(57)【要約】【課題】蒸発部の熱伝達率を向上させて、伝熱性能に優れたヒートパイプを提供する。【解決手段】内部に密閉された空洞部を有するコンテナと、コンテナの内壁に配置された毛細管力を備えたウイックと、コンテナ内に封入された、所定量の金属の微粒子をけん濁させた作動流体とを備えたヒートパイプ。ウイックがメッシュ状ウイックからなっており、金属の微粒子の少なくとも一部が、メッシュ状ウイックのメッシュ間に捕捉され、残りが前記作動流体内にけん濁状態で存在する。メッシュ状ウイックの蒸発部に位置する部分に、前記金属の微粒子が捕捉されている。金属の微粒子の大きさが２０ｎｍを超え、１５０μｍ以下の範囲内である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に密閉された空洞部を有するコンテナと、
前記コンテナの内壁に配置された毛細管力を備えたウイックと、
前記コンテナ内に封入された、所定量の金属の微粒子をけん濁させた作動流体とを備えたヒートパイプ。
【請求項２】
前記ウイックがメッシュ状ウイックからなっており、前記金属の微粒子の少なくとも一部が、前記メッシュ状ウイックのメッシュ間に捕捉され、残りが前記作動流体内にけん濁状態で存在する請求項１に記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記ヒートパイプの蒸発部に対応する部分の前記メッシュ状ウイックに、前記金属の微粒子が捕捉されている、請求項２に記載のヒートパイプ。
【請求項４】
前記金属の微粒子の大きさが２０ｎｍを超え、１５０μｍ以下の範囲内である、請求項１から３の何れか１項に記載のヒートパイプ。
【請求項５】
前記作動液に対する、前記金属の微粒子のけん濁量が１〜１３重量％の範囲内である、請求項１から４の何れか１項に記載のヒートパイプ。
【請求項６】
前記金属の微粒子が銀微粒子からなり、前記作動液が純水からなっている、請求項１から５の何れか１項に記載のヒートパイプ。
【請求項７】
前記コンテナの内壁にグルーブを備えている、請求項１から６の何れか１項に記載のヒートパイプ。
【請求項８】
前記ウイックがメッシュ状ウイックを複数枚重ねて巻付けて形成されている、請求項１から７の何れか１項に記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子などの被冷却素子の冷却デバイスに利用されるヒートパイプ、特に金属微粒子をけん濁させた作動液を利用したヒートパイプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、筐体の中に配置されるＣＰＵ、素子等の発熱部品の発熱量、発熱密度が増大し、これらを効率的に放熱する高性能のヒートシンクが求められている。ベースプレートと放熱フィンを組み合わせヒートシンクでは、筐体内における配置上の制限を受け、発熱量の増大に対応することが難しくなり、更に、ヒートパイプを組み合わせたヒートシンクが使用されるようになった。このようにヒートパイプを使用することによって、大量の熱を効率的に所望の場所に移動して、放熱することができる。
【０００３】
ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。
【０００４】
一方で、ヒートパイプの熱移動能力を一層高めようと各種提案がなされている。特開２００３−１４８８８７号公報には、ヒートパイプ本体とヒートパイプ内に配置された多孔質金属体との密着性を向上させて熱交換効率を向上するヒートパイプが開示されている。
【０００５】
即ち、開示されたヒートパイプは、密閉状態の中空部を有するヒートパイプ本体と、ヒートパイプ本体の内周面に形成された多孔質金属体層と、ヒートパイプ本体に封入された作動流体とを備えたヒートパイプである。上述した多孔質金属体層がヒートパイプ本体の内面に密着されると共に、多孔質金属体層がヒートパイプ本体に接する外側層と外側層の内側に配置される内側層とから構成されている。内側層が多孔質により構成されると共に、外側層が内側層より緻密に形成されている。
【０００６】
