JP2023006702A - 熱伝導部材 - Google Patents

Abstract

【課題】熱輸送効率を維持しつつ、構成部材を減らすことができる熱伝導部材を提供する。【解決手段】内部空間に作動媒体が配置された筐体を有する熱伝導部材である。筐体は、第１板部１と、第１板部１の上部に配置される第２板部と、を有する。第１板部１の上面１２１及び第２板部の下面の少なくとも一方は、並んで配置される複数の溝部４と、溝部４の間に配置される複数の線状凹部５１と、を有する。線状凹部５１の少なくとも１つは、溝部４と接続しない。【選択図】図４

Description

本発明は、熱伝導部材に関する。

従来の平板状のヒートパイプは、平板状密閉容器を有する。平板状密閉容器は、底壁部と、上壁部と、底壁部と上壁部とを連結している支柱と、が設けられる。そして、平板状密閉容器の内部には、作動流体が封入されるとともに、支柱を貫通させた多孔質焼結シートが、底壁部の内面及び上壁部の内面に密着して配置されている。

平板状密閉容器は、発熱体と接触して配置される。作動流体は、発熱体によって加熱されて多孔質焼結シートから気化する。気化した作動流体は、平板状密閉容器の内部を上壁部側に移動する。上壁部側では、放熱によって作動流体が冷却され、凝縮する。液体の作動流体は、毛細管現象によって多孔質焼結シート中を発熱体側に移動する。これにより、底壁側から上壁側に熱が輸送される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－６２０７２号公報

しかしながら、上記のような平板状密閉容器は、底壁部の内面及び上壁部の内面に密着する多孔質焼結シートが必要であり、構成部材の部品点数が多くなる。

本発明は、熱輸送効率を維持しつつ、構成部材を減らすことができる熱伝導部材を提供することを目的とする。

本発明の例示的な熱伝導部材は、内部空間を有する筐体と、第１ウィック構造体と、第２ウィック構造体と、作動媒体と、を有する。筐体は、第１板部と、第１板部に対向して配置されるとともに外面に発熱体が配置される第２板部と、を有する。作動媒体と、第１ウィック構造体と、第２ウィック構造体と、は、内部空間に配置される。第１ウィック構造体は、第１板部側に配置される。第２ウィック構造体は、第２板部側に配置される。第２ウィック構造体は、第１ウィック構造体と対向する対向面に開口するとともに厚み方向に延びる複数の開口部を有する。

本発明によると、熱輸送効率を維持しつつ、構成部材を減らすことができる熱伝導部材を提供することができる。

図１は、本発明にかかる熱伝導部材の斜視図である。 図２は、図１に示す熱伝導部材のＩＩ－ＩＩ線で切断した概略断面図である。 図３は、図１に示す熱伝導部材をＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した概略断面図である。 図４は、本実施形態にかかる第１板部の平面図である。 図５は、第１変形例の第１板部の平面図である。 図６は、第２変形例の第１板部の平面図である。 図７は、第３変形例の第１板部の平面図である。 図８は、第４変形例の第１板部の平面図である。 図９は、第５変形例の第１板部の平面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。熱伝導部材１００は、平面視長方形状であり、第１板部１と第２板部２とが重力方向に重なる。なお、図面においては、適宜、３次元直交座標系、すなわち、ＸＹＺ座標系を用いて示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ方向は、鉛直方向（すなわち重力方向）を示す。

また、熱伝導部材１００をＺ方向から見たときの熱伝導部材１００の短手方向をＸ方向、長手方向をＹ方向とする。つまり、Ｘ方向は、熱伝導部材１００の短手方向を指し、Ｚ方向と直交する方向である。Ｙ方向は熱伝導部材１００の長手方向を指し、Ｚ方向と直交する方向である。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために方向を定義したものであり、本発明にかかる熱伝導部材１００の製造時及び使用時の向きを限定するものではない。また、本明細書において平行、と表現する場合、数学的に厳密に平行である場合のみを指すものではなく、例えば本発明における効果を奏する程度に平行である場合を含む。また、以下の説明において、作動媒体２０を、液体の作動媒体２０Ｌ又は気体の作動媒体２０Ｇと称する場合がある。

＜熱伝導部材１００＞
図１は、本発明の例示的な実施形態に係る熱伝導部材１００の斜視図である。図２は、図１に示す熱伝導部材１００のＩＩ－ＩＩ線で切断した概略断面図である。図３は、図１に示す熱伝導部材１００をＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した概略断面図である。なお、図２において、黒矢印は、作動媒体２０が気化して生成される気体の作動媒体２０Ｇの流れを示し、白抜き矢印は、液状の作動媒体２０Ｌの流れを示す。

熱伝導部材１００は、内部空間１０１に作動媒体２０が配置される筐体１０を有する。熱伝導部材１００は、発熱体Ｈｔと接触して配置され、発熱体Ｈｔから熱が伝達される。熱伝導部材１００では、発熱体Ｈｔから伝達された熱によって、内部空間１０１内の作動媒体２０が状態変化される。作動媒体２０は、内部空間１０１内を移動し、移動に伴って熱伝導部材１００の外部に熱を放出する。その結果として、発熱体Ｈｔの温度上昇が抑制される。つまり、熱伝導部材１００は、作動媒体２０が状態変化するときの潜熱を利用して、熱を運搬するとともに外部に放出する。

