JP4811460B2 - 熱輸送デバイス及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、作動流体の相変化を利用して熱を輸送する熱輸送デバイス、及びこの熱輸送デバイスを含む電子機器に関する。

従来からＰＣ（Personal Computer）のＣＰＵ（Central Processing Unit）等の熱源からの熱を輸送するデバイスとして、ヒートパイプが広く用いられている。ヒートパイプは、パイプ状の形態や、平面型の形態などが広く知られている。ヒートパイプの内部には、水などの作動流体が封入され、この作動流体がヒートパイプ内部で相変化しながら循環することで、ＣＰＵ等の熱源からの熱が輸送される。ヒートパイプ内部には、作動流体を循環させるための動力源が必要であり、一般的には、毛細管力を発生させる金属焼結体、金属メッシュなどが使用される。

例えば、下記特許文献１には、金属焼結体、または金属メッシュを用いたヒートパイプが記載されている。

ところで、このようなヒートパイプでは、ヒートパイプ内部の温度が上昇したときに、作動流体の蒸気圧によりヒートパイプが変形してしまう場合がある。特に、平面型のヒートパイプの場合、平面部分がヒートパイプ内部の内圧により変形してしまうことが多い。

このような問題に関連する技術として、例えば、下記特許文献２には、内部に柱状部材を形成することで、変形を抑制するヒートスプレッダーが記載されている。
特開２００６−２９２３５５号公報（段落[０００３]、［００１０］、［００１１］図１、図３、図４） 特開２００６−１４０４３５号公報（段落[００１３]、図２、図３）

しかしながら、特許文献２に記載のヒートスプレッダーのように、内部に柱状部材を形成すると、構造が複雑となり、強度の信頼性が低下する。また、コスト的にも不利である。

そこで、柱状部材の代わりにメッシュ部材を気相の作動流体の流路（以下、気相流路）に配置する方法が考えられる。しかしながら、メッシュ部材をそのまま気相流路に配置すると、メッシュ部材の流路抵抗により、高い熱輸送性能を実現することができないという問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い熱輸送性能を有する熱輸送デバイス及びこの熱輸送デバイスを含む電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る熱輸送デバイスは、作動流体と、容器と、気相流路と、液相流路とを具備する。
前記作動流体は、相変化により熱を輸送する。
前記容器は、前記作動流体を封入する。
前記気相流路は、第１のメッシュ部材を含み、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。
前記第１のメッシュ部材は、メッシュの目よりも大きい貫通穴を有する。
前記気相流路は、液相の作動流体を前記容器内で流通させる。
本発明では、気相流路を形成する第１のメッシュ部材に貫通穴が形成される。これにより、気相流路の流路抵抗を低減することができ、その結果、熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。また、気相流路がメッシュ部材により形成されるので、構造が簡単であり、熱輸送デバイスの強度に対する信頼性を向上させることができる。また、コストも低減することができる。

上記熱輸送デバイスは、前記作動流体が蒸発する蒸発領域と、前記作動流体が凝縮する凝縮領域と、前記作動流体が流通する流路領域とをさらに具備していてもよい。
この場合、前記第１のメッシュ部材は、第１の貫通穴と、第２の貫通穴とを有していてもよい。
前記第１の貫通穴は、前記流路領域に設けられ、第１の面積である。
前記第２の貫通穴は、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に設けられ、第１の面積と異なる第２の面積である。
本発明では、流路領域に設けられた第１の貫通穴の面積と、蒸発領域及び／または凝縮領域に設けられた第２の貫通穴の面積とが異なる。このように、各領域に応じて貫通穴の面積を異ならせることで、熱輸送デバイスの熱輸送性能を効果的に向上させることができる。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記第１の面積は、前記第２の面積よりも大きくてもよい。あるいは、前記第１の面積は、前記第２の面積よりも小さくてもよい。
これにより、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。

上記熱輸送デバイスが前記蒸発領域と、前記凝縮領域と、前記流路領域とをさらに具備する場合、前記第１のメッシュ部材は、前記流路領域に前記貫通穴を有していてもよい。あるいは、前記第１のメッシュ部材は、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に前記貫通穴を有していてもよい。
これにより、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記液相流路は、メッシュの目よりも大きい貫通穴を有する前記第２のメッシュ部材を含んでいてもよい。
本発明では、液相流路を形成する第２のメッシュ部材にも貫通穴が設けられる。これにより、液相流路の流路抵抗を低減することができ、その結果、熱輸送性能を向上させることができる。

上記熱輸送デバイスが前記蒸発領域と、前記凝縮領域と、前記流路領域とをさらに具備する場合、前記第２のメッシュ部材は、第１の貫通穴と、第２の貫通穴とを有していてもよい。
前記第１の貫通穴は、前記流路領域に設けられ、第１の面積の第１の貫通穴である。
前記第２の貫通穴は、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に設けられ、第１の面積と異なる第２の面積である。
このように、各領域に応じて貫通穴の面積を異ならせることで、熱輸送デバイスの熱輸送性能を効果的に向上させることができる。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記第１の面積は、前記第２の面積よりも大きくてもよい。あるいは、前記第１の面積は、前記第２の面積よりも小さくてもよい。
これにより、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。

上記熱輸送デバイスが、前記蒸発領域と、前記凝縮領域と、前記流路領域とをさらに具備する場合、前記第２のメッシュ部材は、前記流路領域に前記貫通穴を有していてもよい。あるいは、前記第２のメッシュ部材は、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に前記貫通穴を有していてもよい。
これにより、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記第１のメッシュ部材の前記貫通穴の位置が、前記第２のメッシュ部材の前記貫通穴の位置と異なっていてもよい。
これにより、効果的に熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記容器は、板形状であってもよい。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記容器は、板部材が前記第１のメッシュ部材を挟み込むように折り曲げられて形成されてもよい。
これにより、容器を１つの板部材により形成することができるので、コストを削減することができる。

上記熱輸送デバイスにおいて、前記板部材は、前記板部材が折り曲げられる領域に開口を有していてもよい。
これにより、簡単に板部材を折り曲げることができるので、容易に熱輸送デバイスを製造することができる。

本発明の一形態に係る電子機器は、発熱源と、熱輸送デバイスとを具備する。
前記熱輸送デバイスは、作動流体と、容器と、気相流路と、液相流路とを有する。
前記作動流体は、相変化により前記発熱源の熱を輸送する。
前記容器は、前記作動流体を封入する。
前記気相流路は、メッシュの目よりも大きい貫通穴を有する第１のメッシュ部材を含み、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる。
前記液相流路は、液相の作動流体を前記容器内で流通させる。

以上のように、本発明によれば、高い熱輸送性能を有する熱輸送デバイス及びこの熱輸送デバイスを含む電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図２は、図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。なお、本明細書中において説明する、各図では、図面を分かり易く表示するために、実際の寸法と異なって表示する場合がある。

これらの図に示すように、熱輸送デバイス１０は、一方向（ｙ軸方向）に長い、矩形の薄板形状を有する容器１を備えている。容器１は、例えば、容器１の上部１ａを構成する上板部材２と、容器１の側周部１ｂ及び下部１ｃを構成する下板部材３とが接合されて形成される。下板部材３には、凹部が設けられており、この凹部により、容器１内部に空間が形成される。

上板部材２及び下板部材３は、典型的には、無酸素銅、タフピッチ銅、あるいは銅合金で構成される。しかしこれに限られず、上板部材２及び下板部材３は、銅以外の金属で構成されてもよく、その他、熱伝導率の高い材料が用いられてもよい。

