JP2020200977A - 蒸発器、ループ型ヒートパイプ及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウィックを容易に蒸発器に組み付けることができる蒸発器を提供する。【解決手段】ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器２であって、外部から熱を受ける受熱部８が、蒸発器本体７の外面に設けられ、蒸発器本体７の内側には、凝集器で液相に凝集した作動流体が流入する流入部２ａと、受熱部８が受けた熱により蒸発した気相の作動流体を排出する排出部２ｂと、が設けられた内部空間が形成され、内部空間には、流入部２ａに流入した作動流体が浸透するウィック６が収納され、内部空間を、ウィック６とともに流入部２ａと排出部２ｂとに仕切る仕切り部材１０を備え、仕切り部材１０の面部１０ａと受熱部８とでウィック６を狭持する。【選択図】図４
Description
本発明は、ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器、ループ型ヒートパイプ及び電子機器に関するものである。
従来、外部から熱を受ける受熱部と、凝集部で液相に凝集した作動流体が流入する流入部と、受熱部が受けた熱により蒸発した気相の作動流体を排出する排出部とを備え、流入部に流入した作動流体が浸透し、液相から気相へと作動流体を蒸発させるウィックを収納したループ型ヒートパイプに用いる蒸発器が知られている。
特許文献１には、上記ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器として、平板型の蒸発器を用いるものが記載されている。蒸発器に収納される平板型のウィックは、蒸発器の本体内部に挿入して、蒸発器本体内部にウィックを嵌り込ませることで、蒸発器の挿入方向に対して平行な内周面にウィックを密着させている。
しかしながら、特許文献１に記載の装置においては、ウィックの蒸発器への組み付ける際の作業性の向上という観点で改善の余地があった。
上述した課題を解決するために、本発明は、ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器であって、外部から熱を受ける受熱部が、当該蒸発器本体の外面に設けられ、当該蒸発器本体の内側には、凝集器で液相に凝集した作動流体が流入する流入部と、前記受熱部が受けた熱により蒸発した気相の作動流体を排出する排出部と、が設けられた内部空間が形成され、前記内部空間には、前記流入部に流入した前記作動流体が浸透するウィックが収納され、前記内部空間を、前記ウィックとともに前記流入部と前記排出部とに仕切る仕切り部材を備え、前記仕切り部材の面部と前記受熱部とで前記ウィックを狭持することを特徴とするものである。
本発明によれば、ウィックを容易に蒸発器に組み付けることができる。その結果、ウィックを蒸発器に組み付ける際の作業性が向上する。
以下、本発明に係るループ型ヒートパイプを、電子機器の冷却装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用可能なループ型ヒートパイプの構成を示す概略説明図である。
図１は、本発明を適用可能なループ型ヒートパイプの構成を示す概略説明図である。
ループ型ヒートパイプ１は、内部に作動流体が封入されており、冷却対象１２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２と、蒸発器２から導かれた気相の作動流体を液相へと凝縮させる凝集器３と、蒸発器２から凝集器３へ気相の作動流体を流通させる蒸気管４と、凝集器３から蒸発器へ液相の作動流体を流通させる液管５とを備える。
蒸発器２は、壁の外側の熱を伝熱して壁の内側の作動流体を液相から気相へと蒸発させ、凝集器３は、蒸発器２から導かれた気相の作動流体を液相へと凝縮させる。本実施形態では、作動流体としてエタノールを用いているが、アンモニア、水、アルコール、アセトン等のフッ素系溶剤、代替フロン等の他の凝縮性流体を用いてもよい。
凝集器３は、外周面にアルミニウム製の薄板状のフィン（放熱フィン）が多数設けられた凝縮管である放熱パイプを有する。放熱パイプの内部を作動流体が通ることで、作動流体の熱が放熱パイプの壁部及び放熱フィンを通じて放出される。放熱パイプの一端は蒸気管４に連結され、放熱パイプの他端は液管５に連結されている。
蒸発器２は、銅や銅合金、或いはアルミやアルミ合金、ステンレス等の金属で形成され、ウィック６を収納している。また、蒸発器２の内部は、液管５から液相の作動流体が流れ込み、液相の作動流体を貯留する流入部としてのリザーバ部２ａと、蒸発して気相となった作動流体を蒸気管４へと排出するための排出部２ｂとに仕切られている。
ウィック６は、金属、樹脂などの多孔質体、または多孔質ゴムで形成され、毛細管力を有する。多孔質ゴムとしては、例えば発泡シリコーンゴム、又は発泡ウレタンゴムを用いる。その他、セラミック、ガラス、繊維など、内部に多数の空隙（孔）が形成された材料であればよい。
リザーバ部２ａに貯留される液相の作動流体は毛細管現象によってウィック６に浸透する。この毛細管現象によってウィック６は液相の作動流体を凝集器３から蒸発器２へ送るポンプの役割も果たす。
