JP5668325B2 - ループ型ヒートパイプ及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ループ型ヒートパイプ及び電子機器に関する。

ループ型ヒートパイプは、種々のシステムにおいて、発熱体を冷却する手段として使用することができる。例えば、ループ型ヒートパイプは、電子機器内で中央演算処理装置（ＣＰＵ）等の電子部品を冷却するために使用され得る。

ループ型ヒートパイプは、冷却対象の発熱体に熱的に結合された蒸発器、凝縮器、並びに蒸発器と凝縮器とを連結する蒸気管及び液管を備え、これらの内部に作動流体が封入される。作動流体は、発熱体から蒸発器に供給される熱によって液相から気相へと変化し、発熱体から奪った熱を伴って蒸気管中を凝縮器まで移動する。作動流体は更に、凝縮器での放熱によって気相から液相に戻り、液管を通って蒸発器に還流する。このような作動流体の循環が繰り返されることにより、発熱体の冷却が連続して行われる。

ループ型ヒートパイプの蒸発器は典型的に、蒸発器容器の中央部に、液管に接続された液供給部を有する。そして、液供給部と蒸発器容器との間に、これら双方に接するように多孔質体のウィックが配置される。また、蒸発器容器の内壁、又は該容器と接触するウィックの外周部に、蒸気管に連通した複数の溝状の蒸気通路が形成される。液管から液供給部を通じてウィックに送り込まれた液相の作動流体（以下、作動液と称する）は、ウィック内の微細な気孔（ポーラス）を介してウィックの外周部へと浸透する。蒸発器が発熱体によって加熱されると、ウィック外周部まで浸透した作動液が蒸発し、発生した気相の作動流体が蒸気通路を通って蒸気管に送り出される。

発熱体によって蒸発器が加熱されて作動流体の循環が開始されるためには、ループ型ヒートパイプの動作開始時点で、ウィック内部に作動液が存在し、加熱によってこの作動液が蒸発する必要がある。ウィック外周部への作動液の供給、ひいては、ループ型ヒートパイプの作動流体の駆動力は、ウィック内の微細な気孔による毛細管力によって実現される。ウィックの毛細管力ΔＰは、次式で表される：
ΔＰ＝（２σ／ｒ）ｃｏｓθ （１）
ここで、σは作動流体の表面張力、ｒはウィックの気孔径、θは気孔内における作動液の接触角である。ループ型ヒートパイプの駆動力を高め、熱輸送効率を向上させるためには、蒸発部に用いるウィックの気孔径を小さくすることが重要である。

より大きな毛細管力を得ることには、気孔径を小さくしやすい、バインダで固着した金属粒子を焼結した焼結金属ウィックを使用するのが一般的である。ウィックの軽量化及び／又は低コスト化等を目的として多孔質ポリマー（例えば，ポリエチレン、ポリプロピレン）からなる樹脂ウィックを用いることもあるが、一般的な樹脂ウィックの気孔径は焼結金属ウィックのそれより大きいからである。例えば、一般的な樹脂ウィックの気孔径は２０μｍ−５０μｍ程度であるのに対し、金属ウィックのそれは１μｍ−５μｍ程度にすることができる。

このような状況の中、より微細な気孔を実現するために、例えば金属ウィスカ繊維を利用してウィックを製造する試みや、樹脂ウィックの気孔径を小さくする試みも行われている。さらに、ウィックの径方向に気孔径を変化させて、毛細管力を制御することも提案されている。例えば、ウィックの内周側の気孔径を外周側よりも大きくして作動液をウィック内に均等に浸透させることで、局部的な過熱をなくして熱輸送能力を増大させる試みが知られている。また、逆にウィックの内周側の気孔径を外周側よりも小さくして、内周部から外周部へ短時間で作動流体を移動させ且つ外周部での蒸発を促進させることで、より小さな熱により作動流体を蒸発させる試みも知られている。

米国特許第４７６５３９６号明細書 特開２００２−３０３４９４公報 特開２００６−１２５７８３号公報 特開２００８−５７８０６号公報 特開２００５−１０６３１３号公報 特許第３４５０１４８号公報 特開２００２−１８１４７０号公報

