JP4918398B2 - 熱輸送装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケース部材の内部空間における凝縮性の作動流体の移動によって、作動流体の潜熱の形で熱を輸送する熱輸送装置に関する。

従来より、作動流体の潜熱の形で熱の輸送を行うものとしてヒートパイプが知られている。このヒートパイプは、円筒状のコンテナの内部に螺旋状のスプリングを収容し、このスプリングとコンテナの内周壁との間にファイバーウィックを配設した密閉構造を有している。コンテナの内部には、熱輸送用の作動流体（例えば、非凝縮性ガスを脱気した水等の凝縮性流体）が充填されている。このような構成のヒートパイプは、コンテナの一端を熱源側に、他端を放熱部側にそれぞれ配置して使用される。

そして、コンテナの一端に熱源からの熱が加わると、その内部空間で構成される蒸発部の作動流体が蒸発して高圧の気相となる。気相の作動流体は差圧によって、スプリングの内側の空間を通りケース部材の他端に移動する。移動した気相の作動流体は、コンテナの他端の内部空間で構成される凝縮部において潜熱を放熱部に放熱して凝縮され、低圧の液相に戻る。液相に戻った凝縮部の作動流体は毛細管圧力によって、ファイバーウィックの内部空間を通りコンテナの一端に移動する。以上のように作動流体が相変化を伴いながら凝縮部と蒸発部との間で還流することで、ヒートパイプによる熱輸送が行われる（以上、例えば特許文献１）。
特開平１−１２１６９１号公報

上述したように、従来のヒートパイプにおいては、気相の作動流体が移動するスプリングの内側空間と、液相の作動流体が移動するファイバーウィックの内部空間とが、共にコンテナの両端間の方向に延在している。このため、構造的に、気相の作動流体が、正規の移動経路を通らずに液相の作動流体の移動経路に逆流し易い。

よって、従来のヒートパイプでは、熱源の温度上昇に伴い気相の作動流体の圧力が上昇すると、液相の作動流体の移動経路に逆流した高圧の気相の作動流体が、移動中の液相の作動流体と衝突して衝突飛散を起こし、液相の作動流体の凝縮部から蒸発部への移動を阻害する飛散限界が発生する。

液相の作動流体に飛散限界が発生すると、液相の作動流体が蒸発部に充分に還流されなくなる要因となりかねない。液相の作動流体が蒸発部に充分に還流されないと、ドライアウトが発生して熱輸送に支障を来すので、好ましくない。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、液相の作動流体における飛散限界の発生が抑制される熱輸送装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の熱輸送装置は、多孔質のウィックを収容したケース部材の内部における作動流体の移動により、前記ケース部材の入熱面から放熱面まで、前記ケース部材の内部で熱を輸送する熱輸送装置において、前記入熱面の内壁に対向する前記ウィックの蒸発面、及び、前記放熱面の内壁に対向する前記ウィックの凝縮面には、複数の凹凸がそれぞれ形成されており、前記蒸発面の前記複数の凹凸が、前記ケース部材の前記入熱面の内壁に当接する複数の凸面部と、前記入熱面の内壁から離間する複数の凹面部とを有しており、前記凝縮面の前記複数の凹凸が、前記ケース部材の前記放熱面の内壁に当接する複数の凸面部と、前記放熱面の内壁から離間する複数の凹面部とを有しており、前記ケース部材の内部において、前記蒸発面の前記複数の凹面部と前記入熱面の内壁との間に形成される複数の蒸発側空間と、前記凝縮面の前記複数の凹面部と前記放熱面の内壁との間に形成される複数の凝縮側空間とが、前記ウィックにより仕切られており、前記ケース部材の内部に、前記ウィックの内部の微細孔から分離して前記複数の蒸発側空間と前記複数の凝縮側空間とを連通させる通路が設けられており、前記複数の蒸発側空間、前記通路、及び、前記複数の凝縮側空間により、前記ウィックの前記蒸発面側から前記凝縮面側に向かう気相の作動流体の移動経路が構成され、前記ウィックの内部の微細孔により、前記ウィックの前記凝縮面側から前記蒸発面側に向かう液相の作動流体の移動経路が、気相の作動流体の前記移動経路から分離して構成されており、前記蒸発面の前記複数の凹凸と前記凝縮面の前記複数の凹凸とは、粗密の度合いが互いに異なるように形成されており、前記通路は、前記蒸発面から前記凝縮面にかけて前記ウィックの内部を貫通する通孔を含んでおり、該通孔は、前記複数の蒸発側空間のうち、前記入熱面に対向して配置される発熱源に前記ケース部材を介して重なる位置の各蒸発側空間に連通するように形成されており、気相の作動流体の前記移動経路は、前記通孔を通って前記ウィックの内部を経由する経路を含んでいることを特徴とする。

