(57)【要約】【課題】冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能なウィックを提供する。【解決手段】ウィック６は、作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発部２（受熱部７）と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮部３とを備えるループ型ヒートパイプ１に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝１０を有し、蒸発部２の内部に設けられる多孔質体で構成されたものである。そして、多孔質体は、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであり、気相流体溝１０は、ウィック６が蒸発部２の内部に設けられた状態で、気相に相変化した作動流体を輸送する方向に直交する気相流路断面の蒸発部２の筐体に当接する当接辺の長さをＬａ、当接辺に対向する底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たす。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮器とを備える冷却手段に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝を有し、前記蒸発器の内部に設けられる多孔質体で構成されたウィックにおいて、
前記多孔質体は、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであり、
前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、気相に相変化した作動流体を輸送する方向に直交する流路断面の前記蒸発器の筐体に当接する当接辺の長さをＬａ、前記当接辺に対向する底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすことを特徴とするウィック。
【請求項２】
請求項１に記載のウィックにおいて、
前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、前記流路断面における深さをＤとしたとき、０．３≦Ｌａ／Ｄ≦３の関係を満たすことを特徴とするウィック。
【請求項３】
請求項１に記載のウィックにおいて、
前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、前記流路断面における深さをＤとしたとき、０．５≦Ｌａ／Ｄ≦２の関係を満たすことを特徴とするウィック。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一に記載のウィックにおいて、
前記発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムが、水発泡シリコーンゴム又は水発泡ウレタンゴムであることを特徴とするウィック。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一に記載のウィックにおいて、
前記多孔質体は、平均細孔径が３０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する水発泡シリコーンゴム又は水発泡ウレタンゴムであることを特徴とするウィック。
【請求項６】
作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮器とを備えるループ型ヒートパイプにおいて、
前記蒸発器の内部に、請求項１乃至５のいずれか一に記載のウィックを設けることを特徴とするループ型ヒートパイプ。
【請求項７】
作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮器とを備える冷却装置において、
前記蒸発器の内部に、請求項１乃至５のいずれか一に記載のウィックを設けることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
冷却手段を備える電子機器において、
前記冷却手段として、
請求項７に記載の冷却装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮器とを備える冷却手段に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝を有し、前記蒸発器の内部に設けられる多孔質体で構成されたウィックを製造するウィック製造方法において、
前記多孔質体は、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであり、
