(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプのウィックであって、
多孔質の筒体と、
前記筒体の内部空間において前記筒体の軸方向に延びており、前記内部空間を仕切る多孔質の複数の壁体と、を備えており、
前記複数の壁体が前記内部空間を仕切ることによって前記軸方向に延びる複数の液体流路と複数の気体流路が前記内部空間に形成されており、
前記液体流路は、前記軸方向の一端部が開口しており、他端部が封止されており、
前記気体流路は、前記軸方向の一端部が封止されており、他端部が開口しており、
前記軸方向に直交する断面において、複数の前記液体流路の断面積の合計が複数の前記気体流路の断面積の合計より大きく、
前記軸方向に直交する断面において、前記筒体が長方形に形成されており、前記筒体の長辺側の面に伝熱装置が固定される、ウィック。
【請求項２】
前記液体流路が、複数の前記壁体に囲まれており、前記筒体に接していない、請求項１に記載のウィック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、ヒートパイプのウィックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（日本国特開２０１１−１９０９９６号公報）に開示されているヒートパイプは、ウィックとケースを備えている。ウィックとケースは筒状に形成されている。ウィックは多孔質材料から形成されており、ケースは緻密質である金属材料から形成されている。ウィックの内部空間には液体流路が形成されており、液体の作動流体がこの液体流路を流れる。ケースはウィックの外周面を覆っている。ケースとウィックの間の空間には気体流路が形成されており、気体の作動流体がこの気体流路を流れる。また、ケースは伝熱ブロックによって加熱されており、伝熱ブロックによって加熱されたケースからウィックに熱が伝達される。【０００３】
特許文献１のヒートパイプでは、液体の作動流体が液体流路を流れると、その作動流体が毛細管現象によって多孔質のウィックに浸透してゆく。ウィックに浸透した液体の作動流体は、ケースからウィックに伝達された熱を受熱して蒸発し、気体の作動流体に状態変化する。蒸発した作動流体は、ウィックから気体流路に流入して気体流路を流れてゆく。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒートパイプでは、液体の作動流体を効率よく加熱して気体の作動流体に状態変化させることが好ましい。そのためには、ウィックから液体の作動流体に熱を効率よく伝達することが好ましい。従来のヒートパイプでは、この点で不十分なところがあった。そこで本明細書は、液体の作動流体に効率よく熱を伝達することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示するヒートパイプのウィックは、多孔質の筒体と、筒体の内部空間において筒体の軸方向に延びており、内部空間を仕切る多孔質の複数の壁体と、を備えている。複数の壁体が内部空間を仕切ることによって軸方向に延びる液体流路と気体流路が内部空間に形成されている。液体流路は、軸方向の一端部が開口しており、他端部が封止されている。気体流路は、軸方向の一端部が封止されており、他端部が開口している。【０００６】
このような構成によれば、筒体の内部空間に液体流路と気体流路を形成する多孔質の壁体を備えているので、液体流路を流れる液体の作動流体が、毛細管現象によって液体流路から壁体に浸透してゆく。壁体に浸透した液体の作動流体は、壁体から熱を受熱して蒸発し、気体の作動流体に状態変化する。蒸発した作動流体は、壁体から気体流路に流入して気体流路を流れてゆく。このような構成によれば、壁体を備えているので、液体の作動流体がウィックに接する部分が増加し、ウィックから受熱できる部分が増加する。そのため、液体の作動流体に効率よく熱を伝達することができる。【０００７】
上記のウィックでは、筒体の軸方向に直交する断面において、液体流路の断面積が気体流路の断面積より大きくてもよい。【０００８】
このような構成によれば、液体の作動流体が液体流路を流れるときの抵抗を小さくすることができる。【０００９】
また、液体流路が、複数の壁体に囲まれており、筒体に接していなくてもよい。【００１０】
このような構成によれば、液体流路を流れる液体の作動流体に対して壁体から効率的に熱を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例のウィックを備えるヒートパイプの概略構成を示す図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】ループヒートパイプの概略構成を示す図である。
【図６】他の実施例の図４に対応する断面図である。
【図７】更に他の実施例の図４に対応する断面図である。
【図８】更に他の実施例の液体流路と気体流路の断面図である。
【図９】更に他の実施例の図４に対応する断面図である。
