(57)【要約】【課題】簡単な構成で、作動液が凍結した状態で加熱部による急激な発熱量の増加に伴い発生する水蒸気によるパイプ内の局所的な圧力上昇を抑えて、自励振動ヒートパイプのパイプの変形を回避する。【解決手段】作動液が移動する閉ループ状の流路２ａ，２ｂを形成するコンテナ１を備え、コンテナは、外部からの熱を吸収して作動液を加熱する吸熱部と、加熱された作動液の熱を外部に放熱する放熱部と、を備えた自励振動ヒートパイプにおいて、コンテナの流路２ａ，２ｂの内面に、吸熱部から放熱部に向かって延びるように形成された、作動液に対する親和性が低い領域（撥水性領域２７ａ，２７ｂ）を有する溝２６ａ，２６ｂを設ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液が移動する閉ループ状の流路を形成するコンテナを備え、
前記コンテナは、外部からの熱を吸収して前記作動液を加熱する吸熱部と、加熱された作動液の熱を外部に放熱する放熱部と、を備え、
前記コンテナの流路の内面に、前記吸熱部から前記放熱部に向かって延びるように形成された、前記作動液に対する親和性が他の領域より低い領域を設けた、
自励振動ヒートパイプ。
【請求項２】
前記流路の内面に前記吸熱部から前記放熱部に向かって延びるように形成された溝の内面に、前記作動液に対する親和性が低い領域を設けた、
請求項１記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項３】
前記溝の、前記流路に対する開口部の幅を、前記溝の最大の幅より狭くするように、前記溝を形成した、
請求項２記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項４】
前記流路は四角形の断面を有し、前記作動液に対する親和性が低い領域を、前記流路の内面の角部に形成する、
請求項１記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項５】
前記作動液に対する親和性が低い領域を、前記流路の、前記コンテナの前記吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面に形成する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項６】
前記作動液に対する親和性が低い領域を複数設けた、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項７】
前記作動液は、水であって、
前記親和性が低い領域を、撥水性を有する領域とした
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項８】
前記作動液は、有機液体及び無機液体の何れか一方であって、
前記親和性が低い領域を、撥油性を有する領域とした
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項９】
前記作動液に対する親和性が低い領域を、前記吸熱部から前記放熱部に至るまで延びるように前記流路の内面に形成する、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ。
【請求項１０】
前記流路が、前記吸熱部と前記放熱部との間を往復して設けられた、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自励振動ヒートパイプに係り、特に、寒冷地での使用に好適な自励振動ヒートパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発熱体の冷却を小空間で有効に行うための放熱器としてヒートパイプ方式の放熱器が知られている。この種の放熱器のうち、自励振動ヒートパイプは、液体（作動液）の沸騰による液体の圧力振動を利用して液体を移動させるものである。例えば、特許文献１によれば、ループ型細管ヒートパイプに充填される作動液として、蒸発及び凝縮の潜熱が小さ過ぎ、熱輸送能力が低いとされた作動液であっても、ヒートパイプの使用温度で動粘性係数が小さく、かつ飽和蒸気圧が大きい作動液は、作動液循環速度の増加により、冷却能力を飛躍的に増大できるとしている。
【０００３】
具体的には、作動液としてフレオン１１を使用した場合の熱輸送能力が、純水を使用した場合に比較して数分の一に過ぎないとされていたが、特許文献１に記載のループ型細管ヒートパイプでは、フレオン１１を使用した場合、純水を使用した場合よりも、１０〜５０％大きな熱輸送能力が発揮されるとしている。
【０００４】
また、特許文献２は、特にトップヒートモードにおける冷却性能を改善したループ型細管ヒートパイプを開示している。
【０００５】
また、特許文献３では、受熱部と放熱部の間が長大な場合や、ヘッド差が大きい場合、あるいは放熱部が長大である場合に、熱輸送能力の低下が起きるため、強制循環流発生手段（電磁ポンプ）及び流量調整手段を設けた細管ヒートパイプが開示されている。
【０００６】
このような自励振動ヒートパイプは、動作にエネルギーを使用しないため、バッテリーに負担がかからず、また、小型化でき、さらに、動作音がないため、静穏性を求められる電子デバイス等の冷却にも適している。
【０００７】
