JP2008281275A - ループヒートパイプ、冷却装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】設置角度の如何にかかわらず効率的に発熱部品を冷却できるループヒートパイプを提供する。
【解決手段】ループヒートパイプ３３は、蒸発部４２、凝縮部４３、蒸気管４４、液戻り管４５、およびウィック４６を具備する。蒸発部４２は、環状をなした流路４１内に作動流体を封入して形成され、発熱部品２５Ｂの熱によって作動流体を気化させる。凝縮部４３は、気化した作動流体を液化する。蒸気管４４は、蒸発部４２と凝縮部４３とを接続するとともに、気化した作動流体が通される。液戻り管４５は、蒸気管４４とは独立に設けられ、蒸発部４２と凝縮部４３とを接続するとともに、液化した作動流体が通される。ウィック４６は、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせる。
【選択図】図５

Description

本発明は、発熱部品を冷却するためのループヒートパイプおよびこれを備えた冷却装置並びに電子機器に関する。

例えば、発熱部品を冷却するための熱輸送装置として、以下のものが知られている。この熱輸送装置は、液層の作動流体の流路と気相の作動流体の流路とが設けられた基板と、発熱部品の熱を奪う蒸発器と、気相の作動流体が液相に凝縮される凝縮器と、蒸発器に設けられるウィック部材と、基板の流路とウィック部材とを連通するように基板に設けられた連絡孔と、連絡孔に充填された粒体と、を備えている。粒体には、粒径の異なる数種類のものが含まれている。連絡孔には、蒸発器に近づくにつれて、粒径が小さくなるように粒体が充填されている。

この従来例では、上記のように充填された粒体によって、蒸発器に近づくにつれてコンダクタンスが小さくなる。これによって、作動流体の移動を促進して、作動流体の逆流が防止される旨が記載されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−７７０５１号公報

上記特許文献１に記載の発明では、液層の作動流体の流路に何ら手当てがなされていないため、熱輸送装置の設置する角度が不適当な場合には、液化した作動流体が凝縮器から蒸発器に戻らなくなる事態を生ずるおそれがある。

本発明の目的は、設置角度の如何にかかわらず効率的に発熱部品を冷却できるループヒートパイプを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るループヒートパイプは、環状をなした流路内に作動流体を封入して形成されるループヒートパイプであって、発熱部品の熱によって前記作動流体を気化させる蒸発部と、前記気化した作動流体を液化する凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記気化した作動流体が通される蒸気管と、前記蒸気管とは独立に設けられ、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記液化した作動流体が通される液戻り管と、前記蒸発部、前記凝縮部、および前記液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックと、を具備する。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る冷却装置は、発熱部品に熱的に接続される受熱部と、前記受熱部の熱を外部に放出するヒートシンクと、前記受熱部と、前記ヒートシンクとを熱的に接続するとともに、環状をなした流路内に作動流体を封入して形成されるループヒートパイプと、を具備し、前記ループヒートパイプは、前記発熱部品の熱によって前記作動流体を気化させる蒸発部と、前記気化した作動流体を液化する凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記気化した作動流体が通される蒸気管と、前記蒸気管とは独立に設けられ、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記液化した作動流体が通される液戻り管と、前記蒸発部、前記凝縮部、および前記液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックと、を備える。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、筐体と、前記筐体の内部に収容される発熱部品と、前記筐体の内部に収容されるとともに、前記発熱部品を冷却する冷却装置と、を具備する電子機器であって、前記冷却装置は、前記発熱部品に熱的に接続される受熱部と、前記受熱部の熱を外部に放出するヒートシンクと、前記受熱部と、前記ヒートシンクとを熱的に接続するとともに、環状をなした流路内に作動流体を封入して形成されるループヒートパイプと、を備え、前記ループヒートパイプは、前記発熱部品の熱によって前記作動流体を気化させる蒸発部と、前記気化した作動流体を液化する凝縮部と、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記気化した作動流体が通される蒸気管と、前記蒸気管とは独立に設けられ、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記液化した作動流体が通される液戻り管と、前記蒸発部、前記凝縮部、および前記液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックと、を有する。

本発明によれば、設置角度の如何にかかわらず効率的に発熱部品を冷却できるループヒートパイプを提供できる。

以下に、図１から図６を参照して、電子機器の第１の実施形態について説明する。図１に示すように、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ１１は、本体ユニット１２と、表示ユニット１３と、本体ユニット１２と表示ユニット１３との間に設けられるヒンジ機構１４と、を備えている。ヒンジ機構１４は、本体ユニット１２に対して表示ユニット１３が回転できるようにこれを支持している。

