(57)【要約】  速やかに起動させることが可能なループヒートパイプ及び電子機器を提供する。  相対する第１の内側表面（４１ａ）と第２の内側表面（４３ａ）とを内部に備え、かつ、液相の作動流体（Ｃ）を蒸発させる蒸発器（３１）と、蒸発器の内部に設けられ、平面視で複数の歯（４５ａ）を備えた櫛歯状の多孔質体（４５）と、第１の内側表面と第２の内側表面のうちの少なくとも一方に設けられ、平面視で歯のそれぞれに重なる複数の溝（４７）と、作動流体を液化する凝縮器（３２）と、蒸発器と凝縮器とを接続すると共に、液相の作動流体が流れる液管（３４）と、蒸発器と凝縮器とを接続すると共に、作動流体の蒸気（Ｃｖ）が流れ、かつ液管と共にループ状の管路（３５）を形成する蒸気管（３３）とを有するループヒートパイプ。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する第１の内側表面と第２の内側表面とを内部に備え、かつ、液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、  前記蒸発器の内部に設けられ、平面視で複数の歯を備えた櫛歯状の多孔質体と、  前記第１の内側表面と前記第２の内側表面のうちの少なくとも一方に設けられ、平面視で前記歯のそれぞれに重なる複数の溝と、  前記作動流体を液化する凝縮器と、  前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、液相の前記作動流体が流れる液管と、  前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、前記作動流体の蒸気が流れ、かつ前記液管と共にループ状の管路を形成する蒸気管と、  を有するループヒートパイプ。
【請求項２】
前記蒸発器は、液相の前記作動流体が供給される供給口と、前記作動流体の蒸気を排出する排出口とを有し、  前記歯は、前記供給口から前記排出口に向かう方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のループヒートパイプ。
【請求項３】
前記供給口寄りの前記第１の内側表面と前記第２の内側表面の少なくとも一方に設けられ、複数の前記溝の各々を連結する連結溝を更に有することを特徴とする請求項２に記載のループヒートパイプ。
【請求項４】
前記溝は、前記歯の先端まで延びることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のループヒートパイプ。
【請求項５】
平面視において、前記液管と前記溝との間に前記多孔質体が介在することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のループヒートパイプ。
【請求項６】
前記溝の幅は、前記歯の先端に向かって広くなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のループヒートパイプ。
【請求項７】
前記蒸発器、前記多孔質体、前記液管、及び前記蒸気管の各々は、第１の表面金属層、中間金属層、及び第２の表面金属層を順に積層してなり、  前記多孔質体に対応する部分の前記中間金属層に複数の孔が形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のループヒートパイプ。
【請求項８】
前記孔の直径は、前記溝の幅よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載のループヒートパイプ。
【請求項９】
発熱部品と、  前記発熱部品を冷却するループヒートパイプとを備え、  前記ループヒートパイプが、  相対する第１の内側表面と第２の内側表面とを内部に備え、かつ、液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、  前記蒸発器の内部に設けられ、平面視で複数の歯を備えた櫛歯状の多孔質体と、  前記第１の内側表面と前記第２の内側表面のうちの少なくとも一方に設けられ、平面視で前記歯のそれぞれに重なる複数の溝と、  前記作動流体を液化する凝縮器と、  前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、液相の前記作動流体が流れる液管と、  前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、前記作動流体の蒸気が流れ、かつ前記液管と共にループ状の管路を形成する蒸気管とを有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ループヒートパイプ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】  高度情報化社会の到来に伴い、スマートフォンやタブレット端末等のようなモバイル型の電子機器が普及しつつある。