JP2011204851A - Loop-type heat pipe and electronic apparatus - Google Patents

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    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a loop-type heat pipe which is easy to promptly be started after heated.SOLUTION: The loop-type heat pipe has an evaporator 1 connected between a liquid pipe and a steam pipe where the evaporator 1 includes a porous body which makes a working fluid flowing in from the liquid pipe pass, a housing which houses the porous body therein, and forms a steam discharge portion which leads the working fluid evaporated by heat from a heating element together with the porous body, and a liquid-repellent portion 18 which has a liquid repellent property to the working liquid and is arranged between the housing and the porous body to be exposed to the steam discharging portion.

Description

本発明は、ループ型ヒートパイプおよび電子機器に関する。   The present invention relates to a loop heat pipe and an electronic device.

従来から、発熱体(例えば電子機器内の半導体素子など)を冷却する冷却方法の一つとして、ヒートパイプを使用した冷却方法が知られている。ヒートパイプは、内部に封入した作動流体の相変化を利用して熱輸送を行う熱輸送デバイスである。また、上記のヒートパイプの一種として、ループ型ヒートパイプと称される熱輸送デバイスも提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a cooling method using a heat pipe is known as one of cooling methods for cooling a heating element (for example, a semiconductor element in an electronic device). A heat pipe is a heat transport device that transports heat using a phase change of a working fluid sealed inside. In addition, a heat transport device called a loop heat pipe has been proposed as a kind of the heat pipe.

図20は、ループ型ヒートパイプの作動原理を模式的に示している。ループ型ヒートパイプは、蒸発器101、凝縮器102、蒸発器101と凝縮器102とを連結する蒸気管103および液管104を備えている。ループ型ヒートパイプの内部には、一定圧力で作動流体106が封入されている。作動流体106は、外部から蒸発器101に供給される熱で液相から気相へと変化した後、熱を伴って蒸気管103を通って凝縮器102に移動する。凝縮器102での放熱によって作動流体106は気相から液相へ変化した後、液管104を通って作動流体106が蒸発器101に戻ることで熱の輸送が行われる。   FIG. 20 schematically shows the operating principle of the loop heat pipe. The loop heat pipe includes an evaporator 101, a condenser 102, a steam pipe 103 and a liquid pipe 104 that connect the evaporator 101 and the condenser 102. The working fluid 106 is sealed at a constant pressure inside the loop heat pipe. The working fluid 106 changes from a liquid phase to a gas phase by heat supplied to the evaporator 101 from the outside, and then moves to the condenser 102 through the vapor pipe 103 with heat. After the working fluid 106 changes from the gas phase to the liquid phase due to heat radiation in the condenser 102, the working fluid 106 returns to the evaporator 101 through the liquid pipe 104, thereby transporting heat.

また、ループ型ヒートパイプの蒸発器101の内部には、毛細管現象で液相の作動流体106を吸い上げるウィック105が設けられている。蒸発器101に戻ってきた液相の作動流体106は、毛細管力でウィック105の内部に浸透しながら周囲の熱を受けて気化する。   A wick 105 that sucks up the liquid-phase working fluid 106 by capillary action is provided inside the evaporator 101 of the loop heat pipe. The liquid-phase working fluid 106 returned to the evaporator 101 is vaporized by receiving ambient heat while penetrating the inside of the wick 105 by capillary force.

米国特許第4765396号公報U.S. Pat. No. 4,765,396 特開平8−200976号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-200196

ループ型ヒートパイプの内部には、液相の作動流体と気相の作動流体とが共存しており、ループ型ヒートパイプを起動する際の気相の作動流体および液相の作動流体の分布状態は常に異なっている。例えば、蒸発部の内部が液相の作動流体で完全に満たされるように分布している場合がある。
上述の場合、蒸発部内には気相の作動流体が存在しないため、蒸発の核となる気相と液相との界面(気液界面)も存在しない。このため、蒸発部では、液相の作動流体を蒸発させて気相の作動流体を生成し、気液界面が得られてから作動流体の循環が開始されることとなり、作動流体の循環が安定するまでに時間を要してしまう問題がある。
The liquid phase working fluid and the gas phase working fluid coexist in the loop type heat pipe, and the distribution state of the gas phase working fluid and the liquid phase working fluid when starting the loop type heat pipe Is always different. For example, there is a case where the inside of the evaporation section is distributed so as to be completely filled with the liquid-phase working fluid.
In the above case, since there is no gas-phase working fluid in the evaporation section, there is no interface between the gas phase and the liquid phase (gas-liquid interface), which is the core of evaporation. For this reason, in the evaporation section, the working fluid in the liquid phase is evaporated to generate a working fluid in the gas phase, and the circulation of the working fluid is started after the gas-liquid interface is obtained. There is a problem that takes time to do.

発明の一観点によれば、液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を有するループ型ヒートパイプであって、蒸発器は、液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、多孔質体を内部に収容し、発熱体からの熱で蒸発した作動流体を蒸気管に導く蒸気排出部を多孔質体とともに形成する筐体と、筐体と多孔質体との間に配置され、蒸気排出部に露出され、作動流体に対して撥液性を有する撥液部とを含むループ型ヒートパイプが提供される。   According to one aspect of the invention, a loop heat pipe having an evaporator connected between a liquid pipe and a steam pipe, the evaporator passing through a porous body that allows a working fluid flowing in from the liquid pipe to pass therethrough; , A porous body is housed inside, and a casing is formed between the casing and the porous body to form a vapor discharge part together with the porous body that guides the working fluid evaporated by the heat from the heating element to the steam pipe Then, a loop heat pipe is provided that includes a liquid repellent part exposed to the vapor discharge part and having liquid repellency with respect to the working fluid.

発明の別の一観点によれば、半導体素子と、半導体素子が熱的に接触するとともに、液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を備えたループ型ヒートパイプとを備え、蒸発器は、液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、多孔質体を内部に収容し、発熱体からの熱で蒸発した作動流体を蒸気管に導く蒸気排出部を多孔質体とともに形成する筐体と、筐体と多孔質体との間に配置され、蒸気排出部に露出され、作動流体に対して撥液性を有する撥液部とを含む電子機器が提供される。   According to another aspect of the invention, a semiconductor element and a loop heat pipe having an evaporator connected between a liquid pipe and a vapor pipe, in which the semiconductor element is in thermal contact, are provided and evaporated The vessel contains a porous body that allows the working fluid flowing in from the liquid pipe to pass through, and a porous body with a porous body that contains the porous body and guides the working fluid evaporated by the heat from the heating element to the steam pipe. There is provided an electronic device including a housing to be formed and a liquid repellent portion that is disposed between the housing and the porous body, is exposed to the vapor discharge portion, and has liquid repellency with respect to the working fluid.

ループ型ヒートパイプの一態様では、ケースとウィックとの間の撥液部により液相の作動流体が蒸発器の蒸気排出部に浸入しにくくなり、入熱後に瞬時に起動し易くなる。   In one aspect of the loop heat pipe, the liquid repellent part between the case and the wick makes it difficult for the liquid-phase working fluid to enter the vapor discharge part of the evaporator, and it is easy to start instantaneously after heat input.

