熱輸送ユニット、電子機器
【課題】発熱体の熱を所定方向に向けて高速に輸送できる熱輸送ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の熱輸送ユニット（１）は、上部板(２)と、上部板（２）と対向する下部板（３）と、上部板（２）と下部板（３）とによって形成され、冷媒を封入可能な内部空間（４）と、内部空間（４）に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間（５）と、内部空間（４）に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間（６）と、蒸気拡散空間（５）を拡散する気化した冷媒と、冷媒還流空間（６）を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板（７）と、を備え、干渉防止板（７）は、蒸気拡散空間（５）で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間（６）に移動させる複数の細孔（８）を有し、細孔における蒸気拡散空間（５）側の開口面積は、冷媒還流空間（６）側における開口面積よりも小さい。
【解決手段】本発明の熱輸送ユニット（１）は、上部板(２)と、上部板（２）と対向する下部板（３）と、上部板（２）と下部板（３）とによって形成され、冷媒を封入可能な内部空間（４）と、内部空間（４）に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間（５）と、内部空間（４）に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間（６）と、蒸気拡散空間（５）を拡散する気化した冷媒と、冷媒還流空間（６）を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板（７）と、を備え、干渉防止板（７）は、蒸気拡散空間（５）で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間（６）に移動させる複数の細孔（８）を有し、細孔における蒸気拡散空間（５）側の開口面積は、冷媒還流空間（６）側における開口面積よりも小さい。
【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から受熱した熱を効率的に輸送する熱輸送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を用いた冷却装置が提案されている。
【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、発熱体から熱を奪う。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。すなわち、ヒートパイプは、熱を拡散したり輸送したりする。更に、放熱部材などと組み合わされることで、ヒートパイプは拡散や輸送された熱を冷却する。金属で形成された熱拡散部材に比較すると、ヒートパイプは冷媒を用いることでより効率的に熱を拡散したり輸送したりできる。
【０００５】
近年、冷却対象となる電子部品は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や専用ＩＣのような比較的大型の半導体集積回路のみでなく、高輝度ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）をはじめとする非常に小型の電子部品であることも多い。このような小型の電子部品は、単体でのサイズが小さいだけでなく、複数の電子部品で１セットとなることも多い。このため、ヒートパイプを用いた冷却装置は、複数の小型の電子部品を冷却する必要があることも多い。
【０００６】
このような小型の電子部品は電子基板の一部に集中的に実装されることが多く、実装されている場所においては空間的余裕度がなく、その場所で熱を放散や排出できないことが多い。このため、電子部品からの熱を奪った上で所定方向に熱を高速に輸送し、輸送された先で冷却される必要がある。すなわち、冷媒の気化と還流とを用いる熱輸送部材であって、所定方向に熱を高速に輸送する熱輸送部材が求められている。
【０００７】
このような状況において、発熱体から奪った熱を、所定方向に輸送するヒートパイプが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０１５８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３９６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ヒートパイプを用いた冷却装置では、熱輸送効率（気化冷媒の拡散と冷媒の還流の一回あたりの速度と、単位期間でのサイクル数により定まる）を向上させることが、冷却能力向上に重要である。
【００１０】
一般的なヒートパイプにおいては、受熱部で気化した冷媒は、圧力差によって放熱部に到達する。放熱部に到達した冷媒は、放熱部において冷却して凝縮し、毛細管力によってウィックとして形成されている毛細管流路を受熱部に向けて還流する。このとき、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とは、対向する方向になる。
【００１１】
この対向する方向における気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流との速度差によって、両者の間にはせん断応力が生じる。かかるせん断応力は、気化した冷媒と凝縮した冷媒との速度差の増加に応じて増大する。このため、受熱量の増加と共に気化した冷媒の拡散速度が高まって、凝縮した冷媒に対するせん断応力が増加し、凝縮した冷媒の還流を阻害する。この結果、ヒートパイプにおける熱輸送サイクルが減少することになる。
【００１２】
特許文献１に開示されるヒートパイプは、細孔（細孔というよりは通路）が整列する板型ヒートパイプを開示する。特許文献１に開示されるヒートパイプでは、各々の通路が、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流を行う。この細孔によって、特許文献１に開示されるヒートパイプは、所定方向に向けて熱を輸送できる。すなわち、細孔の第１端部から第２端部にかけて気化した冷媒が拡散し、第２端部から第１端部にかけて凝縮した冷媒が還流する。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示されるヒートパイプでは、通路となっている細孔を気化した冷媒が還流すると共に凝縮した冷媒が還流する。このため、気体となった冷媒と液体となった冷媒とが細孔において衝突したり干渉したりして、冷媒の輸送サイクルが低減してしまう。結果として、特許文献１に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を高速に輸送することができない。
【００１４】
また、特許文献２に開示されるヒートパイプは、積層される部材に設けられるスリットを相互にずらすことによって、気化した冷媒の拡散路と凝縮した冷媒の還流路とを形成する。このスリットが所定方向に形成されていることで、冷媒の拡散と還流とも所定方向に行なわれる。結果として、特許文献２に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を輸送できる。
【００１５】
しかしながら、特許文献２に開示されるヒートパイプは、気化した冷媒を拡散させる蒸気拡散路と凝縮した冷媒を還流させる冷媒還流路とが所定方向にそった一部で重複している。この重複した領域において、気化した冷媒と凝縮した冷媒とが衝突したり干渉したりして、冷媒の輸送サイクルが低減してしまう。結果として、特許文献２に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を高速に輸送できない。ヒートパイプの第１端部から第２端部に向かう気化した冷媒の拡散と、第２端部から第１端部に向かう凝縮した冷媒の還流とが相互に干渉するからである。
【００１６】
以上のように、従来技術におけるヒートパイプは、気化した冷媒と凝縮した冷媒との干渉を生じさせ、所定方向に熱を高速に輸送できない問題を有していた。
【００１７】
もちろん、冷媒の気化と凝縮とを必要とするヒートパイプでは、気化した冷媒の拡散路と凝縮した冷媒の還流路とが、完全に分離されることはできない。
【００１８】
すなわち、発熱体から奪った熱を所定方向に高速に輸送するために、（１）蒸気拡散路で凝縮した冷媒が冷媒還流路に移動しつつ冷媒還流路の冷媒が気化して蒸気拡散路に移動できるように冷媒同士は行き来できること、（２）気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とが干渉しないこと、が両立される必要がある。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑み、上記の（１）、（２）を両立させて、発熱体の熱を所定方向に向けて高速に輸送できる熱輸送ユニットを提供することを目的とする。なお、熱輸送ユニットは、封入した冷媒の気化と凝縮を用いるヒートパイプの構造を有する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題に鑑み、本発明の熱輸送ユニットは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板とによって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と、内部空間に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間と、蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒と、冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板と、を備え、干渉防止板は、蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間に移動させる複数の細孔を有し、細孔における蒸気拡散空間側の開口面積は、冷媒還流空間側における開口面積よりも小さい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を、所定方向に向けて高速かつ効率よく輸送できる。
【００２２】
熱輸送ユニットは、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間とを、干渉防止板で分離しており、気化した冷媒は蒸気拡散空間を拡散し凝縮した冷媒は冷媒還流空間を還流するので、それぞれが高速に移動できる。
【００２３】
また、干渉防止板は、細孔によって蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を冷媒還流空間に移動させることができるので、蒸気拡散空間と冷媒還流空間とは、冷媒をやり取りできる。すなわち、冷媒の気化と凝縮を利用したヒートパイプ機能を有することができる。
【００２４】
また、細孔は、蒸気拡散空間のせん断応力を冷媒還流空間に伝播させない構造を有するので、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とが干渉しなくなる。このため、（１）蒸気拡散路で凝縮した冷媒が冷媒還流路に移動しつつ冷媒還流路の冷媒が気化して蒸気拡散路に移動できるように冷媒同士は行き来できること、（２）気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とが干渉しない、ことが両立される。結果として、本発明の熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を、所定方向に高速に輸送できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの内面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における細孔の斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１における細孔の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。
【図１１】比較例１、比較例２、実施例での細孔の構造を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における比較例１のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における比較例２のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１における実施例のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態１におけるシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの側断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における電子機器の模式図である。
【図１９】本発明の実施の形態３における電子機器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の第１の発明に係る熱輸送ユニットは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板とによって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と、内部空間に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間と、蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒と、冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板と、を備え、干渉防止板は、蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間に移動させる複数の細孔を有し、細孔における蒸気拡散空間側の開口面積は、冷媒還流空間側における開口面積よりも小さい。
【００２７】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に拡散する気化冷媒の拡散空間と、所定方向と逆方向に還流する凝縮冷媒の還流空間とを分離できる。分離しつつも、熱輸送ユニットは、細孔によって、気化する冷媒のせん断応力の伝播を防止しつつ冷媒を移動できる。この分離と移動の両立によって、熱輸送ユニットは、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流との相互干渉を防止しつつ、発熱体から奪った熱を高速に所定方向に輸送できる。
【００２８】
本発明の第２の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１の発明に加えて、蒸気拡散空間と冷媒還流空間とは、干渉防止板によって分離される。
【００２９】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に拡散する気化冷媒の拡散空間と、所定方向と逆方向に還流する凝縮冷媒の還流空間とを分離できる。
【００３０】
本発明の第３の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１又は第２の発明に加えて、蒸気拡散空間は、第１方向に沿って気化した冷媒を拡散し、冷媒還流空間は、第１方向と逆方向である第２方向に沿って凝縮した冷媒を還流する。
【００３１】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に沿って、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００３２】
本発明の第４の発明に係る熱輸送ユニットでは、第３の発明に加えて、熱輸送ユニットは、第１端部および第１端部と逆側の第２端部とを有し、第１端部近傍に配置された発熱体の熱によって封入された冷媒が気化し、蒸気拡散空間が、気化した冷媒を第１方向に沿って拡散させ、細孔は、第１端部から第２端部に拡散する過程で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間に移動させ、冷媒還流空間は、冷媒還流空間に移動した凝縮した冷媒を、第２方向に沿って還流させる。
【００３３】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に沿って、発熱体から奪った熱を気化冷媒によって拡散しつつ、凝縮した冷媒を、蒸気拡散空間の途中で冷媒還流空間に移動させることができる。この結果、蒸気拡散空間での気化冷媒の拡散に対する凝縮冷媒の干渉を防止でき、熱輸送ユニットは、所定方向に高速に熱を輸送できる。
【００３４】
本発明の第５の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、細孔は、蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を冷媒還流空間に移動させると共に、蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間に伝播するのを防止する。
【００３５】
この構成により、細孔を通じて、拡散する気化した冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間に伝播することがなくなる。この結果、熱輸送ユニットは、蒸気拡散空間から冷媒還流空間への干渉を防止できる。
【００３６】
本発明の第６の発明に係る熱輸送ユニットでは、第３から第５のいずれかの発明に加えて、せん断応力が冷媒還流空間に伝播するのを防止することで、干渉防止板は、第２方向に沿った凝縮した冷媒の還流に対する第１方向に沿った気化した冷媒による干渉を防止する。
【００３７】
この構成により、熱輸送ユニットは、蒸気拡散空間と冷媒還流空間との干渉を防止でき、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００３８】
本発明の第７の発明に係る熱輸送ユニットでは、第４から第６のいずれかの発明に加えて、第１端部および第２端部の少なくとも一方は、蒸気拡散空間と冷媒還流空間とを結ぶ開口部を更に備える。
【００３９】
この構成により、気化冷媒よりも凝縮冷媒の多い端部では、熱輸送ユニットは凝縮冷媒をより効率的に冷媒還流空間に移動させ、凝縮冷媒よりも気化冷媒の多い端部では、熱輸送ユニットは、気化冷媒をより効率的に蒸気拡散空間に移動させる。結果として、冷媒の輸送サイクルが速くなり、熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００４０】
本発明の第８の発明に係る熱輸送ユニットでは、第７の発明に加えて、開口部は、干渉防止板に設けられ、細孔よりも大きな開口面積を有する。
【００４１】
この構成により、熱輸送ユニットは、蒸気拡散空間と冷媒還流空間との間で、冷媒を効率的に移動できる。
【００４２】
本発明の第９の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第８のいずれかの発明に加えて、細孔は、蒸気拡散空間から冷媒還流空間に向けてその断面積を拡張させる形状を有する。
【００４３】
この構成により、細孔は、蒸気拡散空間を拡散する気化冷媒によるせん断応力を、冷媒還流空間に伝播させない。
【００４４】
本発明の第１０の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板の少なくとも一方は複数の溝を有し、複数の溝は、冷媒還流空間を形成する。
【００４５】
この構成により、熱輸送ユニットは、容易に冷媒還流空間を形成できる。
【００４６】
本発明の第１１の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１０の発明に加えて、複数の溝は、第２方向に沿っている。
【００４７】
この構成により、冷媒還流空間は、第２方向に沿って、凝縮した冷媒を還流できる。
【００４８】
本発明の第１２の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１０又は第１１の発明に加えて、上部板および下部板の双方が溝を備える場合には、上部板には、第１の干渉防止板が対向して設けられ、下部板には、第２の干渉防止板が対向して設けられる。
【００４９】
この構成により、熱輸送ユニットは設置における上下を選ばずに、発熱体を冷却できる。また、熱輸送ユニットは、より高速に熱を輸送できる。
【００５０】
本発明の第１３の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、蒸気拡散空間および冷媒還流空間の少なくとも一方は、その表面に金属めっきを有する。
【００５１】
この構成により、蒸気拡散空間および冷媒還流空間は、気化した冷媒や凝縮した冷媒を効率的に移動できる。
【００５２】
本発明の第１４の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１３の発明に加えて、金属めっきは、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれる。
【００５３】
この構成により、蒸気拡散空間および冷媒還流空間は、気化した冷媒や凝縮した冷媒を効率的に移動できる。
【００５４】