【図１０】更に他の実施例の図４に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例について添付図面を参照して説明する。図１から図３に示すように、実施例に係るヒートパイプ１は、ウィック２とケース３を備えている。ヒートパイプ１は、作動流体を用いて熱を伝達する装置である。
【００１３】
ウィック２は、ウィック筒体２１と複数の壁体２２を備えている。ウィック筒体２１は、例えばセラミックスなどの多孔質材料から形成されている。ウィック筒体２１の内側には内部空間７０が形成されている。ウィック筒体２１は、円筒状に形成されている。よって、内部空間７０も円筒状に形成されている。
【００１４】
複数の壁体２２は、ウィック筒体２１と同様に例えばセラミックスなどの多孔質材料から形成されている。複数の壁体２２は、ウィック筒体２１の円筒状の内部空間７０の中に配置されている。図２に示すように、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面において、横方向（ｙ方向）に等間隔で並んでいる複数の壁体２２と、縦方向（ｚ方向）に等間隔で並んでいる複数の壁体２２がある。ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面において、各壁体２２の両端部はウィック筒体２１の内周面に固定されている。複数の壁体２２とウィック筒体２１は一体的に形成されており、ハニカム構造体になっている。横方向と縦方向に並んでいる複数の壁体２２は、格子状に組み合わされており、一体的に形成されている。
【００１５】
複数の壁体２２は、ウィック筒体２１の内部空間７０をウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）と直交する方向（ｙ方向とｚ方向）に仕切っている。複数の壁体２２が内部空間７０を仕切ることによって、内部空間７０に複数の液体流路５１と複数の気体流路５２が形成されている。図２に示す例では、４個の液体流路５１と１２個の気体流路５２が形成されている。内部空間７０の中央部に複数の液体流路５１が形成されており、内部空間７０の周縁部に複数の気体流路５２が形成されている。複数の液体流路５１が複数の気体流路５２より内側に形成されている。図２に示す例では、内側の４個の空間のそれぞれが液体流路５１を構成しており、外側の１２個の空間のそれぞれが気体流路５２を構成している。液体の作動流体が液体流路５１を流れ、気体の作動流体が気体流路５２を流れる。
【００１６】
ウィック筒体２１の軸方向に直交する断面において、液体流路５１は、複数の壁体２２に囲まれており、複数の壁体２２に接している。液体流路５１はウィック筒体２１に接していない。気体流路５２は、複数の壁体２２とウィック筒体２１に囲まれており、複数の壁体２２とウィック筒体２１に接している。複数の壁体２２のうち、内部空間７０の中央部に配置されている壁体２２を中央壁体２２ａという。中央壁体２２ａは、内部空間７０の中央部を通過している。
【００１７】
図３に示すように、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）と平行な断面において、複数の壁体２２は、前記軸方向（ｘ方向）に延びている。複数の壁体２２は、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）の一端部から他端部まで延びている。また、複数の液体流路５１と複数の気体流路５２は、前記軸方向（ｘ方向）に延びている。複数の液体流路５１と複数の気体流路５２は、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）の一端部から他端部まで延びている。液体流路５１は、ウィック筒体２１の軸方向の一端部が開口しており、他端部が第１の封止体４１によって封止されている。気体流路５２は、ウィック筒体２１の軸方向の一端部が第２の封止体４２によって封止されており、他端部が開口している。図４に示すように、ウィック筒体２１の軸方向の他端部（液体の作動流体の出口側）では、複数の液体流路５１が閉塞している。反対に、図示しないが、ウィック筒体２１の軸方向の一端部（液体の作動流体の入口側）では、複数の気体流路５２が閉塞している。第１の封止体４１と第２の封止体４２は、ウィック筒体２１と複数の壁体２２と一体になっている。
【００１８】
図３に示すように、ケース３は、ケース筒体３２と一対の蓋体３１を備えている。ケース筒体３２と一対の蓋体３１は、例えば銅（Ｃｕ）などの金属材料から形成されている。ケース筒体３２は、円筒状に形成されている。ケース筒体３２は、角筒状に形成されていてもよい。ケース筒体３２の軸方向（ｘ方向）に直交する断面におけるケース筒体３２の形状は特に限定されるものではない。ケース筒体３２は、ウィック筒体２１の外側に配置されている。ケース筒体３２は、ウィック筒体２１を覆っている。ケース筒体３２の内周面がウィック筒体２１の外周面と密着している。一対の蓋体３１は、ケース筒体３２の両端部に固定されている。一対の蓋体３１は、ケース筒体３２を封止している。
【００１９】
ケース３には、伝熱装置８０が取り付けられている。伝熱装置８０は、ケース３の外周面に固定されている。伝熱装置８０は、ケース３に熱を伝達する装置である。ケース３は伝熱装置８０によって加熱される。
