JP6980081B1 - ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】熱抵抗が小さく、かつ優れた熱輸送特性を有するヒートパイプを提供する。【解決手段】ヒートパイプ１は、作動流体Ｆが封入された内部空間Ｓを有するコンテナ２に、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させて気相の作動流体Ｆ（ｇ）に相変化させる蒸発部３と、蒸発部３から離隔した位置に配設され、気相の作動流体Ｆ（ｇ）を凝縮させて液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に相変化させる凝縮部４と、蒸発部３と凝縮部４の間に位置する中間部５とを備え、コンテナ２の蒸発部３の内周面３ａ上に位置し、第１の銅粉末を焼結して形成されている第１焼結体層６と、第１焼結体層６の内周面６ａ上に積層されるとともに、中間部５の少なくとも一部の内周面５ａの部分にまで連続して延在して位置し、第１の銅粉末よりも大きな平均粒径をもつ第２の銅粉末を焼結して形成されている第２焼結体層７とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱輸送特性を有するヒートパイプに関する。

近年のノートパソコンをはじめとした、デジタルカメラ、携帯電話などの電気・電子機器に搭載されている半導体素子などの電子部品は、高機能化に伴う高密度搭載などにより、発熱量が増大する傾向があることから、効率よく冷却できるような構成を採用することが重要である。電子部品を冷却するための手段としては、例えばヒートパイプを用いて冷却する方法が挙げられる。

ここでヒートパイプは、一般的に、作動流体が封入された内部空間を有する管状容器（コンテナ）を備える。管状容器は、一端側部分に、液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる蒸発部を有し、他端側部分に、気相の作動流体を凝縮させて液相の作動流体に相変化させる凝縮部を有する。蒸発部で液相から気相に相変化させた作動流体は、蒸発部から凝縮部に流れる。凝縮部で気相から液相に相変化させた作動流体は、凝縮部から蒸発部に流れる。このようにして、管状容器内の蒸発部と凝縮部の間で作動流体の循環流れが形成されることによって、管状容器内の蒸発部と凝縮部の間で熱輸送を行っている。

従来のヒートパイプとしては、例えば、コンテナの蒸発部に、粒子状の金属粉の焼結体からなるウィック構造体（以下、「ウィック構造体（金属粉）」という場合がある。）を備える構成が挙げられる。蒸発部を構成するウィック構造体（金属粉）は、液相の作動流体の保持力に優れている。このとき、ヒートパイプが、例えば蒸発部側が凝縮部側よりも高い位置にある姿勢、いわゆるトップヒートの姿勢で設置されたとしても、ドライアウト（作動流体が枯渇する現象）を防止することができる。

また、本発明者は、特許文献１において、蒸発部と凝縮部の間にある中間部に、蒸発部のウィック構造体（金属粉）に連接するように、金属繊維の焼結体からなる別のウィック構造体（以下、「ウィック構造体（金属繊維）」という場合がある。）を形成し、中間部での毛細管力をより一層高めることによって、凝縮部から蒸発部側への液相の作動流体の還流を促進して熱輸送特性を向上させたヒートパイプを提案した。

国際公開２０１９／１３１７９０号

特許文献１に記載されるヒートパイプでは、中間部にあるウィック構造体（金属繊維）から蒸発部にあるウィック構造体（金属粉）に向かって液相の作動流体が流れる際に、それらの境界付近で液相の作動流体が滞留して、液滴が形成される可能性がある。蒸発部と凝縮部の境界付近で形成される液滴は、蒸発部から凝縮部に向かう気相の作動流体の流れの一部とぶつかり合うことで、気相の作動流体にいわゆるカウンターフローを生じ、それにより作動流体の循環流れに乱れが生じる可能性があり、作動流体の循環流れに乱れが生じると、熱抵抗が増加する傾向がある。このため、作動流体の循環流れの乱れを防止するような新規な構成を開発することが、ヒートパイプの熱輸送特性をより一層向上させる上で望ましい。

よって、特許文献１のヒートパイプは、熱抵抗を小さくするとともに、熱輸送特性を高める点で、改善の余地がある。

本発明の目的は、熱抵抗が小さく、かつ優れた熱輸送特性を有するヒートパイプを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
（１）作動流体が封入された内部空間を有するコンテナに、液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる蒸発部と、前記蒸発部から離隔した位置に配設され、気相の作動流体を凝縮させて液相の作動流体に相変化させる凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部の間に位置する中間部とを備えるヒートパイプにおいて、前記コンテナの前記蒸発部の内周面上に位置し、第１の銅粉末を焼結して形成されている第１焼結体層と、前記第１焼結体層の内周面上に積層されるとともに、前記中間部の少なくとも一部の内周面の部分にまで連続して延在して位置し、前記第１の銅粉末よりも大きな平均粒径をもつ第２の銅粉末を焼結して形成されている第２焼結体層とを有する、ヒートパイプ。
（２）前記コンテナの内周面に、前記コンテナの長手方向に沿って延在する複数の溝が形成され、前記第２焼結体層が、前記中間部の位置にて、前記蒸発部で相変化させた気相の作動流体の蒸気流と、前記凝縮部で相変化させた液相の作動流体の液流とを実質的に隔離し、かつ前記液流が、前記複数の溝を通る経路と、前記第２焼結体層の内部空隙を通じた経路とで構成される、上記（１）に記載のヒートパイプ。
（３）前記第１焼結体層は、前記溝の少なくとも一部に充填される、上記（２）に記載のヒートパイプ。
（４）前記第１焼結体層の内周面は、前記中間部に位置する、前記第２焼結体層の部分と前記コンテナの内周面の部分とが接する境界面位置よりも前記コンテナの内部空間の中心位置側にあるように構成される、上記（１）から（３）までのいずれか１項に記載のヒートパイプ。