これらの電子機器にはCPU(Central Processing Unit)等の発熱部品が設けられており、その発熱部品を冷却するための様々な方法が提案されている。【０００３】  その方法の一つとして、熱伝導率が良好な金属板や熱拡散シートで発熱部品の熱を外部に輸送する方法がある。但し、この方法では、輸送できる熱量が金属板や熱拡散シートの熱伝導率によって制限されてしまう。例えば、熱拡散シートとして使用されるグラファイトシートの熱伝導率は５００W/mK〜１５００W/mK程度であり、この程度の熱伝導率では発熱部品の発熱量が多くなったときに発熱部品の熱を移動させるのが難しくなってしまう。【０００４】  そこで、発熱部品を積極的に冷却するデバイスとしてヒートパイプが検討されている。【０００５】  ヒートパイプは、作動流体の気体、液体間の相変化を利用して熱を輸送するデバイスであって、上記の熱拡散シートよりも効率よく熱を移動させることができる。例えば、直径が３mm〜４mmのヒートパイプでは、その熱移動の性能を熱伝導率に換算すると、実効熱伝導率は１５００W/mK〜２５００W/mK程度と大きな値を示す。【０００６】  ヒートパイプには幾つかの種類がある。ループヒートパイプは、発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体を冷却して液化する凝縮器とを備える。そして、蒸発器と凝縮器は、ループ状の管路を形成する液管と蒸気管で接続されており、作動流体はその管路を一方向に流れる。【０００７】  このようにループヒートパイプは作動流体の流れが一方向となることが特徴であり、気相と液相の作動流体がひとつの管路を往復するヒートパイプと比較して作動流体が受ける抵抗が少なく、効率的に熱輸送を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０８７４５１号
【特許文献２】特開平９−２６４６８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１４６４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかしながら、ループヒートパイプには、蒸発器に入る熱が液管の方向に流れるヒートリークと呼ばれる現象が発生し、これによりループヒートパイプの熱輸送性能が以下のように低下してしまう。【００１０】  蒸発器への熱入力Qinは、作動流体の蒸発に使われる熱量Qevpと、ヒートリークによって液管に逃げる熱量QHLとの和になる。【００１１】  よって、Qevp＝Qin−QHLとなり、熱入力Qinが一定の場合にヒートリークで逃げる熱量QHLが大きくなると熱量Qevpが小さくなり、蒸発器で発生する蒸気が少なくなってしまう。【００１２】  その結果、蒸発器から凝縮器への熱輸送に時間がかかり、蒸発器に熱が入力されてから熱輸送が開始されるまでの起動時間が長くなってしまう。しかも、蒸発器で発生する蒸気が少ないと、蒸発器から凝縮器に効率的に熱を輸送することができず、ループヒートパイプの熱輸送性能が低下する。【００１３】  特に、スマートフォン等のように薄型化された電子機器にループヒートパイプを収容する場合には、電子機器の厚さに合わせてループヒートパイプの管路を薄くしなければならない。このとき、作動流体が管路を流れ難くなり、ヒートリークによるループヒートパイプの起動時間の遅延により、ループヒートパイプの熱輸送性能の低下が顕著となる。【００１４】  本発明は、速やかに起動させることが可能なループヒートパイプ及び電子機器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】
【００１５】  一側面によれば、相対する第１の内側表面と第２の内側表面とを内部に備え、かつ、液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器の内部に設けられ、平面視で複数の歯を備えた櫛歯状の多孔質体と、前記第１の内側表面と前記第２の内側表面のうちの少なくとも一方に設けられ、平面視で前記歯のそれぞれに重なる複数の溝と、前記作動流体を液化する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、液相の前記作動流体が流れる液管と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、前記作動流体の蒸気が流れ、かつ前記液管と共にループ状の管路を形成する蒸気管とを有するループヒートパイプが提供される。