＜筐体１０＞
筐体１０は、第１板部１と、第１板部１の上方に配置される第２板部２と、を有する。

＜第１板部１及び第２板部２＞
第１板部１及び第２板部２は、例えば、銅等の熱伝導性の高い金属又はこれらの合金で形成された板材である。例えば、銅よりも弾性係数（例えば、ヤング率）が高い金属の表面に銅メッキを施して第１板部１及び第２板部２を形成してもよい。このようにすることで、熱伝導率を保ちつつ、筐体１０の剛性を高めることができる。

また、銅以外の一定以上の熱伝導度を有する金属を用いてもよい。銅以外の金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、亜鉛、銀、金、マグネシウム、マンガン、及びチタンなどのいずれかの金属、又は、上述のいずれかの金属を含む合金（真鍮、ジェラルミン、ステンレス鋼など）を挙げることができるが、これに限定されない。銅よりも弾性係数（例えば、ヤング率）が高い金属を採用するで、筐体１０の剛性を高めることができる。

第１板部１は、Ｚ方向から見て、長方形の板材である。第１板部１の長手方向は、Ｙ方向である。本実施形態の第１板部１は、長方形状であるが、この形状に限定されず、例えば、平面視において多角形、円形、楕円形等であってもよい。

図４は、本実施形態にかかる第１板部１の平面図である。図３、図４に示すとおり、第１板部１の上面１１の外周部には、第１側壁部１２が接続される。第１側壁部１２は、ＸＹ平面と平行な断面が長方形状でＺ方向上方に延びる筒体である。第１板部１と第１側壁部１２とは、単一の部材として形成されてもよく、別部材により形成されてもよい。図３、図４に示すとおり、第１板部１の上面１１は、複数の溝部４及び複数の線状凹部５１を有する。溝部４及び線状凹部５１の詳細については、後述する。図３に示す第１板部１の上面１１は、５つの溝部４と、８つの線状凹部５１を有するが溝部４及び線状凹部５１の個数はこの個数に限定されない。

第２板部２は、第１板部１の上部に配置される。第２板部２は、Ｚ方向から見て、長方形の板材である。第２板部２の長手方向は、Ｙ方向である。本実施形態の第２板部２は、長方形状であるが、この形状に限定されず、例えば、平面視において多角形、円形、楕円形等であってもよい。第２板部２の下面２１の外周部には、第２側壁部２２が接続される。第２側壁部２２は、ＸＹ平面と平行な断面が長方形状でＺ方向下方に延びる筒体である。第２板部２と第２側壁部２２とを単一の部材として形成してもよく、別部材により形成してもよい。

筐体１０において、第１側壁部１２の上面１２１と第２側壁部２２の下面２２１とが接合される。これにより、第１板部１の上面１１、第１側壁部１２、第２板部２の下面２１及び第２側壁部２２で囲まれた内部空間１０１が形成される。例えば、一定以上の容積を有する内部空間１０１を形成できる場合、第２側壁部２２を省いて、第１側壁部１２の上面１２１と第２板部２の下面２１とを接合してもよい。また、第１側壁部１２を省いて、第２側壁部２２の下面２２１と第１板部１の上面１１とを接合してもよい。

内部空間１０１の内部には、作動媒体２０が配置される。作動媒体２０は、温度によって、液体又は気体に状態変化する。このとき、内部空間１０１は、液体又は気体の作動媒体２０が外部に漏れない程度及び外部の異物が内部に侵入しない程度の密閉度で形成される。さらに説明すると、第１側壁部１２の上面１２１と第２側壁部２２の下面２２１とは、上述した程度の密閉度を確保できる接合方法で、接合される。第１側壁部１２の上面１２１と第２側壁部２２の下面２２１との接合方法は、加熱及び加圧することで接合する接合方法、拡散接合、ロウ材を用いた接合等を挙げることができるが、これに限定されない。

本実施形態にかかる熱伝導部材１００の内部空間１０１の内部は、例えば大気圧よりも気圧が低い減圧状態に維持される。内部空間１０１が減圧状態であることにより、内部空間１０１に収容される作動媒体２０の沸点が降下し、作動媒体２０の状態変化が発生しやすくなる。作動媒体２０の状態変化による熱の輸送の詳細については、後述する。

＜柱部３＞
図２、図３に示すとおり、柱部３は、内部空間１０１に配置される。すなわち、筐体１０は、第１板部１と第２板部２との間に配置され、第１板部１及び第２板部２と接触する複数の柱部３をさらに有する。柱部３は、Ｚ方向に延びる円柱状である。これに限定されず、ＸＹ面と平行な面で切断した断面が多角形、楕円等であってもよい。柱部３は、例えば、ＸＹ面内において２次元的に、かつ、規則的に並んで配置される。

柱部３は、第１板部１及び第２板部２とは別部材であり、銅等の熱伝導性の高い金属で形成される。柱部３の下端部及び上端部は、第１板部１の上面１１及び第２板部２の下面２１にそれぞれろう材を用いて接合される。なお、柱部３は、ろう材による接合以外にも溶接等により第１板部１及び第２板部２と接合されてもよい。また、柱部３は、第１板部１及び第２板部２の一方と一体であってもよい。このとき、柱部３は、第１板部１又は第２板部２をエッチング又は切削することにより形成される。

柱部３は、第１板部１及び第２板部２を支持する。柱部３が、第１板部１及び第２板部２を支持することにより、第１板部１の上面１１と第２板部２の下面２１とのＺ方向の距離が、一定に保たれる。また、作動媒体２０の状態変化により、内部空間１０１内の圧力が変化した場合、外部からの力が付与された場合等であっても、筐体１０の内部空間１０１の変形が抑制される。