本発明によれば、熱抵抗が小さく、かつ優れた熱輸送特性を有するヒートパイプを提供することができる。

図１は、第１の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図１（ａ）が縦断面図、図１（ｂ）が図１（ａ）のＩ_Ａ−Ｉ_Ａ線上で切断したときの断面図、図１（ｃ）が図１（ａ）のＩ_Ｂ−Ｉ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図２は、図１のヒートパイプについて、動作中に内部で生じる作動流体の流れを説明する縦断面図である。 図３は、第２の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図３（ａ）が縦断面図、図３（ｂ）が図３（ａ）のＩＩ_Ａ−ＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図３（ｃ）が図３（ａ）のＩＩ_Ｂ−ＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図４は、第３の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図４（ａ）が縦断面図、図４（ｂ）が図４（ａ）のＩＩＩ_Ａ−ＩＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図４（ｃ）が図４（ａ）のＩＩＩ_Ｂ−ＩＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図５は、第４の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図５（ａ）が縦断面図、図５（ｂ）が図５（ａ）のＩＶ_Ａ−ＩＶ_Ａ線上で切断したときの断面図、図５（ｃ）が図５（ａ）のＩＶ_Ｂ−ＩＶ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図６は、第５の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図６（ａ）が縦断面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＶ_Ａ−Ｖ_Ａ線上で切断したときの断面図、図６（ｃ）が図６（ａ）のＶ_Ｂ−Ｖ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図７は、第６の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図７（ａ）が縦断面図、図７（ｂ）が図７（ａ）のＶＩ_Ａ−ＶＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図７（ｃ）が図７（ａ）のＶＩ_Ｂ−ＶＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図８は、第７の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図８（ａ）が縦断面図、図８（ｂ）が図８（ａ）のＶＩＩ_Ａ−ＶＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図８（ｃ）が図８（ａ）のＶＩＩ_Ｂ−ＶＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図９は、第８の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図９（ａ）が縦断面図、図９（ｂ）が図９（ａ）のＶＩＩＩ_Ａ−ＶＩＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図９（ｃ）が図９（ａ）のＶＩＩＩ_Ｂ−ＶＩＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。 図１０は、第９の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した縦断面図である。 図１１は、本発明例および比較例のヒートパイプの内部構造を示した縦断面図であって、図１１（ａ）が本発明例のヒートパイプの部分断面図、図１１（ｂ）が比較例１のヒートパイプの部分断面図、図１１（ｃ）が比較例２のヒートパイプの部分断面図、図１１（ｄ）が比較例３のヒートパイプの部分断面図である。

次に、本発明のいくつかの実施形態のヒートパイプについて、以下で説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図１（ａ）が縦断面図、図１（ｂ）が図１（ａ）のＩ_Ａ−Ｉ_Ａ線上で切断したときの断面図、図１（ｃ）が図１（ａ）のＩ_Ｂ−Ｉ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。他方で、図２は、図１のヒートパイプについて、動作中に内部で生じる作動流体の流れを説明する縦断面図である。

ヒートパイプ１は、作動流体Ｆが封入された内部空間Ｓを有する管状容器などのコンテナ２に、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させて気相の作動流体Ｆ（ｇ）に相変化させる蒸発部３と、蒸発部３から離隔した位置に配設され、気相の作動流体Ｆ（ｇ）を凝縮させて液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に相変化させる凝縮部４と、蒸発部３と凝縮部４の間に位置する中間部５とを備える。ここで、ヒートパイプ１は、コンテナ２の蒸発部３の内周面３ａ上に位置し、第１の銅粉末を焼結して形成されている第１焼結体層６と、第１焼結体層６の内周面６ａ上に積層されるとともに、中間部５の少なくとも一部の内周面５ａの部分にまで連続して延在して位置し、第１の銅粉末よりも大きな平均粒径をもつ第２の銅粉末を焼結して形成されている第２焼結体層７とを有する。

ヒートパイプ１では、第１の銅粉末から形成される第１焼結体層６の内周面６ａに、第１の銅粉末よりも平均粒径の大きな第２の銅粉末から形成される第２焼結体層７が積層されることにより、第２焼結体層７の内部に形成された空隙を通じて、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が、コンテナの長手方向Ｘに沿って、中間部５の内周面５ａから蒸発部３の先端に向かって流れるため、第２焼結体層７の内部を通る液相の作動流体Ｆ（Ｌ）と、内部空間Ｓを通る気相の作動流体（ｇ）との接触を低減することができる。特に、ヒートパイプ１では、蒸発部３にある第１焼結体層６の内周面６ａ上に積層されている第２焼結体層７が、中間部５の内周面５ａまで延在することで、第２焼結体層７に吸い上げられた液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が第１焼結体層６の内周面６ａにスムーズに供給されるため、中間部５と蒸発部３の境界位置での液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の滞留を起こりにくくすることができる。その結果、ヒートパイプ１では、気相の作動流体（ｇ）のカウンターフローが起こりにくくなることで、作動流体Ｆの循環流れが乱れるのを防止することができる。

また、ヒートパイプ１では、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が、コンテナの長手方向Ｘに沿って、中間部５の内周面５ａから蒸発部３の先端に向かって流れることで、蒸発部３にある第１焼結体層６の内周面６ａのより広い範囲に、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を供給することができる。その結果、ヒートパイプ１では、蒸発部３において液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させる際に、第１焼結体層６の内周面および内部に形成された空隙に到達した液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に熱を伝えることで、効率よく液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させることができる。

このように、ヒートパイプ１では、作動流体Ｆの循環流れが乱れるのを防止するとともに、効率よく液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させることができるため、熱抵抗が小さく、かつ優れた熱輸送特性を有するヒートパイプを提供することができる。

［コンテナの構成について］
図１および図２に示すヒートパイプ１は、作動流体Ｆが封入された内部空間Ｓを有するコンテナ２を備える。図１および図２では、コンテナ２の一例として、管状容器を記載した。

ここで、コンテナ２の長手方向Ｘについての延在形状は、図１（ａ）に示す直線状の他、曲部を有する形状などが挙げられ、特に限定されない。また、コンテナ２の長手方向Ｘに対して直交方向に切断したときのコンテナ２の外面輪郭形状は、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す略円形状の他、扁平形状、四角形などの多角形状などが挙げられ、特に限定されない。コンテナ２の肉厚は、特に限定されず、例えば０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲であってもよい。コンテナ２の外径寸法は、特に限定されないが、例えば、コンテナ２が図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す略円形状の外面輪郭形状である場合には、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であることが好ましい。

コンテナ２の材質は、特に限定されない。特に作動流体Ｆとして水系の液体を用いる場合には、作動流体Ｆとの濡れ性を良くする観点から、金属材料を使用することが好ましい。特に、優れた熱伝導率を有する点から、コンテナ２には、例えば、銅、銅合金などを使用することができる。また、軽量化の点から、コンテナ２には、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金などを使用することができる。また、高強度を有する点から、コンテナ２には、例えば、ステンレス鋼などを使用することができる。また、その他、使用状況に応じて、コンテナ２には、例えば、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金などを用いてもよい。

［蒸発部、凝縮部および中間部の構成について］
コンテナ２は、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させて気相の作動流体Ｆ（ｇ）に相変化させる蒸発部３と、蒸発部３から離隔した位置に配設され、気相の作動流体Ｆ（ｇ）を凝縮させて液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に相変化させる凝縮部４と、蒸発部３と凝縮部４の間に位置する中間部５と、を備える。ここで、蒸発部３、凝縮部４および中間部５は、それぞれ、コンテナ２の長手方向Ｘに沿った一部に設けることができる。図１に示すコンテナ２は、一端側部分に蒸発部３、他端側部分に凝縮部４を有し、蒸発部３と凝縮部４の間に中間部５を有し、密閉された管として構成されている。

このうち、蒸発部３は、図１では、コンテナ２の一端側部分に形成されており、熱的に接続された発熱体（図示せず）から受熱（吸熱）する機能を有する。具体的に、蒸発部３は、図２に記載されるように、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させて気相の作動流体Ｆ（ｇ）に相変化させることで、蒸発潜熱として発熱体（図示せず）から受けた熱を吸収する。