更に、特開２００４−８５１０８号公報には、熱媒の熱伝導率と熱拡散率とを高めるための熱伝導促進方法が開示されている。開示された方法においては、熱媒の流体内に超微細粒子固体（２０ナノメートル以下）を浮遊するが如く混在させた作動液を利用し、ヒートパイプの熱伝導促進をする方法である。混在させる超微粒子固体は２０ナノメートル以下であるので、熱媒流体中に何らの抵抗なく、流体と共に分離することなく循環する。
【０００７】
図５は、特開２００４−８５１０８号公報に開示された冷凍サイクル循環系の構造を説明する図である。図５に示すように、冷凍圧縮器１０１とシェルアンドチューブ式凝縮器１０２およびシェルアンドチューブ式蒸発器１０３内を循環する冷媒の熱交換を行うために、凝縮器内熱交換チューブ１０３や蒸発器内熱交換チューブ１０５内には熱媒が導入循環される。
【０００８】
即ち、シェルアンドチューブ式凝縮器１０２は、高圧吐出管１０８からの冷媒高圧ガス１１９の入るシェルとこのシェル内に配管されて冷媒高圧ガス１１９との熱交換を行うための凝縮器内熱交換チューブ１０３等とからなり、凝縮器内熱交換チューブ１０３内にはクーリングタワ１０６から冷却水ポンプ１１４を介して凝縮器冷却水１１８が導入され、循環する。なお、この凝縮器冷却水１１８が上述した熱媒に相当する。冷凍装置の液化ガス冷媒に超微粒子固体を混入した冷媒も上述した熱媒に相当する。
【０００９】
更に、シェルアンドチューブ式蒸発器１０４は蒸発器内ブライン冷媒１１２の導入されるシェルアンドチューブ式蒸発器１０４とこの中に配管され冷媒ガスが導入される蒸発器内熱交換チューブ１０５等とからなり、蒸発器内熱交換チューブ１０５内には冷媒液管１０９より膨張弁１１０を介して冷媒ガス１１１が導入され、シェルアンドチューブ式蒸発器１０４内には空気冷却器１０７のファンコイル式冷却器１１３から蒸発器内にブランイン冷媒１１２が導入され、この蒸発器内ブライン冷媒１１２はブラインポンプ１１５を介して空気冷却器１０７側に戻され、空気冷却器ファン１１６により冷却されて循環する。この蒸発器内ブライン冷媒１１２が上述した熱媒に当る。
【特許文献１】特開２００３−１４８８８７号公報
【特許文献２】特開２００４−８５１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された方法では、ヒートパイプ内面に焼結体などの多孔質金属を施す場合には、ヒートパイプの性能を一定にするために、多孔質の厚さを均一にする必要があり、厚さを均一にする作業は困難であった。更に、ヒートパイプの蒸発部の面積を増加させるために該当部分に多孔質部材を塗布する場合には、多孔質部材の厚さをある程度厚くする必要がある。しかし、多孔質部材を厚くすると、この部分での流路抵抗が大きくなり、作動液の蒸発が妨げられ、ヒートパイプの特性が劣化することがあった。
【００１１】
特許文献２に開示された方法では、超微粒子を浮遊させた作動液を利用する場合には、超微粒子と作動液の相性によっては浮遊させることが困難であった。更に、入手できる超微粒子にも制限があるために、利用範囲が限られるなどの問題点があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、蒸発部の熱伝達率を向上させ、伝熱性能に優れたヒートパイプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者は、上述した問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、作動液に金属の微粒子をけん濁させた流体を使用すると、流体の熱伝導を向上させることができ、ヒートパイプの蒸発部の熱性能を高めることができることが判明した。更に、ヒートパイプのコンテナ内にメッシュ等のウイックを用いて、所定の大きさの金属微粒子をけん濁させた作動液を使用すると、ウイックの蒸発部に位置する部分に金属の微粒子が捕捉されて、上述した流体の熱伝導を向上させることと合わせて、蒸発部の熱伝達率が著しく向上することが判明した。
【００１４】
一方で、ウイックに捕捉される金属微粒子が大きすぎると、蒸発部における流路抵抗が大きくなり、作動液の蒸発が妨げられ、ヒートパイプの特性が劣化することがある。従って、金属の微粒子の大きさおよび量が、蒸発部の熱伝達率を向上させる上で、重要な要素になっていることが判明した。
この発明は上述した研究結果に基づきなされたものである。