しかしながら、既知のウィックは、例えば蒸発器容器の内壁で作動液を蒸発させることにおいて未だ十分な能力を有していない。一般的な金属ウィックは、その高い熱伝導率により、液供給部近傍のウィック内周部においても作動液が蒸発し、ヒートパイプの動作を妨げる所謂ヒートリークの問題を生じさせ得る。また、樹脂ウィック等において燒結金属ウィックの気孔径と同等以下の気孔径を実現することは困難であり、あるいは特殊な製造方法を必要とするためウィックのコストが上昇してしまう。また、ウィックの径方向に気孔径を変化させることは、気孔径の異なる２つ以上のウィックが径方向に存在することになり、以下のような問題を生じさせ得る。すなわち、ウィックの内周側の気孔径を外周側より大きくすることは、内周側の蒸発面積が外周側よりも大きくなり、蒸気がウィック内周側で多く発生するという問題を生じさせ得る。逆にウィック内周側の気孔径を外周側より小さくすることは、外周側での毛細管力が低下し、蒸発器容器の内壁近傍に作動液を供給する能力が低下するという問題を生じさせ得る。

開示の技術は、ループ型ヒートパイプの蒸発部において、蒸発器容器（筐体）の内壁での作動流体の蒸発を促進し、ループ型ヒートパイプの熱輸送効率を向上させることを目的とする。

一観点によれば、蒸発部を有するループ型ヒートパイプが提供される。当該ループ型ヒートパイプの蒸発部は、筐体と、該筐体内に設けられた多孔質体とを含む。筐体の内壁に、多孔質体内の作動流体を当該筐体の内壁に導く突起が設けられる。

他の一観点によれば、半導体装置を含む電子機器が提供される。当該電子機器は更にループ型ヒートパイプを含み、該ループ型ヒートパイプの蒸発部が半導体装置から熱を受け取る。蒸発部の筐体内には多孔質体が設けられており、多孔質体内の作動流体を筐体の内壁に導く突起が筐体の内壁に設けられている。

突起によって作動流体が多孔質体から筐体内壁に導かれることにより、該内壁での作動流体の蒸発が促進され、ループ型ヒートパイプの熱輸送効率が向上する。

一実施形態に従ったループ型ヒートパイプ及び電子機器を模式的に示す図である。 第１実施形態に従ったループ型ヒートパイプの蒸発器を示す図である。 図２の蒸発器の内部構造の一例を示す断面図である。 図３の突起群の作用を示す断面図である。 図３の突起群の作用を示す上面図である。 図３の突起群の形成方法を示す断面図である。 図３の突起群の形成方法を示す断面図である。 ウィックの気孔径の測定結果を例示するグラフである。 図２の蒸発器の内部構造の一変形例を示す断面図である。 図２の蒸発器の内部構造の他の一変形例を示す断面図である。 第２実施形態に従ったループ型ヒートパイプの蒸発器を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。なお、図面において、種々の構成要素は必ずしも同一の尺度で描かれていない。また、図面全体を通して、同一あるいは対応する構成要素には同一又は類似の参照符号を付する。

先ず、図１を参照して、一実施形態に従ったループ型ヒートパイプ２０及びそれを用いた電子機器１０の概略構成を説明する。電子機器１０は、発熱体となる電子部品１１及びそれを冷却するループ型ヒートパイプ２０を有する。電子部品１１は、例えば、マザーボード等の配線基板１２上に搭載されたＣＰＵ等の半導体装置である。

ループ型ヒートパイプ２０は、蒸発器又は蒸発部３０、凝縮器又は凝縮部２１、並びに蒸発部３０と凝縮部２１とを連結する蒸気管２２及び液管２３を備え、これらの内部に作動流体を一定圧力で封入している。蒸発部３０は発熱体１１に熱的に結合され、作動流体の気化熱により発熱体１１から熱を奪い、発熱体１１を冷却することができる。蒸発部３０は、例えば、熱伝導性の接着材によって、あるいは外部からの圧力によって発熱体１１に接合され得る。蒸発部３０で蒸発した作動流体２４は蒸気管２２を通って凝縮部２１まで移動し、そこで放熱して液相に戻る。液相に戻った作動流体（作動液）２５は、液管２３を通って蒸発部３０に還流し、発熱体１１から熱を奪うことに再び使用される。作動流体は、発熱体１１からの熱によって液相から気相に変化する物質を有し、例えば、水、アンモニア、アルコール類、炭化水素類、又は代替フロン等とし得る。

