(57)【要約】【課題】熱交換率の低下を抑制しつつ、蒸発体の両板面による冷却を可能とする。【解決手段】本発明のループ型ヒートパイプは、作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を備え、この蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる。この蒸発器は、平板状に形成され、内部に液相の作動流体が流入する導入空間１３５を有するとともに、導入空間１３５内の液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させるウィック１３０と、導入空間１３５に設けられ、導入空間１３５を仕切る支持部１３７とを備える。【選択図】図４
2018066510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器において、
前記蒸発器は、
平板状に形成され、内部に液相の作動流体が流入する空間を有するとともに、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる外周体と、
前記空間内に設けられ、当該空間を仕切る仕切部と
を備える
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記仕切部は、前記空間内において複数設けられ、
前記仕切部同士の間隔は、平板状に形成された前記外周体の厚さよりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記仕切部は、前記外周体における前記空間を挟む部分の間を支持する
ことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記外周体は、当該外周体の厚さ方向と直交する外周面である第１面および当該第１面と対向する外周面である第２面を有し、
前記仕切部は、前記第１面側および前記第２面側の間を連続させ、前記空間内の液相の作動流体を毛細管力により当該第１面および当該第２面に向けて移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項５】
前記仕切部は、前記外周体の厚さ方向と直交する面における当該仕切部の長手方向が、液相の作動流体が前記空間に流入する方向に沿って配置される
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項６】
前記外周体は、当該外周体の外周面に、液相の作動流体が前記空間に流入する方向と交差する方向に沿って形成され気相の作動流体が流れる交差方向溝を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項７】
前記蒸発器は、前記外周体を収容する筺体を有し、
前記筺体は、当該筺体の内周面に、液相の作動流体が前記空間に流入する方向に沿って形成され気相の作動流体が流れる流入方向溝を有する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項８】
前記外周体および前記仕切部は、多孔体であり、
前記仕切部は、前記外周体よりも、実効空孔径が小さい
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項９】
前記仕切部は、前記外周体とは別体として設けられる
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記外周体は、当該外周体の厚さ方向と直交する外周面である第１面および当該第１面と対向する外周面である第２面を有し、
前記第１面および前記第２面のうち上側に位置する面側が、下側に位置する他方面側よりも厚い
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項１１】
熱交換器の蒸発器内に収容され、外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体であって、
内部に液相の作動流体が流入する空間と、
前記空間内に設けられ、当該空間を仕切る仕切部と
を有する
ことを特徴とする蒸発体。
【請求項１２】
筺体と、
前記筺体の内部に収容される発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収し作動流体を液相から気相へと蒸発させ液管を介して流出させる蒸発器を備え、当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸気管を介して当該蒸発器に環流させる熱交換器と
を備える装置において、
前記蒸発器は、
平板状に形成される筺体と、
平板状に形成され前記筺体の内部に挿入されるとともに、内部に液相の作動流体が流入する空間を有するとともに、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる蒸発体と
を備え、
前記蒸発体は、当該蒸発体の厚さ方向と直交する外周面である第１面および当該第１面と対向する外周面である第２面を有し、
前記空間内に設けられ、当該空間を仕切る複数の仕切部を有し、
前記仕切部同士の間隔は、前記蒸発体の厚さ方向において前記空間を挟む前記第１面側および前記第２面側の間隔よりも小さい
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、蒸発体、および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器としての一例として、下記のループヒートパイプ等（下記特許文献１乃至３参照）が知られている。
特許文献１には、ループ型ヒートパイプが開示されている。このループ型ヒートパイプは、設置角度の如何に関わらず効率的に発熱部品を冷却するべく、蒸発部、凝縮部、及び液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックを有する。
【０００３】