【００１５】
この発明のヒートパイプの第１の態様は、内部に密閉された空洞部を有するコンテナと、前記コンテナの内壁に配置された毛管力を備えたウイックと、前記コンテナ内に封入された、所定量の金属の微粒子をけん濁させた作動流体とを備えたヒートパイプである。
【００１６】
この発明のヒートパイプの第２の態様は、前記ウイックがメッシュ状ウイックからなっており、前記金属の微粒子の少なくとも一部が、前記メッシュ状ウイックのメッシュ間に捕捉され、残りが前記作動流体内にけん濁状態で存在するヒートパイプである。
【００１７】
この発明のヒートパイプの第３態様は、前記メッシュ状ウイックの蒸発部に位置する部分に、前記金属の微粒子が捕捉されているヒートパイプである。
【００１８】
この発明のヒートパイプの第４の態様は、前記金属の微粒子の大きさが２０ｎｍを超え、１５０μｍ以下の範囲内であるヒートパイプである。
【００１９】
この発明のヒートパイプの第５の態様は、前記作動液に対する、前記金属の微粒子のけん濁量が１〜１３重量％の範囲内であるヒートパイプである。
【００２０】
この発明のヒートパイプの第６の態様は、前記金属の微粒子が銀微粒子からなり、前記作動液が純水からなっているヒートパイプである。
【００２１】
この発明のヒートパイプの第７の態様は、前記コンテナの内壁にグルーブを備えているヒートパイプである。
【００２２】
この発明のヒートパイプの第８の態様は、前記ウイックがメッシュ状ウイックを複数枚重ねて巻付けて形成されているヒートパイプである。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によると、ヒートパイプの蒸発部の熱伝達率を向上させることができるので、該当部分の熱性能を向上させることが可能となり、ヒートパイプの伝熱性能を向上させることができる。
更に、この発明によると、メッシュなどの加工性のよい材料をウィックとして利用できるため，ヒートパイプの性能を安定化させることが容易となる。
更に、ウィックとしては、メッシュなどの入手しやすいものを利用できるので、従来の微粒子を浮遊させた作動液を利用したヒートパイプよりも、製造コストを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明のヒートパイプの態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。
この発明のヒートパイプの１つの態様は、内部に密閉された空洞部を有するコンテナと、前記コンテナの内壁に配置された毛細管力を備えたウイックと、前記コンテナ内に封入された、所定量の金属の微粒子をけん濁させた作動流体とを備えたヒートパイプである。上述したウイックがメッシュ状ウイックからなっており、金属の微粒子の少なくとも一部が、メッシュ状ウイックのメッシュ間に捕捉され、残りが作動流体内にけん濁状態で存在する。
【００２５】
ヒートパイプは、例えば銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属で作製された密閉されたコンテナの中に、脱気された状態で作動液が封入されている。コンテナは丸型、板状、扁平状等があり、コンテナの内壁には、グルーブが形成されており、グルーブの形成された内壁に、毛細管力を備えたウイックが密着して配置されている。この発明のヒートパイプにおいては、作動液として、金属の微粒子を水にけん濁させたものを使用している。
【００２６】
上述したように、ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。
【００２７】
この発明のヒートパイプにおいては、ヒートパイプの蒸発部に対応するコンテナの内壁部に密着して配置されたメッシュ状ウイックのメッシュ間、即ち、金属細線材を縦横方向に交互に織り込んで形成された、少なくとも縦方向の金属細線材と横方向の金属線材の交点を含む部分、および、概ね矩形の空間に、金属の微粒子の少なくとも一部が捕捉され、残りが作動流体内にけん濁状態で存在する。メッシュ状ウイックは、通常上述した金属細線材のシート状のウイックで、何枚かのメッシュを重ね合わせて使用する。
【００２８】
