JP7197346B2 - ループ型ヒートパイプ - Google Patents

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Description

本発明は、ループ型ヒートパイプに関する。
電子機器に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱部品を冷却するデバイスとして、ヒートパイプが知られている。ヒートパイプは、作動流体の相変化を利用して熱を輸送するデバイスである。
ヒートパイプの一例として、発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体を冷却して液化する凝縮器とを備え、蒸発器と凝縮器とがループ状の流路を形成する液管と蒸気管で接続されたループ型ヒートパイプが挙げられる。ループ型ヒートパイプでは、作動流体はループ状の流路を一方向に流れる。
ループ型ヒートパイプには、例えば、液管内の中央部近傍に支柱状の多孔質体が設けられており、多孔質体に生じる毛細管力で液管内の作動流体を蒸発器に誘導し、蒸発器から液管に蒸気が逆流することを抑制している。多孔質体は、例えば、貫通孔が形成された金属層同士を、貫通孔が部分的に重複するように積層することにより形成される（例えば、特許文献１参照）。
特許第６１４６４８４号
しかしながら、液管内の中央部近傍に支柱状の多孔質体を設けると、液管内の流路が多孔質体により２分されて流路の空間断面積が狭くなり、作動流体が流れる際の圧力損失が増加し、作動流体の流れを阻害してしまう。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、作動流体が流れる際の圧力損失を低減することが可能なループ型ヒートパイプを提供することを課題とする。
本ループ型ヒートパイプは、作動流体を気化させる蒸発器と、前記作動流体を液化する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、前記液管内に設けられた多孔質体と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管と、を有し、前記液管は、複数の金属層の積層体の内部に設けられた流路を備え、複数の前記金属層は、前記金属層の積層方向を上下方向としたときに、前記流路の上側の壁面を構成する第１金属層と、前記流路の下側の壁面を構成する第２金属層と、前記第１金属層と前記第２金属層との間に積層され、前記流路の左右の壁面を構成する中間金属層と、を備え、前記多孔質体は、前記流路に面する前記第１金属層の一方の面側から窪む第１有底孔と、他方の面側から窪む第２有底孔と、前記第１有底孔と前記第２有底孔とが部分的に連通して形成された第１細孔と、を有する第１多孔質体と、前記流路に面する前記第２金属層の一方の面側から窪む第３有底孔と、他方の面側から窪む第４有底孔と、前記第３有底孔と前記第４有底孔とが部分的に連通して形成された第２細孔と、を有する第２多孔質体と、を含み、前記多孔質体は、前記中間金属層には設けられていないことを要件とする。
開示の技術によれば、作動流体が流れる際の圧力損失を低減することが可能なループ型ヒートパイプを提供できる。
第１実施形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。 第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。 第１実施形態に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その１）である。 第１実施形態に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その２）である。 第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その１）である。 第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その２）である。 第１実施形態の変形例１に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その１）である。 第１実施形態の変形例１に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その２）である。 第１実施形態の変形例２に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その１）である。 第１実施形態の変形例２に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その２）である。 第１実施形態の変形例２に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その３）である。 第１実施形態の変形例３に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図である。 有底孔の断面形状の変形例を示す図である。 有底孔の大きさの変形例を示す図である。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１実施形態〉
［第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの構造］
まず、第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの構造について説明する。図１は、第１実施形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。
図１を参照すると、ループ型ヒートパイプ１は、蒸発器１０と、凝縮器２０と、蒸気管３０と、液管４０と、注入口６０とを有する。ループ型ヒートパイプ１は、例えば、スマートフォンやタブレット端末等のモバイル型の電子機器２に収容することができる。