図1は、コンピュータと、コンピュータに備えられているループ型ヒートパイプとの例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a computer and a loop heat pipe provided in the computer. 図2は、蒸発器ユニットの一例の各部品を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing each part of an example of the evaporator unit. 図3は、蒸発器の例(1)の長手方向の断面を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in the longitudinal direction of the example (1) of the evaporator. 図4は、図3のA−A’における断面を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line A-A ′ of FIG. 3. 図5は、ウィック外側に気液界面が存在するときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the start time of the loop heat pipe and the temperature of the evaporator when the gas-liquid interface exists outside the wick. 図6は、ウィック外側が液相の作動流体で満たされているときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the start time of the loop heat pipe and the temperature of the evaporator when the outside of the wick is filled with a liquid-phase working fluid. 図7は、蒸発器の例(2)の長手方向の断面を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in the longitudinal direction of the example (2) of the evaporator. 図8は、図7のB−B’における断面を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line B-B ′ of FIG. 7. 図9は、撥液構造体の一例を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing an example of a liquid repellent structure. 図10は、蒸発器の例(2)における撥液構造の製造方法の例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a method for producing a liquid repellent structure in the evaporator example (2). 図11は、蒸発器の例(3)の長手方向の断面を示す断面図である。FIG. 11: is sectional drawing which shows the cross section of the longitudinal direction of the example (3) of an evaporator. 図12は、蒸発器の例(4)の半径方向の断面を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a radial cross section of the evaporator example (4). 図13は、蒸発器の例(4)を示す断面図であり、図13(a)は、図12のC−C’における断面を模式的に示す断面図、図13(b)は、図12のD−D’における断面を模式的に示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example (4) of the evaporator, FIG. 13 (a) is a cross-sectional view schematically showing a cross-section along CC ′ in FIG. 12, and FIG. It is sectional drawing which shows typically the cross section in 12 DD '. 図14は、蒸発器の例(5)の半径方向の断面を示す断面図である。FIG. 14: is sectional drawing which shows the cross section of the radial direction of the example (5) of an evaporator. 図15は、蒸発器の例(4)において、撥液加工を施した金属で撥液部を形成した場合の半径方向の断面を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a cross section in the radial direction when a liquid repellent portion is formed of a liquid-repellent processed metal in the evaporator example (4). 図16は、蒸発器ユニットの別例1の断面を示す断面図である。FIG. 16: is sectional drawing which shows the cross section of the other example 1 of an evaporator unit. 図17は、図16のE−E’における断面を模式的に示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line E-E ′ of FIG. 16. 図18は、蒸発器ユニットの別例2の断面を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a cross section of another example 2 of the evaporator unit. 図19は、図18のF−F’における断面を模式的に示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line F-F ′ of FIG. 18. 図20は、ループ型ヒートパイプの作動原理を模式的に示す模式図である。FIG. 20 is a schematic diagram schematically showing the operating principle of the loop heat pipe.

以下、図面を用いて、ループ型ヒートパイプを実装した電子機器の実施形態を説明する。ここで説明する電子機器は、例えばCPUを有するコンピュータである。コンピュータは、コンピュータの動作に伴って発熱したCPUを冷却するために、ループ型ヒートパイプを備えている。   Hereinafter, an embodiment of an electronic device in which a loop heat pipe is mounted will be described with reference to the drawings. The electronic device described here is, for example, a computer having a CPU. The computer is provided with a loop heat pipe in order to cool the CPU that generates heat as the computer operates.

図1は、電子機器の一実施形態であるコンピュータ1000と、コンピュータ1000に備えられているループ型ヒートパイプ200との例を示す斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a computer 1000 that is an embodiment of an electronic device and a loop heat pipe 200 provided in the computer 1000.

コンピュータ1000は、電力を蓄える電源24、情報を蓄えるハードディスク装置22、および種々の電子回路を有する基板21を備えている。例えば、基板21には、情報を一時的に蓄えるメモリ23、およびコンピュータ1000の動作の中枢を担う半導体素子であるCPU20が設けられている。コンピュータ1000はCPU20の制御の下で動作する。また、CPU20は、コンピュータ1000の動作に伴って発熱する。例えば、CPU20は、一辺の長さが50mmの正方形の形状であり、CPU20の発熱量は10W〜120Wの間である。   The computer 1000 includes a power source 24 that stores electric power, a hard disk device 22 that stores information, and a substrate 21 having various electronic circuits. For example, the substrate 21 is provided with a memory 23 that temporarily stores information and a CPU 20 that is a semiconductor element that plays a central role in the operation of the computer 1000. The computer 1000 operates under the control of the CPU 20. The CPU 20 generates heat as the computer 1000 operates. For example, the CPU 20 has a square shape with a side length of 50 mm, and the heat generation amount of the CPU 20 is between 10 W and 120 W.

ループ型ヒートパイプ200は、CPU20から熱を吸収するとともに、CPU20の外部にその熱を輸送することで、CPU20を冷却する役割を担う。ループ型ヒートパイプ200は、CPU20と熱的に接触している蒸発器ユニット10を有している。蒸発器ユニット10は、発熱体であるCPU20から熱を受け取って、蒸発器ユニット10内の液相の作動流体を蒸発させる。図1に示す実施形態では、ループ型ヒートパイプ200の作動流体として、例えば水が採用されている。   The loop heat pipe 200 serves to cool the CPU 20 by absorbing heat from the CPU 20 and transporting the heat to the outside of the CPU 20. The loop heat pipe 200 includes the evaporator unit 10 that is in thermal contact with the CPU 20. The evaporator unit 10 receives heat from the CPU 20, which is a heating element, and evaporates the liquid-phase working fluid in the evaporator unit 10. In the embodiment shown in FIG. 1, for example, water is used as the working fluid of the loop heat pipe 200.

蒸発器ユニット10には、蒸発器ユニット10から出て蒸発器ユニット10に戻るように、例えば銅製の中空管8がループ状に接続されている。そして、中空管8の内部は、熱輸送材となる作動流体が移動できるようになっている。図1において破線で示すように、中空管8の途中の部分は屈曲して蛇行した形状の蛇行部8aを有しており、蛇行部8aには銅製の放熱フィン7aが接触している。図1に示す実線矢印の向きに中空管8の中を移動してきた気相の作動流体の熱は、放熱フィン7aと接触する蛇行部8aで放熱フィン7aに伝導する。これにより、気相の作動流体が冷却されて凝縮する。ここで、中空管8において、放熱フィン7aが接触している蛇行部8aが凝縮器2となる。図1に示す実施形態では、凝縮器2となる中空管8の蛇行部8aの総長は、例えば約250mmである。   For example, a copper hollow tube 8 is connected to the evaporator unit 10 in a loop so as to exit the evaporator unit 10 and return to the evaporator unit 10. And the inside of the hollow tube 8 can move the working fluid used as a heat transport material. As shown by a broken line in FIG. 1, a middle portion of the hollow tube 8 has a meandering portion 8a having a meandering shape, and copper radiating fins 7a are in contact with the meandering portion 8a. The heat of the gas phase working fluid that has moved through the hollow tube 8 in the direction of the solid line arrow shown in FIG. 1 is conducted to the heat radiating fins 7a through the meandering portion 8a that contacts the heat radiating fins 7a. Thereby, the gaseous working fluid is cooled and condensed. Here, in the hollow tube 8, the meandering portion 8 a with which the radiation fins 7 a are in contact becomes the condenser 2. In the embodiment shown in FIG. 1, the total length of the meandering portion 8a of the hollow tube 8 serving as the condenser 2 is, for example, about 250 mm.

また、蒸発器ユニット10および凝縮器2を連結するとともに、蒸発器ユニット10で蒸発した気相の作動流体を凝縮器2に移動させる管が、蒸気管3となる。図1に示す実施形態では、蒸発器ユニット10と凝縮器2との間の距離は、例えば300mm程度であり、蒸気管3の管内径は、例えば3mm程度である。   In addition, the vapor pipe 3 is a pipe that connects the evaporator unit 10 and the condenser 2 and moves the vapor-phase working fluid evaporated in the evaporator unit 10 to the condenser 2. In the embodiment shown in FIG. 1, the distance between the evaporator unit 10 and the condenser 2 is, for example, about 300 mm, and the pipe inner diameter of the steam pipe 3 is, for example, about 3 mm.

