(57)【要約】【課題】簡単な構成で、熱輸送特性の向上を図ることができる熱輸送装置を提供すること。【解決手段】作動液２４が封入されたヒートパイプ１１を備え、ヒートパイプ１１の一端１１Ａ側に受熱板１２を設け、他端１１Ｂに放熱フィン１３を設けた熱輸送装置１０において、ヒートパイプ１１は、内壁面１５Ａに作動液２４を移送する第１ウィック２１と第２ウィック２２を設け、一端１１Ａ側と他端１１Ｂ側との間で曲げられた曲げ部１１Ｃを備え、これら第１ウィック２１と第２ウィック２２の境界部２３が、ヒートパイプ１１の曲げ部１１Ｃまたは熱輸送装置１０の重力方向の下部に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動液が封入されたヒートパイプを備え、前記ヒートパイプの一端側に受熱部を設け、他端側に放熱部を設けた熱輸送装置において、
前記ヒートパイプは、内壁に前記作動液を移送する複数種のウィックを備え、前記一端側と他端側との間で曲げられた曲げ部を備え、前記複数種のウィックの境界部が前記ヒートパイプの曲げ部または前記熱輸送装置の重力方向の下部に配置されていることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
前記ヒートパイプの前記内壁には、該ヒートパイプの一端側に、相対的に毛細管圧力の大きい第１ウィックが配置され、該ヒートパイプの他端側に、相対的に流動抵抗の小さい第２ウィックが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送装置。
【請求項３】
前記第２ウィックは、前記ヒートパイプの前記内壁に長手方向に延びる複数の溝部を備えることを特徴とする請求項２に記載の熱輸送装置。
【請求項４】
前記溝部の深さを０．１０〜０．２０ｍｍとしたことを特徴とする請求項３に記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記溝部の深さは、前記ヒートパイプの肉厚に対して３０〜７０％の深さであることを特徴とする請求項３または４に記載の熱輸送装置。
【請求項６】
前記第１ウィックは、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属を備えることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の熱輸送装置。
【請求項７】
前記第２ウィックは、金属編組線あるいは微細金属網を備えることを特徴とする請求項２または６に記載の熱輸送装置。
【請求項８】
前記第２ウィックは、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属を前記ヒートパイプの幅方向中央部に備え、該多孔質焼結金属を挟んだ前記ヒートパイプ内部の左右に蒸気流路を形成したことを特徴とする請求項２または６に記載の熱輸送装置。
【請求項９】
前記第２ウィックは、１つ以上の球状体または異型粉体を焼結して生成した半楕円型多孔質焼結金属を前記ヒートパイプの幅方向中央部に備え、前記半楕円型多孔質焼結金属の平坦部が前記ヒートパイプの内壁に設置され、該半楕円型多孔質焼結金属を挟んだ前記ヒートパイプ内部の左右に蒸気流路を形成したことを特徴とする請求項２または６に記載の熱輸送装置。
【請求項１０】
前記ヒートパイプは、前記他端側が相対的に前記一端側よりも肉厚が薄く押圧扁平加工されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の熱輸送装置。
【請求項１１】
前記複数種のウィックの境界部に前記作動液を貯留させたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプの一端側に受熱部を、他端側に放熱部を設けた熱輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コンテナ内に作動液が封入されたヒートパイプを備え、このヒートパイプの一端側に受熱部を設け、他端側に放熱部を設けた熱輸送装置が知られている。この種の熱輸送装置では、作動液がコンテナ内で蒸発・凝縮を繰り返して還流することで熱輸送が行われる。すなわち、コンテナ内の受熱部側で作動液が蒸発し、この蒸発した作動液は圧力差によってコンテナ内部を放熱側に移動する。そして、蒸発した作動液は、放熱側で凝縮されて液体となり、この作動液がコンテナの内壁に設けられたウィックの毛細管力によって、受熱部側に還流する。このように、ヒートパイプを備えた熱輸送装置では、コンテナの見かけ上の熱伝導率が、銅やアルミニウム等の金属に対して数倍から数十倍程度に優れていることから、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載されて、ＣＰＵ等の冷却対象部品の冷却に用いられている。
