
【０２４７】
湾曲した上部板１０１と湾曲した下部板１０２の間に、湾曲した中間板１０３が挟まれて積層される。中間板１０３は、切り欠き部１１０と内部貫通孔１１１を備え、切り欠き部１１０は、蒸気拡散路１１４を形成し、内部貫通孔１１１は、毛細管流路１１５を形成する。また、上部板１０１および下部板１０２の少なくとも一方は、凹部１１２を有する。
【０２４８】
上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３の少なくとも一つは、突起部１１３を有しており、上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３同士が接合される際に、突起部１１３が接着剤となる。突起部１１３を接着剤として接合されると、湾曲形状を有する本体部１０４が形成され、その内部には、蒸気拡散路１１４と毛細管流路１１５が形成される。このようにして、湾曲している上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３が接合されることで、湾曲形状を有するヒートパイプ１００が作られる。ヒートパイプ１００は、内部に冷媒を封入し、気化した冷媒は蒸気拡散路１１４を経由して本体部１０４内部を拡散し、凝縮した冷媒は、毛細管流路１１５を経由して還流する。この冷媒の気化・凝縮の繰り返しにより、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、発熱体を冷却できる。
【０２４９】
このように、湾曲した上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３を積層して接合することで、湾曲形状を有するヒートパイプ１００を得ることができる。
【０２５０】
湾曲している以外では、上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３は、実施の形態１で説明したのと同様の構造や機能を有している。
【０２５１】
（上部板）
上部板１０１について説明する。
【０２５２】
上部板１０１は、湾曲形状である。
【０２５３】
上部板１０１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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。なお、上部板１０１は、湾曲形状であればよく、全体としては円形や方形を示していてもよい。
【０２５４】
上部板１０１は、その一方の面であって中間板１０３と対向する面に、蒸気拡散路１１４および毛細管流路１１５の少なくとも一方と連通する凹部１１２を有していることも好ましい。凹部１１２が毛細管流路１１５と連通することで、凝縮した冷媒が、上部板１０１から毛細管流路１１５へと伝わりやすくなる。あるいは、凹部１１２が蒸気拡散路１１４と連通することで、気化した冷媒が、上部板１０１の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。
【０２５５】
上部板１０１は、中間板１０３と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。上部板１０１は、便宜上「上部」との呼称となっているが、物理的に上部の位置に存在しなければならないわけではなく、下部板１０２と特段に区別されるものでもない。また、上部板１０１が発熱体と接する面となっても、発熱体と対向する面となってもかまわない。
【０２５６】
また、上部板１０は、冷媒の注入口を備えている。上部板１０１、中間板１０２、下部板１０２が積層されて接合されると内部空間が形成される。この内部空間は、冷媒を封入する必要があるので、上部板１０１などの接合後に注入口から冷媒が封入される。注入口は、冷媒が封入されると封止されて内部空間は密封される。
【０２５７】
なお、冷媒は、積層後に注入口から封入されても良く、上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３が積層される際に冷媒が封入されてもよい。
【０２５８】
（下部板）
下部板１０２は、上部板１０１と対向して単数又は複数の中間板１０３を挟む。更に、下部板１０１は、湾曲している。
【０２５９】
下部板１０２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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０２６０】
下部板１０２は、その一方の面であって中間板１０３と対向する面に、蒸気拡散路１１４と毛細管流路１１５に連通する凹部１１２を有していることも好適である。凹部１１２は、毛細管流路１１５と連通することで凝縮した冷媒が、下部板１０２から毛細管流路１１５へ伝わりやすくなる。また、凹部１１２が蒸気拡散路１１４と連通することで、気化した冷媒が、下部板１０２の表面で広い面積で接しやすくなり、気化した冷媒の放熱が促進される。これは、上部板１０１に凹部１１２が設けられることと同様の意義を有する。
【０２６１】
下部板１０２は、便宜上「下部」との呼称となっているが、物理的に下部の位置に存在しなければならないわけではなく、上部板１０１と特段に区別されるものでもない。
【０２６２】
下部板１０２は、中間板１０３と接合される突起部や接着部を備えていることも好適である。
【０２６３】
また、下部板１０２が、発熱体と接しても接しなくてもよい。
【０２６４】
（中間板）
中間板１０３は、単数又は複数の板材である。図２３では、ヒートパイプ１００は、４枚の中間板１０３を有している。中間板１０３は、上部板１０１と下部板１０２の間に積層される。
【０２６５】
中間板１０３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（耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０２６６】
また、中間板１０３は、上部板１０１および下部板１０２と接続される際に用いられる突起や接着部を有していても良い。加えて、中間板１０３は、微小な断面積を有する内部貫通孔１１１を有している。この内部貫通孔１１１は、毛細管流路１１５を形成する。
【０２６７】
最終的には、上部板１０１と下部板１０２の間に中間板１０３が積層されて接合されることで、ヒートパイプ１００が形成される。中間板１０３は、単数でも複数でもよい。但し、後述するように、より微小な断面積を有する毛細管流路１１５を形成するためには、中間板１０３は、複数であることが好ましい。
【０２６８】
（中間板と蒸気拡散路および毛細管流路）