また、上記の放熱フィン7aの近傍には、コンピュータ1000内部の空気を外部に排気する2台のファン7が設けられている。ファン7の排気により、放熱フィン7a周囲の熱い空気がコンピュータ1000外部に放出される。この結果、CPU20の熱は、最終的にコンピュータ1000外部へ放出されることとなる。図1に示す実施形態では、各々のファン7の大きさは、例えば60mm程度である。   Two fans 7 for exhausting the air inside the computer 1000 to the outside are provided in the vicinity of the heat radiation fins 7a. As the fan 7 is exhausted, hot air around the heat radiating fins 7 a is released outside the computer 1000. As a result, the heat of the CPU 20 is finally released to the outside of the computer 1000. In the embodiment shown in FIG. 1, the size of each fan 7 is, for example, about 60 mm.

一方、凝縮器2で液化した作動流体は、図1に示す実線矢印に沿って中空管の中を移動して蒸発器ユニット10に戻る。蒸発器ユニット10および凝縮器2を連結するとともに、凝縮器2で凝縮した液相の作動流体を蒸発器ユニット10に移動させる管が、液管4である。図1に示す実施形態では、液管4の管内径は、例えば2mm程度である。   On the other hand, the working fluid liquefied by the condenser 2 moves in the hollow tube along the solid line arrow shown in FIG. 1 and returns to the evaporator unit 10. The pipe that connects the evaporator unit 10 and the condenser 2 and moves the liquid-phase working fluid condensed in the condenser 2 to the evaporator unit 10 is the liquid pipe 4. In the embodiment shown in FIG. 1, the tube inner diameter of the liquid tube 4 is, for example, about 2 mm.

次に、蒸発器ユニット10について詳しく説明する。   Next, the evaporator unit 10 will be described in detail.

図2は、蒸発器ユニット10の一例の各部品を示す斜視図である。蒸発器ユニット10は、本体部11、断熱部材12、ウィック5、蒸気出口部13および液入口部14を備えている。   FIG. 2 is a perspective view showing each part of an example of the evaporator unit 10. The evaporator unit 10 includes a main body part 11, a heat insulating member 12, a wick 5, a steam outlet part 13, and a liquid inlet part 14.

本体部11は、例えば、蒸気出口部13および液入口部14の長手方向に沿う方向の寸法が50mm程度、蒸気出口部13または液入口部14方向の寸法が50mm程度、断熱部材方向の寸法が20mmの金属製(例えば銅製)の箱体であって、図2の下側を向いた面がCPU20との接触面となる。本体部11は、それぞれウィック5を収容する円筒状のケースとなる3本の金属管11aを略等間隔で並列に内蔵している。そして、本体部11は、CPU20から受けた熱を各金属管11aに伝導させる。本体部11には、上記の金属管11aにウィック5を収容した二重管構造の蒸発器が3基形成されている。各金属管11aは、例えば銅製であって、例えば長手方向の寸法が50mm、管厚が2mm程度、内径が10mm程度である。なお、例えば金属製のブロックにウィック5を収容する穴を3つ開口することで、本体部11および金属管11aを一体化させることもできる。本体部11および金属管11aを一体化させることにより、金属管11aを本体部11に内蔵させる工程を省略することができるため、製造コストの低減を図ることができる。   The main body 11 has, for example, a dimension in the direction along the longitudinal direction of the steam outlet 13 and the liquid inlet 14 about 50 mm, a dimension in the direction of the steam outlet 13 or the liquid inlet 14 about 50 mm, and a dimension in the direction of the heat insulating member. A 20 mm metal (for example, copper) box body, the surface facing the lower side of FIG. The main body 11 contains three metal pipes 11a, each of which is a cylindrical case that accommodates the wick 5, in parallel at substantially equal intervals. And the main-body part 11 conducts the heat | fever received from CPU20 to each metal tube 11a. The main body 11 is formed with three double-tube evaporators in which the wick 5 is accommodated in the metal tube 11a. Each metal tube 11a is made of, for example, copper and has, for example, a longitudinal dimension of 50 mm, a tube thickness of about 2 mm, and an inner diameter of about 10 mm. In addition, the main-body part 11 and the metal pipe 11a can also be integrated by opening three holes which accommodate the wick 5 in a metal block, for example. By integrating the main body portion 11 and the metal tube 11a, the process of incorporating the metal tube 11a into the main body portion 11 can be omitted, so that the manufacturing cost can be reduced.

断熱部材12は、本体部11のCPU20との接触面(図2の下側を向いた面)に対して反対側の面(図2の上側を向いた面)に配置されている。断熱部材12は、本体部11の熱を外部に逃がさないようにする役割を担っている。なお、断熱部材12は省くこともできる。   The heat insulating member 12 is disposed on a surface (a surface facing the upper side in FIG. 2) opposite to a contact surface (a surface facing the lower side in FIG. 2) of the main body 11 with the CPU 20. The heat insulating member 12 plays a role of preventing the heat of the main body 11 from escaping to the outside. The heat insulating member 12 can be omitted.

ウィック5は、金型で金属粉末を焼結形成した多孔質の有底円筒状の部材であって、金属管11aの一方の開口から金属管11aの内部にそれぞれ収容される。また、ウィック5の外側および内側は微細孔で連通している。これにより、ウィック5の内側の作動流体は、毛細管現象によりウィック5の外側に吸い上げることができる。なお、図2は、3本のウィック5がE字状に連結された部材を、本体部11の金属管11aに挿入する例を示している。   The wick 5 is a porous bottomed cylindrical member formed by sintering metal powder with a mold, and is housed in the metal tube 11a from one opening of the metal tube 11a. Further, the outside and the inside of the wick 5 communicate with each other through a fine hole. Thereby, the working fluid inside the wick 5 can be sucked outside the wick 5 by capillary action. FIG. 2 shows an example in which a member in which three wicks 5 are connected in an E shape is inserted into the metal tube 11 a of the main body 11.

また、各々のウィック5の外周には、ウィック5の蒸気管側端部から液管側端部の手前まで、ウィック5の長手方向に延在する図示しない蒸気排出溝が略等間隔で形成される。金属管11aの内壁および蒸気排出溝の間に形成される空間は、蒸発した気相の作動流体を蒸気管3に導く蒸気排出部として機能する。   Further, on the outer periphery of each wick 5, steam discharge grooves (not shown) extending in the longitudinal direction of the wick 5 are formed at substantially equal intervals from the steam pipe side end of the wick 5 to the front of the liquid pipe side end. The A space formed between the inner wall of the metal pipe 11a and the steam discharge groove functions as a steam discharge portion that guides the vaporized working fluid to the steam pipe 3.

液入口部14は、金属管11aの一方の開口がある本体部11の一端と接合される。液入口部14は、図1の液管4(図2では不図示)と接続される入口管14aを有している。液入口部14は、液管4から流入する液相の作動流体を3つに分岐させて、各蒸発器1のウィック5の内部に供給する。   The liquid inlet 14 is joined to one end of the main body 11 having one opening of the metal tube 11a. The liquid inlet part 14 has an inlet pipe 14a connected to the liquid pipe 4 (not shown in FIG. 2) of FIG. The liquid inlet section 14 divides the liquid-phase working fluid flowing in from the liquid pipe 4 into three and supplies it to the inside of the wick 5 of each evaporator 1.

