JP5636803B2 - Loop heat pipe and electronic equipment - Google Patents

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Description

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

公報記載の従来技術として、設置角度の如何に関わらず効率的に発熱部品を冷却するべく、蒸発部、凝縮部、及び液戻り管の内部にそれぞれ設けられるとともに、毛細管力を生じさせるウィックを有するループ型ヒートパイプが存在する(特許文献1)。   As the prior art described in the publication, in order to efficiently cool the heat-generating component regardless of the installation angle, it is provided inside the evaporation section, the condensation section, and the liquid return pipe, and has a wick that generates a capillary force. There is a loop heat pipe (Patent Document 1).

特開2008−215702号公報JP 2008-215702 A

上記ループ型ヒートパイプでは、作動流体を蒸発させ、気化する際の潜熱を利用して冷却する。この作動流体は、蒸発部においてウィックに浸透し、発熱部品の熱を受けて気化される。そのため、作動流体とウィックとが触れている部分が広い方が、作動流体がウィックに浸透し易いため、液輸送が安定する。
本発明は、より安定した液輸送が可能なループ型ヒートパイプを提供することを目的とする。
In the loop heat pipe, the working fluid is evaporated and cooled by using latent heat when vaporized. This working fluid penetrates into the wick in the evaporation section, and is vaporized by receiving heat from the heat-generating component. Therefore, since the working fluid easily penetrates into the wick when the portion where the working fluid and the wick are in contact with each other is wide, liquid transportation is stabilized.
It is an object of the present invention to provide a loop heat pipe that can transport liquid more stably.

請求項1記載の発明は、外部から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を備え、当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流するループ型ヒートパイプにおいて、前記蒸発器が、外部からの熱を内部に存在する作動流体へ伝え作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発部と、前記蒸発部の端部と接続され、当該蒸発部よりも大きな内径であり内部に液相の作動流体を溜める液溜め部と、前記液溜め部の内部から前記蒸発部の内部にわたって存在し、毛細管力を発生させることで作動流体を流通させるウィックとを備え、前記ウィックは、外周面が前記蒸発部の内周面と接触する小径部と、当該小径部よりも外径が大きく外周面が前記液溜め部の内周面と接触する大径部とを備え、かつ前記小径部および前記大径部の各々の内周面において、前記ウィックの軸方向と交差する方向にわたって存在するとともに、液相の作動流体の表面張力を利用し液相の作動流体を誘導する液溝を備えることを特徴とするループ型ヒートパイプである。
請求項記載の発明は、前記ウィックは、前記大径部の実効空孔径が、前記小径部の実効空孔径よりも大きいことを特徴とする請求項記載のループ型ヒートパイプ。
請求項3記載の発明は、前記ウィックの前記液溝は、前記小径部および前記大径部の各々の前記内周面に沿ってらせん状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のループ型ヒートパイプである。
請求項4記載の発明は、前記液溜め部における還流した作動流体が流入する側の端部から前記蒸発部の内部にわたって存在し、作動流体を当該蒸発部の内部に供給する供給管を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のループ型ヒートパイプである。
請求項記載の発明は、筐体と、前記筐体の内部に収容される発熱部品と、前記発熱部品から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を備え、かつ当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流する冷却素子とを備える電子機器において、前記蒸発器が、外部からの熱を内部に存在する作動流体へ伝え作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発部と、前記蒸発部の端部と接続され、当該蒸発部よりも大きな内径であり内部に液相の作動流体を溜める液溜め部と、前記液溜め部の内部から前記蒸発部の内部にわたって存在し、毛細管力を発生させることで作動流体を流通させるウィックとを備え、前記ウィックは、外周面が前記蒸発部の内周面と接触する小径部と、当該小径部よりも外径が大きく外周面が前記液溜め部の内周面と接触する大径部とを備え、かつ前記小径部および前記大径部の各々の内周面において前記ウィックの軸方向と交差する方向にわたって存在するとともに、液相の作動流体の表面張力を利用し液相の作動流体を誘導する液溝を備えることを特徴とする電子機器である。
なお、本欄における上記符号は、本発明の説明に際して例示的に付したものであり、この符号により本発明が減縮されるものではない。
The invention according to claim 1 includes an evaporator that absorbs heat from the outside and evaporates the working fluid from the liquid phase to the gas phase, and condenses the gas phase working fluid led from the evaporator to In a loop heat pipe that circulates to the evaporator as a working fluid, the evaporator transmits heat from the outside to the working fluid existing inside, and evaporates the working fluid from a liquid phase to a gas phase; and A liquid reservoir connected to an end of the evaporation section and having an inner diameter larger than that of the evaporation section and storing a liquid-phase working fluid therein; and from the inside of the liquid reservoir to the inside of the evaporation section, and has a capillary force A wick that causes the working fluid to circulate by generating a small-diameter portion whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the evaporation portion, an outer diameter larger than the small-diameter portion, and the outer peripheral surface is the liquid. A large diameter portion in contact with the inner peripheral surface of the reservoir, and Provided on the inner peripheral surface of each of the small-diameter portion and the large-diameter portion over a direction intersecting the axial direction of the wick, and using the surface tension of the liquid-phase working fluid, It is a loop type heat pipe provided with the liquid groove to guide .
According to a second aspect of the present invention, in the loop type heat pipe according to the first aspect, the wick has an effective hole diameter of the large diameter portion larger than an effective hole diameter of the small diameter portion .
The invention according to claim 3 is characterized in that the liquid groove of the wick is formed in a spiral shape along the inner peripheral surface of each of the small diameter portion and the large diameter portion. 2 is a loop heat pipe.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a supply pipe that exists from the end of the liquid reservoir portion on the side where the returned working fluid flows to the inside of the evaporation portion, and supplies the working fluid to the inside of the evaporation portion. The loop type heat pipe according to any one of claims 1 to 3.
The invention according to claim 5 includes a housing, a heat generating component housed in the housing, and an evaporator that absorbs heat from the heat generating component and evaporates the working fluid from a liquid phase to a gas phase. And an electronic device comprising a cooling element that condenses the vapor-phase working fluid led from the evaporator and circulates to the evaporator as a liquid-phase working fluid. Connected to the existing working fluid and evaporating the working fluid from the liquid phase to the gas phase, and connected to the end of the evaporating unit, and has an inner diameter larger than the evaporating unit and stores the liquid working fluid inside A liquid reservoir, and a wick that exists from the inside of the liquid reservoir to the inside of the evaporator and that circulates the working fluid by generating a capillary force , and the outer surface of the wick is within the evaporator. A small diameter part in contact with the peripheral surface, and the small diameter part And the outer peripheral surface has a large diameter portion that comes into contact with the inner peripheral surface of the liquid reservoir, and intersects the axial direction of the wick on the inner peripheral surface of each of the small diameter portion and the large diameter portion. In addition, the electronic apparatus includes a liquid groove that guides the liquid-phase working fluid by using the surface tension of the liquid-phase working fluid .
In addition, the said code | symbol in this column is attached | subjected illustratively in the description of this invention, and this invention is not reduced by this code | symbol.

請求項1記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、より安定した液輸送が可能なループ型ヒートパイプを提供することができる。   According to invention of Claim 1, compared with the case where it does not have this structure, the loop type heat pipe which can carry out the more stable liquid transport can be provided.

本実施の形態に係るループ型ヒートパイプを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the loop type heat pipe which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る蒸発器を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the evaporator which concerns on this Embodiment. 他の実施形態に係る蒸発器を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the evaporator which concerns on other embodiment. 蒸発器の液溝の他の態様を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the other aspect of the liquid groove of an evaporator. 蒸発器の液溝の代替例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the alternative example of the liquid groove of an evaporator. 第2の実施形態に係る蒸発器を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the evaporator which concerns on 2nd Embodiment. 他の態様に係る蒸発器を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the evaporator which concerns on another aspect.

<第1の実施形態>
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
<全体の構成>
まず、図1を参照して、本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ100の構成を説明する。ここで、図1は、本実施の形態に係るループ型ヒートパイプ100を示す概略構成図である。
本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ100は、例えば電子機器等の内部に備えられる発熱体(例えばコンピュータのCPU)を、外部から動力を供給することなく冷却するよう、環状の装置内で作動流体を循環させるよう構成されている。
<First Embodiment>
Hereinafter, this embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Overall configuration>
First, the configuration of a loop heat pipe 100 to which the present exemplary embodiment is applied will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a loop heat pipe 100 according to the present embodiment.
A loop heat pipe 100 to which the present embodiment is applied includes, for example, an inside of an annular device so as to cool a heating element (for example, a CPU of a computer) provided inside an electronic device or the like without supplying power from the outside. And is configured to circulate the working fluid.

