JP5181874B2 - Loop heat pipe and electronic equipment - Google Patents

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Description

本件は、作動流体を移動させることで発熱体の熱を輸送するループヒートパイプと、動作により発熱する発熱電子部品を備えた電子機器に関する。   The present invention relates to a loop heat pipe that transports heat of a heating element by moving a working fluid, and an electronic device that includes a heat generating electronic component that generates heat by operation.

今日の社会では、工業技術の進歩に伴い多種多様な電子機器が開発されており、複雑な構成を有する電子機器も数多く存在している。特に近年では、情報化社会の進展とともに、コンピュータをはじめ情報処理を行う電子機器に関する技術が急速に発展しており、複雑な構成を有する高性能の電子機器が次々と開発されている。   In today's society, a wide variety of electronic devices have been developed with the progress of industrial technology, and there are many electronic devices having a complicated configuration. Particularly in recent years, with the progress of the information society, technologies related to electronic devices that perform information processing, such as computers, are rapidly developing, and high-performance electronic devices having complicated configurations are being developed one after another.

電子機器では、電子機器内部に複雑な電子回路が備えられていることが一般的であり、電子機器として動作する際には、こうした電子回路が発熱することが多い。例えば、コンピュータでは、コンピュータの動作制御の中枢を担うCPUが、コンピュータの動作に伴って発熱する。電子回路が発熱すると、その熱により、その電子回路やその周囲にある他の電子部品に不具合が生じることがあるため、発生した熱を電子回路から他の場所に逃がすための熱輸送の機構が必要になることが少なくない。   Electronic devices generally have a complicated electronic circuit inside the electronic device, and when operating as an electronic device, such an electronic circuit often generates heat. For example, in a computer, a CPU that plays a central role in computer operation control generates heat as the computer operates. When an electronic circuit generates heat, the heat may cause problems in the electronic circuit and other electronic components around it, so there is a heat transport mechanism for releasing the generated heat from the electronic circuit to other locations. It is often necessary.

熱輸送の機構としては、従来から、ループヒートパイプと呼ばれる熱輸送デバイスが知られている。ループヒートパイプは、パイプなどの容器の内部に作動流体が封入された構成を備えており、熱を吸収した作動流体がヒートパイプ内を移動することにより熱の輸送が行われる。ここで、ループヒートパイプの構成と作動原理とについて説明する。   Conventionally, a heat transport device called a loop heat pipe is known as a heat transport mechanism. The loop heat pipe has a configuration in which a working fluid is sealed inside a container such as a pipe, and heat is transported by moving the working fluid that has absorbed heat in the heat pipe. Here, the configuration and operating principle of the loop heat pipe will be described.

図1は、ループヒートパイプの構成と作動原理とを表した模式構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration and operating principle of a loop heat pipe.

図1に示すループヒートパイプは、液相の作動流体100が発熱体(不図示)からの熱を吸収して気化する蒸発器101と、気相の作動流体100が熱を放出して液化する凝縮器105とを有している。このループヒートパイプでは、蒸発器101で気化した作動流体100が蒸気管104中を通って図の上向き矢印方向に移動して凝縮器105において液化し、その液化した作動流体100が液管102中を通って図の下向き矢印方向に移動して蒸発器101に戻る。このような作動流体100の移動により熱の輸送が行われる。ここで、蒸発器101の内部には、多孔質の材料で構成されたウィック1003が設けられており、蒸発器101に戻ってきた液相の作動流体100は、毛細管力によりウィック103内部に浸透しながら周囲からの熱を受けて気化し、その気化した作動流体100は、蒸気管104を介して凝縮器105に向かう。   The loop heat pipe shown in FIG. 1 includes an evaporator 101 in which the liquid-phase working fluid 100 absorbs heat from a heating element (not shown) and vaporizes, and the gas-phase working fluid 100 releases heat and liquefies. And a condenser 105. In this loop heat pipe, the working fluid 100 vaporized in the evaporator 101 moves through the vapor pipe 104 in the upward arrow direction in the figure and is liquefied in the condenser 105, and the liquefied working fluid 100 is in the liquid pipe 102. It moves in the downward arrow direction through the figure and returns to the evaporator 101. Heat is transported by such movement of the working fluid 100. Here, a wick 1003 made of a porous material is provided inside the evaporator 101, and the liquid-phase working fluid 100 that has returned to the evaporator 101 penetrates into the wick 103 by capillary force. The vaporized working fluid 100 is vaporized by receiving heat from the surroundings, and travels to the condenser 105 via the vapor pipe 104.

図2は、作動流体100がウィック103中を進んで液相から気相に変化する様子を模式的に表した図である。   FIG. 2 is a diagram schematically showing how the working fluid 100 changes through the wick 103 and changes from the liquid phase to the gas phase.

実際には、液相の作動流体100が浸透するウィック3’中の通過路(空洞部分)は曲がりくねって複雑なものであるが、この図では、ウィック3’中の複数の通過路は、左右方向に互いに平行に延びた円柱状の通過路として模式的に表されている。この図では、液相の作動流体100は、毛細管力によりウィック103内部を右方向に進み、周囲からの熱を受けて気化する。ここで、作動流体100が液相となっている側(液側)と、作動流体100が気相となっている側(蒸気側)との境界面は、図に示すように、蒸気側から液側に向かって凸の形状となっており、毛細管力ΔPcは、下記の式で表される。
ΔPc = (2×ρ×cosθc)/rc ・・・(1)
上記の(1)において、「ρ」は、作動流体100の表面張力であり、「θc」は、円柱状の通過路の壁面と境界面とがなす接触角(図2参照)、「rc」は、円柱状の通過路の半径である。
米国特許4765396号公報
Actually, the passages (cavities) in the wick 3 ′ through which the liquid-phase working fluid 100 permeates are winding and complicated, but in this figure, the plurality of passages in the wick 3 ′ are left and right. It is schematically represented as a cylindrical passage that extends parallel to the direction. In this figure, the liquid-phase working fluid 100 proceeds to the right in the wick 103 by capillary force, and is vaporized by receiving heat from the surroundings. Here, the boundary surface between the side in which the working fluid 100 is in a liquid phase (liquid side) and the side in which the working fluid 100 is in a gas phase (steam side), as shown in FIG. The shape is convex toward the liquid side, and the capillary force ΔPc is expressed by the following equation.
ΔPc = (2 × ρ × cos θc) / rc (1)
In the above (1), “ρ” is the surface tension of the working fluid 100, and “θc” is the contact angle between the wall surface of the cylindrical passage and the boundary surface (see FIG. 2), “rc”. Is the radius of the cylindrical passage.
US Pat. No. 4,765,396

一般に、ループヒートパイプでは、蒸発器中のウィックによる毛細管力は、発熱体から蒸発器に供給される熱量が少ないほど小さくなり、作動流体の循環速度が低下する傾向がある。   In general, in the loop heat pipe, the capillary force due to the wick in the evaporator tends to decrease as the amount of heat supplied from the heating element to the evaporator decreases, and the circulation speed of the working fluid tends to decrease.

図3は、発熱体の発熱量に応じた、液側と蒸気側との境界面の様子を表した図である。   FIG. 3 is a diagram showing the state of the boundary surface between the liquid side and the vapor side according to the heat generation amount of the heating element.

ここで、図3のパート(a)には、発熱体の発熱量が大きい状況における、作動流体の液側と蒸気側との境界面の様子が表されている。また、図3のパート(b)には、発熱体の発熱量が小さい状況における、作動流体の液側と蒸気側との境界面の様子が表されている。   Here, part (a) of FIG. 3 shows the state of the boundary surface between the liquid side and the vapor side of the working fluid in a situation where the heat generation amount of the heating element is large. Further, part (b) of FIG. 3 shows the state of the boundary surface between the liquid side and the vapor side of the working fluid in a situation where the heat generation amount of the heating element is small.

円柱状の通過路の壁面と境界面とがなす接触角θcは、発熱体から蒸発器に供給される熱量が小さい図3のパート(b)の状況では、発熱体から蒸発器に供給される熱量が大きい図3のパート(a)の状況と比べて大きくなっており、毛細管力ΔPcは小さくなっている。このように毛細管力ΔPcが小さい状況では作動流体の循環速度が低下するため、発熱量が小さいといえども発熱体周囲の温度が徐々に上昇して発熱体周囲の電子部品に不具合が生じるおそれがある。特に、作動流体の循環速度が完全にゼロになってしまった状況では、蒸発器に供給される作動流体が不足する、いわゆるドライアウトが発生し、発熱体周囲の温度上昇が深刻なものとなる。   The contact angle θc formed between the wall surface of the cylindrical passage and the boundary surface is supplied from the heating element to the evaporator in the situation of part (b) of FIG. 3 where the amount of heat supplied from the heating element to the evaporator is small. The amount of heat is large compared to the situation in part (a) of FIG. 3, and the capillary force ΔPc is small. In this way, when the capillary force ΔPc is small, the circulation speed of the working fluid is reduced, so that even if the amount of heat generation is small, the temperature around the heating element gradually rises, and there is a risk of causing problems in the electronic components around the heating element. is there. In particular, in a situation where the circulation speed of the working fluid has become completely zero, the working fluid supplied to the evaporator is insufficient, so-called dryout occurs, and the temperature rise around the heating element becomes serious. .

上記事情に鑑み、発熱体や発熱電子部品の発熱量が小さい状況下でも作動流体の循環速度の低下を抑えることができるループヒートパイプおよび電子機器を提供する。   In view of the above circumstances, there are provided a loop heat pipe and an electronic device capable of suppressing a decrease in the circulation speed of a working fluid even under a situation where a heat generation amount of a heating element or a heat generating electronic component is small.

上記目的を達成するループヒートパイプの基本形態は、
多孔質の材料で構成されたウィックをそれぞれ有し、共通の発熱体に熱的に結合されてなる複数の蒸発管であって、それぞれのウィックを通過中の液相の作動流体を上記発熱体から受け取った熱によって蒸発させる複数の蒸発管を有する蒸発器と、
気相の作動流体の熱を放出させて該作動流体を凝縮させる凝縮器と、
上記蒸発器と上記凝縮器を連結し、該蒸発器で蒸発した気相の作動流体を該蒸発器から上記凝縮器まで移動させる蒸気管と、
上記蒸発器と上記凝縮器を連結し、該凝縮器で凝縮した液相の作動流体を該凝縮器から上記蒸発器まで移動させる液管と、
上記複数の蒸発管のうちの1つ以上の蒸発管それぞれに対応して設けられ、対応する蒸発管を開閉する1つ以上のバルブと、
上記1つ以上のバルブそれぞれの開閉を制御するバルブ制御部とを備えている。
The basic form of a loop heat pipe that achieves the above objective is:
A plurality of evaporation tubes each having a wick made of a porous material and thermally coupled to a common heating element, wherein the heating element is a liquid-phase working fluid passing through each wick. An evaporator having a plurality of evaporator tubes that evaporate by heat received from;
A condenser that releases heat of the gas-phase working fluid to condense the working fluid;
A vapor pipe that connects the evaporator and the condenser, and moves a vapor-phase working fluid evaporated in the evaporator from the evaporator to the condenser;
A liquid pipe that connects the evaporator and the condenser, and moves the liquid-phase working fluid condensed in the condenser from the condenser to the evaporator;
One or more valves provided corresponding to each of one or more of the plurality of evaporation tubes, and opening and closing the corresponding evaporation tubes;
A valve control unit that controls opening and closing of each of the one or more valves.

