JP5136376B2 - ループ型ヒートパイプ及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ループ型ヒートパイプ及び電子機器に関し、特に、内部の作動流体の循環によって熱を輸送するループ型ヒートパイプ、及びそのようなループ型ヒートパイプを備えた電子機器に関する。

ループ型ヒートパイプは、蒸発器、凝縮器、蒸発器と凝縮器とを連結する蒸気管及び液管を備え、それらの内部には作動流体が封入される。作動流体は、外部から蒸発器に供給される熱で液相から気相に変化し、熱を伴い蒸気管を通って凝縮器に移動し、そこでの放熱によって気相から液相に変化して、液管を通って蒸発器に戻る（例えば、特許文献１参照。）。このように、ループ型ヒートパイプでは、内部の作動流体の相変化を利用し、作動流体を循環させ、蒸発器に供給された熱を凝縮器へと輸送する。

なお、従来、液管から蒸発器に流入する作動流体の温度を、液管内の作動流体温度を基にヒータやペルチェ素子で調整する技術や、液管から蒸発器に流入する作動流体の量を、液管内及び蒸気管内の圧力及び流量を基に制御弁で調整する技術等が知られている（例えば、特許文献２，３参照。）。また、蒸気管をヒータ加熱することで、液管内に存在している液体の作動流体を蒸発器に流入させる技術等も知られている（例えば、特許文献４参照。）。
米国特許第４７６５３９６号明細書 特開２００２−１７４４９２号公報 特開平０８−２８５４８４号公報 特開２００２−３４０４８９号公報

これまでのループ型ヒートパイプでは、蒸発器と凝縮器の上下位置等の配置関係や、蒸発器に供給される熱量によっては、作動流体の循環を安定に開始し、また、その循環を安定に継続させることができず、所望の熱輸送を行うことができない場合があった。

本発明の一観点によれば、作動流体が流通する蒸発器及び凝縮器と、前記蒸発器の作動流体の出口と前記凝縮器の作動流体の入口とを連結する第１の管と、前記凝縮器の作動流体の出口と前記蒸発器の作動流体の入口とを連結する第２の管と、前記第２の管に熱的に接続された放熱部と、前記放熱部に送風可能な送風部と、前記第１の管の温度及び前記第２の管の温度を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記第１の管の温度及び前記第２の管の温度に基づき、前記送風部による前記放熱部への送風を制御する制御部と、を含むループ型ヒートパイプが提供される。

開示のループ型ヒートパイプによれば、作動流体の循環及びそれによる熱輸送を安定に行うことが可能になる。また、開示のループ型ヒートパイプを電子機器に組み込むことにより、電子機器の信頼性を向上させることが可能になる。

以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図１は第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの概略模式図、図２は第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの適用例を示す図である。

図１に示すループ型ヒートパイプ１０Ａは、蒸発器１１及び凝縮器１２、並びに蒸発器１１と凝縮器１２とを連結する蒸気管１３及び液管１４を備えている。これら蒸発器１１、凝縮器１２、蒸気管１３及び液管１４は、環状の流路を形成し、その環状流路内には作動流体が封入されている。作動流体には、例えば、水やアルコールを用いることができ、このような作動流体が、ループ型ヒートパイプ１０Ａの環状流路内に、その飽和蒸気圧に保たれて封入されている。図２には、このようなループ型ヒートパイプ１０Ａを電子機器２０Ａに適用した場合の要部を模式的に図示している。ここでは、電子機器２０Ａとして、ノートブック型のコンピュータを例示している。

ループ型ヒートパイプ１０Ａの蒸発器１１は、例えば、図２に示すような電子機器２０Ａに内蔵される、マザーボード等の回路基板２１に実装されたＣＰＵ（Central Processing Unit）２２等の発熱体と熱的に接続されて配置される。蒸発器１１の内部には、気体の作動流体が通過可能で、また、液体の作動流体が毛細管現象によって浸み込むウィックが設けられている。ウィックに浸み込んだ液体の作動流体は、電子機器２０Ａの発熱体であるＣＰＵ２２から供給される熱で加熱され、蒸発（気化）する。

凝縮器１２は、作動流体が流通する流路の周囲に熱的に接続された複数の放熱フィン１２ｃを有している。この放熱フィン１２ｃには、電子機器２０Ａの起動に伴って運転を開始するメインファン１５から送風が行われ、それにより、凝縮器１２の流路内を流通する作動流体は、冷却され、凝縮（液化）する。

蒸気管１３は、蒸発器１１の作動流体の出口１１ｂと、凝縮器１２の作動流体の入口１２ａとを連結し、蒸発器１１で加熱された作動流体を凝縮器１２へと導く。なお、蒸気管１３内には、必ずしも気体の作動流体のみが流通するとは限らず、このループ型ヒートパイプ１０Ａの作動状態や設置環境によっては、蒸発器１１の出口１１ｂから凝縮器１２の入口１２ａまでの間に、気液混合の作動流体が流通する場合もある。

液管１４は、凝縮器１２の作動流体の出口１２ｂと、蒸発器１１の作動流体の入口１１ａとを連結し、凝縮器１２で冷却された作動流体を蒸発器１１へと導く。なお、液管１４内には、必ずしも液体の作動流体のみが流通するとは限らず、このループ型ヒートパイプ１０Ａの作動状態や設置環境によっては、凝縮器１２の出口１２ｂから蒸発器１１の入口１１ａまでの間に、気液混合の作動流体が流通する場合もある。

なお、蒸気管１３及び液管１４は、銅等の金属を用いて形成することができる。
このようなループ型ヒートパイプ１０Ａにおいて、その液管１４には、例えば、蒸発器１１の手前に、液管１４の周囲に熱的に接続された複数の起動用放熱フィン１６、及びそれらの起動用放熱フィン１６に送風を行う起動用ファン１７が配置されている。起動用ファン１７による起動用放熱フィン１６への送風は、蒸発器１１、凝縮器１２、蒸気管１３及び液管１４において検出される温度（Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑ）等に基づき、制御装置１８によって制御されるようになっている。

ループ型ヒートパイプ１０Ａでは、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６に送風が行われることにより、起動用放熱フィン１６で囲まれた液管１４内の作動流体が冷却される。これにより、ループ型ヒートパイプ１０Ａでは、起動用放熱フィン１６を設けた液管１４の部分に存在する作動流体の液化を促進し、液化した作動流体を蒸発器１１に供給することができるようになっている。

なお、図１及び図２は、ループ型ヒートパイプ１０Ａを模式的に示したものであって、各要素の構成、配置、形状等は、図示した形態に限定されるものではない。例えば、蒸発器１１及び凝縮器１２の配置や、それらを連結する蒸気管１３及び液管１４の形状（配管レイアウト）は、組み込む電子機器２０Ａ等の内部構成等に応じて任意に設定可能である。また、蒸発器１１、凝縮器１２、蒸気管１３及び液管１４の配置や形状に応じて、メインファン１５、起動用放熱フィン１６及び起動用ファン１７等、その他の要素の配置も任意に設定可能である。

