JPWO2007113942A1 - ヒートパイプ - Google Patents

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Abstract

小型であって、被冷却装置からの熱を冷媒に一段と伝え易くしつつ、被冷却装置を確実に冷却し続けて、当該被冷却装置の動作状態を安定に維持することができるヒートパイプを提供することを目的とする。また、従来よりも一段と放熱効果を向上し得る小型のヒートパイプを提供する。周辺部にまで延びる蒸気拡散流路42と、当該蒸気拡散流路42間及び凹部対向領域47に形成された毛細管流路41とを備えた冷却部本体25に厚みの薄い凹部６を設け、当該凹部６にＬＥＤチップ２を搭載するようにした。これによりヒートパイプ５では、凹部６が薄い分だけＬＥＤチップ２からの熱が冷媒に伝わり易くなり、当該熱で冷媒Ｗの連続的な循環現象が確実に繰り返して行なわれることによって、冷媒Ｗが蒸発する際の潜熱によりＬＥＤチップ２から熱を確実に奪い、ＬＥＤチップ２の発光状態を安定して維持することができる。

Description

本発明はヒートパイプに関し、特に発光部で発生する熱を効果的に拡散させて、発光部における温度の上昇を抑制するヒートパイプに関する。
近年、ヒートバイプを必要とする装置としては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を搭載した発光装置がある。すなわち、様々な用途に用いられるようになっているＬＥＤは、照明用などのハイパワーＬＥＤの開発も進み、熱の発生が顕著となり、発熱によって発光状態が不安定となって、発光異常を引き起こす虞があることから、発光状態を安定に保つために、ＬＥＤチップを冷却する機能を持つ冷却装置（ヒートパイプ）が必要不可欠となる（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。
ところで、ゲーム機その他の電子機器においてもＬＥＤは多く用いられているが、ＬＥＤの発光状態を適正に維持するためには、発光部の温度の上昇を抑えるための冷却装置が必要となる。しかし、これらの電子機器のスペースは限られており、電子機器の小型化を図るためには、冷却装置についても小型に形成することが必要となる。
特開２００５−７９４６７号公報 特開２００６−５４２１１号公報 特開２００５−６４０４７号公報
特許文献１に記載の冷却装置は、投射型表示装置に利用されるものであり、図３０に示すように、光を出射する固体光源251と、固体光源251を載置する基板252とを備えた光源装置に設けられおり、基板252には凹部253が形成され、凹部253の上には、固体光源251が覆うように配置され、凹部253と固体光源251とで、固体光源251と熱交換する冷媒が流動する流路254が形成されたものである。
この構成によると、固体光源251を冷媒によって直接的に冷却するものであるため、冷却効果に優れるが、導電性の冷媒を用いているため、冷媒の流路壁に絶縁膜を設けることが必要となる。また、基板252をアルミニウム等の高放熱性の金属で形成した場合に、電極255との境界に絶縁層256を形成しなければならない。さらに、冷媒を循環させるために循環ポンプが必要となり、装置の構造が複雑になりやすい。
特許文献２に記載の冷却装置は、ＬＥＤ信号機や白色発光ＬＥＤランプに用いられる発光装置に搭載されるものであって、図３１に示すように、ＬＥＤ素子261がサブマウント262に搭載され、このサブマウント262がリードフレームのリード部263Ａ、263Ｂの先端部に実装されており、ＬＥＤ素子261とサブマウント262との間にバンプ264を介して電極265Ａ、265Ｂが形成され、リード部263Ａ、263Ｂの先端部とサブマウント262との間に電極266Ａ、266Ｂが形成され、リード部263Ａ、263Ｂ、ＬＥＤ素子261及びサブマウント262が、ガラス材による封止部材267によって封止されたものである。
この構成によると、ガラス材による封止部材267を用いているため、４５０℃程度の熱を加えないと成形することができず、熱ストレスを受けやすい。また、放熱のために熱容量の大きいサブマウント262を設けることが必要となる。
特許文献３に記載の冷却装置は、パーソナルコンピューター、プリンター、ＰＤＡ、ファクシミリ、ページャー、携帯電話等の民生機器に使用される発光装置に設けられるものであり、図３２に示すように、ガラスエポキシ樹脂よりなる回路基板271の略中央部に形成された貫通孔272にＡｌ、Ｃｕ材などよりなる高放熱部材273を固着し、その上面にＬＥＤチップ274を実装し、ＬＥＤチップ７274を覆うように透光性樹脂275で封止したものである。
この構成によると、高放熱部材273の厚みが制限を受けやすく、放熱の効果が得られにくい。
上述したような冷却装置の必要性は、ＬＥＤの場合に限らず、レーザダイオードなどの他の発光素子についても言えることであり、小型であって優れた冷却機能を有する発光装置が求められている。また、冷却機能を充分に発揮するには、冷却部を構成する部材が発熱に充分に耐えられる構造のものであることが必要である。
そして、このような発光素子を冷却する冷却装置としてのヒートパイプは、発光素子に限らず、常に高速で動作し続けて熱量が大きいＣＰＵ（Central Processing Unit)等の各種被冷却装置を効率良く冷却する際にも必要になり、薄型を維持しつつ、被冷却装置からの熱を冷媒に一段と伝え易くして熱伝導性を向上させ、熱によって被冷却装置の動作状態が不安定にならないようにすることが望まれている。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、小型であって、被冷却装置からの熱を冷媒に一段と伝え易くしつつ、被冷却装置を確実に冷却し続けて、当該被冷却装置の動作状態を安定に維持することができるヒートパイプを提供することを目的とする。また、従来よりも一段と放熱効果を向上し得る小型のヒートパイプを提供することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明のヒートパイプは、上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、前記配置部には、他の領域よりも厚みが薄く形成され、前記被冷却装置を搭載させるための凹部を備えることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、前記冷却部本体の内部には、前記配置部に対向した領域に前記毛細管流路が形成されていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、前記上板、前記下板及び前記中板のうちいずれかの周辺外側部に放熱フィンが設けられていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、前記配置部には、他の領域よりも厚みが薄く形成され、前記被冷却装置を搭載させるための凹部を備え、前記冷却部本体の内部には、前記配置部に対向した領域に前記毛細管流路が形成され、前記上板、前記下板及び前記中板のうちいずれかの周辺外側部に放熱フィンが設けられていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、前記放熱フィンは、前記周辺外側部に連続一体として形成されていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、前記放熱フィンは、前記上板、前記下板及び中板の周辺外側部に設けられており、前記上板と前記下板と前記中板とを積層したときに、前記上板の放熱フィンと前記下板の放熱フィンと前記中板の放熱フィンとが互いに非接触となるように形成されていることを特徴とする
本発明のヒートパイプは、前記放熱フィンは、前記上板の上面又は前記下板の下面に対して水平又は任意の角度をなして折り曲げて設けられていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、前記上板の放熱フィン、前記中板の放熱フィン及び前記下板の放熱フィンは、互いに非接触となるように異なる形成バターンで配置されていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、前記中板には複数の貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、隣り合う前記中板ごとに位置をずらして設けられ、前記上板から前記下板を上下方向に見たときに、前記毛細管流路が、前記上下方向から斜め方向に傾いて形成されていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、前記冷却部本体と、この冷却部本体上に実装される前記被冷却装置とが一体として形成されていることを特徴とする。
本発明のヒートパイプは、前記被冷却装置が発光素子であることを特徴とする。
本発明によると、小型であって、被冷却装置からの熱を冷媒に一段と伝え易くしつつ、被冷却装置を確実に冷却し続けて、当該被冷却装置の動作状態を安定に維持することができる。
また、従来よりも一段と放熱効果を向上し得る小型のヒートパイプを提供することができる。
本発明の実施例１による発光装置の全体構成を示す斜視図である。 図１のＡ―Ａ´と、Ｂ―Ｂ´とにおける発光装置の断面構成を示す断面図である 凹部の詳細断面構成を示す断面図である。 実施例１のヒートパイプを構成する上板と、第１パターン中板と、第２パターン中板と、下板とを分解して示す斜視図である。 ヒートパイプの外観構成を示す斜視図である。 下板上に第１パターン中板と第２パターン中板とを積層させたときの様子と、貫通孔をずらして毛細管流路を形成したときの様子とを示す概略図である。 毛細管流路及び蒸気拡散流路が形成される様子（１）を示す概略図である。 貫通孔がずれて微細な毛細管流路が形成される様子を示す概略図である。 毛細管流路及び蒸気拡散流路が形成される様子（２）を示す概略図である。 ヒートパイプの正面構成及びその側面構成を示す概略図である。 ヒートパイプについての製造方法の一例（１）を示す概略図である。 ヒートパイプについての製造方法の一例（２）を示す概略図である。 封止部材を変形させて封止する際のプロセスを示す概略図である。 冷媒注入用孔の正面構成を示す概略図である。 冷媒の循環現象の様子を示す詳細側断面図である。 蒸気拡散流用孔が放射状に複数形成された中板における冷媒の循環現象の様子を示す概略図である。 実施例２のヒートパイプを構成する上板と、第１パターン中板と、第２パターン中板と、下板とを分解して示す斜視図である。 冷却部本体の表面に対して垂直に折り曲げて放熱フィンを形成した例を示す斜視図である。 垂直に折り曲げて放熱フィンを形成した冷却部本体の正面構成及びその側面構成を示す概略図である。 実施例４による発光装置の全体構成の斜視図である。 実施例４のヒートパイプを構成する上板と、フィン付き中板と、無フィン中板と、下板とを分解して示す斜視図である。 実施例４における発光装置の断面構成を示す断面図である。 実施例５におけるヒートパイプの断面構成を示す断面図である。 実施例５のヒートパイプを構成する上板と、フィン付き中板と、下板とを分解して示す斜視図である。 実施例６における発光装置の断面構成を示す断面図である。 ヒートパイプの正面構成及びその側面構成を示す概略図である。 第１パターン中板の正面構成を示す概略図である。 冷却部本体に放熱フィンが連続一体として形成されたヒートパイプの温度分布を示すサーモグラフィによる測定結果と、当該温度分布を示すグラフである。 放熱フィンが別体の銅製ヒートスプレッダの温度分布を示すサーモグラフィによる測定結果と、当該温度分布を示すグラフである。 放熱フィンを設けないヒートパイプの温度分布を示すサーモグラフィによる測定結果と、当該温度分布を示すグラフである。 特許文献１に記載の発光装置の構成を示す図である。 特許文献２に記載の発光装置の構成を示す図である。 特許文献３に記載の発光装置の構成を示す図である。
