JP2011204851A - ループ型ヒートパイプおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】入熱後に速やかに起動し易いループ型ヒートパイプを提供する。
【解決手段】液管と蒸気管との間に連結された蒸発器１を有するループ型ヒートパイプであって、蒸発器１は、液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、多孔質体を内部に収容し、発熱体からの熱で蒸発した作動流体を蒸気管に導く蒸気排出部を多孔質体とともに形成する筐体と、筐体と多孔質体との間に配置され、蒸気排出部に露出され、作動流体に対して撥液性を有する撥液部１８とを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ループ型ヒートパイプおよび電子機器に関する。

従来から、発熱体（例えば電子機器内の半導体素子など）を冷却する冷却方法の一つとして、ヒートパイプを使用した冷却方法が知られている。ヒートパイプは、内部に封入した作動流体の相変化を利用して熱輸送を行う熱輸送デバイスである。また、上記のヒートパイプの一種として、ループ型ヒートパイプと称される熱輸送デバイスも提案されている。

図２０は、ループ型ヒートパイプの作動原理を模式的に示している。ループ型ヒートパイプは、蒸発器１０１、凝縮器１０２、蒸発器１０１と凝縮器１０２とを連結する蒸気管１０３および液管１０４を備えている。ループ型ヒートパイプの内部には、一定圧力で作動流体１０６が封入されている。作動流体１０６は、外部から蒸発器１０１に供給される熱で液相から気相へと変化した後、熱を伴って蒸気管１０３を通って凝縮器１０２に移動する。凝縮器１０２での放熱によって作動流体１０６は気相から液相へ変化した後、液管１０４を通って作動流体１０６が蒸発器１０１に戻ることで熱の輸送が行われる。

また、ループ型ヒートパイプの蒸発器１０１の内部には、毛細管現象で液相の作動流体１０６を吸い上げるウィック１０５が設けられている。蒸発器１０１に戻ってきた液相の作動流体１０６は、毛細管力でウィック１０５の内部に浸透しながら周囲の熱を受けて気化する。

米国特許第４７６５３９６号公報 特開平８−２００９７６号公報

ループ型ヒートパイプの内部には、液相の作動流体と気相の作動流体とが共存しており、ループ型ヒートパイプを起動する際の気相の作動流体および液相の作動流体の分布状態は常に異なっている。例えば、蒸発部の内部が液相の作動流体で完全に満たされるように分布している場合がある。
上述の場合、蒸発部内には気相の作動流体が存在しないため、蒸発の核となる気相と液相との界面（気液界面）も存在しない。このため、蒸発部では、液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体を生成し、気液界面が得られてから作動流体の循環が開始されることとなり、作動流体の循環が安定するまでに時間を要してしまう問題がある。

発明の一観点によれば、液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を有するループ型ヒートパイプであって、蒸発器は、液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、多孔質体を内部に収容し、発熱体からの熱で蒸発した作動流体を蒸気管に導く蒸気排出部を多孔質体とともに形成する筐体と、筐体と多孔質体との間に配置され、蒸気排出部に露出され、作動流体に対して撥液性を有する撥液部とを含むループ型ヒートパイプが提供される。

発明の別の一観点によれば、半導体素子と、半導体素子が熱的に接触するとともに、液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を備えたループ型ヒートパイプとを備え、蒸発器は、液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、多孔質体を内部に収容し、発熱体からの熱で蒸発した作動流体を蒸気管に導く蒸気排出部を多孔質体とともに形成する筐体と、筐体と多孔質体との間に配置され、蒸気排出部に露出され、作動流体に対して撥液性を有する撥液部とを含む電子機器が提供される。