続いて、上記のようなループ型ヒートパイプ１０Ａの蒸発器１１として適用可能な蒸発器の構成の一例について説明する。
図３は蒸発器の説明図であって、（Ａ）は蒸発器の一例の斜視模式図、（Ｂ）は（Ａ）の蒸発器の分解図である。また、図４は図３（Ａ）のＸ−Ｘ断面模式図、図５は図３（Ａ）のＹ−Ｙ断面模式図である。

図３〜図５に示すように、蒸発器３０Ａは、インテークマニホールド３１、ウィック３２が挿入される金属管３３を備えた金属ケース３４、及びエキゾーストマニホールド３５を有する。金属ケース３４は、発熱体であるＣＰＵ２２の上に、例えばサーマルグリース等の熱接合材を介して、熱的に接続される。金属ケース３４の上面側には、金属ケース３４内の温度の均一化を図るため、断熱材３６が設けられる。

インテークマニホールド３１及びエキゾーストマニホールド３５は、銅等の金属を用いて形成することができる。インテークマニホールド３１は、液管１４に接続され、作動流体３７は、液管１４からインテークマニホールド３１を経て蒸発器３０Ａ内に流入する。また、エキゾーストマニホールド３５は、蒸気管１３に接続され、作動流体３７は、蒸発器３０Ａからエキゾーストマニホールド３５を経て蒸気管１３に流出する。インテークマニホールド３１及びエキゾーストマニホールド３５は、それらを流通する作動流体３７が外部に漏れ出さないように、金属ケース３４の側端面に接合される。

ウィック３２は、一端に開口３２ａを有し、他端が閉塞した筒状体であり、ここでは、３本のウィック３２が、等間隔で並列に、それらの開口３２ａ側で一体化されている場合を例示している。ウィック３２には、例えば、銅粉末を焼結した多孔質体が用いられ、その場合、ウィック３２の内側の空洞部と外側とは、径が１０μｍ〜５０μｍ程度の微細な多数の細孔によって連通される。

インテークマニホールド３１に液体の作動流体３７が流入すると、その作動流体３７は、毛細管現象によってウィック３２内に浸み込み、ウィック３２は、その作動流体３７で濡れる。また、ウィック３２自体やその表面、ウィック３２内側の空洞部に存在する気体の作動流体３７は、ウィック３２の細孔を通じて、その内側の空洞部と外側との間を流通する。

金属ケース３４は、銅等の金属を用いて形成することができる。金属ケース３４には、両端が開口した３本の銅管等の金属管３３が、各ウィック３２の位置に対応して等間隔で並列に、金属ケース３４をその平面方向に貫通して挿入される。金属ケース３４と金属管３３の外壁との間は、密閉空間３４ａになっている。この密閉空間３４ａには、図５に示したように、所定の加熱用作動流体３８が、その飽和蒸気圧に保たれて封入されている（図３及び図４では図示を省略）。加熱用作動流体３８には、作動流体３７と同様、水やアルコール等を用いることができ、作動流体３７と同種のものを用いても、異種のものを用いても、いずれであっても構わない。

金属ケース３４に挿入される金属管３３の内壁には、その管軸方向に、所定深さの複数の溝３３ａが、所定ピッチで形成されている。各ウィック３２は、その閉塞端側から、このような各金属管３３の一端側から他端側に向かって、それぞれ挿入される。

なお、上記のような構成を有する蒸発器３０Ａでは、例えば、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍのサイズのＣＰＵ２２に対し、金属ケース３４を、厚さ２ｍｍの銅等の金属板を用いて、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ×高さ２０ｍｍのサイズで形成することができる。各金属管３３には、外径１４ｍｍ、内径１０ｍｍ（管壁厚さ２ｍｍ）、深さ１ｍｍの溝３３ａが２ｍｍピッチで形成されたものを用い、各ウィック３２には、外径１０ｍｍ、内径４ｍｍのものを用いることができる。この場合、ウィック３２の外壁は、金属管３３の内壁に形成した溝３３ａの先端に接するようになる。

ここで、上記図１及び図２に示したループ型ヒートパイプ１０Ａの蒸発器１１として、上記図３〜図５に示した蒸発器３０Ａを適用した場合を例に、ループ型ヒートパイプ１０Ａの作動メカニズムについて説明する。

まず、ループ型ヒートパイプ１０Ａでは、ＣＰＵ２２が発熱すると、その熱で蒸発器３０Ａが加熱される。蒸発器３０Ａが加熱されると、その金属ケース３４内の金属管３３との間にある密閉空間３４ａに封入された加熱用作動流体３８が加熱され、その蒸発が起こる。加熱用作動流体３８の蒸気は、その金属ケース３４内の密閉空間３４ａに充満するようになる。

このとき、金属管３３の外表面が加熱用作動流体３８の蒸気に比べて低温であると、金属管３３の外表面に接触した加熱用作動流体３８の蒸気は、冷却されて凝縮し、その凝縮に伴う熱が金属管３３に伝わる。このような加熱用作動流体３８の凝縮とそれに伴う金属管３３への伝熱は、金属管３３の外表面の低温部分ほど起こり易い。そのため、ＣＰＵ２２からの熱を、加熱用作動流体３８を介して各金属管３３に均一性良く伝えることができる。

金属管３３に伝えられた熱は、金属管３３内のウィック３２に作動流体３７が浸み込んでいるような場合には、その作動流体３７に伝わる。液体の作動流体３７は、その加熱により蒸発し、それによって生じた高温の作動流体３７の蒸気は、金属管３３との間の溝３３ａを通って、或いはウィック３２の細孔を経た後に溝３３ａを通って、エキゾーストマニホールド３５側に移動していく。また、金属管３３内（ウィック３２内側の空洞部等も含む）に存在していた、元々気体状態の作動流体３７も、金属管３３に伝えられた熱によって加熱され、同様にエキゾーストマニホールド３５側に移動していく。

エキゾーストマニホールド３５に移動した高温の作動流体３７の蒸気は、さらに蒸気管１３へと移動し、蒸気管１３を通って凝縮器１２へと供給される。なお、蒸発器３０Ａと凝縮器１２との距離やループ型ヒートパイプ１０Ａの設置環境等によっては、作動流体３７の蒸気の一部が、蒸気管１３内を移動する間に凝縮する場合もある。