【０００３】
ところで、この種のヒートパイプは、冷却対象部品が設けられる受熱部の位置によって、この受熱部が重力方向の上部に配置されるトップヒートと、受熱部が重力方向の下部に配置されるボトムヒートとに区分される。ヒートパイプをトップヒートに配置した場合、高い位置にある受熱部への作動液の還流が重力により妨げられるため、熱輸送量が大きく減少する。
この問題を解決するための手法として、ヒートパイプに振動機を取り付け、重力方向の上方に設けた受熱部への作動液の還流を補助する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１１５６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に挙げられるような従来技術では、振動機を設けることにより煩雑な機構が必要となり、更には、コンテナ（ヒートパイプ）の容積が大幅に増加する問題がある。これにより、熱輸送装置全体が大型化するため、パーソナルコンピュータ等の小型電子機器への搭載が困難となる。
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、簡単な構成で、熱輸送特性の向上を図ることができる熱輸送装置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】
上記目的を達成するために、本発明は、作動液が封入されたヒートパイプを備え、前記ヒートパイプの一端側に受熱部を設け、他端側に放熱部を設けた熱輸送装置において、前記ヒートパイプは、内壁に前記作動液を移送する複数種のウィックを備え、前記一端側と他端側との間で曲げられた曲げ部を備え、前記複数種のウィックの境界部が前記ヒートパイプの曲げ部または前記熱輸送装置の重力方向の下部に配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成において、前記ヒートパイプの前記内壁には、該ヒートパイプの一端側に、相対的に毛細管圧力の大きい第１ウィックが配置され、該ヒートパイプの他端側に、相対的に流動抵抗の小さい第２ウィックが配置されても良い。また、前記第２ウィックは、前記ヒートパイプの前記内壁に長手方向に延びる複数の溝部を備えても良い。
【０００８】
また、前記溝部の深さを０．１０〜０．２０ｍｍとしても良い。また、前記溝部の深さは、前記ヒートパイプの肉厚に対して３０〜７０％の深さであっても良い。
【０００９】
また、前記第１ウィックは、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属を備えても良い。また、前記第２ウィックは、金属編組線あるいは微細金属網を備えても良い。また、前記第２ウィックは、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属を前記ヒートパイプの幅方向中央部に備え、該多孔質焼結金属を挟んだ前記ヒートパイプ内部の左右に蒸気流路を形成しても良い。また、前記第２ウィックは、１つ以上の球状体または異型粉体を焼結して生成した半楕円型多孔質焼結金属を前記ヒートパイプの幅方向中央部に備え、前記半楕円型多孔質焼結金属の平坦部が前記ヒートパイプの内壁に設置され、該半楕円型多孔質焼結金属を挟んだ前記ヒートパイプ内部の左右に蒸気流路を形成しても良い。
【００１０】
また、前記ヒートパイプは、前記他端側が相対的に前記一端側よりも肉厚が薄く押圧扁平加工されても良い。また、前記複数種のウィックの境界部に前記作動液を貯留させても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記ヒートパイプは、内壁に前記作動液を移送する複数種のウィックを備え、これら複数種のウィックの境界部を前記熱輸送装置の重力方向の下部に配置するため、この境界部は重力によって流下した作動液に浸る。このため、受熱部が設けられるヒートパイプの一端側への作動液の還流が促進されることにより、簡単な構成で熱輸送効率を高めることができる。また、ヒートパイプは、前記一端側と他端側との間で曲げられた曲げ部を備えるため、曲げ部に作動液を容易に溜めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の熱輸送装置の斜視図である。
【図２】熱輸送装置の内部構造を模式的に示した図である。
【図３】ヒートパイプの一端側の断面図である。
【図４】ヒートパイプの他端側の断面図である。