次に、蒸気拡散路１１４および毛細管流路１１５について、説明する。中間板１０３は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する蒸気拡散路１１４と、凝縮した冷媒を垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる毛細管流路１１５を形成する。
【０２６９】
まず、蒸気拡散路１１４について説明する。
【０２７０】
中間板１０３は、切り欠き部１１０と内部貫通孔１１１を有している。
【０２７１】
切り欠き部１１０は、蒸気拡散路１１４を形成する。上部板１０１と下部板１０２の間に中間板１０３が積層された場合に、切り欠き部１１０は空隙を形成する。この空隙が蒸気拡散路１１４となる。
【０２７２】
ここで、切り欠き部１１０が、ヒートパイプ１００の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成されることで、蒸気拡散路１１４も、ヒートパイプ１００の平面方向および厚み方向の少なくとも一方に向けて形成される。このため、気化した冷媒は平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。勿論、切り欠き部１１０によって、下部板１０２と上部板１０１とがつながる場合には、下部板１０２で受熱して気化した冷媒は、平面方向および厚み方向に移動して、気化した冷媒（および熱）が下部板１０２から上部板１０１にまで達する。すなわち、蒸気拡散路１１４は、平面方向および厚み方向の両方に（もちろん、蒸気拡散路１１４の形状によっていずれか一方の場合もありえる）かけて、気化した冷媒を移動させる。
【０２７３】
特に、切り欠き部１１０が中間板１０３の中央部から放射状に形成されている場合には、蒸気拡散路１１４もヒートパイプ１００の中央部から放射状に形成されることになる。発熱体は、ヒートパイプ１００の略中央部に設置されることが多いので、冷媒はヒートパイプ１００の略中央部でもっとも熱を受熱する。このため、ヒートパイプ１００の中央部付近の冷媒が最初に気化する。このとき、蒸気拡散路１１４がヒートパイプ１００の略中央部から放射状に形成されていると、中央付近で生じた気化冷媒は、放射状に、すなわち平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散する。なお、蒸気拡散路１１４が平面方向および厚み方向の両方に渡って形成されていれば、気化冷媒は、平面方向および厚み方向の両方に渡って拡散する。結果として、気化冷媒（発熱体から奪われた熱）は、発熱体と反対側の放熱面に到達する。発熱体と反対側の放熱面に到達した熱は、ヒートパイプ１００に伝導する。
【０２７４】
このように、中間板１０３が切り欠き部１１０を有し、平面方向および厚み方向の少なくとも一方に広がる蒸気拡散路１１４が形成されることで、ヒートパイプ１００の内部においては、気化した冷媒が平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散するようになる。結果として、発熱体からの熱は、中央から周辺に向けてヒートパイプ１００内部を平面方向に拡散する。
【０２７５】
ヒートパイプ１００は、拡散した後で凝縮した冷媒を、ヒートパイプ１００の全面を効率よく活用して還流させる毛細管流路１１５を有していることにより、高い平面方向および厚み方向の少なくとも一方の拡散（および還流）性能を実現している。更に、毛細管流路１１５と連通する凹部１１２によって、凝縮した冷媒は更なる効率で還流できる。凹部１１２は、凝縮した冷媒の還流を促進させる役割も有する。
【０２７６】
次に毛細管流路１１５について説明する。
【０２７７】
中間板１０３は、内部貫通孔１４を有している。内部貫通孔１１１は、微小な貫通孔であり、凝縮した冷媒が還流する毛細管流路１１５を形成する。中間板１０３が切り欠き部１１０を有する場合には、切り欠き部１１０以外の部分に内部貫通孔１１１が形成される。
【０２７８】
ここで、中間板１０３が単数の場合には、中間板１０３に設けられている内部貫通孔１１１がそのまま毛細管流路５になる。
【０２７９】
これに対して、中間板１０３が複数である場合には、複数の中間板１０３のそれぞれに設けられた内部貫通孔１１１の一部のみが重なって、内部貫通孔１１１の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路１１５が形成される。このように、中間板１０３が複数である場合には、内部貫通孔１１１そのものの断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路１１５が形成されるので、毛細管流路１１５における凝縮した冷媒の還流をより効果的にできる。毛細管の断面積が小さいことで、毛細管現象による液体の移動が促進されるからである。
【０２８０】
なお、ここで、中間板１０３のそれぞれには、複数の内部貫通孔１１１が設けられる。複数の内部貫通孔１１１が、複数の流路を有する毛細管流路１１５を形成できるからである。
【０２８１】
内部貫通孔１１１は、中間板１０３の表面から裏面にかけて貫通しており、その形状は円形でも楕円形でも方形でもよい。但し、内部貫通孔１１１の一部同士が重なって毛細管流路１１５を形成することから、内部貫通孔１１１は方形であることが適当である。
【０２８２】
内部貫通孔１１１は、掘削、プレス、ウェットエッチング、ドライエッチングなどで形成されれば良い。
【０２８３】
中間板１０３が複数の場合には、内部貫通孔１１１は、複数の中間板１０３のそれぞれに設けられる。ここで、複数の中間板１０３は、その内部貫通孔１１１の一部同士のみがそれぞれ重なるように積層されるので、内部貫通孔１１１の位置は、隣接する中間板１０３毎にずれていることが適当である。例えば、ある中間板１０３における内部貫通孔１１１の位置と、この中間板１０３と隣接する別の中間板１０３における内部貫通孔１１１の位置は、内部貫通孔１１１の断面の一部ずつが重なるようにずれている。このように、隣接する中間板１０３毎に内部貫通孔１１１の位置がずれていることで、複数の中間板１０３が積層された場合に、内部貫通孔１１１の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路１１５が形成される。
【０２８４】
毛細管流路１１５は、複数の中間板１０３が積層される際に、内部貫通孔１１１の一部同士が重なり合って、内部貫通孔１１１の平面方向の断面積よりも小さい断面積を有する。このような内部貫通孔１１１の断面積よりも小さな断面積を持つ孔が、ヒートパイプ１００の垂直方向に積層され、垂直方向の孔同士が接続することで、垂直方向の流路が形成される。また、垂直方向において階段状の孔となるので、垂直方向であると同時に平面方向にも流れうる流路が形成される。この垂直・平面方向に形成される流路は、その断面積が非常に小さく、凝縮した冷媒を、垂直方向もしくは垂直・平面方向に還流させる。
