(57)【要約】【課題】本願が開示する技術は、一つの側面として、受熱器から放熱器に輸送される熱の輸送効率を高めることができる伝熱体の移動速度を求めることを目的とする。【解決手段】受熱器１２から放熱器１４へ移動するとともに、受熱器１２及び放熱器１４の各々と熱交換する伝熱体の一例としての環状ベルト２０の移動速度決定方法において、受熱器１２と熱交換前後の環状ベルト２０の第一温度差ΔＴＡ、及び放熱器１４と熱交換前後の環状ベルト２０の第二温度差ΔＴＢを増加させ、かつ、受熱器１２から放熱器１４への移動前後の環状ベルト２０の第三温度差ΔＴＣを減少させるように、環状ベルト２０の移動速度を求める。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受熱器から放熱器へ移動するとともに、前記受熱器及び前記放熱器の各々と熱交換する伝熱体の移動速度決定方法において、
前記受熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第一温度差、及び前記放熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第二温度差を増加させ、かつ、前記受熱器から前記放熱器への移動前後の前記伝熱体の第三温度差を減少させるように、前記伝熱体の移動速度を求める、
伝熱体の移動速度決定方法。
【請求項２】
前記第一温度差をΔＴＡとし、前記第二温度差をΔＴＢとし、前記第三温度差をΔＴＣとすると、評価温度Ｔ（＝ΔＴＡ＋ΔＴＢ−ΔＴＣ）が増加するように、前記伝熱体の移動速度を求める、
請求項１に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
【請求項３】
前記評価温度Ｔの最大値に基づいて、前記伝熱体の移動速度を求める、
請求項２に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
【請求項４】
前記伝熱体を異なる移動速度で前記受熱器から前記放熱器に複数回移動させるとともに、各回において、前記受熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第一温度及び第二温度と、前記放熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第三温度及び第四温度と、前記受熱器から前記放熱器までの移動前後の前記伝熱体の第五温度及び第六温度とを測定し、
前記第一温度及び前記第二温度に基づいて前記第一温度差を算出し、
前記第三温度及び前記第四温度に基づいて前記第二温度差を算出し、
前記第五温度及び前記第六温度に基づいて前記第三温度差を算出する、
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
【請求項５】
前記第一温度及び前記第二温度は、前記受熱器に対する前記伝熱体の移動方向の両側に設置された第一温度測定器及び第二温度測定器でそれぞれ測定し、
前記第三温度及び前記第四温度は、前記放熱器に対する前記伝熱体の移動方向の両側に設置された第三温度測定器及び第四温度測定器で測定し、
前記第五温度は、第二温度測定器で測定し、
前記第六温度は、第三温度測定器で測定する、
請求項４に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願が開示する技術は、伝熱体の移動速度決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝熱体と、受熱器から放熱器へ伝熱体を移動させる移動機構とを備える熱輸送装置がある（例えば、特許文献１〜３参照）。この種の熱輸送装置では、伝熱体が受熱器と熱交換することにより、受熱器から伝熱体に熱が伝達される。この伝熱体は、移動機構によって受熱器から放熱器へ移動され、放熱器と熱交換する。これにより、受熱器から伝熱体に伝達された熱が、放熱器に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９０８１号公報
【特許文献２】特開２００７−２２７４３７号公報
【特許文献３】特開２００４−３２７８８４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】福岡俊道，野村昌孝，山田章博，“異材界面における接触熱抵抗の評価”，日本機械学会論文集Ａ編，Vol.76, No.763 (2010), pp.344-350.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような熱輸送装置では、伝熱体の移動速度に応じて、受熱器から放熱器に輸送される熱の輸送効率が変化する。そのため、伝熱体の移動速度の最適化が望まれる。
【０００６】
本願が開示する技術は、一つの側面として、受熱器から放熱器に輸送される熱の輸送効率を高めることができる伝熱体の移動速度を求めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願が開示する技術は、受熱器から放熱器へ移動するとともに、受熱器及び放熱器の各々と熱交換する伝熱体の移動速度決定方法である。この伝熱体の移動速度決定方法では、受熱器と熱交換前後の伝熱体の第一温度差、及び放熱器と熱交換前後の伝熱体の第二温度差を増加させ、かつ、受熱器から放熱器への移動前後の伝熱体の第三温度差を減少させるように、伝熱体の移動速度を求める。
【発明の効果】
【０００８】
本願が開示する技術によれば、一つの側面として、受熱器から放熱器に輸送される熱の輸送効率を高めることができる伝熱体の移動速度を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第一実施形態に係る冷却装置が適用された電子機器の縦断面図である。
【図２】図２は、図１の冷却装置、及び冷却装置の周辺部を拡大した縦断面図である。