続いて、図２及び３を参照して、第１実施形態に従った蒸発部１３０の一例を説明する。図２（ａ）は蒸発部１３０の外観を示す斜視図であり、図２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図２（ａ）の断面ｂ−ｂ、ｃ−ｃにおける断面図を示している。また、図３（ａ）は図２（ｂ）中の領域Ａを拡大して示し、図３（ｂ）は図３（ａ）中の領域Ｂを更に拡大して示している。

蒸発部１３０は、筐体とも呼ぶ蒸発器容器１４０を有する。筐体１４０は好ましくは、例えば銅（Ｃｕ）等の高熱伝導性の金属から製造される。蒸発器１３０は典型的に筐体１４０を電子機器の発熱体１１に接合させて使用され、例えば、４０ｍｍ□のＣＰＵ１１を冷却するために、それと同等以上の大きさの接合面を有する筐体１４０が用いられる。しかしながら、例えば筐体１４０より大型の発熱体１１を冷却するために、筐体１４０をそれより大きい伝熱ブロックで包囲し、該伝熱ブロックを発熱体に接合してもよい。筐体１４０の内部には、液管２３に接続された液供給部１３１と、液供給部１３１を囲む多孔質体のウィック１３２と、シール部材１３３とを有している。ウィック１３２は、液供給部１３１から供給された作動液２５を、気孔１３２ｐによる毛細管力によって筐体１４０の内壁１４０ａ側に移動させる。

蒸発器１３０は更に、筐体の内壁１４０ａに設けられた剣山状の突起群１４１を有している。各突起１４１は好ましくは、筐体１４０からウィック１３２に熱を伝導し得るように、例えば銅又はニッケル（Ｎｉ）等の金属で形成され得る。突起群１４１は、図２（ｃ）に示した断面図において筐体１４０の２つの内壁のみに設けられているが、図示した４つの内壁に設けられてもよい。

図３に示した例において、突起群１４１はウィック１３２に接触する高背突起１４２とウィック１３２に接触しない低背突起１４３とを含んでおり、これら２種類の突起が所定のパターンで繰り返されている。高背突起１４２は、筐体１４０が発熱体１１から受けた熱をウィック１３２に伝えるとともに、ウィック１３２内に浸透した作動液２５を筐体の内壁１４０ａに導くよう作用する。低背突起１４３は、筐体の内壁１４０ａに導かれた作動液２５を該内壁に沿って伝え拡げるとともに、作動液に対する蒸発面積を増大させるよう作用する。また、低背突起１４３とウィック１３２との間の空間１４４は、蒸発した作動流体２４を蒸気管２２へと導く蒸気通路として作用する。この蒸気通路１４４は、低背突起１４３が形成された領域全体にわたって、ウィック１３２と筐体内壁１４０ａとの間に層状に形成される。

図３に示した例において、突起群１４１は、多孔質体ウィック１３２と同様に毛細管力によって作動液２５を移動させるように、少なくとも一対の隣接した高背突起１４２を含む高背突起群と、高背突起群同士の間に形成された低背突起１４３群とを含んでいる。このような突起群１４１の毛細管力による作動液２５の移動は、以下のように、突起群１４１の間隔を制御することによって実現することができる。

突起群１４１の毛細管力は、式（１）に示したようにウィック１３２の毛細管力がウィックの気孔径に反比例するのと同様に、突起間隔に反比例する。故に、好ましくは、ウィック１３２の気孔径をｄ_Ｗ、隣接高背突起１４２の間隔をｄ_１、隣接低背突起１４３の間隔をｄ_２として、
ｄ_Ｗ＞ｄ_１＞ｄ_２ （２）
を満たすようにする。例えば、典型的な樹脂ウィックの気孔径である２０μｍ−５０μｍの気孔径ｄ_Ｗに対し、式（２）を満たすように、ｄ_１を５μｍ−２０μｍの範囲内で選択し、ｄ_２を１μｍ−５μｍの範囲内で選択する。また、例えば焼結金属ウィック等、より小さい気孔径ｄ_Ｗを有するウィックの場合にも、式（２）を満たすようにｄ_１及びｄ_２を決定し得る。これにより、作動液２５がウィック１３２、高背突起１４２、そして低背突起１４３の順に移動するにつれて、より大きい毛細管力を得ることができ、筐体内壁１４０ａ及び低背突起群１４３に沿って作動液２５の膜を確実に形成し得る。

