(57)【要約】【課題】配置や姿勢に関わらず冷却能力を有する熱輸送デバイスを提供する。【解決手段】液相と気相の作動媒体を内部に含む熱輸送デバイスにおいて、前記作動媒体に外部から吸収した熱を与える吸熱部と、前記作動媒体から奪った熱を外部へ放出する放熱部と、前記吸熱部もしくはその近傍に設けられ、前記気相の作動媒体を冷却し前記吸熱部に前記液相の作動媒体を生じさせる強制冷却機構とを有することを特徴とする熱輸送デバイス。【選択図】図１
2011009312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相と気相の作動媒体を内部に含む熱輸送デバイスにおいて、
前記作動媒体に外部から吸収した熱を与える吸熱部と、
前記作動媒体から奪った熱を外部へ放出する放熱部と、
前記吸熱部もしくはその近傍に設けられ、前記気相の作動媒体を冷却し前記吸熱部に前記液相の作動媒体を生じさせる強制冷却機構と
を有することを特徴とする熱輸送デバイス。
【請求項２】
前記吸熱部と前記放熱部との間で前記作動媒体を還流可能な環状構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送デバイス。
【請求項３】
前記環状構造は、作動時に前記気相の作動媒体を前記吸熱部から前記放熱部へ輸送する蒸気流路と、
作動時に前記液相の作動媒体を前記放熱部から前記吸熱部へ輸送する液流路と
を有することを特徴とする請求項２に記載の熱輸送デバイス。
【請求項４】
前記強制冷却機構は、前記蒸気流路内の前記気相の作動媒体の流れを制御する開閉装置と、前記蒸気流路の前記開閉装置と前記吸熱部との間の部分と前記吸熱部とを接続する管と、前記管内の前記気相の作動媒体を冷却する冷却器とを有することを特徴とする請求項３に記載の熱輸送デバイス。
【請求項５】
前記吸熱部は、作動時に前記液流路から前記液相の作動媒体を流入する入口と、作動時に前記気相の作動媒体を流出する出口と、該入口と該出口とを隔て、前記液相の作動媒体を浸透可能なウィックとを備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の熱輸送デバイス。
【請求項６】
発熱体と、
液相と気相の作動媒体を内部に含む熱輸送デバイスであって、前記作動媒体に前記発熱体から吸収した熱を与える吸熱部と、前記作動媒体から奪った熱を外部へ放出する放熱部と、前記吸熱部もしくはその近傍に設けられ、前記作動媒体を冷却し前記吸熱部に前記液相の作動媒体を生じさせる強制冷却機構とを備える熱輸送デバイスと
を備え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、外部の発熱体の冷却に用いる熱輸送デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプ、ループ型ヒートパイプ等の熱輸送デバイスは、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。熱輸送デバイスは、内部に液相と気相の作動流体を含む。外部から熱を吸収すると液相の作動流体が気化する。気相の作動流体は熱を伴って移動し、吸熱部から離れた場所で放熱とともに液化する。液化した作動流体は元の場所へと戻る。戻った液相の作動流体は再び外部から熱を吸収することにより気化する。熱輸送デバイスは、これを繰り返して外部の発熱源を冷却する。
【０００３】
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、熱輸送デバイス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。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、熱輸送デバイス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】
【０００４】
【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】
【０００５】
