JP2004003816A - 熱輸送素子および熱輸送素子を用いた半導体装置および熱輸送素子を用いた大気圏外移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】静音性及び温度制御性を有し、かつ熱輸送能力及び熱拡散能力を向上し、また、熱伝達特性、流動特性を向上させた熱輸送素子を提供することを目的とする。
【解決手段】液体５が流れる流路が形成された中空体の両端を該中空体内部に外気が侵入しないように閉じた構造とされ、中空体内部に液体５と気体６が封入された容器１と、容器１の外壁に、液体５の流路にそって、互いに隣り合うように配設された１つ以上の受熱用熱交換器２及び放熱用熱交換器３と、容器１の両端に設けられ、液体５を流路方向に振動させる駆動用熱交換器４を備えたものとする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等の冷却に用いられる熱輸送素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器等の冷却には、熱輸送素子として、信頼性、軽量化及び静音性等の観点から、ポンプ等が有する可動部を持たないヒートパイプが用いられてきた。しかし、近年、電子機器等冷却する対象物の発熱量が急増しており、ヒートパイプによる冷却が困難になってきている。
【０００３】
また、ヒートパイプでは温度制御が難しく、温度制御が容易にできる熱輸送素子が必要とされている。
【０００４】
このような背景の下で、温度制御性を考慮した新しい熱輸送素子が開発されてきている。
【０００５】
従来の熱輸送素子では、偏平なヘッダが細径チューブで接続され、内部に液体が流路端部に気相部を残して封入され、各ヘッダの内部にはフィンで流路が形成され、ヒータ等の加熱手段が設けられた毛細管がヘッダの一部に接続されている。この熱輸送素子は、加熱手段の電源によって毛細管内部の液をパルス状の電圧でステップ的に加熱し、突沸させ、液の気化に伴う急激な圧力上昇によって液が駆動され、一方、流路の他端では気相部によって体積変動が吸収される、いわゆる気泡ポンプを利用したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８６７８８号公報（図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の熱輸送素子にあっては、毛細管内部の液体を微小振動させる気泡ポンプにより液体を駆動して熱拡散させるものであるため、熱輸送能力及び熱拡散能力が小さいという問題があった。
【０００８】
また、作動流体である液体としては、気泡ポンプとしての特性がよく、熱伝達特性、流動特性がよいものが望まれるが、これら全ての特性を満たすことは非常に難しかった。すなわち、作動流体の振動の振幅を大きくし、周期を小さくして気泡ポンプとしての特性を向上させるとともに、熱伝達特性、流動特性を向上させることは困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するものであり、静音性及び温度制御性を有し、かつ熱輸送能力及び熱拡散能力を向上した熱輸送素子を提供することを目的とする。
【００１０】
また、気泡ポンプとしての特性を向上させた熱輸送素子を提供することを目的とする。
【００１１】
また、熱伝達特性、流動特性を向上させた熱輸送素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る熱輸送素子は、液体が流れる流路が形成された中空体の両端を該中空体内部に外気が侵入しないように閉じた構造とされ、上記中空体内部に液体と気体が封入された容器、
上記容器の外壁に、上記流路にそって、互いに隣り合うように配設された１つ以上の受熱用熱交換器及び放熱用熱交換器、
および上記容器の両端に設けられ、上記液体を流路方向に振動させる駆動用熱交換器を備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１の構成を示す断面図である。図において、容器１の大きさは特に限定されるものではなく、例えば微細管などにて形成することも可能であり、そのような場合は、半導体装置などの微細構造物への利用も可能となることは言うまでもない。
【００１４】
図に示したように、容器１には液体５及び気体６が適量封入され、容器１途中に受熱用熱交換器２及び放熱用熱交換器３がそれぞれ１つ以上設けられており、容器１の両端に駆動用熱交換器４が設けられている。
【００１５】
容器１はその内部を液体５及び気体６が移動する流路の役割を有する。受熱用熱交換器２は、電子機器、半導体素子等の発熱体部分またはこの発熱体部分の熱を放熱する放熱部分である。放熱用熱交換器３は、熱輸送機器の受熱部または自然・強制対流熱伝達や輻射を利用する放熱壁である。また、放熱用熱交換器３は、直接外部空間（空気中、水中、宇宙空間等）に容器１の一部を剥き出しに設置し、直接自然・強制対流熱伝達や輻射を利用してもよい。この場合、フィン等を剥き出しの容器１部表面に設けてもよい。
【００１６】
駆動用熱交換器４は、容器１の両端に設けられ、電気加熱ヒータ等のような周期的に加熱することができる熱交換器、または太陽光のような時間とともに入熱量が変化する熱源でもよい。例えば、人工衛星のように地球等を周回する機器に熱輸送素子が設置された場合、ある一定周期で加熱・冷却が繰り返される（太陽光が入射する面では加熱され、逆に、その背面では冷却される。）ので、この一定周期で繰り返される加熱・冷却を駆動用熱交換器４として利用してもよい。
【００１７】
液体５は、蒸留水、エタノール、アンモニア等の単一成分液体またはこれらの単一成分液体を組み合わせた混合液体のような相変化を生じる液体（液相と気相とが混在するような作動流体としての液体）である。気体６は液体５の蒸気である。但し、気体６には液体５の蒸気以外の気体が若干量混入していてもよい。
【００１８】
上記図１に示した構造においては、容器１途中に設けられた受熱用熱交換器２部分における容器１内部の液体５が受熱により温度上昇し高温液体となり、逆に、放熱用熱交換器３部分における容器１内部の液体５は放熱により温度低下して低温液体となる。その際、図１（ａ）に示したように左側の駆動用熱交換器４を加熱し、ある場合はその後冷却した後一定時間後に図１（ｂ）に示したように右側の駆動用熱交換器４を加熱し、ある場合はその後冷却する（これを一周期とする）というように、各駆動用熱交換器４により容器１両端をある一定周期で交互に加熱することにより、容器１両端の内部では気体の発生（沸騰）・成長（蒸発または沸騰）・収縮（凝縮）が半周期ずれて繰り返され、容器１中央側の高温液体及び低温液体が左右に振動する。この振動によって、容器１内部では高温液体が放熱用熱交換器３部分へ移動し、移動した高温液体が保有する熱を放熱して低温液体になり、逆に、低温液体は受熱用熱交換器２部分へ移動し受熱され高温液体になる。
