(57)【要約】  発熱体と、発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面において蒸発体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、第１収容体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝とを有することを特徴とする装置。
2019235552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器と
を備える装置において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に、当該蒸発体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、当該第１収容体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝とを有する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１収容体溝および前記第２収容体溝各々の溝幅は、深さ方向において底部に向かうに従い小さくなる
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１収容体溝および前記第２収容体溝は、前記収容体の前記内面において格子状に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記収容体は、前記内面における一の前記蒸発体溝と対向する領域において、前記第１収容体溝および前記第２収容体溝の各々を複数有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記蒸発体溝の溝幅は、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記第１収容体溝および前記第２収容体溝の溝幅は、１μｍ〜１００μｍである
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器と
を備える装置において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に、液相の作動流体の毛細管力により液相の作動流体を当該内面に沿って案内する案内機構を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項８】
発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器と
を備える装置において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に、当該蒸発体溝と交差する方向に延び、溝幅が１μｍ〜１００μｍである複数の収容体溝を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記蒸発体溝は、前記収容体溝と比較して溝幅が４倍以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に、当該蒸発体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、当該第１収容体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝を有する
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体を収容し、かつ
前記蒸発体の前記外面を支持する内面と、
前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に形成され、当該蒸発体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、
前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に形成され、前記第１収容体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝と
を有する
ことを特徴とする蒸発体収容器。
【請求項１２】
発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器と
を備える装置において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面に設けられ蒸発した作動流体を案内する複数の蒸発体溝を有するとともに、当該蒸発体溝に設けられ液相の作動流体の毛細管力により液相の作動流体を案内する収容体溝を有する
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、装置、熱交換器、および蒸発体収容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、設置角度の如何に関わらず効率的に発熱部品を冷却するべく、蒸発部、凝縮部、及び液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックを有するループ型ヒートパイプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１５７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、電子機器などの装置が小型化および高性能化することにともない、装置における発熱密度が増大している。そのため、装置に設けられる発熱体からの高い熱流束を効率よく除去することが求められている。
そこで、本開示は、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた装置など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】
【０００５】
本開示のある実施形態の装置は、発熱体と、発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面における蒸発体溝と対向する領域に、蒸発体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、第１収容体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた装置実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係るループ型ヒートパイプを示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は本実施の形態に係る蒸発器の軸方向における断面図を示し、（ｂ）は図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ面で切断した断面図である。
【図３】（ａ）は図２（ｂ）のＩＩＩａ内の拡大図であり、（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ内の拡大図である。