本発明の第１５の発明に係る熱輸送ユニットでは、第４から第１４のいずれかの発明に加えて、第２端部において気化した冷媒を冷却する放熱部を更に備える。
【００５５】
この構成により、輸送された熱が早期に冷却され、熱輸送ユニットは、高い熱輸送サイクルを得ることができる。
【００５６】
本発明の第１６の発明に係る熱輸送ユニットでは、第４から第１５のいずれかの発明に加えて、第１端部において、発熱体と熱的に接触する接触部を更に備える。
【００５７】
この構成により、熱輸送ユニットは、発熱体から効率的に熱を奪うことができる。
【００５８】
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。
【００５９】
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。また、本明細書における熱輸送ユニットとは、冷媒の移動によって発熱体からの熱を輸送する機能を有する部材、部品、装置、デバイスを意味する。
【００６０】
（実施の形態１）
【００６１】
（ヒートパイプの概念説明）
本発明の熱輸送ユニットは、ヒートパイプの機能や動作を利用しているので、まずヒートパイプの概念について説明する。
【００６２】
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。
【００６３】
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空間と、凝縮した冷媒を還流させる冷媒還流空間を有することが好適である。このような蒸気拡散空間と冷媒還流空間を有するヒートパイプは、発熱体から奪った熱を所定方向に輸送できる。
【００６４】
（全体概要）
実施の形態１における熱輸送ユニットの全体概要について図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの内面図である。図３は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。
【００６５】
図１は、熱輸送ユニット１の端部を切断して内部を露出した状態を示している。図２は、熱輸送ユニット１の内部に設けられる干渉防止板を上から見た状態を示している。図３は、熱輸送ユニット１の内部を可視状態にして示しつつ、気化した冷媒と凝縮した冷媒の移動経路を破線矢印で示している。
【００６６】
熱輸送ユニット１は、上部板２、上部板２と対向する下部板３、上部板２と下部板３とによって形成される内部空間４を有する。内部空間４は、冷媒を封入可能である。ま熱輸送ユニット１は、内部空間４に含まれる蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを備える。蒸気拡散空間５は、気化した冷媒を拡散する。冷媒還流空間６は、凝縮した冷媒を還流する。また、熱輸送ユニット１は、蒸気拡散空間５を拡散する気化した冷媒（以下、「気化冷媒」という）と、冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒（以下、「凝縮冷媒」という）と、の干渉を防止する干渉防止板７を備える。
【００６７】
干渉防止板７は、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒を冷媒還流空間６に移動させる複数の細孔８を有し、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積は、冷媒還流空間６側の開口面積よりも小さい。
【００６８】
熱輸送ユニット１は、上部板２と下部板３とによって、まず内部空間４を形成する。このとき、上部板２と下部板３の端部は、内部空間４を封止する構造を有しており、上部板２と下部板３とが接合されると、周囲が閉鎖された内部空間４が形成される。干渉防止板７は、上部板２と下部板３との間に積層されることで、干渉防止板７が内部空間４に設置される。
【００６９】
内部空間４は、冷媒を封入して気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とを行なわせるが、干渉防止板７によって、内部空間４は、上部板２側と下部板３側の上下に分離される。この上部板２側の空間は、気化冷媒を拡散する蒸気拡散空間５となり、下部板３側の空間は、凝縮冷媒を還流する冷媒還流空間６となる。なお、上部板２および下部板３とは区別するための便宜上の用語であって、物理的な上下と合致しなければならないわけではない。当然、蒸気拡散空間５は、内部空間４における物理的な上方に存在しなければならないわけではなく、冷媒還流空間６も、内部空間４における物理的な下方に存在しなければならないわけではない。
【００７０】
このように、干渉防止板７は、内部空間４を蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離する。この結果、内部空間４に封入されている冷媒は、気化して気化冷媒となると蒸気拡散空間５を所定方向（図１では第１方向）に拡散し、凝縮して凝縮冷媒となると冷媒還流空間６を所定方向（図１では、第１方向と逆方向）に還流する。
【００７１】
熱輸送ユニット１は、蒸気拡散空間５を用いて気化冷媒を第１方向に拡散し、冷媒還流空間６を用いて凝縮冷媒を第１方向と逆方向に還流させる。この結果、熱輸送ユニット１は、発熱体から奪った熱を、第１方向に沿って高速に輸送できる。
【００７２】
内部空間４が蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離されていない場合には、発熱体からの熱で気化した冷媒の拡散と、冷却されて凝縮した冷媒の還流とが相互に干渉する。この干渉によって、気化冷媒の拡散速度と凝縮冷媒の還流速度との両方が遅くなる。拡散速度と還流速度が遅くなることで、発熱体から奪った熱の輸送速度が遅くなる。
【００７３】
一方、実施の形態１に示される干渉防止板７で蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とが分離されている熱輸送ユニット１は、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とが干渉しないので、拡散速度と還流速度とが速くなる。結果として、熱輸送ユニット１は、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００７４】
また、干渉防止板７は、複数の細孔８を有している。細孔８は、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒が凝縮した場合、凝縮冷媒を蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６へ移動させる。この移動によって、凝縮冷媒は冷媒還流空間６に到達し、凝縮冷媒は冷媒還流空間６を還流する。蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒は、熱輸送ユニット１の外部環境によって、蒸気拡散空間５の端部で凝縮することもありえるし、途中で凝縮することもありえる。干渉防止板７は、複数の細孔８を備えることで、蒸気拡散空間５の途中で凝縮した冷媒であっても、端部で凝縮した冷媒であっても、細孔８は、凝縮冷媒を蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６へ移動させることができる。
【００７５】
ここで、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積は、冷媒還流空間６側での開口面積より小さい。細孔８の開口面積のアンバランスは、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播するのを防止する。
【００７６】
この結果、細孔８は、蒸気拡散空間５の様々な場所において凝縮冷媒を移動させると共に気化冷媒のせん断応力の伝播をも防止できる。
【００７７】
干渉防止板７は、図２に示されるように、その全体に渡って細孔８を備える。もちろん、全体に渡って備えることは絶対条件ではなく、干渉防止板７の一部においてのみ細孔８を備えても良い。細孔８は、凝縮した冷媒を移動させる役割を有するので、その直径は毛細管力を働かせるような大きさであっても良い。
【００７８】
次に、図３を用いて熱輸送ユニット１の動作メカニズムを説明する。
【００７９】
図３は、熱輸送ユニット１の内部を側面から可視化した状態を示している。内部空間４は、干渉防止板７によって、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離される。
【００８０】
熱輸送ユニット１は、方形かつ平板形状を有しており、第１方向にそって長い形状を有している。熱輸送ユニット１の端部の一方である第１端部１３であって下部板３の底面に発熱体２０が配置されている。発熱体２０は、電子部品、発光素子、パワーデバイスなどの発熱量の大きな素子を含む。
【００８１】
熱輸送ユニット１は、内部空間４に予め冷媒を封入しており、液体の状態である冷媒は、冷媒還流空間６に溜まっている。下部板３は、発熱体２０からの熱を奪う。この熱によって冷媒は気化し、気化冷媒は細孔８を通じて冷媒還流空間６から蒸気拡散空間５へ移動する。この移動は、破線矢印１８によって示される。
【００８２】
次に、気化した冷媒は、蒸気拡散空間５を第１方向に沿って拡散する。熱源たる発熱体２０が、熱輸送ユニット１の端部に存在するので、気化冷媒は、温度の高い位置から低い位置に移動する力を持つため、気化冷媒は第１方向に沿って拡散する。破線矢印１５は、蒸気拡散空間５を第１方向に沿って気化冷媒が拡散する状態を示す。
【００８３】
気化冷媒は、蒸気拡散空間５を拡散する間に、外部環境の影響を受けて冷却される。この冷却によって気化冷媒の一部もしくは全部は凝縮する。気化冷媒は、蒸気拡散空間５の途中で凝縮することもありえるし、第２端部１４に到達してから凝縮することもありえる。一般的には、蒸気拡散空間５の途中で凝縮する冷媒と第２端部１４に到達してから凝縮する冷媒とが混在すると考えられる。
【００８４】
細孔８は、蒸気拡散空間５の全般に対応して、干渉防止板７に設けられる。このため、蒸気拡散空間５の途中で凝縮した冷媒は、蒸気拡散空間５の途中に設けられる細孔８を介して冷媒還流空間６に移動する。また、蒸気拡散空間５の第２端部１４において凝縮した冷媒は、第２端部１４付近に設けられる細孔８を介して冷媒還流空間６に移動する。破線矢印１７は、細孔８を介して、凝縮冷媒が冷媒還流空間６に移動する状態を示している。
【００８５】
細孔８が、蒸気拡散空間５の様々な位置に設けられることで、凝縮した冷媒は手近な細孔８を介して冷媒還流空間６に移動できる。このため、蒸気拡散空間５において凝縮冷媒が滞留することがほとんどなくなり、気化冷媒が蒸気拡散空間５を拡散する際の障害がなくなる。この障害がなくなることで、蒸気拡散空間５は、気化冷媒を、高速かつ第１方向に沿って拡散できる。
【００８６】
移動した凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を第１方向と逆の第２方向に沿って還流する。発熱体２０が配置される第１端部１４では、受熱によって気圧が下がっており、気圧の下がっている第１端部１３に凝縮冷媒が移動するからである。破線矢印１６は、第２方向に沿った凝縮冷媒の還流を示している。
【００８７】
冷媒還流空間６を第２方向に沿って還流した凝縮冷媒は、第１端部１３に還流する。第１端部１３に還流した凝縮冷媒は、発熱体２０からの熱によって再び気化して細孔８を通じて蒸気拡散空間５へ移動する。蒸気拡散空間５へ移動した気化冷媒は、再び第１方向にそって拡散する。
【００８８】
また、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とが往復して行なわれる際に、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力は、細孔８を通じて冷媒還流空間６に伝播しにくい。これは、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積が、細孔８の冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さいからである。この結果、凝縮冷媒が冷媒還流空間６を還流する際の障害が無くなり、冷媒還流空間６は、凝縮冷媒を、高速かつ第２方向に沿って還流できる。
【００８９】
蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が冷媒還流空間６に伝播するのが防止されることで、干渉防止板７は、第２方向に沿った凝縮冷媒の還流に対する第１方向にそった気化冷媒による干渉を防止できる。
【００９０】
このような第１方向に沿った気化冷媒の拡散と、第２方向に沿った凝縮冷媒の還流との繰り返しによって、熱輸送ユニット１は、発熱体２０から奪った熱を第１方向に沿って高速に輸送できる。特に、干渉防止板７によって蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とが分離されつつも、細孔８によって、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とが、相互に干渉しなくなる。この不干渉によって、気化冷媒の拡散速度および凝縮冷媒の還流速度が高速化される。
【００９１】
以上より、実施の形態１の熱輸送ユニット１は、所定方向に高速に熱を輸送できる。高速に熱が輸送できることで、ある位置に配置される発熱体の熱を、高速に別の場所に移動させることができ、複雑な形状を有する電子機器、輸送機器、産業機器などに実装される発熱体の冷却が、フレキシブルに行なわれるようになる。
【００９２】
次に、各部の詳細について説明する。
【００９３】
（上部板）
上部板２について説明する。
【００９４】
上部板２は、平板形状を有し、好ましくは短手方向と長手方向とを有する方形である。勿論、部分的に方形と異なる形状を有していたり、湾曲や屈曲を有していたりしてもよい。但し、上部板２が短手方向と長手方向とを有する方形であることで、熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形となるので、熱輸送ユニット１は、端部に配置された発熱体からの熱を所定方向に輸送できるようになる。
【００９５】
上部板２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（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【００９６】
上部板２は、下部板３と共に内部空間４を形成する。例えば、上部板２や下部板３は、その周縁に内部空間４を形成するための凸部や壁材を有しており、上部板２と下部板３とが、これら凸部や壁材などを介して接合されることで上部板２と下部板３との間に内部空間４が形成される。下部板３と接合される際に、これらの凸部や壁材が、内部空間４の周囲の側壁となる。勿論、これら凸部や壁材は、上部板２と別部材であっても同一部材であっても良い。
【００９７】
また、上部板２は、図４に示されるように、長手方向に沿った複数の溝を有していてもよい。図４は、本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。溝３０は、冷媒還流空間６を形成する。上部板２および下部板３のいずれ側に蒸気拡散空間５および冷媒還流空間６が形成されるかは、用途や使用の条件次第であるので、冷媒還流空間６となる溝３０が、上部板２に形成されても良い。
【００９８】
また、上部板２は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、気化した冷媒の拡散を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【００９９】
上部板２は、「上部」との呼称を有するが、物理的に上方に配置されなければならないわけではなく、便宜上の呼称である。発熱体は上部板２に接してもよいし、下部板３に接しても良い。
【０１００】
また、上部板２は、冷媒を注入する注入口を備えている。上部板２と下部板３とが接合されて内部空間４が形成されると、この内部空間４に冷媒を封入する必要がある。注入口は、冷媒を注入した後で封止される。
【０１０１】
なお、冷媒は、上部板２と下部板３との接合後に注入口から封入されても良く、接合される際に封入されても良い。また、冷媒の封入は、真空下もしくは減圧下にて行われることが好適である。真空または減圧下で行われることで、内部空間４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。
【０１０２】
また、上部板２は、図５に示されるように、格子形状を有する溝３１を備えても良い。格子形状の溝３１は、図４の場合と同じく冷媒還流空間６を形成する。図５は、本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。
【０１０３】
溝３１が格子形状を有することで、毛細管力が生じ、冷媒還流空間６は、凝縮冷媒を還流させやすくなる。
【０１０４】
（下部板）
次に下部板３について説明する。下部板３は、上部板２と同様の形状や構造を有している。このため、下部板３は、上部板２の正面図である図４、図５で代用して示す。
【０１０５】
下部板３は、平板形状を有し、好ましくは短手方向と長手方向とを有する方形である。特に、下部板３は、上部板２と対向して接合されるので、上部板２と略同一形状や同一面積を有していることも好適である。但し、下部板３は、上部板２と内部空間４を形成できるのであれば上部板２と異なる面積や形状を有していても良い。勿論、部分的に方形と異なる形状を有していたり、湾曲や屈曲を有していたりしてもよい。なお、上部板２と同様に下部板３が短手方向と長手方向とを有する方形であることで、熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形となるので、熱輸送ユニット１は、端部に配置された発熱体からの熱を所定方向に輸送できるようになる。
【０１０６】
下部板３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（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０１０７】
下部板３は、上部板２と接合されて内部空間を形成するので、その周縁に内部空間４を形成するための凸部や壁材を有していても良い。上部板２と接合される際に、これらの凸部や壁材が、内部空間４の周囲の側壁となる。勿論、これら凸部や壁材は、下部板３と別部材であっても同一部材であっても良い。なお、上部板２および下部板３のそれぞれが、凸部や壁材を有していてもよいし、上部板２および下部板３のいずれか一方のみが、凸部や壁材を有していても良い。
【０１０８】
また、下部板３は、上部板２と同様に、図４、図５の通りの溝３０、３１を備えていても良い。これらの溝３０、３１は、冷媒還流空間６を形成する。下部板３が第２方向（第１方向）に沿った溝３０を備える場合には、第２方向に沿って凝縮冷媒が還流し、格子形状の溝３１を備える場合には、毛細管力によって凝縮冷媒が還流しやすくなる。
【０１０９】
また、下部板３が上部板２と同様に冷媒の注入口を備えていても良い。
【０１１０】
下部板３は、上部板２と対向して接合されることで、内部空間４が形成される。
【０１１１】
また、下部板３は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、凝縮した冷媒の拡散を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１１２】
下部板３は、「下部」との呼称を有するが、物理的に下を向いていなければならないわけではなく、便宜上の呼称である。発熱体は下部板３に接してもよいし、上部板２に接しても良い。
【０１１３】
（干渉防止板）
次に、干渉防止板７について説明する。干渉防止板７は、内部空間４を蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離すると共に蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒と冷媒還流空間６を還流する凝縮冷媒との干渉を防止する。
【０１１４】
干渉防止板７は、上部板２と下部板３と対向し、これらの間に積層される。干渉防止板７は単数でも複数でもよい。
【０１１５】
干渉防止板７は複数の細孔８を有し、細孔８は、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒を冷媒還流空間６に移動させる。細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積は、細孔８の冷媒還流空間６側の開口面積よりも小さい。このように細孔８の開口面積が、冷媒還流空間６側が大きいことで、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播することが防止される。この防止によって、蒸気拡散空間５を第１方向に拡散する気化冷媒からの冷媒還流空間６を還流する凝縮冷媒への干渉が防止される。
【０１１６】
図３に示されるように、上部板２と下部板３との間に単数の干渉防止板７が積層され、上部板２側を蒸気拡散空間５とし、下部板３側を冷媒還流空間６としてもよい。この場合には、干渉防止板７によって内部空間４が上下に分離され、上側が蒸気拡散空間５となり下側が冷媒還流空間６となる。
【０１１７】
干渉防止板７は、上部板２および下部板３との間に積層されるので、上部板２および下部板３と同様の形状、材質、サイズを有することが適当である。すなわち、上部板２や下部板３が短手方向と長手方向を有する方形である場合には、干渉防止板７も同じ構成を有する。
【０１１８】