このような自励振動ヒートパイプの利用範囲の拡大に伴い、寒冷地で使用される場合もあり、その際、作動液の凍結が発生する。このような作動液の凍結による自励振動ヒートパイプの問題点及びその対策に関して、非特許文献１に記載がなされている。
【０００８】
非特許文献１においては、作動液の凍結に伴う蒸発部（以下、吸熱部または加熱部ともいう）でのドライアウトの発生のメカニズムが開示されると共に、凍結状態から安定に作動させるための技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献４においては、ウイック式のヒートパイプに関して、ヒートパイプ内の作動液が凍結した場合にも管体が損傷することを防止する技術が記載されている。
【００１０】
特許文献４では、図８に示すように、管体１０２内に伝熱流体１０３を封入してなるウイック式のヒートパイプ１０１において、鋭利なエッジ１０５ａを有するガラス片等の固体片１０５が流体１０３の中に存在しており、図９に示すように、この固体片１０５のエッジ１０５ａによって、結氷時の氷１０６にクラック１０７が入り、内部応力に応じて氷塊自体が割れてずり上がるため、管壁にかかる応力が緩和され、破裂や変形等が回避される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−３１８４９３号公報
【特許文献２】特開平４−１４８１９０号公報
【特許文献３】特許第３１５８２６７号公報
【特許文献４】特開平１１−２３１６９号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】鈴木敦、ほか４名、「放熱フィンを備えた水ヒートパイプの凍結状態からの起動特性」、日本機械学会論文集（Ｂ編）、６２巻５９８号（１９９６  ６）、論文  Ｎｏ．９５  １６１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
自励振動ヒートパイプにおいて、熱輸送量等の冷却性能を確保するためには、作動液に水等を用いることが有効である。しかし、氷点下では水が凍結する。図１０に示すように、作動液としての水が凍結した状態で、例えば冷却対象の発熱体としての電子素子の発熱量が急激に増加すると、蒸発した水蒸気（加熱水蒸気）は、氷に阻まれ、パイプ内で局所的な圧力上昇（蒸気圧）が発生する。この圧力上昇（蒸気圧）が、パイプの材質（金属）の塑性領域を超えると、パイプの変形が発生する。
【００１４】
非特許文献１の技術は、ヒートパイプにおける作動液の凍結状態から、蒸発部でのドライアウトの発生を回避して安定に作動させるためのものであり、このような、作動液が凍結した状態で、急激な加熱により蒸発した水蒸気が氷に阻まれ、パイプ内で発生した局所的な圧力上昇によるパイプの変形を回避する技術は開示されていない。
【００１５】
また、特許文献４の技術では、固体片１０５が遊動自在に伝熱流体１０３中に混入されており、移動時等に固体片１０５が管壁と接触し、音が発生したり、固体片１０５自体の摩耗が発生する等の問題がある。
【００１６】
なお、特許文献４では、図１１及び図１２に示すように、このような不具合を回避するために、固体片１０を管壁１０２ａに固定する技術が開示されている。図１１では、固体片１０５が直接管壁１０２ａに固定され、図１２では、固体片１０５が管壁１０２ａから立ち上がらせた金属棒１０８に固定されている。
【００１７】
しかしながら、自励振動ヒートパイプの場合、特許文献４のウイック式のヒートパイプと異なり、液柱が圧力振動によって移動することにより冷却を行っている。従って、図１１及び図１２で示す特許文献４の技術のように、固体片１０５が直接管壁に固定されている場合、作動液の通過を妨げることとなり、熱輸送量や熱抵抗といった自励振動ヒートパイプの性能に悪影響を与え、好ましくない。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、作動液が凍結した状態であっても、始動時にパイプが変形することを回避できる自励振動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】
【００１９】
上記の目的を達成するため、本発明の自励振動ヒートパイプは、作動液が移動する閉ループ状の流路を形成するコンテナを備え、前記コンテナは、外部からの熱を吸収して前記作動液を加熱する吸熱部と、加熱された作動液の熱を外部に放熱する放熱部と、を備え、前記コンテナの流路の内面に、前記吸熱部から前記放熱部に向かって延びるように形成された、前記作動液に対する親和性が他の領域より低い領域を設けた、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記流路の内面に前記吸熱部から前記放熱部に向かって延びるように形成された溝の内面に、前記作動液に対する親和性が低い領域を設けた、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記溝の、前記流路に対する開口部の幅を、前記溝の最大の幅より狭くするように、前記溝を形成した、ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記流路は四角形の断面を有し、前記作動液に対する親和