蒸発部３では、発熱体からの発生する熱が、コンテナ２を介して第１焼結体層６に伝わり、さらに、第１焼結体層６から第２焼結体層７に熱が伝わる。他方で、図２に示すように、蒸発部３に供給された液相の作動流体Ｆ（Ｌ）は、蒸発部３において、第２焼結体層７から第１焼結体層６に供給される。そのため、蒸発部３における、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の気相の作動流体Ｆ（ｇ）への相変化は、主に第１焼結体層６で行われることになるが、一部が第２焼結体層７で行われてもよい。このとき、第１焼結体層６での液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の蒸発によって生成する気相の作動流体Ｆ（ｇ）は、第２焼結体層７の内部に形成された空隙を通って内部空間Ｓに移動する。

また、凝縮部４は、蒸発部３から離隔した位置に配設されており、例えば図１では、コンテナ２の他端側部分に配設される。この凝縮部４は、蒸発部３で相変化して輸送されてきた気相の作動流体Ｆ（ｇ）が有する蒸発潜熱を、熱交換手段（図示せず）によって放熱する機能を有する。凝縮部４では、気相の作動流体Ｆ（ｇ）を凝縮させて液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に相変化させ、それにより作動流体Ｆの凝縮潜熱として輸送された熱を、ヒートパイプ１の外部に放出する。

［溝の構成について］
ヒートパイプ１は、コンテナ２の内周面２ａに、コンテナ２の長手方向Ｘに沿って延在する複数の溝８が形成されていることが好ましい。例えば図１では、コンテナ２の内周面２ａからコンテナ２の器壁の側に、複数の溝８が形成されている。このような溝８を設けることで、ヒートパイプ１の内部で液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を輸送する際に、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が溝８に沿ってコンテナ２の内周面２ａを移動するように、毛細管力を発揮することができる。そのため、凝縮部４から蒸発部３への液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の輸送を促進することができる。

これらの溝８は、少なくとも、凝縮部４から後述する第２焼結体層７が位置する部分までの内周面２ａに、長手方向Ｘに向かって延在することが好ましく、凝縮部４から蒸発部３まで連続した溝８が延在することがより好ましい。これにより、凝縮部４から第２焼結体層７が位置する部分までの液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の輸送が促進されるため、第２焼結体層７を介した、蒸発部３にある第１焼結体層６への、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の輸送を促進することができる。特に、凝縮部４から蒸発部３まで連続した溝８を備えることで、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を、第２焼結体層７の内部を通る経路と、溝８を通る経路の両方を通じて、蒸発部３に位置する第１焼結体層６に供給することができる。

溝８を有するコンテナ２は、コンテナ２の長手方向Ｘに向かって延在する溝（グルーブ）８がコンテナ２の内周面２ａに形成されたグルーブ管であってもよい。特に、コンテナ２をグルーブ管によって構成することで、コンテナ２の全長にわたって、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を輸送するための毛細管力が発揮されるため、ヒートパイプ１がトップヒートの姿勢で設置された場合、すなわち、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の下流にあたる蒸発部３が、凝縮部４や中間部５よりも上側に設置された場合であっても、凝縮部４から蒸発部３への液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の輸送を行い易くすることができる。

これらの溝８の開口幅は、特に限定されるものではないが、毛細管力による液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の輸送を促進する観点では、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍとしてもよい。

［第１焼結体層の構成について］
第１焼結体層６は、コンテナ２の蒸発部３の内周面３ａ上に位置し、第１の銅粉末を焼結して形成される焼結体層である。第１焼結体層６は、後述する第２焼結体層７よりも平均粒径の小さな第１の銅粉末の焼結体からなるため、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が流通できる空隙は小さく、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流通速度は遅い。また、第１焼結体層６は、コンテナ２の蒸発部３の内周面３ａに隣接するため、相対的に温度が高くなりやすい部分でもある。したがって、第１焼結体層６の内部における作動流体Ｆの流れは、図２に示すような、内周面６ａ側から供給されて第１焼結体層６の内部に浸入する液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流れと、第１焼結体層６の内部に浸入した液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の蒸発によって生成し、第１焼結体層６の内部から内周面６ａを経て内部空間Ｓに向かう気相の作動流体Ｆ（ｇ）の流れが、主なものになる。このほか、コンテナの内周面２ａと第１焼結体層６の外周面６ｂとの間に溝８の空間が存在するように構成することもでき、これによって、凝縮部４で相変化させた液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を、溝８を通じて第１焼結体層６の外周面が存在する蒸発部３の位置までより迅速に移動させることができ、この結果、凝縮部４から蒸発部３への液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の循環流れをより一層促進することができる。

第１焼結体層６は、図１（ａ）に示すように、少なくとも蒸発部３に設けられる。このような第１焼結体層６を蒸発部３に設けることで、蒸発部３での液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の蒸発が促進されるため、蒸発部３と熱的に接続された発熱体（図示せず）から受けた熱を、蒸発潜熱としてより多くの作動流体Ｆに吸収させることができる。なお、第１焼結体層６は、一部が中間部５にまで延在するように構成されていてもよい。

また、第１焼結体層６は、第１の銅粉末の焼結体によって形成され、バルク材料とは異なる多孔質材料である。第１焼結体層６を多孔質材料によって構成することで、第１焼結体層６の表面積が大きくなるため、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を効率よく蒸発させることができる。加えて、第１焼結体層６を銅粉末の焼結体によって構成することで、作動流体Ｆとの濡れ性を良くし、かつ熱伝導性を高めることができる。

ここで、第１の銅粉末の平均粒径（平均一次粒子径）は、特に限定されないが、例えば０．０１μｍ以上１００μｍ以下の範囲であってもよい。本明細書における平均粒径は、レーザー回析散乱式の粒度分布測定法によって測定された粒度分布における、体積基準の積算値５０％での粒径である。

第１焼結体層６は、溝８の少なくとも一部に充填されることが好ましい。すなわち、第１焼結体層６は、コンテナの蒸発部３において溝８が形成されていない場合を仮想した仮想内周面３ｂよりも、コンテナ２の側を含むように形成されることが好ましい。より好ましくは、第１焼結体層６は、溝８のうち長手方向Ｘの一部または全部に充填される。特に、第１焼結体層６は、図１（ｂ）に示すように、溝８の溝底に接するように形成されることが好ましい。これにより、溝８に沿って輸送される液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が、第１焼結体層６に接触することで、第１焼結体層６に吸い上げられ易くなるため、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の蒸発をより一層促進させることができる。

第１焼結体層６の内周面は、図１（ａ）に示すように、中間部５に位置する、第２焼結体層７の部分とコンテナ２の内周面２ａの部分とが接する境界面位置Ｎよりも、コンテナ２の内部空間Ｓの中心位置Ｍの側にあるように構成されることが好ましい。これにより、第２焼結体層７を流通する液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流れのうち一部が、第１焼結体層６に突き当たるため、第２焼結体層７から第１焼結体層６への液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流通を促進することができる。なお、本明細書における内周面は、コンテナ２の内部空間Ｓに面した面のことである。また、本明細書における外周面は、コンテナ２の内部空間Ｓから離隔する側の壁面に沿った面のことである。