蒸気出口部13は、金属管11aの他方の開口がある本体部11の他端(図2では破線で示す)と接合される。蒸気出口部13は、図1の蒸気管3(図2では不図示)と接続される出口管13aを有している。蒸気出口部13は、3つの蒸発器1の蒸気排出部からそれぞれ流出してきた気相の作動流体を1つに収束させて蒸気管3へ送出する。   The steam outlet 13 is joined to the other end (shown by a broken line in FIG. 2) of the main body 11 having the other opening of the metal tube 11a. The steam outlet 13 has an outlet pipe 13a connected to the steam pipe 3 (not shown in FIG. 2) of FIG. The vapor outlet section 13 converges the vapor-phase working fluids respectively flowing out from the vapor discharge sections of the three evaporators 1 and sends them to the vapor pipe 3.

上記のように、CPU20からの熱は、蒸発器ユニット10内の蒸発器1の金属管11aに伝導する。各々の蒸発器1の内部では、液管4から流入される液相の作動流体が毛細管力でウィック5の内側から外側に吸い上げられる。そして、蒸発器1の蒸気排出部では、金属管11aに伝導した熱によって液相の作動流体が蒸発する。蒸発して気相に変化した作動流体は、蒸気出口部13および蒸気管3を介して凝縮器2に移動することとなる。   As described above, the heat from the CPU 20 is conducted to the metal tube 11 a of the evaporator 1 in the evaporator unit 10. Inside each evaporator 1, the liquid-phase working fluid flowing from the liquid pipe 4 is sucked from the inside of the wick 5 to the outside by capillary force. And in the vapor | steam discharge part of the evaporator 1, the working fluid of a liquid phase evaporates with the heat | fever conducted to the metal pipe 11a. The working fluid that has been evaporated and changed to the gas phase moves to the condenser 2 via the vapor outlet 13 and the vapor pipe 3.

図3は、蒸発器ユニット10に含まれる蒸発器1の一例である、蒸発器の例(1)の長手方向の断面を模式的に示す断面図である。図4は、図3のA−A’断面における断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section in the longitudinal direction of the evaporator example (1), which is an example of the evaporator 1 included in the evaporator unit 10. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3.

蒸発器1は、金属管11aと、金属管11a内に設けられたウィック5と、シール部材15と、撥液層16とを有している。   The evaporator 1 includes a metal tube 11a, a wick 5 provided in the metal tube 11a, a seal member 15, and a liquid repellent layer 16.

ウィック5は、金属管11aを、入口管14a側の管と出口管13a側の管とに区分するように配置されている。ウィック5の外周には、ウィック5の蒸気管側(出口管13a側)の端部から液管側(入口管14a側)の端部の手前まで、ウィック5の長手方向に延在する蒸気排出溝5aが略等間隔で形成されている。本実施例では、蒸気排出溝5aはウィック5に45度刻みで8本設けられている。金属管11aの内壁および蒸気排出溝5aの間に形成される空間は、ウィック5から蒸発した気相の作動流体を蒸気管3に導くための蒸気排出部として機能する。   The wick 5 is arranged to divide the metal pipe 11a into a pipe on the inlet pipe 14a side and a pipe on the outlet pipe 13a side. At the outer periphery of the wick 5, the steam exhaust extending in the longitudinal direction of the wick 5 from the end of the wick 5 on the steam pipe side (exit pipe 13 a side) to the front of the end on the liquid pipe side (inlet pipe 14 a side). The grooves 5a are formed at substantially equal intervals. In this embodiment, eight steam discharge grooves 5a are provided in the wick 5 in 45 degree increments. A space formed between the inner wall of the metal pipe 11 a and the steam discharge groove 5 a functions as a steam discharge section for guiding the vapor-phase working fluid evaporated from the wick 5 to the steam pipe 3.

ウィック5は、例えばニッケル焼結金属で形成され、例えば外径は10mm程度、内径は4mm程度、微細孔の孔径は2μm程度、空隙率は50%程度である。各々の蒸気排出溝5aの溝幅および溝深さは、例えば1mmである。なお、本実施例によれば蒸気排出溝5aはウィック側に設けられているが、金属管11aの内壁に凹部を設け、凹部を蒸気排出溝として用いることもできる。   The wick 5 is made of, for example, nickel sintered metal, and has an outer diameter of about 10 mm, an inner diameter of about 4 mm, a fine hole diameter of about 2 μm, and a porosity of about 50%. The groove width and groove depth of each steam discharge groove 5a is, for example, 1 mm. In addition, according to the present Example, although the vapor | steam discharge groove | channel 5a is provided in the wick side, a recessed part can also be provided in the inner wall of the metal pipe 11a, and a recessed part can also be used as a vapor | steam discharge groove.

シール部材15は、金属管11a内における、ウィック5の入口管14a側の端部に設けられている。シール部材15は、蒸発器ユニット1の組立時において、ウィック5の液管の側端部と液入口部14との間には、作動流体の漏れを防ぐシール部材15(図2では不図示)が挿入されている。   The seal member 15 is provided at the end of the wick 5 on the inlet tube 14a side in the metal tube 11a. When the evaporator unit 1 is assembled, the seal member 15 is provided between the side end portion of the liquid pipe of the wick 5 and the liquid inlet portion 14 to prevent the working fluid from leaking (not shown in FIG. 2). Has been inserted.

金属管11aの内壁表面の蒸気排出溝5aに対応する位置には、それぞれ作動流体(水)に対して撥液性を有する撥液層16が形成されている。撥液層16は、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂の被膜を用いることができる。撥液層16の膜厚は、例えば1μm〜100μm程度である。   A liquid repellent layer 16 having liquid repellency with respect to the working fluid (water) is formed at a position corresponding to the vapor discharge groove 5a on the inner wall surface of the metal tube 11a. For the liquid repellent layer 16, for example, a fluororesin film such as Teflon (registered trademark) can be used. The film thickness of the liquid repellent layer 16 is, for example, about 1 μm to 100 μm.

以下、蒸発器の例(1)による作用を説明する。コンピュータ1000の停止によってCPU20の発熱が停止すると、ループ型ヒートパイプ200内での作動流体の循環も停止する。このとき、ループ型ヒートパイプ200の停止時の熱環境や重力の影響によって、作動流体が入熱時の流動方向に対して逆流する場合がある。   Hereinafter, the operation of the evaporator example (1) will be described. When the heat generation of the CPU 20 is stopped due to the stop of the computer 1000, the circulation of the working fluid in the loop heat pipe 200 is also stopped. At this time, the working fluid may flow backward with respect to the flow direction at the time of heat input due to the influence of the thermal environment or gravity when the loop heat pipe 200 is stopped.

しかし、蒸発器の例(1)では、蒸発器1の蒸気排出溝5a内において、撥液層16が液相の作動流体を弾く。そのため、蒸発器1内部の撥液層16の形成箇所には液相の作動流体が浸入しにくくなり、ループ型ヒートパイプ200の非入熱時においてウィック5外側の撥液層16の周囲に蒸気溜まりが形成される。   However, in the example (1) of the evaporator, the liquid repellent layer 16 repels the liquid-phase working fluid in the vapor discharge groove 5 a of the evaporator 1. For this reason, the liquid-phase working fluid is less likely to enter the portion of the evaporator 1 where the liquid repellent layer 16 is formed, and vapor is generated around the liquid repellent layer 16 outside the wick 5 when the loop heat pipe 200 is not receiving heat. A pool is formed.