【図４】（ａ）は図３（ａ）のＩＶａ−ＩＶａ面における断面図であり、（ｂ）は蒸発器本体の内周面の斜視図であり、（ｃ）は図４（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ面における断面図であり、（ｄ）は図４（ａ）のＩＶｄ内の拡大図である。
【図５】熱流束と熱伝達係数の関係を示す図である。
【図６】（ａ）は図５の領域（Ａ）における液相の作動流体の状態を示す図であり、（ｂ）は図５の領域（Ｂ）における液相の作動流体の状態を示す図であり、（ｃ）は図５の領域（Ｃ）における液相の作動流体の状態を示す図である。
【図７】（ａ）は図５の領域（Ａ）における案内溝周辺の液相の作動流体の状態を示す図であり、（ｂ）は図５の領域（Ｂ）における案内溝周辺の液相の作動流体の状態を示す図である。
【図８】実験条件を説明するための図である。
【図９】測定に用いたウィックの概略構成を示す図である。
【図１０】測定試料の熱伝達係数を示す図である。
【図１１】（ａ）乃至（ｃ）は変形例を説明するための図である。
【図１２】（ａ）乃至（ｃ）は変形例を説明するための図である。
【図１３】ループ型ヒートパイプを備える携帯電話を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示は、以下の項目に記載の装置、熱交換器、および蒸発体収容器を含む。
[項目１]  発熱体と、発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面における蒸発体溝と対向する領域に、蒸発体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、第１収容体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝とを有する。
項目１の装置によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた装置実現できる。
[項目２]  第１収容体溝および第２収容体溝各々の溝幅は、深さ方向において底部に向かうに従い小さくなることを特徴とする項目１記載の装置。
項目２の装置によれば、本構成を有しない場合と比較して、第１収容体溝および第２収容体溝にて生じる毛細管力を増加させることができる。
[項目３]  第１収容体溝および第２収容体溝は、収容体の内面において格子状に形成されていることを特徴とする項目１または２記載の装置。
項目３の装置によれば、本構成を有しない場合と比較して、収容体の内面に沿って流体の作動流体を広げることができる。
[項目４]  収容体は、内面における一の蒸発体溝と対向する領域において、第１収容体溝および第２収容体溝の各々を複数有することを特徴とする項目１乃至３のいずれか１項記載の装置。
項目４の装置によれば、熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
[項目５]  蒸発体溝の溝幅は、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする項目１乃至４のいずれか１項記載の装置。
項目５の装置によれば、熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
[項目６]  第１収容体溝および第２収容体溝の溝幅は、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする項目１乃至５のいずれか１項記載の装置。
項目６の装置によれば、熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
[項目７]  発熱体と、発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面における蒸発体溝と対向する領域に、液相の作動流体の毛細管力により液相の作動流体を内面に沿って案内する案内機構を有することを特徴とする装置。
項目７記載の装置によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
[項目８]  発熱体と、発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面における蒸発体溝と対向する領域に、蒸発体溝と交差する方向に延び、溝幅が１μｍ〜１００μｍである複数の収容体溝を有することを特徴とする装置。
項目８の装置によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
[項目９]  蒸発体溝は、収容体溝と比較して溝幅が４倍以上であることを特徴とする項目１乃至８のいずれか１項記載の装置。
項目９記載の装置によれば、熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
[項目１０]  発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面における蒸発体溝と対向する領域に、蒸発体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、第１収容体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝を有することを特徴とする熱交換器。
項目１０記載の熱交換器によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた熱交換器を提供することができる。
[項目１１]  内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を外面に複数有する蒸発体を収容し、かつ蒸発体の外面を支持する内面と、内面における蒸発体溝と対向する領域に形成され、蒸発体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、内面における蒸発体溝と対向する領域に形成され、第１収容体溝と交差する方向に延び蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝とを有することを特徴とする蒸発体収容器。
項目１１の蒸発体収容器によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた蒸発体収容器を提供することができる。
[項目１２]  発熱体と、発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として蒸発器に環流させる熱交換器とを備える装置において、蒸発器は、内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有する蒸発体と、蒸発体を収容するとともに、蒸発体の外面を支持する内面を備える収容体とを有し、収容体は、内面に設けられ蒸発した作動流体を案内する複数の蒸発体溝を有するとともに、蒸発体溝に設けられ液相の作動流体の毛細管力により液相の作動流体を案内する収容体溝を有することを特徴とする装置。
項目１２記載の装置によれば、本構成を有しない場合と比較して、大型化を抑制しながら熱交換率を向上させた装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