このループヒートパイプの基本形態によれば、作動流体が移動可能な蒸発管の数をバルブの開閉の制御によって調節することができ、これにより、その作動流体が移動可能な蒸発管においては毛細管力ΔPcを適度な値に維持することができる。この結果、このループヒートパイプの基本形態では、ループヒートパイプ全体での-作動流体の循環速度の低下を回避することができる。   According to the basic form of the loop heat pipe, the number of evaporation pipes through which the working fluid can move can be adjusted by controlling the opening and closing of the valve. ΔPc can be maintained at an appropriate value. As a result, in this basic form of the loop heat pipe, it is possible to avoid a decrease in the circulation speed of the working fluid in the entire loop heat pipe.

上記目的を達成する電子機器の基本形態は、
動作により発熱する発熱電子部品を備えた電子機器であって、
多孔質の材料で構成されたウィックをそれぞれ有し、上記発熱電子部品に熱的に結合されてなる複数の蒸発管であって、それぞれのウィックを通過中の液相の作動流体を上記発熱電子部品から受け取った熱によって蒸発させる複数の蒸発管を有する蒸発器と、
気相の作動流体の熱を放出させて該作動流体を凝縮させる凝縮器と、
上記蒸発器と上記凝縮器を連結し、該蒸発器で蒸発した気相の作動流体を該蒸発器から上記凝縮器まで移動させる蒸気管と、
上記蒸発器と上記凝縮器を連結し、該凝縮器で凝縮した液相の作動流体を該凝縮器から上記蒸発器まで移動させる液管と、
上記複数の蒸発管のうちの1つ以上の蒸発管それぞれに対応して設けられ、対応する蒸発管を開閉する1つ以上のバルブと、
上記1つ以上のバルブそれぞれの開閉を制御するバルブ制御部とを備えている。
The basic form of an electronic device that achieves the above object is
An electronic device provided with a heat generating electronic component that generates heat by operation,
A plurality of evaporation tubes each having a wick made of a porous material and thermally coupled to the heat generating electronic component, wherein the liquid phase working fluid passing through each wick is transferred to the heat generating electronic component; An evaporator having a plurality of evaporator tubes that evaporate by heat received from the part;
A condenser that releases heat of the gas-phase working fluid to condense the working fluid;
A vapor pipe that connects the evaporator and the condenser, and moves a vapor-phase working fluid evaporated in the evaporator from the evaporator to the condenser;
A liquid pipe that connects the evaporator and the condenser, and moves the liquid-phase working fluid condensed in the condenser from the condenser to the evaporator;
One or more valves provided corresponding to each of one or more of the plurality of evaporation tubes, and opening and closing the corresponding evaporation tubes;
A valve control unit that controls opening and closing of each of the one or more valves.

この電子機器の基本形態は、上述したループヒートパイプの基本形態を備えているので、作動流体の循環速度の低下を回避することができ、好ましい動作状態が維持される。   Since the basic form of the electronic device includes the basic form of the loop heat pipe described above, it is possible to avoid a decrease in the circulation speed of the working fluid, and a preferable operating state is maintained.

以上説明したように、ループヒートパイプおよび電子機器の基本形態によれば、発熱体や発熱電子部品の発熱量が小さい状況下でも作動流体の循環速度の低下を抑えることができる。   As described above, according to the basic form of the loop heat pipe and the electronic device, it is possible to suppress a decrease in the circulation speed of the working fluid even under a situation where the heat generation amount of the heating element and the heat generating electronic component is small.

以下、基本形態について上述したループヒートパイプおよび電子機器に対する具体的な実施形態を説明する。ここで説明する電子機器の実施形態は、CPUを有するコンピュータであり、このコンピュータは、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、ループヒートパイプを備えている。このループヒートパイプが、基本形態について上述したループヒートパイプの一実施形態に相当する。   Hereinafter, specific embodiments for the loop heat pipe and the electronic device described above for the basic mode will be described. The embodiment of the electronic device described here is a computer having a CPU, and the computer includes a loop heat pipe for cooling the CPU that generates heat as the computer operates. This loop heat pipe corresponds to one embodiment of the loop heat pipe described above for the basic form.

図4は、電子機器の実施形態であるコンピュータ1000と、このコンピュータ1000に備えられているループヒートパイプ200とを示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating 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(HDD)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、この基板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CPU20が設けられている。このコンピュータ1000はCPU20の制御の下で動作し、CPU20は、コンピュータ1000の動作に伴って発熱する。CPU20は、一辺の長さが50mmの正方形の形状を有しており、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 (HDD) 22 that stores information, and a substrate 21 having various electronic circuits. For example, the board 21 is provided with a memory 23 that temporarily stores information and a CPU 20 that plays a central role in the operation of the computer 1000. The computer 1000 operates under the control of the CPU 20, and the CPU 20 generates heat as the computer 1000 operates. 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 10W and 120W.

ループヒートパイプ200は、CPU20から熱を吸収してCPU20外部にその熱を輸送するこことでCPU20の冷却を行う役割を担っている。このループヒートパイプ200は、CPU20に接している蒸発器1を有しており、発熱したCPU20の熱が蒸発器1に伝導し、この熱により、蒸発器1内の液相の作動流体100が気化する。ここで、蒸発器1は、50mm×50mm×15mmの直方体に近い形状をしており、作動流体100としては、具体的には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 has the evaporator 1 in contact with the CPU 20, and the heat of the CPU 20 that has generated heat is conducted to the evaporator 1, and the liquid-phase working fluid 100 in the evaporator 1 is caused by this heat. Vaporize. Here, the evaporator 1 has a shape close to a 50 mm × 50 mm × 15 mm rectangular parallelepiped, and specifically, water is adopted as the working fluid 100.

蒸発器1には、内部が空洞の管であって、蒸発器1から出て蒸発器1に戻るループ状の銅製の管が接続しており、これにより、この管の内部を熱輸送材となる作動流体100が移動できる構成が実現されている。この管の途中の部分は、点線で示すように曲がりくねった形状となっており、この部分に銅製の放熱フィン6aが接触している。図の実線矢印の向きにこの管の中を移動してきた気相の作動流体100の熱は、放熱フィン6aが接触している部分で放熱フィン6aに伝導する。これにより、気相の作動流体100が冷却されて液化する。ここで、放熱フィン6aが接触している、曲がりくねった形状の管が凝縮器5であり、気相の作動流体100が蒸発器1から凝縮器5まで移動する際に通る管が、蒸気管4である。また、蒸発器1と凝縮器5との間の距離は、約300mmであり、蒸気管4の管内径はφ3mmであり、凝縮器5となる曲がりくねった管の総長は約250mmである。   The evaporator 1 is connected to a loop-shaped copper tube that is a hollow tube and returns to the evaporator 1 from the evaporator 1, so that the inside of the tube is connected to the heat transport material. The structure which can move the working fluid 100 is realized. The middle part of the tube has a meandering shape as indicated by the dotted line, and copper radiating fins 6a are in contact with this part. The heat of the gas-phase working fluid 100 that has moved through the pipe in the direction of the solid arrow in the figure is conducted to the heat radiating fins 6a at the portion where the heat radiating fins 6a are in contact. Thereby, the gaseous working fluid 100 is cooled and liquefied. Here, the torsion-shaped tube with which the radiation fins 6 a are in contact is the condenser 5, and the tube through which the gas-phase working fluid 100 moves from the evaporator 1 to the condenser 5 is the vapor tube 4. It is. Further, the distance between the evaporator 1 and the condenser 5 is about 300 mm, the inner diameter of the steam pipe 4 is φ3 mm, and the total length of the winding pipe that becomes the condenser 5 is about 250 mm.

放熱フィン6aの近くには、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6が設けられており、これらのファン6の排気により、放熱フィン6a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、最終的には、コンピュータ1000外部に放出されることとなる。ここで、ファン6の大きさはφ60mmである。   Two fans 6 for exhausting the air inside the computer 1000 to the outside are provided near the heat radiating fins 6 a, and hot air around the heat radiating fins 6 a is released outside the computer 1000 by the exhaust of these fans 6. Is done. As a result, the heat of the CPU 20 is finally released to the outside of the computer 1000. Here, the size of the fan 6 is φ60 mm.

一方、液化した作動流体100は、図の点線矢印に沿って管の中を移動して蒸発器1に戻る。このとき液化した作動流体100が凝縮器5から蒸発器1まで移動する際に通る管が、液管2である。この液管2の管内径はφ2mmである。   On the other hand, the liquefied working fluid 100 moves through the pipe along the dotted arrow in the figure and returns to the evaporator 1. The pipe through which the working fluid 100 liquefied at this time moves from the condenser 5 to the evaporator 1 is the liquid pipe 2. The inner diameter of the liquid pipe 2 is φ2 mm.

次に、蒸発器1について詳しく説明する。   Next, the evaporator 1 will be described in detail.

図5は、図4の蒸発器1の構成を表した模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the evaporator 1 of FIG.

蒸発器1は、蒸気出口部14、液入口部11、ウィック3、断熱部材13、および本体部12を備えており、液入口部11はウィック3を介して本体部12に接続しており、蒸気出口部14は、液入口部11が接続している箇所とは反対側で本体部12に接続している。   The evaporator 1 includes a vapor outlet part 14, a liquid inlet part 11, a wick 3, a heat insulating member 13, and a main body part 12. The liquid inlet part 11 is connected to the main body part 12 through the wick 3. The steam outlet portion 14 is connected to the main body portion 12 on the side opposite to the portion where the liquid inlet portion 11 is connected.