詳細に説明すると、冷却素子の一例であるループ型ヒートパイプ100は、作動流体が気化する際の潜熱を利用して冷却するため作動流体を蒸発させる蒸発器101と、この蒸発器101で気化された作動流体を放熱して液化する凝縮器(Condenser)107とを有する。また、ループ型ヒートパイプ100は、蒸発器101で気化された作動流体を凝縮器107まで送る蒸気管(Vapor Line)105と、凝縮器107で液化された作動流体を蒸発器101まで送る液管(Liquid Line)109とを備えている。そして、本発明のループ型ヒートパイプ100内には作動流体が充填されている。なお、作動流体は、例えば水、アルコール、アンモニア等が用いられる。   More specifically, a loop heat pipe 100, which is an example of a cooling element, is vaporized by an evaporator 101 that evaporates the working fluid for cooling using latent heat when the working fluid is vaporized, and the evaporator 101. A condenser 107 that radiates and liquefies the working fluid. The loop heat pipe 100 includes a vapor line 105 that sends the working fluid vaporized by the evaporator 101 to the condenser 107, and a liquid pipe that sends the working fluid liquefied by the condenser 107 to the evaporator 101. (Liquid Line) 109. The working fluid is filled in the loop heat pipe 100 of the present invention. For example, water, alcohol, ammonia or the like is used as the working fluid.

<蒸発器101の構成>
次に、図1及び図2を参照して、本実施の形態が適用される蒸発器101の構成を説明する。ここで、図2は、本実施の形態に係る蒸発器101を示す概略構成図であり、図2(a)は、蒸発器101の軸方向における断面図を示し、図2(b)は、図2(a)のII−II面で切断した断面図である。
蒸発器101は、図示しない電子機器の内部に備えられ、図示しない発熱体(例えばコンピュータのCPU)からの熱を伝達するよう設けられる蒸発器本体103と、この蒸発器本体103と接続され、内部に液相の作動流体を収容する液溜め部111とを有する。また、蒸発器101は、蒸発器本体103と液溜め部111との内部に接触して挿入されるウィック119とを有する。さらに、蒸発器101の前端は、蒸気管105と接続され、蒸発器101の後端は、液管109と接続される。
なお、本明細書において、前端とは作動流体が流出する側の端部をいい、後端とは作動流体が流入する側の端部をいう。例えば、図1に示す蒸発器101の前端は、図中左側の端部をいい、蒸発器101の後端は、図中右側の端部をいう。
<Configuration of the evaporator 101>
Next, with reference to FIG.1 and FIG.2, the structure of the evaporator 101 with which this Embodiment is applied is demonstrated. Here, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the evaporator 101 according to the present embodiment, FIG. 2A shows a sectional view in the axial direction of the evaporator 101, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the II-II surface of Fig.2 (a).
The evaporator 101 is provided in an electronic device (not shown), and is connected to the evaporator main body 103 and an evaporator main body 103 provided to transmit heat from a heat generator (not shown) such as a CPU of the computer. And a liquid reservoir 111 for storing a liquid-phase working fluid. Further, the evaporator 101 includes a wick 119 that is inserted in contact with the inside of the evaporator main body 103 and the liquid reservoir 111. Further, the front end of the evaporator 101 is connected to the steam pipe 105, and the rear end of the evaporator 101 is connected to the liquid pipe 109.
In the present specification, the front end refers to the end on the side from which the working fluid flows out, and the rear end refers to the end on the side from which the working fluid flows in. For example, the front end of the evaporator 101 shown in FIG. 1 refers to the left end in the figure, and the rear end of the evaporator 101 refers to the right end in the figure.

蒸発部の一例である蒸発器本体103は、中空管状の金属からなり、前端が蒸気管105と接続される。また、蒸発器本体103は、後端が液溜め部111の前端と接続される。ここで、蒸発器本体103と液溜め部111とは一体的に形成されてもよい。
また、蒸発器本体103の内周面と、後述するウィック119の小径部119aとの間には、蒸発器本体103において気化した作動流体を効率よく蒸気管105へ排出するために隙間が形成される。本実施形態では、この隙間を形成するため、蒸発器本体103の内周面に蒸気溝124を設けている。具体的には、蒸気溝124は、蒸発器本体103の軸方向に沿って複数本、並べて形成される。したがって、蒸発気本体103の軸方向に交差する面で観察すると、この蒸気溝124は、円周方向において交互に形成される凹凸形状となる(図2(b)参照)。
The evaporator main body 103 which is an example of the evaporation section is made of a hollow tubular metal, and the front end is connected to the steam pipe 105. Further, the evaporator main body 103 is connected to the front end of the liquid reservoir 111 at the rear end. Here, the evaporator main body 103 and the liquid reservoir 111 may be integrally formed.
Further, a gap is formed between the inner peripheral surface of the evaporator main body 103 and a small-diameter portion 119a of the wick 119 described later in order to efficiently discharge the working fluid vaporized in the evaporator main body 103 to the steam pipe 105. The In the present embodiment, a steam groove 124 is provided on the inner peripheral surface of the evaporator main body 103 in order to form this gap. Specifically, a plurality of vapor grooves 124 are formed side by side along the axial direction of the evaporator body 103. Therefore, when observed on a plane intersecting the axial direction of the vapor main body 103, the vapor grooves 124 have an uneven shape formed alternately in the circumferential direction (see FIG. 2B).

液溜め部111は、中空管状の金属からなり、前端が蒸発器本体103の後端と接続され、後端が液管109と接続される。また、液溜め部111は、蒸発器本体103の内径よりも大きな内径であり、内部に液相の作動流体を収容する空間を有する。液溜め部111は、液管109から流入する作動流体を収容する。   The liquid reservoir 111 is made of a hollow tubular metal, and has a front end connected to the rear end of the evaporator body 103 and a rear end connected to the liquid pipe 109. The liquid reservoir 111 has an inner diameter larger than the inner diameter of the evaporator main body 103, and has a space for storing a liquid-phase working fluid therein. The liquid reservoir 111 stores the working fluid flowing from the liquid pipe 109.

ウィック119は、中空管状の多孔質金属(ポーラスメタル)からなる部材である。ウィック119は、作動流体に毛細管力を発生させ、結果として作動流体を移動させる。ウィック119の前端119cは閉塞され、ウィック119の後端119dは開放されている。そして、本実施の形態のウィック119は、液溜め部111の内部から蒸発器本体103の内部にかけて存在する。このウィック119は、液溜め部111の内周面及び蒸発器本体103の内周面に沿って接触して設けられる。
ここで、ウィック119のうち、蒸発器本体103の内部に存在する部分を小径部119aとする。そして、この小径部119aと軸方向に連続して設けられ、液溜め部111の内部に存在し、小径部119aよりも径が大きい部分を大径部119bとする。例えば、蒸発器本体103及び液溜め部111の内部にウィック119を挿入する場合には、液溜め部111の後端側から挿入することができる。
The wick 119 is a member made of a hollow tubular porous metal (porous metal). The wick 119 generates a capillary force in the working fluid and consequently moves the working fluid. The front end 119c of the wick 119 is closed, and the rear end 119d of the wick 119 is opened. The wick 119 of the present embodiment exists from the inside of the liquid reservoir 111 to the inside of the evaporator main body 103. The wick 119 is provided in contact with the inner peripheral surface of the liquid reservoir 111 and the inner peripheral surface of the evaporator main body 103.
Here, a portion of the wick 119 existing inside the evaporator main body 103 is referred to as a small diameter portion 119a. The small diameter portion 119a is provided continuously in the axial direction and is present in the liquid reservoir 111 and has a larger diameter than the small diameter portion 119a. For example, when the wick 119 is inserted into the evaporator main body 103 and the liquid reservoir 111, it can be inserted from the rear end side of the liquid reservoir 111.

