JP2023127007A - 熱伝導部材 - Google Patents

Abstract

【課題】熱輸送効率をより高めるためにコンテナ内部を広く設けようとすると、内部や外部からの大きな力が作用した場合、筐体であるコンテナが変形してしまう虞がある。【解決手段】熱伝導部材１の筐体１０は、互いに対向して配置される第１金属板１１及び第２金属板１２と、柱部と、内部空間１０ａと、を有する。内部空間１０ａは、第１金属板１１及び第２金属板１２間に配置されてウィック構造体及び作動媒体２０を収容する。内部空間１０ａは、作動媒体２０の蒸気が存在し得る蒸気空間Ｓを含む。少なくとも１つの柱部１５は、第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する。鉛直方向から見て、第１金属板１１と接する柱部１５と第１金属板１１との接触面積の総和Ｓａ、及び、第２金属板１２と接する柱部１５と第２金属板１２との接触面積の総和Ｓｂのうちの少なくともどちらかは、鉛直方向から見て蒸気空間Ｓが占める面積よりも小さい。【選択図】図３

Description

本開示は、熱伝導部材に関する。

従来、金属製の密閉容器の内部に作動流体が封入された熱伝導部材が知られている。このような熱伝導部材の１つとして、内壁面の全域に多孔溶射被膜が形成されたコンテナの内部に、角柱状の焼結金属からなるスペーサウィックが加熱部の内面と放熱部の内面とに挟まれたヒートパイプがある。このヒートパイプでは、スペーサウィックが加熱部と放熱部とを内側から支持することで、コンテナが変形しないようにしている。（たとえば、特開平９－２１０５８２号公報参照）

特開平９－２１０５８２号公報

しかしながら、熱輸送効率をより高めるためにはコンテナ内部を広く設けようとすると、内部や外部からの大きな力が作用した場合、筐体であるコンテナが変形してしまう虞がある。

本開示は、熱伝導部材の筐体の強度を確保することを目的とする。

本開示の例示的な熱伝導部材は、筐体と、作動媒体と、ウィック構造体と、を備える。筐体は、第１金属板と、第２金属板と、接合部と、柱部と、内部空間と、を有する。第１金属板及び第２金属板は、互いに対向して配置される。接合部では、第１金属板が第２金属板と対向する鉛直方向から見て、第１金属板の外周縁部が直接又は中間部材を介して第２金属板に接続される。柱部は、中実な第１柱部及び多孔質の第２柱部のうちの少なくともどちらかを有する。内部空間は第１金属板及び第２金属板間に配置されて、ウィック構造体及び作動媒体を収容する。内部空間は、作動媒体の蒸気が存在し得る蒸気空間を含む。蒸気空間は、内部空間のうち、ウィック構造体及び柱部が占める空間以外の空間に含まれる。少なくとも１つの柱部は、第１金属板及び第２金属板を支持する。熱伝導部材は、下記の２式のうちの少なくともどちらかを満たす。
Ｓａ＜Ｓｖ
Ｓｂ＜Ｓｖ
Ｓａ：第１金属板と接する柱部と第１金属板との鉛直方向から見た接触面積の総和
Ｓｂ：第２金属板と接する柱部と第１金属板との鉛直方向から見た接触面積の総和
Ｓｖ：鉛直方向から見て蒸気空間が占める面積

本開示によると、熱伝導部材の筐体の強度を確保することができる。

図１は、本実施形態に係る熱伝導部材の斜視図である。 図２は、熱伝導部材の上面図である。 図３は、熱伝導部材の模式的な側面断面図である。 図４Ａは、第１柱部の断面の一例を示す断面図である。 図４Ｂは、第１柱部の断面の他の一例を示す断面図である。 図５は、第１ウィック構造体の変形例を示す断面図である。 図６は、変形例に係る第２ウィック構造体の構成例を示す斜視図である。 図７は、変形例に係る第２ウィック構造体の拡大断面図である。 図８は、変形例に係る第２ウィック構造体の他の構成例を示す上面図である。

以下、本開示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。なお、図面においては、適宜、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、鉛直方向（すなわち上下方向）を示し、＋Ｚ方向が上側（重力方向の反対側）であり、－Ｚ方向が下側（重力方向）である。Ｚ軸方向は、後述する第１金属板１１と第２金属板１２とが対向する方向でもある。以下では、各々の構成要素において、＋Ｚ方向を向く面を「上面」と呼び、－Ｚ方向を向く面を「下面」と呼ぶ。また、各々の構成要素のうち、＋Ｚ方向における端部を「上端部」と呼び、－Ｚ方向における端部を「下端部」と呼ぶ。また、Ｚ軸方向における構成要素の幅を「厚さ」と呼ぶ。

Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向を指し、その一方向および逆方向を、それぞれ＋Ｘ方向および－Ｘ方向とする。

Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の両方向と直交する方向を指し、その一方向および逆方向を、それぞれ＋Ｙ方向および－Ｙ方向とする。

また、方位、線、及び面のうちのいずれかと他のいずれかとの位置関係において、「平行」は、両者がどこまで延長しても全く交わらない状態のみならず、実質的に平行である状態を含む。また、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者が互いに９０度で交わる状態のみならず、実質的に垂直である状態及び実質的に直交する状態を含む。つまり、「平行」、「垂直」及び「直交」はそれぞれ、両者の位置関係に発明の主旨を逸脱しない程度の角度ずれがある状態を含む。

なお、これらは単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係、方向、及び名称などを限定する意図はない。

また、本明細書において、「焼結」とは、金属の粉末または金属の粉体を、金属の融点よりも低い温度まで加熱して、金属の粒子を焼き固める技術を指す。また、「焼結体」とは、焼結によって得られる物体を指す。

また、本明細書において、「中実」な部材とは、いわゆるｓｏｌｉｄな物体で構成された部材であることを意味し、中身が密に詰まっており且つ多孔質ではない物体で構成された部材を指す。たとえば、「中実」な部材は、内部に空洞がない部材であってもよいし、単数又は複数の巨視的な空洞を内部に有する部材であってもよい。

＜１．熱伝導部材の構成＞
図１は、本実施形態に係る熱伝導部材１の斜視図である。図２は、熱伝導部材の上面図である。図３は、熱伝導部材１の模式的な側面断面図である。なお、図３は、図１の一点鎖線Ａ－Ａに沿う断面図である。熱伝導部材１は、ベーパーチャンバーとも呼ばれ、発熱体Ｈの熱を輸送する。本実施形態に係る熱伝導部材１のＺ軸方向の厚さは、例えば５ｍｍ以上である。発熱体Ｈとしては、例えば、車両の車輪を駆動するためのトラクションモータに備えられるインバータのパワートランジスタが挙げられる。当該パワートランジスタは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。この場合、熱伝導部材１は、トラクションモータに搭載される。ＩＧＢＴの発熱量は、一般的に１００Ｗ以上である。但し、熱伝導部材１の用途は、この例示に限定されない。また、熱伝導部材１のサイズも上述の例示に限定されない。

熱伝導部材１は、被加熱部１０１と、放熱部１０２と、を備える（図３参照）。

被加熱部１０１は、例えば熱伝導部材１のうちの発熱体Ｈと接する部分であり、発熱体Ｈから伝達される熱によって加熱される。本実施形態では、発熱体Ｈは、熱伝導部材１の下面に接して配置される。なお、図３で示す構成では、発熱体Ｈは、熱伝導部材１の下面の＋Ｘ方向側の端部に配置される。但し、発熱体Ｈの配置は、この例示に限定されない。たとえば、発熱体Ｈは、熱伝導部材１の下面中央部に配置されてもよい。また、複数の発熱体Ｈが、熱伝導部材１の下面に配置されてもよい。