【００１９】
以上のように、本実施の形態においては、容器１の両端に設けた駆動用熱交換器で容器１の両端を一定周期で交互に加熱し、液体５を受熱用熱交換器２部分と放熱用熱交換器３部分との間で左右に周期的に振動しているため気泡ポンプとしての特性を向上させている。また、この振動によって受熱用熱交換器２部分から放熱用熱交換器３部分へ熱輸送を行うものであり、駆動用熱交換器４の加熱量と加熱周期を変えることによって容易に振動の振幅を大きくし、振動周期を小さくすることができるので、熱輸送効率を向上させることができるとともに、受熱用熱交換器２部分における液体５の温度を制御することができる。
【００２０】
また、ポンプ等のような可動部を有していないので、耐久性及び信頼性が向上し、コンパクトで軽量なものにすることができる。
【００２１】
さらに、ヒートパイプのように重力を利用するものとは異なり、重力を利用しない熱輸送素子であり、また、重力の影響を受けにくい構造であるために微小重力及び無重力空間において使用することができ、また、逆に高重力空間においても使用することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図１において、容器１の駆動用熱交換器４が設けられた部分それぞれの内容積Ｖ１は、容器１の受熱用熱交換器２中央と放熱用熱交換器３の中央との間の内容積Ｖ２以上であるのが好ましい。また、液体５の量Ｖ３は、容器１の全内容積Ｖから容積Ｖ１を差し引いた程度であるのが好ましい。
【００２３】
上記のように、内容積Ｖ１≧内容積Ｖ２、Ｖ３≒Ｖ−Ｖ１とすることにより大きな振動が生じるようにすることができる。より大きな振動を発生させることによって、液体５が複数の受熱用熱交換器２と放熱用熱交換器３を経て移動するようになるので、受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３へより一層効率よく熱輸送することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図２は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態３の構成を示す断面図である。図において、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、低沸点液体７と高沸点液体８を組み合わせた互いに混合しない分離流体を使用するものである。
【００２５】
低沸点液体７は、小さな熱量でより大きな体積変化を示す液体、例えば、潜熱が小さく、気液の密度差が大きなものを用い、液体の両端すなわち駆動用熱交換器４と接する位置に封入されている。高沸点液体８は、低沸点液体７より沸点が高く、流動特性がよく、さらに熱輸送特性がよい、例えば、粘性係数が小さく、熱容量や熱伝導率が大きなものを用い、低沸点液体７の間の位置に封入されている。具体的には、低沸点液体７としてフロリナート（住友スリーエム（株）の商品名、化学式：Ｃ_６Ｆ_１４等）、フロンＨＦＣ１３４ａ等を用いることができ、高沸点液体８としてはこの低沸点液体７とが互いに混合しない例えばこの場合においては水等を用いることができる。
【００２６】
低沸点液体７と高沸点液体８とを組み合わせた分離流体を使用することによって、駆動用熱交換器４における小さな消費エネルギーで高沸点液体８に大きな振動を生じさせ（成績係数Ｃ．Ｏ．Ｐが大きくなる）、また、高沸点液体８の振動周期を小さくすることができる。
【００２７】
また、受熱用熱交換器２の発熱量が大きく、受熱用熱交換器２部分における容器１内の液体温度が上昇しても、両端部に低沸点流体が存在することにより、安定して駆動用熱交換器４内で蒸気発生・成長・凝縮が生じ、安定して高沸点液体８を振動させ、熱を輸送することができる。従って、本実施の形態によれば限界熱輸送量を大きくすることができる。
【００２８】
実施の形態４．
上記各実施の形態においては、容器の大きさが一端から他端まで一様な大きさにて成る例を示したがこれに限られることは無く、例えば図３（ａ）に示すように、容器１の両端を液体リザーバ１ａ、１ｂとし、その部分の断面積を、容器１の両端以外の箇所の断面積より大きくし、容器１内に封入される液体１の総量を上記各実施の形態の場合より多くしたものである。
【００２９】
また、液体リザーバ１ａ、１ｂの形状は、図３（ａ）のＡ─Ａ拡大断面である図３（ｂ）に示すように、液体リザーバ１ａ、１ｂは同一形状にてなり、断面形状を角部３８を有する形状のここでは矩形形状としている。よってここでは断面形状において角部３８が４箇所存在することとなる。そして、これら角部３８には液体５の毛管現象により液体５が残存し、液体フィレット部５ａが形成されることとなる。
【００３０】
上記のように構成された実施の形態４の熱輸送素子の液体５は上記各実施の形態と同様の動作を行うが、液体リザーバ１ａ、１ｂを有しているため、液体５の総量を多くすることができ、熱交換の容量を大きくし振動による移動距離を長くすることができる。また、液体リザーバ１ａ、１ｂの断面形状が矩形形状にて成り、角部３８を有しているため、この部分に液体フィレット部５ａができる。
【００３１】
よって、駆動用熱交換器４は液体リザーバ１ａ、１ｂ内の全ての液体５を加熱するのではなく、この液体フィレット部５ａ、すなわち気体６（蒸気）に相変化する部分のみを加熱することができるため、駆動用熱交換器４の熱を効果的に利用することができる。また、この液体フィレット部５ａへは、液体リザーバ１ａ、１ｂに蓄えられた液体５から連続的に液体５が供給されるため、加熱量に応じて蒸発量の増大を図ることできる。
【００３２】
尚、この実施の形態４においては、液体リザーバ１ａ、１ｂの断面形状を矩形形状にて形成する場合を示したが、これに限られることは無く、断面形状に角部を有する形状（例えば三角形、多角形、扇形など）であれば、その角部の毛管現象において液体フィレット部が形成されるため、同様の効果を奏することができることは言うまでない。
【００３３】
実施の形態５．
上記各実施の形態においては、駆動用熱交換器を加熱部にて形成し、加熱工程を加熱部による加熱、また、冷却工程を加熱部による加熱の停止により実施する例を示したが、これに限られることは無く、例えば駆動用熱交換器として冷却部を備えるようにしてもよい。以下、駆動用熱交換器として加熱部に加えて冷却部を備える例について説明する。