凝縮器１２に到達した作動流体３７は、その熱が放熱フィン１２ｃに伝わり、このように作動流体３７の熱が伝わった放熱フィン１２ｃは、メインファン１５から送風が行われることで冷却される。作動流体３７は、その全部又は一部が、この過程で冷却されて凝縮し、それによって低温化された作動流体３７が、液管１４を通って蒸発器３０Ａ側に送られる。なお、凝縮器１２と蒸発器３０Ａとの距離やループ型ヒートパイプ１０Ａの設置環境等によっては、作動流体３７の一部が、液管１４内を移動する間に蒸発する場合もある。

液体の作動流体３７が液管１４を通って蒸発器３０Ａのインテークマニホールド３１に到達し、さらにウィック３２に浸み込むと、その液体の作動流体３７は、ＣＰＵ２２からの熱で加熱され、その結果、作動流体３７の蒸気が発生する。そして、発生した作動流体３７の蒸気は、熱を伴って蒸気管１３側へと送られる。

このように、蒸発器３０Ａを用いたループ型ヒートパイプ１０Ａでは、作動流体３７の相変化を利用し、作動流体３７をその環状流路内で循環させる。そして、その過程で、ＣＰＵ２２から蒸発器３０Ａに供給された熱を凝縮器１２に輸送してループ型ヒートパイプ１０Ａの外部へと放熱する。これにより、発熱するＣＰＵ２２の冷却を行う。

なお、ループ型ヒートパイプ１０Ａには、上記のような蒸発器３０Ａのほか、次の図６及び図７に示すような構成を有する蒸発器３０Ｂを適用することも可能である。
図６及び図７は別形態の蒸発器の説明図である。なお、図６は上記図３（Ａ）のＸ−Ｘ断面に対応する模式図、図７は上記図３（Ａ）のＹ−Ｙ断面に対応する断面模式図である。また、図６及び図７では、図３〜図５に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。

図６及び図７に示すように、蒸発器３０Ｂは、上記図３〜図５に示した蒸発器３０Ａの密閉空間３４ａに、銅やアルミニウム等の高熱伝導材料３９が充填された構造を有する。他の部分の構成は、上記図３〜図５に示した構成と同様とすることができる。

この図６及び図７に示したような蒸発器３０Ｂを用いた場合には、ＣＰＵ２２からの熱が金属ケース３４、高熱伝導材料３９、さらに金属管３３へと伝わる。この金属管３３に伝わった熱により、金属管３３内（溝３３ａ、ウィック３２自体、ウィック３２内側の空洞部）に存在する作動流体３７は加熱され、その蒸気が発生する。そして、その作動流体３７の蒸気は、ウィック３２との間にある金属管３３の溝３３ａを通って蒸気管１３側へと送られる。以降、作動流体３７は、上記同様に循環され、その過程で、ＣＰＵ２２から蒸発器３０Ｂに供給された熱が凝縮器１２に輸送されてループ型ヒートパイプ１０Ａの外部へと放熱される。これにより、発熱するＣＰＵ２２が冷却される。

なお、この図６及び図７には、金属ケース３４内に高熱伝導材料３９を充填し、金属ケース３４と高熱伝導材料３９とを別体で構成する場合を例示した。このほか、銅等の金属ブロックに貫通孔を形成し、その貫通孔内に金属管３３を挿入することで、上記同様の機能を実現してもよい。

ところで、上記のような電子機器に組み込まれたループ型ヒートパイプでは、その環状流路内の作動流体の循環が、発熱体であるＣＰＵから蒸発器に熱が供給されることによって開始する。従って、例えば、ＣＰＵが停止していて蒸発器に熱が供給されないような場合には、循環が停止する。

このように作動流体の循環が停止しているときに、例えば、蒸発器が凝縮器よりも高い位置にあるような場合には、液体の作動流体は、その重力によって蒸発器側から凝縮器側へと落下する。その結果、蒸発器やその付近に液体の作動流体が存在せず、蒸発器内のウィックが乾いてしまうといった現象（ドライアウト）が起こり得る。蒸発器にこのようなドライアウトが起こっている状態では、電子機器を起動し、そのＣＰＵから蒸発器に熱が供給されても、作動流体の蒸気が発生せず、作動流体の循環を開始することができない。従って、作動流体の循環によってＣＰＵを冷却することができない。

なお、このようなドライアウトに関しては、例えば、蒸気管内に多孔質フィルタを設けておき、ループ型ヒートパイプの起動時にそのフィルタの凝縮器側の部分を加熱し、凝縮器や液管内に存在する作動流体を蒸発器に流入させるといった手法も考えられている。しかし、この手法の場合、フィルタが、ループ型ヒートパイプの起動後には、作動流体が循環する際の流動抵抗となるため、ループ型ヒートパイプの熱輸送能力を十分に発揮させることが難しくなる。

また、ドライアウトは、蒸発器が凝縮器よりも高い位置にある場合のほか、それらが水平面内にあるような場合にも、同様に起こり得る。例えば、電子機器に組み込まれたループ型ヒートパイプの作動流体の循環によって、その電子機器のＣＰＵの冷却が行われていた場合を想定する。このような場合に、蒸発器と凝縮器とが水平面内にある状態で電子機器の電源が切られると、ＣＰＵから蒸発器に供給される熱が減少していき、最終的には作動流体の循環が停止する。しかし、この間も、蒸発器内では、ＣＰＵの余熱によって作動流体の蒸発が起こる場合がある。そのため、次にこの電子機器を起動させたときに、蒸発器にドライアウトが発生していて、作動流体の循環を開始することができない、といった事態が起こり得る。

また、上記のような電子機器の起動時に限らず、起動後、電子機器の稼働中に、それに組み込まれたループ型ヒートパイプの作動流体の循環が遅くなったり停止してしまったりするような場合も起こり得る。

例えば、電子機器のＣＰＵの稼働率が低下してＣＰＵの発熱量が減少すると、ループ型ヒートパイプの蒸発器に供給される熱が減少し、蒸発器で発生する作動流体の蒸気が減少してしまう場合がある。この場合、ループ型ヒートパイプの作動流体の循環が、遅くなったり停止したりし易くなる。特に、蒸発器と凝縮器との距離が離れている場合や、蒸発器が凝縮器よりも低い位置にある場合等、循環抵抗が比較的大きくなるような場合には、そのような作動流体の循環の遅れや停止が起こり易くなる。

一方、上記第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ａでは、液管１４に設けた起動用放熱フィン１６、及びそれに送風する起動用ファン１７を用い、環状流路内の作動流体の循環を制御する。即ち、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動時或いは起動後の蒸発器１１、凝縮器１２、蒸気管１３及び液管１４の温度等に基づき、制御装置１８によって、蒸発器１１手前の起動用放熱フィン１６に対する起動用ファン１７からの送風を制御する。それにより、起動時或いは起動後の蒸発器１１手前の作動流体を適宜液化し、液体の作動流体を蒸発器１１に安定的に供給して、作動流体を循環させる。

以下、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ａの作動流体の循環制御について、より詳細に説明する。
まず、ループ型ヒートパイプ１０Ａの制御装置１８の構成について説明する。