【図５】実施例Ａにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図６】実施例Ｂにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図７】実施例Ｃにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図８】実施例Ｄにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図９】本実施形態の変形例にかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図１０】別の実施形態にかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図１１】実施例８にかかるヒートパイプの他端側の断面図である。
【図１２】更に別の実施形態にかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
【図１３】ヒートパイプの他端側の断面図である。
【図１４】実施例９にかかるヒートパイプの他端側の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の熱輸送装置１０を示す斜視図である。
本実施形態にかかる熱輸送装置１０は、パソコンや情報家電等に搭載されるＣＰＵや半導体メモリ等、各種の発熱素子１４を冷却するものである。
熱輸送装置１０は、図１に示すように、ヒートパイプ１１と、このヒートパイプ１１の一端１１Ａ側に設けられた受熱板（受熱部）１２と、他端１１Ｂ側に設けられた放熱フィン（放熱部）１３とを備える。受熱板１２には、冷却対象部品としての発熱素子１４が取り付けられている。
【００１４】
ヒートパイプ１１は、熱伝導性に優れた金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等によって、内部が空洞状に構成されたコンテナ１５を備え、このコンテナ１５内には作動液２４（図２）が封入されている。
ヒートパイプ１１は、図１に示すように、一端１１Ａと他端１１Ｂとの間に略直角に折り曲げられた曲げ部１１Ｃを備え、ヒートパイプ１１の一端１１Ａは、曲げ部１１Ｃから鉛直上向きに延びている。すなわち、本実施形態のヒートパイプ１１は、受熱板１２が重力方向の上部に配置される、いわゆるトップヒートモードとなっており、曲げ部１１Ｃは、重力方向の下部に配置されている。
【００１５】
また、ヒートパイプ１１は、一端１１Ａ及び他端１１Ｂが扁平形状（断面略楕円形状）となっており、受熱板１２及び放熱フィン１３と広い範囲で接触して熱交換が可能となっている。また、曲げ部１１Ｃは円筒形状に形成され、内部に大きな熱輸送空間が設けられている。本実施形態では、円筒形状のコンテナ１５を途中で折り曲げて曲げ部１１Ｃを形成するととともに、一端１１Ａ及び他端１１Ｂに押圧扁平加工が施されている。
そして、ヒートパイプ１１の一端１１Ａには、受熱板１２が、例えば、溶接、ろう付けや半田付け等の手段により取り付けられ、ヒートパイプ１１の他端１１Ｂは、放熱フィン１３に形成された孔部を貫通して固定されている。
受熱板１２は、アルミニウム金属等の金属板により形成され、放熱フィン１３は、アルミニウム等の金属板の両側縁をそれぞれ略平行に折り曲げて、断面略コ字状に形成された複数のフィン板を備える。これらフィン板は、ヒートパイプ１１の延出方向に並べて配置され、各フィン板は半田付けによって一体に固定されている。
【００１６】
図２は、熱輸送装置１０の内部構造を模式的に示した図であり、図３は、ヒートパイプ１１の一端１１Ａ側の断面図、図４は他端１１Ｂ側の断面図である。
コンテナ１５の内部には作動液２４が封入されるとともに、コンテナ１５の内壁面１５Ａ（内壁）には、図２に示すように、封入された作動液２４を毛細管圧力によって移送する第１ウィック２１と第２ウィック２２とが設けられている。
この第１ウィック２１と第２ウィック２２とは、互いに異なる種類のウィックであり、第１ウィック２１はヒートパイプ１１の一端１１Ａ側からヒートパイプ１１（コンテナ１５）の長手方向に沿って設けられ、第２ウィック２２はヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側からヒートパイプ１１（コンテナ１５）の長手方向に沿って設けられている。そして、これら第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３がヒートパイプ１１の曲げ部１１Ｃにおける最下部に位置するように設けられている。
このため、境界部２３では、ヒートパイプ１１内で凝縮された作動液２４が溜まり、この境界部２３に連なる第１ウィック２１には、常時、作動液２４が浸る状態となっている。
【００１７】