性が低い領域を、前記流路の内面の角に形成する、ことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記作動液に対する親和性が低い領域を、前記流路の、前記コンテナの前記吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面に形成する、ことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記作動液に対する親和性が低い領域を複数設けた、ことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記作動液は、水であって、前記親和性が低い領域を、撥水性を有する領域とした、ことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記作動液は、有機液体及び無機液体の何れか一方であって、前記親和性が低い領域を、撥油性を有する領域とした、ことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記作動液に対する親和性が低い領域を、前記吸熱部から前記放熱部に至るまで延びるように前記流路の内面に形成する、ことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の自励振動ヒートパイプは、前記流路が、前記吸熱部と前記放熱部との間を往復して設けられた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る自励振動ヒートパイプは、簡単な構成で、作動液が凍結した状態であっても、始動時にパイプが変形することを回避できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの第１の構造例を示す断面構成図である。
【図３】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの第２の構造例を示す断面構成図である。
【図４】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの第３の構造例を示す断面構成図である。
【図５】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの第４の構造例を示す斜視断面構成図である。
【図６】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの作用動作例を示す断面構成図である。
【図７】実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの第５の構造例を示す断面構成図である。
【図８】従来のウイック式ヒートパイプの構成を模式的に示す断面構成図である。
【図９】図８のウイック式ヒートパイプにおける固体片の作用を表す断面構成図である。
【図１０】自励振動ヒートパイプの凍結状態での素子の発熱による問題点を表す断面構成図である。
【図１１】従来のウイック式ヒートパイプにおける固体片の固定状態を表す断面構成図である。
【図１２】従来のウイック式ヒートパイプにおける固体片の他の固定状態を表す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの構成を模式的に示している。本実施の形態の自励振動ヒートパイプ１０は、コンテナ１の一方端側に吸熱部（以下、受熱部、あるいは発熱部ともいう）３が配置され、他方端側に放熱部（以下、冷却部ともいう）４が配置されている。
【００３２】
コンテナ１内には、閉ループ状をなす１本の流路２が形成されており、この流路２内には、作動液（熱媒体、又は冷媒ともいう）が封入されている。そして、流路２は、吸熱部３と放熱部４との間で往復している。
【００３３】
なお、流路２は、封入された作動液が図中の矢印方向に流れる場合、放熱部４から吸熱部３に至る往路としての流路２ａと、吸熱部３から放熱部４に至る復路としての流路２ｂと、これら往路としての流路２ａと復路としての流路２ｂとを連結する連結部分としての流路２ｃとで構成され、連結部分で折り返す構造になっている。
【００３４】
ここで、「閉ループ状」とは、流路２ａ、流路２ｂ、及び流路２ｃを含む流路２の経路が、同一平面上で一筆書きできることを意味しており、かつ、その一筆書きが閉じている状態を指す。また、流路２について、吸熱部３と放熱部４との間を往復する回数に制限はない。
【００３５】
図１に示す自励振動ヒートパイプ１０は、流路２内に封入した作動液を循環させる駆動力として、流路２内で発生する圧力振動を用いている。
【００３６】
すなわち、コンテナ１の吸熱部３には、図示していないＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）素子等からなる発熱体が配置されており、この発熱体における発熱量の増加とともに吸熱部３の温度が上昇し、作動液が沸騰して（蒸気泡を発生して）気相へと変化し、同時に圧力が上昇する。封入された作動液は、流路２内において気相状態と液相状態が交互に存在し、この結果、気相の膨張により液相と気相が熱とともに放熱部４の方へ移動する。
【００３７】
