(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の環状流路を有し、液相と気相の作動媒体とを内部に含むループ型ヒートパイプにおいて、
前記複数の環状流路の各々は、
前記液相又は気相の作動媒体へ外部の熱を与える吸熱部と、
前記液相又は気相の作動媒体から外部へ熱を放出する放熱部と、
作動時に前記吸熱部から前記放熱部へ前記気相の作動媒体を輸送する蒸気流路と、
作動時に前記放熱部から前記吸熱部へ前記液相の作動媒体を輸送する液流路を備え、
前記環状流路の各々は一方向のみに循環するとともに他の環状流路から分離され、前記吸熱部は前記他の環状流路の吸熱部から分離されて配置され、前記蒸気流路が前記他の環状流路の前記吸熱部に熱的に接続されたことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
【請求項２】
前記環状流路の各々と前記他の環状流路とは前記放熱部を共有していることを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
【請求項３】
前記蒸気流路において、前記吸熱部に接続する部分と前記放熱部との間の流路長より、前記吸熱部に接続する部分と前記吸熱部との間の流路長が短いことを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
【請求項４】
前記蒸気流路が前記吸熱部に近接するように配置され、前記蒸気流路と前記吸熱部とが当該近接する部分において熱的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体の冷却に用いるループ型ヒートパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ループ型ヒートパイプは、吸熱部、放熱部、吸熱部と放熱部とを連結する蒸気管および液管を備え、それらの内部には作動流体が封入されている。ループ型ヒートパイプは、吸熱部において外部の発熱源から熱を吸収し、吸収した熱を放熱部へ輸送し熱を放出することにより、吸熱部に接する外部の発熱源を冷却する。
【０００３】
吸熱部は、液管から流入する作動流体の入口と、蒸気管へ流出する作動流体の出口と、入口と出口とを隔てるウィック（多孔質体）とを備える。液相の作動流体はウィックの入口側の表面からウィックの微細な孔に浸透し、保持される。ウィックにおいて保持された液相の作動流体は、外部の発熱源から吸熱部に供給される熱で気相へと変化し、ウィックの出口側の表面から蒸気管へと流出する。この吸熱部内における作動流体の相変化により、発熱体は冷却される。気相の作動流体は、熱を伴って蒸気管を通って放熱部に移動する。気相の作動流体は放熱部において放熱し、気相から液相へ変化する。液相の作動流体は液管を通って吸熱部に戻る。このような作動流体の循環が繰り返されることで、発熱体の冷却が連続して行われる。
【０００４】
液相の作動流体が吸熱部に存在しない状態（ドライアウト状態）で加熱を行うと、ループ型ヒートパイプは外部の発熱源を冷却できないという問題がある。吸熱部は再起動前にドライアウト状態になりやすい。また、この問題は、たとえば、吸熱部が放熱部よりも上方にある状態（トップヒート状態）や、吸熱部と放熱部とを水平に配置した状態で生じやすい。実装上の制約等から、トップヒート状態や水平に配置した状態で、ループ型ヒートパイプを外部の発熱源に搭載する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４７６５３９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、起動時にドライアウト状態になるのを防止するループ型ヒートパイプ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】