上板部材２及び下板部材３の接合方法としては、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接などの方法が挙げられる。

容器１の長さＬ（ｙ軸方向）は、例えば、１０ｍｍ〜５００ｍｍとされ、容器の幅Ｗ（ｘ軸方向）は、例えば、５ｍｍ〜３００ｍｍとされる。また、容器の厚さＴ（ｚ軸方向）は、例えば、０．３ｍｍ〜５ｍｍとされる。容器１の長さＬ、幅Ｗ及び厚さＴは、これらの値に限られず、もちろん他の値も取り得る。

容器１には、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の直径を有する注入口（図示せず）が設けられており、この注入口を介して容器１内部に作動流体が注入される。作動流体は、典型的には、容器１の内部が減圧された状態で注入される。

作動流体としては、純水、エタノールなどのアルコール、フロリナートＦＣ７２などのフッ素系の液体、あるいは、純水とアルコールの混合液などが挙げられる。

図２に示すように、熱輸送デバイス１０の容器１の内部には、積層体４１が配置される。積層体４１は、２つのメッシュ部材２１、３１が積層されて形成される。以降の説明では、２つのメッシュ部材２１、３１のうち、上層に位置するメッシュ部材を気相メッシュ部材２１、下層に位置するメッシュ部材を液相メッシュ部材３１として説明する。

気相メッシュ部材２１及び液相メッシュ部材３１は、例えば、銅、リン青銅、アルミニウム、銀、ステンレス、モリブデン、あるいはこれらの合金により構成される。

気相メッシュ部材２１及び液相メッシュ部材３１は、典型的には、面積の大きいメッシュ部材が任意の大きさに切り取られて形成される。

気相メッシュ部材２１により、気相の作動流体を流通させる気相流路１１が形成される。また、液相メッシュ部材３１により、液相の作動流体を流通させる液相流路１２が形成される。

図３は、気相メッシュ部材及び液相メッシュ部材を示す斜視図である。また、図４は、気相メッシュ部材及び液相メッシュ部材の平面拡大図である。

図４に示すように、気相メッシュ部材２１及び液相メッシュ部材３１は、それぞれ、ｙ軸方向（流路方向）に向けて配置される複数の第１のワイヤ１６と、ｘ軸方向（流路方向に直交する方向）に向けて配置される第２のワイヤ１７とを有する。気相メッシュ部材２１及び液相メッシュ部材３１は、複数の第１のワイヤ１６と、複数の第２のワイヤ１７とが、それぞれ直交する方向で、相互に編み込まれて形成される。

気相メッシュ部材２１及び液相メッシュ部材３１の織り方としては、平織、綾織などが挙げられるが、これらに限られない。例えば、ロッククリンプ織、フラットトップ織などであってもよく、その他の織り方であってもよい。

第１のワイヤ１６と第２のワイヤ１７とで挟み込まれた空間により、複数の孔１５が形成される。本明細書中では、孔１５のように、ワイヤにより形成された孔１５をメッシュの目と呼ぶ場合がある。また、第１のワイヤ１６の相互間の間隔Ｗ及び第２のワイヤ１７の相互間の間隔Ｗを開き目Ｗと呼び、第１のワイヤ１６及び第２のワイヤ１７の直径Ｄをワイヤ径と呼ぶ場合がある。

図３（Ａ）に示すように、気相メッシュ部材２１は、メッシュの目よりも大きい、複数の貫通穴５を有している。貫通穴５は、例えば、ｙ軸及びｘ軸方向に、所定の間隔を開けて、複数個設けられる。貫通穴５の形状は、例えば円形とされる。貫通穴５の大きさは、例えば直径５ｍｍ〜１０ｍｍ程度とされるがこれに限られない。貫通穴５の大きさは、気相メッシュ部材２１の大きさや、メッシュの目の粗さなどを考慮して適宜設定されればよい。

貫通穴５は、例えば、プレス加工により形成される。この場合、貫通穴５は、気相メッシュ部材２１が任意の大きさに切り出される際に、同時に気相メッシュ部材２１に形成されてもよい。これにより、工程を削減できる。貫通穴５の形成方法は、プレス加工に限られない。例えば、貫通穴５は、レーザ照射により形成されてもよく、その他の方法により形成されてもよい。

気相メッシュ部材２１は、液相メッシュ部材３１のメッシュの目よりも粗いメッシュ部材が用いられる。典型的には、気相メッシュ部材２１のメッシュナンバーは、液相メッシュ部材３１のメッシュナンバーよりも小さいメッシュナンバーとされる。ここで、「メッシュナンバー」とは、メッシュ部材の１インチ（２５．４ｍｍ）当たりのメッシュの目の数のことである。

例えば、気相メッシュ部材２１のメッシュナンバーは、液相メッシュ部材３１のメッシュナンバーの１／３倍〜１／２０倍程度のメッシュナンバーとされるが、これに限られない。

以降では、気相メッシュ部材に貫通穴５が設けられる理由について、気相流路１１の毛細管半径の観点から説明する。

上記理由を説明するため、比較例に係る熱輸送デバイスを例に挙げて、毛細管半径と、熱輸送性能との関係について説明する。

図５は、比較例に係る熱輸送デバイスを示す側方断面図である。

図５に示すように、熱輸送デバイス２００は、容器２０１を備えている。容器２０１の内部には、積層体２４１が配置される。積層体２４１は、気相流路２１１を形成する気相メッシュ部材２２１と、液相流路２１２を形成する液相メッシュ部材２３１とを含む。なお、比較例に係る熱輸送デバイス２００では、気相メッシュ部材２２１に貫通穴５は、設けられていない。

次に、比較例に係る熱輸送デバイスの典型的な動作について説明する。

図６は、比較例に係る熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。また、図７は、熱輸送デバイスの冷却モデル図である。

これらの図に示すように、熱輸送デバイス２００は、例えば、下部２０１ｃ側の一方の端部にＣＰＵなどの発熱源９が接している。熱輸送デバイス２００は、発熱源９が接する側の端部に蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。

液相作動流体は、蒸発領域Ｅにおいて、発熱源９からの熱を受け、蒸気圧差ΔＰｅで蒸発し、気相作動流体となる。この気相作動流体は、気相流路２１１を通り、蒸発領域Ｅから凝縮領域Ｃへと移動する。このとき、気相作動流体は、気相流路２１１の気相抵抗による圧力損失ΔＰｖを受けながら凝縮領域Ｃへと移動する。

凝縮領域Ｃへと移動した気相作動流体は、熱Ｗを放出して凝縮し、気相作動流体から液相作動流体へと相変化する。このときの蒸気圧差をΔＰｃとする。液体作動流体は液相メッシュ部材２３１の毛細管力ΔＰｃａｐをポンプ力として液相流路２１２を流れ、凝縮領域Ｃから蒸発領域Ｅへと移動する。このとき、液相作動流体は、液相流路２１２の液相抵抗ΔＰｌを受けながら凝縮領域Ｃへと移動する。