さらに、小径部119a及び大径部119bは、それぞれの内周面に液溝121を有する。液誘導手段の一例であるこの液溝121は、ウィック119の内周面に沿って複数並べて設けられている。各液溝121は、中空管状の軸方向と交差する向きにわたって存在し、この実施例においては、円形状の溝である(後述する図4(a)参照)。この液溝121は、作動流体が表面張力により液溝121に沿って導かれ、作動流体とウィック119とが接する面を増やすように構成されている。いわば、液溝121に沿って作動流体が作動流体の液面から上昇するように、液溝121は構成されている。
液溝121の寸法は、作動流体の物性値、特に表面張力に応じて異なる。例えば、液溝121の幅は、作動流体として、水、アルコール、アンモニアが用いられる場合、0.1mm〜2mmであると、液輸送が向上するため好ましい。また、液溝121の深さは、作動流体として、水、アルコール、アンモニアが用いられる場合、0.1mm〜2mmであると、液輸送が向上するため好ましい。
なお、ウィック119の実効空孔径は0.1〜20μmである。ウィック119は、多孔質金属に限定されるものではなく、セラミック多孔質、樹脂多孔質、ガラス多孔質、多孔質繊維などから形成されてもよい。また、ウィック119の空孔率は、25%〜70%である。ウィック119として、熱伝導率が低い材質を用いると、蒸発器本体103から液溜め部111への熱リークを低減することができる。熱リークを低減する場合、例えば一般的に金属よりも非金属の方が、熱伝導率が低いためより好ましい。
Furthermore, the small diameter part 119a and the large diameter part 119b have the liquid groove 121 in each inner peripheral surface. A plurality of the liquid grooves 121 as an example of the liquid guiding means are provided along the inner peripheral surface of the wick 119. Each liquid groove 121 exists in a direction that intersects the axial direction of the hollow tube. In this embodiment, the liquid groove 121 is a circular groove (see FIG. 4A described later). The liquid groove 121 is configured such that the working fluid is guided along the liquid groove 121 by surface tension, and the surface where the working fluid and the wick 119 are in contact with each other is increased. In other words, the liquid groove 121 is configured such that the working fluid rises from the liquid level of the working fluid along the liquid groove 121.
The dimension of the liquid groove 121 differs according to the physical property value of the working fluid, particularly the surface tension. For example, when water, alcohol, or ammonia is used as the working fluid, the width of the liquid groove 121 is preferably 0.1 mm to 2 mm because liquid transportation is improved. In addition, when water, alcohol, or ammonia is used as the working fluid, the depth of the liquid groove 121 is preferably 0.1 mm to 2 mm because liquid transportation is improved.
The effective pore diameter of the wick 119 is 0.1 to 20 μm. The wick 119 is not limited to a porous metal, and may be formed of a ceramic porous material, a resin porous material, a glass porous material, a porous fiber, or the like. The porosity of the wick 119 is 25% to 70%. When a material having low thermal conductivity is used as the wick 119, heat leakage from the evaporator main body 103 to the liquid reservoir 111 can be reduced. In the case of reducing heat leakage, for example, generally, a nonmetal is more preferable than a metal because of its low thermal conductivity.

<蒸発器101の動作>
次に、図1を参照しながらループ型ヒートパイプ100内の動作を説明する。図示しない発熱体において発生する熱は、蒸発器101の蒸発器本体103に伝達される(矢印C1参照)。蒸発器本体103において、熱を吸収した作動流体は気化し、蒸気管105を通って(矢印A1参照)、凝縮器107へ送られる(矢印A2参照)。凝縮器107へ送られた作動流体は、熱を放出して(矢印C2参照)液化する。液化した作動流体は液管109を通って(矢印A3参照)、再び蒸発器101へと送られる(矢印A4参照)。
<Operation of the evaporator 101>
Next, the operation in the loop heat pipe 100 will be described with reference to FIG. Heat generated in a heating element (not shown) is transmitted to the evaporator main body 103 of the evaporator 101 (see arrow C1). In the evaporator main body 103, the working fluid that has absorbed heat is vaporized, passes through the vapor pipe 105 (see arrow A1), and is sent to the condenser 107 (see arrow A2). The working fluid sent to the condenser 107 releases heat (see arrow C2) and liquefies. The liquefied working fluid passes through the liquid pipe 109 (see arrow A3) and is sent again to the evaporator 101 (see arrow A4).

次に、図2を参照しながら蒸発器101内の動作について説明する。
まず、蒸発器101へと送られた液体の作動流体は、液溜め部111に供給され、液溜め部111内に保留されると共に、その一部は、蒸発器本体103内へと直接流入する。
Next, the operation in the evaporator 101 will be described with reference to FIG.
First, the liquid working fluid sent to the evaporator 101 is supplied to the liquid reservoir 111 and held in the liquid reservoir 111, and a part thereof directly flows into the evaporator main body 103. .

ここで、蒸発器本体103内へと流入せず、重力下で液溜め部111の下方(図2における下方向)に保留された作動流体は、ウィック119を介して蒸発器本体103へ進入する。作動流体が、ウィック119を介して蒸発器本体103へ進入するとは、具体的には次のようになる。まず、液溜め部111に保留された作動流体は、液溜め部111内に備えられたウィック119の大径部119bに浸透する(矢印B1参照)。そして、作動流体は、大径部119bと連続して設けられるウィック119の小径部119aに向けて浸透することによって、蒸発器本体103内へ進入する(矢印B2参照)。   Here, the working fluid that does not flow into the evaporator main body 103 and is held under the liquid reservoir 111 under gravity (downward in FIG. 2) enters the evaporator main body 103 via the wick 119. . Specifically, the working fluid enters the evaporator main body 103 through the wick 119 as follows. First, the working fluid retained in the liquid reservoir 111 penetrates into the large diameter portion 119b of the wick 119 provided in the liquid reservoir 111 (see arrow B1). Then, the working fluid penetrates into the small diameter portion 119a of the wick 119 provided continuously with the large diameter portion 119b, thereby entering the evaporator main body 103 (see arrow B2).

さて、液溜め部111から蒸発器本体103内へ直接流入した作動流体は、蒸発器本体103内でウィック119の小径部119aに浸透する。
そして、ウィック119の小径部119aにおいて、蒸発器本体103内から浸透した作動流体と、大径部119bを介して蒸発器本体103内へ浸透して送られた作動流体とは、小径部119aの外周面に向けて浸透する(矢印B3参照)。
小径部119aの外周面に向けて浸透した作動流体は、発熱体の熱により加熱され気化し、蒸気溝124に沿って進入する(矢印B4参照)。蒸気溝124から流出した気体の作動流体は、蒸気管105へと進入する。
The working fluid that has directly flowed into the evaporator main body 103 from the liquid reservoir 111 penetrates into the small diameter portion 119 a of the wick 119 within the evaporator main body 103.
Then, in the small diameter portion 119a of the wick 119, the working fluid that has permeated from the evaporator main body 103 and the working fluid that has permeated into the evaporator main body 103 via the large diameter portion 119b are sent to the small diameter portion 119a. It penetrates toward the outer peripheral surface (see arrow B3).
The working fluid that has permeated toward the outer peripheral surface of the small-diameter portion 119a is heated and vaporized by the heat of the heating element and enters along the vapor groove 124 (see arrow B4). The gaseous working fluid flowing out of the steam groove 124 enters the steam pipe 105.

ここで、小径部119aの外周面では、気化された作動流体が蒸気管105へと移動することに伴い、小径部119aに浸透した液体の作動流体が、小径部119aの外周面に向けて移動する。そして、外周面に浸透した液体の作動流体は、加熱され蒸気管105へと移動する。このようにして、小径部119aの外周面において作動流体の流れが途切ることなく、上記のサイクルを繰り返しながら、発熱体において発生した熱を蒸発器101から凝縮器107へ輸送する。   Here, on the outer peripheral surface of the small-diameter portion 119a, as the vaporized working fluid moves to the vapor pipe 105, the liquid working fluid that has permeated the small-diameter portion 119a moves toward the outer peripheral surface of the small-diameter portion 119a. To do. The liquid working fluid that has permeated the outer peripheral surface is heated and moves to the steam pipe 105. In this way, the heat generated in the heating element is transported from the evaporator 101 to the condenser 107 while repeating the above cycle without interrupting the flow of the working fluid on the outer peripheral surface of the small diameter portion 119a.

ここで、液溜め部111内の作動流体が大径部119bに浸透する際に、作動流体の表面張力によって、大径部119b内を上昇する(図2における上方向)。このとき、大径部119bの内周面に形成された液溝121が存在することにより、作動流体の浸透がより安定して行われる。すなわち、作動流体の表面張力によって、液溝121に沿って作動流体が上昇する。したがって、液溝121が存在しない場合と比較して、大径部119bにおいて作動流体が浸透し得る領域を増やすことができる。言い換えると、液溝121が存在しない場合と比較して、大径部119bのより多くの部分を、作動流体の浸透に活用することができる。
このことにより、蒸発器本体103内へ向けて浸透によって進入する作動流体の量を増加することができる。結果として、冷却のために必要な量の作動流体を蒸発器本体103内部に安定して供給することが可能となる。
Here, when the working fluid in the liquid reservoir 111 penetrates into the large-diameter portion 119b, the inside of the large-diameter portion 119b rises due to the surface tension of the working fluid (upward direction in FIG. 2). At this time, the presence of the liquid groove 121 formed on the inner peripheral surface of the large-diameter portion 119b allows the working fluid to penetrate more stably. That is, the working fluid rises along the liquid groove 121 due to the surface tension of the working fluid. Therefore, compared with the case where the liquid groove 121 does not exist, the area | region which a working fluid can infiltrate in the large diameter part 119b can be increased. In other words, as compared with the case where the liquid groove 121 is not present, a larger portion of the large diameter portion 119b can be utilized for the penetration of the working fluid.
As a result, the amount of working fluid entering the evaporator main body 103 by permeation can be increased. As a result, an amount of working fluid necessary for cooling can be stably supplied into the evaporator body 103.