本発明のヒートパイプは、平板状の上板と、平板状の下板とのいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、これら上板及び下板の間に１又は複数の平板状の中板が挟み込まれた冷却部本体を備えている。また、例えば上板の上外面に配置部を設けた場合、この配置部には、その一部領域に他の領域の厚みよりも薄く形成した凹部が設けられ、この凹部内に被冷却装置が搭載される。
ここで凹部は、被冷却装置を収容することができれば、四辺状や円形状等の種々の形状であっても良く、好ましくは被冷却装置と同一形状とし、当該被冷却装置のみを収納する大きさに選定されていることが望ましい。このようにこのヒートパイプでは、凹部の領域の厚みが、配置部の他の領域より薄く形成されており、この凹部に被冷却装置を搭載させることにより、凹部の厚みを薄くした分だけ、被冷却装置で発生する熱が冷却部本体内の冷媒に伝わり易くなる。
冷却部本体の内部には、冷却部本体の周辺部側へ蒸気を拡散させる流路（以下、これを蒸気拡散流路と呼ぶ）と、上板及び下板間を上下方向として見たときに、毛細管現象によって当該上下方向や斜め方向へ冷媒が流れる流路（以下、これを毛細管流路と呼ぶ）とが、１又は複数の中板によって形成されている。因みに、上板の下内面には格子状等でなる凹んだ溝部が形成されているとともに、下板の上内面には格子状等でなる凹んだ溝部が形成されており、これら上板の下内面に形成された凹部（以下、これを上板内面溝部と呼ぶ）と、下板の上内面に形成された凹部（以下、これを下板内面溝部と呼ぶ）とを介して蒸気拡散流路及び毛細管流路が連通されている。
なお、上板内面溝部及び下板内面溝部は、下記の実施例中では突起柱により区切られて格子状に形成されるが、それ以外の例えば網目などの形状パターンに形成しても良い。この場合、突起柱は、それに対応してその横断面が正方形、円形、楕円形、多角形、星形の柱状に形成される。
そして、このヒートパイプでは、このように冷却部本体内において中板によって形成された毛細管流路によって毛細管現象が生じるように構成されており、この毛細管現象によって配置部に形成した凹部近傍まで冷媒が導かれる。
これにより、被冷却装置の動作によって発生する熱が冷却部本体内の冷媒に伝達されると、冷媒が蒸発する際の潜熱によって被冷却装置を冷却すると共に、冷媒の蒸気が蒸気拡散流路を通じて冷却部本体の周辺部まで拡散し、当該周辺部において凝縮する。この凝縮して液化した冷媒は、毛細管現象により上板内面溝部及び下板内面溝部を介して毛細管流路に入り込み、冷却部本体の凹部の領域とほぼ同一形状からなり、当該凹部に対向した領域（以下、単に凹部対向領域と呼ぶ）で生じる蒸発による負圧に引っ張られて当該凹部対向領域まで再び戻り、蒸発潜熱により被冷却装置で発生した熱を吸熱する。このような冷媒の循環が連続的に繰り返し行われることによって、従来よりも有効に熱拡散が行われる。
また、本願発明のヒートパイプでは、凹部に被冷却装置を搭載することで被冷却装置からの熱が凹部の底面だけでなく、当該凹部の周壁からも上板全体に伝わり、当該上板から冷却部本体内の冷媒に一段と伝わり易くなる。これによりヒートパイプでは、上板から伝わった熱を蒸気拡散流路及び毛細管流路による冷媒の連続的な循環によって効率良く放熱できることから、被冷却装置からの熱が凹部内で篭ることもなく、被冷却装置の動作状態が熱によって不安定となることもない。その結果、被冷却装置は、熱によって動作異常を引き起こすことなく、安定して動作し続けることができる。
因みに、ここで冷却部本体を構成する上板、下板及び中板の材料としては熱伝導性の高い銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレス、金、銀等が好適であり、冷却部本体を上記の材料によって形成することにより、当該冷却部本体の下面等を精度良く平坦面に仕上げることができる。また薄型化を図るため、上板や下板の板厚は、500〜2000μｍの範囲内とすることが好適であり、上板内面溝部及び下板内面溝部の深さ（すなわち、突起柱の高さ）は100〜１000μｍの範囲内である。さらに、中板の板厚は、50〜500μｍの範囲内とすることが好適である。また、冷媒は水（純水、蒸留水等）、エタノール、メタノール、アセトン等が好適である。
また、凹部においては、厚みが薄い分だけ被冷却装置から発生した熱をヒートパイプ内の冷媒に伝達し易くなるので、その分だけさらに液循環特性を向上させて一段と速やかに被冷却装置を冷却させることができる。ここで凹部の深さは、被冷却装置を搭載させたときに当該被冷却装置の上部が上板から突出しないか、或いは僅かに突出する程度に選定することで、薄型化を図ることができる。
ここで配置部自体を凹部としても良く、配置部の種々の箇所に凹部を設けても良い。また、凹部は、上板の中央部だけでなく中央部からずらして周辺側に形成したり、１つ又は複数設けるようにしても良い。凹部を複数設けた場合には、直線状に一列に並べて形成したり、或いは円形状、四辺状に並べて設けるようにしても良い。ヒートパイプは、冷却部本体内において凹部を中心にして周辺部に向けて放射状に蒸気拡散流路を形成し、かつ凹部対向領域に毛細管流路を形成することで、毛細管流路の毛細管現象によって冷媒を凹部近傍にまで導くことができ、全ての被冷却装置を効率良く冷却させることができる。
また、ヒートパイプは、蒸気拡散流路を例えば４隅の全隅角部を含めて周辺部に向けて放射状に形成することで、冷却部本体全体を万遍なく利用して被冷却装置の熱を効率的に放熱し得るので、熱伝導効果を高くすることができ、ヒートパイプとして最適であるといえる。ここで蒸気拡散流路の形状は、帯状や台形状、或いは中央部から周辺部に向けて幅寸法が次第に広くなったり、狭くなってもよく、この他種々の形状であっても良い。
中板が複数の場合には、重なり合った蒸気拡散流路用孔が完全に重なるようにしても良いし、蒸気拡散流路用孔が幅方向にずれるようにしても良い。中板が１枚のときは、蒸気拡散流路用孔自体が蒸気拡散流路となる。なお、後述する実施例においては、中板は蒸気拡散流路用孔が幅方向にずれないように重ねられている。
また、中板が複数の場合には、これら複数の中板を重ね合わせることにより、重なり合った貫通孔によって、蒸気拡散流路に連通した毛細管流路が形成される。なお、各中板の貫通孔は、各中板毎に異なるパターンで形成されている場合や、全ての中板において同一パターンで形成されている場合もある。また、中板が１枚のときには、貫通孔自体が毛細管流路となる。
すなわち、各中板の各貫通孔の位置、形状、大きさが完全に一致し、各中板の貫通孔の対応するもの同士でそれと同位置、同形状、同大の毛細管流路が構成するように中板を上板及び下板間に設けるようにする態様があり得る。この場合の貫通孔延いては毛細管流路の形状は、例えば矩形（例えば正方形或いは長方形）で、角にアールＲがついていても良い。また、基本的には矩形ではあるが、その一部乃至全部の辺の面（毛細管流路の内周面）が波状、皺状等、表面積が広くなるようにしても良い。というのは、毛細管流路の内周面の表面積が広いと冷却効果が強くなるからである。また、毛細管流路の形状は、六角形でもよいし、円形でもよいし、楕円でもよい。
しかし、上板及び下板間を上下方向として見たときに、当該上下方向と直交する平面方向からの毛細管流路の断面積を、より小さく形成するには、複数の中板を、その貫通孔同士が完全に整合する位置より適宜ずらし、一部のみが重なるようにすると、毛細管流路の実質的な断面積を、中板の各貫通孔の平面方向の断面積に比して小さくすることができる。
具体的には、例えば中板が２枚の場合にあっては、当該２枚の中板の貫通孔の大きさ、形状、配置ピッチを同じにしつつ、その配置位置をその配置ピッチの２分の１だけ所定方向（例えば、横方向（貫通孔が四辺状のとき一辺方向））にずらすと、毛細管流路の実質的な断面積を、各中板の貫通孔の断面積の約２分の１に小さくすることができることができる。更に、２枚の中板の貫通孔の配置位置を上記一方向と交差する方向（例えば縦方向（貫通孔の一辺方向と直交した他辺方向））にもずらすと、毛細管流路の実質的な断面積を、中板の各貫通孔の断面積の約４分の１に小さくすることができる。なお、各中板において貫通孔をずらして配置した場合には、冷媒が上下方向のみならず、当該上下方向から斜め方向に傾いて流れるような毛細管流路が形成されることになる。
特に、このヒートパイプでは、このような毛細管流路を凹部対向領域内に形成することで、当該毛細管流路による毛細管現象によって凹部対向領域内に冷媒が留まり易い構造となっていることから、当該被冷却装置を冷却部本体の上方に配置させても、重力にかかわらず凹部の下方近傍にまで冷媒を確実に導くことができ、かくして当該凹部に搭載される被冷却装置をヒートパイプの設置状態にかかわらず、確実に冷却させることができる。
なお、毛細管流路は、凹部対向領域だけでなく、配置部に対向する領域（以下、これを配置部対向領域と呼ぶ）全体にも形成するようにしても良い。この場合には、凹部対向領域よりも一段と広い配置部対向領域に一段と多くの冷媒を確実に導くことができ、かくして被冷却装置の周辺部分から被冷却装置を確実に冷却させることができる。
また、毛細管流路は、中板の貫通孔で形成しなくとも、例えば所定の大きさでなる貫通孔の中空領域に繊維部材を詰め込むことにより繊維領域を形成し、当該繊維部材を高密度に密集させることで、毛細管現象を生じさせるようにしても良い。
そして、このヒートパイプは、冷却部本体と、この冷却部本体上に実装される被冷却装置とが密着する構造としたことにより、被冷却装置から冷却部本体への熱の伝達が速やかに行われ、冷却効果をさらに高めることができる。なお、ヒートパイプの大きさは、被冷却装置の発熱量に応じて適宜定めることができ、当該被冷却装置の発熱量が小さい場合には、ヒートパイプの大きさを小さくして、より小型化することができる。
ここで被冷却装置として発光素子を用いた場合には、発光素子からの光を凹部の周壁や底面で反射させ、当該発光素子からの光を球面反射させることができ、かくして所望の方向へ効率良く光を照射させることができる。
また凹部の周壁は、９０度以下の任意の傾斜角度を設けることにより、当該発光素子から発する光を所望の方向へ球面反射させることができる。さらに凹部の周壁と底面との間に必要に応じてテーパ状に形成することで、発光素子から発する光を所望する方向へ反射させることができる。因みに、発光素子としては、ＬＥＤやレーザダイオード等のように発光する際に熱を発するような種々の発光素子が適用され得る。
因みに、凹部は、発光素子を搭載させたときに当該発光素子の上部が上板から突出しないか、或いは僅かに突出する程度にその深さを選定することで、当該発光素子から発するより多くの光を凹部によって一段と反射させることができる。
さらに、このヒートパイプでは、凹部の表面に反射率の高い材料であるニッケルメッキやメタル蒸着等によって光反射膜を成膜するようにしても良く、このような凹部内に発光素子を搭載することで、発光素子を冷却しつつ、当該発光素子から発する光を凹部の周壁や底面で一段と反射させ、当該発光素子が発する光の散乱を防止し、さらに一段と所望の方向へ効率良く光を球面反射させることができる。なお、光反射膜を白色系とすることで、一段と発光素子が発する光を反射させることができる。