前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、気相に相変化した作動流体を輸送する方向に直交する流路断面の前記蒸発器の筐体に当接する当接辺の長さをＬａ、前記当接辺に対向する底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすことを特徴とするウィック製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウィック、ループ型ヒートパイプ、冷却装置、電子機器、及びウィック製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮器とを備える冷却手段に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝を有し、前記蒸発器の内部に設けられる多孔質体で構成されたウィックが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、次のようなウィックを、ループ型ヒートパイプの蒸発器の内部に設けたものが記載されている。
多孔質ゴムから構成される一端側が閉塞された円柱状の中空部材であり、蒸発器の筐体に接する外周面の周方向に直交する方向に、気相流路となる複数の気相流体溝（蒸気排出溝）が形成されたウィックであり、このウィックを蒸発器の内部に設けている。
具体的には、発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムから構成されたウィックを蒸発器の筐体に有する円柱形状の内部空間の内径よりも大きな上記ウィックを蒸発器の筐体内に圧入している。
加えて、このウィックを構成する多孔質ゴムの、多孔質の気泡構造の諸元（仕様、製造時の条件）が、平均空孔径が５０［μｍ］以下、空孔率が２０［％］以上８０［％］以下、連泡率が２５［％］以上１００［％］以下が望ましいとされている。
そして、これらの構成により、蒸発器の筐体の内面に対するウィックの密着性の確保と、ウィックの外周面近傍等の局所的な空孔のつぶれの抑制とを容易に行え、良好な冷却性能を得ることができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近年、電子機器等に用いる冷却手段には、冷却性能のさらなる向上の要請が以前にも増して高まっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮器とを備える冷却手段に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝を有し、前記蒸発器の内部に設けられる多孔質体で構成されたウィックにおいて、前記多孔質体は、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであり、前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、気相に相変化した作動流体を輸送する方向に直交する流路断面の前記蒸発器の筐体に当接する当接辺の長さをＬａ、前記当接辺に対向する底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能なウィックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係るループ型ヒートパイプの一例を示した概略説明図。
【図２】図１における破線で示すａ―ａ断面で切断したときの仮想的な断面を示す図。
【図３】従来の一般的なループ型ヒートパイプの概略説明図。
【図４】一実施形態に係る電子機器に備えるループ型ヒートパイプの別例を示した概要説明図。
【図５】ウィックに設ける気相流体溝の溝形状の説明図。
【図６】冷却性能試験に用いる実施例と比較例のサンプルの諸元、及び試験結果の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を適用したウィックを内部に設けた蒸発器と、凝縮機とを備えた冷却手段として、ループ型ヒートパイプ（以下、ループ型ヒートパイプ１という）の一実施形態について、適宜、図を用いて説明する。
ここで、本実施形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付す。また、同一符号を付した構成要素について、一度説明した後では、その説明を適宜、省略する。
図１は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１の一例を示した概略説明図であり、図２は、図１における破線で示すａ―ａ断面で切断したときの仮想的な断面を示す図である。
【０００９】
図１に示すループ型ヒートパイプ１は、内部に水、アルコール、アセトン、代替フロン等の凝縮性流体からなる作動流体が封入されており、次のようなものを備えている。発熱部から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発部２と、蒸発部２から導かれた気相の作動流体を液相へと凝縮させる凝縮部３を備えている。また、蒸発部２から凝縮部３へ気相の作動流体を流通させる蒸気管４と、凝縮部３から蒸発部２へ液相の作動流体を流通させる液管５も備えている。
【００１０】
蒸発部２は、内部にウィック６が収容された受熱部７と、液相の作動流体を貯留するリザーバ部８とで構成されている。
受熱部７には蒸気管４の一端部が連結され、リザーバ部８には液管５の一端部が連結されている。また、蒸気管４と液管５のぞれぞれの他端部は凝縮部３に連結されている。凝縮部３は、外周面にアルミニウム製の薄板状のフィン３２が多数設けられたステンレス製のパイプ３１で構成されている。
【００１１】
ウィック６は弾性をもつ多孔質体である。また、ウィック６の図１図中の底面には、蒸気管４側の端部から反対側の方向に渡って複数の気相流体溝（グルーブ）１０が設けられている。