＜ループ型ヒートパイプ１００の構成＞
まず、図１を参照して、本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ１００の構成を説明する。ここで、図１は、本実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１００を示す概略構成図である。
本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ１００は、例えば電子機器等の筺体の内部に備えられる、例えばコンピュータのＣＰＵなどの発熱体２００を、外部から動力を供給することなく冷却するため、環状の装置内で作動流体を循環させるよう構成されている。
【０００９】
詳細に説明すると、冷却素子の一例であるループ型ヒートパイプ１００は、作動流体が気化する際の潜熱を利用して発熱体２００を冷却するため作動流体を蒸発させる蒸発器１０１と、この蒸発器１０１で気化された作動流体を放熱して液化する凝縮器（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）１０７とを有する。また、ループ型ヒートパイプ１００は、蒸発器１０１で気化された作動流体を凝縮器１０７まで送る蒸気管（Ｖａｐｏｒ Ｌｉｎｅ）１０５と、凝縮器１０７で液化された作動流体を蒸発器１０１まで送る液管（Ｌｉｑｕｉｄ Ｌｉｎｅ）１０９とを備えている。そして、本開示のループ型ヒートパイプ１００内には液相および気相の間で相変化する作動流体が充填されている。なお、作動流体は、例えば、水、アルコール、アンモニア等が用いられる。
【００１０】
＜ループ型ヒートパイプ１００の動作＞
次に、図１を参照して、ループ型ヒートパイプ１００内の動作を説明する。
発熱体２００において発生する熱は、蒸発器１０１に伝達される（矢印Ｃ１参照）。蒸発器１０１において熱を吸収した作動流体は気化し、蒸気管１０５を通って（矢印Ａ１参照）凝縮器１０７へ送られる（矢印Ａ２参照）。凝縮器１０７へ送られた作動流体は、熱を放出して（矢印Ｃ２参照）液化する。そして、液化した作動流体は、液管１０９を通って（矢印Ａ３参照）再び蒸発器１０１へと送られる（矢印Ａ４参照）。
【００１１】
＜蒸発器１０１の構成＞
図２（ａ）は、本実施の形態に係る蒸発器１０１の軸方向における断面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ面で切断した断面図である。
【００１２】
次に、図１及び図２を参照して、本実施の形態が適用される蒸発器１０１の構成を説明する。
図２（ａ）に示すように、蒸発器１０１は、電子機器（図示せず）の内部に備えられ、発熱体２００からの熱を伝達するよう設けられる蒸発器本体１１０と、この蒸発器本体１１０と接続され内部に液相および気相の作動流体を収容する液溜め部１２０とを有する。また、蒸発器１０１は、蒸発器本体１１０の内部に挿入されるウィック１３０と、一端がウィック１３０の内部に配置されるとともに他端が液管１０９と接続されウィック１３０内に液相の作動流体を導入する導入管（ベイオネット管）１５０とを有する。
【００１３】
収容体の一例である蒸発器本体１１０は、中空管状の金属からなり、一端が蒸気管１０５（図１参照）と接続され他端が液溜め部１２０と接続される。
液溜め部１２０は、蒸発器本体１１０と内部が連続するように設けられた中空管状の部材を有する。なお、図示の例においては、液溜め部１２０には、液管１０９を挿入する挿入口１２９が設けられている。
【００１４】
蒸発体の一例であるウィック１３０は、多孔質金属（ポーラスメタル）からなる部材である。ウィック１３０は、作動流体に毛細管力を発生させ、結果として作動流体を移動させる。
また、ウィック１３０は、一端が閉塞されているとともに、他端が開放されている中空管状の部材である。ウィック１３０は、蒸発器本体１１０の内周面（内面）１１１に接触して設けられる。図示の例におけるウィック１３０は円筒状の部材であるが、その形状は板状（直方体）等他の形状であってもよい。
なお、蒸発器１０１を組み立てる際には、例えば蒸発器本体１１０と液溜め部１２０とを接続する前に、ウィック１３０が蒸発器本体１１０の内部に挿入される。
【００１５】
ウィック１３０は、細孔径が５０ｎｍよりも大きい所謂マクロ孔を有する。具体的には、ウィック１３０の実効細孔径（あるいは平均細孔径）は、例えば０．１〜２５μｍである。なお、この平均細孔径は、バブルポイント法により測定されたものであるが、他の測定方法により測定されたものであってもよい。ウィック１３０は、多孔質金属に限定されるものではなく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂多孔質、セラミック多孔質、ガラス多孔質、多孔質繊維などから形成されてもよい。また、ウィック１３０の空孔率は、２５％〜７０％である。さらに、ウィック１３０として、熱伝導率が低い材質を用いると、蒸発器本体１１０から液溜め部１２０への熱リークを低減することができる。なお、熱リークをより低減したい場合、一般的には、熱伝導率が金属よりも低い非金属を用いることが好ましい。
【００１６】
ここで、ウィック１３０の外径について説明をする。ウィック１３０の外径は、例えば３ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であり、好ましくは、４ｍｍ〜８０ｍｍの範囲であり、より好ましくは６ｍｍ〜６０ｍｍの範囲である。
【００１７】
導入管１５０は、ウィック１３０内に設けられる中空管状の部材である。図２（ｂ）に示す例においては、蒸発器本体１１０と、ウィック１３０と、導入管１５０とは同軸に設けられている。
【００１８】
＜蒸発器１０１の動作＞
次に、図２を参照しながら蒸発器１０１内の動作について説明する。
まず、液管１０９によって蒸発器１０１へと送られた液相の作動流体は、導入管１５０を介して蒸発器本体１１０内へと流入する（矢印Ｂ１参照）。
【００１９】
蒸発器本体１１０内へ流入した作動流体は、蒸発器本体１１０内でウィック１３０に浸透する。また、蒸発器本体１１０内へと流入した作動流体の一部は、液溜め部１２０に供給され（矢印Ｂ３参照）、液溜め部１２０内に保留される。
ウィック１３０に浸透した作動流体は、ウィック１３０の毛細管力により、外周面に向けて移動する（矢印Ｂ２参照）とともに、発熱体２００の熱により加熱され気化する。この気化した作動流体は、蒸発器本体１１０とウィック１３０との間隙（後述）を通過しながら、蒸気管１０５側へと移動する（矢印Ｂ４参照）。また、蒸発器本体１１０内の作動流体がウィック１３０に浸透することにともない、液溜め部１２０内の作動流体は蒸発器本体１１０へと供給される。
【００２０】
ここで、ウィック１３０の外周面（外面）１３１では、気化された作動流体が蒸気管１０５側へと移動することにともない、ウィック１３０に浸透した液相の作動流体がウィック１３０の外周面１３１に向けて移動する。そして、この液相の作動流体は、気化し蒸気管１０５へと移動する。このようにして、ウィック１３０の外周面１３１において作動流体の流れが途切れることなく、上記のサイクルが繰り返される。そして、発熱体２００において発生した熱が、上述のように蒸発器１０１から凝縮器１０７（図１参照）へ輸送される。
【００２１】