液入口部11は、図4の液管2(図5では不図示)と接続されている入口管11aを有しており、蒸気出口部14は、図4の蒸気管4(図5では不図示)と接続されている出口管14aを有している。   The liquid inlet 11 has an inlet pipe 11a connected to the liquid pipe 2 (not shown in FIG. 5) of FIG. 4, and the steam outlet 14 is connected to the steam pipe 4 of FIG. 4 (not shown in FIG. 5). It has an outlet pipe 14a connected to the figure.

断熱部材13は、本体部12の、図5の上側を向いた面に接しており、本体部12の熱を外部に逃がさないようにする役割を担っている。   The heat insulating member 13 is in contact with the surface of the main body 12 facing upward in FIG. 5 and plays a role of preventing the heat of the main body 12 from escaping to the outside.

ウィック3は、多孔質のステンレス焼結材で構成されており、底面がある円筒の形状をした3本の腕3aを備えている。ここで、腕3aの各底面はこの図の奥側を向いているため図示されておらず、この図の手前側を向いている、円筒の開口部分が、3本の腕3aそれぞれについて図示されている。   The wick 3 is formed of a porous stainless sintered material, and includes three arms 3a having a cylindrical shape with a bottom surface. Here, each bottom surface of the arm 3a is not shown because it faces the back side of this figure, and a cylindrical opening portion that faces the front side of this figure is shown for each of the three arms 3a. ing.

本体部12には、この図で点線で示す、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123の3本の金属管が設けられており、これら3本の金属管に、ウィック3の3本の腕3aがそれぞれ挿入される。ここで、3本の金属管の内径は平均的には10mmであり、3本の金属管の内壁には、互いに平行な複数の突条が、3本の金属管の延びる方向に沿って設けられている。ここで、隣り合った突条の間は溝部12aとなっており、この溝部12aの存在により、各金属管にウィック3の腕3aが嵌め込まれたときにウィック3の腕3aと各金属管との間に隙間が形成される。   The main body portion 12 is provided with three metal tubes, a first metal tube 121, a second metal tube 122, and a third metal tube 123, which are indicated by dotted lines in this figure. The three arms 3a of the wick 3 are respectively inserted. Here, the inner diameter of the three metal tubes is 10 mm on average, and a plurality of protrusions parallel to each other are provided on the inner wall of the three metal tubes along the extending direction of the three metal tubes. It has been. Here, a gap 12a is formed between adjacent ridges. Due to the presence of the groove 12a, when the arm 3a of the wick 3 is fitted in each metal tube, the arm 3a of the wick 3 and each metal tube A gap is formed between the two.

ここで、ウィック3では、ウィック3の材料となるステンレス焼結材の表面の平均的な孔の半径と、このステンレス焼結材の表面の開口率と、水の蒸発潜熱量とに基づき、各金属管に供給されるCPU20の発熱量が40Wのときに各金属管における接触角θ(図2参照)が最も小さく毛細管力ΔPが最も大きくなるように、各金属管内におけるウィック3の各腕3aの表面積が調節されている。   Here, in the wick 3, based on the average hole radius of the surface of the stainless sintered material that is the material of the wick 3, the aperture ratio of the surface of the stainless sintered material, and the amount of latent heat of vaporization of water, Each arm 3a of the wick 3 in each metal tube has the smallest contact angle θ (see FIG. 2) in each metal tube and the largest capillary force ΔP when the calorific value of the CPU 20 supplied to the metal tube is 40 W. The surface area is adjusted.

上記の3本の金属管は蒸気出口部14につながっている。ここで、蒸気出口部14内では、図の右側の第1金属管121および左側の第2金属管122それぞれの、蒸気出口部14側の開口付近に第1バルブ141および第2バルブ141が設けられており、これら第1バルブ141および第2バルブ141によって、第1金属管121および第2金属管122の閉鎖・開放がそれぞれ行われる。この閉鎖・開放の機構については後述する。一方、図の真ん中の第3金属管123に対しては、こうしたバルブは設けられておらず、この第3金属管123は、蒸気出口部14に向かって常に開放された状態となっている。   The three metal tubes are connected to the steam outlet 14. Here, in the steam outlet part 14, the first valve 141 and the second valve 141 are provided in the vicinity of the opening on the steam outlet part 14 side of the first metal pipe 121 on the right side and the second metal pipe 122 on the left side in the drawing. The first valve 141 and the second valve 141 close and open the first metal pipe 121 and the second metal pipe 122, respectively. This closing / opening mechanism will be described later. On the other hand, such a valve is not provided for the third metal pipe 123 in the middle of the figure, and this third metal pipe 123 is always open toward the steam outlet portion 14.

ここで、ループヒートパイプ200には、CPU20の発熱量を検出するワットメータ20aと、第1金属管121および第2金属管122の閉鎖・開放を制御する制御回路20bとが備えられており、これらは、図4の基板21上に配置されている。ワットメータ20aは、CPU20に供給される電圧と、動作時におけるCPU20のクロック数とを取得し、これらの情報に基づきCPU20の発熱量(単位はW(ワット))を求める電子回路である。上述した第1バルブ141および第2バルブ141による第1金属管121および第2金属管122の閉鎖・開放は、第1バルブ141および第2バルブ141を駆動する、後述のアクチュエータを、制御回路20bが制御することによって実現する。この制御では、制御回路20bは、ワットメータ20aの検出結果に応じて第1金属管121および第2金属管122の閉鎖・開放を行う。第1金属管121および第2金属管122の閉鎖・開放の制御については、後で詳しく説明する。   Here, the loop heat pipe 200 is provided with a wattmeter 20a that detects the amount of heat generated by the CPU 20, and a control circuit 20b that controls the closing and opening of the first metal pipe 121 and the second metal pipe 122. These are arranged on the substrate 21 of FIG. The watt meter 20a is an electronic circuit that obtains the voltage supplied to the CPU 20 and the number of clocks of the CPU 20 during operation, and obtains the heat generation amount (unit: W (watts)) of the CPU 20 based on such information. Closing / opening of the first metal pipe 121 and the second metal pipe 122 by the first valve 141 and the second valve 141 described above causes the actuator, which will be described later, to drive the first valve 141 and the second valve 141, and the control circuit 20b. It is realized by controlling. In this control, the control circuit 20b closes / opens the first metal tube 121 and the second metal tube 122 according to the detection result of the wattmeter 20a. Control of closing / opening of the first metal tube 121 and the second metal tube 122 will be described in detail later.

図6は、図5の第1金属管121に垂直な平面での蒸発器1の断面図、図7は、図5の第1金属管121に沿った平面での蒸発器1の断面図である。   6 is a cross-sectional view of the evaporator 1 in a plane perpendicular to the first metal tube 121 of FIG. 5, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the evaporator 1 in a plane along the first metal tube 121 of FIG. is there.

図6には、本体部12が有する、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123が、各金属管中のウィック3や各金属管の周囲に設けられた部材とともに図示されている。各金属管の内壁は、溝部12aの存在のために図6に示すように凹凸状になっている。ここで、凸状の部分(上述の突条)はウィック3と接しているが、凹状となっている部分(溝部12a)とウィック3との間には隙間があり、気相の作動流体100が通るのに充分な広さが確保されている。   In FIG. 6, the first metal tube 121, the second metal tube 122, and the third metal tube 123 included in the main body 12 together with the wick 3 in each metal tube and members provided around each metal tube. It is shown in the figure. The inner wall of each metal tube is uneven as shown in FIG. 6 due to the presence of the groove 12a. Here, although the convex portion (the above-mentioned protrusion) is in contact with the wick 3, there is a gap between the concave portion (the groove portion 12 a) and the wick 3, and the gas-phase working fluid 100. Large enough to pass through.

図6に示すように、各金属管の周囲には、熱伝導性の高い熱伝導部材12bが設けられており、この熱伝導部材12bは銅製のケース12cで覆われている。このケース12cには、図6の下側からCPU20が接しており、図6の上側からは断熱部材13が接している。このような構成により、銅製のケース12c、熱伝導部材12b、および各金属管を介してCPU20の熱が作動流体100に伝わりやすくなっているとともに、断熱部材13が存在することで、熱伝導部材12からCPU20周辺の電子素子や電子回路に熱が伝導しにくくなっている。   As shown in FIG. 6, a heat conductive member 12b having high heat conductivity is provided around each metal tube, and the heat conductive member 12b is covered with a copper case 12c. The CPU 20 is in contact with the case 12c from the lower side of FIG. 6, and the heat insulating member 13 is in contact with the upper side of FIG. With such a configuration, the heat of the CPU 20 is easily transferred to the working fluid 100 through the copper case 12c, the heat conducting member 12b, and each metal tube, and the heat insulating member 13 is present, thereby providing the heat conducting member. The heat is less likely to be transferred from 12 to the electronic elements and electronic circuits around the CPU 20.

図7では、第1金属管121が第1バルブ141により閉鎖されていない(すなわち開放されている)状態における蒸発器1の断面図が示されており、図5の入口管11aおよび出口管14aについては、図7では点線で示されている。第1金属管121が開放されている状態では、液管2(図7では不図示)から入口管11aを介して液入口部11に流入してきた液相の作動流体100の一部は第1金属管121に流入し、図7の矢印で示すように、第1金属管121内のウィック3を透過して蒸気出口部14に向かう。このウィック3の透過の際には、液相の作動流体100は、ウィック3内部に浸透しながら周囲からの熱を受けて気化する。気化した作動流体100は、蒸気出口部14から出口管14を介して図4の蒸気管4に流出していく。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of the evaporator 1 in a state where the first metal pipe 121 is not closed (ie, opened) by the first valve 141, and the inlet pipe 11a and the outlet pipe 14a of FIG. Is indicated by a dotted line in FIG. In a state where the first metal pipe 121 is opened, a part of the liquid-phase working fluid 100 flowing into the liquid inlet 11 from the liquid pipe 2 (not shown in FIG. 7) via the inlet pipe 11a is the first. It flows into the metal pipe 121 and passes through the wick 3 in the first metal pipe 121 toward the vapor outlet portion 14 as indicated by the arrow in FIG. During the permeation of the wick 3, the liquid-phase working fluid 100 is vaporized by receiving heat from the surroundings while penetrating into the wick 3. The vaporized working fluid 100 flows out from the steam outlet 14 through the outlet pipe 14 to the steam pipe 4 in FIG.