本発明の熱輸送装置では、ウィックの蒸発面の凹凸のうち特に、ケース部材の入熱面の内壁に当接する凸面部において、液相の作動流体が蒸発して気相の作動流体となる。この気相の作動流体は、複数の蒸発側空間、通路、及び、複数の凝縮側空間により構成される移動経路を通って、ウィックの蒸発面側から凝縮面側に移動する。また、ウィックの凝縮面の凹凸のうち特に、ケース部材の放熱面の内壁に当接する凸面部において、気相の作動流体が凝縮されて液相の作動流体となる。この液相の作動流体は、ウィックの内部の微細孔により構成される移動経路を通って、ウィックの凝縮面側から蒸発面側に移動する。

そして、気相の作動流体の移動経路を構成する複数の蒸発側空間や複数の凝縮側空間は、ウィックの蒸発面や凝縮面に沿う方向に延在する。これに対して、ウィックの内部の微細孔により構成される液相の作動流体の移動経路は、ウィックの蒸発面と凝縮面とを貫通する方向、つまり、蒸発面や凝縮面と交わる方向に延在する。したがって、気相の作動流体の移動経路と液相の作動流体の移動経路とが、各蒸発側空間や各凝縮側空間に露出する部分においては、互いに異なる方向に延在することとなる。

各蒸発側空間や各凝縮側空間に露出する部分において、液相の作動流体の移動経路が気相の作動流体の移動経路と異なる方向に延在していると、気相の作動流体が正規の移動経路から液相の作動流体の移動経路に逆流し難くなる。よって、熱源の温度上昇に伴い気相の作動流体の圧力が上昇しても、そのことを原因とする飛散限界が液相の作動流体に発生し難くなる。

本発明の熱輸送装置では、ウィックの蒸発面と凝縮面とで凹凸の粗密の度合いが異なるので、蒸発面の表面積と凝縮面の表面積とが異なることになる。

したがって、凹凸の粗密の度合いをウィックの蒸発面と凝縮面とで個別に調整することで、ウィックの蒸発面がケース部材の入熱面から潜熱を受け取る効率と、ウィックの凝縮面がケース部材の放熱面に潜熱を放出する効率とが、個別に定まることになる。
本発明の熱輸送装置では、ウィックの蒸発面側から凝縮面側に移動する気相の作動流体の移動経路のうち、特に、発熱源と重なる位置の各蒸発側空間に存在する気相の作動流体の移動経路が、ウィックの内部を貫通する通孔によりウィックの内部をショートカットするものとなる。したがって、発熱源からの潜熱を気相の作動流体が最も多く受け取る箇所において、蒸発側空間から凝縮側空間に移動する気相の作動流体の移動距離が短くなる。

さらに、本発明の熱輸送装置は、前記通路が、前記ウィックと前記ケース部材の内壁との間に設けられた間隙を含んでおり、気相の作動流体の前記移動経路が前記ウィックの外部を経由する経路を含んでいるものとした。

本発明の熱輸送装置では、ウィックの蒸発面側から凝縮面側に移動する気相の作動流体の移動経路が、ウィックとケース部材の内壁との間に設けられた間隙の位置するウィックの外部を経由するものとなる。したがって、ウィックの凝縮面側において、気相の作動流体がウィックの外側から凝縮面の全体に満遍なく行き渡ることになる。

また、本発明の熱輸送装置は、前記ウィックが高分子樹脂により形成されているものとした。

本発明の熱輸送装置では、熱伝導率の低い高分子樹脂で形成されたウィックによって、液相の作動流体の蒸発が行われる蒸発側空間と、気相の作動流体の凝縮が行われる凝縮側空間とが、熱的に遮断されることになる。

本発明の熱輸送装置によれば、各蒸発側空間や各凝縮側空間に露出する部分において、液相の作動流体の移動経路を気相の作動流体の移動経路と異なる方向に延在させて、気相の作動流体が正規の移動経路から液相の作動流体の移動経路に逆流し難い構成としている。これにより、熱源の温度上昇に伴い気相の作動流体の圧力が上昇しても、そのことを原因とする飛散限界が液相の作動流体に発生し難くなるようにして、熱源において発生する熱を、その熱量の大小に関係なく、従来の熱輸送装置よりも効率よく放熱側に輸送することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は本発明を適用した本発明の一実施形態に係る熱輸送装置としてのベーパーチャンバーを示す平面図、図２は同底面図、図３は図２のＡ−Ａ線拡大断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