したがって、蒸発器の例(1)では、ループ型ヒートパイプ200の非入熱時にも蒸気排出部内に作動流体の気液界面が確保される。そして、ループ型ヒートパイプ200の入熱時には、蒸気排出部にある気液界面が蒸発の核となって作動流体の蒸発が生じる。これにより、蒸発器の例(1)では、過熱を要さずに蒸発器1での蒸発が開始されるので、入熱後にループ型ヒートパイプが速やかに起動して、コンピュータ1000の動作時にCPU20が効率よく冷却される。   Therefore, in the example (1) of the evaporator, the gas-liquid interface of the working fluid is ensured in the steam discharge portion even when the loop heat pipe 200 is not heat input. When the loop heat pipe 200 receives heat, the gas-liquid interface in the steam discharge portion serves as a core of evaporation, causing the working fluid to evaporate. Thereby, in the example (1) of the evaporator, since evaporation in the evaporator 1 is started without requiring overheating, the loop heat pipe is quickly activated after heat input, and the CPU 20 is operated when the computer 1000 is in operation. Is cooled efficiently.

ここで、図5は、ウィック5外側に気液界面が存在するときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示している。また、図6は、比較例として、ウィック5外側が液相の作動流体で満たされているときのループ型ヒートパイプの起動時間と蒸発器の温度との関係の例を示している。   Here, FIG. 5 shows an example of the relationship between the start time of the loop heat pipe and the temperature of the evaporator when the gas-liquid interface exists outside the wick 5. FIG. 6 shows an example of the relationship between the start time of the loop heat pipe and the temperature of the evaporator when the outside of the wick 5 is filled with the liquid phase working fluid as a comparative example.

図5の場合には、ループ型ヒートパイプの起動時間が比較的短いため、蒸発器の温度が目標温度以下に迅速に収束する。一方、図6の場合には、蒸発器の蒸気排出部に蒸発の核となる気液界面がなく、蒸発器の過熱で作動流体の蒸発が開始してからループ型ヒートパイプが起動する。よって、図6の例では、図5の例と比べてループ型ヒートパイプの起動までの時間が長くなるため、蒸発器の温度がCPUの仕様温度を超過する期間が生じうる。   In the case of FIG. 5, since the start-up time of the loop heat pipe is relatively short, the evaporator temperature quickly converges below the target temperature. On the other hand, in the case of FIG. 6, there is no gas-liquid interface serving as an evaporation core in the vapor discharge portion of the evaporator, and the loop heat pipe is activated after the working fluid starts to evaporate due to overheating of the evaporator. Therefore, in the example of FIG. 6, the time until the start of the loop heat pipe is longer than in the example of FIG. 5, and thus a period in which the temperature of the evaporator exceeds the specification temperature of the CPU may occur.

図7は、蒸発器ユニット10に含まれる蒸発器1の別例である、蒸発器の例(2)の長手方向の断面を模式的に示している。図8は、図7のB−B’断面を示している。なお、蒸発器の例(2)において、蒸発器の例(1)と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。   FIG. 7 schematically shows a cross section in the longitudinal direction of an evaporator example (2), which is another example of the evaporator 1 included in the evaporator unit 10. FIG. 8 shows a B-B ′ cross section of FIG. 7. In addition, in the example (2) of the evaporator, the same reference numerals are given to the same components as those in the example (1) of the evaporator, and the duplicate description is omitted.

蒸発器の例(2)では、蒸気排出溝5a内に撥液部として撥液構造体17を配置している。図9は、撥液構造体17の一例を示す斜視図である。撥液構造体17は、例えば30〜100μm程度の間隔で複数の柱状体17aが略等間隔に配置されている。また、各柱状体17のサイズは、例えば、直径が10μm、高さが数100μm〜1mm程度である。さらに、撥液構造体17には、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂の被膜による撥液加工が施されている。   In the example (2) of the evaporator, the liquid repellent structure 17 is disposed as a liquid repellent part in the vapor discharge groove 5a. FIG. 9 is a perspective view showing an example of the liquid repellent structure 17. In the liquid repellent structure 17, for example, a plurality of columnar bodies 17 a are arranged at substantially equal intervals at intervals of about 30 to 100 μm. The size of each columnar body 17 is, for example, about 10 μm in diameter and about several hundred μm to 1 mm in height. Furthermore, the liquid repellent structure 17 is subjected to a liquid repellent process using a film of a fluororesin such as Teflon (registered trademark).

ここで、図10を参照しつつ、蒸発器の例(2)における撥液構造の製造方法の例を説明する。   Here, an example of a manufacturing method of the liquid repellent structure in the example (2) of the evaporator will be described with reference to FIG.

図10は、蒸発器の例(2)における撥液構造の製造方法の例を示す断面図である。図10(a)に示す第1の処理では、X線リソグラフィにより、撥液構造の各柱状体の形状でレジストをパターニングしてレジスト型31を形成する。図10(b)に示す第2の処理では、レジスト型31にニッケルメッキを施し、その後にレジスト型31を除去することで、撥液構造と同形状のニッケル製のマザー型32を形成する。図10(c)に示す第3の処理では、マザー型32で樹脂にインプリントし、樹脂を硬化させてマスター型33を形成する。図10(d)に示す第4の処理では、マスター型33に銅メッキを施し、その後にマスター型33を分離させて電鋳構造体34を得る。その後、上記の電鋳構造体34にフッ素樹脂で撥液加工を施して、撥液構造体17を得ることができる。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of a method for producing a liquid repellent structure in the evaporator example (2). In the first process shown in FIG. 10A, a resist mold 31 is formed by patterning a resist in the shape of each columnar body having a liquid repellent structure by X-ray lithography. In the second process shown in FIG. 10B, the resist mold 31 is plated with nickel, and then the resist mold 31 is removed to form a nickel mother mold 32 having the same shape as the liquid repellent structure. In the third process shown in FIG. 10C, the master mold 33 is formed by imprinting the resin on the mother mold 32 and curing the resin. In the fourth process shown in FIG. 10D, the master mold 33 is plated with copper, and then the master mold 33 is separated to obtain the electroformed structure 34. Thereafter, the electroformed structure 34 is subjected to a liquid repellent process using a fluororesin, whereby the liquid repellent structure 17 can be obtained.

蒸発器の例(2)では、撥液加工を施した微細な柱状体17aが複数配置された撥液構造体17によって蒸発器1内に撥液部が形成されている。撥液部における柱状体17aの隙間には液相の作動流体が浸入しにくいため、撥液部の隙間に蒸気溜まりが形成される。したがって、蒸発器の例(2)では、ループ型ヒートパイプの非入熱時にも蒸気排出部内に作動流体の気液界面が確保されるので、蒸発器の例(1)の場合と同様に、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。   In the example (2) of the evaporator, the liquid repellent portion is formed in the evaporator 1 by the liquid repellent structure 17 in which a plurality of fine columnar bodies 17a subjected to liquid repellent processing are arranged. Since the liquid-phase working fluid does not easily enter the gap between the columnar bodies 17a in the liquid repellent part, a vapor pool is formed in the gap between the liquid repellent parts. Therefore, in the evaporator example (2), since the gas-liquid interface of the working fluid is secured in the steam discharge portion even when the loop heat pipe is not heat input, as in the case of the evaporator example (1), The loop heat pipe can be started immediately after heat input.

図11は、蒸発器ユニット10に含まれる蒸発器1の別例である、蒸発器の例(3)の長手方向の断面を示す断面図である。なお、蒸発器の例(2)において、蒸発器の例(1)および例(2)と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a longitudinal section of an evaporator example (3), which is another example of the evaporator 1 included in the evaporator unit 10. In addition, in the example (2) of the evaporator, the same reference numerals are given to the same components as those in the examples (1) and (2) of the evaporator, and the duplicate description is omitted.