本発明の一側面によると、
液相と気相の作動媒体とを内部に含むループ型ヒートパイプにおいて、
前記液相又は気相の作動媒体へ外部の熱を与える吸熱部と、
前記液相又は気相の作動媒体から外部へ熱を放出する放熱部と、
作動時に前記吸熱部から前記放熱部へ前記気相の作動媒体を輸送する蒸気流路と、
作動時に前記放熱部から前記吸熱部へ前記液相の作動媒体を輸送する液流路と
を有する少なくとも一つの環状流路を備え、
少なくとも一つの前記蒸気流路が少なくとも一つの前記吸熱部に熱的に接続されたことを特徴とするループ型ヒートパイプが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のループ型ヒートパイプによれば、蒸気流路が吸熱部に熱的に接続されることで、蒸気流路内の液相の作動流体の一部が気化し膨張することにより、液流路内の気相の作動流体の圧力が高くなり、一部は液化する。また、蒸気流路内の液相の作動流体の一部が気化し膨張することにより、液流路内で液化した作動流体は吸熱部内へ押し出される。このように、吸熱部がドライアウト状態になるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態のループ型ヒートパイプを示す模式図である。
【図２】第１実施形態のループ型ヒートパイプにおいて、第１吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。
【図３】図１のＱ１−Ｑ２を通り、且つ図２のＡ１−Ａ２を通る断面を示す模式図である。
【図４】第１実施形態のループ型ヒートパイプを示す模式図である。
【図５】第１実施形態のループ型ヒートパイプの部分模式図である。
【図６】フロンＲ−１４１ｂの蒸発潜熱の温度依存性を示すグラフである。
【図７】第１蒸気管と熱的に接触している発熱素子の起動後の温度−時間プロファイルである。
【図８】第１蒸気管と熱的に接触している発熱素子の起動後の電力−時間プロファイルである。
【図９】起動後の時間に対して第１蒸気管内で気化する作動流体の蒸気量をプロットしたグラフである。
【図１０】第１実施形態のループ型ヒートパイプの部分模式図である。
【図１１】第１実施形態の変形例を示す模式図である。
【図１２】第１実施形態の別の変形例を示す模式図である。
【図１３】第２実施形態のループ型ヒートパイプを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、第１実施形態のループ型ヒートパイプを示す模式図である。第１実施形態のループ型ヒートパイプは、第１吸熱部１１、第１蒸気管１４、第１凝縮管１３、第１液管１５で構成される第１環状流路Ｌ１と、第２吸熱部２１、第２蒸気管２４、第２凝縮管２３、第２液管２５で構成される第２環状流路Ｌ２を備える。第１環状流路Ｌ１及び第２環状流路Ｌ１の内部には、作動時に液相及び気相の作動流体（作動媒体）が封入されている。図１において、ループ型ヒートパイプの定常動作時における液相の作動流体６４と気相の作動流体６５の配置が示されている。定常動作時とは、吸熱部（本実施形態における第１吸熱部１１及び第２吸熱部２１）に供給される熱が、作動媒体を介して放熱部（本実施形態における放熱部５２）へと輸送される動作の最中を意味する。
【００１１】
第１吸熱部１１と第２蒸気管２４とは近傍に配置され伝熱ブロック１２を介して熱的に接続されている。第２吸熱部２１と第１蒸気管１４とは近傍に配置され伝熱ブロック２２を介して熱的に接続されている。伝熱ブロック１２及び２２は、例えば、銅などの熱伝導性が高い金属を用いて形成される。伝熱ブロック１２及び２２は、更に、それぞれ電子装置の発熱素子など外部の発熱体（図示せず）と接触している。なお、図１において、伝熱ブロック１２及び２２は、それぞれ第１吸熱部１１及び第２吸熱部２１に重なるように描かれているが、伝熱ブロック１２及び２２と第１吸熱部１１及び第２吸熱部２１との詳細な位置関係は図２及び図３を用いて後述する。
