(57)【要約】【課題】コンテナの内周面に形成された細溝に対するウイックの進入を保護することにより、全体の熱抵抗損失を低減させ、最大熱輸送能力を向上させるヒートパイプを提供する。【解決手段】加熱されて蒸発し放熱して凝縮する作動流体が封入され、液相の作動流体を蒸発する位置に還流させる毛細管力を生じるウイック１７が設けられるとともに、内周面に軸線方向に沿う複数の細溝１５が形成されているヒートパイプ１０において、ウイック１７が細溝１５に進入することを防止する介在部材１８が、内周面に設けられている。したがって、ウイック１７に塞がれることがない細溝１５では、作動流体が還流しやすくなり、その結果、全体の熱抵抗損失を低減することができ、最大熱輸送能力を向上することができる。【選択図】図１
2013011363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されて蒸発し放熱して凝縮する作動流体が封入され、液相の前記作動流体を蒸発する位置に還流させる毛細管力を生じるウイックが設けられるとともに、内周面に軸線方向に沿う複数の細溝が形成されているヒートパイプにおいて、
前記ウイックが前記細溝に進入することを防止する介在部材が、前記内周面に設けられていることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
前記ウイックは、多数の粉粒体を焼結させた多孔構造体であることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記ウイックは、多数本の細線を束ねて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記介在部材は、前記内周面のらせん方向に連続するらせん状体であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートパイプ。
【請求項５】
前記介在部材は、前記ウイックよりも網目の開口幅が小さい細網状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートパイプ。
【請求項６】
径方向の前記内周面側に前記ウイックを押し付けて固定する固定部材が、設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のヒートパイプ。
【請求項７】
前記固定部材は、前記内周面のらせん方向に連続するらせん状体であることを特徴とする請求項６に記載のヒートパイプ。
【請求項８】
前記固定部材は、前記ウイックよりも網目の開口幅が小さい細網状であることを特徴とする請求項６に記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コンテナの内部に封入した作動流体によって熱を輸送するように構成されたヒートパイプに関し、特に作動流体を蒸発部に還流させる毛細管力を発生させるためのウイックが細線束によって構成され、しかも全体として扁平形状に構成されたヒートパイプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプの基本的な構成は、空気などの非凝縮性の気体を脱気したコンテナ（容器）の内部に、水やアルコールなどの目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する流体を作動流体として封入し、さらに液相の作動流体を還流させるための毛細管力を発生するウイックをコンテナの内部に設けたものである。したがって、ヒートパイプにおいては、その作動流体が外部から熱を受けて蒸発し、その蒸気が圧力の低い箇所に向けて流れた後に放熱して凝縮する。その結果、作動流体はその潜熱によって熱を輸送する。凝縮した作動流体はウイックに浸透する。一方、蒸発の生じている箇所ではウイックによる毛細管力が生じているので、ウイックに浸透した作動流体がその毛細管力によって、蒸発の生じている箇所に還流させられる。
【０００３】