ループ型ヒートパイプの一態様では、ケースとウィックとの間の撥液部により液相の作動流体が蒸発器の蒸気排出部に浸入しにくくなり、入熱後に瞬時に起動し易くなる。

図１は、コンピュータと、コンピュータに備えられているループ型ヒートパイプとの例を示す斜視図である。 図２は、蒸発器ユニットの一例の各部品を示す斜視図である。 図３は、蒸発器の例（１）の長手方向の断面を模式的に示す断面図である。 図４は、図３のＡ−Ａ’における断面を示す断面図である。 図５は、ウィック外側に気液界面が存在するときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示す図である。 図６は、ウィック外側が液相の作動流体で満たされているときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示す図である。 図７は、蒸発器の例（２）の長手方向の断面を模式的に示す断面図である。 図８は、図７のＢ−Ｂ’における断面を示す断面図である。 図９は、撥液構造体の一例を示す斜視図である。 図１０は、蒸発器の例（２）における撥液構造の製造方法の例を示す断面図である。 図１１は、蒸発器の例（３）の長手方向の断面を示す断面図である。 図１２は、蒸発器の例（４）の半径方向の断面を示す断面図である。 図１３は、蒸発器の例（４）を示す断面図であり、図１３（ａ）は、図１２のＣ−Ｃ’における断面を模式的に示す断面図、図１３（ｂ）は、図１２のＤ−Ｄ’における断面を模式的に示す断面図である。 図１４は、蒸発器の例（５）の半径方向の断面を示す断面図である。 図１５は、蒸発器の例（４）において、撥液加工を施した金属で撥液部を形成した場合の半径方向の断面を示す断面図である。 図１６は、蒸発器ユニットの別例１の断面を示す断面図である。 図１７は、図１６のＥ−Ｅ’における断面を模式的に示す断面図である。 図１８は、蒸発器ユニットの別例２の断面を示す断面図である。 図１９は、図１８のＦ−Ｆ’における断面を模式的に示す断面図である。 図２０は、ループ型ヒートパイプの作動原理を模式的に示す模式図である。

以下、図面を用いて、ループ型ヒートパイプを実装した電子機器の実施形態を説明する。ここで説明する電子機器は、例えばＣＰＵを有するコンピュータである。コンピュータは、コンピュータの動作に伴って発熱したＣＰＵを冷却するために、ループ型ヒートパイプを備えている。

図１は、電子機器の一実施形態であるコンピュータ１０００と、コンピュータ１０００に備えられているループ型ヒートパイプ２００との例を示す斜視図である。

コンピュータ１０００は、電力を蓄える電源２４、情報を蓄えるハードディスク装置２２、および種々の電子回路を有する基板２１を備えている。例えば、基板２１には、情報を一時的に蓄えるメモリ２３、およびコンピュータ１０００の動作の中枢を担う半導体素子であるＣＰＵ２０が設けられている。コンピュータ１０００はＣＰＵ２０の制御の下で動作する。また、ＣＰＵ２０は、コンピュータ１０００の動作に伴って発熱する。例えば、ＣＰＵ２０は、一辺の長さが５０ｍｍの正方形の形状であり、ＣＰＵ２０の発熱量は１０Ｗ〜１２０Ｗの間である。

ループ型ヒートパイプ２００は、ＣＰＵ２０から熱を吸収するとともに、ＣＰＵ２０の外部にその熱を輸送することで、ＣＰＵ２０を冷却する役割を担う。ループ型ヒートパイプ２００は、ＣＰＵ２０と熱的に接触している蒸発器ユニット１０を有している。蒸発器ユニット１０は、発熱体であるＣＰＵ２０から熱を受け取って、蒸発器ユニット１０内の液相の作動流体を蒸発させる。図１に示す実施形態では、ループ型ヒートパイプ２００の作動流体として、例えば水が採用されている。

蒸発器ユニット１０には、蒸発器ユニット１０から出て蒸発器ユニット１０に戻るように、例えば銅製の中空管８がループ状に接続されている。そして、中空管８の内部は、熱輸送材となる作動流体が移動できるようになっている。図１において破線で示すように、中空管８の途中の部分は屈曲して蛇行した形状の蛇行部８ａを有しており、蛇行部８ａには銅製の放熱フィン７ａが接触している。図１に示す実線矢印の向きに中空管８の中を移動してきた気相の作動流体の熱は、放熱フィン７ａと接触する蛇行部８ａで放熱フィン７ａに伝導する。これにより、気相の作動流体が冷却されて凝縮する。ここで、中空管８において、放熱フィン７ａが接触している蛇行部８ａが凝縮器２となる。図１に示す実施形態では、凝縮器２となる中空管８の蛇行部８ａの総長は、例えば約２５０ｍｍである。