【０２８５】
なお、内部貫通孔１１１の一部のみが重なるようにして、内部貫通孔１１１よりも小さな断面積を有する毛細管流路１１５が形成される場合には、毛細管流路１１５を直接加工するよりも、容易に製造できるメリットもある。
【０２８６】
なお、毛細管流路１１５は、凝縮した冷媒を還流するが、気化した冷媒を通すこともありえる。
【０２８７】
また、毛細管流路１１５、凹部１１２の角部や切り欠き部１１０の角部は、面取りされていたり、Ｒが設けられていたりすることも好適である。毛細管流路１１５の断面は、六角形、円形、楕円形、方形、多角形など様々な断面形状を有していて良い。毛細管流路１１５の断面形状は、内部貫通孔１１１の形状と、内部貫通孔１１１同士の重ね合わせ方により定まる。また、断面積も同様に定まる。
【０２８８】
（製造工程）
ここで、ヒートパイプ１００の製造工程について説明する。
【０２８９】
上部板１０１、下部板１０２、中間板１０３が積層されて接合されることでヒートパイプ１００が製造される。
【０２９０】
製造工程について図２３を用いて説明する。
【０２９１】
上部板１０１、下部板１０２および複数の中間板１０３（図２３では中間板１０３は４枚である）のそれぞれが同一位置で重なるような位置関係に合わせられる。加えて、複数の中間板１０３は、複数の中間板１２のそれぞれに設けられた内部貫通孔１１１のそれぞれの一部のみが重なるような位置関係にあわせられる。
【０２９２】
上部板１０１、下部板１０２および複数の中間板１０３の少なくとも一つは、接合突起を有している。
【０２９３】
上部板１０１、下部板１０２、複数の中間板１０３は、位置あわせされた上で積層され、ヒートプレスによって直接接合されて一体化される。このとき、各部材は、接合突起によって直接接合される。
【０２９４】
ここで、直接接合とは、接合しようとする２つの部材の面を密着させた状態で加圧しつつ熱処理を加えることであって、面部の間に働く原子間力によって原子同士を強固に接合させることであり、接着剤を用いることなく、２つの部材の面同士を一体化しうる。このとき、接合突起が強固な接合を実現する。
【０２９５】
ヒートプレスにおける直接接合の条件として、プレス圧力は、４０ｋｇ／ｃｍ２〜１５０ｋｇ／ｃｍ２の範囲内であり、温度は２５０〜４００℃の範囲内であることが好ましい。
【０２９６】
次に、上部板１０１や下部板１０２の一部に空けられた注入口を通じて、冷媒が注入される。その後、注入口が封止されてヒートパイプ１００が完成する。なお、冷媒の封入は真空または減圧下で行われる。真空または減圧下で行われることで、ヒートパイプ１００の内部空間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。
【０２９７】
（ビアホールを有するヒートパイプ）
また、湾曲したヒートパイプ１００は、上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３のそれぞれが外部貫通孔を有して、この外部貫通孔同士が重なってビアホールを形成することも好適である。
【０２９８】
図２４は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図である。図２４に示される通り、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、外部貫通孔同士が重なって形成されるビアホール１２０を有している。ビアホール１２０は、上部板１０１の表面から下部板１０２の表面まで貫通している。ビアホール１２０によって、例えば上部板１０１の表面に実装された電子部品と下部板１０２の表面に実装された電子部品とを、電気的に接続することができる。例えば、電気配線をビアホールの内部に通して、上部板１０１に実装された電子部品と下部板１０２に実装された電子部品とを電気的に接続する。
【０２９９】
あるいは、ビアホールに電気配線層を形成して、上部板１０１に実装された電子部品と下部板１０２に実装された電子部品とを電気的に接続してもよい。電気配線層は導電性のある膜やめっき層により形成される。
【０３００】
ビアホール１２０は、湾曲形状を有するヒートパイプ１００において表面から裏面に至るまで貫通されているので、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の両面に発熱体である電子部品を接触させたり実装したりできる。特に、表面の電子部品と裏面の電子部品同士を、電気的に接続させることもできる。あるいは、裏面の電子部品からの信号を、表面に引き出すことも可能となる。
【０３０１】
なお、外部貫通孔同士が重なってビアホール１２０が形成されるが、板状の部材同士が積層されるので、ビアホール１２０の内部の壁は、封止される。このため、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の内部空間の封止が損なわれることも生じない。勿論、封止を高めるために、予め外部貫通孔の外周が突出しており、突出部同士が重なるようにしておくことも適当である。
【０３０２】
（延長板を有するヒートパイプ）
また、湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、本体部１０４の側面の一部もしくは全部から突出する延長板１２１を更に備えることも好適である。延長板１２１は、上部板１０１、下部板１０２および中間板１０３の少なくとも一つが、他よりもその面積が大きいことで形成される。図２５は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図である。ヒートパイプ１００は、本体部１０４から突出する延長板１２１を備える。
【０３０３】
図２５では、延長板１２１は、中間板１０３が上部板１０１および下部板１０２よりもその面積が大きいことで形成されている。延長板１２１は、屈折部で折り曲げられて、第１放熱面１２２、第２放熱面１２３、第３放熱面１２４を有する。ヒートパイプ１００は、電子機器の筐体１２５内部に実装可能であり、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部が、筐体１２５に熱的に接触可能である。熱的に接触可能であるとは、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部が筐体に直接接触していたり、熱的接合剤を介して接触していたりすることである。