このように、ヒートパイプでは、外部から熱が伝達される蒸発部と、作動流体が外部に放熱する放熱部との間で蒸気流が生じ、またこれとは反対方向に向けた液流が生じることにより、熱が輸送される。したがって、熱輸送能力を向上させ、あるいは熱抵抗を低減するためには、蒸気流と液流とを円滑に、また必要十分に生じさせることが好ましい。その一例として特許文献１には、内周面の軸線方向に沿う溝を形成したコンテナに、金属粉末を焼結してなるウイックが設けられているヒートパイプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４３３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているようなコンテナの内周面に形成された溝は、扁平型ヒートパイプの毛細管力を強化するとともに、作動流体の還流を容易にし、放熱効率を向上させる、とされている。しかしながら、金属粉末を焼結してなるウイックや多数本の細線を束ねたウイックは、コンテナの内周面の軸線方向に沿う溝に進入しやすく、細溝に埋め込まれる状態で固着されやすい。このため、ウイックに塞がれた溝は、作動流体が蒸発部と凝縮部とを還流することを阻害してしまい、その結果、全体の熱抵抗損失を増加させてしまい、最大熱輸送能力を低下させてしまうおそれがあり、この点での改善の余地がある。
【０００６】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、コンテナの内周面に形成された細溝をウイックの進入から保護することにより、全体の熱抵抗損失を低減させ、最大熱輸送能力を向上させるヒートパイプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、加熱されて蒸発し放熱して凝縮する作動流体が封入され、液相の前記作動流体を蒸発する位置に還流させる毛細管力を生じるウイックが設けられるとともに、内周面に軸線方向に沿う複数の細溝が形成されているヒートパイプにおいて、前記ウイックが前記細溝に進入することを防止する介在部材が、前記内周面に設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ウイックは、多数の粉粒体を焼結させた多孔構造体であることを特徴とするヒートパイプである。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記ウイックは、多数本の細線を束ねて構成されていることを特徴とするヒートパイプである。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記介在部材は、前記内周面のらせん方向に連続するらせん状体であることを特徴とするヒートパイプである。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記介在部材は、前記ウイックよりも網目の開口幅が小さい細網状であることを特徴とするヒートパイプである。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかの発明において、径方向の前記内周面側に前記ウイックを押し付けて固定する固定部材が、設けられていることを特徴とするヒートパイプである。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記固定部材は、前記内周面のらせん方向に連続するらせん状体であることを特徴とするヒートパイプである。
【００１４】
さらに、請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記固定部材は、前記ウイックよりも網目の開口幅が小さい細網状であることを特徴とするヒートパイプである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、ウイックがヒートパイプの内周面に軸線方向に沿って形成された複数の細溝に進入することを防止する介在部材が、ヒートパイプの内周面に設けられている。したがって、ウイックと細溝との間に設けられた介在部材が細溝をウイックの進入から保護することにより、ウイックにその隙間を塞がれることがない細溝では、その細溝における液相の作動流体の流動面積が狭められたりすることがないため、液相の作動流体が還流しやすくなる。その結果、全体の熱抵抗損失を低減させることができ、最大熱輸送能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る扁平型ヒートパイプの一例を示す断面図である。
【図２】この発明に係るヒートパイプの一例を示す斜視図である。
【図３】この発明に係る介在部材の一例を示す模式図である。
【図４】この発明に係るヒートパイプの他の例を示す斜視図である。
【図５】この発明に係る介在部材と固定部材との例を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例および比較例についての特性試験における各ヒートパイプの形状を示す平面図である。