図８は制御装置の構成例を示す図である。
制御装置１８は、ループ型ヒートパイプ１０Ａの各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑを検出する温度検出部１８ａを有している。

ここでは、蒸発器１１、蒸気管１３、凝縮器１２及び液管１４の表面にそれぞれ熱電対を設置し、それらの熱電対を用い、温度検出部１８ａで各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑを検出する。温度検出部１８ａによって検出される温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑはそれぞれ、蒸発器１１に熱的に接続されるＣＰＵ２２の温度、蒸気管１３内の作動流体の温度、凝縮器１２内の作動流体の温度、液管１４内の作動流体の温度に対応する。温度検出部１８ａは、例えば、これらの温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑをそれぞれ、所定時間間隔で連続的に検出する。

さらに、制御装置１８は、温度検出部１８ａによって検出された温度を用いて所定の演算処理を実行する演算処理部１８ｂ、及び、その演算処理結果を用い、起動用ファン１７の送風を制御するための情報を生成する制御情報生成部１８ｃを有している。

演算処理部１８ｂは、温度検出部１８ａによって検出された温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑのほか、予め設定された設定値α１，α２，α３，Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）を用い、所定の演算処理を実行する。

制御情報生成部１８ｃは、演算処理部１８ｂによる演算処理結果を用い、例えば、起動用ファン１７をオン／オフ状態にするための制御情報を生成し、その制御情報を起動用ファン１７に送る。起動用ファン１７は、その制御情報に基づき、オン／オフ状態に制御されるようになっている。

次に、このような制御装置１８による作動流体の循環制御フローについて説明する。
まず、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動時における作動流体の循環制御について説明する。

図９はループ型ヒートパイプの起動時における作動流体の循環制御フローの一例である。
ループ型ヒートパイプ１０Ａが組み込まれた電子機器２０Ａでは、電源が供給されると、ＣＰＵ２２が起動し、発熱が起こる。ＣＰＵ２２から発生した熱は、ループ型ヒートパイプ１０Ａの蒸発器１１へと供給される。ループ型ヒートパイプ１０Ａでは、まず、制御装置１８の温度検出部１８ａにより、環状流路の各部の温度Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ１）。

次いで、制御装置１８の演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑ間の温度差Ｔｖｐ−Ｔｌｑが所定温度差α１より大きくなるか否かが判定される（ステップＳ２）。所定温度差α１は、例えば、２０℃に設定される。

このステップＳ２において、検出された温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件を満たさない場合には、温度Ｔｖｐに対して温度Ｔｌｑが比較的高い状態になっている。このような場合、温度Ｔｌｑが検出された蒸発器１１手前に、液体の作動流体が存在しない、或いは存在していても少ない可能性がある。即ち、既に蒸発器１１のドライアウトが発生している、或いはそのままＣＰＵ２２からの熱の供給が続けばドライアウトが発生してしまう可能性がある。

そのため、ステップＳ２において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件が満たされない場合には、制御装置１８の制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオン状態とする制御情報が生成される。生成された制御情報は、制御情報生成部１８ｃから起動用ファン１７に送られる。そして、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ３）。

その後は、同様に、温度検出部１８ａによってループ型ヒートパイプ１０Ａの各部の温度Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ１）。そして、検出された温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件を満たすまでは、起動用ファン１７による送風が行われる（ステップＳ２，Ｓ３）。

このようにして起動用ファン１７による送風を行うと、起動用放熱フィン１６が設けられている液管１４の部分が集中的に冷却され、その部分に存在する気体の作動流体が冷却されて、その凝縮が促進される。そして、それによって生じた液体の作動流体が、蒸発器１１に移動し、その内部のウィックに浸み込むと、ＣＰＵ２２から供給される熱によって作動流体の蒸発が始まるようになる。

なお、前述のように、作動流体は、このループ型ヒートパイプ１０Ａの環状流路内に、飽和蒸気圧に保って封入してある。そのため、僅かな温度差でも作動流体の蒸発と凝縮が起こる。上記条件に用いる所定温度差α１としては、蒸発器１１で液体の作動流体が加熱により蒸発し、液管１４に存在する気体の作動流体が冷却により凝縮するのに十分な温度差を設定すればよく、一例として、ここでは所定温度差α１を２０℃に設定している。

一方、ステップＳ２において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件が満たされる場合には、演算処理部１８ｂにより、今度は、検出された温度Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑ間の温度差Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑが所定温度差α２より大きくなるか否かが判定される（ステップＳ４）。所定温度差α２は、例えば、１０℃に設定される。

蒸発器１１での作動流体の蒸発が始まり、作動流体の循環が始まると、通常、凝縮器１２の温度Ｔｃｏｎｄが上昇するようになる。ステップＳ４において、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２の条件が満たされない場合には、温度Ｔｌｑに対して温度Ｔｃｏｎｄが未だ低く、作動流体の循環が始まっていない、或いは未だ順調に循環していない可能性がある。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオン状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ３）。その後は、ステップＳ１以降の処理が行われる。

一方、ステップＳ４において、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２の条件が満たされる場合には、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動が完了し、その環状流路内を作動流体が循環していると判定することができる。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオフ状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が停止される（ステップＳ５）。

このように、ループ型ヒートパイプ１０Ａでは、その起動時の各部の温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑ，Ｔｃｏｎｄに基づき、起動用放熱フィン１６に対する起動用ファン１７からの送風を制御する。それにより、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動時に、その液管１４内に液体の作動流体が存在するようにし、液体の作動流体を蒸発器１１に安定的に供給して、作動流体の循環を開始させる。

この図９に示したような作動流体の循環制御を、ループ型ヒートパイプ１０Ａを組み込んだ電子機器２０Ａに適用し、その作動を評価した。まず、電子機器２０Ａへの電源供給を停止した後、十分に時間が経過し、ＣＰＵ２２及びループ型ヒートパイプ１０Ａを含む電子機器２０Ａ全体が均一に室温に保たれた状態とした。そして、凝縮器１２が蒸発器１１より下方に位置する体勢、凝縮器１２が蒸発器１１より上方に位置する体勢、及び凝縮器１２と蒸発器１１が同じ水平面内にある体勢で、それぞれ電子機器２０Ａを起動した。図９に示した循環制御を行ったところ、ループ型ヒートパイプ１０Ａは、電子機器２０Ａがいずれの体勢のときにも正常に起動し、ＣＰＵ２２の冷却を開始することができた。

続いて、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動後における作動流体の循環制御について説明する。
電子機器２０Ａに組み込んだループ型ヒートパイプ１０Ａの起動後に、ＣＰＵ２２の稼働率低下等で蒸発器１１への供給熱量が減少したときには、作動流体の蒸発が減り、環状流路内の作動流体の循環が遅くなったり停止したりする可能性がある。そこで、次に、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動後における作動流体の循環制御について述べる。