以上では第1金属管121を通る作動流体100について説明したが、第3金属管123を通る作動流体100や、図5の第2バルブ142により閉鎖されていない(すなわち開放されている)状態の第2金属管122を通る作動流体100についても、同様にして、液相での流入と気相での流出が行われる。なお、第1バルブ141により閉鎖されている第1金属管121や、第2バルブ142により閉鎖されている第2金属管122では、作動流体100が移動できないため、上記のような、液相での作動流体100の流入と気相での作動流体100の流出は行われない。   Although the working fluid 100 passing through the first metal pipe 121 has been described above, the working fluid 100 passing through the third metal pipe 123 and the second valve 142 in FIG. 5 are not closed (that is, opened). Similarly, the working fluid 100 passing through the second metal pipe 122 is inflowed in the liquid phase and outflowed in the gas phase. In addition, since the working fluid 100 cannot move in the first metal pipe 121 closed by the first valve 141 and the second metal pipe 122 closed by the second valve 142, the liquid phase as described above can be used. Inflow of the working fluid 100 and outflow of the working fluid 100 in the gas phase are not performed.

ここで、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123が、基本形態で上述したループヒートパイプおよび電子機器における複数の蒸発管の一例に相当し、第1金属管121および第2金属管122が、基本形態で上述したループヒートパイプおよび電子機器における1つ以上の蒸発管の一例に相当する。また、制御回路20bが、基本形態で上述したループヒートパイプおよび電子機器におけるバルブ制御部の一例に相当する。   Here, the first metal tube 121, the second metal tube 122, and the third metal tube 123 correspond to an example of a plurality of evaporation tubes in the loop heat pipe and the electronic device described above in the basic form, and the first metal tube 121. The second metal tube 122 corresponds to an example of one or more evaporation tubes in the loop heat pipe and the electronic device described above in the basic form. The control circuit 20b corresponds to an example of a valve control unit in the loop heat pipe and the electronic device described above in the basic form.

本実施形態のロープヒートパイプ200では、第1金属管121の閉鎖や第2金属管122の閉鎖は、アクチュエータの駆動により、第1バルブ141や第2バルブ142が移動して第1金属管121の閉鎖や第2金属管122の、蒸気出口部14側の開口を塞ぐことによって実現する。図7では、第1バルブ141の傍らに、第1バルブ141の移動を担当する2つのアクチュエータ140が位置している様子が示されている。この図7では図示されていないが、第1バルブ141の移動を担当する2つのアクチュエータ140と同じ2つのアクチュエータ140が、第2バルブ142(図7では不図示)の傍らに設けられている。このアクチュエータ140はピエゾ素子を用いて力を発生するピエゾアクチュエータのうちのバイモルフ型と呼ばれるタイプのアクチュエータである。   In the rope heat pipe 200 of the present embodiment, the first metal pipe 121 and the second metal pipe 122 are closed by the first valve 141 and the second valve 142 being moved by driving of the actuator. And closing the opening of the second metal pipe 122 on the steam outlet 14 side. FIG. 7 shows a state in which two actuators 140 that are responsible for the movement of the first valve 141 are located beside the first valve 141. Although not shown in FIG. 7, the same two actuators 140 as the two actuators 140 responsible for the movement of the first valve 141 are provided beside the second valve 142 (not shown in FIG. 7). This actuator 140 is a type of actuator called a bimorph type among piezo actuators that generate force using a piezo element.

以下、アクチュエータ140について説明する。   Hereinafter, the actuator 140 will be described.

図8は、図7のアクチュエータ140を、その変位の様子とともに表した図である。   FIG. 8 is a diagram showing the actuator 140 of FIG. 7 together with its displacement.

アクチュエータ140は、金属性の薄板140aの図の上端部および下端部を、それぞれ2つのピエゾ素子140bで挟んだ構成を備えている。ここで、薄板140aの上端部を挟む2つのピエゾ素子140b、および、薄板140aの下端部を挟む2つのピエゾ素子140bは、制御回路20bと電気的に接続(配線)されている。この配線により、制御回路20bは、薄板140aの上端部を、図の上側の2つのピエゾ素子140bに対する電極として用いて、上側の2つのピエゾ素子140bそれぞれに対し互いに異なる電圧を印加することができる。また、制御回路20bは、薄板140aの下端部を、図の下側の2つのピエゾ素子140bに対する電極として用いて、下側の2つのピエゾ素子140bそれぞれに対し互いに異なる電圧を印加することができる。   The actuator 140 has a configuration in which the upper and lower ends of the metallic thin plate 140a are sandwiched between two piezoelectric elements 140b. Here, the two piezoelectric elements 140b sandwiching the upper end portion of the thin plate 140a and the two piezoelectric elements 140b sandwiching the lower end portion of the thin plate 140a are electrically connected (wired) to the control circuit 20b. With this wiring, the control circuit 20b can apply different voltages to the two upper piezo elements 140b by using the upper end of the thin plate 140a as an electrode for the two upper piezo elements 140b in the drawing. . Further, the control circuit 20b can apply different voltages to the two lower piezoelectric elements 140b by using the lower end portion of the thin plate 140a as an electrode for the lower two piezoelectric elements 140b. .

一般に、ピエゾ素子には、電圧の印加を受けるとその印加電圧の大きさに応じて伸縮する性質がある。バイモルフ型のピエゾアクチュエータは、2つのピエゾ素子で金属性の薄板の端を挟んだ構成を有しており、2つのピエゾ素子に対して異なる大きさの電圧が印加されると、これらのピエゾ素子の伸縮の程度が異なることに起因して薄板に反りが生じ、バイモルフ型のピエゾアクチュエータでは、このときの薄板の形状の変化に伴う力が動力として利用される。   In general, a piezo element has a property of expanding and contracting according to the magnitude of an applied voltage when a voltage is applied. A bimorph type piezoelectric actuator has a configuration in which an end of a metallic thin plate is sandwiched between two piezoelectric elements. When voltages of different magnitudes are applied to the two piezoelectric elements, these piezoelectric elements The thin plate warps due to the difference in the degree of expansion and contraction, and in the bimorph type piezo actuator, the force accompanying the change in the shape of the thin plate at this time is used as power.

図の上側の2つのピエゾ素子140bは、一部が、上側の固定部140cに固定されており、電圧の印加を受けると、この固定部140cに固定されていない残りの部分が伸縮する。同様に、図の下側の2つのピエゾ素子140bは、一部が、下側の固定部140cに固定されており、電圧の印加を受けると、この固定部140cに固定されていない残りの部分が伸縮する。ここで、図8のアクチュエータ140では、上側の2つのピエゾ素子140bのうちの右側のピエゾ素子140bに対しては、下側の2つのピエゾ素子140bのうちの右側のピエゾ素子140bに印加される電圧と同じ大きさの電圧が印加され、上側の2つのピエゾ素子140bのうちの左側のピエゾ素子140bに対しては、下側の2つのピエゾ素子140bのうちの左側のピエゾ素子140bに印加される電圧と同じ大きさの電圧が印加される。このとき、制御回路20bは、上側の2つのピエゾ素子140bに印加される電圧の差(すなわち、下側の2つのピエゾ素子140bに印加される電圧の差)を制御することにより、薄板140aの反りの向きを制御する。例えば、上側の2つのピエゾ素子140b、および下側の2つのピエゾ素子140bに電圧が印加されて図の実線に示すように薄板140aが右向きに反っている状況において、上側の左右の2つのピエゾ素子140bに印加される電圧を入れ替え、さらに、下側の左右の2つのピエゾ素子140bに印加される電圧を入れ替えることで、薄板140aの配置を、図の矢印で示すように、実線で示す薄板140aの配置(右向きに反った配置)から、点線で示す薄板140aの配置(左向きに反った配置)に変化させることができる。   The upper two piezoelectric elements 140b in the drawing are partially fixed to the upper fixing portion 140c, and when a voltage is applied, the remaining portions that are not fixed to the fixing portion 140c expand and contract. Similarly, two piezo elements 140b on the lower side of the figure are partially fixed to the lower fixing portion 140c, and when a voltage is applied, the remaining portions that are not fixed to the fixing portion 140c. Expands and contracts. Here, in the actuator 140 of FIG. 8, the right piezo element 140b of the upper two piezo elements 140b is applied to the right piezo element 140b of the lower two piezo elements 140b. A voltage having the same magnitude as the voltage is applied, and the left piezo element 140b of the upper two piezo elements 140b is applied to the left piezo element 140b of the two lower piezo elements 140b. A voltage having the same magnitude as the applied voltage is applied. At this time, the control circuit 20b controls the difference between the voltages applied to the upper two piezoelectric elements 140b (that is, the difference between the voltages applied to the lower two piezoelectric elements 140b). Control the direction of warping. For example, in a situation where a voltage is applied to the upper two piezo elements 140b and the lower two piezo elements 140b and the thin plate 140a is warped to the right as shown by the solid line in the figure, the upper left and right piezo elements 140b. By switching the voltage applied to the element 140b and further switching the voltages applied to the two left and right piezo elements 140b, the arrangement of the thin plate 140a is a thin plate indicated by a solid line as shown by the arrows in the figure. The arrangement can be changed from the arrangement of 140a (arrangement warped to the right) to the arrangement of thin plates 140a (arrangement warped to the left) indicated by a dotted line.

図9は、図7の2つのアクチュエータ140によって、第1バルブが第1金属管の閉鎖・開放を行う様子を表した図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the first valve closes / opens the first metal pipe by the two actuators 140 in FIG. 7.

図9のパート(a)には、2つのアクチュエータ140の薄板140aのうち、右側のアクチュエータ140の薄板140aの配置が、図9のパート(a)の右向き矢印で示すように、実線で示す配置(左向きに反った配置)から、点線で示す配置(右向きに反った配置)に変化した様子が示されている。この右側の薄板140aの反りの変化の際には、この右側の薄板140aは、第1バルブ141の前面141aに接触して第1バルブ141を第1金属管121に向かって押す。ここで、第1バルブ141は、ガイド1410によって図9のパート(a)の上下方向への移動が抑制されているが、左右方向には移動することができる。このため、右側の薄板140aに押された第1バルブ141は、図9のパート(a)の右方向に移動し、第1金属管121の開口を塞ぐ。これにより、第1金属管121が閉鎖されることとなる。このときの第1バルブ141が、閉じた状態の第1バルブ141である。   In part (a) of FIG. 9, of the thin plates 140a of the two actuators 140, the arrangement of the thin plate 140a of the right actuator 140 is shown by the solid line as shown by the right-pointing arrow of part (a) of FIG. A state of changing from (arranged in a leftward direction) to an arrangement indicated by a dotted line (arranged in a rightward direction) is shown. When the warp of the right thin plate 140 a is changed, the right thin plate 140 a contacts the front surface 141 a of the first valve 141 and pushes the first valve 141 toward the first metal tube 121. Here, the movement of the part (a) in FIG. 9 in the vertical direction is suppressed by the guide 1410, but the first valve 141 can move in the horizontal direction. For this reason, the first valve 141 pushed by the right thin plate 140a moves to the right in part (a) of FIG. 9 and closes the opening of the first metal tube 121. Thereby, the 1st metal pipe 121 will be closed. The first valve 141 at this time is the first valve 141 in a closed state.