【図７】本発明の実施例および従来例についての熱性能結果を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎにこの発明に係るヒートパイプについて説明する。この発明に係るヒートパイプは、加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮する作動流体が封入され、液相の作動流体を蒸発する位置に還流させる毛細管力を生じるウイックがコンテナの内部に配置されている。そのコンテナは、要は、気密性のある中空の容器であり、互いに離れた箇所の間で熱の輸送を行う用途に供されるヒートパイプにあっては中空管が使用される。このコンテナは、その内部と外部との間で熱を伝達する必要があるので、熱伝導率の高い素材で構成されていることが好ましく、例えば銅管を使用することが好ましい。なお、このコンテナは、その縦断面が扁平形状でもよい。
【００１８】
また、ヒートパイプの内周面、つまりコンテナの内周面には、液相の作動流体が流れる流路となり、また毛細管現象を生じて液相の作動流体を蒸発部に向けて還流させる複数の細溝が、内周面の軸線方向に沿い、かつ、円周方向に所定間隔毎に形成されている。なお、細溝の断面形状は、例えば、半円形、四角形、扇形、鋸歯状、三角形等の適宜の形状でもよい。
【００１９】
ヒートパイプの内部に封入されている作動流体は、加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、ヒートパイプを使用する温度に応じて適宜に選択される。その一例を挙げると、水やアルコール、メタノール、代替フロン、アンモニアなどが作動流体として使用される。なお、蒸発した作動流体は気相の作動流体または作動流体蒸気と呼び、凝縮した作動流体は液相の作動流体または凝縮液と呼ぶこととする。
【００２０】
また、ウイックは、凝縮液が浸透することにより毛細管力を生じる多数の粉粒体を焼結させた多孔構造体であり、例えば、銅粉を焼結して構成されている。また、このウイックは、凝縮液が浸透することにより毛細管力を生じる多数本の細線を束ねて構成されてもよい。その細線は、例えば、銅などの金属線、カーボンファイバーなど、コンテナの内部に封入される凝縮液との濡れ性が優れてあるものであればよい。
【００２１】
また、ウイックが細溝に進入することを防止する介在部材が、その外周面がコンテナのの内周面に全体的に接するような状態で、コンテナの内周面に設けられている。つまり、ウイックと細溝との間に、ウイックを構成する粉粒体または細線が細溝に進入することを防止または抑制する介在部材が設けられている。介在部材の形状は、粉粒体の粒径または細線の直径よりも網目の開口幅が小さい細網状である。言い換えると、細網状である介在部材の開口幅は、多数本の細線からなる束の少なくとも最外周部を構成する細線の直径または多孔構造体の少なくとも最外周部を構成する粉粒体の粒径以下、すなわち細線の直径または粉粒体の粒径とほぼ同等か、それよりも小さく設定されている。また、介在部材は、コンテナの内周面に沿ってらせん方向に連続する形状であって、粉粒体または細線が細溝に進入しないように巻き数が設定されてもよい。介在部材は、要は、ウイックの進入によって細溝における凝縮液の流動面積が狭められたりすることがなく、細溝による凝縮液の流動が円滑化されるように、ウイックと細溝との間に設けられていればよい。
【００２２】
さらに、この発明に係るヒートパイプには、コンテナの内周面側にウイックを押し付けて固定する固定部材が設けられてもよい。固定部材は、粉粒体の粒径または細線の直径よりも網目の開口幅が小さい細網状である。言い換えると、細網状である固定部材の開口幅は、多数本の細線からなる束の少なくとも最外周部を構成する細線の直径または多孔構造体の少なくとも最外周部を構成する粉粒体の粒径以下、すなわち細線の直径または粉粒体の粒径とほぼ同等か、それよりも小さく設定されている。また、固定部材は、ウイックを構成する粉粒体または細線をコンテナの内周面側に押し付けるとともに、コンテナの内周面のらせん方向に連続する形状でもよい。
【００２３】
ウイックは、円筒形状であるとともに、その外周面が介在部材の内周面に接するような状態で、配置されている。コンテナの内部のウイックと固定部材と介在部材と、コンテナの内周部に形成された細溝とを除いた空間が、作動流体蒸気が流動する蒸気流路とされる。また、コンテナの内部のウイックと固定部材と介在部材と、コンテナの内周部に形成された細溝とが、凝縮液が流動する液流路とされる。なお、ウイックは、円筒形状であるとともに、その外周面が介在部材の内周面に全体的に接するような状態で、固着されてもよい。具体的には、ウイックをコンテナの内部に配置した状態で所定の温度に加熱することにより、ウイックと介在部材との間に焼結を生じさせ、両者を接合する。また、固定部材が設けられている場合には、ウイックは、その外周面が介在部材の内周面に全体的に接するとともに、その内周面が固定部材の外周面に全体的に接するような状態で、固着されている。具体的には、ウイックをコンテナの内部に配置した状態で所定の温度に加熱することにより、ウイックと介在部材との間と、ウイックと固定部材との間とに焼結を生じさせて接合する。