また、高背突起群同士の間の間隔ｄ_３は、蒸発した作動流体２４の排出路（蒸気通路）を確保するため、典型的に、
ｄ_３＞ｄ_Ｗ （３）
を満たすようにし得る。好ましくは、間隔ｄ_１、ｄ_２及びｄ_３を含む突起群１４１の配置パターン、並びに突起群１４１の高さは、ウィック１３２と筐体内壁１４０ａとの間の層状の蒸気通路１４４の総断面積（図２（ｃ）の断面内）が、蒸気管２２の断面積とほぼ同等となるように決定される。それにより、気相の作動流体２４を蒸発部１３０から排出するときの圧力損失を低減あるいは排除し得る。蒸発部１３０の大きさ及び蒸気管２２の径に依存するが、例えば、高背突起１４２の高さを数百μｍ−１ｍｍ程度、低背突起１４３の高さを数十μｍ程度とし得る。

上述の剣山状の突起群１４１の作用を、図４の断面図、及び図５の筐体内壁側の上面図に模式的に示す。

ウィック内の気孔１３２ｐを介してウィック外周まで浸透した作動液２５は、先ず、隣接高背突起１４２の毛細管力によって筐体内壁１４０ａ側に移動する（図４（ａ）、図５（ａ））。筐体内壁１４０ａに達した作動液２５は低背突起１４３の毛細管力によって、筐体内壁１４０ａに沿って横方向に、そして低背突起１４３の高さ方向に移動する（図４（ｂ）−（ｃ）、図５（ｂ）−（ｃ））。これにより、筐体内壁１４０ａ及び低背突起１４３に沿って作動液２５の膜が形成される。

使用時、すなわち、発熱体１１から蒸発部１３０への入熱時（図４（ｃ））、筐体内壁１４０ａに形成された液膜から作動液２５が蒸発する。また、高背突起１４２によってウィック１３２に伝導された熱によって、ウィック１３２の外周部からも作動液２５が蒸発する。作動液２５は、低背突起１４３、高背突起１４２及び多孔質体ウィック１３２の毛細管力による駆動力により供給され続ける。発生した気相の作動流体は、低背突起１４３とウィック１３２との間に形成された蒸気通路１４４を通って蒸気管２２に排出される。

なお、図４及び５においては、２列に配置された高背突起１４２と、４列に配置された低背突起１４３とのストライプ状の繰り返しパターンが描かれているが、突起群１４１の配置パターンはこれに限定されない。例えば、高背突起１４２は１列に配置されてもよいし、３列以上に配置されてもよい。また、低背突起１４３も４列とは異なる列数で配置されてもよい。あるいは、高背突起１４２は、ストライプ状に代えて、例えば三角形状又は四角形状に配置された３つ又は４つの突起を１つのドットとしてドット状に配置され、その他の領域に低背突起１４３が配置されてもよい。

また、図４及び５においては、各高背突起１４２と各低背突起１４３とが同一太さを有するように描かれているが、高背突起１４２と低背突起１４３とを異なる太さで形成してもよい。例えば、ウィック１３２への十分な熱伝導を得るために、高背突起１４２を低背突起１４３より太く形成してもよい。さらに、各突起１４２及び１４３は円柱形状に限定されず、例えば、四角柱などの多角柱の形状を有していてもよい。