［第２焼結体層の構成について］
第２焼結体層７は、第１焼結体層６の内周面６ａ上に積層されるとともに、中間部５の少なくとも一部の内周面５ａの部分にまで連続して延在して位置し、第１の銅粉末よりも大きな平均粒径をもつ第２の銅粉末を焼結して形成される、焼結体層である。第２焼結体層７は、上述する第１焼結体層６よりも平均粒径の大きな第２の銅粉末の焼結体からなるため、内部に大きな空隙が形成されており、この空隙が液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流動可能な流路を形成するため、内部に液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を流通させることができる。また、第２焼結体層７は、第１焼結体層６と比べて、温度が高くなりにくい部分でもある。したがって、第２焼結体層７の内部における作動流体Ｆの流れは、図２に示すような、中間部５の内周面５ａで吸い上げられた液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の、コンテナの長手方向Ｘに沿った蒸発部３の先端に向かう流れと、主に第１焼結体層６で生成した気相の作動流体Ｆ（ｇ）の、内部空間Ｓに向かう流れが主なものになる。

第２焼結体層７は、図１（ａ）に示すように、蒸発部３にある第１焼結体層６の内周面６ａから、中間部５の内周面５ａの部分にまで連続して延在する。これにより、中間部５の内周面５ａで第２焼結体層７に吸い上げられた液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が、第１焼結体層６の内周面６ａにスムーズに供給されるため、中間部５と蒸発部３の境界の前後での液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の滞留を起こりにくくすることができる。その結果、気相の作動流体Ｆ（ｇ）のカウンターフローが起こりにくくなるため、作動流体Ｆの循環流れが乱れるのを防止することができる。

ここで、第２焼結体層７は、第１焼結体層６の内周面６ａの少なくとも一部に積層され、より好ましくは内周面６ａの全部に積層される。特に、第１焼結体層６の内周面６ａの広い範囲に積層することで、第１焼結体層６の内周面６ａの広い範囲に、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を供給することが可能になる。

また、第２焼結体層７は、第１焼結体層６の内周面６ａと、中間部５の内周面５ａの両方に接するように延在する。すなわち、第２焼結体層７は、第１焼結体層６の内周面６ａ上に位置する外周面７ｂと、コンテナ２の中間部５の内周面５ａ上に位置する外周面７ｂ’の両方を有する。これにより、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）は、中間部５の内周面５ａから、コンテナ２の長手方向Ｘに延在する第２焼結体層７に沿って、第１焼結体層６と接触している部分まで輸送され、第１焼結体層６のより広い範囲から蒸発される。その結果、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を効率よく蒸発させることで、ヒートパイプ１の熱抵抗を小さくすることができる。

第２焼結体層７は、中間部５の位置にて、蒸発部３で相変化させた気相の作動流体Ｆ（ｇ）の蒸気流と、凝縮部４で相変化させた液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の液流とを実質的に隔離するように構成されることが好ましい。これにより、第２焼結体層７の内部を通る液相の作動流体Ｆ（Ｌ）と、内部空間Ｓを通る気相の作動流体（ｇ）とが、実質的に接触しなくなるため、気相の作動流体（ｇ）のカウンターフローをより起こりにくくすることができる。

特に、第２焼結体層７は、コンテナ２の内周面２ａに、コンテナ２の長手方向Ｘに沿って延在する複数の溝８が形成されている場合、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の液流が、少なくとも第２焼結体層７の内部空隙に流れるように構成される。より好ましくは、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の液流が、複数の溝８を通る経路と、第２焼結体層７の内部空隙を通じた経路とに分かれて構成される。これにより、第１焼結体層６と接触する部分の近傍において、より多くの液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流通が可能になるため、この部分における液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の滞留をより一層起こりにくくすることができる。また、第１焼結体層６と接触する部分の近傍の、複数の溝８を通る経路と、第２焼結体層７の内部空隙を通じた経路とが並列に形成されている部分で、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）がより強く吸い上げられるため、中間部５や蒸発部３における液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流通速度を速め、それによりヒートパイプ１の熱輸送特性をより一層高めることができる。

第２焼結体層７は、多孔質材料である、第１の銅粉末よりも大きな平均粒径をもつ第２の銅粉末の焼結体によって構成される。これにより、第２焼結体層７には液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が通過できる細孔が形成されるため、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を、長手方向Ｘに沿って、中間部５の内周面５ａから第１焼結体層６の内周面６ａまで輸送することができる。加えて、第２焼結体層７を銅粉末の焼結体によって構成することで、作動流体Ｆとの濡れ性を良くし、かつ熱伝導性を高めることができる。したがって、第２焼結体層７は、高い熱伝導性を有するとともに、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が蒸発する第１焼結体層６への耐ドライアウト性を発揮し、かつ逆作動性を有する。ここで、逆作動性とは、蒸発部３の位置が凝縮部４の位置よりも高い場合でも、ヒートパイプ１としての機能を発揮する性能をいう。

ここで、第２の銅粉末の平均粒径（平均一次粒子径）は、特に限定されないが、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲であってもよい。また、第２の銅粉末の平均粒径（平均一次粒子径）は、溝８に形成される液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流路を妨げない観点から、溝８の溝幅よりも大きいことが好ましい。

第２焼結体層７は、溝８に形成される液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流路を妨げない観点から、溝８を充填しないことが好ましい。ここで、溝８を充填しないように第２焼結体層７を構成する手段としては、第２の銅粉末として、上述の第１の銅粉末よりも平均粒径の大きな銅粉末を用いる手段や、第２の銅粉末をコンテナ２に装填する際に銅粉末に掛ける力を弱めて焼結する手段が挙げられる。

なお、第１焼結体層６および第２焼結体層７のうち一方または両方は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、コンテナ２の長手方向Ｘに沿った中心軸を有する（例えば、コンテナ２の内部空間Ｓの中心位置Ｍに中心軸線を有する）、環状の焼結体層であってもよいが、これに限定されない。

［ヒートパイプの動作原理について］
次に、図１および図２に示す第１の実施形態のヒートパイプ１を用いて、ヒートパイプ１の動作原理について説明する。ここで、ヒートパイプ１は、動作前に液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が内部空間Ｓに封入された状態になっている。

まず、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が、コンテナ２の内周面２ａに長手方向Ｘに向かって延在する溝８に沿って、中間部５のうち第２焼結体層７と接する内周面５ａの部分に供給される。中間部５の第２焼結体層７と接する部分への液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の供給手段は、特に限定されない。例えば、溝８などが液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に接触するときに生じる毛細管力を用いることで、中間部５と凝縮部４との位置関係によらずに液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を供給することができるため、ドライアウトの発生を起こりにくくすることができる。

中間部５の第２焼結体層７と接する内周面５ａの部分に供給された液相の作動流体Ｆ（Ｌ）は、少なくとも一部が第２焼結体層７に吸収され、第２焼結体層７の内部空隙に流れるように構成される。ここで、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の液流が、複数の溝８を通る経路と、第２焼結体層７の内部空隙を通じた経路とに分かれるように構成されてもよい。