【０３０４】
第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部が筐体１２５に熱的に接触可能であることにより、ヒートパイプ１００は、発熱体から奪った熱を、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部を介して、筐体１２５に放熱できる。第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部は、一定の面積を有していることに加えて、中間板１０３の一部であるので、本体部１０４と延長板１２１との間での熱抵抗の増加はほとんど無い。このため、本体部１０４が発熱体から奪い取った熱は、効率的に、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部に伝導する。更に、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部は、筐体１２５と熱的に接触しているので、伝導された熱を、筐体１２５に排熱できる。すなわち、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４の少なくとも一部は、発熱体から奪った熱の放散を補強できる。
【０３０５】
結果として、延長板１２１とこの延長板１２１に形成される第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４によって、ヒートパイプ１００は、狭小空間においても、発熱体を効率よく冷却できる。特に、第１放熱面１１、第２放熱面１２３および第３放熱面１２４は、狭小空間にも実装可能であり、これらの放熱面から筐体１２５に直接的に熱を放散できるので、ヒートパイプ１００は、冷却ファンや液冷ジャケットなどの二次冷却部材を必要としない。このことからも、狭小空間に、ヒートパイプ１００は実装しやすく、冷却効果も損なわれない。
【０３０６】
また、延長板１２１は、電気配線を有していてもよい。
【０３０７】
例えば本体部１０４に実装された電子部品と外部の電子部品とを電気的に接続させる際に、延長板１２１に電気配線が形成されていることで、電子部品同士が確実に電気接続される。
【０３０８】
電気配線は、例えば延長板１２１に形成された配線パターンやプリントパターンなどを含む。あるいはフレキシブル基板が延長板１２１に貼り付けられても良く、延長板１２１そのものがフレキシブル基板で形成されてもよい。
【０３０９】
図２６は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの斜視図である。図２６に示されるヒートパイプ１００は、フレキシブル基板で延長板１２１を形成している。加えて、延長板１２１は、電気配線１３０を有している。電気配線１３０は、本体部１０４の表面に実装された電子部品１３１と接続されている。電気配線１３０の他方は、外部の電子部品や電気スロットと接続可能であって、電子部品１３１との電気的やり取りを可能にする。
【０３１０】
このように、延長板１２１に電気配線１３０が形成されることで、本体部１０４に実装された電子部品と外部との電気的接続を可能とする。
【０３１１】
（自己診断機能を有するヒートパイプ）
次に、自己診断機能を有するヒートパイプについて図２７を用いて説明する。
【０３１２】
図２７は、本発明の実施の形態５におけるヒートパイプのブロック図である。湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、狭小空間や複雑空間に実装される。このような狭小空間や複雑空間を有する電子機器や産業機器は、ユーザにとっては開閉やメンテナンスが困難であることが多く、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の性能劣化や故障などを、ユーザが判断できることが好ましい。
【０３１３】
例えば、冷媒の（言い換えれば熱の）拡散性能の高いヒートパイプ１００の冷却能力が高いとしても、狭小空間を有する筐体の中では不測の事態も生じうる。例えば、内部空間に熱がこもってしまい、発熱体の発熱がそのスペック以上になることもある。この場合には、発熱体の発熱スペックに合わせた湾曲形状を有するヒートパイプ１００の冷却能力を超える発熱が生じてしまい、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の冷却能力が不十分となる。こうなってしまうと、電子機器や産業機器の動作不良の原因ともなる。あるいはヒートパイプ１００そのものの動作不良や故障の原因ともなりうる。
【０３１４】
そこで、図２７に示されるように、自己診断機能を有するヒートパイプが提案される。なお図２７においては、湾曲形状を有するヒートパイプ１００が平板状に見えるが、図面上の都合であって、本来は湾曲形状を有する。
【０３１５】
湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、本体部１４０、自己診断手段１４５、温度測定部１４６、比較部１４７、判定部１４８を備えている。湾曲形状を有するヒートパイプ１００自身は、封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する。
【０３１６】
湾曲形状を有するヒートパイプ１００は、発熱体を冷却するヒートパイプとしての機能を有する本体部１４０と、本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として診断する自己診断手段１４５を有している。自己診断手段１４５は、温度測定部１４６、比較部１４７、判定部１４８を備えている。
【０３１７】
本体部１４０は、湾曲形状を有するヒートパイプ１００の有する冷却機能を発揮する部分であり、湾曲形状を有している。本体部１４０は、周囲が封止された内部空間を有しており、内部空間は、冷媒を封入する。本体部１４０は、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散路１４１と凝縮した冷媒を還流させる毛細管流路１４２とを有している。ここで、蒸気拡散路１４１は、気化した冷媒を平面および厚み方向に拡散する。毛細管流路１４２は、垂直方向もしくは垂直・平面方向に凝縮した冷媒を還流させる。
【０３１８】
このため、本体部１４０は、冷媒を平面および厚み方向（平板状の本体部１４０の平面および厚み方向）に拡散させる。言い換えると、発熱体の熱は、本体部１４０において平面および厚み方向に拡散されて移動される。気化した冷媒は、本体部１４０の表面で放熱して冷却されるが、気化した冷媒が本体部１４０の平面方向に広く拡散するため、本体部１４０の表面は、隅々まで効率よく活用して、気化した冷媒を冷却できる。