干渉防止板７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（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。加えて、干渉防止板７は、上部板２と共に蒸気拡散空間５を形成するので、上部板２と干渉防止板７とが所定の対向距離を有するように、干渉防止板７の周縁に壁材や凸部を備えていることも好適である。
【０１１９】
また、干渉防止板７は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、凝縮した冷媒の拡散を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１２０】
干渉防止板７は、上部板２および下部板３と共に積層される。
【０１２１】
また、上部板２および下部板３のそれぞれが、溝３０、溝３１を備えて、いずれもが冷媒還流空間６を形成可能な場合には、第１の干渉防止板７が上部板２と対向して積層され、第２の干渉防止板７が下部板３と対向して積層される。このように積層されることで、熱輸送ユニット１の厚み方向中央部に蒸気拡散空間５が形成され、その上下のそれぞれに冷媒還流空間６が形成される。
【０１２２】
（細孔）
次に、細孔について説明する。
【０１２３】
細孔８は、干渉防止板７に設けられる複数の貫通孔であり、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを物理的に接続する。細孔８は、干渉防止板７に孔が穿たれることで形成される。
【０１２４】
細孔８は、干渉防止板７の長手方向全体に渡って形成されても良いし、一部のみに形成されても良い。また、細孔８は、干渉防止板７の短手方向全体に渡って形成されても良いし、一部のみに形成されても良い。
【０１２５】
細孔８が干渉防止板７の長手方向の一部のみに形成される場合には、長手方向における両端部および中央付近のみに細孔８が形成されることも好適である。気化冷媒は、端部および中央付近において主に凝縮しやすいからである。
【０１２６】
また、細孔８が干渉防止板７の短手方向の一部のみに形成される場合には、周縁部を中心に設けられることも好適である。気化冷媒は、周縁部において主に凝縮しやすいからである。
【０１２７】
複数の細孔８は、等間隔で形成されても良いし、非均一間隔で設けられても良い。複数の細孔８のそれぞれの大きさや断面積や異なっても同一であっても良いし、形状も異なっても同一であっても良い。
【０１２８】
細孔８は、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを分離する干渉防止板７に設けられることで、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒を冷媒還流空間６に移動させる。もちろん、逆に冷媒還流空間６で気化した冷媒を蒸気拡散空間５に移動させる。このように、細孔８は、第１の役割として干渉防止板７によって分離されている蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間での、冷媒の移動を実現する。
【０１２９】
また、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積は、冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さい。蒸気拡散空間５側での開口面積が冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さいことで、蒸気拡散空間５を拡散する気化した冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播することを防止できる。蒸気拡散空間５側の開口面積が、冷媒還流空間６側の開口面積よりも小さいことで、毛細管力で移動する凝縮冷媒と異なり気化冷媒が細孔８内部に入り込みにくくなるからである。
【０１３０】
図６は、本発明の実施の形態１における細孔の斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１における細孔の側面図である。いずれも、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積が、冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さい状態を示している。なお図６は、細孔８の形状を分かりやすく示すために、細孔８を冷媒還流空間６側から見た状態を示している。
【０１３１】
図６、図７に示される細孔８は、紡錘形状（テーパー形状）を有しており、蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６に向けてその断面積を徐々に拡張させる形状を有している。このような紡錘形状を有していることで、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播するのが防止される。
【０１３２】
断面積が徐々に拡張する形状であることは、図７により明確に示されている。
【０１３３】
もちろん、細孔８の形状は、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒空間６に伝播するのを防止するために定まるので、開口面積のアンバランスを実現する種々の形状を含む。例えば、細孔８内部にスパイラル溝が設けられても良い。あるいは、段々形状を有してもよい。但し、複数の細孔８が干渉防止板７に形成されるので、製造工程の容易性から図７に示されるような紡錘形状の細孔８が形成されるのが適当である。
【０１３４】
以上のように細孔８は、干渉防止板７によって分離された蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とにおいて冷媒の移動を実現すると共に、第２の役割として、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播するのを防止する。
【０１３５】
蒸気拡散空間５においては、気化冷媒が第１方向に拡散し、冷媒還流空間６においては、凝縮冷媒が第２方向（第１方向と逆方向）に還流する。せん断応力が冷媒還流空間６に伝播するのが防止されることで、冷媒還流空間６における第２方向に沿った凝縮冷媒の還流に対する蒸気拡散空間５における第１方向に沿った気化冷媒の拡散による干渉が防止できる。
【０１３６】
この結果、蒸気拡散空間５における第１方向に沿った気化冷媒の拡散速度および冷媒還流空間６における第２方向に沿った凝縮冷媒の還流速度は高速となり、熱輸送ユニット１の所定方向における熱輸送サイクルが向上する。
【０１３７】
（蒸気拡散空間および冷媒還流空間）
上部板２と下部板３の接合およびこれらの間に積層される干渉防止板７とによって、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とが形成される。上部板２と下部板３との間に、１枚の干渉防止板７が積層される場合には、上部板２側に蒸気拡散空間５が形成され下部板３側に冷媒還流空間６が形成される。これは図３に示されるとおりである。もちろん、上部板２や下部板３は、便宜上の呼称であるので、熱輸送ユニット１の上側に蒸気拡散空間５が形成され、下側に冷媒還流空間６が形成されなければならないことを意味するわけではない。
【０１３８】
図３に示されるように、熱輸送ユニット１が１層ずつの蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを備える場合には、蒸気拡散空間５を拡散した気化冷媒が凝縮すると細孔８を介して冷媒還流空間６に移動し、移動した凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を還流する。
【０１３９】
また、上部板２および下部板３に１枚の干渉防止板７が積層される場合には、上部板２と干渉防止板７との対向する空間に蒸気拡散空間５が形成される。このため、上部板２および干渉防止板７の少なくとも一方は、それぞれが対向する側において周縁を囲う壁材を備えていることが好適である。この壁材によって上部板２と干渉防止板７とは所定の対向距離を持って積層されるので、この対向距離が蒸気拡散空間５を形成する。
【０１４０】
これに対して冷媒還流空間が溝３０によって形成される場合には、下部板３と干渉防止板７とは対向距離を持たずに積層されてもよい。
【０１４１】
熱輸送ユニット１が１層ずつの蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを有する場合には、蒸気拡散空間５から凝縮冷媒が冷媒還流空間６に移動しやすいように、冷媒還流空間６側が下方となるように設置されることが好適である。
【０１４２】
一方、図８に示されるように、上部板２および下部板３が溝３０を有し、上部板２に設けられた溝３０が冷媒還流空間５を形成すると共に下部板３に設けられた溝３０が冷媒還流空間６を形成してもよい。この場合には、上部板２に第１の干渉防止板７が対向して積層され、下部板３に第２の干渉防止板７が対向して積層される。熱輸送ユニット１の上下面のそれぞれに冷媒還流空間６が形成され、上下面のそれぞれに形成された冷媒還流空間６に挟まれて蒸気拡散空間５が形成されることになる。
【０１４３】
すなわち、熱輸送ユニット１において上側の冷媒還流空間６と下側の冷媒還流空間６とに挟まれた蒸気拡散空間５を、気化冷媒が拡散する。蒸気拡散空間５の途中あるいは端部などで気化冷媒が凝縮すると、細孔８を通じて上側の冷媒還流空間６に移動したり、下側の冷媒還流空間６に移動したりする。上側の冷媒還流空間６と下側の冷媒還流空間６とのそれぞれは、凝縮冷媒を還流する。
【０１４４】
図８は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。上部板２、下部板３および２枚の干渉防止板７の積層によって、熱輸送ユニット１が形成される。なお、図８では、上部板２の溝３０を可視状態とするために、上部板２は、上面がふさがっていない状態で示されている。また、図８では、熱輸送ユニット１は、２枚の干渉防止板７が上部板２と下部板３との間に積層される構成を有するので、蒸気拡散空間５を形成するための中間板４０も更に積層されている。中間板４０は、２枚の干渉防止板７同士の対向距離を確保し、この対向距離が蒸気拡散空間５を形成する。すなわち、２枚の干渉防止板７が、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを分離する。
【０１４５】
図８の上から順に、上部板２、干渉防止板７、中間板４０、干渉防止板７、下部板３が積層される。
【０１４６】
また、図９に示されるように格子形状の溝３１を有する上部板２と下部板３とによって、熱輸送ユニット１が形成されても良い。図９は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。図９は、図８と同じ態様で熱輸送ユニット１を形成する各部材を示している。
【０１４７】
格子形状の溝３１によって、冷媒還流空間６が形成される。冷媒還流空間６は格子形状の溝３１を有するので、強い毛細管力を備えることとなり、凝縮した冷媒を効率的に還流できる。図９の上から順に、上部板２、干渉防止板７、中間板４０、干渉防止板７、下部板３が積層され、図１０に示される熱輸送ユニットが形成される。
【０１４８】
図１０は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。図１０は、図９に示される部材の積層によって形成されるので、上部板２側および下部板３側の双方に冷媒還流空間６が設けられ（溝３１が冷媒還流空間６を形成する）、冷媒還流空間６に挟まれて（２枚の干渉防止板７に挟まれて）蒸気拡散空間５が形成される。すなわち、熱輸送ユニット１の厚み方向において、中央付近に蒸気拡散空間５が形成されて、蒸気拡散空間５と上下の冷媒還流空間６との間で、冷媒が移動する。
【０１４９】
図１０の破線矢印に示されるように、気化冷媒は、蒸気拡散空間５を第１方向に沿って拡散する。蒸気拡散空間５の途中や端部などにおいて凝縮した冷媒は、細孔８を通じて、上部板２側の冷媒還流空間６に移動したり下部板３側の冷媒還流空間６に移動したりする。使用態様に応じて、凝縮した冷媒は、上部板２側の冷媒還流空間６に移動しても良いし、下部板３側の冷媒還流空間６に移動しても良い。
【０１５０】
また、図１０に示されるように、２枚の干渉防止板７によって、厚み方向中央部に蒸気拡散空間５が形成されると共に厚み方向上下に（上部板２側と下部板３側とに）冷媒還流空間６が形成されることで、上下対称の熱輸送ユニット１が形成される。熱輸送ユニット１の構造が上下対称であることで、熱輸送ユニット１は、設置における上下を選ばない。
【０１５１】
熱輸送ユニット１は、外部から見た場合には、上下の区別が難しい。例えば、熱輸送ユニット１が上方に冷媒還流空間６が下方に蒸気拡散空間５が配置されるように設置される場合には、下方に位置する蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒が上方に位置する冷媒還流空間６に移動しにくい場合もある。
【０１５２】
図１０に示される上下対称の熱輸送ユニット１は、上下方向がどのように設置されたとしても、蒸気拡散空間５の下側に冷媒還流空間６が存在することになる。この結果、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒は、細孔８を通じて容易に冷媒還流空間６へ移動できる。
【０１５３】
以上のように、図１０に示される熱輸送ユニット１は、設置状態を選ばずに使用できる。
【０１５４】
もちろん、細孔８は、凝縮した冷媒を毛細管力によって移動させるので、下方に位置する蒸気拡散空間５から上方に位置する冷媒還流空間６に凝縮した冷媒は移動できる。
【０１５５】
（製造工程）
次に製造工程について説明する。図８や図９に示されるように、上部板２、下部板３、中間板４０、干渉防止板７のそれぞれの部材が積層されることで、熱輸送ユニット１は、製造される。
【０１５６】
上部板２、下部板３、中間板４０、干渉防止板７のそれぞれが所定の位置関係に合わせられる。上部板２、下部板３、中間板４０、干渉防止板７の少なくとも一つは、接合突起を有している。これらの部材は、位置合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。
【０１５７】
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。すなわち、接合突起がつぶれて、接触面積が増加することで、熱的接合を実現するので、接合突起の接合における役割は高い。
【０１５８】
次に、上部板２や下部板３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熱輸送ユニット１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、熱拡散部や熱輸送部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。
【０１５９】
以上の製造工程を経て、熱輸送ユニット１が製造される。なお、ここで示した製造工程は一例であり、他の製造工程によって製造されても良い。
【０１６０】
（せん断応力伝播のシミュレーション結果）
細孔８が、図６、図７に示されるように紡錘形状（テーパー形状）を有することで、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力の伝播を防止できることを、シミュレーション結果から説明する。
【０１６１】
シミュレーションにおいては、細孔８が、ストレート形状（蒸気拡散空間５側の開口面積と冷媒還流空間６側の開口面積とが同一）を有する場合を比較例１、逆紡錘形状（蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積よりも大きい）を有する場合を比較例２、紡錘形状（蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積より小さい）を有する場合を実施例とする。
【０１６２】
図１１は、比較例１、比較例２、実施例での細孔の構造を示す説明図である。それぞれの細孔の側面を示している。図１１において、左側から比較例１、比較例２、実施例を示す。いずれも、図１１の上部に蒸気拡散空間５が存在し、下部に冷媒還流空間６が存在する。細孔８は、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを接続する。
【０１６３】
比較例１では、図１１より明らかな通り、蒸気拡散空間５側の開口面積と冷媒還流空間６側の開口面積が同一である。比較例２では、蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積よりも大きい。実施例では、蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積より小さい。
【０１６４】
気化冷媒は、蒸気拡散空間５を破線矢印の「拡散方向」に従って拡散し、凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を破線矢印の「還流方向」に従って還流する。シミュレーションは、下記（１）〜（７）の条件で行なった。
【０１６５】
（１）気化冷媒の拡散速度は、蒸気拡散空間の右端において与える。
（２）気化冷媒は、図１１の右から左に拡散する。
（３）凝縮冷媒は、図１１の左から右に還流する。
（４）左端は、自由流出とする。
（５）温度は２９８．１５Ｋ均一とする。
（６）気化冷媒の拡散速度を０ｍ／ｓｅｃおよび２０ｍ／ｓｅｃのそれぞれでシミュレーションする。
（７）細孔のサイズは、図１１中に示すとおりである。
【０１６６】
（比較例１での結果）
【０１６７】
比較例１でのシミュレーション結果を図１２に示す。図１２は、本発明の実施の形態１における比較例１のシミュレーション結果を示す説明図である。
【０１６８】
比較例１では、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合には、気化冷媒の相と凝縮冷媒の相は、ほぼ対称な形状をしており、相互の干渉はない。しかし、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合には、気化冷媒からのせん断応力によって凝縮冷媒の相の界面が引きずられて変形している。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播し、凝縮冷媒の還流に干渉している。このような干渉が生じると、冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流速度が減少し、熱輸送ユニット１の熱輸送速度（熱輸送効率）が減少する。
【０１６９】
このように、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積と冷媒還流空間６側の開口面積とが同一であると、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が減少する。
【０１７０】
なお、図１２において、色味の薄い領域が気化冷媒の相であり、色味の濃い領域が凝縮冷媒の相である。
【０１７１】
（比較例２での結果）
【０１７２】
次に、比較例２でのシミュレーション結果を図１３に示す。図１３は、本発明の実施の形態１における比較例２のシミュレーション結果を示す説明図である。
【０１７３】
比較例２では、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合には、気化冷媒の相と凝縮冷媒の相は、ほぼ対称な形状をしており、相互の干渉はない。しかし、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合には、気化冷媒からのせん断応力によって凝縮冷媒の相の界面が引きずられて変形している。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播し、凝縮冷媒の還流に干渉している。このような干渉が生じると、冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流速度が減少し、熱輸送ユニット１の熱輸送速度（熱輸送効率）が減少する。
【０１７４】
このように、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積より大きいと、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が減少する。
【０１７５】
なお、図１３において、色味の薄い領域が気化冷媒の相であり、色味の濃い領域が凝縮冷媒の相である。
【０１７６】
（実施例での結果）
【０１７７】
次に、実施例でのシミュレーション結果を図１４に示す。図１４は、本発明の実施の形態１における実施例のシミュレーション結果を示す説明図である。
【０１７８】
実施例では、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合には、気化冷媒の相と凝縮冷媒の相は、ほぼ対称な形状をしており、相互の干渉はない。また、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合には、気化冷媒の影響を若干受けているとはいえ、凝縮冷媒の相はほとんど変形していない。これは、気化冷媒からのせん断応力が、冷媒還流空間６にほとんど伝播していないことを示している。すなわち、気化冷媒の拡散が、冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流に干渉していない（もちろん、逆に言えば、冷媒還流空間６を還流する凝縮冷媒が、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒に干渉していない）。