以上の構成により、蒸発部１３０は、突起群１４２及び１４３の毛細管力による駆動力によって、多孔質体のウィック１３２から筐体内壁１４０ａに作動液２５を導くことができる。この効果は、例えば２０μｍ−５０μｍといった比較的大きい気孔径を有する樹脂ウィックを用いた場合にも達成され得る。さらに、低背突起１４３によって、筐体内壁１４０ａに沿って液膜が形成され且つ蒸発面積が増大され、筐体内壁１４０ａでの作動液２５の蒸発が促進される。また、高背突起１４２を通じてウィック１３２の外周部に伝えられた熱により、ウィックの外周部からも作動液２５を蒸発させることができる。樹脂ウィックを用いる場合、ウィックの内周部への熱伝導が抑制され、ヒートリークの問題を実質的に排除し得る。なお、金属ウィックを用いる場合であっても、ウィックの内周部における作動液の蒸発は抑制されることになり、ヒートリークの問題を抑制あるいは実質的に排除し得る。従って、蒸発器１３０を用いてループ型ヒートパイプ２０の熱輸送効率を向上させ、電子機器１０の発熱体１１の冷却効率を高めることができる。

さらに、液供給部１３１内に作動液２５が存在しなくなるまで作動液２５がウィック１３２内に浸透した場合であっても、突起群１４１の毛細管力によって筐体内壁１４０ａに作動液２５が保持されるため、ループ型ヒートパイプ２０の起動性能をも向上し得る。

続いて、図６及び７を参照して、剣山状の突起群１４１及び蒸発部１３０の製造方法の一例を説明する。

先ず、レジストにＸ線リソグラフィ法によって、微細なトレンチ１５３と、該トレンチより深いホール１５２とを形成する（図６（ａ））。トレンチ１５３及びホール１５２は、それぞれ、後に形成される低背突起１４３及び高背突起１４２に対応する。故に、好ましくは上述の式（２）に従って、隣接し合うトレンチ１５３の間隔（ｄ_２に対応）及び隣接し合うホール１５２の間隔（ｄ_１に対応）を決定する。

蒸発部１３０に用いるウィック１３２の気孔径ｄ_ｗは、予め例えば水銀圧入法を用いてサンプル評価することによって得ることができる。水銀圧入法は、圧力を加えて水銀を細孔中に圧入し、そのときの圧力と押し込まれた水銀の容積との関係を測定するものである。圧力Ｐと侵入可能な細孔の直径Ｄとの関係は、Ｗａｓｈｂｕｒｎの式：
Ｄ＝−４σｃｏｓθ／Ｐ （４）
で表される。ここで、σは水銀の表面張力（４８０ｍＮ／ｍ）、θは水銀と細孔壁面の接触角（１４０°）である。故に、圧力Ｐとその時の侵入容積Ｖを測定し、得られたＰ−Ｖ曲線の横軸Ｐを式（４）に従って細孔径に置き換えることにより、細孔径の頻度分布を知ることができる。

図８は、水銀圧入法によるウィック１３２の気孔径の測定結果例を示している。ウィック１３２の気孔径を、得られた頻度分布に応じて、平均気孔径、頻度ピークに対応する気孔径、又は或る割合の気孔がそれ以上の気孔径を有することになる値などとして決定し、それに基づいてトレンチ１５３の間隔及びホール１５２の間隔を決定し得る。

図６（ａ）のＸ線リソグラフィに続いて、得られたレジスト型１５０に無電解めっきを行う（図６（ｂ））。このめっきは、例えばＮｉめっきとし、ホール１５２及びトレンチ１５３を充填した突起１６２及び１６３と、これらの突起を支持する３０μｍ−３００μｍ程度の厚さのシート状の支持部１６１とを有するめっき膜１６０を形成し得る。その後、レジスト型１５０を除去することによって、めっき膜１６０よりなるマザー型を得る（図６（ｃ））。

次に、マザー型１６０を用いて樹脂材料に印刻（インプリント）し、量産用の樹脂マスター型１７０を作製する（図７（ａ））。樹脂マスター型１７０は、マザー型１６０の突起１６２及び１６３に対応したホール１７２及びトレンチ１７３を有する。そして、得られた樹脂マスター型１７０に無電解めっきを行う（図７（ｂ））。このめっきは例えばＣｕめっきとし、ホール１７２及びトレンチ１７３を充填した突起１４２及び１４３と、これらの突起を支持する３０μｍ−３００μｍ程度の厚さのシート状の支持部１４０’を形成し得る。その後、樹脂マスター型１７０を離型することによって、高背突起１４２及び低背突起１４３を含む剣山状の突起群１４１を支持部１４０’が支持した電鋳構造体１４５を得る。このように剣山状の突起群１４１を電鋳プロセスで製造することは、ミクロンオーダーの微細な突起群１４１の一括形成を可能とする。