【００２４】
したがって、この発明に係るヒートパイプでは、コンテナの一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。その蒸気流路は、ウイックに沿った流路であり、固定部材がウイックをコンテナの内周面に押し付けているので、またはウイックと介在部材の内周面と、介在部材の外周面とコンテナの内周面とが焼結により固定されているので、ヒートパイプに曲げなどの変形を加えても蒸気流路が確保され、その結果、作動流体蒸気の流動が必要十分に行われてヒートパイプとしての熱輸送特性が良好になる。
【００２５】
一方、凝縮した作動流体は、ウイックに浸透し、ウイックを構成している細線同士の間の隙間または多孔構造体の隙間を流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、液相の作動流体から蒸発すると、ウイックの細線同士の間または多孔構造体の隙間に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴う毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。そして、細線同士の間の隙間または多孔構造体の隙間が小さいことにより大きい毛細管力が発生し、いわゆる還流特性が良好になる。
【００２６】
また、凝縮した作動流体は、コンテナの内周面に形成された細溝を流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、液相の作動流体から蒸発すると、細溝に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴う毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。そして、ウイックと細溝との間に設けられた介在部材が細溝をウイックの進入から保護することにより、ウイックにその隙間を塞がれることがない細溝では、その細溝における凝縮液の流動面積が狭められたりすることがないため、液相の作動流体が還流しやすくなる。その結果、全体の熱抵抗損失を低減させることができ、最大熱輸送能力を向上させることができる。
【００２７】
つぎに、この発明の第１実施例について、第１実施例の構成と作用と、その製造手順とに分けて、それぞれ説明する。まず、第１実施例の構成と作用とについて説明する。
【００２８】
この発明に係るヒートパイプは、扁平型のヒートパイプであって、加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮する作動流体が封入されるとともに、液相の作動流体を蒸発する位置に還流させる毛細管力を生じるように多数の粉粒体を焼結させた多孔構造体によって形成されたウイックが、コンテナの内部に配置されている。
【００２９】
このヒートパイプ１のコンテナ２は、気密性のある中空の容器であり、互いに離れた箇所の間で熱の輸送を行う中空管（例えば、銅管）である。そのコンテナ２の内部には、真空脱気された状態で、例えば純水、アルコール等の凝縮性流体（図示せず）が作動液として封入されている。このヒートパイプ１の一方の端部が蒸発部３、他方の端部が凝縮部４とされ、それらの中間部位が断熱部５とされている。
【００３０】
また、コンテナ２の内周面には、凝縮液が流れる流路となり、また毛細管現象を生じて液相の作動流体を蒸発部に向けて還流させる矩形状の細溝６が、内周面の軸線方向に沿い、かつ、円周方向に所定間隔毎に形成されている。
【００３１】
コンテナ２の内部には、円筒形状の多孔構造体８が配置される。この多孔構造体８は、凝縮液が浸透することにより毛細管力を生じる多数の粉粒体７が焼結して構成されるウイックである。多孔構造体８は、例えば、粉粒体７として銅粉を焼結して構成されている。なお、ウイックは、凝縮液が浸透することにより毛細管力を生じる多数本の細線を束ねて構成されてもよい。
【００３２】