第２焼結体層７に吸収された液相の作動流体Ｆ（Ｌ）は、第２焼結体層７の有する毛細管力によって長手方向Ｘに沿って流れ、第２焼結体層７と第１焼結体層６とが接触する広い範囲で、第１焼結体層６に吸収される。他方で、第２焼結体層７に吸収されずに溝８を流通した作動流体Ｆ（Ｌ）は、溝８と第１焼結体層６とが近接する部分で、第１焼結体層６に吸収される。

ここで、ヒートパイプ１の蒸発部３が、熱的に接続された発熱体（図示せず）から受熱すると、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が供給された第１焼結体層６の表面で、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発して気相の作動流体Ｆ（ｇ）に相変化することによって、蒸発潜熱として発熱体から受けた熱を吸収する。特に、このヒートパイプ１では、第１焼結体層６の表面の広い範囲で、効率よく液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を気相の作動流体Ｆ（ｇ）に相変化させることができるため、ヒートパイプ１の熱抵抗を格段に小さくすることができる。

蒸発部３で熱を吸収した気相の作動流体Ｆ（ｇ）は、コンテナ２の内部空間Ｓである蒸気流路を通って、コンテナ２の長手方向Ｘに蒸発部（受熱部）３から凝縮部（放熱部）４へ流れることで、発熱体から受けた熱が、蒸発部３から中間部５を経て凝縮部４へと輸送される。このとき、蒸発部３から中間部５を経て凝縮部４へと輸送される気相の作動流体（ｇ）は、第２焼結体層７の内部を通る液相の作動流体Ｆ（Ｌ）と接触しにくくなるため、気相の作動流体（ｇ）のカウンターフローなどによる、作動流体Ｆの循環流れが乱れるのを防止することができる。そのため、ヒートパイプ１では、優れた熱輸送特性を実現することができる。

その後、凝縮部４へ輸送された気相の作動流体Ｆ（ｇ）は、凝縮部４にて、熱交換手段（図示せず）によって、液相へ相変化させられる。このとき、輸送されてきた発熱体の熱は、凝縮潜熱としてヒートパイプ１の外部に放出される。そして、凝縮部４で熱を放出して液相に相変化した液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が、コンテナ２の内周面２ａに長手方向Ｘに向かって延在する溝８に沿って、中間部５のうち第２焼結体層７と接する内周面５ａの部分に供給されることで、蒸発部３と凝縮部４の間の作動流体の循環流れを形成することができる。

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図３（ａ）が縦断面図、図３（ｂ）が図３（ａ）のＩＩ_Ａ−ＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図３（ｃ）が図３（ａ）のＩＩ_Ｂ−ＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図３に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

第１の実施形態で示したヒートパイプ１では、コンテナ２の内周面２ａの全周に、第１焼結体層６および第２焼結体層７の両方を有する態様について示したが、これに限定されない。例えば、第１焼結体層６および第２焼結体層７のうち少なくとも一方が、コンテナ２の長手方向Ｘに沿った切欠部を有するように構成されてもよい。

特に、図３に示すヒートパイプ１Ａは、第１焼結体層６Ａおよび第２焼結体層７Ａの両方が、コンテナ２の長手方向Ｘに沿って、単数または複数の切欠部９Ａを有するように構成されている。ここで、切欠部９Ａは、第１焼結体層６Ａおよび第２焼結体層７Ａの両方を、それぞれ離隔した複数の小部分に分割するように形成されており、第１焼結体層６Ａの一部が内部空間Ｓに露出するように構成される。これにより、第２焼結体層７Ａによって第１焼結体層６Ａの広い範囲に液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を行き渡らせることができるとともに、第１焼結体層６Ａの表面に第２焼結体層７Ａが形成されずに内部空間Ｓに露出する部分が生じ、その部分では、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を、第１焼結体層６Ａの表面から内部空間Ｓに直接蒸発させることができる。その結果、ヒートパイプ１Ａの熱抵抗を、より一層小さくすることができる。

切欠部９Ａは、第１焼結体層６Ａおよび第２焼結体層７Ａの両方を切り欠くように、１ヶ所（１本）のみ有してもよいが、図３に示すように、コンテナ２の内周面２ａに向かって複数有することが好ましい。このように、複数の切欠部９Ａを有することで第１焼結体層６Ａの表面から内部空間Ｓに直接蒸発される液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の量が増加するため、ヒートパイプ１の熱抵抗をより小さくすることができる。

＜第３の実施形態＞
図４は、第３の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図４（ａ）が縦断面図、図４（ｂ）が図４（ａ）のＩＩＩ_Ａ−ＩＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図４（ｃ）が図４（ａ）のＩＩＩ_Ｂ−ＩＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図４に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

図４に示すヒートパイプ１Ｂは、第２焼結体層７Ｂが、コンテナ２の長手方向Ｘに沿って、単数または複数の切欠部９Ｂを有するように構成されている。ここで、切欠部９Ｂは、第２焼結体層７Ｂのみを切り欠くように形成されており、第１焼結体層６の一部が内部空間Ｓに露出するように構成される。本実施態様でも、第２焼結体層７Ｂによって第１焼結体層６の広い範囲に液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を行き渡らせることができるとともに、第１焼結体層６の表面に第２焼結体層７Ｂが形成されずに内部空間Ｓに露出する部分が生じ、その部分では、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を、第１焼結体層６の表面から内部空間Ｓに直接蒸発させることができる。その結果、ヒートパイプ１Ｂの熱抵抗を、より一層小さくすることができる。

＜第４の実施形態＞
図５は、第４の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図５（ａ）が縦断面図、図５（ｂ）が図５（ａ）のＩＶ_Ａ−ＩＶ_Ａ線上で切断したときの断面図、図５（ｃ）が図５（ａ）のＩＶ_Ｂ−ＩＶ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図５に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

図５に示すヒートパイプ１Ｃは、第１焼結体層６Ｃが、コンテナ２の長手方向Ｘに沿って、単数または複数の切欠部９Ｃを有するように構成されている。ここで、切欠部９Ｃは、第１焼結体層６Ｃのみを切り欠くように形成されており、内部空間Ｓには露出しない。本実施態様では、第１焼結体層６Ｃの一部に切欠部９Ｃを形成することで、第１焼結体層６Ｃと第２焼結体層７とが接触しない領域が形成され、その部分の第２焼結体層７では、第１焼結体層６Ｃに吸収されることなく、コンテナの長手方向Ｘに沿って液相の作動流体Ｆ（Ｌ）が流通する。そのため、蒸発部３が長手方向Ｘに沿って長い場合であっても、第１焼結体層６Ｃのより広い範囲に液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を行き渡らせることができる。その結果、ヒートパイプ１Ｃの熱抵抗を、より一層小さくすることができる。

＜第５の実施形態＞
図６は、第５の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図６（ａ）が縦断面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＶ_Ａ−Ｖ_Ａ線上で切断したときの断面図、図６（ｃ）が図６（ａ）のＶ_Ｂ−Ｖ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図６に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