蒸発器の例(3)は、蒸発器の例(2)の撥液構造体17を蒸気排出溝5a内に配置するとともに、さらに蒸発器の例(1)と同様に、金属管11aの内壁に撥液層16を形成している。蒸発器の例(3)では、蒸発器の例(1)および例(2)の構成を併せ持つことで、蒸気排出部内に作動流体の気液界面をより確保し易くなる。そのため、蒸発器の例(3)では、蒸発器の例(1)および例(2)の場合と同様に、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。   In the example (3) of the evaporator, the liquid repellent structure 17 of the example (2) of the evaporator is disposed in the vapor discharge groove 5a, and the inner wall of the metal tube 11a is further provided in the same manner as in the example (1) of the evaporator. A liquid repellent layer 16 is formed on the substrate. In the example (3) of the evaporator, by having the configurations of the examples (1) and (2) of the evaporator, it becomes easier to secure the gas-liquid interface of the working fluid in the vapor discharge part. Therefore, in the example (3) of the evaporator, the loop heat pipe can be started immediately after heat input, as in the case of the examples (1) and (2) of the evaporator.

図12は、蒸発器ユニット10に含まれる蒸発器1の別例である、蒸発器の例(4)の半径方向の断面を示す断面図である。図13は、蒸発器の例(4)を示す断面図であり、図13(a)は、図12のC−C’における断面を模式的に示す断面図、図13(b)は、図12のD−D’における断面を模式的に示す断面図である。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing a radial cross section of an evaporator example (4), which is another example of the evaporator 1 included in the evaporator unit 10. FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example (4) of the evaporator, FIG. 13 (a) is a cross-sectional view schematically showing a cross-section along CC ′ in FIG. 12, and FIG. It is sectional drawing which shows typically the cross section in 12 DD '.

蒸発器の例(4)において、蒸発器の例(1)と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。なお、蒸発器の例(4)では、金属管11aの内径は、例えば12mm程度である。また、蒸発器の例(4)では、ウィック5の外径は、例えば10mm程度であり、ウィック5の蒸気排出溝5aは60度刻みで6本設けられている。また、各蒸気排出溝5aの溝幅および溝深さは1mmに設定されている。   In the evaporator example (4), the same components as those in the evaporator example (1) are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the example (4) of the evaporator, the inner diameter of the metal tube 11a is, for example, about 12 mm. In the example (4) of the evaporator, the outer diameter of the wick 5 is, for example, about 10 mm, and six steam discharge grooves 5a of the wick 5 are provided in increments of 60 degrees. Further, the groove width and groove depth of each steam discharge groove 5a are set to 1 mm.

蒸発器の例(4)では、ウィック5の外周に撥液部18が重ねて形成される。そして、撥液部18にはウィック5の表面を露出させる複数の溝(18a,18b)が形成されている。撥液部18の各溝は、それぞれウィック5の長手方向に延在している。また、撥液部18の溝は、ウィック5の蒸気排出溝5aの位置に対応する第1の溝18aと、ウィック5の蒸気排出溝5aの位置に対応しない第2の溝18bとがある。   In the evaporator example (4), the liquid repellent portion 18 is formed so as to overlap the outer periphery of the wick 5. The liquid repellent part 18 is formed with a plurality of grooves (18a, 18b) that expose the surface of the wick 5. Each groove of the liquid repellent portion 18 extends in the longitudinal direction of the wick 5. The groove of the liquid repellent part 18 includes a first groove 18 a corresponding to the position of the steam discharge groove 5 a of the wick 5 and a second groove 18 b not corresponding to the position of the steam discharge groove 5 a of the wick 5.

撥液部18は、例えばテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂の筒体を金属管11aに挿入して形成される。撥液部18として、例えば多孔質体を用いることもできる。例えば、筒体の内径は10mm程度であり、厚さは1mm程度である。   The liquid repellent portion 18 is formed by inserting a fluororesin cylinder such as Teflon (registered trademark) into the metal tube 11a. For example, a porous material can be used as the liquid repellent portion 18. For example, the inner diameter of the cylinder is about 10 mm and the thickness is about 1 mm.

撥液部18には、幅1mmの溝が30度刻みで12本形成されている。そして、撥液部18は、6つの溝がウィック5の蒸気排出溝5aの位置に重なるように配置される。そのため、撥液部18の溝のうち、蒸気排出溝5aの位置と重なる溝が第1の溝18aとなり、蒸気排出溝5aの位置と重ならずにウィック5の表面を露出させる溝が第2の溝18bとなる。   The liquid repellent portion 18 is formed with twelve grooves having a width of 1 mm every 30 degrees. And the liquid repellent part 18 is arrange | positioned so that six groove | channels may overlap the position of the vapor | steam discharge groove | channel 5a of the wick 5. FIG. Therefore, the groove that overlaps the position of the steam discharge groove 5a among the grooves of the liquid repellent portion 18 becomes the first groove 18a, and the groove that exposes the surface of the wick 5 without overlapping the position of the steam discharge groove 5a. Groove 18b.

蒸発器の例(4)では、撥液部18の第2の溝18bには、液相の作動流体が浸入しにくいため、第2の溝18bの空間には蒸気溜まりが形成されてウィック5の表面が気液界面となる。また、蒸発器の例(4)の第1の溝18aでは、液相の作動流体が弾かれて蒸気溜まりとなり、蒸気排出溝5aと第1の溝18aとの境界近傍に作動流体の気液界面が形成される。したがって、蒸発器の例(4)では、ループ型ヒートパイプの非入熱時にもウィック5の蒸気排出側に蒸発の核となる作動流体の気液界面が確保されるので、ループ型ヒートパイプを入熱後に過熱を要さずに速やかに起動させることができる。   In the example (4) of the evaporator, since the liquid-phase working fluid is difficult to enter the second groove 18b of the liquid repellent portion 18, a vapor pool is formed in the space of the second groove 18b, and the wick 5 is formed. The surface becomes a gas-liquid interface. In the first groove 18a of the evaporator example (4), the liquid-phase working fluid is repelled to form a vapor pool, and the gas-liquid of the working fluid is near the boundary between the vapor discharge groove 5a and the first groove 18a. An interface is formed. Therefore, in the evaporator example (4), since the gas-liquid interface of the working fluid serving as the core of evaporation is secured on the vapor discharge side of the wick 5 even when the heat input of the loop heat pipe is not input, the loop heat pipe is After heat input, it can be activated quickly without requiring overheating.

図14は、蒸発器ユニット10に含まれる蒸発器1の別例である、蒸発器の例(5)の半径方向の断面を示す断面図である。蒸発器の例(5)は、蒸発器の例(4)の変形例であって、撥液部18のすべての溝が蒸気排出溝5aと位置をずらして配置されている。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a radial cross section of the evaporator example (5), which is another example of the evaporator 1 included in the evaporator unit 10. The example (5) of the evaporator is a modification of the example (4) of the evaporator, and all the grooves of the liquid repellent part 18 are arranged so as to be shifted from the position of the vapor discharge groove 5a.