冷却対象１２からの熱が、蒸発器を通してウィック６に浸透した液相の作動流体に伝熱すると、その熱で作動流体が蒸発して気相に変化する。蒸発して気相に変化した作動流体は蒸気管４へと排出される。そして、気相の作動流体は蒸気管４を通って凝集器３へと送られる。
凝集器３においては、内部を通過する作動流体の熱がフィンを介して外部に放出されることで、作動流体の温度が低下して凝縮し、気相から液相へと変化する。液相に変化した作動流体は液管５を通って蒸発器２へ移動し、ウィック６の毛細管現象によって再びウィック６に浸透する。このような作動流体の循環が行われることで、冷却対象１２の熱が連続して外部に放出され、冷却対象が冷却される。
図２は、従来のループ型ヒートパイプの概略構成図である。
図２に示すように従来のループ型ヒートパイプの蒸発器１０２は、ウィック１０６を蒸発器１０２に圧入して、蒸発器１０２本体（筐体）の内周面にウィック１０６を密着させてウィック１０６のみで蒸発器１０２内を、液相空間であるリザーバ部１０８と、気相空間である排出部１０７とに仕切っていた。
図２に示すように従来のループ型ヒートパイプの蒸発器１０２は、ウィック１０６を蒸発器１０２に圧入して、蒸発器１０２本体（筐体）の内周面にウィック１０６を密着させてウィック１０６のみで蒸発器１０２内を、液相空間であるリザーバ部１０８と、気相空間である排出部１０７とに仕切っていた。
蒸発器内の気相空間である排出部１０７は、蒸発して体積が膨張した気相の作動流体で満たされるため、蒸発器内の液相空間であるリザーバ部１０８よりも圧力が高くなる。そのため、排出部１０７の気相の作動流体がリザーバ部１０８へ逆流するおそれがある。排出部１０７の気相の作動流体がリザーバ部１０８へ逆流すると、液管側と蒸気管側との圧力差が減少し、作動流体が循環しなくなってしまうおそれがある。そのため、ウィック１０６を蒸発器１０２の本体の内周面に密着させて蒸発器１０２内を液相空間と気相空間に仕切って、ウィック１０６と蒸発器１０２の内周面との間から排出部１０７の気相の作動流体がリザーバ部１０８へ逆流しないようにしている。
図３は、従来における蒸発器１０２の組み付けの一例を示す図である。
従来においては、蒸発器１０２の本体は、略長方体状で一側面が開口した箱型形状の筐体１０９と、液管１０５が接続され筐体１０９の開口を覆う蓋部材１１０とで構成されている。ウィック１０６は、筐体１０９の開口を通して図中矢印Ｗ方向に筐体内部に圧入され、筐体１０９のウィック挿入方向（図中矢印Ｗ）に平行な内周面に密着させて、蒸発器１０２をリザーバ部１０８と排出部１０７とに仕切っている。
従来においては、蒸発器１０２の本体は、略長方体状で一側面が開口した箱型形状の筐体１０９と、液管１０５が接続され筐体１０９の開口を覆う蓋部材１１０とで構成されている。ウィック１０６は、筐体１０９の開口を通して図中矢印Ｗ方向に筐体内部に圧入され、筐体１０９のウィック挿入方向（図中矢印Ｗ）に平行な内周面に密着させて、蒸発器１０２をリザーバ部１０８と排出部１０７とに仕切っている。
このように、従来においては、排出部１０７の気相の作動流体がリザーバ部１０８へ逆流しないようにウィック１０６を密着させる面が、ウィック１０６の挿入方向に平行な面であるため、ウィック１０６を圧入によって組み付けることになる。ウィックの外周面を良好に筐体１０９のウィック１０６の挿入方向と平行な内周面に密着させるためには、嵌め合いをきつくする必要があり、ウィック１０６の蒸発器１０２への組み付けが難しく作業性の改善が望まれていた。特に、ウィック１０６が多孔質ゴムなどで、筐体内周面との摩擦力が大きい材質の場合は、ウィック１０６が筐体内周面を滑らないため、ウィック１０６の組み付けの難易度が高かった。
そこで、本実施形態では、蒸発器を以下に説明する構成として、排出部の気相の作動流体がリザーバ部への逆流を良好に防止することができ、かつ、ウィックの蒸発器への組み付けを容易にした。以下、本実施形態の特徴部について図面を用いて詳細に説明する。
図４は、本実施形態の蒸発器２の概略構成図であり、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
図４に示すように、本実施形態の蒸発器２の本体は、２面が開口した矩形の筒型形状の筐体７と、液管５が接続され、筐体７の一方の開口（液相側開口）を塞ぐ蓋部材としての液側側板９と、筐体７の他方の開口（気相側開口）を塞ぎ、冷却対象１２に当接して冷却対象１２から熱を受ける受熱部たる受熱板８とで構成されている。また、筐体７の側壁には、蒸気管４が接続される排出口７ａが形成されている。
図４に示すように、本実施形態の蒸発器２の本体は、２面が開口した矩形の筒型形状の筐体７と、液管５が接続され、筐体７の一方の開口（液相側開口）を塞ぐ蓋部材としての液側側板９と、筐体７の他方の開口（気相側開口）を塞ぎ、冷却対象１２に当接して冷却対象１２から熱を受ける受熱部たる受熱板８とで構成されている。また、筐体７の側壁には、蒸気管４が接続される排出口７ａが形成されている。