同様の理由により、液溜め部111から蒸発器本体103内に直接流入した作動流体が、小径部119aに浸透される際に、蒸発器本体103の内周面に形成された液溝121が存在することにより、作動流体の浸透がより安定して行われる。
なお、以上の構成により、ループ型ヒートパイプ100を備える電子機器が配置された際に、重力環境で蒸発器本体103の下方に液溜め部111が配置された場合であっても、作動流体の液輸送が安定して行われる。
For the same reason, there is a liquid groove 121 formed on the inner peripheral surface of the evaporator main body 103 when the working fluid directly flowing into the evaporator main body 103 from the liquid reservoir 111 penetrates into the small diameter portion 119a. By doing so, the working fluid is more stably permeated.
With the above configuration, when the electronic device including the loop heat pipe 100 is arranged, even if the liquid reservoir 111 is arranged below the evaporator main body 103 in a gravitational environment, the working fluid Liquid transportation is performed stably.

<圧力損失>
従来のループヒートパイプ100の全体の圧力損失ΔPtotは、以下に示す式(1)の関係で表わされる。
<Pressure loss>
The overall pressure loss ΔP tot of the conventional loop heat pipe 100 is expressed by the relationship of the following formula (1).

ここで、ΔPgroove、ΔPvap、ΔPcon、ΔPliq、ΔPはそれぞれ、蒸気溝124、蒸気管105、凝縮器107、液管109、ウィック119内を流体が通過する際の摩擦圧力損失である。また、ΔPは重力による静止圧力損失である。
そして、ループ型ヒートパイプ100の動作が可能なのは,ウィック119内に生成できる最大毛細管圧力
Here, ΔP groove , ΔP vap , ΔP con , ΔP liq , ΔP w are friction pressure losses when the fluid passes through the steam groove 124, the steam pipe 105, the condenser 107, the liquid pipe 109, and the wick 119, respectively. is there. ΔP g is a static pressure loss due to gravity.
The operation of the loop heat pipe 100 is possible because the maximum capillary pressure that can be generated in the wick 119.


が式(1)より大きい場合である。
そして、本実施の形態においては、液溜め部111内のウィック119である大径部119bによる圧力損失が加わるため、全体の圧力損失は以下に示す式(3)の関係で表わされる。

Is greater than equation (1).
In the present embodiment, since the pressure loss due to the large diameter portion 119b which is the wick 119 in the liquid reservoir 111 is added, the overall pressure loss is expressed by the relationship of the following formula (3).


ここで、ΔP2wは大径部119bから小径部119aまで作動流体が輸送される際の摩擦圧力損失で、ΔP2wの圧力損失増大分により,最大熱輸送能力が低下する。
そして、ΔP2wは、以下に示す式(4)の関係で表わされる。

Here, ΔP 2w is a friction pressure loss when the working fluid is transported from the large-diameter portion 119b to the small-diameter portion 119a, and the maximum heat transport capacity decreases due to the increase in the pressure loss of ΔP 2w .
And (DELTA) P2w is represented by the relationship of the formula (4) shown below.


ここで、v、mはそれぞれ作動流体の動粘性係数、質量流量である。また、Π、A、Lはそれぞれ大径部119bのガス浸透率、断面積、及び長さであり、Π2w、A2w、L2wは小径部119aのガス浸透率、断面積、及び長さである。さらに、ガス浸透率は、以下に示す式(5)という実験式で表わされることが多い。

Here, v l and m are the kinematic viscosity coefficient and the mass flow rate of the working fluid, respectively. Further, Π w , A w , and L w are the gas permeability, cross-sectional area, and length of the large-diameter portion 119b, respectively, and Π 2w , A 2w , L 2w are the gas permeability, cross-sectional area of the small-diameter portion 119a, And length. Furthermore, the gas penetration rate is often expressed by an empirical formula (5) shown below.


ここで、dはウィック119の細孔直径、Φは空隙率である。
そして、本発明は、以下に示す式(6)が成立する範囲であることが好ましい。

Here, d w is the pore diameter of wick 119, and Φ w is the porosity.
And it is preferable that this invention is the range in which Formula (6) shown below is materialized.

<代替例>
次に、図3乃至図5を用いて、本実施の形態の代替例を示す。ここで、図3は、他の実施形態に係る蒸発器101を示す概略構成図であり、図4は、蒸発器101に形成される液溝121の他の態様を説明するための説明図であり、図4(a)は円形状の液溝121a、図4(b)はらせん状の液溝121b、図4(c)は円弧状の液溝121cをそれぞれ示す。図5は、蒸発器101の液溝121の代替例を説明するための説明図であり、図5(a)はスプリング123を用いた態様、図5(b)は図5(a)の円で示した部分を拡大した拡大図であり、図5(c)は不織布125を用いた態様、図5(d)は図5(c)のV−V面で切断した断面図をそれぞれ示す。
<Alternative example>
Next, an alternative example of the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an evaporator 101 according to another embodiment, and FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining another aspect of the liquid groove 121 formed in the evaporator 101. 4A shows a circular liquid groove 121a, FIG. 4B shows a helical liquid groove 121b, and FIG. 4C shows an arc-shaped liquid groove 121c. 5A and 5B are explanatory views for explaining an alternative example of the liquid groove 121 of the evaporator 101. FIG. 5A is a mode using the spring 123, and FIG. 5B is a circle of FIG. 5A. 5C is an enlarged view in which the portion shown in FIG. 5 is enlarged, FIG. 5C shows an embodiment using the nonwoven fabric 125, and FIG. 5D shows a cross-sectional view cut along the VV plane in FIG. 5C.

まず、図3に示すように、ウィック119を特性が異なる2つ以上の材料から構成してもよい。例えば、小径部119aと大径部119bとを異なる材料によって形成してもよい。具体的には、小径部119aを多孔質金属によって形成し、大径部119bを多孔質樹脂によって形成してもよい。あるいは小径部119aと、大径部119bとを、それぞれ製造方法が異なる多孔質金属によって形成してもよい。
特性の異なる材料を用いることによって、例えば、大径部119bの熱伝導率を、小径部119aの熱伝導率よりも、低くすることができる。これにより、図示しない発熱体から液溜め部111内へ熱が伝わることを低減できる。結果として、ループ型ヒートパイプ100全体の作動温度を低減することにより、ループ型ヒートパイプ100の冷却効率が向上する。
また、大径部119bの実効空孔径を、小径部119aの実効空孔径よりも大きくなるよう形成してもよい。例えば、小径部119aの実効空孔径を0.1〜10μmとするのに対し、大径部119bの実効空孔径を1〜20μmとする。好ましくは、小径部119aの実効空孔径を5〜10μmとするのに対し、大径部119bの実効空孔径を10〜20μとする。ここで、大径部119bの実効空孔径が、小径部119aの実効空孔径よりも大きくてもよい理由としては、例えば以下のものがあげられる。すなわち、ウィック119の大径部119bは、上述のように作動流体を大径部119bから小径部119aまで浸透させる。一方、ウィック119の小径部119aは、作動流体を外周面に向けて浸透させ発熱体の熱により気化させる。したがって、小径部119aと比較して、大径部119bは大きな毛細管力を必要としない。さらに、仮に小径部119aと比較して、大径部119bにより大きな毛細管力を持たせると、対向して流れてくる蒸気との摩擦損失により、液供給が妨げられる場合がある。
First, as shown in FIG. 3, the wick 119 may be composed of two or more materials having different characteristics. For example, the small diameter part 119a and the large diameter part 119b may be formed of different materials. Specifically, the small diameter portion 119a may be formed of a porous metal, and the large diameter portion 119b may be formed of a porous resin. Or you may form the small diameter part 119a and the large diameter part 119b with the porous metal from which a manufacturing method differs, respectively.
By using materials having different characteristics, for example, the thermal conductivity of the large-diameter portion 119b can be made lower than the thermal conductivity of the small-diameter portion 119a. Thereby, it can reduce that heat transfers from the heat generating body which is not illustrated in the liquid reservoir part 111. FIG. As a result, the cooling efficiency of the loop heat pipe 100 is improved by reducing the operating temperature of the entire loop heat pipe 100.
Further, the effective hole diameter of the large diameter part 119b may be formed to be larger than the effective hole diameter of the small diameter part 119a. For example, the effective hole diameter of the small diameter part 119a is 0.1 to 10 μm, whereas the effective hole diameter of the large diameter part 119b is 1 to 20 μm. Preferably, the effective hole diameter of the small diameter part 119a is 5 to 10 μm, whereas the effective hole diameter of the large diameter part 119b is 10 to 20 μm. Here, the reason why the effective hole diameter of the large diameter part 119b may be larger than the effective hole diameter of the small diameter part 119a is, for example, as follows. That is, the large diameter portion 119b of the wick 119 permeates the working fluid from the large diameter portion 119b to the small diameter portion 119a as described above. On the other hand, the small diameter part 119a of the wick 119 permeates the working fluid toward the outer peripheral surface and vaporizes it by the heat of the heating element. Therefore, compared with the small diameter part 119a, the large diameter part 119b does not require a large capillary force. Furthermore, if a large capillary force is given to the large-diameter portion 119b as compared with the small-diameter portion 119a, the liquid supply may be hindered due to friction loss with the steam that flows oppositely.