表示ユニット１３は、ディスプレイ１５を有している。ディスプレイ１５は、例えば、液晶ディスプレイで構成されている。図１と図２に示すように、本体ユニット１２は、筐体２１と、筐体２１に取り付けられたキーボード２２、タッチパッド２３、ボタン２４と、筐体２１の内部に収容されたプリント回路板２５と、プリント回路板２５の発熱部品２５Ｂを冷却するための冷却装置２６と、を備えている。

図２と図３に示すように、プリント回路板２５は、複数の銅製の配線層を積層したプリント配線板２５Ａと、プリント回路板２５上に実装された発熱部品２５Ｂと、を有している。発熱部品２５Ｂは、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）で構成されているが、これに限定されるものではない。発熱部品２５Ｂは、ノースブリッジやグラフィックスチップ等のその他の回路部品であってもよい。また、本実施形態では、冷却装置２６によって冷却される発熱部品２５Ｂを一つのみ示しているが、これに限定されるものではなく、複数の発熱部品を本実施形態の冷却装置によって冷却するようにしてもよい。

冷却装置２６は、筐体２１の内部に収容されている。冷却装置２６は、発熱部品２５Ｂに熱的に接続された受熱部３１と、受熱部３１の熱を外部に放出するヒートシンク３２と、受熱部３１とヒートシンク３２とを熱的に接続するループヒートパイプ３３と、ヒートシンク３２における放熱を促進するためのファンユニット３４と、を備えている。本実施形態では、受熱部３１は、例えば、ループヒートパイプ３３の一部で構成されている。もっとも、受熱部３１は、これに限定されるものではなく、例えば、熱伝導性が良好で、例えば方形をなした受熱板を受熱部として設けてもよい。ヒートシンク３２は、方形のフィンを複数連結して形成されている。

図３に示すように、ファンユニット３４は、ファン本体３４Ａと、ファン本体３４Ａの周囲を囲むケーシング３４Ｂと、ファン本体３４Ａを回転させるためのモータと、を有している。モータは、プリント回路板２５と電気的に接続されており、プリント回路板２５の制御によってファン本体３４Ａを回転させることができる。

図４に示すように、ループヒートパイプ３３は、第１の板部材３３Ａと、第２の板部材３３Ｂとを重ね合わせて形成されている。第１の板部材３３Ａと、第２の板部材３３Ｂとは、それぞれ銅により形成されている。第１の板部材３３Ａと、第２の板部材３３Ｂの材質はこれに限定されるものではない。第１の板部材３３Ａと、第２の板部材３３Ｂとは、アルミニウム合金によって形成されていても良い。

第２の板部材３３Ｂに、溝３５が形成されている。これらの溝３５によって、作動流体が封入される環状の流路４１が形成されている。溝３５は、例えば、エッチング処理によって形成される。ループヒートパイプ３３内には、例えば、３つの流路４１が形成されている。

作動流体は、液体と気体との間で状態変化することができる。作動流体は、例えば、水で構成されている。もっとも、作動流体は、水に限定されるものではない。作動流体は、例えば、エタノールや、アンモニア、ブタンであってもよい。

なお、ループヒートパイプ３３の熱輸送量は、従来型のロッド状のヒートパイプの熱輸送量に比して飛躍的に向上しており、従来型のものと同列に論ずることはできない。より具体的には、従来型の棒状のヒートパイプ（外径６ｍｍ）の熱輸送量が例えば、３５Ｗ程度であるのに対して、ループヒートパイプ（外径４．２ｍｍ）の熱輸送量は、例えば１０００Ｗ程度である。

続いて、図５と図６を参照して、各流路４１について詳細に説明する。図５は、流路４１の構造を模式的に示している。流路４１は、発熱部品２５Ｂの熱で作動流体を気化させる蒸発部４２と、蒸発部４２で気化した作動流体を液化する凝縮部４３と、蒸発部４２と凝縮部４３とを接続する蒸気管４４と、蒸気管４４とは独立に設けられるとともに蒸発部４２と凝縮部４３とを接続する液戻り管４５と、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられるウィック４６と、を有している。

蒸発部４２は、発熱部品２５Ｂに熱的に接続されている。蒸発部４２において、作動流体を気化させて発熱部品２５Ｂの熱を奪うことができる。凝縮部４３は、ヒートシンク３２と熱的に接続されている。凝縮部４３において、作動流体を液化させて発熱部品２５Ｂから伝えられた熱をヒートシンク３２に伝えることができる。蒸気管４４には、蒸発部４２で気化した作動流体が通される。液戻り管４５には、凝縮部４３で液化した作動流体が通される。