その後、蒸発部１３０の容器内壁側に、この電鋳構造体１４５を例えば半田付けによって貼り合わせ、突起群１４１が設けられた筐体１４０を形成する。そして、筐体１４０内へのウィック１３２の挿入、及びシール部材１３３を取り付けた蓋（筐体の一部とし得る）の取り付け等によって蒸発部１３０の製造を完了する。ウィック１３２の挿入時に、ウィック１３２と突起群１４１との接触を回避するために、筐体を例えば２００℃程度に加熱して熱膨張させる焼き嵌めを適用してもよい。

次に、図９及び１０を参照して、突起群１４１の変形例を説明する。図９及び１０は共に、図３（ｂ）に対応する断面図である。図３（ｂ）に示した突起群１４１においては、高背突起１４２及び低背突起１４３の双方が毛細管力によって作動液２５を移動させていた。しかしながら、突起群１４１は、ウィック１３２から筐体内壁１４０ａに作動液２５を移動させ、筐体内壁１４０ａに沿って作動液２５の膜を形成し得るものであれば、その他の構成を有していてもよい。

図９に示す一変形例に係る突起群１４１’は、ウィック１３２に接触する高背突起１４２’と、ウィック１３２に接触しない低背突起１４３’とを含んでいる。低背突起１４３’は、図３（ｂ）に示した低背突起１４３と同様に、毛細管力が生じるように隣接配置されている。一方、高背突起１４２’は、毛細管力が生じるように隣接された突起対ではなく、孤立した突起を構成している。高背突起１４２’は、使用する作動液に対して濡れ性を有し、ウィック１３２の外周まで浸透した作動液を筐体内壁１４０ａまで伝え拡げることができる。

図１０に示す他の一変形例に係る突起群１４１”は、ウィック１３２に接触する高背突起１４２”を有するが、ウィック１３２に接触しない低背突起を有していない。また、高背突起１４２”は、毛細管力が生じるように隣接された突起対ではなく、孤立した突起を構成している。すなわち、突起群１４１”は、疎らに配置された、孤立した高背突起１４２”のみを有している。しかしながら、高背突起１４２”及び筐体内壁１４０ａは、使用する作動液に対して親和性を有する表面層１４６で覆われている。例えば、作動液として水が用いられる場合、表面層１４６は親水性を有する親水層に相当する。表面層１４６は、例えばＣｕである金属突起１４２”自体が有する濡れ性より高い濡れ性を有する。故に、高背突起１４２”を覆う表面層１４６は、ウィック１３２の外周まで浸透した作動液を筐体内壁１４０ａ側に伝え拡げることができる。そして、筐体内壁１４０ａ側に導かれた作動液は、該内壁を覆う表面層１４６によって濡れ拡がり、該内壁に沿って液膜を形成し得る。

次に、図１１を参照して、第２実施形態に従った蒸発部２３０を説明する。図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図２（ｂ）、（ｃ）に対応する断面図である。蒸発部２３０は、図２等に示した蒸発部１３０と数多くの共通の要素を有しており、ここでは共通の要素に関する詳細な説明は省略する。

蒸発部２３０は、筐体２４０と、筐体２４０内の、液管２３に接続された液供給部２３１と、液供給部２３１を囲む多孔質体ウィック２３２と、シール部材２３３とを有している。ウィック２３２は、液供給部２３１から供給された作動液２５を、気孔による毛細管力によって筐体２４０の内壁２４０ａ側に移動させる。蒸発器２３０はまた、筐体の内壁２４０ａに設けられた剣山状の突起群２４１を有している。突起群は好ましくは、筐体２４０からウィック２３２に熱を伝導し得るように、例えば銅又はニッケル等の金属で形成される。突起群２４１は、図１１（ｂ）に示した断面図において筐体２４０の２つの内壁のみに設けられているが、図示した４つの内壁に設けられてもよい。

蒸発部２３０は更に、図１１（ｂ）に示すように、ウィック２３２の外周部に設けられた溝状の複数の蒸気通路２３４を有している。蒸気通路２３４は、図１１（ｂ）の断面に垂直な方向に延在して蒸気管２２に連通し、蒸発した作動流体２４を排出するよう作用する。