蒸発領域Ｅへと戻った液相作動流体は、再び発熱源９からの熱を受け、蒸発する。上記動作を繰り返すことで、発熱源９からの熱が輸送される。

熱輸送デバイス２００内の全圧力損失が液相メッシュ部材２３１の毛細管力ΔＰｃａｐより小さい場合、熱輸送デバイス２００は、作動する。逆に、全圧力損失が液相メッシュ部材２３１の毛細管力ΔＰｃａｐより大きくなると熱輸送デバイス２００は、作動しない。全圧力損失と、毛細管力とが釣り合ったときが、熱輸送デバイス２００の最大熱輸送量Ｑｍａｘとなる。

したがって、最大熱輸送量ＱｍａｘとなるΔＰｃａｐは、以下の式（１）により表される。なお、式（１）では、気相作動流体の圧力損失がΔＰｖ、液相作動流体の圧力損失がΔＰｌ、蒸発による圧力差がΔＰｅ、凝縮による圧力差がΔＰｃ、体積力による圧力差がΔＰｈと表されている。
ΔＰｃａｐ＝ΔＰｖ＋ΔＰｌ＋ΔＰｅ＋ΔＰｃ＋ΔＰｈ・・・（１）。

ここで、単位熱量あたりの流路抵抗をＲｑとすると、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、以下の式（２）により表される。
Ｑｍａｘ＝ΔＰｃａｐ／Ｒｑ・・・（２）。

また、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、潜熱をＨ、全流路抵抗をＲｔｏｔａｌとすると、以下の式（３）により表される。
Ｑｍａｘ＝ΔＰｃａｐ×Ｈ／Ｒｔｏｔａｌ・・・（３）。

全流路抵抗Ｒｔｏｔａｌは、気相抵抗Ｒｖ、液相抵抗Ｒｌ、沸騰抵抗Ｒｅ、凝縮抵抗Ｒｃ、及び体積力Ｒｂによる抵抗の和である。したがって、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、一般的に、毛細管力ΔＰｃａｐが大きくなれば増大し、液相抵抗Ｒｌが大きくなれば減少する。

気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、液相作動流体の圧力損失ΔＰｌ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、凝縮による圧力差ΔＰｃ、体積力Ｒｂによる圧力差ΔＰｈは、それぞれ以下の式（４）〜（８）で表される。式（４）〜（８）では、気相作動流体の粘度係数がμｖ、液相作動流体の粘度係数がμｌ、気相作動流体の密度がρｖ、液相作動流体の密度がρｌと表されている。また、熱輸送量がＱ、熱輸送デバイス２００の長さがＬ、蒸発領域Ｅの長さがｌｅ、凝縮領域Ｃの長さがｌｃ、液相メッシュ部材２３１の断面積がＡｗ、気相流路２１１の毛細管半径がｒｖと表されている。また、浸透係数がＫ、気体定数がＲ、重力加速度がｇ、熱輸送デバイス２００の水平に対する傾きがφと表されている。なお、体積力Ｒｂは、熱輸送デバイス２００を水平に使用する場合には、ゼロとなる。
ΔＰｖ＝８×μｖ×Ｑ×Ｌ／（π×ρｖ×ｒｖ＾４×Ｈ）・・・（４）
ΔＰｌ＝μｌ×Ｑ×Ｌ／（Ｋ×Ａｗ×ρｌ×Ｈ）・・・（５）
ΔＰｅ＝（ＲＴ／２π）＾（１／２）×Ｑ／［αｃ（Ｈ−１／２×ＲＴ）×ｒｖ×ｌｅ］・・・（６）
ΔＰｃ＝（ＲＴ／２π）＾（１／２）×Ｑ／［αｃ（Ｈ−１／２×ＲＴ）×ｒｖ×ｌｃ］・・・（７）
ΔＰｈ＝（ρｌ−ρｖ）×ｇ×Ｌ×ｓｉｎφ・・・（８）。

上記式（４）〜（８）のうち、式（４）、（６）、（７）に着目すると、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃは、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖの関数であることが分かる。この気相流路２１１の毛細管半径ｒｖは、式（４）、（６）、（７）において、いずれも分母に配置されている。したがって、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖを広げれば、３つの圧力損失ΔＰｖ、ΔＰｅ、ΔＰｃを小さくすることができ、最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができることが分かる。

ここで、作動流体を流通させる流路の毛細管半径ｒについて説明する。

図８は、毛細管半径を説明するための図である。図８（Ａ）は、作動流体の流路がメッシュ部材により形成される場合の毛細管半径を説明するための図である。図８（Ｂ）は、作動流体の流路が矩形流路である場合の毛細管半径を説明するための図である。

図８（Ａ）に示すように、作動流体の流路が、メッシュ部材により形成される場合、毛細管半径ｒは、以下の式（９）により表される。なお、式（９）では、開き目がＷと表され、ワイヤ径がＤと表されている。
ｒ＝（Ｗ＋Ｄ）／２・・・（９）。

一方、図８（Ｂ）に示すように、作動流体の流路が矩形流路である場合、毛細管半径ｒは、以下の式（１０）により表される。なお、式（１０）では、流路の幅がａと表され、流路の深さがｂと表されている。
ｒ＝ａｂ／（ａ＋ｂ）・・・（１０）。

比較例に係る熱輸送デバイス２００では、気相流路２１１は、気相メッシュ部材２２１により形成されている。したがって、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖは、上記式（９）により表される。

上述のように、最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくするためには、気相流路２１１の毛細管半径ｒｖを大きくすればよい。

そこで、本実施形態に係る熱輸送デバイス１０では、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材２１に貫通穴５が設けられる。この貫通穴５により、気相流路１１の毛細管半径ｒｖを実質的に広げることができるので、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃを低減することができる（式（４）、（６）、（７）参照）。これにより、熱輸送デバイス１０の最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができ、その結果、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能を向上させることができる。

［動作説明］
次に熱輸送デバイス１０の動作について説明する。図９は、熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。図９では、図６及び図７で説明した動作と異なる点を中心に説明する。

図９に示すように、熱輸送デバイス１０は、例えば、下部１ｃ側の一方の端部にＣＰＵなどの発熱源９が接している。熱輸送デバイス１０は、発熱源９が接する側の端部に蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。

液相作動流体は、蒸発領域Ｅにおいて、発熱源９からの熱Ｗを吸熱し、蒸気圧差ΔＰｅで蒸発する。このとき、上記したように、貫通穴５により、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖが広げられているので、蒸発による圧力差ΔＰｅは、低減されている（式（６）参照）。したがって、液相作動流体は、低い沸騰抵抗で、蒸発することができる。

蒸発した作動流体（気相作動流体）は、液相流路１２を通過し、蒸発領域Ｅから凝縮領域Ｃへ向かう方向へ移動する。このとき、貫通穴５により、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖは、低減されているので（式（４）参照）、気相作動流体は、低い流路抵抗で凝縮領域Ｃへ移動することができる。気相作動流体の圧力損失ΔＰｖは、気相流路１１の毛細管半径ｒｖの４乗に反比例するため、毛細管半径ｒｖを広げることによる圧力損失ΔＰｖの低減の効果は、特に大きい。

凝縮領域Ｃに到達した気相作動流体は、熱Ｗを放出し、蒸気圧差ΔＰｃで凝縮する。このとき、貫通穴５により、蒸発による圧力差ΔＰｃは、低減されているので（式（７）参照）、気相作動流体は、低い凝縮抵抗で凝縮することができる。

凝縮した作動流体（液相作動流体）は、液相メッシュ部材３１の毛細管力により、液相流路１２を通って、凝縮領域Ｃから蒸発領域Ｅへと向かう。蒸発領域Ｅへと戻った液相作動流体は、再び発熱源９からの熱を受け、蒸発する。上記動作を繰り返すことで、発熱源９からの熱が輸送される。