蒸発器２の内部には、ウィック６が密着し、ウィック６とともに蒸発器２内をリザーバ部２ａと排出部２ｂとに仕切る仕切り部材としての仕切り板１０と、仕切り板１０を所定の位置（ウィックの挿入方向の所定位置）で保持する保持部材１１とを備えている。保持部材１１は、液側側板９と仕切り板１０との間（リザーバ部）に配置され、液相側から仕切り板１０を支える形で仕切り板１０を所定の位置（ウィックの挿入方向の所定位置）で保持している。
仕切り板１０の中央には、開口１０ｃが形成されており、ウィック６は、仕切り板１０の気相側の面１０ａ（受熱板８に対向する面）と受熱板８とにより互いに逆方向に押圧され、仕切り板１０と受熱板８とに狭持されている。蒸発器２のリザーバ部２ａに流入した液相の作動流体は、仕切り板１０の開口１０ｃを通って仕切り板１０と受熱板８とにより狭持された（排出部２ｂに配置された）ウィック６に浸透する。
ウィック６の外形寸法は、図５に示すように、筐体７の内形寸法よりも小さくなっており、筐体７の内周面とウィック６の外周面との間には、所定の隙間が形成されている。また、ウィック６の受熱板８側には、蒸発して気相となった作動流体が流れる蒸気溝６ａが複数設けられている。複数の蒸気溝６ａは、仕切り板１０や受熱板８の押圧方向（狭持する方向）と直交する方向に並べて設けられている。また、ウィック６の受熱板８と対向する面は、平面状である。
ウィック６に浸透した液相の作動流体が蒸発して気相となると、この蒸気溝６ａを通って、図５の矢印Ｋに示すように気相空間である排出部２ｂを流れ、蒸気管４へ排出される。
本実施形態においては、ウィック６は、弾性部材である多孔質シリコーンゴムからなり、受熱板８の直交する方向におけるウィック６の非組付け時の長さが、仕切り板１０のウィックの挿入方向に直交する面部である気相側の面１０ａから受熱板８のウィック６との接触面までの長さよりも長くなっている。そのため、ウィック６は、仕切り板１０の気相側の面１０ａと受熱板８とにより圧縮変形する形で仕切り板１０と受熱板８とにより狭持されている。
このように、ウィック６が仕切り板１０の気相側の面１０ａと受熱板８とにより圧縮変形する形で仕切り板１０と受熱板８とにより狭持されることで、ウィック６を仕切り板１０の気相側の面に密着させることができる。これにより、ウィック６と仕切り板１０との間から排出部２ｂの気相の作動流体がリザーバ部２ａへ逆流することを防止できる。
また、ウィック６が仕切り板１０の気相側の面１０ａと受熱板８とにより圧縮変形する形で仕切り板１０と受熱板８とにより狭持されることで、ウィック６を受熱板８にも密着する。これにより、受熱板８が受けた冷却対象１２の熱を良好にウィック６に伝熱させることができる。よって、効率的にウィック６に浸透した液相の作動流体を液相から気相へ蒸発させることができ、冷却効果を高めることができる。
図６は、仕切り板１０の概略斜視図である。
同図に示すように、仕切り板１０の中央に設けられた矩形状の開口１０ｃを覆うようにメッシュ部材１０ｂが、仕切り板の気相側の面１０ａに貼り付けられている。メッシュ部材１０ｂがない場合は、仕切り板１０の開口１０ｃは、ウィック６を受熱板８に向けて押圧できない。その結果、ウィック６と受熱板８との密着力が低下し、受熱板８が受けた熱をウィック６へ伝熱する際の効率が低下するおそれがある。また、メッシュ部材１０ｂがない場合、ウィック６を仕切り板１０と受熱板８とで狭持圧縮したとき、ウィック６の一部が開口１０ｃに入り込むように変形し、ウィック６の仕切り板１０と対向する面が、平面でなくなる。その結果、仕切り板の気相側の面１０ａとウィック６との密着性が低下し、仕切り板の気相側の面１０ａとウィック６との間から排出部２ｂの気相の作動流体がリザーバ部２ａへ逆流するおそれがある。
同図に示すように、仕切り板１０の中央に設けられた矩形状の開口１０ｃを覆うようにメッシュ部材１０ｂが、仕切り板の気相側の面１０ａに貼り付けられている。メッシュ部材１０ｂがない場合は、仕切り板１０の開口１０ｃは、ウィック６を受熱板８に向けて押圧できない。その結果、ウィック６と受熱板８との密着力が低下し、受熱板８が受けた熱をウィック６へ伝熱する際の効率が低下するおそれがある。また、メッシュ部材１０ｂがない場合、ウィック６を仕切り板１０と受熱板８とで狭持圧縮したとき、ウィック６の一部が開口１０ｃに入り込むように変形し、ウィック６の仕切り板１０と対向する面が、平面でなくなる。その結果、仕切り板の気相側の面１０ａとウィック６との密着性が低下し、仕切り板の気相側の面１０ａとウィック６との間から排出部２ｂの気相の作動流体がリザーバ部２ａへ逆流するおそれがある。
これに対し、仕切り板１０の開口１０ｃを覆うようにメッシュ部材１０ｂを設けることで、ウィック６の仕切り板１０の開口１０ｃと対向する箇所をメッシュ部材により受熱板８側へ押圧することができる、これにより、ウィック６を均一に受熱板８側へ押圧することができ、ウィック６を均一に受熱板８に密着させることができる。
また、ウィック６を仕切り板１０と受熱板８とで狭持圧縮したとき、ウィック６の一部が開口１０ｃに入り込むように変形するのを、開口１０ｃを覆うメッシュ部材１０ｂにより防止することができる。これにより、ウィック６の仕切り板１０と対向する面を平面に維持してウィックを圧縮変形させることができ、仕切り板の気相側の面１０ａとウィック６との密着性の低下を抑制することができる。