複数の気相流体溝１０は、図１における破線で示すａ―ａ断面で切断したときの仮想的な断面を示す図２のように、ウィック６の底部に等間隔に設けられている。ここで、図２においては、気相流体溝１０の寸法は実寸より大きな比率で描かれている。また、ウィック６の厚みは、蒸発部２の受熱部７の筐体の内寸よりも若干大きい寸法に設定されている。
【００１２】
上述したようにウィック６の厚みを設定することで、受熱部７内にウィック６が収容された状態では、ウィック６が受熱部７の内面に対して密着する。また、ウィック６が受熱部７に対して密着していることで、発熱部の熱が受熱部７の筐体を通してウィック６に効率良く伝達される。一方、気相流体溝１０が設けられた部分においては、受熱部７の筐体との間に空間部が形成されている。
【００１３】
ウィック６は多孔質体、つまり多孔質材料で構成されているため、リザーバ部８内に貯留される液相の作動流体は毛細管現象によってウィック６内に浸透する。この毛細管現象によってウィック６は液相の作動流体を凝縮部３から蒸発部２へ送るポンプの役割も果たす。
作動流体としては、水、アルコール、アセトン、代替フロン等の凝縮性流体が用いられる。また、作動流体はウィック６に浸透しやすいようにウィック６との濡れ性が良好なものが良い。濡れ性はウィック６と作動流体との接触角で測定することができる。接触角が９０［°］以上であると、作動流体がウィック６に浸透することができないため、接触角は９０［°］未満である必要がある。
【００１４】
本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１においては、発熱部からの熱が蒸発部２（受熱部７）の筐体を通してウィック６内の液相の作動流体に伝達されると、その熱で作動流体が蒸発して気相に変化する。蒸発して気相に変化した作動流体は気相流体溝１０を通って蒸気管４へと送られる。そして、気相の作動流体は蒸気管４を通って凝縮部３へと送られる。
【００１５】
凝縮部３においては、内部（パイプ３１）を通過する作動流体の熱がフィン３２を介して外部に放出されることで、作動流体の温度が低下して凝縮し、気相から液相へと変化する。液相に変化した作動流体は液管５を通って蒸発部２へ移動し、毛細管現象によってリザーバ部８から再び受熱部７の内部に設けたウィック６内に浸透する。このような作動流体の循環が行われることで、発熱部の熱が連続して外部に放出され、冷却対象が冷却される。
【００１６】
ここで、従来の、蒸発器の内部にウィックが設けられたループ型ヒートパイプの問題に関して、図を用いて説明しておく。
図３は、従来の一般的なループ型ヒートパイプ１００の概略説明図である。
一般的に、ループ型ヒートパイプ１００は、図３に示すように、外部から受熱して作動流体を液相から気相に蒸発させる蒸発部１０２と、外部に放熱して作動流体を気相から液相に凝縮させる凝縮部１０３を備えている。また、蒸発部１０２から凝縮部１０３へ気相の作動流体を流通させる蒸気管１０４と、凝縮部１０３から蒸発部１０２へ液相の作動流体を流通させる液管１０５も備えている。
【００１７】
蒸発部１０２の内部には、多孔質体（多孔質材）で構成されたウィック１０６が収容されており、液管１０５から送られた液相の作動流体がウィック１０６の微細な孔を毛細管現象によって浸透してウィック１０６の外表面に染み出す。このとき、蒸発部１０２と接触する発熱部（冷却対象）からの熱が蒸発部１０２の筐体を通してウィック１０６に伝達されることにより、その熱で作動流体が蒸発して気相に変化する。そして、気相に変化した作動流体は蒸気管１０４を通って凝縮部１０３へ移動する。
【００１８】
凝縮部１０３においては、作動流体の熱が外部に放出されることで、作動流体の温度が低下し液相へと変化する。そして、液相に変化した作動流体は液管１０５を通って蒸発部１０２へ移動し、再びウィック１０６内に浸透する。このように、ループ型ヒートパイプ１００においては、作動流体の相変化を利用し、作動流体を循環させ、蒸発部１０２で吸収した熱を凝縮部１０３へと移送することで、冷却対象を効率良く冷却することができる。
ここで、冷却効率を良くするためには蒸発部１０２との密着性を確保し、ウィック１０６の毛細管力で作動流体を循環させ、且つ圧力損失を最小限にするためにウィック１０６には高い浸透性が必要である。
【００１９】
このような課題に対して、特許文献２には、ウィックの外表面に金属パターンを形成し、この金属パターンと蒸発器の筐体内壁とを拡散接合することで、ウィックと筐体とを一体化し、熱的あるいは機械的応力によって接合面に隙間が生じるのを防止するループ型ヒートパイプが記載されている。
また、筐体に対するウィックの密着性を良好に確保するために、ウィックを樹脂材料で構成し、ウィックの外径を筐体の内径よりも僅かに大きく形成することが一般的に行われている。しかしながら、製造誤差によってウィックの外径が過度に大きくなってしまうと、ウィックが筐体内に収容（圧入）されて圧縮されたときに、ウィックの外周部に設けた気相流体溝がつぶれたり折れたりすることで、作動流体の流れが阻害され、冷却性能が低下することがある。
【００２０】
これに対して、特許文献３には、次のようなループ型ヒートパイプが記載されている。
