(57)【要約】【課題】ループヒートパイプの熱輸送効率を向上させることが可能な熱交換構造体を提供する。【解決手段】熱交換構造体は、液相の作動流体の流入口および気相の作動流体の流出口が形成されたコンテナを備える。コンテナの底部には、液相の作動流体に毛管力を作用させる複数の直線状のマイクロチャンネルが形成され、コンテナの内部空間は、流入口に連なる第１領域と、流出口に連なる第２領域とに、仕切り部によって仕切られ、複数のマイクロチャンネルによって第１領域と第２領域とが連通している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループヒートパイプの蒸発部として用いられる熱交換構造体であって、
液相の作動流体の流入口および気相の作動流体の流出口が形成されたコンテナを備え、
前記コンテナの内部には、前記液相の作動流体に毛管力を作用させる複数の直線状のマイクロチャンネルが形成され、
前記コンテナの内部空間は、前記流入口に連なる第１領域と、前記流出口に連なる第２領域とに、仕切り部によって仕切られ、
複数の前記マイクロチャンネルによって前記第１領域と前記第２領域とが連通している、熱交換構造体。
【請求項２】
前記第１領域の内容積をＶ１とし、前記第２領域の内容積をＶ２とするとき、
Ｖ１≧Ｖ２である、請求項１に記載の熱交換構造体。
【請求項３】
複数の前記マイクロチャンネルが延びる方向を延在方向とするとき、
前記延在方向における熱源の位置は、前記第２領域と重なり、かつ前記仕切り部および前記第１領域と離れた位置である、請求項１または２に記載の熱交換構造体。
【請求項４】
複数の前記マイクロチャンネルが延びる方向を延在方向とし、
前記第１領域の前記延在方向における寸法をＷ１とし、
前記第２領域の前記延在方向における寸法をＷ２とし、
前記仕切り部の前記延在方向における寸法をＷ３とするとき、
Ｗ１≧Ｗ３≧０．５×Ｗ２である、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換構造体。
【請求項５】
前記マイクロチャンネルと、前記コンテナの内面における前記流出口の開口部と、の間に隙間が設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換構造体。
【請求項６】
前記コンテナは、底部材と蓋部材とが、基材の表面に接合材の被膜が形成された接合シートにより接合されることで形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換構造体。
【請求項７】
複数の前記マイクロチャンネルの幅は１ｍｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換構造体。
【請求項８】
複数の前記マイクロチャンネルの幅をＤ１とし、深さをＤ２とするとき、Ｄ２≧Ｄ１×２である、請求項１から７のいずれか１項に記載の熱交換構造体。
【請求項９】
ループヒートパイプの蒸発部として用いられる熱交換構造体の製造方法であって、
底部材に切削加工によって複数の直線状のマイクロチャンネルを形成する工程と、
前記底部材と蓋部材とを接合することでコンテナを形成する工程と、を含む、熱交換構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換構造体および熱交換構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に示されるようなループヒートパイプが知られている。このループヒートパイプは、蒸発部（熱交換構造体）および凝縮部を備えている。蒸発部では、液相の作動流体が熱源から熱を受け取って蒸発する。蒸発した作動流体は凝縮部に向かい、凝縮部において熱を奪われて凝縮する。凝縮した作動流体は、再び蒸発部に向かう。これにより、蒸発部から凝縮部へと、熱を継続して輸送することができる。
【０００３】