また、ウイック８が細溝６に進入することを防止する介在部材９が、その外周面がコンテナ２の内周面に接するような状態で、コンテナ２の内周面に設けられている。つまり、図３（ａ）に示すように、ウイック８と細溝６との間に、ウイック８を構成する粉粒体７が細溝６に進入することを防止または抑制する介在部材９が、設けられている。介在部材９は、図３（ｂ）に示すように、粉粒体７の粒径よりも網目の開口幅Ｓが小さく厚さが薄い銅メッシュである。言い換えると、銅メッシュの開口幅Ｓは、多孔構造体８の少なくとも最外周部を構成する粉粒体７の粒径以下、すなわち細線の直径または粉粒体７の粒径とほぼ同等か、それよりも小さく設定されている。メッシュをこのように設定することにより、細溝６の開口幅より径の小さい粉粒体７（例えば銅粉）が細溝６に張り込んで埋めてしまったり、それによって細溝６における作動液の流動面積が狭められたりすることがない。したがって、細溝６による凝縮液の流動が円滑化される。なお、介在部材は、らせん状体でもよい。また、ウイックをコンテナの内周側に押し付けて固定する固定部材が設けられてもよい。
【００３３】
ウイック８は、その外周面が介在部材９の内周面に接するような状態で、固着されている。具体的には、ウイック８をコンテナ２の内部に配置した状態で所定の温度に加熱することにより、ウイック８と介在部材９との間に焼結を生じさせ、両者を接合する。コンテナ２の内部のウイック８と介在部材９と、コンテナ２の内周部に形成された細溝６とを除いた空間が、作動流体蒸気が流動する蒸気流路とされる。また、コンテナ２の内部のウイック８と介在部材９と、コンテナ２の内周部に形成された細溝６とが、凝縮液が流動する液流路とされる。
【００３４】
したがって、この発明に係るヒートパイプでは、コンテナの一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。その蒸気流路は、ウイック８に沿った流路であり、ウイック８と介在部材９の内周面と、介在部材９の外周面とコンテナ２の内周面とが焼結により固定されているので、ヒートパイプ１に曲げなどの変形を加えても蒸気流路が確保され、その結果、作動流体蒸気の流動が必要十分に行われてヒートパイプとしての熱輸送特性が良好になる。
【００３５】
一方、凝縮した作動流体は、ウイック８に浸透し、ウイック８を構成している多孔構造体の隙間を流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、液相の作動流体から蒸発すると、多孔構造体８の隙間に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴う毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。そして、多孔構造体の隙間が小さいことにより大きい毛細管力が発生し、いわゆる還流特性が良好になる。
【００３６】
さらに、凝縮した作動流体は、介在部材９とコンテナ２の内周面に形成された細溝６とを流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、液相の作動流体から蒸発すると、介在部材９と細溝６とに形成されているメニスカスが低下するので、それに伴う毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。そして、ウイック８と細溝６との間に設けられた介在部材９が細溝６に対するウイック８の進入を阻止することにより、ウイック８にその隙間を塞がれることがない細溝６では、その細溝６における凝縮液の流動面積が狭められたりすることがないため、液相の作動流体が還流しやすくなる。その結果、全体の熱抵抗損失を低減させることができ、最大熱輸送能力を向上させることができる。
【００３７】
つぎに、この発明の第１実施例の製造手順について説明する。先ず、製品仕様に合わせてコンテナ２を形成する所定の長さのパイプを用意する。そのパイプの内部に、介在部材９を配置するとともに、銅粉７を投入する。その場合、まず、パイプ２の内周面に形成された細溝６に銅粉７が進入することを防止するために、パイプ２の内周面に沿うよう介在部材９を配置する。その後、多孔構造体８の中心側に作動液が蒸発して生じた蒸気の流路を確保するために、パイプ２の中心軸線に沿って心棒に走行する軸（図示せず）もしくは小径管（図示せず）を配置し、その心棒と介在部材９の内周面との間に銅粉を流し込む。このように銅粉７を充填した後、パイプ２を焼結炉に投入し、焼結処理する。なお、他の場合として、パイプの中心軸線に沿って心棒に走行する外周面に介在部材を設けた軸もしくは外周面に介在部材を設けた小径管をパイプの内部に配置し、その心棒と介在部材９の内周面との間に銅粉を流し込こんでもよい。
【００３８】
焼結処理が完了した後、パイプ２の長さ、ウイック８と介在部材９との体積、あるいは空隙率等を考慮して所定量の凝縮液をパイプ内に封入する。その凝縮液の封入は、真空脱気法や蒸発追い出し法などの従来知られている方法で行うことができる。そして、製品長に合わせてパイプ２の端部を溶接等により閉塞する。また、前述したように、銅粉７の粒径がメッシュの開口幅Ｓより大きいため、パイプ２を焼結するだけで、多孔構造体８が細溝６を埋めることのない構成を容易に得ることができる。