放熱部１０２は、被加熱部１０１で加熱された後述の作動媒体２０が有する熱を外部に放出する。たとえば、発熱体Ｈにより発生した熱は、熱伝導部材１の上面及び熱伝導部材１の下面のうちの被加熱部１０１から離れた領域より放熱される。なお、放熱部１０２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）が熱的に接続されてもよい。或いは、放熱部１０２に、スタックドフィンやピンフィンなどの放熱フィンを有する冷却装置が配置されてもよい。その場合、好ましくは、放熱フィン間に冷却媒体が流される。冷却媒体には、例えばエチレングリコール又はプロピレングリコールなどの不凍液、純水などの液体を採用できる。或いは、空気などの気体が採用されてもよい。

熱伝導部材１は、筐体１０と、作動媒体２０と、ウィック構造体３０と、を備える。なお、作動媒体２０は、本実施形態では純水であるが、水以外の媒体であってもよい。たとえば、作動媒体２０は、メタノール及びエタノールなどのアルコール化合物、ハイドロフルオロカーボンなどの代替フロン、プロパン及びイソブタンなどの炭化水素化合物、ジフルオロメタンなどのフッ化炭化水素化合物、エチレングリコールなどのいずれかであってもよい。作動媒体２０は、熱伝導部材１の使用環境に応じて適宜採用できる。

筐体１０は、第１金属板１１と、第２金属板１２と、接合部１４と、柱部１５と、内部空間１０ａと、を有する。

第１金属板１１及び第２金属板１２は、互いに対向して配置される。第１金属板１１及び第２金属板１２は、例えば、銅等の熱伝導性の高い金属から成る。また、銅以外の金属の表面に銅メッキを施して形成されてもよい。銅以外の金属としては、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、上述の少なくとも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）を用いることができる。

第１金属板１１及び第２金属板１２は、Ｚ軸方向から見て、水平方向に拡がる矩形の板状である。本実施形態では、第２金属板１２の下面に、発熱体Ｈが接触して配置される。第１金属板１１は、第２金属板１２の上面を覆う。なお、本実施形態の第１金属板１１及び第２金属板１２は、Ｚ軸方向から見て四角形であるが、この例示に限定されない。例えば、第１金属板１１及び第２金属板１２はそれぞれ、Ｚ軸方向から見て、複数の角を有する多角形、または円形であってもよい。

第１金属板１１は、周縁から下方（－Ｚ方向）に延びる第１側壁部１３ａを有する。第２金属板１２は、周縁から上方（＋Ｚ方向）に延びる第２側壁部１３ｂを有する。第１側壁部１３ａの下面は、第２側壁部１３ｂの上面と接合部１４で接合される。なお、第２側壁部１３ｂを省いて、第１側壁部１３ａの下面と第２金属板１２の上面とを接合してもよい。または、第１側壁部１３ａを省いて、第２側壁部１３ｂの上面と第１金属板１１の下面とを接合してもよい。

接合部１４では、第１金属板１１が第２金属板１２と対向する鉛直方向から見て、第１金属板１１の外周縁部が直接又は中間部材を介して第２金属板１２に接続される。なお、前述の如く、鉛直方向は、Ｚ軸方向と平行である。接合部１４は、Ｚ軸方向から見て、ウィック構造体３０の周囲に位置する。第１側壁部１３ａと第２側壁部１３ｂとの接合方法は、特に限定されない。例えば、熱と圧力を加えて接合する方法、拡散接合、ろう材を用いた接合、などのいずれの接合方法であってもよい。また、第１金属板１１は、直接に第２金属板１２と接合されてもよいし、銅メッキ層などの中間部材を介して第２金属板１２と接合されてもよい。後者において、中間部材は、例えば、Ｚ軸方向から見て第１金属板１１の上面の外周縁部と重なる領域に配置される。

なお、接合部１４は、封止部を含んでいてもよい。封止部は、例えば、熱伝導部材１の製造過程において、作動媒体２０を筐体１０内に注入するための注入口を溶接によって封止した箇所である。

柱部１５は、内部空間１０ａに配置される。柱部１５は、中実な第１柱部１５１及び多孔質な第２柱部１５２のうち少なくともどちらかを有する。柱部１５は、Ｚ軸方向において、筐体１０の第１金属板１１側と第２金属板１２側とを支持する。少なくとも１つの柱部１５は、第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する。これにより、筐体１０の厚さが一定に保たれる。従って、筐体１０のＺ軸方向の変形によって内部空間１０ａが、狭くなることを抑制できる。なお、柱部１５の詳細は後に説明する。

内部空間１０ａは、第１金属板１１及び第２金属板１２間に配置されて、ウィック構造体３０及び作動媒体２０を収容する。内部空間１０ａは、第１金属板１１及び第２金属板１２で囲まれて形成される。内部空間１０ａは、密閉空間であり、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１０ａが減圧状態であることにより、内部空間１０ａに収容される作動媒体２０が蒸発しやすくなる。内部空間１０ａは、作動媒体２０の蒸気が存在し得る蒸気空間Ｓを含む。蒸気空間Ｓは、内部空間１０ａのうち、ウィック構造体３０及び柱部１５が占める空間以外の空間に含まれる。

次に、ウィック構造体３０は、第１ウィック構造体３１と、第２ウィック構造体３２と、を有する。第１ウィック構造体３１は、第１金属板１１の第２金属板１２側の内面に配置される。第２ウィック構造体３２は、第２金属板１２の第１金属板１１側の内面に配置される。本実施形態では、第１ウィック構造体３１は第１金属板１１の下面に固定され、第２ウィック構造体３２は第２金属板１２の上面に固定される。第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２は、多孔質であり、作動媒体２０の流路を形成する空隙部（不図示）を有する。第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の詳細は、後に説明する。

熱伝導部材１は、下記の２式のうちの少なくともどちらかを満たす。
Ｓａ＜Ｓｖ （式１）
Ｓｂ＜Ｓｖ （式２）
Ｓａ：第１金属板１１と接する柱部１５と第１金属板１１との鉛直方向から見た接触面積ΔＳａの総和
Ｓｂ：第２金属板１２と接する柱部１５と第２金属板１２との鉛直方向から見た接触面積ΔＳｂの総和
Ｓｖ：鉛直方向から見て蒸気空間Ｓが占める面積

上記の数式１，２のうちの少なくともどちらかを満たすことで、蒸気空間Ｓを確保しつつ、熱伝導部材１の筐体１０の強度を確保できる。

また、好ましくは、少なくとも１つの柱部１５において、柱部１５の一方端部は第１金属板１１に接続され、柱部１５の他方端部は第２金属板１２に接続される。こうすれば、少なくとも１つの柱部１５が第１金属板１１及び第２金属板１２の両方に接続されるので、筐体１０の強度を向上できる。たとえば、作動媒体２０の気化によって筐体１０の内圧が高くなっても、筐体１０の変形を抑制又は防止できる。特に、熱伝導部材１の曲がり、膨張などを効果的に抑制又は防止できる。

＜１－２．柱部＞
次に、図１から図４Ｂを参照して、柱部１５の構成を説明する。図４Ａは、第１柱部１５１の断面の一例を示す断面図である。図４Ｂは、第１柱部１５１の断面の他の一例を示す断面図である。図４Ａ及び図４Ｂは、Ｚ軸方向から見た第１柱部１５１の断面を示す。

柱部１５は、中実な第１柱部１５１と、多孔質の第２柱部１５２と、を有する。なお、図１では、第１柱部１５１の数、及び第２柱部１５２の数はそれぞれ６個である。但し、この例示に限定されず、第１柱部１５１の数、及び第２柱部１５２の数はそれぞれ、単数であってもよいし、６以外の複数であってもよい。

＜１－２－１．第１柱部＞
中実な第１柱部１５１は、第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する。第１柱部１５１は、内部空間１０ａに配置され、銅等の熱伝導性の高い金属から成る。なお、第１柱部１５１は、本実施形態では図４Ａに示すように、内部に空洞がない柱状の部材である。但し、この例示に限定されず、第１柱部１５１は、機械的強度を確保できる程度に巨視的な空洞を内部に有する部材であってもよい。例えば、第１柱部１５１は、図４Ｂに示すように多孔質でない筒状の部材であってもよい。この際、好ましくは、第１柱部１５１は、肉厚な筒状とされる。また、内部の巨視的な空洞１５１ａは、第１柱部１５１の機械的強度を確保できる限りにおいて、単数であってもよいし、複数であってもよい。