また、蒸発器ユニット１０および凝縮器２を連結するとともに、蒸発器ユニット１０で蒸発した気相の作動流体を凝縮器２に移動させる管が、蒸気管３となる。図１に示す実施形態では、蒸発器ユニット１０と凝縮器２との間の距離は、例えば３００ｍｍ程度であり、蒸気管３の管内径は、例えば３ｍｍ程度である。

また、上記の放熱フィン７ａの近傍には、コンピュータ１０００内部の空気を外部に排気する２台のファン７が設けられている。ファン７の排気により、放熱フィン７ａ周囲の熱い空気がコンピュータ１０００外部に放出される。この結果、ＣＰＵ２０の熱は、最終的にコンピュータ１０００外部へ放出されることとなる。図１に示す実施形態では、各々のファン７の大きさは、例えば６０ｍｍ程度である。

一方、凝縮器２で液化した作動流体は、図１に示す実線矢印に沿って中空管の中を移動して蒸発器ユニット１０に戻る。蒸発器ユニット１０および凝縮器２を連結するとともに、凝縮器２で凝縮した液相の作動流体を蒸発器ユニット１０に移動させる管が、液管４である。図１に示す実施形態では、液管４の管内径は、例えば２ｍｍ程度である。

次に、蒸発器ユニット１０について詳しく説明する。

図２は、蒸発器ユニット１０の一例の各部品を示す斜視図である。蒸発器ユニット１０は、本体部１１、断熱部材１２、ウィック５、蒸気出口部１３および液入口部１４を備えている。

本体部１１は、例えば、蒸気出口部１３および液入口部１４の長手方向に沿う方向の寸法が５０ｍｍ程度、蒸気出口部１３または液入口部１４方向の寸法が５０ｍｍ程度、断熱部材方向の寸法が２０ｍｍの金属製（例えば銅製）の箱体であって、図２の下側を向いた面がＣＰＵ２０との接触面となる。本体部１１は、それぞれウィック５を収容する円筒状のケースとなる３本の金属管１１ａを略等間隔で並列に内蔵している。そして、本体部１１は、ＣＰＵ２０から受けた熱を各金属管１１ａに伝導させる。本体部１１には、上記の金属管１１ａにウィック５を収容した二重管構造の蒸発器が３基形成されている。各金属管１１ａは、例えば銅製であって、例えば長手方向の寸法が５０ｍｍ、管厚が２ｍｍ程度、内径が１０ｍｍ程度である。なお、例えば金属製のブロックにウィック５を収容する穴を３つ開口することで、本体部１１および金属管１１ａを一体化させることもできる。本体部１１および金属管１１ａを一体化させることにより、金属管１１ａを本体部１１に内蔵させる工程を省略することができるため、製造コストの低減を図ることができる。

断熱部材１２は、本体部１１のＣＰＵ２０との接触面（図２の下側を向いた面）に対して反対側の面（図２の上側を向いた面）に配置されている。断熱部材１２は、本体部１１の熱を外部に逃がさないようにする役割を担っている。なお、断熱部材１２は省くこともできる。

ウィック５は、金型で金属粉末を焼結形成した多孔質の有底円筒状の部材であって、金属管１１ａの一方の開口から金属管１１ａの内部にそれぞれ収容される。また、ウィック５の外側および内側は微細孔で連通している。これにより、ウィック５の内側の作動流体は、毛細管現象によりウィック５の外側に吸い上げることができる。なお、図２は、３本のウィック５がＥ字状に連結された部材を、本体部１１の金属管１１ａに挿入する例を示している。