さて、液溝121は、ウィック119の内周面に沿う円形状の液溝121が、軸方向に複数形成されている(図4(a)の121a参照)ことを説明したが、これに限定されない。例えば、図4(b)に示すように、ウィック119の内周面に沿ってらせん状に形成されたらせん状の液溝121bや、図4(c)に示すように、ウィック119の内周面に沿って形成された円弧状の液溝121cであってもよい。
円弧状の液溝121cの場合、ウィック119の内周面全体に円弧状の液溝121cが分布していることが望ましい。このことにより、ループ型ヒートパイプ100がいずれの方向に設置された場合であっても液輸送をより安定させることができる。例えば、図4(c)に示す例では、円弧状の液溝121cの切れた箇所が軸方向に揃わないように、円弧状の液溝121cは互いに異なる向きに設けられる。
Now, it has been described that the liquid groove 121 is formed with a plurality of circular liquid grooves 121 along the inner peripheral surface of the wick 119 in the axial direction (see 121a in FIG. 4A). Not. For example, as shown in FIG. 4B, a spiral liquid groove 121b formed in a spiral shape along the inner peripheral surface of the wick 119, or as shown in FIG. 4C, the inner periphery of the wick 119. An arc-shaped liquid groove 121c formed along the surface may be used.
In the case of the arc-shaped liquid groove 121c, it is desirable that the arc-shaped liquid groove 121c is distributed over the entire inner peripheral surface of the wick 119. As a result, the liquid transport can be further stabilized regardless of the direction in which the loop heat pipe 100 is installed. For example, in the example shown in FIG. 4C, the arc-shaped liquid grooves 121c are provided in different directions so that the cut portions of the arc-shaped liquid grooves 121c are not aligned in the axial direction.

また、図5に示すように、液溝121の代替例として次のような構成であってもよい。
具体的には、図5(a)に示すように、液溝121を細かなスプリング123をウィック119の内周面に沿って配置してもよい。このスプリング123は、ひと巻き部分123aと連続する他のひと巻き部分123bと接して配置されている。このスプリング123は、例えば線径0.3mm〜1.5mmの金属からなる部材をコイル状にすることにより構成される。
スプリング123は、次のように作用する。まず、スプリング123のひと巻き部分123aと、隣接する他のひと巻き部分123bとが、スプリング123の内周側に内周空間123cを形成する。そして、この内周空間123cに沿うひと巻き部分123aと他のひと巻き部分123bとに沿って、作動流体が表面張力により上昇し、作動流体とウィック119とが接する面が増加する。すなわち、スプリング123のひと巻き部分123aと、隣接する他のひと巻き部分123bとが、上述の液溝121の代替として作用する。さらに、スプリング123のひと巻き部分123aと、隣接する他のひと巻き部分123bと、ウィック119の内周面とで形成する外周空間123dも、上述の液溝121の代替として作用する。すなわち、この外周空間123dに沿うひと巻き部分123aと他のひと巻き部分123bとに沿って、作動流体が表面張力により上昇し、作動流体とウィック119とが接する面が増加する。
Further, as shown in FIG. 5, the following configuration may be used as an alternative example of the liquid groove 121.
Specifically, as shown in FIG. 5A, the liquid groove 121 may be provided with a fine spring 123 along the inner peripheral surface of the wick 119. The spring 123 is disposed in contact with another one-turn portion 123b continuous with the one-turn portion 123a. The spring 123 is configured by coiling a member made of metal having a wire diameter of 0.3 mm to 1.5 mm, for example.
The spring 123 acts as follows. First, the one winding portion 123 a of the spring 123 and the other adjacent one winding portion 123 b form an inner circumferential space 123 c on the inner circumferential side of the spring 123. Then, along the one-turn portion 123a and the other one-turn portion 123b along the inner circumferential space 123c, the working fluid rises due to surface tension, and the surface where the working fluid contacts the wick 119 increases. That is, the one winding portion 123a of the spring 123 and another adjacent one winding portion 123b act as an alternative to the liquid groove 121 described above. Furthermore, an outer peripheral space 123d formed by the one-turn portion 123a of the spring 123, another adjacent one-turn portion 123b, and the inner peripheral surface of the wick 119 also acts as an alternative to the liquid groove 121 described above. That is, the working fluid rises due to surface tension along the one-turn portion 123a and the other one-turn portion 123b along the outer peripheral space 123d, and the surface where the working fluid and the wick 119 come into contact increases.

さらに、液溝121の代替例として、ウィック119の内周面に沿って設けた不織布等であってもよい。内周面に沿って設けた不織布内を、作動流体が浸透することにより、ウィック119の内周面と作動流体が接する部分が増加する。すなわち、大径部119bにおいて作動流体が浸透し得る領域を増やすことができる。   Furthermore, as an alternative example of the liquid groove 121, a non-woven fabric provided along the inner peripheral surface of the wick 119 may be used. When the working fluid permeates through the non-woven fabric provided along the inner peripheral surface, the portion of the wick 119 in contact with the inner peripheral surface increases. That is, the area where the working fluid can permeate can be increased in the large diameter portion 119b.

さらにまた、液溝121の代替例として、図5(c)及び(d)に示すように、ウィック119と同軸に設けられた細管131の外周からウィック119の内周に向けて設けられた不織布125を形成してもよい。この直径方向に設けられた不織布125を、作動流体が浸透することにより、小径部119a及び大径部119bにおいて、作動流体の液面から離れた領域にあるウィック119と作動流体が接触することにより、作動流体が浸透し得る領域を増やすことができる。   Furthermore, as an alternative example of the liquid groove 121, as shown in FIGS. 5C and 5D, a nonwoven fabric provided from the outer periphery of the thin tube 131 provided coaxially with the wick 119 toward the inner periphery of the wick 119. 125 may be formed. When the working fluid permeates through the nonwoven fabric 125 provided in the diametrical direction, the working fluid comes into contact with the wick 119 in the area away from the liquid level of the working fluid in the small diameter portion 119a and the large diameter portion 119b. The area where the working fluid can permeate can be increased.

さらにまた、液溜め部111の後端から蒸発器本体103の内部にかけて存在し、作動流体を蒸発器本体103の内部に直接送り込むためのべイオネット管が設けられてもよい。ベイオネット管を設けることにより、ベイオネット管が蒸発器本体103に直接作動流体を供給することにより、蒸発器本体103内に確実に作動流体が存在することになるためさらに安定して作動流体を循環させることが可能となる。なお、上述の図5(b)及び(c)に示す態様においては、細管131をベイオネット管としてもよい。   Furthermore, a bayonet tube that exists from the rear end of the liquid reservoir 111 to the inside of the evaporator main body 103 and feeds the working fluid directly into the evaporator main body 103 may be provided. By providing the bayonet tube, the bayonet tube directly supplies the working fluid to the evaporator main body 103, so that the working fluid is surely present in the evaporator main body 103, so that the working fluid is circulated more stably. It becomes possible. In the embodiment shown in FIGS. 5B and 5C, the thin tube 131 may be a bayonet tube.

さて、上述の実施形態においては、蒸気溝124が蒸発器本体103に形成されることを説明したがこれに限定されない。例えば、蒸発器本体103の内周ではなく、ウィック109の外周に蒸気溝124が設けられてもよい。あるいは、蒸発器本体103の内周及びウィック109の外周の両者に設けられてもよい。   In the above-described embodiment, it has been described that the vapor groove 124 is formed in the evaporator main body 103, but the present invention is not limited to this. For example, the steam groove 124 may be provided not on the inner periphery of the evaporator main body 103 but on the outer periphery of the wick 109. Alternatively, it may be provided on both the inner periphery of the evaporator main body 103 and the outer periphery of the wick 109.

また、上述の実施形態においては、ウィック119の小径部119aの外周面と蒸発器本体103の内周面とが直接接触する構成を用いて説明したが、これに限定されない。例えば、別部材として構成される他のウィックを、ウィック119と蒸発器本体103との間に設けてもよい。具体的には、他のウィックの内周面が、小径部119aの外周面に沿って接触して設けられ、他のウィックの外周面が蒸発器本体103の内周面と接触して設けられる。すなわち、二重のウィックを設ける構成であってもよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although demonstrated using the structure which the outer peripheral surface of the small diameter part 119a of the wick 119 and the inner peripheral surface of the evaporator main body 103 contact directly, it is not limited to this. For example, another wick configured as a separate member may be provided between the wick 119 and the evaporator main body 103. Specifically, the inner peripheral surface of another wick is provided in contact with the outer peripheral surface of the small diameter portion 119a, and the outer peripheral surface of the other wick is provided in contact with the inner peripheral surface of the evaporator main body 103. . That is, the structure which provides a double wick may be sufficient.

上述の各構成を採用することによって、液相の作動流体が小径部119aに存在する可能性を高め、小径部119aが濡れた状態を維持ことができる。したがって、ループ型ヒートパイプ100の起動および動作が安定する。このことは、微小重力環境においても同様であり、上述の各構成を採用することによってループ型ヒートパイプ100の起動および動作が安定する。   By adopting each of the above-described configurations, the possibility that a liquid-phase working fluid is present in the small-diameter portion 119a can be increased, and the small-diameter portion 119a can be kept wet. Therefore, the start-up and operation of the loop heat pipe 100 are stabilized. This is the same in a microgravity environment, and the startup and operation of the loop heat pipe 100 are stabilized by adopting the above-described configurations.