【発明の効果】
【００１６】  一側面によれば、蒸発器の第１の内側表面と第２の内側表面の少なくとも一方に設けられた溝から多孔質体に速やかに作動流体が供給されるため、蒸発器に熱を入力してから速やかにループヒートパイプが起動し、ループヒートパイプの熱輸送性能が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、検討に使用したループヒートパイプの上面図である。
【図２】図２は、図１のI−I線に沿った蒸気管の断面図である。
【図３】図３は、図２のII−II線に沿った蒸発器の断面図である。
【図４】図４は、検討に使用したループヒートパイプの蒸発器における中間金属層の拡大平面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る電子機器の分解斜視図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るループヒートパイプの全体平面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る蒸発器とその周囲の断面図である。
【図８】図８は、図６のIII−III線に沿った蒸気管の断面図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係る中間金属層の積層体の平面図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態に係る多孔質体の拡大断面図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態に係る一層目と二層目の中間金属層の孔を示す平面図である。
【図１２】図１２は、第１実施形態に係る孔の位置を模式的に示す平面図である。
【図１３】図１３は、第１実施形態に係る蒸発器における中間金属層の拡大平面図である。
【図１４】図１４は、第１実施形態に係る蒸発器における第１の表面金属層の拡大斜視図である。
【図１５】図１５は、第１実施形態に係る蒸発器における第１の表面金属層の拡大平面図である。
【図１６】図１６は、第１実施形態において、延長溝を省いた場合の蒸発器における第１の表面金属層の拡大平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は、図１５のIV−IV線に沿った蒸発器の断面図であり、図１７（ｂ）は、図１５のV−V線に沿った蒸発器の断面図である。
【図１８】図１８は、第１実施形態に係る蒸発器に熱を入力した後に、凝縮器の入口の温度が時間と共にどのように変化するのかを調査して得られたグラフである。
【図１９】図１９は、第１実施形態において、第１の内側表面のみに溝を形成し、第２の内側表面には溝を形成しない場合の蒸発器の断面図である。
【図２０】図２０は、第１実施形態に係るループヒートパイプを製造するのに使用する第１の表面金属層の平面図である。
【図２１】図２１は、第１実施形態に係るループヒートパイプを製造するのに使用する中間金属層の平面図である。
【図２２】図２２（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態に係るループヒートパイプの製造途中の断面図である。
【図２３】図２３は、第２実施形態に係る蒸発器における第１の表面金属層の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】  本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
【００１９】  図１は、検討に使用したループヒートパイプの上面図である。
【００２０】  このループヒートパイプ１は、スマートフォン、タブレット端末、及びデジタルカメラ等の筐体２に収容されており、蒸発器３と凝縮器４とを備える。
【００２１】  蒸発器３と凝縮器４には蒸気管５と液管６とが接続されており、これらの管５、６によって作動流体Cが流れるループ状の管路９が形成される。また、蒸発器３にはCPU等の発熱部品７が固着されており、その発熱部品７の熱により作動流体Cの蒸気Cvが生成される。
【００２２】  その蒸気Cvは、蒸気管５を通って凝縮器４に導かれ、凝縮器４において液化した後に液管６を通って再び蒸発器３に供給される。
【００２３】  このようにループヒートパイプ１の内部を作動流体Cが循環することにより発熱部品７で発生した熱が凝縮器４に移動し、発熱部品７の低温化を促すことができる。
【００２４】  図２は、図１のI−I線に沿った蒸気管５の断面図である。