また、開口１０ｃを覆う部材がメッシュ部材であるので、リザーバ部２ａの液相の作動流体は、開口１０ｃを通ってウィック６に浸透することができる。
図７は、保持部材１１の斜視図である。
同図に示すように、保持部材１１は、液相側と気相側の側面が開口した矩形の筒形状で、外形寸法が筐体７の内形寸法よりも若干短くなっている。保持部材１１の高さＨ（ウィックの狭持方向、ウィックの挿入方向ともいう）は、仕切り板１０がウィック６を受熱板８に押し付けることができる寸法に設定されている。
同図に示すように、保持部材１１は、液相側と気相側の側面が開口した矩形の筒形状で、外形寸法が筐体７の内形寸法よりも若干短くなっている。保持部材１１の高さＨ（ウィックの狭持方向、ウィックの挿入方向ともいう）は、仕切り板１０がウィック６を受熱板８に押し付けることができる寸法に設定されている。
次に、本実施形態における蒸発器２の組み立てについて説明する。
まず、筐体７の液相側開口に液側側板９を溶接または接着等により取り付ける。次に、筐体７の気相側開口から保持部材１１を挿入し、保持部材１１の液相側端部を液側側板９に当接させる。次に、仕切り板１０を筐体７の気相側開口から挿入し、保持部材１１の気相側端部に当接させ、仕切り板１０を筐体７の所定の位置で保持する。次に、仕切り板１０の外周と筐体７の内周とを溶接、または接着等で固定し、仕切り板１０の外周と筐体７の内周との隙間を塞ぐ。これにより、排出部２ｂの気相の作動流体が仕切り板１０と筐体７の内周面との間からリザーバ部２ａへ逆流するのを防止することができる。
まず、筐体７の液相側開口に液側側板９を溶接または接着等により取り付ける。次に、筐体７の気相側開口から保持部材１１を挿入し、保持部材１１の液相側端部を液側側板９に当接させる。次に、仕切り板１０を筐体７の気相側開口から挿入し、保持部材１１の気相側端部に当接させ、仕切り板１０を筐体７の所定の位置で保持する。次に、仕切り板１０の外周と筐体７の内周とを溶接、または接着等で固定し、仕切り板１０の外周と筐体７の内周との隙間を塞ぐ。これにより、排出部２ｂの気相の作動流体が仕切り板１０と筐体７の内周面との間からリザーバ部２ａへ逆流するのを防止することができる。
次に、筐体７の気相側開口から、外形寸法が筐体７の内形寸法よりも短いウィック６を挿入し、仕切り板１０の開口１０ｃを塞ぐように筐体７に組み付ける。次に、筐体７に組み付けたウィック６を仕切り板１０に向けて押圧してウィック６を圧縮変形させながら、受熱板８を筐体７の気相側開口に組み付けた後、受熱板８を溶接または接着等により筐体７に固定する。これにより、蒸発器２が組み立てられる。
このように、本実施形態では、気相の作動流体がリザーバ部へ逆流を防止するためにウィックを密着させる面を、ウィックの筐体内への挿入方向に直交する仕切り板１０の気相側の面１０ａとしている。これにより、気相の作動流体がリザーバ部へ逆流を防止するウィックを密着させる面を、筐体のウィック６の挿入方向に平行な面とした従来のものとは異なり、筐体７のウィック６の挿入方向に平行な内周面との間に隙間を有した状態でウィック６を筐体７内に組み付けることができる。これにより、ウィック６の組み付けを従来のものに比べて容易に行なうことができる。
また、ウィック６の非組付け時のウィック挿入方向長さを、仕切り板１０の気相側の面１０ａから筐体７の気相側開口までの長さよりも長くすることで、受熱板８を筐体７の気相側開口に取り付ける際にウィック６を圧縮変形させながら仕切り板１０へ向けて押圧することで、ウィック６を仕切り板１０の気相側の面１０ａに密着させることができる。これにより、ウィック６と仕切り板１０の気相側の面１０ａとの間から気相の作動流体がリザーバ部２ａへの逆流を防止することができる。
また、ウィック６の受熱板８と対向する面が平面状であり、受熱板８の内面（ウィックに密着する面）も平面状である。これにより、受熱板８を筐体７の気相側開口に取り付ける際にウィック６を均一に仕切り板１０に向けて押圧することができ、仕切り板１０とウィックとの密着力に偏差が生じるのを抑制することができる。また、ウィック６を均一に受熱板８に密着させることができる。
また、仕切り板１０を筐体７内の所定の位置に保持する保持部材１１を設けているが、例えば、液側側板９に上記保持部材１１を設けてもよいし、筐体７の内周面に段差状の保持部を設け、その保持部に仕切り板を保持してもよい。また、仕切り板１０の外周と筐体７の内周とを溶接、または接着で固定した後に保持部材１１を筐体７内から取り外してもよい。
また、例えばウィック６を接着等で受熱板８に取り付けた後、仕切り板１０等を取り付けた筐体にウィック６を挿入しながら受熱板８を筐体の気相側開口に取り付けてもよい。また、ウィック６を仕切り板１０の気相側の面１０ａに接着等により取り付けた後、ウィック６と仕切り板１０の一体物を筐体に挿入してもよい。
また、ウィック６の筐体７への挿入は、ウィック６を移動させて筐体内に入れ込む場合に限らず、筐体を移動させてウィックに筐体をかぶせるようなかたちでウィックが筐体に挿入されるようにしてもよい。さらには、まず、受熱板８を筐体７の気相側に取り付けた後、ウィック６、仕切り板１０、保持部材１１の順に筐体内に挿入した後、液側側板９を筐体に組み付けてもよい。