本実施形態に係る熱輸送デバイス１０では、上記したように、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃを低減することができる。これにより、全圧力損失Ｐｔｏｔａｌを低減することができるので、熱輸送デバイス１０の最大熱輸送量Ｑｍａｘを大きくすることができる。その結果、熱輸送デバイス１０の熱輸送性能を向上させることができる。

また、本実施形態では、気相流路１１が気相メッシュ部材２１により形成されるので、気相流路が空洞の場合に比べ、熱輸送デバイス１０の耐久性を向上させることができる。例えば、熱輸送デバイス１０内部の温度が上昇したとき、あるいは、熱輸送デバイス１０に作動流体が減圧状態で注入されるときに、圧力により容器１が変形してしまうことを防止することができる。また、熱輸送デバイス１０が曲げ加工がされる場合に、熱輸送デバイス１０の耐久性を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、気相流路１１及び液相流路１２がメッシュ部材２１、３１により形成されるので、構造が極めて単純である。したがって、高い熱輸送性能及び高い耐久性を有する熱輸送デバイス１０を容易に製造することができる。また、コストも削減することができる。

図１０は、本実施形態に係る熱輸送デバイス及び比較例に係る熱輸送デバイスの、気相流路の流路抵抗を示す図である。図１１は、本実施形態に係る熱輸送デバイス１０及び比較例に係る熱輸送デバイス２００の最大熱輸送量Ｑｍａｘを示す図である。

本発明者等は、熱輸送デバイス１０の流路抵抗及び熱輸送性能を評価するため、貫通穴５を有する気相メッシュ部材２１を備えた熱輸送デバイス１０と、貫通穴５を有しない気相メッシュ部材２２１を備えた熱輸送デバイス２００（図５参照）とを作成した。

図１０に示すように、貫通穴５を有する形態の、気相流路１１の流路抵抗は、貫通穴５を有しない形態の、気相流路２１１の流路抵抗に比べ、格段に減少している。

また、図１１から、貫通穴５を有する形態の最大熱輸送量Ｑｍａｘは、貫通穴５を有しない形態の最大熱輸送量Ｑｍａｘに比べ、格段に上昇していることが分かる。つまり、貫通穴５を有する形態の熱輸送性能は、貫通穴５を有しない形態の熱輸送性能に比べ、格段に上昇していることが分かる。

このような結果となるのは、上述のように、貫通穴５により、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖが広げられているためである。

［変形例］
図３では、貫通穴５の形状の一例として円形を挙げて説明した。しかし、貫通穴５の形状は円形に限られない。例えば、貫通穴５は、楕円形、多角形、星形などであってもよい。あるいは、円形、楕円形、多角形、星形のうち少なくとも２以上の組み合わせなどであってもよい。

図１２は、貫通穴５の他の形状の例を示す図である。図１２（Ａ）は、貫通穴５が楕円形である場合の図であり、図１２（Ｂ）は、貫通穴５が矩形である場合の図である。図１２（Ｃ）は、円形と、矩形とを組み合わせた場合の図である。

図１３は、貫通穴５の形状と、最大熱輸送量Ｑｍａｘとの関係を示す図である。

図１３に示すように、貫通穴５を有する形態では、貫通穴５を有しない形態（左端のグラフ）に比べ、最大熱輸送量Ｑｍａｘが上昇している。また、貫通穴５の形状は、いずれの形状であっても、貫通穴５を有しない形態に比べ、最大熱輸送量Ｑｍａｘは、上昇している。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

第２実施形態では、主に流路として機能する流路領域Ｐに設けられた貫通穴５Ｐが、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに設けられた貫通穴５Ｅ、５Ｃよりも大きい点において、第１実施形態と異なっている。したがって、その点を中心に説明する。

なお、以降の説明では、上述の第１実施形態と同様の構成及び機能を有する部材については同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１４は、第２実施形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。

図１４に示すように、熱輸送デバイス５０は、長手方向（ｙ軸方向）の一方の端部に、ＣＰＵなどの発熱源９が接している。熱輸送デバイス５０は、発熱源が接する側の端部に、蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。また、熱輸送デバイス５０は、蒸発領域Ｅと、凝縮領域Ｃとの間に設けられ、主に作動流体の流路として機能する流路領域Ｐとを有している。

熱輸送デバイス５０は、容器１内に、積層体４２を有している。積層体４２は、気相メッシュ部材２２と、液相メッシュ部材３１とを含む。気相メッシュ部材２２により、気相の作動流体を流通させる気相流路１１が形成され、液相メッシュ部材３１により、液相の作動流体を流通させる液相流路１２が形成される。

気相メッシュ部材２２は、蒸発領域Ｅに貫通穴５Ｅが設けられ、凝縮領域Ｃに貫通穴５Ｃが設けられている。また、流路領域Ｐに貫通穴５Ｐが設けられている。以降の説明では、蒸発領域Ｅに設けられた貫通穴５Ｅ、凝縮領域Ｃ設けられた貫通穴５Ｃ、流路領域Ｐに設けられた貫通穴５Ｐを、それぞれ、蒸発貫通穴５Ｅ、凝縮貫通穴５Ｃ、流路貫通穴５Ｐと呼ぶ。

流路貫通穴５Ｐは、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃよりも大きく形成されている。例えば、流路貫通穴５Ｐは、直径６ｍｍとされ、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃは、直径３ｍｍとされる。しかし、貫通穴５Ｐ、５Ｅ、５Ｃの大きさは、これに限られない。貫通穴５Ｐ、５Ｅ、５Ｃは、流路貫通穴５Ｐが、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃよりも大きく形成されていればよく、これらの値は、適宜変更可能である。

次に、流路貫通穴５Ｐが、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃよりも大きく形成される理由について説明する。

上述のように、気相作動流体が気相流路１１を通過する際の圧力損失ΔＰｖは、上記式（４）により表される。この式（４）では、気相流路１１の毛細管半径ｒｖは、式（４）の右辺において、分母に配置されており、気相作動流体の圧力損失ΔＰｖは、気相流路１１の毛細管半径ｒｖの４乗に反比例する。

一方、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃは、上記式（６）、（７）により表される。式（６）、（７）においても、気相流路１１の毛細管半径ｒｖは、分母に配置されている。この場合、蒸発による圧力差ΔＰｅ及び凝縮による圧力差ΔＰｃは、気相流路の毛細管半径ｒｖの１乗に反比例する。

そうすると、気相流路１１の毛細管半径ｒｖを広げることによる、圧力損失ΔＰｖの低減率は、蒸発による圧力差ΔＰｅ及び凝縮による圧力差ΔＰｃの低減率よりも大きい。

そこで、第２実施形態では、流路貫通穴５Ｐが、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃよりも大きく形成される。これにより、効果的に熱輸送デバイス５０の熱輸送性能を向上させることができる。

［変形例］
図１４では、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃの両方が、流路貫通穴５Ｐよりも小さいとして説明した。しかしこれに限られず、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃ流路のうちいずれか一方が、貫通穴５Ｐよりも小さく形成されてもよい。