また、特許文献２には、ミニループヒートパイプ用蒸発器が開示されている。このミニループヒートパイプ用蒸発器は、管状体と、上部、側部、及び下部ウィックと、液注入手段と蒸気流路手段とを備える。そして、管状体は、扁平な円筒状で内部に液をためることのできる空間を有する。また、上部ウィック，上部円周ウィック、下部ウィックは、前記管状体上部内面に沿って、側部に円周に沿って、及び内側に液を溜めうる空間部を形成するために管状体下部内面に沿って施されている。
【０００４】
また、特許文献３には、マイクロループヒートパイプが開示されている。このマイクロループヒートパイプにおける蒸発器は、その内部を多孔質部材からなる隔壁部によって区画し、一方の区画をリザーバ部とし、他方の区画を多孔質部材によって形成され、作動流体を蒸気化させるマイクロチャンネル部とし、作動流体が隔壁部を隔てて液相と気相とを水平に分離できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５７０２号公報
【特許文献２】特開２００５‐２３３４８０号公報
【特許文献３】特開２０１０‐７８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、ループ型ヒートパイプの蒸発器としては、円筒型および平板型が従来提案されている。そして、携帯電話（スマートフォン）などの電子機器や、車両や飛行機などの輸送機器などにループ型ヒートパイプを搭載する場合に、蒸発器の厚みがより低減され得る平板型を採用することがある。
【０００７】
ところで、平板型を採用した蒸発器におけるウィックなどの蒸発体の外周面に、液相の作動流体を流す溝を形成する構造が想定され得る。しかしながら、このような溝が板面に形成される場合、溝が形成される板面とは反対側の板面のみを冷却に利用することとなる。
また、平板型を採用した蒸発器における蒸発体を中空とする構造も想定され得る。しかしながら、このように中空に形成される場合、例えば空間が大きくなりすぎると、空間内に流入した液相の作動流体の一部が逆流するなど、作動流体の流れが乱れ得る。そして、作動流体の流れが乱れると、熱交換率が低下する。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱交換率の低下を抑制しつつ、蒸発体の両板面による冷却を可能とする熱交換器など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】
【０００９】
上記目的を達成するため、上記課題を解決する手段として、以下に記載の発明が挙げられる。すなわち、請求項１に記載の発明は、外部から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器において、前記蒸発器は、平板状に形成され、内部に液相の作動流体が流入する空間を有するとともに、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる外周体と、前記空間内に設けられ、当該空間を仕切る仕切部とを備えることを特徴とする熱交換器である。
請求項２に記載の発明は、前記仕切部は、前記空間内において複数設けられ、前記仕切部同士の間隔は、平板状に形成された前記外周体の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の熱交換器である。
請求項３に記載の発明は、前記仕切部は、前記外周体における前記空間を挟む部分の間を支持することを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器である。
請求項４に記載の発明は、前記外周体は、当該外周体の厚さ方向と直交する外周面である第１面および当該第１面と対向する外周面である第２面を有し、前記仕切部は、前記第１面側および前記第２面側の間を連続させ、前記空間内の液相の作動流体を毛細管力により当該第１面および当該第２面に向けて移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項５に記載の発明は、前記仕切部は、前記外周体の厚さ方向と直交する面における当該仕切部の長手方向が、液相の作動流体が前記空間に流入する方向に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項６に記載の発明は、前記外周体は、当該外周体の外周面に、液相の作動流体が前記空間に流入する方向と交差する方向に沿って形成され気相の作動流体が流れる交差方向溝を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項７に記載の発明は、前記蒸発器は、前記外周体を収容する筺体を有し、前記筺体は、当該筺体の内周面に、液相の作動流体が前記空間に流入する方向に沿って形成され気相の作動流体が流れる流入方向溝を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項８に記載の発明は、前記外周体および前記仕切部は、多孔体であり、前記仕切部は、前記外周体よりも、実効空孔径が小さいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項９に記載の発明は、前記仕切部は、前記外周体とは別体として設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項１０に記載の発明は、前記外周体は、当該外周体の厚さ方向と直交する外周面である第１面および当該第１面と対向する外周面である第２面を有し、前記第１面および前記第２面のうち上側に位置する面側が、下側に位置する他方面側よりも厚いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の熱交換器である。
請求項１１に記載の発明は、熱交換器の蒸発器内に収容され、外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体であって、内部に液相の作動流体が流入する空間と、前記空間内に設けられ、当該空間を仕切る仕切部とを有することを特徴とする蒸発体である。
