JP7476913B2 - Pumps, heat pipes - Google Patents

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本発明は、ポンプ、及びヒートパイプに関する。 The present invention relates to a pump and a heat pipe.

特許文献1に記載のヒートパイプは、外部から熱を受ける加熱端部と外部から冷却されることにより放熱を行う冷却端部とを備え,その中空内部が密閉可能なコンテナと、このコンテナ内に封入され、気化と凝縮とを行う作動液体と、コンテナの内部壁面に沿って設けられ,冷却端部から加熱端部へ作動液体を移動させるウィックと、を備えている。 The heat pipe described in Patent Document 1 has a heating end that receives heat from the outside and a cooling end that dissipates heat by being cooled from the outside. It also has a container whose hollow interior can be sealed, a working liquid that is sealed inside the container and undergoes vaporization and condensation, and a wick that is provided along the inner wall surface of the container and moves the working liquid from the cooling end to the heating end.

特開2004-28406号公報JP 2004-28406 A

従来のヒートパイプでは、親液性の多孔質体であるウィックが、毛細管現象によって液体を凝縮器(冷却端部)から目的位置としての蒸発器(加熱端部)へ移動させる。このような構成では、液体は、親液性の多孔質体に形成された多数の孔の孔壁と接触しながら移動するため、流路の流体抵抗が大きくなり、目的位置への液体の移動量が少なくなってしまう。 In conventional heat pipes, the wick, which is a hydrophilic porous material, uses capillary action to move the liquid from the condenser (cooling end) to the evaporator (heating end) as the destination. In this type of configuration, the liquid moves while coming into contact with the pore walls of the many holes formed in the hydrophilic porous material, which increases the fluid resistance of the flow path and reduces the amount of liquid moving to the destination.

本開示の課題は、親液性の多孔質体を用いて液体を目的位置へ移動させる場合と比して、単位時間当たりに多くの量の液体を目的位置へ移動させることである。 The objective of this disclosure is to move a larger amount of liquid to a target location per unit time compared to moving liquid to a target location using a lyophilic porous body.

本発明の第1態様に係るポンプは、気相領域と液相領域との少なくとも一部を仕切る疎液性の多孔質体と、前記液相領域に臨み、前記気相領域から前記多孔質体を通ってきた蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、凝縮器は、気相領域から多孔質体を通って液相領域へ向かう蒸気を凝縮させる。凝縮した液体は、多孔質体の液相領域側の部分の液体を液相領域に押し出す。液相領域の液体は、この押し出し力により、液相領域内で移動する。換言すれば、ポンプは、この押し出し力により、液相領域内で液体を移動させる。このため、親液性の多孔質体内で液体を移動させる場合と比して、流路の流体抵抗が小さくなり、単位時間当たりに多くの量の液体を目的位置へ移動させることができる。
The pump according to a first aspect of the present invention is characterized in that it comprises a liquidphobic porous body that separates at least a part of a gas phase region and a liquid phase region, and a condenser that faces the liquid phase region and condenses steam that has passed through the porous body from the gas phase region.
According to the above configuration, the condenser condenses the vapor flowing from the gas phase region through the porous body toward the liquid phase region. The condensed liquid pushes the liquid in the portion of the porous body on the liquid phase region side into the liquid phase region. The liquid in the liquid phase region moves within the liquid phase region due to this pushing force. In other words, the pump moves the liquid within the liquid phase region by this pushing force. Therefore, the fluid resistance of the flow path is smaller than when moving liquid within a lyophilic porous body, and a large amount of liquid can be moved to the target position per unit time.

本開示の第2態様に係るポンプは、第1態様に記載のポンプにおいて、前記多孔質体は、水平方向に延びており、前記凝縮器は、前記多孔質体の一方側に配置されていることを特徴とする。 The pump according to the second aspect of the present disclosure is the pump according to the first aspect, characterized in that the porous body extends horizontally and the condenser is disposed on one side of the porous body.

上記構成によれば、ポンプは、水平方向に延びている多孔質体に沿って多孔質体の一方側から他方側へ液体を移動させる。このため、多孔質体の他方側が一方側と比して高くなるように多孔質体が傾斜している場合と比して、単位時間当たりに多くの量の液体を目的位置へ移動させることができる。 According to the above configuration, the pump moves liquid from one side of the porous body to the other side along the porous body extending in the horizontal direction. Therefore, a larger amount of liquid can be moved to the target position per unit time compared to a case in which the porous body is inclined so that the other side is higher than the one side.

本開示の第3態様に係るヒートパイプは、気相領域と液相領域との少なくとも一部を仕切る疎液性の多孔質体と、前記液相領域に臨み、前記気相領域から前記多孔質体を通ってきた蒸気を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器に対して前記多孔質体に沿った方向に離間し、前記液相領域に臨み、前記凝縮器からの液体を蒸発させる蒸発器と、を備えたことを特徴とする。 The heat pipe according to the third aspect of the present disclosure is characterized by comprising a lyophobic porous body that separates at least a portion of a gas phase region and a liquid phase region, a condenser that faces the liquid phase region and condenses the vapor that has passed from the gas phase region through the porous body, and an evaporator that is spaced apart from the condenser in a direction along the porous body, faces the liquid phase region, and evaporates the liquid from the condenser.

上記構成によれば、凝縮器は、気相領域から多孔質体を通って液相領域へ向かう蒸気を凝縮させる。凝縮した液体は、多孔質体の液相領域側の部分の液体を液相領域に押し出す。この押し出し力により、液体は、液相領域内で蒸発器側へ移動する。 According to the above configuration, the condenser condenses the vapor passing from the gas phase region through the porous body toward the liquid phase region. The condensed liquid pushes the liquid in the portion of the porous body on the liquid phase region side into the liquid phase region. This pushing force causes the liquid to move toward the evaporator within the liquid phase region.