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熱輸送デバイス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】
【０００６】
本発明の一側面によると、
液相と気相の作動媒体を内部に含む熱輸送デバイスにおいて、
前記作動媒体に外部から吸収した熱を与える吸熱部と、
前記作動媒体から奪った熱を外部へ放出する放熱部と、
前記吸熱部もしくはその近傍に設けられ、前記気相の作動媒体を冷却し前記吸熱部に前記液相の作動媒体を生じさせる強制冷却機構と
を有することを特徴とする熱輸送デバイスが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱輸送デバイスは、起動時にドライアウト状態になるのを防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａ〜１Ｂ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。
【図２】図２Ａ〜図２Ｂは、第１実施形態のループ型ヒートパイプにおいて、吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの変形例を示す、吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの別の変形例を示す、吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの別の変形例を示す、吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。
【図６】図６は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの動作時のフローチャートである。
【図７】図７Ａ〜図７Ｄは、第１実施形態のループ型ヒートパイプの動作を説明する、ループ型ヒートパイプの模式図である。
【図８】図８は、直管のサーモサイフォンの実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の熱輸送デバイスの一実施形態として、第１実施形態のループ型ヒートパイプ（環状構造のヒートパイプ）を以下に説明する。
【００１０】
図１Ａ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。ループ型ヒートパイプ１０１は、吸熱部１、放熱部２、吸熱部１と放熱部２とを連結する蒸気管（蒸気流路）３および液管（液流路）４を備える。蒸気管３において、吸熱部１と放熱部２との間に開閉弁（開閉装置）７が設けられている。ループ型ヒートパイプ１０１は、蒸気管３において吸熱部１と開閉弁７との間の部分と、吸熱部１とを接続するバイパス管５を有する。バイパス管５の途中に、冷却器６が設けられている。
【００１１】
ループ型ヒートパイプ１０１の内部には作動流体（作動媒体）が封入されている。図１Ａには、ループ型ヒートパイプの冷却動作時の作動流体の一例が示されている。蒸気管３の内部を気相の作動流体１３が流れ、液管４の内部を液相の作動流体１４が流れる。
【００１２】
吸熱部１は、外部の発熱体から熱を吸収する。冷却動作時、液相の作動流体１４は、液管４を通って吸熱部１へ流入する。流入した液相の作動流体１４は、外部の発熱源から吸熱部１に供給される熱で気相へと変化し、蒸気管３へと流出する。この吸熱部１における作動流体の相変化により外部の発熱体は冷却される。吸熱部１の詳細な構造については、図２Ａ、図２Ｂを用いて後述する。
【００１３】
蒸気管３は、吸熱部１の出口２６と放熱部２とを連結する。出口２６から流出した気相の作動流体は、熱を伴って蒸気管３を通って放熱部２に移動する。また、出口２７から流出した気相の作動流体も、バイパス管５を通って蒸気管３に合流し、放熱部２に移動する。
【００１４】