請求項１２に記載の発明は、筺体と、前記筺体の内部に収容される発熱体と、前記発熱体から熱を吸収し作動流体を液相から気相へと蒸発させ液管を介して流出させる蒸発器を備え、当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸気管を介して当該蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、前記蒸発器は、平板状に形成される筺体と、平板状に形成され前記筺体の内部に挿入されるとともに、内部に液相の作動流体が流入する空間を有するとともに、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる蒸発体とを備え、前記蒸発体は、当該蒸発体の厚さ方向と直交する外周面である第１面および当該第１面と対向する外周面である第２面を有し、前記空間内に設けられ、当該空間を仕切る複数の仕切部を有し、前記仕切部同士の間隔は、前記蒸発体の厚さ方向において前記空間を挟む前記第１面側および前記第２面側の間隔よりも小さいことを特徴とする装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、熱交換率の低下を抑制しつつ、蒸発体の両板面による冷却を可能とする熱交換器を提供することができる。
請求項２記載の発明によれば、仕切部同士の間隔が発熱体の厚さよりも厚い場合と比較して、熱交換率の低下を抑制することができる。
請求項３記載の発明によれば、蒸発体の変形を抑制することができる。
請求項４記載の発明によれば、蒸発体の第１面および第２面における作動流体の気化を促進できる。
請求項５記載の発明によれば、液相の作動流体を案内することができる。
請求項６記載の発明によれば、気相の作動流体の流れが促進される。
請求項７記載の発明によれば、気相の作動流体の流れが促進される。
請求項８記載の発明によれば、液相の作動流体の流れが促進される。
請求項９記載の発明によれば、蒸発体の材料が抑制される。
請求項１０記載の発明によれば、蒸発体における気相側に位置する面側の輸送抵抗が低減される。
請求項１１記載の発明によれば、熱交換率の低下を抑制しつつ、両板面による冷却を可能とする蒸発体を提供することができる。
請求項１２記載の発明によれば、熱交換率の低下を抑制しつつ、蒸発体の両板面による冷却を可能とする装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るループ型ヒートパイプを示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る蒸発器を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、筺体を説明する図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、ウィックの斜視図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、ウィックの詳細図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、ウィックにおける作動流体の流れの詳細図である。
【図７】ウィックにおける熱負荷と圧力損失との関係のシミュレーション結果である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、ウィックの変形例を説明する図である。
【図９】（ａ）乃至（ｂ）は、ウィックの変形例を説明する図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、ループ型ヒートパイプを備える装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
＜ループ型ヒートパイプ１００の構成＞
まず、図１を参照して、本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ１００の構成を説明する。ここで、図１は、本実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１００を示す概略構成図である。
本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ１００は、例えば携帯電話（スマートフォン）やタブレット型端末など電子機器等の筺体の内部に備えられる図示しない発熱体（発熱部品、例えばコンピュータのＣＰＵ）を、外部から動力を供給せずに冷却するべく、環状の装置内で作動流体を循環させるよう構成されている。
【００１３】
詳細に説明すると、ループ型ヒートパイプ１００は、作動流体が気化する際の潜熱を利用して発熱体（図示せず）を冷却するため作動流体を蒸発させる蒸発器１０１と、この蒸発器１０１で気化された作動流体を放熱して液化する凝縮器（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）１０７とを有する。また、ループ型ヒートパイプ１００は、蒸発器１０１で気化された作動流体を凝縮器１０７まで送る蒸気管（Ｖａｐｏｒ Ｌｉｎｅ）１０５と、凝縮器１０７で液化された作動流体を蒸発器１０１まで送る液管（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｌｉｎｅ）１０９とを備えている。そして、本発明のループ型ヒートパイプ１００内には液相および気相の間で相変化する作動流体が充填されている。なお、作動流体としては、例えば、水、アルコール、アンモニア等が用いられる。
【００１４】
＜ループ型ヒートパイプ１００の動作＞
次に、図１を参照して、熱交換器の一例であるループ型ヒートパイプ１００内の動作を説明する。
まず、発熱体（図示せず）において発生する熱は、蒸発器１０１に伝達される（矢印Ｈ１参照）。蒸発器１０１において熱を吸収した作動流体は気化し、蒸気管１０５を通って（矢印Ａ１参照）、凝縮器１０７へ送られる（矢印Ａ２参照）。凝縮器１０７へ送られた作動流体は、熱を放出して（矢印Ｈ２参照）液化する。そして、液化した作動流体は、液管１０９を通って（矢印Ａ３参照）、再び蒸発器１０１へと送られる（矢印Ａ４参照）。