図１０はループ型ヒートパイプの起動後における作動流体の循環制御フローの一例である。
ループ型ヒートパイプ１０Ａが起動して作動流体の循環が始まった後は、まず、温度検出部１８ａにより、ループ型ヒートパイプ１０Ａの各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ１０）。

次いで、演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｃｐｕが、予め設定された上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）と比較され、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ１１）。

このステップＳ１１において、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされない場合、即ち、温度Ｔｃｐｕが上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）以下である場合には、ＣＰＵ２２の発熱量が少ない、或いは作動流体の循環によってＣＰＵ２２が冷却されていると言える。このような場合には、起動用ファン１７をオン状態とすることを要しないため、起動用ファン１７はオフ状態とする（ステップＳ１２）。その際は、温度Ｔｃｐｕが上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）以下であるとの演算処理部１８ｂによる判断に基づき、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオフ状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７がオフ状態とされる。その後は、ステップＳ１０以降の処理が行われる。

一方、ステップＳ１１において、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされる場合には、続いて、演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑ間の温度差Ｔｖｐ−Ｔｌｑが所定温度差α３より大きいか否かが判定される（ステップＳ１３）。所定温度差α３は、例えば、２０℃に設定される。なお、所定温度差α３としては、蒸発器１１で液体の作動流体が加熱により蒸発し、液管１４に存在する気体の作動流体が冷却により凝縮するのに十分な温度差を設定すればよい。

ステップＳ１３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされない場合には、ループ型ヒートパイプ１０Ａの作動流体の循環が停止している、或いは作動流体が順調に循環しなくなってきている可能性がある。作動流体の循環が停止したり滞ったりしてくると、蒸発器１１への液体の作動流体の供給が不足し、ドライアウトが発生し易くなる。このようなことが原因で、上記のようにＣＰＵ２２が上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）を超えるような高温になってきている可能性がある。

そのため、ステップＳ１３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされない場合は、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオン状態とする制御情報が生成される。そして、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ１４）。これにより、液管１４内に存在する気体の作動流体の凝縮を促進する。

一方、ステップＳ１３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされる場合には、作動流体は停止せずに循環していると判定できる。即ち、このように、温度Ｔｃｐｕが上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）よりも高温であるが、作動流体は循環している、というような場合には、ＣＰＵ２２の過熱を抑制するため、ＣＰＵ２２の稼働率を下げる、又はＣＰＵ２２を停止する処理が行われる（ステップＳ１５）。この場合、作動流体は循環しているので、その後はステップＳ１２に進み、起動用ファン１７はオフ状態とし、ステップＳ１０以降の処理を行う。

ステップＳ１４の起動用ファン１７による送風後は、ステップ１０に戻り、温度検出部１８ａにより、温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｌｑが検出される。そして、ステップ１１において、演算処理部１８ｂにより、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされるか否かが判定される。このとき、温度Ｔｃｐｕが上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）以下となった場合には、ステップＳ１４の起動用ファン１７による送風の結果、作動流体が循環を始めた（ＣＰＵ２２が冷却された）と判定することができる。このような場合には、ステップＳ１２に進み、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が停止される。

一方、ステップＳ１４の起動用ファン１７による送風後も、ステップ１１において、温度Ｔｃｐｕが上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）以下とならない場合には、ステップＳ１３に進み、その判定結果に応じた以降の処理が行われる。即ち、起動用ファン１７による送風を継続する処理（ステップＳ１４）、或いはＣＰＵの稼働率を下げたりＣＰＵを停止させたりする処理（ステップＳ１５）が行われる。

このように、ループ型ヒートパイプ１０Ａでは、その起動後の各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｌｑに基づき、起動用放熱フィン１６に対する起動用ファン１７からの送風を制御する。また、起動後の各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｌｑに基づき、発熱体であるＣＰＵ２２の稼動状態を制御する。それにより、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動後、作動流体の循環に遅れや停止が発生するのを効果的に抑制し、また、ＣＰＵ２２の過熱を効果的に抑制する。

この図１０に示したような作動流体の循環制御を、ループ型ヒートパイプ１０Ａを組み込んだ電子機器２０Ａに適用し、その作動を評価した。ここでは、ＣＰＵ２２の出力を、１０分間隔で、２０Ｗ、２００Ｗ、２０Ｗ、２００Ｗというように変化させ、低出力状態と高出力状態を交互に作り出すことで、発熱量を変化させた。さらに、このような発熱量の変化を、凝縮器１２が蒸発器１１より下方に位置する体勢、凝縮器１２が蒸発器１１より上方に位置する体勢、及び凝縮器１２と蒸発器１１が同じ水平面内にある体勢の各電子機器２０Ａについて行った。図１０に示した循環制御を行ったところ、ループ型ヒートパイプ１０Ａは、ＣＰＵ２２の発熱量変化に対し、電子機器２０Ａがいずれの体勢のときにも正常に作動し、蒸発器１１のドライアウトによってＣＰＵ２２の温度が急激に上昇する等の異常は生じないことが確認された。

以上説明したように、上記第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ａによれば、その環状流路の各部の温度に基づき、制御装置１８による起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風制御を行う。それにより、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動時には、その体勢によらず、液体の作動流体を蒸発器１１に安定的に供給し、作動流体の循環を開始させることができる。また、ループ型ヒートパイプ１０Ａの起動後には、その体勢や供給熱量の変動によらず、作動流体を順調に循環させることができる。このようなループ型ヒートパイプ１０Ａを電子機器２０Ａに組み込むことにより、電子機器２０Ａの信頼性を向上させることが可能になる。また、ループ型ヒートパイプ１０Ａの蒸発器１１、凝縮器１２、蒸気管１３及び液管１４を、高い自由度でレイアウトすることが可能になる。

なお、上記のループ型ヒートパイプ１０Ａでは、起動時に図９に示したようなフローで作動流体の循環制御を行い、その後、図１０に示したようなフローで作動流体の循環制御を行うことができる。また、上記のループ型ヒートパイプ１０Ａでは、図９及び図１０に示したような循環制御のうち、図９に示したような作動流体の循環制御のみを行うようにしても、或いは図１０に示したような作動流体の循環制御のみを行うようにすることもできる。

次に、第２の実施の形態について説明する。
図１１は第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの概略模式図、図１２は第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの適用例を示す図である。なお、図１１及び図１２では、図１及び図２に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。

図１１及び図１２に示すループ型ヒートパイプ１０Ｂは、蒸発器１１手前の液管１４に設けられたリザーバタンク４０を有している。リザーバタンク４０には、液管１４を流通する液体の作動流体が、蒸発器１１への供給前に、一時的に貯留される。ここでは、このリザーバタンク４０に起動用放熱フィン１６が取り付けられ、その起動用放熱フィン１６に起動用ファン１７から送風が行えるようになっている。