特許文献１の蒸発部では、内面に溝が形成されたコンテナが用いられている。また、溝を覆うように、焼結により形成されたウィックが設けられている。この構成では、熱源によってコンテナが加熱された際、コンテナの表面から作動流体が蒸発し、気相の作動流体は溝を通じて凝縮部へと流動する。また、ウィックに形成された細孔が生じさせる毛管力により、コンテナの表面に液相の作動流体が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０３４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように焼結ウィックを用いると、ウィック内の細孔が不規則に形成されるため、この細孔を流動する液相の作動流体の圧力損失が生じやすい。液相の作動流体の圧力損失は、ループヒートパイプの熱輸送効率の低下につながる。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされ、ループヒートパイプの熱輸送効率を向上させることが可能な熱交換構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る熱交換構造体は、ループヒートパイプの蒸発部として用いられる熱交換構造体であって、液相の作動流体の流入口および気相の作動流体の流出口が形成されたコンテナを備え、前記コンテナの内部には、前記液相の作動流体に毛管力を作用させる複数の直線状のマイクロチャンネルが形成され、前記コンテナの内部空間は、前記流入口に連なる第１領域と、前記流出口に連なる第２領域とに、仕切り部によって仕切られ、複数の前記マイクロチャンネルによって前記第１領域と前記第２領域とが連通している。
【０００８】
上記態様によれば、第１領域内で液相の作動流体をいったん溜めた後、第２領域で作動流体が蒸発することに伴い、マイクロチャンネルを通じて液相の作動流体を第２領域に供給することができる。例えば焼結ウィックを用いて液相の作動流体を供給した場合には、焼結ウィックの細孔が不規則であるために作動流体の圧力損失が生じやすい。これに対して、本実施形態では直線状のマイクロチャンネルを用いているため、圧力損失が生じにくく、よりスムーズに液相の作動流体を供給することができる。したがって、熱交換構造体内での熱源から作動流体への熱交換効率、およびループヒートパイプの熱輸送効率を向上させることができる。
【０００９】
ここで、前記第１領域の内容積をＶ１とし、前記第２領域の内容積をＶ２とするとき、Ｖ１≧Ｖ２であってもよい。
【００１０】
この場合、液だまりとして作用する第１領域の内容積を比較的大きくすることで、マイクロチャンネル内における液相の作動流体の枯渇を抑制することができる。したがって、熱交換構造体内での熱交換効率およびループヒートパイプの熱輸送効率をより確実に向上させることができる。
【００１１】
また、複数の前記マイクロチャンネルが延びる方向を延在方向とするとき、前記延在方向における熱源の位置は、前記第２領域と重なり、かつ前記仕切り部および前記第１領域と離れた位置であってもよい。
【００１２】
このように、熱源を第１領域および仕切り部から離れた位置とすることで、仕切り部の表面や第１領域内で液相の作動流体が蒸発してしまい、気相の作動流体が流入口に向けて逆流してしまうことを抑制できる。
【００１３】
また、複数の前記マイクロチャンネルが延びる方向を延在方向とし、前記第１領域の前記延在方向における寸法をＷ１とし、前記第２領域の前記延在方向における寸法をＷ２とし、前記仕切り部の前記延在方向における寸法をＷ３とするとき、Ｗ１≧Ｗ３≧０．５×Ｗ２であってもよい。
【００１４】
Ｗ３≧０．５×Ｗ２を満たすように、仕切り部の寸法をある程度大きくすることで、第１領域と熱源との距離を確保することができる。したがって、第１領域内で液相の作動流体が蒸発する現象をより確実に抑制できる。また、マイクロチャンネルの長さは仕切り部の寸法Ｗ３よりも大きくなるように設定されるが、マイクロチャンネルが長いほど、マイクロチャンネル内を流動する液相の作動流体の流動抵抗が大きくなる。そこで、Ｗ１≧Ｗ３を満たすように、仕切り部の寸法をある程度小さくすることで、マイクロチャンネルの長さが過剰に長くなることを防ぎ、液相の作動流体の流動抵抗を低減することができる。
【００１５】
また、前記マイクロチャンネルと、前記コンテナの内面における前記流出口の開口部と、の間に隙間が設けられていてもよい。
【００１６】
この場合、例えばマイクロチャンネルの前端部が流出口を覆ってしまうことを防ぎ、流出口の開口面積を大きくすることができる。流出口の開口面積が大きいほど、蒸発した作動流体をスムーズに第２領域から排出できるため、気相の作動流体の逆流を抑制することができる。
【００１７】
また、前記コンテナは、底部材と蓋部材とが、基材の表面に接合材の被膜が形成された接合シートにより接合されることで形成されていてもよい。
【００１８】
この場合、上記のような作用効果を奏する熱交換構造体を比較的低いコストで製造することができる。
【００１９】
また、複数の前記マイクロチャンネルの幅は１ｍｍ以下であってもよい。
【００２０】
この場合、マイクロチャンネル内の液相の作動流体に毛管力をより確実に作用させることができる。
【００２１】