ループ型ヒートパイプ１において、蒸発器１０は、作動流体Ｃを気化させて蒸気Ｃｖを生成する機能を有する。凝縮器２０は、作動流体Ｃの蒸気Ｃｖを液化させる機能を有する。蒸発器１０と凝縮器２０は、蒸気管３０及び液管４０により接続されており、蒸気管３０及び液管４０によって作動流体Ｃ又は蒸気Ｃｖが流れるループである流路５０が形成されている。
注入口６０は、作動流体Ｃを液管４０内に注入するための入り口であり、作動流体Ｃを注入後に気密封止されている。但し、本実施形態では、注入口６０を液管４０に接続しているが、注入口６０を凝縮器２０や蒸気管３０に接続してもよい。この場合、凝縮器２０や蒸気管３０に注入された作動流体Ｃは、流路５０内を流れて液管４０内に移動する。
図２は、第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。図１及び図２に示すように、蒸発器１０には、例えば４つの貫通孔１０ｘが形成されている。蒸発器１０に形成された各貫通孔１０ｘと回路基板１００に形成された各貫通孔１００ｘにボルト１５０を挿入し、回路基板１００の下面側からナット１６０で止めることにより、蒸発器１０と回路基板１００とが固定される。
回路基板１００には、例えば、ＣＰＵ等の発熱部品１２０がバンプ１１０により実装され、発熱部品１２０の上面が蒸発器１０の下面と密着する。蒸発器１０内の作動流体Ｃは、発熱部品１２０で発生した熱により気化し、蒸気Ｃｖが生成される。
図１に示すように、蒸発器１０に生成された蒸気Ｃｖは、蒸気管３０を通って凝縮器２０に導かれ、凝縮器２０において液化する。これにより、発熱部品１２０で発生した熱が凝縮器２０に移動し、発熱部品１２０の温度上昇が抑制される。凝縮器２０で液化した作動流体Ｃは、液管４０を通って蒸発器１０に導かれる。蒸気管３０の幅Ｗ１は、例えば、８ｍｍ程度とすることができる。又、液管４０の幅Ｗ２は、例えば、６ｍｍ程度とすることができる。蒸気管３０の幅Ｗ１や液管４０の幅Ｗ２は、これに限らず、例えば互いに等しくてもよい。
作動流体Ｃの種類は特に限定されないが、蒸発潜熱によって発熱部品１２０を効率的に冷却するために、蒸気圧が高く、かつ蒸発潜熱が大きい流体を使用することが好ましい。そのような流体としては、例えば、アンモニア、水、フロン、アルコール、及びアセトンを挙げることができる。
蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、液管４０、及び注入口６０は、例えば、金属層が複数積層された構造とすることができる。金属層は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。金属層の各々の厚さは、例えば、５０μｍ～２００μｍ程度とすることができる。
なお、金属層は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。又、金属層の積層数は特に限定されない。
図３は、第１実施形態に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その１）であり、図３（ａ）は図１のＡ－Ａ線近傍の部分平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）（図１）のＡ－Ａ線に沿う断面図である。なお、図３（ａ）では、最外金属層である金属層８１の図示を省略している。
図３に示すように、液管４０は、金属層８１～８６の６層が積層された構造である。液管４０において、金属層８１及び８６が最外金属層であり、金属層８２～８５が内層である。但し、液管４０における金属層の積層数は６層には限定されず、最低５層以上の金属層が積層されていればよい。すなわち、２層の最外金属層の間に３層以上の内層が積層されていればよい。
金属層８１及び８６は、液管４０を構成する金属層の積層構造の厚さ方向（Ｚ方向）の両外側に位置し、金属層８２～８５は金属層８１と金属層８６との間に積層されている。
金属層８１～８６は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。金属層８１～８６の各々の厚さは、例えば、５０μｍ～２００μｍ程度とすることができる。なお、金属層８１～８６は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。
液管４０は、金属層８１～８６の積層体の内部に設けられた流路５０を備えている。液管４０は、１つの流路５０のみを有することが好ましい。つまり、流路５０は、液管４０に設けられた唯一の流路であることが好ましい。これにより、作動流体Ｃを流れやすくすることができる。なお、空間断面積がＡである１つの流路と、空間断面積がＡ／２である２つの流路とを比較した場合、空間断面積がＡである１つの流路の方が作動流体Ｃが流れる際の圧力損失を低減できるため、作動流体Ｃが流れやすくなる。
以下、金属層の積層方向（Ｚ方向）を上下方向（金属層８１が上側）として説明を行う。又、金属層の幅方向（Ｘ方向）を左右方向として説明を行う場合がある。金属層８１及び８６は、孔や溝が形成されていないベタ状とされており、液管４０の外壁の一部を構成している。金属層８２は流路５０の上側の壁面を構成しており、金属層８５は流路５０の下側の壁面を構成している。又、金属層８２と金属層８５との間に積層されている金属層８３及び８４は、流路５０の左右の壁面を構成している。なお、流路５０の上下の壁面を構成する金属層の間に積層された金属層を、中間金属層と称する場合がある。本実施形態では、金属層８３及び８４が中間金属層である。但し、中間金属層は、最低１層あればよい。
液管４０は、流路５０に面するように金属層８２に設けられた第１多孔質体８２０と、流路５０に面するように金属層８５に設けられた第２多孔質体８５０とを有している。中間金属層には、多孔質体は設けられていない。すなわち、金属層８３及び８４には、多孔質体は設けられていない。
液管４０の流路５０のＺ方向は、多孔質体が設けられた金属層８２の下面と多孔質体が設けられた金属層８５の上面で画定されている。又、液管４０の流路５０のＸ方向は、多孔質体が設けられていない金属層８３の側面と多孔質体が設けられていない金属層８４の側面で画定されている。
金属層８２は、Ｘ方向において、略中央に第１多孔質体８２０、第１多孔質体８２０よりも外側に壁部８２ｗを有している。第１多孔質体８２０は、壁部８２ｗと連続して一体に形成されている。