リザーバタンク４０を設ける場合は、例えば、リザーバタンク４０の内壁、及びリザーバタンク４０から蒸発器１１内部のウィックに至るまでの流路内壁に、ウィックを形成する。その際は、例えば、リザーバタンク４０から蒸発器１１までの流路内に連続的にウィックを形成する。このような構成とすることにより、リザーバタンク４０に供給された液体の作動流体がその内壁のウィックに浸み込み、毛細管現象によって最終的には蒸発器１１内部のウィックにまで浸み込むようになる。

この第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ｂにおいても、上記第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ａと同様、その起動時及び起動後の作動流体の循環を、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風により制御することができる。以下、この第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ｂの起動時及び起動後における作動流体の循環制御について、上記図９及び図１０を参照して説明する。

このループ型ヒートパイプ１０Ｂの場合には、制御装置１８の温度検出部１８ａは、温度Ｔｌｑとして、リザーバタンク４０の温度を検出する。例えば、リザーバタンク４０の表面に熱電対を設置し、その熱電対を用いて測定される温度を、温度検出部１８ａにより温度Ｔｌｑとして検出する。検出される温度Ｔｌｑは、リザーバタンク４０内の作動流体の温度に対応する。なお、ループ型ヒートパイプ１０Ｂの他の部分の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄは、上記ループ型ヒートパイプ１０Ａと同様にして、温度検出部１８ａにより検出される。

ループ型ヒートパイプ１０Ｂの起動時には、図９に示したように、まず、電源供給による電子機器２０Ｂの起動後、制御装置１８の温度検出部１８ａにより、ループ型ヒートパイプ１０Ｂの各部の温度Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ１）。

次いで、制御装置１８の演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１（例えばα１＝２０℃）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ２）。

このステップＳ２において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件が満たされない場合には、リザーバタンク４０に液体の作動流体が存在しない、或いは少ない可能性がある。このような場合には、制御装置１８の制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオン状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ３）。これにより、リザーバタンク４０内に存在する気体の作動流体の凝縮を促進する。

その後は、ステップＳ１に戻り、温度検出部１８ａによって検出される温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件を満たすまで、起動用ファン１７による送風が行われる（ステップＳ１〜Ｓ３）。

一方、ステップＳ２において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件が満たされる場合には、リザーバタンク４０に液体の作動流体が存在していると判定できる。このような場合には、続いて、演算処理部１８ｂにより、温度Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑが、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２（例えばα２＝１０℃）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ４）。

このステップＳ４において、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２の条件が満たされない場合には、作動流体の循環が始まっていない、或いは順調に循環していない可能性がある。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオン状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ４において、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２の条件が満たされる場合には、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動が完了したと判定できる。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオフ状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が停止される（ステップＳ５）。

このようなループ型ヒートパイプ１０Ｂの起動時における作動流体の循環制御を、上記第１の実施の形態と同様に、ループ型ヒートパイプ１０Ｂを組み込んだ電子機器２０Ｂに適用した。その際は、まず、電子機器２０Ｂへの電源供給を停止した後、十分に時間が経過し、電子機器２０Ｂ全体が均一に室温に保たれた状態とした。そして、凝縮器１２が蒸発器１１より下方に位置する体勢、凝縮器１２が蒸発器１１より上方に位置する体勢、及び凝縮器１２と蒸発器１１が同じ水平面内にある体勢で、それぞれ電子機器２０Ｂを起動した。ループ型ヒートパイプ１０Ｂは、電子機器２０Ｂがいずれの体勢のときにも正常に起動し、ＣＰＵ２２の冷却を開始することができた。

また、ループ型ヒートパイプ１０Ｂの起動後には、図１０に示したのと同様に、まず、制御装置１８の温度検出部１８ａにより、ループ型ヒートパイプ１０Ｂの各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ１０）。

次いで、制御装置１８の演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｃｐｕが、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ１１）。
このステップＳ１１において、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされない場合には、制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオフ状態とする制御情報が生成される。そして、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が停止される（ステップＳ１２）。

一方、ステップＳ１１において、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされる場合には、続いて、演算処理部１８ｂにより、温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３（例えばα３＝２０℃）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ１３）。

このステップＳ１３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされない場合には、リザーバタンク４０に液体の作動流体が存在しない、或いは少なく、作動流体の循環が停止している可能性がある。このような場合には、制御装置１８の制御情報生成部１８ｃにより、起動用ファン１７をオン状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ１４）。これにより、リザーバタンク４０に存在する気体の作動流体の凝縮を促進する。その後は、ステップＳ１０以降の処理が行われる。

一方、ステップＳ１３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされる場合には、温度Ｔｃｐｕは上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）よりも高温であるが、リザーバタンク４０には液体の作動流体が存在しており、作動流体は循環していると判定できる。このような場合には、ＣＰＵ２２の稼働率を下げる、又はＣＰＵ２２を停止する処理が行われる（ステップＳ１５）。その後は、ステップＳ１４に進み、さらにステップＳ１０以降の処理が行われる。

このようなループ型ヒートパイプ１０Ｂの起動後における作動流体の循環制御を、上記第１の実施の形態と同様に、ループ型ヒートパイプ１０Ｂを組み込んだ電子機器２０Ｂに適用した。その際は、ＣＰＵ２２の出力を、１０分間隔で、２０Ｗ、２００Ｗ、２０Ｗ、２００Ｗと変化させて発熱量を変化させた。さらに、このような発熱量の変化を、凝縮器１２が蒸発器１１より下方に位置する体勢、凝縮器１２が蒸発器１１より上方に位置する体勢、及び凝縮器１２と蒸発器１１が同じ水平面内にある体勢の各電子機器２０Ｂについて行った。ループ型ヒートパイプ１０Ｂは、ＣＰＵ２２の発熱量変化に対し、電子機器２０Ｂがいずれの体勢のときにも正常に作動し、蒸発器１１のドライアウトによってＣＰＵ２２の温度が急激に上昇する等の異常は生じないことが確認された。

この第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ｂによっても、起動時には、その体勢によらず、作動流体の循環を安定に開始させることができる。また、起動後には、その体勢や供給熱量の変動によらず、作動流体を順調に循環させることができる。これにより、電子機器２０Ｂの信頼性を向上させることが可能になる。

次に、第３の実施の形態について説明する。
図１３は第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの概略模式図、図１４は第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの適用例を示す図である。なお、図１３及び図１４では、図１及び図２に示した要素と同一の要素については同一の符号を付している。

図１３及び図１４に示すループ型ヒートパイプ１０Ｃは、蒸発器１１手前の液管１４に設けた起動用放熱フィン１６にメインファン１５から送風が行われるようになっている点で、上記第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ａと相違する。