放熱部２は、蒸気管３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。このとき気相の作動流体は、気相から液相へ変化する。放熱部２から流出した液相の作動流体は、液管４を通って入口２５から吸熱部１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、外部の発熱体の冷却が連続して行われる。放熱部２の材料は特に限定されないが、例えば、銅などの金属管と、その周囲に設けた銅などからなるフィン板とから構成することができる。放熱部２に含まれる金属管は、蒸気管３と液管４とを連通させる。
【００１５】
蒸気管３及び液管４の形状は特に限定されない。一例として、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】
本実施形態の強制冷却機構は、液相の作動媒体を吸熱部１に生じさせるため、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ために設けられる。冷却対象の発熱体によって吸熱部１が加熱される。吸熱部１の内部に液相の作動流体が存在することで、液相の作動流体は蒸発する。この作動流体の蒸発が作動流体の循環の動力源となる。外部の発熱体の発熱がなくなると、吸熱部１に供給される熱量が低下する。吸熱部１が吸収する熱量が小さくなるにつれて作動媒体の流動量は小さくなり、やがて液相の作動媒体が入口２５から吸熱部１へと流入しなくなる。しかし、吸熱部１が余熱を蓄えている間、吸熱部１に存在する液相の作動流体は気化を続ける。
【００１７】
本実施形態において、バイパス管５、冷却器６、及び開閉弁７が強制冷却機構を構成する。冷却器６及び開閉弁７は制御部８に接続されている。制御部８は、開閉弁７の開閉動作、及び冷却器６の冷却動作を制御する。また、制御部８は、冷却対象の電子機器（図示されない）と接続され、電子機器がＯＮ状態かＯＦＦ状態を検知することができる。
【００１８】
バイパス管５は、吸熱部１から開閉弁７に向かう蒸気管３の途中で分岐し、吸熱部１に接続される。蒸気管３、バイパス管５、及び吸熱部１は、環状経路９を構成する。冷却器６は、外部エネルギーを用いてバイパス管５を冷却する。冷却器６によりバイパス管５を冷却すると、吸熱部１で生じる気相の作動流体がバイパス管５の内部で液化する。蒸気管３、バイパス管５、吸熱部１が、環状経路９を構成することにより、バイパス管５の内部で液化された作動流体は、蒸気管３又はバイパス管５の内部に滞留することなく吸熱部１へ流動できる。
【００１９】
外部エネルギーを用いた冷却器６として、例えばペルチェ素子が挙げられる。また、例えば、バイパス管５に、銅などの熱伝導性の高い金属からなるフィン板を多数取り付け、ＤＣモータを動力源とするファンを用いてフィン板に空気を送ることにより、バイパス管５を冷却してもよい。ペルチェ素子やＤＣモータは制御部８に接続される。ループ型ヒートパイプを小型化する点から冷却器６はペルチェ素子が好ましい。
【００２０】
本実施形態においてバイパス管５を冷却しているが、冷却器６は、環状経路９を構成する蒸気管３又は吸熱部１に設けられていてもよい。冷却器６が環状経路９の一部を冷却することにより、液化した作動流体は蒸気管３又はバイパス管５の一部分に滞留することなく吸熱部１へ流動できる。なお、冷却器６が吸熱部１を冷却する場合、吸熱部１の内部において気相の作動流体が液化するため、バイパス管５は設けられなくてもよい。
【００２１】
開閉弁７は、吸熱部１において外部から熱の供給があるときは開かれ、吸熱部１において外部からの熱の供給が低下した或いはなくなったときに閉じられる。開閉弁７を閉じると、吸熱部１から放熱部２への作動流体の流れを遮断することができるため、吸熱部１で発生した気相の作動流体を、放熱部２へ逃がすことなくバイパス管５の内部で冷却し、吸熱部へ戻すことに寄与する。開閉弁７が吸熱部１に近いほど、作動流体が吸熱部１へ戻りやすい。開閉弁７は、例えば電磁式弁を使用することができる。
【００２２】
図１Ｂには、図１Ａと同様のループ型ヒートパイプが示されている。図１Ｂには、外部から吸熱部１への熱の供給を停止した後の作動流体が示されている。上記強制冷却機構の働きにより、バイパス管５の内部で冷却され液化した作動流体を吸熱部１へ流動させることができる。また、開閉弁７は、バイパス管５の内部で液化した作動流体が放熱部２へ流れるのを防いでいる。