ウィック４６は、液化した作動流体に毛細管力を作用させて、作動流体を蒸発部４２に還流させるものの総称である。本実施形態において、ウィック４６は、例えば、図６に示すように、流路４１の内部に金属粉末を焼結して形成された多孔質材４９で形成されている。なお、図４では、ウィック４６の図示を省略している。

ウィック４６は、密に配置された第１の部分４７と、疎に配置された第２の部分４８と、を有している。ウィック４６の第１の部分４７は、蒸発部４２の内部に配置されている。ウィック４６の第２の部分４８は、蒸発部４２の内部、液戻り管４５の内部、および凝縮部４３の内部、のそれぞれにまたがって配置されている。ウィック４６は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成されている。なお、ウィック４６の第２の部分４８を蒸発部４２の内部に設けず、液戻り管４５の内部と、凝縮部４３の内部と、にのみ配置するようにしてもよい。

ウィック４６の第２の部分４８は、さらに、密度の異なる第１から第３の領域４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃを有している。より具体的には、ウィック４６の第２の部分４８は、これらの中で最も密になった第１の領域４８Ａと、これらの中で最も疎になった第３の領域４８Ｃと、これらの中間の密度を有する第２の領域４８Ｂと、を含んでいる。第１の領域４８Ａおよび第２の領域４８Ｂは、液戻り管４５の内部に配置されている。第３の領域４８Ｃは、液戻り管４５と凝縮部４３とにまたがって配置されている。

本実施形態の冷却装置において、発熱部品２５Ｂの熱は、受熱部３１を介してループヒートパイプ３３の蒸発部４２に伝達される。蒸発部４２において、この熱を吸収した作動流体は気化し、蒸気管４４を通って凝縮部４３に送られる。凝縮部４３において、作動流体は当該熱を放出して液化する。こうして、発熱部品２５Ｂの熱は、ヒートシンク３２に伝達される。ヒートシンク３２に伝えられた熱は、ファンユニット３４から送られる空気に伝達され、筐体２１の開口部２７を介して大気中に放出される。

凝縮部４３には、蒸発部４２と連続しているウィック４６の第２の部分４８の第３の領域４８Ｃが配置されている。このとき、蒸発部４２のウィック４６の第１の部分４７の端面では、作動流体が揮発している。このため、ウィック４６の第２の部分４８の第３の領域４８Ｃには毛細管力が作用しており、凝縮部４３で液化した作動流体は、凝縮部４３で滞ることなく、蒸発部４２にまで送られる。なお、凝縮部４３から液戻り管４５を経由して蒸発部４２まで行くルートでは、蒸発部４２に行くにつれてウィック４６の密度が増加し、その結果圧力損失が徐々に増大する。このため、蒸発部４２から液戻り管４５に向かって作動流体が逆流することが極力防止されている。

以上が、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ１１の実施形態である。本実施形態によれば、ループヒートパイプ３３は、環状をなした流路４１内に作動流体を封入して形成され、発熱部品２５Ｂの熱によって作動流体を気化させる蒸発部４２と、気化した作動流体を液化する凝縮部４３と、蒸発部４２と凝縮部４３とを接続するとともに、気化した作動流体が通される蒸気管４４と、蒸気管４４とは独立に設けられ、蒸発部４２と凝縮部４３とを接続するとともに、液化した作動流体が通される液戻り管４５と、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィック４６と、を具備する。

この構成によれば、蒸発部４２、凝縮部４３、液戻り管４５のそれぞれに毛細管力を生じるウィック４６が設けられているため、凝縮部４３で液化した作動媒体を凝縮部４３内のウィック４６で吸収して、蒸発部４２まで効率的に導くことができる。これにより、作動流体の循環が停止するトップヒートの発生を防止して、ループヒートパイプ３３の設置角度によらず、効率的に発熱部品２５Ｂを冷却することができる。

この場合、ウィック４６は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成される。例えば、ウィック４６を蒸発部４２に配置すると、ポータブルコンピュータ１１の使用によって、蒸発部４２とともにウィック４６の温度も上昇する。このとき、作動流体の気化は、ウィック４６の両方の端部で起こるため、作動流体の逆流を生ずるおそれがある。本実施形態では、ウィック４６は、凝縮部４３から蒸発部４２に至るように連続的に形成され、ウィック４６の一方の端部は凝縮部４３に配置される。凝縮部４３の温度は、蒸発部４２の温度に比して低くなるため、凝縮部４３にあるウィック４６の端部から作動流体が蒸発することが抑制される。これにより、作動流体に逆流が生ずることを防止できる。