ウィックの外周面に形成する外側溝に加え、ウィックの内周面に長さ方向に延びる内側溝を形成している。そして、ウィックが蒸発器の筐体内に圧入されて収容されたときに内側溝が閉じられるように変形することで、ウィックの外径寸法に製造誤差が生じても外周面近傍における空孔のつぶれを抑制するというものである。
そして、これらの構成により、ウィックの外周面近傍の細孔がつぶれたり、ウィックの外面が蒸発器の筐体の内面と良好に接触していなかったりして性能が悪い蒸発器が得られてしまうことを抑制できるウィックを安定した形で量産できるとされている。
【００２１】
しかしながら、特許文献３に記載のウィックでは、ウィックの内周面と外周面の両方に溝を形成する加工が複雑になることで、コスト増を招いたり、製造したウィックの諸元（仕様、製造時の条件）によっては、所望の冷却性能を得ることができなかったりするおそれがあった。
【００２２】
そして、特許文献４には、次のようなループ型ヒートパイプが記載されている。
液相の作動流体（作動液）が流れ込む内周部と、長手方向に沿って深さ１［ｍｍ］×幅１［ｍｍ］の気相流体溝（蒸気排出溝）が複数形成された外周部を有する断面が長円形状（オーバル形状）の樹脂ウィックであり、このウィックを蒸発器の内部に設けている。
具体的には、蒸発器の筐体（蒸発器ケース）に有する長円形状の内部空間（内寸）よりも大きな上記ウィックを蒸発器の筐体内に圧入している例が記載されている。
そして、このように蒸発器の内部空間よりも大きな上記ウィックを蒸発器の筐体内に圧入することで、蒸発器の筐体内壁とウィックとの密着性を高めることができ、蒸発器の筐体内壁とウィックとの接触部での作動流体の気相への相変化を促進するとされている。
また、樹脂ウィックの好適材料には、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂等が含まれるとされている。
【００２３】
しかしながら、特許文献４の樹脂ウィックでは、高い弾力性を得ることができず、蒸発器の内部にウィックを設けたときに、気相流体溝の溝倒れや、ウィックの外周面近傍等の局所的な空孔のつぶれが生じて、所望の冷却性能を得ることができないおそれがあった。
そこで、本実施形態のウィック６について、冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能なウィックの諸元（仕様、製造時の条件）を検討することとした。
【００２４】
次に、本実施形態のループ型ヒートパイプ１の受熱部７（蒸発部２）の内部に設けるウィック６について詳しく説明する。
上述したように本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１に用いられるウィック６は、多孔質体である発泡シリコーンゴム等の多孔質ゴムにより構成されている。このように、ウィック６を多孔質ゴムにより構成することで、多孔質樹脂に比べて高い弾性力が得られるようになるので、蒸発部２の筐体（受熱部７）に対するウィック６の密着性が高まる。これにより、蒸発部２の筐体からウィック６への熱伝達効率が良好に得られるようになり、ループ型ヒートパイプ１の冷却性能が向上する。
【００２５】
また、上述したように、ウィック６の高い密着性の確保と局所的な空孔のつぶれ抑制を、ウィック６を多孔質ゴムにするだけの対策で実現することができる。このため、作動流体（蒸発冷媒）を輸送する気相流体溝１０（溝）の後加工を省略できれば、さらなる製造コストの低減も可能となる。
このような弾力性のある多孔質体、つまり多孔質弾性体から構成されるウィックの製造方法は様々な工法が考えられるが、本実施形態における多孔質体は、例えば水発泡シリコーンゴムとして提案された技術を応用して得ることができる。
具体的には、水発泡シリコーンゴム組成物を用い、採取的に形成される発泡体を切断したときに得られる断面に存在する気泡が、次のように存在するように攪拌を行う。断面に存在する気泡が、０．１［μｍ］以上５０［μｍ］以下の範囲の大きさであって、かつ、細孔径が５［μｍ］以上１０［μｍ］以下の大きさの気泡が最も多く存在するように攪拌を行う。
【００２６】
より具体的には、上述した多孔質体は、市販されている２液型の液状シリコーンゴムに触媒、界面活性剤、架橋剤を混合する。そこに、（必要に応じてアルコールを加えた）水に添加剤、充填剤、分散剤等を混ぜ液状シリコーンゴムと同等の粘度にした混合溶液と合わせて攪拌してエマルジョン組成物を調製する。液状シリコーンゴムは水との乳化性を考慮し、比重が１．００〜１．０５［ｇ／ｃｍ３］が好ましい。
ここで、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率は、得たい空孔率により変わる。
例えば、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率を１：１にすると、エマルジョン中の微粒子状の水分が蒸発し空隙となるので空孔率５０［％］の発泡体を得ることができる。
【００２７】
エマルジョンは、ホモジナイザーや、必要に応じて超音波処理を伴う攪拌機を用い、上述した条件を満足するような気泡分布が得られるよう攪拌手段、攪拌時間、攪拌速度（例えば３００〜１５００［ｒｐｍ］）などの各種攪拌条件を調整する。
その後、調製されたエマルジョン組成物を金型に充填し、加熱することでエマルジョン組成物内の水分を蒸発させずにシリコーンゴムを硬化させる１次加熱を行う。