【００２５】  図２に示すように、この例では第１の表面金属層１１、複数の中間金属層１２、及び第２の表面金属層１３をこの順に積層して接合し、その内部に管路９を形成する。
【００２６】  このように薄い金属層を積層してループヒートパイプ１を作製することにより、ループヒートパイプ１の厚さを薄くすることができ、筐体２の薄型化を推し進めることが可能となる。
【００２７】  また、各金属層１１〜１３の材料としては熱伝導性に優れた銅等の金属を使用する。これにより、発熱部品７の熱が蒸発器３内の作動流体Cに速やかに伝わり、発熱部品７によって作動流体Cを効率的に蒸発させることができる。
【００２８】  図３は、図２のII−II線に沿った蒸発器３の断面図である。
【００２９】  図３に示すように、蒸発器３における各中間金属層１２には複数の孔１２ａが形成されており、これにより各中間金属層１２の積層体が多孔質体１２ｘとなる。その多孔質体１２ｘにおける孔１２ａは三次元的に連通しており、液相の作動流体Cが各孔１２ａに浸透する。そして、このように浸透する際に各孔１２ａから作動流体Cに毛細管力が発生し、その毛細管力が作動流体Cを循環させる駆動源となる。
【００３０】  図４は、蒸発器３における中間金属層１２の拡大平面図であり、前述の図３は図４のII−II線に沿った断面図に相当する。
【００３１】  図４に示すように、蒸発器３は、液相の作動流体Cが供給される供給口３ａと、蒸気Cvを排出する排出口３ｂとを有する。そして、多孔質体１２ｘは、供給口３ａから排出口３ｂに向かう方向Dに櫛歯状に延びた複数の歯１２ｂを有する。
【００３２】  このように櫛歯状にすることで多孔質体１２ｘの表面積が増え、多孔質体１２ｘから多くの蒸気Cvを発生させることができる。しかも、隣接する歯１２ｂの間にグルーブ１２ｃが形成され、そのグルーブ１２ｃに沿って蒸気Cvが流れるため、排出口３ｂに蒸気Cvを排出することも容易となる。
【００３３】  上記したループヒートパイプ１によれば、各金属層１１〜１３を積層することで薄型化が実現できるものの、蒸発器３における熱が液管６に流れるヒートリークが発生する。そのヒートリークは、蒸発器３に熱が入力されてから熱輸送が開始されるまでのループヒートパイプ1の起動時間に影響を及ぼす。
【００３４】  特に、この例では、第１の表面金属層１１と第２の表面金属層１３の材料として熱伝導性に優れた金属を使用するため、ループヒートパイプ１の表面の熱伝導によってヒートリークが発生し易くなり、ループヒートパイプ１の熱輸送性能の低下が顕著となる。
【００３５】  以下に、熱輸送性能を高めることが可能な本実施形態について説明する。
【００３６】  （第１実施形態）  図５は、本実施形態に係る電子機器の分解斜視図である。
【００３７】  この電子機器２０は、スマートフォン等のモバイル型の電子機器であって、背面カバー２１と前面カバー２２とを備える。
【００３８】  背面カバー２１と前面カバー２２は互いに着脱可能であって、これらの間の空間には回路基板２４とループヒートパイプ２６が設けられる。回路基板２４にはCPU等の発熱部品２５が実装されており、その発熱部品２５の熱がループヒートパイプ２６で移動する。
【００３９】  図６は、ループヒートパイプ２６の全体平面図である。
【００４０】  図６に示すように、ループヒートパイプ２６は、作動流体Cの蒸気Cvを生成する蒸発器３１と、作動流体Cを液化させる凝縮器３２とを備える。そして、蒸発器３１と凝縮器３２には蒸気管３３と液管３４とが接続されており、これらの管３３、３４によって作動流体Cが流れるループ状の管路３５が形成される。
【００４１】  その管路３５のうち、蒸気管３３には蒸気Cvが流れ、液管３４には液相の作動流体Cが流れる。
【００４２】  ループヒートパイプ２６の寸法は特に限定されないが、この例では蒸気管３３の幅W1を約８mmとし、液管３４の幅W2を約６mmとする。
【００４３】  図７は、蒸発器３１とその周囲の断面図である。
【００４４】  図７に示すように、蒸発器３１は、ネジ３６により回路基板２４に固定される。これにより発熱部品２５の表面が蒸発器３１に密着し、発熱部品２５により蒸発器３１内の作動流体Cを気化することができる。
【００４５】  作動流体Cの種類は特に限定されないが、本実施形態では作動流体Cとして水を使用する。水に代えて、アンモニア、フロン、アルコール、及びアセトンのいずれかを作動流体Cとして用いてもよい。
【００４６】  図８は、図６のIII−III線に沿った蒸気管３３の断面図である。
【００４７】  図８に示すように、蒸気管３３は、第１の表面金属層４１、複数の中間金属層４２、及び第２の表面金属層４３を積層してなり、これらの金属層４１〜４３によって管路３５が画定される。