図３に示すように、第１柱部１５１の上端部は、第１金属板１１に接し、本実施形態では第１金属板１１に接続される。言い換えると、第１柱部１５１は、第１金属板１１の下面から－Ｚ方向に突出する。第１柱部１５１及び第１金属板１１は、単一の部材の異なる一部である。この場合、第１柱部１５１は、第１金属板１１をエッチング又は切削して形成することができる。但し、この例示に限定されず、少なくとも１つの第１柱部１５１は、第１金属板１１とは別部材であってもよい。たとえば、第１柱部１５１の上端部は、ろう材を用いたロウ付け、超音波溶接などの接合手段によって、第１金属板１１の上面に接合されてもよい。

第１柱部１５１の下端部は、第２金属板１２と接し、本実施形態ではろう材を用いたロウ付け、超音波溶接などの接合手段によって第２金属板１２の上面に固定される。なお、この例示は、少なくとも１つの第１柱部１５１において、その下端部が、第２金属板１２と接する一方で固定されない構成を排除しない。

柱部１５が第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する第１柱部１５１を少なくとも有する場合、好ましくは、熱伝導部材１は、下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす。
Ｓ１≦（Ｓｖ／１９） （式３）
Ｓ２≦（Ｓｖ／１９） （式４）
Ｓ１：鉛直方向から見て、第１柱部１５１が第１金属板１１と接する第１接触面積ΔＳ１の総和
Ｓ２：鉛直方向から見て、第１柱部１５１が第２金属板１２と接する第２接触面積ΔＳ２の総和
Ｓｖ：鉛直方向から見て蒸気空間Ｓが占める面積

上記の数式３，４のうちの少なくともどちらかを満たすことにより、第１接触面積ΔＳ１の総和Ｓ１及び第２接触面積ΔＳ２の総和Ｓ２のうちの少なくともいずれかを、Ｚ軸方向から見て内部空間１０ａが占める面積の５％以下にすることができる。これにより、筐体１０の強度を向上できる。また、第１柱部１５１と接続される金属板と第１柱部１５１との接合精度を向上できる。

なお、第１柱部１５１の形態は、上述の例示に限定されない。たとえば、少なくとも１つの第１柱部１５１において、第１金属板１１から突出する第１柱部１５１の下端部は、第２ウィック構造体３２の上面と接してもよい。このようにしても、第１柱部１５１は、第２ウィック構造体３２を介して第２金属板１２を支持できる。なお、この構成において、第２接触面積ΔＳ２は、Ｚ軸方向から見て、第１柱部１５１が第２ウィック構造体３２と接する面積であってもよい。この際、好ましくは、第１柱部１５１の下端部は、ロウ付け、超音波溶接などの手段により第２ウィック構造体３２の上面に固定される。このようにしても、外力の作用、内圧の上昇などに起因する筐体１０の変形を抑制又は防止できる。

また、少なくとも１つの第１柱部１５１において、第１柱部１５１は、第２金属板１２の上面から突出してもよい。この際、さらに、第１柱部１５１の上端部は、第１金属板１１の下面と接してもよいし、第１ウィック構造体３１の下面と接してもよい。後者の場合であっても、第１柱部１５１は、第１ウィック構造体３１を介して第１金属板１１を支持できる。なお、後者の場合、第１接触面積ΔＳ１は、Ｚ軸方向から見て、第１柱部１５１の上端部が第１ウィック構造体３１と接する面積であってもよい。

＜１－２－２．第２柱部の構成＞
次に、第２柱部１５２の詳細な構成を説明する。第２柱部１５２は、多孔質である。本実施形態では、第２柱部１５２は、多孔質の焼結体であり、銅等の熱伝導性の高い金属の粒子を焼結することで形成される。柱部１５が第２柱部１５２を少なくとも有する場合、鉛直方向において、第２柱部１５２は、第１金属板１１及び第１ウィック構造体３１のうちのいずれかの第１部材と、第２金属板１２及び第２ウィック構造体３２のうちのいずれかの第２部材と、を支持する。

第２柱部１５２が両者を支持することにより、筐体１０の強度を向上できる。また、多孔質な第２柱部１５２が、第１金属板１１又は第１ウィック構造体３１と、第２金属板１２又は第２ウィック構造体３２と、に接する。そのため、作動媒体２０が第１ウィック構造体３１側及び第２ウィック構造体３２側の一方から他方に移動し易くなる。つまり、作動媒体２０の循環効率が向上する。従って、熱伝導部材１の被加熱部１０１から放熱部１０２への熱伝達率を高めることができる。さらに、第２柱部１５２は多孔質であるので、液体の作動媒体２０が浸透する多孔質体の体積が増加する。そのため、熱伝導部材１における液体の作動媒体２０の保持量を増やすことができる。従って、たとえば被加熱部１０１に大量の熱が伝達されても、被加熱部１０１に作動媒体２０を十分に供給できる。よって、作動媒体２０の循環サイクルを十分に維持できる。

また、本実施形態では、第２柱部１５２の上端部は、第１ウィック構造体３１に接続される。第２柱部１５２の下端部は、第２ウィック構造体３２に接続される。少なくとも１つの第２柱部１５２は、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２を支持する。こうすれば、第２柱部１５２は、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２を介して第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する。これにより、柱部１５が筐体１０を補強してＺ軸方向の変形を抑制する効果を向上できる。たとえば、熱伝導部材１の曲がり、膨張などを抑制又は防止する効果を向上できる。また、少なくとも１つの第２柱部１５２は、第１ウィック構造体３１の空隙部と第２ウィック構造体３２の空隙部とを流体的に繋ぐ。従って、作動媒体２０は、少なくとも１つの第２柱部１５２を介して第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２間をスムーズに移動できる。

また、本実施形態では図３に示すように、第２柱部１５２、第１ウィック構造体３１、及び第２ウィック構造体３２は、単一の部材のそれぞれ異なる一部である。但し、この例示に限定されず、少なくとも１つの第２柱部１５２と、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２のうちの少なくともどちらかとは、単一の部材のそれぞれ異なる一部であればよい。例えば、少なくとも１つの第２柱部１５２において、第２柱部１５２及び第１ウィック構造体３１は単一の部材のそれぞれ異なる一部である一方で、第２柱部１５２及び第２ウィック構造体３２は別部材であってもよい。或いは、少なくとも１つの第２柱部１５２において、第２柱部１５２及び第２ウィック構造体３２は単一の部材のそれぞれ異なる一部である一方で、第２柱部１５２及び第１ウィック構造体３１は別部材であってもよい。こうすれば、少なくとも１つの第２柱部１５２と第１ウィック構造体３１及び／又は第２ウィック構造体３２との間における作動媒体２０の移動をさらにスムーズにすることができる。また、熱伝導部材１の部品数を低減できるので、熱伝導部材１の生産性を向上できる。但し、上述の例示は、少なくとも１つの第２柱部１５２が第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の両方と別部材である構成を排除しない。

ここで、柱部１５が第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する第１柱部１５１と、第２柱部１５２と、を有する場合、好ましくは、熱伝導部材１は、下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす。
（Ｓ１＋Ｓ３）＜Ｓｖ （式５）
（Ｓ２＋Ｓ４）＜Ｓｖ （式６）
Ｓ１：鉛直方向から見て、第１柱部１５１が第１金属板１１と接する第１接触面積ΔＳ１の総和
Ｓ２：鉛直方向から見て、第１柱部１５１が第２金属板１２と接する第２接触面積ΔＳ２の総和
Ｓ３：鉛直方向から見て、第２柱部１５２が上記の第１部材と接する第３接触面積ΔＳ３の総和
Ｓ４：鉛直方向から見て、第２柱部１５２が上記の第２部材と接する第４接触面積ΔＳ４の総和
Ｓｖ：鉛直方向から見て蒸気空間Ｓが占める面積