さらに、蒸発器は、凝縮器からの液体を蒸発させる。蒸気は、圧力差により、多孔質体を通って気相領域へ移動する。気相領域に移動した蒸気は、圧力差により、気相領域内で凝縮器側へ移動する。凝縮器側へ移動した蒸気は、多孔質体を通って液相領域へ向い、前述した工程が繰り返される。 The evaporator then evaporates the liquid from the condenser. The vapor moves through the porous medium to the gas phase region due to the pressure difference. The vapor that has moved to the gas phase region moves to the condenser side within the gas phase region due to the pressure difference. The vapor that has moved to the condenser side passes through the porous medium to the liquid phase region, and the above process is repeated.

これにより、親液性の多孔質体内で液体を移動させる場合と比して、単位時間当たりに蒸発器側へ移動する液体の量が多くなり、熱の移動量を多くすることができる。 This allows a larger amount of liquid to move to the evaporator side per unit time compared to moving liquid inside a lyophilic porous body, and therefore allows for a greater amount of heat to be transferred.

本開示の第4態様に係るヒートパイプは、第3態様に記載のヒートパイプにおいて、前記多孔質体は、水平方向に延びていることを特徴とする。 The heat pipe according to the fourth aspect of the present disclosure is the heat pipe according to the third aspect, characterized in that the porous body extends horizontally.

上記構成によれば、ヒートパイプは、水平方向に延びている多孔質体に沿って凝縮器側から蒸発器側へ液体を移動させる。このため、多孔質体の蒸発器側が凝縮器側と比して高くなるように多孔質体が傾斜している場合と比して、単位時間当たりに蒸発器側へ移動する液体の量が多くなり、熱の移動量を多くすることができる。 According to the above configuration, the heat pipe moves liquid from the condenser side to the evaporator side along the porous body extending horizontally. Therefore, compared to when the porous body is inclined so that the evaporator side of the porous body is higher than the condenser side, the amount of liquid that moves to the evaporator side per unit time is greater, and the amount of heat transferred can be increased.

本開示の第5態様に係るヒートパイプは、第3又は第4態様に記載のヒートパイプにおいて、前記蒸発器には、前記液相領域に臨み、液体に放熱する放熱部が設けられ、前記放熱部の全体が、前記液相領域を間において前記多孔質体と対向していることを特徴とする。 The heat pipe according to the fifth aspect of the present disclosure is the heat pipe according to the third or fourth aspect, characterized in that the evaporator is provided with a heat dissipation section that faces the liquid phase region and dissipates heat to the liquid, and the entire heat dissipation section faces the porous body across the liquid phase region.

上記構成によれば、放熱部の全体が、液相領域を間において多孔質体と対向している。このため、放熱部の一部だけが液相領域を間において多孔質体と対向している場合と比して、多孔質体を通って気相領域へ移動する蒸気の量が多くなり、熱の移動量を多くすることができる。 According to the above configuration, the entire heat dissipation section faces the porous body with the liquid phase region in between. Therefore, compared to when only a part of the heat dissipation section faces the porous body with the liquid phase region in between, the amount of steam that moves through the porous body to the gas phase region is greater, and the amount of heat transferred can be increased.

本開示の第6態様に係るヒートパイプは、第3~第5態様に記載の何れか1態様のヒートパイプにおいて、前記凝縮器には、前記液相領域に臨み、蒸気から受熱する受熱部が設けられ、前記受熱部の全体が、前記液相領域を間において前記多孔質体と対向していることを特徴とする。 The heat pipe according to the sixth aspect of the present disclosure is the heat pipe according to any one of the third to fifth aspects, characterized in that the condenser is provided with a heat receiving part that faces the liquid phase region and receives heat from the steam, and the entire heat receiving part faces the porous body across the liquid phase region.

上記構成によれば、受熱部の全体が、液相領域を間において多孔質体と対向している。このため、受熱部の一部だけが液相領域を間において多孔質体と対向している場合と比して、多孔質体を通って凝縮する液体の量が多くなり、蒸発器側へ移動する液体の量を多くすることができる。 According to the above configuration, the entire heat receiving portion faces the porous body with the liquid phase region in between. Therefore, compared to when only a part of the heat receiving portion faces the porous body with the liquid phase region in between, the amount of liquid that condenses through the porous body is greater, and the amount of liquid that moves to the evaporator side can be increased.

本開示の第1実施形態に係るヒートパイプを示した各断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing a heat pipe according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1実施形態に係るヒートパイプに用いられる多孔質体の疎液性を説明するための説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the liquid phobicity of a porous body used in the heat pipe according to the first embodiment of the present disclosure. (A)(B)本開示の第1実施形態に係るヒートパイプの作動液体の移動方向を示した模式図である。3A and 3B are schematic diagrams showing the direction of movement of a working liquid in a heat pipe according to a first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1実施形態に係るヒートパイプの実施例を示した構成図である。1 is a configuration diagram showing an example of a heat pipe according to a first embodiment of the present disclosure; 本開示の第1実施形態に係るヒートパイプの実施例、及び比較例の評価結果をグラフで示した図面である。1 is a graph showing evaluation results of examples and comparative examples of the heat pipe according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第1実施形態に係るヒートパイプの実施例に対する比較例を示した構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a comparative example for the example of the heat pipe according to the first embodiment of the present disclosure. 本開示の第2実施形態に係るヒートパイプを示した各断面図である。5A to 5C are cross-sectional views showing a heat pipe according to a second embodiment of the present disclosure. 本開示の第3実施形態に係るヒートパイプを示した各断面図である。11A to 11C are cross-sectional views showing a heat pipe according to a third embodiment of the present disclosure. 本開示の第4実施形態に係るヒートパイプを示した各断面図である。11A to 11C are cross-sectional views showing a heat pipe according to a fourth embodiment of the present disclosure.