【００１２】
第１吸熱部１１は、外部の発熱体から熱を吸収する。ループ型ヒートパイプの定常動作時、液相の作動流体は第１液管１５を通って入口１７から第１吸熱部１１へ流入する。流入した液相の作動流体は、外部の発熱源から第１吸熱部１１に供給される熱で気相へと変化し、第１蒸気管１４へと流出する。同様に、第２吸熱部２１は、外部の発熱体から熱を吸収する。ループ型ヒートパイプの定常動作時、液相の作動流体は第２液管２５を通って入口２７から第２吸熱部２１へ流入する。流入した液相の作動流体は、外部の発熱源から第２吸熱部２１に供給される熱で気相へと変化し、第２蒸気管２４へと流出する。この第１吸熱部１１及び第２吸熱部２１における作動流体の相変化により外部の発熱体（図示せず）は冷却される。第１吸熱部１１及び第２吸熱部２１の詳細な構造については、図２、図３を用いて後述する。
【００１３】
第１蒸気管１４は、第１吸熱部１１の出口１８と第１凝縮管１３とを連結する。第１蒸気管１４は、定常動作時において出口１８から流出する気相の作動流体を第１凝縮管１３に輸送する働きを有する。第１凝縮管１３は、第２吸熱部２１の近傍に配置され、伝熱ブロック１２を介して熱的に接続されている。このため、第１凝縮管１３は第２吸熱部２１が冷却する外部の発熱体から熱を吸収する。同様に、第２蒸気管２４は、第２吸熱部２１の出口２８と凝縮管２３とを連結する。出口２８から流出した気相の作動流体は、熱を伴って第２蒸気管２４を通って凝縮管２３に移動する。第１凝縮管１３は、第２吸熱部２１の近傍に配置され、伝熱ブロック１２を介して熱的に接続されている。このため、第１凝縮管１３は第２吸熱部２１が冷却する外部の発熱体から熱を吸収する。
【００１４】
第１凝縮管１３と第２凝縮管２３とは、放熱フィン５１に接触している。第１凝縮管１３と第２凝縮管２３と放熱フィン５１とが放熱部５２を構成する。第１凝縮管１３は、第１蒸気管１４と第１液管１５とを連通し、第２凝縮管２３は、第２蒸気管２４と第２液管２５とを連通する。放熱部５２は、第１吸熱部１１の出口１８から第１蒸気管１４を経由して送られた気相の作動流体の熱、及び第２吸熱部２１の出口２８から第２蒸気管２４を経由して送られた気相の作動流体の熱を受け取り外部に放出する。このとき、第１凝縮管１３と第２凝縮管２３の内部で、気相の作動流体は気相から液相へ変化する。第１凝縮管１３液化した作動流体は、第１液管１５を通って入口１７から吸熱部１１に戻り、第２凝縮管２３の内部で液化した作動流体は、第２液管２５を通って入口２７から吸熱部２１に戻る。
【００１５】
蒸気管（第１蒸気管、第２蒸気管）、及び液管（第１液管、第２液管）の材料、形状は特に限定されない。蒸気管及び液管を構成する材料として、銅などの金属材料を用いることができる。また、形状の例として、蒸気管の内径が５ｍｍ、外径が６ｍｍのとき、液管の内径は３ｍｍ、外径は４ｍｍである。別の形状の例として、蒸気管の内径が４ｍｍ、外径が５ｍｍのとき、液管の内径は３ｍｍ、外径は４ｍｍである。
【００１６】
放熱部５２の形態、材質は特に限定されないが、例えば、第１凝縮管１３及び第２凝縮管２３として銅などの金属管を用い、放熱フィン５１として金属管の周囲に設けた銅などのフィン板を用いて構成することができる。
【００１７】
定常動作時に、第１環状流路Ｌ１及び第２環状流路Ｌ２において、それぞれ作動流体の循環が繰り返されることで、外部の発熱体の冷却が行われる。
【００１８】