【００２０】
次に、上記のヒートパイプ１を備えているループヒートパイプ１０１について説明する。図５に示すように、ループヒートパイプ１０１は、蒸発器１１１と蒸気管１２２と凝縮器１１２と液管１２１を備えている。蒸発器１１１と蒸気管１２２と凝縮器１１２と液管１２１は、ループを形成するように接続されている。また、ループヒートパイプ１０１は、リザーバ１２５を備えている。
【００２１】
蒸発器１１１は、上記のヒートパイプ１によって構成されている。蒸発器１１１では、液体の作動流体が加熱されて蒸発し、気体の作動流体に状態変化する。作動流体は蒸発器１１１で受熱する。蒸発器１１１は、作動流体を加熱する機器である。
【００２２】
凝縮器１１２では、気体の作動流体が冷却されて凝縮し、液体の作動流体に状態変化する。作動流体は凝縮器１１２で放熱する。凝縮器１１２は、作動流体から受熱する機器である。
【００２３】
液管１２１は、液体の作動流体を凝縮器１１２から蒸発器１１１に案内する。液管１２１の上流端部が凝縮器１１２に接続されており、下流端部が蒸発器１１１に接続されている。液体の作動流体が液管１２１内を流れる。
【００２４】
蒸気管１２２は、気体の作動流体を蒸発器１１１から凝縮器１１２に案内する。蒸気管１２２の上流端部が蒸発器１１１に接続されており、下流端部が凝縮器１１２に接続されている。気体の作動流体が蒸気管１２２内を流れる。
【００２５】
リザーバ１２５は、液管１２１に設置されている。液管１２１を流れる液体の作動流体の一部を貯留する。これによって、液管１２１から蒸発器１１１に流れる液体の作動流体の流量を調整している。
【００２６】
次に上記のループヒートパイプ１０１の動作について説明する。上記のループヒートパイプ１０１では、ヒートパイプ１のケース３が加熱されており、その熱によってウィック２が加熱されている。したがって、ウィック２のウィック筒体２１と壁体２２が加熱されている。この状態で、液管１２１内を流れた液体の作動流体が、液管１２１から蒸発器１１１に導入される。すなわち、液体の作動流体が液管１２１からヒートパイプ１に導入される。ヒートパイプ１に導入された液体の作動流体は、ウィック筒体２１の内部空間７０に形成されている複数の液体流路５１に流入して液体流路５１を流れる。液体流路５１を流れる液体の作動流体は、毛細管現象によって多孔質の壁体２２に浸透してゆく。
【００２７】
液体の作動流体は、多孔質の壁体２２に浸透すると壁体２２から受熱して蒸発し、気体の作動流体に状態変化する。蒸発した作動流体は、多孔質の壁体２２から複数の気体流路５２に流入して気体流路５２を流れる。そして、気体流路５２を流れた気体の作動流体は、ヒートパイプ１から流出して蒸気管１２２内に流入する。すなわち、気体の作動流体が蒸発器１１１から蒸気管１２２内に流入する。
【００２８】
蒸気管１２２内に流入した気体の作動流体は、蒸気管１２２内を流れて、蒸気管１２２から凝縮器１１２に導入される。凝縮器１１２に導入された気体の作動流体は、凝縮器１１２で放熱して凝縮し、液体の作動流体に状態変化する。凝縮した液体の作動流体は、凝縮器１１２から液管１２１内に流入して再び液管１２１内を流れる。そして、液管１２１内を流れた液体の作動流体は、再び液管１２１からヒートパイプ１に導入される。このようにして、作動流体が液体と気体の間で状態変化しながらループヒートパイプ１０１を循環して流れる。作動流体によって熱が輸送される。
【００２９】
上述の説明から明らかなように、実施例に係るウィック２は、ウィック筒体２１の内部空間７０に液体流路５１と気体流路５２を形成する多孔質の壁体２２を備えている。これによって、液体流路５１を流れる液体の作動流体が、毛細管現象によって液体流路５１から多孔質の壁体２２に浸透してゆく。壁体２２に浸透した液体の作動流体は、壁体２２から受熱して蒸発し、気体の作動流体に状態変化する。蒸発した作動流体は、多孔質の壁体２２から気体流路５２に流入して気体流路５２を流れる。このような構成によれば、壁体２２を備えることによって液体の作動流体がウィック２に接する部分が増加するので、液体の作動流体がウィック２から熱を受熱しやすくなる。これによって、ウィック２から液体の作動流体に効率よく熱を伝達することができる。
【００３０】
また、上記の構成によれば、液体流路５１が複数の壁体２２に囲まれており、ウィック筒体２１に接していないので、液体流路５１を流れる液体の作動流体に対して壁体２２から効率的に熱を伝達することができる。
【００３１】
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３２】
上記の実施例では、内部空間７０の中央部に複数の液体流路５１が形成されており、内部空間７０の周縁部に複数の気体流路５２が形成されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施例では、図６に示すように、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面において、液体流路５１と気体流路５２が交互に形成されていてもよい。複数の液体流路５１と複数の気体流路５２が市松模様のように形成されていてもよい。また、図７に示すように、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面において、複数の液体流路５１と複数の気体流路５２が、一列ごとに交互に形成されていてもよい。