【図３】図３は、図２の冷却装置における受熱器、及び受熱器の周辺部を拡大した斜視図である。
【図４】図４は、図３の受熱器の縦断面図であって、受熱器の内側に環状ベルトが挿入されていない状態を示す図である。
【図５】図５は、図３の受熱器の縦断面図であって、受熱器の内側に環状ベルトが挿入された状態を示す図である。
【図６】図６は、速度評価試験において、第一温度測定器、第二温度測定器、第三温度測定器、及び第四温度測定器を冷却装置に設置した状態を示す縦断面図である。
【図７】図７は、速度評価試験から得られる環状ベルトの移動速度と評価温度との関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
先ず、本実施形態に係る冷却装置、及び冷却装置が適用された電子機器の構成について説明する。
【００１１】
（電子機器）
図１には、本実施形態に係る冷却装置１０が適用された電子機器７０が示されている。電子機器７０は、例えば、サーバ等とされる。この電子機器７０は、筐体７２と、シャーシ７４と、基板７６と、ファン８６と、冷却装置１０とを備えている。なお、図中の矢印ＵＰは、電子機器７０の上下方向の上側を示している。
【００１２】
筐体７２は、箱形に形成されている。この筐体７２には、シャーシ７４及び基板７６が収容されている。基板７６は、シャーシ７４の内側に配置されている。シャーシ７４は、基板７６の上方に配置される天壁７８を有している。天壁７８は、基板７６と上下方向に対向している。
【００１３】
基板７６の上には、冷却対象物８０、及び複数の部品８２が配置されている。冷却対象物８０は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、Graphics Processing Unit（ＧＰＵ）、プロセッサ、メモリ、又は電源ユニットなどの発熱体とされる。この冷却対象物８０は、冷却装置１０によって冷却される。
【００１４】
（冷却装置）
冷却装置１０は、電子機器７０の筐体７２に収容されている。図２に示されるように、冷却装置１０は、受熱器１２と、放熱器１４と、放熱部材１６と、ガイド部材１８と、環状ベルト２０と、移動機構２２とを備えている。なお、冷却装置１０は、「熱輸送装置」の一例である。
【００１５】
（受熱器、放熱器）
受熱器１２及び放熱器１４は、例えば、銅又はアルミニウムなどの熱伝導性を有する金属で形成された熱交換器とされる。各受熱器１２及び放熱器１４は、一例として、偏平箱形に形成されている。また、受熱器１２は、一例として、冷却対象物８０の上に横置きの状態で設置されている。この受熱器１２は、冷却対象物８０と熱的（熱交換可能）に接続されている。
【００１６】
放熱器１４は、シャーシ７４（図１参照）の天壁７８の上に横置きの状態で配置されている。この放熱器１４の上には、複数の放熱フィン２４を有する放熱部材１６が配置されている。放熱部材１６は、放熱器１４と熱的（熱交換可能）に接続されている。また、放熱器１４は、放熱部材１６を介して、放熱部材１６の周囲環境８４と熱的（熱交換可能）に接続されている。
【００１７】
図１に示されるように、電子機器７０には、ファン８６が設けられている。このファン８６が作動すると、ファン８６から放熱フィン２４に冷却風が供給され、放熱フィン２４を含む放熱部材１６の全体が冷却される。
【００１８】
図３に示されるように、受熱器１２は、後述する環状ベルト２０が貫通される筒状部５３を有している。筒状部５３は、断面矩形の筒状に形成されている。図４に示されるように、筒状部５３の軸方向の中間部における内壁面には、凹部５４が形成されている。凹部５４は、環状ベルト２０の厚み方向の両側にそれぞれ配置されている。
【００１９】
受熱器１２は、入口１２Ａ及び出口１２Ｂを有している。入口１２Ａ及び出口１２Ｂは、筒状部５３の軸方向の両端にそれぞれ形成されている。各入口１２Ａ及び出口１２Ｂは、筒状部５３内の凹部５４と連通している。
【００２０】
放熱器１４は、後述する環状ベルト２０が貫通される筒状部５５を有している。筒状部５５は、受熱器１２の筒状部５３と同様の構成とされている。この筒状部５５は、断面矩形の筒状に形成されている。また、筒状部５５の軸方向の中間部における内壁面には、凹部５６が形成されている。凹部５６は、環状ベルト２０の厚み方向の両側にそれぞれ配置されている。
【００２１】
放熱器１４は、入口１４Ａ及び出口１４Ｂを有している。入口１４Ａ及び出口１４Ｂは、筒状部５５の軸方向の両端にそれぞれ形成されている。各入口１４Ａ及び出口１４Ｂは、筒状部５５内の凹部５６と連通している。
【００２２】
（ガイド部材）
ガイド部材１８は、後述する環状ベルト２０の循環経路を規定するための部材である。また、ガイド部材１８は、受熱器１２と放熱器１４との間に設けられている。このガイド部材１８は、第一ガイド部材２６と、第二ガイド部材２８とを含んでいる。第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８は、断面矩形の筒状にそれぞれ形成されている。
【００２３】
第一ガイド部材２６は、受熱器１２の出口１２Ｂと、放熱器１４の入口１４Ａとを接続している。一方、第二ガイド部材２８は、放熱器１４の出口１４Ｂと、受熱器１２の入口１２Ａとを接続している。これにより、受熱器１２、放熱器１４、第一ガイド部材２６、及び第二ガイド部材２８が環状に連なっている。また、受熱器１２、放熱器１４、及びガイド部材１８と、後述する環状ベルト２０との間には、熱伝導性を有する半固体状の潤滑剤３０が充填されている。
【００２４】
（環状ベルト）
環状ベルト２０は、受熱器１２から放熱器１４に熱を輸送可能な蓄熱性を有している。また、環状ベルト２０は、環状のベルト状に形成されている。この環状ベルト（伝熱ベルト）２０には、例えば、銅又はアルミニウムなどの熱伝導性を有する金属製の薄いベルトが適用可能である。また、環状ベルト２０には、基材となる樹脂材の表面に金属被膜を有するベルト、又は熱伝導率が高い炭素繊維製のベルトが適用可能である。なお、環状ベルト２０は、「伝熱体」及び「環状部材」の一例である。