【００４８】  各金属層４１〜４３は、例えば熱伝導性に優れた銅層であって、拡散接合により互いに接合される。また、各金属層４１〜４３の厚さは０．１mm〜０．３mm程度である。これにより、各金属層４１〜４３を合わせた全体の厚さも０．６mm程度となり、電子機器２０の薄型化に資することができる。
【００４９】  なお、銅層に代えてステンレス層や及びマグネシウム合金層等を各金属層４１〜４３として用いてもよい。但し、拡散接合によって各金属層４１〜４３同士を良好に接合できるように、全ての金属層４１〜４３の材料を同一にするのが好ましい。
【００５０】  更に、この例では中間金属層４２の積層数を４層としているが、その積層数を３層以下にしたり５層以上にしたりしてもよい。
【００５１】  また、蒸発器３１、凝縮器３２、及び液管３４もこのように金属層４１〜４３を積層することで形成される。
【００５２】  図９は、中間金属層４２の積層体の平面図である。
【００５３】  図９に示すように、蒸発器３１と液管３４に相当する部分の中間金属層４２には複数の孔４２ａが形成されており、その中間金属層４２を積層することで多孔質体４５が形成される。
【００５４】  図１０は、多孔質体４５の拡大断面図である。
【００５５】  図１０に示すように、上下に隣接する孔４２ａは互いに連通しており、作動流体Cが各孔４２ａに浸透する。そして、このように浸透する際に各孔４２ａから作動流体Cに毛細管力が発生し、その毛細管力が作動流体Cをループヒートパイプ２６内で循環させる駆動源となる。
【００５６】  図１１は、一層目と二層目の中間金属層４２の孔４２ａを示す平面図である。
【００５７】  図１１の例では各孔４２ａの形状を円形にすると共に、互いに直交する複数の仮想直線Lの交点にこれらの孔４２ａを設ける。なお、楕円や多角形等の任意の形状に孔４２ａを形成してもよい。
【００５８】  また、孔４２ａの直径Rは、毛細管力で作動流体Cが多孔質体４５に浸透できるのであれば特に限定されない。各金属層４１〜４３の厚みによって加工寸法は変化するが、例えば厚さ約０．１ｍｍ程度の金属層では直径Rは０．２mm程度とし得る。
【００５９】  更に、孔４２ａの位置は、一層目から四層目の各々の中間金属層４２ごとに異なる。
【００６０】  図１２は、四層の中間金属層４２を積層したときの各孔４２ａの位置を模式的に示す平面図である。
【００６１】  上記のように孔４２ａの位置を中間金属層４２ごとに異なるようにしたため、平面視において孔４２ａ同士が重なるようになる。
【００６２】  図１３は、蒸発器３１における中間金属層４２の拡大平面図である。
【００６３】  図１３に示すように、蒸発器３１は、液相の作動流体Cが供給される供給口３１ａと、蒸気Cvを排出する排出口３１ｂとを有する。
【００６４】  そして、多孔質体４５は、供給口３１ａから排出口３１ｂに向かう方向Dに櫛歯状に延びた複数の歯４５ａと、これらの歯４５ａの根元を連結する連結部４５ｂとを有する。また、各歯４５ａの間の空間は、歯４５ａから蒸気Cvが排出されるグルーブ４５ｄとなる。
【００６５】  このような構造によれば、供給口３１ａから供給された液相の作動流体Cが多孔質体４５に浸み込み、更に孔４２ａ（図１０参照）から受ける毛細管力によって歯４５ａの先端に向かって徐々に浸透していく。そして、発熱部品２５（図７参照）の熱によって作動流体Cが気化し、複数の歯４５ａの各々からグルーブ４５ｄに蒸気Cvが排出される。
【００６６】  そのグルーブ４５ｄは方向Dに沿って延びるため、排出口３１ｂに向けて蒸気Cvをスムーズに排出することができる。
【００６７】  図１４は、蒸発器３１における第１の表面金属層４１の拡大斜視図である。
【００６８】  図１４に示すように、第１の表面金属層４１には、櫛歯状の複数の溝４７と、これらを連結する連結溝４８とが形成される。また、連結溝４８には、液管３４に向かって延びた延長溝４９が連結される。
【００６９】  図１５は、蒸発器３１における第１の表面金属層４１の拡大平面図である。なお、第２の表面金属層４３の平面形状もこれと同様なのでその説明は省略する。
【００７０】  図１５に示すように、複数の溝４７の各々は、多孔質体４５の複数の歯４５ａの各々に重なるように設けられており、供給口３１ａから排出口３１ｂに向かう方向Dに沿って延びる。
【００７１】  また、連結溝４８は、多孔質体４５の連結部４５ｂに重なるように設けられており、延長部４９から供給された液相の作動流体Cを複数の溝４７の各々に分配するように機能する。