【００１５】
＜蒸発器１０１の構成＞
図２は、本実施の形態に係る蒸発器１０１を示す概略構成図である。
次に、図２を参照して、本実施の形態が適用される蒸発器１０１の構成を説明する。
図２に示すように、蒸発器１０１は、電子機器（図示せず）の内部に備えられ、発熱体（図示せず）からの熱を受ける筺体１１０と、筺体１１０の内部に挿入されるウィック１３０とを有する。
【００１６】
なお、詳細は後述するが、本実施の形態に係る筺体１１０は、概形が平板状である。また、この筺体１１０は、平板の厚み方向に沿う一側面（端面）１１０ａに蒸気管１０５が接続され、この一側面１１０ａと対向する対向面１１０ｂに液管１０９が接続される。
また、筺体１１０の内部には、作動流体が充填されている。そして、筺体１１０の内部空間のうち、ウィック１３０よりも液管１０９側の空間は、液相の作動流体が収容される液溜め部１５０として機能する。
【００１７】
＜蒸発器１０１の動作＞
次に、図１および図２を参照しながら蒸発器１０１内の動作について説明する。
ウィック１３０に浸透した液相の作動流体は、ウィック１３０の毛細管力により、ウィック１３０内を移動しながら、発熱体（図示せず）の熱により加熱され気化する。この気化した作動流体は、蒸気管１０５側へと移動した後（矢印Ｃ１参照）、蒸気管１０５を介して凝縮器１０７（図１参照）へ送られる。
【００１８】
一方、凝縮器１０７（図１参照）で液化した作動流体は、液管１０９を介して筺体１１０内へと流入する（矢印Ａ４参照）。筺体１１０内へ流入した作動流体は、液溜め部１５０を経てウィック１３０に浸透する。このようにして、ウィック１３０の外周面において作動流体の流れが途切れることなく、上記のサイクルが繰り返される。そして、発熱体（図示せず）において発生した熱が、蒸発器１０１から凝縮器１０７（図１参照）へと輸送される。
【００１９】
なお、以下の説明においては、蒸発器１０１内で液管１０９側から蒸気管１０５側に向けて作動流体が移送される方向を、単に移送方向ということがある（図２参照）。また、蒸発器１０１の内部空間における位置を説明する際に、移送方向における蒸気管１０５側を下流側ということがあり、液管１０９側を上流側ということがある。
【００２０】
また、図２に示すように、平板状の部材である筺体１１０の厚み方向を、単に厚み方向ということがある。また、この厚み方向において一方側（図中上側）の面を第１面側ということがあり、この第１面側と反対の側（図中下側）を第２面側ということがある。
また、移送方向および厚み方向と交差する方向、すなわち筺体１１０の幅方向を、単に幅方向ということがある。また、この幅方向における一方側（図中左側）および他方側（図中右側）を、各々単に一方側および他方側ということがある。
【００２１】
＜筺体１１０の構成＞
図３（ａ）および（ｂ）は、筺体１１０を説明する図である。より具体的には、図３（ａ）は筺体１１０の本体１１１の斜視図であり、図３（ｂ）は筺体１１０の蓋体１１３の斜視図である。
【００２２】
次に、図２、図３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、筺体１１０について説明をする。
まず、図２に示すように、筺体（蒸発器筺体）１１０は、概形が略直方体状（板状）で中空の部材であるとともに一側面が開口する本体１１１と、この本体１１１の開口を覆う蓋体１１３とを有する。筺体１１０は、例えばアルミなどの金属や樹脂などにより形成される。
【００２３】
また、図３（ａ）に示すように、本体１１１の内部には、略直方体状の空間が形成される。本体１１１における開口１１１ａと対向する側面（底面）には、貫通孔である流出口１１１ｂが形成されている。
また、本体１１１の内周面であって、第１面側および第２面側の両面には、移送方向に沿って形成された蒸気溝１１２が形成されている。流入方向溝の一例である蒸気溝１１２は、幅方向において予め定められた間隔で複数（図示の例では１７本）並べて形成される。この蒸気溝１１２は、本体１１１の内部空間における移送方向下流側に設けられ、上流側には設けられていない。さらに説明をすると、蒸気溝１１２は、ウィック１３０と対峙する領域に設けられるとともに、ウィック１３０の移送方向上流側端よりも、下流側に設けられる（後述する図５（ｂ）参照）。
【００２４】
また、図３（ｂ）に示すように、蓋体１１３は、本体１１１の開口１１１ａを覆う寸法で形成された板状部材であり、板面中央に、貫通孔である流入口１１３ａが形成されている。なお、図示の例においては、蓋体１１３における本体１１１と対向する側の面に突出部１１３ｂを備える。
【００２５】
付言すると、この筺体１１０は、例えば、板面の一辺が６０ｍｍ乃至５５０ｍｍ程度であり、かつ厚みが２０ｍｍ乃至２００ｍｍ程度の寸法で構成される。また、筺体１１０は、板面の一辺に対する厚みの割合が、例えば３〜３３３％程度の寸法で構成される。
【００２６】
次に、図示の例における筺体１１０の組み立て工程について説明をする。まず、前段階として、本体１１１の流出口１１１ｂには蒸気管１０５が接続され、蓋体１１３の流入口１１３ａには液管１０９が接続される。その後、本体１１１の開口１１１ａを通して、本体１１１の内部にウィック１３０が挿入される。そして、本体１１１の開口１１１ａを蓋体１１３によって覆い、例えば溶接や接着剤などを用いた周知の技術により、本体１１１に対して蓋体１１３が固定される。この固定により、筺体１１０の内部からの作動流体の漏れが抑制される。
【００２７】
なお、図２に示すように、ウィック１３０は、本体１１１の内部において蓋体１１３から離間した位置に配置される。また、ウィック１３０と蓋体１１３とを離間することにより、本体１１１に対して蓋体１１３を固定する際に生じる熱や歪みの影響で、ウィック１３０が損傷を受けることが抑制される。
【００２８】
＜ウィック１３０の構成＞
図４（ａ）および（ｂ）は、ウィック１３０の斜視図である。より具体的には、図４（ａ）はウィック１３０を移送方向下流側からみた斜視図であり、図４（ｂ）はウィック１３０を移送方向上流側からみた斜視図である。