例えば、蒸発器の例(5)では、ウィック5の蒸気排出溝5aと撥液部18の溝18cとは、それぞれ60度刻みで6本形成されている。そして、ウィック5の蒸気排出溝5aの位置と撥液部18の溝18cの位置は、互いに30度ずれている。なお、蒸発器の例(5)の他の部分は、蒸発器の例(4)と共通するので重複説明は省略する。蒸発器の例(5)の場合も、撥液部18の溝18cにおいてウィック5の表面が気液界面となるので、蒸発器の例(4)の場合と同様に、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。   For example, in the evaporator example (5), the steam discharge grooves 5a of the wick 5 and the grooves 18c of the liquid repellent part 18 are each formed in increments of 60 degrees. And the position of the vapor | steam discharge groove | channel 5a of the wick 5 and the position of the groove | channel 18c of the liquid repellent part 18 have shifted | deviated 30 degree | times mutually. In addition, since the other part of the example (5) of an evaporator is common in the example (4) of an evaporator, duplication description is abbreviate | omitted. In the case of the evaporator example (5), since the surface of the wick 5 becomes a gas-liquid interface in the groove 18c of the liquid repellent part 18, a loop heat pipe is inserted as in the case of the evaporator example (4). It can be activated immediately after heating.

なお、蒸発器の例(4)および例(5)において、例えば、ステンレスなどの金属の表面にフッ素樹脂等による撥液加工を施して撥液部18を形成することもできる。また、多孔質の金属材料を用いることもできる。この場合においても、蒸発器の例(4)および例(5)と同様の効果を得ることができる。   In examples (4) and (5) of the evaporator, for example, the liquid repellent portion 18 can be formed by applying a liquid repellent process using a fluorine resin or the like to the surface of a metal such as stainless steel. A porous metal material can also be used. Even in this case, the same effects as those of the evaporator examples (4) and (5) can be obtained.

図15は、蒸発器の例(4)において、撥液加工を施した金属で撥液部18を形成した場合の半径方向の断面を示す断面図である。なお、図15において、撥液加工を施した金属部分は符号18dで示す。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing a cross section in the radial direction when the liquid repellent portion 18 is formed of a metal subjected to liquid repellent processing in the evaporator example (4). In FIG. 15, the metal portion subjected to the liquid repellent process is denoted by reference numeral 18d.

図16は、蒸発器ユニット10の別例1の断面を示す断面図である。図17は、図16のE−E’における断面を模式的に示す断面図である。なお、蒸発器ユニット10の別例1について、図2の例と共通する要素には同一符号を付して重複説明を省略する。   FIG. 16 is a cross-sectional view showing a cross section of another example 1 of the evaporator unit 10. FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line E-E ′ of FIG. 16. In addition, in another example 1 of the evaporator unit 10, the same reference numerals are given to elements common to the example of FIG.

図16および図17に示す蒸発器ユニット10の別例1では、蒸発器ユニット10の本体部11がケースとなっている。そして、本体部11内に平板型のウィック5が1つ収納されて蒸発器1を形成している。   In another example 1 of the evaporator unit 10 shown in FIGS. 16 and 17, the main body 11 of the evaporator unit 10 is a case. Then, one flat wick 5 is housed in the main body 11 to form the evaporator 1.

蒸発器ユニット10の別例1では、本体部11はステンレス製の箱体で形成される。ウィック5は銅焼結金属で形成され、ウィック5の幅(図16の左右方向の長さ)は本体部11の内部空間の幅とほぼ同じに形成されている。ウィック5の寸法としては、例えば幅が30mm、厚さが2mmである。蒸気排出溝の幅および深さは、例えばそれぞれ1mmである。ウィック5の上面および下面には、ウィック5の蒸気管側端部から液管側端部の手前まで、ウィック5の長手方向に延在する蒸気排出溝5aがそれぞれ形成される。各蒸気排出溝の溝幅および溝深さは、例えば1mmである。ウィック5の上下面と本体部11との間には、例えば1mm程度の隙間が形成されている。   In another example 1 of the evaporator unit 10, the main body portion 11 is formed of a stainless steel box. The wick 5 is formed of a copper sintered metal, and the width of the wick 5 (the length in the left-right direction in FIG. 16) is substantially the same as the width of the internal space of the main body 11. The dimensions of the wick 5 are, for example, a width of 30 mm and a thickness of 2 mm. The width and depth of the steam discharge groove are each 1 mm, for example. Vapor discharge grooves 5 a extending in the longitudinal direction of the wick 5 are formed on the upper surface and the lower surface of the wick 5 from the vapor pipe side end of the wick 5 to the front of the liquid pipe side end, respectively. The groove width and groove depth of each steam discharge groove is, for example, 1 mm. A gap of about 1 mm, for example, is formed between the upper and lower surfaces of the wick 5 and the main body 11.

また、ウィック5の上側および下側の各隙間には、撥液部19を形成するシート状のポリエチレン樹脂がそれぞれ挿入されている。撥液部19のポリエチレン樹脂の厚さは1mmである。そして、撥液部19にはウィック5の表面を露出させる複数の溝(19a、19b)が形成されている。撥液部19の各溝は、それぞれウィック5の長手方向に延在している。また、撥液部19の溝は、ウィック5の蒸気排出溝5aの位置に対応する第1の溝19aと、ウィック5の蒸気排出溝5aの位置に対応しない第2の溝19bとがある。蒸発器ユニット10の別例1では、ループ型ヒートパイプの作動流体として、例えばエタノールやメタノール等のアルコール類を用いることができる。   Further, a sheet-like polyethylene resin that forms the liquid repellent portion 19 is inserted into each of the upper and lower gaps of the wick 5. The thickness of the polyethylene resin of the liquid repellent part 19 is 1 mm. The liquid repellent portion 19 is formed with a plurality of grooves (19a, 19b) that expose the surface of the wick 5. Each groove of the liquid repellent portion 19 extends in the longitudinal direction of the wick 5. Further, the groove of the liquid repellent part 19 includes a first groove 19 a corresponding to the position of the steam discharge groove 5 a of the wick 5 and a second groove 19 b not corresponding to the position of the steam discharge groove 5 a of the wick 5. In another example 1 of the evaporator unit 10, for example, alcohol such as ethanol or methanol can be used as the working fluid of the loop heat pipe.

図16、図17に示す蒸発器ユニット10の別例1では、上記の蒸発器の例(4)と同様に、ループ型ヒートパイプの非入熱時にもウィック5の外側に作動流体の気液界面が確保されるので、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。   In another example 1 of the evaporator unit 10 shown in FIGS. 16 and 17, as in the above example (4) of the evaporator, the working fluid gas-liquid is placed outside the wick 5 even when the loop heat pipe is not heat input. Since the interface is secured, the loop heat pipe can be started quickly after heat input.

図18は、蒸発器ユニット10の別例2の断面を示す断面図である。図19は、図18のF−F’における断面を模式的に示す断面図である。なお、蒸発器ユニット10の別例2について、図16、図17に示す蒸発器ユニット10の別例1と共通する要素には同一符号を付して重複説明を省略する。   FIG. 18 is a cross-sectional view showing a cross section of another example 2 of the evaporator unit 10. FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along line F-F ′ of FIG. 18. In addition, in another example 2 of the evaporator unit 10, elements that are the same as those in the first example of the evaporator unit 10 illustrated in FIGS. 16 and 17 are assigned the same reference numerals, and redundant description is omitted.

蒸発器ユニット10の別例2は、蒸発器ユニット10の別例1の変形例であって、ウィック5の上側のみに、撥液部19を形成するシート状のポリエチレン樹脂が配置されている。そして、蒸発器ユニット10の別例2では、撥液部19のすべての溝19cは、蒸気排出溝5aと位置がずれている。   Another example 2 of the evaporator unit 10 is a modification of the first example of the evaporator unit 10, and a sheet-like polyethylene resin that forms the liquid repellent portion 19 is disposed only on the upper side of the wick 5. In another example 2 of the evaporator unit 10, all the grooves 19c of the liquid repellent part 19 are displaced from the vapor discharge grooves 5a.