放熱部４には、図示していない冷却装置が配置されており、放熱部４は、流路２を経由して送られてきた気相の作動液の熱を受け取り、その熱を、冷却装置を介して外部に放出する。このように、流路２のうち放熱部４に位置する部分で作動液が冷却されると気相が収縮して（蒸気泡が収縮、または凝縮して）、圧力の降下と作動液の温度降下が生じ、作動液は気相から液相へ変化する。そして、冷却された液相が流路２を通って吸熱部３の方へ戻る。
【００３８】
コンテナ１内においては、液相の作動液が蒸発して、それが作動液の循環流の駆動力である圧力変動をもたらし、吸熱部３と放熱部４の圧力差により自励的に発生する圧力振動により、流路２内に閉じ込められた気相と液相の作動液が、圧力の高い吸熱部３から圧力の低い放熱部４へ移動する自励振動によって熱を輸送する。このように、自励振動ヒートパイプ１０では、コンテナ１における流路２内での作動液の循環が繰り返され、作動液の移動により潜熱と顕熱の両方の熱が同時に輸送されることで、外部の発熱体の冷却が連続して行われる。
【００３９】
コンテナ１の作製では、熱伝導性の良好な金属、例えば銅製のコンテナ（筐体）内に断面が円形もしくは四角形の流路が形成され、その流路の上を覆うようにして銅製のケース（コンテナ蓋）が被せられた後、拡散接合により、気密性及び水密性を保ちながら一体化される。
【００４０】
本実施の形態のコンテナ１は、流路を形成する側が、長辺が１９０ｍｍ、短辺が５０ｍｍ、厚さが２．５ｍｍであり、コンテナ蓋の寸法は、例えば、長辺が２００ｍｍ、短辺が５０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍである。
【００４１】
また、流路２は、直径もしくは一辺が約２ｍｍ、吸熱部３と放熱部４との間での長さが約１９０ｍｍである。この流路２は、互いに隣接する端部が吸熱部３と放熱部４において１つおきに連結されて、全体として、一筆書きのループ状をなした蛇行細管となっている。
【００４２】
なお、コンテナ１の端部の一個所に穴をあけた後、直径約３ｍｍのＳＵＳ製のパイプ５（ドレイン孔ともいう）を差し込んで、例えば、ロウ付けする。このパイプ５を介して、例えばロータリーポンプ等により、流路内の真空引きを行うとともに、当該パイプ５を作動液の注入口とする。注入する作動液は純水とし、その充填率を約５０％（作動液の量を流路の体積の約半分）とし、シリンジ（注射器）をパイプ５の弁を介して接続し、作動液を充填した後、注入口（弁）を封止して自励振動ヒートパイプ１０を完成させた。
【００４３】
吸熱部３には、自励振動ヒートパイプ１０による冷却対象である発熱体が配置されている。この発熱体は、例えば、動作時の発熱量が大きく、電力制御等に用いられる電子素子（例えば、半導体チップ）であるＩＧＢＴ、及びダイオードを回路基板にはんだ付けして固定した後、配線のためアルミニウム線でワイヤーボンドし、樹脂で封止したもの（パワーモジュール）である。
【００４４】
このような発熱体を、熱伝導シートを介してコンテナ１の吸熱部３に固定する構成が考えられる。なお、ＩＧＢＴは、例えば、縦が約１０ｍｍ、横が約１０ｍｍ、厚さが約１００μｍの大きさを有する矩形の素子である。
【００４５】
なお、本実施の形態では、動作確認および効果確認をするために、上述のパワーモジュールに代えて、直径約６ｍｍのカートリッジヒータを銅ブロックに埋め込んで構成した発熱体を使用した。
【００４６】
放熱部４には、コンテナ１の放熱を行うために付加される冷却装置が配置される。ここでは、冷却装置として、銅ブロックの内部に円筒状に孔をあけ、それらの孔を水路とした冷却装置を用いた。そして、この冷却装置を、図示しない熱伝導シートを介してコンテナ１の放熱部４に接触させ、恒温水槽から水を循環させて温度制御（放熱）を行った。
【００４７】
本実施の形態の自励振動ヒートパイプにおいては、後述の各図で詳細を説明するように、コンテナ１の流路の内面に、放熱部４から吸熱部３に向かって延びるように形成された、作動液（水）に対する親和性が他の領域より低い帯状の撥水性領域を設けている。これにより、帯状の撥水性領域において、気泡が捉えられ、吸熱部３から放熱部４に向かって延びるように、帯状の微小空間が形成される。
【００４８】
本実施の形態の自励振動ヒートパイプでは、例えば、撥水剤としてのテフロン（登録商標）を流路の内面に塗布することで、吸熱部３から放熱部４に向かって延びるように形成された帯状の撥水性領域を形成している。なお、帯状の撥水性領域は、吸熱部３から放熱部４に至る直線部分だけに形成されるよう、テフロン（登録商標）を塗布しておけばよく、蛇行する部分には形成する必要はない。
【００４９】
本実施の形態の自励振動ヒートパイプとの比較を行うために、このような帯状の撥水性領域を形成しない自励振動ヒートパイプも作製した。そして、各々の自励振動ヒートパイプに対して、放熱部４に配置された冷熱装置に氷点下−１０℃の不凍液（水：エチレングリコール＝５０％：５０％）を循環させて、コンテナ１０内の作動液（水）を凍結させた後、吸熱部４に配置された発熱体に通電して加熱を１０秒以上行った。
【００５０】
その結果、帯状の撥水性領域を形成しない自励振動ヒートパイプでは、蒸気圧により、コンテナ１０内の圧力が局所的に増加し、コンテナ１０の吸熱部３の一部が変形して膨れた。
【００５１】