【０１７９】
このように、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積が、冷媒還流空間６側の開口面積より小さいことで、気化冷媒の拡散速度および凝縮冷媒の還流速度が向上し、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が向上する。
【０１８０】
熱輸送ユニット１の熱輸送効率が向上することで、熱輸送ユニット１は、発熱体から奪った熱を他の場所へ高速に輸送できる。高速に輸送された熱は、排熱しやすい場所で排出されるので、電子機器、輸送機器、産業機器など、複雑な形状を有する機器に実装される発熱体の排熱が容易に実現できる。
【０１８１】
なお、図１４において、色味の薄い領域が気化冷媒の相であり、色味の濃い領域が凝縮冷媒の相である。
【０１８２】
（シミュレーション結果の比較）
【０１８３】
また、図１５に、比較例１、比較例２および実施例のシミュレーション結果のグラフを示す。図１５は、本発明の実施の形態１におけるシミュレーション結果を示すグラフである。図１５では、上から３つのグラフを並べて示しており、上から順に、比較例１におけるグラフ、比較例２におけるグラフ、実施例におけるグラフを示している。
【０１８４】
図１５の各グラフは、縦軸に冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流速度を示し、横軸に冷媒還流空間６の幅を示している。各グラフは、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合での凝縮冷媒の還流速度を破線で示し、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合での凝縮冷媒の還流速度を実線で示す。
【０１８５】
比較例１および比較例２のグラフから明らかな通り、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／ｓｅｃでは、凝縮冷媒の還流速度が、値「０ｍ／ｓｅｃ」となっている。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力の影響を受けて凝縮冷媒の還流速度が非常に遅くなっている。
【０１８６】
一方、実施例のグラフから明らかな通り、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／ｓｅｃの場合でも、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／ｓｅｃの場合でも、凝縮冷媒の還流速度はほとんど同じである。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力が、凝縮冷媒の還流に干渉を及ぼしていないことが分かる。干渉が無いことから、気化冷媒の拡散速度と凝縮冷媒の還流速度が向上し、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が高い。
【０１８７】
なお、実施例のグラフにおいて右端での速度が小さいのは、右端で自由流出条件を与えているために内部で循環流が発生しているためである。実際の熱輸送ユニット１では、右端で蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６同士での冷媒の移動が生じるので、このような速度低下は生じない（なお、図１２〜１４における左端と図１５における右端が同じ側である）。
【０１８８】
シミュレーション結果からも、実施の形態１における熱輸送ユニット１の備える細孔８は、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒と冷媒還流空間６を還流する上記冷媒との干渉を防止しつつ、冷媒の行き来を実現することが分かる。
【０１８９】
以上のように、実施の形態１における熱輸送ユニット１は、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを分離しつつ相互の干渉を防止しながら、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間の冷媒の移動を実現できる。結果として、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【０１９０】
（実施の形態２）
【０１９１】
次に、実施の形態２について説明する。
【０１９２】
実施の形態２では、干渉防止板７が、第１方向に対応する一方の端部である第１端部および第１端部と逆側の第２端部の少なくとも一方に、開口部を備える場合を説明する。
【０１９３】
熱輸送ユニット４５は、実施の形態１と同じく、上部板２、下部板３、干渉防止板７および中間板４０が積層されて形成される。
【０１９４】
図１６は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの分解斜視図である。図１７は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの側断面図である。実施の形態２における熱輸送ユニット４５を、図１６、図１７を用いて説明する。図１６は、熱輸送ユニット４５を形成する部材を分解した状態を斜めから表しており、図１７は、図１６に示される部材が積層されて形成された熱輸送ユニット４５内部を側面から見た状態を表している。
【０１９５】
熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形を有しており、気化冷媒が拡散する第１方向は、長手方向に沿う。この第１方向において、熱輸送ユニット１の両端の一方は、第１端部４６であり、第１端部４６と逆側の端部が、第２端部４８である。
【０１９６】
上部板２、下部板３および中間板４０は、実施の形態１で説明したものと同様である。上部板２と中間板４０の間に１枚の干渉防止板７が積層され、中間板４０と下部板３との間に、１枚の干渉防止板７が積層される。２枚の干渉防止板７が積層されることで、熱輸送ユニット４５の厚み方向の中央に蒸気拡散空間５が形成され、上下のそれぞれに冷媒還流空間６が形成される。
【０１９７】
また、上部板２が備える溝３０が、上部板２側における冷媒還流空間６を形成し、下部板３が備える溝３０が、下部板３側における冷媒還流空間６を形成する。なお、冷媒還流空間６は、溝３０のみで形成されるのではなく、溝３０を含めた上部板２と干渉防止板７とが対向する空間（下部板３と干渉防止板７とが対向する空間）によって、形成される。
【０１９８】
中間板４０は、２枚の干渉防止板７同士の対向距離を形成して蒸気拡散空間５を形成する。
【０１９９】
ここで、干渉防止板７は、第１端部４６および第２端部４８の少なくとも一方に、開口部４７、４９を備える。なお、図１６、図１７に示される熱輸送ユニット４５は、２枚の干渉防止板７を備えるので、２枚の干渉防止板７のそれぞれが開口部４７、４９を備えても良いし、２枚の干渉板７のいずれか一方が開口部４７、４９を備えても良い。
【０２００】
開口部４７は、第１端部４６において、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを結ぶ。開口部４７は、一つの細孔８の開口面積よりも大きい開口面積を有し、気化冷媒や凝縮冷媒を、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間で移動させる。
【０２０１】
同様に、開口部４９は、第２端部４８において、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを結ぶ。開口部４７は、細孔８の開口面積よりも大きい開口面積を有し、気化冷媒や凝縮冷媒を、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間で移動させる。
【０２０２】
開口部４７、４９は細孔８より大きな開口面積を有するので、気化冷媒が凝縮冷媒よりも多い場合には、開口部４７、４９は、気化冷媒を、冷媒還流空間６から蒸気拡散空間５へ容易に移動させる。逆に、凝縮冷媒が気化冷媒よりも多い場合には、開口部４７、４９は、凝縮冷媒を、冷媒還流空間６から蒸気拡散空間５へ容易に移動させる。
【０２０３】
例えば、第１端部４６に発熱体が配置されているとする。
【０２０４】
第１端部４６において発熱体からの熱によって、冷媒還流空間６に封入されている冷媒は気化する。このため、第１端部４６においては、気化冷媒の量が凝縮冷媒よりも多くなりやすい。一方、気化冷媒は、蒸気拡散空間５を第１方向に拡散し、第２端部４８に到達したところで、冷却されて凝縮する。このため、第２端部４８においては、凝縮冷媒の量が気化冷媒の量よりも多くなりやすい。
【０２０５】
もちろん、蒸気拡散空間５の途中において凝縮した冷媒は、細孔８を介して冷媒還流空間６に移動する。しかし、蒸気拡散空間５の途中では、凝縮できる冷媒量は少なく気化冷媒と凝縮冷媒とは、いずれが多いとはいえない状態である。
【０２０６】
これに対して、発熱体と接触する第１端部４６では気化冷媒の量が多く、発熱体と最も離れた第２端部４８では凝縮冷媒の量が多い状態になりやすい。開口部４７、４９は、端部において気化冷媒や凝縮冷媒のいずれかが多い状態に対応して、気化冷媒や凝縮冷媒を、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間で効率的に移動させる。開口部４７、４９が、気化冷媒や凝縮冷媒を、効率的に移動させることで、熱輸送ユニット４５の熱輸送サイクルが向上する。結果として熱輸送ユニット４５は、発熱体からの熱を高速に輸送できる。
【０２０７】
以上のように、実施の形態２における熱輸送ユニット４５は、端部における気化冷媒や凝縮冷媒の移動を高速化することで、熱輸送効率を向上させる。
【０２０８】
（実施の形態３）
【０２０９】
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、放熱部および接触部を更に備える熱輸送ユニットについて説明する。図１８は、本発明の実施の形態４における電子機器の模式図である。図１８は、電子機器の筐体に熱輸送ユニット７０が格納されている状態を示している。
【０２１０】
電子機器６０は、筐体６２と筐体内部に格納された電子基板６４を備えている。電子基板６４は、発熱体６１を実装している。発熱体６１は、熱を発する電子部品である。例えば、半導体集積回路、パワーデバイス、発光素子、ディスクリートの電子素子などを含む。
【０２１１】
発熱体６１には、熱輸送ユニット７０が、接触部７１において熱的に接触している。
【０２１２】
熱輸送ユニット７０は、実施の形態１〜３で説明した熱輸送ユニット１、４５と同様の機能、構成を有する。
【０２１３】
発熱体６１は、熱輸送ユニット７０の第１端部６５において熱的に接触する。熱輸送ユニット７０は、この発熱体６１から受熱した熱を、第１端部と逆側の端部である第２端部６６に輸送する。輸送においては、実施の形態１〜３で説明したとおり、気化冷媒が蒸気拡散空間５を第１端部６５から第２端部６６に向けて拡散し、蒸気拡散空間５において凝縮した冷媒は、細孔８を通じて冷媒還流空間６に移動する。冷媒還流空間６に移動した凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を第２端部６６から第１端部６５に向けて還流する。この気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流によって、発熱体６１の熱が、第１端部６５から第２端部６６に輸送される。
【０２１４】
電子機器６０おいては、発熱体６１が実装される位置と、発熱体６１の熱を排出できる位置とが離隔していることも多い。電子機器６０の構造が複雑である場合が多いからである。また、電子機器６０は、発熱体６１の近辺で排熱しにくいことも多い。実装状態に依存するからである。
【０２１５】
熱輸送ユニット７０は、このように、発熱体６１の位置と排熱位置とが離隔する電子機器６０に最適に用いられる。
【０２１６】
熱輸送ユニット７０は、発熱体６１が熱的に接触する第１端部６５と逆の第２端部６６に、気化した冷媒を冷却する放熱部６３を有する。図１８では、放熱部６３の一例として、冷却ファンが示されている。
【０２１７】
冷却ファンは、熱輸送ユニット７０の第２端部６６を冷却する。第２端部６６には、拡散した気化冷媒が到達し、冷却ファンは、この気化冷媒を冷却する。気化した冷媒は冷却されることで、凝縮して凝縮冷媒となる。凝縮冷媒は、細孔８や開口部４７、４９を通じて、蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６に移動する。
【０２１８】
このように、熱輸送ユニット７０が放熱部６３を有することで、熱輸送ユニット７０は、気化して輸送された冷媒を、効率的に冷却できる。このため、放熱部６３は、熱輸送ユニット７０において発熱体６１と逆側の端部を冷却することが好適である。逆側の端部を冷却することで、気化した冷媒の凝縮が促進され、熱輸送ユニット７０は、より高速に発熱体６１から奪った熱を第１方向に沿って輸送できる。
【０２１９】
放熱部６３は、冷却ファン以外にも、液冷ジャケット、ペルチェ素子、ヒートシンクなどの熱を放散できる種々の部材を含む。
【０２２０】
また、熱輸送ユニット７０は、発熱体６１と熱的に接触する接触部７１を有することも好適である。
【０２２１】
接触部７１は、発熱体６１と熱輸送ユニット７０との熱的な接触を容易にする。例えば熱的接合材（ＴＩＭ「Ｔｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を、接触部７１は有していることも好適である。
【０２２２】
熱的接合材には、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用いられる。これらの熱的接合材が、接触部７１に塗布されていればよい。
【０２２３】
接触部７１は、熱的接合材を有していることで、発熱体６１との熱抵抗を小さくでき、小さくなった熱抵抗のおかげで、熱輸送ユニット７０は、発熱体６１からの熱を受熱しやすくなる。
【０２２４】
電子機器６０に含まれる発熱体６１に、熱輸送ユニット７０が熱的に接触することで、発熱体６１が発生させる熱が効率的に発熱体６１から離れた位置に輸送される。この結果、発熱体６１が、効率的に冷却される。すなわち、電子機器６０の発熱による誤動作が防止できる。
【０２２５】
また、熱輸送ユニット７０は、薄い平板状の上部板や下部板の積層によって形成されるので非常に薄型である。このため、電子機器の小型化を阻害しない。特に、電子機器は、電子基板６４のように、面積は広いが厚みが小さい要素を多く格納する。このため、平面方向には実装スペースが余っているが、厚み方向には実装スペースはほとんど余っていない。この状況において、熱輸送ユニット７０は、薄型であって、平面方向に熱を輸送できるので、発熱体６１の冷却に適している。
【０２２６】
以上のように、熱輸送ユニット７０は、電子機器の小型化・薄型化を阻害せずに、電子機器６０内部に格納でき、発熱体６１を効率的に冷却できる。
【０２２７】
電子機器の例として、図１９のような携帯端末が用いられることも好適である。図１９は、本発明の実施の形態３における電子機器の斜視図である。
【０２２８】
電子機器８０は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される携帯端末である。
【０２２９】
電子機器８０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８０の内部に熱輸送ユニット７０が格納されており、発熱体の冷却を実現する。
【０２３０】
このような熱輸送ユニット７０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。すなわち熱輸送ユニット７０は、発熱体からの熱を高速に輸送して冷却でき、発熱体の発熱を抑えることができる。
【０２３１】
熱輸送ユニット７０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、産業機器に実装される冷却装置や、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、おき換えられたりすることが可能である。熱輸送ユニット７０は、従来用いられているヒートパイプよりも高速に熱を輸送できるので、冷却能力が高くなる。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、熱輸送ユニット７０は、広い適用範囲を有する。
【０２３２】
また熱輸送ユニット７０は、平板状であるが、薄い板部材の積層で形成されているので、折り曲げたり湾曲させたりすることも可能である。この場合でも、通路を気化した冷媒が拡散し、毛細管流路を還流して通路と分離されている溝を凝縮した冷媒が還流するので、熱輸送ユニットは、高い効率で熱を輸送できる。特に気化した冷媒と凝縮した冷媒との干渉が生じないので、熱輸送効率が高い。
【０２３３】
例えば、電子機器内部の形状によっては、熱輸送ユニット７０が湾曲状態でなければ実装しにくい場合もある。このような場合には、湾曲された熱輸送ユニット７０が実装される。
以上の実施の形態１〜３で説明した熱輸送ユニットおよび電子機器は、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。
【符号の説明】
【０２３４】
１、４５、７０ 熱輸送ユニット
２ 上部板
３ 下部板
４ 内部空間
５ 蒸気拡散空間
６ 冷媒還流空間
７ 干渉防止板
８ 細孔
１３ 第１端部
１４ 第２端部
１５、１６、１７、１８ 破線矢印
２０ 発熱体
３０、３１ 溝
４０ 中間板
４６ 第１端部
４７ 開口部
４８ 第２端部
４９ 開口部
６０ 電子機器
６１ 発熱体
６２ 筐体
６３ 放熱部
６４ 電子基板
６５ 第１端部
６６ 第２端部
７１ 接触部
８０ 電子機器
６１ 発熱体
８３ ディスプレイ
８４ 発光素子
８５ スピーカ
【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から受熱した熱を効率的に輸送する熱輸送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を用いた冷却装置が提案されている。
【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、発熱体から熱を奪う。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。すなわち、ヒートパイプは、熱を拡散したり輸送したりする。更に、放熱部材などと組み合わされることで、ヒートパイプは拡散や輸送された熱を冷却する。金属で形成された熱拡散部材に比較すると、ヒートパイプは冷媒を用いることでより効率的に熱を拡散したり輸送したりできる。
【０００５】
近年、冷却対象となる電子部品は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や専用ＩＣのような比較的大型の半導体集積回路のみでなく、高輝度ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）をはじめとする非常に小型の電子部品であることも多い。このような小型の電子部品は、単体でのサイズが小さいだけでなく、複数の電子部品で１セットとなることも多い。このため、ヒートパイプを用いた冷却装置は、複数の小型の電子部品を冷却する必要があることも多い。
【０００６】
このような小型の電子部品は電子基板の一部に集中的に実装されることが多く、実装されている場所においては空間的余裕度がなく、その場所で熱を放散や排出できないことが多い。このため、電子部品からの熱を奪った上で所定方向に熱を高速に輸送し、輸送された先で冷却される必要がある。すなわち、冷媒の気化と還流とを用いる熱輸送部材であって、所定方向に熱を高速に輸送する熱輸送部材が求められている。
【０００７】
このような状況において、発熱体から奪った熱を、所定方向に輸送するヒートパイプが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０１５８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３９６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ヒートパイプを用いた冷却装置では、熱輸送効率（気化冷媒の拡散と冷媒の還流の一回あたりの速度と、単位期間でのサイクル数により定まる）を向上させることが、冷却能力向上に重要である。
【００１０】
一般的なヒートパイプにおいては、受熱部で気化した冷媒は、圧力差によって放熱部に到達する。放熱部に到達した冷媒は、放熱部において冷却して凝縮し、毛細管力によってウィックとして形成されている毛細管流路を受熱部に向けて還流する。このとき、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とは、対向する方向になる。
【００１１】
この対向する方向における気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流との速度差によって、両者の間にはせん断応力が生じる。かかるせん断応力は、気化した冷媒と凝縮した冷媒との速度差の増加に応じて増大する。このため、受熱量の増加と共に気化した冷媒の拡散速度が高まって、凝縮した冷媒に対するせん断応力が増加し、凝縮した冷媒の還流を阻害する。この結果、ヒートパイプにおける熱輸送サイクルが減少することになる。
【００１２】