＜蒸発器本体１１０およびウィック１３０＞
図３（ａ）は図２（ｂ）のＩＩＩａ内の拡大図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ内の拡大図である。
次に、図２および図３を参照して、本実施の形態が適用される蒸発器本体１１０およびウィック１３０について詳細に説明する。
【００２２】
まず、図３（ａ）に示すように、蒸発器本体１１０は、ウィック１３０と接触する内周面１１１を有する。また、ウィック１３０は、蒸発器本体１１０と接触する外周面１３１を有する。言い替えると、ウィック１３０の外周面１３１は、蒸発器本体１１０の内周面１１１によって支持されている。
【００２３】
また、ウィック１３０は、外周面１３１に蒸気溝１３３を有する。この蒸気溝１３３は、蒸発器本体１１０あるいはウィック１３０の軸方向に延びる。言い替えると、蒸気溝１３３は、蒸気管１０５を通って流出する気相の作動流体の流出する方向（矢印Ａ１参照）、あるいは導入管１５０を通って流入する液相の作動流体の流入する方向（矢印Ｂ１参照）に沿って形成されている。
【００２４】
ここで、図２（ｂ）に示すように、図示の蒸気溝１３３は、蒸発体溝の一例であり、ウィック１３０の外周面１３１に複数設けられている。さらに説明をすると、蒸気溝１３３は、ウィック１３０の周方向において、所定の間隔で複数設けられている。また、ウィック１３０に蒸気溝１３３が設けられることにより、蒸発器本体１１０の内周面１１１には、ウィック１３０と接触する領域である接触領域１１９（図３（ａ）参照）と、蒸気溝１３３と対向しウィック１３０から離間する領域である対向領域１１７（図３（ａ）参照）とが形成される。この接触領域１１９と対向領域１１７とは、蒸発器本体１１０の周方向において、交互に配置される。
【００２５】
また、図３（ａ）に示すように、蒸気溝１３３は、各々断面が略長方形である。さらに説明をすると、蒸気溝１３３は、ウィック１３０の径方向に沿う面である側面１３５と、ウィック１３０の周方向に沿う面である底面１３７とにより形成される。
【００２６】
ここで、蒸気溝１３３の開口部は、蒸発器本体１１０の内周面１１１によって覆われる。そして、蒸気溝１３３の内部空間、すなわち蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の側面１３５と、ウィック１３０の底面１３７とによって囲まれた（形成された）空間は、後述するように気化した作動流体の流路として機能する。
【００２７】
また、本実施の形態において、蒸発器本体１１０は、内周面１１１に案内溝１１５を有する。詳細は後述するが、案内溝１１５が液相の作動流体の流路として機能することで、蒸発器本体１１０の内周面１１１に沿う作動流体の流れが促進され得る。
【００２８】
次に、作動流体の流れについて説明をする。毛細管力によりウィック１３０の内部から外周面１３１に向けて移動した作動流体は、加熱され気化するとともに、蒸発器本体１１０とウィック１３０との間に形成された蒸気溝１３３に流出する。そして、作動流体は、蒸気溝１３３に沿って移動し、蒸気管１０５（図１参照）側へと抜ける。
【００２９】
ここで、ループ型ヒートパイプ１００が動作している際、図３（ｂ）に示すように、蒸気溝１３３の内部であって、蒸発器本体１１０の内周面１１１とウィック１３０（蒸気溝１３３）の側面１３５とが交差する部分である隅部Ｃｎに液相の作動流体Ｌｑが滲み出る、すなわち進出することがある。この隅部Ｃｎに進出した液相の作動流体Ｌｑは、蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の側面１３５との間をつなぐ面を形成する。また、この内周面１１１と側面１３５との間をつなぐ面は、液相の作動流体Ｌｑの表面張力の作用により湾曲する。ここで、液相の作動流体Ｌｑの湾曲した面（界面）は、蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の側面１３５と、蒸気溝１３３との共通の境界において形成される、液相の作動流体Ｌｑの架橋（液架橋Ｌｑ１）として捉えることができる。
【００３０】
また、図３（ｂ）に示すように、蒸発器本体１１０の内周面１１１において、作動流体の気液界面が形成される。同様に、ウィック１３０の側面１３５において、作動流体の気液界面が形成される。このように、固相の内周面１１１（またはウィック１３０の側面１３５）、液相の作動流体Ｌｑ、および気相の作動流体の３つの相の境界線を、三相界線Ｂｄと呼ぶことがある。なお、この三相界線Ｂｄの長さが長いほど、より蒸発面積が増大し、蒸発器本体１１０の熱伝達性能が向上する。
【００３１】
＜案内溝１１５＞
図４（ａ）は図３（ａ）のＩＶａ−ＩＶａ面における断面図であり、図４（ｂ）は蒸発器本体１１０の内周面１１１の斜視図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ面における断面図であり、図４（ｄ）は図４（ａ）のＩＶｄ内の拡大図である。
次に、図３および図４を参照して、案内溝１１５の詳細構成について説明する。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示すように、蒸発器本体１１０は、内周面１１１全体に格子状に形成された案内溝１１５を有する。案内溝１１５は、蒸気溝１３３と直交する方向に延びる第１案内溝１１５Ａと、蒸気溝１３３に沿う方向に延びる第２案内溝１１５Ｂとを有する。すなわち、案内溝１１５は、各々異なる方向に延び互いに交差する第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂを有する。図示の例においては、第１案内溝１１５Ａは、ウィック１３０の周方向に延びる。また、第２案内溝１１５Ｂは、ウィック１３０の軸方向に延びる。付言すると、第１案内溝１１５Ａは、接触領域１１９から対向領域１１７に向けて延びる。すなわち、第１案内溝１１５Ａは、接触領域１１９および対向領域１１７に跨って形成される。なお、第１案内溝１１５Ａは第１収容体溝の一例である。また、第２案内溝１１５Ｂは第２収容体溝の一例である。
【００３３】
ここで、案内溝１１５は蒸気溝１３３よりも小さな寸法で形成されている。そして、図４（ａ）に示すように、一つの蒸気溝１３３と対向する一つの対向領域１１７において、第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂの各々が複数形成されている。言い替えると、一つの対向領域１１７において、第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂの交点が複数形成される。
【００３４】
図４（ｂ）に示すように、案内溝１１５は、蒸発器本体１１０の内周面１１１において楔型溝を十字方向に加工して形成される。この案内溝１１５は、例えば切削加工、レーザ加工、エッチング加工など周知の技術により形成される。また、蒸発器本体１１０を３Ｄプリンタにより製造することにともない、内周面１１１に案内溝１１５を形成してもよい。
【００３５】