図６に示すヒートパイプ１Ｄは、第１焼結体層６Ｄが、コンテナ２の長手方向Ｘに沿って、単数または複数の切欠部９Ｄを有するように構成されており、かつ、第２焼結体層７Ｄが、第１焼結体層６Ｄの切欠部９Ｄを被覆するように構成されている。本実施態様では、第２焼結体層７Ｄが第１焼結体層６Ｄの切欠部９Ｄを被覆することで、第１焼結体層６Ｄと第２焼結体層７Ｄとの接触面積を増加させることができるため、第１焼結体層６の表面から、より多くの液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を蒸発させることができる。その結果、ヒートパイプ１Ｂの熱抵抗を、より一層小さくすることができる。

＜第６の実施形態＞
図７は、第６の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図７（ａ）が縦断面図、図７（ｂ）が図７（ａ）のＶＩ_Ａ−ＶＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図７（ｃ）が図７（ａ）のＶＩ_Ｂ−ＶＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図７に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

図７に示すヒートパイプ１Ｅは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１焼結体層６Ｅが、コンテナ２Ｅの蒸発部３の内周面３ａのうち１つの面に形成されている。これにより、ヒートパイプ１Ｅのうち、特に第１焼結体層６Ｅが形成されている部分の厚みを薄くすることができるため、より薄型のヒートパイプ１Ｅを構成することができる。

ここで、第２焼結体層７Ｅは、第１焼結体層６Ｅに積層される部分が、第１焼結体層６Ｅの内周面６ａと対向するコンテナ２Ｅの内周面２ａまで積層されていることが好ましい。すなわち、第２焼結体層７Ｅは、コンテナ２Ｅの厚さ方向Ｙの全体を埋める部分を有することが好ましい。このとき、コンテナ２Ｅの内部空間Ｓは、コンテナ２Ｅの奥行方向Ｚの両側に、コンテナ２Ｅの長手方向Ｘに沿って設けられる。これにより、第２焼結体層７Ｅと内部空間Ｓとが、コンテナ２Ｅの奥行方向Ｚに沿って並ぶことで、これらをコンテナ２Ｅの厚さ方向Ｙに沿って並べる必要がなくなるため、第１焼結体層６Ｅが形成されている部分の厚みを、さらに薄くすることができる。

このとき、第２焼結体層７Ｅは、第１焼結体層６Ｅに、コンテナ２Ｅの奥行方向Ｚについても接することが好ましい。これにより、第１焼結体層６Ｅのうち、奥行方向Ｚに面する面にも、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を供給することが可能になるため、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）をより一層効率よく蒸発させることができる。

＜第７の実施形態＞
図８は、第７の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図８（ａ）が縦断面図、図８（ｂ）が図８（ａ）のＶＩＩ_Ａ−ＶＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図８（ｃ）が図８（ａ）のＶＩＩ_Ｂ−ＶＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図８に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

図８に示すヒートパイプ１Ｆは、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、コンテナ２Ｆの長手方向Ｘに沿って延在する複数の溝８Ｆが、コンテナ２Ｅの内周面２ａのうち１つの面に沿って形成されている。より好ましくは、溝８Ｆが、コンテナ２Ｅの内周面２ａに沿って、内周面２ａから第１焼結体層６Ｅおよび第２焼結体層７Ｅの側に形成される。これにより、溝８Ｆが形成されている部分のコンテナ２Ｅの厚みを薄くすることができるため、より薄型のヒートパイプ１Ｅを構成することができる。

ここで、溝８Ｆは、蒸発部３において、少なくとも一部が第１焼結体層６Ｅに形成される。例えば、図８（ｂ）に示すように、一部または全部の溝８Ｆが、第１焼結体層６Ｅおよび第２焼結体層７Ｅの境界部分に形成されていてもよく、このとき、溝８Ｆの内面の一部は、第１焼結体層６Ｅによって構成される。

＜第８の実施形態＞
図９は、第８の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した図であって、図９（ａ）が縦断面図、図９（ｂ）が図９（ａ）のＶＩＩＩ_Ａ−ＶＩＩＩ_Ａ線上で切断したときの断面図、図９（ｃ）が図９（ａ）のＶＩＩＩ_Ｂ−ＶＩＩＩ_Ｂ線上で切断したときの断面図である。なお、図９に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

ヒートパイプ１Ｇは、第１焼結体層６Ｇが、溝８のうちコンテナ２の長手方向Ｘ、厚さ方向Ｙおよび奥行方向Ｚのうち少なくともいずれかについて、一部に充填されるように構成されている。特に、図９（ａ）、（ｂ）に示すヒートパイプ１Ｇでは、第１焼結体層６Ｇが、コンテナ２の長手方向Ｘ、厚さ方向Ｙおよび奥行方向Ｚのそれぞれの一部に充填されるように構成されている。また、第１焼結体層６Ｇは、コンテナ２の蒸発部３の内周面３ａのうち、溝８が形成されていない部分にも、部分的に形成されていることが好ましい。これにより、第１焼結体層６Ｇの表面積が大きくなるため、液相の作動流体Ｆ（Ｌ）を効率よく蒸発させることができる。

第１焼結体層６Ｇを、溝８の内部やコンテナ２の蒸発部３の内周面３ａに、部分的に形成する手段としては、第１の銅粉末の粒径を細かくし、または第１の銅粉末の形状を調整することで、焼結時に銅粉末を凝集させ、それにより焼結体である第１焼結体層６Ｇに空隙を形成させる方法が挙げられる。

＜第９の実施形態＞
図１０は、第９の実施形態のヒートパイプの内部構造を示した縦断面図である。なお、図１０に示す各構成部材は、図１に示すヒートパイプ１の構成部材と同じ場合には、同じ符号を付している。

図１０に示すヒートパイプ１Ｈは、作動流体Ｆが封入された内部空間Ｓを有するコンテナ２Ｈを備えている。このコンテナ２Ｈは、中央部分に第１焼結体層６と第２焼結体層７Ｈとを有する蒸発部３を備え、２つの凝縮部４Ｈ、４Ｈ´を両端に備えるとともに、蒸発部３Ｈと凝縮部４Ｈ、４Ｈ´との間にそれぞれ中間部５Ｈ、５Ｈ´を備える。また、第２焼結体層７Ｈは、第１焼結体層６Ｈに積層されるとともに、中間部５Ｈ、５Ｈ´のそれぞれの内周面５ａ、５ａ’の部分にまで、連続して延在する。

本実施形態のヒートパイプ１Ｈでは、コンテナ２Ｈの中央部分に位置する蒸発部３で熱を吸収した気相の作動流体Ｆ（ｇ）は、コンテナ２の両端側部分に位置する凝縮部４Ｈ、４Ｈ´の双方に分かれて流れるため、第１焼結体層６と第２焼結体層７Ｈとを併用することで液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の蒸発量が増加しても、蒸発潜熱として発熱体から受けた熱を、効率よく凝縮部４Ｈ、４Ｈ´に移動させることができる。従って、ヒートパイプ１Ｈの熱輸送特性を、より一層高めることができる。