ところで、蒸発領域Ｅと、流路領域Ｐとは、明確に区別をすることができない。同様に、凝縮領域Ｃと、流路領域Ｐとは、明確に区別をすることができない。そこで、例えば、貫通穴５Ｐ、５Ｅは、熱輸送デバイス５０の中央から蒸発領域Ｅへ向けて段階的に小さくされてもよい。あるいは、貫通穴５Ｐ、５Ｃは、熱輸送デバイス５０の中央から凝縮領域Ｃへ向けて段階的に小さくされてもよい。

あるいは、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃのうち少なくとも一方に、貫通穴５Ｅ、５Ｃが設けられていない形態も考えられる。

図１５は、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃの両方に貫通穴が設けられない熱輸送デバイス、つまり、流路領域Ｐに貫通穴５Ｐが設けられた熱輸送デバイスを示す側方断面図である。

図１５に示すような、流路領域Ｐに貫通穴５Ｐを有する熱輸送デバイス６０においても、貫通穴５を有しない熱輸送デバイス２００に比べ（図５参照）、熱輸送性能は向上する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

上述の第２実施形態では、流路貫通穴５Ｐが、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃよりも大きいとして説明した。一方、第３実施形態では、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃが、流路貫通穴５Ｐがよりも大きい。したがって、その点を中心に説明する。なお、本実施形態では、上述の第２実施形態と同様の構成及び機能を有する部材については同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。

図１６は、第３実施形態に係る熱輸送デバイスを示す側方断面図である。

図１６に示すように、熱輸送デバイス７０は、容器１の内部に、積層体４４を備えている。積層体４４は、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材２４と、液相流路１２を形成する液相メッシュ部材３１とを含む。

気相メッシュ部材２４は、蒸発領域Ｅ、凝縮領域Ｃ及び流路領域Ｐに、それぞれ、蒸発貫通穴５Ｅ、凝縮貫通穴５Ｃ及び流路貫通穴５Ｐを有している。

蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃは、流路貫通穴５Ｐよりも大きく形成されている。例えば、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃは、直径６ｍｍとされ、流路貫通穴５Ｐは、直径３ｍｍとされる。しかし、貫通穴５Ｐ、５Ｅ、５Ｃの大きさは、これに限られない。貫通穴５Ｐ、５Ｅ、５Ｃは、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃが、流路貫通穴５Ｐよりも小さく形成されていればよく、これらの値は、適宜変更可能である。

上述のように、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃは、気相流路１１の毛細管半径ｒｖに反比例する。したがって、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃが、流路貫通穴５Ｐよりも大きく形成されても、貫通穴５を有しない熱輸送デバイス２００に比べ（図５参照）、熱輸送性能は向上する。

［変形例］
図１６では、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃの両方が、流路貫通穴５Ｐよりも大きいとして説明した。しかしこれに限られず、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃのうちいずれか一方が、流路貫通穴５Ｐよりも大きく形成されてもよい。

あるいは、貫通穴５Ｐ、５Ｅが、熱輸送デバイス７０の中央から蒸発領域Ｅへ向けて段階的に大きくなるように形成されていてもよい。貫通穴５Ｐ、５Ｃは、熱輸送デバイス５０の中央から凝縮領域Ｃへ向けて段階的に大きくされてもよい。

あるいは、流路領域に流路貫通穴５Ｐが設けられていない形態も考えられる。

図１７は、流路領域Ｐに、流路貫通穴５Ｐが設けられない熱輸送デバイス、つまり、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに、貫通穴５Ｅ、５Ｃが設けられた熱輸送デバイスを示す側方断面図である。

図１７に示すように、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃが設けられた熱輸送デバイス８０においても、熱輸送性能は向上する。蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃにより、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖが広げられ、蒸発による圧力差ΔＰｅ、及び凝縮による圧力差ΔＰｃが低減されるためである。

図１７では、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃの両方に、蒸発貫通穴５Ｅ及び凝縮貫通穴５Ｃが設けられる場合を示した。しかし、これに限られず、蒸発領域Ｅ、及び凝縮領域Ｃのうち、いずれか一方に、貫通穴５Ｅ，５Ｃが設けられていてもよい。このような形態においても、貫通穴５を有しない熱輸送デバイス２００に比べ、熱輸送性能は向上する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。

上述の各実施形態では、気相メッシュ部材２１に貫通穴５が設けられる場合について説明した。一方、第４実施形態では、液相メッシュ部材３１に貫通穴６が設けられる。したがって、その点を中心に説明する。

図１８は、第４実施形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。

図１８に示すように、熱輸送デバイス９０は、容器１内部に積層体４６を有している。積層体４６は、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材２６と、液相流路１２を形成する液相メッシュ部材３２とを含む。

熱輸送デバイス９０は、発熱源９が接する側の端部に、蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。また、熱輸送デバイス９０は、主に作動流体の流路として機能する流路領域Ｐとを有している。

液相メッシュ部材３２は、メッシュの目よりも大きい、複数の貫通穴６を有している。以降の説明では、便宜上、液相メッシュ部材３２に設けられた貫通穴６を、液相貫通穴６と呼ぶ。

液相貫通穴６は、液相メッシュ部材３２を貫通するように、ｙ軸及びｘ軸方向に所定の間隔を開けて、複数個設けられる。液相貫通穴６は、例えば、プレス加工や、レーザ照射により形成されるが、これらに限られない。液相貫通穴６がプレス加工により形成される場合、液相貫通穴６は、液相メッシュ部材３２が任意の大きさに切り出される際に、同時に形成されてもよい。

液相貫通穴６は、例えば、直径０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の大きさとされる。しかし、液相貫通穴６の大きさは、これに限られない。液相貫通穴６の大きさは、液相メッシュ部材３２の大きさや、メッシュナンバーなどを考慮して適宜設定されればよい。

液相貫通穴６の形状は、例えば、円形とされる。しかし、これに限られず、貫通穴５は、楕円形、多角形、星形などであってもよい。あるいは、円形、楕円形、多角形、星形のうち少なくとも２以上の組み合わせなどであってもよい。

第４実施形態のように、液相メッシュ部材３２に液相貫通穴６が設けられることで、液相流路１２の流路抵抗を低減することができる。これにより、熱輸送デバイス９０の最大熱輸送量Ｑｍａｘを上昇させることができ、その結果、熱輸送デバイスの熱輸送性能を向上させることができる。

図１９は、液相貫通穴６を有する熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘと、液相貫通穴６を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘとを示す図である。

図１９に示すように、液相貫通穴６を有する形態の最大熱輸送量Ｑｍａｘは、液相貫通穴６を有しない形態（図５参照）の最大熱輸送量Ｑｍａｘに比べ、上昇していることが分かる。このような結果となるのは、上述のように、液相貫通穴６により、液相流路１２の流路抵抗が低減されたためである。

［変形例］
第４実施形態では、液相流路１２は、１つの液相メッシュ部材３２により形成されるとして説明した。しかし、これに限られず、液相流路１２は、２つ以上の液相メッシュ部材が積層されて形成されてもよい。この場合、複数の液相メッシュ部材のうち、少なくとも１つの液相メッシュ部材に液相貫通穴６が設けられていてもよい。

流路領域Ｐに設けられた液相貫通穴６の大きさと、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに設けられた液相貫通穴６との大きさとが異なっていてもよい。この場合、流路領域Ｐに設けられた液相貫通穴６が、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに設けられた液相貫通穴６よりも大きく形成されてもよい。あるいは、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに設けられた液相貫通穴６が、流路領域Ｐに設けられた液相貫通穴６よりも大きく形成されていてもよい。