次に、変形例の蒸発器２０について説明する。
図８は、変形例の蒸発器２０の概略断面図であり、図９は、変形例の蒸発器２０に搭載される仕切り板１０とガスケット２３とを示す平面図である。
この変形例の蒸発器２のウィック６は、金属などの硬い材質からなる場合、ウィック６が仕切り板１０の気相側の面に密着せず、ウィック６と仕切り板１０との間から排出部２ｂの気相の作動流体がリザーバ部へ逆流するおそれがある。そこで、この変形例においては、ウィック６と仕切り板との間に弾性部材であるガスケット２３を設ける。
図８は、変形例の蒸発器２０の概略断面図であり、図９は、変形例の蒸発器２０に搭載される仕切り板１０とガスケット２３とを示す平面図である。
この変形例の蒸発器２のウィック６は、金属などの硬い材質からなる場合、ウィック６が仕切り板１０の気相側の面に密着せず、ウィック６と仕切り板１０との間から排出部２ｂの気相の作動流体がリザーバ部へ逆流するおそれがある。そこで、この変形例においては、ウィック６と仕切り板との間に弾性部材であるガスケット２３を設ける。
ガスケット２３は、シリコーンゴムやＥＰＤＭからなり、図８、図９に示すように、仕切り板１０の開口１０ｃと同形状の開口を有し、開口１０ｃを取り囲むように仕切り板の気相側の面１０ａに設置されている。また、ガスケット２３の外形は、図９の破線で示すウィック６の外形以上となっている。
また、この変形例では、ウィック６は、硬い材料であり、弾性変形をほとんどしないので、受熱板８と仕切り板１０とでウィック６を互いに逆方向に押圧して狭持した際に、ウィック６の一部が開口に入り込むことがない。従って、この変形例では、仕切り板１０のメッシュ部材を設けていない。
この変形例では、受熱板８と仕切り板１０とでウィック６を互いに逆方向に押圧して狭持すると、弾性部材からなるガスケット２３が圧縮変形し、ガスケット２３がウィック６に密着する。また、ガスケット２３が圧縮変形することで、ガスケット２３が仕切り板１０とも密着する。これにより排出部２ｂの気相の作動流体がリザーバ部２ａへ逆流するのを防止することができる。
図１０は、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１を備える電子機器の一例を示す説明図である。図１１は、蒸発器２の受熱板８が熱を受ける電子機器の冷却対象の一例を示す図である。
図１０に示す電子機器は、光学ユニット３１を備えるプロジェクタ３０の例である。なお、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１を適用可能な電子機器は、プロジェクタに限らない。プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置、パーソナルコンピュータ、サーバ、電子黒板、テレビ、ブルーレイレコーダ、ゲーム機等の種々の電子機器にも適用可能である。
図１０に示す電子機器は、光学ユニット３１を備えるプロジェクタ３０の例である。なお、本実施形態に係るループ型ヒートパイプ１を適用可能な電子機器は、プロジェクタに限らない。プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置、パーソナルコンピュータ、サーバ、電子黒板、テレビ、ブルーレイレコーダ、ゲーム機等の種々の電子機器にも適用可能である。
ループ型ヒートパイプ１の蒸発器２の受熱板８は、光学ユニット３１の発熱箇所である光源部５０に接触している。具体的には、図１１に示すように、光源部５０は、基板５２と、基板５２に実装された複数の面発光ＬＥＤ５１を備えおり、蒸発器２の受熱板８は、基板５２の面発光ＬＥＤ５１が実装されている実装面とは反対側の面に接触している。
蒸発器２の受熱板８は、基板５２から熱を伝熱して冷却対象である光源部５０を冷却する。凝集器３は、図１０に示すように、プロジェクタ３０本体の筐体側面に設けられた排気ファンとしての冷却ファン４０の近傍に配置されている。冷却ファン４０が外部に空気を排出することで、凝集器３の周囲に気流が発生し、当該気流によって凝集器３が冷却され、凝集器３における放熱効果が向上する。また、冷却ファン４０が設けられた筐体側面とは反対側の側面には、給気口３３が設けられており、給気口３３から吸気された空気がプロジェクタ３０内を通って冷却ファン４０から排出される。
この例では、プロジェクタを冷却する冷却装置として、ループ型ヒートパイプ１と、ループ型ヒートパイプ１の放熱効果を高めるための冷却ファン４０とを備えているが、冷却ファン４０の代わりに凝集器３へ空気を送風する送風ファンを設けてもよい。また、ファンを備えず、ループ型ヒートパイプのみを備える冷却装置であってもよい。
また、本実施形態に係るループ型ヒートパイプやこれを備えた冷却装置は、電子機器以外のものにも広く適用可能である。例えば、反応炉を備える化学プラント等を冷却する冷却装置に、本実施形態に係るループ型ヒートパイプや冷却装置を適用してもよい。