これに対して、本実施の形態の帯状の撥水性領域を形成する自励振動ヒートパイプでは、ヒートパイプが停止した時点から凍結に至るまでに、流路の内面に接する水（作動液）が撥水剤としてのテフロン（登録商標）により撥水性領域の表面から排除され、テフロン（登録商標）が塗布された撥水性領域が水蒸気で満たされ、帯状の微小空間を形成している。そのため、吸熱部３で発生した蒸気は、吸熱部３で留まることなく、帯状の微小空間を経由して放熱部４まで達して凝縮され、その結果、吸熱部３の一部における圧力が上昇することがなく、コンテナ１０の吸熱部３の一部の変形による膨れは発生しなかった。
【００５２】
なお、帯状の撥水性領域は、コンテナ１０の流路の内面における発熱体側に形成することが望ましい。
【００５３】
以下、図２から図７を用いて、本実施の形態に係る自励振動ヒートパイプの詳細な構成について説明する。まず、図２を用いて第１の実施の形態例について説明する。
【００５４】
＜第１の実施の形態例＞
図２は、自励振動ヒートパイプの第１の実施の形態例を示しており、例えば、図１における断面線Ａ−Ａ’又は断面線Ｂ−Ｂ’での自励振動ヒートパイプ１０におけるコンテナ１の２本の流路の断面を示している。
【００５５】
図２において、自励振動ヒートパイプのコンテナ１は、蓋部２１と筐体部２２からなり、筐体部２２には断面が円形の流路２ａ，２ｂが形成され、蓋部２１には、流路２ａ，２ｂの各々に対する副流路としての溝２６ａ，２６ｂが、吸熱部３から放熱部４に向かって延びるように形成されている。
【００５６】
すなわち、溝２６ａ，２６ｂの内面には、テフロン（登録商標）等の撥水剤が塗布され、撥水性領域２７ａ，２７ｂが形成されており、水（作動液）の移動が停止している状態では、溝２６ａ，２６ｂ内の水（作動液）は、撥水性領域２７ａ，２７ｂにより排除され、煙突状の微小空間２８ａ，２８ｂが形成される。
【００５７】
なお、筐体部２２は銅を素材としており、流路２ａ，２ｂの内壁は親水面２ａ’，２ｂ’となっている。また、蓋部２１における溝２６ａ，２６ｂは、図１に示すコンテナ１における吸熱部３から放熱部４に至る直線部分だけに設けておけばよく、蛇行する部分には設ける必要はない。
【００５８】
このように、図２に示すコンテナ１を備えた自励振動ヒートパイプでは、撥水性領域２７ａ，２７ｂが形成された溝２６ａ，２６ｂを設けることで、水（作動液）の移動が停止している状態のとき、水が溝２６ａ，２６ｂ内から排除されて、溝２６ａ，２６ｂ内は水蒸気で満たされる。
【００５９】
その後、環境温度が氷点下となったとき、その状態のまま凍結するため、コンテナ１の流路２ａ，２ｂ内の水が凍結し、溝２６ａ，２６ｂには水が存在しない煙突状の微小空間２８ａ，２８ｂが形成される。
【００６０】
そして、素子が動作して発熱したときに、流路２ａ，２ｂ内で加熱によって生じた水蒸気は、微小空間２８ａ，２８ｂを通り、放熱部４まで逃がされるため、局所的な圧力上昇が生じることはなく、コンテナ１の変形が防止される。
【００６１】
このように、本実施の自励振動ヒートパイプでは、副流路として形成された溝の撥水領域により、溝内に煙突状の微小空間を形成するため、図１の吸熱部３で凍結状態の作動液（水）から発生した蒸気は、吸熱部３で留まることなく、溝内の煙突状の微小空間を経由して放熱部４まで達して凝縮される。その結果、吸熱部３の一部における圧力が上昇することがなく、コンテナ１０の吸熱部３の一部の変形による膨れは発生しない。
【００６２】
また、図２の自励振動ヒートパイプでは、溝２６ａ，２６ｂの断面形状をＶ字型とし、溝２６ａ，２６ｂの流路２ａ，２ｂに対する開口部の幅を狭くしている。すなわち、溝２６ａ，２６ｂの、流路２ａ，２ｂに対する開口部の幅を、溝２６ａ，２６ｂの最大の幅より狭くするように、溝２６ａ，２６ｂを形成している。これにより、気泡が溝２６ａ，２６ｂに溜まりやすくなり、より効果的に、微小空間２８ａ，２８ｂを形成することができる。
【００６３】
なお、図２においては、溝２６ａ，２６ｂは、各々、流路２ａ，２ｂに１つずつ形成された構成としているが、各流路２ａ，２ｂに複数の溝を形成する構成とすることができる。また、溝は、流路の、コンテナの吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面に形成することが望ましい。
【００６４】
また、作動液として、アセトン等のケトン類、ブタン等のアルカン類、エチルアルコール等のアルコール類などの有機液体、及び無機液体等を用いた場合には、金属膜及びホーロー膜等の撥油性を有する塗料を溝の内面に塗布することで、親和性が低い領域（撥油面）を形成することができる。
【００６５】
次に、図３を用いて第２の実施の形態例について説明する。
【００６６】
＜第２の実施の形態例＞
図３は、自励振動ヒートパイプの第２の実施の形態例を示しており、例えば、図１における断面線Ａ−Ａ’又は断面線Ｂ−Ｂ’での自励振動ヒートパイプ１０におけるコンテナ１の１本の流路の断面を示している。
【００６７】
図３においては、図１における自励振動ヒートパイプ１０のコンテナ１に形成された断面が円形の１本の流路３１を示しており、この流路３１の内面には、撥水剤が塗布された撥水性領域３３が内面に形成された溝３４が設けられている。また、流路３１の内面の、溝３４以外の領域は、流路３１の素材である銅からなる親水面３２となっている。