【００２５】
環状ベルト２０は、環状ベルト２０の幅方向が基板７６と平行又は略平行になるように配置されている。また、環状ベルト２０は、シャーシ７４（図１参照）の天壁７８に形成された一対のスリット３２に挿入されている。
【００２６】
環状ベルト２０は、後述する移動機構２２の作動に伴い、受熱器１２と放熱器１４との間を循環移動（循環運動）する。この際、環状ベルト２０の一部は、受熱器１２の凹部５４及び放熱器１４の凹部５６を通過する。なお、図２の矢印Ｍは、環状ベルト２０の移動方向を示している。
【００２７】
具体的に説明すると、図２では、環状ベルト２０の第１部分２１Ａが、受熱器１２（筒状部５３）内に配置されている。この第１部分２１Ａは、環状ベルト２０の循環移動に伴って、受熱器１２内及び放熱器１４内を順に通過し、これらの受熱器１２及び放熱器１４の各々と熱交換する。
【００２８】
一方、図２では、環状ベルト２０の第２部分２１Ｂは、放熱器１４（筒状部５５）内に配置されている。この第２部分２１Ｂは、環状ベルト２０の循環移動に伴って、放熱器１４内及び受熱器１２内を順に通過し、放熱器１４及び受熱器１２の各々と熱交換する。
【００２９】
また、図２において、ガイド部材１８の第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８は、環状ベルト２０の周方向において、環状ベルト２０の第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとの間を囲う凹部１９をそれぞれ有している。そして、第１部分２１Ａ及び第２部分２１Ｂは、環状ベルト２０の循環移動に伴って、第１部分２１Ａの凹部１９及び第２部分２１Ｂの凹部１９をそれぞれ通過する。
【００３０】
なお、本実施形態では、第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８の凹部１９が、環状ベルト２０の周方向において、環状ベルト２０の第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとの間をそれぞれ囲っている。しかし、第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８の凹部１９は、環状ベルト２０の第１部分２１Ａと第２部分２１Ｂとの間の少なくとも一部を囲っても良い。
【００３１】
基板７６の上に配置された複数の部品８２のうち部品８２Ａ，８２Ｂは、冷却対象物８０に隣り合って配置されている。これらの部品８２Ａ，８２Ｂを避けるように、環状ベルト２０が配置されている。具体的には、環状ベルト２０は、部品８２Ａ，８２Ｂを避けるように、部品８２Ａと冷却対象物８０との間、及び部品８２Ｂと冷却対象物８０との間でそれぞれ屈曲される屈曲部２０Ａ，２０Ｂを有している。各屈曲部２０Ａ，２０Ｂは、基板７６と平行な状態から基板７６に垂直な状態になるように屈曲している。
【００３２】
（移動機構）
移動機構２２は、環状ベルト２０を循環移動させるための機構である。この移動機構２２は、一例として、第二ガイド部材２８の長さ方向の中央部に設けられている。移動機構２２は、一対のローラ３４と、モータ３６と、ケース３８とを有している。
【００３３】
一対のローラ３４は、互いの径方向に対向して配置されている。この一対のローラ３４の間には、環状ベルト２０が挿入されている。環状ベルト２０は、一対のローラ３４によって挟まれている。一対のローラ３４のうち、一方のローラ３４には、モータ３６の回転軸が固定されている。ケース３８は、第二ガイド部材２８の一部を構成している。このケース３８内には、環状ベルト２０の一部が配置されている。
【００３４】
図４は、図３の受熱器１２の縦断面図であって、受熱器１２の内側に環状ベルト２０が挿入されていない状態を示す図である。図５は、図３の受熱器１２の縦断面図であって、受熱器１２の内側に環状ベルト２０が挿入された状態を示す図である。
【００３５】
図４及び図５に示されるように、受熱器１２の凹部５４には、受熱器１２から環状ベルト２０に熱を伝達するための複数の第一伝熱部材４０が設けられている。複数の第一伝熱部材４０は、弾性を有するひれ状にそれぞれ形成されている。また、複数の第一伝熱部材４０は、凹部５４の底面から環状ベルト２０に向かってそれぞれ延出している。さらに、複数の第一伝熱部材４０は、環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。これらの第一伝熱部材４０の先端部は、筒状部５３内において環状ベルト２０に接触している。これにより、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０と熱的（熱交換可能）に接続される。
【００３６】
複数の第一伝熱部材４０は、環状ベルト２０の厚み方向の両側に配置される複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４を含んでいる。複数の表側伝熱部材４２は、環状ベルト２０の表面２３Ａ側に配置され、環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。一方、複数の裏側伝熱部材４４は、環状ベルト２０の裏面２３Ｂ側に配置され、環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。複数の表側伝熱部材４２と複数の裏側伝熱部材４４とは、環状ベルト２０の長さ方向に交互に配列されている。
【００３７】
図２に示されるように、放熱器１４の内側には、放熱器１４から環状ベルト２０に熱を伝達するための複数の第二伝熱部材４６が設けられている。なお、複数の第二伝熱部材４６は、複数の第一伝熱部材４０と同様の構成とされている。