【００３４】
図４はこの発明の実施の形態５の熱輸送素子の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ―Ａ拡大断面を示す。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。図において、容器１の両端部に加熱部として駆動用熱交換器４に加えて、駆動用熱交換器としての冷却部４０をそれぞれ備える。
【００３５】
上記のように構成された実施の形態５の熱輸送素子の動作について説明する。まず、一方の液体リザーバ１ａ側を駆動用熱交換器４である時間幅加熱する場合、液体リザーバ１ａの冷却部４０は動作せず（冷却せず）、他方の液体リザーバ１ｂ側では駆動用熱交換器４は動作せず（加熱せず）、冷却部４０は動作し冷却する。このことにより、一方の液体リザーバ１ａ内では気体６が発生し、内部の圧力が高くなるとともに、他方の液体リザーバ１ｂ内では強制的に気体６が冷却されて凝縮し、内部の圧力は低下する。
【００３６】
その結果、液体リザーバ１ａと液体リザーバ１ｂと間の圧力差が大きくなり、液体５の液体リザーバ１ａから液体リザーバ１ｂに向けての液流がより瞬時に生じることになる。次に一定時間の後、他方の液体リザーバ１ｂ側を駆動用熱交換器４である時間幅加熱する。このとき他方の液体リザーバ１ｂの冷却部４０は動作せず（冷却せず）、一方の液体リザーバ１ａ側では駆動用熱交換器４は動作せず（加熱せず）、冷却部４０は動作し冷却する。
【００３７】
このことにより、他方の液体リザーバ１ｂ内では気体６が発生し、内部の圧力が高くなるとともに、一方の液体リザーバ１ａ内では強制的に気体６が冷却されて凝縮し、内部の圧力は低下する。その結果、液体リザーバ１ｂと液体リザーバ１ａと間の圧力差が大きくなり、液体５を液体リザーバ１ｂから液体リザーバ１ａに向けての液の逆流がより瞬時に生じることになる。この動作を繰り返すことにより容器１内の液体５の流路方向の振動を与えるようにする。
【００３８】
上記のように構成された実施の形態５の熱輸送素子は、駆動用熱交換器として強制的に冷却を行う冷却部を形成するようにしたので、容器１内の液体５の振動流がより短い時間で可能になるため、液流の流速が大きくなり、受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３へより早く熱を輸送することができる。よって、受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３間の熱輸送能力が大きくなるという利点が得られる。
【００３９】
尚、上記実施の形態５においては、冷却部４０を液体リザーバ１ａ、１ｂの駆動用熱交換器４の相対する面上に形成する例を示したがこれに限られることは無く、蒸気相の生じる箇所ならば他の面上の何れの箇所に形成しても同様の効果奏することは言うまでもない。
【００４０】
また、以下の実施の形態においては駆動用熱交換器としての冷却部を備える例を、または、備えない例を適宜説明するがいずれの構成も採用することは可能であり、採用の有無は設置場所などに応じて適宜選択することが出来ることはいうまでもない。
【００４１】
実施の形態６．
図５〜図８は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態６の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、駆動用熱交換器４が設けられる容器１部分が、図５、図６に示したように、容器１に連通する外管を有する２重管構造となっているもの、図７に示したように、容器１端部を折り返した２重管構造となっているもの、あるいは図８に示したように、別の容器に連通した２重管構造となっているものである。
【００４２】
本実施の形態における図５、７、８の場合によれば、駆動用熱交換器４が設けられている容器１部分に液体５が戻るときに容器１の外壁を介して液体５と気体６との熱交換が生じ、気体６が冷却され、気体６の凝縮に伴う内圧の低下によってより大きな液体駆動圧力が得られ、より短い周期で液体５が振動し、受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３へより一層効率よく熱を輸送することができる。
【００４３】
また、図６は液体リザーバを備えた場合を示しており、容器１の各液体リザーブ１ａ、１ｂの中が２重構造容器と成るよう、内管１ｃ、１ｄが挿入された構成となっている。また、このように内管１ｃ、１ｄが液体リザーブ１ａ、１ｂに挿入されているため、容器１の両端は、液体リザーブ１ａ、１ｂのそれぞれの内側となり、その箇所に駆動用熱交換器４および冷却部４０がそれぞれ形成されている。
【００４４】
この構成によれば、例えば液体リザーバ１ａ内に液体５が戻る時に、内管１ｃの壁を介して液体５と気体６との間で熱交換が生じ、気体６が冷却され、蒸気凝縮に伴う圧力低下により、より大きな液体駆動圧力が得られ、より大きな速度で液体が流動する。また、逆に液体リザーバ１ｂ内に液体５が戻る時に、内管１ｄ壁を介して液体５と気体６との間で熱交換が生じ、気体６が冷却され、蒸気凝縮に伴う圧力低下により、より大きな液体駆動圧力が得られ、より大きな速度で液体が逆流する。
【００４５】
このように短い周期で液体５を振動させることができるので、受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３へ効率良く熱を輸送することができるという利点が得られる。
【００４６】
実施の形態７．
図９、図１０は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態７の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、駆動用熱交換器４が設置される部分の容器１内に、毛細管作用を生じる孔部としてのグルーブまたは多孔質物質等の多孔体９、または溝部４１を設けたものである。
【００４７】
本実施の形態における図９の場合によれば、駆動用熱交換器４が設置される部分の容器１内に、多孔体９を設けることにより、蒸発または沸騰によって費やされる液体５を毛細管作用により補うことができ、また、容器１壁面が液体を保有しやすくなるために壁面が乾きにくくなるので、高熱流束の駆動用熱交換器４を使用することができる。
【００４８】
また、気体６の放出を長時間持続することができ、液体５を移動させる駆動力を持続させることができるので液体５の振動による移動距離を大きくすることができる。
【００４９】