また、各々のウィック５の外周には、ウィック５の蒸気管側端部から液管側端部の手前まで、ウィック５の長手方向に延在する図示しない蒸気排出溝が略等間隔で形成される。金属管１１ａの内壁および蒸気排出溝の間に形成される空間は、蒸発した気相の作動流体を蒸気管３に導く蒸気排出部として機能する。

液入口部１４は、金属管１１ａの一方の開口がある本体部１１の一端と接合される。液入口部１４は、図１の液管４（図２では不図示）と接続される入口管１４ａを有している。液入口部１４は、液管４から流入する液相の作動流体を３つに分岐させて、各蒸発器１のウィック５の内部に供給する。

蒸気出口部１３は、金属管１１ａの他方の開口がある本体部１１の他端（図２では破線で示す）と接合される。蒸気出口部１３は、図１の蒸気管３（図２では不図示）と接続される出口管１３ａを有している。蒸気出口部１３は、３つの蒸発器１の蒸気排出部からそれぞれ流出してきた気相の作動流体を１つに収束させて蒸気管３へ送出する。

上記のように、ＣＰＵ２０からの熱は、蒸発器ユニット１０内の蒸発器１の金属管１１ａに伝導する。各々の蒸発器１の内部では、液管４から流入される液相の作動流体が毛細管力でウィック５の内側から外側に吸い上げられる。そして、蒸発器１の蒸気排出部では、金属管１１ａに伝導した熱によって液相の作動流体が蒸発する。蒸発して気相に変化した作動流体は、蒸気出口部１３および蒸気管３を介して凝縮器２に移動することとなる。

図３は、蒸発器ユニット１０に含まれる蒸発器１の一例である、蒸発器の例（１）の長手方向の断面を模式的に示す断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ’断面における断面図である。

蒸発器１は、金属管１１ａと、金属管１１ａ内に設けられたウィック５と、シール部材１５と、撥液層１６とを有している。

ウィック５は、金属管１１ａを、入口管１４ａ側の管と出口管１３ａ側の管とに区分するように配置されている。ウィック５の外周には、ウィック５の蒸気管側（出口管１３ａ側）の端部から液管側（入口管１４ａ側）の端部の手前まで、ウィック５の長手方向に延在する蒸気排出溝５ａが略等間隔で形成されている。本実施例では、蒸気排出溝５ａはウィック５に４５度刻みで８本設けられている。金属管１１ａの内壁および蒸気排出溝５ａの間に形成される空間は、ウィック５から蒸発した気相の作動流体を蒸気管３に導くための蒸気排出部として機能する。

ウィック５は、例えばニッケル焼結金属で形成され、例えば外径は１０ｍｍ程度、内径は４ｍｍ程度、微細孔の孔径は２μｍ程度、空隙率は５０％程度である。各々の蒸気排出溝５ａの溝幅および溝深さは、例えば１ｍｍである。なお、本実施例によれば蒸気排出溝５ａはウィック側に設けられているが、金属管１１ａの内壁に凹部を設け、凹部を蒸気排出溝として用いることもできる。

シール部材１５は、金属管１１ａ内における、ウィック５の入口管１４ａ側の端部に設けられている。シール部材１５は、蒸発器ユニット１の組立時において、ウィック５の液管の側端部と液入口部１４との間には、作動流体の漏れを防ぐシール部材１５（図２では不図示）が挿入されている。

金属管１１ａの内壁表面の蒸気排出溝５ａに対応する位置には、それぞれ作動流体（水）に対して撥液性を有する撥液層１６が形成されている。撥液層１６は、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂の被膜を用いることができる。撥液層１６の膜厚は、例えば１μｍ〜１００μｍ程度である。

以下、蒸発器の例（１）による作用を説明する。コンピュータ１０００の停止によってＣＰＵ２０の発熱が停止すると、ループ型ヒートパイプ２００内での作動流体の循環も停止する。このとき、ループ型ヒートパイプ２００の停止時の熱環境や重力の影響によって、作動流体が入熱時の流動方向に対して逆流する場合がある。