なお、第３接触面積ΔＳ３は、Ｚ軸方向から見て、第２柱部１５２が第１金属板１１又は第１ウィック構造体３１と接する面積である。第４接触面積ΔＳ４は、Ｚ軸方向から見て、第２柱部１５２が第２金属板１２又は第２ウィック構造体３２と接する面積である。本実施形態では、第３接触面積ΔＳ３は、Ｚ軸方向から見て、第２柱部１５２が第１ウィック構造体３１と接する面積である。第４接触面積ΔＳ４は、Ｚ軸方向から見て、第２柱部１５２が第２ウィック構造体３２と接する面積である。上記の数式５，６のうちの少なくともどちらかを満たすことで、蒸気空間Ｓをより十分に確保しつつ、熱伝導部材１の筐体１０の強度をさらに向上できる。

また、好ましくは、熱伝導部材１は、下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす。
（Ｓｖ／９）≦Ｓ３≦（Ｓｖ／４） （式７）
（Ｓｖ／９）≦Ｓ４≦（Ｓｖ／４） （式８）
Ｓ３：鉛直方向から見て、第２柱部１５２が上記の第１部材と接する第３接触面積ΔＳ３の総和
Ｓ４：鉛直方向から見て、第２柱部１５２が上記の第２部材と接する第４接触面積ΔＳ４の総和
Ｓｖ：鉛直方向から見て蒸気空間Ｓが占める面積

上記の数式７，８のうちの少なくともどちらかを満たすことで、第３接触面積ΔＳ３の総和Ｓ３及び第４接触面積ΔＳ４の総和Ｓ４のうちの少なくともいずれかを、Ｚ軸方向から見て内部空間１０ａが占める面積の１０％から２０％程度にすることができる。これにより、液体状態の作動媒体２０の循環効率を向上できる。

なお、第２柱部１５２の形態は、図３の例示に限定されない。例えば、少なくとも１つの第２柱部１５２において、第２柱部１５２は、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２のうちの一方に接続されるが、他方には接続されなくてもよい。

つまり、少なくとも１つの第２柱部１５２において、第２柱部１５２は、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２のうちの少なくとも一方に接続されればよい。こうすれば、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２間における作動媒体２０の移動をよりスムーズにすることができる。また、少なくとも１つの第２柱部１５２が、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の両方に接続される場合、筐体１０の強度をさらに向上できる。たとえば、内圧の上昇に起因する熱伝導部材１の曲がり、膨張などを抑制又は防止する効果を向上できる。

また、図３の例示に限定されず、少なくとも１つの第２柱部１５２は、第１金属板１１に接してもよい。例えば、少なくとも１つの第２柱部１５２の上端部は、第１ウィック構造体３１に配置された貫通孔を通じて、第１金属板１１の下面に接してもよい。この場合、第３接触面積ΔＳ３は、Ｚ軸方向から見て、第２柱部１５２が第１金属板１１と接する面積である。この際に、好ましくは、第２柱部１５２の上端部は、ロウ付け、超音波溶接などの手段によって第１金属板１１又は第１ウィック構造体３１に接続される。或いは、第２柱部１５２の上端部は、貫通孔に圧入されることで、第１金属板１１と接した状態で固定されてもよい。また、さらに好ましくは、第２柱部１５２の上端部の側面は、貫通孔の内側面と接する。こうすれば、第２柱部１５２の側面が第１ウィック構造体３１と接するので、作動媒体２０が第２柱部１５２及び第１ウィック構造体３１間をスムーズに移動できる。

また、少なくとも１つの第２柱部１５２は、第２金属板１２に接してもよい。例えば、少なくとも１つの第２柱部１５２の下端部は、第２ウィック構造体３２に配置された貫通孔を通じて、第２金属板１２の上面に接する。この場合、第４接触面積ΔＳ４は、Ｚ軸方向から見て、第２柱部１５２が第２金属板１２と接する面積である。この際に、好ましくは、第２柱部１５２の下端部は、ロウ付け、超音波溶接などの手段によって第２金属板１２又は第２ウィック構造体３２に接続される。或いは、第２柱部１５２の下端部は、貫通孔に圧入されることで、第２金属板１２と接した状態で固定されてもよい。また、さらに好ましくは、第２柱部１５２の下端部の側面は、貫通孔の内側面と接する。こうすれば、第２柱部１５２の側面が第２ウィック構造体３２と接するので、作動媒体２０が第２柱部１５２及び第２ウィック構造体３２間をスムーズに移動できる。

＜１－２－３．第１柱部及び第２柱部＞
柱部１５が第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する第１柱部１５１と、第２柱部１５２と、を有する場合、好ましくは、熱伝導部材１は、下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす。
Ｓ１＞Ｓ３、且つ、Ｓ１＞Ｓ４ （式９）
Ｓ２＞Ｓ３、且つ、Ｓ２＞Ｓ４ （式１０）
Ｓ１：鉛直方向から見て、第１柱部１５１が第１金属板１１と接する第１接触面積ΔＳ１の総和
Ｓ２：鉛直方向から見て、第１柱部１５１が第２金属板１２と接する第２接触面積ΔＳ２の総和
Ｓ３：鉛直方向から見て、第２柱部１５２が上記の第１部材と接する第３接触面積ΔＳ３の総和
Ｓ４：鉛直方向から見て、第２柱部１５２が上記の第２部材と接する第４接触面積ΔＳ４の総和

中実な第１柱部１５１の機械的強度は、多孔質な第２柱部１５２の機械的強度よりも高い。従って、上記の数式９，１０のうちの少なくともどちらかを満たすことにより、筐体１０の十分な強度を確保することができる。なお、上述の例示は、熱伝導部材１が上記の数式９，１０の両方を満たさない構成を排除しない。

また、柱部１５が第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する第１柱部１５１と、第２柱部１５２と、を有する場合、好ましくは、鉛直方向から見て、少なくとも１つの第１柱部１５１は、第２柱部１５２よりも接合部１４の近くに配置される。本実施形態では図１及び図２に示すように、複数の第１柱部１５１のうちの接合部１４に最も近い位置に配置される第１柱部１５１は、複数の第２柱部１５２のうちの接合部１４に最も近い位置に配置される第２柱部１５２よりも接合部１４の近くに配置される。例えば、図２において、接合部１４の＋Ｘ方向側の部分とこの部分に最も近い位置に配置された第１柱部１５１との間のＸ方向における間隔Ｌｘ１は、接合部１４の＋Ｘ方向側の部分とこの部分に最も近い位置に配置された第２柱部１５２との間のＸ方向における間隔Ｌｘ２よりも狭い。また、接合部１４の＋Ｙ方向側の部分とこの部分に最も近い位置に配置された第１柱部１５１との間のＹ方向における間隔Ｌｙ１は、接合部１４の＋Ｙ方向側の部分とこの部分に最も近い位置に配置された第２柱部１５２との間のＹ方向における間隔Ｌｙ２よりも狭い。こうすれば、筐体１０の接合部１４における強度を向上できる。特に、第１柱部１５１が第１金属板１１及び第２金属板１２の両方に接続される場合、筐体１０の内圧がより高くなっても、接合部１４の変形を抑制又は防止できる。また、接合部１４において、第１金属板１１が第２金属板１２から離れることを抑制又は防止できる。

また、柱部１５が第１金属板１１及び第２金属板１２を支持する第１柱部１５１と、第２柱部１５２と、を有する場合、好ましくは、複数の第１柱部１５１のうちの接合部１４に最も近い位置に配置される第１柱部１５１の数は、複数の第２柱部１５２のうちの接合部１４に最も近い位置に配置される第２柱部１５２の数よりも多い（図２参照）。こうすれば、筐体１０の接合部１４における強度を向上できる。特に、第１柱部１５１が第１金属板１１及び第２金属板１２の両方に接続される場合、筐体１０の内圧がより高くなっても、接合部１４の変形を抑制又は防止できる。また、接合部１４において、第１金属板１１が第２金属板１２から離れることを抑制又は防止できる。但し、この例示は、複数の第１柱部１５１のうちの接合部１４に最も近い位置に配置される第１柱部１５１の数が複数の第２柱部１５２のうちの接合部１４に最も近い位置に配置される第２柱部１５２の数以下である構成を排除しない。