<第1実施形態>
本開示の第1実施形態に係るポンプ、及びヒートパイプの一例について、図1~図6を用いて説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、図中に示す矢印Hはヒートパイプのパイプ上下方向(鉛直方向)を示し、矢印Wはヒートパイプのパイプ幅方向(水平方向)を示し、矢印Lはヒートパイプのパイプ長手方向(水平方向)を示す。
First Embodiment
An example of a pump and a heat pipe according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 1 to 6. Note that all of the drawings used in the following description are schematic, and the dimensional relationships between elements and the ratios between elements shown in the drawings do not necessarily correspond to the actual ones. Also, the arrow H shown in the drawings indicates the up-down direction (vertical direction) of the heat pipe, the arrow W indicates the pipe width direction (horizontal direction) of the heat pipe, and the arrow L indicates the pipe longitudinal direction (horizontal direction) of the heat pipe.

(全体構成)
ヒートパイプ10は、図1に示されるように、内部が空洞とされると共にパイプ長手方向に延びる直方体状の筐体12と、筐体12の内部で蒸発と凝縮とを繰り返す作動液体と、気相領域50と液相領域52とを上下方向に仕切るシート状の多孔質体40とを備えている。具体的には、多孔質体40の上方が、液相領域52とされ、多孔質体40の下方が、気相領域50とされている。さらに、ヒートパイプ10は、作動液体を冷却する冷却部20と、作動液体を加熱する発熱部30とを備えている。
(overall structure)
1, the heat pipe 10 includes a rectangular parallelepiped housing 12 that is hollow inside and extends in the longitudinal direction of the pipe, a working liquid that repeatedly evaporates and condenses inside the housing 12, and a sheet-like porous body 40 that vertically separates a gas phase region 50 and a liquid phase region 52. Specifically, the upper part of the porous body 40 is the liquid phase region 52, and the lower part of the porous body 40 is the gas phase region 50. Furthermore, the heat pipe 10 includes a cooling section 20 that cools the working liquid, and a heating section 30 that heats the working liquid.

〔筐体12、冷却部20、発熱部30〕
筐体12は、樹脂材料で形成されており、内部が真空状態とされている。
[Housing 12, cooling unit 20, heat generating unit 30]
The housing 12 is made of a resin material, and the inside of the housing 12 is in a vacuum state.

冷却部20は、図1に示されるように、パイプ長手方向に延びる直方体状とされ、筐体12においてパイプ長手方向の一方側の部分に配置されている。具体的には、筐体12の天板14においてパイプ長手方向の一方側の部分には、筐体12の内部と外部とを貫通する貫通孔14aが形成されており、冷却部20の一部がこの貫通孔14aに嵌められている。冷却部20は、凝縮器の一例である。 As shown in FIG. 1, the cooling unit 20 is a rectangular parallelepiped extending in the longitudinal direction of the pipe, and is disposed on one side of the housing 12 in the longitudinal direction of the pipe. Specifically, a through hole 14a that penetrates between the inside and outside of the housing 12 is formed on one side of the longitudinal direction of the pipe in the top plate 14 of the housing 12, and a part of the cooling unit 20 is fitted into this through hole 14a. The cooling unit 20 is an example of a condenser.

また、冷却部20に形成されて液相領域52に臨んでいる一面が作動液体から受熱する受熱面22とされている。さらに、受熱面22の全体が、液相領域52を間において多孔質体40と対向している。受熱面22は、受熱部の一例である。 The surface of the cooling section 20 facing the liquid phase region 52 is the heat receiving surface 22 that receives heat from the working liquid. Furthermore, the entire heat receiving surface 22 faces the porous body 40 with the liquid phase region 52 in between. The heat receiving surface 22 is an example of a heat receiving section.

そして、冷却部20は、例えば、水冷ブロックやヒートシンクなどによって冷却されており、冷却部20の受熱面22と接触する作動液体を冷却するようになっている。 The cooling unit 20 is cooled, for example, by a water-cooled block or a heat sink, and is configured to cool the working liquid that comes into contact with the heat-receiving surface 22 of the cooling unit 20.

発熱部30は、図1に示されるように、パイプ長手方向に延びる直方体状とされ、筐体12においてパイプ長手方向の他方側の部分に配置されている。具体的には、筐体12の天板14においてパイプ長手方向の他方側の部分には、筐体12の内部と外部とを貫通する貫通孔14bが形成されており、発熱部30の一部がこの貫通孔14bに嵌められている。発熱部は、蒸発器の一例である。 As shown in FIG. 1, the heat generating unit 30 is a rectangular parallelepiped extending in the pipe longitudinal direction, and is disposed in the other side of the pipe longitudinal direction in the housing 12. Specifically, a through hole 14b penetrating the inside and outside of the housing 12 is formed in the other side of the pipe longitudinal direction in the top plate 14 of the housing 12, and a part of the heat generating unit 30 is fitted into this through hole 14b. The heat generating unit is an example of an evaporator.

また、発熱部30に形成されて液相領域52に臨んでいる一面が作動液体に放熱する放熱面32とされている。さらに、放熱面32の全体が、液相領域52を間において多孔質体40と対向している。放熱面32は、放熱部の一例である。 The surface of the heat generating portion 30 facing the liquid phase region 52 is a heat dissipation surface 32 that dissipates heat to the working liquid. Furthermore, the entire heat dissipation surface 32 faces the porous body 40 with the liquid phase region 52 in between. The heat dissipation surface 32 is an example of a heat dissipation portion.

そして、発熱部30は、例えば、Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT)やMetal-Oxide Semiconductor(MOS)などの半導体素子などによって加熱されることで発熱しており、発熱部30の放熱面32と接触する作動液体を加熱するようになっている。 The heat generating unit 30 generates heat by being heated by semiconductor elements such as an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) or a Metal-Oxide Semiconductor (MOS), and heats the working liquid that comes into contact with the heat dissipation surface 32 of the heat generating unit 30.

〔多孔質体40〕
多孔質体40は、疎液性の材料によって形成され、蒸気を透過させるが液体を透過させないシート状とされている。そして、多孔質体40は、図1に示されるように、筐体12の内部を上下方向に仕切るように配置されている。
[Porous body 40]
The porous body 40 is made of a liquid-phobic material and is in the form of a sheet that is permeable to vapor but not to liquid. As shown in FIG. 1, the porous body 40 is disposed so as to divide the inside of the housing 12 into upper and lower compartments.