次に、図４（ｃ）を参照しながら、案内溝１１５の構成を詳細に説明する。まず、図示の例における案内溝１１５、すなわち第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂの断面形状は、略Ｖ字状である。言い替えると、案内溝１１５の深さ方向において底面側に近づくにつれ、溝幅が小さくなる構成である。また、案内溝１１５は、マイクロオーダーのサイズで形成される。具体的に説明をすると、案内溝１１５の溝幅Ｇ１は、１μｍ〜１００μｍであり、１０μｍ〜５０μｍであることが好ましく、図示の例においては２０μｍ〜３０μｍの範囲で形成される。また、案内溝１１５の深さＧ２は、１０μｍ以上であることが好ましく、図示の例においては２０μｍ〜３０μｍの範囲で形成される。また、案内溝１１５の溝同士の間隔であるピッチＧ３は、２０μｍ〜１００μｍであることが好ましく、図示の例においては５０〜６０μmの範囲であり、平均値５７μｍで形成される。
【００３６】
なお、上記では説明を省略したが、蒸気溝１３３の溝幅は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍである。一方で、上述のように案内溝１１５の溝幅Ｇ１は１μｍ〜１００μｍである。したがって、蒸気溝１３３は、案内溝１１５と比較して、１０〜３０００倍の溝幅を有する。また、三相界線Ｂｄの長さをできる限り伸ばすという観点からは、ピッチＧ３がより小さい、すなわちピッチＧ３が０μｍに近づくほど望ましい。しかしながら、後述する図５におけるモード（Ｃ）のように、接触熱抵抗が支配的になる状況においては、ピッチＧ３が小さいと蒸発器本体１１０およびウィック１３０の実接触面積が小さくなり、動作温度が非常に高くなる。このような温度上昇を回避するため、上述のようにピッチＧ３は２０μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。
【００３７】
ここで、案内溝１１５の溝幅Ｇ１は、１μｍより小さいと溝内の流動抵抗が大きくなり、作動流体の搬送効果を得にくくなる。また、案内溝１１５の溝幅Ｇ１は、１００μｍより大きいと得られる毛細管力が小さくなるため、作動流体の搬送効果を得にくくなる。
また、案内溝１１５の深さＧ２は１０μｍより小さいと、溝内の流動抵抗が大きくなり、作動流体の搬送効果を得にくくなる。なお、案内溝１１５の深さＧ２が大きいほど、溝内の流動抵抗を低減できる。一方で、例えば切削加工により案内溝１１５を形成する場合などには、案内溝１１５の深さＧ２が大きいほど加工時間が長くなることがある。そこで、例えば案内溝１１５の深さＧ２を５０μｍ以下とすることができる。
また、蒸気溝１３３の溝幅が小さいほど、熱伝達係数および最大熱流束が増加する。一方で、蒸気溝１３３の溝幅が小さいと、気相の作動流体が受ける抵抗が増加する。また、溝幅が小さな蒸気溝１３３を形成すると、製造コストが増加する。そこで、蒸気溝１３３の溝幅は、例えば０．１ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３８】
上記のように形成された案内溝１１５は、案内溝１１５の内部に進入した液相の作動流体の毛細管力を用いて、内周面１１１全体に作動流体を搬送する。いわば、案内溝１１５は、毛細管構造として機能する。
【００３９】
さらに説明をすると、図３（ａ）に示すように、ウィック１３０に浸透する液相の作動流体は、ウィック１３０の毛細管力により外周面１３１に向けて移動する（矢印Ｂ２参照）。そして、ウィック１３０の外周面１３１と蒸発器本体１１０の内周面１１１の界面に到達した作動流体は、案内溝１１５を介して蒸発器本体１１０の内周面１１１に沿って移動する（矢印Ｂ５参照）。
【００４０】
詳細に説明をすると、図４（ｄ）に示すように、接触領域１１９に存在する液相の作動流体は、毛細管現象により第１案内溝１１５Ａ内を移動することで、接触領域１１９から対向領域１１７に向かう（図中矢印Ｂ５１）。また、第１案内溝１１５Ａ内を移動する作動流体の一部は、第１案内溝１１５Ａから第２案内溝１１５Ｂに向けて分岐し、第２案内溝１１５Ｂに沿って移動する（図中矢印Ｂ５２）。このように、対向領域１１７において、互いに異なる向きに延びる第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂに沿って液相の作動流体が移動することにともない、液相の作動流体が対向領域１１７の全域に広がるように移動する。そして、液相の作動流体が広がると、作動流体の蒸発面積が増加する。このように、案内溝１１５は、液相の作動流体の毛細管力により液相の作動流体を蒸発器本体１１０の内周面１１１に沿って案内する案内機構として機能する。
【００４１】
さて、第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂの溝幅は小さいほど、各々の内部に存在する液相の作動流体の毛細管力が増加する。また、第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂは、上述のように断面略Ｖ字状であり、深さ方向において溝底側に近づくほど溝幅が小さくなる。さらに、第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂは、各々の最も深い部分が交わり交点Ｃｐを形成する。すなわち、この交点Ｃｐにおける第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂ各々の溝幅は小さい。このように各々の溝幅が小さい交点Ｃｐを介して第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂが連続することで、交点Ｃｐにおける液相の作動流体の毛細管力が確保され、結果として第１案内溝１１５Ａから第２案内溝１１５Ｂに分岐する流れが促進され得る。
【００４２】
＜ウィック１３０の動作モード＞
図５は、熱流束と熱伝達係数の関係を示す図である。なお、図５において、横軸は熱流束（Ｗ／ｃｍ２）を示し、縦軸は熱伝達係数（Ｗ／ｍ２／Ｋ）を示す。また、図５は、細孔半径が１．０μｍであり、空隙率が５７％のステンレス鋼の試料を用いた実験結果である。
図６（ａ）は図５の領域（Ａ）における液相の作動流体Ｌｑの状態を示す図であり、図６（ｂ）は図５の領域（Ｂ）における液相の作動流体Ｌｑの状態を示す図であり、図６（ｃ）は図５の領域（Ｃ）における液相の作動流体Ｌｑの状態を示す図である。
【００４３】
次に、図５および図６を参照しながら、熱流束の変化に伴うウィック１３０の動作モードの変化について説明をする。
まず、図５に示すように、ウィック１３０は、熱流束の変化に応じて、熱伝達係数が変化する。図４に示す例において、熱流束が低い領域から高い領域を、順に領域（Ａ）、領域（Ｂ）、領域（Ｃ）とすると、熱流束が高い領域（Ｃ）と比較して、領域（Ａ）および領域（Ｂ）における熱伝達係数が高い。また、領域（Ａ）と比較して、領域（Ｂ）における熱伝達係数がより高い。言い替えると、熱伝達係数は、領域（Ｂ）において最も高くなる。
【００４４】
上記のような熱伝達係数の変化は、ウィック１３０の動作モードが変化することにより生じるものと考えられる。以下、図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、図５の領域（Ａ）〜（Ｃ）の各々におけるウィック１３０の動作モードを、液相の作動流体Ｌｑの状態に着目しながら説明をする。
【００４５】