また、多孔体９の孔が気体（蒸気泡）６発生の核として作用し、気体６が発生しやすくなるので、結果として、液体５の振動周期をより短くすることも可能になる。
【００５０】
また、図１０は液体リザーバを備えた場合を示しており、液体リザーバ１ａ、１ｂの内壁面に毛管現象が生じる孔部としての小さな溝部４１を軸方向に設ける。そして上記各実施の形態と同様に駆動用熱交換器４にて加熱または冷却部４０にて冷却するようにした。このように構成すれば、溝部４１中には液体リザーバ１ａ、１ｂの液体５から毛管現象で液体５が浸透するため、駆動用熱交換器４により加熱、または、冷却部４０により冷却される液体５部分の面積が角部３８の液体フィレット部６ａだけではなく、より広い面積で行える。
【００５１】
このため、単位時間あたりの蒸発熱量が増大し、圧力上昇速度が増し、より瞬時に圧力が上昇または圧力が低下し、その結果、容器１中の液体５の振動速度が増し、熱輸送量が増大するという効果が得られる。
【００５２】
また、容器１の形状が矩形ではなく、円形状で角部３８がない場合でも、この溝部４１により駆動動用熱交換器４による加熱による蒸発が生じるという利点がある。また、ここでは液体５を浸透させるものとして溝部４１を設けた場合について示したが、例えば、メッシュや焼結金属、多孔質セラミックなど毛管現象で液体５が浸透するものであれば何でもよく、同じ効果を奏することは言うまでもない。
【００５３】
実施の形態８．
図１１は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態８の構成を示す断面図である。図において、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、容器１の受熱用熱交換器２と放熱用熱交換器３とが設けられた部分内に、乱流促進体１０を設けたものである。
【００５４】
受熱用熱交換器２と放熱用熱交換器３とが設けられた部分内に、乱流促進体１０を設けることによって、容器１内流路全体の圧力損失はあまり増大させることなく熱伝達特性を著しく増大させることができる。
【００５５】
なお、本実施の形態において、乱流促進体に代えて、図１２（ａ）及び（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）に示すように、ストレートフィン、ピンフィン、多孔質物質、発泡金属等、多数の通路を有するマイクロチャンネル１１を用いても同様の効果が得られる。
【００５６】
実施の形態９．
図１３は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態９の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は図１３（ａ）に示したように、容器壁（内壁）１２に窪み１３を設け、窪み１３の下部に空間ができるように挿入物１４を挿入するものである。
【００５７】
本実施の形態によれば、窪み１３の下部の空間に気体６が安定して存在し、容器壁１２と挿入物１４の間から蒸気泡１５が発生しやすくなり、発生した蒸気泡１５が容器壁１２に接する液体５を撹拌するので、内壁における熱伝達がよくなる。また、蒸気泡１５を発生させたい場所に窪み１３と挿入物１４とを設けることによって発生個所を制御することができる。
【００５８】
図１３（ｂ）〜（ｄ）に示したように、挿入物１４の側面には、窪み１３下部の空間と容器壁１２の液体５とを連結する一つまたは複数の溝を設けることが好ましい。
【００５９】
また、窪み１３と挿入物１４とを容器壁１２に複数個設けることによって内壁における熱伝達がより一層よくなる。
【００６０】
実施の形態１０．
図１４は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１０の構成を示す断面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ部を拡大して示している。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は図１４（ａ）に示したように、挿入物１４の下方に窪み１６を設けるものである。
【００６１】
図１４（ｂ）に示したように、挿入物１４の下方に窪み１６を設けることによって、挿入物１４の壁面と窪み１３壁面とがなす角度θが大きくなるため、窪み１６と窪み１３とからなる空間に気体６がより安定して存在しやすくなり、蒸気泡１５がより一層発生しやすくなる。
【００６２】
実施の形態１１．
図１５は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１１の構成を示す断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ部を拡大して示している。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、容器１の駆動用熱交換器４が設置される部分の容器壁１２に、上記実施の形態７及び８と同様の窪み１３と挿入物１４を設けるものである。
【００６３】
本実施の形態によれば、駆動用熱交換器４が設置される部分の容器１の容器壁１２において蒸気泡１５がより一層発生しやすくなり液体５の振動周期を短くすることができる。
【００６４】
また、窪み１３と挿入物１４を容器１端部に設け、容器１端部から蒸気泡１５を発生させることによって、液体５の移動距離を大きくすることができ、熱伝達特性がより一層向上する。
【００６５】
また、挿入物１４の挿入側に窪み１６を設けることによって、窪み１３の下部に気体６が安定に存在するようになるので、蒸気泡１５が発生しやすくなる。
【００６６】
実施の形態１２．
図１６及び１７は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１２の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、上記各実施の形態において、容器に蛇行管１７を用いるものである。
【００６７】
容器に蛇行管１７を用いることによって、点在する熱源からの熱輸送を容易に行うことができる。
【００６８】
また、図１７に示したように、受熱用熱交換器２及び放熱用熱交換器３を平板型にして熱交換面積を増大させ、熱抵抗を低下させることができる。
【００６９】
実施の形態１３．
図１８は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１３の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、ペルチェ素子１８を介して蛇行管１７の両端を重ね合わせるものであり、ペルチェ素子１８が駆動用熱交換器として作用するものである。