また、複数の前記マイクロチャンネルの幅をＤ１とし、深さをＤ２とするとき、Ｄ２≧Ｄ１×２であってもよい。
【００２２】
このように、マイクロチャンネルの深さＤ２を比較的大きくすることで、マイクロチャンネル内の流路断面積を大きくして、液相の作動流体をよりスムーズに熱源の近傍に供給することができる。
【００２３】
また、本発明の第２の態様に係る熱交換構造体の製造方法は、ループヒートパイプの蒸発部として用いられる熱交換構造体の製造方法であって、底部材に切削加工によって複数の直線状のマイクロチャンネルを形成する工程と、前記底部材と蓋部材とを接合することでコンテナを形成する工程と、を含む。
【００２４】
このように、マイクロチャンネルを、コンテナの底部材と切削加工によって一体に形成することで、例えばこれらを別体に形成する場合と比較して、熱源からマイクロチャンネルまでの熱抵抗を小さくすることができる。したがって、熱交換構造体内での熱交換効率およびループヒートパイプの熱輸送効率をより確実に高めることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の上記態様によれば、ループヒートパイプの熱輸送効率を向上させることが可能な熱交換構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係るループヒートパイプの概略図である。
【図２】図１の熱交換構造体を上方から見た分解斜視図である。
【図３】図１の熱交換構造体を下方から見た分解斜視図である。
【図４Ａ】図２の底部材のＩＶ−ＩＶ断面矢視図であって、マイクロチャンネルを加工する前の状態を示す図である。
【図４Ｂ】図２の底部材のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。
【図５】図１の熱交換構造体のＶ−Ｖ断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本実施形態のループヒートパイプおよび熱交換構造体について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ループヒートパイプ１は、蒸発部として用いられる熱交換構造体２と、凝縮部３と、配管４とを備えている。
ループヒートパイプ１の内部には、作動流体が封入されている。作動流体としては、例えば水、アルコール類、またはアンモニア水などの相変化が可能な流体を用いることができる。
【００２８】
熱交換構造体２は、熱源Ｈに当接若しくは近接する位置に配置されている。熱交換構造体２の内部では、液相の作動流体が熱源Ｈから熱を受け取ることで蒸発する。熱交換構造体２には、液相の作動流体の流入口２ａと、気相の作動流体の流出口２ｂと、が設けられている。
【００２９】
配管４は、気相の作動流体の流路となる蒸気流路４ａと、気相の作動流体が凝縮する凝縮流路４ｂと、液相の作動流体の流路となる液体流路４ｃと、を含んでいる。蒸気流路４ａは、熱交換構造体２の流出口２ｂと、凝縮部３と、の間に位置している。凝縮流路４ｂは、凝縮部３に当接若しくは近接する位置に配置されている。液体流路４ｃは、凝縮部３と、熱交換構造体２の流入口２ａと、の間に位置している。
【００３０】
凝縮部３は、配管４の凝縮流路４ｂ内を流動する気相の作動流体を冷却して凝縮させる。図１の例では、凝縮部３は冷却液の流入路３ａおよび流出路３ｂを備えており、冷却液によって凝縮流路４ｂ内の作動流体を冷却させる。ただし、凝縮部３の構造は適宜変更可能であり、例えばファンやフィンなどを用いて、凝縮流路４ｂ内の作動流体を空冷により凝縮させてもよい。
【００３１】
ループヒートパイプ１では、熱交換構造体２で熱源Ｈから作動流体へと熱が受け渡されて、作動流体が蒸発する。蒸発した作動流体は、蒸気流路４ａを通じて凝縮流路４ｂへと向かう。凝縮流路４ｂでは、凝縮部３によって作動流体が冷却されて凝縮する。凝縮した作動流体は、液体流路４ｃを通じて熱交換構造体２内に流入する。熱交換構造体２内では、液相の作動流体が再び熱源Ｈから熱を受け取って蒸発する。以上の作用を繰り返すことにより、ループヒートパイプ１は、熱源Ｈから凝縮部３へと熱を継続して輸送し、熱源Ｈを冷却することができる。
【００３２】
（熱交換構造体）
次に、熱交換構造体２の詳細な説明について説明する。