液相貫通穴６は、熱輸送デバイス９０の中央から蒸発領域Ｅ、または、凝縮領域Ｃに向けて段階的に小さくなってもよい。あるいは、液相貫通穴６は、熱輸送デバイス９０の中央から蒸発領域Ｅ、または、凝縮領域Ｃに向けて段階的に大きくなってもよい。

あるいは、蒸発領域Ｅ及び／または凝縮領域Ｃに液相貫通穴６が設けられず、流路領域Ｐに液相貫通穴６が設けられていてもよい。あるいは、流路領域Ｐに液相貫通穴６が設けられず、蒸発領域及び／または凝縮領域Ｃに液相貫通穴６が設けられてもよい。

第４実施形態では、気相流路１１が気相メッシュ部材２６により形成されている場合について説明した。しかし、これに限られず、気相流路１１は、空洞であってもよい。あるいは、気相メッシュ部材２６の代わりに、気相流路１１に複数の柱部が形成されていてもよい。

上記各変形例においても、液相貫通穴６により、液相流路１２の流路抵抗を低減することができるため、液相貫通穴６を有しない熱輸送デバイス２００（図５参照）に比べ、熱輸送性能を向上させることができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。

上述の各実施形態では、気相メッシュ部材または、液相メッシュ部材に貫通穴が設けられる場合について説明した。一方、第５実施形態では、液相メッシュ部材及び気相メッシュ部材の、両方のメッシュ部材に貫通穴が設けられる。したがって、その点を中心に説明する。

図２０は、第５実施形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。

図２０に示すように、熱輸送デバイス１１０は、容器１内に、積層体４７を有している。積層体４７は、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材２１と、液相流路１２を形成する液相メッシュ部材３２とを含む。

熱輸送デバイス１１０は、発熱源９が接する側の端部に、蒸発領域Ｅを有し、他方の端部に凝縮領域Ｃを有している。また、熱輸送デバイス１１０は、主に作動流体の流路として機能する流路領域Ｐとを有している。

気相メッシュ部材２１は、メッシュの目よりも大きい、貫通穴５を有している。なお、以降では、便宜上、気相メッシュ部材２１に設けられた貫通穴５を気相貫通穴５と呼ぶ。液相メッシュ部材３２も同様に、メッシュの目よりも大きい、液相貫通穴６を有している。

液相貫通穴６は、例えば、気相貫通穴５が設けられた位置に対して、相対的に異なる位置に配置される。あるいは、液相貫通穴６は、気相貫通穴５が設けられた位置に対して、相対的に同じ位置に配置されてもよい。

互いに近接する気相貫通穴５の間隔ｄ１と、互いに近接する液相貫通穴６の間隔ｄ２とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。上記間隔ｄ１と、間隔ｄ２との関係は、適宜変更可能である。

第５実施形態では、気相貫通穴５及び液相貫通穴６の両方の貫通穴５、６が設けられるので、さらに、熱輸送デバイス１２０の熱輸送性能を向上させることができる。すなわち、気相貫通穴５により、気相流路１１の実質的な毛細管半径ｒｖが広げられるので、蒸発抵抗、気相流路１１の流路抵抗、及び凝縮抵抗を低減することができる。さらに、液相貫通穴６により、液相流路の流路抵抗を低減することができる。これにより、熱輸送デバイス１２０の最大熱輸送量Ｑｍａｘをさらに上昇させることができ、その結果、熱輸送デバイス１２０の熱輸送性能をさらに向上させることができる。

［変形例］
上記第１実施形態〜第３実施形態で説明した気相流路１１の構成及び変形例は、全て、第５実施形態の気相流路１１の構成として適用することができる。また、上記第３実施形態で説明した液相流路の構成及び変形例は、全て、第５実施形態の液相流路１２の構成として適用することができる。

例えば、気相流路１１の構成において、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに気相貫通穴５（蒸発貫通穴５Ｅ、凝縮貫通穴５Ｃ）が設けられず、流路領域Ｐに気相貫通穴５（流路貫通穴５Ｐ）が設けられていてもよい。逆に、流路領域Ｐに気相貫通穴５が設けられず、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに気相貫通穴５が設けられていてもよい。

また、液相流路１２の構成において、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに液相貫通穴６が設けられず、流路領域Ｐに液相貫通穴６が設けられていてもよい。逆に、流路領域Ｐに液相貫通穴６が設けられず、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに液相貫通穴６が設けられていてもよい。

図２１、図２２は、気相流路１１の構成と、液相流路１２の構成との組み合わせについての一例を示す図である。

図２１に示すように、熱輸送デバイス１２０は、容器１内に積層体４８を有する。積層体４８は、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材２３と、液相流路１２を形成する液相メッシュ部材３３とを含む。気相メッシュ部材２３は、流路領域Ｐに気相貫通穴５を有している。また、液相メッシュ部材３３は、流路領域Ｐに液相貫通穴６を有している。なお、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃには、貫通穴５、６は、設けられていない。

熱輸送デバイス１２０においても、貫通穴５、６を有しない形態（図５参照）に比べ、熱輸性能を向上させることができる。流路領域Ｐに設けられた気相貫通穴５により、気相流路１１の流路抵抗が低減され、流路領域Ｐに設けられた液相貫通穴６により、液相流路１２の流路抵抗が低減されるためである。

図２２に示すように、熱輸送デバイス１３０は、容器１内に積層体４９を有する。積層体４９は、気相流路１１を形成する気相メッシュ部材２５と、液相流路１２を形成する液相メッシュ部材３４とを含む。気相メッシュ部材２５は、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに気相貫通穴５を有している。また、液相メッシュ部材３４は、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに液相貫通穴６を有している。なお、流路領域Ｐには、貫通穴５、６は、設けられていない。

図２３は、図２２に示した熱輸送デバイス１３０の最大熱輸送量Ｑｍａｘと、貫通穴を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量とを示す図である。

図２３に示すように、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃに、気相貫通穴５及び液相貫通穴６を有する形態においても、貫通穴５、６を有しない形態（図５参照）に比べ、熱輸送性能は向上することが分かる。このような結果となるのは、蒸発領域Ｅに設けられた気相貫通穴５及び液相貫通穴６により、沸騰抵抗が低減され、凝縮領域Ｃに設けられた気相貫通穴５及び液相貫通穴６により、凝縮抵抗が低減されるためである。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。

上記各実施形態では、容器１が、２つの板部材２、３により形成されるとして説明した。一方、第６実施形態では、容器が、１つの板部材が折り曲げられることで形成される。従って、その点を中心に説明する。

図２４は、第６実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図２５は、図２４に示すＡ−Ａ間の断面図である。図２６は、熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。

図２４に示すように、熱輸送デバイス１４０は、一方向（ｙ軸方向）に長い矩形の薄板形状を有する容器５１を備えている。この容器５１は、１つの板部材５２が折り曲げられることで形成される。

板部材５２は、典型的には、無酸素銅、タフピッチ銅、あるいは銅合金で構成される。しかしこれに限られず、板部材５２は、銅以外の金属で構成されてもよく、その他、熱伝導率の高い材料が用いられてもよい。

図２４及び図２５に示すように、容器５１は、長手方向（ｙ軸方向）に沿う方向での側部５１ｃが、湾曲した形状とされている。すなわち、容器１は、図２６に示す板部材５２が、板部材５２の略中央で折り曲げられて形成されることから、側部５１ｃが湾曲した形状とされている。以降では、側部５１ｃを湾曲部５１ｃと呼ぶ場合がある。