また、重ね合わせたメッシュ状ウイックを一方から巻付けたり、折り曲げて重ね合わせたりして使用する。従って、積層されたメッシュ状ウイックの各々の上述したメッシュ間に金属の微粒子の少なくとも一部が捕捉される。このように蒸発部に位置するメッシュ状ウイックに捕捉された金属の微粒子によって、蒸発部における熱伝導が高くなる。更に、残りの金属の微粒子が作動液中にけん濁状態で存在するので、流体としての作動液の熱伝導を向上させることができる。
【００２９】
金属の微粒子が大きすぎると、メッシュ間の空間を捕捉された金属の微粒子が閉塞して、流路抵抗が大きくなり、作動液の蒸発が妨げられる。一方、金属の微粒子が小さすぎると、メッシュ間の空間に金属の微粒子が捕捉されないので、蒸発部の熱伝達率が向上しない。従って、金属の微粒子の大きさは、２０ｎｍ超から１５０μｍの範囲内である。好ましくは、２０ｎｍ超から６０ｎｍの範囲内である。
【００３０】
金属の微粒子をけん濁させる作動液としては、純水が望ましい。金属の微粒子としては、銀粒子が好ましい。純水にけん濁させる銀粒子の量は、１から１３ｗｔ％の範囲内である。ここで，１重量%は金属微粒子をけん濁させた作動液の全重量のうち1%の重量が金属微粒子であることを意味する．純水にけん濁させる銀粒子の量が１ｗｔ％未満と少ない場合には、流体の熱伝導を効果的に向上させることが困難であり、メッシュ状ウイックに捕捉される銀粒子の量が少なく、蒸発部における熱伝導を高めることが困難である。一方、純水にけん濁させる銀粒子の量が１３ｗｔ％を超えて多い場合には、効果的にけん濁させることが難しく、流路抵抗が大きくなって、作動液の蒸発が妨げられて、熱伝導を効果的に向上させることが難しくなる。
【００３１】
純水にけん濁された銀粒子は、上述したように、蒸発部に位置するメッシュ状ウイックに一部が捕捉され、残りは、けん濁状態で存在する。ヒートパイプの作動中に、蒸発部で蒸発した作動液は、放熱フィン等が熱的に接続された凝縮部に移動し、冷却されて液相に戻った作動液がメッシュ状ウイック、コンテナ内壁に形成されたグルーブ等による毛細管力によって、蒸発部に還流する。
【００３２】
このように、蒸発部、凝縮部で気相、液相と相変化しながら熱を移動する際に、純水中にけん濁された金属の微粒子は、蒸発部以外の部位に配置されたメッシュ状ウイック、コンテナ内壁に形成されたグルーブに捕捉されることなく、コンテナ内を循環して、流体としての熱伝導を高める。なお、蒸発部に位置するコンテナ内の内壁に接触して配置されたメッシュ状ウイックに捕捉された金属の微粒子は、例えば、堆積されたように適量で固まって存在している。
【００３３】
その状態は、純水中に金属の微粒子がけん濁された作動液の流路抵抗が、上述した作動液の気相、液相の相変化による熱の円滑な移動が可能なように大きくなく、維持される状態である。なお、金属の微粒子は、還元または脱硫化されて、有機保護皮膜が除去された金属の微粒子である。還元または脱硫化は、金属の微粒子を５００℃以上の高温に加熱することによって行われ、同時に金属の微粒子の有機保護皮膜を除去することができる。
【００３４】
この発明のヒートパイプの１つの態様を、実施例によって説明する。
ヒートパイプ容器（コンテナ）としては、長さ２００ｍｍ、φ６ｍｍの純銅製の丸管を１ｍｍ厚さに、扁平状に加工したものを利用した。次に、コンテナの内壁に密着させて配置されるメッシュ状ウイックとして、シート状の８０μｍ#１２０メッシュを、一方の端部から巻いて、幅２．３ｍｍの５層からなるウイックを形成した。
【００３５】
作動液としては、４０ｎｍの銀粒子を脱硫化し、それを純水にけん濁させたものを作動液とした。ここで、脱硫化は銀粒子を５００℃以上の高温に加熱することにより実施し、同時に、銀粒子の有機保護皮膜を除去している。上述したように高温に過熱して脱硫化し、有機保護皮膜を除去するプロセスを施さない場合には、ヒートパイプの動作中に、銀粒子から不凝縮ガスが発生し、作動液としての信頼性が低くなった。
【００３６】
作動液にけん濁させる銀粒子の量を変化させて、蒸発部の熱伝達率の変化を調べた。即ち、コンテナ内への作動液の封入量を約17重量%として変化させず（作動液の量は一定）、純水にけん濁させる銀粒子の量を、０、１、６、１３重量％と変化させたときの、蒸発部の熱伝達率を評価した。その結果を図１に示す。図１では、横軸に銀粒子の量（重量％）を示し、縦軸に熱伝達率（Ｗ／ｍ２Ｋ）を示している。合わせて、所謂ボトムヒートとなるようにヒートパイプを０度、４５度、９０度と傾斜させたときのそれぞれの場合における銀粒子の量および熱伝達率を図１に示す。