特許文献１に開示されるヒートパイプは、細孔（細孔というよりは通路）が整列する板型ヒートパイプを開示する。特許文献１に開示されるヒートパイプでは、各々の通路が、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流を行う。この細孔によって、特許文献１に開示されるヒートパイプは、所定方向に向けて熱を輸送できる。すなわち、細孔の第１端部から第２端部にかけて気化した冷媒が拡散し、第２端部から第１端部にかけて凝縮した冷媒が還流する。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示されるヒートパイプでは、通路となっている細孔を気化した冷媒が還流すると共に凝縮した冷媒が還流する。このため、気体となった冷媒と液体となった冷媒とが細孔において衝突したり干渉したりして、冷媒の輸送サイクルが低減してしまう。結果として、特許文献１に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を高速に輸送することができない。
【００１４】
また、特許文献２に開示されるヒートパイプは、積層される部材に設けられるスリットを相互にずらすことによって、気化した冷媒の拡散路と凝縮した冷媒の還流路とを形成する。このスリットが所定方向に形成されていることで、冷媒の拡散と還流とも所定方向に行なわれる。結果として、特許文献２に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を輸送できる。
【００１５】
しかしながら、特許文献２に開示されるヒートパイプは、気化した冷媒を拡散させる蒸気拡散路と凝縮した冷媒を還流させる冷媒還流路とが所定方向にそった一部で重複している。この重複した領域において、気化した冷媒と凝縮した冷媒とが衝突したり干渉したりして、冷媒の輸送サイクルが低減してしまう。結果として、特許文献２に開示されるヒートパイプは、所定方向に熱を高速に輸送できない。ヒートパイプの第１端部から第２端部に向かう気化した冷媒の拡散と、第２端部から第１端部に向かう凝縮した冷媒の還流とが相互に干渉するからである。
【００１６】
以上のように、従来技術におけるヒートパイプは、気化した冷媒と凝縮した冷媒との干渉を生じさせ、所定方向に熱を高速に輸送できない問題を有していた。
【００１７】
もちろん、冷媒の気化と凝縮とを必要とするヒートパイプでは、気化した冷媒の拡散路と凝縮した冷媒の還流路とが、完全に分離されることはできない。
【００１８】
すなわち、発熱体から奪った熱を所定方向に高速に輸送するために、（１）蒸気拡散路で凝縮した冷媒が冷媒還流路に移動しつつ冷媒還流路の冷媒が気化して蒸気拡散路に移動できるように冷媒同士は行き来できること、（２）気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とが干渉しないこと、が両立される必要がある。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑み、上記の（１）、（２）を両立させて、発熱体の熱を所定方向に向けて高速に輸送できる熱輸送ユニットを提供することを目的とする。なお、熱輸送ユニットは、封入した冷媒の気化と凝縮を用いるヒートパイプの構造を有する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題に鑑み、本発明の熱輸送ユニットは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板とによって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と、内部空間に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間と、蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒と、冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板と、を備え、干渉防止板は、蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間に移動させる複数の細孔を有し、細孔における蒸気拡散空間側の開口面積は、冷媒還流空間側における開口面積よりも小さい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を、所定方向に向けて高速かつ効率よく輸送できる。
【００２２】
熱輸送ユニットは、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間とを、干渉防止板で分離しており、気化した冷媒は蒸気拡散空間を拡散し凝縮した冷媒は冷媒還流空間を還流するので、それぞれが高速に移動できる。
【００２３】
また、干渉防止板は、細孔によって蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を冷媒還流空間に移動させることができるので、蒸気拡散空間と冷媒還流空間とは、冷媒をやり取りできる。すなわち、冷媒の気化と凝縮を利用したヒートパイプ機能を有することができる。
【００２４】
また、細孔は、蒸気拡散空間のせん断応力を冷媒還流空間に伝播させない構造を有するので、気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とが干渉しなくなる。このため、（１）蒸気拡散路で凝縮した冷媒が冷媒還流路に移動しつつ冷媒還流路の冷媒が気化して蒸気拡散路に移動できるように冷媒同士は行き来できること、（２）気化した冷媒の拡散と凝縮した冷媒の還流とが干渉しない、ことが両立される。結果として、本発明の熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を、所定方向に高速に輸送できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの内面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における細孔の斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１における細孔の側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。
【図１１】比較例１、比較例２、実施例での細孔の構造を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態１における比較例１のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における比較例２のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１における実施例のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態１におけるシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの分解斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの側断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における電子機器の模式図である。
【図１９】本発明の実施の形態３における電子機器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の第１の発明に係る熱輸送ユニットは、上部板と、上部板と対向する下部板と、上部板と下部板とによって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、内部空間に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と、内部空間に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間と、蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒と、冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板と、を備え、干渉防止板は、蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間に移動させる複数の細孔を有し、細孔における蒸気拡散空間側の開口面積は、冷媒還流空間側における開口面積よりも小さい。
【００２７】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に拡散する気化冷媒の拡散空間と、所定方向と逆方向に還流する凝縮冷媒の還流空間とを分離できる。分離しつつも、熱輸送ユニットは、細孔によって、気化する冷媒のせん断応力の伝播を防止しつつ冷媒を移動できる。この分離と移動の両立によって、熱輸送ユニットは、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流との相互干渉を防止しつつ、発熱体から奪った熱を高速に所定方向に輸送できる。
【００２８】
本発明の第２の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１の発明に加えて、蒸気拡散空間と冷媒還流空間とは、干渉防止板によって分離される。
【００２９】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に拡散する気化冷媒の拡散空間と、所定方向と逆方向に還流する凝縮冷媒の還流空間とを分離できる。
【００３０】
本発明の第３の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１又は第２の発明に加えて、蒸気拡散空間は、第１方向に沿って気化した冷媒を拡散し、冷媒還流空間は、第１方向と逆方向である第２方向に沿って凝縮した冷媒を還流する。
【００３１】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に沿って、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００３２】
本発明の第４の発明に係る熱輸送ユニットでは、第３の発明に加えて、熱輸送ユニットは、第１端部および第１端部と逆側の第２端部とを有し、第１端部近傍に配置された発熱体の熱によって封入された冷媒が気化し、蒸気拡散空間が、気化した冷媒を第１方向に沿って拡散させ、細孔は、第１端部から第２端部に拡散する過程で凝縮した冷媒を、冷媒還流空間に移動させ、冷媒還流空間は、冷媒還流空間に移動した凝縮した冷媒を、第２方向に沿って還流させる。
【００３３】
この構成により、熱輸送ユニットは、所定方向に沿って、発熱体から奪った熱を気化冷媒によって拡散しつつ、凝縮した冷媒を、蒸気拡散空間の途中で冷媒還流空間に移動させることができる。この結果、蒸気拡散空間での気化冷媒の拡散に対する凝縮冷媒の干渉を防止でき、熱輸送ユニットは、所定方向に高速に熱を輸送できる。
【００３４】
本発明の第５の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第４のいずれかの発明に加えて、細孔は、蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を冷媒還流空間に移動させると共に、蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間に伝播するのを防止する。
【００３５】
この構成により、細孔を通じて、拡散する気化した冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間に伝播することがなくなる。この結果、熱輸送ユニットは、蒸気拡散空間から冷媒還流空間への干渉を防止できる。
【００３６】
本発明の第６の発明に係る熱輸送ユニットでは、第３から第５のいずれかの発明に加えて、せん断応力が冷媒還流空間に伝播するのを防止することで、干渉防止板は、第２方向に沿った凝縮した冷媒の還流に対する第１方向に沿った気化した冷媒による干渉を防止する。
【００３７】
この構成により、熱輸送ユニットは、蒸気拡散空間と冷媒還流空間との干渉を防止でき、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００３８】
本発明の第７の発明に係る熱輸送ユニットでは、第４から第６のいずれかの発明に加えて、第１端部および第２端部の少なくとも一方は、蒸気拡散空間と冷媒還流空間とを結ぶ開口部を更に備える。
【００３９】
この構成により、気化冷媒よりも凝縮冷媒の多い端部では、熱輸送ユニットは凝縮冷媒をより効率的に冷媒還流空間に移動させ、凝縮冷媒よりも気化冷媒の多い端部では、熱輸送ユニットは、気化冷媒をより効率的に蒸気拡散空間に移動させる。結果として、冷媒の輸送サイクルが速くなり、熱輸送ユニットは、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００４０】
本発明の第８の発明に係る熱輸送ユニットでは、第７の発明に加えて、開口部は、干渉防止板に設けられ、細孔よりも大きな開口面積を有する。
【００４１】
この構成により、熱輸送ユニットは、蒸気拡散空間と冷媒還流空間との間で、冷媒を効率的に移動できる。
【００４２】
本発明の第９の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第８のいずれかの発明に加えて、細孔は、蒸気拡散空間から冷媒還流空間に向けてその断面積を拡張させる形状を有する。
【００４３】
この構成により、細孔は、蒸気拡散空間を拡散する気化冷媒によるせん断応力を、冷媒還流空間に伝播させない。
【００４４】
本発明の第１０の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、上部板および下部板の少なくとも一方は複数の溝を有し、複数の溝は、冷媒還流空間を形成する。
【００４５】
この構成により、熱輸送ユニットは、容易に冷媒還流空間を形成できる。
【００４６】
本発明の第１１の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１０の発明に加えて、複数の溝は、第２方向に沿っている。
【００４７】
この構成により、冷媒還流空間は、第２方向に沿って、凝縮した冷媒を還流できる。
【００４８】
本発明の第１２の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１０又は第１１の発明に加えて、上部板および下部板の双方が溝を備える場合には、上部板には、第１の干渉防止板が対向して設けられ、下部板には、第２の干渉防止板が対向して設けられる。
【００４９】
この構成により、熱輸送ユニットは設置における上下を選ばずに、発熱体を冷却できる。また、熱輸送ユニットは、より高速に熱を輸送できる。
【００５０】
本発明の第１３の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、蒸気拡散空間および冷媒還流空間の少なくとも一方は、その表面に金属めっきを有する。
【００５１】
この構成により、蒸気拡散空間および冷媒還流空間は、気化した冷媒や凝縮した冷媒を効率的に移動できる。
【００５２】
本発明の第１４の発明に係る熱輸送ユニットでは、第１３の発明に加えて、金属めっきは、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれる。
【００５３】
この構成により、蒸気拡散空間および冷媒還流空間は、気化した冷媒や凝縮した冷媒を効率的に移動できる。
【００５４】
本発明の第１５の発明に係る熱輸送ユニットでは、第４から第１４のいずれかの発明に加えて、第２端部において気化した冷媒を冷却する放熱部を更に備える。
【００５５】
この構成により、輸送された熱が早期に冷却され、熱輸送ユニットは、高い熱輸送サイクルを得ることができる。
【００５６】
本発明の第１６の発明に係る熱輸送ユニットでは、第４から第１５のいずれかの発明に加えて、第１端部において、発熱体と熱的に接触する接触部を更に備える。
【００５７】
この構成により、熱輸送ユニットは、発熱体から効率的に熱を奪うことができる。
【００５８】
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。
【００５９】
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。また、本明細書における熱輸送ユニットとは、冷媒の移動によって発熱体からの熱を輸送する機能を有する部材、部品、装置、デバイスを意味する。
【００６０】
（実施の形態１）
【００６１】
（ヒートパイプの概念説明）
本発明の熱輸送ユニットは、ヒートパイプの機能や動作を利用しているので、まずヒートパイプの概念について説明する。
【００６２】
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。
【００６３】
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空間と、凝縮した冷媒を還流させる冷媒還流空間を有することが好適である。このような蒸気拡散空間と冷媒還流空間を有するヒートパイプは、発熱体から奪った熱を所定方向に輸送できる。
【００６４】
（全体概要）
実施の形態１における熱輸送ユニットの全体概要について図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの内面図である。図３は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。
【００６５】
図１は、熱輸送ユニット１の端部を切断して内部を露出した状態を示している。図２は、熱輸送ユニット１の内部に設けられる干渉防止板を上から見た状態を示している。図３は、熱輸送ユニット１の内部を可視状態にして示しつつ、気化した冷媒と凝縮した冷媒の移動経路を破線矢印で示している。
【００６６】
熱輸送ユニット１は、上部板２、上部板２と対向する下部板３、上部板２と下部板３とによって形成される内部空間４を有する。内部空間４は、冷媒を封入可能である。ま熱輸送ユニット１は、内部空間４に含まれる蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを備える。蒸気拡散空間５は、気化した冷媒を拡散する。冷媒還流空間６は、凝縮した冷媒を還流する。また、熱輸送ユニット１は、蒸気拡散空間５を拡散する気化した冷媒（以下、「気化冷媒」という）と、冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒（以下、「凝縮冷媒」という）と、の干渉を防止する干渉防止板７を備える。
【００６７】
干渉防止板７は、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒を冷媒還流空間６に移動させる複数の細孔８を有し、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積は、冷媒還流空間６側の開口面積よりも小さい。
【００６８】
熱輸送ユニット１は、上部板２と下部板３とによって、まず内部空間４を形成する。このとき、上部板２と下部板３の端部は、内部空間４を封止する構造を有しており、上部板２と下部板３とが接合されると、周囲が閉鎖された内部空間４が形成される。干渉防止板７は、上部板２と下部板３との間に積層されることで、干渉防止板７が内部空間４に設置される。
【００６９】
内部空間４は、冷媒を封入して気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とを行なわせるが、干渉防止板７によって、内部空間４は、上部板２側と下部板３側の上下に分離される。この上部板２側の空間は、気化冷媒を拡散する蒸気拡散空間５となり、下部板３側の空間は、凝縮冷媒を還流する冷媒還流空間６となる。なお、上部板２および下部板３とは区別するための便宜上の用語であって、物理的な上下と合致しなければならないわけではない。当然、蒸気拡散空間５は、内部空間４における物理的な上方に存在しなければならないわけではなく、冷媒還流空間６も、内部空間４における物理的な下方に存在しなければならないわけではない。
【００７０】
このように、干渉防止板７は、内部空間４を蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離する。この結果、内部空間４に封入されている冷媒は、気化して気化冷媒となると蒸気拡散空間５を所定方向（図１では第１方向）に拡散し、凝縮して凝縮冷媒となると冷媒還流空間６を所定方向（図１では、第１方向と逆方向）に還流する。
【００７１】
熱輸送ユニット１は、蒸気拡散空間５を用いて気化冷媒を第１方向に拡散し、冷媒還流空間６を用いて凝縮冷媒を第１方向と逆方向に還流させる。この結果、熱輸送ユニット１は、発熱体から奪った熱を、第１方向に沿って高速に輸送できる。
【００７２】
内部空間４が蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離されていない場合には、発熱体からの熱で気化した冷媒の拡散と、冷却されて凝縮した冷媒の還流とが相互に干渉する。この干渉によって、気化冷媒の拡散速度と凝縮冷媒の還流速度との両方が遅くなる。拡散速度と還流速度が遅くなることで、発熱体から奪った熱の輸送速度が遅くなる。
【００７３】
一方、実施の形態１に示される干渉防止板７で蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とが分離されている熱輸送ユニット１は、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とが干渉しないので、拡散速度と還流速度とが速くなる。結果として、熱輸送ユニット１は、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【００７４】