ここで、加熱温度は８０〜１３０［℃］の範囲、加熱時間は３０〜１２０分の範囲で行う。加熱温度は９０〜１１０［℃］、加熱時間は６０〜９０分が望ましい。次に、１次加熱後の発泡体から水分を除去するために２次加熱を行う。加熱温度は１５０〜３００［℃］、加熱時間は１〜２４時間の範囲で行う。加熱温度は２００〜２５０［℃］、加熱時間は３〜８時間が望ましい。このような２次加熱を行うことで、多孔質体から水分を除去し、気泡を連泡タイプとするとともに、シリコーンゴムの最終的な硬化を終了させる。
【００２８】
また、気相流体溝１０は予め溝形状のついた金型内で１次加熱時に成形する方法と、２次加熱後にエンドミルなどの加工機による後加工により成形する方法とがある。気相流体溝１０の形状や多孔質体の切削性などを考慮し選択する。
【００２９】
次に、最終的な硬化が終了した多孔質体である水発泡シリコーンゴムを切断したときに得ることができる断面の諸元（仕様、製造時の条件）について、さらに詳しく説明する。
（細孔径ピーク）
ウィック６に用いられる多孔質体はその毛細管力によって作動流体を移動させてループ型ヒートパイプ１を駆動させる機能を担うことから、より大きな毛細管力が得られるように多孔質体の細孔径は小さい方が好ましい。
ウィック６に用いられる多孔質体の細孔径（ウィックの細孔半径：ｒｗｉｃｋ）と毛細管力（毛細管圧：ΔＰｃａｐ）は、次の式１を用いて表される。
ΔＰｃａｐ＝２σｃｏｓθ／ｒｗｉｃｋ  ・・・  （式１）
ここで、σは作動流体の表面張力、θはウィックと作動流体との接触角である。
【００３０】
上述した式１からわかるように、ウィックの細孔半径が小さいほど毛細管圧は大きくなる。また、ループ型ヒートパイプ１を動作させるには、毛細管力（毛細管圧：ΔＰｃａｐ）と全圧力損失：ΔＰｔｏｔａｌが、次の式２を満たす必要がある。
ΔＰｃａｐ≧ΔＰｔｏｔａｌ  ・・・  （式２）
さらに、全圧力損失：ΔＰｔｏｔａｌは、次に式３を用いて求められる。
ΔＰｔｏｔａｌ＝ΔＰｗｉｃｋ＋ΔＰｇｒｏｏｖ＋ΔＰＶＬ＋ΔＰｃｏｎｄ＋ΔＰＬＬ＋ΔＰｇｒａｖ  ・・・  （式３）
ここで、ΔＰｗｉｃｋはウィックの圧力損失、ΔＰｇｒｏｏｖは気相流体溝１０の圧力損失、ΔＰＶＬは蒸気管の圧力損失、ΔＰｃｏｎｄは凝縮部の圧力損失、ΔＰＬＬは液管の圧力損失、ΔＰｇｒａｖは重力による圧力損失である。
【００３１】
上述したように、より大きな毛細管力を得られるようにするために、多孔質体の細孔径ピークは小さい方が好ましく、具体的には５０［μｍ］以下であるのが良い。細孔径ピークが５０［μｍ］より大きいと、ループ型ヒートパイプを駆動させる十分な毛細管力が得られ難くなるからである。好ましくは細孔径ピークが３０［μｍ］以下であり、より好ましくは細孔径ピークが１０［μｍ］以下である。
さらに好ましくは５［μｍ］以下であり、ウィックの厚みが極めて薄い場合には１［μｍ］以下や０．１［μｍ］以下でも機能させることはできるが、下限の値としては０．１［μｍ］以上が好ましい。
ここで、細孔径ピークは、多孔質体の断面をレーザー顕微鏡で撮影し、得られた画像を画像処理により空孔の面積を測定することで求めることができる。
【００３２】
（冷却性能試験）
次に、上述したウィック６の条件の主要な数値範囲内の実施例、及び数値範囲外の比較例を設定して行った冷却性能の試験について、適宜、図を用いて説明する。
（１）冷却性能試験で用いるウィックを好適に備えることができる電子機器（プロジェクタ）２０の説明。
図４は、本実施形態に係る電子機器２０に備えるループ型ヒートパイプ１の別例を示した概要説明図である。
また、図４に示したループ型ヒートパイプ１の別例は、図１に示した例とは異なり、蒸発部２の筐体（ケース）に有する円柱形状の内部空間の内径よりも少し大きなウィックを蒸発器の筐体内に圧入しているものである。
但し、本実施形態に係る電子機器の冷却手段としては、図４に示したループ型ヒートパイプに替えて図１に示したループ型ヒートパイプ１を用いることができるが、後述する各実施例、及び各比較例の冷却性能の試験については、図４に示したものを用いている。
【００３３】
図４に示す電子機器２０は、光学ユニット２１を備えるプロジェクタであり、このプロジェクタは、本実施形態を適用する電子機器の一例である。
ここで、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１を適用可能な電子機器はプロジェクタに限られるものではない。プロジェクタに限らず、プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置、パーソナルコンピュータ、サーバ、電子黒板、テレビ、ブルーレイレコーダ、ゲーム機等の種々の電子機器に適用可能である。
また、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１や冷却装置は、電子機器以外のものにも適用可能である。例えば、反応炉を備える化学プラント等を冷却する冷却装置や、サーバーラック等の電子機器に付随した容器や建物に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１や冷却装置を適用しても良い。
【００３４】
図４に示すループ型ヒートパイプ１の蒸発部２（特に受熱部７）は、光学ユニット２１の発熱部に対して接触するように配置されている。蒸発部２は発熱部から熱を吸収して冷却対象（発熱部、光学ユニット又はプロジェクタ）を冷却する。