図５（ａ）および（ｂ）は、ウィック１３０の詳細図である。より具体的には、図５（ａ）はウィック１３０の第１板面１３０ａ側からみた平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂにおける断面図である。
【００２９】
次に、図４（ａ）および（ｂ）、図５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ウィック１３０の構成について説明をする。
蒸発体の一例であるウィック１３０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の多孔質体により形成される。このウィック１３０は、作動流体に毛細管力を発生させ、結果として作動流体を移動させる。
【００３０】
また、ウィック１３０は、平板状（厚みが薄い略直方体）の部材である。このウィック１３０は、厚み方向の一方側を向く板面である第１板面（第１面）１３０ａと、第１板面（表面）１３０ａに沿う面である第２板面（裏面、第２面）１３０ｂと、幅方向の一方側を向く端面である一方端面１３０ｃと、一方端面１３０ｃに沿う面である他方端面１３０ｄと、移送方向下流側を向く側面である下流端面１３０ｅと、下流端面１３０ｅに沿う面である上流端面１３０ｆとを備える。
【００３１】
ウィック１３０の実効空孔径は、０．１〜２０μｍである。このウィック１３０は、上述の樹脂製の多孔質体に限定されるものではなく、多孔質金属（ポーラスメタル）、セラミック多孔質、ガラス多孔質、多孔質繊維など、その内部に多数の空隙（孔）が形成された材料であればよい。また、ウィック１３０の空孔率は、２５％〜７０％である。さらに、ウィック１３０として、熱伝導率が低い材質を用いると、蒸発器１０１における熱リークを低減することができる。なお、熱リークをより低減したい場合、一般的に熱伝導率が金属よりも低い非金属製の材料を用いることが好ましい。
【００３２】
付言すると、このウィック１３０は、例えば、板面の長辺が５０ｍｍ乃至５００ｍｍ程度であり、短辺が１０ｍｍ乃至４００ｍｍ程度であり、かつ厚みが１０ｍｍ乃至１５０ｍｍ程度の寸法で構成される。また、ウィック１３０は、板面の長辺に対する厚みの割合が、例えば２〜３００％程度の寸法で構成される。
【００３３】
また、図４（ａ）に示すように、ウィック１３０は、第１板面（一方側の板面）１３０ａおよび第２板面（他方側の板面）１３０ｂの各々において、幅方向に沿って形成される横溝１３３を備える。
【００３４】
交差方向溝の一例である横溝１３３は、移送方向において予め定められた間隔で複数並べて形成される。また、図示の例では、第１板面１３０ａおよび第２板面１３０ｂにおいて、３本ずつ形成されている。
【００３５】
ここで、横溝１３３は、第１板面１３０ａにおける移送方向中央部に形成され、移送方向上流側の端部には形成されていない。
このことにより、ウィック１３０の第１板面１３０ａの移送方向上流側の端部において、本体１１１の内周面と接触する面積が確保される。その結果、ウィック１３０の第１板面１３０ａと本体１１１の内周面との間におけるシール性が向上する。
【００３６】
また、図４（ａ）に示すように、ウィック１３０は下流端面１３０ｅにおいて開口した中空状に形成される。言い替えると、ウィック１３０は、上流端面１３０ｆにおいて開口する導入空間１３５を有する。なお、この導入空間１３５は、下流端面１３０ｅによって覆われている。
【００３７】
導入空間１３５は、液溜め部１５０（図２参照）と連続する。このことにより、導入空間１３５内に、液溜め部１５０に収容された液相の作動流体が流入し得る。その結果、液溜め部１５０から流入する液相の作動流体を収容する空間が確保される。いわば、導入空間１３５を形成することにより、液溜め部１５０の容量が増加する。
【００３８】
なお、図示の例とは異なり、ウィック１３０の外周面に液相の作動流体を流す溝（不図示）を形成する場合と比較して、図示の例のように導入空間１３５をウィック１３０内部に設けることで、ウィック１３０の外周面と筺体１１０の内周面とが接触する面積が低減することが抑制される。
【００３９】
ここで、図示の導入空間１３５は、略直方体状に形成されている。なお、導入空間１３５を幅方向において挟む部分を側壁部１３６とする。また、導入空間１３５を厚さ方向において挟む部分を板部１３８とする。言い換えると、導入空間１３５は、側壁部１３６同士および板部１３８同士に挟まれる空間である。また、ウィック１３０における導入空間１３５以外の部分は、外周体の一例である。
【００４０】
また、図示の導入空間１３５の内部には、互いに離間して導入空間１３５を仕切る仕切部の一例である支持部１３７が複数設けられている。この支持部１３７は、各々長尺状である。さらに説明をすると、支持部１３７は、長手方向が移送方向に沿う略直方体状に形成されている。言い替えると、支持部１３７は、ウィック１３０の厚さ方向と直交する面において、作動流体の流入方向に沿って（移送方向に沿って）配置される。
【００４１】
ここで、導入空間１３５を仕切る支持部１３７は、導入空間１３５内に流入する作動流体を案内する。このことにより、例えば支持部１３７が設けられない構成と比較して、導入空間１３５内に流入する作動流体が逆流するなど、作動流体の流れが乱れることが抑制される。
【００４２】
また、この支持部１３７は、導入空間１３５を挟む板部１３８同士を厚み方向において連続させる。また、支持部１３７は、板部１３８をウィック１３０の内部側から支持する。言い替えると、ウィック１３０の導入空間１３５を挟む部分の間を支持する。このことにより、支持部１３７は、導入空間１３５が変形することを抑制する。
【００４３】
この支持部１３７が形成されていることにより、導入空間１３５は、複数の導入室１３９に仕切られる（区画される）。各導入室１３９は、長手方向が移送方向に沿う略直方体状である。また、導入室１３９は、上流端面１３０ｆにおいて開口する一方、下流端面１３０ｅにおいては開口していない。
【００４４】
また、図５（ａ）に示すように、導入室１３９は、幅方向において、予め定められた間隔で設けられる。また、導入室１３９は、ウィック１３０の移送方向上流側の端部から下流側に向けて延びるように形成される。言い替えると、導入室１３９は、ウィック１３０の移送方向全体を貫通して形成されていない。付言すると、導入室１３９は、ウィック１３０における移送方向における上流側にのみ形成されている。