＜１－３．第１ウィック構造体及び第２ウィック構造体の構成＞
次に、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の構成を説明する。第１ウィック構造体３１は、第１金属板１１の下面に配置される板状の部材であり、発熱体Ｈ側と反対側の冷却側に配置される。第２ウィック構造体３２は、第２金属板１２の上面に配置される板状の部材であり、発熱体Ｈ側に配置される。第１ウィック構造体３１と第２ウィック構造体３２とは対向して配置される。

本実施形態では、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２は、それぞれ多孔質の焼結体である。こうすれば、メッシュ材よりも容易に製造可能であり、熱伝導部材１の製造コストを下げることができる。

好ましくは、熱伝導部材１は、鉛直方向において、下記の式を満たす。
Ｗ１＜Ｗ２ （式１１）
Ｗ１：第１ウィック構造体３１の厚さ
Ｗ２：第２ウィック構造体３２の厚さ

熱伝導部材１の被加熱部１０１において、発熱体Ｈ側に配置される第２ウィック構造体３２では、第１ウィック構造体３１よりも液状の作動媒体２０の蒸発が促進される。このため、上記の数式１１を満たすことにより、第２ウィック構造体３２での作動媒体２０の保持性を第１ウィック構造体３１の作動媒体２０の保持性よりも高くできる。第２ウィック構造体３２での作動媒体２０の保持量をより多くすることにより、発熱体Ｈから伝達される熱量が多くても、いわゆるドライアウトの発生を抑制又は防止できる。従って、熱伝導部材１の熱伝達性能が低下を防止できる。但し、この例示は、Ｗ１≧Ｗ２である構成を排除しない。

なお、ドライアウトは、被加熱部１０１付近において第１ウィック構造体３１内の作動媒体２０がほぼ蒸発して乾いてしまう現象である。仮に、ドライアウトが発生すると、作動媒体２０の気ー液循環サイクルが途切れてしまうため、作動媒体２０を介して被加熱部１０１から放熱部１０２への熱輸送ができなくなり、熱伝導部材１の熱伝達性能が大幅に低下する。

一方、発熱体Ｈとは反対側の放熱面側に配置される第１ウィック構造体３１では、第２ウィック構造体３２よりも蒸発した作動媒体２０の凝縮が促進される。このため、第１ウィック構造体３１は、第２ウィック構造体３２と比べて作動媒体２０の冷却効率が高いことが好ましい。

また、好ましくは、熱伝導部材１は、鉛直方向において、下記を満たす。
（Ｗ１＋Ｗ２）＜Ｗ３ （式１２）
Ｗ１：第１ウィック構造体３１の厚さ
Ｗ２：第２ウィック構造体３２の厚さ
Ｗ３：第１ウィック構造体３１と第２ウィック構造体３２との間の間隔

上記の数式１２の条件を満たすことにより、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２間において、作動媒体２０の蒸気が移動し得る空間をより広くすることができる。従って、第２ウィック構造体３２の被加熱部１０１付近の部分から蒸発した作動媒体２０が上記の空間内により拡散し易くなるので、作動媒体２０を介した被加熱部１０１から放熱部１０２への熱輸送効率が向上する。よって、熱伝導部材１の熱伝達効率を向上できる。なお、この例示は、（Ｗ１＋Ｗ２）≧Ｗ３である構成を排除しない。

より好ましくは、熱伝導部材１は、鉛直方向において、下記を満たす。
（４×Ｗ１）≧Ｗ２≧（２×Ｗ１） （式１３）
（７×Ｗ１）≧Ｗ３≧（５×Ｗ１） （式１４）
（Ｗ３＋Ｗ２＋Ｗ１）＝（１０×Ｗ１） （式１５）
Ｗ１：第１ウィック構造体３１の厚さ
Ｗ２：第２ウィック構造体３２の厚さ
Ｗ３：第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２間の間隔

すなわち、第２ウィック構造体３２の厚さＷ２を第１ウィック構造体３１の厚さＷ１の２倍以上且つ４倍以下とし、第１ウィック構造体３１と第２ウィック構造体３２との隙間の長さＷ３を第１ウィック構造体３１の厚さＷ１の５倍以上且つ７倍以下とすることが好ましい。上記の数式１３から数式１５を全て満たすことにより、作動媒体２０の蒸気が移動し得る空間と、第２ウィック構造体３２での作動媒体２０の保持性との両方をバランス良く確保できる。従って、ドライアウトの発生を抑制しつつ、作動媒体２０を介した被加熱部１０１から放熱部１０２への熱輸送効率を向上させることができる。なお、この例示は、上記の数式１３から数式１５を満たさない構成を排除しない。

また、好ましくは、熱伝導部材１は、以下を満たす。
Ｖ１＞Ｖ２ （式１６）
Ｖ１：蒸気空間Ｓの体積
Ｖ２：ウィック構造体３０の体積

上記の数式１６の条件を満たすことにより、蒸気空間Ｓの体積Ｖ１をより広くすることができる。そのため、第２ウィック構造体３２の被加熱部１０１付近の部分から蒸発した作動媒体２０が蒸気空間Ｓ内により拡散し易くなる。従って、作動媒体２０を介した被加熱部１０１から放熱部１０２への熱輸送効率が向上する。よって、熱伝導部材１の熱伝達効率を向上できる。また、体積Ｖ２に第２柱部１５２の体積を加えても同様の効果を有する。なお、この例示は、Ｖ１≦Ｖ２である構成を排除しない。

詳細には、上述の蒸気空間Ｓは、内部空間１０ａにおける第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２、及び柱部１５以外の空間である。柱部１５は、筐体１０の強度を確保することができるが、配置することにより蒸気空間Ｓが狭くなる要因となる。そのような柱部１５を設ける場合でも上記の数式１６を満たすことで作動媒体２０の蒸気の拡散を促進できる。

また、第２ウィック構造体３２は、第１ウィック構造体３１よりも空隙率が高い。これにより、第２ウィック構造体３２の毛細管力が、第１ウィック構造体３１の毛細管力よりも大きくなる。

ここで、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の全体積に対する空間の体積の割合を、空隙率と呼ぶ。空隙率の単位は％である。空隙率は以下の方法によって求められる。例えば、第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２の断面写真から、空間の面積を測定し、空間の面積が全体に占める割合を算出することにより、空隙率を求めることができる。第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２の断面の観察においては、被写界深度の深い走査型電子顕微鏡を用いることが好ましい。なお、断面の観察の方法は、金属部分と空間とを容易に判別できる方法であればよく、特に限定されない。

なお、本実施形態では、Ｚ軸方向と垂直な方向において、第１ウィック構造体３１の厚さは均一である。但し、この例示に限定されず、Ｚ軸方向と垂直な方向において、第１ウィック構造体３１の一部の厚さは、第１ウィック構造体３１の残りの一部の厚さよりも薄くてもよい。図５は、第１ウィック構造体３１の変形例を示す断面図である。なお、図５は、図３の破線で囲まれた部分Ｂに対応する断面構造を示す。図５に示すように、第１ウィック構造体３１は、凹部３１ａを有する。凹部３１ａは、第１ウィック構造体３１の下面に配置され、＋Ｚ方向に凹む。Ｚ軸方向から見て、凹部３１ａは、発熱体Ｈと重なり、好ましくは発熱体Ｈの全てと重なる。言い換えると、好ましくは、Ｚ軸方向から見て、凹部３１ａの外周縁部は、発熱体Ｈよりも外側に配置される。