図１中引用符号１で示す本実施形態のベーパーチャンバー１は、気密状態に密閉した中空のケース部材３（コンテナとも呼ばれる）の内部空間３１に、非凝縮性ガスを脱気した凝縮性流体からなる作動流体（図示せず）を封入し、さらに、毛細管圧力により液相の作動流体を移動させるウィック５を封入している。

すなわち、ケース部材３は、図５に斜視図で示すように、銅等の熱伝導率が高い金属によって中空の薄い直方体に形成されている。したがって、ケース部材３の入熱面３３（図中下面）と放熱面３５（図中上面）は、図２や図１に示すように、いずれも正方形状になっている。尚、図５中３１ａは、封入前のウィック５をケース部材３の内部空間３１に挿入するための開口である。

図２に示すように、入熱面３３の中央部には、例えばコンピュータのＣＰＵ（中央処理装置）チップ等の発熱源１０が取り付けられ、発熱源１０からの入熱がある。そのため、図３や図４に示すケース部材３の内部空間３１の入熱面３３側において、発熱源１０からの入熱により液相の作動流体の蒸発が行われる。

一方、ケース部材３の内部空間３１の放熱面３５側においては、気相の作動流体の凝縮が行われる。したがって、ケース部材３の放熱面３５では、気相の作動流体によって輸送された潜熱の放熱が行われる。放熱面３５から放出された熱は、図６に斜視図で示すように、放熱面３５に取り付けられた銅等の高熱伝導率の金属からなるヒートシンク９のベース部９１に伝わる。ベース部９１に伝わった熱は、ベース部９１から立設された複数の放熱フィン９３を介して、周辺の雰囲気に放出される。

ここで、ケース部材３の内部空間３１に封入されるウィック５は、図７に斜視図で示すように、ポリエチレン樹脂等の高分子樹脂による多孔質材料で直方体の薄板状に形成されている。このウィック５は、図３や図４に示すように、ケース部材３の内部空間３１において入熱面３３の内壁３３ａに対向する蒸発面５１（図中下面）と、放熱面３５の内壁３５ａに対向する凝縮面５３（図中上面）とを有している。図２や図１に示すように、蒸発面５１や凝縮面５３はいずれも長方形状になっている。

尚、蒸発面５１や凝縮面５３の長辺は、ケース部材３の内部空間３１の一辺と同じ寸法であり、短辺は内部空間３１の一辺よりも寸法が短い。したがって、蒸発面５１や凝縮面５３の短辺方向の両端部に位置するウィック５の側面５９ａ，５９ｂと、ケース部材３の内壁のうちこれらの側面５９ａ，５９ｂに対向する各側壁３７ａ，３７ｂとの間には、それぞれ間隙３ａ，３ｂが設けられる。

図７に示すように、ウィック５の凝縮面５３には、凝縮面５３の短辺に沿って延在する溝状の複数の凹凸５７が形成されており、図３や図４に示すように、蒸発面５１にも、蒸発面５１の短辺に沿って延在する溝状の複数の凹凸５５が形成されている。図４に示すように、各凹凸５５，５７の両端部は、ウィック５の側面５９ａ，５９ｂに至っている。図３に示すように、蒸発面５１の凹凸５５は、凹面部５５ａと凸面部５５ｂとを交互に複数並べて構成されている。凝縮面５３の凹凸５７も、凹面部５７ａと凸面部５７ｂとを交互に複数並べて構成されている。蒸発面５１の凹凸５５と凝縮面５３の凹凸５７とは、互いに同じピッチで形成されている。

蒸発面５１の各凸面部５５ｂはケース部材３の入熱面３３の内壁３３ａに圧接しており、凝縮面５３の各凸面部５７ｂはケース部材３の放熱面３５の内壁３５ａに圧接している。そのため、ケース部材３の内部空間３１の入熱面３３側には、入熱面３３の内壁３３ａと蒸発面５１の各凹面部５５ａとで囲まれた複数の蒸発側空間３ｃが形成される。また、内部空間３１の放熱面３５側には、放熱面３５の内壁３５ａと凝縮面５３の各凹面部５７ａとで囲まれた複数の凝縮側空間３ｄが形成される。