図9のパート(b)には、2つのアクチュエータ140の薄板140aのうち、左側のアクチュエータ140の薄板140aの配置が、図9のパート(b)の左向き矢印で示すように、実線で示す配置(右向きに反った配置)から、点線で示す配置(左向きに反った配置)に変化した様子が示されている。この左側の薄板140aの反りの変化の際には、この左側の薄板140aは、第1バルブ141の後面141bに接触して第1バルブ141を第1金属管121から引き離す方向に押す。このため、左側の薄板140aに押された第1バルブ141は、図9のパート(b)の左方向に移動し、第1金属管121の開口から離れる。これにより、第1金属管121が開放されることとなる。このときの第1バルブ141が、開いた状態の第1バルブ141である。   In part (b) of FIG. 9, among the thin plates 140a of the two actuators 140, the arrangement of the thin plate 140a of the left actuator 140 is the arrangement shown by the solid line as shown by the left-pointing arrow of part (b) of FIG. A state of changing from (arranged to the right) to an arrangement indicated by a dotted line (arranged to the left) is shown. When the warpage of the left thin plate 140 a is changed, the left thin plate 140 a contacts the rear surface 141 b of the first valve 141 and pushes the first valve 141 away from the first metal tube 121. For this reason, the first valve 141 pushed by the left thin plate 140 a moves to the left in the part (b) of FIG. 9 and moves away from the opening of the first metal tube 121. As a result, the first metal tube 121 is opened. The first valve 141 at this time is the first valve 141 in an open state.

なお、第1バルブ141が閉じた状態から開いた状態に移行する際には、まず、2つのアクチュエータ140の薄板140aのうち、右側のアクチュエータ140の薄板140aが、左に反った配置(図9のパート(a)の実線の配置)に戻り、次に、左側のアクチュエータ140の薄板140aが、左に反った配置(図9のパート(b)の点線の配置)に移動する。   When the first valve 141 shifts from the closed state to the open state, the thin plate 140a of the right actuator 140 out of the thin plates 140a of the two actuators 140 is warped to the left (FIG. 9). Next, the thin plate 140a of the left actuator 140 moves to the left-curved arrangement (the arrangement of the dotted line in part (b) of FIG. 9).

逆に、第1バルブ141が開いた状態から閉じた状態に移行する際には、まず、2つのアクチュエータ140の薄板140aのうち、左側のアクチュエータ140の薄板140aが、右に反った配置(図9のパート(b)の実線の配置)に戻り、次に、右側のアクチュエータ140の薄板140aが、右に反った配置(図9のパート(a)の点線の配置)に移動する。   Conversely, when the first valve 141 shifts from the open state to the closed state, the thin plate 140a of the left actuator 140 out of the thin plates 140a of the two actuators 140 is warped to the right (see FIG. Then, the thin plate 140a of the right actuator 140 moves to the right-side arrangement (the arrangement of the dotted line in part (a) in FIG. 9).

以上では、第1バルブ141による第1金属管121の開放および閉鎖(第1バルブ141の開閉)について説明したが、図5の第2バルブ142による第2金属管122についても同様に、第2バルブ142の傍に設けられている2つのアクチュエータ140によって第2バルブ142が移動して第2金属管122の開放および閉鎖(第2バルブ142の開閉)が実現する。   The opening and closing of the first metal pipe 121 by the first valve 141 (opening and closing of the first valve 141) has been described above. However, the second metal pipe 122 by the second valve 142 of FIG. The second valve 142 is moved by the two actuators 140 provided near the valve 142 to open and close the second metal pipe 122 (opening and closing the second valve 142).

図5の制御回路20bは、ワットメータ20aの検出結果に応じて、第1バルブ141の傍に設けられている2つのアクチュエータ140、および、第2バルブ142の傍に設けられている2つのアクチュエータ140を制御することで、第1バルブ141および第2バルブ142の開閉を制御する。   The control circuit 20b of FIG. 5 includes two actuators 140 provided beside the first valve 141 and two actuators provided beside the second valve 142 in accordance with the detection result of the wattmeter 20a. By controlling 140, the opening and closing of the first valve 141 and the second valve 142 are controlled.

図10は、制御回路20bによって行われる、第1バルブ141および第2バルブ142の開閉の制御方式を表したフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart showing a control method for opening and closing the first valve 141 and the second valve 142 performed by the control circuit 20b.

ユーザの操作により図4のコンピュータ100の電源がオンになってCPU20の発熱が始まると(ステップS1)、図5の制御回路20bは、ワットメータ20aにより検出されるCPU20の発熱量の監視を開始する(ステップS2)。次に、制御回路20bは、第1バルブ141の傍に設けられている2つのアクチュエータ140、および、第2バルブ142の傍に設けられている2つのアクチュエータ140を制御し、第1バルブ141および第2バルブ142を閉じる(ステップS3)。CPU20の発熱量が、CPU20の最大発熱量の1/3以下である間は(ステップS4;No)、第1バルブ141および第2バルブ142が閉じた状態が維持される。上述したように、CPU20の最大発熱量は120Wであり、従って、CPU20の発熱量が、40W以下である間は、第1バルブ141および第2バルブ142が閉じた状態が維持される。   When the power of the computer 100 in FIG. 4 is turned on by the user's operation and the CPU 20 starts to generate heat (step S1), the control circuit 20b in FIG. 5 starts monitoring the amount of heat generated by the CPU 20 detected by the wattmeter 20a. (Step S2). Next, the control circuit 20b controls the two actuators 140 provided near the first valve 141 and the two actuators 140 provided near the second valve 142, and the first valve 141 and The second valve 142 is closed (step S3). While the heat generation amount of the CPU 20 is 1/3 or less of the maximum heat generation amount of the CPU 20 (step S4; No), the closed state of the first valve 141 and the second valve 142 is maintained. As described above, the maximum heat generation amount of the CPU 20 is 120 W. Therefore, while the heat generation amount of the CPU 20 is 40 W or less, the first valve 141 and the second valve 142 are kept closed.

図11は、第1バルブ141および第2バルブ142を閉じている様子を表した模式図である。   FIG. 11 is a schematic diagram showing a state in which the first valve 141 and the second valve 142 are closed.

この図に示すように、図の一番上側に位置するの第1バルブ141は、この第1バルブ141の傍に備えられている2つのアクチュエータ140のうちの、右側のアクチュエータ140の薄板140aに押されて第1金属管121の開口を塞いでいる。同様に、図の一番下側に位置するの第2バルブ142は、この第2バルブ141の傍に備えられている2つのアクチュエータ140のうちの、右側のアクチュエータ140の薄板140aに押されて第2金属管122の開口を塞いでいる。このようにして、第1金属管121および第2金属管122が閉鎖された状態が実現する。この状態では、作動流体100は、第3金属管123中のみ通ることができ、第3金属管123中のウィック3のみが、作動流体100の気相から液相への相変化の際に利用されることとなる。   As shown in this figure, the first valve 141 located on the uppermost side of the figure is attached to the thin plate 140a of the right actuator 140 out of the two actuators 140 provided near the first valve 141. The opening of the first metal tube 121 is blocked by being pushed. Similarly, the second valve 142 located at the lowermost side in the drawing is pushed by the thin plate 140a of the right actuator 140 out of the two actuators 140 provided near the second valve 141. The opening of the second metal tube 122 is blocked. In this way, a state in which the first metal tube 121 and the second metal tube 122 are closed is realized. In this state, the working fluid 100 can only pass through the third metal pipe 123, and only the wick 3 in the third metal pipe 123 is used in the phase change of the working fluid 100 from the gas phase to the liquid phase. Will be.

図12は、第1バルブ141および第2バルブ142が閉じた状態の下で、作動流体100がウィック3中を進んで液相から気相に変化する様子を模式的に表した図である。   FIG. 12 is a diagram schematically showing how the working fluid 100 advances through the wick 3 and changes from the liquid phase to the gas phase under the state where the first valve 141 and the second valve 142 are closed.

この図では、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123の各金属管について、各金属管内のウィック3の一部における作動流体100の通過路が模式的に示されている。実際には、液相の作動流体100が浸透するウィック3中の通過路(空洞部分)は曲がりくねって複雑なものであるが、この図では、ウィック3中の複数の通過路は、左右方向に互いに平行に延びた円柱状の通過路として模式的に表されている。すなわち、図12では、ウィックに関して図2や図3と同様の図面上の表現の仕方が用いられている。この図では、液相の作動流体100は、毛細管力によりウィック103内部を右方向に進み、周囲からの熱を受けて気化する。ここで、毛細管力ΔPcと、円柱状の通過路の壁面と境界面とがなす接触角θとの間には、上述した式(1)の関係が成立する。   In this figure, for each of the first metal pipe 121, the second metal pipe 122, and the third metal pipe 123, the passage of the working fluid 100 in a part of the wick 3 in each metal pipe is schematically shown. ing. Actually, the passages (cavities) in the wick 3 through which the liquid-phase working fluid 100 permeates are winding and complicated, but in this figure, the plurality of passages in the wick 3 are in the left-right direction. It is schematically represented as a cylindrical passage that extends parallel to each other. That is, in FIG. 12, the same way of expression on the drawing as in FIGS. 2 and 3 is used for the wick. In this figure, the liquid-phase working fluid 100 proceeds to the right in the wick 103 by capillary force, and is vaporized by receiving heat from the surroundings. Here, the relationship of the above-described equation (1) is established between the capillary force ΔPc and the contact angle θ formed by the wall surface of the cylindrical passage and the boundary surface.

CPU20の最大発熱量の1/3以下となっている、CPU20の発熱量が小さい状況では、第3金属管123中のみ作動流体100が流れて第3金属管123中のウィック3で作動流体100が液相から気相に変化する。一方、第1金属管121および第2金属管122は未使用であってこれらの金属管中のウィック3は利用されない。この図12の状態では、CPU20からの発熱量がこのように小さい状況下で第3金属管123中のウィック3に加えて他の金属管のウィック3も利用されているときの状態と比べて、第3金属管123内のウィック3では、図12に示すように、接触角θが小さく毛細管力ΔPcが大きい状態が実現される。   In a situation where the heat generation amount of the CPU 20 is small, which is 1/3 or less of the maximum heat generation amount of the CPU 20, the working fluid 100 flows only in the third metal tube 123, and the working fluid 100 flows in the wick 3 in the third metal tube 123. Changes from the liquid phase to the gas phase. On the other hand, the first metal tube 121 and the second metal tube 122 are unused, and the wick 3 in these metal tubes is not used. In the state of FIG. 12, compared with the state where the wick 3 of another metal tube is used in addition to the wick 3 in the third metal tube 123 under such a small amount of heat generation from the CPU 20. In the wick 3 in the third metal tube 123, as shown in FIG. 12, a state where the contact angle θ is small and the capillary force ΔPc is large is realized.