次に、冷却部本体を形成する上板と、下板と、これら上板及び下板の間に挟み込まれた１又は複数の中板とのうちいずれかの周辺外側部に放熱フィンを設けるようにしたヒートパイプについて説明する。
このヒートパイプでは、上述したように蒸気拡散流路及び毛細管流路による冷媒の連続的な循環によって被冷却装置からの熱を効率良く放熱するとともに、蒸気拡散流路を流れる冷媒によって冷却部本体の周辺部まで拡散させた熱を、当該放熱フィンに伝達することができ、当該放熱フィンを介して熱容量の大きい外界の空気に熱を伝達し、一段と放熱効果を高めることができる。
また、このようなヒートパイプでは、接着層を設けずに上板や下板、１又は複数の中板の外側部に放熱フィンを連続一体として形成することにより、冷却部本体及び放熱フィン間で大きな熱抵抗がなく、蒸気拡散流路を流れる冷媒を介して冷却部本体の周辺部まで拡散させた熱がそのまま伝わり易くなることから、冷却部本体と放熱フィンとの温度変化が小さくなり、一段と放熱効果を高めることができる。
ここで放熱フィンは、上板や下板、１又は複数の中板の全てに設けるようにしても良く、また上板と、下板と、１又は複数の中板とのうち、そのいずれかに設けるようにして良い。放熱フィンの形状は、帯状や矩形状、長方形状、三角形状等この他種々の形状であっても良い。要は放熱フィンの形状や数は、ヒートパイプを設置する場所や、当該ヒートパイプに搭載される被冷却装置の熱量に応じて選定すれば良い。
この場合、上板及び下板間に１又は複数の中板を挟み込んで一体化させたときに、隣り合う上板及び中板と、下板及び中板と、中板同士とにそれぞれ形成された放熱フィンが、位置をずらすように配置されることで、放熱フィン同士が互いに非接触となるように形成されている。
例えば、下板上に中板を４枚積層してゆき、最上位の中板に上板を積層して一体化する場合には、当該上板、下板及び複数の中板の各放熱フィンの形状自体を同一形状に形成し、下板と、下から２段目の中板と、下から４段目の中板とに対して同じ位置に同じ数だけ放熱フィンを設ける。その一方で下から１段目の中板と、下から３段目の中板と、上板とには、下板の放熱フィンとずらして異なる位置に放熱フィンを設ける。このようにしてヒートパイプには、順次交互に放熱フィンが同じ位置に同じ数だけ設けられた構成とすることで、隣接する下板、中板及び上板の各熱フィンが互いに非接触となるように形成できる。
すなわち、このヒートパイプでは、放熱フィンの形成パターンが異なる第１パターン中板と第２パターン中板とを順次交互に積層させてゆくことで、ヒートパイプを薄く形成しても、各放熱フィンを互いに非接触とさせて、空気と接触する放熱フィンの表面積を大きくすることができ、かくして放熱効果を一段と向上させることができる。
なお、上述した放熱フィンの構成は一例であって、隣り合う各放熱フィンが重ならない構造であれば、例えば、周辺外側部の全てに所定形状の放熱フィンが形成された中板と、放熱フィンが形成されていない中板とを１枚おきに順次交互に積層させるようにしても良く、この場合でも、ヒートパイプの薄型化を図りつつ、隣り合う各放熱フィンが重ならない構造とすることができる。
また、これら各放熱フィンは、冷却部本体の表面と水平に設けられるか、冷却部本体の表面に対して９０度に垂直に折り曲げて設けたり、或いは冷却部本体の表面と水平な面から垂直な面の範囲内で任意の角度をなして折り曲げて設けるようにしても良い。このような構成とした場合には、各放熱フィンを互いに非接触とさせて必要となる冷却性能を維持できるとともに、当該放熱フィンを折り曲げることで幅方向へのスペースを小さくでき、かくして所望の大きさで最大限の冷却性能を有するヒートパイプを実現することができる。
なお、上板、下板及び中板において各放熱フィンを折り曲げる位置にあっては、下板から中板を介して上板に向かうに従って、各本体部と連続一体として形成された根本から順次先端に向かう側へずらしてゆくことで、各放熱フィン同士を非接触とさせることができる。また、放熱フィンの折り曲げ形状は直角状や、なだらかに曲がる湾曲状等この他種々の形状に形成するようにしても良い。
さらに、このようなヒートパイプに対して上述した凹部を設けて発光素子を配置したり、或いは凹部を設けずに直接発光素子のみを上板に配置し、発光装置用のヒートパイプとして用いた場合には、上板の周辺外側部に設けた放熱フィンを、当該上板の上表面から突出するように任意の角度をなして折り曲げることで、当該発光素子から発する光を、折り曲げた放熱フィンで反射させることができ、当該発光素子が発する光の散乱を防止し、所望の方向へ効率良く光を照射させることもできる。
（１）実施例
以下に、実施形態に基づいて本発明を説明する。
図１は実施例１による発光装置１の外観構成を示すものであり、この発光装置１は、ＬＥＤチップ２及びＬＥＤ基板３から構成された発光部４と、本発明のヒートパイプ５とからなり、発光部４がヒートパイプ５の配置部3aに設けられている。
図１のＡ−Ａ´断面図である図２（Ａ）に示すように、ヒートパイプ５には、上面の配置部3aの一部領域である中央部に凹部６が設けられており、この凹部６内にダイボンド７を介してＬＥＤチップ２が搭載され、当該配置部3aの凹部６以外の領域にＬＥＤ基板３が設けられている。ＬＥＤ基板３は、接着層10を介して絶縁層11がヒートパイプ５の上面に接着され、当該絶縁層11上に配線回路基板12が設けられた構成を有する。
因みに、発光部４は、被冷却装置としてのＬＥＤチップ２と、配線回路基板12上に設けられた電極13とがワイヤー14よって電気的に接続され、これによりＬＥＤチップ２に電力が供給され得るようになされている。そして、発光部４は、これらＬＥＤチップ２、電極13及びワイヤー14が透明性樹脂15によって封止されている。この実施例の場合、発光素子としてのＬＥＤチップ２は、例えば１ｍｍ角程度の四辺形状に形成されており、高輝度で発熱量が大きく、配線回路基板12と共にヒートパイプ５に一体的に形成されている。
ＬＥＤチップ２が搭載される凹部６は、その外周がＬＥＤチップ２の外形に合わせて形成され、かつ当該ＬＥＤチップ２の外形よりも僅かに大きく形成されていることにより、凹み空間内に当該ＬＥＤチップ２のみを収納し得るように形成されている。なお、この実施例の場合、凹部６の外形は、四辺状のＬＥＤチップ２の外形に合わせて四辺状に形成されている。
凹部６の拡大断面図である図３に示すように、この凹部６は、凹み空間の底面6aがＬＥＤチップ２の底面形状に合わせて平坦に形成されており、この底面6aにＬＥＤチップ２を搭載することにより、ＬＥＤチップ２が底面6aに密着し得るとともに、当該ＬＥＤチップ２の上端面をヒートパイプ５の下面と平行に支持し得るようになされている。従って、ヒートパイプ５の下面の設置状態を適宜調節することでＬＥＤチップ２の上端面が向く方向をも調節し得る。
また、凹部６の深さは、ＬＥＤチップ２の上端面がヒートパイプ５上から突出しないように選定されており、凹み空間の周壁6bがＬＥＤチップ２の外周を取り囲むように形成されている。かかる構成に加えて、この凹部６は、周壁6b及び底面6aの表面に、ニッケル等のような反射率の高い材料でなる光反射膜17がメッキやメタル蒸着等の成膜処理によって成膜されており、ＬＥＤチップ２から凹部６方向に出射された光Ｌを効果的に反射させ得る。
かかる構成に加えて、この凹部６は、図２（Ａ）に示したように、上板20において厚みが他の部分に比べて薄くなっていることから、その分だけＬＥＤチップ２によって発生した熱をヒートパイプ５中の冷媒Ｗに速やかに伝達し得るようになされている。
ここでＬＥＤチップ２を冷却するためのヒートパイプ５は、図４に示すように、上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとから構成されており、下板21の上に第２パターン中板23a、第１パターン中板22a、第２パターン中板23b及び第１パターン中板22bが順に積層された後、さらに当該第１パターン中板22bの上に上板20が積層され、図示しない各位置決め孔に基づき位置決めされて直接接合されることにより、図５に示すように一体化された構成を有する。
因みにここで直接接合とは、接合しようとする第１及び第２の面部を密着させた状態で加圧しつつ、熱処理を加えることで、第１及び第２の面部間に働く原子間力により原子同士を強固に接合させることであり、これにより接着剤等を用いることなく第１及び第２の面部を一体化し得るものである。なお、これら上板20、下板21、第１パターン中板22a, 22b及び第２パターン中板23a, 23bは、全体が熱伝導性の高い銅等の高熱伝導材料で成形されている。
図２（Ａ）に示したように、このようなヒートパイプ５は、短角柱状でなる冷却部本体25と、当該冷却部本体25の周辺外側部25aに設けられ、当該冷却部本体25の上面に対して水平方向へ延びる放熱フィン群26から構成されている。なお、ここでは、１ｍｍ角程度のＬＥＤチップ２に対して冷却部本体25の大きさが５ｍｍ角程度に選定されていると共に、冷却部本体25の周辺外側部25aに設けられた放熱フィン群26を含めた大きさが約１０ｍｍ角程度となるように選定されている。
実際上、冷却部本体25は、上板20の本体部30と、下板21の本体部31と、第１パターン中板22a, 22bの本体部32と、第２パターン中板23a, 23bの本体部33とから構成されている。放熱フィン群26は、上板20の本体部30の周辺外側部25aに連続一体として形成された複数の放熱フィン35と、下板21の本体部31の周辺外側部25aに連続一体として形成された複数の放熱フィン36と、第１パターン中板22a, 22bの本体部32の周辺外側部25aに連続一体として形成された複数の放熱フィン37と、第２パターン中板23a, 23bの本体部33の周辺外側部25aに連続一体として形成された複数の放熱フィン38とによって構成されている。
ここで図２（Ａ）に示したように、冷却部本体25の封止空間40には、第１パターン中板22a, 22bの本体部32と、第２パターン中板23a, 23bの本体部33とが順次交互に積層されることによって、図２（Ａ）に示すような微細な毛細管流路41と、図１のＢ−Ｂ´断面図である図２（Ｂ）に示すような中心から周辺部へ放射状に延びた蒸気拡散流路42とが形成され得る。なお、図２（Ａ）は冷却部本体25内が毛細管流路41で埋めつくされている領域部分での断面図であり、図２（Ｂ）は冷却部本体25内が毛細管流路41と蒸気拡散流路42とに区分されている領域部分での断面図である。
この冷却部本体25の封止空間40内には水でなる冷媒Ｗが減圧化で所定量封入されており、これにより冷媒Ｗの沸点を下げ、ＬＥＤチップ２からの僅かな熱により冷媒Ｗが蒸気となって蒸気拡散流路42及び毛細管流路41を循環し得るようになされている。
実際上、このヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２からの熱が凹部６に伝わって当該凹部６から冷媒Ｗが温められて蒸発し、凹部対向領域47から対角線上の隅角部間の方向に延びる複数（この場合４つ）の蒸気拡散流路42と、上板20の所定深さでなる格子状の上板内面溝部56と、下板21の所定深さでなる格子状の下板内面溝部45とを通じて蒸気が冷却部本体25の周辺部側へ拡散する。ヒートパイプ５は、周辺部側において放熱凝縮して冷媒Ｗが液化し、この液化した冷媒Ｗが毛細管流路41での毛細管現象等によりＬＥＤチップ２側に再び戻り、このような冷媒Ｗの循環現象が連続的に繰り返し行なわれるようになされている。