<第2の実施形態>
<蒸発器101の構成>
さて、二重にウィックを設ける構成としては、次のような実施形態がある。以下で、図6及び図7を用いて第2の実施形態について説明をする。
ここで、図6は、第2の実施形態に係る蒸発器101を示す概略構成図であり、図6(a)は、第2の実施形態に係る蒸発器101の軸方向における断面図を示し、図6(b)は、後述する支持部材(133、135)を取り除いた蒸発器101の軸方向における断面図である。また、図7は、他の態様に係る蒸発器101を説明するための説明図であり、図7(a)は、後述する外周ウィック129の代替例を示し、図7(b)は、支持部材(133、135)の代替例を示す。
<Second Embodiment>
<Configuration of the evaporator 101>
Now, there is the following embodiment as a configuration in which double wicks are provided. Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
Here, FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the evaporator 101 according to the second embodiment, and FIG. 6A is a cross-sectional view in the axial direction of the evaporator 101 according to the second embodiment. FIG. 6B is a sectional view in the axial direction of the evaporator 101 from which support members (133, 135) described later are removed. Moreover, FIG. 7 is explanatory drawing for demonstrating the evaporator 101 which concerns on another aspect, FIG. 7 (a) shows the alternative example of the outer periphery wick 129 mentioned later, FIG.7 (b) is support. An alternative example of members (133, 135) is shown.

まず、上述の図1及び図2に示す実施の形態と、図6及び図7に示す実施の形態との主な違いについて説明すると、次のようになる。
図1及び図2に示す実施形態においては、蒸発器本体103と液溜め部111との内周面に接触して挿入されるウィック119を説明した。これに対して、図6及び図7に示す実施形態においては、二重に設けられたウィック(図6の129、139参照)を設ける構成である。具体的には、蒸発器本体103の内部に接触して挿入される外周ウィック129と、外周ウィック129の内部に接触して設けられる内周ウィック139とを有する。また、内周ウィック139の内部には、内周ウィック139を支持する第1スプリング133と第2スプリング135とを有する。
First, the main difference between the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 will be described as follows.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the wick 119 inserted in contact with the inner peripheral surfaces of the evaporator main body 103 and the liquid reservoir 111 has been described. On the other hand, the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 has a configuration in which double wicks (see 129 and 139 in FIG. 6) are provided. Specifically, it has an outer peripheral wick 129 inserted in contact with the inside of the evaporator main body 103 and an inner peripheral wick 139 provided in contact with the inside of the outer peripheral wick 129. The inner wick 139 includes a first spring 133 and a second spring 135 that support the inner wick 139.

ここで、外周ウィック129は、中空管状の多孔質金属である。そして外周ウィック129の一方の端部、すなわち前端129cは閉塞され、外周ウィック129の他方の端部、すなわち後端129dは開放されている。外周ウィック129は、蒸発器本体103の内部に存在し、蒸発器本体103の内周面に沿って接触して設けられる。なお、外周ウィック129は、通常のヒートパイプで用いられるように、硬質の材質によって構成されている。本実施の形態における外周ウィック129は、多孔質繊維を円筒形に積層して形成される。この多孔質繊維の実効空孔径は、0.1〜10μmである。また、この多孔質繊維の空孔率は25%〜70%である。   Here, the outer peripheral wick 129 is a hollow tubular porous metal. One end portion of the outer peripheral wick 129, that is, the front end 129c is closed, and the other end portion of the outer peripheral wick 129, that is, the rear end 129d is opened. The outer peripheral wick 129 exists inside the evaporator main body 103 and is provided in contact with the inner peripheral surface of the evaporator main body 103. In addition, the outer periphery wick 129 is comprised with the hard material so that it may be used with a normal heat pipe. The outer peripheral wick 129 in the present embodiment is formed by laminating porous fibers in a cylindrical shape. The effective pore diameter of this porous fiber is 0.1 to 10 μm. The porosity of this porous fiber is 25% to 70%.

内周ウィック139は、中空管状の多孔質樹脂からなり、柔軟で可撓性を有する部材として形成される。内周ウィック139の部材としては、例えばファブリック、不織布、シート状の部材などがある。そして内周ウィック139の両端部(図6の129c及び129d参照)は開放されている。また、内周ウィック139は、液溜め部111の内部から蒸発器本体103の内部にかけて存在し、液溜め部111の内周面及び外周ウィック129の内周面とそれぞれ接触して設けられる。
さらに、この内周ウィック139は、径方向に変形可能である。具体的には、内周ウィック139の直径方向に拡大または縮小することが可能である。なお、本実施の形態においては、内周ウィック139は、内周ウィック139の直径方向に縮小することが可能である。ここで、直径方向の縮小には、円周方向の形状(この例では、円形)を維持したまま、直径方向で縮小することだけでなく、円周方向の形状を変化させ、例えば一部を折りたたむことによって、直径方向で縮小することを含む。本実施例における内周ウィック139は、多孔質繊維を不織布状にすることで形成される。具体的には、内周ウィック139は、多孔質繊維を円筒形に積層して形成される。この多孔質繊維の実効空孔径は、0.1〜10μm以下である。また、内周ウィック139の空孔率は25%〜70%である。なお、内周ウィック139として、熱伝導率が低い材質を用いると、蒸発器本体103から液溜め部111への熱リークを低減することができる。熱リークを低減する場合、例えば一般的に金属よりも非金属の方が、熱伝導率が低いためより好ましい。
The inner peripheral wick 139 is made of a hollow tubular porous resin, and is formed as a soft and flexible member. Examples of the member of the inner peripheral wick 139 include a fabric, a nonwoven fabric, and a sheet-like member. Both end portions of the inner peripheral wick 139 (see 129c and 129d in FIG. 6) are open. The inner peripheral wick 139 exists from the inside of the liquid reservoir 111 to the inside of the evaporator main body 103 and is provided in contact with the inner peripheral surface of the liquid reservoir 111 and the inner peripheral surface of the outer peripheral wick 129.
Further, the inner peripheral wick 139 can be deformed in the radial direction. Specifically, the inner circumferential wick 139 can be enlarged or reduced in the diameter direction. In the present embodiment, the inner peripheral wick 139 can be reduced in the diameter direction of the inner peripheral wick 139. Here, for the reduction in the diameter direction, not only the reduction in the diameter direction while maintaining the shape in the circumferential direction (circular in this example) but also the change in the shape in the circumferential direction, for example, a part of It includes contracting in the diametrical direction by folding. The inner peripheral wick 139 in the present embodiment is formed by making porous fibers into a nonwoven fabric. Specifically, the inner peripheral wick 139 is formed by laminating porous fibers in a cylindrical shape. The effective pore diameter of this porous fiber is 0.1 to 10 μm or less. Further, the porosity of the inner peripheral wick 139 is 25% to 70%. If a material having low thermal conductivity is used as the inner peripheral wick 139, heat leakage from the evaporator main body 103 to the liquid reservoir 111 can be reduced. In the case of reducing heat leakage, for example, generally, a nonmetal is more preferable than a metal because of its low thermal conductivity.

第1スプリング133は、コイルばね状の部材である。第1スプリング133は、例えば金属や樹脂からなる。そして、第1スプリング133は、蒸発器本体103の内部であって、外周ウィック129の内周面との間に内周ウィック139を挟むよう配置される。すなわち、第1スプリング133は、外周ウィック129の内周面に内周ウィック139を押しつけるよう支持する。この第1スプリング133は、例えば線径0.3mm〜1.5mmの金属からなる部材をコイル状にすることにより構成される。そして、第1スプリング133の連続するひと巻き部分の距離、すなわちピッチは、例えば0.3〜5mmとなる。好ましくは、第1スプリング133のピッチは、線径の2倍程度となる。   The first spring 133 is a coil spring-shaped member. The first spring 133 is made of, for example, metal or resin. The first spring 133 is arranged inside the evaporator main body 103 so as to sandwich the inner peripheral wick 139 between the inner peripheral surface of the outer peripheral wick 129. That is, the first spring 133 supports the inner circumferential wick 139 so as to press it against the inner circumferential surface of the outer circumferential wick 129. The first spring 133 is configured by, for example, forming a metal member having a wire diameter of 0.3 mm to 1.5 mm in a coil shape. And the distance of the continuous winding part of the 1st spring 133, ie, the pitch, becomes 0.3-5 mm, for example. Preferably, the pitch of the first springs 133 is about twice the wire diameter.