金属層８３は、厚さ方向に貫通する１つの貫通孔５１、貫通孔５１より外側に壁部８３ｗを有している。貫通孔５１は、流路５０の開口となる。また、壁部８３ｗは、流路５０の左右の壁面となる。
金属層８４は、厚さ方向に貫通する１つの貫通孔５２、貫通孔５２より外側に壁部８４ｗを有している。貫通孔５２は、金属層８３の貫通孔５１と連通し、流路５０の開口となる。また、壁部８４ｗは、金属層８３の壁部８３ｗと接し、流路５０の左右の壁面となる。
金属層８５は、Ｘ方向において、略中央に第２多孔質体８５０、第２多孔質体８５０よりも外側に壁部８５ｗを有している。第２多孔質体８５０は、壁部８５ｗと連続して一体に形成されている。金属層８２の壁部８２ｗ及び金属層８５の壁部８５ｗは、それぞれ金属層８３の壁部８３ｗ及び金属層８４の壁部８４ｗと接している。
第１多孔質体８２０は、金属層８２の上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８２ｘと、金属層８２の下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８２ｙとを有している。第１多孔質体８２０において、有底孔８２ｘと有底孔８２ｙは、それぞれ複数個形成され、互いに連通している。又、有底孔８２ｙは、流路５０と連通している。
有底孔８２ｘと有底孔８２ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔８２ｘと有底孔８２ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔８２ｘと有底孔８２ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔８２ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔８２ｘと有底孔８２ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔８２ｚを形成している。
有底孔８２ｘ及び８２ｙの平面形状は、例えば、直径が１００～３００μｍ程度の円形とすることができるが、楕円形や多角形等の任意の形状として構わない。有底孔８２ｘ及び８２ｙの深さは、例えば、金属層８２の厚さの半分程度とすることができる。Ｘ方向に隣接する有底孔８２ｘの間隔Ｌ１は、例えば、１００～４００μｍ程度とすることができる。Ｙ方向に隣接する有底孔８２ｘの間隔についても同様である。Ｘ方向に隣接する有底孔８２ｙの間隔Ｌ２は、例えば、１００～４００μｍ程度とすることができる。Ｙ方向に隣接する有底孔８２ｙの間隔についても同様である。
有底孔８２ｘ及び８２ｙは、例えば、内壁面が湾曲面からなる凹形状とすることができる。内壁面が湾曲面からなる凹形状としては、例えば、断面形状が略半円形や略半楕円形となる凹形状が挙げられる。ここで、略半円形とは、真円を二等分した半円のみでなく、例えば、半円よりも円弧が長いものや短いものも含む。又、略半楕円形とは、楕円を二等分した半楕円のみでなく、例えば、半楕円よりも円弧が長いものや短いものも含む。
細孔８２ｚの短手方向の幅Ｗ３は、例えば、１０～５０μｍ程度とすることができる。又、細孔８２ｚの長手方向の幅Ｗ４は、例えば、５０～１５０μｍ程度とすることができる。
金属層８２に形成された細孔８２ｚは、第１多孔質体８２０内に二次元的に広がっている。そのため、作動流体Ｃは、毛細管力により、二次元的に広がることができる。
第２多孔質体８５０は、金属層８５の上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８５ｘと、金属層８５の下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８５ｙとを有している。第２多孔質体８５０において、有底孔８５ｘと有底孔８５ｙは、それぞれ複数個形成され、互いに連通している。又、有底孔８５ｘは、流路５０と連通している。
有底孔８５ｘと有底孔８５ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔８５ｘと有底孔８５ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔８５ｘと有底孔８５ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔８５ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔８５ｘと有底孔８５ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔８５ｚを形成している。有底孔８５ｘ及び８５ｙ、細孔８５ｚの形状等は、例えば、有底孔８２ｘ及び８２ｙ、細孔８２ｚの形状等と同様とすることができる。
金属層８５に形成された細孔８５ｚは、第２多孔質体８５０内に二次元的に広がっている。そのため、作動流体Ｃは、毛細管力により、二次元的に広がることができる。
但し、図３では、有底孔８２ｘと有底孔８５ｘ、及び有底孔８２ｙと有底孔８５ｙが平面視で重複する形態を例示しているが、これには限定されない。すなわち、細孔８２ｚが第１多孔質体８２０内に二次元的に広がり、かつ細孔８５ｚが第２多孔質体８５０内に二次元的に広がる形態であれば、有底孔８２ｘと有底孔８５ｘとは必ずしも平面視で重複しなくてもよい。同様に、有底孔８２ｙと有底孔８５ｙとは必ずしも平面視で重複しなくてもよい。
図４は、第１実施形態に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その２）であり、図３（ａ）に対応する部分平面図である。図４に示すように、液管４０が屈曲又は湾曲している場合には、液管４０に沿って第１多孔質体８２０及び第２多孔質体８５０を設けることができる。
［第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法］
次に、第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法について、多孔質体の製造工程を中心に説明する。図５及び図６は、第１実施形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図であり、図３（ｂ）に対応する断面を示している。