【００３９】
こうして製造されたヒートパイプ１を、扁平型ヒートパイプにする場合、その半径方向に押し潰す。例えば、直線状の扁平型ヒートパイプとする場合には、製造されたヒートパイプ１をそのまま押し潰して扁平化する。これに対して、湾曲もしくは屈曲した扁平型ヒートパイプとする場合には、製造されたヒートパイプ１を所定の形状に湾曲もしくは屈曲させ、その後に半径方向に押し潰して扁平化する。このように湾曲もしくは屈曲させる場合であっても、ウイック８は、介在部材９の内面に焼結して固定されているので、介在部材９が焼結しているコンテナ２の変形に合わせて変形し、その結果、ウイック８に沿う蒸気流路と液流路とが確保される。
【００４０】
つぎに、図１と図４ないし図７とを用いて、この発明の第２実施例について、第２実施例の構成と作用と、その製造手順と、その試験とに分けて、それぞれ説明する。まず、第２実施例の構成と作用とについて説明する。
【００４１】
この発明に係るヒートパイプは、加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮する作動流体が封入されるとともに、凝縮液が浸透することにより毛細管力を生じる多数本の細線を束ねて形成されたウイックが、コンテナの内部に配置されている。
【００４２】
このヒートパイプ１０のコンテナ１１は、図４に示すように、気密性のある中空の容器であり、互いに離れた箇所の間で熱の輸送を行う中空管（例えば、銅管）である。そのコンテナ１１の内部には、真空脱気された状態で、例えば純水、アルコール等の図示しない凝縮性流体が作動液として封入されている。このヒートパイプ１０の一方の端部が蒸発部１２、他方の端部が凝縮部１３とされ、それらの中間部位が断熱部１４とされている。なお、この発明に係るヒートパイプ１０は、代表的な例として図１に示すように、縦断面が扁平形状であるものがあげられる。
【００４３】
また、コンテナ１１の内周面には、凝縮液が流れる流路となり、また毛細管現象を生じて液相の作動流体を蒸発部１２に向けて還流させる矩形状の細溝１５が、内周面の軸線方向に沿い、かつ円周方向に所定間隔毎に形成されている。
【００４４】
コンテナ１１の内部には、図４に示すように、凝縮液が浸透することにより毛細管力を生じるよう、多数本の銅細線１６を束ねて円筒形状に構成されたウイック１７が配置される。
【００４５】
また、ウイック１７が細溝１５に進入することを防止する介在部材１８が、その外周面がコンテナ１１の内周面に接するような状態で、コンテナ１１の内周面に設けられている。つまり、図５（ａ）に示すように、ウイック１７と細溝１５との間に、ウイック１７を構成する細線１６が細溝１５に進入することを防止または抑制する介在部材１８が設けられている。介在部材１８は、コンテナ１１の内周面に外周面が全体的に接するらせん条体であって、ウイック１７を構成する細線１６がらせん状体の軸線方向の隙間をすり抜けて細溝１５に進入しないように、その巻き数が設定されている。言い換えると、図５（ａ）の破線部Ｂにおけるコンテナの軸線方向の断面である図５（ｂ）に示すように、細線１６がコンテナの径方向において細溝側に進入するのを防ぐために、細線１６の長さよりも短くらせん状体１８の隙間Ｐが形成されている。らせん状体１８をこのように設定することにより、細線１６が細溝１５に張り込んで埋めてしまったり、それによって細溝１５における作動液の流動面積が狭められたりすることがない。したがって、細溝１５による凝縮液の流動が円滑化される。
【００４６】
さらに、この発明に係るヒートパイプには、径方向の内周面側にウイックを押し付けて固定する固定部材が設けられている。固定部材１９は、図４または図５に示すように、ウイック１７を構成する多数の銅の細線同士が隣接して毛細管力を生じるように、多数の細線１６をコンテナ１１の内周面に押し付けて結束し保持するらせん状体である。固定部材１９が多数の細線１６をコンテナ１１の径方向において内周面に押し付けることによって、細線１６は、内周面の径方向ならびに円周方向に均一に配置される。つまり、多数の細線１６によって構成されるウイック１７は、固定部材１９に介在部材１８の内周面に押し付けられることによって、円筒形状をなしている。
【００４７】