突起群２４１は、図３を参照して説明した突起群１４１（又は、図８若しくは９の突起群１４１’若しくは１４１”）と同様の構成とし得る。すなわち、ウィック２３２に接触した高背突起によって作動液２５を筐体内壁２４０ａまで移動させ且つ低背突起又は表面層によって筐体内壁２４０ａに沿って液膜を形成するように、突起群２４１を構成し得る。筐体の内壁２４０ａ及びウィック２３２にて蒸発した作動流体２４を、低背突起又は筐体内壁２４０ａとウィック２３２との間の層状の蒸気通路と、溝状の蒸気通路２３４とによって排出することができる。この場合、突起群２４１の高背突起の高さ及びそのアスペクト比（高さ対直径比）は突起群１４１のそれらより低減されてもよく、それにより、突起群の製造時のめっき充填を容易にし、且つ突起群の機械的強度を高めることができる。

代替的に、突起群２４１は、ウィック２３２に接触する突起のみを有するように構成してもよい。蒸発部２３０は溝状の蒸気通路２３４を用いて蒸気を排出することができるからである。この場合、比較的低いアスペクト比の突起群を一様に形成すればよく、突起群の製造時のめっき充填を容易にし、且つ突起群の機械的強度を高めることができる。

なお、図１１（ｂ）においては、ウィック２３２の外周部に形成された溝状の蒸気通路２３４と対向する筐体内壁２４０ａの部分に突起群を設けていないが、該部分にも突起群（例えば、低背突起群）を設けてもよい。

以下、第１実施形態及び第２実施形態の実施例を説明する。

（実施例１）
ループ型ヒートパイプの蒸発器容器、蒸気管及び液管を銅で製造した。例えば、蒸気管の内径は４ｍｍ程度、外径は５ｍｍ程度であり、液管の内径は３ｍｍ程度、外径は４ｍｍ程度である。樹脂ウィックと蒸発器容器との間に設置する銅製の剣山状の突起群を、図６及び７に示した製造工程によって製造した。例えば、各突起の直径を２０μｍ、高背突起の間隔ｄ_１を１５μｍ程度、低背突起の間隔ｄ_２を２μｍ程度とした。また、例えば高背突起の高さを４００μｍ程度、低背突起の高さを２０μｍ程度とした。この突起群を蒸発器容器の内壁に設置した。その中にポリエチレンの焼結樹脂で製造したウィックを挿入した。この樹脂ウィックのポーラス径ｄ_Ｗは、例えば３０μｍ程度である。蒸発器容器を、銅製の伝熱ブロックの中に設置し、ループ型ヒートパイプを完成させた。

（実施例２）
本実施例では、蒸気の通路となる溝が形成された樹脂ウィックを用いる。ループ型ヒートパイプの蒸発器容器、蒸気管及び液管を銅で製造した。蒸気管及び液管は実施例１と同様とした。樹脂ウィックと蒸発器容器との間に設置する銅製の剣山状の突起群を、図６及び図７に示した製造工程によって製造した。例えば、各突起の直径を３０μｍ程度、高背突起の間隔ｄ_１を２０μｍ程度、低背突起の間隔ｄ_２を５μｍ程度とした。また、例えば、高背突起の高さを３００μｍ程度、低背突起の高さを２０μｍ程度とした。この突起群を蒸発器容器の内壁に設置した。その中にポリプロピレンの焼結樹脂で製造した上記樹脂ウィックを挿入した。樹脂ウィックのポーラス径ｄ_Ｗは、例えば３５μｍ程度である。蒸発器容器を、銅製の伝熱ブロックの中に設置し、ループ型ヒートパイプを完成させた。