具体的には、多孔質体40の厚さ方向は、上下方向とされており、多孔質体40は、水平方向に延びている。さらに、多孔質体40は、発熱部30の放熱面32及び冷却部20の受熱面22が臨む液相領域52と、気相領域50とを仕切っている。そして、気相領域50が、液相領域52と比して広くされている。また、多孔質体40においてパイプ長手方向の一方側に冷却部20が配置されておりに多孔質体40においてパイプ長手方向の他方側に発熱部30が配置されている。 Specifically, the thickness direction of the porous body 40 is the vertical direction, and the porous body 40 extends in the horizontal direction. Furthermore, the porous body 40 separates a liquid phase region 52, which faces the heat dissipation surface 32 of the heat generating part 30 and the heat receiving surface 22 of the cooling part 20, from a gas phase region 50. The gas phase region 50 is wider than the liquid phase region 52. In addition, the cooling part 20 is disposed on one side of the porous body 40 in the longitudinal direction of the pipe, and the heat generating part 30 is disposed on the other side of the porous body 40 in the longitudinal direction of the pipe.

ここで、本実施形態において「疎液性の材料」とは、作動液体との接触角αが90度以上の材料である。接触角とは、液体と固体がどのように「濡れるか、濡れないか」、つまり、濡れ性を評価するのに用いられる。具体的には、図2に示されるように、多孔質体40を構成する材料で形成された面Mに液滴Tを付着させ、それを横から観察し、この液滴Tの盛り上がりの角度、すなわち、固液界面(水平線)と液滴端での接線との二つの線がなす角が接触角αである。そして、接触角αが大きいほど疎液性が高いことを示す。なお、本実施形態では、疎液性の材料によって形成された多孔質体40を、疎水性の多孔質体40と称する。 Here, in this embodiment, a "lyophobic material" is a material with a contact angle α of 90 degrees or more with the working liquid. The contact angle is used to evaluate how a liquid and a solid "wet or not wet," that is, wettability. Specifically, as shown in FIG. 2, a droplet T is attached to a surface M formed of a material constituting the porous body 40, and observed from the side. The angle of the rise of the droplet T, that is, the angle between the solid-liquid interface (horizontal line) and the tangent line at the end of the droplet, is the contact angle α. The larger the contact angle α, the higher the lyophobicity. In this embodiment, the porous body 40 formed of a lyophobic material is referred to as a hydrophobic porous body 40.

また、本実施形態において「多孔質体」とは、空隙率が20〔%〕以上95〔%〕以下の部材であり、好ましくは、空隙率が50〔%〕以上80〔%〕以下の部材である。 In addition, in this embodiment, a "porous body" is a member with a porosity of 20% or more and 95% or less, and preferably a member with a porosity of 50% or more and 80% or less.

なお、実施形態においては、多孔質体40として、厚さ0.5〔mm〕で、空隙率が75〔%〕のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のシート材が用いられ、作動液体として、水が用いられている。 In this embodiment, a sheet of polytetrafluoroethylene (PTFE) with a thickness of 0.5 mm and a porosity of 75% is used as the porous body 40, and water is used as the working liquid.

(作用)
次に、ヒートパイプ10の作用について説明する。
疎水性の多孔質体40は、蒸気を透過させるが液体を透過させない部材である。このため、液相領域52の作動液体は、図3(A)に示されるように、多孔質体40の空隙部40aに湾曲状に突出する。
(Action)
Next, the operation of the heat pipe 10 will be described.
The hydrophobic porous body 40 is a member that allows vapor to pass through but does not allow liquid to pass through, so that the working liquid in the liquid phase region 52 protrudes in a curved shape into the voids 40a of the porous body 40 as shown in FIG.

図1に示す冷却部20側の液相領域52では、冷却部20は、受熱面22と接触する作動液体を冷却し、気相領域50から多孔質体40を通って液相領域52へ向かう作動液体の蒸気(以下「作動液蒸気」と記載することがある)を凝縮させる。このようにして、冷却部20では、作動液蒸気が凝縮した時の凝縮潜熱によって冷却部20が加熱される。 In the liquid phase region 52 on the cooling section 20 side shown in FIG. 1, the cooling section 20 cools the working liquid in contact with the heat receiving surface 22, and condenses the vapor of the working liquid (hereinafter sometimes referred to as "working liquid vapor") traveling from the gas phase region 50 through the porous body 40 toward the liquid phase region 52. In this way, the cooling section 20 is heated by the latent heat of condensation generated when the working liquid vapor condenses.

また、凝縮した作動液体は、図1、図3(B)に示す矢印A方向に、多孔質体40の空隙部40aに湾曲状に突出していた作動液体を液相領域52に押し出す。作動液体は、この押し出し力により、図1、図3(B)に示す矢印B方向に、液相領域52内で発熱部30側へ移動する。 The condensed working liquid also pushes the working liquid that protrudes in a curved shape into the voids 40a of the porous body 40 into the liquid phase region 52 in the direction of the arrow A shown in Figures 1 and 3 (B). This pushing force causes the working liquid to move in the liquid phase region 52 toward the heat generating portion 30 in the direction of the arrow B shown in Figures 1 and 3 (B).

このように、ヒートパイプ10では、作動液体が、水平方向に延びている多孔質体40に沿って多孔質体40の一方側から他方側へ移動する。 In this way, in the heat pipe 10, the working liquid moves from one side of the porous body 40 to the other side along the porous body 40, which extends horizontally.

さらに、発熱部30は、冷却部20側から移動してきた作動液体を加熱して蒸発させる。このようにして、発熱部30では、作動液体が蒸発した時の蒸発潜熱によって発熱部30が冷却される。 Furthermore, the heat generating section 30 heats and evaporates the working liquid that has moved from the cooling section 20 side. In this way, the heat generating section 30 is cooled by the latent heat of vaporization generated when the working liquid evaporates.