容器５１は、側部５１ｃ（湾曲部５１ｃ）とは反対側の側部５１ｄと、短手方向に沿う方向での側部５１ｅ、５１ｆとに接合部５３を有している。接合部５３は、それぞれの側部５１ｄ、５１ｅ、５１ｆから突出するように設けられている。この接合部５３において、折り曲げられた板部材５２が接合される。接合部５３は、図２６に示す板部材５２の、接合領域５２ａ（図２６中、斜線で表された領域）に相当する。接合領域５２ａは、板部材５２の縁部５２ｂから所定の距離ｄ、の範囲内の領域とされる。

接合部５３（接合領域５２ａ）の接合方法としては、例えば、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接などの方法が挙げられるが、接合方法は、特に限定されない。

熱輸送デバイス１４０の容器５１の内部には、積層体４１が配置される。積層体４１は、貫通穴５を有する気相メッシュ部材２１と、液相メッシュ部材３１とが積層されて形成される。気相メッシュ部材２１により、気相流路１１が形成され、液相メッシュ部材３１により、液相流路１２が形成される。

なお、気相流路１１及び液相流路１２の構成は、図２５に示した形態に限られない。例えば、液相メッシュ部材３１に貫通穴６が設けられていてもよい。また、流路領域Ｐの貫通穴５、６の大きさが、蒸発領域Ｅ及び凝縮領域Ｃの貫通穴５、６の大きさと異なっていてもよい。上記各実施形態で説明した気相流路１１及び液相流路１２の構成は、全て、第６実施形態に適用することができる。後述の各実施形態においても同様である。

［熱輸送デバイスの製造方法］
次に、熱輸送デバイス１４０の製造方法について説明する。

図２７は、熱輸送デバイスの製造方法を示す図である。

図２７（Ａ）に示すように、まず、板部材５２が用意される。そして、板部材５２の略中央において、板部材５２が折り曲げられる。

板部材５２が所定の角度まで折り曲げられると、図２７（Ｂ）に示すように、折り曲げられた板部材５２の間に、積層体４１が入れられる。なお、積層体４１は、板部材５２の折り曲げが開始される前に、板部材５２上の所定の位置に配置されていてもよい。

板部材５２の間に、積層体４１が入れられると、図２７（Ｃ）に示すように、積層体４１を挟み込むように、板部材５２がさらに折り曲げられる。そして、折り曲げられた板部材５２の接合部５３（接合領域５２ａ）が接合される。接合部５３の接合方法には、上述のように、拡散接合、超音波接合、ロウ付け、溶接などの方法が用いられる。

第６実施形態に係る熱輸送デバイス１４０では、容器５１が１つの板部材５２により形成されるので、コストを削減することができる。また、２つ以上の部材で容器が形成される場合、これらの部材の位置を合わせる必要があるが、第６実施形態に係る熱輸送デバイス１４０では、部材の位置を合わせる必要がない。従って、熱輸送デバイス１４０を容易に製造することができる。なお、板部材５２は長手方向で（Ｙ方向を軸として）折り曲げる構造を示したが、短辺（短手方向）で（Ｘ方向を軸として）折り曲げるようにしてもよい。

［変形例］
次に、第６実施形態に係る熱輸送デバイスの変形例について説明する。

図２８は、その変形例を説明するための図であり、板部材の展開図である。

図２８に示すように、板部材５２は、板部材５２の中央において、長手方向（ｙ軸方向）に沿うように、溝５４を有している。溝５４は、例えば、プレス加工や、エッチング加工により形成されるが、溝５４の形成方法は、特に限定されない。

板部材５２に溝５４が設けられることで、板部材５２を折り曲げ易くすることができる。これにより、さらに容易に、熱輸送デバイス１４０を製造することができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。なお、第７実施形態では、上述の第６実施形態と異なる点を中心に説明する。

図２９は、第７実施形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。図３０は、図２９に示すＡ−Ａ間の断面図である。図３１は、熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。

図２９及び図３０に示すように、熱輸送デバイス１５０は、一方向（ｙ軸方向）に長い矩形の薄板形状を有する容器６１を備えている。

この容器６１は、図３１に示す板部材６２が中央から折り返されて形成される。板部材６２は、板部材６２の中央近傍において、板部材６２の長手方向に沿うように、２つの開口６５が設けられている。

容器６１は、長手方向（ｙ軸方向）に沿う方向での側部６１ｃ、６１ｄと、短手方向（ｘ軸方向）に沿う方向での側部６１ｅ、６１ｆとに接合部６３を有している。この接合部６３が接合されて、容器６１が形成される。接合部６３は、図３１に示す板部材６２の、接合領域６２ａ、６２ｂに（図３１中、斜線で表された領域）相当する。接合領域６２ａ、６２ｂは、それぞれ、板部材６２の左側及び右側で、線対称な位置に配置される。接合領域６２ａ、６２ｂは、板部材の縁部６２ｃ、または、開口６５から所定の距離ｄの、範囲内の領域とされる。

容器６１の側部６１ｃに設けられた接合部６３は、３つの突出部６４を有する。３つの突出部６４は、折れ曲がった形状を有している。この３つの突出部６４は、図３１に示す板部材６２の、開口６５及び縁部６２ｃの間の領域６６と、２つの開口６５の間の領域６６とに相当する。

第７実施形態に係る熱輸送デバイス１５０では、板部材６２に開口６５が設けられるため、板部材６２を容易に折り曲げることができる。これにより、さらに容易に熱輸送デバイス１５０を製造することができる。

板部材６２の、開口６５及び縁部６２ｃとの間の領域６６と、２つの開口６５の間の領域６６とに、例えば、プレス加工により形成された溝が設けられていてもよい。これによりさらに容易に、板部材６２を折り曲げることができる。なお、板部材６２は長手方向で（Ｙ方向を軸として）折り曲げる構造を示したが、短辺（短手方向）で（Ｘ方向を軸として）折り曲げるようにしてもよい。

（電子機器）
次に、上述の各実施形態で説明した熱輸送デバイス１０（または、５０〜１６０、以下、同様）を有する電子機器について説明する。本実施形態では、電子機器の一例として、ノート型のＰＣを上げて説明する。

図３２は、ノート型のＰＣ１００を示す斜視図である。図３２に示すように、ノートＰＣ１００は、第１の筐体１１１と、第２の筐体１１２と、第１の筐体１１１及び第２の筐体１１２を回動可能に支持するヒンジ部１１３とを備えている。

第１の筐体１１１は、表示部１０１と、表示部１０１に光を照射するエッジライト型のバックライト１０２とを有する。バックライト１０２は、第１の筐体１１１内部において、第１の筐体１１１の上下方向にそれぞれ配置される。バックライト１０２は、例えば、銅板上に複数の白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が配置されて形成される。

第２の筐体１１２は、複数の入力キー１０３と、タッチパッド１０４とを有する。また、第２の筐体１１２は、内部にＣＰＵ１０５などの電子回路部品が搭載された制御回路基板（図示せず）を有している。

熱輸送デバイス１０は、第２の筐体１１２の内部において、ＣＰＵ１０５に接するように配置される。図３２では、熱輸送デバイス１０は、第２の筐体１１２の平面外形よりも小さく表されているが、熱輸送デバイス１０は、第２の筐体１１２の平面外形と同等の大きさとされてもよい。