蒸発器ユニット10の別例2では、上記の蒸発器の例(5)と同様に、ループ型ヒートパイプの非入熱時にもウィック5の外側に作動流体の気液界面が確保されるので、ループ型ヒートパイプを入熱後に速やかに起動させることができる。   In another example 2 of the evaporator unit 10, the gas-liquid interface of the working fluid is secured outside the wick 5 even when the loop heat pipe is not heat input, similarly to the above-described evaporator example (5). The loop heat pipe can be started immediately after heat input.

<実施形態の補足事項>
図2では蒸発器ユニット10が3つの円筒状の蒸発器1を内蔵する例を示したが、蒸発器ユニット10内の蒸発器1の数を適宜変更してもよい。
<Supplementary items of the embodiment>
Although FIG. 2 shows an example in which the evaporator unit 10 includes three cylindrical evaporators 1, the number of evaporators 1 in the evaporator unit 10 may be changed as appropriate.

また、上記の蒸発器の例(1)〜例(3)において、例えば、疎水性シリカ化合物などの他の撥水材料を用いて、撥液層16や撥液構造体17を形成してもよい。   Further, in the above examples (1) to (3) of the evaporator, the liquid repellent layer 16 and the liquid repellent structure 17 may be formed using another water repellent material such as a hydrophobic silica compound. Good.

また、上記の蒸発器の例(1)〜例(5)において、撥液層16、撥液構造体17、撥液部18を、ポリエチレン樹脂を用いて形成してもよい。上記の場合、ループ型ヒートパイプの作動流体としてアルコール類を用いることができる。   Further, in examples (1) to (5) of the evaporator described above, the liquid repellent layer 16, the liquid repellent structure 17, and the liquid repellent portion 18 may be formed using a polyethylene resin. In the above case, alcohols can be used as the working fluid of the loop heat pipe.

また、図16〜図19に示す蒸発器ユニット10の別例1および別例2において、ポリエチレン樹脂の代わりに、フッ素樹脂を用いて撥液部19を形成してもよい。あるいは、蒸発器ユニット10の別例1および別例2において、図15の例と同様に、金属材にフッ素樹脂による撥液加工を施して撥液部19を形成してもよい(この場合の図示は省略する)。上記の場合、ループ型ヒートパイプの作動流体として水を用いることができる。   Moreover, in the other examples 1 and 2 of the evaporator unit 10 shown in FIGS. 16-19, you may form the liquid repelling part 19 using a fluororesin instead of a polyethylene resin. Alternatively, in another example 1 and another example 2 of the evaporator unit 10, as in the example of FIG. 15, the liquid repellent portion 19 may be formed by performing a liquid repellent process using a fluororesin on a metal material (in this case) (The illustration is omitted). In the above case, water can be used as the working fluid of the loop heat pipe.

また、上記の説明では、いずれもウィック5に蒸気排出溝5aを形成する例を説明したが、ウィック5に蒸気排出溝を形成せずに、蒸発器1のケース側に蒸気排出溝を形成してもよい。   In the above description, the steam discharge groove 5a is formed in the wick 5. However, the steam discharge groove is not formed in the wick 5, but the steam discharge groove is formed on the case side of the evaporator 1. May be.

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。   From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. It is intended that the scope of the claims extend to the features and advantages of the embodiments as described above without departing from the spirit and scope of the right. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and modifications, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to use appropriate improvements and equivalents within the scope disclosed in.

1,101…蒸発器;2,102…凝縮器;3,103…蒸気管;4,104…液管;5,105…ウィック;5a…蒸気排出溝;7…ファン;7a…放熱フィン;8…中空管;8a…蛇行部;10…蒸発器ユニット;11…本体部;11a…金属管;12…断熱部材;13…蒸気出口部;13a…、出口管;14…液入口部;14a…入口管;15…シール部材;16…撥液層;17…撥液構造体;17a…柱状体;18,19…撥液部;18a〜c,19a〜c…溝;18d…撥液部の金属部分;20…CPU;21…基板;22…ハードディスク装置;23…メモリ;24…電源;106…作動流体;200…ループ型ヒートパイプ;1000…コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Evaporator; 2,102 ... Condenser; 3,103 ... Steam pipe; 4,104 ... Liquid pipe; 5,105 ... Wick; 5a ... Steam discharge groove; 7 ... Fan; DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Hollow pipe; 8a ... Serpentine part; 10 ... Evaporator unit; 11 ... Main-body part; 11a ... Metal pipe; 12 ... Thermal insulation member; 13 ... Steam outlet part; 13a ... Outlet pipe; DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Inlet pipe; 15 ... Seal member; 16 ... Liquid repellent layer; 17 ... Liquid repellent structure; 17a ... Columnar body; 18, 19 ... Liquid repellent part; 18a-c, 19a-c ... Groove; 20 ... CPU; 21 ... Substrate; 22 ... Hard disk device; 23 ... Memory; 24 ... Power supply; 106 ... Working fluid; 200 ... Loop heat pipe;

Claims (4)

液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を有するループ型ヒートパイプであって、
前記蒸発器は、
前記液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、
前記多孔質体を内部に収容し、前記発熱体からの熱で蒸発した前記作動流体を前記蒸気管に導く蒸気排出部を前記多孔質体とともに形成する筐体と、
前記筐体と前記多孔質体との間に配置され、前記蒸気排出部に露出され、前記作動流体に対して撥液性を有する撥液部と
を含むことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
A loop heat pipe having an evaporator connected between a liquid pipe and a steam pipe,
The evaporator is
A porous body that allows the working fluid flowing in from the liquid pipe to pass through;
A housing that houses the porous body therein and forms a vapor discharge portion together with the porous body for guiding the working fluid evaporated by heat from the heating element to the steam pipe;
A loop heat pipe, comprising: a liquid repellent part disposed between the casing and the porous body, exposed to the vapor discharge part, and having liquid repellency with respect to the working fluid.
前記撥液部が、前記蒸気排出部内に形成されることを特徴とする請求項1記載のループ型ヒートパイプ。   The loop heat pipe according to claim 1, wherein the liquid repellent part is formed in the vapor discharge part. 前記撥液部は、前記多孔質体の外周に重ねて形成され、
前記多孔質体の表面を露出させる空間が前記撥液部に形成されていることを特徴とする請求項1記載のループ型ヒートパイプ。
The liquid repellent part is formed so as to overlap the outer periphery of the porous body,
The loop heat pipe according to claim 1, wherein a space for exposing the surface of the porous body is formed in the liquid repellent portion.
半導体素子と、
前記半導体素子が熱的に接触するとともに、液管と蒸気管との間に連結された蒸発器を備えたループ型ヒートパイプと
を備え、
前記蒸発器は、
前記液管から流入する作動流体を通過させる多孔質体と、
前記多孔質体を内部に収容し、前記発熱体からの熱で蒸発した前記作動流体を前記蒸気管に導く蒸気排出部を前記多孔質体とともに形成する筐体と、
前記筐体と前記多孔質体との間に配置され、前記蒸気排出部に露出され、前記作動流体に対して撥液性を有する撥液部と
を含むことを特徴とする電子機器。
A semiconductor element;
The semiconductor element is in thermal contact, and includes a loop heat pipe having an evaporator connected between a liquid pipe and a steam pipe,
The evaporator is
A porous body that allows the working fluid flowing in from the liquid pipe to pass through;
A housing that houses the porous body therein and forms a vapor discharge portion together with the porous body for guiding the working fluid evaporated by heat from the heating element to the steam pipe;
An electronic apparatus comprising: a liquid repellent part disposed between the casing and the porous body, exposed to the vapor discharge part, and having liquid repellency with respect to the working fluid.
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