蒸発した作動液蒸気は、温度差から生じる圧力差により、図1に示す矢印C方向に、多孔質体40を通って気相領域50へ移動する。気相領域50に移動した作動液蒸気は、温度差から生じる圧力差により、図1に示す矢印D方向に、気相領域50内で冷却部20側へ移動する。冷却部20側へ移動した作動液蒸気は、多孔質体40を通って液相領域52へ向い、前述した工程が繰り返される。 The evaporated working fluid vapor moves through the porous body 40 to the gas phase region 50 in the direction of arrow C shown in FIG. 1 due to the pressure difference resulting from the temperature difference. The working fluid vapor that has moved to the gas phase region 50 moves within the gas phase region 50 to the cooling section 20 side in the direction of arrow D shown in FIG. 1 due to the pressure difference resulting from the temperature difference. The working fluid vapor that has moved to the cooling section 20 side passes through the porous body 40 toward the liquid phase region 52, and the above-mentioned process is repeated.

この工程が繰り返されることで、発熱部30では、作動液体が蒸発した時の蒸発潜熱によって発熱部30が継続的に冷却される。 By repeating this process, the heat generating section 30 is continuously cooled by the latent heat of vaporization generated when the working liquid evaporates.

このように、気相領域50と液相領域52とを仕切る多孔質体40と、液相領域52に臨み、気相領域50から多孔質体40を通ってきた作動液蒸気を凝縮する冷却部20とで、液相領域52内で作動液体を移動させるポンプ18が構成されている。 In this way, the pump 18 that moves the working liquid within the liquid phase region 52 is composed of the porous body 40 that separates the gas phase region 50 and the liquid phase region 52, and the cooling section 20 that faces the liquid phase region 52 and condenses the working liquid vapor that has passed from the gas phase region 50 through the porous body 40.

(評価)
次に、本実施形態に係る実施例のヒートパイプ10と比較例のヒートパイプ510との評価について説明する。
(evaluation)
Next, an evaluation of the heat pipe 10 of the example according to this embodiment and the heat pipe 510 of the comparative example will be described.

〔評価仕様〕
-実施例-
実施例のヒートパイプ10の冷却部20として、図4に示されるように、銅プレート20a、及び冷却水が内部を流れる冷却路20bが用いられている。具体的には、銅プレート20a、及び冷却路20bをこの順番で下方から上方へ重ねており、銅プレート20aが液相領域52に臨んでいる。
[Evaluation specifications]
-Example-
4, a copper plate 20a and a cooling passage 20b through which cooling water flows are used as the cooling portion 20 of the heat pipe 10 of the embodiment. Specifically, the copper plate 20a and the cooling passage 20b are stacked in this order from bottom to top, and the copper plate 20a faces the liquid phase region 52.

また、冷却部20によって作動液蒸気が凝縮した時の凝縮潜熱を測定するために、冷却部20には、冷却路20bにおいて銅プレート20aと重なる部分を挟むように、一対の熱電対20cが配置されている。さらに、冷却路20bの内部を流れる冷却水の流量を測定するために、冷却部20には、流量計20dが配置されている。 In addition, in order to measure the latent heat of condensation when the working fluid vapor is condensed by the cooling unit 20, a pair of thermocouples 20c are arranged in the cooling unit 20 so as to sandwich the portion of the cooling path 20b that overlaps with the copper plate 20a. Furthermore, in order to measure the flow rate of the cooling water flowing inside the cooling path 20b, a flow meter 20d is arranged in the cooling unit 20.

また、発熱部30として、銅プレート30a、ラバーヒータ30b、及び断熱材30cが用いられている。具体的には、銅プレート30a、ラバーヒータ30b、及び断熱材30cをこの順番で下方から上方へ重ねており、銅プレート30aが液相領域52に臨んでいる。 The heat generating section 30 is made up of a copper plate 30a, a rubber heater 30b, and a heat insulating material 30c. Specifically, the copper plate 30a, the rubber heater 30b, and the heat insulating material 30c are stacked in this order from bottom to top, with the copper plate 30a facing the liquid phase region 52.

さらに、多孔質体40として、厚さ0.5〔mm〕で、空隙率が75〔%〕のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のシート材が用いられ、作動液体として、水が用いられている。 Furthermore, a sheet of polytetrafluoroethylene (PTFE) with a thickness of 0.5 mm and a porosity of 75% is used as the porous body 40, and water is used as the working liquid.

-比較例-
比較例のヒートパイプ510の筐体12の内部には、作動液蒸気が真空密封されており、図6に示されるように、気相領域550が形成されている。また、筐体12の内壁に毛細管構造を有するウィック540が取り付けられている。さらに、ヒートパイプ510は、実施例と同様に、冷却部20と発熱部30とを備えている。
--Comparative Example--
The working fluid vapor is vacuum sealed inside the housing 12 of the heat pipe 510 of the comparative example, and a gas phase region 550 is formed as shown in Fig. 6. A wick 540 having a capillary structure is attached to the inner wall of the housing 12. Furthermore, the heat pipe 510 includes a cooling section 20 and a heat generating section 30, similar to the embodiment.

具体的には、ウィック540は、シート状で、親液性の多孔質体であって、筐体12の天板14に筐体12の内部から取り付けられており、作動液体によって濡れている。そして、ウィック540においてパイプ長手方向の一方側の部分が、冷却部20の銅プレート20aと接触し、ウィック540においてパイプ長手方向の他方側の部分が、発熱部30の銅プレート30aと接触している。このウィック540として、厚さ0.6〔mm〕で、空隙率が44〔%〕の親液性ポリエチレン多孔質体焼結体が用いられている。 Specifically, the wick 540 is a sheet-like, hydrophilic porous body that is attached to the top plate 14 of the housing 12 from inside the housing 12 and is wetted by the working liquid. One side of the wick 540 in the longitudinal direction of the pipe is in contact with the copper plate 20a of the cooling section 20, and the other side of the wick 540 in the longitudinal direction of the pipe is in contact with the copper plate 30a of the heating section 30. A hydrophilic sintered polyethylene porous body with a thickness of 0.6 mm and a porosity of 44% is used as the wick 540.