＜作動媒体２０＞
ここで、作動媒体２０に付いて説明する。作動媒体２０は、筐体１０の内部空間１０１に配置される。発熱体Ｈｔから熱伝導部材１００に伝達された熱によって加熱され、一定の温度（沸点）以上に昇温されると、液体から気体に状態変化する。本実施形態にかかる熱伝導部材１００では、作動媒体２０として、水を用いるが、これに限定されない。例えば、アルコール化合物、代替フロン、炭化水素化合物、フッ素化炭化水素化合物およびグリコール化合物等を挙げることができる。作動媒体２０は、発熱体Ｈｔからの熱が伝達されていないときに液体であり、加熱により蒸発（気化）する材料を広く採用することができる。

＜ウィック構造体１３＞
図２、図３に示すとおり、筐体１０の内部空間１０１には、ウィック構造体１３が配置される。ウィック構造体１３は、多孔質の焼結体である。ウィック構造体１３を多孔質の焼結体とすることで、作動媒体２０が流動する空隙（不図示）が形成されるため、作動媒体２０が流動しやすくなる。これにより、熱輸送効率が高くなる。なお、ウィック構造体１３は、多孔質体に限定されず、メッシュで形成してもよい。ウィック構造体１３としては、液体の作動媒体２０Ｌに対して、毛細管力を作用させることができる隙間を有する構造を広く採用することができる。

ウィック構造体１３は、第２板部２の下面に接触して配置され、内部空間１０１に臨む。なお、本明細書において、内部空間１０１に「臨む」とは、内部空間１０１と「向かい合う」ことを指す。つまり、ウィック構造体１３は、第２板部２側に近接して配置される。

図１、図２等に示すとおり、第１板部１の下面側に発熱体Ｈｔが配置される。なお、発熱体Ｈｔは、第１板部１と直接接触してもよいし、伝熱グリス等の伝熱体を介して配置されてもよい。発熱体Ｈｔからの熱は、第１板部１に伝達される。内部空間１０１の内部に配置された作動媒体２０は、第１板部１に伝達された発熱体からの熱で液体から気体（蒸気）に状態変化する。つまり、作動媒体２０は、内部空間１０１の減圧度合、発熱体Ｈｔの発熱量、外部に放出可能な熱量等の条件に基づいて決定される。なお、発熱体Ｈｔの熱伝導部材１００に対する配置は、第１板部１の下面側に限定されず、第２板部２の上面側に配置されてもよい。また、両側に配置されてもよい。

＜溝部４及び線状凹部５１＞
以下に、第１板部１の溝部４及び線状凹部５１の詳細について説明する。図３、図４に示すとおり、第１板部１の上面１１は、並んで配置される複数の溝部４を有する。溝部４は、第１板部１の上面１１から下方に凹む凹部である。溝部４は、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向に平行に並んで配置される。また、本実施形態では溝部４はＸ方向に隣り合う柱部３の間に各１本設けられる。

熱伝導部材１００は、使用時の姿勢、例えば、上下方向が固定しない場合がある。このような場合、液体の作動媒体２０Ｌは、第２板部２の下面２１に付着する場合もある。このような場合に備えて、溝部４は第２板部２の下面２１に形成されてもよい。また、溝部４を第１板部１の上面１１及び第２板部２の下面２１の両方に形成してもよい。すなわち、第１板部１の上面１１及び第２板部２の下面２１の少なくとも一方は、並んで配置される複数の溝部４を有する。

溝部４は、第１板部１の製造時に、エッチング、切削加工等の加工方法で加工してもよい。また、これら以外を用いて、溝部４を形成する加工方法を採用することもできる。

筐体１０の内部空間１０１において、第１板部１の上面１１の溝部４によって、液体の作動媒体２０Ｌに対して毛細管力が作用する。溝部４による毛細管力によって、液体の作動媒体２０Ｌの移動が促進される。

図３、図４に示すとおり、柱部３の下端部は、第１板部１の上面１１の隣り合う溝部４の間の領域を支持する。そして、線状凹部５１は、第１板部１の上面１１の隣り合う溝部４の間に配置される。すなわち、複数の線状凹部５１が、溝部４の間に配置される。線状凹部５１は、溝部４と同様の加工方法で形成することが可能である。また、線状凹部５１にレーザ光を照射して形成してもよい。なお、線状凹部５１は、溝部４と同様、第２板部２の下面２１に形成されてもよい。また、線状凹部５１は、第１板部１の上面１１及び第２板部２の下面２１に形成されてもよい。

線状凹部５１は、予め想定された線に沿って連続して形成される凹部である。また、線状凹部５１は、第１板部１の上面１１の柱部３が接している領域とは異なる領域に配置される。換言すると、Ｚ方向から見て、線状凹部５１は、柱部３と接しない。

なお、図３、図４に示すとおり、第１板部１の上面１１に柱部３とＺ方向に重なる位置に形成される線状凹部５１０を有してもよい。すなわち、上下方向から見て、線状凹部５１の少なくとも一つは、複数の柱部３の少なくとも一つと重なる。このように構成することで、線状凹部５１０の底面と、底面と対向する柱部３の端面とによる毛細管力を液体の作動媒体２０Ｌに作用させることができる。これにより、液体の作動媒体２０Ｌの流動を促進することが可能である。

図４に示すとおり、第１板部１では、Ｚ方向から見たとき、複数の線状凹部５１は直線に沿う形状であり、Ｙ方向に延びる溝部４と平行に配置される。そして、線状凹部５１は、溝部４とは接続しない。すなわち、線状凹部５１の少なくとも１つは、溝部４と接続しない。ここで、「接続しない」とは、線状凹部５１と溝部４との間で、作動媒体２０が直接移動しない構成であることを示す。以下、同様である。なお、線状凹部５１の「線状」には、「直線状」及び「曲線状」を含む。