第１ウィック２１は、相対的に毛細管圧力の大きいウィックであり、本実施形態では、図３に示すように、内壁面１５Ａに、およそ４５〜２００μｍの粒径を有する球状体または異型紛体金属を焼結して生成した多孔質焼結金属３１を備えて構成されている。この多孔質焼結金属３１に浸った作動液２４は、毛細管圧力によって多孔質焼結金属３１の隙間を染み上がり受熱板１２に達する。そして、多孔質焼結金属３１で囲まれた内部空間は、受熱板１２（図１）から供給された熱で蒸発した作動液蒸気が通流する蒸気流路３２となる。
また、第２ウィック２２は、相対的に流動抵抗が小さく透過性の高いウィックであり、本実施形態では、内壁面１５Ａに長手方向に延びる複数の溝部３３を備えたグルーブウィック３４として構成されている。放熱フィン１３で凝縮された作動液２４は、これら溝部３３を通じて境界部２３に達する。この場合、溝部３３（グルーブ）のヒートパイプ１１（コンテナ１５）長手方向に対するリード角度は０度から２０度の範囲とすることが好ましい。
本実施形態では、図３及び図４に示すように、ヒートパイプ１１の一端１１Ａの高さＨ１は、他端１１Ｂの高さＨ２よりも高く、更には、一端１１Ａのコンテナ１５の肉厚ｔ１は、他端１１Ｂ側の肉厚ｔ２よりも相対的に厚く形成されている。
【００１８】
本実施形態によれば、作動液２４が封入されたヒートパイプ１１を備え、ヒートパイプ１１の一端１１Ａ側に受熱板１２を設け、他端１１Ｂに放熱フィン１３を設けた熱輸送装置１０において、ヒートパイプ１１は、一端１１Ａ側と他端１１Ｂ側との間で曲げられた曲げ部１１Ｃを備え、この曲げ部１１Ｃを重力方向の下部に配置したため、曲げ部１１Ｃに作動液２４が溜まりやすくなる。さらに、ヒートパイプ１１の内壁に作動液２４を移送する第１ウィック２１と第２ウィック２２を設け、これら第１ウィック２１と第２ウィック２２の境界部２３を曲げ部１１Ｃに配置したため、第１ウィック２１と第２ウィック２２の境界部２３は、曲げ部１１Ｃに溜まった作動液２４に浸る。このため、第１ウィック２１の毛細管圧力により、該第１ウィック２１は高い位置に作動液２４を還流させるポンプの役目、第２ウィック２２は液溜まりから第１ウィック２１へ迅速に作動液２４を送る送水管の役割を果たし、効率的な作動液循環が行われる。これにより、受熱板１２が設けられるヒートパイプ１１の一端１１Ａ側への作動液２４の還流が促進されるため、簡単な構成で熱輸送効率を高めることができる。
【００１９】
また、本実施形態によれば、ヒートパイプ１１の一端１１Ａ側に、相対的に毛細管圧力の大きい第１ウィック２１が配置され、該ヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側に、相対的に流動抵抗の小さい第２ウィック２２が配置されているため、例えば、受熱板１２が重力方向の上部に配置されるトップヒートモードによる配置構成であっても、ヒートパイプ１１の一端１１Ａ側への作動液２４を効率良く還流させることができる。
【００２０】
また、本実施形態によれば、第１ウィック２１は、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属３１を備える構成としたため、相対的に毛細管圧力の大きいウィックを簡単な構成で形成することができる。
また、本実施形態によれば、第２ウィック２２は、ヒートパイプ１１の内壁面１５Ａに長手方向に延びる複数の溝部３３を備えるため、相対的に流動抵抗の小さいウィックを簡単な構成で形成することができる。
【００２１】
次に、実施例について説明する。
（実施例１）
ヒートパイプ１１のコンテナ１５は、外径１０ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、長さ２６０ｍｍの円筒形状のコンテナを用いた。ヒートパイプ１１（コンテナ１５）の一端１１Ａ側の厚さＨ１を４．０ｍｍ、他端１１Ｂ側の厚さＨ２を２．５ｍｍに押圧扁平加工した。そして、一端１１Ａ側に銅金属製の受熱板１２を配置するとともに、他端１１Ｂ側にアルミニウム製の１００ｍｍの長さの放熱フィン１３を配置した。
また、コンテナ１５の内壁面１５Ａには、第１ウィック２１として、一端１１Ａ側に多孔質焼結金属３１を、厚み１．３ｍｍ、蒸気流路３２の高さを０．８ｍｍとなるように配置した。また、他端１１Ｂ側にも第２ウィック２２として、多孔質焼結金属３１を厚み０．７ｍｍ、蒸気流路３２の高さを０．５ｍｍとなるように配置した。
そして、ヒートパイプ１１は、一端１１Ａと他端１１Ｂとの間に曲げ部１１Ｃを備え、２種類の多孔質焼結金属３１からなるウィックの境界部２３が曲げ部１１Ｃとなるように形成した。この状態で、受熱板１２に大きさ１６ｍｍ×１６ｍｍのヒーターを取り付け、最大熱輸送量と、ヒーター・室温間熱抵抗をそれぞれ測定した。
【００２２】