また、干渉防止板７は、複数の細孔８を有している。細孔８は、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒が凝縮した場合、凝縮冷媒を蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６へ移動させる。この移動によって、凝縮冷媒は冷媒還流空間６に到達し、凝縮冷媒は冷媒還流空間６を還流する。蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒は、熱輸送ユニット１の外部環境によって、蒸気拡散空間５の端部で凝縮することもありえるし、途中で凝縮することもありえる。干渉防止板７は、複数の細孔８を備えることで、蒸気拡散空間５の途中で凝縮した冷媒であっても、端部で凝縮した冷媒であっても、細孔８は、凝縮冷媒を蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６へ移動させることができる。
【００７５】
ここで、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積は、冷媒還流空間６側での開口面積より小さい。細孔８の開口面積のアンバランスは、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播するのを防止する。
【００７６】
この結果、細孔８は、蒸気拡散空間５の様々な場所において凝縮冷媒を移動させると共に気化冷媒のせん断応力の伝播をも防止できる。
【００７７】
干渉防止板７は、図２に示されるように、その全体に渡って細孔８を備える。もちろん、全体に渡って備えることは絶対条件ではなく、干渉防止板７の一部においてのみ細孔８を備えても良い。細孔８は、凝縮した冷媒を移動させる役割を有するので、その直径は毛細管力を働かせるような大きさであっても良い。
【００７８】
次に、図３を用いて熱輸送ユニット１の動作メカニズムを説明する。
【００７９】
図３は、熱輸送ユニット１の内部を側面から可視化した状態を示している。内部空間４は、干渉防止板７によって、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離される。
【００８０】
熱輸送ユニット１は、方形かつ平板形状を有しており、第１方向にそって長い形状を有している。熱輸送ユニット１の端部の一方である第１端部１３であって下部板３の底面に発熱体２０が配置されている。発熱体２０は、電子部品、発光素子、パワーデバイスなどの発熱量の大きな素子を含む。
【００８１】
熱輸送ユニット１は、内部空間４に予め冷媒を封入しており、液体の状態である冷媒は、冷媒還流空間６に溜まっている。下部板３は、発熱体２０からの熱を奪う。この熱によって冷媒は気化し、気化冷媒は細孔８を通じて冷媒還流空間６から蒸気拡散空間５へ移動する。この移動は、破線矢印１８によって示される。
【００８２】
次に、気化した冷媒は、蒸気拡散空間５を第１方向に沿って拡散する。熱源たる発熱体２０が、熱輸送ユニット１の端部に存在するので、気化冷媒は、温度の高い位置から低い位置に移動する力を持つため、気化冷媒は第１方向に沿って拡散する。破線矢印１５は、蒸気拡散空間５を第１方向に沿って気化冷媒が拡散する状態を示す。
【００８３】
気化冷媒は、蒸気拡散空間５を拡散する間に、外部環境の影響を受けて冷却される。この冷却によって気化冷媒の一部もしくは全部は凝縮する。気化冷媒は、蒸気拡散空間５の途中で凝縮することもありえるし、第２端部１４に到達してから凝縮することもありえる。一般的には、蒸気拡散空間５の途中で凝縮する冷媒と第２端部１４に到達してから凝縮する冷媒とが混在すると考えられる。
【００８４】
細孔８は、蒸気拡散空間５の全般に対応して、干渉防止板７に設けられる。このため、蒸気拡散空間５の途中で凝縮した冷媒は、蒸気拡散空間５の途中に設けられる細孔８を介して冷媒還流空間６に移動する。また、蒸気拡散空間５の第２端部１４において凝縮した冷媒は、第２端部１４付近に設けられる細孔８を介して冷媒還流空間６に移動する。破線矢印１７は、細孔８を介して、凝縮冷媒が冷媒還流空間６に移動する状態を示している。
【００８５】
細孔８が、蒸気拡散空間５の様々な位置に設けられることで、凝縮した冷媒は手近な細孔８を介して冷媒還流空間６に移動できる。このため、蒸気拡散空間５において凝縮冷媒が滞留することがほとんどなくなり、気化冷媒が蒸気拡散空間５を拡散する際の障害がなくなる。この障害がなくなることで、蒸気拡散空間５は、気化冷媒を、高速かつ第１方向に沿って拡散できる。
【００８６】
移動した凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を第１方向と逆の第２方向に沿って還流する。発熱体２０が配置される第１端部１４では、受熱によって気圧が下がっており、気圧の下がっている第１端部１３に凝縮冷媒が移動するからである。破線矢印１６は、第２方向に沿った凝縮冷媒の還流を示している。
【００８７】
冷媒還流空間６を第２方向に沿って還流した凝縮冷媒は、第１端部１３に還流する。第１端部１３に還流した凝縮冷媒は、発熱体２０からの熱によって再び気化して細孔８を通じて蒸気拡散空間５へ移動する。蒸気拡散空間５へ移動した気化冷媒は、再び第１方向にそって拡散する。
【００８８】
また、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とが往復して行なわれる際に、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力は、細孔８を通じて冷媒還流空間６に伝播しにくい。これは、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積が、細孔８の冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さいからである。この結果、凝縮冷媒が冷媒還流空間６を還流する際の障害が無くなり、冷媒還流空間６は、凝縮冷媒を、高速かつ第２方向に沿って還流できる。
【００８９】
蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が冷媒還流空間６に伝播するのが防止されることで、干渉防止板７は、第２方向に沿った凝縮冷媒の還流に対する第１方向にそった気化冷媒による干渉を防止できる。
【００９０】
このような第１方向に沿った気化冷媒の拡散と、第２方向に沿った凝縮冷媒の還流との繰り返しによって、熱輸送ユニット１は、発熱体２０から奪った熱を第１方向に沿って高速に輸送できる。特に、干渉防止板７によって蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とが分離されつつも、細孔８によって、気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流とが、相互に干渉しなくなる。この不干渉によって、気化冷媒の拡散速度および凝縮冷媒の還流速度が高速化される。
【００９１】
以上より、実施の形態１の熱輸送ユニット１は、所定方向に高速に熱を輸送できる。高速に熱が輸送できることで、ある位置に配置される発熱体の熱を、高速に別の場所に移動させることができ、複雑な形状を有する電子機器、輸送機器、産業機器などに実装される発熱体の冷却が、フレキシブルに行なわれるようになる。
【００９２】
次に、各部の詳細について説明する。
【００９３】
（上部板）
上部板２について説明する。
【００９４】
上部板２は、平板形状を有し、好ましくは短手方向と長手方向とを有する方形である。勿論、部分的に方形と異なる形状を有していたり、湾曲や屈曲を有していたりしてもよい。但し、上部板２が短手方向と長手方向とを有する方形であることで、熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形となるので、熱輸送ユニット１は、端部に配置された発熱体からの熱を所定方向に輸送できるようになる。
【００９５】
上部板２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（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【００９６】
上部板２は、下部板３と共に内部空間４を形成する。例えば、上部板２や下部板３は、その周縁に内部空間４を形成するための凸部や壁材を有しており、上部板２と下部板３とが、これら凸部や壁材などを介して接合されることで上部板２と下部板３との間に内部空間４が形成される。下部板３と接合される際に、これらの凸部や壁材が、内部空間４の周囲の側壁となる。勿論、これら凸部や壁材は、上部板２と別部材であっても同一部材であっても良い。
【００９７】
また、上部板２は、図４に示されるように、長手方向に沿った複数の溝を有していてもよい。図４は、本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。溝３０は、冷媒還流空間６を形成する。上部板２および下部板３のいずれ側に蒸気拡散空間５および冷媒還流空間６が形成されるかは、用途や使用の条件次第であるので、冷媒還流空間６となる溝３０が、上部板２に形成されても良い。
【００９８】
また、上部板２は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、気化した冷媒の拡散を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【００９９】
上部板２は、「上部」との呼称を有するが、物理的に上方に配置されなければならないわけではなく、便宜上の呼称である。発熱体は上部板２に接してもよいし、下部板３に接しても良い。
【０１００】
また、上部板２は、冷媒を注入する注入口を備えている。上部板２と下部板３とが接合されて内部空間４が形成されると、この内部空間４に冷媒を封入する必要がある。注入口は、冷媒を注入した後で封止される。
【０１０１】
なお、冷媒は、上部板２と下部板３との接合後に注入口から封入されても良く、接合される際に封入されても良い。また、冷媒の封入は、真空下もしくは減圧下にて行われることが好適である。真空または減圧下で行われることで、内部空間４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。
【０１０２】
また、上部板２は、図５に示されるように、格子形状を有する溝３１を備えても良い。格子形状の溝３１は、図４の場合と同じく冷媒還流空間６を形成する。図５は、本発明の実施の形態１における上部板の斜視図である。
【０１０３】
溝３１が格子形状を有することで、毛細管力が生じ、冷媒還流空間６は、凝縮冷媒を還流させやすくなる。
【０１０４】
（下部板）
次に下部板３について説明する。下部板３は、上部板２と同様の形状や構造を有している。このため、下部板３は、上部板２の正面図である図４、図５で代用して示す。
【０１０５】
下部板３は、平板形状を有し、好ましくは短手方向と長手方向とを有する方形である。特に、下部板３は、上部板２と対向して接合されるので、上部板２と略同一形状や同一面積を有していることも好適である。但し、下部板３は、上部板２と内部空間４を形成できるのであれば上部板２と異なる面積や形状を有していても良い。勿論、部分的に方形と異なる形状を有していたり、湾曲や屈曲を有していたりしてもよい。なお、上部板２と同様に下部板３が短手方向と長手方向とを有する方形であることで、熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形となるので、熱輸送ユニット１は、端部に配置された発熱体からの熱を所定方向に輸送できるようになる。
【０１０６】
下部板３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（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。
【０１０７】
下部板３は、上部板２と接合されて内部空間を形成するので、その周縁に内部空間４を形成するための凸部や壁材を有していても良い。上部板２と接合される際に、これらの凸部や壁材が、内部空間４の周囲の側壁となる。勿論、これら凸部や壁材は、下部板３と別部材であっても同一部材であっても良い。なお、上部板２および下部板３のそれぞれが、凸部や壁材を有していてもよいし、上部板２および下部板３のいずれか一方のみが、凸部や壁材を有していても良い。
【０１０８】
また、下部板３は、上部板２と同様に、図４、図５の通りの溝３０、３１を備えていても良い。これらの溝３０、３１は、冷媒還流空間６を形成する。下部板３が第２方向（第１方向）に沿った溝３０を備える場合には、第２方向に沿って凝縮冷媒が還流し、格子形状の溝３１を備える場合には、毛細管力によって凝縮冷媒が還流しやすくなる。
【０１０９】
また、下部板３が上部板２と同様に冷媒の注入口を備えていても良い。
【０１１０】
下部板３は、上部板２と対向して接合されることで、内部空間４が形成される。
【０１１１】
また、下部板３は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、凝縮した冷媒の拡散を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１１２】
下部板３は、「下部」との呼称を有するが、物理的に下を向いていなければならないわけではなく、便宜上の呼称である。発熱体は下部板３に接してもよいし、上部板２に接しても良い。
【０１１３】
（干渉防止板）
次に、干渉防止板７について説明する。干渉防止板７は、内部空間４を蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とに分離すると共に蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒と冷媒還流空間６を還流する凝縮冷媒との干渉を防止する。
【０１１４】
干渉防止板７は、上部板２と下部板３と対向し、これらの間に積層される。干渉防止板７は単数でも複数でもよい。
【０１１５】
干渉防止板７は複数の細孔８を有し、細孔８は、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒を冷媒還流空間６に移動させる。細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積は、細孔８の冷媒還流空間６側の開口面積よりも小さい。このように細孔８の開口面積が、冷媒還流空間６側が大きいことで、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播することが防止される。この防止によって、蒸気拡散空間５を第１方向に拡散する気化冷媒からの冷媒還流空間６を還流する凝縮冷媒への干渉が防止される。
【０１１６】
図３に示されるように、上部板２と下部板３との間に単数の干渉防止板７が積層され、上部板２側を蒸気拡散空間５とし、下部板３側を冷媒還流空間６としてもよい。この場合には、干渉防止板７によって内部空間４が上下に分離され、上側が蒸気拡散空間５となり下側が冷媒還流空間６となる。
【０１１７】
干渉防止板７は、上部板２および下部板３との間に積層されるので、上部板２および下部板３と同様の形状、材質、サイズを有することが適当である。すなわち、上部板２や下部板３が短手方向と長手方向を有する方形である場合には、干渉防止板７も同じ構成を有する。
【０１１８】
干渉防止板７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（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。加えて、干渉防止板７は、上部板２と共に蒸気拡散空間５を形成するので、上部板２と干渉防止板７とが所定の対向距離を有するように、干渉防止板７の周縁に壁材や凸部を備えていることも好適である。
【０１１９】
また、干渉防止板７は、少なくとも内部空間４に接する面（気化した冷媒が通る面）に、金属めっきを有していることも好適である。金属めっきが施されていることで、凝縮した冷媒の拡散を促進させるからである。金属めっきとしては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれれば良い。勿論、単層めっき、多層めっき、電解めっき、非電解めっきのいずれでもよい。
【０１２０】
干渉防止板７は、上部板２および下部板３と共に積層される。
【０１２１】
また、上部板２および下部板３のそれぞれが、溝３０、溝３１を備えて、いずれもが冷媒還流空間６を形成可能な場合には、第１の干渉防止板７が上部板２と対向して積層され、第２の干渉防止板７が下部板３と対向して積層される。このように積層されることで、熱輸送ユニット１の厚み方向中央部に蒸気拡散空間５が形成され、その上下のそれぞれに冷媒還流空間６が形成される。
【０１２２】
（細孔）
次に、細孔について説明する。
【０１２３】
細孔８は、干渉防止板７に設けられる複数の貫通孔であり、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを物理的に接続する。細孔８は、干渉防止板７に孔が穿たれることで形成される。
【０１２４】
細孔８は、干渉防止板７の長手方向全体に渡って形成されても良いし、一部のみに形成されても良い。また、細孔８は、干渉防止板７の短手方向全体に渡って形成されても良いし、一部のみに形成されても良い。
【０１２５】
細孔８が干渉防止板７の長手方向の一部のみに形成される場合には、長手方向における両端部および中央付近のみに細孔８が形成されることも好適である。気化冷媒は、端部および中央付近において主に凝縮しやすいからである。
【０１２６】
また、細孔８が干渉防止板７の短手方向の一部のみに形成される場合には、周縁部を中心に設けられることも好適である。気化冷媒は、周縁部において主に凝縮しやすいからである。
【０１２７】
複数の細孔８は、等間隔で形成されても良いし、非均一間隔で設けられても良い。複数の細孔８のそれぞれの大きさや断面積や異なっても同一であっても良いし、形状も異なっても同一であっても良い。
【０１２８】
細孔８は、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを分離する干渉防止板７に設けられることで、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒を冷媒還流空間６に移動させる。もちろん、逆に冷媒還流空間６で気化した冷媒を蒸気拡散空間５に移動させる。このように、細孔８は、第１の役割として干渉防止板７によって分離されている蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間での、冷媒の移動を実現する。
【０１２９】
また、細孔８の蒸気拡散空間５側での開口面積は、冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さい。蒸気拡散空間５側での開口面積が冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さいことで、蒸気拡散空間５を拡散する気化した冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播することを防止できる。蒸気拡散空間５側の開口面積が、冷媒還流空間６側の開口面積よりも小さいことで、毛細管力で移動する凝縮冷媒と異なり気化冷媒が細孔８内部に入り込みにくくなるからである。
【０１３０】
図６は、本発明の実施の形態１における細孔の斜視図である。図７は、本発明の実施の形態１における細孔の側面図である。いずれも、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積が、冷媒還流空間６側での開口面積よりも小さい状態を示している。なお図６は、細孔８の形状を分かりやすく示すために、細孔８を冷媒還流空間６側から見た状態を示している。
【０１３１】
図６、図７に示される細孔８は、紡錘形状（テーパー形状）を有しており、蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６に向けてその断面積を徐々に拡張させる形状を有している。このような紡錘形状を有していることで、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播するのが防止される。
【０１３２】
断面積が徐々に拡張する形状であることは、図７により明確に示されている。
【０１３３】
もちろん、細孔８の形状は、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒空間６に伝播するのを防止するために定まるので、開口面積のアンバランスを実現する種々の形状を含む。例えば、細孔８内部にスパイラル溝が設けられても良い。あるいは、段々形状を有してもよい。但し、複数の細孔８が干渉防止板７に形成されるので、製造工程の容易性から図７に示されるような紡錘形状の細孔８が形成されるのが適当である。
【０１３４】
以上のように細孔８は、干渉防止板７によって分離された蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とにおいて冷媒の移動を実現すると共に、第２の役割として、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播するのを防止する。
【０１３５】
蒸気拡散空間５においては、気化冷媒が第１方向に拡散し、冷媒還流空間６においては、凝縮冷媒が第２方向（第１方向と逆方向）に還流する。せん断応力が冷媒還流空間６に伝播するのが防止されることで、冷媒還流空間６における第２方向に沿った凝縮冷媒の還流に対する蒸気拡散空間５における第１方向に沿った気化冷媒の拡散による干渉が防止できる。