さらに詳しく説明すると、線状凹部５１の少なくとも一部は、溝部４に沿って延びる。線状凹部５１の少なくとも一部は直線状であり、平行に配置される。つまり、線状凹部５１は、それぞれ、他の線状凹部５１と接続しない。

図４に示すとおり、Ｚ方向から見たとき、線状凹部５１の幅Ｗ２は、溝部４の幅Ｗ１よりも狭い。また、図２、図３に示すとおり、線状凹部５１の深さＤ２は、溝部４の深さＤ１よりも浅い。すなわち、溝部４よりも浅い線状凹部５１が溝部４の間に配置される。線状凹部５１の内部において、液体の作動媒体２０Ｌには線状凹部５１による毛細管力が作用する。線状凹部５１による毛細管力によって、液体の作動媒体２０Ｌの移動が促進される。

以上のことより、溝部４及び線状凹部５１を有する第１板部１の上面１１は、ウィック構造体と同様の効果を有する。つまり、第１板部１の上面１１は、筐体１０のウィック構造部１０４である。なお、「ウィック構造部１０４」とは、筐体１０の一部であって、メッシュ、多孔質体等で形成されたウィック構造体と同様、毛細管力で液体の作動媒体２０Ｌの移動を促進できる構造を有する部分である。

このことから、本実施形態の熱伝導部材１００では、第１板部１の上面１１に配置されるメッシュ、多孔質体等で構成されるウィック構造体を減らすことが可能である。これにより、熱伝導部材１００の構成部材を減らすことができる。熱伝導部材１００は、以上示した構造を有する。

＜熱伝導部材１００の動作＞
図１、図２に示すとおり、熱伝導部材１００は、被加熱領域１０２と、放熱領域１０３とを有する。被加熱領域１０２の下方に、発熱体Ｈｔが配置される。放熱領域１０３は、被加熱領域１０２とＹ方向に隣接する。

熱伝導部材１００において、発熱体Ｈｔからの熱が伝達される領域が、被加熱領域１０２であり、被加熱領域１０２に隣接する領域が放熱領域１０３である。そのため、被加熱領域１０２と放熱領域１０３との位置は、図１、図２等に限定されない。

以下に、熱伝導部材１００の動作の詳細について説明する。

図２に示すとおり、熱伝導部材１００の被加熱領域１０２に発熱体Ｈｔからの熱が伝達される。被加熱領域１０２に伝達された熱によって、内部空間１０１内の液体の作動媒体２０Ｌは加熱されて蒸発（気化）し、気体の作動媒体２０Ｇに状態変化する。

気体の作動媒体２０Ｇは、内部空間１０１を放熱領域１０３側に移動する。このとき、気体の作動媒体２０Ｇは、ウィック構造体１３側に移動し、ウィック構造体１３内部で放熱領域１０３に移動する。このとき、気体の作動媒体２０Ｇの潜熱が、ウィック構造体１３に伝達され、気体の作動媒体２０Ｇは冷却される。これにより、ウィック構造体１３の内部で、気体の作動媒体２０Ｇは、液体の作動媒体２０Ｌに状態変化する。

ウィック構造体１３の内部では、ウィック構造体１３と気体の作動媒体２０Ｇとの接触面積が大きい。そのため、気体の作動媒体２０Ｇからウィック構造体１３への熱の伝達効率が高くなる。ウィック構造体１３を有することで、気体の作動媒体２０Ｇが凝縮されやすい。

ウィック構造体１３で凝縮した液体の作動媒体２０Ｌの一部は、滴下して、第１板部１の上面１１のウィック構造部１０４に流れる。また、ウィック構造体１３で凝縮した液体の作動媒体２０Ｌの一部は、柱部３の外面に沿って移動し、第１板部１の上面１１のウィック構造部１０４に流れる。

気体の作動媒体２０Ｇからウィック構造体１３に伝達された熱は、放熱領域１０３において、筐体１０に伝達される。これにより、気体の作動媒体２０Ｇは、冷却されて凝縮（液化）し、液体の作動媒体２０Ｌに戻る。なお、気体の作動媒体２０Ｇから筐体１０に伝達された熱は、筐体１０の外部に放熱される。つまり、熱伝導部材１００の筐体１０の内部空間１０１では、気体の作動媒体２０Ｇによって熱が運搬される。そして、運搬された熱は、熱伝導部材１００の外部に排出される。

上述のとおり、第１板部１の上面１１には、ウィック構造部１０４が形成されている。熱伝導部材１００の筐体１０において、ウィック構造部１０４の溝部４及び線状凹部５１は、被加熱領域１０２と放熱領域１０３とをつなぐ方向に延びる。そのため、第１板部１の上面１１に付着した液体の作動媒体２０Ｌは、ウィック構造部１０４の溝部４及び線状凹部５１による毛細管力によって内部空間１０１内を放熱領域１０３から被加熱領域１０２に還流される。そして、液体の作動媒体２０Ｌは、被加熱領域１０２で再度加熱されて蒸発する。

以上の動作を繰り返すことで、熱伝導部材１００は、被加熱領域１０２から放熱領域１０３に熱を運搬する。なお、熱伝導部材１００において、筐体１０の放熱領域１０３を被加熱領域１０２よりも大きくすることで、より多くの熱を運搬できる。これにより、発熱体Ｈｔからの熱を効率よく取り除くことができる。