【００７２】  このように溝４７を設けることで、多孔質体４５の毛細管力のみで作動流体Cを多孔質体４５に浸透させる場合と比較して、供給口３１ａから供給された液相の作動流体Cが溝４７を通って歯４５ａの先端まで速やかに浸透する。その結果、発熱部品２５が発熱を開始してから速やかに歯４５ａから作動流体Cの蒸気Cvが発生し、複数の歯４５ａの各々からグルーブ４５ｄに蒸気Cvが排出され、排出口３１ｂに速やかに蒸気Cvが到達するため、ループヒートパイプ２６の起動時間を短縮することが可能となる。
【００７３】  特に、このように連結溝４８で複数の溝４７の各々を連結することにより、連結溝４８を介して全ての溝４７に液相の作動流体Cを行き渡らせることができる。
【００７４】  溝４７の幅W3は特に限定されない。但し、幅W3が孔４２ａの直径R（図１１参照）よりも小さいと、作動流体Cは孔４２ａの毛細管力のみを頼って多孔質体４５に浸透しなければならず、作動流体Cが多孔質体４５に浸透するのを溝４７で補助することができない。
【００７５】  そこで、この例では、溝４７の幅W3を孔４２ａの直径R（０．２mm程度）よりも大きな０．５mm程度とすることにより、孔４２ａよりも溝４７の方が作動流体にとって流れ易い構造とし、作動流体Cが多孔質体４５に浸透するのを溝４７で補助する。
【００７６】  溝４７の深さも特に限定されず、０．０３mm程度の深さに溝４７を形成し得る。
【００７７】  更に、溝４７の先端４７ｘの位置は特に限定されないが、歯４５ａの先端４５ｘにまで溝４７を延ばすことにより各先端４５ｘ、４７ｘの位置を一致させるのが好ましい。これにより、溝４７を通じて先端４５ｘに液相の作動流体Cを速やかに供給することができ、歯の全体４５ａから蒸気Cvを発生させることができる。
【００７８】  また、各先端４５ｘ、４７ｘの位置を正確に一致させずに、歯４５ａの先端４５ｘから溝４７の先端４７ｘを僅かにはみ出させ、溝４７を通じて先端４５ｘに作動流体Cを供給してもよい。
【００７９】  一方、液管３４側にまで溝４７を延ばすと、蒸発器３１の内部で発生した蒸気Cvが溝４７を逆流して液管３４に排出され、これによりループヒートパイプ２６内を作動流体Cが一方向に循環するのが阻害されてしまう。
【００８０】  よって、図１５のように液管３４と溝４７との間に多孔質体４５を介在させ、蒸気Cvが逆流するのを多孔質体４５に含まれる液相の水で防止するのが好ましい。
【００８１】  なお、図１５の例では延長溝４９を形成したが、蒸気Cvの逆流を効果的に防止するために延長溝４９を省いてもよい。
【００８２】  図１６は、延長溝４９を省いた場合の蒸発器３１における第１の表面金属層４１の拡大平面図である。このように延長溝４９を省くことで、蒸発器３１内の蒸気Cvが延長溝４９を通って液管３４に逆流するのを防ぐことができる。
【００８３】  図１７（ａ）は、図１５のIV−IV線に沿った蒸発器３１の断面図である。また、図１７（ｂ）は、図１５のV−V線に沿った蒸発器３１の断面図である。
【００８４】  図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、蒸発器３１は、相対する第１の内側表面４１ａと第２の内側表面４３ａとを内部に備える。このうち、第１の内側表面４１ａは第１の表面金属層４１の表面によって画定され、第２の内側表面４３ａは第２の表面金属層４３の表面によって画定される。
【００８５】  そして、第１の内側表面４１ａと第２の内側表面４３ａの各々に前述の複数の溝４７が設けられ、更に各表面４１ａ、４３ａに密着するように多孔質体４５の歯４５ａが設けられる。
【００８６】  本願発明者は、本実施形態のように溝４７を設けることでループヒートパイプ２６の熱輸送性能がどの程度向上するのかを調査した。
【００８７】  その調査結果を図１８に示す。
【００８８】  図１８は、蒸発器３１に熱を入力した後に、凝縮器３２の入口P（図６参照）の温度が時間と共にどのように変化するのかを調査して得られたグラフである。なお、蒸発器３１に熱を入力した時刻は１２０秒とした。
【００８９】  また、この調査では、各表面４１ａ、４３ａに溝４７を設けない比較例に係るループヒートパイプを作製し、そのループヒートパイプについても同じ調査を行った。
【００９０】  図１８によれば、比較例では、蒸発器３１で蒸気した発生が蒸気管を通過し、凝縮器３２の入口Pに到達することでグラフの傾きが略一定となるまでに時間T2を要しているのに対し、本実施形態ではそれよりも短い時間T1でグラフの傾きが略一定となっており、比較例よりもループヒートパイプ２６が早く起動している。これは、前述のように本実施形態では溝４７を設けたことで多孔質体４５に速やかに作動流体Cが浸透し、多孔質体４５の全体から蒸気Cvが発生するまでの起動時間が比較例よりも早いためである。
【００９１】  更に、本実施形態では、同時刻で比較した場合に比較例よりも温度が低くなり、蒸発器３１の温度上昇が抑えられることも明らかとなった。