【００３７】
図１に示すグラフから明らかなように、銀粒子をけん濁させないときには、蒸発部の熱伝達率は、概ね９０００（Ｗ／ｍ２Ｋ）であるが、銀粒子を概ね１重量％けん濁させたときには、蒸発部の熱伝達率は、ヒートパイプの傾斜角度に関係なく概ね１０、０００（Ｗ／ｍ２Ｋ）を超えている。このように、純水に銀粒子をけん濁させたときには、蒸発部の熱伝達率が向上していることが示されており、今回実験を行った条件では、純水にけん濁させた銀粒子の量が６重量％のときに、最大３２．６％の熱伝達率の向上が見られた。
【００３８】
なお、純水にけん濁させた銀粒子の量が１３重量％のときには、ヒートパイプの傾斜角が０度では、純水に銀粒子をけん濁させなかったときの蒸発部の熱伝達率と同様に概ね９０００（Ｗ／ｍ２Ｋ）に戻っている。純水にけん濁させた銀粒子の量が１３重量％を超えてくると、蒸発部の熱伝達率に向上が見られなくなっている。従って、純水にけん濁させる金属の微粒子(銀粒子)の量は、１から１３重量％の範囲内であることが好ましい。
【００３９】
なお、ヒートパイプの傾斜角度によって、純水にけん濁させた銀粒子の量が同じでも、蒸発部における熱伝達率に大きな差が生じている。例えば、純水にけん濁させた銀粒子の量が６重量％のときには、ヒートパイプの傾斜角度が９０度では、１３０、０００（Ｗ／ｍ２Ｋ）と非常に高い熱伝達率を示している。また、ヒートパイプの傾斜角度が０度の場合であっても、純水にけん濁させた銀粒子の量が６重量％のときには、蒸発部における熱伝達率は、１１０、０００（Ｗ／ｍ２Ｋ）であり、依然として高い熱伝達率を示している。この値は、純水にけん濁させた銀粒子の量が１重量％のときの、ヒートパイプの傾斜角度が４５度である場合の蒸発部における熱伝達率と概ね同一の高さである。
【００４０】
上述したように、純水に０、１、６、１３重量％の量の銀粒子をけん濁させた作動液を使用して、ヒートパイプを作動させ、蒸発部の熱伝達率を測定したヒートパイプを切り開いて、メッシュ状ウイックに付着している銀粒子の状態を調査した。その結果を図２に示す。蒸発部、凝縮部、その中間の断熱部のそれぞれについてメッシュ状ウイックに付着している銀粒子の状態をそれぞれ示す。
【００４１】
純水に銀粒子をけん濁していない状態では、勿論、蒸発部、凝縮部、中間部に銀粒子の付着は無い。純水に１重量％の銀粒子をけん濁している状態では、凝縮部、中間部に銀粒子の付着は見られないものの、蒸発部には、銀粒子の付着が見られる。純水にけん濁する銀粒子の量を６重量％とした状態では、純水に１重量％の銀粒子をけん濁している状態よりも、蒸発部における銀粒子の付着量が多くなっている。この場合も、凝縮部、中間部に銀粒子の付着は見られない。純水にけん濁する銀粒子の量を１３重量％とした状態では、純水に６重量％の銀粒子をけん濁している状態よりも、蒸発部における銀粒子の付着量が多くなっている。この場合も、凝縮部、中間部に銀粒子の付着は見られない。
【００４２】
上述したように、何れの場合も、蒸発部に銀粒子の付着が見られるものの、凝縮部および中間部には、銀粒子の付着が見られない。このことは、メッシュ状ウイックの蒸発部における部位にのみ、粒径４０ｎｍの大きさの銀粒子が捕捉され、メッシュ状ウイックの凝縮部および中間部における部位では、粒径４０ｎｍの大きさの銀粒子が捕捉されていないことを示している。このように、蒸発部に銀粒子が固まって存在していることが確認された。従って、作動液にけん濁された金属の微粒子の一部が、蒸発部のメッシュ間に捕捉されて、直接蒸発部の熱伝達率を向上させ、残りがけん濁状態のまま作動液中に存在して、流体の熱伝達率を向上させている。
【００４３】