図２〜図５に示すように、以降の説明では、ＸＹＺ直交座標系を用いて、各構成の位置関係を説明する。Ｘ軸に沿う方向は、後述する複数のマイクロチャンネル２７が延びる方向であり、延在方向Ｘと称する。Ｙ軸に沿う方向は、複数のマイクロチャンネル２７が並列された方向であり、並列方向Ｙと称する。Ｚ軸に沿う方向は、延在方向Ｘおよび並列方向Ｙの双方に直交する方向であり、上下方向Ｚと称する。また、上下方向Ｚから見ることを平面視という。上下方向Ｚにおいて、後述の蓋部材１０側を上方といい、底部材２０側を下方という。延在方向Ｘにおいて、流出口２ｂ側を前方といい、流入口２ａ側を後方という。
【００３３】
図２に示すように、熱交換構造体２は、蓋部材１０と、底部材２０と、接合シート３０と、により構成されている。蓋部材１０および底部材２０は、接合シート３０によって互いに接合されることで、コンテナＣを形成する。コンテナＣは、略直方体状であり、延在方向Ｘおよび並列方向Ｙよりも上下方向Ｚの寸法が小さい扁平な形状となっている。蓋部材１０および底部材２０の材質としては、銅などの金属を用いることができる。
【００３４】
図２、図３に示すように、蓋部材１０は、頂壁１１と、上側前壁１２と、上側右壁１３と、上側後壁１４と、上側左壁１５と、複数（本実施形態では４つ）の第１位置決め部１６と、仕切り部１７と、を有している。
頂壁１１は、延在方向Ｘおよび並列方向Ｙに沿って延びる矩形の板状に形成されている。平面視において、頂壁１１は、並列方向Ｙよりも延在方向Ｘに長い長方形状となっている。
【００３５】
上側前壁１２は、頂壁１１の前方の端部から下方に向けて突出している。上側前壁１２の並列方向Ｙにおける中央部には、上方に向けて窪む第１凹部１２ａが形成されている。第１凹部１２ａは、延在方向Ｘから見たときに、半円形状となっている。
上側右壁１３は、頂壁１１の右方の端部から下方に向けて突出している。上側左壁１５は、頂壁１１の左方の端部から下方に向けて突出している。上側右壁１３および上側左壁１５は、並列方向Ｙで互いに対向している。
【００３６】
図３に示すように、上側後壁１４は、頂壁１１の後方の端部から下方に向けて突出している。上側後壁１４は、上側前壁１２と延在方向Ｘで対向している。上側後壁１４には、この上側後壁１４を延在方向Ｘに貫通する２つの貫通孔が形成されている。２つの貫通孔のうち、一方は先述の流入口２ａであり、他方は作動流体をコンテナＣ内に充填する際に用いられる充填口２ｃである。
【００３７】
仕切り部１７は、頂壁１１から下方に向けて突出している。仕切り部１７は、延在方向Ｘにおいて、上側前壁１２と上側後壁１４との間に位置している。仕切り部１７と上側後壁１４との間の間隔（図５の寸法Ｗ１）は、仕切り部１７と上側前壁１２との間の間隔（図５の寸法Ｗ２）よりも大きい。仕切り部１７は、上側右壁１３から上側左壁１５にかけて、並列方向Ｙに延在している。
【００３８】
図２、図３に示すように、底部材２０は、底壁２１と、下側前壁２２と、下側右壁２３と、下側後壁２４と、下側左壁２５と、複数（本実施形態では４つ）の第２位置決め部２６と、を有している。
底壁２１は、延在方向Ｘおよび並列方向Ｙに沿って延びる矩形の板状に形成されている。平面視において、底壁２１は、並列方向Ｙよりも延在方向Ｘに長い長方形状となっている。底壁２１は、蓋部材１０の頂壁１１と上下方向Ｚで対向している。
【００３９】
下側前壁２２は、底壁２１の前方の端部から上方に向けて突出している。下側前壁２２の並列方向Ｙにおける中央部には、下方に向けて窪む第２凹部２２ａが形成されている。第２凹部２２ａは、延在方向Ｘから見たときに、半円形状となっている。第２凹部２２ａと第１凹部１２ａとが組み合わされることで、先述の流出口２ｂが形成されている。
下側右壁２３は、底壁２１の右方の端部から上方に向けて突出している。下側左壁２５は、底壁２１の左方の端部から上方に向けて突出している。下側右壁２３および下側左壁２５は、並列方向Ｙで互いに対向している。
【００４０】
下側後壁２４は、底壁２１の後方の端部から上方に向けて突出している。下側後壁２４は、下側前壁２２と延在方向Ｘで対向している。
ここで、本実施形態のコンテナＣの内部には、液相の作動流体に毛管力を作用させる複数の直線状のマイクロチャンネル２７が形成されている。図２の例では、マイクロチャンネル２７は底部材２０と一体に形成されており、底壁２１の上面に形成されている。マイクロチャンネル２７は、延在方向Ｘに延びるとともに、並列方向Ｙに並べて配置されている。マイクロチャンネル２７の幅Ｄ１（図４Ｂ参照）は、１ｍｍ以下であり、マイクロチャンネル２７内の液相の作動流体に毛管力を作用させる程度に設定されている。マイクロチャンネル２７の幅Ｄ１は、例えば０．１〜０．２ｍｍである。マイクロチャンネル２７の深さＤ２は、Ｄ２≧Ｄ１×２を満足するように設定される。なお、複数のマイクロチャンネル２７の幅Ｄ１およびＤ２が不均一である場合、Ｄ１、Ｄ２の数値は、平均値によって定義される。