【０１３６】
この結果、蒸気拡散空間５における第１方向に沿った気化冷媒の拡散速度および冷媒還流空間６における第２方向に沿った凝縮冷媒の還流速度は高速となり、熱輸送ユニット１の所定方向における熱輸送サイクルが向上する。
【０１３７】
（蒸気拡散空間および冷媒還流空間）
上部板２と下部板３の接合およびこれらの間に積層される干渉防止板７とによって、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とが形成される。上部板２と下部板３との間に、１枚の干渉防止板７が積層される場合には、上部板２側に蒸気拡散空間５が形成され下部板３側に冷媒還流空間６が形成される。これは図３に示されるとおりである。もちろん、上部板２や下部板３は、便宜上の呼称であるので、熱輸送ユニット１の上側に蒸気拡散空間５が形成され、下側に冷媒還流空間６が形成されなければならないことを意味するわけではない。
【０１３８】
図３に示されるように、熱輸送ユニット１が１層ずつの蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを備える場合には、蒸気拡散空間５を拡散した気化冷媒が凝縮すると細孔８を介して冷媒還流空間６に移動し、移動した凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を還流する。
【０１３９】
また、上部板２および下部板３に１枚の干渉防止板７が積層される場合には、上部板２と干渉防止板７との対向する空間に蒸気拡散空間５が形成される。このため、上部板２および干渉防止板７の少なくとも一方は、それぞれが対向する側において周縁を囲う壁材を備えていることが好適である。この壁材によって上部板２と干渉防止板７とは所定の対向距離を持って積層されるので、この対向距離が蒸気拡散空間５を形成する。
【０１４０】
これに対して冷媒還流空間が溝３０によって形成される場合には、下部板３と干渉防止板７とは対向距離を持たずに積層されてもよい。
【０１４１】
熱輸送ユニット１が１層ずつの蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを有する場合には、蒸気拡散空間５から凝縮冷媒が冷媒還流空間６に移動しやすいように、冷媒還流空間６側が下方となるように設置されることが好適である。
【０１４２】
一方、図８に示されるように、上部板２および下部板３が溝３０を有し、上部板２に設けられた溝３０が冷媒還流空間５を形成すると共に下部板３に設けられた溝３０が冷媒還流空間６を形成してもよい。この場合には、上部板２に第１の干渉防止板７が対向して積層され、下部板３に第２の干渉防止板７が対向して積層される。熱輸送ユニット１の上下面のそれぞれに冷媒還流空間６が形成され、上下面のそれぞれに形成された冷媒還流空間６に挟まれて蒸気拡散空間５が形成されることになる。
【０１４３】
すなわち、熱輸送ユニット１において上側の冷媒還流空間６と下側の冷媒還流空間６とに挟まれた蒸気拡散空間５を、気化冷媒が拡散する。蒸気拡散空間５の途中あるいは端部などで気化冷媒が凝縮すると、細孔８を通じて上側の冷媒還流空間６に移動したり、下側の冷媒還流空間６に移動したりする。上側の冷媒還流空間６と下側の冷媒還流空間６とのそれぞれは、凝縮冷媒を還流する。
【０１４４】
図８は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。上部板２、下部板３および２枚の干渉防止板７の積層によって、熱輸送ユニット１が形成される。なお、図８では、上部板２の溝３０を可視状態とするために、上部板２は、上面がふさがっていない状態で示されている。また、図８では、熱輸送ユニット１は、２枚の干渉防止板７が上部板２と下部板３との間に積層される構成を有するので、蒸気拡散空間５を形成するための中間板４０も更に積層されている。中間板４０は、２枚の干渉防止板７同士の対向距離を確保し、この対向距離が蒸気拡散空間５を形成する。すなわち、２枚の干渉防止板７が、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを分離する。
【０１４５】
図８の上から順に、上部板２、干渉防止板７、中間板４０、干渉防止板７、下部板３が積層される。
【０１４６】
また、図９に示されるように格子形状の溝３１を有する上部板２と下部板３とによって、熱輸送ユニット１が形成されても良い。図９は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの分解斜視図である。図９は、図８と同じ態様で熱輸送ユニット１を形成する各部材を示している。
【０１４７】
格子形状の溝３１によって、冷媒還流空間６が形成される。冷媒還流空間６は格子形状の溝３１を有するので、強い毛細管力を備えることとなり、凝縮した冷媒を効率的に還流できる。図９の上から順に、上部板２、干渉防止板７、中間板４０、干渉防止板７、下部板３が積層され、図１０に示される熱輸送ユニットが形成される。
【０１４８】
図１０は、本発明の実施の形態１における熱輸送ユニットの側断面図である。図１０は、図９に示される部材の積層によって形成されるので、上部板２側および下部板３側の双方に冷媒還流空間６が設けられ（溝３１が冷媒還流空間６を形成する）、冷媒還流空間６に挟まれて（２枚の干渉防止板７に挟まれて）蒸気拡散空間５が形成される。すなわち、熱輸送ユニット１の厚み方向において、中央付近に蒸気拡散空間５が形成されて、蒸気拡散空間５と上下の冷媒還流空間６との間で、冷媒が移動する。
【０１４９】
図１０の破線矢印に示されるように、気化冷媒は、蒸気拡散空間５を第１方向に沿って拡散する。蒸気拡散空間５の途中や端部などにおいて凝縮した冷媒は、細孔８を通じて、上部板２側の冷媒還流空間６に移動したり下部板３側の冷媒還流空間６に移動したりする。使用態様に応じて、凝縮した冷媒は、上部板２側の冷媒還流空間６に移動しても良いし、下部板３側の冷媒還流空間６に移動しても良い。
【０１５０】
また、図１０に示されるように、２枚の干渉防止板７によって、厚み方向中央部に蒸気拡散空間５が形成されると共に厚み方向上下に（上部板２側と下部板３側とに）冷媒還流空間６が形成されることで、上下対称の熱輸送ユニット１が形成される。熱輸送ユニット１の構造が上下対称であることで、熱輸送ユニット１は、設置における上下を選ばない。
【０１５１】
熱輸送ユニット１は、外部から見た場合には、上下の区別が難しい。例えば、熱輸送ユニット１が上方に冷媒還流空間６が下方に蒸気拡散空間５が配置されるように設置される場合には、下方に位置する蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒が上方に位置する冷媒還流空間６に移動しにくい場合もある。
【０１５２】
図１０に示される上下対称の熱輸送ユニット１は、上下方向がどのように設置されたとしても、蒸気拡散空間５の下側に冷媒還流空間６が存在することになる。この結果、蒸気拡散空間５で凝縮した冷媒は、細孔８を通じて容易に冷媒還流空間６へ移動できる。
【０１５３】
以上のように、図１０に示される熱輸送ユニット１は、設置状態を選ばずに使用できる。
【０１５４】
もちろん、細孔８は、凝縮した冷媒を毛細管力によって移動させるので、下方に位置する蒸気拡散空間５から上方に位置する冷媒還流空間６に凝縮した冷媒は移動できる。
【０１５５】
（製造工程）
次に製造工程について説明する。図８や図９に示されるように、上部板２、下部板３、中間板４０、干渉防止板７のそれぞれの部材が積層されることで、熱輸送ユニット１は、製造される。
【０１５６】
上部板２、下部板３、中間板４０、干渉防止板７のそれぞれが所定の位置関係に合わせられる。上部板２、下部板３、中間板４０、干渉防止板７の少なくとも一つは、接合突起を有している。これらの部材は、位置合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。
【０１５７】
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。すなわち、接合突起がつぶれて、接触面積が増加することで、熱的接合を実現するので、接合突起の接合における役割は高い。
【０１５８】
次に、上部板２や下部板３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熱輸送ユニット１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、熱拡散部や熱輸送部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。
【０１５９】
以上の製造工程を経て、熱輸送ユニット１が製造される。なお、ここで示した製造工程は一例であり、他の製造工程によって製造されても良い。
【０１６０】
（せん断応力伝播のシミュレーション結果）
細孔８が、図６、図７に示されるように紡錘形状（テーパー形状）を有することで、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒のせん断応力の伝播を防止できることを、シミュレーション結果から説明する。
【０１６１】
シミュレーションにおいては、細孔８が、ストレート形状（蒸気拡散空間５側の開口面積と冷媒還流空間６側の開口面積とが同一）を有する場合を比較例１、逆紡錘形状（蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積よりも大きい）を有する場合を比較例２、紡錘形状（蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積より小さい）を有する場合を実施例とする。
【０１６２】
図１１は、比較例１、比較例２、実施例での細孔の構造を示す説明図である。それぞれの細孔の側面を示している。図１１において、左側から比較例１、比較例２、実施例を示す。いずれも、図１１の上部に蒸気拡散空間５が存在し、下部に冷媒還流空間６が存在する。細孔８は、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを接続する。
【０１６３】
比較例１では、図１１より明らかな通り、蒸気拡散空間５側の開口面積と冷媒還流空間６側の開口面積が同一である。比較例２では、蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積よりも大きい。実施例では、蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積より小さい。
【０１６４】
気化冷媒は、蒸気拡散空間５を破線矢印の「拡散方向」に従って拡散し、凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を破線矢印の「還流方向」に従って還流する。シミュレーションは、下記（１）〜（７）の条件で行なった。
【０１６５】
（１）気化冷媒の拡散速度は、蒸気拡散空間の右端において与える。
（２）気化冷媒は、図１１の右から左に拡散する。
（３）凝縮冷媒は、図１１の左から右に還流する。
（４）左端は、自由流出とする。
（５）温度は２９８．１５Ｋ均一とする。
（６）気化冷媒の拡散速度を０ｍ／ｓｅｃおよび２０ｍ／ｓｅｃのそれぞれでシミュレーションする。
（７）細孔のサイズは、図１１中に示すとおりである。
【０１６６】
（比較例１での結果）
【０１６７】
比較例１でのシミュレーション結果を図１２に示す。図１２は、本発明の実施の形態１における比較例１のシミュレーション結果を示す説明図である。
【０１６８】
比較例１では、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合には、気化冷媒の相と凝縮冷媒の相は、ほぼ対称な形状をしており、相互の干渉はない。しかし、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合には、気化冷媒からのせん断応力によって凝縮冷媒の相の界面が引きずられて変形している。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播し、凝縮冷媒の還流に干渉している。このような干渉が生じると、冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流速度が減少し、熱輸送ユニット１の熱輸送速度（熱輸送効率）が減少する。
【０１６９】
このように、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積と冷媒還流空間６側の開口面積とが同一であると、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が減少する。
【０１７０】
なお、図１２において、色味の薄い領域が気化冷媒の相であり、色味の濃い領域が凝縮冷媒の相である。
【０１７１】
（比較例２での結果）
【０１７２】
次に、比較例２でのシミュレーション結果を図１３に示す。図１３は、本発明の実施の形態１における比較例２のシミュレーション結果を示す説明図である。
【０１７３】
比較例２では、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合には、気化冷媒の相と凝縮冷媒の相は、ほぼ対称な形状をしており、相互の干渉はない。しかし、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合には、気化冷媒からのせん断応力によって凝縮冷媒の相の界面が引きずられて変形している。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力が、冷媒還流空間６に伝播し、凝縮冷媒の還流に干渉している。このような干渉が生じると、冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流速度が減少し、熱輸送ユニット１の熱輸送速度（熱輸送効率）が減少する。
【０１７４】
このように、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積が冷媒還流空間６側の開口面積より大きいと、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が減少する。
【０１７５】
なお、図１３において、色味の薄い領域が気化冷媒の相であり、色味の濃い領域が凝縮冷媒の相である。
【０１７６】
（実施例での結果）
【０１７７】
次に、実施例でのシミュレーション結果を図１４に示す。図１４は、本発明の実施の形態１における実施例のシミュレーション結果を示す説明図である。
【０１７８】
実施例では、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合には、気化冷媒の相と凝縮冷媒の相は、ほぼ対称な形状をしており、相互の干渉はない。また、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合には、気化冷媒の影響を若干受けているとはいえ、凝縮冷媒の相はほとんど変形していない。これは、気化冷媒からのせん断応力が、冷媒還流空間６にほとんど伝播していないことを示している。すなわち、気化冷媒の拡散が、冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流に干渉していない（もちろん、逆に言えば、冷媒還流空間６を還流する凝縮冷媒が、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒に干渉していない）。
【０１７９】
このように、細孔８の蒸気拡散空間５側の開口面積が、冷媒還流空間６側の開口面積より小さいことで、気化冷媒の拡散速度および凝縮冷媒の還流速度が向上し、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が向上する。
【０１８０】
熱輸送ユニット１の熱輸送効率が向上することで、熱輸送ユニット１は、発熱体から奪った熱を他の場所へ高速に輸送できる。高速に輸送された熱は、排熱しやすい場所で排出されるので、電子機器、輸送機器、産業機器など、複雑な形状を有する機器に実装される発熱体の排熱が容易に実現できる。
【０１８１】
なお、図１４において、色味の薄い領域が気化冷媒の相であり、色味の濃い領域が凝縮冷媒の相である。
【０１８２】
（シミュレーション結果の比較）
【０１８３】
また、図１５に、比較例１、比較例２および実施例のシミュレーション結果のグラフを示す。図１５は、本発明の実施の形態１におけるシミュレーション結果を示すグラフである。図１５では、上から３つのグラフを並べて示しており、上から順に、比較例１におけるグラフ、比較例２におけるグラフ、実施例におけるグラフを示している。
【０１８４】
図１５の各グラフは、縦軸に冷媒還流空間６における凝縮冷媒の還流速度を示し、横軸に冷媒還流空間６の幅を示している。各グラフは、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／secの場合での凝縮冷媒の還流速度を破線で示し、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／secの場合での凝縮冷媒の還流速度を実線で示す。
【０１８５】
比較例１および比較例２のグラフから明らかな通り、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／ｓｅｃでは、凝縮冷媒の還流速度が、値「０ｍ／ｓｅｃ」となっている。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力の影響を受けて凝縮冷媒の還流速度が非常に遅くなっている。
【０１８６】
一方、実施例のグラフから明らかな通り、気化冷媒の拡散速度が２０ｍ／ｓｅｃの場合でも、気化冷媒の拡散速度が０ｍ／ｓｅｃの場合でも、凝縮冷媒の還流速度はほとんど同じである。すなわち、気化冷媒の拡散によるせん断応力が、凝縮冷媒の還流に干渉を及ぼしていないことが分かる。干渉が無いことから、気化冷媒の拡散速度と凝縮冷媒の還流速度が向上し、熱輸送ユニット１の熱輸送効率が高い。
【０１８７】
なお、実施例のグラフにおいて右端での速度が小さいのは、右端で自由流出条件を与えているために内部で循環流が発生しているためである。実際の熱輸送ユニット１では、右端で蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６同士での冷媒の移動が生じるので、このような速度低下は生じない（なお、図１２〜１４における左端と図１５における右端が同じ側である）。
【０１８８】
シミュレーション結果からも、実施の形態１における熱輸送ユニット１の備える細孔８は、蒸気拡散空間５を拡散する気化冷媒と冷媒還流空間６を還流する上記冷媒との干渉を防止しつつ、冷媒の行き来を実現することが分かる。
【０１８９】
以上のように、実施の形態１における熱輸送ユニット１は、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを分離しつつ相互の干渉を防止しながら、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間の冷媒の移動を実現できる。結果として、発熱体から奪った熱を高速に輸送できる。
【０１９０】
（実施の形態２）
【０１９１】
次に、実施の形態２について説明する。
【０１９２】
実施の形態２では、干渉防止板７が、第１方向に対応する一方の端部である第１端部および第１端部と逆側の第２端部の少なくとも一方に、開口部を備える場合を説明する。
【０１９３】
熱輸送ユニット４５は、実施の形態１と同じく、上部板２、下部板３、干渉防止板７および中間板４０が積層されて形成される。
【０１９４】
図１６は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの分解斜視図である。図１７は、本発明の実施の形態２における熱輸送ユニットの側断面図である。実施の形態２における熱輸送ユニット４５を、図１６、図１７を用いて説明する。図１６は、熱輸送ユニット４５を形成する部材を分解した状態を斜めから表しており、図１７は、図１６に示される部材が積層されて形成された熱輸送ユニット４５内部を側面から見た状態を表している。
【０１９５】
熱輸送ユニット１は、短手方向と長手方向とを有する方形を有しており、気化冷媒が拡散する第１方向は、長手方向に沿う。この第１方向において、熱輸送ユニット１の両端の一方は、第１端部４６であり、第１端部４６と逆側の端部が、第２端部４８である。
【０１９６】
上部板２、下部板３および中間板４０は、実施の形態１で説明したものと同様である。上部板２と中間板４０の間に１枚の干渉防止板７が積層され、中間板４０と下部板３との間に、１枚の干渉防止板７が積層される。２枚の干渉防止板７が積層されることで、熱輸送ユニット４５の厚み方向の中央に蒸気拡散空間５が形成され、上下のそれぞれに冷媒還流空間６が形成される。
【０１９７】
また、上部板２が備える溝３０が、上部板２側における冷媒還流空間６を形成し、下部板３が備える溝３０が、下部板３側における冷媒還流空間６を形成する。なお、冷媒還流空間６は、溝３０のみで形成されるのではなく、溝３０を含めた上部板２と干渉防止板７とが対向する空間（下部板３と干渉防止板７とが対向する空間）によって、形成される。
【０１９８】
中間板４０は、２枚の干渉防止板７同士の対向距離を形成して蒸気拡散空間５を形成する。
【０１９９】
ここで、干渉防止板７は、第１端部４６および第２端部４８の少なくとも一方に、開口部４７、４９を備える。なお、図１６、図１７に示される熱輸送ユニット４５は、２枚の干渉防止板７を備えるので、２枚の干渉防止板７のそれぞれが開口部４７、４９を備えても良いし、２枚の干渉板７のいずれか一方が開口部４７、４９を備えても良い。
【０２００】