【００２３】
上記強制冷却機構が設けられていないループ型ヒートパイプにおいて、吸熱部１が余熱により加熱されると、蒸気管に気相の作動流体が流出し、吸熱部1へ液相の作動流体の供給が徐々に少なくなる。吸熱部1の余熱がなくなると、吸熱部１の内部には液相の作動流体の供給が絶たれ、やがて吸熱部１には液相の作動流体がなくなる、すなわち吸熱部１は、いわゆるドライアウトの状態になるおそれがある。ドライアウトの状態の吸熱部１を加熱しても、吸熱部１から放熱部２への熱の移動は生じない。吸熱部１がドライアウト状態になったループ型ヒートパイプは発熱体を冷却できない。
【００２４】
図２Ａは、第１実施形態のループ型ヒートパイプにおいて、吸熱部１及びその周辺部を拡大した断面図である。吸熱部１は、ケース２０に形成された液相の作動流体１４の入口２５と、ケース２０に形成された気相の作動流体１３の出口２６及び出口２７と、入口２５と出口２６及び出口２７とを隔てるウィック（多孔質体）２１とを備える。入口２５とウィック２１との間に液供給通路２２が設けられている。また、ウィック２１と出口２６及び２７との間に蒸気通路２３が設けられている。ウィック２１の入口２５に近い部分に、断熱材からなるシール部材２８が設けられていてもよい。
【００２５】
ケース２０は、例えば、銅、ステンレス鋼などの金属材料で製造される。
【００２６】
ウィック２１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２１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１４は、液管４を通って入口２５から蒸気通路２２へ流入する。流入した液相の作動流体１４はウィック２１の入口２５側の表面から、毛細管現象によりウィック２１の微細な孔に浸透し、保持される。ウィック２１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１に供給される熱で気相へと変化し、ウィック２１の出口２６側の表面から、蒸気通路２３を通って出口２６又は出口２７へ向かう。さらに、気相の作動流体は出口２６又は出口２７、バイパス管５を通って蒸気管３へと流出する。外部の発熱体は、吸熱部１における作動流体の相変化により冷却される。ウィック２１は、例えば、銅、ニッケルなどの金属を焼結して製造される。
【００２７】
図２Ｂは、図２Ａと同様、吸熱部１及びその周辺部を拡大した断面図である。図２Ｂには、外部から吸熱部１への熱の供給を停止し、強制冷却機構を動作させた後の作動流体が示されている。上記強制冷却機構の働きにより、バイパス管５の内部で冷却され、液化した作動流体は、蒸気通路２３へ流動し、ウィック２１と接触することができる。ウィック２１と接触した液相の作動流体は、毛細管現象によりウィック２１の微細孔の内部に浸透する。このように、ウィック２１に液相の作動流体を浸透させた状態で再び吸熱部１が熱を吸収すると、ウィック２１の表面近傍から穏やかに作動流体の気化が生じるため、作動流体の流量と流れる方向を速やかに安定させることができる点から好ましい。
【００２８】
バイパス管５が接続される出口２７は、蒸気管３が接続される出口２６よりもウィックに近い。このとき、冷却器６と出口２７とのバイパス管５に沿った距離は、冷却器６と出口２６とのバイパス管５及び蒸気管３に沿った距離より短くなるように、バイパス管５に冷却器６が配置されることが、以下に述べる理由から好ましい。このような冷却器６の配置は、温度が高い出口２６付近の気圧よりも、出口２７付近の気圧のほうが低くなるため、液化した作動流体は、図１Ａにおいて破線で示される環状経路９上の矢印の方向に流動し、出口２７から吸熱部１へと流入する。物体が図面の上から下に向かって重力加速度を受けるとき、例えば、図１Ａに示されるループ型ヒートパイプや、それを右に９０度回転させたループ型ヒートパイプにおいて、液化した作動流体は、出口２６から流入しても出口２７から流入しても同様にウィック２１を濡らす。一方、例えば、図１Ａに示されるループ型ヒートパイプを左に９０度や１８０度回転させたものにおいて、液化した作動流体が出口２７から流入するほうが出口２６から流入するよりも、液化した作動流体はウィック２１の微細孔へ浸透しやすい。よって、冷却器６により冷却され液化した作動流体は、出口２７から吸熱部１へと流入したほうがウィック２１の微細孔に浸透しやすい。ウィック２１に液相の作動流体を浸透させた状態で再び吸熱部１が熱を吸収すると、上述のとおり、作動流体の流量と流れる方向を速やかに安定させることができる。