【００３３】
また、図８に示すように、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面において、各液体流路５１の断面積が、各気体流路５２の断面積より大きくてもよい。また、複数の液体流路５１の断面積の合計が、複数の気体流路５２の断面積より合計より大きくてもよい。このような構成によれば、液体の作動流体が液体流路５１を流れるときの抵抗を小さくすることができる。液体の作動流体がスムーズに流れるので、ウィック２に作動流体を効率的に導入することができる。
【００３４】
上記の実施例では、ウィック筒体２１が円筒状に形成されていたがこの構成に限定されるものではない。ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面におけるウィック筒体２１の形状は特に限定されるものではない。他の実施例では、図９に示すように、ウィック筒体２１が角筒状に形成されていてもよい。図９では、ウィック筒体２１の軸方向（ｘ方向）に直交する断面の形状が長方形である。ウィック筒体２１の上面に伝熱装置８０が固定されている。図９に示す断面において、ウィック筒体２１の上辺と下辺が側辺よりも長くなるように、ウィック筒体２１が形成されている。ウィック筒体２１の上辺と下辺が長辺であり、側辺が短辺である。このような構成によれば、伝熱装置８０からウィック筒体２１に熱を伝達するときの面積を広くすることができ、熱を伝達し易くすることができる。また、ウィック筒体２１の上下方向の長さが短いので、壁体２２を介して上下方向に熱を素早く伝達することができる。
【００３５】
また、更に他の実施例では、図１０に示すように、ウィック筒体２１の軸方向に直交する断面において、複数の壁体２２が同心円状および放射状に配置されていてもよい。図１０に示す断面において、同心円状に配置されている複数の壁体２２は、ウィック筒体２１と同心円状に配置されている。複数の壁体２２は、ウィック筒体２１の周方向に延びている。また、図１０に示す断面において、放射状に配置されている複数の壁体２２は、内部空間７０の中心部からウィック筒体２１の径方向に延びている。放射状の複数の壁体２２では内部空間７０の中心部まで熱が速く伝わる。
【００３６】
次に、ウィック２の製造方法の一例について説明する。ウィック２の製造するときは、まず、セラミックス原料の粉末に水とバインダーを添加して混練し、可塑性を有する練土を作製する。次に、作製した練土をハニカム構造体になるように押し出し成形する。これによって、ウィック筒体２１と複数の壁体２２を備えるハニカム構造体が形成される。
【００３７】
次に、ハニカム構造体の一端面にシートを貼り付け、そのシートの一部（上記の気体流路５２の端部に対応する位置）に孔を開ける。この状態で、ハニカム構造体の一端面を、封止体（上記の第１の封止体４１と第２の封止体４２）の材料を含むスラリーに浸漬する。その後、乾燥と焼成によって封止体の材料を硬化させることによって、気体流路５２の端部を封止する第２の封止体４２が形成される。また、上記と同様に、ハニカム構造体の他端面にシートを貼り付け、そのシートの一部（上記の液体流路５１の端部に対応する位置）に孔を開ける。この状態で、ハニカム構造体の他端面を、封止体の材料を含むスラリーに浸漬する。その後、乾燥と焼成によって封止体の材料を硬化させることによって、液体流路５１の端部を封止する第１の封止体４１が形成される。なお、ハニカム構造体の一端面と他端面のそれぞれを封止体の材料を含むスラリーに浸漬し、その後に乾燥と焼成を行うことによって、第２の封止体４２と第１の封止体４１を同時に形成してもよい。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３９】
１      ：ヒートパイプ
２      ：ウィック
３      ：ケース
２１    ：ウィック筒体
２２    ：壁体
２２ａ  ：中央壁体
３１    ：蓋体
３２    ：ケース筒体
４１    ：第１の封止体
４２    ：第２の封止体
５１    ：液体流路
５２    ：気体流路
７０    ：内部空間
８０    ：伝熱装置
１０１  ：ループヒートパイプ
１１１  ：蒸発器
１１２  ：凝縮器
１２１  ：液管
１２２  ：蒸気管
１２５  ：リザーバ
【図１】
0006715925.tif 000002
【図２】
0006715925.tif 000003
【図３】
0006715925.tif 000004
【図４】
0006715925.tif 000005
【図５】
0006715925.tif 000006
【図６】
0006715925.tif 000007
【図７】
0006715925.tif 000008
【図８】
0006715925.tif 000009
【図９】
0006715925.tif 000010
【図１０】
0006715925.tif 000011