この場合、ウィック４６は、密に配置された第１の部分４７と、疎に配置された第２の部分４８と、を有し、第１の部分４７は、蒸発部４２の内部に配置されるとともに、第２の部分４８は、凝縮部４３および液戻り管４５の内部に配置される。ウィック４６の密度が大きくなると、これに比例して作動流体にかかる圧力損失が大きくなる。逆に、ウィック４６の密度が小さくなると、これに比例して作動流体にかかる圧力損失は小さくなる。上記のように、凝縮部４３から蒸発部４２に至るまで、連続的に均一な密度でウィック４６を配置すると、液戻り管４５の圧力損失が大きくなる。この構成によれば、第２の部分４８全体として、圧力損失を小さくできるため、流路４１内の圧力損失の増加を防止できる。

この場合、ウィック４６の第２の部分４８は、蒸発部４２に近づくにつれてその密度が高くなっている。例えば、第２の部分４８においてウィック４６の密度を一律に低くすると、圧力損失が小さくなり、作動流体の逆流が起こりやすくなる。本実施形態によれば、蒸発部４２に近づくにつれ徐々に圧力損失を大きくできるため、圧力損失の増大を極力抑えつつ、作動流体の逆流防止を実現できる。

この場合、ウィック４６は、流路４１内に配置された多孔質材４９で構成される。この構成によれば、焼結させる金属粉の量や粒径を変更することによって、ウィック４６の密度差を簡単に形成できる。

続いて、図７と図８を参照して、電子機器の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の電子機器の一例であるポータブルコンピュータ６１は、ウィック６２の構造が第１の実施形態と異なっているが、他の部分は共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、共通する箇所については共通の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態にかかるポータブルコンピュータ６１の外観は、図１に示すものと同じである。

ポータブルコンピュータ６１は、本体ユニット１２と、表示ユニット１３と、ヒンジ機構１４と、を備えおり、本体ユニット１２は、筐体２１と、筐体２１の内部に収容されたプリント回路板２５と、プリント回路板２５の発熱部品２５Ｂを冷却するための冷却装置２６と、を備えている。

冷却装置２６は、発熱部品２５Ｂに熱的に接続された受熱部３１と、受熱部３１の熱を外部に放出するヒートシンク３２と、受熱部３１とヒートシンク３２とを熱的に接続するループヒートパイプ６３と、ヒートシンク３２における放熱を促進するためのファンユニット３４と、を備えている。本実施形態では、受熱部３１は、例えば、ループヒートパイプ６３の一部で構成されている。

ループヒートパイプ６３は、例えば、３つの流路４１を有している。各流路４１内に封入される作動流体は、液体と気体との間で状態変化可能な水で構成される。各流路４１の全体構成は、図５に示すものと同様である。つまり、流路４１は、蒸発部４２、凝縮部４３、蒸気管４４、液戻り管４５、およびウィック６２を有している。ウィック６２は、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられている。

図７と図８に示すように、本実施形態において、ウィック６２は、例えば、流路４１内に形成された複数の溝部６４で構成されている。本実施形態では、溝部６４によって、毛細管力を生じさせている。複数の溝部６４は、例えば、プレス加工、エッチング、切削加工などによって形成されている。

ウィック６２は、内部に溝部６４が密に配置された第１の部分６５と、内部に溝部６４が疎に配置された第２の部分６６と、を有している。ウィック６２の第１の部分６５は、蒸発部４２の内部に配置されている。ウィック６２の第２の部分６６は、蒸発部４２の内部、液戻り管４５の内部、および凝縮部４３の内部、のそれぞれにまたがっている。ウィック６２は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成されている。なお、ウィック６２の第２の部分６６を蒸発部４２の内部に設けず、液戻り管４５の内部と、凝縮部４３の内部と、にのみ配置するようにしてもよい。

ウィック６２の第２の部分６６は、さらに、溝部６４の密度の異なる第１から第３の領域６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃを有している。より具体的には、ウィック６２の第２の部分６６は、これらの中で最も溝部６４の密度が密になった第１の領域６６Ａと、これらの中で最も溝部６４が疎になった第３の領域６６Ｃと、これらの中間の溝部６４の密度を有する第２の領域６６Ｂと、含んでいる。第１の領域６６Ａおよび第２の領域６６Ｂは、液戻り管４５の内部に配置されている。第２の領域６６Ｂは、液戻り管４５と凝縮部４３とにまたがって配置されている。