【００２９】
図３は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの変形例を示す。吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。なお、図１Ａに示されるループ型ヒートパイプと同様の構成については、説明を省略する。また、作動流体は図示されていない。図３に示される変形例のループ型ヒートパイプにおいて、バイパス管５は、吸熱部１から開閉弁７に向かう蒸気管３の途中で分岐し、蒸気通路２３に接続されていて、出口２７がウィック２１の上方に配置されている。出口２７とウィック２１との距離は、図２Ａに示されるループ型ヒートパイプのそれよりも更に短いので、作動流体の流量と流れる方向を速やかに安定させることができる。また、例えば、図３の下方向に重力場が働くとき、出口２７から吸熱部１へ流入する液相の作動流体は、ウィック２１の上部へ滴下されるため、ウィック２１の微細孔へ浸透しやすい。
【００３０】
なお、上記第１実施形態、及びその変形例において、バイパス管５と冷却器６は一組のみ設けられているが、例えば、ループ型ヒートパイプがノートパソコンなど可搬電子機器に設けられ、重力場が必ずしも特定の方向に向かない条件下で用いられるとき、バイパス管と冷却器を複数組設けることが、バイパス管の内部で冷却され液化した作動流体が、重力場の向きに関わらず、吸熱部へ流動されやすい点から好ましい。
【００３１】
図４は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの別の変形例を示す、吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。なお、図２Ａに示されるループ型ヒートパイプと同様の構成については、説明を省略する。また、作動流体は図示されていない。図４に示される変形例のループ型ヒートパイプにおいて、バイパス管５は、吸熱部１から開閉弁７に向かう蒸気管３の途中で分岐し、液供給通路２２から蒸気通路２３に向かってウィック２１を貫通するように、蒸気通路２３に接続されている。バイパス管５の途中に冷却器６が設けられている。液供給通路２２に液相の作動流体が流入しているとき、その作動流体が、冷却器６と同様に、バイパス管５を通る気相の作動流体を冷却するため、バイパス管５内の気相の作動流体を冷却する効率が上がる。よって、ウィック２１により近い出口２７から液相の作動流体をより多くウィック２１に供給できるため、作動流体の流量と流れる方向を速やかに安定させることができる。
【００３２】
図５は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの別の変形例を示す、吸熱部及びその周辺部を拡大した断面図である。なお、図２Ａに示されるループ型ヒートパイプと同様の構成については、説明を省略する。バイパス管５は、吸熱部１から開閉弁７に向かう蒸気管３の途中で分岐し、液供給通路２２に接続されている。液供給流路２２の内部に液相の作動流体が流入しているとき、その作動流体が、バイパス管５を通って供給される気相の作動流体を冷却するため、バイパス管５内の気相の作動流体を冷却する効率が上がる。よって、ウィック２１により近い出口２７から液相の作動流体をウィック２１に供給できるため、作動流体の流量と流れる方向を速やかに安定させることができる。
【００３３】