【００４１】
上側前壁１２、上側右壁１３、上側後壁１４、および上側左壁１５は、平面視において、長方形の枠状となっている。この長方形の枠の角部にそれぞれ、第１位置決め部１６が形成されている。下側前壁２２、下側右壁２３、下側後壁２４、および下側左壁２５は、平面視において、長方形の枠状となっている。この長方形の枠の角部にそれぞれ、第２位置決め部２６が形成されている。第１位置決め部１６および第２位置決め部２６は、互いに対応する位置に配置されている。
【００４２】
図２、図３の例では、第１位置決め部１６は上方に向けて窪む凹部であり、第２位置決め部２６は上方に向けて突出する凸部である。第１位置決め部１６と第２位置決め部２６とが嵌合することで、蓋部材１０と底部材２０との位置が定まる。なお、第１位置決め部１６および第２位置決め部２６の形態は適宜変更可能であり、蓋部材１０および底部材２０の相対的な位置を決めることができればよい。例えば、第１位置決め部１６は下方に向けて突出する凸部であり、第２位置決め部２６は下方に向けて窪む凹部であってもよい。また、例えば蓋部材１０および底部材２０の角部の位置を合わせることで両者の位置決めを行う場合には、本実施形態のような位置決め部１６、２６が無くてもよい。
【００４３】
接合シート３０は、蓋部材１０と底部材２０とを接合させるために用いられる。接合シート３０は、シート状の基材の表面に、接合材の被膜が形成された構造となっている。基材としては、銅などの金属を用いることができる。接合材としては、銀などを用いることができる。接合材の被膜は、基材にメッキ処理を施すことで形成されてもよい。あるいは、塗布、スパッタリング、蒸着などによって、基材の表面に接合材の被膜を形成してもよい。
【００４４】
図２、図３に示すように、接合シート３０は、第１の前壁接合部３１と、第２の前壁接合部３２と、右壁接合部３３と、後壁接合部３４と、左壁接合部３５と、複数（本実施形態では４つ）の貫通孔３６と、仕切り接合部３７と、を有している。
【００４５】
前壁接合部３１、３２は、上側前壁１２および下側前壁２２に対応する位置に形成されており、上側前壁１２と下側前壁２２とを接合させる。前壁接合部３１、３２は、並列方向Ｙに間隔を空けて配置されている。第１の前壁接合部３１と第２の前壁接合部３２との間の間隔は、流出口２ｂの並列方向Ｙにおける幅よりも大きい。このため、蓋部材１０と底部材２０とが接合されてコンテナＣが形成された後、前壁接合部３１、３２が流出口２ｂの内側に突出してしまうことが抑えられる。
【００４６】
右壁接合部３３は、上側右壁１３および下側右壁２３に対応する位置に形成されており、上側右壁１３と下側右壁２３とを接合させる。後壁接合部３４は、上側後壁１４および下側後壁２４に対応する位置に形成されており、上側後壁１４と下側後壁２４とを接合させる。左壁接合部３５は、上側左壁１５および下側左壁２５に対応する位置に形成されており、上側左壁１５と下側左壁２５とを接合させる。仕切り接合部３７は、仕切り部１７に対応する位置に形成されており、仕切り部１７とマイクロチャンネル２７の上方の開口縁とを接合させる。
【００４７】
前壁接合部３１、３２、右壁接合部３３、後壁接合部３４、および左壁接合部３５は、平面視において、長方形の枠状となっている。この長方形の枠の角部にそれぞれ、貫通孔３６が形成されている。これらの貫通孔３６は、第１位置決め部１６および第２位置決め部２６に対応する位置に設けられている。
【００４８】
（熱交換構造体の製造方法）
次に、熱交換構造体２の製造方法について説明する。
まず、蓋部材１０、底部材２０、および接合シート３０を用意する。
蓋部材１０および底部材２０は、直方体状（板状）の金属のブランク材に切削加工を施すことで形成することができる。図４Ａ、図４Ｂは、図２のＩＶ−ＩＶ線に対応する断面図であり、図４Ａはブランク材Ｂの状態を示し、図４Ｂはブランク材Ｂを加工した後の状態を示している。図４Ａから図４Ｂのように加工するには、メタルソーによる切削加工を好適に用いることができる。メタルソーとは、金属製の円板の外周面に刃が形成された工具である。
【００４９】
メタルソーを回転させながら延在方向Ｘに沿って移動させ、底部材２０となるブランク材Ｂを切削することで、１つのマイクロチャンネル２７を形成することができる。１つのマイクロチャンネル２７を形成した後、メタルソーの位置を並列方向Ｙに移動させて再びブランク材Ｂを切削することで、隣のマイクロチャンネル２７を形成することができる。このような工程を繰り返すことで、図４Ｂのように、複数のマイクロチャンネル２７を有する底部材２０を形成することができる。なお、メタルソーの幅は、マイクロチャンネル２７の幅Ｄ１に合わせて適宜選択される。