まず、図５における領域（Ａ）の動作モードである第１動作モードについて説明をする。図６（ａ）に示すように、第１動作モードでは、蒸気溝１３３に進出した液相の作動流体Ｌｑによって液架橋Ｌｑ１が形成される。そして、この液架橋Ｌｑ１の界面を介して液相の作動流体Ｌｑが蒸発する（矢印Ｄ１参照）。ここで、上記のように図５における領域（Ａ）は、領域（Ｃ）と比較して熱伝達係数が高い。これは、上記液架橋Ｌｑ１が形成されることにより、液相の作動流体Ｌｑの蒸発面が増加するためと考えられる。また、熱抵抗の小さな液膜（蒸気溝１３３に進出した液相の作動流体Ｌｑ）を介して熱輸送が行われるためと考えることもできる。
【００４６】
次に、図５における領域（Ｂ）の動作モードである第２動作モードについて説明をする。図６（ｂ）に示すように、第２動作モードでは、液相の作動流体Ｌｑによって液架橋Ｌｑ１が形成される。なお、この液架橋Ｌｑ１は、図６（ａ）に示す液架橋Ｌｑ１と比較して、小さい（短い）。また、図６（ｂ）に示す状態においては、蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の外周面１３１との界面において、核沸騰が生じる。さらに説明をすると、蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の外周面１３１との接触面において、気相の作動流体Ｇｓが気泡として周期的に発生する。このとき、図６（ｂ）に示すように、蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の外周面１３１との接触面には、発生した気相の作動流体Ｇｓが存在する領域と、液相の作動流体Ｌｑが存在する領域とが形成される。
【００４７】
ここで、上記のように気相の作動流体Ｇｓが発生することにより、気相の作動流体Ｇｓと、蒸発器本体１１０の内周面１１１と、ウィック１３０の外周面１３１との共通の境界において、液相の作動流体Ｌｑの架橋である接触面液架橋Ｌｑ２が形成される。このように、液架橋Ｌｑ１とともに接触面液架橋Ｌｑ２が形成されることにより、液架橋Ｌｑ１および接触面液架橋Ｌｑ２の両者を介して液相の作動流体Ｌｑが蒸発する（矢印Ｄ１、Ｄ２参照）。
【００４８】
すなわち、図６（ｂ）に示す状態においては、図６（ａ）に示す状態と比較して液相の作動流体Ｌｑの蒸発面が増加する。言い替えると、図６（ｂ）に示す状態の液架橋Ｌｑ１および接触面液架橋Ｌｑ２の総数が、図６（ａ）に示す状態の液架橋Ｌｑ１の数よりも多く、結果としてより大きな液相の作動流体Ｌｑの蒸発面が形成された状態となる。
【００４９】
次に、図５における領域（Ｃ）の動作モードである第３動作モードについて説明をする。図６（ｃ）に示すように、第３動作モードでは、液相の作動流体Ｌｑによって液架橋Ｌｑ１が消失する。また、ウィック１３０の外周面１３１は、気相の作動流体Ｇｓが存在する領域に覆われ、ウィック１３０の内部（図中下側）から移動してくる液相の作動流体Ｌｑが蒸発器本体１１０の内周面１１１に到達しない状態となる。すなわち、液相の作動流体Ｌｑが、蒸発器本体１１０の内周面１１１から離間した位置で蒸発する（矢印Ｄ３参照）。このように、ウィック１３０の内部で液相の作動流体Ｌｑが蒸発することにより、蒸発器本体１１０の熱が液相の作動流体Ｌｑへ直接伝達されなくなり、結果として熱伝達係数が低下すると考えられる。
【００５０】
さて、ループ型ヒートパイプ１００を設計する際に、上記のように図６（ａ）および（ｂ）に示す状態、すなわち液架橋Ｌｑ１が形成されるようにウィック１３０を構成すると、熱伝達係数を高め得る。付言すると、例えばコンピュータのＣＰＵなどの発熱体２００が最も熱を発生させる状態において、液架橋Ｌｑ１が形成されるようにウィック１３０を設計してもよい。言い替えると、発熱体２００からの熱を受けるウィック１３０が、第３動作モードとならずに、第１動作モードあるいは第２動作モードで動作するように設計してもよい。さらに言い替えると、図５における領域（Ｂ）と領域（Ｃ）とが切り替わる熱流束Ｈｍよりも低い範囲の熱流束で動作するように、ウィック１３０を設計してもよい。なお、熱流束Ｈｍは、ウィック１３０に伝えられる熱流束を変化させた際に、熱伝達係数が最も大きくなる点として捉えることができる。
【００５１】
なお、ここでは説明の都合上、第１動作モード乃至第３動作モードを各々独立して動作するモードとして説明をした。しかしながら、各動作モードは必ずしも明確に切り替わるものではなく、第１動作モード乃至第３動作モードのうちの複数が同時に動作する態様であってもよい。
【００５２】
＜案内溝１１５の動作モード＞
図７（ａ）は図５の領域（Ａ）における案内溝１１５周辺の液相の作動流体Ｌｑの状態を示す図であり、図７（ｂ）は図５の領域（Ｂ）における案内溝１１５周辺の液相の作動流体Ｌｑの状態を示す図である。
【００５３】
次に、図５および図７を参照しながら、熱流束の変化に伴う案内溝１１５周辺の液相の作動流体Ｌｑの状態の変化について説明をする。
【００５４】
まず、図５における領域（Ａ）の動作モードである第１動作モードについて説明をする。図７（ａ）に示すように、第１動作モード、すなわち低熱流束条件では、蒸発器本体１１０の内周面１１１と作動流体との接触角が０°となる。これは、内周面１１１に凹凸構造の一例である案内溝１１５が形成され、濡れ性が向上するためである。このため、蒸発器本体１１０の内周面１１１全面に、液相の作動流体の層、すなわち液膜が形成される。そして形成された液膜の表面で蒸発が生じる。
【００５５】
次に、図７（ａ）に示す状態から、熱流束が増加すると、液相の作動流体を保持するために、気液界面である接触面液架橋Ｌｑ３が案内溝１１５内部で徐々に形成されていく。そして、さらに熱流束が増加すると、図７（ｂ）に示すように、全ての案内溝１１５内部で三相界線Ｂｄが形成される（図中破線円内参照）。図示の例においては、案内溝１１５の開口側、言い替えると案内溝１１５の溝端部で三相界線Ｂｄが形成される。この三相界線Ｂｄが形成されることにより、案内溝１１５を備えない場合と比較して、例えば１０〜１００倍の長さの三相界線Ｂｄが得られる。その結果、この領域で発生する薄液膜蒸発により、熱伝達性能が向上すると考えられる。
【００５６】
＜実験結果＞
図８は実験条件を説明するための図である。
図９は測定に用いたウィック２３０の概略構成を示す図である。
図１０は測定試料の熱伝達係数を示す図である。なお、図１０において、横軸は熱流束（Ｗ／ｃｍ２）を示し、縦軸は熱伝達係数（Ｗ／ｍ２／Ｋ）を示す。
【００５７】
次に、図８乃至図１０を参照しながら、案内溝１１５を形成することにともなう熱伝達性能の変化を確認する実験について説明をする。この実験においては、比較対象として案内溝１１５が形成されない蒸発器本体１１０をモデルとした平板と、上記実施の形態のように案内溝１１５が形成された蒸発器本体１１０をモデルとした溝加工板との熱伝達性能を評価した。
【００５８】
図８に示すように、平板および溝加工板は、ともにステンレス鋼板、より具体的には１５ｍｍ×１０ｍｍのＳＵＳ３０４を用いた。また、平板においてはステンレス鋼板に溝加工を施さず、溝加工板においてはステンレス鋼板に溝加工を施した。さらに説明をすると、溝加工板においては、溝幅Ｇ１が２０μｍ〜３０μｍの範囲であり、深さＧ２が約５０μｍ、ピッチＧ３が５０〜６０μmの範囲となるように案内溝１１５を形成した。また、案内溝１１５の断面形状は、略Ｖ字状である。