しかし、蒸発器の例（１）では、蒸発器１の蒸気排出溝５ａ内において、撥液層１６が液相の作動流体を弾く。そのため、蒸発器１内部の撥液層１６の形成箇所には液相の作動流体が浸入しにくくなり、ループ型ヒートパイプ２００の非入熱時においてウィック５外側の撥液層１６の周囲に蒸気溜まりが形成される。

したがって、蒸発器の例（１）では、ループ型ヒートパイプ２００の非入熱時にも蒸気排出部内に作動流体の気液界面が確保される。そして、ループ型ヒートパイプ２００の入熱時には、蒸気排出部にある気液界面が蒸発の核となって作動流体の蒸発が生じる。これにより、蒸発器の例（１）では、過熱を要さずに蒸発器１での蒸発が開始されるので、入熱後にループ型ヒートパイプが速やかに起動して、コンピュータ１０００の動作時にＣＰＵ２０が効率よく冷却される。

ここで、図５は、ウィック５外側に気液界面が存在するときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示している。また、図６は、比較例として、ウィック５外側が液相の作動流体で満たされているときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示している。

図５の場合には、ループ型ヒートパイプの起動時間が比較的短いため、蒸発器の温度が目標温度以下に迅速に収束する。一方、図６の場合には、蒸発器の蒸気排出部に蒸発の核となる気液界面がなく、蒸発器の過熱で作動流体の蒸発が開始してからループ型ヒートパイプが起動する。よって、図６の例では、図５の例と比べてループ型ヒートパイプの起動までの時間が長くなるため、蒸発器の温度がＣＰＵの仕様温度を超過する期間が生じうる。

図７は、蒸発器ユニット１０に含まれる蒸発器１の別例である、蒸発器の例（２）の長手方向の断面を模式的に示している。図８は、図７のＢ−Ｂ’断面を示している。なお、蒸発器の例（２）において、蒸発器の例（１）と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。

蒸発器の例（２）では、蒸気排出溝５ａ内に撥液部として撥液構造体１７を配置している。図９は、撥液構造体１７の一例を示す斜視図である。撥液構造体１７は、例えば３０〜１００μｍ程度の間隔で複数の柱状体１７ａが略等間隔に配置されている。また、各柱状体１７のサイズは、例えば、直径が１０μｍ、高さが数１００μｍ〜１ｍｍ程度である。さらに、撥液構造体１７には、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂の被膜による撥液加工が施されている。

ここで、図１０を参照しつつ、蒸発器の例（２）における撥液構造の製造方法の例を説明する。

図１０は、蒸発器の例（２）における撥液構造の製造方法の例を示す断面図である。図１０（ａ）に示す第１の処理では、Ｘ線リソグラフィにより、撥液構造の各柱状体の形状でレジストをパターニングしてレジスト型３１を形成する。図１０（ｂ）に示す第２の処理では、レジスト型３１にニッケルメッキを施し、その後にレジスト型３１を除去することで、撥液構造と同形状のニッケル製のマザー型３２を形成する。図１０（ｃ）に示す第３の処理では、マザー型３２で樹脂にインプリントし、樹脂を硬化させてマスター型３３を形成する。図１０（ｄ）に示す第４の処理では、マスター型３３に銅メッキを施し、その後にマスター型３３を分離させて電鋳構造体３４を得る。その後、上記の電鋳構造体３４にフッ素樹脂で撥液加工を施して、撥液構造体１７を得ることができる。

蒸発器の例（２）では、撥液加工を施した微細な柱状体１７ａが複数配置された撥液構造体１７によって蒸発器１内に撥液部が形成されている。撥液部における柱状体１７ａの隙間には液相の作動流体が浸入しにくいため、撥液部の隙間に蒸気溜まりが形成される。したがって、蒸発器の例（２）では、ループ型ヒートパイプの非入熱時にも蒸気排出部内に作動流体の気液界面が確保されるので、蒸発器の例（１）の場合と同様に、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。