【００３８】
複数の第二伝熱部材４６は、弾性を有するひれ状にそれぞれ形成されている。また、複数の第二伝熱部材４６は、凹部５６の底面から環状ベルト２０に向かってそれぞれ延出している。さらに、複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。これらの第二伝熱部材４６の先端部は、環状ベルト２０に接触している。これにより、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０と熱的（熱交換可能）に接続される。
【００３９】
また、複数の第二伝熱部材４６は、前述した第一伝熱部材４０と同様に、複数の表側伝熱部材４２と、複数の裏側伝熱部材４４とを含んでいる。
【００４０】
なお、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６には、例えば、銅又はアルミニウムなどの熱伝導性を有する金属製の伝熱部材が適用可能である。また、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６には、弾性を有する樹脂基材の表面に金属被膜を有する伝熱部材、又は熱伝導率が高い炭素繊維製の伝熱部材が適用可能である。
【００４１】
前述した環状ベルト２０、複数の第一伝熱部材４０、及び複数の第二伝熱部材４６の熱伝導率は、例えば、次のように設定されている。すなわち、環状ベルト２０は、複数の第一伝熱部材４０よりも熱伝導率が高く設定されており、複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０よりも熱伝導率が高く設定されている。
【００４２】
（冷却装置の動作）
次に、本実施形態に係る冷却装置の動作について説明する。
【００４３】
図２に示されるように、本実施形態に係る冷却装置１０では、モータ３６が作動してローラ３４が回転すると、受熱器１２と放熱器１４との間を環状ベルト２０が循環移動する。この環状ベルト２０の循環移動に伴い、受熱器１２内では、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０の一部に摺接し、放熱器１４内では、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０の一部に摺接する。
【００４４】
なお、図５に示されるように、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０の一部に摺接した状態では、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０の移動方向（循環方向）に弾性変形する。これと同様に、図２に示されるように、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０の一部に摺接した状態では、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０の移動方向（循環方向）に弾性変形する。
【００４５】
ここで、受熱器１２内において、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０の一部に摺接すると、発熱した冷却対象物８０の熱が複数の第一伝熱部材４０を通じて環状ベルト２０に伝達される。この結果、複数の第一伝熱部材４０と接触した環状ベルト２０の部位が局所的に加熱される。その後、局所的に加熱された環状ベルト２０の部位は、環状ベルト２０の循環移動に伴って放熱器１４に移動する。
【００４６】
また、加熱された環状ベルト２０の部位が、放熱器１４内において複数の第二伝熱部材４６に接触すると、加熱された環状ベルト２０の部位の熱が複数の第二伝熱部材４６を通じて放熱部材１６に伝達される。この結果、複数の第二伝熱部材４６と接触した環状ベルト２０の部位が放熱される。その後、放熱された環状ベルト２０の部位は、環状ベルト２０の循環移動に伴って受熱器１２に移動する。
【００４７】
この環状ベルト２０の循環移動が継続することにより、受熱器１２において環状ベルト２０が冷却対象物８０から受熱する動作と、放熱器１４において環状ベルト２０から放熱部材１６に放熱される動作が繰り返される。これにより、冷却対象物８０の熱が、環状ベルト２０及び放熱器１４を介して放熱部材１６に輸送され、冷却対象物８０が冷却される。
【００４８】
（環状ベルトの移動速度決定方法）
次に、環状ベルトの移動速度決定方法について説明する。
【００４９】
受熱器１２から放熱器１４に輸送される熱の輸送効率が高まると、冷却装置１０による冷却対象物８０の冷却効率も高まる。この受熱器１２から放熱器１４に輸送される熱の輸送効率は、環状ベルト２０の移動速度によって変動する。
【００５０】
具体的には、環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、受熱器１２において、複数の第一伝熱部材４０と環状ベルト２０との接触時間が長くなる。この結果、複数の第一伝熱部材４０から環状ベルト２０に伝達される熱の伝達量（熱交換量）が増加する。
【００５１】
これと同様に、環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、放熱器１４において、環状ベルト２０と複数の第二伝熱部材４６との接触時間が長くなる。この結果、環状ベルト２０から複数の第二伝熱部材４６に伝達される熱の伝達量（熱交換量）が増加する。
【００５２】
このように環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、受熱器１２及び放熱器１４の各々と環状ベルト２０との熱交換量が増加する。したがって、受熱器１２から放熱器１４への熱の輸送効率が高くなる。