最大熱輸送量とは、ヒートパイプ１１が輸送できる最大熱量であり、作動液２４がヒートパイプ１１内でドライアウトしない最大値をいう。
蒸発部となる一端１１Ａ側と凝縮部となる他端１１Ｂ側との温度をそれぞれ測定し、これらの温度差が所定温度差以上となるとドライアウトしたものと判断する。このドライアウトする直前のヒーター熱量を測定した。
また、ヒーター・室温間熱抵抗は、最大熱輸送時におけるヒーター温度と室温（雰囲気温度）との差温を最大熱輸送量で除した値である。この値を測定、算出した。
【００２３】
（実施例２）
実施例１と比較して、第１ウィック２１を構成する多孔質焼結金属３１を、厚み１．０ｍｍ、蒸気流路３２の高さを１．４ｍｍとなるように配置した点で異なる。その他の構成については、実施例１と同一であるため、説明を省略する。
【００２４】
（実施例３）
実施例３では、ヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側に設けられる第２ウィック２２が、多孔質焼結金属３１によるものではなく、長手方向に延びる複数の溝部３３を備えたグルーブウィック３４である点で、実施例１と異なる。他の構成は実施例１と同一である。
この実施例３では、溝部３３（グルーブ）の深さｄを０．２５ｍｍ、蒸気流路３２の高さを１．４ｍｍとなるように形成された。なお、他端１１Ｂ側の厚みＨ２は、２．５ｍｍであるため、該他端１１Ｂ側におけるヒートパイプ１１（コンテナ１５）の肉厚ｔ２は、０．３ｍｍである。このため、ヒートパイプ１１（コンテナ１５）の肉厚ｔ２に対する溝部３３（グルーブ）の深さｄは、８３．３％となる。
【００２５】
（実施例４）
実施例４では、第２ウィック２２における溝部３３（グルーブ）の深さｄを０．２０ｍｍ、蒸気流路３２の高さを１．５ｍｍとした点で実施例３と異なる。その他は実施例３と同一である。
この実施例４では、ヒートパイプ１１（コンテナ１５）の肉厚ｔ２に対する溝部３３（グルーブ）の深さｄは、６６．７％となる。
【００２６】
（実施例５）
実施例５では、第１ウィック２１を構成する多孔質焼結金属３１を、厚み１．０ｍｍ、蒸気流路３２の高さを１．４ｍｍとなるように配置した点で異なる。その他は実施例４と同一である。
【００２７】
（実施例６）
実施例６では、第２ウィック２２における溝部３３（グルーブ）の深さｄを０．１５ｍｍ、蒸気流路３２の高さを１．６ｍｍとした点で実施例３と異なる。その他は実施例３と同一である。
この実施例６では、ヒートパイプ１１（コンテナ１５）の肉厚ｔ２に対する溝部３３（グルーブ）の深さｄは、５０％となる。
【００２８】
（実施例７）
実施例７では、第２ウィック２２における溝部３３（グルーブ）の深さｄを０．１０ｍｍ、蒸気流路３２の高さを１．７ｍｍとした点で実施例３と異なる。その他は実施例３と同一である。
この実施例６では、ヒートパイプ１１（コンテナ１５）の肉厚ｔ２に対する溝部３３（グルーブ）の深さｄは、３３．３％となる。
【００２９】
これらの実施例１〜７における最大熱輸送量と、ヒーター・室温間熱抵抗との値を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2015161448.tif 000003
この表１によれば、第２ウィック２２に多孔質焼結金属３１よりも相対的に流動抵抗の小さいグルーブウィック３４を設けた構成では、第１ウィック２１及び第２ウィック２２に多孔質焼結金属３１を設けた既存の構成に比べて、最大熱輸送量で１．５倍、熱抵抗において約０．２度／Ｗの低減という熱輸送特性の向上効果が得られた。
更に、第２ウィック２２として、長手方向に延びる複数の溝部３３を備えたグルーブウィック３４を設けた構成の中でも、溝部３３の深さｄを０．１０〜０．２０ｍｍとした構成では、最大熱輸送量が１１０Ｗ以上となり、ヒーター・室温間熱抵が０．７０℃／Ｗ以下となる。
このため、溝部３３の深さｄを闇雲に設定するのではなく、溝部３３の深さｄは、ヒートパイプ１１の肉厚に対して３０〜７０％の深さとすることで、より一層の熱輸送特性の向上を図ることができる。
【００３１】
次に、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３の位置を変化させた構成について説明する。
（実施例Ａ）
図５は、実施例Ａにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
この実施例Ａでは、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３を、曲げ部１１Ｃに対して重力方向の０度となる位置に設けている。具体的には、曲げ部１１Ｃの曲げ中心Ｏから重力方向（鉛直下方）に延びる基準線５０と境界部２３とのなす角が０度、すなわち基準線５０上に境界部２３が位置するように設けられている。