まず、図５（ａ）に示す工程では、図１の平面形状に形成された金属シート８２Ｓを準備する。そして、金属シート８２Ｓの上面にレジスト層３１０を形成し、金属シート８２Ｓの下面にレジスト層３２０を形成する。金属シート８２Ｓは、最終的に金属層８２となる部材であり、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金等から形成することができる。金属シート８２Ｓの厚さは、例えば、５０μｍ～２００μｍ程度とすることができる。レジスト層３１０及び３２０としては、例えば、感光性のドライフィルムレジスト等を用いることができる。
次に、図５（ｂ）に示す工程では、金属シート８２Ｓの第１多孔質体８２０を形成する領域において、レジスト層３１０を露光及び現像して、金属シート８２Ｓの上面を選択的に露出する開口部３１０ｘを形成する。又、レジスト層３２０を露光及び現像して、金属シート８２Ｓの下面を選択的に露出する開口部３２０ｘを形成する。開口部３１０ｘの形状及び配置は、図３に示した有底孔８２ｘの形状及び配置に対応するように形成する。又、開口部３２０ｘの形状及び配置は、図３に示した有底孔８２ｙの形状及び配置に対応するように形成する。
次に、図５（ｃ）に示す工程では、開口部３１０ｘ内に露出する金属シート８２Ｓを金属シート８２Ｓの上面側からハーフエッチングすると共に、開口部３２０ｘ内に露出する金属シート８２Ｓを金属シート８２Ｓの下面側からハーフエッチングする。これにより、金属シート８２Ｓの上面側に有底孔８２ｘが形成され、下面側に有底孔８２ｙが形成される。又、表裏でＸ方向及びＹ方向に交互に配置された開口部３１０ｘと開口部３２０ｘとは、平面視で部分的に重複しているため、重複する部分が連通して細孔８２ｚが形成される。金属シート８２Ｓのハーフエッチングには、例えば、塩化第二鉄溶液を用いることができる。
次に、図５（ｄ）に示す工程では、レジスト層３１０及び３２０を剥離液により剥離する。これにより、Ｘ方向において、略中央に第１多孔質体８２０、第１多孔質体８２０よりも外側に壁部８２ｗを有する金属層８２が完成する。
次に、図６（ａ）に示す工程では、孔や溝が形成されていないベタ状の金属層８１及び８６を準備する。又、金属シートを準備し、流路５０となる領域をエッチングにより除去して、厚さ方向に貫通する１つの貫通孔５１、貫通孔５１より外側に壁部８３ｗを有する金属層８３を形成する。又、金属シートを準備し、流路５０となる領域をエッチングにより除去して、厚さ方向に貫通する１つの貫通孔５２、貫通孔５２より外側に壁部８４ｗを有する金属層８４を形成する。又、金属層８２と同様の方法により、Ｘ方向において、略中央に第２多孔質体８５０、第２多孔質体８５０よりも外側に壁部８５ｗを有する金属層８５を形成する。金属層８５に形成される有底孔及び細孔の位置は、例えば、図３に示した通りである。
次に、図６（ｂ）に示す工程では、図６（ａ）に示す順番で各金属層を積層し、加圧及び加熱により固相接合を行う。これにより、隣接する金属層同士が直接接合され、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０を有するループ型ヒートパイプ１が完成する。又、貫通孔５１と貫通孔５２とが連通し、液管４０内に流路５０が形成される。その後、真空ポンプ等を用いて液管４０内を排気した後、注入口６０から液管４０内に作動流体Ｃを注入し、その後注入口６０を封止する。
ここで、固相接合とは、接合対象物同士を溶融させることなく固相（固体）状態のまま加熱して軟化させ、更に加圧して塑性変形を与えて接合する方法である。なお、固相接合によって隣接する金属層同士を良好に接合できるように、金属層８１～８６の全ての材料を同一にすることが好ましい。
このように、ループ型ヒートパイプ１の液管４０では、流路５０の上側の壁面を構成する金属層８２に第１多孔質体８２０を設け、流路５０の下側の壁面を構成する金属層８５に第２多孔質体８５０を設けている。すなわち、従来のループ型ヒートパイプのように、液管内の中央部近傍に流路を２分する支柱状の多孔質体を設けていない。
これにより、液管４０内において、流路５０となる空間を一本化でき、流路５０の空間断面積が広がるため、作動流体Ｃが流れる際の圧力損失を低減することが可能となり、作動流体Ｃの流動性を向上できる。
又、従来のループ型ヒートパイプのように支柱状の多孔質体を設ける構造では、液管内の流路の幅が狭い場合、多孔質体の配置可能領域を十分に確保することができない。これに伴い、液管内の作動流体の還流が滞り、ループ型ヒートパイプは正常に動作しなくなる。これに対し、ループ型ヒートパイプ１の液管４０では、支柱状の多孔質体を設けていないため、流路５０の幅を狭く設計する必要がある場合でも、多孔質体の配置可能領域を十分に確保できる。その結果、流路５０の空間断面積の確保と多孔質体による還流効果の確保を両立することが可能となり、ループ型ヒートパイプ１を正常に動作させることができる。
又、従来のループ型ヒートパイプのように支柱状の多孔質体を設ける構造では、必ず所定箇所で支柱状の多孔質体と管壁との接点をもたせるための釣り手を設ける必要がある。釣り手を設けることは、各金属層の設計自由度を阻害するばかりでなく、流路の空間断面積を減少させ、圧力損失を増加させる。これに対し、ループ型ヒートパイプ１の液管４０では、支柱状の多孔質体を設けていないため、釣り手を設ける必要がない。その結果、釣り手がない分、流路５０の空間断面積が広がるため、作動流体Ｃが流れる際の圧力損失を低減することが可能となり、作動流体Ｃの流動性を向上できる。
又、液管内が全部多孔質体であり流路が形成されていないループ型ヒートパイプも提案されているが、液管内が全部多孔質体である場合、作動流体を引き込む力は大きくなるが、流路が存在しないと圧力損失が増加するため、作動流体が移動し難くなる。本実施形態に係る液管４０のように、液管４０内に第１多孔質体８２０等に加えて流路５０を形成することで、作動流体を引き込む力を一定以上にできると共に、圧力損失を低減できるため、作動流体が流れやすくなる。
〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、多孔質体を部分的に配置する例を示す。なお、第１実施形態の変形例１において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図７は、第１実施形態の変形例１に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その１）である。
図７に示す液管４０Ａは、流路５０に面するように金属層８２に設けられた第１多孔質体８２０Ａと、流路５０に面するように金属層８５に設けられた第２多孔質体８５０Ａとを有している。中間金属層には、多孔質体は設けられていない。すなわち、金属層８３及び８４には、多孔質体は設けられていない。
第１多孔質体８２０Ａは、金属層８２の流路５０に面する領域に部分的に配置されている。具体的には、第１多孔質体８２０Ａは、金属層８２に互いに離間して配置された第１領域８２１、第２領域８２２、及び第３領域８２３を備えている。又、金属層８２において、第１領域８２１と第２領域８２２との間には、多孔質体が形成されていない第４領域８２４が設けられている。又、金属層８２において、第２領域８２２と第３領域８２３との間には、多孔質体が形成されていない第５領域８２５が設けられている。
第１領域８２１、第２領域８２２、及び第３領域８２３は、それぞれ、金属層８２の上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８２ｘと、金属層８２の下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８２ｙとを有している。第１領域８２１、第２領域８２２、及び第３領域８２３において、有底孔８２ｘと有底孔８２ｙは、それぞれ複数個形成され、互いに連通している。又、有底孔８２ｙは、流路５０と連通している。
第２多孔質体８５０Ａは、金属層８５の流路５０に面する領域に部分的に配置されている。具体的には、第２多孔質体８５０Ａは、金属層８５に互いに離間して配置された第１領域８５１、第２領域８５２、及び第３領域８５３を備えている。又、金属層８５において、第１領域８５１と第２領域８５２との間には、多孔質体が形成されていない第４領域８５４が設けられている。又、金属層８５において、第２領域８５２と第３領域８５３との間には、多孔質体が形成されていない第５領域８５５が設けられている。
第１領域８５１、第２領域８５２、及び第３領域８５３は、それぞれ、金属層８５の上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８５ｘと、金属層８５の下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔８５ｙとを有している。第１領域８５１、第２領域８５２、及び第３領域８５３において、有底孔８５ｘと有底孔８５ｙは、それぞれ複数個形成され、互いに連通している。又、有底孔８５ｘは、流路５０と連通している。
図８は、第１実施形態の変形例１に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その２）である。
図８に示す液管４０Ｂは、第２多孔質体８５０Ａが第２多孔質体８５０Ｂに置換された点が、液管４０Ａ（図７参照）と相違する。
第２多孔質体８５０Ｂは、金属層８５に互いに離間して配置された第１領域８６１及び第２領域８６２を備えている。又、金属層８５において、第１領域８６１の紙面左側（Ｘ軸負方向）には、多孔質体が形成されていない第３領域８６３が設けられている。又、金属層８５において、第１領域８６１と第２領域８６２との間には、多孔質体が形成されていない第４領域８６４が設けられている。又、金属層８５において、第２領域８６２の紙面右側（Ｘ軸正方向）には、多孔質体が形成されていない第５領域８６５が設けられている。第１領域８６１及び第２領域８６２に設けられた有底孔８５ｘ及び８５ｙ並びに細孔８５ｚについては、第２多孔質体８５０Ａの場合と同様の構造である。
図７及び図８に示したように、第１多孔質体８２０Ａは、金属層８２の流路５０に面する領域に部分的に配置されてもよい。又、第２多孔質体８５０Ａ（又は第２多孔質体８５０Ｂ）は、金属層８５の流路５０に面する領域に部分的に配置されてもよい。この場合にも、第１多孔質体８２０Ａ及び第２多孔質体８５０Ａ（又は第２多孔質体８５０Ｂ）が、作動流体の還流を誘導することができる。又、金属層８２及び８５において多孔質体が配置されていない領域は、液管４０の変形を防止するための補強となる。
なお、多孔質体をどの位置に部分的に配置するかは、任意に決定することができる。例えば、図７に示すように、金属層８２と金属層８５の同じ位置に多孔質体を配置してもよいし、図８に示すように、金属層８２と金属層８５の異なる位置に多孔質体を配置してもよい。又、金属層８２及び８５に、多孔質体が配置されていない領域を各々何カ所ずつ配置するかは、要求する補強の程度等に応じて任意に決定することができる。
又、必要に応じ、金属層８２と金属層８５の一方では多孔質体を全体に配置し、他方では多孔質体を部分的に配置する構造としてもよい。
〈第１実施形態の変形例２〉
第１実施形態の変形例２では、中間金属層に流路を左右方向に拡幅する溝を形成する例を示す。なお、第１実施形態の変形例２において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図９は、第１実施形態の変形例２に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その１）であり、図９（ａ）は図３（ｂ）に対応する断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の溝８３１近傍の部分斜視図である。
図９に示す液管４０Ｃは、金属層８３に溝８３１が形成され、金属層８４に溝８４１が形成された点が、液管４０（図３参照）と相違する。なお、金属層８３及び８４には溝が設けられているが、多孔質体は設けられていない。