図６は、第１実施形態のループ型ヒートパイプの動作時のフローチャートである。図６のフローチャートは、ループ型ヒートパイプが定常動作している状態、電子装置ＯＦＦ工程、発熱体に余熱が残っている状態、開閉弁を閉じる工程、冷却器を動作させる工程、発熱体が常温の状態、冷却器を停止する工程、ループ型ヒートパイプ停止状態、電子装置ＯＮ工程、発熱体が発熱を開始した状態、開閉弁を開く工程、及びループ型ヒートパイプが定常動作している状態から成り立つ。図７Ａ〜図７Ｄは、第１実施形態のループ型ヒートパイプの動作を説明する、ループ型ヒートパイプの模式図である。図６のフローチャートを、図７Ａ〜図７Ｄを用いて説明する。なお、図１において説明した構成については説明を省略する。冷却対象の発熱体は図示していない。本説明において、ループ型ヒートパイプは、半導体素子（発熱体）を備える電子装置の半導体素子を冷却するため、吸熱部と半導体素子とは熱的に接続されている。制御部８は、開閉弁７、冷却器６のほか、電子装置と接続され、電子装置のＯＮ状態とＯＦＦ状態を検知する。制御部８は、半導体素子の温度を測定する温度計（図示せず）と接続され、半導体素子の温度を検知する。
【００３４】
図７Ａは、図１Ａと同様の図であり、定常動作中のループ型ヒートパイプを示す模式図である。ループ型ヒートパイプの定常動作中、外部から吸熱部１へ熱が供給され、作動流体が吸熱部１から、蒸気管３、放熱部２、液管４を通って、再び吸熱部１へ循環する。開閉弁７は制御部８により開いた状態とされ、冷却器６は制御部８により動作しない状態とされる。
【００３５】
以下、電子装置を停止後、ループ型ヒートパイプが半導体素子を冷却する機能を停止するまでの動作を説明する。まず、電子装置を停止する（Ｓ１０１）。半導体素子の発熱量は急激になくなるのではなく、余熱を持ちながら徐々に下がる。よって、電子装置の停止後暫くの間、吸熱部１の内部における作動流体の気化は続く。制御部８は電子装置のＯＦＦ状態を検知して、開閉弁７を閉じ（Ｓ１０２）、冷却器６を動作させる（Ｓ１０３）。図７Ｂは、開閉弁７を閉じ、冷却器６を動作させた後のループ型ヒートパイプを示す模式図である。電子装置が停止すると、半導体素子への電源供給がなくなる。電子装置ＯＦＦと同時に、開閉弁７を閉じることで蒸気管３を閉塞し、気相の作動流体が放熱部２へ移動するのを防ぐ。気相の作動流体はバイパス管５に敷設される強制冷却機構で冷却され、液相の作動流体になる。液相の作動流体は、吸熱部１へ流動し、ウィック（図示されない）と接触する。
【００３６】
次いで、制御部８は、半導体素子の温度が常温以下になったことを検知したとき、冷却器６を停止させる（Ｓ１０４）。図７Ｃは、冷却器停止後のループ型ヒートパイプを示す模式図である。このとき、吸熱部１の内部で、液相の作動媒体の気化は起こらず、ループ型ヒートパイプの半導体素子を冷却する機能は停止する。冷却器６を停止させる時期は上記に限定されず、例えば、電子装置を停止してから半導体装置の温度が常温に達するまでの時間を予め調べておき、制御部８は電子装置を停止してからその時間の経過後に冷却器６を停止させてもよい。
【００３７】
なお、図７Ｃにおいて、液管４の中には、気相の作動流体１３と液相の作動流体１４とが任意の位置に滞留している。これは、バイパス管５の内部における気相の作動流体が液化して減少する体積よりも、余熱により吸熱部１内で液相の作動流体が気化して増加する体積のほうが大きいときに、吸熱部１内から気相の作動流体と液相の作動流体とが混ざった状態で逆流するためである。
【００３８】
以下、電子装置を再起動後、ループ型ヒートパイプが半導体素子を冷却する機能を生じるまでの動作を説明する。まず、電子装置をＯＮ状態にする（Ｓ１０５）。半導体素子の温度は徐々に上昇する。制御部８は、半導体素子の温度が上昇を始めることを検知したとき、開閉弁７を開く（Ｓ１０６）。図７Ｄは、開閉弁７を開いた後のループ型ヒートパイプを示す模式図である。液相の作動流体を内部に含む吸熱部１は、半導体素子の温度の上昇に伴い加熱される。すると、吸熱部１内の液相の作動流体は気化し始める。気相の作動流体は、蒸気管３を通って放熱部２へ達し、液化される。液化した作動流体は液管３を通って吸熱部１内へ戻る。ループ型ヒートパイプは、上記作動流体の循環を繰り返す定常動作を行う。
【００３９】
なお、図７Ｄにおいて、蒸気管３の中に気相の作動流体１３と液相の作動流体１４とが混ざっている。半導体素子の温度が上昇を始めてまもなくは、吸熱部１において気相の作動媒体と液相の作動媒体とが混合しているため、蒸気管３の中に液相の作動媒体が混合する。吸熱部１の内部でウィック（図示せず）を境界として液相の作動流体と気相の作動流体とが分かれたあとは、常に気相の作動流体が蒸気管３の中へ流入する。