【００７０】
本実施の形態によれば、ペルチェ素子１８へ電流の流れを周期的に反転させて通電することにより、蛇行管１７の一端は加熱され、他端は冷却され、液体５の振動が生じる。すなわち、ペルチェ素子１８は駆動用熱交換器の加熱部と冷却部との両機能を有するものである。
【００７１】
また、加熱により発生した気体６が電流の反転により冷却されて凝縮することにより、蛇行管１７両端の圧力差を大きくすることができるとともに、液体５振動の周期を短くすることができるので、より効率的な熱輸送ができる。
【００７２】
また、圧力差を大きくすることができるので、この駆動力により、蛇行管１７が長くなり、液体５の流動抵抗が大きくなった場合でも熱輸送が可能になる。
尚、上記各実施の形態にて示した蛇行管とは各図にて示したほかに、２つ折り曲げられた容器も含むものである。
【００７３】
実施の形態１４．
図１９は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１４の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、隣り合う蛇行管１７の容器壁同士で熱伝達が良好に行われるようにしたものであり、図１９においては、容器壁同士を接触させるようにしており、さらに、接した容器壁同士を溶接、ろう付け、接着等で接合している。
【００７４】
また、図２０に示すように、平板に蛇行する溝を形成し、隣り合う流路に共通の容器壁（一体化された容器壁）によって一体化された蛇行流路１９を設け、隣り合う流路間の熱伝達が良好に行われるようにしてもよい。
【００７５】
また、蛇行管１７からなる容器を熱伝導性のよい材料でモールドし、隣り合う蛇行管１７の容器壁を一体化し、容器壁間の熱伝導をよくしてもよい。
【００７６】
また、図２１に示すように、流路を隔壁で遮断することによって、一つの隔壁（一体化された容器壁）で隣り合う蛇行通路を形成した一体化された蛇行流路１９を形成し、隣り合う蛇行通路間の熱伝導をよくしてもよい。
【００７７】
本実施の形態によれば、液体５の振動による熱の輸送に加えて、熱の拡散が蛇行流路同士の間で行われるので、受熱用熱交換器２及び放熱用熱交換器３における熱交換効率が向上する。
【００７８】
また、図２０及び２１においては、薄型で容易に変形可能な熱輸送素子が得られる。例えば、放熱用熱交換器２が設けられる放熱部に障害物があるような場合、図２２に示すように、熱輸送素子を変形させて放熱部の両面にフィン２０からなる放熱用熱交換器を設置し、放熱部の両面を有効に利用することができる。
【００７９】
実施の形態１５．
図２３及び２４は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１５の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、上記実施の形態１４において、一体化された蛇行流路１９における隣り合う蛇行通路の隔壁にバイパス孔２１を設けるものである。
【００８０】
本実施の形態によれば、バイパス孔２１によって液体５が移動できるので、より積極的に熱を拡散させることができる。
【００８１】
実施の形態１６．
図２５は本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１６の構成を示す断面図、図２６は図２５に示した熱輸送素子の熱制御方法を示す図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。上記各実施の形態においては、１つの熱輸送素子の容器１が受熱用熱交換器２、および放熱用熱交換器３に接している場合について説明したが、本実施例では図２５に示すように複数の容器同士が隣接して成る場合について説明する。１つの容器だけを見れば、上記各実施の形態と同様に構成されている。
【００８２】
図において、他の容器１００側が存在し、他の容器の１００の両端には他の液体リザーバ１００ａ、１００ｂがそれぞれ形成されているものとする。容器１側を第１の熱輸送素子１０１とし、他の容器１００側を第２の熱輸送素子１０２とする。
【００８３】
上記のように構成された実施の形態１６の熱輸送素子の動作について図２６を交えて説明する。まず、図２６は第１、第２の熱輸送素子１０１、１０２中の各駆動用熱交換器４のＯＮ−ＯＦＦの切り替えパターンの一例を示したものである。図２６のＯＮ−ＯＦＦ線図は第１の熱輸送素子１０１の液体リザーバ１ａ側と液体リザーバ１ｂ側との駆動用熱交換器４が切り替わる周期と、第２の熱輸送素子１０２の他の液体リザーバ１００ａ側と他の液体リザーバ１００ｂ側との駆動用熱交換器４が切り替わる周期は同じであるが、半周期だけずらしてＯＮ−ＯＦＦさせることを示している。尚、この周期はこの場合に限られるものではなく、切り替えのタイミングがずれていれば他の周期であってもよい。
【００８４】
これは、第１の熱輸送素子１０１の駆動用熱交換器４のＯＮ−ＯＦＦが切り替わる瞬間に、液流の方向が逆転するため、一次的に液流速が低下し、ある場合においては液流が停止する可能性がある。このため、受熱用熱交換器２から容器１内の液体５への熱伝達量が低下し、その結果受熱用熱交換器２の温度が上昇しようとする。しかし、この時点で他方の第２の熱輸送素子１０２では駆動用熱交換器４の切り替えは行われないため、液流は一定である。そのため受熱用熱交換器２からは他の容器１００側にて所定の熱交換は行われており、受熱用熱交換器２の温度上昇を防止できることになる。
【００８５】
同様に第２の熱輸送素子１０２の駆動用熱交換器４のＯＮ−ＯＦＦが切り替わる瞬間に、液流の方向が逆転するため、一次的に液流速が低下し、ある場合においては液流が停止する可能性がある。このため、受熱用熱交換器２から他の容器１００内の液体５への熱伝達量が低下し、その結果受熱用熱交換器２の温度が上昇しようとする。しかし、この時点で第１の熱輸送素子１０１では駆動用熱交換器４の切り替えは行われないため、液流は一定である。そのため受熱用熱交換器２からは容器１側にて所定の熱交換は行われており、受熱用熱交換器２の温度上昇を防止できることになる。
【００８６】
上記のように構成された実施の形態１６の熱輸送素子は、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、２つの熱輸送素子１０１、１０２を同時に使用するため、受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３への熱輸送が２倍になる。さらに、２つの熱輸送素子１０１、１０２のそれぞれの駆動用熱交換器４のＯＮ−ＯＦＦ切り替え時間を同時に行わないことにより、受熱用熱交換器２の温度変動を小さくできるという効果が得られる。