【００６８】
撥水性領域３３に塗布する撥水剤としてテフロン（登録商標）またはアルキルシリル基などの面自由度エネルギーの小さい物質、及び、超撥水のように、撥水性がきわめて高い膜を用いる。この場合は、図３に示すような極浅い溝であっても、蒸気を溜めるための微小空間を形成することが可能である。このような極浅い溝であれば、溝の形成が容易であり、自励振動ヒートパイプの製造プロセスが簡易で済む。
【００６９】
撥水性領域３３が表面に形成された極浅い溝３４を、吸熱部３から放熱部４に向かって延びるように設けた構成の流路３１においても、水（作動液）の移動が停止している状態のときには、水が溝３４内から排除され、溝３４内には水蒸気で満たされる。その後、環境温度が氷点下となったとき、流路３１内の水が凍結し、溝３４には、帯状の微小空間が、吸熱部から放熱部に向かって延びるように形成される。そして、素子が動作して発熱したときには、流路３１内で加熱によって生じた蒸気は、帯状の微小空間を通り、図１における放熱部４まで逃がされるため、局所的な圧力上昇が生じることはなく、コンテナ１の変形が防止される。
【００７０】
なお、図３においては、溝３４は、流路３１に１つ形成された構成としているが、流路３１に複数の溝３４を形成する構成とすることができる。また、溝３４は、流路３１の発熱体側の内面、すなわち、コンテナの吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面に形成することが望ましい。
【００７１】
また、作動液に関しても、有機液体、及び無機液体等を用いることができ、この場合には、撥油性を有する塗料を溝の内面に塗布することで、親和性が低い領域（撥油面）を形成する。また、溝３４に関しても、図１における吸熱部３から放熱部４に至る流路の直線部分に形成することが望ましく、蛇行する部分には設ける必要はない。
【００７２】
次に、図４を用いて第３の実施の形態例について説明する。
【００７３】
＜第３の実施の形態例＞
図４は、自励振動ヒートパイプの第３の実施の形態例を示しており、図１における断面線Ａ−Ａ’及び断面線Ｂ−Ｂ’での１本の流路の断面を示している。
【００７４】
図４においては、本実施の形態の自励振動ヒートパイプを構成するコンテナに形成された断面が円形の１本の流路４１を示しており、この流路４１の内面には、テフロン（登録商標）等の撥水剤が塗布された撥水性領域４３ａ，４３ｂが内面に形成された、副流路としての溝４４ａ，４４ｂが設けられている。また、流路４１の内面の、溝４４ａ，４４ｂ以外の領域は、流路４１の素材である銅からなる親水面４２となっている。
【００７５】
これにより、水（作動液）の移動が停止している状態では、溝４４ａ，４４ｂ内の水（作動液）は、撥水性領域４３ａ，４３ｂにおいて排除され、溝４４ａ，４４ｂ内に煙突状の微小空間が形成される。
【００７６】
撥水性領域４３ａ，４３ｂが内面に形成された溝４４ａ，４４ｂを、吸熱部３から放熱部４に向かって延びるように設けた構成の流路４１においても、水（作動液）の移動が停止している状態のときには、水が溝４４ａ，４４ｂ内から排除され、溝４４ａ，４４ｂ内には水蒸気で満たされる。その後、環境温度が氷点下となったとき、流路４１内の水が凍結し、溝４４ａ，４４ｂには氷が存在しない煙突状の微小空間が形成される。そして、素子が動作して発熱したときには、流路４１内に加熱によって生じた蒸気は、煙突状の微小空間を通り、図１における放熱部４まで逃がされるため、局所的な圧力上昇が生じることはなく、コンテナの変形が防止される。
【００７７】
特に、図４においては、微小空間の確保を万全とするために、溝４４ａ，４４ｂを流路４１に対して深く形成することで、溝４４ａ，４４ｂ内に、流路４１とは別の空間を形成している。また、溝の本数も、１つの流路４１に対して２本形成している。これにより、溝４４ａ，４４ｂのいずれか１つの溝において、汚れ等により適切な微小空間を形成できない箇所が発生した場合にも、他の溝の微小空間を介して蒸気を逃がすことができる。
【００７８】
また、図４においては、蒸気を逃がすための微小空間に対して、当該微小空間と流路４１との間の空隙を狭くした構成とすることで、流路４１とは別の空間としての微小空間を形成し、これにより、気泡が溝４４ａ，４４ｂに溜まりやすくなり、より効果的に、微小空間を形成することができる。
【００７９】
また、図４において、溝の数は、溝４４ａ，４４ｂの２本に限らず、３本以上とすることもでき、溝４４ａ，４４ｂのいずれか１つを流路４１に形成した構成とすることもできる。また、溝３４は、流路３１の発熱体側の内面、すなわち、コンテナの吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面に形成されることが望ましい。さらに、作動液に関しても、有機液体、及び無機液体等を用いることができ、この場合には、撥油性を有する塗料を溝の内面に塗布することで、親和性が他の領域より低い領域（撥油面）を形成する。また、溝４４ａ，４４ｂに関しても、図１における吸熱部３から放熱部４に至る流路の直線部分に形成することが望ましく、蛇行する部分には設ける必要はない。
【００８０】
次に、図５及び図６を用いて第４の実施の形態例について説明する。