【００５０】
図２に示すように、マイクロチャンネル２７と下側前壁２２との間、およびマイクロチャンネル２７と下側後壁２４との間には隙間が設けられている。この隙間は、上記のブランク材Ｂをエンドミルにより切削加工することで形成できる。詳細な説明は省略するが、蓋部材１０および底部材２０のその他の部分についても、エンドミルなどを用いた切削加工によって形成することができる。例えば、ＮＣ（Numerical Control）加工を好適に用いることができる。なお、図５では、マイクロチャンネル２７の底面と、底壁２１の上面と、の上下方向Ｚにおける位置が異なっており、段差が形成されている。このような段差を設けることで、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２の隙間Ｇに流れ込んだ液相の作動流体が、第１領域Ａ１に向けて逆流することを抑制できる。つまり、液相の作動流体が逆流して、ループヒートパイプ１の冷却効率が低下することを抑制できる。
【００５１】
このような段差は、マイクロチャンネル２７を加工するときのメタルソーの切削深さと、前記隙間を形成するときのエンドミルなどの切削深さと、の相違によって設けることができる。なお、両者の切削深さを一致させることで、このような段差が形成されないようにしてもよい。また、上記した加工方法は一例であり、他の加工方法を採用してもよい。
【００５２】
次に、接合シート３０を用いて、蓋部材１０および底部材２０を接合させる。具体的には、まず、接合シート３０の複数の貫通孔３６に、底部材２０の複数の第２位置決め部２６を挿通させる。これにより、接合シート３０と底部材２０との相対的な位置が定まる。そして、複数の第２位置決め部２６を蓋部材１０の複数の第１位置決め部１６に挿入する。これにより、底部材２０と蓋部材１０との相対的な位置が定まるとともに、底部材２０および蓋部材１０によって接合シート３０が挟まれた状態となる。
なお、蓋部材１０、底部材２０、および接合シート３０の位置を決めるための上記した工程については、第１位置決め部１６および第２位置決め部２６の形態に応じて適宜変更してもよい。
【００５３】
底部材２０および蓋部材１０によって接合シート３０を挟んだ後、加熱炉などで加熱することで、拡散接合またはロウ付けなどによって、接合シート３０によって蓋部材１０と底部材２０とが接合される。これにより、流入口２ａ、流出口２ｂ、および充填口２ｃが開口した状態のコンテナＣが形成される。なお、接合シート３０の基材を、接合材（例えば銀）よりも融点の高い材質（例えば銅）により形成することで、接合材だけでなく基材も溶けてしまうことが抑制できる。したがって、溶けた物質がマイクロチャンネル２７内に入り込んで熱輸送効率が低下することを抑制できる。
【００５４】
次に、流入口２ａに配管４の液体流路４ｃを接続し、流出口２ｂに配管４の蒸気流路４ａを接続する。そして、充填口２ｃから作動流体をコンテナＣ内に充填した後、充填口２ｃを栓などで閉塞する。これにより、コンテナＣおよび配管４内が密閉されて、ループヒートパイプ１が構成される。
【００５５】
次に、図５を用いて、コンテナＣの内部の構造について説明する。図５は、図１のＶ−Ｖ断面矢視図である。図５に示すように、コンテナＣの内部空間は、流入口２ａに連なる第１領域Ａ１と、流出口２ｂに連なる第２領域Ａ２とに、仕切り部１７によって仕切られている。第１領域Ａ１は、頂壁１１、底壁２１、上側右壁１３、下側右壁２３、上側後壁１４、下側後壁２４、上側左壁１５、下側左壁２５、および仕切り部１７によって形成されている。第２領域Ａ２は、頂壁１１、底壁２１、上側右壁１３、下側右壁２３、上側前壁１２、下側前壁２２、上側左壁１５、下側左壁２５、および仕切り部１７によって形成されている。
【００５６】
マイクロチャンネル２７の前方の端部は第２領域Ａ２内に位置し、後方の端部は第１領域Ａ１内に位置している。このため、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、マイクロチャンネル２７によって連通されている。一方、接合シート３０のうち、仕切り部１７の下面を底部材２０に接合する仕切り接合部３７は、右壁接合部３３から左壁接合部３５にかけて並列方向Ｙに延在している。このため、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、配管４およびマイクロチャンネル２７以外では連通していない。すなわち、コンテナＣ内において、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、マイクロチャンネル２７によってのみ接続されている。