【００８７】
また、上記実施の形態１６においては冷却部４０の制御について示さなかったが、対応する駆動用熱交換器４のＯＮ−ＯＦＦ切り替えと逆のＯＮ−ＯＦＦの切り替えを行えばよい。その場合は、切り替えにおける一次的な液流速の低下がさらに減少し、受熱用熱交換器２の温度変動をより一層小さくすることできる。
【００８８】
尚、上記実施の形態１６においては２つの熱輸送素子を組み合わせる例を示したがこれに限られることは無く、３つまたはそれ以上を組み合わせる例も考えられる。それら各熱輸送素子の加熱、冷却のタイミングが同時にならないように制御すればよい。
【００８９】
実施の形態１７．
図２７は、本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１７の構成を示す平面図（ａ）及びＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。図において、上記各実施の形態と同一符号は同一部分または相当部分を示す。本実施の形態は、蛇行通路を積層して、上下蛇行通路における液体の流通方向の関係が並流、対向流あるいは直交流となるようにするものである。
【００９０】
本実施の形態によれば、２次元的または３次元的に熱を拡散させることができるので、熱伝達効率が向上する。
【００９１】
上記に示したような構成の具体的な使用例を以下に示す。図２８は本発明に係る熱輸送素子を半導体素子の冷却に使用した半導体装置の例を示すものである。図２９は図２８に示した半導体素子の構成を示す図である。図２９に示すように、例えば幅２ｍｍ、長さ３ｍｍ、高さ２ｍｍの大きさで、半導体材料（ＧａＮ）からなるチップ６１がある。そして、このチップ６１の中には発熱源６２がある。また、チップ６１の下部には幅１００μｍ、深さ３００μｍの多数の溝からなるマイクロチャンネル６０が設けられている。ここでは、マイクロチャネル６０が受熱用熱交換器に相当する。
【００９２】
そして、図２８に示すようにこのチップ６１のマイクロチャンネル６０がＳｉＣなどからなるチップ搭載基板６４中に設けられた幅１ｍｍ深さ１ｍｍ程度の溝からなる流路６３中に配設される。ここでは流路６３を備えたチップ搭載基板６４が容器に相当する。また、チップ６１は流路６３内の液体５の流れ方向によってはバイパス孔と成り得る箇所Ａ、Ｂ上にも配設されている。
【００９３】
この流路６３の両端には幅２ｍｍ、深さ１ｍｍの液体リザーバ６７ａ、６７ｂがそれぞれ設けられている。さらに、チップ搭載基板６４は冷却水路６６を持つＣｕＷなどからなる基板６５上に搭載され、はんだ接合されている。ここでは冷却水路６６が放熱用熱交換器に相当する。
【００９４】
冷却水路６６中の冷却水は外部に設置された水駆動用ポンプ（図示せず）により駆動され流入している。チップ搭載基板６４の蓋６４ａはセラミックなどの電気絶縁板からなり、各液体リザーバ６７ａ、６７ｂ上にはステンレス箔やタングステン箔、あるいはニクロム箔などからなる駆動用熱交換器６８ａ、６８ｂがそれぞれ接合されている。また、基板６５の上には各駆動用熱交換器６８ａ、６８ｂのＯＮ−ＯＦＦを制御する制御部６９が形成されており、制御部６９は入力線７０にて液体リザーバ６７ａ、６７ｂおよび各駆動用熱交換器６８ａ、６８ｂに接続され、各液体リザーバ６７ａ、６７ｂの温度を測定し、その測定値に基づき各駆動用熱交換器６８ａ、６８ｂにＯＮ−ＯＦＦを制御する電気入力を与えている。
【００９５】
上記のように構成された実施の形態１７の熱輸送素子は、制御部６９の制御により、各液体リザーバ６７ａ、６７ｂの温度に基づいて、各駆動用熱交換器６８ａ、６８ｂのＯＮ−ＯＦＦ切り替えが行われる。そして、上記各実施の形態と同様に、流路６３中の液体５の振動流により発熱源６２下部のマイクロチャンネル６０から流路６３中の液体５に熱が伝達される。
【００９６】
そして本実施の形態では上記各実施の形態と異なり、放熱用熱交換器として、チップ搭載基板６４の下部に接した基板６５中の冷却水路６６を用いている。よって、チップ６１中の発熱源６２からの熱はマイクロチャンネル６０から流路６３中の液体５に伝えられ、さらに基板６５中の冷却水路６６に伝達され冷却される。
【００９７】
このとき、冷却水路６６の水を直接マイクロチャンネル６０に流入させると、マイクロチャンネル６０の溝隙間は１００μｍ以下であり、冷却水路６６内の異物により目詰まりする可能性があるが、本実施の形態ではマイクロチャンネル６０を流れるのは、清浄な流路６３により形成された熱輸送素子内の液体５であるので、異物がなくマイクロチャンネル６０に目詰まりが発生することがないという利点が得られる。
【００９８】
従来の方法では一般的にチップ搭載基板内に内蔵できるダイヤフラムの振動を利用した機械的なマイクロポンプなどを用いることもできるが、本願発明においては、実施の形態１７にて示したように機械的なポンプではない振動により熱交換が可能な熱輸送素子を用いているため、機械的な駆動部分がなく、信頼性が高い熱輸送を行うことができるという利点が得られる。
【００９９】
実施の形態１８．
図３０はこの発明の実施の形態１８の熱輸送素子の構成を示す断面図、図３１は図３０に示した熱輸送素子の部分拡大断面図である。図において、容器１０３が例えば樹脂にて成型されている。液体リザーバ１ａ、１ｂの部分も樹脂にて形成されている。さらに、容器１０３の受熱用熱交換器２下部の容器１０３は図３１（ｂ）に示すように、幅や深さが１ｍｍ以下のマイクロフィン８３構造となっており、容器１０３の壁と液体５と間の熱伝達を向上させる工夫がなされている。
【０１００】
また、容器１０の中途は図３１（ａ）に示すように、２本の流路が並列に設けられ、さらにこの部分は可とう性を有するフレキシブル管にて形成されており、このフレキシブル管部分のところで曲げ可能に形成されている。
【０１０１】
上記実施の形態１８のように構成された熱輸送素子の動作は、上記各実施の形態と同様でありその説明を省略する。本実施の形態によれば、容器１０３が中途で並列管となっているため、容器１０３の流れ断面積が大きくとれるため、液流動が容易になり受熱用熱交換器２から放熱用熱交換器３間の熱輸送を大きくできるという利点が得られる。
【０１０２】
さらに、容器１０３の中途はフレキシブル管になっているため、例えば、本熱輸送素子を装置本体と蓋とが折りたたみ形式になっている携帯電話に使用し、液体リザーバ１ａを蓋内に、液体リザーバ１ｂを本体内部に装着し、フレキシブル管を蓋と本体とを連結するヒンジ部に使用できる。このように適応することにより、本熱輸送素子をヒンジなどがある電子機器にも使用できるという利点が得られる。