本実施形態の冷却装置において、発熱部品２５Ｂの熱は、受熱部３１を介してループヒートパイプ６３に伝達され、当該熱は、ヒートシンク３２に伝達され大気中に放出される。凝縮部４３には、蒸発部４２と連続しているウィック６２の第２の部分６６の第２の領域６６Ｂが配置されている。このとき、蒸発部４２のウィック６２の第１の部分６５の端面では、作動流体が揮発している。このため、ウィック６２の第２の部分６６の第３の領域６６Ｃには毛細管力が作用しており、凝縮部４３で液化した作動流体は、凝縮部４３で滞ることなく、蒸発部４２にまで送られる。

本実施形態によれば、ウィック６２は、流路４１内に形成された複数の溝部６４で構成される。この構成によれば、溝部６４の本数を変更するだけで、簡単にウィック６２の密度に勾配を設けることができる。

続いて、図９と図１０を参照して、電子機器の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の電子機器の一例であるポータブルコンピュータ７１は、ウィック７２の構造が第１の実施形態と異なっているが、他の部分は共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、共通する箇所については共通の符号を付して説明を省略する。

第３の実施形態にかかるポータブルコンピュータ７１の外観は、図１に示すものと同じである。ポータブルコンピュータ７１は、本体ユニット１２と、表示ユニット１３と、ヒンジ機構１４と、を備えており、本体ユニット１２は、筐体２１と、筐体２１の内部に収容されたプリント回路板２５と、プリント回路板２５の発熱部品２５Ｂを冷却するための冷却装置２６と、を備えている。

冷却装置２６は、発熱部品２５Ｂに熱的に接続された受熱部３１と、受熱部３１の熱を外部に放出するヒートシンク３２と、受熱部３１とヒートシンク３２とを熱的に接続するループヒートパイプ７３と、ヒートシンク３２における放熱を促進するためのファンユニット３４と、を備えている。本実施形態では、受熱部３１は、例えば、ループヒートパイプ７３の一部で構成されている。

ループヒートパイプ７３は、例えば、３つの流路４１を有している。各流路４１内に封入される作動流体は、液体と気体との間で状態変化可能な水で構成される。各流路４１の全体構成は、図５に示すものと同様である。つまり、流路４１は、蒸発部４２、凝縮部４３、蒸気管４４、液戻り管４５、およびウィック７２を有している。ウィック７２は、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられている。

本実施形態において、ウィック７２は、例えば、流路４１内に配置されたメッシュ７４で構成されている。つまり、本実施形態では、メッシュ７４によって、毛細管力を生じさせている。なお、流路４１内に、メッシュ７４の周囲を支持するためのワイヤを配置してもよい。

ウィック７２は、メッシュ７４の目が細かくなった第１の部分７６と、メッシュ７４の目が粗くなった第２の部分７７と、を有している。ウィック７２の第１の部分７６は、蒸発部４２の内部に配置されている。ウィック７２の第２の部分７７は、蒸発部４２の内部、液戻り管４５の内部、および凝縮部４３の内部、のそれぞれにまたがっている。ウィック７２は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成されている。なお、ウィック７２の第２の部分７７を蒸発部４２の内部に設けず、液戻り管４５の内部と、凝縮部４３の内部と、にのみ配置するようにしてもよい。

ウィック７２の第２の部分７７は、さらに、メッシュ７４の目の粗さの異なる第１から第３の領域７７Ａ、７７Ｂ、７７Ｃを有している。より具体的には、ウィック７２の第２の部分７７は、これらの中で最もメッシュの目が細かくなった第１の領域７７Ａと、これらの中で最もメッシュの目が粗くなった第３の領域７７Ｃと、これらの中間のメッシュの目を有する第２の領域７７Ｂと、を含んでいる。第１の領域７７Ａおよび第２の領域７７Ｂは、液戻り管４５の内部に配置されている。第３の領域７７Ｃは、液戻り管４５と凝縮部４３とにまたがって配置されている。ウィック７２は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成されている。なお、ウィック７２の第２の部分７７を蒸発部４２の内部に設けず、液戻り管４５の内部と、凝縮部４３の内部と、にのみ配置するようにしてもよい。