【００５３】
一方、環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、受熱器１２から放熱器１４へ移動する環状ベルト２０の移動時間が長くなる。この結果、環状ベルト２０から潤滑剤３０及び第一ガイド部材２６を介して筐体７２内に放熱される放熱量が増加する。換言すると、環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、受熱器１２から放熱器１４への移動中の環状ベルト２０の熱損失量が増加する。
【００５４】
このように環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、受熱器１２から放熱器１４への移動中の環状ベルト２０の熱損失量が増加する。したがって、受熱器１２から放熱器１４への熱の輸送効率が低くなる。
【００５５】
次に、環状ベルト２０の移動速度が速くなると、受熱器１２において、複数の第一伝熱部材４０と環状ベルト２０との接触時間が短くなる。この結果、複数の第一伝熱部材４０から環状ベルト２０に伝達される熱の伝達量（熱交換量）が減少する。
【００５６】
これと同様に、環状ベルト２０の移動速度が速くなると、放熱器１４において、環状ベルト２０と複数の第二伝熱部材４６との接触時間が短くなる。この結果、環状ベルト２０から複数の第二伝熱部材４６に伝達される熱の伝達量（熱交換量）が減少する。
【００５７】
このように環状ベルト２０の移動速度が速くなると、受熱器１２及び放熱器１４の各々と環状ベルト２０との熱交換量が減少する。したがって、受熱器１２から放熱器１４への熱の輸送効率が低くなる。
【００５８】
一方、環状ベルト２０の移動速度が速くなると、受熱器１２から放熱器１４へ移動する環状ベルト２０の移動時間が短くなる。この結果、環状ベルト２０から潤滑剤３０及び第一ガイド部材２６を介して筐体７２内に放熱される放熱量が減少する。換言すると、環状ベルト２０の移動速度が遅くなると、受熱器１２から放熱器１４への移動中の環状ベルト２０の熱損失量が減少する。
【００５９】
このように環状ベルト２０の移動速度が速くなると、受熱器１２から放熱器１４への移動中の環状ベルト２０の熱損失量が減少する。したがって、受熱器１２から放熱器１４への熱の輸送効率が高くなる。
【００６０】
以上のことから、次のように、環状ベルト２０の移動速度を調整することにより、環状ベルト２０の移動速度の最適化を図ることができる。すなわち、受熱器１２及び放熱器１４の各々と環状ベルト２０との熱交換量が大きく、かつ、受熱器１２から放熱器１４への移動中の環状ベルト２０の熱損失量が小さくなるように、環状ベルト２０の移動速度を調整する。
【００６１】
ここで、受熱器１２と環状ベルト２０との熱交換量は、受熱器１２との熱交換前後の環状ベルト２０の温度差ΔＴＡから推定することができる。これと同様に、放熱器１４と環状ベルト２０との熱交換量は、放熱器１４と熱交換前後の環状ベルト２０の温度差ΔＴＢから推定することができる。また、受熱器１２から放熱器１４への移動中の環状ベルト２０の熱損失量は、受熱器１２から放熱器１４への移動前後の環状ベルト２０の温度差ΔＴＣから推定することができる。
【００６２】
そうすると、下記式（１）で表される評価温度Ｔが大きくなるように環状ベルト２０の移動速度を調整することで、環状ベルト２０の移動速度の最適化を図ることができる。
評価温度Ｔ＝ΔＴＡ＋ΔＴＢ−ΔＴＣ  ・・・  （１）
【００６３】
（速度評価試験）
上記評価温度Ｔが最大となる環状ベルト２０の移動速度を求めるためには、例えば、速度評価試験を行う。速度評価試験では、冷却対象物８０の単位時間当たりの発熱量、及び放熱部材１６の単位時間当たりの放熱量を一定とした状態で、受熱器１２と放熱器１４との間で、環状ベルト２０を異なる移動速度で複数回循環移動させる。そして、環状ベルト２０の移動速度ごとに、受熱器１２に対する環状ベルト２０の移動方向の両側、及び放熱器１４に対する環状ベルト２０の移動方向の両側において環状ベルト２０の温度を測定し、前述した温度差ΔＴＡ，ΔＴＢ，ΔＴＣを求める。
【００６４】
具体的には、図６に示されるように、受熱器１２に対する環状ベルト２０の移動方向の両側に、第一温度測定器６０及び第二温度測定器６２をそれぞれ設置する。また、放熱器１４に対する環状ベルト２０の移動方向の両側に、第三温度測定器６４及び第四温度測定器６６をそれぞれ設置する。
【００６５】
第一温度測定器６０、第二温度測定器６２、第三温度測定器６４、及び第四温度測定器６６は、例えば、温度センサとされ、環状ベルト２０の所定部の表面温度を測定可能に設置される。これらの第一温度測定器６０、第二温度測定器６２、第三温度測定器６４、及び第四温度測定器６６によって、例えば、環状ベルト２０の温度を同時又は略同時に測定する。
【００６６】
なお、第一温度測定器６０、第二温度測定器６２、第三温度測定器６４、及び第四温度測定器６６は、環状ベルト２０の所定部（特定部）の温度を順に測定することも可能である。
【００６７】
ここで、第一温度測定器６０、第二温度測定器６２、第三温度測定器６４、及び第四温度測定器６６によって測定された環状ベルト２０の所定部（測定部）の温度をＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とすると、温度差ΔＴＡ，ΔＴＢ，ΔＴＣは、以下の式で表される。
ΔＴＡ＝Ｔ２−Ｔ１
ΔＴＢ＝Ｔ３−Ｔ４
ΔＴＣ＝Ｔ２−Ｔ３
【００６８】
そうすると、上記式（１）の評価温度Ｔは、下記式（２）で表される。
評価温度Ｔ＝ΔＴＡ＋ΔＴＢ−ΔＴＣ  ・・・  （１）
＝（Ｔ２−Ｔ１）＋（Ｔ３−Ｔ４）−（Ｔ２−Ｔ３）
＝２×Ｔ３−Ｔ１−Ｔ４  ・・・  （２）
【００６９】