熱伝導部材１００において、ウィック構造部１０４を有することで、放熱領域１０３で凝縮した作動媒体２０Ｌが毛細管力を利用して、素早く被加熱領域１０２に流すことができる。これにより、熱伝導部材１００の熱伝導効率を高めることができる。

さらに詳細に説明すると、第１板部１の上面１１に付着した液体の作動媒体２０Ｌには、溝部４による毛細管力が作用する。液体の作動媒体２０Ｌは、溝部４の毛細管力によって放熱領域１０３から被加熱領域１０２に引っ張られる。その結果、第１板部１の上面１１と接触している液体の作動媒体２０Ｌは放熱領域１０３から被加熱領域１０２に移動する。

上述したとおり、熱伝導部材１００は発熱体Ｈｔで発生した熱を運搬して、発熱体Ｈｔの熱を放熱する。なお、放熱領域１０３には放熱性を向上させるために、放熱フィンやヒートシンク等の熱交換手段（図示せず）が熱的に接続して配置されてもよい。その場合、熱交換手段に冷却媒体を流してもよい。冷却媒体は、例えば水であってもよいし、油であってもよく、空気でもよい。熱伝導部材１００は、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、ノートパソコン等の機器に配置される。この場合、発熱体Ｈｔとして、例えば、ＣＰＵ、カメラユニット、バッテリー、ディスプレイパネル等を挙げることができる。

以上のように、第１板部１の上面１１を、溝部４及び線状凹部５１有するウィック構造部１０４とすることで、ウィック構造部１０４を内部空間１０１に確実に配置することができる。これにより、熱伝導部材１００の作動媒体２０の流動を促進しつつ、熱伝導部材１００の構成部材を減らすことができる。本実施形態にかかる熱伝導部材１００では、熱伝導効率を維持しつつ、構成部材を減らすことができる。

線状凹部５１を有することで、液体の作動媒体２０Ｌの溝部４に沿う方向の流動が線状凹部５１によって促進される。さらに詳しく説明すると、第１板部１の上面１１と接触している液体の作動媒体２０Ｌは、溝部４の毛細管力によって移動する。そのため、溝部４の近傍の液体の作動媒体２０Ｌは、移動しやすい。

一方、溝部４から離れた液体の作動媒体２０Ｌには、溝部４による毛細管力が作用しにくいため、第１板部１の上面１１に残る場合がある。このとき、残った液体の作動媒体２０Ｌは、線状凹部５１に流入する。線状凹部５１による毛細管力によって、溝部４の間の部分に残った液体の作動媒体２０も移動させることができる。これにより、より多くの液体の作動媒体２０を移動させることができ、熱伝導部材１００の熱伝導効率を高めることができる。

なお、本実施形態では、隣り合う溝部４の間の部分に線状凹部５１が２つずつ配置されているが、これに限定されない。それぞれ、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、溝部４の間の部分によって線状凹部５１の個数が異なってもよい。例えば、第１板部１のＸ方向、つまり、溝部４の並び方向の中央側の溝部４の間の部分が、端部側の溝部４の間の部分に比べて、多くの線状凹部５１を有してもよい。また、その逆であってもよい。さらに、熱伝導部材１００が動作するときの姿勢が固定の場合、第１板部１の上面１１の液体の作動媒体２０Ｌが残りやすい部分に、多くの線状凹部５１を配置してもよい。

なお、本実施形態では、第２板部２の下面２１に近接した部分に多孔質体のウィック構造体１３を配置し、第１板部１の上面１１が溝部４及び線状凹部５１を有するウィック構造部１０４を有する構成としているが、これに限定されない。例えば、第１板部１の上面１１に多孔質体のウィック構造体１３を配置し、第２板部２の下面２１がウィック構造部１０４を有してもよい。また、第１板部１の上面１１及び第２板部２の下面２１の両方がウィック構造部１０４を有する構成であってもよい。さらに、第２板部２の下面２１において、第２板部２の下面２１に接触することで、気体の作動媒体２０Ｇが凝縮する場合、ウィック構造体１３を省略してもよい。

＜第１変形例＞
図５は、第１変形例の第１板部１ａの平面図である。図５に示す第１板部１ａは、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３を有する。第１板部１ａのこれ以外の点は、図４に示す第１板部１と同じである。そのため、第１板部１ａの第１板部１と実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、実質上同じ部分の詳細な説明は省略する。

図４に示すとおり、第１板部１ａの上面１１ａは、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３をそれぞれ２本ずつ有する。第１板部１ａの上面１１ａは、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３を有するウィック構造部１０４ａを有する。線状凹部５１、５１１、５１２、５１３は、線状凹部５１の他の例である。以下に、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３について説明する。

２本の線状凹部５１１は、互いに平行であるが、溝部４に対して傾いている。２本の線状凹部５１２は、Ｙ方向の一方側（図５において左側）に向かうにつれて互いに接近する。Ｚ方向から見て２本の線状凹部５１２は、柱部３の中心を結ぶ線を挟んで線対称の位置に配置される。さらに、２本の線状凹部５１３は、曲線状であり、互いにＹ方向の中央部がＸ方向の互いに離れる方向に湾曲する。Ｚ方向から見て２本の線状凹部５１３は、柱部３の中心を結ぶ線を挟んで線対称の位置に配置される。なお、２本の線状凹部５１３は、楕円弧に沿った形状であるが、これに限定されず、波線、放物線等の曲線に沿って形成されてもよい。