この第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ｃのメインファン１５には、凝縮器１２の放熱フィン１２ｃ側に設けられた第１シャッタ１５ａと、起動用放熱フィン１６側に設けられた第２シャッタ１５ｂが取り付けられている。第１シャッタ１５ａ及び第２シャッタ１５ｂは、その開閉が制御装置１８によって制御されるようになっている。なお、メインファン１５は、電子機器２０Ｃの起動に伴って運転を開始するようになっており、メインファン１５の運転開始時には、第１シャッタ１５ａが開、第２シャッタ１５ｂが閉の状態になっている。また、ここでは、第２シャッタ１５ｂが開状態となったときの起動用放熱フィン１６への送風方向がガイド１５ｃで規定されている。

このようなループ型ヒートパイプ１０Ｃでは、その起動時及び起動後の作動流体の循環が、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風によって制御される。以下、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動時及び起動後における作動流体の循環制御について説明する。

まず、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動時における作動流体の循環制御について説明する。
図１５は第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの起動時における作動流体の循環制御フローの一例である。

電源供給により電子機器２０Ｃが起動すると、第１シャッタ１５ａが開、第２シャッタ１５ｂが閉の状態で、メインファン１５の運転が始まる。そして、まず、制御装置１８の温度検出部１８ａにより、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの各部の温度Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ２０）。

次いで、制御装置１８の演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１（例えばα１＝２０℃）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ２１）。

このステップＳ２１において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件が満たされない場合には、蒸発器１１手前に液体の作動流体が存在しない、或いは少ない可能性がある。このような場合には、まず、制御装置１８の制御情報生成部１８ｃにより、第１シャッタ１５ａを閉状態、第２シャッタ１５ｂを開状態とする制御情報が生成される。そして、生成された制御情報が、制御情報生成部１８ｃからメインファン１５に送られ、第１シャッタ１５ａが閉状態、第２シャッタ１５ｂが開状態とされて、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ２２）。これにより、液管１４内に存在する気体の作動流体の凝縮を促進する。

その後は、ステップＳ２０に戻り、温度検出部１８ａによって検出される温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件を満たすまで、メインファン１５からの送風が行われる（ステップＳ２０〜Ｓ２２）。

一方、ステップＳ２１において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α１の条件が満たされる場合には、蒸発器１１手前に液体の作動流体が存在すると判定できる。このような場合には、続いて、演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑが、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２（例えばα２＝１０℃）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ２３）。

このステップＳ２３において、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２の条件が満たされない場合には、作動流体の循環が始まっていない、或いは順調に循環していない可能性がある。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、第１シャッタ１５ａを閉状態、第２シャッタ１５ｂを開状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ２２）。

一方、ステップＳ２３において、Ｔｃｏｎｄ−Ｔｌｑ＞α２の条件が満たされる場合には、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動が完了したと判定できる。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、第１シャッタ１５ａを開状態、第２シャッタ１５ｂを閉状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風が停止される（ステップＳ２４）。

このようなループ型ヒートパイプ１０Ｃにおける起動時の作動流体の循環制御を、上記第１の実施の形態と同様に、ループ型ヒートパイプ１０Ｃを組み込んだ電子機器２０Ｃに適用した。その際は、まず、電子機器２０Ｃへの電源供給を停止した後、十分に時間が経過し、電子機器２０Ｃ全体が均一に室温に保たれた状態とした。そして、凝縮器１２が蒸発器１１より下方に位置する体勢、凝縮器１２が蒸発器１１より上方に位置する体勢、及び凝縮器１２と蒸発器１１が同じ水平面内にある体勢で、それぞれ電子機器２０Ｃを起動した。ループ型ヒートパイプ１０Ｃは、電子機器２０Ｃがいずれの体勢のときにも正常に起動し、ＣＰＵ２２の冷却を開始することができた。

続いて、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動後における作動流体の循環制御について説明する。
図１６は第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの起動後における作動流体の循環制御フローの一例である。

ループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動後には、まず、制御装置１８の温度検出部１８ａにより、ループ型ヒートパイプ１０Ｃの各部の温度Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｌｑが検出される（ステップＳ３０）。

次いで、制御装置１８の演算処理部１８ｂにより、検出された温度Ｔｃｐｕが、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ３１）。
このステップＳ３１において、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされない場合には、制御情報生成部１８ｃにより、第１シャッタ１５ａを開状態、第２シャッタ１５ｂを閉状態とする制御情報が生成される。そして、その制御情報に基づき、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風が停止される（ステップＳ３２）。

一方、ステップＳ３１において、Ｔｃｐｕ＞Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）の条件が満たされる場合には、続いて、演算処理部１８ｂにより、温度Ｔｖｐ，Ｔｌｑが、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３（例えばα３＝２０℃）の条件を満たすか否かが判定される（ステップＳ３３）。

このステップＳ３３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされない場合には、蒸発器１１手前に液体の作動流体が存在しない、或いは少なく、作動流体の循環が停止している可能性がある。このような場合には、制御情報生成部１８ｃにより、第１シャッタ１５ａを閉状態、第２シャッタ１５ｂを開状態とする制御情報が生成され、その制御情報に基づき、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風が行われる（ステップＳ３４）。これにより、液管１４内に存在する気体の作動流体の凝縮を促進する。その後は、ステップＳ３０以降の処理が行われる。

一方、ステップＳ３３において、Ｔｖｐ−Ｔｌｑ＞α３の条件が満たされる場合には、温度Ｔｃｐｕは上限温度Ｔｃｐｕ（ＭＡＸ）よりも高温であるが、蒸発器１１手前には液体の作動流体が存在しており、作動流体は循環していると判定できる。このような場合には、ＣＰＵ２２の稼働率を下げる、又はＣＰＵ２２を停止する処理が行われる（ステップＳ３５）。その後は、ステップＳ３２に進み、さらにステップＳ３０以降の処理が行われる。

このようなループ型ヒートパイプ１０Ｃの起動後における作動流体の循環制御を、上記第１の実施の形態と同様に、ループ型ヒートパイプ１０Ｃを組み込んだ電子機器２０Ｂに適用した。その際は、ＣＰＵ２２の出力を、１０分間隔で、２０Ｗ、２００Ｗ、２０Ｗ、２００Ｗと変化させて発熱量を変化させた。さらに、このような発熱量の変化を、凝縮器１２が蒸発器１１より下方に位置する体勢、凝縮器１２が蒸発器１１より上方に位置する体勢、及び凝縮器１２と蒸発器１１が同じ水平面内にある体勢の各電子機器２０Ｃについて行った。ループ型ヒートパイプ１０Ｃは、ＣＰＵ２２の発熱量変化に対し、電子機器２０Ｃがいずれの体勢のときにも正常に作動し、蒸発器１１のドライアウトによってＣＰＵ２２の温度が急激に上昇する等の異常は生じないことが確認された。