これによりヒートパイプ５では、上板20における他の部分の厚みに比べて薄くなっている凹部６にＬＥＤチップ２が実装され、当該ＬＥＤチップ２から大きな熱が伝達されるものの、毛細管流路41による毛細管現象により冷媒Ｗを確実にＬＥＤチップ２側に再び戻すことができるので、冷媒Ｗが蒸発する際の潜熱によってＬＥＤチップ２から熱を奪って、上板20及び下板21全面と、放熱フィン群26とで放熱することで当該ＬＥＤチップ２を確実に冷却し得るようになされている。
次に、ヒートパイプ５を構成する上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bの各詳細構成について以下説明する。図４に示したように、この実施例の場合、下板21は、ほぼ正方形状からなる本体部31の上内面に、外郭となる額縁状の周辺部を除いて下板内側溝部45が形成され、当該下板内側溝部45によって区切られた各領域に、先端部を平面状とした突起柱46がそれぞれ設けられている。
これに加えて下板21の本体部31の周辺外側部25aには、所定の幅寸法でなる短冊状の放熱フィン36が、各一辺毎にそれぞれ所定間隔を空けて２つずつ（すなわち合計８つ）連続一体として形成されたパターン（以下、これを単に第１のフィン形成パターンと呼ぶ）で設けられている。
第１パターン中板22a,22bの本体部32と、第２パターン中板23a, 23bの本体部33とは、下板21の本体部31と同じほぼ正方形状に形成され、蒸気拡散流路用孔48と、毛細管形成領域50とを備えている。毛細管形成領域50は、本体部32，33に上板20の本体部30を積層したときに当該上板20の凹部６と対向する四辺状の凹部対向領域47と、隣接する蒸気拡散流路用孔48間において凹部対向領域47以外の領域47aとから構成されている。蒸気拡散流路用孔48（スリット）は、帯状に形成されており、凹部対向領域47を除いて、四隅へ放射状に延びるように穿設されている。
ここで、第１パターン中板22a, 22bは同一寸法及び同一形状であることから、以下、第１パターン中板22aについてのみ着目して説明する。第１パターン中板22aの毛細管形成領域50には、毛細管流路41を形成する複数の貫通孔52が第１のパターン（後述する）で穿設されている。毛細管形成領域50では、格子状の仕切り壁を有し、この仕切り壁によって区切られた各領域が貫通孔52となっている。
この貫通孔52は、図６（Ｂ）に示すように、四辺状からなり、第１のパターンとして、所定間隔で規則的に配置され、各四辺が本体部32の周辺部（すなわち外郭）の四辺とそれぞれ平行となるように配置されている。因みに、この実施例の場合、貫通孔52の幅は例えば280μｍ程度に選定されているとともに、仕切り壁の幅は例えば70μｍ程度に選定されている。
また、これら第１パターン中板22aは、図６（Ａ）に示すように、本体部32における周辺外側部25aに下板21の放熱フィン36と同じ所定の幅寸法でなる短冊状の放熱フィン37が、下板21と同じ第１のフィン形成パターンによって各一辺毎にそれぞれ２つずつ（合計８つ）連続一体として形成されている。
一方、第２パターン中板23a, 23bは、同一寸法及び同一形状に形成されている。なお、ここでは、以下、第２パターン中板23aについてのみ着目して説明する。第２パターン中板23aの毛細管形成領域50には、毛細管流路41を形成する複数の貫通孔53が第２のパターン（後述する）で穿設されている。毛細管形成領域50では、図６（Ｂ）に示すように、格子状の仕切り壁54が形成され、この仕切り壁54によって区切られた各領域が貫通孔53となっている。この貫通孔53は、四辺状からなり、第２のパターンとして、第１のパターンと同様に所定間隔で規則的に配置され、各四辺が本体部33の周辺部（すなわち外郭）の四辺とそれぞれ平行となるように配置されている。また、これに加えて貫通孔53は、第１パターン中板22aの各貫通孔52と所定距離だけずらして配置されている。
この実施例においては、例えば第１パターン中板22aと第２パターン中板23aを位置決めして積層させたとき（図６（Ａ））、図６（Ｂ）に示すように、第１パターン中板22aの貫通孔52は、第２パターン中板23aにおける貫通孔53の一方の辺のＸ方向に、辺の２分の１だけずれるとともに、当該一方のＸ方向と直交する他方の辺のＹ方向に、辺の２分の１だけずれるように配置されている。これにより、第１パターン中板22aの１つ貫通孔52には、第２パターン中板23aの互いに隣接する４つの貫通孔53が重なり合うことにより、４つの毛細管流路41が形成され得るようになされている。これにより、貫通孔52には、各貫通孔52，53よりもはるかに小さく、かつ細かく区切られ表面積の大きい毛細管流路41をより多く形成し得るようになされている。
また、これに加えて第２パターン中板23aには、図６（Ａ）に示すように、本体部32における周辺外側部25aに、下板21の放熱フィン36と同じ所定の幅寸法でなる短冊状の放熱フィン38が、第１のフィン形成パターンとは異なり各一辺毎にそれぞれ所定間隔を空けて３つずつ（すなわち合計１２つ）連続一体として形成された第２のフィン形成パターンで設けられている。
ここで第２のフィン形成パターンとしては、下板21上に第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとを順次交互に積層し、上板20をさらに積層して位置決めしたときに、第２パターン中板23aの放熱フィン38が、下板21の放熱フィン36と、第１パターン中板22aの放熱フィン37とに重ならないように形成される。
ここで、上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとによって毛細管流路41及び蒸気拡散流路42が形成される様子について図７〜図９を用いて以下説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、上内面に下板内側溝部45が形成された下板21の上には第２パターン中板23aが積層されるとともに、図７（Ｃ）に示すように、当該第２パターン中板23aの上には第１パターン中板22aが積層される。これにより第１パターン中板22a及び第２パターン中板23aの各蒸気拡散流路用孔48は、ずれることなく一致して重なり合うことにより、蒸気拡散流路42となる帯状に連通した比較的広い中空領域が形成され得る。
また、第１パターン中板22a及び第２パターン中板23aの毛細管形成領域50においては、貫通孔53が貫通孔52に対して各辺毎に２分の１ずつずらして配置されていることにより、孔の表面積が当該各貫通孔52，53の表面積の４分の１程度に選定されている。実際上、この貫通孔は、図８（Ａ）に示すように、一辺が280μmからなる正方形状に形成されているとともに、隣接する仕切り壁間が350μmに選定され、これにより第２パターン中板23aの仕切り壁及び第１パターン中板22aの仕切り壁間が175μｍ程度となり、微小な毛細管流路が複数形成され得るようになされている。
そして、図９（Ａ）に示すように、さらに第１パターン中板22aの上には第２パターン中板23bが積層されるとともに、図９（Ｂ）に示すように、当該第２パターン中板23bの上には第１パターン中板22bが積層される。これにより第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bは、各蒸気拡散流路用孔48の全てがずれることなく一致して重なり合うことにより、蒸気拡散流路42となる帯状に連通した比較的広い中空領域が形成され得る（図９（Ａ））。
また、第２パターン中板23b及び第１パターン中板22bは、毛細管形成領域50において、上述したのと同様に貫通孔53が貫通孔52に対して各辺毎に２分の１つずらして配置されていることにより、第１パターン中板22a及び第２パターン中板23aと同じ微小な毛細管流路41が複数形成され得るようになされている。図９（Ｃ）に示すように、第１パターン中板22aの上には上板20が積層され、上板内面溝部56間の突起柱57が下板内面溝部間の突起柱46と一致するように配置され、上板内面溝部56及び下板内面溝部45を介して各蒸気拡散流路42と各毛細管流路41とが連通し得るようになされている。
上板20は、下板21の本体部31と同じほぼ正方形状からなる本体部30の下内面30b（図２（Ａ）及び（Ｂ））に、上板内面溝部56が額縁状の周辺部を除いて形成されており、当該上板内面溝部56によって格子状に区切られた各領域に、先端部を平面状とした突起柱57がそれぞれ設けられている。これに加えて上板20の周辺外側部25aには、第２パターン中板23a, 23bと同じように第２のフィン形成パターンで所定の幅寸法でなる短冊状の放熱フィン35が、各一辺毎にそれぞれ所定間隔を空けて３つずつ（合計１２つ）連続一体として形成されている。
このようにヒートパイプ５は、図１０（Ａ）及び（Ｂ）とに示すように、下板21の上に第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとを順次交互に積層し、さらに上板20を積層して位置決めしたときに、１枚おきに放熱フィンが同じ位置に同じ数だけ設けられた構造となり、隣り合う上板20、第１パターン中板22a, 22b、第２パターン中板23a, 23b及び下板21に形成されたそれぞれの放熱フィン35，36，37，38がいずれも重ならずに、それぞれの間に空隙Ｇを形成し得るようになされている。
これによりヒートパイプ５では、各放熱フィン35，36，37，38が空気と接する表面積を広くとり、積層したときに各放熱フィン35，36，37，38の表面を気流がより多く流れるようにして、放熱効果を向上させ得るようになされている。
次にヒートパイプ５の製造方法について以下説明する。図１１（Ａ）及び（Ｂ）と、図１２（Ａ）〜（Ｃ）と、図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、ヒートパイプ５についての製造方法の一例を示すもので、図１１（Ａ）に示したように、先ず下板21上に、第１パターン中板22a、第２パターン中板23a、第１パターン中板22b、第２パターン中板23b及び上板20の順に下から順に積層してゆく。
ここで上板20には、本体部30の下内面から突出した接合用突起60aが周辺部に沿って額縁状に形成されている。これにより上板20は接合用突起60aを介して第１パターン中板22bと直接接合し得るようになされている。なお、ここで上板20の上外面には、凹部６及び当該凹部６以外の他の領域に、例えば光沢ニッケルメッキ処理が予め施されていることにより、光反射膜が成膜されている。
また、第１パターン中板22bには、下面から突出した接合用突起60bが周辺部に沿って額縁状に形成され、第２パターン中板23b、第１パターン中板22及び第２パターン中板23aにも、それぞれ下面から突出した接合用突起60c，60d，60eが周辺部に沿って額縁状に形成されている。因みに、この実施例の場合、接合用突起60a〜60dは高さが例えば35μm程度であり、その幅が例えば50μm程度である。
次いで、第１パターン中板22a、第２パターン中板23a、第１パターン中板22b、第２パターン中板23b及び上板20を最適な位置で重ね合わせて積層させ、この状態のままこれら上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとを、融点以下の温度で加熱しつつ、さらに加圧（即ちヒートプレス（温度は例えば300℃、圧力は例えば100ｋｇ／ｃｍ２））し、接合用突起60a〜60dを介して直接接合させる。