【００４５】
また、図５（ａ）に示すように、導入室１３９は、移送方向において、横溝１３３と重複する位置まで延びて形成される。言い替えると、導入室１３９は、移送方向において横溝１３３よりも下流側まで延びる。
【００４６】
次に、図５（ｂ）を参照しながら、図示の例における支持部１３７および導入室１３９の寸法および配置について説明をする。
支持部１３７の幅Ｌ１は、支持部１３７の間隔Ｌ２よりも小さい。また、支持部１３７の幅Ｌ１は、ウィック１３０の厚さＬ３よりも小さい。このことにより、導入室１３９内の空間、すなわち液相の作動流体を収容する空間が確保される。
【００４７】
また、支持部１３７の幅Ｌ１は、板部１３８の厚さＬ４よりも小さい。このことにより支持部１３７の液輸送能力が高められ、板部１３８の輸送抵抗が低減される。
また、支持部１３７の幅Ｌ１は、蒸気溝１１２の間隔Ｌ６よりも大きい。このことにより、支持部１３７から板部１３８に到達した作動流体の加熱が、蒸気溝１１２によって妨げられることが抑制される。
【００４８】
また、支持部１３７の間隔Ｌ２は、ウィック１３０の厚さＬ３よりも小さい。この構成については詳細に後述する。
また、支持部１３７の間隔Ｌ２は、側壁部１３６の幅Ｌ７よりも小さい。このことにより、支持部１３７は、液相の作動流体を収容する空間を確保しつつ、板部１３８同士の間を支持する。
【００４９】
また、支持部１３７の間隔Ｌ２は、導入室１３９の厚さ方向の高さＬ８よりも小さい。このことにより、液相の作動流体を収容する空間を確保しつつ、板部１３８における輸送抵抗が抑制される。
また、支持部１３７の間隔Ｌ２は、蒸気溝１１２の幅Ｌ９よりも大きい。さらに説明をすると、支持部１３７の間隔Ｌ２は、蒸気溝１１２の幅Ｌ９と蒸気溝１１２の間隔Ｌ６との和よりも大きい。このことにより、支持部１３７から板部１３８に到達した作動流体の加熱が、蒸気溝１１２によって妨げられることが抑制される。
【００５０】
さて、このように構成されたウィック１３０は、上述のように筺体１１０の本体１１１（図２参照）内部に挿入して設けられる。さらに説明をすると、ウィック１３０は、筺体１１０の内部に嵌まり込むことにより固定される。ここで、図示の例のウィック１３０は、ウィック１３０と筺体１１０との間に、シール部材（不図示）を用いることなく固定される。なお、この例とは異なり、ウィック１３０は、シール部材を用いて固定されてもよい。
【００５１】
このように構成されたウィック１３０は、本体１１１（図２参照）内に配置されると、ウィック１３０における上流端面１３０ｆ以外の面、すなわち、第１板面１３０ａ、第２板面１３０ｂ、一方端面１３０ｃ、および他方端面１３０ｄの４面が本体１１１の内周面と接触する。
付言すると、ウィック１３０は、厚み方向における両側面、および幅方向の両側面が本体１１１によって挟まれて配置される。
【００５２】
また、このウィック１３０は、本体１１１の内部空間における移送方向下流側に配置され、移送方向上流側に空間を残す寸法で形成される（図２参照）。すなわち、ウィック１３０は、移送方向において蓋体１１３から離間する寸法で形成される。そして、ウィック１３０と蓋体１１３との間に形成される間隙が、上述のように液溜め部１５０（図２参照）を構成する。
【００５３】
また、図２に示すように、ウィック１３０は、本体１１１の内部において一側面１１０ａ側の内周面から離間した位置に配置される。本体１１１の内部においてウィック１３０よりも移送方向下流側に空間を形成することにより、ウィック１３０により気化した作動流体が蒸気管１０５に向かう流路が確保される。
【００５４】
なお、上記ウィック１３０は、平板状に形成した後に、型彫り放電加工などの周知の技術を用いて、導入室１３９などを形成してもよい。あるいは、３次元データに基づいて材料を積層して立体物を形成する所謂３Ｄプリンタなどによりウィック１３０を形成してもよい。
【００５５】
＜ウィック１３０における作動流体の流れ＞
次に、図５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ウィック１３０における作動流体の流れについて説明する。
【００５６】
まず、図５（ａ）に示すように、ウィック１３０において気化した作動流体は、蒸気溝１１２を移送方向下流側に向けて流れる（矢印Ｃ１参照）。また、気化した作動流体の一部は、横溝１３３を幅方向に沿って流れた後（矢印Ｃ５参照）、蒸気溝１１２を通り、移送方向下流側に向けて流れる。
【００５７】
一方、液溜め部１５０（図２参照）から供給される液相の作動流体は、導入室１３９を移送方向下流側に流れ（矢印Ｃ３参照）、ウィック１３０に浸透する。そして、ウィック１３０に浸透した作動流体は、ウィック１３０の移送方向および幅方向に加えて、厚み方向に浸透する（流れる）。
【００５８】
より具体的には、図５（ｂ）に示すように、作動流体は、導入室１３９から支持部１３７を介して厚み方向両側に向かう向きに移動する。すなわち、作動流体は、第１板面１３０ａおよび第２板面１３０ｂに向けて移動する。付言すると、作動流体は、支持部１３７から発熱体（図示せず）に向かう向き（ウィック１３０を厚み方向に横切る向き）に移動する（図中矢印Ｃ７参照）。
【００５９】
ここで、本実施の形態においては、支持部１３７が形成されることにより、作動流体がウィック１３０を幅方向に横切る長さが短くなる。このことにより、作動流体の圧力損失（圧力抵抗、輸送抵抗）が低減され、結果としてループ型ヒートパイプ１００における熱交換効率の低下が抑制される。付言すると、図示の例においては、支持部１３７の間隔Ｌ２を小さくすることにより、熱交換効率の低下が抑制される。
【００６０】
＜作動流体の流れの詳細＞
図６（ａ）および（ｂ）は、ウィック１３０における作動流体の流れの詳細図である。より具体的には、図６（ａ）は図５（ｂ）におけるウィック１３０の幅方向他方側における作動流体の流れを説明する図であり、図６（ｂ）はウィック１３０が縦置きにされた際の作動流体の流れを説明する図である。
【００６１】