【０１０３】
実施の形態１９．
図３２は本発明の実施の形態１９に係る熱輸送素子を人工衛星に搭載されたフェーズドアレイアンテナなどの半導体素子の冷却に使用した構成を示す図、図３３は図３２に示した人工衛星のフェーズドアレイアンテナの内部断面構造を示した断面図である。図において、熱輸送素子を大気圏外移動体としての人工衛星１１１に適応する例である。人工衛星１１１の表面にはフェーズドアレイアンテナ１１２が搭載されている。
【０１０４】
フェーズドアレイアンテナ１１２の内部断面は図３３に示すように、電波を発信・受信する半導体素子１１３が内部に取り付けられ、半導体素子１１３に隣接して外径３ｍｍの容器１０４が取り付けられている。容器１０４の中途には放熱用熱交換器としての役割をもつループ型ヒートパイプの蒸発器１１４が取り付けられ、端部にはそれぞれ駆動用熱交換器４を備えた液体リザーバ１ａ、１ｂが設けられている。
【０１０５】
ループ型ヒートパイプの蒸発器１１４は図３２に示すように液管、展開型ラジエータ１１５に連結された蒸気管からなる配管１１６に連結されている。液体リザーバ１ａ、１ｂの駆動用熱交換器４のＯＮ−ＯＦＦ切り替えにより、容器１０４中の液体５の振動流により発熱源である半導体素子１１３からの熱が容器１０４中にの液体５に熱が伝達される動作は上記各実施の形態と同様である。本実施の形態１９では容器１０４に伝達された熱がループ型ヒートパイプの蒸発器１１４に伝達され、その後ループ型ヒートパイプの動作により配管１１６から展開型ラジエータ１１５に伝達されることにより宇宙空間へ放熱される。
【０１０６】
このとき、容器１０４が３ｍｍ程度と細く形成すれば本実施の形態のように、フェーズドアレイアンテナ１１２内部の微小な空間にある半導体素子１１３の冷却が可能になるという利点が得られる。また展開型ラジエータとループ型ヒートパイプと連接させたことにより無重力の空間でも冷却が可能になるという利点が得られる。
【０１０７】
また、大気圏外にて利用される場合、その容器１０４はアルミニウム材にて形成されることが望ましく、その容器１０４内に封入される液体５はアンモニアを用いることが望ましい。
【０１０８】
尚、上記各実施の形態においては、液体リザーバを備えている場合、または備えていない場合を示したが、液体リザーバの有無は、適用箇所、冷却効率などに応じて適宜採用することが出来ることは言うまでもない。
また、駆動用熱交換器の加熱部および冷却部においても同様のことが言える。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明に係る熱輸送素子によれば、液体が流れる流路が形成された中空体の両端を該中空体内部に外気が侵入しないように閉じた構造とされ、上記中空体内部に液体と気体が封入された容器、
上記容器の外壁に、上記流路にそって、互いに隣り合うように配設された１つ以上の受熱用熱交換器及び放熱用熱交換器、
および上記容器の両端に設けられ、上記液体を流路方向に振動させる駆動用熱交換器を備えたものであるので、静音性で温度制御ができ、熱輸送効率が向上され、かつ温度制御ができる熱輸送素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態３の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態４の構成を示す断面図である。
【図４】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態５の構成を示す断面図である。
【図５】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態６の構成を示す断面図である。
【図６】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態６の他の構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態６の他の構成を示す断面図である。
【図８】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態６の他の構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態７の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態７の他の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態８の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態８の他の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態９の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１０の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１１の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１２の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１２の他の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１３の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１４の構成を示す断面図である。
【図２０】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１４の他の構成を示す断面図である。
【図２１】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１４の他の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１４の他の構成を示す断面図である。
【図２３】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１５の構成を示す断面図である。
【図２４】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１５の他の構成を示す断面図である。