また、ヒートパイプ１００の境界部２３の位置以外の構成については、上述した実施例５と同一である。
【００３２】
（実施例Ｂ）
図６は、実施例Ｂにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
この実施例Ｂでは、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３を、上記した基準線５０よりもヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側にずらした位置に設けている。具体的には、基準線５０からヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側に所定距離Ｌ（２０ｍｍ）移動させた位置に境界部２３を設けている。ヒートパイプ１００の境界部２３の位置以外の構成については、上述した実施例５と同一である。
【００３３】
（実施例Ｃ）
図７は、実施例Ｃにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
この実施例Ｃは、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３を、曲げ部１１Ｃに対して重力方向の４５度となる位置に設けている。具体的には、基準線５０と境界部２３とのなす角が４５度の位置に設けられている。
また、ヒートパイプ１００の境界部２３の位置以外の構成については、上述した実施例５と同一である。
【００３４】
（実施例Ｄ）
図８は、実施例Ｄにかかる熱輸送装置の内部構造の模式図である。
この実施例Ｄでは、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３を、曲げ部１１Ｃに対して重力方向の９０度となる位置に設けている。具体的には、基準線５０と境界部２３とのなす角が９０度、すなわち、曲げ部１１Ｃの曲げ中心Ｏから水平方向に延びる水平基準線５１上に境界部２３が位置するように設けられている。
また、ヒートパイプ１００の境界部２３の位置以外の構成については、上述した実施例５と同一である。
【００３５】
これらの実施例Ａ〜Ｄにおける最大熱輸送量と、ヒーター・室温間熱抵抗との値（ウィック境界設置位置と特性との関係）を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2015161448.tif 000004
【００３７】
この構成によれば、境界部２３を、曲げ部１１Ｃに対して重力方向の４５度よりも小さな角度位置に設けた実施例Ａ〜Ｃにおいて、境界部２３を、曲げ部１１Ｃに対して重力方向の９０度となる位置に設けた実施例Ｄに比べて、最大熱輸送量で１．５倍、熱抵抗において約０．２度／Ｗの低減という熱輸送特性の向上効果が得られた。
このように、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３が重力方向の下部に位置するようにヒートパイプ１１を構成することにより、境界部２３を作動液２４に浸すことができる。このため、第１ウィック２１の毛細管圧力により、該第１ウィック２１は高い位置に作動液２４を還流させるポンプの役目、第２ウィック２２は液溜まりから第１ウィック２１へ迅速に作動液２４を送る送水管の役割を果たし、効率的な作動液循環が行われる。これにより、受熱板１２が設けられるヒートパイプ１１の一端１１Ａ側への作動液２４の還流が促進されるため、簡単な構成で熱輸送効率を高めることができる。
【００３８】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
図９は、変形例にかかる熱輸送装置１０の内部構造の模式図である。
この構成では、ヒートパイプ１１は、図９に示すように、一端１１Ａと他端１１Ｂとの間に曲げ部１１Ｃを備えるだけでなく、この曲げ部１１Ｃがヒートパイプ１１における重力方向の最下部に位置して作動液２４を貯留する貯留部１１Ｄを備える。そして、第１ウィック２１と第２ウィック２２との境界部２３は、曲げ部１１Ｃの貯留部１１Ｄに位置するように形成されている。
この構成では、ヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側の放熱フィン１３にて凝縮された作動液２４は、第２ウィック２２を通じて貯留部１１Ｄへ流れ、この貯留部１１Ｄに貯留される。これにより、貯留部１１Ｄに溜まった作動液２４は、常時、第１ウィック２１に浸った状態となるため、受熱板１２が設けられるヒートパイプ１１の一端１１Ａ側への作動液２４の還流が促進され、熱輸送効率をより一層高めることができる。
【００３９】
次に、別の実施形態について説明する。