溝８３１は、液管４０の流路５０に沿って延びる線状の溝で形成されている。溝８３１は、金属層８３の上面側から下面側に貫通する貫通溝で形成されている。溝８３１は、例えば、流路５０の壁面を構成する金属層８３の壁部８３ｗの幅（Ｘ方向の長さ）を変えることにより形成されている。図９（ａ）に示す変形例では、金属層８３の壁部８３ｗの幅を金属層８４の壁部８４ｗの幅よりも小さくすることにより、溝８３１を形成している。言い換えれば、流路５０に露出する金属層８３の壁部８３ｗの側面は、流路５０に露出する金属層８４の壁部８４ｗの側面よりも凹んだ位置にある。溝８３１は流路５０と連通し、流路５０を右方向（Ｘ軸正方向）に拡幅している。溝８３１の断面形状は、例えば、矩形とすることができる。溝８３１は、例えば、プレス加工やエッチングにより形成できる。
溝８４１は、液管４０の流路５０に沿って延びる線状の溝で形成されている。溝８４１は、金属層８４の上面側から下面側に貫通する貫通溝で形成されている。溝８４１は、例えば、流路５０の壁面を構成する金属層８４の壁部８４ｗの幅（Ｘ方向の長さ）を変えることにより形成されている。図９（ａ）に示す変形例では、金属層８４の壁部８４ｗの幅を金属層８３の壁部８３ｗの幅よりも小さくすることにより、溝８４１を形成している。言い換えれば、流路５０に露出する金属層８４の壁部８４ｗの側面は、流路５０に露出する金属層８３の壁部８３ｗの側面よりも凹んだ位置にある。溝８４１は流路５０と連通し、流路５０を左方向（Ｘ軸負方向）に拡幅している。溝８４１の断面形状は、例えば、矩形とすることができる。溝８４１は、例えば、プレス加工やエッチングにより形成できる。溝８３１及び溝８４１の形成は、適宜変更することができる。
なお、溝８３１及び溝８４１は、多孔質体のように複数の有底孔が連通して形成されたものではなく、流路５０の壁面に沿って連続的に形成された１つの凹部である。後述の他の溝（図１０又は図１１に示す溝８３２、８３３、８３４、８３５、８４２、８４３、８４４、８４５）についても同様である。
このように、液管４０Ｃにおいて、金属層８３に溝８３１が形成され、金属層８４に溝８４１が形成されることで、流路５０を液管４０（図３（ｂ）参照）よりも左右方向に拡幅することができる。これにより、流路５０に作動流体Ｃが流れる際の圧力損失を低減できる。又、溝８３１及び８４１は、第１多孔質体８２０及び第２多孔質体８５０と同様に、作動流体Ｃを吸い上げる機能を有するため、作動流体Ｃを誘導する能力を向上できる。
図１０は、第１実施形態の変形例２に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その２）であり、図３（ｂ）に対応する断面図である。
図１０に示す液管４０Ｄは、金属層８３に溝８３２及び８３３が形成され、金属層８４に溝８４２及び８４３が形成され点が、液管４０（図３参照）と相違する。なお、金属層８３及び８４には溝が設けられているが、多孔質体は設けられていない。
溝８３２は、金属層８３の上面側から下面側に窪む有底溝であり、流路５０の右の壁面（Ｘ方向の一方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８３２は流路５０と連通し、流路５０を右方向（Ｘ軸正方向）に拡幅している。溝８３２は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８３２の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８３２は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
溝８３３は、金属層８３の上面側から下面側に窪む有底溝であり、流路５０の左の壁面（Ｘ方向の他方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８３３は流路５０と連通し、流路５０を左方向（Ｘ軸負方向）に拡幅している。溝８３３は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８３３の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８３３は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
溝８４２は、金属層８４の上面側から下面側に窪む有底溝であり、流路５０の右の壁面（Ｘ方向の一方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８４２は流路５０と連通し、流路５０を右方向（Ｘ軸正方向）に拡幅している。溝８４２は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８４２の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８４２は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
溝８４３は、金属層８３の上面側から下面側に窪む有底溝であり、流路５０の左の壁面（Ｘ方向の他方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８４３は流路５０と連通し、流路５０を左方向（Ｘ軸負方向）に拡幅している。溝８４３は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８４３の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８４３は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
このように、液管４０Ｄにおいて、金属層８３に溝８３２及び８３３が形成され、金属層８４に溝８４２及び８４３が形成されることで、流路５０を液管４０（図３（ｂ）参照）よりも左右方向（Ｘ方向）に拡幅することができる。これにより、流路５０に作動流体Ｃが流れる際の圧力損失を低減できる。又、溝８３２及び８３３並びに溝８４２及び８４３は、第１多孔質体８２０及び第２多孔質体８５０と同様に、作動流体Ｃを吸い上げる機能を有するため、作動流体Ｃを誘導する能力を向上できる。