図１１は、蒸発器ユニット１０に含まれる蒸発器１の別例である、蒸発器の例（３）の長手方向の断面を示す断面図である。なお、蒸発器の例（２）において、蒸発器の例（１）および例（２）と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。

蒸発器の例（３）は、蒸発器の例（２）の撥液構造体１７を蒸気排出溝５ａ内に配置するとともに、さらに蒸発器の例（１）と同様に、金属管１１ａの内壁に撥液層１６を形成している。蒸発器の例（３）では、蒸発器の例（１）および例（２）の構成を併せ持つことで、蒸気排出部内に作動流体の気液界面をより確保し易くなる。そのため、蒸発器の例（３）では、蒸発器の例（１）および例（２）の場合と同様に、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。

図１２は、蒸発器ユニット１０に含まれる蒸発器１の別例である、蒸発器の例（４）の半径方向の断面を示す断面図である。図１３は、蒸発器の例（４）を示す断面図であり、図１３（ａ）は、図１２のＣ−Ｃ’における断面を模式的に示す断面図、図１３（ｂ）は、図１２のＤ−Ｄ’における断面を模式的に示す断面図である。

蒸発器の例（４）において、蒸発器の例（１）と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。なお、蒸発器の例（４）では、金属管１１ａの内径は、例えば１２ｍｍ程度である。また、蒸発器の例（４）では、ウィック５の外径は、例えば１０ｍｍ程度であり、ウィック５の蒸気排出溝５ａは６０度刻みで６本設けられている。また、各蒸気排出溝５ａの溝幅および溝深さは１ｍｍに設定されている。

蒸発器の例（４）では、ウィック５の外周に撥液部１８が重ねて形成される。そして、撥液部１８にはウィック５の表面を露出させる複数の溝（１８ａ，１８ｂ）が形成されている。撥液部１８の各溝は、それぞれウィック５の長手方向に延在している。また、撥液部１８の溝は、ウィック５の蒸気排出溝５ａの位置に対応する第１の溝１８ａと、ウィック５の蒸気排出溝５ａの位置に対応しない第２の溝１８ｂとがある。

撥液部１８は、例えばテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂の筒体を金属管１１ａに挿入して形成される。撥液部１８として、例えば多孔質体を用いることもできる。例えば、筒体の内径は１０ｍｍ程度であり、厚さは１ｍｍ程度である。

撥液部１８には、幅１ｍｍの溝が３０度刻みで１２本形成されている。そして、撥液部１８は、６つの溝がウィック５の蒸気排出溝５ａの位置に重なるように配置される。そのため、撥液部１８の溝のうち、蒸気排出溝５ａの位置と重なる溝が第１の溝１８ａとなり、蒸気排出溝５ａの位置と重ならずにウィック５の表面を露出させる溝が第２の溝１８ｂとなる。

蒸発器の例（４）では、撥液部１８の第２の溝１８ｂには、液相の作動流体が浸入しにくいため、第２の溝１８ｂの空間には蒸気溜まりが形成されてウィック５の表面が気液界面となる。また、蒸発器の例（４）の第１の溝１８ａでは、液相の作動流体が弾かれて蒸気溜まりとなり、蒸気排出溝５ａと第１の溝１８ａとの境界近傍に作動流体の気液界面が形成される。したがって、蒸発器の例（４）では、ループ型ヒートパイプの非入熱時にもウィック５の蒸気排出側に蒸発の核となる作動流体の気液界面が確保されるので、ループ型ヒートパイプを入熱後に過熱を要さずに速やかに起動させることができる。

図１４は、蒸発器ユニット１０に含まれる蒸発器１の別例である、蒸発器の例（５）の半径方向の断面を示す断面図である。蒸発器の例（５）は、蒸発器の例（４）の変形例であって、撥液部１８のすべての溝が蒸気排出溝５ａと位置をずらして配置されている。