以上、記載した以外の仕様については、実施例と比較例とで同様である。 Specifications other than those described above are the same for the examples and comparative examples.

この構成において、比較例のヒートパイプ510では、発熱部30がウィック540内の作動液体を加熱して蒸発させる。蒸発した作動液蒸気は、ウィック540内から気相領域550に放出される。気相領域550に放出された作動液蒸気は、温度差から生じる圧力差により、気相領域550内で発熱部30側から冷却部20側へ移動する(図6に示す矢印F参照)。 In this configuration, in the comparative heat pipe 510, the heat generating part 30 heats the working liquid in the wick 540 and evaporates it. The evaporated working liquid vapor is released from the wick 540 into the gas phase region 550. The working liquid vapor released into the gas phase region 550 moves from the heat generating part 30 side to the cooling part 20 side within the gas phase region 550 due to the pressure difference resulting from the temperature difference (see arrow F in FIG. 6).

さらに、冷却部20が、冷却部20側へ移動してきた作動液蒸気を凝縮する。凝縮した作動液体は、ウィック540を濡らし、ウィック540内で、毛細管現象により、冷却部20側から発熱部30側へ移動する。そして、ヒートパイプ510では、前述した工程が繰り返される。 The cooling unit 20 then condenses the working fluid vapor that has moved toward the cooling unit 20. The condensed working fluid wets the wick 540, and moves from the cooling unit 20 to the heat generating unit 30 within the wick 540 due to capillary action. The above-mentioned process is then repeated in the heat pipe 510.

〔評価項目〕
冷却液を冷却路20bに流すことで冷却部20によって作動液体が冷却される冷却熱量(除熱量)と、電力が供給されたラバーヒータ30bの出力により発熱部30によって作動液体が加熱される加熱量(放熱量)との関係を評価した。
〔Evaluation item〕
The relationship was evaluated between the amount of cooling heat (amount of heat removed) by which the working liquid is cooled by the cooling section 20 by flowing the cooling liquid through the cooling path 20b, and the amount of heat (amount of heat dissipated) by which the working liquid is heated by the heat generating section 30 due to the output of the rubber heater 30b supplied with electricity.

具体的には、一対の熱電対20c及び流量計20dによって冷却熱量を計測し、ラバーヒータ30bに供給される電力によって加熱量を計測した。なお、ラバーヒータ30bの限界出力は、30〔W〕である。つまり、ラバーヒータ30bに供給される最大電力は、30〔W〕である。 Specifically, the amount of cooling heat was measured using a pair of thermocouples 20c and a flow meter 20d, and the amount of heating was measured using the power supplied to the rubber heater 30b. The limit output of the rubber heater 30b is 30 [W]. In other words, the maximum power supplied to the rubber heater 30b is 30 [W].

〔評価結果〕
図5には、評価結果が記載されたグラフが示されている。図5のグラフの縦軸が、熱量〔W〕で、グラフの横軸が、経過時間〔S〕である。
〔Evaluation results〕
A graph showing the evaluation results is shown in Fig. 5. The vertical axis of the graph in Fig. 5 represents the amount of heat [W], and the horizontal axis of the graph represents the elapsed time [S].

実線L1が、実施例に係るヒートパイプ10の発熱部30によって作動液体が加熱された加熱量であって、二点鎖線L2が、ヒートパイプ10の冷却部20によって作動液体が冷却された冷却熱量である。 The solid line L1 represents the amount of heat applied to the working liquid by the heat generating section 30 of the heat pipe 10 in the embodiment, and the two-dot chain line L2 represents the amount of heat applied to the working liquid by the cooling section 20 of the heat pipe 10.

これに対して、実線L11が、比較例に係るヒートパイプ510の発熱部30によって作動液体が加熱された加熱量であって、二点鎖線L12が、ヒートパイプ510の冷却部20によって作動液体が冷却された冷却熱量である。 In contrast, the solid line L11 represents the amount of heat applied to the working liquid by the heat generating portion 30 of the heat pipe 510 in the comparative example, and the two-dot chain line L12 represents the amount of heat applied to the working liquid by the cooling portion 20 of the heat pipe 510.

実線L1に示されるように、実施例に係るヒートパイプ10においては、ラバーヒータ30bの限界出力で、加熱量が安定している。 As shown by the solid line L1, in the heat pipe 10 of the embodiment, the amount of heat is stable at the limit output of the rubber heater 30b.

これに対して、実線L11に示されるように、比較例に係るヒートパイプ510においては、ラバーヒータ30bの出力が限界出力に到達せず、ピーク後直ちに低下している。これは、発熱部30側への作動液体の移動が不十分でドライアウトしたためと考えられる。具体的には、発熱部30側への作動液体の移動が不十分であるため、発熱部30によって加熱される作動液体が不十分であったと考えられる。 In contrast, as shown by the solid line L11, in the heat pipe 510 according to the comparative example, the output of the rubber heater 30b does not reach the limit output, and drops immediately after the peak. This is thought to be because the movement of the working liquid to the heat generating part 30 side is insufficient, causing it to dry out. Specifically, it is thought that the movement of the working liquid to the heat generating part 30 side is insufficient, and therefore the working liquid heated by the heat generating part 30 is insufficient.

この結果より、実施例に係るヒートパイプ10は、比較例に係るヒートパイプ510と比して、単位時間当たりに多くの量の作動液体を冷却部20側から発熱部30側へ移動させている。換言すれば、ヒートパイプ10のポンプ18は、比較例に係るヒートパイプ510と比して、単位時間当たりに多くの量の作動液体を冷却部20側から発熱部30側へ移動させている。 These results show that the heat pipe 10 of the embodiment moves a larger amount of working liquid from the cooling section 20 side to the heat generating section 30 side per unit time compared to the heat pipe 510 of the comparative example. In other words, the pump 18 of the heat pipe 10 moves a larger amount of working liquid from the cooling section 20 side to the heat generating section 30 side per unit time compared to the heat pipe 510 of the comparative example.