このとき、第１ウィック構造体３１のうちの凹部３１ａが配置された部分Ｕの厚さＷ１ａは、第１ウィック構造体３１のうちの上記の部分Ｕ以外の部分の厚さＷ１ｂよりも小さい。部分Ｕにおいて、第１ウィック構造体３１の厚さを小さくすることにより、冷却効率は低下する。これにより、第１ウィック構造体３１の部分Ｕ以外の部分における冷却効率は、部分Ｕにおける冷却効率よりも高くなる。

通常、作動媒体２０の凝縮は、発熱体ＨとＺ方向に対向する第１ウィック構造体３１の部分Ｕで最も促進される。ここで、凹部３１ａを設けることにより、第１ウィック構造体３１の凹部３１ａが配置された部分Ｕにおける作動媒体２０の凝縮を抑制できる。これにより、気化した作動媒体２０が、第１ウィック構造体３１の部分Ｕ以外の部分に拡散する。そのため、部分Ｕ以外の部分における作動媒体２０の凝縮を促進できる。従って、第１ウィック構造体３１全体で作動媒体２０を凝縮し、作動媒体２０の凝縮により発生する熱を、第１金属板１１全体で効率よく放熱できる。よって、作動媒体２０による熱輸送効率を向上できる。

好ましくは、部分Ｕにおける第１ウィック構造体３１の厚さＷ１ａは、第２ウィック構造体３２の厚さＷ２よりも１０％以上小さい。これにより、凹部３１ａにおける作動媒体２０の凝縮をより抑制できる。

さらに、凹部３１ａは、第１ウィック構造体３１をＺ方向に貫通してもよい。つまり、凹部３１ａは、貫通孔であってもよく、第１金属板１１のうちのＺ軸方向から見て凹部３１ａと重なる部分は、凹部３１ａを通じて内部空間１０ａに露出してもよい。

また、図５では、第１ウィック構造体３１の凹部３１ａが配置された部分Ｕの厚さＷ１ａは、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向において均一である。但し、この例示に限定されず、上記の厚さＷ１ａは均一でなくてもよい。例えば、凹部３１ａの底面は、＋Ｚ方向に向かって錐状に凹んでいてもよい。言い換えると、第１ウィック構造体３１の凹部３１ａが配置された部分Ｕの厚さＷ１ａは、例えばこの部分Ｕの中央に向かうにつれて薄くなってもよい。これにより、第１ウィック構造体３１のうちの凹部３１ａが配置された部分Ｕ内の所定位置に凝縮が偏ることを抑制できる。

また、本実施形態では、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２を多孔質の焼結体で構成している。但し、この例示に限定されず、第１ウィック構造体３１は、複数の金属線状部材が編み込まれたメッシュ部材であってもよい。及び／又は、第２ウィック構造体３２は、複数の金属線状部材が編み込まれたメッシュ部材であってもよい。たとえば、第２ウィック構造体３２をメッシュ材で構成し、第１ウィック構造体３１を多孔質の焼結体で構成することにより、第２ウィック構造体３２の毛細管力を、第２ウィック構造体３２の毛細管力よりも大きく容易に形成することができる。

或いは、第１ウィック構造体３１は、第１金属板１１の第２金属板１２側の内面に形成された複数の溝部により構成されてもよい。及び／又は、第２ウィック構造体３２は、第２金属板１２の第１金属板１１側の内面に形成された複数の溝部により構成されてもよい。これにより、メッシュ材及び焼結体で構成する場合と比べて、複数の溝部で構成される第１ウィック構造体３１及び／又は第２ウィック構造体３２を薄く形成できる。従って、第１ウィック構造体３１及び第２ウィック構造体３２間の間隔をより広くすることができる。また、Ｚ軸方向において、上記の間隔を狭めずに筐体１０を薄型化できる。

＜１－４．第２ウィック構造体の変形例＞
次に、図６から図８を参照して、第２ウィック構造体３２の変形例を説明する。図６は、変形例に係る第２ウィック構造体３２の構成例を示す斜視図である。図７は、変形例に係る第２ウィック構造体３２の拡大断面図である。図８は、変形例に係る第２ウィック構造体３２の他の構成例を示す上面図である。なお、図６から図８は、第２ウィック構造体３２単体を示しており、柱部１５が挿入される柱挿入孔及び第２柱部１５２と接続される部分の図示を省略している。つまり、図６から図８では、柱部１５が貫通する貫通孔の図を省略する。

図６に示すとおり、第２ウィック構造体３２は、複数の開口部３４を有する。開口部３４は、第２ウィック構造体３２の上面に配置され、―Ｚ方向に延びる。複数の開口部３４は、第２ウィック構造体３２の上面（つまり、第１ウィック構造体３１と対向する対向面）に開口する。すなわち、第２ウィック構造体３２は、第１ウィック構造体３１と対向する上記の対向面に開口するとともにその厚さ方向に延びる複数の開口部３４を有する。第２ウィック構造体３２が複数の開口部３４を有することで、気化した作動媒体２０が第２ウィック構造体３２の外部に逃げやすくなる。これにより、発熱体Ｈにより加熱されて気化した作動媒体２０が、第１ウィック構造体３１側に流れ易くなるとともに、凝縮し易くなる。その結果、熱輸送効率が向上する。

図６及び図７に示すように、開口部３４は、貫通孔３４１と、凹部３４２とを有する。

貫通孔３４１は、第２ウィック構造体３２をＺ方向に貫通する。貫通孔３４１の内部は、第２金属板１２からの熱により、直接加熱される。これにより、貫通孔３４１内部の気化した作動媒体２０が加熱されて膨張し、その結果、貫通孔３４１から外部への気化した作動媒体２０の流れが形成される。そのため、第２ウィック構造体３２内の気化した作動媒体２０の第２ウィック構造体３２の外部への流れが促進され、熱輸送効率が向上する。

凹部３４２は、－Ｚ方向に凹む。凹部３４２は、第２ウィック構造体３２をＺ方向に貫通せず、Ｚ方向の下部に底部を有する。こうすれば、作動媒体２０は、第２ウィック構造体３２のうちの凹部３４２の底部と第２金属板１２との間の部分を流れることができる。また、この部分の毛細管力によって、液体の作動媒体２０は、凹部３４２の底部から－Ｚ方向に流れることができる。

上述の構成により、液体の作動媒体２０を、被加熱部１０１に向けて効率よく流すことができる。従って、作動媒体２０の熱輸送効率を向上できる。なお、図６の例示に限定されず、開口部３４は、貫通孔３４１及び凹部３４２のうちの一方を有してもよい。

図６に示すように、開口部３４は、第２ウィック構造体３２の厚さ方向と直交する面で切断した断面が円形である。より詳しく説明すると、貫通孔３４１及び凹部３４２のＸＹ面と平行な面で切断した断面形状が円形である。このように構成することで、開口部３４の開口から逃げる気体の作動媒体２０が、円形に拡がる。これにより、気体の作動媒体２０が拡がるときの偏りを抑制され、第２ウィック構造体３２内の気体の作動媒体２０が逃げやすくなり、熱輸送効率を向上できる。

また、開口部３４は、本実施形態では、Ｚ方向に延びる円柱形状である。つまり、貫通孔３４１及び凹部３４２のＸＹ平面と平行な面で切断した断面のサイズはそれぞれ、Ｚ方向において同じである。但し、この例示に限定されず、少なくとも１つの貫通孔３４１は、Ｚ方向に延びる円錐形状であってもよい。たとえば、少なくとも１つの貫通孔３４１のＸＹ平面と平行な面で切断した断面のサイズは、第２ウィック構造体３２の上面からーＺ方向に向かうにつれて小さくなってもよい。同様に、少なくとも１つの凹部３４２のＸＹ平面と平行な面で切断した断面のサイズは、第２ウィック構造体３２の上面からーＺ方向に向かうにつれて小さくなってもよい。このように構成することで、気体の作動媒体２０は、開口部３５の内周面に沿って広がって逃げる。これにより、第２ウィック構造体３２内の気体の作動媒体２０が外部に逃げやすくなり、熱輸送効率を向上できる。