例えば、蒸発器の例（５）では、ウィック５の蒸気排出溝５ａと撥液部１８の溝１８ｃとは、それぞれ６０度刻みで６本形成されている。そして、ウィック５の蒸気排出溝５ａの位置と撥液部１８の溝１８ｃの位置は、互いに３０度ずれている。なお、蒸発器の例（５）の他の部分は、蒸発器の例（４）と共通するので重複説明は省略する。蒸発器の例（５）の場合も、撥液部１８の溝１８ｃにおいてウィック５の表面が気液界面となるので、蒸発器の例（４）の場合と同様に、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。

なお、蒸発器の例（４）および例（５）において、例えば、ステンレスなどの金属の表面にフッ素樹脂等による撥液加工を施して撥液部１８を形成することもできる。また、多孔質の金属材料を用いることもできる。この場合においても、蒸発器の例（４）および例（５）と同様の効果を得ることができる。

図１５は、蒸発器の例（４）において、撥液加工を施した金属で撥液部１８を形成した場合の半径方向の断面を示す断面図である。なお、図１５において、撥液加工を施した金属部分は符号１８ｄで示す。

図１６は、蒸発器ユニット１０の別例１の断面を示す断面図である。図１７は、図１６のＥ−Ｅ’における断面を模式的に示す断面図である。なお、蒸発器ユニット１０の別例１について、図２の例と共通する要素には同一符号を付して重複説明を省略する。

図１６および図１７に示す蒸発器ユニット１０の別例１では、蒸発器ユニット１０の本体部１１がケースとなっている。そして、本体部１１内に平板型のウィック５が１つ収納されて蒸発器１を形成している。

蒸発器ユニット１０の別例１では、本体部１１はステンレス製の箱体で形成される。ウィック５は銅焼結金属で形成され、ウィック５の幅（図１６の左右方向の長さ）は本体部１１の内部空間の幅とほぼ同じに形成されている。ウィック５の寸法としては、例えば幅が３０ｍｍ、厚さが２ｍｍである。蒸気排出溝の幅および深さは、例えばそれぞれ１ｍｍである。ウィック５の上面および下面には、ウィック５の蒸気管側端部から液管側端部の手前まで、ウィック５の長手方向に延在する蒸気排出溝５ａがそれぞれ形成される。各蒸気排出溝の溝幅および溝深さは、例えば１ｍｍである。ウィック５の上下面と本体部１１との間には、例えば１ｍｍ程度の隙間が形成されている。

また、ウィック５の上側および下側の各隙間には、撥液部１９を形成するシート状のポリエチレン樹脂がそれぞれ挿入されている。撥液部１９のポリエチレン樹脂の厚さは１ｍｍである。そして、撥液部１９にはウィック５の表面を露出させる複数の溝（１９ａ、１９ｂ）が形成されている。撥液部１９の各溝は、それぞれウィック５の長手方向に延在している。また、撥液部１９の溝は、ウィック５の蒸気排出溝５ａの位置に対応する第１の溝１９ａと、ウィック５の蒸気排出溝５ａの位置に対応しない第２の溝１９ｂとがある。蒸発器ユニット１０の別例１では、ループ型ヒートパイプの作動流体として、例えばエタノールやメタノール等のアルコール類を用いることができる。

図１６、図１７に示す蒸発器ユニット１０の別例１では、上記の蒸発器の例（４）と同様に、ループ型ヒートパイプの非入熱時にもウィック５の外側に作動流体の気液界面が確保されるので、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。

図１８は、蒸発器ユニット１０の別例２の断面を示す断面図である。図１９は、図１８のＦ−Ｆ’における断面を模式的に示す断面図である。なお、蒸発器ユニット１０の別例２について、図１６、図１７に示す蒸発器ユニット１０の別例１と共通する要素には同一符号を付して重複説明を省略する。

蒸発器ユニット１０の別例２は、蒸発器ユニット１０の別例１の変形例であって、ウィック５の上側のみに、撥液部１９を形成するシート状のポリエチレン樹脂が配置されている。そして、蒸発器ユニット１０の別例２では、撥液部１９のすべての溝１９ｃは、蒸気排出溝５ａと位置がずれている。