円筒形状のウイック１７は、その最外周側を構成する細線１６が介在部材１８の内周面に接するような状態で、またその最内周面側を構成する細線１６が固定部材１９の外周面に接するような状態で、配置されている。コンテナ１１の内部のウイック１７と介在部材１８と固定部材１９と、コンテナ１１の内周部に形成された細溝１５とを除いた空間が、作動流体蒸気が流動する蒸気流路とされる。また、コンテナ１１の内部のウイック１７と介在部材１８と固定部材１９と、コンテナ１１の内周部に形成された細溝１５とが、凝縮液が流動する液流路とされる。なお、ウイックは、コンテナの内部に配置した状態で所定の温度に加熱することにより、ウイックと介在部材との間と、ウイックと固定部材との間とに焼結を生じさせ、それらを接合してもよい。
【００４８】
したがって、この発明に係るヒートパイプでは、コンテナ１１の一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。その蒸気流路は、ウイック１７に沿った流路であり、固定部材１９がウイック１７をコンテナ１１の内周面に押し付けているので、ヒートパイプ１０に曲げなどの変形を加えても蒸気流路が確保され、その結果、作動流体蒸気の流動が必要十分に行われてヒートパイプ１０としての熱輸送特性が良好になる。
【００４９】
一方、凝縮した作動流体は、ウイック１７に浸透し、ウイック１７を構成している細線同士の間の隙間を流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、液相の作動流体から蒸発すると、ウイック１７の細線同士の間に形成されているメニスカスが低下するので、それに伴う毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部側に還流する。固定部材１９が多数の細線１６をコンテナ１１の径方向において内周面に押し付けることによって、内周面の径方向ならびに円周方向に均一に分散された細線同士の間の隙間は、均一で小さいことにより大きい毛細管力を発生し、いわゆる還流特性を向上させることができる。
【００５０】
さらに、凝縮した作動流体は、介在部材１８と固定部材１９とコンテナ１１の内周面に形成された細溝１５とを流路として、蒸発の生じる箇所に向けて流動する。すなわち、液相の作動流体から蒸発すると、介在部材１８と固定部材１９と細溝１５とに形成されているメニスカスが低下するので、それに伴う毛細管力が生じ、その毛細管力をポンプ力として液相の作動流体が蒸発部１２側に還流する。そして、ウイック１７と細溝１５との間に設けられた介在部材１８が細溝１５に対するウイック１７の進入を防止することにより、ウイック１７の細線１６にその隙間を塞がれることがない細溝１５では、その細溝１５における凝縮液の流動面積が狭められたりすることがなく、さらにヒートパイプ１０に曲げなどの変形を加えても液流路が確保されるため、液相の作動流体が還流しやすくなる。その結果、全体の熱抵抗損失を低減させることができ、最大熱輸送能力を向上させることができる。
【００５１】
つぎに、この発明の第２実施例の製造手順について説明する。先ず、製品仕様に合わせてコンテナ１１を形成する所定の長さのパイプを用意する。そのパイプ１１の内部に、介在部材１８を配置するとともに、複数本の細線１６を挿入し、固定部材１９を配置する。その場合、まず、パイプ１１の内周面に形成された細溝１５に細線１６が進入することを防止するために、パイプ１１の中心軸線に沿って心棒に走行する外周面に介在部材１８を設けた軸（図示せず）もしくは外周面に介在部材１８を設けた小径管（図示せず）を挿入し、パイプ１１の内周面に沿うよう介在部材１８を配置する。介在部材１８を配置し、軸または小径管を抜き出した後に、パイプ１１の内径よりも外径が小さいリング（図示せず）の円周方向に複数本の細線１６の端部をくくりつけて、そのリングを内周面に介在部材１８が設けられたパイプ１１の一端部側から挿入し、パイプ１１の他端部側からそのリングを抜き出す。リングを抜き出した後、パイプ１１の中心軸線に沿って心棒に走行する外周面に固定部材１９を設けた軸もしくは外周面に固定部材１９を設けた小径管を挿入し、パイプ１１の径方向の内周面側にウイック１７を押し付けて固定する固定部材１９を配置する。固定部材１９を配置し、軸または小径管を抜き出した後に、小さいリングにくくりつけた複数本の細線１６の端部を、リングから離す。なお、固定部材を配置した後または細線の端部をリングから離した後に、パイプを焼結炉に投入し、焼結処理してもよい。
【００５２】
固定部材１９を配置した後または細線１６の端部をリングから離した後または焼結処理が完了した後、パイプ１１の長さ、ウイック１７と介在部材１８との体積、あるいは空隙率等を考慮して所定量の凝縮液をパイプ内に封入する。その凝縮液の封入は、真空脱気法や蒸発追い出し法などの従来知られている方法で行うことができる。そして、製品長に合わせてパイプの端部を溶接等により閉塞する。また、前述したように、介在部材１８が細溝１５に対するウイック１７の進入を阻んでいるため、ウイック１７を構成する細線１６が細溝１５を埋めることのない構成を容易に得ることができる。