すなわち、ケース部材３の内部空間３１には、ウィック５によって仕切られた入熱面３３側の複数の蒸発側空間３ｃと、放熱面３５側の複数の凝縮側空間３ｄとが形成される。図４に示すように、各蒸発側空間３ｃや各凝縮側空間３ｄの両端部は、上述した間隙３ａ，３ｂにそれぞれ連通している。

また、ウィック５には、図７に示すように、２つの通孔５８ａ，５８ｂが形成されている。これらの通孔５８ａ，５８ｂは、蒸発面５１から凝縮面５３にかけてウィック５を貫通している。そして、各通孔５８ａ，５８ｂは、蒸発面５１や凝縮面５３の一部の凹凸５５，５７に跨るように形成されている。これにより、通孔５８ａ，５８ｂの位置は、図２に示すように、入熱面３３の中央部に取り付けられる発熱源１０の位置と、蒸発面５１や凝縮面５３の長辺方向において一致している。

そのため、図３に示すように、ケース部材３の入熱面３３側の複数の蒸発側空間３ｃや、放熱面３５側の複数の凝縮側空間３ｄのうち、発熱源１０と位置が重なる一部の蒸発側空間３ｃや凝縮側空間３ｄが、通孔５８ａ，５８ｂと連通する。これにより、通孔５８ａ，５８ｂと連通する蒸発側空間３ｃどうし、通孔５８ａ，５８ｂと連通する凝縮側空間３ｄどうし、及び、通孔５８ａ，５８ｂと連通する蒸発側空間３ｃと凝縮側空間３ｄの相互間も、それぞれ連通することになる。

尚、本実施形態では、ケース部材３の入熱面３３と放熱面３５とを上下にそれぞれ配置している。しかし、使用時におけるケース部材３の配置は、放熱源１０や放熱空間のレイアウトに応じて変更することができる。例えば、入熱面３３と放熱面３５とが左右に位置する配置や、入熱面３３が上で放熱面３５が下に位置する配置とすることも可能である。

次に、上述のように構成された本実施形態のベーパーチャンバー１の動作（作用）について説明する。

ケース部材３の入熱面３３に発熱源１０からの熱が伝わると、その熱がさらに入熱面３３の内壁３３ａに伝わる。すると、入熱面３３の内壁３３ａに対向するウィック５の蒸発面５１側に存在する液相の作動流体が、特に、内壁３３ａに圧接している蒸発面５１の凹凸５５の凸面部５５ｂにおいて、内壁３３ａに伝わった熱により蒸発して気相に相変化する。

相変化した気相の作動流体は、相変化の際に圧力が上昇することから、ウィック５の内部の細孔よりも流路抵抗の低い蒸発側空間３ｃから間隙３ａ，３ｂを経てウィック５の凝縮面５３側に移動し、凝縮側空間３ｄに流入する。また、ウィック５の通孔５８ａ，５８ｂに連通する一部の蒸発側空間３ｃに存在する気相の作動流体は、通孔５８ａ，５８ｂを経てウィック５の凝縮面５３側に移動し、この通孔５８ａ，５８ｂに連通する凝縮側空間３ｄに流入する。以上のような蒸発面５１側から凝縮面５３側への気相の作動流体の移動経路は、図４中に実線の矢印Ｇによって示されている。

各凝縮側空間３ｄに流入した気相の作動流体は、ウィック５の凝縮面５３の凹凸５７と共に凝縮側空間３ｄを画成するケース部材３の放熱面３５の内壁３５ａに触れる。この内壁３５ａは、放熱面３５に取り付けられたヒートシンク９による放熱効果によって冷却されている。したがって、内壁３５ａに触れた気相の作動流体の潜熱は、内壁３５ａに奪われて放熱面３５に伝わる。そして、この放熱面３５と熱的に結合されたヒートシンク９の放熱フィン９３から周辺の雰囲気に放出される。

潜熱が奪われることで凝縮側空間３ｄの気相の作動流体は、凝縮されて液相に相変化し、ウィック５の凝縮面５３上に結露する。結露した液相の作動流体は、凝縮面５３からウィック５の内部の細孔に浸透する。浸透した液相の作動流体は、細孔内において作動流体に作用する毛細管圧力によってウィック５の蒸発面５１側に移動し、さらに、蒸発面５１からウィック５の外部に滲み出して蒸発面５１の全体を濡らす。以上のような凝縮面５３側から蒸発面５１側への液相の作動流体の移動経路は、図４中に実線の矢印Ｌによって示されている。