第2スプリング135は、コイルばね状の部材である。第2スプリング135は、例えば金属や樹脂からなる。そして、第2スプリング135は、液溜め部111の内部であって、液溜め部111の内周面との間に内周ウィック139を挟むよう配置される。すなわち、第2スプリング135は、液溜め部111の内周面に内周ウィック139を押しつけるよう支持する。この第2スプリング135は、例えば線径0.3mm〜1.5mmの金属からなる部材をコイル状にすることにより構成される。そして、第2スプリング135の連続するひと巻き部分の距離、すなわちピッチは、例えば3〜15mmとなる。好ましくは、第2スプリング135のピッチは、線径の10倍程度となる。   The second spring 135 is a coil spring-like member. The second spring 135 is made of, for example, metal or resin. The second spring 135 is disposed inside the liquid reservoir 111 so as to sandwich the inner peripheral wick 139 between the inner peripheral surface of the liquid reservoir 111. That is, the second spring 135 supports the inner peripheral wick 139 to be pressed against the inner peripheral surface of the liquid reservoir 111. The second spring 135 is configured by, for example, forming a metal member having a wire diameter of 0.3 mm to 1.5 mm into a coil shape. And the distance of the continuous winding part of the 2nd spring 135, ie, the pitch, becomes 3-15 mm, for example. Preferably, the pitch of the second springs 135 is about 10 times the wire diameter.

ここで、第1スプリング133と第2スプリング135とを比較すると、まず、第1スプリング133のコイルの外径は、第2スプリング133のコイルの外径よりも小さい。
さらに、第1スプリング133のピッチは、第2スプリング133のピッチよりも小さい。すなわち、第1スプリング133が軸方向の単位長さ当たりに内周ウィック139と接触する部分の個数は、第2スプリング135が軸方向の単位長さ当たりに内周ウィック139と接触する部分の個数よりも大きい。
この構成は以下の理由による。まず、蒸発器本体103の内部において、外周ウィック129と内周ウィック139とが接触する部分においては、後述するように内周ウィック139から外周ウィック129に作動流体の浸透が行われる。それに対して、液溜め部111の内部において、液溜め部111と内周ウィック139とが接触する部分においては、外周側にウィックが存在しないため、内周ウィック139から液溜め部111に作動流体の浸透は行われない。
したがって、蒸発器本体103の内部において、外周ウィック129と内周ウィック139とが接触する部分は、十分に接触している必要がある。一方、液溜め部111の内部において、液溜め部111と内周ウィック139とが接触する部分隙間があっても良い。このことから、第2スプリング135は第1スプリング133よりもピッチが大きい。
Here, comparing the first spring 133 and the second spring 135, first, the outer diameter of the coil of the first spring 133 is smaller than the outer diameter of the coil of the second spring 133.
Furthermore, the pitch of the first springs 133 is smaller than the pitch of the second springs 133. That is, the number of portions where the first spring 133 contacts the inner peripheral wick 139 per unit length in the axial direction is the number of portions where the second spring 135 contacts the inner peripheral wick 139 per unit length in the axial direction. Bigger than.
This configuration is for the following reason. First, in the portion of the evaporator main body 103 where the outer peripheral wick 129 and the inner peripheral wick 139 are in contact, the working fluid is permeated from the inner peripheral wick 139 to the outer peripheral wick 129 as described later. On the other hand, in the portion of the liquid reservoir 111 where the liquid reservoir 111 and the inner peripheral wick 139 are in contact, there is no wick on the outer peripheral side, so the working fluid is transferred from the inner peripheral wick 139 to the liquid reservoir 111. Infiltration is not performed.
Therefore, in the evaporator main body 103, the part which the outer periphery wick 129 and the inner periphery wick 139 contact needs to be contacting enough. On the other hand, inside the liquid reservoir 111, there may be a partial gap where the liquid reservoir 111 and the inner peripheral wick 139 come into contact. For this reason, the pitch of the second spring 135 is larger than that of the first spring 133.

<蒸発器101の動作>
図6に示す蒸発器101内での作動流体の動きは、上述の図2に示す蒸発器101内での作動流体の動きと概略は同様である。すなわち、作動流体はまず液溜め部111に供給され、液溜め部111内に保留される。そして、重力下で液溜め部111の下方に保留された作動流体は、蒸発器本体103内へ直接流入することに加え、ウィック119を介することによっても蒸発器本体103へ送られる。
<Operation of the evaporator 101>
The movement of the working fluid in the evaporator 101 shown in FIG. 6 is substantially the same as the movement of the working fluid in the evaporator 101 shown in FIG. That is, the working fluid is first supplied to the liquid reservoir 111 and retained in the liquid reservoir 111. The working fluid retained under the liquid reservoir 111 under gravity is sent directly to the evaporator main body 103 through the wick 119 in addition to flowing directly into the evaporator main body 103.

ここで、液溜め部111に保留された作動流体は、液溜め部111内に備えられた内周ウィック139に浸透される。そして、液溜め部111内に備えられた部分から蒸発器本体103内に備えられた部分に向けて内周ウィック139内を浸透することによって送られる(矢印D1参照)。
さて、蒸発器本体103内へ直接流入した作動流体は、内周ウィック139の蒸発器本体103内に備えられた部分に浸透される(矢印D2参照)。
そして、蒸発器本体103内から浸透した作動流体と、内周ウィック139の液溜め部111内に備えられた部分を介して浸透した作動流体とは、内周ウィック139と直径方向に連続して設けられた外周ウィック129に向けて浸透する(矢印D3参照)。そして、外周ウィック129の外周面に向けて浸透した作動流体は、発熱体の熱により加熱され気化し、蒸気溝124に沿って送られる(矢印D4参照)。
Here, the working fluid retained in the liquid reservoir 111 is permeated into the inner peripheral wick 139 provided in the liquid reservoir 111. Then, the ink is sent by penetrating the inner peripheral wick 139 from the portion provided in the liquid reservoir 111 toward the portion provided in the evaporator main body 103 (see arrow D1).
Now, the working fluid that has flowed directly into the evaporator main body 103 penetrates into a portion of the inner peripheral wick 139 provided in the evaporator main body 103 (see arrow D2).
The working fluid that has permeated from the evaporator main body 103 and the working fluid that has permeated through the portion provided in the liquid reservoir 111 of the inner peripheral wick 139 are continuous with the inner peripheral wick 139 in the diameter direction. It penetrates toward the provided outer peripheral wick 129 (see arrow D3). The working fluid that has permeated toward the outer peripheral surface of the outer peripheral wick 129 is heated and vaporized by the heat of the heating element, and is sent along the vapor groove 124 (see arrow D4).

<代替例>
ここで、外周ウィック129は、一定形状を維持する硬質の構成として説明したがこれに限定されない。図7(a)に示すように、例えば、外周ウィック129は、内周ウィック139と同様に径方向に変形可能であってもよい。この外周ウィック129は、中空管状の多孔質樹脂からなるファブリック状あるいはシート状の部材で形成される。このような構成を採用することにより、外周ウィック129の設置が容易になる。
また、外周ウィック129を径方向に変形可能とする場合、図7(a)に示すように、蒸発器101にくびれ部141を設けることが可能である。このくびれ部141を設けることで、発熱体(図示せず)から液溜め部111内への伝熱が低減できる。
なお、図7(a)に示すように、外周ウィック129の後端にシール部材137を設けることによって、蒸気溝124内に存在する気化された作動流体が液溜め部111内へ移動すること防止する。さらに、温度が上昇した作動流体が液溜め部111に流入することによって、液溜め部111内への伝熱が低減できる。
<Alternative example>
Here, the outer peripheral wick 129 has been described as a hard configuration that maintains a certain shape, but is not limited thereto. As shown in FIG. 7A, for example, the outer peripheral wick 129 may be deformable in the radial direction in the same manner as the inner peripheral wick 139. The outer peripheral wick 129 is formed of a fabric-like or sheet-like member made of a hollow tubular porous resin. By adopting such a configuration, the outer wick 129 can be easily installed.
Further, when the outer peripheral wick 129 can be deformed in the radial direction, a constricted portion 141 can be provided in the evaporator 101 as shown in FIG. By providing this constricted portion 141, heat transfer from a heating element (not shown) into the liquid reservoir 111 can be reduced.
As shown in FIG. 7A, by providing a seal member 137 at the rear end of the outer peripheral wick 129, the vaporized working fluid existing in the steam groove 124 is prevented from moving into the liquid reservoir 111. To do. Furthermore, when the working fluid whose temperature has risen flows into the liquid reservoir 111, heat transfer into the liquid reservoir 111 can be reduced.