【００８１】
＜第４の実施の形態例＞
図５は、自励振動ヒートパイプの第４の実施の形態例を示しており、図１における断面線Ａ−Ａ’及び断面線Ｂ−Ｂ’での１本の流路の構成を示している。
【００８２】
本第４の実施の形態例においては、微小空間を形成するための溝を設けることなく、撥水性の高い膜を流路の内面に設けている。
【００８３】
図５においては、本実施の形態の自励振動ヒートパイプを構成するコンテナに形成された断面が円形の１本の流路５１を示しており、この流路５１の内面には、テフロン（登録商標）等の撥水剤を帯状に塗布することにより、吸熱部３から放熱部４に向かって延びるように帯状の撥水性領域５３が形成されている。また、流路５１の内面の、帯状の撥水性領域５３以外の領域は、流路５１の素材である銅からなる親水面５２となっている。
【００８４】
これにより、水（作動液）の移動が停止している状態では、流路５１内の水（作動液）は、撥水性領域５３において排除される。
【００８５】
すなわち、このような撥水性領域５３が形成された構成の流路５１においても、水（作動液）の移動が停止している状態のときには、水が撥水性領域５３の部分から排除され、撥水性領域５３の上には水蒸気が溜まる。その後、環境温度が氷点下となったとき、流路５１内の水が凍結し、撥水性領域５３上には帯状の微小空間が形成される。そして、素子が動作して発熱したときには、流路５１内に加熱によって生じた蒸気は、帯状の微小空間を通り、図１における放熱部４まで逃がされるため、局所的な圧力上昇が生じることはなく、コンテナの変形が防止される。
【００８６】
図６においては、図５に示す流路と同様に、流路の内面の撥水性領域による微小空間の形成状態を示している。
【００８７】
流路の内面に親水面６２の間に形成された撥水性領域６３上においては、作動液（水）６５が排除され、蒸気（気泡）６６が捉えられている。
【００８８】
このように、図５及び図６の実施の形態例においては、溝を流路内に形成することなく、撥水剤の塗布により、流路の内面に帯状の微小空間を形成している。このように溝がない場合でも、流路の内面に吸熱部から冷却部に向けて帯状の撥水性領域が設けられていれば、気泡（作動液の蒸気）が帯状の撥水性領域に捉えられ、それらの気泡が連続することにより、吸熱部から冷却部に向けて帯状の微小空間を形成することができる。
【００８９】
なお、図６に示すように、帯状の撥水性領域６３は、流路の発熱体側の内面、すなわち、流路の、コンテナの吸熱部に対応して配置される発熱体６７側の内面に形成することが望ましい。
【００９０】
また、図５及び図６においては、帯状の撥水性領域の数は１つとしているが、複数の帯状の撥水性領域を形成する構成とすることもできる。さらに、作動液に関しても、有機液体、及び無機液体等を用いることができ、この場合には、撥油性を有する塗料を塗布することで、親和性が低い領域（撥油面）を形成する。また、帯状の撥水性領域は、図１における吸熱部３から放熱部４に至る流路の直線部分に形成することが望ましく、蛇行する部分には設ける必要はない。
【００９１】
次に、図７を用いて第５の実施の形態例について説明する。
【００９２】
＜第５の実施の形態例＞
図７は、自励振動ヒートパイプの第５の実施の形態例を示しており、図１における断面線Ａ−Ａ’及び断面線Ｂ−Ｂ’での１本の流路の断面を示している。
【００９３】
本第５の実施の形態例においては、自励振動ヒートパイプを構成するコンテナに形成された断面が四角形の１本の流路７１を示している。
【００９４】
流路７１の内面の角部において、テフロン（登録商標）等の撥水剤が塗布され、帯状の撥水性領域７３が形成されている。また、流路７１の内面の、帯状の撥水性領域７３以外の領域は、流路７１の素材である親水性の銅からなる親水面７２となっている。
【００９５】
このように、本第５の実施の形態例においては、流路に対して溝を新たに設けることなく、流路７１の内面の角部を実質的な溝として利用し、帯状の微小空間とすべき箇所に撥水性が高い膜を設け、撥水性領域を形成している。
【００９６】
これにより、水（作動液）の移動が停止している状態では、流路７１内の水（作動液）は、撥水性領域７３により排除され、撥水性領域７３上に、帯状の微小空間が形成される。
【００９７】
すなわち、撥水性領域７３が形成された構成の流路７１において、水（作動液）の移動が停止している状態のときには、水が撥水性領域７３の部分から排除され、撥水性領域７３の上には水蒸気が溜まる。その後、環境温度が氷点下となったとき、流路７１内の水が凍結し、撥水性領域７３上には氷が存在しない帯状の微小空間が形成される。そして、素子が動作して発熱したときには、流路内に加熱によって生じた蒸気は、帯状の微小空間を通り、図１における放熱部４まで逃がされるため、局所的な圧力上昇が生じることはなく、コンテナの変形が防止される。
【００９８】
図７において、帯状の撥水性領域の数は１つとしているが、複数の帯状の撥水性領域を形成する構成とすることもできる。また、帯状の撥水性領域は、流路の発熱体側の内面の角部、すなわち、流路の、コンテナの吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面の角部に形成することが望ましい。さらに、作動液に関しても、有機液体、及び無機液体等を用いることができ、この場合には、撥油性を有する塗料を塗布することで、親和性が低い領域（撥油性領域）を形成する。また、帯状の撥水性領域は、図１における吸熱部３から放熱部４に至る流路の直線部分に形成することが望ましく、蛇行する部分には設ける必要はない。