このようにして上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとは、図１１（Ｂ）に示すように、接合用突起60a〜60dによって周辺部が直接接合されることにより一体化し、図１２（Ａ）に示すように、上板20の本体部30に形成された冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bを介してのみ冷却部本体25の内部空間63と外部とが連通した状態になる。
因みにこれら上板20、第１パターン中板22a, 22b、第２パターン中板23a, 23b及び下板21には、凹部６と対向した四辺外郭位置にもそれぞれ突起61が設けられており、周辺部のみならず、凹部６と対向した四辺外郭位置においても突起61が直接接合して一体化が図られ、凹部対向領域47の所定位置に支柱構造を形成し得るようになされている。このように冷却部本体25では、凹部対向領域47にも支柱構造を設けて機械的強度を向上させて、ＬＥＤチップ２から発生する熱で冷媒Ｗが熱膨張して略中央部が外方へ膨らもうとする現象（以下、これをポップコーン現象と呼ぶ）によって冷却部本体25自身が破壊されることを防止している。
そして、冷却部本体25の内部空間63には、第１パターン中板22a, 22b及び第２パターン中板23a, 23bの各蒸気拡散流路用孔48が重なり合うことにより、四隅に向けて放射状に延びる４つの蒸気拡散流路42が形成され得る（図２（Ｂ））。これと同時に冷却部本体25の内部空間63には、第１パターン中板22a, 22b及び第２パターン中板23a, 23bの各毛細管形成領域50が重なりあることにより、蒸気拡散流路42間及び凹部対向領域にそれぞれ微細な毛細管流路41が複数形成され得る（図２（Ａ））。
その後、ヒートパイプ５の製造方法を順に示す図１２（Ａ）のように、冷却部本体25の内部空間63には、冷媒注入用孔62aから冷媒ディスペンサ65を用いて冷媒Ｗ（例えば水）が大気圧下で所定量注入される。この際、空気排出用孔62bは、冷媒供給時における空気の排出口となり、内部空間63への冷媒Ｗの注入をスムーズに行なわせ得るようになされている。なお、冷媒Ｗの封入量は、例えば水の場合、貫通孔52，53の総体積と同等相当とするのが好ましい。
次に、例えば球状体でなる封止部材67を予め所定数用意しておき、ヒートパイプ５の製造方法を順に示す図１２（Ｂ）のように、冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62b上に封止部材67を載置する。
ここで、これら冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bは、同一形状からなり、冷媒注入用孔62aの正面構成をあらわした図１４（Ａ）に示すように、中央部が最も大きく開口された円柱状の開口部69aを備え、この開口部69aの内周面に複数のガス抜き溝69bが設けられている。因みに、この実施例の場合、ガス抜き溝69bは、開口部69aの直径よりも小さい直径でなる半円状からなり、開口部69aの内周面に等間隔で４つ配置された構成を有する。
そしてこの状態のまま、低温（０℃〜常温（例えば25℃））下でガス抜き溝69bを通じて減圧による真空脱気（例えば気圧0.5ＫＰａ）を、例えば10分程度行ない、その後低温状態のまま、数分間プレス70によって封止部材67を上から加圧（10〜80ｋｇ／ｃｍ２）して低温加圧変形させる。このようにして低温真空加圧処理することにより封止部材67で冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bを仮封止する。このとき冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bが封止部材67で閉塞される。
因みに、真空脱気が行なわれる温度としては、20℃程度の低温が好ましく、また、封止部材67を低温加圧変形させる圧力としては、60ｋｇ／ｃｍ２程度が好ましい。
ここで、ガス抜き溝69bは、図１２（Ｃ）に示すように、冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62b上に球状体の封止部材67を載置した状態でも、冷却部本体25の内部空間63と外部とを連通した状態を維持し得、これにより冷却部本体25の内部空間63内のガス抜きを行なえ得るようになされている。なお、図１２（Ｃ）中の矢印は脱気（ガス抜き）の方向を示すものである。
また、このガス抜き溝69bは、冷媒注入用孔62a上に封止部材67が置かれた状態のときだけでなく、当該冷媒注入用孔62aの封止がある程度進んだ状態のときであっても、冷却部本体25の内部空間63と外部とを連通する状態を保ち、低温真空加熱処理後の加圧及び加熱によって、封止部材67により閉塞され得るように形成されている。
次に、低温真空加熱処理が終わると、例えば10分間程度、高温（常温（例えば25℃）〜180℃）下で真空度を例えば0.5ＫＰａとした後、図１３（Ａ）に示すように、プレス70によって封止部材67を上から加圧（30〜150ｋｇ／ｃｍ２）する。これにより封止部材67が塑性流動して高温加圧変形し、冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bが封止部材67でさらに強固に閉塞した状態になる。
因みに、さらにプレス70により加圧を行なう際の温度としては、120℃程度の高温が好ましく、また、封止部材67を高温加圧変形させる圧力としては、100ｋｇ／ｃｍ２程度が好ましい。
すなわち、封止部材67は、主として加圧により塑性流動するとともに、補助的に（従として）加熱により塑性流動し、ガス抜き溝69bを含め冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bを閉塞し得る。このようにして冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bを封止部材67で閉塞し終えると、加温停止、真空引き停止及びプレス70による加圧解除を行ない、当該加圧、加熱、真空引き処理を終え、図１３（Ｂ）に示すように、球状体であった封止部材67は塑性流動により冷媒注入用孔62a及び空気排出用孔62bの形となって実質的に封止栓となり、冷却部本体25の内部空間63を封止して封止空間40にする。
このヒートパイプ５では、封止空間40を減圧状態（冷媒Ｗが水の場合、例えば０．５ＫＰａ程度）としたことで、冷媒Ｗの沸点が下がり、例えば50℃以下の常温よりも少し高い温度（例えば30℃〜35℃程度）でも冷媒Ｗが蒸気になり易くなる。
これによりこのヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２からの僅かな熱でも冷媒Ｗが蒸発し、その蒸気が蒸気拡散流路42を通じて周辺部側に拡散するとともに、周辺部側において凝縮して液化した冷媒Ｗが毛細管現象により毛細管流路41を通って凹部６近傍に再び戻るような、冷媒Ｗの循環現象を連続的に、かつ容易に繰り返すことができるように形成されている。
また、このヒートパイプ５では、冷媒Ｗが常温よりも少し高い温度で蒸気となり、冷媒Ｗの循環現象を連続的に繰り返し、熱の均一化を図ることによって、ＬＥＤチップ２を効率良く冷却することができるように構成されている。
次いで、このようにして製造したヒートパイプ５には、光反射膜が成膜された上板20の本体部30上に接着シートを介在させて絶縁層11が接着され得る。この接着シート及び絶縁層11は、凹部６に対応した箇所に開口部を有し、凹部６以外の領域に接着層10及び絶縁層11を形成し得る。次いで、この絶縁層11上には、銅配線パターンと、マスキングが施された電極13とを備えた配線回路基板12が設けられ、当該配線回路基板12上に光沢ニッケルメッキ処理を施すことにより光反射膜を成膜する。
の後、凹部６の底面にダイボンド７を介在させてＬＥＤチップ２を接着した後、電極13上のマスキングを除去して、ＬＥＤチップ２と電極13とをワイヤー14よって電気的に接続する。最後にこれらＬＥＤチップ２、電極13及びワイヤー１14を透明性樹脂15によって封止することにより発光装置１が製造され得る。
以上の構成において、このヒートパイプ５では、従来のヒートパイプとは異なり、周辺部にまで延びる蒸気拡散流路42と、当該蒸気拡散流路42間及び凹部対向領域に形成された毛細管流路41とが封止空間40に設けられ、毛細管現象により凹部対向領域47の各毛細管流路41内に冷媒Ｗが常に存在していることから、図１の蒸気拡散流路42及び毛細管流路41が設けられた箇所となるＢ−Ｂ´での側断面構成を示す図１５（Ａ）のように、各毛細管流路41内の冷媒Ｗが突起柱57から伝わった熱を速やかに、かつ確実に吸熱して蒸発を開始する。これにより冷媒Ｗは、上板内面溝部56及び下板内面溝部45を通って蒸気拡散流路42まで拡散した後、さらに蒸気拡散流路42を通って周辺部にまで拡散する。
そして、このヒートパイプ５では、図１の毛細管流路41で埋め尽くされた箇所となるＡ−Ａ´での側断面構成を示す図１５（Ｂ）のように、上板内面溝部56や下板内面溝部45、蒸気拡散流路42において放熱凝縮して液化した冷媒Ｗが上板内面溝部56及び下板内面溝部45から毛細管流路41に入り込み、凹部対向領域47での冷媒Ｗの蒸発による負圧に引っ張られて毛細管流路41を通り再び凹部対向領域47まで戻ることができる。
ところで、ポップコーン現象を確実に防止するためには、例えば上板の厚みを厚くする必要があるが、当該上板を単に厚くした場合、その厚くした分だけ被冷却装置の熱が冷却部本体内の冷媒に伝わり難くなり、冷媒への熱伝導性が劣ることになる。
これに対して本願発明のヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２を搭載する領域だけを凹部６とし、当該凹部６での厚みを薄くし、かつ上板20の凹部６以外の領域を厚くして機械的強度を向上できるようにしたことにより、当該凹部６を薄くした分だけＬＥＤチップ２からの熱が冷却部本体25内の冷媒に伝わり易くなることから、従来よりも上板20を厚くしてポップコーン現象を確実に防止するようにしても、冷却部本体25内の冷媒への熱伝導性を確実に維持できる。
すなわち、ヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２が発光し始めると、凹部６の厚みが薄い分だけ、ＬＥＤチップ２の発光によって発生する熱の多くを凹部６の底面6bから上板内面溝部56間にある突起柱57まで速やかに伝えることができる。また、このときヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２を凹部６内に搭載させたことにより、凹部６の周壁6bによりＬＥＤチップ２が取り囲まれることから、当該周壁6bからも熱を突起柱57まで伝えることができる。このようにしてＬＥＤチップ２からの熱は、凹部６の底面6b及び周壁6bから突起柱57を介して凹部対向領域47の毛細管形成領域50まで速やかに伝わる。
これによりヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２からの熱によって、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すような、冷媒Ｗの連続的な循環現象が確実に繰り返して行なわれることによって、冷媒Ｗが蒸発する際の潜熱によりＬＥＤチップ２からの多くの熱を確実に奪うことができる。
このようにこのヒートパイプ５では、従来のヒートパイプとは全く異なる構造でなる冷却部本体25に、厚みが薄い凹部６を設け、当該凹部６内にＬＥＤチップ２を設けるようにしたことにより、ＬＥＤチップ２からの熱が冷媒に速やかに伝わり易くなり、冷却部本体25によってＬＥＤチップ２からの多くの熱を確実に奪うことで、発熱による発光異常を引き起こさずにＬＥＤチップ２の発光状態を安定して維持することができる。