【００５９】
まず、上記の平板および溝加工板に対して、作動流体としてエタノールを用いながら接触角を測定した。図８に示すように、平板および溝加工板の各々の板面にエタノールを滴下すると、平板の接触角は８．２±１．３°となり、溝加工板の接触角は０°となった。このことから、案内溝１１５を形成することにより、作動流体と板面との濡れ性の理論限界である０°が得られたことが確認された。
【００６０】
次に、平板および溝加工板を測定試料として、熱伝達係数を測定した結果を説明する。なお、この測定においては、図９に示すように、上記ウィック１３０をモデルとした平板状のウィック２３０を用いた。この平板状のウィック２３０は、ステンレス鋼により形成され、熱伝導率が１６．３Ｗ／ｍ  Ｋ、細孔半径（平均細孔半径）が４．４μｍである。ウィック２３０には、蒸気溝１３３をモデルとした蒸気溝２３３が形成されている。ウィック２３０の幅Ｌ１は１５ｍｍであり、長さＬ２は１０ｍｍ、高さＬ３は５ｍｍである。そして、ウィック２３０の上面に平板または溝加工板からの熱が伝達され（矢印Ｃ１参照）、ウィック２３０の下面に液相の作動流体（矢印Ｂ２参照）が供給される。また、ウィック２３０の上面と平板または溝加工板との接触面積は７５ｍｍ２である。また、蒸気溝２３３の溝幅が１．０ｍｍである。また、蒸気溝２３３同士の間隔（フィン幅、図９の長さＷ２参照）は１．０ｍｍ、蒸気溝２３３の溝深さ（図９の長さＷ３参照）は１．０ｍｍ、蒸気溝２３３の本数は７本である。
【００６１】
さて、図１０に示すように、測定された熱伝達係数が測定試料ごとに異なることが確認された。具体的には、溝加工板は、平板と比較して、熱伝達係数が大きくなることが確認された。さらに説明をすると、熱流束が高い領域(例えば、１０．０〜１５．０Ｗ／ｃｍ２)において、溝加工板は、平板と比較して最大約２０倍、熱伝達性能が向上することが明らかとなった。付言すると、この測定結果から、案内溝１１５を蒸発器１０１（図１参照）に設けることで蒸発器１０１の性能向上が期待される。
【００６２】
＜変形例＞
図１１および図１２は、変形例を説明するための図である。なお、図１１（ａ）乃至（ｃ）の各々は上記実施の形態を示す図４（ａ）に対応する図である。また、図１２（ａ）乃至（ｃ）の各々は上記実施の形態を示す図３（ａ）に対応する図である。
次に、図３（ａ）、図４（ａ）、図１１および図１２を参照しながら、上記実施の形態の変形例について説明をする。
【００６３】
上記の説明においては、図４（ａ）に示すように、案内溝１１５が互いに直交する第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂを有することを説明したが、液相の作動流体の毛細管力を用いながら、蒸発器本体１１０の内周面１１１に沿って液相の作動流体を案内することができれば、これに限定されない。
例えば、図１１（ａ）に示す蒸発器本体２１０のように、一方向に延びる案内溝２１５のみを有する構成であってもよい。図示の案内溝２１５は、蒸気溝１３３と直交する方向に延びる。
また、図１１（ｂ）に示す蒸発器本体３１０のように、案内溝３１５が互いに直交以外の角度で交差する第１案内溝３１５Ａおよび第２案内溝３１５Ｂを有する構成であってもよい。図示の第１案内溝３１５Ａおよび第２案内溝３１５Ｂは、各々蒸気溝１３３と直交以外の角度で交差する方向に延びる。
【００６４】
また、上記の説明においては、図４（ａ）に示すように、案内溝１１５の第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂが、各々の方向において連続して形成される溝であることを説明したが、液相の作動流体の毛細管力を用いながら、蒸発器本体１１０の内周面１１１に沿って液相の作動流体を案内することができれば、これに限定されない。
例えば、図１１（ｃ）に示す蒸発器本体４１０のように、案内溝４１５の第１案内溝４１５Ａおよび第２案内溝４１５Ｂが、各々の方向において不連続に形成される溝であってもよい。図示の例においては、第１案内溝４１５Ａが蒸気溝１３３と直交する方向において不連続で形成され、第２案内溝４１５Ｂが蒸気溝１３３に沿う方向において不連続で形成される。さらに説明をすると、図示の案内溝４１５は、各々十字状に形成された溝として捉えることができる。また、十字状の各溝は、接触領域１１９および対向領域１１７に跨って形成される。
【００６５】
また、上記の説明においては、図３（ａ）に示すように、案内溝１１５が蒸発器本体１１０の内周面１１１全体に形成されることを説明したが、これに限定されない。
例えば、図１２（ａ）に示す蒸発器本体５１０のように、内周面５１１の一部に案内溝５１５が形成されてもよい。言い替えると、内周面５１１の一部に案内溝５１５が形成されなくてもよい。図示の例においては、内周面５１１における対向領域１１７には案内溝５１５が形成され、接触領域１１９には案内溝５１５が形成されない。
【００６６】
また、上記の説明においては、図３（ａ）に示すように、案内溝１１５が断面略Ｖ字状に形成されることを説明したが、液相の作動流体の毛細管力を用いながら、蒸発器本体１１０の内周面１１１に沿って液相の作動流体を案内することができれば、これに限定されない。
例えば、図１２（ｂ）に示す蒸発器本体６１０のように、断面略Ｕ字状に案内溝６１５が形成されてもよい。また、図示の例とは異なり、断面略コの字状、すなわち矩形状の案内溝でもよい。また、深さ方向において底面側に近づくにつれ溝幅が小さくなり、かつ底面が平面の案内溝でもよい。さらに、案内溝を形成する面は、平面に限らず、湾曲面であってもよいし、凹凸を有する面であってもよい。
【００６７】
また、上記の説明においては、図３（ａ）に示すように、ウィック１３０が蒸気溝１３３を有し、蒸発器本体１１０が案内溝１１５を有することを説明したが、これに限定されない。
例えば、図１２（ｃ）に示すように、ウィック７３０に蒸気溝７３３は形成されず、蒸発器本体７１０の内周面７１１に蒸気溝７３３および案内溝７１５の両者を有する構成であってもよい。図示の案内溝７１５は、蒸気溝７３３の側面７３３Ａおよび底面７３３Ｂにも互いに連続して形成されている。このことにより、蒸気溝７３３の側面７３３Ａおよび底面７３３Ｂに沿って、液相の作動流体を移動させることができる。
【００６８】
なお、図１２（ａ）乃至（ｃ）においては、案内溝５１５、６１５、７１５として、紙面と交差する向きに延びる溝のみを示しているが、紙面に沿う向きに延びる溝も形成される。すなわち、案内溝５１５、６１５、７１５は、各々蒸気溝１３３と直交する方向に延びる第１案内溝と、蒸気溝１３３に沿う方向に延びる第２案内溝とを有する。また、案内溝５１５、６１５、７１５は、各々蒸気溝１３３と直交する方向に延びる第１案内溝および、蒸気溝１３３に沿う方向に延びる第２案内溝のいずれか一方により構成されてもよい。
【００６９】
さらに、図示は省略するが、案内溝１１５の第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂは、互いに異なる形状で形成されてもよい。例えば、案内溝１１５の第１案内溝１１５Ａおよび第２案内溝１１５Ｂは、互いに異なる溝幅、溝深さ、溝間隔などで形成されてもよい。また、案内溝１１５は、蒸発器本体１１０の内周面１１１などに凹凸構造を形成するものであれば、溝構造に限定されるものではない。例えば、内周面１１１に不規則に形成された凹部を複数有する構成でもよい。この不規則な凹部は、例えばサンドブラストなど、周知の技術により形成することができる。また、内周面１１１に凹部ではなく、凸部を複数有することにより、凸部同士の間隙で毛細管力を発生させる構成であってもよい。