図10に戻って説明を続ける。   Returning to FIG.

CPU20の発熱量が、CPU20の最大発熱量の1/3を越えると(ステップS4;Yes)、制御回路20bは、第1バルブ141の傍に設けられている2つのアクチュエータ140を制御して第1バルブ141を開く(ステップS5)。   When the heat generation amount of the CPU 20 exceeds 1/3 of the maximum heat generation amount of the CPU 20 (step S4; Yes), the control circuit 20b controls the two actuators 140 provided beside the first valve 141 to change the first heat generation amount. One valve 141 is opened (step S5).

図13は、第1バルブ141が開き、第2バルブ142が閉じている様子を表した模式図である。   FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which the first valve 141 is open and the second valve 142 is closed.

制御回路20bは、第1バルブ141の傍に設けられている2つのアクチュエータ140の薄膜149aのうち、まず、図11で右向きに反っている右側の薄膜149aを左向きに反らせ、次に、図11で右向きに反っている左側の薄膜149aを左向きに反らせる。これにより、図13に示すように、第1バルブ141の傍に設けられている2つのアクチュエータ140の薄膜149aが両方とも左向きに反った状態となる。左側の薄膜149aを左向きに反ったときに第1バルブ141が左側に移動して第1金属管121の開口から離れ、これにより第1金属管が開放される。このようにして、第1金属管121が開放され、第2金属管122が閉鎖された状態が実現する。この状態では、作動流体100は、第1金属管121および第3金属管123の中を通ることができ、第1金属管121および第3金属管123の中のウィック3が、作動流体100の気相から液相への相変化の際に利用されることとなる。   Of the thin films 149a of the two actuators 140 provided beside the first valve 141, the control circuit 20b first warps the right thin film 149a that warps rightward in FIG. The left thin film 149a warped rightward is bent leftward. Thereby, as shown in FIG. 13, the thin films 149a of the two actuators 140 provided near the first valve 141 are both warped leftward. When the left thin film 149a is warped to the left, the first valve 141 moves to the left and leaves the opening of the first metal tube 121, thereby opening the first metal tube. In this way, a state in which the first metal tube 121 is opened and the second metal tube 122 is closed is realized. In this state, the working fluid 100 can pass through the first metal tube 121 and the third metal tube 123, and the wick 3 in the first metal tube 121 and the third metal tube 123 is connected to the working fluid 100. It will be used in the phase change from the gas phase to the liquid phase.

図10に戻って説明を続ける。   Returning to FIG.

CPU20の発熱量が、CPU20の最大発熱量の2/3以下である間は(ステップS6;No)、第2バルブ122が閉じられた状態が維持される(ステップS7)。ここで、上述したように、CPU20の最大発熱量は120Wであり、従って、CPU20の発熱量が80W以下である間は、第2バルブ122が閉じられた状態が維持される。そして、CPU20の発熱量が、CPU20の最大発熱量の2/3以下であるが最大発熱量の1/3を超えている限り、上述のステップS4、ステップS5、ステップS6、およぼステップS7の過程が繰り返される。なお、途中でCPU20の発熱量が低下してCPU20の最大発熱量の1/3以下となった場合は、再びステップS4でNoが選択されて第1バルブ141および第2バルブ142が閉じた状態が実現する。   While the heat generation amount of the CPU 20 is 2/3 or less of the maximum heat generation amount of the CPU 20 (step S6; No), the state where the second valve 122 is closed is maintained (step S7). Here, as described above, the maximum heat generation amount of the CPU 20 is 120 W. Therefore, the second valve 122 is kept closed while the heat generation amount of the CPU 20 is 80 W or less. As long as the heat generation amount of the CPU 20 is 2/3 or less of the maximum heat generation amount of the CPU 20 but exceeds 1/3 of the maximum heat generation amount, the above-described steps S4, S5, S6, and step S7 are performed. The process is repeated. If the heat generation amount of the CPU 20 decreases halfway and becomes less than 1/3 of the maximum heat generation amount of the CPU 20, No is selected again in step S4, and the first valve 141 and the second valve 142 are closed. Is realized.

CPU20の発熱量が、CPU20の最大発熱量の2/3を越えると(ステップS6;Yes)、制御回路20bは、第2バルブ142の傍に設けられている2つのアクチュエータ140を制御して第2バルブ142を開く(ステップS8)。   When the heat generation amount of the CPU 20 exceeds 2/3 of the maximum heat generation amount of the CPU 20 (step S6; Yes), the control circuit 20b controls the two actuators 140 provided beside the second valve 142 to control the first heat generation amount. The two valve 142 is opened (step S8).

図14は、第1バルブ141および第2バルブ142が開いている様子を表した模式図である。   FIG. 14 is a schematic diagram showing a state in which the first valve 141 and the second valve 142 are open.

制御回路20bは、第2バルブ142の傍に設けられている2つのアクチュエータ140の薄膜149aのうち、まず、図13で右向きに反っている右側の薄膜149aを左向きに反らせ、次に、図13で右向きに反っている左側の薄膜149aを左向きに反らせる。これにより、図14に示すように、第2バルブ142の傍に設けられている2つのアクチュエータ140の薄膜149aが両方とも左向きに反った状態となる。左側の薄膜149aを左向きに反ったときに第2バルブ142が左側に移動して第2金属管122の開口から離れ、これにより第2金属管が開放される。このようにして、第1金属管121および第2金属管122の両方が開放された状態が実現する。この状態では、作動流体100は、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123の中を通ることができ、全部の金属管の中のウィック3が、作動流体100の気相から液相への相変化の際に利用されることとなる。   Of the thin films 149a of the two actuators 140 provided beside the second valve 142, the control circuit 20b first warps the right thin film 149a that warps rightward in FIG. The left thin film 149a warped rightward is bent leftward. Thereby, as shown in FIG. 14, the thin films 149a of the two actuators 140 provided near the second valve 142 are both warped leftward. When the left thin film 149a is warped leftward, the second valve 142 moves to the left and leaves the opening of the second metal tube 122, thereby opening the second metal tube. Thus, the state where both the first metal tube 121 and the second metal tube 122 are opened is realized. In this state, the working fluid 100 can pass through the first metal tube 121, the second metal tube 122, and the third metal tube 123, and the wick 3 in all the metal tubes is connected to the working fluid 100. It will be used in the phase change from the gas phase to the liquid phase.

図15は、第1バルブ141および第2バルブ142が閉じた状態の下で、作動流体100がウィック3中を進んで液相から気相に変化する様子を模式的に表した図である。   FIG. 15 is a diagram schematically showing a state in which the working fluid 100 progresses through the wick 3 and changes from the liquid phase to the gas phase with the first valve 141 and the second valve 142 closed.

この図では、図12と同様に、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123の各金属管について、各金属管内のウィック3の一部における作動流体100の通過路が模式的に示されている。   In this figure, as in FIG. 12, for each of the first metal pipe 121, the second metal pipe 122, and the third metal pipe 123, the passage of the working fluid 100 in a part of the wick 3 in each metal pipe. Is schematically shown.

CPU20の最大発熱量の2/3を越えている、CPU20の発熱量が大きい状況では、第1金属管121、第2金属管122、および第3金属管123の全ての金属管中を作動流体100が流れて、各金属管中のウィック3で作動流体100が液相から気相に変化する。このように、図15の状態では、CPU20からの発熱量が大きい状況であることに対応して全ての金属管中のウィック3が利用されて、いずれの金属管中のウィック3においても、図15に示すように、接触角θが小さく毛細管力ΔPcが大きい状態が実現される。   In a situation where the heat generation amount of the CPU 20 is large, which exceeds 2/3 of the maximum heat generation amount of the CPU 20, the working fluid flows in all the metal tubes of the first metal tube 121, the second metal tube 122, and the third metal tube 123. 100 flows, and the working fluid 100 changes from the liquid phase to the gas phase at the wick 3 in each metal tube. Thus, in the state of FIG. 15, the wicks 3 in all the metal tubes are used corresponding to the situation where the amount of heat generated from the CPU 20 is large. As shown in FIG. 15, a state in which the contact angle θ is small and the capillary force ΔPc is large is realized.

図10に戻って説明を続ける。   Returning to FIG.

図4のコンピュータ100の電源がオンである間は(ステップS9;No)、CPU20の最大発熱量の2/3を越えている限り、上述のステップS4、ステップS5、ステップS6、ステップS8、およびステップS9が繰り返されて、第1バルブ121および第2バルブ122が開かれた状態が維持される。なお、途中でCPU20の発熱量が低下してCPU20の最大発熱量の1/3を越えているが最大発熱量の2/3以下となった場合は、再びステップS6でNoが選択されて第2バルブ142が閉じた状態が実現する。そして、上述のステップS4、ステップS5、ステップS6、およびステップS7が繰り返される。さらに、CPU20の発熱量が低下してCPU20の最大発熱量の1/3以下となった場合は、再びステップS4でNoが選択されて第1バルブ141および第2バルブ142が閉じた状態が実現する。   While the computer 100 in FIG. 4 is turned on (step S9; No), as long as 2/3 of the maximum heat generation amount of the CPU 20 is exceeded, the above-described steps S4, S5, S6, S8, and Step S9 is repeated, and the state where the first valve 121 and the second valve 122 are opened is maintained. If the heat generation amount of the CPU 20 decreases halfway and exceeds 1/3 of the maximum heat generation amount of the CPU 20, but becomes 2/3 or less of the maximum heat generation amount, No is again selected in step S6 and the second. A state where the two-valve 142 is closed is realized. Then, step S4, step S5, step S6, and step S7 described above are repeated. Further, when the heat generation amount of the CPU 20 decreases and becomes 1/3 or less of the maximum heat generation amount of the CPU 20, No is selected again in step S4, and the first valve 141 and the second valve 142 are closed. To do.

ユーザの操作により図4のコンピュータ100の電源がオフになると(ステップS9;Yes)、制御回路20bによって行われる、第1バルブ141および第2バルブ142の開閉の制御は終了する。   When the power of the computer 100 of FIG. 4 is turned off by the user's operation (step S9; Yes), the control of opening and closing of the first valve 141 and the second valve 142 performed by the control circuit 20b ends.