凝縮部３は、プロジェクタ本体の筐体側面に設けられた排気ファン２２の近傍に配置されている。排気ファン２２が外部に空気を排出することで、凝縮部３の周囲に気流が発生し、当該気流によって凝縮部３が冷却され、凝縮部３における放熱効果が向上する。
【００３５】
また、排気ファン２２が設けられた筐体側面とは反対側の側面には給気口２３が設けられており、給気口２３から吸気された空気がプロジェクタ内を通って排気ファン２２から排出される。この図４に示す例では、プロジェクタを冷却する冷却装置として、ループ型ヒートパイプ１と、ループ型ヒートパイプ１の放熱効果を高めるための排気ファン２２とを備えているが、排気ファン２２の替わりに凝縮部３へ空気を送風する送風ファンを設けても良い。また、ファンを備えず、ループ型ヒートパイプ１のみ備える冷却装置であっても良い。
【００３６】
（２）詳細な実施例、及び比較例の説明。
図５は、ウィック６に設ける気相流体溝１０の溝形状の説明図である。図６は、冷却性能試験に用いる実施例と比較例のサンプルの諸元、及び試験結果の説明図である。
本試験では、試験に用いる複数のウィックサンプルを図５に示すように、気相流体溝１０の溝の底辺（長さ：Ｌｂ）と当接辺（長さ：Ｌａ）、深さ（Ｄ）の３辺の長さの比率を変えてそれぞれサンプルを作製した。また、ウィックの溝は全て後加工にて形成した。
そして、図６の上図に示す諸元（仕様、製造時の条件：材料、平均細孔径［μｍ］）を有した実施例として、複数のウィックサンプルを水発泡シリコーンゴムと水発泡ウレタンゴムによって作成し、各サンプルをループ型ヒートパイプ１に用いた場合の単体機による冷却性能試験を行った。
また、比較用に、図６の下図に示す諸元を有した比較例として、水発泡シリコーンゴム、化学発泡シリコーンゴム、ＳＵＳ、アルミナのサンプルについても評価した。
【００３７】
（実施例１、２、３、４、５、６、７、８）
実施例１、２、３、４、５の気相流体溝１０は当接辺（Ｌａ）が底辺（Ｌｂ）より大きい台形形状の溝であり（当接辺／底辺＝２）、どれも溝の倒れは無く、冷却性能も良好であった。
ここで、実施例４を除く、他の実施例の気相流体溝１０は、シリコーンゴムと水のエマルジョンを金型成型することにより、水発泡シリコーンを使用して作製した。そして、実施例４の気相流体溝１０はウレタンゴムをシリコーンゴムと同様にゴムと水のエマルジョンを金型成型することにより、水発泡ウレタンゴムを使用して作製したが、平均細孔径［μｍ］が実施例１と同一（５［μｍ］）のため、冷却性能も同様な結果となった。また、実施例２、３は平均細孔径［μｍ］が実施例１より大きいために毛細管力が低下したため、冷却性能に差が生じた。また、実施例５は１より溝深さが小さい分、沸点冷却の作用が小さくなったと考えられる。
【００３８】
実施例６の気相流体溝１０は、当接辺と底辺が同じで（当接辺／底辺＝１）、深さが当接辺の２倍ある長方形形状であるが（当接辺／深さ＝０．５）、本結果では倒れは無く、こちらも良好な冷却性能であった。
但し、実施例７、８の気相流体溝１０は、当接辺（Ｌａ）に対し、深さ（Ｄ）を極端に大きくした形状であるが、どちらも倒れがあるため、気相流路が確保できず、冷却性能が悪化している。
【００３９】
（比較例１、２、３）
比較例１、２、３の気相流体溝１０は、水発泡シリコーンを使用して作製した。また、当接辺（Ｌａ）が底辺（Ｌｂ）の１／２で逆台形形状の溝（当接辺／底辺＝０．５）であるが、比較例１は深さ（Ｄ）が当接辺（Ｌａ）と同じのため、倒れはない。しかし、圧入分の潰れで気相流路断面（流路断面）が十分確保できず、冷却性能が悪化している。
ここで、比較例２の気相流体溝１０は、当接辺（Ｌａ）に対して深さ（Ｄ）が極端に小さいため（当接辺／深さ＝３．５）、単位面積辺りの溝の数が減る、もしくは深さ（Ｄ）が非常に小さくなるため、沸点冷却作用が小さくなり、冷却性能が悪化している。
また、比較例３の気相流体溝１０は、溝の倒れがあるため、さらに冷却性能が悪化している。
【００４０】
（比較例４）
比較例４の気相流体溝１０は、化学発泡シリコーンゴムを使用したが、平均細孔径［μｍ］が大きく、毛細管力が十分に働かなかったため、冷却性能は悪かった。
【００４１】
（比較例５、６）
比較例５、６の気相流体溝１０は、ウィック６の材質として比較例５はＳＵＳ、比較例６はアルミナを使用したが、冷却性能は実施例１よりは少し悪化する傾向があった。
平均細孔径［μｍ］は水発泡シリコーンゴム同等であるが、熱伝導率が高いため、熱リークの影響で冷却効率が低減したと考えられる。また、冷却効率を上げるためには筐体との密着性が必要であり、金属やセラミックは硬質なため密着性を確保するために、非常に高精度を要求しなければならない。その結果、単価が高くなることが課題である。
上述した今回の実験の結果より、本実施形態の構成において、作動流体の沸騰冷却作用を確保し、且つ気相流体溝１０の溝倒れなどがないことから、非常に良好な冷却性能を得ることが確認できた。
【００４２】
以上、本実施形態について、図面を参照しながら説明してきたが、具体的な構成は、上述した本実施形態のウィック６を備えたループ型ヒートパイプ１の構成に限られるものではなく、要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等を行っても良い。