図２は、第１実施形態のループ型ヒートパイプにおいて、第１吸熱部１１及びその周辺部を示す。図２は、図１におけるＰ１−Ｐ２間を通り第１吸熱部１１から伝熱ブロック１２に向かう方向の断面を示している。
【００１９】
第１吸熱部１１は、ケース６０に形成された液相作動流体６５の入口１７と、ケース６０に形成された気相の作動流体６４の出口１８と、入口１７と出口１８とを隔てるウィック（多孔質体）６１とを備える。入口１７とウィック６１との間に液供給通路６２が設けられている。また、ウィック６１と出口１８との間に蒸気通路６３が設けられている。ウィック６１の入口１７に近い部分に、断熱材からなるシール部材６８が設けられていてもよい。第１吸熱部１１は、発熱素子７２から熱を効率よく吸収するため、伝熱ブロック１２に覆われるように接している。伝熱ブロック１２は、例えばプリント板７３に実装されたＣＰＵなどの発熱素子（発熱体）７２と受熱部７１を介して接している。受熱部７１は，発熱素子７２とプリント板７３の凹凸や反りを吸収し，熱接触性を向上させる。受熱部７１は、一般に、シート状やグリーズ状である。受熱部７１は、いわゆるＴｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ（ＴＩＭ）と呼ばれる材料からなる。ＴＩＭのなかでも、熱伝導率が高く、実装場所によっては更に絶縁性を備えたものが好ましく用いられる。
【００２０】
ケース６０は、例えば、銅、ステンレス鋼などの金属材料で製造される。
【００２１】
ウィック６１は、微細な細孔を有する。作動流体は、微細な細孔の内部で働く毛細管力により微細な細孔の内部に浸透する。ウィック６１の細孔径は、例えば１〜５μｍ程度である。ウィック６１は、作動流体の流量と、流れる方向を安定させる。ループ型ヒートパイプの定常動作時、液相の作動流体６５は、第１液管１５を通って入口１７から液供給通路６２へ流入する。流入した液相の作動流体６５はウィック６１の入口１７側の表面から、毛細管現象によりウィック６１の微細な孔に浸透し、保持される。ウィック６１において保持された液相の作動流体は、外部の発熱源から第１吸熱部１１に供給される熱で気相へと変化し、ウィック６１の出口１８側の表面から、蒸気通路６３を通って出口１８へ向かう。さらに、気相の作動流体は出口１８を通って第１蒸気管１４へと流出する。外部の発熱体は、第１吸熱部１１における作動流体の相変化により冷却される。ウィック６１は、例えば、銅、ニッケルなどの金属を焼結して製造される。
【００２２】
図３は、図１のＱ１−Ｑ２と図２のＡ１−Ａ２とを通る断面を示す模式図である。第２蒸気管２４は、第１吸熱部１１の近傍に配置される。第２蒸気管２４は、伝熱ブロック１２、受熱部７１を介して発熱素子７２に接している。第２蒸気管２４は、発熱素子７２から熱を効率よく吸収するため、伝熱ブロック１２に覆われるように接している。
【００２３】
なお、第２吸熱部２１、第１蒸気管１４、及びその周辺部は、上記第１吸熱部１１、第２蒸気管２４、及びその周辺部と同様の構成であるため説明を省略する。
【００２４】
本実施形態のループ型ヒートパイプは、ある環状流路の蒸気通路が別の環状流路の吸熱部の近傍に配置され、熱的に接続されている。すなわち、第１蒸気管１４が第２吸熱部２１に熱的に接続され、第２蒸気管２４が第１吸熱部１４に熱的に接続されている。このような構造のループ型ヒートパイプは、液相の作動媒体を吸熱部１に存在させるため、すなわち、吸熱部１がドライアウト状態になるのを防止することができる。
【００２５】
図４は、図１と同様、第１実施形態のループ型ヒートパイプを示す模式図である。図４において、ループ型ヒートパイプの動作前における液相の作動流体６５と気相の作動流体６４の配置の一例が示されている。例えば、図４の下方向に重力場が働くときの作動媒体の配置は図４のようになる。なお、液相の作動流体６５と気相の作動流体６４の配置は、図４に示される配置に限定されるものではない。