以上説明したように、本実施形態のループヒートパイプ200では、CPU20の発熱量が小さいほど、蒸発器1中で作動流体100が流れる金属管の本数が少なくなるように、第1バルブ141および第2バルブ142の開閉の制御が行われる。   As described above, in the loop heat pipe 200 of the present embodiment, the first valve 141 and the first valve 141 are arranged so that the number of metal tubes through which the working fluid 100 flows in the evaporator 1 decreases as the heat generation amount of the CPU 20 decreases. The opening and closing of the two-valve 142 is controlled.

仮に、CPU20からの小さい発熱量を、第1金属管121、第1金属管122、および第3金属管123全部で分配したとすると、これらの金属管中のウィック3では、接触角θが大きく毛細管力ΔPcが小さい状態となり、ウィック3付近で作動流体100が移動しにくく作動流体100の循環速度が低下する。このような状態では、CPU20の発熱量が小さいといえどもCPU20周囲の温度が徐々に上昇してCPU20周囲の電子部品に不具合が生じるおそれがある。特に、全ての金属管で作動流体100の循環速度が完全にゼロになってしまった状況では、各金属管に供給される作動流体100が不足する、いわゆるドライアウトが発生し、CPU20周囲の温度上昇が深刻なものとなる。   Assuming that a small amount of heat generated from the CPU 20 is distributed to all of the first metal tube 121, the first metal tube 122, and the third metal tube 123, the wick 3 in these metal tubes has a large contact angle θ. The capillary force ΔPc becomes small, and the working fluid 100 hardly moves in the vicinity of the wick 3 and the circulation speed of the working fluid 100 decreases. In such a state, even if the heat generation amount of the CPU 20 is small, the temperature around the CPU 20 gradually increases, and there is a possibility that a malfunction may occur in the electronic components around the CPU 20. In particular, in a situation where the circulation speed of the working fluid 100 is completely zero in all the metal pipes, a so-called dryout occurs in which the working fluid 100 supplied to each metal pipe is insufficient, and the temperature around the CPU 20 The rise will be serious.

本実施形態のループヒートパイプ200では、CPU20の発熱量が小さい状況では、蒸発器1中で作動流体100が流れる金属管の本数を減らすことで、作動流体100が流れる金属管に、CPU20からの小さい発熱量を集中することができる。この結果、その金属管では、ウィック3付近での作動流体100の移動性低下が回避され、作動流体の循環速度の低下が抑えられる。この結果、ループヒートパイプ200全体としても作動流体の循環速度の低下が抑えられることとなる。   In the loop heat pipe 200 of the present embodiment, in a situation where the heat generation amount of the CPU 20 is small, the number of metal pipes through which the working fluid 100 flows in the evaporator 1 is reduced, so that the metal pipe through which the working fluid 100 flows is transferred from the CPU 20. A small calorific value can be concentrated. As a result, in the metal pipe, a decrease in the mobility of the working fluid 100 in the vicinity of the wick 3 is avoided, and a decrease in the circulating speed of the working fluid is suppressed. As a result, the loop heat pipe 200 as a whole can be prevented from lowering the circulation speed of the working fluid.

また、本実施形態のループヒートパイプ200では、応答性の良いピエゾ素子140bを用いたアクチュエータ140を用いることで、第1バルブ141や第2バルブ142の開閉が、迅速に切り替えることができる。   Further, in the loop heat pipe 200 of the present embodiment, the opening and closing of the first valve 141 and the second valve 142 can be quickly switched by using the actuator 140 using the responsive piezoelectric element 140b.

ここで、本実施形態のループヒートパイプ200においては、CPU200の発熱量が小さいときでも高い毛細管力ΔPが維持されることを具体的なグラフを用いて説明する。   Here, in the loop heat pipe 200 of this embodiment, it demonstrates using a specific graph that high capillary force (DELTA) P is maintained even when the emitted-heat amount of CPU200 is small.

図16は、本実施形態のループヒートパイプ200における、CPU20の発熱量の増加に伴う毛細管力ΔPの変化の様子を表した図である。   FIG. 16 is a diagram illustrating a change in the capillary force ΔP accompanying an increase in the amount of heat generated by the CPU 20 in the loop heat pipe 200 of the present embodiment.

この図では、本実施形態のループヒートパイプ200の第3金属管123における、CPU20の発熱量の増加に伴う毛細管力ΔPの変化の様子が実線のグラフで示されている。また、この図では、CPU20の発熱量に関わらず第1バルブ141および第2バルブ142が常に開いた状態に維持されている点を除き、本実施形態のループヒートパイプ200と同一の構成を有するループヒートパイプを比較例として、その比較例のループヒートパイプの第3金属管123における毛細管力ΔPの変化の様子が点線のグラフで示されている。   In this figure, the state of the change in the capillary force ΔP accompanying the increase in the amount of heat generated by the CPU 20 in the third metal tube 123 of the loop heat pipe 200 of the present embodiment is shown by a solid line graph. Further, in this figure, the configuration is the same as that of the loop heat pipe 200 of the present embodiment except that the first valve 141 and the second valve 142 are always kept open regardless of the heat generation amount of the CPU 20. Taking a loop heat pipe as a comparative example, the state of the change in capillary force ΔP in the third metal tube 123 of the loop heat pipe of the comparative example is shown by a dotted line graph.

この図では、CPU20の発熱量の領域が、40[W]以下の領域、40[W]より大きく80[W]以下の領域、および、80[W]より大きい領域の3つの領域に区分して示されている。ここで、本実施形態のループヒートパイプ200では、上述したように、40[W]以下の領域では第1バルブ141および第2バルブ142の両方が閉じられ、40[W]より大きく80[W]以下の領域では第1バルブ141が開かれるが第2バルブ142は閉じられ、80[W]より大きい領域では第1バルブ141および第2バルブ142の両方が開かれる。   In this figure, the heat generation amount area of the CPU 20 is divided into three areas: an area of 40 [W] or less, an area greater than 40 [W] and 80 [W] or less, and an area greater than 80 [W]. Is shown. Here, in the loop heat pipe 200 of the present embodiment, as described above, in the region of 40 [W] or less, both the first valve 141 and the second valve 142 are closed and larger than 40 [W] and 80 [W]. In the following region, the first valve 141 is opened but the second valve 142 is closed, and in the region larger than 80 [W], both the first valve 141 and the second valve 142 are opened.

第1バルブ141および第2バルブ142の両方が開かれる点で、本実施形態のループヒートパイプ200と比較例のループヒートパイプとは共通しており、このため、この図に示すように80[W]より大きい領域では、実線のグラフと点線のグラフは一致している。しかし、80[W]以下では、実線のグラフが点線のグラフの上側に位置していることからわかるように、CPU20の発熱量が同じでも、本実施形態のループヒートパイプ200では、比較例と比べて高い毛細管力が実現している。   The loop heat pipe 200 of this embodiment and the loop heat pipe of the comparative example are common in that both the first valve 141 and the second valve 142 are opened. Therefore, as shown in FIG. In a region larger than W], the solid line graph and the dotted line graph match. However, at 80 [W] or less, as can be seen from the fact that the solid line graph is located above the dotted line graph, the loop heat pipe 200 of this embodiment has the same heat generation amount as the comparative example, even though the heat generation amount of the CPU 20 is the same. Compared to the higher capillary force.

このように、本実施形態のループヒートパイプ200では、第1バルブ141および第2バルブ142の開閉制御により、CPU200の発熱量が小さいときでも高い毛細管力ΔPが維持されることがわかる。   As described above, in the loop heat pipe 200 of the present embodiment, it is understood that the high capillary force ΔP is maintained even when the heat generation amount of the CPU 200 is small by the opening / closing control of the first valve 141 and the second valve 142.

次に、以上説明した本実施形態のループヒートパイプ200による冷却効果を、具体的な実験結果に基づき説明する。   Next, the cooling effect by the loop heat pipe 200 of the present embodiment described above will be described based on specific experimental results.

この実験では、以上説明したループヒートパイプ200を用いて、CPU20の発熱量の増加に対する蒸発器1の温度上昇の割合(熱抵抗)を測定した。なお、この実験では、
CPU20の発熱量に関わらず第1バルブ141および第2バルブ142が常に開いた状態に維持されている点を除き、本実施形態のループヒートパイプ200と同一の構成を有するループヒートパイプを比較例として、その比較例のループヒートパイプについても、CPU20の発熱量の増加に対する蒸発器1の温度上昇の割合(熱抵抗)を測定した。
In this experiment, using the loop heat pipe 200 described above, the rate of increase in the temperature of the evaporator 1 (thermal resistance) relative to the increase in the amount of heat generated by the CPU 20 was measured. In this experiment,
A loop heat pipe having the same configuration as that of the loop heat pipe 200 of the present embodiment, except that the first valve 141 and the second valve 142 are always kept open regardless of the amount of heat generated by the CPU 20. As for the loop heat pipe of the comparative example, the rate (thermal resistance) of the temperature rise of the evaporator 1 with respect to the increase in the heat generation amount of the CPU 20 was measured.

図17は、実験結果を表す図である。   FIG. 17 is a diagram illustrating experimental results.

この図では、本実施形態のループヒートパイプ200における、CPU20の発熱量の増加に伴う蒸発器1の熱抵抗の変化の様子が実線のグラフで示されている。また、この図では、比較例のループヒートパイプにおける、CPU20の発熱量の増加に伴う蒸発器1の熱抵抗の変化の様子が点線のグラフで示されている。   In this figure, in the loop heat pipe 200 of the present embodiment, the state of change in the thermal resistance of the evaporator 1 with the increase in the amount of heat generated by the CPU 20 is shown by a solid line graph. Moreover, in this figure, the state of the change of the thermal resistance of the evaporator 1 accompanying the increase in the emitted-heat amount of CPU20 in the loop heat pipe of a comparative example is shown with the dotted line graph.

この図に示すように、本実施形態のループヒートパイプ200では、第1バルブ141や第2バルブ142の開閉切替時に、熱抵抗の値に多少の増加が見られるものの、全体的には、CPU20の発熱量が増加しても、熱抵抗の値はほぼ同程度の低い値に保たれている。一方、比較例のループヒートパイプでは、CPU20の発熱量が80W以下では、熱抵抗の値が急上昇している。この熱抵抗の急上昇は、比較例のループヒートパイプの蒸発器1でドライアウトが生じていることに対応している。この実験結果より、CPU20の発熱量が低いときには、本実施形態のループヒートパイプ200のように、第1バルブ141や第2バルブ142を閉じて実効的に作動流体が通過するウィックの面積を減らすことでドライアウトが回避されることがわかる。   As shown in this figure, in the loop heat pipe 200 of the present embodiment, although there is a slight increase in the value of the thermal resistance when the first valve 141 and the second valve 142 are switched, the overall CPU 20 Even if the amount of heat generated increases, the value of the thermal resistance is maintained at a low value of about the same level. On the other hand, in the loop heat pipe of the comparative example, when the heat generation amount of the CPU 20 is 80 W or less, the value of the thermal resistance increases rapidly. This rapid increase in thermal resistance corresponds to the occurrence of dryout in the evaporator 1 of the loop heat pipe of the comparative example. From this experimental result, when the heat generation amount of the CPU 20 is low, the area of the wick through which the working fluid effectively passes is reduced by closing the first valve 141 and the second valve 142 as in the loop heat pipe 200 of the present embodiment. It can be seen that dryout is avoided.