次に、図６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ウィック１３０における作動流体の流れについて説明をする。
まず、図６（ａ）を参照しながら、板部１３８の位置Ｐ０における液相の作動流体が、板部１３８の位置Ｐ１、すなわち導入室１３９を挟んで反対側の位置に輸送される動作について説明をする。図示の例においては、位置Ｐ０および位置Ｐ１の間には、支持部１３７が配置されている。このことにより、位置Ｐ０から支持部１３７を経由して位置Ｐ１に向けて作動流体が輸送される（図中経路Ｒ１参照）。
【００６２】
一方、図示の例と異なり、支持部１３７が形成されない場合、位置Ｐ０から側壁部１３６を経由して位置Ｐ１に輸送されることが必要となる（図中経路Ｒ２参照）。この構成においては、上記支持部１３７を経由して輸送される場合（図中経路Ｒ１参照）と比較して、作動流体が輸送される経路が長くなる。付言すると、位置Ｐ０（位置Ｐ１）から側壁部１３６までの距離が離れるほど（側壁部１３６から離れた位置であるほど）、作動流体が輸送される経路が長くなる。その結果、作動流体の輸送効率が低下する。
【００６３】
したがって、図６（ａ）に示すように、支持部１３７を設けることにより、作動流体の輸送効率が向上する。また、上記図５（ｂ）を参照しながら説明したように、支持部１３７の間隔Ｌ２は、ウィック１３０の厚さＬ３よりも小さい。このように、支持部１３７を配置することにより、板部１３８の板面を有効利用し、作動流体の輸送効率を向上させ得る。
【００６４】
ここで、支持部１３７の間隔Ｌ２は、ウィック１３０の厚さＬ３程度としてもよい。あるいは、支持部１３７の間隔Ｌ２は、導入室１３９の厚さ方向の高さＬ８程度としてもよい。より具体的には、支持部１３７の間隔Ｌ２をウィック１３０の厚さＬ３の０．５〜１．５倍程度としてもよい。また、支持部１３７の間隔Ｌ２をウィック１３０の厚さＬ３の０．８〜１．２倍としてもよい。
【００６５】
次に、図１および図６（ｂ）を参照しながら、ウィック１３０が縦置きされた際の作動流体の流れについて説明をする。
筺体１１０が設けられる電子機器（不図示）の使用態様によっては、ウィック１３０の移送方向が上下方向に沿う向き、すなわち縦置きとなる場合も想定される。
【００６６】
このように、ウィック１３０が縦置きとなった場合であっても、支持部１３７が移送方向において作動流体が移動することを補助する（図中矢印Ｃ９参照）。このことにより、板部１３８の板面を有効利用し、作動流体の輸送効率を向上させ得る。
【００６７】
＜圧力損失＞
図７は、ウィック１３０における熱負荷と圧力損失との関係のシミュレーション結果である。
次に、図７を参照しながら、ウィック１３０における圧力損失のシミュレーション結果について説明をする。なお、図７においては、本実施の形態のように支持部１３７を備えるウィック１３０のシミュレーション結果を、「支持部有り」として実線で示し、本実施の形態とは異なる比較例として支持部１３７を備えないウィック１３０のシミュレーション結果を、「支持部無し」として破線で示す。また、このシミュレーションにおいては、浸透率を６×１０−１３ｍ２、支持部１３７の幅Ｌ１を７ｍｍ、支持部１３７の間隔Ｌ２を７ｍｍ、ウィック１３０の厚さＬ３を１０ｍｍ、ウィック１３０の移送方向の長さを５０ｍｍとした。
【００６８】
図７に示すように、支持部有りおよび支持部無しの両者において、熱負荷が増加するに従い、圧力損失が増加することが確認された。一方で、支持部有りは、支持部無しと比較して、圧力損失が抑えられることが確認された。すなわち、ウィック１３０に支持部１３７を設けることにより、ウィック１３０における圧力損失が低減されることが確認された。例えば、図７においては、熱負荷が２００Ｗの場合に、ウィック１３０に支持部１３７を設けることにより、ウィック１３０に支持部１３７を設けない場合と比較して、ウィック１３０における圧力損失が約８割低減されることが確認された。
【００６９】
＜変形例＞
図８（ａ）乃至（ｃ）および図９（ａ）乃至（ｂ）は、ウィック１３０の変形例を説明する図である。
次に、図８（ａ）乃至（ｃ）および図９（ａ）乃至（ｂ）を参照しながら、ウィック１３０の変形例を説明する。なお、上記図４に示すウィック１３０と同一の部分には同一の符号をつけ、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
まず、上記図４（ａ）に示すウィック１３０は、ウィック１３０全体が一体として形成されるものであるが、複数の部材により形成してもよい。
例えば、図８（ａ）に示すウィック２３０のように、支持部２３７を別部材（別体）として構成し、ウィック２３０に形成された導入空間２３５に支持部２３７を挿入する構成であってもよい。このように、支持部２３７を別体とすることにより、ウィック２３０を製造する際の材料の使用量が抑制される。
【００７１】
ここで、支持部２３７は、側壁部１３６および板部１３８と異なる部材で形成してもよい。例えば、支持部２３７の実効空孔径を、側壁部１３６および板部１３８よりも大きくしてもよい。具体的には、支持部２３７の実効空孔径を１０〜２０μｍとし、側壁部１３６および板部１３８の実効空孔径を１〜２μｍとしてもよい。このことにより、支持部２３７による液輸送が促進される一方、板部１３８などにおける作動流体の気化が促進される。
【００７２】
また、上記図４（ａ）に示すウィック１３０は、略直方体状の導入室１３９を形成することを説明したが、液相の作動流体が流入可能な構成であれば、導入室１３９の形状は特に限定されない。
例えば、図８（ｂ）に示すウィック３３０のように、略円柱状の導入室３３９を形成する構成であってもよい。この導入室３３９の内径は、例えば２５ｍｍである。また、ウィック３３０の厚みは例えば３０ｍｍである。したがって、導入室３３９からウィック３３０の外周面までの最小距離は２．５ｍｍとなる。
【００７３】
また、図８（ｂ）に示すウィック３３０のように、第１板面３３０ａおよび第２板面３３０ｂにおいて、幅方向に延びる横溝３３３に加えて、移送方向に延びる縦溝３３４が形成される構成であってもよい。すなわち、第１板面３３０ａおよび第２板面３３０ｂにおいて、互いに交差する向きに横溝３３３および縦溝３３４が形成されてもよい。そして、ウィック３３０の外周面において気化した作動流体が、縦溝３３４を移送方向下流側に向けて流れる。