【００２６】
第１蒸気管１４は、気相の作動流体６４だけでなく、液相の作動流体６５を含む。第１蒸気管１４内の液相の作動媒体６５は、第２吸熱部２１に熱を与える発熱体から熱を受け取り、気化する。上述のとおり、第１吸熱部１１は、ウィック（図示せず）で入口１７と出口１８を隔てられている。気相の作動流体はウィックを通過することができる。ウィック内の気相の作動流体の通過速度は、第１蒸気管１４及び第１液管１５内の気相の通過速度よりも遅い。よって、第１蒸気管１４内で気化した作動媒体は、ウィックの存在により、吸熱部１１から放熱部５２に向かって膨張する。膨張した気体は、液相の作動流体６５及び第１液管１５内の気相の作動流体６４を入口１７の方向へ押す。第１蒸気管１４内における気相の作動流体の膨張により、第１液管１５内の気相の作動流体は圧縮され、一部は液化しながら第１吸熱部へと流入する。第１吸熱部１１に液相の作動媒体が存在しない状態（いわゆるドライアウト状態）であったとしても、このように液相の作動流体を第１吸熱部１１へ流入させることにより、第１環状流路の定常動作時の作動流体の流動を回復することができる。
【００２７】
第２蒸気管２４は、気相の作動流体６４だけでなく液相の作動流体６５を含む。第２蒸気管２４内の液相の作動流体６５も、第１蒸気管１４内と同様、第１吸熱部１１に熱を与える発熱体から熱を受け取り、気化する。すると、第１環状流路と同様の作用が生じ、液相の作動流体を第２吸熱部２１へ流入させ、第２環状流路の定常動作時の作動流体の流動を回復することができる。
【００２８】
このように、本実施形態のループ型ヒートパイプは、ある環状流路の蒸気管が、別の環状流路の吸熱部に接する外部の発熱体から熱を吸収することにより、そのある環状流路の吸熱部に液相の作動流体を送ることができ、吸熱部がドライアウト状態になるのを防止できる。よって、本実施形態のループ型ヒートパイプは起動が容易である。
【００２９】
以下、第１実施形態のループ型ヒートパイプの第１シミュレーション結果を図５〜図９、及び第１表〜第２表を用いて説明する。
【００３０】
図５は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの第１シミュレーション条件を説明する模式図である。図５において、第１吸熱部１１、第１蒸気管１４、第１凝縮管１３、及び第１液管１５からなる第１環状流路、並びに伝熱ブロック１２、２２のみが示されている。ループ型ヒートパイプの主要部の寸法は次のとおりである。
吸熱部１１の長さ：５０ｍｍ
ウィック（図５において図示せず）の内径（図３における液供給通路６２の直径）：５ｍｍ
第１蒸気管１４の長さ：２５０ｍｍ
第１蒸気管１４の外径：５ｍｍ
第１蒸気管１４の内径：４ｍｍ
第１凝縮管１３の長さ：２５０ｍｍ
第１凝縮管１３の内径：４ｍｍ
第１液管１５の長さ：２５０ｍｍ
第１液管１５の内径：４ｍｍ
図５は、ループ型ヒートパイプの動作前における液相の作動流体６５と気相の作動流体６４の配置が示されている。第１液管１５内において、液相の作動媒体と気相の作動媒体の境界をＡ部とし、第１蒸気管１４内において、液相の作動媒体と気相の作動媒体の境界をＣ部とする。
【００３１】
第１環状流路の容積は１０．４ｃｃである。液相の作動流体は第１環状流路の容積の６０％（６．２４ｃｃ）封入されている。放熱部５２よりも第１吸熱部１１のほうが高い、いわゆるトップヒート状態である。第１吸熱部１１に液相の作動流体がない状態を初期状態とする。このとき、図５において、流路長Ｘ１は１２６．７ｍｍ、Ｘ２は１２３．３ｍｍ、Ｘ３は２５０ｍｍ、Ｘ４は１２３．３ｍｍ、Ｘ５は１２６．７ｍｍ、Ｘ６は５０ｍｍである。第１蒸気管１４において、伝熱ブロック２２が接触している部分に液相の作動流体が存在する。伝熱ブロック２２の端部は、作動流体の気液の境界Ｃと重なっている。