また、実施例に係るヒートパイプ10では、比較例に係るヒートパイプ510と比して、加熱量(放熱量)が多くなっている。換言すれば、実施例に係るヒートパイプ10では、比較例に係るヒートパイプ510と比して、発熱部30を効果的に除熱している。 In addition, the heat pipe 10 according to the embodiment has a larger amount of heat (amount of heat dissipation) than the heat pipe 510 according to the comparative example. In other words, the heat pipe 10 according to the embodiment removes heat from the heat generating portion 30 more effectively than the heat pipe 510 according to the comparative example.

〔考察〕
親液性の多孔質体であるウィック540を用いて作動液体を移動(輸送)させる比較例に係るヒートパイプ510は、冷却部20側から発熱部30側へウィック540内で作動液体を移動させる。このため、流路の流体抵抗が大きく、冷却部20側から発熱部30側への移動距離が長くなると移動速度が急激に遅くなる。つまり、単位時間当たりに冷却部20側から発熱部30側へ移動する作動液体の量が少なくなる。
[Considerations]
The heat pipe 510 according to the comparative example, which uses a wick 540 that is a hydrophilic porous material to move (transport) the working liquid, moves the working liquid from the cooling unit 20 side to the heat generating unit 30 side within the wick 540. For this reason, the fluid resistance of the flow path is large, and the moving speed decreases rapidly when the moving distance from the cooling unit 20 side to the heat generating unit 30 side becomes long. In other words, the amount of working liquid that moves from the cooling unit 20 side to the heat generating unit 30 side per unit time decreases.

これに対して、実施例に係るヒートパイプ10は、冷却部20側から発熱部30側へ液相領域52内で作動液体を移動させる。このため、流路の流体抵抗が小さく、冷却部20側から発熱部30側への移動距離が長くても移動速度が急激に遅くなることはない。つまり、単位時間当たりに冷却部20側から発熱部30側へ移動する作動液体の量が、ヒートパイプ510と比して多くなる。 In contrast, the heat pipe 10 according to the embodiment moves the working liquid from the cooling section 20 side to the heat generating section 30 side within the liquid phase region 52. Therefore, the fluid resistance of the flow path is small, and even if the moving distance from the cooling section 20 side to the heat generating section 30 side is long, the moving speed does not suddenly slow down. In other words, the amount of working liquid that moves from the cooling section 20 side to the heat generating section 30 side per unit time is greater than that of the heat pipe 510.

(まとめ)
以上説明したように、ヒートパイプ10に備えられたポンプ18においては、冷却部20が、気相領域50から多孔質体40を通って液相領域52へ向かう作動液蒸気を凝縮させる。凝縮した作動液体は、多孔質体40の液相領域側の部分の作動液体を液相領域52に押し出す。そして、作動液体は、この押し出し力により、液相領域52内で移動する。このため、比較例に係るヒートパイプ510と比して、単位時間当たりに多くの量の作動液体を冷却部20側から発熱部30側へ移動させることができる。
(summary)
As described above, in the pump 18 provided in the heat pipe 10, the cooling unit 20 condenses the working liquid vapor flowing from the gas phase region 50 through the porous body 40 toward the liquid phase region 52. The condensed working liquid pushes the working liquid in the portion of the porous body 40 on the liquid phase region side toward the liquid phase region 52. The working liquid moves within the liquid phase region 52 due to this pushing force. Therefore, compared to the heat pipe 510 according to the comparative example, a larger amount of working liquid can be moved per unit time from the cooling unit 20 side to the heat generating unit 30 side.

また、ポンプ18においては、多孔質体40は、水平方向に延びている。このため、多孔質体の発熱部30側が冷却部20側と比して高くなるように多孔質体が傾斜している場合と比して、単位時間当たりに多くの量の作動液体を冷却部20側から発熱部30側へ移動させることができる。 In addition, in the pump 18, the porous body 40 extends horizontally. Therefore, a larger amount of working liquid can be moved from the cooling section 20 side to the heating section 30 side per unit time compared to when the porous body is inclined so that the heating section 30 side of the porous body is higher than the cooling section 20 side.

また、ヒートパイプ10においては、ポンプ18を備えていることで、比較例に係るヒートパイプ510と比して、熱の移動量を多くすることができる。 In addition, the heat pipe 10 is equipped with a pump 18, which allows for a greater amount of heat transfer compared to the heat pipe 510 in the comparative example.

また、ヒートパイプ10においては、多孔質体40は、水平方向に延びている。このため、多孔質体40の発熱部30側が冷却部20側と比して高くなるように多孔質体が傾斜している場合と比して、単位時間当たりに多くの量の作動液体を発熱部30側へ移動させることで、熱の移動量を多くすることができる。 In addition, in the heat pipe 10, the porous body 40 extends horizontally. Therefore, compared to when the porous body 40 is inclined so that the heat generating section 30 side of the porous body is higher than the cooling section 20 side, a larger amount of working liquid can be moved to the heat generating section 30 side per unit time, thereby increasing the amount of heat transferred.

また、ヒートパイプ10においては、発熱部30に形成されて放熱面32の全体が、液相領域52を間において多孔質体40と対向している。このため、放熱面の一部だけが液相領域を間において多孔質体と対向している場合と比して、多孔質体40を通過する作動液蒸気の量が多くなることで、熱の移動量を多くすることができる。 In addition, in the heat pipe 10, the entire heat dissipation surface 32 formed in the heat generating portion 30 faces the porous body 40 with the liquid phase region 52 in between. Therefore, compared to when only a portion of the heat dissipation surface faces the porous body with the liquid phase region in between, the amount of working fluid vapor passing through the porous body 40 is increased, and the amount of heat transferred can be increased.

また、ヒートパイプ10においては、冷却部20に形成されて受熱面22の全体が、液相領域52を間において多孔質体40と対向している。このため、受熱面の一部だけが液相領域を間において多孔質体と対向している場合と比して、多孔質体40を通過する作動液蒸気の量が多くなることで、作動液体から効果的に受熱することができる。 In addition, in the heat pipe 10, the entire heat receiving surface 22 formed in the cooling section 20 faces the porous body 40 with the liquid phase region 52 in between. Therefore, compared to when only a portion of the heat receiving surface faces the porous body with the liquid phase region in between, the amount of working liquid vapor passing through the porous body 40 is greater, and heat can be received from the working liquid more effectively.