本実施形態の冷却装置２６において、発熱部品２５Ｂの熱は、受熱部３１を介してループヒートパイプ７３に伝達され、当該熱は、ヒートシンク３２に伝達され大気中に放出される。

凝縮部４３には、蒸発部４２と連続しているウィック７２の第２の部分７７の第３の領域７７Ｃが配置されている。このとき、蒸発部４２のウィック７２の第１の部分７６の端面では、作動流体が揮発している。このため、ウィック７２の第２の部分７７の第３の領域７７Ｃには毛細管力が作用しており、凝縮部４３で液化した作動流体は、凝縮部４３で滞ることなく、蒸発部４２にまで送られる。

本実施形態によれば、ウィック７２は、流路４１内に配置されたメッシュ７４で構成される。この構成によれば、目の粗さの異なる複数種類のメッシュ７４を用意するだけで、簡単にウィック７２の密度に勾配を設けることができる。

続いて、図１１と図１２を参照して、電子機器の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の電子機器の一例であるポータブルコンピュータ８１は、ウィック８２の構造が第１の実施形態と異なっているが、他の部分は共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、共通する箇所については共通の符号を付して説明を省略する。

第４の実施形態にかかるポータブルコンピュータ８１の外観は、図１に示すものと同じである。ポータブルコンピュータ８１は、本体ユニット１２と、表示ユニット１３と、ヒンジ機構１４と、を備えおり、本体ユニット１２は、筐体２１と、筐体２１の内部に収容されたプリント回路板２５と、プリント回路板２５の発熱部品２５Ｂを冷却するための冷却装置２６と、を備えている。

冷却装置２６は、発熱部品２５Ｂに熱的に接続された受熱部３１と、受熱部３１の熱を外部に放出するヒートシンク３２と、受熱部３１とヒートシンク３２とを熱的に接続するループヒートパイプ８３と、ヒートシンク３２における放熱を促進するためのファンユニット３４と、を備えている。本実施形態では、受熱部３１は、例えば、ループヒートパイプ８３の一部で構成されている。

ループヒートパイプ８３は、例えば、３つの流路４１を有している。各流路４１内に封入される作動流体は、液体と気体との間で状態変化可能な水で構成される。各流路４１の全体構成は、図５に示すものと同様である。つまり、流路４１は、蒸発部４２、凝縮部４３、蒸気管４４、液戻り管４５、およびウィック８２を有している。ウィック８２は、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられている。

本実施形態において、ウィック８２は、例えば、流路４１内に配置された複数のワイヤ８４で構成されている。つまり、本実施形態では、各ワイヤ８４の間にできる空隙によって、毛細管力を生じさせている。

ウィック８２は、ワイヤ８４が密に配置された第１の部分８５と、ワイヤ８４が疎に配置された第２の部分８６と、を有している。ウィック８２の第１の部分８５は、蒸発部４２の内部に配置されている。ウィック８２の第２の部分８６は、蒸発部４２の内部、液戻り管４５の内部、および凝縮部４３の内部、のそれぞれにまたがっている。ウィック８２は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成されている。なお、ウィック８２の第２の部分８６を蒸発部４２の内部に設けず、液戻り管４５の内部と、凝縮部４３の内部と、にのみ配置するようにしてもよい。

ウィック８２の第２の部分８６は、さらに、ワイヤ８４が配置される本数の異なった第１から第３の領域８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃを有している。より具体的には、ウィック８２の第２の部分８６は、これらの中で最もワイヤ８４が密に配置された第１の領域８６Ａと、これらの中で最もワイヤ８４の目が疎に配置された第３の領域８６Ｃと、これらの中間の本数のワイヤ８４が配置される第２の領域８６Ｂと、を含んでいる。第１の領域８６Ａおよび第２の領域８６Ｂは、液戻り管４５の内部に配置されている。第３の領域８６Ｃは、液戻り管４５と凝縮部４３とにまたがって配置されている。

本実施形態の冷却装置２６において、発熱部品２５Ｂの熱は、受熱部３１を介してループヒートパイプ８３に伝達され、当該熱は、ヒートシンク３２に伝達され大気中に放出される。凝縮部４３には、蒸発部４２と連続しているウィック８２の第２の部分８６の第３の領域８６Ｃが配置されている。このとき、蒸発部４２のウィック８２の第１の部分８５の端面では、作動流体が揮発している。このため、ウィック８２の第２の部分８６の第３の領域８６Ｃには毛細管力が作用しており、凝縮部４３で液化した作動流体は、凝縮部４３で滞ることなく、蒸発部４２にまで送られる。