この第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１０Ｃによっても、起動時には、その体勢によらず、作動流体の循環を安定に開始させることができる。また、起動後には、その体勢や供給熱量の変動によらず、作動流体を順調に循環させることができる。これにより、電子機器２０Ｃの信頼性を向上させることが可能になる。

なお、ここでは、メインファン１５から起動用放熱フィン１６へ送風を行わないときには、第１シャッタ１５ａを開状態とし、第２シャッタ１５ｂを閉状態とした。そして、メインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風時には、第１シャッタ１５ａを閉状態とし、第２シャッタ１５ｂを開状態とした。このほか、放熱フィン１２ｃへの送風は常時行われるようにし、第１シャッタ１５ａを設けずに第２シャッタ１５ｂのみを設け、制御装置１８により、第２シャッタ１５ｂの開閉制御を行うようにしてもよい。或いは、第１シャッタ１５ａを常時開状態としておき、制御装置１８により、第２シャッタ１５ｂの開閉制御のみを行うようにしてもよい。

また、蒸発器１１手前の液管１４に作動流体が一時的に貯留されるリザーバタンクを設け、そのリザーバタンクに起動用放熱フィン１６を設けて、第２シャッタ１５ｂの開閉制御によってメインファン１５から起動用放熱フィン１６への送風を制御してもよい。

以上説明したように、上記のようなループ型ヒートパイプ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃでは、その環状流路の各部の温度に基づき、制御装置１８による起動用ファン１７から起動用放熱フィン１６への送風を制御する。それにより、ループ型ヒートパイプ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの起動時には、その体勢によらず、液体の作動流体を蒸発器１１に安定的に供給して、作動流体の循環を開始させることができる。また、ループ型ヒートパイプ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの起動後には、その体勢や供給熱量の変動によらず、作動流体を順調に循環させることができる。このようなループ型ヒートパイプ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを電子機器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに組み込むことにより、電子機器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの信頼性を向上させることが可能になる。また、蒸発器１１、凝縮器１２、蒸気管１３及び液管１４を、適用する電子機器内部において、高い自由度でレイアウトすることが可能になる。

なお、以上の説明では、電子機器２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃとしてノートブック型のコンピュータを例示したが、ループ型ヒートパイプ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを組み込むことのできる電子機器は、これに限定されるものではない。デスクトップ型のコンピュータ等のほか、ＣＰＵ等の発熱体を搭載した様々な電子機器に対して広く適用可能である。

なお、ループ型ヒートパイプ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの制御装置１８の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合は、制御装置１８が行う処理機能の内容を記述したプラグラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。プログラムは、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disk-Random Access Memory）、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ（Compact Disc-Readable/ReWritable）等の可搬型記録媒体のほか、内蔵或いは外付けのＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置に記憶しておくことができる。プログラムを実行するコンピュータは、そのような可搬型記録媒体や記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。

第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの概略模式図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの適用例を示す図である。 蒸発器の説明図であって、（Ａ）は蒸発器の一例の斜視模式図、（Ｂ）は（Ａ）の蒸発器の分解図である。 図３（Ａ）のＸ−Ｘ断面模式図である。 図３（Ａ）のＹ−Ｙ断面模式図である。 別形態の蒸発器の説明図（その１）である。 別形態の蒸発器の説明図（その２）である。 制御装置の構成例を示す図である。 ループ型ヒートパイプの起動時における作動流体の循環制御フローの一例である。 ループ型ヒートパイプの起動後における作動流体の循環制御フローの一例である。 第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの概略模式図である。 第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの適用例を示す図である。 第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの概略模式図である。 第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの適用例を示す図である。 第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの起動時における作動流体の循環制御フローの一例である。 第３の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの起動後における作動流体の循環制御フローの一例である。

符号の説明

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ ループ型ヒートパイプ
１１ 蒸発器
１２ 凝縮器
１１ａ，１２ａ 入口
１１ｂ，１２ｂ 出口
１２ｃ 放熱フィン
１３ 蒸気管
１４ 液管
１５ メインファン
１５ａ 第１シャッタ
１５ｂ 第２シャッタ
１５ｃ ガイド
１６ 起動用放熱フィン
１７ 起動用ファン
１８ 制御装置
１８ａ 温度検出部
１８ｂ 演算処理部
１８ｃ 制御情報生成部
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 電子機器
２１ 回路基板
２２ ＣＰＵ
３０Ａ，３０Ｂ 蒸発器
３１ インテークマニホールド
３２ ウィック
３２ａ 開口
３３ 金属管
３３ａ 溝
３４ 金属ケース
３４ａ 密閉空間
３５ エキゾーストマニホールド
３６ 断熱材
３７ 作動流体
３８ 加熱用作動流体
３９ 高熱伝導材料
４０ リザーバタンク
Ｔｃｐｕ，Ｔｖｐ，Ｔｃｏｎｄ，Ｔｌｑ 温度

Claims (6)

1. 作動流体が流通する蒸発器及び凝縮器と、
   前記蒸発器の作動流体の出口と前記凝縮器の作動流体の入口とを連結する第１の管と、
   前記凝縮器の作動流体の出口と前記蒸発器の作動流体の入口とを連結する第２の管と、
   前記第２の管に熱的に接続された放熱部と、
   前記放熱部に送風可能な送風部と、
   前記第１の管の温度及び前記第２の管の温度を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記第１の管の温度及び前記第２の管の温度に基づき、前記送風部による前記放熱部への送風を制御する制御部と、
   を含むことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
2. 前記第２の管は、作動流体を一時的に貯留するタンクを備え、
   前記放熱部は、前記タンクに熱的に接続され、
   前記検出部は、前記第１の管の温度及び前記タンクの温度を検出す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。
3. 前記送風部は、前記凝縮器及び前記放熱部に送風可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のループ型ヒートパイプ。
4. 前記送風部は、シャッタを備え、
   前記制御部は、前記シャッタの開閉を制御することによって前記送風部による前記放熱部への送風を制御することを特徴とする請求項３記載のループ型ヒートパイプ。
5. 前記制御部は、前記検出部によって検出された前記第１の管の温度と前記第２の管の温度との差が第１の値以下である場合に、前記送風部による前記放熱部への送風を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のループ型ヒートパイプ。
6. 作動流体が流通する蒸発器及び凝縮器と、
   前記蒸発器の作動流体の出口と前記凝縮器の作動流体の入口とを連結する第１の管と、
   前記凝縮器の作動流体の出口と前記蒸発器の作動流体の入口とを連結する第２の管と、
   前記第２の管に熱的に接続された放熱部と、
   前記放熱部に送風可能な送風部と、
   前記第１の管の温度及び前記第２の管の温度を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記第１の管の温度及び前記第２の管の温度に基づき、前記送風部による前記放熱部への送風を制御する制御部と、
   を含むループ型ヒートパイプを備えた電子機器。

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