【００３２】
第１液管１４のＡ部から第１吸熱部の入口１７までの容積は、液管内径から１．６ｃｃである。したがって、ウィックに液相の作動流体を供給するためには、最大で１．６ｃｃ分の液相の作動流体を放熱部５２から吸熱部１１へ向かって動かせばよい。
【００３３】
作動流体は、フロンＲ−１４１ｂ（ハイドロクロロフルオロカーボン、ＨＣＦＣ−１４１ｂ）とする。第１表に、フロンＲ−１４１ｂの物性値を示す。
【００３４】
【表１】
0005471119.tif 000002
蒸発潜熱は、温度によって変化するので、リデールの式（Ａ）を用いてＲ−１４１ｂの標準沸点での蒸発潜熱の値Ｌｂを求め、ワッソンの式（Ｂ）から各温度において、Ｒ−１４１ｂが気化する際の蒸発潜熱Ｌを求めることができる。
【００３５】
【数１】
0005471119.tif 000003
【００３６】
【数２】
0005471119.tif 000004
ここで、Ｒは気体定数、ＴＣは臨界温度、ＰＣは臨界圧力、ＴｂｒおよびＴｒ１は沸点の対臨界温度、Ｔｒ２はある温度の対臨界温度である。図６は、上記式（Ａ）及び式（Ｂ）を用いて求めたフロンＲ−１４１ｂの蒸発潜熱の温度依存性を示すグラフである。
【００３７】
図７は、第１蒸気管１１と熱的に接触している発熱素子の起動後の温度−時間プロファイルである。図８は、第１蒸気管１１と熱的に接触している発熱素子の起動後の電力−時間プロファイルである。図７及び図８から、起動後ｔ秒後の発熱素子の温度と電力を知ることができる。
【００３８】
第２表は、起動後の時間（ｓｅｃ）と、ＣＰＵ温度（℃）、ＣＰＵ電力（Ｗ）、蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）、蒸気の流量（ｃｃ／ｍｍ）、及び蒸気量（ｃｃ）との関係を示す表である。ＣＰＵ温度（℃）は図８から、ＣＰＵ電力（Ｗ）は図７から求める。蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）は、起動後の各時間におけるＣＰＵ温度と図６とを用いて求める。起動後、５秒、１０秒、１５秒、２０秒、３０秒における蒸発潜熱とそのときの電力、及びフロンＲ−１４１ｂの密度、分子量を利用して、各時間における蒸気の流量を求める。蒸気の流量（ｃｃ／ｍｉｎ．）は、下記式（Ｃ）より求める。
【００３９】
蒸気の流量＝(１／Ａ)／ｄ×ＣＰＵ電力        （Ｃ）
但し、Ａは蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）、ｄは密度（ｋｇ／ｍ３）、であり、１ｋＪ＝０．２７７Ｗｈなどの単位換算が適宜行なわれる。式（Ｃ）より得られる蒸気の流量に経過時間をかけることによって，蒸気量（ｃｃ）を求めることができる。
【００４０】
【表２】
0005471119.tif 000005
図９は、起動後の時間に対して第１蒸気管１４内で気化する作動流体の積算の蒸気量をプロットしたグラフである。図９から蒸気量が１．６ｃｃに達するには装置起動から１０秒程度であることわかる（斜線部参照）。
【００４１】
上記シミュレーションは、第１蒸気管１４において、伝熱ブロック２２が接続されている部分に液相の作動流体が存在する。このとき、蒸気管１４の内部で発生した蒸気は、ウィックが抵抗となるため、第１吸熱部１１内のウィックを通って第１液管１５側へは移動しない。したがって、蒸気管内部の液相で気化した作動流体は、凝縮管と液管にある液相の作動流体を押し出して、吸熱部に液相の作動流体を供給し、ウィックを湿潤させることができる。
【００４２】
ただし、実際には第１液管１５内の気相の作動流体が圧縮されることにより一部液化するため、第１液管１５内の液相と気相の境界が第１吸熱部１１へ達する前に、第１吸熱部１１内へ液相の作動流体を送ることができると予想される。