＜その他の実施形態＞
上述の実施形態では、溝８や切欠部９Ａ〜９Ｄの断面形状は、矩形状である場合を示したが、かかる構成だけには限定されず、台形状や略三角形状など種々の形状を採用することができる。

また、上述の実施形態では、蒸発部３の一方の側に向けてコンテナ２が延在し、凝縮部４および中間部５を１ヶ所ずつ有する場合を示したが、かかる構成だけには限定されない。例えば、蒸発部３から複数の方向に向けてコンテナ２が延在し、凝縮部４および中間部５を複数箇所に設けてもよい。ヒートパイプ１では、蒸発部３から複数の方向に向けてコンテナ２を延在させて液相の作動流体Ｆ（Ｌ）の流通量を増加させても、蒸発潜熱として発熱体から受けた熱を、効率よく複数の凝縮部に移動させることができる。

＜ヒートパイプの製造方法＞
以下、ヒートパイプの製造方法の具体的な例について説明する。

ヒートパイプ１に用いられる、管状容器などのコンテナ２の形状は、ヒートパイプ１の形状に合わせて、管材、板材、箔材などから適宜選択することができる。コンテナ２の表面に付着した汚れなどは、ヒートパイプの熱伝達能の低下に繋がる恐れがあるため、洗浄することが好ましい。洗浄は一般的な方法で行うことができ、例えば溶剤脱脂、電解脱脂、エッチング、酸化処理などによって行うことができる。

このコンテナ２の内部中心位置に、第１焼結体層６の型となる形状の芯棒（例えば、ステンレス製の芯棒）を挿入配置してから、コンテナ２の内周面２ａと芯棒の外面との間に形成された空隙部に第１焼結体層６の原料である第１の銅粉末を装填し、装填された第１の銅粉末を焼結することで、第１焼結体層６を形成する。第１焼結体層６を形成したコンテナ２から、芯棒を引き抜いて取り外す。ここで、第４および第５の実施形態のヒートパイプ１Ｃ、１Ｄのように、第１焼結体層６Ｃ、６Ｄがコンテナ２の長手方向Ｘに沿った切欠部９を有する場合には、形成された第１焼結体層６Ｃ、６Ｄに切欠部９を形成する切削加工などを行ってもよい。

次いで、コンテナ２の内部中心位置に、第２焼結体層７の型となる形状の芯棒（例えば、ステンレス製の芯棒）を挿入配置し、コンテナ２の内面と芯棒の外面との間に形成された空隙部に、第２焼結体層７の原料である第２の銅粉末を装填し、装填された第２の銅粉末を焼結することで、第２焼結体層７を形成する。第２焼結体層７を形成したコンテナ２から、芯棒を引き抜いて取り外す。ここで、第２および第３の実施形態のヒートパイプ１Ａ、１Ｂのように、第２焼結体層７Ａ、７Ｂがコンテナ２の長手方向Ｘに沿った切欠部９を有する場合には、形成された第２焼結体層７Ａ、７Ｂを形成する切削加工などを行ってもよい。

ここで、第１焼結体層６および第２焼結体層７の原料である第１および第２の銅粉末の焼結は、通常行われている条件であればよく、特に限定されない。焼結の条件の一例として、水素ガスや、水素ガスと不活性ガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅなど）を含む混合ガスなどの還元ガスの雰囲気下で、加熱処理を施すことで行うことが挙げられる。

第１焼結体層６および第２焼結体層７をコンテナ２に形成した後、一方の端部である封入口を残してコンテナ２の他方の端部だけを封止し、封入口から作動流体Ｆを注入する。作動流体Ｆを注入した後、コンテナ２の内部を、加熱脱気、真空脱気などの脱気処理をして減圧状態にする。その後、封入口を封止することでヒートパイプ１を製造する。

封止の方法は、特に限定されず、例えば、ＴＩＧ溶接、抵抗溶接、圧接、はんだ付けを挙げることができる。なお、最初に行う封止（他方の端部だけの封止）は、その後に行う脱気の際に内部の気体が抜ける部分以外を封止するために行う工程であり、また、２回目の封止（封入口の封止）は、脱気の際に内部の気体が抜ける部分を封止するために行う工程である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。

（本発明例）
本発明例のヒートパイプは、図１に示す内部構造を有する円筒状のヒートパイプ１である。コンテナ２として、長さが４００ｍｍであり、直径（内径）が８ｍｍの円筒形状のものを用いた。このコンテナ２の内周面２ａに、コンテナ２の全長にわたって延在し、横断面で見たときの断面が矩形であり、かつ液相の作動流体Ｆ（Ｌ）に対して毛細管力が作用する大きさの溝８を形成し、グルーブ管を構成した。

このコンテナ２（グルーブ管）の内部中心位置に、第１焼結体層６の型となる形状のステンレス製の芯棒を挿入配置してから、グルーブ管の内面と芯棒の外面との間に形成された空隙部に、第１焼結体層６の原料である、平均粒径（平均一次粒子径）が１００μｍの銅粉末（第１の銅粉末）を装填した。そして、第１の銅粉末を装填したコンテナ２に対して、還元ガスの雰囲気下で加熱処理を施し、銅粉末を焼結させた後、芯棒をコンテナ２から引き抜いて取り外した。これにより、コンテナ２の内部の一端側部分（蒸発部３）には、長さ６０ｍｍ、内径６ｍｍの銅焼結体からなる第１焼結体層６が形成された。

次いで、このコンテナ２（グルーブ管）の内部中心位置に、第２焼結体層７の型となる形状のステンレス製の芯棒を挿入配置してから、グルーブ管の内面と芯棒の外面との間に形成された空隙部に第２焼結体層７の原料である、平均粒径（平均一次粒子径）が２００μｍの銅粉末（第２の銅粉末）を装填した。そして、第２の銅粉末を装填したコンテナ２に対して、還元ガスの雰囲気下で加熱処理を施し、銅粉末を焼結させた後、芯棒をコンテナ２から引き抜いて取り外した。これにより、図１１（ａ）に示すように、コンテナ２の内部の一端側部分（蒸発部３）から中間部５にかけて、上述の第１焼結体層６を覆うように、長さ２５０ｍｍ、内径４ｍｍの銅焼結体からなる第２焼結体層７が形成された。

第１焼結体層６および第２焼結体層７を形成した後、一方の端部である封入口を残してコンテナ２の他方の端部だけを封止し、封入口から液相の作動流体Ｆ（Ｌ）である水を注入した。次いで、コンテナ２の内部を脱気して減圧状態とし、その後、封入口を封止することでヒートパイプ１を作製した。

（比較例１）
比較例１のヒートパイプ１０Ｉは、図１１（ｂ）に示すように、長さ６０ｍｍ、内径４ｍｍの銅焼結体からなる第１焼結体層６を形成した後、第１焼結体層６に隣接するように、長さ１９０ｍｍ、内径４ｍｍの銅焼結体からなる第２焼結体層７Ｉを形成した。それ以外は、本発明例のヒートパイプと同様な構成になるようにして作製した。