線状凹部５１、５１１、５１２、５１３は、いずれも、溝部４に沿うとともに互いに接続せず及び溝部４とも接続しない。そのため、第１板部１ａに形成されるウィック構造部１０４ａは、第１板部１に形成されるウィック構造部１０４と同様の効果を有する。

なお、第１板部１ａは、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３を有する構成であるが、これに限定されない。第１板部１ａとしては、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３のうち１つを有する構成であってもよいし、複数を組み合わせた構成であってもよい。

＜第２変形例＞
図６は、第１変形例の第１板部１ａの平面図である。図５に示す第１板部１ｂの上面１１ｂは、一方の線状凹部５１、５１１、５１２、５１３に替えて、線状凹部５１４，５１５，５１６、５１７を有する。第１板部１ｂのこれ以外の点は、図５に示す第１板部１ａと同じである。そのため、第１板部１ｂの第１板部１ａと実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、実質上同じ部分の詳細な説明は省略する。

図６に示すとおり、第１板部１ｂの上面１１ｂは、線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７を有する。第１板部１ｂの線状凹部５１４、５１５，５１６、５１７は、柱部３の中心を結ぶ線を挟んでそれぞれ線状凹部５１、５１１、５１２、５１３の反対側に配置される。第１板部１ｂの上面１１ｂは、溝部４及び線状凹部５１、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５１７を有するウィック構造部１０４ｂを有する。以下に、線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７について説明する。

線状凹部５１４は、線状凹部５１に対して傾いて配置される。そして、線状凹部５１４のＹ方向の一方側（図６において左側）の端部は、溝部４と接続する。また、線状凹部５１５は、線状凹部５１１と平行に配置される。そして、線状凹部５１５のＹ方向の一方側（図６において左側）の端部は、溝部４と接続する。すなわち、線状凹部５１５の少なくとも１つは、少なくとも一部で溝部４と接続する。

線状凹部５１２と線状凹部５１６とは、Ｙ方向の一方側（図６において左側）に向かうにつれて互いに接近する。Ｚ方向から見て線状凹部５１２と線状凹部５１６とは、柱部３の中心を結ぶ線を挟んで線対称の位置に配置される。

さらに、線状凹部５１３と線状凹部５１７は、曲線状であり、互いにＹ方向の中央部がＸ方向の互いに離れる方向に湾曲する。線状凹部５１７のＹ方向の中間部は、溝部４と接続する。

以上示したとおり、第１板部１ａの上面１１ｂは、溝部４と接続する線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７を有すウィック構造部１０４ｂを有する。第１板部１ａがウィック構造部１０４ｂを有することで、線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７による毛細管力で移動する作動媒体２０Ｌを溝部４に流入させることができる。これにより、作動媒体２０Ｌの流動を促進することができる。また、溝部４からあふれる作動媒体２０Ｌを、線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７による毛細管力を利用して移動させることができる。これにより、作動媒体２０Ｌの流動を促進できる。

また、ウィック構造部１０４ｂは、溝部４と接続しない線状凹部５１、５１１、５１２、５１３を有する。そのため、ウィック構造部１０４、１０４ａと同様の効果も有する。

なお、第１板部１ｂは、線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７を有する構成であるが、これに限定されない。第１板部１ｂとしては、線状凹部５１、５１１、５１２、５１３のうち１つ又は複数と、線状凹部５１４、５１５、５１６、５１７のうち１つ又は複数とを組み合わせた構成であってもよい。

＜第３変形例＞
図７は、第３変形例の第１板部１ｃの平面図である。図７に示す第１板部１ｃは、線状凹部５１に替えて、線状凹部５２、５２１、５２２、５２３を有する点で、図４に示す第１板部１と異なる。第１板部１ｃの、これ以外の点は、第１板部１と同じである。そのため、第１板部１ｃの第１板部１と実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、実質上同じ部分の詳細な説明は省略する。

図７に示すとおり、第１板部１ｃの上面１１ｃは、線状凹部５２、５２１、５２２、５２３を有する。第１板部１ｃの上面１１ｃは、溝部４及び線状凹部５２、５２１、５２２、５２３を有するウィック構造部１０４ｃを有する。線状凹部５２、５２１、５２２、５２３の幅は、溝部４の幅よりも狭い。

線状凹部５２は、第１板部１ｃの上面１１ｃの柱部３が接している領域とは異なる領域に配置される。線状凹部５２は、溝部４と交差する方向に延びる。そして、線状凹部５２は、溝部４の延びる方向に並んで配置される。すなわち、線状凹部５２の少なくとも一部は、溝部４と交差する方向に延びるとともに溝部４に沿って並んで配置される。

このような構成とすることで、液体の作動媒体２０Ｌは、線状凹部５２に沿う方向に流動する。そして、線状凹部５２に沿う方向に流動した液体の作動媒体２０Ｌは、溝部４に流入する。これにより、液体の作動媒体２０Ｌの流動が促進される。

なお、線状凹部５２は、溝部４に対して直角以外の角度で傾斜している構成としているが、これに限定されない。つまり、線状凹部５２は、溝部４が延びる方向と直交する方向に延びる構成であってもよい。

図７に示す第１板部１ｃの上面１１ｃのように、平行に配置された線状凹部５２以外にも、線状凹部５２に対して傾いた構成の線状凹部５２１を有していてもよい。換言すると、溝部４に対する線状凹部５２の傾き角とは異なる角度で溝部４に対して傾く線状凹部５２１を有してもよい。第１板部１ｃでは、線状凹部５２と線状凹部５２１とが、溝部４が延びる方向、つまり、Ｙ方向に交互に配置されているが、これに限定されない。