図７には、一例として、速度評価試験で得られる環状ベルト２０の移動速度Ｖと評価温度Ｔとの関係を示すグラフ９０が示されている。グラフ９０は、例えば、速度評価試験から得られる評価温度Ｔの分布に応じた近似曲線とされる。このグラフ９０から、評価温度Ｔが最大値ＴＭＡＸとなる環状ベルト２０の移動速度ＶＸが求められる。この移動速度ＶＸに基づいて、環状ベルト２０の移動速度Ｖが決定される。
【００７０】
なお、環状ベルト２０の移動速度Ｖは、評価温度Ｔが最大値ＴＭＡＸとなる移動速度ＶＸに限らず、例えば、評価温度Ｔが最大値ＴＭＡＸの９０％以上となる移動速度Ｖとしても良い。
【００７１】
また、図６では、一例として、第一温度測定器６０が受熱器１２の入口１２Ａに隣接して設置され、第二温度測定器６２が受熱器１２の出口１２Ｂに隣接して設置される。しかし、第一温度測定器６０及び第二温度測定器６２は、受熱器１２と熱交換前後の環状ベルト２０の温度差を算出可能な範囲内に設置可能である。これと同様に、図６では、一例として、第三温度測定器６４は、放熱器１４の入口１４Ａに隣接して設置され、第四温度測定器６６は、放熱器１４の出口１４Ｂに隣接して設置される。しかし、第三温度測定器６４及び第四温度測定器６６は、放熱器１４と熱交換前後の環状ベルト２０の温度差を算出可能な範囲内に設置可能である。
【００７２】
（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。
【００７３】
（移動速度決定方法）
先ず、環状ベルトの移動速度決定方法の効果について説明する。本実施形態では、速度評価試験を行うことにより、環状ベルト２０の移動速度の最適化を図ることができる。これにより、環状ベルト２０の循環移動によって受熱器１２から放熱器１４へ輸送される熱の輸送効率が高められる。したがって、冷却装置１０の冷却効率を高めることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、第二温度測定器６２及び第三温度測定器６４で測定した環状ベルト２０の温度Ｔ２，Ｔ３に基づいて、受熱器１２から放熱器１４への移動前後の環状ベルト２０の温度差ΔＴＣを求める。これにより、本実施形態では、第二温度測定器６２及び第三温度測定器６４とは別の温度測定器によって、受熱器１２から放熱器１４への移動前後の環状ベルト２０の温度Ｔ２，Ｔ３を測定する場合と比較して、温度測定器の数が低減される。したがって、温度測定器のコストを削減することができる。
【００７５】
なお、受熱器１２から放熱器１４への移動前後の環状ベルト２０の温度Ｔ２，Ｔ３は、第二温度測定器６２及び第三温度測定器６４とは別の温度測定器によって測定することも可能である。
【００７６】
（冷却装置）
次に、冷却装置１０の効果について説明する。前述したように、冷却装置１０では、受熱器１２と放熱器１４との間を環状ベルト２０が循環移動する。この際、受熱器１２及び放熱器１４の各々と環状ベルト２０とが熱交換することにより、冷却対象物８０の熱が環状ベルト２０を介して放熱部材１６に輸送される。
【００７７】
ここで、熱は、熱伝導率が低い部材から熱伝導率が高い部材に伝わり易いという性質を有している（非特許文献１参照）。この熱の性質を利用するために、本実施形態では、環状ベルト２０の熱伝導率が、受熱器１２の第一伝熱部材４０の熱伝導率よりも高く設定されている。また、放熱器１４の第二伝熱部材４６の熱伝導率が、環状ベルト２０の熱伝導率よりも高く設定されている。つまり、第一伝熱部材４０、環状ベルト２０、及び第二伝熱部材４６の熱伝導率は、第一伝熱部材４０、環状ベルト２０、及び第二伝熱部材４６の順に高くなるように設定されている。
【００７８】
これにより、本実施形態では、例えば、第一伝熱部材４０、環状ベルト２０、及び第二伝熱部材４６の熱伝導率が同じ場合と比較して、冷却対象物８０から放熱部材１６に輸送される熱の輸送効率が高められる。したがって、冷却装置１０の冷却効率を高めることができる。
【００７９】
また、受熱器１２の凹部５４には、複数の第一伝熱部材４０が設けられている。複数の第一伝熱部材４０は、弾性を有するひれ状にそれぞれ形成されている。また、複数の第一伝熱部材４０の先端部は、環状ベルト２０にそれぞれ接触している。
【００８０】
これにより、複数の第一伝熱部材４０を通じて、受熱器１２と環状ベルト２０との間で熱交換される。したがって、本実施形態では、例えば空気を通じて、受熱器１２と環状ベルト２０との間で熱交換する場合と比較して、受熱器１２と環状ベルト２０との間の熱交換効率が高められる。
【００８１】
また、放熱器１４の凹部５６には、複数の第二伝熱部材４６が設けられている。複数の第二伝熱部材４６は、弾性を有するひれ状にそれぞれ形成されている。また、複数の第二伝熱部材４６の先端部は、環状ベルト２０にそれぞれ接触している。
【００８２】
これにより、第二伝熱部材４６を通して、環状ベルト２０と放熱器１４との間で熱交換される。したがって、本実施形態では、例えば空気を通じて、環状ベルト２０と放熱器１４との間で熱交換する場合と比較して、環状ベルト２０と放熱器１４との間の熱交換効率が高められる。
【００８３】
さらに、受熱器１２の内側には、複数の第一伝熱部材４０が環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。これにより、受熱器１２と環状ベルト２０との熱交換量が増加する。これと同様に、放熱器１４の内側には、複数の第二伝熱部材４６が環状ベルト２０の長さ方向に配列されている。これにより、放熱器１４と環状ベルト２０との熱交換量が増加する。したがって、受熱器１２及び放熱器１４の各々と環状ベルト２０との熱交換効率がさらに高められる。
【００８４】
また、第一伝熱部材４０は、環状ベルト２０の厚み方向の両側に配置される複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４を有している。これにより、受熱器１２の熱が複数の表側伝熱部材４２を介して環状ベルト２０の表面２３Ａに伝達されるとともに、複数の裏側伝熱部材４４を介して環状ベルト２０の裏面２３Ｂに伝達される。