【００５３】
こうして製造されたヒートパイプ１０を、図１に示すような扁平型ヒートパイプにする場合、その半径方向に押し潰す。例えば、直線状の扁平型ヒートパイプとする場合には、製造されたヒートパイプ１０をそのまま押し潰して扁平化する。これに対して、湾曲もしくは屈曲した扁平型ヒートパイプとする場合には、製造されたヒートパイプ１０を所定の形状に湾曲もしくは屈曲させ、その後に半径方向に押し潰して扁平化する。このように湾曲もしくは屈曲させる場合であっても、ウイック１７は、固定部材１９に介在部材１８の内面側に押し付けられ固定されているので、コンテナ１１の変形に合わせて変形し、その結果、ウイック１７に沿う蒸気流路と液流路とが確保される。または、焼結処理されている場合、ウイック１７は、介在部材１８の内面に焼結して固定されているので、介在部材１８が焼結しているコンテナ１１の変形に合わせて変形し、その結果、ウイック１７に沿う蒸気流路と液流路とが確保される。
【００５４】
つぎに、この発明における第２実施例と比較例とを比較した性能試験を説明する。この性能試験では、「熱抵抗」すなわち「熱性能」に関する熱性能試験を行った。
【００５５】
第２実施例のヒートパイプは、扁平型ヒートパイプであり、上述した構成と同様である。次に、比較対象のヒートパイプは、介在部材がコンテナの内周面に設けられていないことを除いて、第２実施例の構成と同様である。どちらの扁平型ヒートパイプも、図６に示すように、全長は２５０ｍｍとし、扁平化された時の厚さは３．５ｍｍ、扁平化された時の幅方向長さは７．７ｍｍであり、さらに折り曲げ１３５度である箇所が２箇所設けられている。また、作動流体は水を用いた。
【００５６】
また、図６（ａ）に示すように、電気ヒータ２０の表面（１５ｍｍ×１５ｍｍ）に試験対象とするヒートパイプの一端部を接触させ、そのヒートパイプの他端部を、放熱板２１の上面（４０ｍｍ×４０ｍｍ）に接触させて配置した。また、電気ヒータ２０と放熱板２１との間は、断熱部とした。図６（ｂ）に示すように、電気ヒータ２０に通電することによりヒートパイプの蒸発部を加熱し、その入熱量Ｑ（Ｗ）と、電気ヒータ２０の表面の温度Ｔｈ（℃）と、断熱部の温度Ｔａ（℃）と、電気ヒータ２０に配置されたヒートパイプの一端部の温度Ｔｅ（℃）と、放熱板２１の上部に配置されたヒートパイプの他端部の温度Ｔｃ（℃）とを測定した。これらの測定データから各ヒートパイプの熱抵抗Ｒ（℃／Ｗ）は、
Ｒ＝（Ｔｅ−Ｔｃ）／Ｑ…（１）
として表すことができる。また、各ヒートパイプのいわゆるドライアウトの生じない範囲での最大入熱量Ｑｍａｘ（Ｗ）を求めた。図７に、第２実施例および比較対象のヒートパイプの試験結果を示す。また、試験を行ったヒートパイプの数はそれぞれ５本であり、その平均値を試験結果として示す。
【００５７】
図７の試験結果から、以下のように評価することができる。第２実施例のヒートパイプでは最大入熱量Ｑｍａｘが４０Ｗであるのに対し、比較対象のヒートパイプでは最大入熱量Ｑｍａｘが３６Ｗであることから、第２実施例の方が最大入熱量Ｑｍａｘは高い。また、第２実施例のヒートパイプでは熱抵抗Ｒが略０．１℃／Ｗであるのに対し、比較対象のヒートパイプでは熱抵抗Ｒが略０．２℃／Ｗであることから、第２実施例の方が熱抵抗Ｒは低い。これは、作動流体は、凝縮部から蒸発部に流動する際に、ウイックにその隙間を塞がれることがない細溝を還流するため、流動抵抗は比較例より低くなると推察できる。これらの結果から、ウイックが細溝に進入することを防止する介在部材をヒートパイプの内周面に設けることが望ましいことが分かる。
【００５８】
なお、この発明に係るヒートパイプは上記の具体例に限らず、要は、細溝による凝縮液の流動を円滑化するために、ウイックの進入によって細溝における凝縮液の流動面積が狭められたりすることがないようウイックと細溝との間に介在部材が設けられていればよい。したがって、ウイックの形状は、円筒形状ではなくてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１，１０…ヒートパイプ、  ２，１１…コンテナ、  ６，１５…細溝、  ８，１７…ウイック、  ９，１８…介在部材、  １９…固定部材。
【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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