【０３１９】
本体部１４０の表面には、少なくとも２箇所の温度検出部位１４３、１４４が設けられている。
【０３２０】
温度測定部１４６は、温度検出部位１４３，１４４の温度差を測定する。温度測定部１４６は、測定した温度差を比較部１４７に出力する。比較部１４７は、温度差を所定の閾値と比較して、比較結果を判定部１４８に出力する。
【０３２１】
判定部１４８は、比較結果に基づいて、本体部１４０の動作状態を判定して判定結果を出力する。このとき、判定部１４８は、本体部１４０の少なくとも２箇所の温度差に基づいて本体部１４０の動作状態を判定する。本体部１４０は、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流により、発熱体を冷却する。すなわち、その拡散性が冷却能力を生み出している。このため、異なる２箇所の温度差が高いということは、拡散性能が不十分であり、冷却能力が足りてないことを示す。このため、判定部１４８は、少なくとも２箇所の温度差に基づくことで、本体部１４０の拡散性能の状態、すなわち動作状態を判定できる。
【０３２２】
判定部１４８は、判定結果を出力する。湾曲形状を有するヒートパイプ１００が実装されている電子機器やユーザは、判定結果を受け取ることができる。結果として、判定部１４８からの判定結果により、ユーザや電子機器は、その後の制御や処置を取ることができ、電子機器の動作不良や故障、あるいは湾曲形状を有するヒートパイプ１００自体の動作不良や故障を未然に防止できる。
【０３２３】
自己診断手段１４５は、上記の通り説明した本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定する。各部の詳細について以下に説明する。
【０３２４】
（温度検出部位）
温度検出部位１４３、１４４では、温度センサーが設置されて、それぞれの部位の温度を温度測定部１４６に伝える。
【０３２５】
温度センサーとしては、市販の温度センサーや熱電対など種々のものが使用されるが、簡単には、例えば本体部１４０の表面に形成される金属めっきのパターンが利用される。
【０３２６】
なお、温度検出部位は、２箇所でも３箇所以上であってもよい。
【０３２７】
（温度測定部）
温度測定部１４６は、温度検出部位１４３、１４４での温度差を測定する。温度差の測定においては、温度検出部位１４３、１４４のそれぞれでの絶対値での温度を測定し、温度差を測定してもよく、最初から温度差を測定しても良い。
【０３２８】
温度測定部１４６は、温度検出部位１４３、１４４の設置位置によって、本体部１４０の様々な位置での温度差を測定できる。例えば、温度測定部１４６は、本体部１４０の表面における中央部と周辺部との温度差（水平温度差）を測定する。勿論、温度測定部１４６は、本体部１４０の表面における異なる位置である周辺部と周辺部の温度差を測定しても良い。
【０３２９】
このように、温度測定部１４６が、本体部１４０の特定の位置の絶対温度を測定するのではなく、少なくとも２箇所の温度差を測定するのは、本体部１４０が冷媒を拡散させることで発熱体を冷却する特性を有しているからである。本体部１４０のヒートパイプとしての冷却能力は、その拡散性能に依存しているので、拡散能力を測定することで、冷却能力が推測できる。ここで、拡散性能の優劣は、本体１４０における異なる位置での温度差で推定できる。
【０３３０】
例えば、本体部１４０の表面における中央部と周辺部の温度差が大きい場合は、中央部で受熱した熱が平面方向に十分に拡散できてないことを示す。これは、冷却能力が不十分（発熱体の発熱が、冷却能力を超えている）であることを示している。
【０３３１】
逆に、本体部１４０の表面における中央部と周辺部の温度差が小さいということは、中央部で受熱した熱が平面方向に十分に拡散できていることを示す。これは、発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えてないことを示している。
【０３３２】
このように、温度測定部１４６は、本体部１４０の特定箇所の絶対温度を冷却能力の判定材料として提供するのではなく、本体部１４０の少なくとも２箇所の温度差を、冷却能力の判定材料として提供する。このように、絶対温度ではなく、少なくとも２箇所以上の温度差に基づいて本体部１４０の動作状態が判定されることで、冷媒の拡散性能の高いヒートパイプの動作状態の判定がより正確に行える。
【０３３３】
温度測定部１４６は、測定した温度差を、比較部１４７に出力する。
【０３３４】
（比較部）
比較部１４７は、温度測定部１４６から受けた温度差を、所定の閾値と比較する。所定の閾値は、湾曲形状を有するヒートパイプ１００に要求される冷却能力、湾曲形状を有するヒートパイプ１００が実装される電子機器の仕様などに応じて定められる。
【０３３５】
例えば、あるヒートパイプに対して熱を与えて実験を行い、どの程度の温度差になれば、ヒートパイプの動作が事実上行われていないかを測定しておく。この温度差を基準に閾値を決定すればよい。
【０３３６】
所定の閾値は、本体部１４０の冷却能力が、発熱体の発熱に対して十分であるか否かを決定する基準として用意される。
【０３３７】
比較部１４７は、電気信号として受け取った温度差を、電気信号としてメモリなどに記憶されている閾値と、比較器やＡＮＤ回路などを用いて比較する。比較の仕方については、種々の公知技術が適用されればよい。
【０３３８】
温度測定から比較までについて、簡単に実施する構成の一例を、図２８を用いて説明する。図２８は、本発明の実施の形態５における温度測定から比較までを行う回路の回路図である。
【０３３９】
温度検出部位１４３、１４４に、金属めっきのパターンが形成されており、このパターンの出力を、図２８に示されるようにオペアンプ１５０に接続する。パターンから出力される電圧は、温度検出部位１４３、１４４での温度に比例するので、オペアンプ１５０に入力される２つの信号の電圧の差は、温度検出部位１４３、１４４での温度差を示している。
【０３４０】
オペアンプ１５０は、入力される２つの信号の電圧差が所定以上であるか否かで異なる信号を出力する。例えば、２つの信号の電位差が所定未満である場合（２箇所の温度差が所定の閾値未満である）には、プラス電位の信号が出力される。逆に、２つの信号の電位差が所定以上である場合（２箇所の温度差が所定の閾値以上である）には、マイナスの電位の信号が出力される。
【０３４１】
このように、図２８に示される簡便な回路は、本体部２の少なくとも２箇所の温度差を測定した上で、閾値と比較することができる。
【０３４２】