【００９９】
以上、各図を用いて説明したように、本実施の形態例の自励振動ヒートパイプにおいては、作動液が移動する閉ループ状の流路を形成するコンテナを備え、コンテナは、外部からの熱を吸収して作動液を加熱する吸熱部と、加熱された作動液の熱を外部に放熱する放熱部と、を備え、コンテナの流路の内面に、吸熱部から前記放熱部に向かって延びるように形成された、作動液に対する親和性が他の領域より低い領域を設けることにより、作動液の移動が停止している状態で作動液と流路の内面との間に帯状の微小空間を形成している。
【０１００】
例えば、作動液に対する親和性が他の領域より低い領域を、流路の内面に形成された溝の内面に設け、当該溝を微小空間として構成する。その際、溝の、流路に対する開口部の幅を、溝の最大の幅より狭くするよう、例えば、Ｖ字型の形状とすることにより、気泡が溝に溜まりやすくする。
【０１０１】
また、流路は四角形の断面を有し、作動液に対する親和性が低い領域を、流路の内面の角に形成する、構成とすることもできる。
【０１０２】
そして、このような作動液に対する親和性が低い領域を、流路の吸熱部側の内面に、すなわち、流路の、コンテナの吸熱部に対応して配置される発熱体側の内面に形成する、構成とする。また、作動液に対する親和性が低い領域を複数備えた、構成とすることもできる。
【０１０３】
なお、作動液を、水とした場合には、親和性が低い領域を、撥水性を有する領域とし、また、作動液を、有機液体及び無機液体の何れか一方とした場合には、親和性が低い領域を、撥油性を有する領域とする。
【０１０４】
また、作動液に対する親和性が低い領域は、吸熱部から放熱部に至る流路に形成し、流路は、吸熱部と放熱部との間を往復して設けられた、構成とする。
【０１０５】
このような構成とすることにより、本実施の形態例の自励振動ヒートパイプでは、簡単な構成で、作動液が凍結した状態で加熱部による急激な発熱量の増加に伴い発生する水蒸気によるパイプ内の局所的な圧力上昇を抑えることができ、パイプの変形を回避することが可能となる。
【０１０６】
なお、作動液としては、水の他、アセトン等の有機液体を用いることができる。有機液体の場合、実施の形態における撥水を撥油、親水を親油と読み替えるものとする。また、有機液体としては、ブタン等のアルカン類、エチルアルコール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、などがあるが、これらに限定されるものではない。
【０１０７】
また、撥水性の塗料としては、フッ素系撥水剤（フッ素系シランカップリング剤を含む）、シリコーン系撥水剤等がある。また、微粒子を導入したゾルゲル、撥水性Ｎｉ／ＰＴＦＥ複合メッキ、フッ素をドーピングしたダイヤモンドライクカーボン膜等を適用することができる。
【０１０８】
また、親水性の塗料としては、カルボキシル基を親水性基とする水性塗料、シラノール基を親水性基とするシリカ系水性塗料、ヒドロキシ基を親水性基とするアクリル系水性塗料等がある。また、ケイ素をドーピングしたダイヤモンドライクカーボン膜、表面をプラズマ処理により親水化した塗料を適用することができる。
【０１０９】
また、ＦＣ−７２（テトラデカフルオロヘキサン）のようなパーフルオロカーボン系液体や、ＨＣＦＣ−１２３（ジクロロトリフルオロエタン）のようなハイドロパーフルオロカーボン系液体などを作動液として用いる場合、撥油膜としては親水性の膜を、親油膜としては金属膜（または清浄な金属表面）やホーロー膜（またはガラス表面）を適用できる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  コンテナ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，３１，４１，５１，７１  流路
２ａ’，２ｂ’，３２，４２，５２，６２，７２  親水面
３  吸熱部
４  放熱部
５  パイプ（ドレイン孔）
１０  自励振動ヒートパイプ
２１  蓋部
２２  筐体部
２６ａ，２６ｂ，３４，４４ａ，４４ｂ  溝
２７ａ，２７ｂ，３３，４３ａ，４３ｂ，５３，６３，７３  撥水性領域
２８ａ，２８ｂ，６６  微小空間
６０，７０  壁面
６５  作動液（水）
６６  蒸気（気泡）
６７  発熱体
【図２】
2014185823.tif 000003
【図３】
2014185823.tif 000004
【図４】
2014185823.tif 000005
【図５】
2014185823.tif 000006
【図６】
2014185823.tif 000007
【図７】
2014185823.tif 000008
【図８】
2014185823.tif 000009
【図９】
2014185823.tif 000010
【図１０】
2014185823.tif 000011
【図１１】
2014185823.tif 000012
【図１２】
2014185823.tif 000013
【図１】
2014185823.tif 000014