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器２であって、外部から熱を受ける受熱板８などの受熱部が、筐体７などの当該蒸発器本体の外面に設けられ、当該蒸発器本体の内側には、凝集器で液相に凝集した作動流体が流入するリザーバ部２ａなどの流入部と、受熱部が受けた熱により蒸発した気相の作動流体を排出する排出部２ｂと、が設けられた内部空間が形成され、内部空間には、流入部に流入した作動流体が浸透するウィック６が収納され、内部空間を、ウィック６とともに流入部と排出部２ｂとに仕切る仕切り板１０などの仕切り部材を備え、仕切り部材の面部（本実施形態では、気相側の面１０ａ）と受熱部とでウィックを狭持する。
特許文献１に記載のループ型ヒートパイプに用いる蒸発器においては、蒸発器本体のウィックの本体への挿入方向に対して平行な内周面にウィックを密着させて排出部の気相の作動流体が流入部へ逆流を防止している。このように、ウィックを、蒸発器のウィックの挿入方向に平行な内周面に密着させる構成のため、ウィックの蒸発器への組み付けが圧入となり、ウィックの蒸発器への組み付けが難しく作業性の改善が望まれていた。
これに対して態様１では、仕切り部材の面部と、受熱部とでウィックを狭持することで、ウィックを仕切り部材の面部に密着させ、仕切り部材の面部とウィックとの密着面により排出部の気相の作動流体が流入部へ逆流することを防止できる。これにより、ウィックを蒸発器本体のウィックの挿入方向に平行な内周面に密着させる必要がなくなり、蒸発器本体の挿入方向と平行な内周面との間に隙間を有してウィックを蒸発器本体に挿入してウィックを組み付けることが可能となる。また、仕切り部材は、筐体７などの蒸発器本体とは別部材であるので、ウィックを蒸発器本体に挿入後に仕切り部材を蒸発器本体に組み付け、仕切り部材の面部でウィックを受熱部側に押圧して、ウィックを仕切り部材の面部と受熱部とで狭持することも可能である。従って、ウィックを仕切り部材の面部と受熱部との間に圧入せずに、ウィックを蒸発器本体に組み付けることができる。よって、ウィックの組み付けを容易に行うことができる。
さらに、態様１では、受熱部にもウィックが密着し、受熱部が受けた熱を良好にウィックに伝播させることができる。よって、ウィックに浸透した液相の作動流体を効率的に蒸発させて気相にすることができ、冷却効果を高めることができる。
（態様１）
ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器２であって、外部から熱を受ける受熱板８などの受熱部が、筐体７などの当該蒸発器本体の外面に設けられ、当該蒸発器本体の内側には、凝集器で液相に凝集した作動流体が流入するリザーバ部２ａなどの流入部と、受熱部が受けた熱により蒸発した気相の作動流体を排出する排出部２ｂと、が設けられた内部空間が形成され、内部空間には、流入部に流入した作動流体が浸透するウィック６が収納され、内部空間を、ウィック６とともに流入部と排出部２ｂとに仕切る仕切り板１０などの仕切り部材を備え、仕切り部材の面部（本実施形態では、気相側の面１０ａ）と受熱部とでウィックを狭持する。
特許文献１に記載のループ型ヒートパイプに用いる蒸発器においては、蒸発器本体のウィックの本体への挿入方向に対して平行な内周面にウィックを密着させて排出部の気相の作動流体が流入部へ逆流を防止している。このように、ウィックを、蒸発器のウィックの挿入方向に平行な内周面に密着させる構成のため、ウィックの蒸発器への組み付けが圧入となり、ウィックの蒸発器への組み付けが難しく作業性の改善が望まれていた。
これに対して態様１では、仕切り部材の面部と、受熱部とでウィックを狭持することで、ウィックを仕切り部材の面部に密着させ、仕切り部材の面部とウィックとの密着面により排出部の気相の作動流体が流入部へ逆流することを防止できる。これにより、ウィックを蒸発器本体のウィックの挿入方向に平行な内周面に密着させる必要がなくなり、蒸発器本体の挿入方向と平行な内周面との間に隙間を有してウィックを蒸発器本体に挿入してウィックを組み付けることが可能となる。また、仕切り部材は、筐体７などの蒸発器本体とは別部材であるので、ウィックを蒸発器本体に挿入後に仕切り部材を蒸発器本体に組み付け、仕切り部材の面部でウィックを受熱部側に押圧して、ウィックを仕切り部材の面部と受熱部とで狭持することも可能である。従って、ウィックを仕切り部材の面部と受熱部との間に圧入せずに、ウィックを蒸発器本体に組み付けることができる。よって、ウィックの組み付けを容易に行うことができる。
さらに、態様１では、受熱部にもウィックが密着し、受熱部が受けた熱を良好にウィックに伝播させることができる。よって、ウィックに浸透した液相の作動流体を効率的に蒸発させて気相にすることができ、冷却効果を高めることができる。
（態様２）
態様１において、ウィック６の受熱板８などの受熱部に当接する面が平面であり、ウィック６には、作動流体を液相から気相へと蒸発させるための複数の蒸気溝６ａなどの溝部を有し、複数の溝部は、仕切り板１０などの仕切り部材と受熱部とでウィック６を狭持する方向と直交する方向に並べて設けられている。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィック６の受熱板８などの受熱部に当接する面を平面とすることで、受熱板８によりウィック６を均一に仕切り部材に向けて押圧することができ、仕切り部材とウィックとの密着力に偏差が生じるのを抑制することができる。また、ウィック６を均一に受熱部に密着させることができる。