（判定部）
次に、判定部１４８について説明する。
【０３４３】
判定部１４８は、比較部１４７からの比較結果に基づいて、本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定する。より具体的には、発熱体の発熱が、本体部１４０の（言い換えれば湾曲形状を有するヒートパイプ１００の）冷却能力を超えているかいないかを、判定部１４８は判定する。発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えている場合には、電子機器の動作不良や故障、湾曲形状を有するヒートパイプ１００自体の動作不良や故障の原因となるからである。
【０３４４】
判定部１４８は、比較結果に基づいて、発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えていることを示す信号および本体部１４０の冷却能力を超えていないことを示す信号のいずれかを、判定結果として出力する。判定結果は、電気信号として出力されれば良い。例えば、判定結果は１ビットの電気信号であるとすると、この電気信号の値が「０」の時には、発熱体の発熱が本体部１４０の冷却能力を超えていることを示し、電気信号の値が「１」の時には、発熱体の発熱が、本体部１４０の冷却能力を超えていないことを示す。
【０３４５】
判定結果は、信号としてユーザや電子機器にとって利用が可能となる。
【０３４６】
結果として、ユーザや電子機器そのものは、電子機器や湾曲形状を有するヒートパイプ１００の動作不良や故障につながる情報を事前に入手でき、これら動作不良や故障を未然防止できる。
【０３４７】
なお、自己診断手段１４５は、電子回路で構成されて電子基板として本体部１４０と別体または一体にして提供されれば良い。
【０３４８】
また、自己診断手段１４５は、本体部１４０の動作状態を、ヒートパイプの冷却能力を基準として判定するが、これは湾曲形状を有するヒートパイプ１００そのものの動作状態を、冷却能力を基準として判定することと同義である。
【０３４９】
以上のように、ヒートパイプの冷却能力の観点からの動作状態が、正確かつ適切に把握できる。結果として、電子機器やヒートパイプの動作不良や故障が未然防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０３５０】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図
【図２】本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの内面図
【図３】本発明の実施の形態１における第１ヒートパイプの分解側面図
【図４】本発明の実施の形態１における第２ヒートパイプ３の内面図
【図５】本発明の実施の形態１における第２ヒートパイプ３の内面図
【図６】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの斜視図
【図７】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの側面図
【図８】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図
【図９】本発明の実施の形態１における冷却ユニットの冷却状態を示す模式図
【図１０】実施の形態１で説明したものと近似する第１ヒートパイプの内面図
【図１１】本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図
【図１２】本発明の実施の形態２における第１ヒートパイプの内面図
【図１３】本発明の実施の形態３における冷却ユニットの一部の側面図
【図１４】本発明の実施の形態４における電子機器の内面図
【図１５】本発明の実施の形態４における第１ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図
【図１６】本発明の実施の形態４における第２ヒートパイプの熱拡散特性を示す模式図
【図１７】本発明の実施の形態４における電子機器の内面図
【図１８】本発明の実施の形態４における電子機器の斜視図
【図１９】本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの斜視図
【図２０】本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図
【図２１】本発明の実施の形態５における湾曲形状を有するヒートパイプの実装図
【図２２】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図
【図２３】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの分解図
【図２４】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図
【図２５】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの側面図
【図２６】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプの斜視図
【図２７】本発明の実施の形態５におけるヒートパイプのブロック図
【図２８】本発明の実施の形態５における温度測定から比較までを行う回路の回路図
【符号の説明】
【０３５１】
１ 冷却ユニット
２ 第１ヒートパイプ
３ 第２ヒートパイプ
４ 蒸気拡散路
５ 毛細管流路
６ 蒸気拡散路
７ 毛細管流路
８ 第１端部
９ 第２端部
１０ 上部板
１１ 下部板
１２ 中間板
１３ 切り欠き部
１４ 内部貫通孔
１５ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプと、
前記第１ヒートパイプの表面に立設されると共に、第１端部から前記第１端部と対向する第２端部に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプを備え、
前記第１ヒートパイプと前記第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路と毛細管流路を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する冷却ユニット。
【請求項２】
前記第１ヒートパイプの表面に前記第２ヒートパイプが取り付けられる場合には、前記第１端部および前記第２端部のいずれかが、前記表面側に位置して取り付けられる請求項１記載の冷却ユニット。
【請求項３】