【００４３】
以下、第１実施形態のループ型ヒートパイプの第２シミュレーション結果を図１０、及び第３表を用いて説明する。
【００４４】
図１０は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの第２シミュレーション条件を説明する模式図である。図１０において、第１吸熱部１１、第１蒸気管１４、第１凝縮管１３、及び第１液管１５からなる第１環状流路、並びに伝熱ブロック１２、２２のみが示されている。
【００４５】
第１シミュレーションと同様、第１吸熱部１１に液相の作動流体がない状態を初期状態とする。このとき、第１蒸気管１４において、伝熱ブロック２２が接触している部分に気相の作動流体が存在する。伝熱ブロック２２の中心であるＢ部から第１吸熱部１１までの流路長Ｙ１が６０ｍｍ、Ｂ部からＣ部までの流路長Ｙ２が６６．７ｍｍであることを除き、第１シミュレーションと同様の条件とする。
【００４６】
第１蒸気管１４において、伝熱ブロック２２が接続されている部分に液相の作動流体は存在しない。しかし、このような場合でも、Ｂ部からＣ部への熱移動によりＣ部は加熱され、Ｃ部近傍の液相の作動流体を蒸発させることができる。第１蒸気管の材料は銅とする。
【００４７】
第３表は、起動後の時間（ｓｅｃ）と、ＣＰＵ温度ＴＢ（℃）、ＣＰＵ電力ＱＢ（Ｗ）、Ｃ部における温度Ｔｃ（℃）、熱量Ｑｃ（Ｗ）、蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）、蒸気の流量（ｃｃ／ｍｍ）、及び蒸気量（ｃｃ）との関係を示す表である。ＣＰＵ温度ＴＢ（℃）は図８から、ＣＰＵ電力ＱＢ（Ｗ）は図７から求める。Ｃ部における温度Ｔｃは、次式（Ｄ）によって求める。
【００４８】
【数３】
0005471119.tif 000006
ここで、ｋは銅の熱伝導率、Ｓは管断面積、Ｃは熱容量、Ｌは上記流路長Ｙ２、ｔは起動後の時間である。
【００４９】
Ｃ部における熱量Ｑｃは、Ｂ−Ｃ間の放熱を考慮することで、すなわち、下記式（Ｅ）、（Ｆ）を用いて求める。
【００５０】
【数４】
0005471119.tif 000007
【００５１】
【数５】
0005471119.tif 000008
ここで，Ｑは、Ｂ−Ｃ間の管壁からの放熱、ｈは自然対流における銅の熱伝達係数（＝２４４．２（Ｗ／ｍ２Ｋ）、Ａは管の表面積，Ｔａｉｒ＝２５℃とする。
【００５２】
蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）は、起動後の各時間における温度Ｔｃと図６とを用いて求める。
【００５３】
起動後、５秒、１０秒、１５秒、２０秒、３０秒における蒸発潜熱と、そのときの熱量Ｑｃ、及びフロンＲ−１４１ｂの密度、分子量を利用して電力に対応する蒸気の流量を求める。蒸気の流量（ｃｃ／ｍｉｎ．）は、下記式（Ｃ）より求める。
【００５４】
蒸気の流量＝(１／Ａ)／ｄ×Ｑｃ        （Ｇ）
但し、Ａは蒸発潜熱（ｋＪ／ｋｇ）、ｄは密度（ｋｇ／ｍ３）、であり、１ｋＪ＝０．２７７Ｗｈなどの単位換算が適宜行なわれる。式（Ｇ）より得られる蒸気の流量に経過時間をかけることによって，蒸気量（ｃｃ）を求めることができる。
【００５５】
【表３】
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発熱素子起動後、１０数秒で１．６ｃｃの蒸気が発生することがわかる。第２シミュレーションは、第１蒸気管１４において、伝熱ブロック２２が接続されている部分に気相の作動流体が存在する。よって、起動後、Ｃ部における温度上昇に要する時間は、第１シミュレーションよりもＢ部からＣ部への熱移動に要する時間のぶんだけ長くなるが、その差はごくわずかである。