例えば、図１、図２、図４を用いて説明した本実施形態のループ型ヒートパイプ１は、いずれも蒸発部２、及び凝縮部３を１つ備えた構成について説明したが、本実施形態のループ型ヒートパイプの構成は、このような構成に限定されるものではない。蒸発部２、及び凝縮部３の少なくともいずれかを２以上備えるループ型ヒートパイプにも適用可能である。
また、図１、図２、図４を用いて説明した本実施形態のループ型ヒートパイプ１は、いずれも蒸発部２の内部にウィック６を１つ設けた構成について説明したが、複数のウィックを並列に備える構成にも適用可能である。
【００４３】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
凝縮性流体などの作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発部２（受熱部７）などの蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮部３などの凝縮器とを備えるループ型ヒートパイプ１などの冷却手段に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝１０などの気相流体溝を有し、前記蒸発器の内部に設けられる多孔質体で構成されたウィック６などのウィックにおいて、前記多孔質体は、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであり、前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、気相に相変化した作動流体を輸送する方向に直交する気相流路断面などの流路断面の前記蒸発器の筐体に当接する当接辺の長さをＬａ、前記当接辺に対向する底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすことを特徴とする。
【００４４】
これによれば、次のような効果を奏することができる。
ウィックを構成する多孔質体が、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであるので、高い弾力性が得られる。このように高い弾力性を得られることで、蒸発器の内部にウィックを設けたときに、気相流体溝の溝倒れや、ウィックの外周面近傍等の局所的な空孔のつぶれが生じることを、弾力性が低い多孔質体から構成されるウィックよりも抑制できる。また、多孔質体が弾性体であることで蒸発器の筐体との密着性を良好にし、作動流体を輸送するために必要な毛細管力を確保できる。
【００４５】
また、気相流体溝は、ウィックが蒸発器の内部に設けられた状態で、当接辺の長さをＬａ、底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすので、気相流体溝の溝倒れが生じることを、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たさないウィックよりも抑制できる。
これらの冷却性能の低下をもたらす、気相流体溝の溝倒れや、ウィックの外周面近傍等の局所的な空孔のつぶれや、密着性の低下が生じることを、上述した諸元を満たさないウィックを用いる場合よりも抑制でき、冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能になる。
よって、冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能なウィックを提供できる。
【００４６】
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、前記流路断面における深さをＤとしたとき、０．３≦Ｌａ／Ｄ≦３の関係を満たすことを特徴とする。
これによれば、沸騰冷却作用と圧力損失のバランスを好適に保ち、且つ、気相流体溝の溝倒れや潰れによる冷却効率が低下することを好適に抑制できる。
【００４７】
（態様Ｃ）
（態様Ａ）において、前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、前記流路断面における深さをＤとしたとき、０．５≦Ｌａ／Ｄ≦２の関係を満たすことを特徴とする。
これによれば、沸騰冷却作用と圧力損失のバランスをより好適に保ち、且つ、気相流体溝の溝倒れや潰れによる冷却効率が低下することをより好適に抑制できる。
【００４８】
（態様Ｄ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｃ）のいずれかにおいて、前記発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムが、水発泡シリコーンゴム又は水発泡ウレタンゴムであることを特徴とする。
これによれば、ウィックが有する複数の空孔の微細な細孔径と作動流体の浸透性を両立することができる。
【００４９】
（態様Ｅ）
（態様Ａ）乃至（態様Ｄ）のいずれかにおいて、前記多孔質体は、平均細孔径が３０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する水発泡シリコーンゴム又は水発泡ウレタンゴムであることを特徴とする。
これによれば、より高い弾力性が得られ、蒸発器の筐体の内面に対するウィックの密着性を良好にし、作動流体を輸送するために必要な毛細管力を確保することができる。
【００５０】
（態様Ｆ）