図１１は、第１実施形態の変形例２に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図（その３）であり、図３（ｂ）に対応する断面図である。
図１１に示す液管４０Ｅは、金属層８３に溝８３２、８３３、８３４、及び８３５が形成され、金属層８４に溝８４２、８４３、８４４、及び８４５が形成された点が、液管４０（図３参照）と相違する。なお、金属層８３及び８４には溝が設けられているが、多孔質体は設けられていない。
溝８３２、８３３、８４２、及び８４３の構造は、液管４０Ｄ（図１０参照）の場合と同様である。
溝８３４は、金属層８３の下面側から上面側に窪む有底溝であり、流路５０の右の壁面（Ｘ方向の一方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８３４は流路５０と連通し、流路５０を右方向（Ｘ軸正方向）に拡幅している。又、溝８３４は、溝８３２及び８４２と連通している。溝８３４は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８３４の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８３４は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
溝８３５は、金属層８３の下面側から上面側に窪む有底溝であり、流路５０の左の壁面（Ｘ方向の他方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８３５は流路５０と連通し、流路５０を左方向（Ｘ軸負方向）に拡幅している。又、溝８３５は、溝８３３及び８４３と連通している。溝８３５は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８３５の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８３５は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
溝８４４は、金属層８４の下面側から上面側に窪む有底溝であり、流路５０の右の壁面（Ｘ方向の一方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８４４は流路５０と連通し、流路５０を右方向（Ｘ軸正方向）に拡幅している。又、溝８４４は、溝８４２と連通している。溝８４４は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８４４の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８４４は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
溝８４５は、金属層８４の下面側から上面側に窪む有底溝であり、流路５０の左の壁面（Ｘ方向の他方の壁面）に沿って線状に形成されている。溝８４５は流路５０と連通し、流路５０を左方向（Ｘ軸負方向）に拡幅している。又、溝８４５は、溝８４３と連通している。溝８４５は、例えば、流路５０と連通する側が最も深く、流路５０から離れるに従って浅くなるように形成することができる。溝８４５の断面形状は、例えば、半円形や半楕円形とすることができる。溝８４５は、例えば、ハーフエッチングにより形成できる。
このように、液管４０Ｅにおいて、金属層８３に溝８３２、８３３、８３４、及び８３５が形成され、金属層８４に溝８４２、８４３、８４４、及び８４５が形成されることで、流路５０を液管４０（図３（ｂ）参照）よりも左右方向（Ｘ方向）に拡幅することができる。これにより、流路５０に作動流体Ｃが流れる際の圧力損失を低減できる。又、溝８３２、８３３、８３４、及び８３５並びに溝８４２、８４３、８４４、及び８４５は、第１多孔質体８２０及び第２多孔質体８５０と同様に、作動流体Ｃを吸い上げる機能を有するため、作動流体Ｃを誘導する能力を向上できる。
なお、浅い溝が多数存在するほど作動流体Ｃを吸い上げる機能が強くなる。すなわち、液管４０Ｃ（図９）よりも液管４０Ｄ（図１０）の方が作動流体Ｃを吸い上げる機能が強くなり、液管４０Ｅ（図１１）は液管４０Ｄ（図１０）よりも更に作動流体Ｃを吸い上げる機能が強くなる。
〈第１実施形態の変形例３〉
第１実施形態の変形例３では、多孔質体が金属層の流路に面する領域から流路に面しない領域に延在する例を示す。なお、第１実施形態の変形例３において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１２は、第１実施形態の変形例３に係る液管内に設けられる流路及び多孔質体を例示する図であり、図３（ｂ）に対応する断面図である。
図１２に示す液管４０Ｆは、第１多孔質体８２０が第１多孔質体８２０Ｆに置換され、第２多孔質体８５０が第２多孔質体８５０Ｆに置換された点が、液管４０（図３参照）と相違する。
第１多孔質体８２０Ｆは、第１多孔質体８２０と同様に有底孔８２ｘ及び８２ｙ並びに細孔８２ｚにより構成されているが、第１多孔質体８２０とは異なり金属層８２の流路５０に面する領域から流路５０に面しない領域（金属層８３の壁部８３ｗの側面よりも外側の領域）に延在している。
第２多孔質体８５０Ｆは、第２多孔質体８５０と同様に有底孔８５ｘ及び８５ｙ並びに細孔８５ｚにより構成されているが、第２多孔質体８５０とは異なり金属層８５の流路５０に面する領域から流路５０に面しない領域（金属層８４の壁部８４ｗの側面よりも外側の領域）に延在している。
このように、第１多孔質体８２０Ｆ及び第２多孔質体８５０Ｆを、流路５０に面する領域から流路５０に面しない領域に延在させてもよい。或いは、第１多孔質体８２０Ｆ及び第２多孔質体８５０Ｆの何れか一方のみを、流路５０に面する領域から流路５０に面しない領域に延在させてもよい。
これにより、第１多孔質体８２０Ｆ及び／又は第２多孔質体８５０Ｆの形成領域が増えるため、作動流体Ｃを誘導する能力を向上できる。
〈第１実施形態の変形例４〉