図１０は、別の実施形態にかかる熱輸送装置１１０の内部構造の模式図である。
上記した実施形態では、ヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側に、相対的に流動抵抗の小さい第２ウィック２２として、長手方向に延びる複数の溝部３３を備えたグルーブウィック３４を設けた構成について説明した。しかし、相対的に流動抵抗の小さいものであれば、異なる構成の第２ウィック１２２を備えても良い。
この別の実施形態では、第２ウィック１２２として金属編組線１３１を設けた構成としてもよい。この金属編組線１３１は、複数の金属細線を網状に形成したものであり、第１ウィック２１の多孔質焼結金属３１に比べて流動抵抗が小さく形成されている。
金属編組線１３１は、図１１に示すように、押圧扁平加工された他端１１Ｂの幅方向の両端側にそれぞれ配置されて、中央部に蒸気流路１３２が形成されている。なお、金属編組線１３１は、上記した幅方向の片方の端に設けても良い。また、第２ウィック１２２として金属線メッシュ或いは微細金属網を配置した構成としても良い。また、この別に実施形態のヒートパイプ１１に上記した貯留部１１Ｄを備える構成を組み合わせても良い。
【００４０】
（実施例８）
実施例８では、金属編組線として、２５０本の金属細線（素線Φ０．０６ｍｍ）を網状に形成したものを２つ用い、これらの金属編組線１３１を他端１１Ｂの幅方向の両端側にそれぞれ配置した。他端１１Ｂ側を除く他の構成は、上記した実施例２と同一である。
【００４１】
更に、別の実施形態について説明する。
図１２は、別の実施形態にかかる熱輸送装置２１０の内部構造の模式図である。
この別の実施形態では、熱輸送装置２１０は、ヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側に、第２ウィック２２２として、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属２３１を備える。この多孔質焼結金属２３１は、図１３に示すように、ヒートパイプ１１の幅方向中央部に設けられ、該多孔質焼結金属２３１を挟んだヒートパイプ１１内部の左右に蒸気流路２３２が形成されている。
また、この別に実施形態のヒートパイプ１１に上記した貯留部１１Ｄを備える構成を組み合わせても良い。
【００４２】
（実施例９）
図１４は、実施例９にかかるヒートパイプ１１の他端１１Ｂ側の断面図である。
この実施例９では、１つ以上の球状体または異型粉体を焼結して生成した半楕円型の多孔質焼結金属２３１，２３１を楕円側の円弧面同士を対向させてヒートパイプ１１の幅方向中央部に設けている。具体的には、楕円型の多孔質焼結金属２３１は、幅６ｍｍで２つ重ねた際の高さが０．９５ｍｍに設定されている。他端１１Ｂ側を除く他の構成は、上記した実施例２と同一である。
【００４３】
これらの実施例８、９における最大熱輸送量と、ヒーター・室温間熱抵抗との値を表３に示す。
【００４４】
【表３】
2015161448.tif 000005
【００４５】
実施例８、９では、ヒートパイプ１１の他端１１Ｂの内壁面１５Ａに設けた第２ウィック１２２として、金属編組線１３１または多孔質焼結金属２３１を設けたことにより、実施例２の構成に比べて、最大熱輸送量で１．５倍以上、熱抵抗において約０．２度／Ｗの低減という熱輸送特性の向上効果が得られた。
特に、実施例９が良好な理由としては、半楕円形状の多孔質焼結金属２３１，２３１の毛細管力に加え、円弧面同士の接触で鋭角部が構築され、その部位でグルーブ溝のような付加毛細管力、かつ、低い流動抵抗を達成しているためと考えられる。
【００４６】
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記実施形態では、熱輸送装置１０、１１０、２１０は、受熱板１２が重力方向の上部に位置するトップヒートモードである構成について説明したが、受熱板１２が重力方向の下部に位置するボトムヒートモードの構成に、本願発明を適用しても良いことは明らかである。
【符号の説明】
【００４７】
１０、１１０、２１０  熱輸送装置
１１  ヒートパイプ
１１Ａ  一端
１１Ｂ  他端
１１Ｃ  曲げ部
１１Ｄ  貯留部
１２  受熱板（受熱部）
１３  放熱フィン（放熱部）
１４  発熱素子（冷却対象部品）
１５  コンテナ
１５Ａ  内壁面（内壁）
２１  第１ウィック
２２、１２２、２２２  第２ウィック
２３  境界部
２４  作動液
３１、２３２  多孔質焼結金属
３２、１３２、２３２  蒸気流路
３３  溝部
３４  グルーブウィック
１３１  金属編組線
【図１】
2015161448.tif 000006
【図２】
2015161448.tif 000007
【図３】