ウィック５の蒸発面５１から滲み出した液相の作動流体は、上述したように、入熱面３３の内壁３３ａを介して伝わる発熱源１０からの熱によって、主に、凹凸５５の各凸面部５５ｂにおいて蒸発し、気相の作動流体となる。そして、気相となった作動流体は、各蒸発側空間３ｃから間隙３ａ，３ｂや通孔５８ａ，５８ｂを経て、ウィック５の凝縮面５３側に移動し各凝縮側空間３ｄに流入する。

以上に説明したように、ウィック５の蒸発面５１側において蒸発して気相となった作動流体が、各蒸発側空間３ｃから間隙３ａ，３ｂや通孔５８ａ，５８ｂを経て凝縮側空間３ｄに至る移動経路Ｇを通って凝縮面５３側に移動し、また、凝縮面５３側において凝縮されて液相となった作動流体が、ウィック５の内部の細孔を通る移動経路Ｌを経て蒸発面５１側に移動することで、相変化を伴う作動流体の循環が確立される。そして、この相変化を伴う作動流体の循環により、ケース部材３の入熱面３３から放熱面３５への熱輸送が行われる。

以上に説明した本実施形態のベーパーチャンバー１によれば、ウィック５の蒸発面５１側において蒸発した気相の作動流体が、ウィック５を貫通して形成された通孔５８ａ，５８ｂの部分を除いて、蒸発面５１や凝縮面５３に沿ったウィック５の外部の移動経路Ｇを経て蒸発面５１側から凝縮面５３側に移動する。これに対して、凝縮面５３側において凝縮された液相の作動流体は、ウィック５の内部の細孔による移動経路Ｌを通って凝縮面５３側から蒸発面５１側に移動する。

このため、気相の作動流体の移動経路Ｇと液相の作動流体の移動経路Ｌとが互いに垂直の方向となる。したがって、気相の作動流体が液相の作動流体の移動経路Ｌであるウィック５の内部の細孔に、液相の作動流体の移動方向の逆方向から流入し難くなる。これにより、蒸発面５１側から凝縮面５３側に移動する気相の作動流体が、凝縮面５３側から蒸発面５１側に移動する液相の作動流体に対して、その移動を妨げるような抵抗力を及ぼし難くなる。

よって、熱源から伝わる熱によりウィック５の蒸発面５１側において蒸発する気相の作動流体の圧力が、熱源の温度上昇に伴って上がっても、ウィック５の内部の細孔による移動経路Ｌを通って移動する液相の作動流体の流れが、移動経路Ｌに凝縮面５３側から逆流した気相の作動流体によって妨げられることは、殆どない。

したがって、ウィック５の凝縮面５３側から蒸発面５１側に移動する液相の作動流体に飛散限界が発生し難くなるようにして、蒸発面５１側に液相の作動流体を充分に還流させてドライアウトの発生を抑制し、熱源において発生した熱の輸送を支障なく行わせることができる。

しかも、本実施形態のベーパーチャンバー１によれば、ウィック５の蒸発面５１の凸面部５５ｂや凝縮面５３の凸面部５７ｂが、ケース部材３の内壁３３ａ，３５ａにそれぞれ圧接するので、従来のベーパーチャンバーのようにケース部材（コンテナ）の内部に適当な間隔をおいて支柱としてのコラムを立設しなくても、ウィック５を支柱としてケース部材３の内部空間３１の圧潰を防止することができる。

また、従来のベーパーチャンバーでは、上述したコラムの周面を伝って放熱面側から入熱面側に液相の作動流体が移動していたことから、液相の作動流体がコラムの近傍の入熱面部分に集中して供給されてしまい、コラムから離れた入熱面部分においては、液相の作動流体の供給不足によりドライアウトが発生し易い傾向があった。

これに対して、本実施形態のベーパーチャンバー１によれば、凝縮側空間３ｄにおいて凝縮された液相の作動流体が、ウィック５の内部の細孔を通って凝縮面５３側から蒸発面５１側に移動し、ウィック５の外部に滲み出した液相の作動流体が蒸発面５１の全体を濡らすことになる。よって、蒸発面５１の全体に偏りなく液相の作動流体を供給して、局所的なドライアウトの発生を防止することができる。

さらに、本実施形態では、ウィック５の蒸発面５１の凹凸５５と凝縮面５３の凹凸５７とが、互いに同じピッチで形成されているので、各蒸発側空間３ｃの表面積と各凝縮側空間３ｄの表面積とが等しくなる。このため、作動流体の液相から気相への相変化と気相から液相への相変化とが、同じ表面積の空間でそれぞれ行われることになる。よって、相変化の効率に関する条件を蒸発面５１側と凝縮面５３側とで一致させて、相変化を伴う作動流体の循環をバランスよく行わせることができる。