【００４０】
また、作動流体の流量と流れる方向を速やかに安定させる点から、上記電子装置の再起動中に、冷却器６を動作させてウィック２１へ液相の作動流体を供給してもよい。
【００４１】
本発明の熱輸送デバイスの一実施形態として、ループ型ヒートパイプについて説明したが、本発明の熱輸送デバイスは作動流体の移動にポンプなどの外部動力を使用しない熱輸送デバイスであればよい。例えば、外部の熱を吸収する吸熱部と、熱を外部へ放出する放熱部と、外部エネルギーを用いてその吸熱部を冷却する強制冷却機構とを備え、内部に作動流体を封入した直管のヒートパイプ（内部に液相の作動流体を吸熱部へと送るためのウィックを備える）や、外部の熱を吸収する吸熱部と、熱を外部へ放出する放熱部と、外部エネルギーを用いてその吸熱部を冷却する強制冷却機構とを備え、内部に作動流体を封入した直管のサーモサイフォン（内部にウィックが設けられていない）は、上記実施形態において説明したように、配置や姿勢に関わらず、液相の作動媒体を吸熱部に存在させることができるので、冷却能力を発現することが可能である。図８は、本発明の第２実施形態として、直管のサーモサイフォンを示す模式図である。第２実施形態のサーモサイフォン２０１は、内部に作動流体が封入され、吸熱部１と、放熱部２と、吸熱部１の近くに設けた出口２６及び出口２７を備える直管２０２と、出口２６及び出口２７に両端接続された環状管３５と、環状管３５の途中に設けた冷却器６とを備える。冷却器６は、冷却器を動作させる制御部８に接続されている。環状管３５は、冷却器６により冷却されうる。環状管３５が冷却されると、その内部で気相の作動流体が液相へ層変化する。液化した作動流体は、出口２７近傍の気圧と出口２６近傍の気圧との差や、重力によって、吸熱部１へ移動する。よって吸熱部１がドライアウト状態になるのを防ぐことができる。
【００４２】
第２実施形態のサーモサイフォンは、通常、吸熱部１が放熱部２よりも下部に位置するように実装される。吸熱部１が放熱部２よりも下部に位置するとき、放熱部２で液化した作動流体は重力によって吸熱部１へ移動する。
【００４３】
例えば、第２実施形態のサーモサイフォンが可搬電子装置などの重力に対して常に一定の向きで使用されるとは限らない電子装置に実装されるとき、吸熱部１が放熱部２よりも上部に位置する場合がある。このような場合、冷却器６を動作させ環状管５の内部を冷却することにより環状管５内部の気相の作動流体を液化させる。液化した作動流体は重力によって吸熱部１へ移動する。
【００４４】
また、上記実施形態のループ型ヒートパイプの吸熱部内にウィックが設けられていないループ型サーモサイフォンにおいても、本発明の実施形態によるバイパス管を利用することで、配置や姿勢に関わらず、液相の作動媒体を吸熱部に存在させることができるので、冷却能力を発現することが可能である。また、ループ型の熱輸送デバイスにおいて、定常動作時に熱輸送に用いられる環状の流路は、例えば自励振動型ヒートパイプのように、複数の吸熱部及び／又は放熱部を備えていてもよい。
【００４５】
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】
【００４６】
１    吸熱部
２    放熱部
３    蒸気管
４    液管
５    バイパス管
６    冷却器
７    開閉弁
８    制御部
９    環状経路
１３    気相の作動媒体
１４    液相の作動媒体
２０    ケース
２１    ウィック
２２    液供給通路
２３    蒸気通路
２５    入口
２６    出口
２７    出口
２８    シール部材
３５    環状管
１０１    ループ型ヒートパイプ
２０１    サーモサイフォン
２０２    直管
【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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