態様１において、ウィック６の受熱板８などの受熱部に当接する面が平面であり、ウィック６には、作動流体を液相から気相へと蒸発させるための複数の蒸気溝６ａなどの溝部を有し、複数の溝部は、仕切り板１０などの仕切り部材と受熱部とでウィック６を狭持する方向と直交する方向に並べて設けられている。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィック６の受熱板８などの受熱部に当接する面を平面とすることで、受熱板８によりウィック６を均一に仕切り部材に向けて押圧することができ、仕切り部材とウィックとの密着力に偏差が生じるのを抑制することができる。また、ウィック６を均一に受熱部に密着させることができる。
（態様３）
態様１または２において、仕切り板１０など仕切り部材には、開口１０ｃなどの開口部が形成されており、開口部には、メッシュ部材１０ｂが設けられている。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィックの仕切り部材の開口１０ｃなど開口部と対向する箇所をメッシュ部材により押圧することができ、ウィックを良好に受熱板８などの受熱部に密着させることができる。また、ウィック６を仕切り部材と受熱部とで狭持したときに、ウィック６の一部が開口部に入り込むのをメッシュ部材により防止することができ、ウィック６の仕切り部材と対向する面の変形を防止できる。これにより、仕切り部材の気相側の面１０ａなどの面部とウィック６との密着性の低下を抑制することができる。
さらに、メッシュ部材とすることで、リザーバ部などの流入部内の液相の作動流体が、仕切り部材の開口を通ってウィック６に浸透するのを妨げることがない。
態様１または２において、仕切り板１０など仕切り部材には、開口１０ｃなどの開口部が形成されており、開口部には、メッシュ部材１０ｂが設けられている。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィックの仕切り部材の開口１０ｃなど開口部と対向する箇所をメッシュ部材により押圧することができ、ウィックを良好に受熱板８などの受熱部に密着させることができる。また、ウィック６を仕切り部材と受熱部とで狭持したときに、ウィック６の一部が開口部に入り込むのをメッシュ部材により防止することができ、ウィック６の仕切り部材と対向する面の変形を防止できる。これにより、仕切り部材の気相側の面１０ａなどの面部とウィック６との密着性の低下を抑制することができる。
さらに、メッシュ部材とすることで、リザーバ部などの流入部内の液相の作動流体が、仕切り部材の開口を通ってウィック６に浸透するのを妨げることがない。
（態様４）
態様１乃至３いずれかにおいて、ウィック６の仕切り板１０などの仕切り部材に接触する接触面の外形寸法が、仕切り部材の開口１０ｃなどの開口部よりも大きい。
これによれば、実施形態で説明したように、仕切り部材の面部の開口部の周囲にウィックを密着させることができ、排出部の気相の作動流体が、開口部を通って流入部への逆流を防止することができる。
態様１乃至３いずれかにおいて、ウィック６の仕切り板１０などの仕切り部材に接触する接触面の外形寸法が、仕切り部材の開口１０ｃなどの開口部よりも大きい。
これによれば、実施形態で説明したように、仕切り部材の面部の開口部の周囲にウィックを密着させることができ、排出部の気相の作動流体が、開口部を通って流入部への逆流を防止することができる。
（態様５）
態様１乃至４いずれかにおいて、ウィック６は、弾性部材である。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィック６を受熱板８などの受熱部と仕切り板１０などの仕切り部材とでウィックを圧縮変形させて狭持することができる。これにより、ウィック６に仕切り部材の面部との密着力が高まる方向に復元力が働き、仕切り部材の面部とウィック６とで排出部の気相の作動流体が流入部への逆流を良好に防止することができる。さらに、受熱部とウィックとの密着力も高まり、良好に受熱が受けた熱をウィック６に伝熱することができる。
態様１乃至４いずれかにおいて、ウィック６は、弾性部材である。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィック６を受熱板８などの受熱部と仕切り板１０などの仕切り部材とでウィックを圧縮変形させて狭持することができる。これにより、ウィック６に仕切り部材の面部との密着力が高まる方向に復元力が働き、仕切り部材の面部とウィック６とで排出部の気相の作動流体が流入部への逆流を良好に防止することができる。さらに、受熱部とウィックとの密着力も高まり、良好に受熱が受けた熱をウィック６に伝熱することができる。
（態様６）
態様５において、ウィックは、多孔質のシリコーンゴムである。