【００５７】
熱源Ｈは、底部材２０の下面に当接若しくは近接する位置に配置されている。延在方向Ｘにおいて、熱源Ｈは第２領域Ａ２と重なる位置に配置されている。また、延在方向Ｘにおいて、熱源Ｈは第１領域Ａ１および仕切り部１７と異なる位置に配置されている。
第１領域Ａ１の内容積をＶ１とし、第２領域Ａ２の内容積をＶ２とするとき、Ｖ１≧Ｖ２となっている。第１領域Ａ１の延在方向Ｘにおける寸法をＷ１とし、第２領域Ａ２の延在方向Ｘにおける寸法をＷ２とし、仕切り部１７の延在方向Ｘにおける寸法をＷ３とするとき、Ｗ１≧Ｗ３≧０．５×Ｗ２となっている。なお、Ｖ１≧Ｖ２の関係とするために、Ｗ１≧Ｗ２としてもよい。
【００５８】
（熱交換構造体の作用）
次に、以上のように構成された熱交換構造体２の作用について説明する。
【００５９】
流入口２ａからコンテナＣ内に流入した液相の作動流体は、第１領域Ａ１内に溜められる。つまり、第１領域Ａ１は液相の作動流体の液だまりとなる。マイクロチャンネル２７の一部は第１領域Ａ１内に位置しているため、マイクロチャンネル２７が生じさせる毛管力によって、第１領域Ａ１内の液相の作動流体はマイクロチャンネル２７内を前方に向けて流動する。マイクロチャンネル２７のうち第２領域Ａ２内に位置する部分は、熱源Ｈによって加熱されている。このため、マイクロチャンネル２７内を前方に向けて流動した液相の作動流体は、熱を受け取って蒸発する。蒸発した作動流体は、流出口２ｂを通じて、コンテナＣ内（第２領域Ａ２）から蒸気流路４ａへと流出する。
【００６０】
その後、気相の作動流体は蒸気流路４ａから凝縮流路４ｂへと向かい、凝縮流路４ｂにおいて凝縮部３によって冷却される（図１参照）。冷却されて凝縮した作動流体は、液体流路４ｃおよび流入口２ａを通じて、第１領域Ａ１内へと再び流入する。
なお、流入口２ａの内径（流路断面積）は、流出口２ｂの内径（流路断面積）よりも小さい。これは、流出口２ｂから排出される作動流体の物質量と流入口２ａから流入する作動流体の物質量とが同じであり、かつ液相の作動流体が気相の作動流体よりも密度が大きいことを考慮したものである。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態の熱交換構造体２では、コンテナＣの内部空間は、流入口２ａに連なる第１領域Ａ１と、流出口２ｂに連なる第２領域Ａ２とに、仕切り部１７によって仕切られている。また、毛管力を作用させる複数のマイクロチャンネル２７によって、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とが連通している。この構成により、第１領域Ａ１内で液相の作動流体をいったん溜めた後、第２領域Ａ２で作動流体が蒸発することに伴い、マイクロチャンネル２７を通じて液相の作動流体を第２領域Ａ２に供給することができる。例えば焼結ウィックを用いて液相の作動流体を供給した場合には、焼結ウィックの細孔が不規則であるために作動流体の圧力損失が生じやすい。これに対して、本実施形態では直線状のマイクロチャンネル２７を用いているため、圧力損失が生じにくく、よりスムーズに液相の作動流体を供給することができる。したがって、熱交換構造体２内での熱交換効率およびループヒートパイプ１の熱輸送効率を向上させることができる。
【００６２】
また、第１領域Ａ１の内容積をＶ１とし、第２領域Ａ２の内容積をＶ２とするとき、Ｖ１≧Ｖ２となっている。このように、液だまりとして作用する第１領域Ａ１の内容積を比較的大きくすることで、マイクロチャンネル２７内における液相の作動流体の枯渇を抑制することができる。したがって、熱交換構造体２内での熱交換効率およびループヒートパイプ１の熱輸送効率をより確実に向上させることができる。
【００６３】
また、延在方向Ｘにおける熱源Ｈの位置は、第２領域Ａ２と重なり、かつ仕切り部１７および第１領域Ａ１と離れた位置となっている。このように、熱源Ｈを第１領域Ａ１および仕切り部１７から離れた位置とすることで、仕切り部１７の表面や第１領域Ａ１内で液相の作動流体が蒸発してしまい、気相の作動流体が流入口２ａに向けて逆流してしまうことを抑制できる。
【００６４】