以上、実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

以上の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
蒸発部を有するループ型ヒートパイプであって、
前記蒸発部は、
筐体と、
前記筐体内に設けられた多孔質体と、
前記筐体の内壁に設けられ、前記多孔質体内の作動流体を前記筐体の内壁に導く突起と、を備えることを特徴とするループ型ヒートパイプ。
（付記２）
前記突起は、前記多孔質体に接触し、前記筐体の内壁と前記多孔質体との間に、蒸発した作動流体の通路となる間隙を形成することを特徴とする付記１に記載のループ型ヒートパイプ。
（付記３）
前記蒸発部は更に、前記間隙に対応する位置で前記筐体の内壁に設けられ且つ前記多孔質体に接触しない複数の低背突起を備えることを特徴とする付記２に記載のループ型ヒートパイプ。
（付記４）
前記突起は隣接した突起の対を含み、該突起の対内の突起間隔は、前記多孔質体の気孔径より小さく、且つ前記複数の低背突起の間隔より大きいことを特徴とする付記３に記載のループ型ヒートパイプ。
（付記５）
前記突起及び前記筐体の内壁は、作動流体に対して濡れ性を有する表面層を有することを特徴とする付記１乃至４の何れか一に記載のループ型ヒートパイプ。
（付記６）
前記突起は金属を有し、前記多孔質体は有機高分子を有することを特徴とする付記１乃至５の何れか一に記載のループ型ヒートパイプ。
（付記７）
前記蒸発器は更に、前記筐体の内壁に面する前記多孔質体の表面に、蒸発した作動流体の通路となる溝部を有することを特徴とする付記１乃至６の何れか一に記載のループ型ヒートパイプ。
（付記８）
半導体装置と、
前記半導体装置から熱を受け取る蒸発部を有するループ型ヒートパイプと
を有し、
前記蒸発部は、
筐体と、
前記筐体内に設けられた多孔質体と、
前記筐体の内壁に設けられ、前記多孔質体内の作動流体を前記筐体の内壁に導く突起と、を備えることを特徴とする電子機器。

１０ 電子機器
１１ 発熱体
１２ 配線基板
２０ ループ型ヒートパイプ
２１ 凝縮部
２２ 蒸気管
２３ 液管
２４ 気相の作動流体
２５ 液相の作動流体（作動液）
３０、１３０、２３０ 蒸発部
１３１、２３１ 液供給部
１３２、２３２ 多孔質体（ウィック）
１３２ｐ、２３２ｐ 気孔（ポーラス）
１３３、２３３ シール部材
１４０、２４０ 筐体（蒸発器容器）
１４０ａ、２４０ａ 筐体の内壁
１４１、２４１ 突起群
１４２、２４２ 高背突起
１４３、２４３ 低背突起
１４４、２３４ 蒸気通路
１４５ 突起群を含む電鋳構造体
１４６ 表面層
１５０ レジスト型
１６０ マザー型
１７０ 樹脂マスター型

Claims (5)

1. 蒸発部を有するループ型ヒートパイプであって、
   前記蒸発部は、
   筐体と、
   前記筐体内に設けられた多孔質体と、
   前記筐体の内壁に設けられ、前記多孔質体に接触して前記多孔質体内の液相の作動流体を前記筐体の内壁に導く突起とを備え、
   前記突起は、前記筐体の内壁と前記多孔質体との間に、蒸発した作動流体の通路となる間隙を形成し、
   前記間隙に対応する位置で前記筐体の内壁に設けられ且つ前記多孔質体に接触しない複数の低背突起を有する
   ことを特徴とするループ型ヒートパイプ。
2. 前記突起は隣接した突起の対を含み、該突起の対内の突起間隔は、前記多孔質体の気孔径より小さく、且つ前記複数の低背突起の間隔より大きいことを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
3. 前記突起及び前記筐体の内壁は、作動流体に対して濡れ性を有する表面層を有することを特徴とする請求項１または２に記載のループ型ヒートパイプ。
4. 前記突起は柱状の突起であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のループ型ヒートパイプ。
5. 半導体装置と、
   前記半導体装置から熱を受け取る蒸発部を有するループ型ヒートパイプと
   を有し、
   前記蒸発部は、
   筐体と、
   前記筐体内に設けられた多孔質体と、
   前記筐体の内壁に設けられ、前記多孔質体に接触して前記多孔質体内の液相の作動流体を前記筐体の内壁に導く突起とを備え、
   前記突起は、前記筐体の内壁と前記多孔質体との間に、蒸発した作動流体の通路となる間隙を形成し、
   前記間隙に対応する位置で前記筐体の内壁に設けられ且つ前記多孔質体に接触しない複数の低背突起を有する
   ことを特徴とする電子機器。