本実施形態によれば、ウィック８２は、流路４１内に配置された複数のワイヤ８４で構成される。この構成によれば、ワイヤ８４の本数を変更するだけで、簡単にウィック８２の密度に勾配を設けることができる。

続いて、図１３を参照して、電子機器の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態の電子機器の一例であるポータブルコンピュータ９１は、ウィック９２の構造が第１の実施形態と異なっているが、他の部分は共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、共通する箇所については共通の符号を付して説明を省略する。

第５の実施形態にかかるポータブルコンピュータ９１の外観は、図１に示すものと同じである。

冷却装置２６は、発熱部品２５Ｂに熱的に接続された受熱部３１と、受熱部３１の熱を外部に放出するヒートシンク３２と、受熱部３１とヒートシンク３２とを熱的に接続するループヒートパイプ９３と、ヒートシンク３２における放熱を促進するためのファンユニット３４と、を備えている。本実施形態では、受熱部３１は、例えば、ループヒートパイプ９３の一部で構成されている。

ループヒートパイプ９３は、例えば、３つの流路４１を有している。各流路４１内に封入される作動流体は、液体と気体との間で状態変化可能な水で構成される。各流路４１の模式的に示す断面図を図１３に示している。流路４１は、蒸発部４２、凝縮部４３、蒸気管４４、液戻り管４５、およびウィック９２を有している。ウィック９２は、蒸発部４２、凝縮部４３、および液戻り管４５の内部にそれぞれ設けられている。

本実施形態において、ウィック９２は、例えば、流路４１の内部に金属粉末を焼結して形成された多孔質材４９で形成されている。

ウィック９２は、密に配置された第１の部分９４と、疎に配置された第２の部分９５と、を有している。ウィック９２の第１の部分９４は、蒸発部４２の内部に配置されている。ウィック９２の第２の部分９５は、蒸発部４２の内部、液戻り管４５の内部、および凝縮部４３の内部、のそれぞれにまたがっている。ウィック９２は、凝縮部４３から、液戻り管４５を経由して、蒸発部４２に至るように連続的に形成されている。また、ウィック９２の第２の部分９５は、第１の実施形態と異なり、均一な密度で構成されている。第２の部分９５は、第１の実施形態のウィック４８の第３の領域４８Ｃの密度と同等の低密度で均一に配置されている。なお、ウィック９２の第２の部分９５を蒸発部の内部に設けず、液戻り管４５の内部と、凝縮部４３の内部と、にのみ配置するようにしてもよい。

この冷却装置２６において、発熱部品２５Ｂの熱は、受熱部３１を介してループヒートパイプ９３に伝達され、当該熱は、ヒートシンク３２に伝達され大気中に放出される。凝縮部４３には、蒸発部４２と連続しているウィック９２の第２の部分９５が配置されている。このとき、蒸発部４２のウィック９２の第１の部分９４の端面では、作動流体が揮発している。このため、ウィック９２の第２の部分９５には毛細管力が作用しており、凝縮部４３で液化した作動流体は、凝縮部４３で滞ることなく蒸発部４２にまで送られる。

本実施形態によれば、ウィック９２の第２の部分９５は、第１の部分９４よりも低い密度で均一に配置されている。このため、蒸発部４２、凝縮部４３、液戻り管４５の内部にウィック９２をそれぞれ設けたとしても、流路４１内において、圧力損失が大きくなることを防止できる。なお、ウィック９２の一方の端部は凝縮部４３に配置されるため、凝縮部４３の温度は、蒸発部４２の温度に比して低くなっている。このため、凝縮部４３にあるウィック９２の端部から作動流体の蒸発量は少なく、作動流体に逆流を生じたとしても、その量は微小なものになっている。

本発明の電子機器は、上記のポータブルコンピュータ用に限らず、例えば携帯情報端末のようなその他の電子機器に対しても実施可能である。その他、電子機器は、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

第１の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを示す斜視図。 図１に示すポータブルコンピュータの筐体を水平方向に切断して示す断面図。 図２に示す筐体の内部に収容される冷却装置を分解して示す斜視図。 図３に示す冷却装置のループヒートパイプを分解して示す斜視図。 図４に示すループヒートパイプの内部を模式的に示した断面図。 図５に示すループヒートパイプのＦ６−Ｆ６線の位置に沿った断面図。 第２の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータのループヒートパイプを模式的に示す断面図。 図７に示すループヒートパイプのＦ８−Ｆ８線の位置に沿った断面図。 第３の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータのループヒートパイプを模式的に示す断面図。 図９に示すループヒートパイプのＦ１０−Ｆ１０線の位置に沿った断面図。 第４の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータのループヒートパイプを模式的に示す断面図。 図１１に示すループヒートパイプのＦ１２−Ｆ１２線の位置に沿った断面図。 第５の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータのループヒートパイプを模式的に示す断面図。