【００５６】
上記第１及び第２シミュレーションより、蒸気管１４において、伝熱ブロック２２が接続される場所は、ループ型ヒートパイプの動作前において内部に液相の作動流体が存在する部分であってもよいし、放熱部よりも吸熱部に近く気相の作動流体が存在する部分であってもよい。蒸気流路が吸熱部に熱的に接続されることで、吸熱部がドライアウト状態になるのを防止できる。
【００５７】
図１１は、第１実施形態の変形例を示す模式図である。尚、本変形例において、第１実施形態のループ型ヒートパイプと同様の構成は、説明を省略する。本変形例のループ型ヒートパイプは、２つの環状流路（Ｌ１，Ｌ２）の凝縮管（１３，２３）に、それぞれ放熱フィン（５１,５３）を接触させている。
【００５８】
図１２は、第１実施形態の別の変形例を示す模式図である。尚、本変形例において、第１実施形態のループ型ヒートパイプと同様の構成は、説明を省略する。本変形例のループ型ヒートパイプは、第１環状流路Ｌ１の第１吸熱部１１が第２管状流路Ｌ２の第２蒸気管２４の近傍に配置され熱的に接続し、第２環状流路Ｌ２の第２吸熱部２１が第３管状流路Ｌ３の第３蒸気管３４の近傍に配置され熱的に接続し、第３環状流路Ｌ３の第３吸熱部３１が第１管状流路Ｌ１の第１蒸気管１４の近傍に配置され熱的に接続している。第１環状流路Ｌ１の第１凝縮管１３と第２環状流路Ｌ２の第２凝縮管２３には共通の放熱フィン５１が接している。第３環状流路Ｌ３の凝縮管３３には放熱フィン５３が接している。
【００５９】
図１１及び図１２に示される変形例は、第１実施形態と同様に、ある環状流路の蒸気流路が別の環状流路の吸熱部に熱的に接続されることで、各環状流路の吸熱部がドライアウト状態になるのを防止できる。
【００６０】
図１３は、第２実施形態のループ型ヒートパイプを示す模式図である。尚、本実施形態において、第１実施形態のループ型ヒートパイプと同様の構成は、説明を省略する。第２実施形態のループ型ヒートパイプは、第１環状流路Ｌ１を備え、第１蒸気管１４が吸熱部１１に近接するように配置され、第１蒸気管１４と第１吸熱部１１とが近接する部分において熱的に接続されている。第１蒸気管１４が第１吸熱部１１に熱的に接続されることで、第１蒸気管１４内の液相の作動流体の一部が気化し膨張することにより、第１液管１５内の気相の作動流体の圧力が高くなり、その一部は液化する。また、第１蒸気管１４内の液相の作動流体の一部が気化し膨張することにより、第１液管１５内で液化した作動流体は第１吸熱部１１内へ押し出される。このようにして、第１吸熱部１１がドライアウト状態になるのを防止できる。
【００６１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６２】
１１    第１吸熱部
１２    伝熱ブロック
１３    第１凝縮管
１４    第１蒸気管
１５    第１液管
１７    入口
１８    出口
２１    第２吸熱部
２２    伝熱ブロック
２３    第２凝縮管
２４    第２蒸気管
２５    第２液管
２７    入口
２８    出口
３１    第３吸熱部
３２    伝熱ブロック
３３    第３凝縮管
３４    第３蒸気管
３５    第３液管
５１、５３    放熱フィン
５２、５４    放熱部
６０    ケース
６１    ウィック
６２    液供給通路
６３    蒸気通路
６４    液相の作動流体
６５    気相の作動流体
６８    シール部材
７１    受熱部
７２    発熱素子（発熱体）
７３    プリント板
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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