これによれば、ウィックを多孔質の金属とした場合に比べて、安価にでき、装置のコストダウンを図ることができる。
態様５において、ウィックは、多孔質のシリコーンゴムである。
これによれば、ウィックを多孔質の金属とした場合に比べて、安価にでき、装置のコストダウンを図ることができる。
（態様７）
外部からの熱を受けて作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器２と、蒸発器２から排出された気相の作動流体を液相へと凝集させる凝集器３とを備えたループ型ヒートパイプ１において、蒸発器として、態様１乃至６いずれかの蒸発器を用いた。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィックの組み付けを容易に行なうことができるとともに、気相の作動流体が流入部への逆流を防止することができ、作動流体を良好に循環させることができる。
外部からの熱を受けて作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器２と、蒸発器２から排出された気相の作動流体を液相へと凝集させる凝集器３とを備えたループ型ヒートパイプ１において、蒸発器として、態様１乃至６いずれかの蒸発器を用いた。
これによれば、実施形態で説明したように、ウィックの組み付けを容易に行なうことができるとともに、気相の作動流体が流入部への逆流を防止することができ、作動流体を良好に循環させることができる。
（態様８）
プロジェクタ３０等の電子機器において、態様７のループ型ヒートパイプを備える。
これによれば、冷却性能が高く安定した動作の実現を図ることができる。
プロジェクタ３０等の電子機器において、態様７のループ型ヒートパイプを備える。
これによれば、冷却性能が高く安定した動作の実現を図ることができる。
１ ：ループ型ヒートパイプ
２ ：蒸発器
２ａ ：リザーバ部
２ｂ ：排出部
３ ：凝集器
４ ：蒸気管
５ ：液管
６ ：ウィック
６ａ ：蒸気溝
７ ：筐体
７ａ ：排出口
８ ：受熱板
９ ：液側側板
１０ ：仕切り板（仕切り部材）
１０ａ ：気相側の面（面部）
１０ｂ ：メッシュ部材
１０ｃ ：開口
１１ ：保持部材
１２ ：冷却対象
２０ ：蒸発器
２３ ：ガスケット
３０ ：プロジェクタ
３１ ：光学ユニット
３３ ：給気口
４０ ：冷却ファン
５０ ：光源部
５１ ：面発光ＬＥＤ
５２ ：基板
２ ：蒸発器
２ａ ：リザーバ部
２ｂ ：排出部
３ ：凝集器
４ ：蒸気管
５ ：液管
６ ：ウィック
６ａ ：蒸気溝
７ ：筐体
７ａ ：排出口
８ ：受熱板
９ ：液側側板
１０ ：仕切り板（仕切り部材）
１０ａ ：気相側の面（面部）
１０ｂ ：メッシュ部材
１０ｃ ：開口
１１ ：保持部材
１２ ：冷却対象
２０ ：蒸発器
２３ ：ガスケット
３０ ：プロジェクタ
３１ ：光学ユニット
３３ ：給気口
４０ ：冷却ファン
５０ ：光源部
５１ ：面発光ＬＥＤ
５２ ：基板
Claims (8)
- ループ型ヒートパイプに用いる蒸発器であって、
外部から熱を受ける受熱部が、当該蒸発器本体の外面に設けられ、
当該蒸発器本体の内側には、凝集器で液相に凝集した作動流体が流入する流入部と、前記受熱部が受けた熱により蒸発した気相の作動流体を排出する排出部と、が設けられた内部空間が形成され、
前記内部空間には、前記流入部に流入した前記作動流体が浸透するウィックが収納され、
前記内部空間を、前記ウィックとともに前記流入部と前記排出部とに仕切る仕切り部材を備え、
前記仕切り部材の面部と前記受熱部とで前記ウィックを狭持することを特徴とする蒸発器。 - 請求項１に記載の蒸発器であって、
前記ウィックの前記受熱部に当接する面が平面であり、
前記ウィックには、前記作動流体を液相から気相へと蒸発させるための複数の溝部を有し、
前記複数の溝部は、前記仕切り部材と前記受熱部とで前記ウィックを狭持する方向と直交する方向に並べて設けられていることを特徴とする蒸発器。 - 請求項１または２に記載の蒸発器であって、
前記仕切り部材には、開口部が形成されており、
前記開口部には、メッシュ部材が設けられていることを特徴とする蒸発器。 - 請求項１乃至３いずれか一項に記載の蒸発器であって、
前記ウィックの前記仕切り部材に接触する接触面の外形寸法が、前記仕切り部材の開口部よりも大きいことを特徴とする蒸発器。 - 請求項１乃至４いずれか一項に記載の蒸発器であって、
前記ウィックは、弾性部材であることを特徴とする蒸発器。 - 請求項５に記載の蒸発器であって、
前記ウィックは、多孔質のシリコーンゴムであることを特徴とする蒸発器。 - 外部からの熱を受けて作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器から排出された気相の作動流体を液相へと凝集させる凝集器とを備えたループ型ヒートパイプにおいて、
前記蒸発器として、請求項１乃至６いずれか一項に記載の蒸発器を用いたことを特徴とするループ型ヒートパイプ。 - 請求項７に記載のループ型ヒートパイプを備えることを特徴とする電子機器。
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