さて、上述の内周ウィック139を支持する部材として、第1スプリング133と第2スプリング135とを用いて説明したが、これに限定されない。第1スプリング133及び第2スプリング135は、外周ウィック129及び液溜め部111それぞれの内周面に内周ウィック139を押しつけるよう支持する部材であればよい。例えば、図7(b)に示すように、傘骨状の部材(143、145)でもよい。この傘骨状の部材145は、内周ウィック139と同軸に配置された軸部143a、145aと、この軸部145から径方向外側、すなわち内周ウィック139の内周面に向けて伸びる支持部143b、145bとからなる。そして、この支持部143b、145bは径方向外側に向かうに従い、内周ウィック139の後端側へ向かうように構成されている。支持部143b、145bが、内周ウィックの後端側へ向かうように構成されていることによって、支持部143b、145bが内周ウィック139を支持する面積が増加し、内周ウィック139を確実に支持することができる。なお、液溜め部111内の支持部145b間のピッチは、蒸発器本体103内の支持部143b間のピッチよりも大きい。   Although the first spring 133 and the second spring 135 have been described as the members that support the inner wick 139 described above, the present invention is not limited to this. The first spring 133 and the second spring 135 may be members that support the inner peripheral wick 139 against the inner peripheral surfaces of the outer peripheral wick 129 and the liquid reservoir 111. For example, as shown in FIG. 7B, umbrella-shaped members (143, 145) may be used. The umbrella-shaped member 145 includes shaft portions 143a and 145a arranged coaxially with the inner peripheral wick 139, and a support portion extending radially outward from the shaft portion 145, that is, toward the inner peripheral surface of the inner peripheral wick 139. 143b, 145b. And this support part 143b, 145b is comprised so that it may go to the rear-end side of the inner periphery wick 139 as it goes to a radial direction outer side. Since the support portions 143b and 145b are configured to be directed toward the rear end side of the inner peripheral wick, the area where the support portions 143b and 145b support the inner peripheral wick 139 is increased, and the inner peripheral wick 139 is reliably secured. Can be supported. Note that the pitch between the support portions 145 b in the liquid reservoir 111 is larger than the pitch between the support portions 143 b in the evaporator main body 103.

また、上述の実施形態においては、第1スプリング133と第2スプリング135とが別体の構成として説明したが、これに限定されない。例えば、第1スプリング133と第2スプリング135とが一体として構成されてもよい。
また、傘骨状の部材143、145に関しても別体の構成として説明したが、これに限定されず、一体として構成してもよい。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the 1st spring 133 and the 2nd spring 135 were demonstrated as a separate structure, it is not limited to this. For example, the first spring 133 and the second spring 135 may be configured as an integral unit.
Moreover, although the umbrella-bone-shaped members 143 and 145 have been described as separate structures, the present invention is not limited thereto, and may be configured as a single body.

さらに、図6及び7に示す実施の形態においても、液溜め部111の後端から蒸発器本体103の内部にかけて存在し、作動流体を蒸発器本体103の内部に送り込むためのべイオネット管が設けられてもよい。   Further, in the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, there is also provided a bayonet tube that exists from the rear end of the liquid reservoir 111 to the inside of the evaporator main body 103 and feeds the working fluid into the evaporator main body 103. May be.

上述の各構成を採用することによって、液相の作動流体が外周ウィック129に存在する可能性を高め、外周ウィック129が濡れた状態を維持ことができる。したがって、ループ型ヒートパイプ100の起動および動作が安定する。このことは、微小重力環境においても同様であり、上述の各構成を採用することによってループ型ヒートパイプ100の起動および動作が安定する。   By adopting the above-described configurations, it is possible to increase the possibility that the liquid-phase working fluid is present in the outer peripheral wick 129 and maintain the wet state of the outer peripheral wick 129. Therefore, the start-up and operation of the loop heat pipe 100 are stabilized. This is the same in a microgravity environment, and the startup and operation of the loop heat pipe 100 are stabilized by adopting the above-described configurations.

100…ループ型ヒートパイプ、101…蒸発器、105…蒸気管、107…凝縮器、109…液菅、119…ウィック、121…液溝、129…外周ウィック、139…内周ウィック DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Loop type heat pipe, 101 ... Evaporator, 105 ... Steam pipe, 107 ... Condenser, 109 ... Liquid tank, 119 ... Wick, 121 ... Liquid groove, 129 ... Outer peripheral wick, 139 ... Inner peripheral wick

Claims (5)

外部から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を備え、当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流するループ型ヒートパイプにおいて、
前記蒸発器が、
外部からの熱を内部に存在する作動流体へ伝え作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部の端部と接続され、当該蒸発部よりも大きな内径であり内部に液相の作動流体を溜める液溜め部と、
前記液溜め部の内部から前記蒸発部の内部にわたって存在し、毛細管力を発生させることで作動流体を流通させるウィックと
を備え、
前記ウィックは、
外周面が前記蒸発部の内周面と接触する小径部と、当該小径部よりも外径が大きく外周面が前記液溜め部の内周面と接触する大径部とを備え、かつ
前記小径部および前記大径部の各々の内周面において、前記ウィックの軸方向と交差する方向にわたって存在するとともに、液相の作動流体の表面張力を利用し液相の作動流体を誘導する液溝を備える
ことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
It has an evaporator that absorbs heat from the outside and evaporates the working fluid from the liquid phase to the gas phase, condenses the gas phase working fluid led from the evaporator, and returns to the evaporator as a liquid phase working fluid. In the loop heat pipe that
The evaporator is
An evaporating section for transferring heat from the outside to the working fluid existing inside, and evaporating the working fluid from the liquid phase to the gas phase;
A liquid reservoir that is connected to an end of the evaporation section, has a larger inner diameter than the evaporation section, and stores a liquid-phase working fluid therein;
A wick that exists from the inside of the liquid reservoir to the inside of the evaporator and that circulates the working fluid by generating a capillary force;
With
The wick is
A small-diameter portion whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the evaporation portion, and a large-diameter portion whose outer diameter is larger than the small-diameter portion and whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the liquid reservoir, and
A liquid that exists on the inner circumferential surface of each of the small-diameter portion and the large-diameter portion over a direction intersecting the axial direction of the wick and that induces a liquid-phase working fluid by using the surface tension of the liquid-phase working fluid. A loop-type heat pipe comprising a groove .
前記ウィックは、前記大径部の実効空孔径が、前記小径部の実効空孔径よりも大きいことを特徴とする請求項記載のループ型ヒートパイプ。 The wick, the effective pore diameter of the larger diameter portion, the loop heat pipe of claim 1, wherein greater than the effective pore diameter of the small diameter portion. 前記ウィックの前記液溝は、前記小径部および前記大径部の各々の前記内周面に沿ってらせん状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のループ型ヒートパイプ。3. The loop heat pipe according to claim 1, wherein the liquid groove of the wick is formed in a spiral shape along the inner peripheral surface of each of the small-diameter portion and the large-diameter portion. 前記液溜め部における還流した作動流体が流入する側の端部から前記蒸発部の内部にわたって存在し、作動流体を当該蒸発部の内部に供給する供給管を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のループ型ヒートパイプ。2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a supply pipe that extends from an end portion of the liquid reservoir in which the returned working fluid flows to an inside of the evaporation section and supplies the working fluid to the inside of the evaporation section. 4. The loop heat pipe according to any one of 3 above. 筐体と、
前記筐体の内部に収容される発熱部品と、
前記発熱部品から熱を吸収して作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発器を備え、かつ当該蒸発器から導かれた気相の作動流体を凝縮させ液相の作動流体として当該蒸発器に環流する冷却素子と
を備える電子機器において、
前記蒸発器が、
外部からの熱を内部に存在する作動流体へ伝え作動流体を液相から気相へと蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部の端部と接続され、当該蒸発部よりも大きな内径であり内部に液相の作動流体を溜める液溜め部と、
前記液溜め部の内部から前記蒸発部の内部にわたって存在し、毛細管力を発生させることで作動流体を流通させるウィックと
を備え、
前記ウィックは、
外周面が前記蒸発部の内周面と接触する小径部と、当該小径部よりも外径が大きく外周面が前記液溜め部の内周面と接触する大径部とを備え、かつ
前記小径部および前記大径部の各々の内周面において前記ウィックの軸方向と交差する方向にわたって存在するとともに、液相の作動流体の表面張力を利用し液相の作動流体を誘導する液溝を備える
ことを特徴とする電子機器。
A housing,
A heat generating component housed in the housing;
An evaporator that absorbs heat from the heat-generating component and evaporates the working fluid from the liquid phase to the gas phase and condenses the gas-phase working fluid led from the evaporator to evaporate the liquid as a liquid-phase working fluid. In an electronic device comprising a cooling element that circulates in the vessel,
The evaporator is
An evaporating section for transferring heat from the outside to the working fluid existing inside, and evaporating the working fluid from the liquid phase to the gas phase;
A liquid reservoir that is connected to an end of the evaporation section, has a larger inner diameter than the evaporation section, and stores a liquid-phase working fluid therein;
A wick that exists from the inside of the liquid reservoir to the inside of the evaporating part and circulates the working fluid by generating a capillary force ;
The wick is
A small-diameter portion whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the evaporation portion, and a large-diameter portion whose outer diameter is larger than the small-diameter portion and whose outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the liquid reservoir, and
A liquid groove that exists on the inner peripheral surface of each of the small-diameter portion and the large-diameter portion over a direction intersecting the axial direction of the wick, and that induces the liquid-phase working fluid using the surface tension of the liquid-phase working fluid. electronic apparatus comprising <br/> comprise a.
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