図３は、純水にけん濁された銀粒子の量が１、６、１３重量％のときの、メッシュ間に捕捉された銀粒子の状態を示す部分拡大図である。図３（ａ）は、純水にけん濁させた銀粒子の量が１重量％のときの蒸発部のメッシュ間に銀粒子の捕捉状況を示す。図３（ｂ）は、純水にけん濁させた銀粒子の量が６重量％のときの蒸発部のメッシュ間に銀粒子の捕捉状況を示す。図３（ｃ）は、純水にけん濁させた銀粒子の量が１３重量％のときの蒸発部のメッシュ間に銀粒子の捕捉状況を示す。図３に示すように、それぞれ金属細線材を交互に編組して形成されたシート状のメッシュが積層されて形成された空間、および、縦方向の金属細線材と横方向の金属細線材の交点付近に、銀粒子が捕捉されて固まって存在している状態が示されている。
【００４４】
上述した空間に銀粒子が占有する状態（即ち、目詰まり率）を調べた結果、純水にけん濁された銀粒子の量が１重量％のときの目詰まり率は、２８．４％であった。純水にけん濁された銀粒子の量が６重量％のときの目詰まり率は、４４．７％であった。更に、純水にけん濁された銀粒子の量が１３重量％のときの目詰まり率は、９０．７％であった。
【００４５】
図３から明らかなように、純水にけん濁された銀粒子の量が１３重量％のときの目詰まり率は、９０．７％となり、蒸発部における流路抵抗が大きくなり、作動液の蒸発が妨げられて、放熱効率が低下することがわかる。これに対して、純水にけん濁された銀粒子の量が１重量％および６重量％のときの目詰まり率は、２８．４％、４４．７％であり、蒸発部における流路抵抗が小さく、作動液の蒸発が妨げられることは無い。
【００４６】
図４は、図１を参照して説明した蒸発部と反対側の端部に熱入力を加えた場合の、蒸発部の熱伝達率を示すグラフである。図４において、同様に、横軸に銀粒子の量（重量％）を示し、縦軸に熱伝達率（Ｗ／ｍ２Ｋ）を示している。合わせて、ヒートパイプを０度、９０度（所謂ボトムヒート）と傾斜させたときのそれぞれの場合における銀粒子の量および熱伝達率を図４に示す。図４に示すグラフから明らかなように、純水にけん濁させた銀粒子の量、ヒートパイプの傾斜に殆ど関係なく、銀粒子をけん濁させない状態の作動液の場合と同様に、蒸発部の熱伝達率の向上は見られなかった。
【００４７】
図４に示す状態では、銀粒子がけん濁された作動液の流体としての熱伝達率に寄与する働きは殆ど現われていない。従って、純水に銀粒子をけん濁させるだけでは、蒸発部の熱伝達率が顕著に向上することはない。蒸発部におけるメッシュ状ウイックに銀粒子を捕捉させて、蒸発部に銀粒子が固まる状態が、熱伝達率の向上に寄与している。
上述したところから、所定の大きさの金属の微粒子を所定量けん濁させ、蒸発部におけるメッシュウイックの部位に金属の微粒子を捕捉させた状態では、蒸発部の熱伝達率が顕著に向上することが明らかになっている。
【００４８】
この発明によると、ヒートパイプの蒸発部の熱伝達率を向上させることができるので、該当部分の熱性能を向上させることが可能となり、ヒートパイプの伝熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、作動液にけん濁させる銀粒子の量を変化させて、蒸発部の熱伝達率の変化を調べた結果を示すグラフである。
【図２】純水に０、１、６、１３重量％の量の銀粒子をけん濁させた作動液を使用して、ヒートパイプを作動させ、蒸発部の熱伝達率を測定したヒートパイプを切り開いて、メッシュ状ウイックに付着している銀粒子の状態を調査した結果を示す図である。
【図３】図３は、純水にけん濁された銀粒子の量が１、６、１３重量％のときの、メッシュ間に捕捉された銀粒子の状態を示す部分拡大図である。
【図４】図４は、図１を参照して説明した蒸発部と反対側の端部に熱入力を加えた場合の、蒸発部の熱伝達率を示すグラフである。
【図５】図５は、従来の冷凍サイクル循環系の構造を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  縦方向の金属細線材
２  横方向の金属細線材
３  捕捉された銀粒子
【図１】
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【図２】
2009276022.tif 000004
【図３】
2009276022.tif 000005
【図４】
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【図５】
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