【００８５】
これと同様に、第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０の厚み方向の両側に配置される複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４を有している。これにより、環状ベルト２０の表面２３Ａ側の熱が、複数の表側伝熱部材４２を介して放熱器１４に伝達されるとともに、環状ベルト２０の裏面２３Ｂ側の熱が、複数の裏側伝熱部材４４を介して放熱器１４に伝達される。
【００８６】
したがって、本実施形態では、例えば環状ベルト２０の厚み方向の片側にのみ伝熱部材が配置される場合と比較して、受熱器１２及び放熱器１４の各々と環状ベルト２０との間の熱交換効率が高められる。
【００８７】
また、受熱器１２と放熱器１４との間には、環状ベルト２０の循環経路を規定するガイド部材１８が設けられている。これにより、本実施形態では、例えば、環状ベルト２０を巻き掛けるためのローラ等を省略することができる。
【００８８】
また、受熱器１２及び放熱器１４は、中空状に形成されている。これと同様に、ガイド部材１８を構成する第一ガイド部材２６及び第二ガイド部材２８は、中空状に形成されている。これらの受熱器１２、放熱器１４、第一ガイド部材２６、及び第二ガイド部材２８の内側に環状ベルト２０を収容することにより、環状ベルト２０が電子機器７０内の部品等に干渉することが抑制される。
【００８９】
さらに、本実施形態に係る冷却装置１０によれば、受熱器１２、放熱器１４、及びガイド部材１８と、環状ベルト２０との間には、熱伝導性を有する半固体状の潤滑剤３０が充填されている。この潤滑剤３０によって、環状ベルト２０の循環移動が円滑化されるとともに、潤滑剤３０を通じて受熱器１２から放熱器１４に熱が伝達される。したがって、冷却装置１０の冷却効率がさらに高められる。
【００９０】
（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００９１】
上記実施形態では、受熱器１２から放熱器１４に熱を輸送する伝熱体として、環状ベルト２０が用いられている。しかし、伝熱体は、例えば、断面円形状、又は断面矩形状のワイヤ等の環状線材であっても良い。また、伝熱体は、例えば、受熱器１２と放熱器１４との間に配置された回転軸を中心として回転することにより、受熱器１２から放熱器１４に移動する回転部材であっても良い。
【００９２】
また、上記実施形態では、環状ベルト２０の熱伝導率が、第一伝熱部材４０の熱伝導率よりも高く設定されている。また、第二伝熱部材４６の熱伝導率が、環状ベルト２０の熱伝導率よりも高く設定されている。しかし、第一伝熱部材４０、環状ベルト２０、及び第二伝熱部材４６の熱伝導率は、適宜変更可能である。したがって、例えば、第一伝熱部材４０、環状ベルト２０、及び第二伝熱部材４６の熱伝導率が同じに設定されても良い。
【００９３】
また、上記実施形態では、複数の第一伝熱部材４０及び複数の第二伝熱部材４６が、ひれ状にそれぞれ形成されている。しかし、複数の第一伝熱部材及び複数の第二伝熱部材は、ひれ状に限らず、例えば、ブラシ状に形成されても良い。また、第一伝熱部材及び第二伝熱部材は、例えば、金属製のバネで形成されても良い。さらに、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６は、複数に限らず、一つでも良い。
【００９４】
また、上記実施形態では、複数の第一伝熱部材４０が、環状ベルト２０の厚み方向の両側に配置される複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４を有している。しかし、複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４の一方は、省略されても良い。つまり、複数の第一伝熱部材４０は、環状ベルト２０の厚み方向の片側にのみ配置されても良い。
【００９５】
これと同様に、上記実施形態では、複数の第二伝熱部材４６が、環状ベルト２０の厚み方向の両側に配置される複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４を有している。しかし、複数の表側伝熱部材４２及び複数の裏側伝熱部材４４の一方は、省略されても良い。つまり、複数の第二伝熱部材４６は、環状ベルト２０の厚み方向の片側にのみ配置されても良い。
【００９６】
また、上記実施形態では、環状ベルト２０の一部が、受熱器１２及び放熱器１４の内側に配置されている。しかし、環状ベルト２０は、受熱器１２及び放熱器１４の外側に配置されても良い。また、環状ベルト２０が受熱器１２及び放熱器１４の外側に設けられる場合、第一伝熱部材４０及び第二伝熱部材４６は、例えば、受熱器１２及び放熱器１４の外側に設けられる。
【００９７】
また、上記実施形態では、ガイド部材１８の内側に潤滑剤３０が充填されている。しかし、潤滑剤３０は、省略されても良い。また、潤滑剤３０及びガイド部材１８の両方が省略されても良い。
【００９８】
また、上記実施形態の放熱部材１６は、放熱フィン２４を有している。しかし、放熱部材１６の構成は、適宜変更可能である。また、放熱部材１６は、省略可能である。
【００９９】
また、上記実施形態の電子機器７０は、一例として、サーバとされている。しかし、電子機器７０は、サーバ以外の電子機器であっても良い。また、冷却装置１０は、電子機器７０以外の機器、装置等にも適用可能である。さらに、上記実施形態の冷却装置１０は、電子機器の分野に限らず、他の分野（自動車のパワーユニットの部品の冷却等）に適用可能である。
【０１００】
また、上記実施形態の熱輸送装置は、一例として、冷却装置１０とされている。しかし、熱輸送装置は、冷却装置１０に限らず、受熱器の熱を放熱器へ輸送し、空調等に利用する装置とされても良い。