【００７４】
なお、縦溝３３４は、ウィック３３０の移送方向下流側の端部から上流側に向けて延びるように形成される。すなわち、縦溝３３４は、ウィック３３０における移送方向における下流側にのみ形成されている。このことにより、液相の作動流体が縦溝３３４に流入することが抑制される。
【００７５】
ここで、横溝３３３の深さＬ１１と比較して、縦溝３３４の深さＬ１２は深く形成されている。この縦溝３３４が形成されることにより、第１板面３３０ａ側（第２板面３３０ｂ側）の表面から導入室３３９までの距離Ｌ１３が短くなる。その結果、作動流体の輸送抵抗が低減される。
また、縦溝３３４の深さＬ１２を調整することにより、導入室３３９からウィック３３０の外周面までの作動流体の最小距離を、所定の距離以下（１０ｍｍ以下など）に調整し得る。
【００７６】
また、上記図４（ａ）に示すウィック１３０は、略直方体状であることを説明したが、板状部材であればその形状は特に限定されない。また、上記図４（ａ）に示すウィック１３０は、複数の支持部１３７を備えることを説明したが、支持部１３７の数は特に限定されない。
【００７７】
例えば、図８（ｃ）に示すウィック４３０のように、幅方向の両端が角を形成しないように構成されてもよい。すなわち、ウィック４３０の幅方向の両端を、丸みをつけて形成してもよい。なお、平板状であれば、他の形状であってもよい。例えば、円形の平板（円板）や、多角形の平板などであってもよい。
また、図８（ｃ）に示すウィック４３０のように、導入空間４３５に１つの支持部４３７を設ける構成であってもよい。
【００７８】
また、上記図４（ａ）に示すウィック１３０は、第１板面１３０ａ側の板部１３８と、第２板面１３０ｂ側の板部１３８とが同様の構成であるが、互いに異なる構成であってもよい。
例えば、図９（ａ）に示すウィック５３０のように、第１板面５３０ａ側の第１板部５３８の厚さＬ２１と、第２板面５３０ｂ側の第２板部５３９の厚さＬ２３とが異なってもよい。
【００７９】
この例においては、第２板部５３９側（図中下側）に液相の作動流体が溜まる。そして、液相の作動流体が溜まる第２板部５３９の厚さＬ２１よりも、対向する第１板部５３８の厚さＬ２３を厚く形成する。このことにより、第１板部５３８における輸送抵抗が抑制される。
【００８０】
また、上記図４（ａ）に示すウィック１３０は、支持部１３７が移送方向に連続して延びることを説明したが、支持部１３７が移送方向において分断されるよう構成してもよい。
例えば、図９（ｂ）に示すウィック６３０のように、導入空間６３５に円柱状の支持部６３７を複数設けてもよい。この例においては、複数の支持部６３７（３つの支持部６３７）が移送方向に沿って並ぶ。さらに、この支持部６３７の列が、複数（２列）設けられる。
【００８１】
なお、図示は省略するが、横溝１３３、支持部１３７および導入室１３９などが延びる方向は、特に限定されない。例えば、各々移送方向に対して斜めに形成されてもよい。
また、支持部１３７は、幅方向に直交する面に沿って形成される構成として説明したが、例えば厚み方向に直交する面に沿って形成される構成など、他の向きに他の向きで形成されてもよい。
【００８２】
また、横溝１３３は、ウィック１３０の一方端面１３０ｃおよび他方端面１３０ｄに形成されてもよい。
また、蒸気溝１１２は、ウィック１３０の一方端面１３０ｃ、および他方端面１３０ｄと対峙する面に設けられてもよい。
【００８３】
図１０（ａ）および（ｂ）は、ループ型ヒートパイプ１００を備える装置を説明する図である。より具体的には、図１０（ａ）はループ型ヒートパイプ１００を備える携帯電話８００を説明する図であり、図１０（ｂ）はループ型ヒートパイプ１００を備える輸送機器９００を説明する図である。
次に、図１０（ａ）および（ｂ）を参照しながら、ループ型ヒートパイプ１００を備える電子機器の一例である携帯電話８００および輸送機器９００について説明をする。
【００８４】
図１０（ａ）に示すように、ループ型ヒートパイプ１００は、携帯電話８００などの電子機器に設けられる。図示の携帯電話８００は、所謂スマートフォンであり、中央演算処理装置（ＣＰＵ）８０１と、この中央演算処理装置８０１を冷却するループ型ヒートパイプ１００と、これらを内部に収容する筺体８０３とを備える。そして、発熱部品の一例である中央演算処理装置８０１において発生する熱が、蒸発器１０１に伝達されるとともに、凝縮器１０７にて放出される。なお、図示の例における凝縮器１０７は、放熱面積を確保するため、複数の折り返し部を有する。
図示の例のように、携帯電話８００内に設けられる蒸発器１０１を平板状に形成することにより、携帯電話８００の厚みが抑制され得る。
【００８５】
また、図１０（ｂ）に示すように、ループ型ヒートパイプ１００は、自動車や飛行機などの輸送機器９００に設けられてもよい。装置の一例である輸送機器９００は、内燃機関などの発熱部品９０１、９０３を有する。また、発熱部品９０１、９０３の各々は、板状に形成された板状蒸発器１０１の両板面に、グリースやねじ止めなどを施されて固定される。そして、蒸発器１０１は、その両板面において発熱部品９０１、９０３を冷却する。
【００８６】
さて、上記では種々の実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態や変形例同士を組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００…ループ型ヒートパイプ、１０１…蒸発器、１０５…蒸気管、１０７…凝縮器、１０９…液管、１１０…筺体、１３０…ウィック、１３３…横溝、１３５…導入空間、１３７…支持部、１３９…導入室
【図１】
2018066510.tif 000003
【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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