（比較例２）
比較例２のヒートパイプ１０Ｊは、図１１（ｃ）に示すように、長さ６０ｍｍ、内径６ｍｍの銅焼結体からなる第１焼結体層６Ｊを形成した後、第１焼結体層６Ｊに隣接するように、長さ１９０ｍｍ、内径６ｍｍの銅焼結体からなる第２焼結体層７Ｊを形成した。それ以外は、本発明例のヒートパイプと同様な構成になるようにして作製した。

（比較例３）
比較例３のヒートパイプ１０Ｋは、図１１（ｄ）に示すように、長さ６０ｍｍ、内径６ｍｍの銅焼結体からなる第１焼結体層６Ｋを形成し、他方で、第２焼結体層７は形成しなかった。それ以外は、本発明例のヒートパイプと同様な構成になるようにして作製した。

ここで、図１１は、本発明例および比較例のヒートパイプの内部構造を示した縦断面図であって、図１１（ａ）が本発明例のヒートパイプ１の部分断面図、図１１（ｂ）が比較例１のヒートパイプ１０Ｉの部分断面図、図１１（ｃ）が比較例２のヒートパイプ１０Ｊの部分断面図、図１１（ｄ）が比較例３のヒートパイプ１０Ｋの部分断面図である。

（性能評価）
ヒートパイプの性能評価は以下の条件で行った。
１．ヒートパイプの一端側部分である蒸発部（受熱部）の外面に発熱体（発熱量５０Ｗ〜２５０Ｗ）を装着した。
２．ヒートパイプの他端側部分である凝縮部（放熱部）に熱交換手段を装着した。
３．蒸発部と凝縮部の間の中間部は、断熱材を装着して断熱部とした。
４．水平方向に設置した状態で、蒸発部での入熱量を５０Ｗから徐々に増加させながら、ヒーターの温度と凝縮部の温度の差が最小になるときの入熱量の大きさを測定し、この測定した入熱量を最大熱輸送量Ｑｍａｘ（Ｗ）とした。
５．ヒーターの温度と凝縮部の温度の差を測定し、入熱量で割った値を熱抵抗（℃／Ｗ）とした。

このうち、最大熱輸送量Ｑｍａｘの結果について、第２焼結体層７を有しない比較例３を基準（指数比１００）としたときの相対値で表した。結果を表１の「最大熱輸送量の相対値」欄に示す。

また、熱抵抗の結果について、第２焼結体層７を有しない比較例３を基準（指数比１００）としたときの相対値で表した。結果を表１の「熱抵抗の相対値」欄に示す。

その結果、本発明例のヒートパイプ１は、第２焼結体層７を有しない比較例３を基準（指数比１００）としたときの、最大熱輸送量Ｑｍａｘの相対値が２２５であり、かつ、熱抵抗の相対値が８６であった。

一方、比較例１〜３のヒートパイプ１０Ｉ〜１０Ｋは、いずれも、最大熱輸送量Ｑｍａｘの相対値が１７５以下と小さく、かつ、熱抵抗の相対値が９４以上の大きい値であった。

したがって、本発明例のヒートパイプ１は、比較例１〜３のヒートパイプ１０Ｉ〜１０Ｋと比べて、最大熱輸送量Ｑｍａｘの相対値が大きく、かつ熱抵抗の相対値が小さいものであったため、高い熱輸送特性を有するとともに熱抵抗が小さいことが分かった。

１、１Ａ〜１Ｈ ヒートパイプ
２、２Ｅ、２Ｆ、２Ｈ コンテナ
２ａ コンテナの内周面
３ 蒸発部
３ａ コンテナの蒸発部の内周面
３ｂ コンテナの蒸発部の仮想内周面
４、４Ｈ、４Ｈ’ 凝縮部
５、５Ｈ、５Ｈ’ 中間部
５ａ、５ａ’ コンテナの中間部の内周面
６、６Ａ、６Ｃ〜６Ｇ、６Ｊ、６Ｋ 第１焼結体層
６ａ 第１焼結体層の内周面
６ｂ 第１焼結体層の外周面
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｄ〜７Ｊ 第２焼結体層
７ｂ 第２焼結体層の、第１焼結体層の内周面上に位置する外周面
７ｂ’ 第２焼結体層の、コンテナの中間部の内周面上に位置する外周面
８、８Ｆ 溝
９Ａ〜９Ｄ 切欠部
１０Ｉ〜１０Ｋ （比較例の）ヒートパイプ
Ｆ 作動流体
Ｆ（Ｌ） 液相の作動流体
Ｆ（ｇ） 気相の作動流体
Ｍ コンテナの内部空間の中心軸線位置
Ｎ 中間部に位置する、第２焼結体層の部分とコンテナの内周面の部分とが接する境界面位置
Ｓ 内部空間
Ｘ コンテナの長手方向
Ｙ コンテナの厚さ方向
Ｚ コンテナの奥行方向

Claims (7)

1. 作動流体が封入された内部空間を有するコンテナに、
   液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体に相変化させる蒸発部と、
   前記蒸発部から離隔した位置に配設され、気相の作動流体を凝縮させて液相の作動流体に相変化させる凝縮部と、
   前記蒸発部と前記凝縮部の間に位置する中間部と
   を備えるヒートパイプにおいて、
   前記コンテナの前記蒸発部の内周面上に位置し、第１の銅粉末を焼結して形成されている第１焼結体層と、
   前記第１焼結体層の内周面上に積層されるとともに、前記中間部の内周面上まで連続して延在して位置し、前記第１の銅粉末よりも大きな平均粒径をもつ第２の銅粉末を焼結して形成されている第２焼結体層と
   を有する、ヒートパイプ。
2. 前記コンテナの内周面に、前記コンテナの長手方向に沿って延在する複数の溝が形成され、
   前記第２焼結体層が、前記中間部の位置にて、前記蒸発部で相変化させた気相の作動流体の蒸気流と、前記凝縮部で相変化させた液相の作動流体の液流とを実質的に隔離し、かつ前記液流が、前記複数の溝を通る経路と、前記第２焼結体層の内部空隙を通じた経路とで構成される、請求項１に記載のヒートパイプ。
3. 前記第１焼結体層は、前記溝の少なくとも一部に充填される、請求項２に記載のヒートパイプ。
4. 前記第１焼結体層の内周面は、前記中間部に位置する、前記第２焼結体層の部分と前記コンテナの内周面の部分とが接する境界面位置よりも前記コンテナの内部空間の中心位置側にあるように構成される、請求項１から３までのいずれか１項に記載のヒートパイプ。
5. 前記第１焼結体層は、前記コンテナの前記蒸発部に溝が形成されていない場合を仮想した仮想内周面よりも、前記コンテナの側を含むように形成される、請求項１から４までのいずれか１項に記載のヒートパイプ。
6. 前記第２焼結体層は、前記第１焼結体層の内周面と、前記中間部の内周面の両方に接するように延在する、請求項１から５までのいずれか１項に記載のヒートパイプ。
7. 前記液相の作動流体の液流が、前記コンテナの長手方向に沿って延在する複数の溝を通る経路と、前記第２焼結体層の内部空隙を通じた経路とに分かれて構成される、請求項１に記載のヒートパイプ。

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