この実施例の場合には、凹部対向領域47において、凹部６と対向した外郭位置に突起61を設け、これら突起61が直接接合して一体化した支柱構造を形成するようにしたことにより、凹部６の厚みを薄くしても、当該凹部６部分がポップコーン現象によって破壊されることを防止できる。
また、このヒートパイプ５では、冷却部本体25内に形成された毛細管流路41による毛細管現象と、蒸気の拡散を利用して冷媒Ｗを循環させているので、冷媒Ｗを循環させるために別途ポンプ等の冷媒循環用の専用機器を設ける必要がなく、当該冷媒循環用機器を設けない分だけ簡易な構成にでき、かくして装置全体として小型を図りつつ、ＬＥＤチップ２を従来よりも一段と効率良く冷却することができる。
因みに、図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、上述した実施例と異なる他の変形例を示すもので、対角線上だけでなく蒸気拡散流路76を複数設けるようにした中板75の上面構成を示すものである。また、上述した実施例においては、配置部3aのうち凹部対向領域47に毛細管流路41を形成した場合について述べたが、この図１６（Ａ）及び（Ｂ）では、凹部対向領域78aだけでなく、配置部3a（図１）に対向する配置部対向領域78b全体に毛細管流路77を形成するようにしても良く、以下、この図１６（Ａ）及び（Ｂ）を用いて冷媒Ｗが循環する様子を簡単に説明する。
この場合、図１６（Ａ）に示したように、この中板75では、ＬＥＤチップ２が設けられる領域を中心に冷媒Ｗが蒸気拡散流路76に沿って放射状に拡散して周辺部まで到達し得る。このとき図１６（Ｂ）に示したように、冷媒Ｗは、蒸気拡散流路76の通過する過程で放熱凝縮して液化し、隙間を介して毛細管流路77に入り込み、放射状に配置された毛細管形成領域の毛細管流路77を通って再び配置部対向領域78bまで戻すことができ、かくしてＬＥＤチップ２の周辺から均等に冷却できる。
そして、上述した実施例に戻りヒートパイプ５では、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23b、を順次交互に積層させることにより各貫通孔52，53をずらし、これにより毛細管流路41が上下方向から斜めに傾いた方向や当該上下方向と直交する平面方向にも形成されることにより、冷媒Ｗが冷却部本体25内の上下・平面方向や斜め方向に効率良く流れるようになるため、冷媒Ｗによる冷却効果を一段と高めることができる。
さらに、このヒートパイプ５では、凹部６に実装される発光部４が一体として形成されていることにより、ＬＥＤチップ２が凹部６に密着する構造となるため、ＬＥＤチップ２から冷却部本体25への熱の伝達が速やかに行われ、冷却効果を高めることができる。
これに加えて、ヒートパイプ５では、封止空間40においてＬＥＤチップ２が搭載される凹部６に対向した凹部対向領域47にも毛細管流路41を形成するようにしたことにより、ＬＥＤチップ２の発熱前に当該毛細管流路41による毛細管現象によって凹部対向領域47内に冷媒を確実に留まらせることができる。
これにより、ヒートパイプ５では、例えばＬＥＤチップ２からの光を任意の方向へ照射させるために、仮に冷却部本体25自体を垂直方向や上下面を反転させる等種々の方向に傾けても、毛細管流路41による毛細管現象によって凹部対向領域47に冷媒が重力に逆らって留まらせることができ、かくしてＬＥＤチップ２からの熱によって凹部対向領域47の冷媒を速やかに蒸発させることができる。また、ヒートパイプ５では、冷却部本体25自体を種々の方向に傾けても、毛細管現象によって凹部対向領域47まで冷媒Ｗを確実に導くことができるので、所望の方向に対して光を照射させつつ、ＬＥＤチップ２から発生する熱を冷媒Ｗによって確実に冷却できる。
ヒートパイプ５では、冷却部本体25を形成する上板20の上外面に、当該上板20の他の領域の厚みよりも薄く形成した凹部６を設け、この凹部６内にＬＥＤチップ２を搭載するようにした。これによりヒートパイプ５では、ＬＥＤチップ２からの光Ｌが凹部６の周壁6bや底面6aに当たることで、ＬＥＤチップ２からの光を球面反射させることができ、かくして所望の方向へ効率良く光を照射させることができる(図３)。
そして、ヒートパイプ５では、上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとの各周辺外側部25aに複数の放熱フィン35，36，37，38がそれぞれ設けられていることにより、冷媒Ｗによって冷却部本体25の周辺部に拡散された熱が、これら放熱フィン35，36，37，38に伝達されることによって、熱容量の大きい外界の空気に伝達され、上板20の本体部30や、下板21の本体部31だけでなく放熱フィン35，36，37，38においても放熱できるので、一段と放熱効果を高めることができる
また、このヒートパイプ５では、上板20と、下板21と、第１パターン中板22a, 22bと、第２パターン中板23a, 23bとの各周辺外側部25aに、それぞれ個別に配置を変えて放熱フィン35，36，37，38を予め形成するようにしたことにより、上板20と下板21と第１パターン中板22a, 22bと第２パターン中板23a, 23bとを単に積層して直接接合するだけで、隣り合う板に形成された放熱フィン35，36，37，38の位置をずらした冷却部本体25を容易に形成できる。
これによりヒートパイプ５では、冷却部本体とは別体でなる放熱フィンを接着層によって別途冷却部本体に取り付ける場合に比して加工負担を低減でき、また、接着層による熱抵抗が全くないので冷却部本体25と放熱フィン35，36，37，38とに大きな温度差が生じることなく、当該放熱フィン35，36，37，38によって効率良く放熱できる。
そして、ヒートパイプ５では、このように隣り合う板に形成された放熱フィン35，36，37，38の位置をずらすことにより、複数の放熱フィン35，36，37，38を設けても互いに密着することなく、熱容量の大きい外界の空気と接する表面積を極力広くし、当該外界の空気への熱の伝達を確実に行ない、放熱効果を高めることができる。
なお、上述した実施例１においては、凹部対向領域47の全域に亘って毛細管流路41を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、凹部対向領域47の一部にのみ毛細管流路41を形成するようにしても良い。
図４との対応部分に同一符号を付して示す図１７において、この実施例２のヒートパイプは、第１パターン中板22a, 22bの本体部32と、第２パターン中板23a, 23bの本体部33において凹部対応領域に凹部対向貫通孔80が穿設されている点で、上述した実施例１の構成と異なるものである。この場合でも、ＬＥＤチップ２からの熱の多くが凹部６を介して冷媒に伝わり、冷媒の連続的な循環現象が確実に繰り返して行なわれることによって、冷媒が蒸発する際の潜熱によりＬＥＤチップ２からの多くの熱を確実に奪い、放熱によりＬＥＤチップ２を従来よりも一段と効率良く冷却できる。
なお、この実施例２においては、凹部対向貫通孔80を単に重ね合わせて中空領域を形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、凹部対向貫通孔80を重ね合わせ、この中空領域に繊維部材を詰め込むことにより繊維領域を形成するようにしても良い。
この場合、中空領域に詰め込んだ繊維部材により形成された繊維領域では、繊維部材を高密度に密集させることで、毛細管現象を生じさせることができる。
従って、このようなヒートパイプでは、冷却部本体を種々の角度に傾けても、被冷却装置の発熱前、毛細管現象によって繊維領域に冷媒を留まらせることができるので、被冷却装置が発熱をし始めると、速やかに被冷却装置の熱が繊維領域の冷媒に伝わり、被冷却装置の冷却を開始できる。
また、このヒートパイプでは、冷却部本体を種々の方向に傾けても、繊維領域における毛細管現象によって冷媒が重力に逆らって当該被冷却装置付近にまで冷媒を確実に導くことができ、かくして当該被冷却装置から発生する熱を冷媒によって冷却できる。
図５との対応部分に同一符号を付して示す図１８のように、85は実施例３のヒートパイプを示し、このヒートパイプ85は、放熱フィン群86が冷却部本体25の上板20側へ向けて垂直方向に折り曲げられている点で上述した実施例１とは構成が異なるものである。
ここで図１９（Ａ）は、上板20側に対して放熱フィン群86を垂直に折り曲げて形成したヒートパイプ85の平面図であり、図１９（Ｂ）は、その側面図である。上板20の放熱フィン87と、下板21の放熱フィン88と、第１パターン中板22bの放熱フィン89a
と、第２パターン中板23bの放熱フィン89bと、第１パターン中板22aの放熱フィン89cと、第２パターン中板23aの放熱フィン89dとは、それぞれ冷却部本体25の上板20側に垂直に折り曲げられている。
この実施例の場合、ヒートパイプ85は、例えば冷却部本体25が５ｍｍ角の大きさで形成されており、上板20と下板21の厚みがそれぞれ０．５ｍｍに形成され、第１パターン中板22a, 22b及び第２パターン中板23a, 23bの厚みがそれぞれ０．１ｍｍに形成されている。
先ず初めに上板20の放熱フィン87を、その内周面が冷却部本体25の周辺外側部25aの外周面に沿うように直角に折り曲げる。次いで、上板20の下側に隣接する第１パターン中板22bの放熱フィン89aを、その内周側の端部が冷却部本体25の外周端と、上板20の厚みに等しい０．５ｍｍの間隔が空くように折り曲げる。
次に、第２パターン中板23bの放熱フィン89bを、その内周側の端部が上板20の放熱フィン87の外周側の端部と０．１ｍｍの間隔が空くように折り曲げる。次に、第1パターン中板22aの放熱フィン89cを、その内周側の端部が第１パターン中板22bの放熱フィン89aの外周側の端部と０．１ｍｍの間隔が空くように折り曲げる。次に、第２パターン中板23aの放熱フィン89dを、その内周側の端部が第２パターン中板23bの放熱フィン89bの外周側の端部と０．１ｍｍの間隔が空くように折り曲げる。
最後に、下板21の放熱フィン88を、その内周側の端部が第1パターン中板22aの放熱フィン89cの外周側の端部と０．１ｍｍの間隔が空くように折り曲げる。このようにすると、重ね合わされたそれぞれの放熱フィンの間に、０．１ｍｍ幅の間隔を設けることができる。このようにして上板20の放熱フィン87と、下板21の放熱フィン88と、第１パターン中板22bの放熱フィン89aと、第２パターン中板23bの放熱フィン89bと、第１パターン中板22aの放熱フィン89cと、第２パターン中板23aの放熱フィン89dの折り曲げ位置を根本側から先端側にずらしてゆくことにより、それぞれの放熱フィン87，88，89a〜89d間に、０．１ｍｍ幅の間隔を設けるように構成されている。
以上の構成において、このヒートパイプ25では、積層したときに、隣り合う上板20、第１パターン中板22a, 22b、第２パターン中板23a, 23b及び下板21にそれぞれ形成された放熱フィン87，88，89a〜89dが重なることなく空隙Ｇが形成されているため、放熱フィン87，88，89a〜89dが空気と接する表面積を広くとることができ、かくして積層したときに各放熱フィン87，88，89a〜89dの表面を気流がより多く流れるようになり、放熱効果を高めることができる。