前記第１ヒートパイプの裏面に発熱体が配置される場合には、前記第１端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して、前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる請求項１から２のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項４】
前記第２ヒートパイプの端部に発熱体が配置される場合には、前記第２端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して、前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる請求項１から２のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項５】
前記第１端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、前記第１ヒートパイプの裏面から前記第１ヒートパイプの第２端部に向けての熱伝導経路が形成され、
前記第２端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、前記第２ヒートパイプの第１端部から前記第１ヒートパイプの裏面に向けての熱伝導経路が形成される、請求項３から４のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項６】
前記第１ヒートパイプは、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間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、切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、前記切り欠き部は、前記中間板の中央部から端部に向けて形成される請求項１から５のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項７】
前記第１ヒートパイプは、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部いたとの間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、切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記中間板において、前記第２ヒートパイプが立設する位置に沿って形成される請求項１から５のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項８】
前記第２ヒートパイプは、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間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、切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、前記切り欠き部は、前記中間板の一方の端部である第１端部から前記第１端部と対向する第２端部に向けて形成される請求項１から７のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項９】
前記第１端部側における前記切り欠き部の平面方向での幅は、前記第２端部側における前記切り欠き部の平面方向の幅よりも狭い請求項８記載の冷却ユニット。
【請求項１０】
前記第２ヒートパイプは、前記第１ヒートパイプの表面に形成された取り付け溝に、嵌合して取り付けられる請求項１から９のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１１】
前記第２ヒートパイプが有する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端部および前記第２端部の少なくとも一方から突出する突出部を有し、前記突出部は、前記取り付け溝の外側の少なくとも一部を覆う請求項１０記載の冷却ユニット。
【請求項１２】
前記第１ヒートパイプの表面に、複数の前記第２ヒートパイプが立設する、請求項１から１１のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１３】
前記中間板は複数であって、前記複数の中間板のそれぞれに設けられた前記内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、前記内部貫通孔の水平方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される請求項１から１２のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１４】
前記上部板および前記下部板のそれぞれは、前記毛細管流路および前記蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える請求項１から１３のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１５】
前記蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散し、前記毛細管流路は、凝縮した冷媒を垂直もしくは垂直・平面方向に還流させる請求項１から１４のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか記載の冷却ユニットと、
前記冷却ユニットにおいて、前記第１ヒートパイプの裏面および前記第２ヒートパイプの端部の少なくとも一方に配置された発熱体と、
前記冷却ユニットおよび前記発熱体を格納する筐体を備える電子機器。
【請求項１】
中央部から端部に向けた熱拡散に優れる第１ヒートパイプと、
前記第１ヒートパイプの表面に立設されると共に、第１端部から前記第１端部と対向する第２端部に向けた熱拡散に優れる第２ヒートパイプを備え、
前記第１ヒートパイプと前記第２ヒートパイプのそれぞれは、蒸気拡散路と毛細管流路を一体に有して冷媒を封入すると共に封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却する冷却ユニット。
【請求項２】
前記第１ヒートパイプの表面に前記第２ヒートパイプが取り付けられる場合には、前記第１端部および前記第２端部のいずれかが、前記表面側に位置して取り付けられる請求項１記載の冷却ユニット。
【請求項３】