また、図６に示すように、開口部３４は、Ｚ方向から見て、第２ウィック構造体３２の厚さ方向と直交する平面内に分散して配置される。開口部３４をＸＹ面内において２次元的に分散して配置することで、第２ウィック構造体３２の上面に多数の開口部３４を配置することができ、より多くの第２ウィック構造体３２内の気体の作動媒体２０を外部に逃がすことができる。これにより、熱輸送効率を高めることができる。

また、好ましくは、Ｘ方向及びＹ方向に隣り合う開口部３４は、同じの間隔で配置される。より詳しくは、第２ウィック構造体３２において、開口部３４は、ＸＹ面内においてＸ方向及びＹ方向にそれぞれ規則的に並んで配置される。これにより、第２ウィック構造体３２内の気体の作動媒体２０が外部に逃げやすくなり、熱輸送効率を向上できる。なお、図６に示す第２ウィック構造体３２では、開口部３４のＸ方向の間隔とＹ方向の間隔とが同じであるが、これに限定されず、両者は異なっていてもよい。また、これらの例示は、ＸＹ面内における開口部３４の配置が規則的でない構成を排除しない。

また、図６では、第２ウィック構造体３２の上面において、開口部３４は、均一な密度で配置される。但し、この例示に限定されず、たとえば図８に示すように、開口部３４が配置される密度は、第２ウィック構造体３２の上面のうちのＺ方向から見て発熱体Ｈと重なる領域において高くなってもよい。たとえば、上記の重なる領域に配置される開口部３４が配置される密度は、上記の重なる領域以外の領域に配置される開口部３４が配置される密度よりも高くてもよい。また、開口部３４が配置される密度は、上記の重なる領域に近づくにつれて高くなってもよい。

また、本実施形態にかかる第２ウィック構造体３２では、貫通孔３４１と凹部３４２が、Ｘ方向に交互に、かつ、Ｙ方向に交互に配置されている。このように構成することで、第２ウィック構造体３２内の気体の作動媒体２０を外部に逃がしつつ、液体の作動媒体２０を重なり領域１０５に送ることが可能である。これにより、熱輸送効率を高めることができる。但し、この例示は、Ｘ方向及び／又はＹ方向において、少なくとも一部の貫通孔３４１及び少なくとも一部の凹部３４２が交互に配置されない構成を排除しない。

＜１－５．焼結体の形成＞
本実施形態では、第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２、及び第２柱部１５２は、いずれも焼結体であり、例えば以下のように形成される。まず、マイクロ銅粒子、銅体及び樹脂を含む混合粉末を接合前の第１金属板１１の上面及び第２金属板１２の下面に吹き付け塗布する。次に、柱状に成形した混合粉末を挟んで第１金属板１１及び第２金属板１２を接合する。その後、筐体１０を加熱して混合粉末を焼成する。これにより、筐体１０の内部空間１０ａに、第１ウィック構造体３１と、第２ウィック構造体３２と、第２柱部１５２と、を、容易に一体に形成できる。これにより、熱伝導部材１の製造コストを抑制することができる。なお、第１ウィック構造体３１、第２ウィック構造体３２、及び第２柱部１５２を別々に焼成した後に、第１金属板１１及び第２金属板１２を接合してもよい。

なお、本明細書において、「塗布」とは、第１金属板１１及び第２金属板１２に混合粉末を付着させることを指す。吹き付け塗布する方法以外に、混合粉末のペーストを直接塗布してもよい。

マイクロ銅粒子は、複数の銅原子が凝集又は結合した粒子である。例えば、マイクロ銅粒子は多孔質であり、その粒径は１μｍ以上且つ１ｍｍ未満である。

銅体は、マイクロ銅粒子よりも小さいサブマイクロ銅粒子が焼結により溶融して固まった銅溶融体である。サブマイクロ銅粒子は、複数の銅原子が凝集又は結合した粒子である。溶融前のサブマイクロ銅粒子の粒径は、例えば０．１μｍ以上且つ１μｍ未満である。

樹脂は、マイクロ銅粒子および銅体を構成する銅の融点以下の温度で揮発する揮発性の樹脂である。このような揮発性の樹脂としては、例えば、メチルセルロース、エチルセルロースなどのセルロース樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。これらの中では、熱分解性の高いアクリル樹脂を用いることが好ましい。

＜２．熱伝導部材の動作＞
次に、図３を参照して、熱伝導部材１の動作を説明する。なお、図３において、作動媒体２０が蒸発して生成される蒸気の流れを熱伝導部材１内の黒矢印で示し、液状の作動媒体２０の流れを熱伝導部材１内の白抜き矢印で示す。

上記の構成の熱伝導部材１では、発熱体Ｈで発生した熱により、被加熱部１０１が加熱される。被加熱部１０１の温度が上昇すると、第２ウィック構造体３２に含まれた液状の作動媒体２０が蒸発する。

蒸発した作動媒体２０は、内部空間１０ａを放熱部１０２側に移動する。例えば、蒸発した作動媒体２０は、第１ウィック構造体３１へと移動したり、熱伝導部材１の被加熱部１０１からＸ方軸向及び／又はＹ軸方向に離れた部分へと移動したりする。

蒸発した作動媒体２０の一部は、第１ウィック構造体３１に接触して冷却され、凝縮する。第１ウィック構造体３１は、第１金属板１１の下面よりも表面積が大きく冷却効率が高い。このため、第１ウィック構造体３１を設けることにより、蒸発した作動媒体２０の冷却効率が向上して凝縮が促進される。

第１ウィック構造体３１で凝縮した作動媒体２０の一部は、滴下して第２ウィック構造体３２に吸収される。また、第１ウィック構造体３１で凝縮した作動媒体２０の他の一部は、第１ウィック構造体３１及び第２柱部１５２の内部を移動して、第２ウィック構造体３２に吸収される。また、第１ウィック構造体３１で凝縮した作動媒体２０の他の一部は、第１柱部１５１の側面、及び／又は、第１側壁部１３ａの内面並びに第２側壁部１３ｂの内面に沿って移動して、第２ウィック構造体３２に吸収される。

また、蒸発した作動媒体２０の他の一部は、第２ウィック構造体３２のうちの被加熱部１０１からＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に離れた部分で冷却されて凝縮する。凝縮した作動媒体２０は、毛細管現象によって第２ウィック構造体３２中を被加熱部１０１に向かって移動する。また、第１ウィック構造体３１から第２ウィック構造体３２に移動した作動媒体２０も、毛細管現象によって第２ウィック構造体３２中を被加熱部１０１に向かって移動する。

ここで、好ましくは、第２ウィック構造体３２の毛細管力は、第１ウィック構造体３１の毛細管力よりも高い。そのため、凝縮した作動媒体２０を第２ウィック構造体３２を介して発熱体Ｈが配置される被加熱部１０１により早く移動させることができる。従って、作動媒体２０による熱輸送効率が向上する。

上記のように作動媒体２０が状態変化を伴いながら移動することにより、被加熱部１０１側から放熱部１０２側への熱輸送が連続的に行われる。

＜３．その他＞
以上、本開示の実施形態を説明した。なお、発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本開示は、発明の主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、矛盾が生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。

例えば、第１ウィック構造体３１をメッシュ材で構成し、第２ウィック構造体３２を多孔質の焼結体で構成してもよい。

また、上述の実施形態では、柱部１５は、第１柱部１５１及び第２柱部１５２の両方を有する。この例示に限定されず、柱部１５は、第１柱部１５１を有する一方で、第２柱部１５２を有さない構成であってもよい。また、柱部１５は、第２柱部１５２を有する一方で、第１柱部１５１を有さない構成であってもよい。