また、ヒートパイプ85では、各放熱フィン87，88，89a〜89dを冷却部本体25の表面に対して垂直に折り曲げていることにより、放熱フィン87，88，89a〜89dによる冷却性能を維持しつつ、ヒートパイプ85全体が幅方向に占める面積を小さく抑えることができ、スペースが限られている場合にも対応できる。
なお、上述した実施例においては、各放熱フィン87，88，89a〜89dを冷却部本体25の表面に対して垂直に折り曲げるように構成した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、冷却部本体25の表面と水平な面から垂直な面の範囲内で任意の角度をなすように放熱フィン87，88，89a〜89dを折り曲げて設けるようにして良く、この場合、必要となる冷却性能を維持しつつ、高さ方向及び幅方向へのスペース上の制限を考慮して、所望の大きさで最大限の冷却性能を確保することができる。また、図１８においては、放熱フィン87，88，89a〜89dを上板20側となる上方に折り曲げたものを示しているが、場合によっては下板21側となる下方に折り曲げても良い。
図１との対応部分に同一符号を付して示す図２０において、90は実施例４の発光装置を示し、ヒートパイプ91の構成が上述した実施例１とは異なるものである。実際上、ヒートパイプ91は、図４との対応部分に同一符号を付して示す図２１のように、下板92上に無フィン中板93a、２つのフィン付き中板94a，94bを積層した後、さらに無フィン中板93b及び上板95を順に積層して一体化されることにより構成され得る。
この実施例の場合、下板92は、正方形状に形成された板状の本体部98と、この本体部98の四辺にそれぞれ連続一体として形成された長方形状の板状でなる放熱フィン99とによって形成されている。各放熱フィン99は、長辺部が本体部98の一辺と同一寸法に選定され、当該一辺全域に亘って設けられている。
上板95は、下板92と同様に正方形状に形成された板状の本体部100と、この本体部100の四辺にそれぞれ連続一体として形成された長方形状の板状でなる放熱フィン101とによって形成されている。各放熱フィン101は、長辺部が本体部100の一辺と同一寸法に選定され、当該一辺全域に亘って設けられていると共に、短辺部が下板92の放熱フィン99の短辺部と同一寸法に選定されている。
無フィン中板93a，93bは、下板92の本体部98と同じ正方形状に形成された板状の本体部33，32のみから構成されている。なお、本体部32，33は、貫通孔52，53等の構成については実施例１と同一であるためその説明は省略する。一方、フィン付き中板94a，94bは、同一形状であって、下板92の本体部98と同じ四辺状に形成された本体部32，33の四辺にそれぞれ連続一体として形成された長方形状の板状でなる放熱フィン104とによって形成されている。各放熱フィン104は、長辺部が本体部32，33の一辺と同一寸法に選定され、当該一辺全域に亘って設けられていると共に、短辺部が下板92の放熱フィン99の短辺部及び上板95の放熱フィン101の短辺部と同一寸法に選定されている。
これによりヒートパイプ91は、下板92上に無フィン中板93a、２つのフィン付き中板94a及び94b、無フィン中板93b及び上板95の各本体部32，33，98，100を位置決めして順に積層してゆき直接接合によって一体成形することにより、図２０のＣ−Ｃ´の断面図であって、図２との対応部分に同一符号を付して示す図２２のように、下板92と上板95との中間部分でフィン付き中板94a，94bの放熱フィン104同士が重なり合うように形成され得る。
また、ヒートパイプ91は、下板92の放熱フィン99及びフィン付き中板94aの放熱フィン104の間に無フィン中板93aの厚み分だけ隙間Ｇ１が形成されるとともに、上板95の放熱フィン99及びフィン付き中板94bの放熱フィン104の間に無フィン中板93bの厚み分だけ隙間Ｇ２が形成され得る。
以上の構成において、このヒートパイプ91では、上板95、下板92及びフィン付き中板94a，94bの四辺にそれぞれ一辺全域に亘って同一形状の放熱フィン104を連続一体として形成した場合でも、上板95、下板92及びフィン付き中板94a，94bの間に、放熱フィン104を有しない無フィン中板93a，93bを適宜介在させることで、上板95の放熱フィン101及びフィン付き中板94a，94bの放熱フィン104間と、下板92の放熱フィン99及びフィン付き中板94a，94bの放熱フィン104間とに隙間を形成し、放熱フィンが空気と接する表面積を大きくすることができ、かくして各放熱フィンの表面を気流が一段と多く流れ、その結果、放熱効果を高めることができる。
また、この場合、フィン付き中板94a，94bについては、四辺状の放熱フィン104を各辺毎に１つ成形するようにしたことで、上述した実施例３に比して本体部32，33の各辺毎に帯状の放熱フィン104を複数形成する複雑な加工成形が不要となり加工負担を軽減できる。また無フィン中板93a，93bについては、本体部32，33のみを形成すればよいことから、放熱フィンの加工成形する必要がなく、上述した実施例３に比して加工負担を低減できる。
図２２との対応部分に同一符号を付して示す図２３において、実施例５のヒートパイプ120を示し、このヒートパイプ120は、上述した実施例４と異なり、無フィン中板93a，93bを介在させることなく、複数のフィン付き中板121a〜121dのみを下板92及び上板95間に挟み込んで一体化し、さらに当該フィン付き中板121a〜121dの放熱フィン122a〜122d及び上板95の放熱フィン123がそれぞれ異なる角度を設けて折り曲げられている。
実際上、このヒートパイプ120は、図４との対応部分に同一符号を付して示す図２４のように、下板92上に４つのフィン付き中板121a〜121dと、上板95とを順に積層して一体化した構成を有する。かかる構成に加えて上板95には、本体部100の上面に加えて放熱フィン123の上面にもメッキやメタル蒸着等の成膜処理を行なうことによってニッケル等の光反射材が成膜されて光反射膜125を有している。
そして、上板95に設けられた４つの放熱フィン123は、本体部100と連続一体として形成された部分が当該本体部100の上面に対してそれぞれ同一方向に鋭角以下に折り曲げられることにより、ＬＥＤチップ２からの光を当該放熱フィンにより所望方向へ反射させ得るようになされている。なお、放熱フィン123の折り曲げ角度は、ＬＥＤチップ２からの光を照射する方向に応じて任意の角度に選定されている。
フィン付き中板121a〜121dに設けられた放熱フィン122a〜122dは、鋭角以下に折り曲げられた上板95の放熱フィン123と、折り曲げられずに水平方向に伸びた下板92の放熱フィン99との間において、任意の角度で折り曲げられることにより、各放熱フィン122a〜122dが互いに接触しないように形成されている。
この場合、これらフィン付き中板121a〜121dは、下板92から上板95に向かうに従って本体部32，33に近づくようにしてそれぞれ放熱フィン122a〜122dを折り曲げてゆくことにより、隣接する放熱フィン122a〜122dを互いに非接触にし得る。
以上の構成において、このヒートパイプ120では、積層したときに、隣り合う上板95、フィン付き中板121a〜121d及び下板92に形成されたそれぞれの放熱フィン122a〜122dが密着して重ならずに空隙を形成できるため、放熱フィン122a〜122dが空気と接する表面積を広くとることができ、かくして積層したときに各放熱フィン122a〜122dの表面を気流がより多く流れるようになり、放熱効果を高めることができる。
また、ヒートパイプ120では、各放熱フィン122a〜122dを冷却部本体25の表面に対して垂直に折り曲げていることにより、放熱フィン122a〜122dによる冷却性能を維持しつつ、ヒートパイプ120全体が占める面積を小さく抑えることができ、スペースが限られている場合にも対応できる。
さらに、上板95では、放熱フィン123の上面に光反射膜125を成膜したことにより、ＬＥＤチップ２からの光を当該放熱フィン123の上面に当てて、ＬＥＤチップ２からの光を球面反射させることができ、かくして所望の方向へ一段と効率良く光を照射させることができる。
図２（Ａ）との対応部分に同一符号を付して示す図２５は、実施例６の発光装置130を示し、この発光装置130は、ヒートパイプ131を形成する上板132に例えば３つ凹部6a1，6b1，6c1が設けられ、この凹部6a1，6b1，6c1にそれぞれ青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cが搭載されている。これにより発光装置130では、青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cからなるＬＥＤ群の各発光を制御することにより、必要な光量を確保しつつ、所望の発光色を発するようになされている。
ここで図２６（Ａ）は実施例６のヒートパイプ131の上面構成を示す正面図であり、また図２６（Ｂ）はその側面図である。実際上、この実施例６では、正方形状からなる上板132の上面133に、青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cのそれぞれの外形に対応させた凹部6a1，6b1，6c1が等間隔に間を開けて一列に設けられている。なお、凹部6a1，6b1，6c1の配置数や配置場所においては、用途に応じて必要となる青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cの数に応じて増やせば良く、当該凹部6a1，6b1，6c1の配置についても円形状に配置させたり四辺状に配置するようにしても良い。
このようにして発光装置130では、例えば青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cからなるＬＥＤ群を１つのヒートパイプ131に配置し得るようになされている。なお、この実施例の場合、上板132、第１パターン中板135a，135b、第２パターン中板136a，136b及び下板21の各放熱フィン35，37，38，36の構成については、上述した実施例１と同一であるためその説明は省略し、冷却部本体139について着目して以下説明する。
実際上、第１パターン中板135a，135bは、図２７に示すように、上板132の一列に並んだ複数の凹部6a1，6b1，6c1の位置に対応した領域（以下、これを凹部群対応領域と呼ぶ）143に複数の貫通孔145が第１パターン（上述した実施例１で説明）で穿設されている。この場合、凹部群対応領域143は、凹部6a1，6b1，6c1が上板132の中央部に直線状に一列に並んで設けられていることにより、第１パターン中板135a，135bの本体部140の中央部に直線状に配置されている。
また、第１パターン中板135a，135bの本体部140には、凹部群対応領域143から周辺部へ向けて放射上に延びた帯状の蒸気拡散流路用孔141が複数穿設され、これら隣接する蒸気拡散流路用孔141間にも複数の貫通孔145が第１パターンで穿設されている。なお、ここでは説明は省略するが、第２パターン中板136a，136bには、第１パターン中板135a，135bと同じ位置に蒸気拡散流路用孔141が穿設されていると共に、凹部群対応領域143及び隣接する蒸気拡散流路用孔141間に第２パターン（上述した実施例１で説明）で複数の貫通孔が穿設されている。
これによりヒートパイプ131は、下板21及び上板132間に、第１パターン中板135a，135b及び第２パターン中板136a，136bを順次交互に挟み込んで一体化することにより冷却部本体139を形成し、当該冷却部本体139内に当該第１パターン中板135a，135b及び第２パターン中板136a，136bにより蒸気拡散流路42及び毛細管流路41を形成し得るようになされている。