【図２５】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１６の構成を示す断面図である。
【図２６】図２５に示した熱輸送素子の熱制御方法を示す図である。
【図２７】本発明に係る熱輸送素子の実施の形態１７の構成を示す断面図である。
【図２８】本発明に係る熱輸送素子を半導体装置に用いた実施の形態１７の構成を示す断面図である。
【図２９】図２８に示した半導体素子の構成を示す図である。
【図３０】本発明に係る熱輸送素子を実施の形態１８の構成を示す断面図である。
【図３１】図３０に示した熱輸送素子の部分拡大断面を示す断面図である。
【図３２】本発明に係る熱輸送素子を人工衛星に用いた実施の形態１９の構成を示す断面図である。
【図３３】図３２に示したフェーズドアレイアンテナの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１０３，１０４　容器、１ａ，１ｂ　液体リザーバ、１ｃ，１ｄ　内管、２　受熱用熱交換器、３　放熱用熱交換器、４　駆動用熱交換器、５　液体、
５ａ　液体フィレット部、６　気体、７　低沸点液体、８　高沸点液体、
１０　乱流促進体、１１　マイクロチャンネル、１２　容器壁、１３　窪み、
１４　挿入物、１５　蒸気泡、１６　挿入物下方に設けられた窪み、
１７　蛇行管、１８　ペルチェ素子、１９　一体成形された蛇行通路、
２０　フィン、２１　バイパス孔３８　角部、４０　冷却部、４１　溝部、
６０　マイクロチャネル、６１　チップ、６２　発熱源、
６４　チップ搭載用基板、６３　流路、６７ａ，６７ｂ　液体リザーバ、
６６　冷却水路、６５　基板、６８ａ，６８ｂ　駆動用熱交換器、
６９　制御部、８３　マイクロフィン、１００　他の容器、
１００ａ，１００ｂ　他の液体リザーバ、１０１　第１の熱輸送素子、
１０２　第２の熱輸送素子、１１１　人工衛星、
１１２　フェーズドアレイアンテナ、１１３　半導体素子、１１４　蒸発器、
１１５　ラジエータ、１１６　配管。

Claims (19)

1. 液体が流れる流路が形成された中空体の両端を該中空体内部に外気が侵入しないように閉じた構造とされ、上記中空体内部に液体と気体が封入された容器、
   上記容器の外壁に、上記流路にそって配設された１つ以上の受熱用熱交換器及び放熱用熱交換器、
   および上記容器の両端に設けられ、上記液体を流路方向に振動させる駆動用熱交換器を備えたことを特徴とする熱輸送素子。
2. 上記容器の両端の上記駆動用熱交換器と接する部分の断面形状の一部に角部を有することを特徴とする請求項１記載の熱輸送素子。
3. 上記容器の両端の部分の断面積を、上記容器の両端以外の箇所の断面積より大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱輸送素子。
4. 上記駆動用熱交換器は加熱部と冷却部とから成ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱輸送素子。
5. 駆動用熱交換器が設けられた部分の容器内容積が、受熱用熱交換器中心から放熱用熱交換器中心までの容器内容積以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱輸送素子。
6. 液体に、沸点が異なる２種類の互いに交じり合わない低沸点液体および高沸点液体を用い、上記容器の両端には上記低沸点液体、その他の部分が上記高沸点液体となるように封入したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の熱輸送素子。
7. 容器の駆動用熱交換器が設けられた部分が２重管構造となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱輸送素子。
8. 容器の駆動用熱交換器が設けられた部分内部に、毛細管作用を生じる孔部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の熱輸送素子。
9. 容器内壁に気泡を発生するための窪みが設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の熱輸送素子。
10. 液体が流れる流路が蛇行流路になっていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の熱輸送素子。
11. 隣り合う蛇行流路の容器壁が一体に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の熱輸送素子。
12. 上記隣り合う蛇行流路間の容器壁を貫通し上記液体が通過可能なバイパス孔を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の熱輸送素子。
13. 上記バイパス孔の外壁に、受熱用熱交換器および／または放熱用熱交換器を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の熱輸送素子。
14. 駆動用熱交換器がペルチェ素子であり、容器の両端部が上記ペルチェ素子を介して接合されていることを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載の熱輸送素子。
15. 容器は可とう性を有する材にて成る部分を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の熱輸送素子。
16. 上記駆動用熱交換器が上記液体の流路方向への振動を加熱および冷却にて行う場合、上記駆動用熱交換器の加熱、冷却の切り替えを、上記駆動用熱交換器の温度を検知して制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１５いずれかに記載の熱輸送素子。
17. 複数の容器を隣接して備え、上記駆動用熱交換器の加熱、冷却の切り替えを上記容器ごとに異なる時点にて行うことを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の熱輸送素子。
18. 請求項１ないし請求項１７の熱輸送素子の上記受熱用熱交換器を半導体素子の駆動により発熱する発熱部に隣接して成ることを特徴とする熱輸送素子を用いた半導体装置。
19. 請求項１ないし請求項１７のいずれかに記載の熱輸送素子の上記受熱用熱交換器を大気圏外移動体の駆動により発熱する発熱源に隣接して成ることを特徴とする熱輸送素子を用いた大気圏外移動体。

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