【００７０】
＜電子機器＞
図１３は、ループ型ヒートパイプ１００を備える携帯電話８００を説明する図である。
次に、図１３を参照しながら、ループ型ヒートパイプ１００を備える携帯電話８００について説明をする。
【００７１】
図１３に示すように、ループ型ヒートパイプ１００は、携帯電話８００などの電子機器に設けられる。図示の携帯電話８００は、平板状の形状を有する所謂スマートフォンである。この携帯電話８００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）８０１と、中央演算処理装置８０１を冷却するループ型ヒートパイプ１００と、これらを内部に収容する筺体８０３とを備える。そして、発熱体の一例である中央演算処理装置８０１において発生する熱が、蒸発器１０１に伝達されるとともに、凝縮器１０７にて放出される。なお、図示の例における凝縮器１０７は、放熱面積を確保するため、複数の折り返し部を有する。
【００７２】
ここで、熱交換器の一例であるループ型ヒートパイプ１００が設けられる装置は、上記の携帯電話８００に限定されない。例えば、ループ型ヒートパイプ１００は、パーソナルコンピュータやプロジェクタなどの電子機器、自動車などの輸送機器など発熱源となる部品を備えた種々の装置に設けられてもよい。
【００７３】
また、ウィック１３０は、上述のように板状の部材として構成してもよい。ここで、ウィック１３０および蒸発器１０１を平板状に形成することにより、ループ型ヒートパイプ１００の厚み方向の寸法を抑制し得る。付言すると、例えば図１３に示す携帯電話８００内に設けられる蒸発器１０１を平板状に形成することにより、携帯電話８００の厚みが抑制され得る。
【００７４】
さて、上記では種々の実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態や変形例同士を組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１００…ループ型ヒートパイプ、１０１…蒸発器、１０７…凝縮器、１１０…蒸発器本体、１１１…内周面、１１５…案内溝、１１５Ａ…第１案内溝、１１５Ｂ…第２案内溝、１１７…対向領域、１１９…接触領域、１３０…ウィック、１３１…外周面、１３３…蒸気溝、Ｌｑ…液相の作動流体
【図１】
2019235552.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019235552.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019235552.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019235552.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月19日(2019.9.19)
【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】
発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器と
を備える装置において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に、当該蒸発体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、当該第１収容体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝とを有する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１収容体溝および前記第２収容体溝各々の溝幅は、深さ方向において底部に向かうに従い小さくなる
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１収容体溝および前記第２収容体溝は、前記収容体の前記内面において格子状に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記収容体は、前記内面における一の前記蒸発体溝と対向する領域において、前記第１収容体溝および前記第２収容体溝の各々を複数有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記蒸発体溝の溝幅は、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記第１収容体溝および前記第２収容体溝の溝幅は、１μｍ〜１００μｍである
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
発熱体から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を有し、当該蒸発器から流出させた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流させる熱交換器において、
前記蒸発器は、
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体と、
前記蒸発体を収容するとともに、当該蒸発体の前記外面を支持する内面を備える収容体と
を有し、
前記収容体は、前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に、当該蒸発体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、当該第１収容体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝を有する
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項１１】
内部に液相の作動流体が流入する空間を有し、当該空間内の液相の作動流体を毛細管力により外面へ導き蒸発させる空孔を複数有するとともに、蒸発した作動流体を案内する蒸発体溝を当該外面に複数有する蒸発体を収容し、かつ
前記蒸発体の前記外面を支持する内面と、
前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に形成され、当該蒸発体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第１収容体溝と、
前記内面における前記蒸発体溝と対向する領域に形成され、前記第１収容体溝と交差する方向に延び当該蒸発体溝より溝幅が小さい複数の第２収容体溝と
を有する
ことを特徴とする蒸発体収容器。
【請求項１２】
（削除）
【国際調査報告】
2019235552.tif 000016
2019235552.tif 000017
2019235552.tif 000018
2019235552.tif 000019