凝縮性流体などの作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発部２（受熱部７）などの蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮部３などの凝縮器とを備えるループ型ヒートパイプ１などのループ型ヒートパイプにおいて、前記蒸発器の内部に、（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかのウィック６などのウィックを設けることを特徴とする。
これによれば、（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかのウィックと同様な効果を奏することができるループ型ヒートパイプを提供できる。
【００５１】
（態様Ｇ）
凝縮性流体などの作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発部２（受熱部７）などの蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮部３などの凝縮器とを備える冷却装置において、前記蒸発器の内部に、（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかのウィック６などのウィックを設けることを特徴とする。
これによれば、（態様Ａ）乃至（態様Ｅ）のいずれかのウィックと同様な効果を奏することができる冷却装置を提供できる。
【００５２】
（態様Ｈ）
ループ型ヒートパイプ１などの冷却手段を備える電子機器２０などの電子機器において、前記冷却手段として、（態様Ｇ）の冷却装置を備えることを特徴とする。
これによれば、（態様Ｇ）の冷却装置と同様な効果を奏することができる電子機器を提供できる。つまり、冷却性能をさらに向上させることが可能な電子機器を提供できる。
【００５３】
（態様Ｉ）
凝縮性流体などの作動流体を液相から気相へと相変化させる蒸発部２（受熱部７）などの蒸発器と、作動流体を気相から液相へと相変化させる凝縮部３などの凝縮器とを備えるループ型ヒートパイプ１などの冷却手段に用いられ、気相に相変化した作動流体を輸送する複数の気相流体溝１０などの気相流体溝を有し、前記蒸発器の内部に設けられる多孔質体で構成されたウィック６などのウィックを製造するウィック製造方法において、前記多孔質体は、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであり、前記気相流体溝は、当該ウィックが前記蒸発器の内部に設けられた状態で、気相に相変化した作動流体を輸送する方向に直交する気相流路断面などの流路断面の前記蒸発器の筐体に当接する当接辺の長さをＬａ、前記当接辺に対向する底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすことを特徴とする。
【００５４】
これによれば、次のような効果を奏することができる。
本態様のウィック製造方法で製造するウィックは、ウィックを構成する多孔質体が、平均細孔径が５０［μｍ］以下の連通した複数の空孔を有する発泡シリコーンゴム又は発泡ウレタンゴムであるので、高い弾力性が得られる。このように高い弾力性を得られることで、蒸発器の内部にウィックを設けたときに、気相流体溝の溝倒れや、ウィックの外周面近傍等の局所的な空孔のつぶれが生じることを、弾力性が低い多孔質体から構成されるウィックよりも抑制できる。また、多孔質体が弾性体であることで蒸発器の筐体との密着性を良好にし、作動流体を輸送するために必要な毛細管力を確保できる。
【００５５】
また、気相流体溝は、ウィックが蒸発器の内部に設けられた状態で、当接辺の長さをＬａ、底辺の長さをＬｂとしたとき、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たすので、気相流体溝の溝倒れが生じることを、Ｌａ／Ｌｂ≧１の関係を満たさないウィックよりも抑制できる。
これらの冷却性能の低下をもたらす、気相流体溝の溝倒れや、ウィックの外周面近傍等の局所的な空孔のつぶれや、密着性の低下が生じることを、上述した諸元を満たさないウィックを用いる場合よりも抑制でき、冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能になる。
よって、冷却手段の冷却性能のさらなる向上が実現可能なウィックを製造するウィック製造方法を提供できる。
【符号の説明】
【００５６】
１    ループ型ヒートパイプ
２    蒸発部
３    凝縮部
４    蒸気管
５    液管
６    ウィック
７    受熱部
８    リザーバ部
１０    気相流体溝
２０    電子機器
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開２０１８−１０９４９７号公報
【特許文献２】特許第５６９９４５２号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９０９９６号公報
【特許文献４】国際公開第２０１２／０４９７５２号
【図１】
2020020496.tif 000003
【図２】
2020020496.tif 000004
【図３】
2020020496.tif 000005
【図４】
2020020496.tif 000006
【図５】
2020020496.tif 000007
【図６】
2020020496.tif 000008