例えば、線状凹部５２が連続して配置されてもよいし、線状凹部５２１が連続して配置されてもよい。溝部４に対して線状凹部５２１は、線状凹部５２と反対方向に傾いているが、これに限定されず、線状凹部５２１として溝部４に対する傾き方向は同じで傾き角が異なる構成としてもよい。また、異なる傾き角の線状凹部５２１を用いてもよい。

図７に示す第１板部１ｃの上面１１ｃは、溝部４に対する傾き角が線状凹部５２と同じで両端が溝部４と接続する線状凹部５２２を有してもよい。また、溝部４に対する傾き角が線状凹部５２１と同じで両端が溝部４と接続する線状凹部５２３を有してもよい。すなわち、線状凹部５２２、５２３の少なくとも１つは、少なくとも一部で溝部４と接続する。

このように構成することで、線状凹部５２２、５２３に沿って流動する液体の作動媒体２０Ｌを溝部４に流入させることができる。これにより、液体の作動媒体２０Ｌの流動を促進することができる。また、溝部４内を流動する液体の作動媒体２０Ｌを、線状凹部５２２、５２３を介して別の溝部４に流動させることができる。これにより、溝部４内を流動する液体の作動媒体２０Ｌの流動量のばらつきを抑制し、液体の作動媒体２０Ｌの流動を促進することができる。これにより、熱伝導部材１００の熱伝導効率を高めることができる。

なお、第１板部１ｃは、線状凹部５２、５２１、５２２、５２３を有する構成であるが、これに限定されない。第１板部１ｃとしては、線状凹部５２、５２１、５２２、５２３のうち１つを有する構成であってもよいし、複数を組み合わせた構成であってもよい。

＜第４変形例＞
図８は、第４変形例の第１板部１ｄの平面図である。図８に示す第１板部１ｄは、線状凹部５１に替えて、線状凹部５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６、５３７、５３８を有する点で、図４に示す第１板部１と異なる。第１板部１ｄの、これ以外の点は、第１板部１と同じである。そのため、第１板部１ｄの第１板部１と実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、実質上同じ部分の詳細な説明は省略する。

図８に示すとおり、第１板部１ｄの上面１１ｄは、線状凹部５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６、５３７、５３８を有する。第１板部１ｄの上面１１ｄは、溝部４及び線状凹部５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６、５３７、５３８を有するウィック構造部１０４ｄを有する。線状凹部５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６、５３７、５３８の幅は、溝部４の幅よりも狭い。

線状凹部５３１は、図４に示す第１板部１の上面１１が有する線状凹部５１と同様の構成である。線状凹部５３２は、溝部４の並び方向に延びるとともに、溝部４が延びる方向に並んで配置される。線状凹部５３２は、線状凹部５３１と交差する。すなわち、線状凹部５３１の少なくとも一部は、他の線状凹部５３２と交差する。そして、線状凹部５３２は、溝部４と接続しない。

このように構成することで、線状凹部５３１、５３２による毛細管力によって、液体の作動媒体２０Ｌが異なる複数の方向に流動される。これにより、液体の作動媒体２０Ｌの第１板部１ｄの上面１１ｄ上での停滞を抑制することができる。このことから、液体の作動媒体２０Ｌが一部にとどまることを抑制し、熱伝導部材１００の熱伝導効率を高めることができる。なお、線状凹部５３２は、線状凹部５３１と直交しているが、これに限定されず、直角以外の角度で交差してもよい。

また、図８に示す第１板部１ｄの上面１１ｄは、線状凹部５３３及び線状凹部５３４を有する。線状凹部５３３及び線状凹部５３４は、いずれも、溝部４に対して傾いて延びる。そして、線状凹部５３３と線状凹部５３４とは、互いに交差する。線状凹部５３３及び線状凹部５３４を有することで、上述と同様の効果を有する。

また、図８に示す第１板部１ｄの上面１１ｄは、線状凹部５３５及び線状凹部５３６を有する。線状凹部５３５は、線状凹部５３１と同様の構成である。そして、線状凹部５３６は、線状凹部５３２と同様の構成を有するとともに、線状の両端が溝部４と接続する。そして、線状凹部５３５と線状凹部５３６とは、互いに交差する。線状凹部５３５及び線状凹部５３６を有することで、上述と同様の効果を有する。

さらに、線状凹部５３６が溝部４と接続する構成であるため、線状凹部５３６に沿って流動する液体の作動媒体２０Ｌを溝部４に流入させることができる。これにより、図７に示す第１板部１ｃの上面１１ｃの線状凹部５２２、５２３と同様の効果を有する。そして、線状凹部５３５は上述の線状凹部５３１と同様の効果を有する。線状凹部５３５と線状凹部５３６との効果によって、熱伝導部材１００の熱伝導効率を高めることができる。

また、図８に示す線状凹部５３７及び線状凹部５３８のように、線状の両端が溝部４と接続してもよい。線状凹部５３７及び線状凹部５３８は、液体の作動媒体２０Ｌを移動させるとともに、溝部４に流入させることができる。また、溝部４内の液体の作動媒体２０Ｌを他の溝部４に送ることもできる。これらのことから、液体の作動媒体２０Ｌが一部にとどまることを抑制し、熱伝導部材１００の熱伝導効率を高めることができる。

なお、第１板部１ｄは、線状凹部５３１と線状凹部５３２との組み合わせ、線状凹部５３３と線状凹部５３４との組み合わせ、線状凹部５３５と線状凹部５３６との組み合わせ、及び線状凹部５３７と線状凹部５３８との組み合わせをそれぞれ備えるがこれに限定しない。いずれかの組み合わせを複数備えてもよいし、これらの組み合わせを複数組み合わせた構成であってもよい。