前記第１ヒートパイプの裏面に発熱体が配置される場合には、前記第１端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して、前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる請求項１から２のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項４】
前記第２ヒートパイプの端部に発熱体が配置される場合には、前記第２端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して、前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる請求項１から２のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項５】
前記第１端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、前記第１ヒートパイプの裏面から前記第１ヒートパイプの第２端部に向けての熱伝導経路が形成され、
前記第２端部が前記第１ヒートパイプの表面側に位置して前記第２ヒートパイプが前記第１ヒートパイプに取り付けられる場合には、前記第２ヒートパイプの第１端部から前記第１ヒートパイプの裏面に向けての熱伝導経路が形成される、請求項３から４のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項６】
前記第１ヒートパイプは、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間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、切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、前記切り欠き部は、前記中間板の中央部から端部に向けて形成される請求項１から５のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項７】
前記第１ヒートパイプは、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部いたとの間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、切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記中間板において、前記第２ヒートパイプが立設する位置に沿って形成される請求項１から５のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項８】
前記第２ヒートパイプは、
上部板と、
前記上部板と対向する下部板と、
前記上部板と前記下部板との間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、切り欠き部と内部貫通孔を有し、前記切り欠き部は、前記蒸気拡散路を形成し、前記内部貫通孔は、前記毛細管流路を形成し、前記切り欠き部は、前記中間板の一方の端部である第１端部から前記第１端部と対向する第２端部に向けて形成される請求項１から７のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項９】
前記第１端部側における前記切り欠き部の平面方向での幅は、前記第２端部側における前記切り欠き部の平面方向の幅よりも狭い請求項８記載の冷却ユニット。
【請求項１０】
前記第２ヒートパイプは、前記第１ヒートパイプの表面に形成された取り付け溝に、嵌合して取り付けられる請求項１から９のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１１】
前記第２ヒートパイプが有する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端部および前記第２端部の少なくとも一方から突出する突出部を有し、前記突出部は、前記取り付け溝の外側の少なくとも一部を覆う請求項１０記載の冷却ユニット。
【請求項１２】
前記第１ヒートパイプの表面に、複数の前記第２ヒートパイプが立設する、請求項１から１１のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１３】
前記中間板は複数であって、前記複数の中間板のそれぞれに設けられた前記内部貫通孔同士は、それぞれの一部のみが重なって、前記内部貫通孔の水平方向の断面積よりも小さい断面積を有する毛細管流路が形成される請求項１から１２のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１４】
前記上部板および前記下部板のそれぞれは、前記毛細管流路および前記蒸気拡散路の少なくとも一方と連通する凹部を更に備える請求項１から１３のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１５】
前記蒸気拡散路は、気化した冷媒を平面方向および厚み方向の少なくとも一方に拡散し、前記毛細管流路は、凝縮した冷媒を垂直もしくは垂直・平面方向に還流させる請求項１から１４のいずれか記載の冷却ユニット。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか記載の冷却ユニットと、
前記冷却ユニットにおいて、前記第１ヒートパイプの裏面および前記第２ヒートパイプの端部の少なくとも一方に配置された発熱体と、
前記冷却ユニットおよび前記発熱体を格納する筐体を備える電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１０−４０９８７（Ｐ２０１０−４０９８７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５５０２（Ｐ２００８−２０５５０２）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（５９１２４５１４１）株式会社渕上ミクロ (26)
【出願人】（５０４２５８５２７）国立大学法人 鹿児島大学 (284)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（５９１２４５１４１）株式会社渕上ミクロ (26)
【出願人】（５０４２５８５２７）国立大学法人 鹿児島大学 (284)
【Ｆターム（参考）】
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