以上が実施形態の説明である。   The above is the description of the embodiment.

以上の説明では、3本の金属管を備えたループヒートパイプについて説明したが、基本形態で上述したループヒートパイプおよび電子機器は、2本の金属管を備えたループヒートパイプおよび電子機器や、4本以上の金属管を備えたループヒートパイプおよび電子機器であってもよい。   In the above description, the loop heat pipe provided with three metal tubes has been described, but the loop heat pipe and electronic device described above in the basic form are a loop heat pipe and electronic device provided with two metal tubes, It may be a loop heat pipe and an electronic device provided with four or more metal tubes.

ループヒートパイプの構成と作動原理とを表した模式構成図である。It is a schematic block diagram showing the structure and operating principle of a loop heat pipe. 作動流体がウィック中を進んで液相から気相に変化する様子を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically a mode that a working fluid progressed in a wick and changed from a liquid phase to a gaseous phase. 発熱体の発熱量に応じた、液側と蒸気側との境界面の様子を表した図である。It is a figure showing the mode of the boundary surface of the liquid side and the vapor | steam side according to the emitted-heat amount of a heat generating body. 電子機器の実施形態であるコンピュータと、このコンピュータに備えられているループヒートパイプとを示す図である。It is a figure which shows the computer which is embodiment of an electronic device, and the loop heat pipe with which this computer is equipped. 図4の蒸発器の構成を表した模式図である。It is the schematic diagram showing the structure of the evaporator of FIG. 図5の第1金属管に垂直な平面での蒸発器1の断面図である。It is sectional drawing of the evaporator 1 in a plane perpendicular | vertical to the 1st metal tube of FIG. 図5の第1金属管に沿った平面での蒸発器1の断面図である。It is sectional drawing of the evaporator 1 in the plane along the 1st metal tube of FIG. 図7のアクチュエータを、その変位の様子とともに表した図である。It is the figure which represented the actuator of FIG. 7 with the mode of the displacement. 図7の2つのアクチュエータによって、第1バルブが第1金属管の閉鎖・開放を行う様子を表した図である。It is a figure showing a mode that a 1st valve closes and open | releases a 1st metal pipe by two actuators of FIG. 制御回路によって行われる、第1バルブおよび第2バルブの開閉の制御方式を表したフローチャートである。It is a flowchart showing the control system of opening and closing of a 1st valve and a 2nd valve performed by a control circuit. 第1バルブおよび第2バルブを閉じている様子を表した模式図である。It is the schematic diagram showing a mode that the 1st valve and the 2nd valve were closed. 第1バルブおよび第2バルブが閉じた状態の下で、作動流体がウィック中を進んで液相から気相に変化する様子を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically a mode that working fluid progressed in the wick and changed from a liquid phase to a gaseous phase under the state where the 1st valve and the 2nd valve were closed. 第1バルブが開き、第2バルブが閉じている様子を表した模式図である。It is the schematic diagram showing a mode that the 1st valve opened and the 2nd valve closed. 第1バルブおよび第2バルブが開いている様子を表した模式図である。It is the schematic diagram showing a mode that the 1st valve | bulb and the 2nd valve | bulb were open. 第1バルブおよび第2バルブが閉じた状態の下で、作動流体がウィック中を進んで液相から気相に変化する様子を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically a mode that working fluid progressed in the wick and changed from a liquid phase to a gaseous phase under the state where the 1st valve and the 2nd valve were closed. 本実施形態のループヒートパイプにおける、CPUの発熱量の増加に伴う毛細管力ΔPの変化の様子を表した図である。It is a figure showing the mode of change of capillary force (DELTA) P with the increase in the emitted-heat amount of CPU in the loop heat pipe of this embodiment. 実験結果を表す図である。It is a figure showing an experimental result.

符号の説明Explanation of symbols

101,1 蒸発器
102,2 液管
103,3 ウィック
3a 腕
104,4 蒸気管
105,5 凝縮器
6 ファン
11 液入口部
11a 入口管
12 本体部
12a 溝部
12b 伝導部材
12c ケース
121 第1金属管
122 第2金属管
123 第3金属管
13 断熱部材
14 蒸気出口部
14a 出口管
140 アクチュエータ
140a 薄板
140b ピエゾ素子
140c 固定部
141 第1バルブ
141a 前面
141b 後面
142 第2バルブ
20 CPU
20a ワットメータ
20b 制御回路
21 基板
22 HDD
23 メモリ
24 電源
200 ループヒートパイプ
1000 コンピュータ
101, 1 Evaporator 102, 2 Liquid pipe 103, 3 Wick 3a Arm 104, 4 Steam pipe
105,5 Condenser 6 Fan 11 Liquid inlet 11a Inlet pipe 12 Main body 12a Groove 12b Conductive member 12c Case 121 First metal pipe 122 Second metal pipe 123 Third metal pipe 13 Heat insulating member 14 Steam outlet 14a Outlet pipe 140 Actuator 140a Thin plate 140b Piezo element 140c Fixed portion 141 First valve 141a Front surface 141b Rear surface 142 Second valve 20 CPU
20a Wattmeter 20b Control circuit 21 Substrate 22 HDD
23 memory 24 power supply 200 loop heat pipe 1000 computer

Claims (3)

多孔質の材料で構成されたウィックをそれぞれ有し、共通の発熱体に熱的に結合されてなる複数の蒸発管であって、
それぞれのウィックを通過中の液相の作動流体を前記発熱体から受け取った熱によって蒸発させる複数の蒸発管を有する蒸発器と、
気相の作動流体の熱を放出させて該作動流体を凝縮させる凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器を連結し、該蒸発器で蒸発した気相の作動流体を該蒸発器から前記凝縮器まで移動させる蒸気管と、
前記蒸発器と前記凝縮器を連結し、該凝縮器で凝縮した液相の作動流体を該凝縮器から前記蒸発器まで移動させる液管と、
前記複数の蒸発管のうちの1つ以上の蒸発管それぞれに対応して設けられ、対応する蒸発管を開閉する1つ以上のバルブと、
前記発熱体の発熱量を検出する発熱量検出手段と、
前記1つ以上のバルブそれぞれの開閉を制御して、前記発熱量検出手段により検出された発熱量が少ないほど、前記バルブが開かれる蒸発管の数を減じるバルブ制御部とを備えたことを特徴とするループヒートパイプ。
A plurality of evaporation tubes each having a wick composed of a porous material and thermally coupled to a common heating element,
An evaporator having a plurality of evaporating tubes for evaporating liquid phase working fluid passing through each wick by heat received from the heating element;
A condenser that releases heat of the gas-phase working fluid to condense the working fluid;
A vapor pipe that connects the evaporator and the condenser and moves a vapor-phase working fluid evaporated in the evaporator from the evaporator to the condenser;
A liquid pipe that connects the evaporator and the condenser, and moves a liquid-phase working fluid condensed in the condenser from the condenser to the evaporator;
One or more valves provided corresponding to each of one or more of the plurality of evaporation tubes, and opening and closing the corresponding evaporation tubes;
A calorific value detection means for detecting the calorific value of the heating element;
A valve control unit that controls opening and closing of each of the one or more valves, and reduces the number of evaporation pipes that open the valve as the amount of heat generated by the heat generation amount detection unit decreases. Loop heat pipe.
前記バルブ制御部は、ピエゾ素子に印加される電圧を制御し、その印加電圧に応じた該ピエゾ素子の変位によって前記バルブの開閉を行うものであることを特徴とする請求項1記載のループヒートパイプ。 2. The loop heat according to claim 1 , wherein the valve control unit controls a voltage applied to the piezo element, and opens and closes the valve by displacement of the piezo element according to the applied voltage. pipe. 動作により発熱する発熱電子部品を備えた電子機器であって、
多孔質の材料で構成されたウィックをそれぞれ有し、前記発熱電子部品に熱的に結合されてなる複数の蒸発管であって、それぞれのウィックを通過中の液相の作動流体を前記発熱電子部品から受け取った熱によって蒸発させる複数の蒸発管を有する蒸発器と、
気相の作動流体の熱を放出させて該作動流体を凝縮させる凝縮器と、
前記蒸発器と前記凝縮器を連結し、該蒸発器で蒸発した気相の作動流体を該蒸発器から前記凝縮器まで移動させる蒸気管と、
前記蒸発器と前記凝縮器を連結し、該凝縮器で凝縮した液相の作動流体を該凝縮器から前記蒸発器まで移動させる液管と、
前記複数の蒸発管のうちの1つ以上の蒸発管それぞれに対応して設けられ、対応する蒸発管を開閉する1つ以上のバルブと、
前記発熱体の発熱量を検出する発熱量検出手段と、
前記1つ以上のバルブそれぞれの開閉を制御して、前記発熱量検出手段により検出された発熱量が少ないほど、前記バルブが開かれる蒸発管の数を減じるバルブ制御部とを備えたことを特徴とする電子機器
An electronic device provided with a heat generating electronic component that generates heat by operation,
A plurality of evaporation tubes each having a wick composed of a porous material and thermally coupled to the heat generating electronic component, wherein the liquid phase working fluid passing through each wick is transferred to the heat generating electron An evaporator having a plurality of evaporator tubes that evaporate by heat received from the part;
A condenser that releases heat of the gas-phase working fluid to condense the working fluid;
A vapor pipe that connects the evaporator and the condenser and moves a vapor-phase working fluid evaporated in the evaporator from the evaporator to the condenser;
A liquid pipe that connects the evaporator and the condenser, and moves a liquid-phase working fluid condensed in the condenser from the condenser to the evaporator;
One or more valves provided corresponding to each of one or more of the plurality of evaporation tubes, and opening and closing the corresponding evaporation tubes;
A calorific value detection means for detecting the calorific value of the heating element;
A valve control unit that controls opening and closing of each of the one or more valves, and reduces the number of evaporation pipes that open the valve as the amount of heat generated by the heat generation amount detection unit decreases. And electronic equipment .
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