蒸発器ユニット１０の別例２では、上記の蒸発器の例（５）と同様に、ループ型ヒートパイプの非入熱時にもウィック５の外側に作動流体の気液界面が確保されるので、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。

＜実施形態の補足事項＞
図２では蒸発器ユニット１０が３つの円筒状の蒸発器１を内蔵する例を示したが、蒸発器ユニット１０内の蒸発器１の数を適宜変更してもよい。

また、上記の蒸発器の例（１）〜例（３）において、例えば、疎水性シリカ化合物などの他の撥水材料を用いて、撥液層１６や撥液構造体１７を形成してもよい。

また、上記の蒸発器の例（１）〜例（５）において、撥液層１６、撥液構造体１７、撥液部１８を、ポリエチレン樹脂を用いて形成してもよい。上記の場合、ループ型ヒートパイプの作動流体としてアルコール類を用いることができる。

また、図１６〜図１９に示す蒸発器ユニット１０の別例１および別例２において、ポリエチレン樹脂の代わりに、フッ素樹脂を用いて撥液部１９を形成してもよい。あるいは、蒸発器ユニット１０の別例１および別例２において、図１５の例と同様に、金属材にフッ素樹脂による撥液加工を施して撥液部１９を形成してもよい（この場合の図示は省略する）。上記の場合、ループ型ヒートパイプの作動流体として水を用いることができる。

また、上記の説明では、いずれもウィック５に蒸気排出溝５ａを形成する例を説明したが、ウィック５に蒸気排出溝を形成せずに、蒸発器１のケース側に蒸気排出溝を形成してもよい。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１，１０１…蒸発器；２，１０２…凝縮器；３，１０３…蒸気管；４，１０４…液管；５，１０５…ウィック；５ａ…蒸気排出溝；７…ファン；７ａ…放熱フィン；８…中空管；８ａ…蛇行部；１０…蒸発器ユニット；１１…本体部；１１ａ…金属管；１２…断熱部材；１３…蒸気出口部；１３ａ…、出口管；１４…液入口部；１４ａ…入口管；１５…シール部材；１６…撥液層；１７…撥液構造体；１７ａ…柱状体；１８，１９…撥液部；１８ａ〜ｃ，１９ａ〜ｃ…溝；１８ｄ…撥液部の金属部分；２０…ＣＰＵ；２１…基板；２２…ハードディスク装置；２３…メモリ；２４…電源；１０６…作動流体；２００…ループ型ヒートパイプ；１０００…コンピュータ

Claims (4)

1. 液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を有するループ型ヒートパイプであって、
   前記蒸発器は、
   前記液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、
   前記多孔質体を内部に収容し、前記発熱体からの熱で蒸発した前記作動流体を前記蒸気管に導く蒸気排出部を前記多孔質体とともに形成する筐体と、
   前記筐体と前記多孔質体との間に配置され、前記蒸気排出部に露出され、前記作動流体に対して撥液性を有する撥液部と
   を含むことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
2. 前記撥液部が、前記蒸気排出部内に形成されることを特徴とする請求項１記載のループ型ヒートパイプ。
3. 前記撥液部は、前記多孔質体の外周に重ねて形成され、
   前記多孔質体の表面を露出させる空間が前記撥液部に形成されていることを特徴とする請求項１記載のループ型ヒートパイプ。
4. 半導体素子と、
   前記半導体素子が熱的に接触するとともに、液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を備えたループ型ヒートパイプと
   を備え、
   前記蒸発器は、
   前記液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、
   前記多孔質体を内部に収容し、前記発熱体からの熱で蒸発した前記作動流体を前記蒸気管に導く蒸気排出部を前記多孔質体とともに形成する筐体と、
   前記筐体と前記多孔質体との間に配置され、前記蒸気排出部に露出され、前記作動流体に対して撥液性を有する撥液部と
   を含むことを特徴とする電子機器。

Images