【００９２】  以上の結果から、金属層４１〜４３の熱伝導に起因してヒートリークが発生しても、本実施形態のように溝４７を設けることでループヒートパイプ２６の起動時間を早めることができると共に、蒸発器３１の温度上昇が抑えられることが確かめられた。
【００９３】  なお、本実施形態では図１７（ａ）、（ｂ）に示したように第１の内側表面４１ａと第２の内側表面４３ａの両方に溝４７を形成したが、本実施形態はこれに限定されない。
【００９４】  図１９は、第１の内側表面４１ａのみに溝４７を形成し、第２の内側表面４３ａには溝４７を形成しない場合の蒸発器３１の断面図である。このように各内側表面４１ａ、４３ａのいずれか一方のみに溝４７を形成しても、上記と同様にしてループヒートパイプ２６の熱輸送性能を向上させることが可能となる。
【００９５】  次に、本実施形態に係るループヒートパイプ２６の製造方法について説明する。
【００９６】  図２０は、ループヒートパイプ２６を製造するのに使用する第１の表面金属層４１の平面図である。なお、第２の表面金属層４３の平面形状は第１の表面金属層４１のそれと同じなのでその説明は省略する。
【００９７】  これらの表面金属層４１、４３は、例えば厚さが約０．１mmの銅層をウエットエッチングで所定の形状にパターニングすることで作製され得る。
【００９８】  また、第１の表面金属層４１の第１の内側表面４１ａのうち、蒸発器３１に相当する部分には、ハーフエッチングにより前述の溝４７が形成される。そのハーフエッチングでは、不図示のレジスト膜をマスクにして第１の金属層４１を０．０３mm程度の深さまでウエットエッチングすることにより、幅が０．５mm程度の溝４７を形成する。
【００９９】  なお、第２の表面金属層４３の第２の内側表面４２ａ（図１７（ａ）参照）にもこれと同様にして溝４７を形成する。
【０１００】  また、図２１は、ループヒートパイプ２６を製造するのに使用する中間金属層４２の平面図である。
【０１０１】  各表面金属層４１、４３と同様に、中間金属層２４も厚さが約０．１mmの銅層をウエットエッチングにより所定の形状にパターニングすることで作製され得る。
【０１０２】  また、そのウエットエッチングにおいては、中間金属層４２に管路３５が形成されると共に、多孔質体４５の複数の孔４２ａが形成される。
【０１０３】  そして、液管３４に対応する部分の中間金属層４２には、作動流体Cを注入するための注入口４２ｂが設けられる。
【０１０４】  これ以降の工程について、図２２（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。
【０１０５】  図２２（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係るループヒートパイプの製造途中の断面図であって、完成後のループヒートパイプ２６の蒸気管３３における断面図に相当する。
【０１０６】  まず、図２２（ａ）に示すように、第１の表面金属層４１と第２の表面金属層４３との間に複数の中間金属層４２を配する。
【０１０７】  次に、図２２（ｂ）に示すように、各金属層４１〜４３を積層した後、これらの金属層４１〜４３を約９００℃に加熱しながら各金属層４１〜４３同士をプレスし、各金属層４１〜４３の各々の構成金属を相互に拡散させる。これにより、拡散接合により各金属層４１〜４３同士が接合され、これらの金属層４１〜４３により管路３５が画定される。
【０１０８】  その後、不図示の真空ポンプを用いて注入口４２ｂ（図２１参照）から液管３４内を排気した後、注入口４２ｂから液管３４内に作動流体Cとして水を注入し、その後注入口４２ｂを封止する。
【０１０９】  以上により、本実施形態に係るループヒートパイプ２６が完成する。
【０１１０】  （第２実施形態）  本実施形態では、第１実施形態で説明した溝４７の形状のバリエーションについて説明する。
【０１１１】  図２３は、本実施形態に係る蒸発器３１における第１の表面金属層４１の拡大平面図である。なお、第２の表面金属層４３の拡大平面図もこれと同様なのでその説明は省略する。また、図２３において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ要素を付し、以下ではその説明を省略する。
【０１１２】  図２３に示すように、本実施形態では、複数の溝４７の各々の平面形状をテーパ状とすることにより、溝４７の各々の幅W3を多孔質体４５の先端４５ｘに向かって広くする。
【０１１３】  これにより、作動流体Cが溝４７の中を先端４５ｘに向かって進行し易くなり、多孔質体４５の先端４５ｘに作動流体Cを浸透させ易くすることができる。
【０１１４】  以上、各実施形態について詳細に説明したが、各実施形態は上記に限定されない。