また、第１領域Ａ１、第２領域Ａ２、および仕切り部１７の延在方向Ｘにおける寸法関係が、Ｗ１≧Ｗ３≧０．５×Ｗ２となっている。Ｗ３≧０．５×Ｗ２を満たすように、仕切り部１７の寸法Ｗ３をある程度大きくすることで、第１領域Ａ１と熱源Ｈとの距離を確保することができる。したがって、第１領域Ａ１内で液相の作動流体が蒸発する現象をより確実に抑制できる。また、マイクロチャンネル２７の長さは仕切り部１７の寸法Ｗ３よりも大きくなるように設定されるが、マイクロチャンネル２７が長いほど、マイクロチャンネル２７内を流動する液相の作動流体の流動抵抗が大きくなる。そこで、Ｗ１≧Ｗ３を満たすように、仕切り部１７の寸法Ｗ３をある程度小さくすることで、マイクロチャンネル２７の長さが過剰に長くなることを防ぎ、液相の作動流体の流動抵抗を低減することができる。
【００６５】
また、図５に示すように、マイクロチャンネル２７と、コンテナＣの内面における流出口２ｂの開口部と、の間に隙間Ｇが設けられている。これにより、例えばマイクロチャンネル２７の前端部が流出口２ｂを覆ってしまうことを防ぎ、流出口２ｂの開口面積を大きくすることができる。流出口２ｂの開口面積が大きいほど、蒸発した作動流体をスムーズに第２領域Ａ２から排出できるため、気相の作動流体の逆流を抑制することができる。
【００６６】
また、コンテナＣは、底部材２０と蓋部材１０とが接合シート３０によって接合されることで形成されている。この構成により、上記のような作用効果を奏する熱交換構造体２を比較的低いコストで製造することができる。
【００６７】
また、マイクロチャンネル２７の幅Ｄ１を１ｍｍ以下とすることで、マイクロチャンネル２７内の液相の作動流体に毛管力をより確実に作用させることができる。
また、マイクロチャンネル２７の幅をＤ１とし、深さをＤ２とするとき、Ｄ２≧Ｄ１×２となっている。このように、マイクロチャンネル２７の深さＤ２を比較的大きくすることで、マイクロチャンネル２７内の流路断面積を大きくして、液相の作動流体をよりスムーズに熱源Ｈの近傍に供給することができる。
【００６８】
また、本実施形態における熱交換構造体２の製造方法は、底部材２０に切削加工によって複数の直線状のマイクロチャンネル２７を形成する工程と、底部材２０と蓋部材１０とを接合することでコンテナＣを形成する工程と、を含んでいる。このように、マイクロチャンネル２７を、コンテナＣの底部材２０と切削加工によって一体に形成することで、例えばこれらを別体に形成する場合と比較して、熱源Ｈからマイクロチャンネル２７までの熱抵抗を小さくすることができる。したがって、熱交換構造体２内での熱交換効率およびループヒートパイプ１の熱輸送効率をより確実に高めることができる。
【００６９】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７０】
例えば、前記実施形態では、接合シート３０を用いて蓋部材１０と底部材２０とを接合したが、これらを他の手段によって接合してもよい。例えば、蓋部材１０における上側前壁１２、上側右壁１３、上側後壁１４、上側左壁１５、および仕切り部１７に接合材を直接塗布し、ロウ付けまたは拡散接合によって、蓋部材１０と底部材２０とを接合してもよい。
【００７１】
また、コンテナＣにおける流入口２ａ、流出口２ｂ、および充填口２ｃの位置を適宜変更してもよい。例えば流入口２ａは、頂壁１１または底壁２１のうち第１領域Ａ１を形成する部分に形成されていてもよい。同様に、流出口２ｂは、頂壁１１または底壁２１のうち第２領域Ａ２を形成する部分に形成されていてもよい。
【００７２】
また、前記実施形態ではマイクロチャンネル２７と底部材２０とが切削加工により一体に形成されていたが、例えばマイクロチャンネル２７が形成されたユニットを底部材２０とは別体として用意し、当該ユニットを底部材２０に接合してもよい。
【００７３】
また、コンテナＣの形状は略直方体状に限らず、適宜変更してもよい。例えば、第１領域Ａ１の並列方向Ｙにおける寸法を、第２領域Ａ２の並列方向Ｙにおける寸法より大きくしてもよい。あるいは、第１領域Ａ１の上下方向Ｚにおける寸法を、第２領域Ａ２の上下方向Ｚにおける寸法より大きくしてもよい。この場合、Ｖ１＝Ｖ２およびＷ１＝Ｗ３＝０．５×Ｗ２を同時に満足させることが可能である。
【００７４】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…ループヒートパイプ  ２…熱交換構造体  ２ａ…流入口  ２ｂ…流出口  １０…蓋部材  １７…仕切り部  ２０…底部材  ２７…マイクロチャンネル  ３０…接合シート  Ａ１…第１領域  Ａ２…第２領域  Ｃ…コンテナ  Ｇ…隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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