本開示は、各種発熱体の冷却に利用することができる。

１・・・熱伝導部材、１０・・・筐体、１０ａ・・・内部空間、１０ｂ・・・第１筐体部、１０ｃ・・・第２筐体部、１１・・・第１金属板、１２・・・第２金属板、１３ａ・・・第１側壁部、１３ｂ・・・第２側壁部、１４・・・接合部、１５・・・柱部、１５１・・・第１柱部、１５１ａ・・・空洞、１５２・・・第２柱部、２０・・・作動媒体、３０・・・ウィック構造体、３１・・・第１ウィック構造体、３１ａ・・・凹部、３２・・・第２ウィック構造体、３４・・・開口部、３４・・・貫通孔、３４２・・・凹部、Ｈ・・・発熱体、Ｓ・・・蒸気空間、ΔＳ１・・・第１接触面積、ΔＳ２・・・第２接触面積、ΔＳ３・・・第３接触面積、ΔＳ４・・・第４接触面積

Claims (19)

1. 筐体と、作動媒体と、ウィック構造体と、を備え、
   前記筐体は、
   互いに対向して配置される第１金属板及び第２金属板と、
   前記第１金属板が前記第２金属板と対向する鉛直方向から見て、前記第１金属板の外周縁部が直接又は中間部材を介して前記第２金属板に接続される接合部と、
   前記第１金属板及び前記第２金属板間に配置されて前記ウィック構造体及び前記作動媒体を収容する内部空間と、
   前記内部空間に配置される柱部と、
   を有し、
   前記内部空間は、前記作動媒体の蒸気が存在し得る蒸気空間を含み、
   前記蒸気空間は、前記内部空間のうち、前記ウィック構造体及び前記柱部が占める空間以外の空間に含まれ、
   少なくとも１つの前記柱部は、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持し、
   下記の２式のうちの少なくともどちらかを満たす、熱伝導部材。
   Ｓａ＜Ｓｖ （式１）
   Ｓｂ＜Ｓｖ （式２）
   Ｓａ：前記第１金属板と接する前記柱部と前記第１金属板との前記鉛直方向から見た接触面積の総和
   Ｓｂ：前記第２金属板と接する前記柱部と前記第２金属板との前記鉛直方向から見た接触面積の総和
   Ｓｖ：前記鉛直方向から見て前記蒸気空間が占める面積
2. 前記少なくとも１つの前記柱部において、前記柱部の一方端部は前記第１金属板に接続され、前記柱部の他方端部は前記第２金属板に接続される、請求項１に記載の熱伝導部材。
3. 前記柱部は、中実な第１柱部及び多孔質な第２柱部のうち少なくともどちらかを有する、請求項１又は請求項２に記載の熱伝導部材。
4. 前記柱部は、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持する前記第１柱部を少なくとも有し、
   下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす、請求項３に記載の熱伝導部材。
   Ｓ１≦（Ｓｖ／１９） （式３）
   Ｓ２≦（Ｓｖ／１９） （式４）
   Ｓ１：前記鉛直方向から見て、前記第１柱部が前記第１金属板と接する面積の総和
   Ｓ２：前記鉛直方向から見て、前記第１柱部が前記第２金属板と接する面積の総和
   Ｓｖ：前記鉛直方向から見て前記蒸気空間が占める面積
5. 前記ウィック構造体は、
   前記第１金属板の第２金属板側の内面に配置される第１ウィック構造体と、
   前記第２金属板の第１金属板側の内面に配置される第２ウィック構造体と、
   を有し、
   前記柱部は、前記第２柱部を少なくとも有し、
   前記鉛直方向において、前記第２柱部は、前記第１金属板及び前記第１ウィック構造体のうちのいずれかの第１部材と、前記第２金属板及び前記第２ウィック構造体のうちのいずれかの第２部材と、を支持する、請求項３又は請求項４に記載の熱伝導部材。
6. 前記柱部は、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持する前記第１柱部と、前記第２柱部と、を有し、
   下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす、請求項５に記載の熱伝導部材。
   （Ｓ１＋Ｓ３）＜Ｓｖ （式５）
   （Ｓ２＋Ｓ４）＜Ｓｖ （式６）
   Ｓ１：前記鉛直方向から見て、前記第１柱部が前記第１金属板と接する面積の総和
   Ｓ２：前記鉛直方向から見て、前記第１柱部が前記第２金属板と接する面積の総和
   Ｓ３：前記鉛直方向から見て、前記第２柱部が前記第１部材と接する面積の総和
   Ｓ４：前記鉛直方向から見て、前記第２柱部が前記第２部材と接する面積の総和
   Ｓｖ：前記鉛直方向から見て前記蒸気空間が占める面積
7. 下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす、請求項５又は請求項６に記載の熱伝導部材。
   （Ｓｖ／９）≦Ｓ３≦（Ｓｖ／４） （式７）
   （Ｓｖ／９）≦Ｓ４≦（Ｓｖ／４） （式８）
   Ｓ３：前記鉛直方向から見て、前記第２柱部が前記第１部材と接する面積の総和
   Ｓ４：前記鉛直方向から見て、前記第２柱部が前記第２部材と接する面積の総和
   Ｓｖ：前記鉛直方向から見て前記蒸気空間が占める面積
8. 前記柱部は、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持する前記第１柱部と、前記第２柱部と、を有し、
   下記の２式のうちの少なくともどちらかをさらに満たす、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
   Ｓ１＞Ｓ３、且つ、Ｓ１＞Ｓ４ （式９）
   Ｓ２＞Ｓ３、且つ、Ｓ２＞Ｓ４ （式１０）
   Ｓ１：前記鉛直方向から見て、前記第１柱部が前記第１金属板と接する面積の総和
   Ｓ２：前記鉛直方向から見て、前記第１柱部が前記第２金属板と接する面積の総和
   Ｓ３：前記鉛直方向から見て、前記第２柱部が前記第１部材と接する面積の総和
   Ｓ４：前記鉛直方向から見て、前記第２柱部が前記第２部材と接する面積の総和
9. 前記柱部は、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持する前記第１柱部と、前記第２柱部と、を有し、
   前記鉛直方向から見て、少なくとも１つの前記第１柱部は、前記第２柱部よりも前記接合部の近くに配置される、請求項５から請求項８のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
10. 前記柱部は、前記第１金属板及び前記第２金属板を支持する前記第１柱部と、前記第２柱部と、を有し、
    複数の前記第１柱部のうちの前記接合部に最も近い位置に配置される前記第１柱部の数は、複数の前記第２柱部のうちの前記接合部に最も近い位置に配置される前記第２柱部の数よりも多い、請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
11. 前記第１ウィック構造体は、多孔質の焼結体である、請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
12. 前記第２ウィック構造体は、多孔質の焼結体である、請求項５から請求項１１のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
13. 少なくとも１つの前記第２柱部と、前記第１ウィック構造体及び前記第２ウィック構造体のうちの少なくともどちらかとは、単一の部材のそれぞれ異なる一部である、請求項５から請求項１２のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
14. 前記鉛直方向において、下記の式を満たす、請求項５から請求項１３のいずれか１項に記載の記載の熱伝導部材。
    （Ｗ１＋Ｗ２）＜Ｗ３ （式１１）
    Ｗ１：前記第１ウィック構造体の厚さ
    Ｗ２：前記第２ウィック構造体の厚さ
    Ｗ３：前記第１ウィック構造体と前記第２ウィック構造体との間の間隔
15. 前記第２ウィック構造体は、前記第１ウィック構造体よりも空隙率が高い、請求項５～請求項１４のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
16. 前記第２ウィック構造体は、複数の金属線状部材が編み込まれたメッシュ部材である、請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
17. 前記第２ウィック構造体の毛細管力は、前記第１ウィック構造体の毛細管力よりも高い、請求項５から請求項１６のいずれか１項に記載の熱導電部材。
18. 下記の式を満たす、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の熱伝導部材。
    Ｖ１＞Ｖ２ （式１２）
    Ｖ１：前記蒸気空間の体積
    Ｖ２：前記ウィック構造体の体積
19. 前記蒸気空間は、前記内部空間における前記ウィック構造体及び前記柱部以外の空間である、請求項１８に記載の熱伝導部材。

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