2015161448.tif 000008
【図４】
2015161448.tif 000009
【図５】
2015161448.tif 000010
【図６】
2015161448.tif 000011
【図７】
2015161448.tif 000012
【図８】
2015161448.tif 000013
【図９】
2015161448.tif 000014
【図１０】
2015161448.tif 000015
【図１１】
2015161448.tif 000016
【図１２】
2015161448.tif 000017
【図１３】
2015161448.tif 000018
【図１４】
2015161448.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月16日(2015.3.16)
【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】
作動液が封入されたヒートパイプを備え、前記ヒートパイプの一端側に受熱部を設け、他端側に放熱部を設けた熱輸送装置において、
前記ヒートパイプの内壁には、前記ヒートパイプの前記受熱部に、相対的に毛細管圧力の大きい第１ウィックが配置されるとともに、前記ヒートパイプの前記放熱部に、相対的に流動抵抗の小さい第２ウィックが配置されており、前記第１ウィックおよび前記第２ウィックの境界部を重力方向の下部に配置するとともに、前記受熱部と前記放熱部との間で曲げられた曲げ部を備え、前記受熱部は前記曲げ部から重力方向上部に配置されていることを特徴とする熱輸送装置。
【請求項２】
前記第２ウィックは、前記ヒートパイプの前記内壁に長手方向に延びる複数の溝部を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱輸送装置。
【請求項３】
前記溝部の深さを０．１０〜０．２０ｍｍとしたことを特徴とする請求項２に記載の熱輸送装置。
【請求項４】
前記溝部の深さは、前記ヒートパイプの肉厚に対して３０〜７０％の深さであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱輸送装置。
【請求項５】
前記第１ウィックは、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱輸送装置。
【請求項６】
前記第２ウィックは、金属編組線あるいは微細金属網を備えることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱輸送装置。
【請求項７】
前記第２ウィックは、球状体または異型粉体を焼結して生成した多孔質焼結金属を前記ヒートパイプの幅方向中央部に備え、該多孔質焼結金属を挟んだ前記ヒートパイプ内部の左右に蒸気流路を形成したことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱輸送装置。
【請求項８】
前記第２ウィックは、１つ以上の球状体または異型粉体を焼結して生成した半楕円型多孔質焼結金属を前記ヒートパイプの幅方向中央部に備え、前記半楕円型多孔質焼結金属の平坦部が前記ヒートパイプの内壁に設置され、該半楕円型多孔質焼結金属を挟んだ前記ヒートパイプ内部の左右に蒸気流路を形成したことを特徴とする請求項１または請求項５に記載の熱輸送装置。
【請求項９】
前記ヒートパイプは、前記他端側が相対的に前記一端側よりも肉厚が薄く押圧扁平加工されたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱輸送装置。
【請求項１０】
前記複数種のウィックの境界部に前記作動液を貯留させたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱輸送装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、作動液が封入されたヒートパイプを備え、前記ヒートパイプの一端側に受熱部を設け、他端側に放熱部を設けた熱輸送装置において、前記ヒートパイプの内壁には、前記ヒートパイプの前記受熱部に、相対的に毛細管圧力の大きい第１ウィックが配置されるとともに、前記ヒートパイプの前記放熱部に、相対的に流動抵抗の小さい第２ウィックが配置されており、前記第１ウィックおよび前記第２ウィックの境界部を重力方向の下部に配置するとともに、前記受熱部と前記放熱部との間で曲げられた曲げ部を備え、前記受熱部は前記曲げ部から重力方向上部に配置されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この構成において、前記第２ウィックは、前記ヒートパイプの前記内壁に長手方向に延びる複数の溝部を備えても良い。