尚、蒸発面５１の凹凸５５と凝縮面５３の凹凸５７とを互いに異なるピッチとして、それらの凹凸５５，５７の粗密の度合いを異ならせるようにしてもよい。そして、凹凸５５，５７の粗密の度合いは、凹凸５５，５７の隣り合う凸面部５５ａ，５７ａどうしの間隔を異ならせることや、隣り合う凹面部５７ａ，５７ｂどうしの間隔を異ならせることによって、相違させることができる。

凹凸５５，５７の粗密の度合いを互いに異ならせたウィックの一例を、図８の斜視図に示す。図８に示すウィック５Ａでは、凝縮面５３の凹凸５７の粗密の度合いを蒸発面５１の凹凸５５の粗密の度合いよりも粗くしている。そのために、このウィック５Ａでは、凝縮面５３の隣り合う凸面部５７ｂ，５７ｂどうしの間隔を、蒸発面５１の隣り合う凸面部５５ｂ，５５ｂどうしの間隔よりも大きくしている。尚、図８では、ウィック５Ａに貫設した通孔５８ａ，５８ｂの図示を省略している。

上述したウィック５Ａを、先の実施形態で説明したウィック５に代えて用いると、気相の作動流体の移動元である蒸発側空間３ｃの断面積よりも、移動先である凝縮側空間３ｄの断面積の方が大きくなる。そのため、蒸発側空間３ｃよりも凝縮側空間３ｄの方が、気相の作動流体の圧力が低くなる。その分、蒸発面５１側から凝縮面５３側に気相の作動流体が移動し易くなり、また、蒸発面５１側よりも凝縮面５３側の方が構造的に、全ての凝縮側空間３ｄに気相の作動流体が満遍なく行き渡り易くなる。よって、ケース部材３の放熱面３５の全体で発生する放熱に伴う気相から液相への作動流体の相変化が、全ての凝縮側空間３ｄを用いて効率よく行われるようになる。

これに加えて、上述したウィック５Ａを用いると、凝縮面５３の凹凸５７のピッチよりも蒸発面５１の凹凸５５のピッチの方が小さいことから、凝縮側空間３ｄよりも蒸発側空間３ｃの方が熱密度が低くなる。このため、入熱面３３の中央部に取り付けられた発熱源１０からの入熱がウィック５Ａの蒸発面５１の中央部に集中しても、蒸発側空間３ｃにおける液相から気相への作動流体の相変化が確実に行われるようになる。

以上のことから、上述したウィック５Ａを用いることで、ケース部材３の入熱面３３に入熱される領域が放熱面３５において放熱される領域よりも狭い状況においても、液相から気相への作動流体の相変化と気相から液相への作動流体の相変化とを、互いに同じ効率でバランスよく行わせることができる。

ちなみに、本実施形態では、ウィック５の通孔５８ａ，５８ｂの位置を、蒸発面５１や凝縮面５３の長辺方向において、入熱面３３の中央部に取り付けられる発熱源１０の位置と一致させる構成とした。

このため、入熱面３３の中央部に重なる一部の蒸発側空間３ｃで蒸発した気相の作動流体は、他の蒸発側空間３ｃで蒸発した気相の作動流体と同様の、各蒸発側空間３ｃから間隙３ａ，３ｂを経て各凝縮側空間３ｄに至る経路だけでなく、各蒸発側空間３ｃから通孔５８ａ，５８ｂを経て各凝縮側空間３ｄに至る経路に一部分散して、凝縮側空間３ｄに移動することになる。

したがって、入熱面３３の中央部に取り付けられた発熱源１０からの入熱を最も効率よく受け取る、入熱面３３の中央部に重なる一部の蒸発側空間３ｃにおいて蒸発した、それ以外の他の蒸発側空間３ｃで蒸発した気相の作動流体よりも高圧の気相の作動流体を、滞りなく凝縮側空間３ｄに移動させることができる。

そして、蒸発面５１や凝縮面５３の長辺方向における通孔５８ａ，５８ｂの位置は、入熱面３３の中央部に取り付けられる発熱源１０の位置と一致する部分を含んでいればよい。そのため、例えば、図９の斜視図に示すように、蒸発面５１や凝縮面５３のほぼ全ての凹凸５５，５７に跨るように、蒸発面５１や凝縮面５３の長辺方向の位置に亘って通孔５８ａ，５８ｂを形成してもよい。