【０１１５】  例えば、各実施形態に係るループヒートパイプ２６の寸法は、要求される熱輸送量と熱輸送距離によって適宜最適化され得る。 
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月10日(2020.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する第１の内側表面と第２の内側表面とを内部に備え、かつ、液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器の内部に設けられ、平面視で複数の歯を備えた櫛歯状の多孔質体と、
前記第１の内側表面と前記第２の内側表面のうちの少なくとも一方に設けられ、平面視で前記歯のそれぞれに重なる複数の溝と、
前記作動流体を液化する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、液相の前記作動流体が流れる液管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、前記作動流体の蒸気が流れ、かつ前記液管と共にループ状の管路を形成する蒸気管と、
を有するループヒートパイプ。
【請求項２】
前記溝は、前記歯の先端まで延びることを特徴とする請求項１に記載のループヒートパイプ。
【請求項３】
前記溝の幅は、前記歯の先端に向かって広くなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のループヒートパイプ。
【請求項４】
前記蒸発器、前記多孔質体、前記液管、及び前記蒸気管の各々は、第１の表面金属層、中間金属層、及び第２の表面金属層を順に積層してなり、
前記多孔質体に対応する部分の前記中間金属層に複数の孔が形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のループヒートパイプ。
【請求項５】
前記孔の直径は、前記溝の幅よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載のループヒートパイプ。
【請求項６】
発熱部品と、
前記発熱部品を冷却するループヒートパイプとを備え、
前記ループヒートパイプが、
相対する第１の内側表面と第２の内側表面とを内部に備え、かつ、液相の作動流体を蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器の内部に設けられ、平面視で複数の歯を備えた櫛歯状の多孔質体と、
前記第１の内側表面と前記第２の内側表面のうちの少なくとも一方に設けられ、平面視で前記歯のそれぞれに重なる複数の溝と、
前記作動流体を液化する凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、液相の前記作動流体が流れる液管と、
前記蒸発器と前記凝縮器とを接続すると共に、前記作動流体の蒸気が流れ、かつ前記液管と共にループ状の管路を形成する蒸気管とを有することを特徴とする電子機器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
また、連結溝４８は、多孔質体４５の連結部４５ｂに重なるように設けられており、延長溝４９から供給された液相の作動流体Cを複数の溝４７の各々に分配するように機能する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
更に、溝４７の先端４７ｘの位置は特に限定されないが、歯４５ａの先端４５ｘにまで溝４７を延ばすことにより各先端４５ｘ、４７ｘの位置を一致させるのが好ましい。これにより、溝４７を通じて先端４５ｘに液相の作動流体Cを速やかに供給することができ、歯４５ａの全体から蒸気Cvを発生させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
なお、第２の表面金属層４３の第２の内側表面４３ａ（図１７（ａ）参照）にもこれと同様にして溝４７を形成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
各表面金属層４１、４３と同様に、中間金属層４２も厚さが約０．１mmの銅層をウエットエッチングにより所定の形状にパターニングすることで作製され得る。
【国際調査報告】
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2019106762.tif 000027
2019106762.tif 000028
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