第１実施形態の変形例４では、有底孔の断面形状や大きさのバリエーションの例を示す。なお、第１実施形態の変形例４において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図１３は、有底孔の断面形状の変形例を示す図である。第１実施形態及び変形例１～３では、有底孔８２ｘ及び８２ｙ並びに有底孔８５ｘ及び８５ｙの断面形状を略半円形や略半楕円形となる凹形状とする例を示したが、これには限定されない。
図１３（ａ）に示すように、例えば、有底孔８２ｘ及び８２ｙは、断面形状が底面側から開口側に向かって拡幅する略台形となる凹形状としてもよい。有底孔８５ｘ及び８５ｙについても同様である。
又、図１３（ｂ）に示すように、例えば、有底孔８２ｘ及び８２ｙは、内壁が底面にかけて円弧状に連続する形状としてもよい。有底孔８５ｘ及び８５ｙについても同様である。
図１４は、有底孔の大きさの変形例を示す図である。第１実施形態及び変形例１～３では、有底孔８２ｘ及び８２ｙ並びに有底孔８５ｘ及び８５ｙの大きさが略同一である例を示したが、これには限定されない。
図１４に示すように、例えば、金属層８２において、有底孔８２ｘの大きさを有底孔８２ｙの大きさよりも大きくし、複数の有底孔８２ｙを平面視で有底孔８２ｘの周囲に配置してもよい。このように、一部の有底孔のサイズを大型化することで、空間体積が広くなるため、有底孔内を流れる作動流体Ｃの圧力損失を低減できる。有底孔８５ｘ及び８５ｙについても同様である。
以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、最外金属層である金属層８１の内面側（流路５０に近い側）にハーフエッチングにより金属層８２側に開口する有底孔を形成し、金属層８２に形成された有底孔８２ｘと連通させてもよい。同様に、最外金属層である金属層８６の内面側（流路５０に近い側）にハーフエッチングにより金属層８５側に開口する有底孔を形成し、金属層８５に形成された有底孔８５ｙと連通させてもよい。これらの場合、多孔質体の形成領域が増えるため、作動流体Ｃを誘導する能力を向上できる。
又、金属層の積層数を増やし、連続して積層された複数の金属層に多孔質体を設けてもよい。この場合も、多孔質体の形成領域が増えるため、作動流体Ｃを誘導する能力を向上できる。
１ ループ型ヒートパイプ
２ 電子機器
１０ 蒸発器
１０ｘ 貫通孔
２０ 凝縮器
３０ 蒸気管
４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ 液管
５０ 流路
５１、５２ 貫通孔
６０ 注入口
８１、８２、８３、８４、８５、８６ 金属層
８２ｗ、８３ｗ、８４ｗ、８５ｗ 壁部
８２ｘ、８２ｙ、８５ｘ、８５ｙ 有底孔
８２ｚ、８５ｚ 細孔
１００ 回路基板
１００ｘ 貫通孔
１１０ バンプ
１２０ 発熱部品
１５０ ボルト
１６０ ナット
８２０、８２０Ａ、８２０Ｆ 第１多孔質体
８２１、８５１、８６１ 第１領域
８２２、８５２、８６２ 第２領域
８２３、８５３、８６３ 第３領域
８２４、８５４、８６４ 第４領域
８２５、８５５、８６５ 第５領域
８３１、８３２、８３３、８３４、８３５、８４１、８４２、８４３、８４４、８４５ 溝
８５０、８５０Ａ、８５０Ｂ 第２多孔質体

Claims (10)

  1. 作動流体を気化させる蒸発器と、
    前記作動流体を液化する凝縮器と、
    前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、
    前記液管内に設けられた多孔質体と、
    前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループを形成する蒸気管と、を有し、
    前記液管は、複数の金属層の積層体の内部に設けられた流路を備え、
    複数の前記金属層は、前記金属層の積層方向を上下方向としたときに、
    前記流路の上側の壁面を構成する第１金属層と、
    前記流路の下側の壁面を構成する第２金属層と、
    前記第１金属層と前記第２金属層との間に積層され、前記流路の左右の壁面を構成する中間金属層と、を備え、
    前記多孔質体は、
    前記流路に面する前記第１金属層の一方の面側から窪む第１有底孔と、他方の面側から窪む第２有底孔と、前記第１有底孔と前記第２有底孔とが部分的に連通して形成された第１細孔と、を有する第１多孔質体と、
    前記流路に面する前記第２金属層の一方の面側から窪む第３有底孔と、他方の面側から窪む第４有底孔と、前記第３有底孔と前記第４有底孔とが部分的に連通して形成された第２細孔と、を有する第２多孔質体と、を含み、
    前記多孔質体は、前記中間金属層には設けられていないループ型ヒートパイプ。
  2. 前記第１多孔質体は、前記第１金属層の前記流路に面する領域に部分的に配置されている請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
  3. 前記第２多孔質体は、前記第２金属層の前記流路に面する領域に部分的に配置されている請求項１又は２に記載のループ型ヒートパイプ。
  4. 前記中間金属層に、前記流路を左右方向に拡幅する溝が形成されている請求項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. 前記溝は、前記中間金属層の上面側から下面側に窪む有底溝である請求項４に記載のループ型ヒートパイプ。
  6. 前記溝は、前記中間金属層の上面側から下面側に窪む有底溝と、前記中間金属層の下面側から上面側に窪む有底溝とが互いに連通して形成されている請求項４に記載のループ型ヒートパイプ。
  7. 前記溝は、前記中間金属層の上面側から下面側に貫通する貫通溝である請求項４に記載のループ型ヒートパイプ。
  8. 前記第１多孔質体は、前記第１金属層の前記流路に面する領域から前記流路に面しない領域に延在している請求項１乃至７の何れか一項に記載のループ型ヒートパイプ。
  9. 前記第２多孔質体は、前記第２金属層の前記流路に面する領域から前記流路に面しない領域に延在している請求項１乃至８の何れか一項に記載のループ型ヒートパイプ。
  10. 前記流路は、前記液管に設けられた唯一の流路である請求項１乃至９の何れか一項に記載のループ型ヒートパイプ。
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