＜第５変形例＞
図９は、第５変形例の第１板部１ｅの平面図である。図９に示す第１板部１ｅは、線状凹部５１に替えて、線状凹部５４、５４１、５４２、５４３を有する点で、図４に示す第１板部１と異なる。第１板部１ｅの、これ以外の点は、第１板部１と同じである。そのため、第１板部１ｅの第１板部１と実質上同じ部分には同じ符号を付すとともに、実質上同じ部分の詳細な説明は省略する。

図９に示すとおり、第１板部１ｅの上面１１ｅは、対をなす線状凹部５４、対をなす線状凹部５４１、対をなす線状凹部５４２及び対をなす線状凹部５４３を有する。第１板部１ｅの上面１１ｅは、溝部４及び対をなす線状凹部５４、対をなす線状凹部５４１、対をなす線状凹部５４２及び対をなす線状凹部５４３を有するウィック構造部１０４ｅを有する。線状凹部５４、５４１、５４２、５４３の幅は、溝部４の幅よりも狭い。

２つの線状凹部５４は、Ｘ方向に柱部３を挟んで対をなして配置される。そして、２つの線状凹部５４は、Ｙ方向に沿う一方側（図９では、左側）に向かうにつれて互いに接近する。そして、Ｙ方向に沿う一方側（図９では、左側）の端部で、２つの線状凹部５４が交差する。すなわち、線状凹部５４の少なくとも一部は、溝部４が並ぶ方向に並んで対をなして配置され、対をなす線状凹部５４は、溝部４に沿う方向の一方側に向かうにつれて接近する。

このように構成することで、液体の作動媒体２０Ｌを集中させることができる。これにより、液体の流動が促進され、その結果、熱伝導部材１００の熱伝導効率が高められる。

図９に示す、対をなす線状凹部５４１のとおり、互いに交差しない構成であってもよい。また、対をなす線状凹部５４２及び線状凹部５４３のとおり、Ｙ方向の他方側（図９では、右側）の端部が、溝部４と接続してもよい。このような構成であっても、液体の作動媒体２０Ｌの流動が促進され、その結果、熱伝導部材１００の熱伝導効率が高められる。

なお、第１板部１ｅは、対をなす線状凹部５４、対をなす線状凹部５４１、対をなす線状凹部５４２、対をなす線状凹部５４３を有する構成であるが、これに限定されない。第１板部１ｅとしては、対をなす線状凹部５４、対をなす線状凹部５４１、対をなす線状凹部５４２、対をなす線状凹部５４３のうち１つを有する構成であってもよいし、複数を組み合わせた構成であってもよい。

以上、本発明の実施形態を説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。

各種発熱体の冷却に利用することができる。

１０ 筐体
２０ 作動媒体
２０Ｇ 気体の作動媒体
２０Ｌ 液体の作動媒体
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 第１板部
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ 上面
１２ 第１側壁部
１３ ウィック構造体
２ 第２板部
２１ 下面
２２ 第２側壁部
３ 柱部
４ 溝部
５１、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５１７ 線状凹部
５２、５２１、５２２、５２３ 線状凹部
５３１、５３２、５３３、５３４、５３５、５３６、５３７、５３８ 線状凹部
５４、５４１、５４２、５４３ 線状凹部
１００ 熱伝導部材
１０１ 内部空間
１０２ 被加熱領域
１０３ 放熱領域
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、１０４ｅ ウィック構造体
１２１ 上面
２２１ 下面

Claims (10)

1. 内部空間に作動媒体が配置された筐体を有する熱伝導部材であって、
   前記筐体は、
   第１板部と、
   前記第１板部の上方に配置される第２板部と、を有し、
   前記第１板部の上面及び前記第２板部の下面の少なくとも一方は、
   並んで配置される複数の溝部と、
   前記溝部の間に配置されるとともに、前記溝部よりも浅い複数の線状凹部と、を有し、
   前記線状凹部の少なくとも１つは、前記溝部と接続しない熱伝導部材。
2. 前記線状凹部の少なくとも一部は、前記溝部に沿って延びる請求項１に記載の熱伝導部材。
3. 前記線状凹部の少なくとも一部は、前記溝部と交差する方向に延びるとともに前記溝部に沿って並んで配置される請求項１に記載の熱伝導部材。
4. 前記溝部と前記線状凹部とは接続しない請求項３に記載の熱伝導部材。
5. 前記線状凹部の少なくとも一部は、他の前記線状凹部と交差する請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱伝導部材。
6. 前記線状凹部の少なくとも一部は直線状であり、平行に配置される請求項２から請求項５のいずれかに記載の熱伝導部材。
7. 前記線状凹部の少なくとも一部は、前記溝部が並ぶ方向に並んで対をなして配置され、
   対をなす前記線状凹部は、前記溝部に沿う方向の一方側に向かうにつれて接近する請求項２に記載の熱伝導部材。
8. 前記線状凹部の幅は、前記溝部の幅よりも狭い請求項１から請求項７のいずれかに記載の熱伝導部材。
9. 前記線状凹部の少なくとも１つは、少なくとも一部で前記溝部と接続する請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱伝導部材。
10. 前記筐体は、前記第１板部と前記第２板部との間に配置され、前記第１板部及び前記第２板部と接触する複数の柱部をさらに有し、
    上下方向から見て、前記線状凹部の少なくとも一つは、複数の前記柱部の少なくとも一つと重なる請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱伝導部材。

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