符号の説明

１１、６１、７１、８１、９１…ポータブルコンピュータ、２１…筐体、２５Ｂ…発熱部品、２６…冷却装置、３１…受熱部、３２…ヒートシンク、３３、６３、７３、９３…ループヒートパイプ、４１…流路、４２…蒸発部、４３…凝縮部、４４…蒸気管、４５…液戻り管、４６、６２、７２、９２…ウィック、４７、６５、７６、８５、９４…第１の部分、４８、６６、７７、８６、９５…第２の部分、４９…多孔質材、６４…溝部、７４…メッシュ、８２…ウィック、８３…ループヒートパイプ、８４…ワイヤ

Claims (10)

1. 環状をなした流路内に作動流体を封入して形成されるループヒートパイプであって、
   発熱部品の熱によって前記作動流体を気化させる蒸発部と、
   前記気化した作動流体を液化する凝縮部と、
   前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記気化した作動流体が通される蒸気管と、
   前記蒸気管とは独立に設けられ、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記液化した作動流体が通される液戻り管と、
   前記蒸発部、前記凝縮部、および前記液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックと、
   を具備することを特徴とするループヒートパイプ。
2. 前記ウィックは、前記凝縮部から、前記液戻り管を経由して、前記蒸発部に至るように連続的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のループヒートパイプ。
3. 前記ウィックは、密に配置された第１の部分と、疎に配置された第２の部分と、を有し、
   前記第１の部分は、前記蒸発部の内部に配置されるとともに、
   前記第２の部分は、前記凝縮部および前記液戻り管の内部に配置されることを特徴とする請求項２に記載のループヒートパイプ。
4. 前記ウィックの第２の部分は、前記蒸発部に近づくにつれて密度が高くなることを特徴とする請求項３に記載のループヒートパイプ。
5. 前記ウィックは、前記流路内に配置された多孔質材で構成されることを特徴とする請求項４に記載のループヒートパイプ。
6. 前記ウィックは、前記流路内に形成された複数の溝部で構成されることを特徴とする請求項４に記載のループヒートパイプ。
7. 前記ウィックは、前記流路内に配置されたメッシュで構成されることを特徴とする請求項４に記載のループヒートパイプ。
8. 前記ウィックは、前記流路内に配置された複数のワイヤで構成されることを特徴とする請求項４に記載のループヒートパイプ。
9. 発熱部品に熱的に接続される受熱部と、
   前記受熱部の熱を外部に放出するヒートシンクと、
   前記受熱部と、前記ヒートシンクとを熱的に接続するとともに、環状をなした流路内に作動流体を封入して形成されるループヒートパイプと、
   を具備し、
   前記ループヒートパイプは、
   前記発熱部品の熱によって前記作動流体を気化させる蒸発部と、
   前記気化した作動流体を液化する凝縮部と、
   前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記気化した作動流体が通される蒸気管と、
   前記蒸気管とは独立に設けられ、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記液化した作動流体が通される液戻り管と、
   前記蒸発部、前記凝縮部、および前記液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックと、
   を備えることを特徴とする冷却装置。
10. 筐体と、
    前記筐体の内部に収容される発熱部品と、
    前記筐体の内部に収容されるとともに、前記発熱部品を冷却する冷却装置と、
    を具備する電子機器であって、
    前記冷却装置は、
    前記発熱部品に熱的に接続される受熱部と、
    前記受熱部の熱を外部に放出するヒートシンクと、
    前記受熱部と、前記ヒートシンクとを熱的に接続するとともに、環状をなした流路内に作動流体を封入して形成されるループヒートパイプと、
    を備え、
    前記ループヒートパイプは、
    前記発熱部品の熱によって前記作動流体を気化させる蒸発部と、
    前記気化した作動流体を液化する凝縮部と、
    前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記気化した作動流体が通される蒸気管と、
    前記蒸気管とは独立に設けられ、前記蒸発部と前記凝縮部とを接続するとともに、前記液化した作動流体が通される液戻り管と、
    前記蒸発部、前記凝縮部、および前記液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックと、
    を有することを特徴とする電子機器。

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