開口部４７は、第１端部４６において、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを結ぶ。開口部４７は、一つの細孔８の開口面積よりも大きい開口面積を有し、気化冷媒や凝縮冷媒を、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間で移動させる。
【０２０１】
同様に、開口部４９は、第２端部４８において、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６とを結ぶ。開口部４７は、細孔８の開口面積よりも大きい開口面積を有し、気化冷媒や凝縮冷媒を、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間で移動させる。
【０２０２】
開口部４７、４９は細孔８より大きな開口面積を有するので、気化冷媒が凝縮冷媒よりも多い場合には、開口部４７、４９は、気化冷媒を、冷媒還流空間６から蒸気拡散空間５へ容易に移動させる。逆に、凝縮冷媒が気化冷媒よりも多い場合には、開口部４７、４９は、凝縮冷媒を、冷媒還流空間６から蒸気拡散空間５へ容易に移動させる。
【０２０３】
例えば、第１端部４６に発熱体が配置されているとする。
【０２０４】
第１端部４６において発熱体からの熱によって、冷媒還流空間６に封入されている冷媒は気化する。このため、第１端部４６においては、気化冷媒の量が凝縮冷媒よりも多くなりやすい。一方、気化冷媒は、蒸気拡散空間５を第１方向に拡散し、第２端部４８に到達したところで、冷却されて凝縮する。このため、第２端部４８においては、凝縮冷媒の量が気化冷媒の量よりも多くなりやすい。
【０２０５】
もちろん、蒸気拡散空間５の途中において凝縮した冷媒は、細孔８を介して冷媒還流空間６に移動する。しかし、蒸気拡散空間５の途中では、凝縮できる冷媒量は少なく気化冷媒と凝縮冷媒とは、いずれが多いとはいえない状態である。
【０２０６】
これに対して、発熱体と接触する第１端部４６では気化冷媒の量が多く、発熱体と最も離れた第２端部４８では凝縮冷媒の量が多い状態になりやすい。開口部４７、４９は、端部において気化冷媒や凝縮冷媒のいずれかが多い状態に対応して、気化冷媒や凝縮冷媒を、蒸気拡散空間５と冷媒還流空間６との間で効率的に移動させる。開口部４７、４９が、気化冷媒や凝縮冷媒を、効率的に移動させることで、熱輸送ユニット４５の熱輸送サイクルが向上する。結果として熱輸送ユニット４５は、発熱体からの熱を高速に輸送できる。
【０２０７】
以上のように、実施の形態２における熱輸送ユニット４５は、端部における気化冷媒や凝縮冷媒の移動を高速化することで、熱輸送効率を向上させる。
【０２０８】
（実施の形態３）
【０２０９】
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、放熱部および接触部を更に備える熱輸送ユニットについて説明する。図１８は、本発明の実施の形態４における電子機器の模式図である。図１８は、電子機器の筐体に熱輸送ユニット７０が格納されている状態を示している。
【０２１０】
電子機器６０は、筐体６２と筐体内部に格納された電子基板６４を備えている。電子基板６４は、発熱体６１を実装している。発熱体６１は、熱を発する電子部品である。例えば、半導体集積回路、パワーデバイス、発光素子、ディスクリートの電子素子などを含む。
【０２１１】
発熱体６１には、熱輸送ユニット７０が、接触部７１において熱的に接触している。
【０２１２】
熱輸送ユニット７０は、実施の形態１〜３で説明した熱輸送ユニット１、４５と同様の機能、構成を有する。
【０２１３】
発熱体６１は、熱輸送ユニット７０の第１端部６５において熱的に接触する。熱輸送ユニット７０は、この発熱体６１から受熱した熱を、第１端部と逆側の端部である第２端部６６に輸送する。輸送においては、実施の形態１〜３で説明したとおり、気化冷媒が蒸気拡散空間５を第１端部６５から第２端部６６に向けて拡散し、蒸気拡散空間５において凝縮した冷媒は、細孔８を通じて冷媒還流空間６に移動する。冷媒還流空間６に移動した凝縮冷媒は、冷媒還流空間６を第２端部６６から第１端部６５に向けて還流する。この気化冷媒の拡散と凝縮冷媒の還流によって、発熱体６１の熱が、第１端部６５から第２端部６６に輸送される。
【０２１４】
電子機器６０おいては、発熱体６１が実装される位置と、発熱体６１の熱を排出できる位置とが離隔していることも多い。電子機器６０の構造が複雑である場合が多いからである。また、電子機器６０は、発熱体６１の近辺で排熱しにくいことも多い。実装状態に依存するからである。
【０２１５】
熱輸送ユニット７０は、このように、発熱体６１の位置と排熱位置とが離隔する電子機器６０に最適に用いられる。
【０２１６】
熱輸送ユニット７０は、発熱体６１が熱的に接触する第１端部６５と逆の第２端部６６に、気化した冷媒を冷却する放熱部６３を有する。図１８では、放熱部６３の一例として、冷却ファンが示されている。
【０２１７】
冷却ファンは、熱輸送ユニット７０の第２端部６６を冷却する。第２端部６６には、拡散した気化冷媒が到達し、冷却ファンは、この気化冷媒を冷却する。気化した冷媒は冷却されることで、凝縮して凝縮冷媒となる。凝縮冷媒は、細孔８や開口部４７、４９を通じて、蒸気拡散空間５から冷媒還流空間６に移動する。
【０２１８】
このように、熱輸送ユニット７０が放熱部６３を有することで、熱輸送ユニット７０は、気化して輸送された冷媒を、効率的に冷却できる。このため、放熱部６３は、熱輸送ユニット７０において発熱体６１と逆側の端部を冷却することが好適である。逆側の端部を冷却することで、気化した冷媒の凝縮が促進され、熱輸送ユニット７０は、より高速に発熱体６１から奪った熱を第１方向に沿って輸送できる。
【０２１９】
放熱部６３は、冷却ファン以外にも、液冷ジャケット、ペルチェ素子、ヒートシンクなどの熱を放散できる種々の部材を含む。
【０２２０】
また、熱輸送ユニット７０は、発熱体６１と熱的に接触する接触部７１を有することも好適である。
【０２２１】
接触部７１は、発熱体６１と熱輸送ユニット７０との熱的な接触を容易にする。例えば熱的接合材（ＴＩＭ「Ｔｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を、接触部７１は有していることも好適である。
【０２２２】
熱的接合材には、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用いられる。これらの熱的接合材が、接触部７１に塗布されていればよい。
【０２２３】
接触部７１は、熱的接合材を有していることで、発熱体６１との熱抵抗を小さくでき、小さくなった熱抵抗のおかげで、熱輸送ユニット７０は、発熱体６１からの熱を受熱しやすくなる。
【０２２４】
電子機器６０に含まれる発熱体６１に、熱輸送ユニット７０が熱的に接触することで、発熱体６１が発生させる熱が効率的に発熱体６１から離れた位置に輸送される。この結果、発熱体６１が、効率的に冷却される。すなわち、電子機器６０の発熱による誤動作が防止できる。
【０２２５】
また、熱輸送ユニット７０は、薄い平板状の上部板や下部板の積層によって形成されるので非常に薄型である。このため、電子機器の小型化を阻害しない。特に、電子機器は、電子基板６４のように、面積は広いが厚みが小さい要素を多く格納する。このため、平面方向には実装スペースが余っているが、厚み方向には実装スペースはほとんど余っていない。この状況において、熱輸送ユニット７０は、薄型であって、平面方向に熱を輸送できるので、発熱体６１の冷却に適している。
【０２２６】
以上のように、熱輸送ユニット７０は、電子機器の小型化・薄型化を阻害せずに、電子機器６０内部に格納でき、発熱体６１を効率的に冷却できる。
【０２２７】
電子機器の例として、図１９のような携帯端末が用いられることも好適である。図１９は、本発明の実施の形態３における電子機器の斜視図である。
【０２２８】
電子機器８０は、カーテレビやパーソナルモニターなどの薄型、小型が要求される携帯端末である。
【０２２９】
電子機器８０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８０の内部に熱輸送ユニット７０が格納されており、発熱体の冷却を実現する。
【０２３０】
このような熱輸送ユニット７０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。すなわち熱輸送ユニット７０は、発熱体からの熱を高速に輸送して冷却でき、発熱体の発熱を抑えることができる。
【０２３１】
熱輸送ユニット７０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、産業機器に実装される冷却装置や、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、おき換えられたりすることが可能である。熱輸送ユニット７０は、従来用いられているヒートパイプよりも高速に熱を輸送できるので、冷却能力が高くなる。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、熱輸送ユニット７０は、広い適用範囲を有する。
【０２３２】
また熱輸送ユニット７０は、平板状であるが、薄い板部材の積層で形成されているので、折り曲げたり湾曲させたりすることも可能である。この場合でも、通路を気化した冷媒が拡散し、毛細管流路を還流して通路と分離されている溝を凝縮した冷媒が還流するので、熱輸送ユニットは、高い効率で熱を輸送できる。特に気化した冷媒と凝縮した冷媒との干渉が生じないので、熱輸送効率が高い。
【０２３３】
例えば、電子機器内部の形状によっては、熱輸送ユニット７０が湾曲状態でなければ実装しにくい場合もある。このような場合には、湾曲された熱輸送ユニット７０が実装される。
以上の実施の形態１〜３で説明した熱輸送ユニットおよび電子機器は、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。
【符号の説明】
【０２３４】
１、４５、７０ 熱輸送ユニット
２ 上部板
３ 下部板
４ 内部空間
５ 蒸気拡散空間
６ 冷媒還流空間
７ 干渉防止板
８ 細孔
１３ 第１端部
１４ 第２端部
１５、１６、１７、１８ 破線矢印
２０ 発熱体
３０、３１ 溝
４０ 中間板
４６ 第１端部
４７ 開口部
４８ 第２端部
４９ 開口部
６０ 電子機器
６１ 発熱体
６２ 筐体
６３ 放熱部
６４ 電子基板
６５ 第１端部
６６ 第２端部
７１ 接触部
８０ 電子機器
６１ 発熱体
８３ ディスプレイ
８４ 発光素子
８５ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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によって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、
前記内部空間に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と、
前記内部空間に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間と、
前記蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒と、前記冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板と、を備え、
前記干渉防止板は、前記蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を、前記冷媒還流空間に移動させる複数の細孔を有し、
前記細孔における前記蒸気拡散空間側の開口面積は、前記冷媒還流空間側における開口面積よりも小さい熱輸送ユニット。
【請求項２】
前記蒸気拡散空間と前記冷媒還流空間とは、前記干渉防止板によって分離される請求項１記載の熱輸送ユニット。
【請求項３】
前記蒸気拡散空間は、第１方向に沿って気化した冷媒を拡散し、前記冷媒還流空間は、前記第１方向と逆方向である第２方向に沿って凝縮した冷媒を還流する、請求項１又は２記載の熱輸送ユニット。
【請求項４】
前記熱輸送ユニットは、第１端部および前記第１端部と逆側の第２端部とを有し、
前記第１端部近傍に配置された発熱体の熱によって封入された冷媒が気化し、前記蒸気拡散空間が、気化した冷媒を前記第１方向に沿って拡散させ、
前記細孔は、前記第１端部から前記第２端部に拡散する過程で凝縮した冷媒を、前記冷媒還流空間に移動させ、
前記冷媒還流空間は、前記冷媒還流空間に移動した凝縮した冷媒を、前記第２方向に沿って還流させる、請求項３記載の熱輸送ユニット。
【請求項５】
前記細孔は、前記蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を前記冷媒還流空間に移動させると共に、前記蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒のせん断応力が、前記冷媒還流空間に伝播するのを防止する請求項１から４のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項６】
前記せん断応力が前記冷媒還流空間に伝播するのを防止することで、前記干渉防止板は、前記第２方向に沿った凝縮した冷媒の還流に対する前記第１方向に沿った気化した冷媒による干渉を防止する、請求項３から５のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項７】
前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方は、前記蒸気拡散空間と前記冷媒還流空間とを結ぶ開口部を更に備える請求項４から６のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項８】
前記開口部は、前記干渉防止板に設けられ、前記細孔よりも大きな開口面積を有する請求項７記載の熱輸送ユニット。
【請求項９】
前記細孔は、前記蒸気拡散空間から前記冷媒還流空間に向けてその断面積を拡張させる形状を有する請求項１から８のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１０】
前記上部板および前記下部板の少なくとも一方は複数の溝を有し、前記複数の溝は、前記冷媒還流空間を形成する請求項１から９のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１１】
前記複数の溝は、前記第２方向に沿っている請求項１０記載の熱輸送ユニット。
【請求項１２】
前記上部板および前記下部板の双方が前記溝を備える場合には、前記上部板には、第１の前記干渉防止板が対向して設けられ、前記下部板には、第２の前記干渉防止板が対向して設けられる請求項１０又は１１記載の熱輸送ユニット。
【請求項１３】
前記蒸気拡散空間および前記冷媒還流空間の少なくとも一方は、その表面に金属めっきを有する請求項１から１２のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１４】
前記金属めっきは、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれる請求項１３記載の熱輸送ユニット。
【請求項１５】
前記第２端部において気化した冷媒を冷却する放熱部を更に備える請求項４から１４のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１６】
前記第１端部において、発熱体と熱的に接触する接触部を更に備える請求項４から１５のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか記載の熱輸送ユニットと、
前記接触部において熱的に接触する発熱体と、
前記発熱体を実装する電子基板と、
前記電子基板を格納する筐体と、を備える電子機器。
【請求項１】
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によって形成され、冷媒を封入可能な内部空間と、
前記内部空間に含まれ、気化した冷媒が拡散する蒸気拡散空間と、
前記内部空間に含まれ、凝縮した冷媒が還流する冷媒還流空間と、
前記蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒と、前記冷媒還流空間を還流する凝縮した冷媒と、の干渉を防止する干渉防止板と、を備え、
前記干渉防止板は、前記蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を、前記冷媒還流空間に移動させる複数の細孔を有し、
前記細孔における前記蒸気拡散空間側の開口面積は、前記冷媒還流空間側における開口面積よりも小さい熱輸送ユニット。
【請求項２】
前記蒸気拡散空間と前記冷媒還流空間とは、前記干渉防止板によって分離される請求項１記載の熱輸送ユニット。
【請求項３】
前記蒸気拡散空間は、第１方向に沿って気化した冷媒を拡散し、前記冷媒還流空間は、前記第１方向と逆方向である第２方向に沿って凝縮した冷媒を還流する、請求項１又は２記載の熱輸送ユニット。
【請求項４】
前記熱輸送ユニットは、第１端部および前記第１端部と逆側の第２端部とを有し、
前記第１端部近傍に配置された発熱体の熱によって封入された冷媒が気化し、前記蒸気拡散空間が、気化した冷媒を前記第１方向に沿って拡散させ、
前記細孔は、前記第１端部から前記第２端部に拡散する過程で凝縮した冷媒を、前記冷媒還流空間に移動させ、
前記冷媒還流空間は、前記冷媒還流空間に移動した凝縮した冷媒を、前記第２方向に沿って還流させる、請求項３記載の熱輸送ユニット。
【請求項５】
前記細孔は、前記蒸気拡散空間で凝縮した冷媒を前記冷媒還流空間に移動させると共に、前記蒸気拡散空間を拡散する気化した冷媒のせん断応力が、前記冷媒還流空間に伝播するのを防止する請求項１から４のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項６】
前記せん断応力が前記冷媒還流空間に伝播するのを防止することで、前記干渉防止板は、前記第２方向に沿った凝縮した冷媒の還流に対する前記第１方向に沿った気化した冷媒による干渉を防止する、請求項３から５のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項７】
前記第１端部および前記第２端部の少なくとも一方は、前記蒸気拡散空間と前記冷媒還流空間とを結ぶ開口部を更に備える請求項４から６のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項８】
前記開口部は、前記干渉防止板に設けられ、前記細孔よりも大きな開口面積を有する請求項７記載の熱輸送ユニット。
【請求項９】
前記細孔は、前記蒸気拡散空間から前記冷媒還流空間に向けてその断面積を拡張させる形状を有する請求項１から８のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１０】
前記上部板および前記下部板の少なくとも一方は複数の溝を有し、前記複数の溝は、前記冷媒還流空間を形成する請求項１から９のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１１】
前記複数の溝は、前記第２方向に沿っている請求項１０記載の熱輸送ユニット。
【請求項１２】
前記上部板および前記下部板の双方が前記溝を備える場合には、前記上部板には、第１の前記干渉防止板が対向して設けられ、前記下部板には、第２の前記干渉防止板が対向して設けられる請求項１０又は１１記載の熱輸送ユニット。
【請求項１３】
前記蒸気拡散空間および前記冷媒還流空間の少なくとも一方は、その表面に金属めっきを有する請求項１から１２のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１４】
前記金属めっきは、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、コバルトおよびこれらの合金の少なくとも一つの金属から選ばれる請求項１３記載の熱輸送ユニット。
【請求項１５】
前記第２端部において気化した冷媒を冷却する放熱部を更に備える請求項４から１４のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１６】
前記第１端部において、発熱体と熱的に接触する接触部を更に備える請求項４から１５のいずれか記載の熱輸送ユニット。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか記載の熱輸送ユニットと、
前記接触部において熱的に接触する発熱体と、
前記発熱体を実装する電子基板と、
前記電子基板を格納する筐体と、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】
【公開番号】特開２０１１−１４５０４４（Ｐ２０１１−１４５０４４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５９９（Ｐ２０１０−８５９９）
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（３９００１５２４４）日本モレックス株式会社 (37)
【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２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１８日（２０１０．１．１８）
【出願人】（３９００１５２４４）日本モレックス株式会社 (37)
【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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