また、本実施形態では、蒸発面５１側から凝縮面５３側への気相の作動流体の移動経路Ｇが、各蒸発側空間３ｃから間隙３ａ，３ｂを経て各凝縮側空間３ｄに至る経路を含んでいるので、凝縮面５３側において気相の作動流体をウィック５の外側から凝縮面５３の全体に満遍なく行き渡らせることができる。

尚、蒸発面５１側から凝縮面５３側への気相の作動流体の移動経路Ｇは、少なくとも、各蒸発側空間３ｃから間隙３ａ，３ｂを経て各凝縮側空間３ｄに至る経路を含んでいればよい。各蒸発側空間３ｃから通孔５８ａ，５８ｂを経て各凝縮側空間３ｄに至る経路を、気相の作動流体の移動経路Ｇに含めるか否かは任意であり、通孔５８ａ，５８ｂは省略してもよい。

また、本実施形態では、ウィック５の蒸発面５１や凝縮面５３の各凹凸５５，５７の両端部が、ウィック５の側面５９ａ，５９ｂにそれぞれ至るものとした。しかし、各蒸発側空間３ｃと各凝縮側空間３ｄとの連通に支障を及ぼさないのであれば、各凹凸５５，５７の一方の端部だけがウィック５のどちらか一方の側面５９ａ（又は５９ｂ）に至り、他方の端部はウィック５の他方の側面５９ｂ（又は５９ａ）に至っていない構成とすることもできる。

さらに、本実施形態では、ウィック５の蒸発面５１の凹凸５５と凝縮面５３の凹凸５７とが、共に同じ方向（ウィック５の蒸発面５１や凝縮面５３の短辺方向）に延在する構成とした。しかし、蒸発面５１の凹凸５５と凝縮面５３の凹凸５７とが互いに異なる方向に延在する構成であってもよい。

つまり、例えば蒸発面５１の凹凸５５を蒸発面５１（凝縮面５３）の短辺方向に延在させ、これと直交する凝縮面５３（蒸発面５１）の長辺方向に凝縮面５３の凹凸５７を延在させるように構成してもよい。

この場合、ウィック５に通孔５８ａ，５８ｂが貫設されていなければ、ウィック５の蒸発面５１側の各蒸発側空間３ｃと凝縮面５３側の各凝縮側空間３ｄとを連通させるために、上述した間隙３ａ，３ｂの他に、ウィック５の側面５９ａ，５９ｂ以外の他の２つの側面とケース部材３の内壁の対応する各側壁との間にも、それぞれ間隙を設ける必要がある。

一方、ウィック５に通孔５８ａ，５８ｂが貫設されていれば、この通孔５８ａ，５８ｂによってウィック５の蒸発面５１側の各蒸発側空間３ｃと凝縮面５３側の各凝縮側空間３ｄとが連通するので、各凹凸５５，５７の両端部をウィック５の側面に至る構成とする必要はない。

また、ウィック５の蒸発面５１や凝縮面５３に、本実施形態で説明した凹面部５５ａ，５７ａや凸面部５５ｂ，５７ｂに加えて、これらの凹面部５５ａ，５７ａや凸面部５５ｂ，５７ｂと異なる方向（例えば、蒸発面５１や凝縮面５３の長辺方向）に延在する凹面部や凸面部を追加して形成し、蒸発面５１や凝縮面５３に格子状の複数の凹凸を形成する構成としてもよい。

その場合、ウィック５の蒸発面５１側に形成される蒸発側空間３ｃと凝縮面５３側に形成される凝縮側空間３ｄとの連通は、ウィック５とケース部材３との間の適所に設けた間隙によって図ってもよく、ウィック５に貫設した通孔５８ａ，５８ｂによって図ってもよい。

さらに、ウィック５の蒸発面５１や凝縮面５３の複数の凹凸５５，５７は、本実施形態で説明したような直線溝状に限らず、曲線溝状やジグザグ溝状であってもよい。あるいは、溝状でなく、複数の突起（円柱状、角柱状、円錐状、角錐状等、形状は任意）によって蒸発面５１や凝縮面５３に複数の凹凸５５，５７を構成してもよい。

そして、これらのいずれの構成としても、複数の凹凸５５，５７を有するウィック５は、金型で安価に大量生産することができる。

また、本実施形態では、ウィック５をポリエチレン樹脂で形成するものとしたが、それ以外の高分子樹脂によって多孔質のウィック５を形成してもよく、高分子樹脂以外の多孔質材料でウィック５を形成してもよい。