以上の構成において、ヒートパイプ131では、青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cからなるＬＥＤ群の発光により生じる発熱を、ヒートパイプ131の封止空間40に形成された蒸気拡散流路42によって冷媒Ｗを周辺部へ有効に拡散して、当該周辺部にて蒸気が放熱して凝縮させることができる。
そして、このヒートパイプ131では、蒸気拡散流路42間及び凹部群対向領域143に微細な毛細管流路41を形成したことにより、冷媒Ｗを毛細管現象により毛細管流路41を通って確実に青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2c下方側へ再び戻すことができる。
ヒートパイプ131では、このような冷媒Ｗの連続的な循環現象が確実に繰り返して行なわれることによって、冷媒Ｗが蒸発する際の潜熱により青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cから熱を確実に奪い、放熱により一度にこれら複数のＬＥＤ群全てを従来よりも一段と効率良く冷却でき、かくして凹部6a1，6b1，6c1内にそれぞれ個別に青色ＬＥＤチップ2a、赤色ＬＥＤチップ2b及び緑色ＬＥＤチップ2cを設けた場合であっても、各凹部6a1，6b1，6c1内に熱が篭り難くなり、発熱によってＬＥＤ群の発光状態が不安定となることを防止できる。
なお、上述した実施例においては、ヒートパイプ５上に発光部４を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ヒートパイプ５に発光部４を設けずに、当該発光部４に替えて被冷却装置として例えばＩＣ（半導体集積装置）、ＬＳＩ（大規模集積回路装置）又はＣＰＵ等を設けるようにしても良い。
（２）検証試験
放熱フィンが冷却部本体に連続一体として形成された本願発明のヒートパイプ（以下、実施例１とする）と、銅板の四辺に接着層を介して放熱フィンを別途取り付けた銅製ヒートスプレッダ（以下、比較例とする）と、放熱フィンを有しない冷却部本体からなるヒートパイプ（以下、実施例２とする）とについて熱拡散性に関する検証試験を行なった。
この検証実験では、実施例１として、図２８（Ａ）に示すように、内部に蒸気拡散流路と毛細管流路とを備えた40ｍｍ角の冷却部本体と、当該冷却部本体に連続一体として形成された10ｍｍ×40ｍｍの放熱フィンとからなるヒートパイプを用いた。
一方、比較例としては、図２９（Ａ）に示すように、40ｍｍ角からなり厚さが２ｍｍの銅板と、当該銅板の四辺に接着層を介して別途取り付けた10ｍｍ×40ｍｍの放熱フィンとから構成された銅製ヒートスプレッダを用いた。
また、実施例２としては、図３０（Ａ）に示すように、四辺状で内部に蒸気拡散流路と毛細管流路とを備えた40ｍｍ角の冷却部本体からなるヒートパイプを用いた。
そして21℃の実験室環境下、これら実施例１、比較例及び実施例２の各配置部である下外面中央５ｍｍ平方の領域（図示せず）を発熱体（ヒータ）によって30Ｗで加熱し、各上面を送風機により強制空冷した。
そして、実測値として表１のとき、実施例１、比較例及び実施例２の各上面温度分布を日本アビオスニクス製の赤外線サーモグラフィ（ＴＶＳ−２００）にて測定し、熱拡散性について比較する検証試験を行なった。
ここで、図２９（Ａ）は比較例の銅製ヒートスプレッダの温度分布を示すサーモグラフィによる測定結果である。図２９（Ｂ）は、銅製ヒートスプレッダの銅板の中心点を通り一方の放熱フィンから対向する他方の放熱フィンまでを結ぶ横軸方向の温度分布を示すものである。図２９（Ｃ）は、横軸方向と直交し、銅製ヒートスプレッダの銅板の中心点を通り一方の放熱フィンから対向する他方の放熱フィンまでを結ぶ縦軸方向の温度分布を示すものである。また、図２９（Ｂ）及び（Ｃ）では、中央の点線部分が銅板での温度分布を示し、両側部の点線部分が銅板及び放熱フィン間での温度分布を示すものである。なお、以下の表１はサーモグラフィによる撮影時における実測値を示すものである。ここで表１中のｑは発熱体の発熱密度を示し、Ｖは発熱体の出力を示し、Ｗは発熱体への印加電圧を示すものである。
このように、図２９（Ｂ）及び（Ｃ）から明らかなように、銅製ヒートスプレッダでは、接着層の熱抵抗が大きいため銅板と放熱フィンとの接合部分で大きな段差が生じており、放熱フィンでの温度が大幅に低下している。このように銅製ヒートスプレッダでは、銅板と放熱フィンとの間に非常に大きな温度差があることから、銅板に比べて放熱フィンからの放熱量が格段的に低いことが分かった。
一方、図２８（Ａ）は実施例１のヒートパイプの温度分布を示すサーモグラフィによる測定結果である。図２８（Ｂ）は、ヒートパイプの冷却部本体の中心点を通り一方の放熱フィンから対向する他方の放熱フィンまでを結ぶ横軸方向の温度分布を示すものである。図２８（Ｃ）は、横軸方向と直交し、ヒートパイプの冷却部本体の中心点を通り一方の放熱フィンから対向する他方の放熱フィンまでを結ぶ縦軸方向の温度分布を示すものである。なお、図２８（Ｂ）及び（Ｃ）では、中央の点線部分が冷却部本体での温度分布を示し、両側部の点線部分が冷却部本体及び放熱フィン間での温度分布を示すものである。
このように、図２８（Ｂ）及び（Ｃ）から明らかなように、本願発明のヒートパイプでは、冷却部本体と放熱フィンとを連続一体として形成していることから、冷却部本体と放熱フィンとの境において温度差が小さく、放熱フィンからの放熱量が冷却部本体と同じように高いことが分かった。すなわち、このような温度分布から、実施例１のヒートパイプの方が銅製ヒートスプレッダの場合よりも放熱フィンの放熱効果が極めて優れていることが分かった。
次に、放熱フィンを設けた実施例１のヒートパイプと、放熱フィンを設けない冷却部本体からなる実施例２のヒートパイプとの温度分布について比較した。
ここで図３０（Ａ）は放熱フィンを設けず、冷却部本体内の配置部対向領域に毛細管流路が形成された実施例２のヒートパイプであり、このヒートパイプの温度分布を示すサーモグラフィによる測定結果である。また、図３０（Ｂ）は、ヒートパイプの中心点を通り、冷却部本体の一方の辺から対向する他方の辺までを結ぶ横軸方向の温度分布を示すものである。
図３０（Ｃ）は、横軸方向と直交し、ヒートパイプの中心点を通り一方の辺から対向する他方の辺までを結ぶ縦軸方向の温度分布を示すものである。なお、図３０（Ｂ）及び（Ｃ）では、中央の点線部分が銅板での温度分布を示すものである。
このように、図３０（Ｂ）及び（Ｃ）や、以下の表２からも明らかなように、実施例２のヒートパイプでは、中央部とその周辺部とで温度差が小さいことが確認できた。このことから実施例２のヒートパイプでは、内部で冷媒が循環することによって、隅角部を含んだ全領域を放熱に万遍なく寄与させ、熱拡散効果が極めて高いことが分かった。
なお、表２は、実施例１、比較例及び実施例２における上面の各位置での温度をまとめたものである。
一方、図２８（Ｂ）及び（Ｃ）や表２からも明らかなように、実施例のヒートパイプでは、実施例２と同様に熱拡散性があり、さらに冷却部本体全体の定常温度が実施例２に比べて約10℃近くも低くなった。このことから放熱フィンを設けたヒートパイプは、放熱フィンを設けないヒートパイプに比べて放熱効果に優れていることが分かった。なお、以下の表３は、この検証実験における熱源温度とブロワとの実測値を示すものである。ここでＴｈ１は、発熱体におけるヒートパイプ又は銅製ヒートスプレッダとの接触面側の温度を示し、Ｔｈ２は、発熱体におけるヒートパイプ又は銅製ヒートスプレッダとの非接触面（すなわち、接触面と対向した外側面）側の温度を示すものである。

Claims (11)

  1. 上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、
    前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、
    前記配置部には、他の領域よりも厚みが薄く形成され、前記被冷却装置を搭載させるための凹部を備えることを特徴とするヒートパイプ。
  2. 上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、
    前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、
    前記冷却部本体の内部には、前記配置部に対向した領域に前記毛細管流路が形成されていることを特徴とするヒートパイプ。
  3. 上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、
    前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、
    前記上板、前記下板及び前記中板のうちいずれかの周辺外側部に放熱フィンが設けられていることを特徴とするヒートパイプ。
  4. 上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、
    前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、
    前記配置部には、他の領域よりも厚みが薄く形成され、前記被冷却装置を搭載させるための凹部を備え、
    前記冷却部本体の内部には、前記配置部に対向した領域に前記毛細管流路が形成され、
    前記上板、前記下板及び前記中板のうちいずれかの周辺外側部に放熱フィンが設けられていることを特徴とするヒートパイプ。
  5. 前記放熱フィンは、前記上板、前記下板及び中板の周辺外側部に連続一体として形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のヒートパイプ。
  6. 前記放熱フィンは、前記上板、前記下板及び中板の周辺外側部に設けられており、
    前記上板と前記下板と前記中板とを積層したときに、前記上板の放熱フィンと前記下板の放熱フィンと前記中板の放熱フィンとが互いに非接触となるように形成されていることを特徴とする請求項３〜５のうちいずれか１項に記載のヒートパイプ。
  7. 前記放熱フィンは、前記上板の上面又は前記下板の下面に対して水平又は任意の角度をなして折り曲げて設けられていることを特徴とする請求項３〜６のうちいずれか１項に記載のヒートパイプ。
  8. 前記上板の放熱フィン、前記中板の放熱フィン及び前記下板の放熱フィンは、互いに非接触となるように異なる形成バターンで配置されていることを特徴とする請求項３〜７のうちいずれか１項に記載のヒートパイプ。
  9. 前記中板には複数の貫通孔が形成されており、
    前記貫通孔は、隣り合う前記中板ごとに位置をずらして設けられ、前記上板から前記下板を上下方向に見たときに、前記毛細管流路が、前記上下方向から斜め方向に傾いて形成されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載のヒートパイプ。
  10. 前記冷却部本体と、この冷却部本体上に実装される前記被冷却装置とが一体として形成されていることを特徴とする請求項１〜９のうちいずれか１項に記載のヒートパイプ。
  11. 前記被冷却装置が発光素子であることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のヒートパイプ。
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