【０１０１】
以上、本願が開示する技術の一実施形態について説明したが、本願が開示する技術は上記の実施形態に限定されるものでない。また、上記実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本願が開示する技術の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【０１０２】
なお、以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１０３】
（付記１）
受熱器から放熱器へ移動するとともに、前記受熱器及び前記放熱器の各々と熱交換する伝熱体の移動速度決定方法において、
前記受熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第一温度差、及び前記放熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第二温度差を増加させ、かつ、前記受熱器から前記放熱器への移動前後の前記伝熱体の第三温度差を減少させるように、前記伝熱体の移動速度を求める、
伝熱体の移動速度決定方法。
（付記２）
前記第一温度差をΔＴＡとし、前記第二温度差をΔＴＢとし、前記第三温度差をΔＴＣとすると、評価温度Ｔが増加するように、前記伝熱体の移動速度を求める、
付記１に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記３）
前記評価温度Ｔの最大値に基づいて、前記伝熱体の移動速度を求める、
付記２に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記４）
前記評価温度Ｔの前記最大値は、各回の前記評価温度Ｔの分布から求める、
付記３に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記５）
前記評価温度Ｔが前記最大値となる前記伝熱体の移動速度を求める、
付記３又は付記４に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記６）
前記評価温度Ｔが前記最大値の９０％以内となる前記伝熱体の移動速度を求める、
付記３又は付記４に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記７）
前記伝熱体を異なる移動速度で前記受熱器から前記放熱器に複数回移動させるとともに、各回において、前記受熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第一温度及び第二温度と、前記放熱器と熱交換前後の前記伝熱体の第三温度及び第四温度と、前記受熱器から前記放熱器までの移動前後の前記伝熱体の第五温度及び第六温度とを測定し、
前記第一温度及び前記第二温度に基づいて前記第一温度差を算出し、
前記第三温度及び前記第四温度に基づいて前記第二温度差を算出し、
前記第五温度及び前記第六温度に基づいて前記第三温度差を算出する、
付記１〜付記６の何れか１つに記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記８）
前記第一温度及び前記第二温度は、前記受熱器に対する前記伝熱体の移動方向の両側に設置された第一温度測定器及び第二温度測定器でそれぞれ測定し、
前記第三温度及び前記第四温度は、前記放熱器に対する前記伝熱体の移動方向の両側に設置された第三温度測定器及び第四温度測定器で測定し、
前記第五温度は、第二温度測定器で測定し、
前記第六温度は、第三温度測定器で測定する、
付記７に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記９）
第一温度測定器は、前記受熱器の入口と隣接して設置し、
第二温度測定器は、前記受熱器の出口と隣接して設置し、
第三温度測定器は、前記放熱器の入口と隣接して設置し、
第四温度測定器は、前記放熱器の出口と隣接して設置する、
付記８に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記１０）
前記伝熱体は、前記受熱器と前記放熱器との間を循環移動する、
付記１〜付記９の何れか１つに記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記１１）
前記伝熱体は、前記受熱器と前記放熱器との間を循環移動する環状部材とされる、
付記１０に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記１２）
前記伝熱体は、伝熱ベルトとされる、
付記１１に記載の伝熱体の移動速度決定方法。
（付記１３）
前記伝熱体は、前記受熱器及び前記放熱器の各々との接触に伴って、前記受熱器及び前記放熱器の各々と熱交換する、
付記１〜付記１２の何れか１つに記載の伝熱体の移動速度決定方法。
【符号の説明】
【０１０４】
１２    受熱器
１２Ａ  入口（受熱器の入口の一例）
１２Ｂ  出口（受熱器の出口の一例）
１４    放熱器
１４Ａ  入口（放熱器の入口の一例）
１４Ｂ  出口（放熱器の出口の一例）
２０    環状ベルト（伝熱体及び環状部材の一例）
６０    第一温度測定器
６２    第二温度測定器
６４    第三温度測定器
６６    第四温度測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020198377.tif 000007
【図６】
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【図７】
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