あるいは、熱輸送デバイス１０は、第１の筐体１１１内部において、バックライト１０２を形成する銅板と接するように配置されていてもよい。この場合、熱輸送デバイス１０は、第１の筐体１１１内に複数個配置される。

上述のように、熱輸送デバイス１０は、高い熱輸送性能を有しているため、ＣＰＵ１０５や、バックライト１０２などで発生した熱を速やかに輸送することができる。これにより、熱を速やかにノートＰＣ１００の外部へ放出することができる。また、熱輸送デバイス１０により、第１の筐体１１１、あるいは、第２の筐体１１２の内部の温度を均一にすることができるため、低温火傷を防止することができる。

さらに、熱輸送デバイス１０は、高い熱輸送性能が、薄型で実現されているため、ノートＰＣ１００の薄型化も実現される。

図３２では、電子機器の一例として、ノート型のＰＣを挙げて説明したが、電子機器は、これに限られない。電子機器の他の例として、オーディオ／ビジュアル機器、ディスプレイ装置、プロジェクタ、ゲーム機器、カーナビゲーション機器、ロボット機器、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子辞書、カメラ、携帯電話その他の電化製品等が挙げられる。

以上説明した熱輸送デバイス及び電子機器は、上記各実施形態に限られず、種々の変形が可能である。

図９、図１４等では、ＣＰＵなどの発熱源９が、熱輸送デバイス１０（または、５０、６０等、以下、同様）の下部１ｃ側に配置される形態を示した。しかし、これに限られず、ＣＰＵなどの発熱源９は、熱輸送デバイス１０の上部１ａ側に接するように配置されていてもよい。つまり、熱輸送デバイス１０は、薄板形状で形成されているので、発熱源９の接する位置に拘らず、高い熱輸送性能を発揮することができる。なお、参考として、なお、参考として、気相流路１１側に発熱源９が配置された熱輸送デバイス１０を図３３に示す。

上述の各実施形態では、液相流路１２がメッシュ部材により形成される場合について説明した。しかし、これに限られず、液相流路１２の一部が、メッシュ部材以外の材料により形成されていてもよい。メッシュ部材以外の材料としては、フェルト、メタルフォーム、細線、焼結体、微細な溝を有するマイクロチャネルなどが挙げられる。

本発明の一形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。 図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。 気相メッシュ部材及び液相メッシュ部材を示す斜視図である。 気相メッシュ部材及び液相メッシュ部材の平面拡大図である。 比較例に係る熱輸送デバイスを示す側方断面図である。 比較例に係る熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。 比較例に係る熱輸送デバイスの冷却モデル図である。 毛細管半径を説明するための図である。 熱輸送デバイスの動作を説明するための模式図である。 本発明の一形態に係る熱輸送デバイス、及び比較例に係る熱輸送デバイスの、気相流路の流路抵抗を示す図である。 本発明の一形態に係る熱輸送デバイス、及び比較例に係る熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘを示す図である。 貫通穴の他の形状の例を示す図である。 貫通穴の形状と、最大熱輸送量Ｑｍａｘとの関係を示す図である。 本発明の他の形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。 流路領域に貫通穴が設けられた熱輸送デバイスを示す側方断面図である。 本発明のさらに別の形態に係る熱輸送デバイスを示す側方断面図である。 蒸発領域及び凝縮領域に、貫通穴が設けられた熱輸送デバイスを示す側方断面図である。 本発明のさらに別の形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。 液相貫通穴を有する熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘと、液相貫通穴を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘとを示す図である。 本発明のさらに別の形態に係る熱輸送デバイスを示す断面図であり、熱輸送デバイスを側方から見た図である。 気相流路の構成と、液相流路の構成との組み合わせについての一例を示す図である。 気相流路の構成と、液相流路の構成との組み合わせについての一例を示す図である。 図２２に示した熱輸送デバイスの最大熱輸送量Ｑｍａｘと、貫通穴を有しない熱輸送デバイスの最大熱輸送量とを示す図である。 さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。 図２４に示すＡ−Ａ間の断面図である。 さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。 さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスの製造方法を示す図である。 変形例に係る熱輸送デバイスを説明するための図であり、板部材の展開図である。 さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスを示す斜視図である。 図２９に示すＡ−Ａ間の断面図である。 さらに別の実施の形態に係る熱輸送デバイスの容器を構成する板部材の展開図である。 ノート型のＰＣを示す斜視図である。 気相流路側に発熱源が配置された熱輸送デバイスを示す図である。

符号の説明

１、５１、６１…容器
５、５Ｅ、５Ｃ、５Ｐ、６…貫通穴
９…発熱源
１０、５０、６０、７０、８０、９０、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０…熱輸送デバイス
１１…気相流路
１２…液相流路
２１、２２、２３、２４、２５、２６、３１、３２、３３、３４…メッシュ部材
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９…積層体
５２、６２…板部材
１００…ノートＰＣ

Claims (10)

1. 相変化により熱を輸送する作動流体と、
   前記作動流体を封入する容器と、
   前記作動流体が蒸発する蒸発領域と、
   前記作動流体が凝縮する凝縮領域と、
   前記作動流体が流通する流路領域と、
   前記流路領域に設けられた第１の面積の第１の貫通穴と、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に設けられた第１の面積と異なる第２の面積の第２の貫通穴とを有する第１のメッシュ部材を含み、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる気相流路と、
   前記第１の貫通穴及び前記第２の貫通穴と重ならない位置に設けられた貫通穴を有する第２のメッシュ部材を含み、液相の作動流体を前記容器内で流通させる液相流路と
   を具備する熱輸送デバイス。
2. 請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記第１の面積は、前記第２の面積よりも大きい
   熱輸送デバイス。
3. 請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記第１の面積は、前記第２の面積よりも小さい
   熱輸送デバイス。
4. 請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記第２のメッシュ部材は、前記流路領域に設けられた第３の面積の第３の貫通穴と、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に設けられた第３の面積と異なる第４の面積の第４の貫通穴とを有する
   熱輸送デバイス。
5. 請求項４に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記前記第３の面積は、前記第４の面積よりも大きい
   熱輸送デバイス。
6. 請求項４に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記第３の面積は、前記第４の面積よりも小さい
   熱輸送装置。
7. 請求項１に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記容器は、板形状である
   熱輸送デバイス。
8. 請求項７に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記容器は、板部材が前記第１のメッシュ部材を挟み込むように折り曲げられて形成される
   熱輸送デバイス。
9. 請求項８に記載の熱輸送デバイスであって、
   前記板部材は、前記板部材が折り曲げられる領域に開口を有する
   熱輸送デバイス。
10. 発熱源と、
    相変化により前記発熱源の熱を輸送する作動流体と、前記作動流体を封入する容器と、前記作動流体が蒸発する蒸発領域と、前記作動流体が凝縮する凝縮領域と、前記作動流体が流通する流路領域と、前記流路領域に設けられた第１の面積の第１の貫通穴と、前記蒸発領域及び前記凝縮領域のうち少なくとも一方の領域に設けられた第１の面積と異なる第２の面積の第２の貫通穴とを有する第１のメッシュ部材を含み、気相の前記作動流体を前記容器内で流通させる気相流路と、前記第１の貫通穴及び前記第２の貫通穴と重ならない位置に設けられた貫通穴を有する第２のメッシュ部材を含み、液相の作動流体を前記容器内で流通させる液相流路と有する熱輸送デバイスと
    を具備する電子機器。