ちなみに、本実施形態のようなポリエチレン樹脂を始めとする高分子樹脂によってウィック５を形成すれば、ウィック５の熱伝導率を低く設定することができるので、液相の作動流体が蒸発する蒸発側空間３ｃと気相の作動流体が凝縮される凝縮側空間３ｄとをウィック５により熱的に遮断して、蒸発側空間３ｃや凝縮側空間３ｄにおける潜熱の熱交換効率をそれぞれ高めることができるので、有利である。

以上に列記した各要素の省略や構成変更は、単独で、又は、任意の組み合わせで実行することができる。

本発明を適用した本発明の一実施形態に係る熱輸送装置としてのベーパーチャンバーを示す平面図である。 図１のベーパーチャンバーの底面図である。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 図１のケース部材の斜視図である。 ヒートシンクを取り付けた図１のベーパーチャンバーの斜視図である。 図１のウィックの斜視図である。 ウィックの変形例を示す斜視図である。 ウィックの他の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ ベーパーチャンバー（熱輸送装置）
３ ケース部材
３ａ，３ｂ 間隙
３ｃ 蒸発側空間
３ｄ 凝縮側空間
３３ 入熱面
３３ａ 入熱面の内壁
３５ 放熱面
３５ａ 放熱面の内壁
５，５Ａ ウイック
５１ 蒸発面
５３ 凝縮面
５５，５７ 凹凸
５５ａ，５７ａ 凹面部
５５ｂ，５７ｂ 凸面部
５８ａ，５８ｂ 通孔
１０ 発熱源
Ｇ 気相の作動流体の移動経路
Ｌ 液相の作動流体の移動経路

Claims (3)

1. 多孔質のウィックを収容したケース部材の内部における作動流体の移動により、前記ケース部材の入熱面から放熱面まで、前記ケース部材の内部で熱を輸送する熱輸送装置において、
   前記入熱面の内壁に対向する前記ウィックの蒸発面、及び、前記放熱面の内壁に対向する前記ウィックの凝縮面には、複数の凹凸がそれぞれ形成されており、
   前記蒸発面の前記複数の凹凸は、前記ケース部材の前記入熱面の内壁に当接する複数の凸面部と、前記入熱面の内壁から離間する複数の凹面部とを有しており、
   前記凝縮面の前記複数の凹凸は、前記ケース部材の前記放熱面の内壁に当接する複数の凸面部と、前記放熱面の内壁から離間する複数の凹面部とを有しており、
   前記ケース部材の内部において、前記蒸発面の前記複数の凹面部と前記入熱面の内壁との間に形成される複数の蒸発側空間と、前記凝縮面の前記複数の凹面部と前記放熱面の内壁との間に形成される複数の凝縮側空間とは、前記ウィックにより仕切られており、
   前記ケース部材の内部には、前記ウィックの内部の微細孔から分離して前記複数の蒸発側空間と前記複数の凝縮側空間とを連通させる通路が設けられており、
   前記複数の蒸発側空間、前記通路、及び、前記複数の凝縮側空間により、前記ウィックの前記蒸発面側から前記凝縮面側に向かう気相の作動流体の移動経路が構成され、
   前記ウィックの内部の微細孔により、前記ウィックの前記凝縮面側から前記蒸発面側に向かう液相の作動流体の移動経路が、気相の作動流体の前記移動経路から分離して構成されており、
   前記蒸発面の前記複数の凹凸と前記凝縮面の前記複数の凹凸とは、粗密の度合いが互いに異なるように形成されており、
   前記通路は、前記蒸発面から前記凝縮面にかけて前記ウィックの内部を貫通する通孔を含んでおり、該通孔は、前記複数の蒸発側空間のうち、前記入熱面に対向して配置される発熱源に前記ケース部材を介して重なる位置の各蒸発側空間に連通するように形成されており、気相の作動流体の前記移動経路は、前記通孔を通って前記ウィックの内部を経由する経路を含んでいることを特徴とする熱輸送装置。
2. 前記通路は、前記ウィックと前記ケース部材の内壁との間に設けられた間隙を含んでおり、気相の作動流体の前記移動経路は前記ウィックの外部を経由する経路を含んでいる請求項１記載の熱輸送装置。
3. 前記ウィックは高分子樹脂により形成されている請求項１又は２記載の熱輸送装置。

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