<第2実施形態>
次に、本開示の第2実施形態に係るポンプ、及びヒートパイプの一例について、図7を用いて説明する。なお、第2実施形態については、第1実施形態に対して異なる部分を主に説明する。
Second Embodiment
Next, an example of a pump and a heat pipe according to a second embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 7. Note that, regarding the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.

(全体構成)
第2実施形態に係るヒートパイプ110は、図7に示されるように、内部が空洞とされると共にパイプ長手方向に延びる円筒状の筐体112と、冷却部120と、発熱部130とを備えている。さらに、ヒートパイプ110は、筐体112の内部で気化と凝縮とを繰り返す作動液体と、気相領域150と液相領域152とを仕切るシート状の多孔質体140とを備えている。
(overall structure)
7, the heat pipe 110 according to the second embodiment includes a cylindrical housing 112 that is hollow and extends in the longitudinal direction of the pipe, a cooling section 120, and a heat generating section 130. The heat pipe 110 further includes a working liquid that repeatedly vaporizes and condenses inside the housing 112, and a sheet-like porous body 140 that separates a gas phase region 150 and a liquid phase region 152.

そして、多孔質体140と、冷却部120とで、液相領域152で作動液体を移動させるポンプ118が構成されている。 The porous body 140 and the cooling section 120 constitute a pump 118 that moves the working liquid in the liquid phase region 152.

〔冷却部120、発熱部130〕
冷却部120は、図7に示されるように、パイプ長手方向に延びる直方体状とされ、筐体112においてパイプ長手方向の一方側の部分に配置されている。具体的には、筐体112の円弧状の壁板114においてパイプ長手方向の一方側の部分には、筐体112の内部と外部とを貫通する貫通孔114aが形成されており、冷却部120の一部がこの貫通孔114bに嵌められている。冷却部120は、凝縮器の一例である。
[Cooling section 120, heating section 130]
7, the cooling unit 120 is in the shape of a rectangular parallelepiped extending in the pipe longitudinal direction, and is disposed on one side of the pipe longitudinal direction in the housing 112. Specifically, a through hole 114a penetrating the inside and outside of the housing 112 is formed in one side of the pipe longitudinal direction in the arc-shaped wall plate 114 of the housing 112, and a part of the cooling unit 120 is fitted into this through hole 114b. The cooling unit 120 is an example of a condenser.

また、冷却部120に形成されて液相領域152に臨んでいる一面が作動液体から受熱する受熱面122とされている。さらに、受熱面122の全体が、液相領域152を間において多孔質体140と対向している。受熱面122は、受熱部の一例である。 The surface of the cooling section 120 facing the liquid phase region 152 is a heat receiving surface 122 that receives heat from the working liquid. Furthermore, the entire heat receiving surface 122 faces the porous body 140 with the liquid phase region 152 in between. The heat receiving surface 122 is an example of a heat receiving section.

発熱部130は、図7に示されるように、パイプ長手方向に延びる直方体状とされ、筐体112においてパイプ長手方向の他方側の部分に配置されている。具体的には、筐体112の円弧状の壁板114においてパイプ長手方向の他方側の部分には、筐体112の内部と外部とを貫通する貫通孔114bが形成されており、冷却部120の一部がこの貫通孔114bに嵌められている。発熱部は、蒸発器の一例である。 As shown in FIG. 7, the heat generating unit 130 is a rectangular parallelepiped extending in the pipe longitudinal direction, and is disposed in the other side of the pipe longitudinal direction in the housing 112. Specifically, a through hole 114b penetrating the inside and outside of the housing 112 is formed in the other side of the pipe longitudinal direction in the arc-shaped wall plate 114 of the housing 112, and a part of the cooling unit 120 is fitted into this through hole 114b. The heat generating unit is an example of an evaporator.

また、発熱部130に形成されて液相領域152に臨んでいる一面が作動液体に放熱する放熱面132とされている。さらに、放熱面132の全体が、液相領域152を間において多孔質体140と対向している。放熱面132は、放熱部の一例である。 The surface of the heat generating portion 130 facing the liquid phase region 152 is a heat dissipation surface 132 that dissipates heat to the working liquid. Furthermore, the entire heat dissipation surface 132 faces the porous body 140 with the liquid phase region 152 in between. The heat dissipation surface 132 is an example of a heat dissipation portion.

〔多孔質体140〕
多孔質体140は、図7に示されるように、シート状とされ、筐体112の内部を気相領域150と液相領域152とに仕切るように配置されている。
[Porous body 140]
As shown in FIG. 7, the porous body 140 is in the form of a sheet, and is arranged so as to partition the inside of the housing 112 into a gas phase region 150 and a liquid phase region 152 .

具体的には、多孔質体140は、筐体112の内周面に沿ってパイプ長手方向に延びる円弧状の円弧部140aと、円弧部140aの両端から筐体112の内周面へ向かって延びて筐体112の内周面に突き当たる突当部140bとを備えている。 Specifically, the porous body 140 has an arc-shaped arc portion 140a that extends in the pipe longitudinal direction along the inner circumferential surface of the housing 112, and abutment portions 140b that extend from both ends of the arc portion 140a toward the inner circumferential surface of the housing 112 and abut against the inner circumferential surface of the housing 112.

<第3実施形態>
次に、本開示の第3実施形態に係るポンプ、及びヒートパイプの一例について、図8を用いて説明する。なお、第3実施形態については、第2実施形態に対して異なる部分を主に説明する。
Third Embodiment
Next, an example of a pump and a heat pipe according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 8. Note that, regarding the third embodiment, differences from the second embodiment will be mainly described.

(全体構成)
第3実施形態に係るヒートパイプ210は、図8に示されるように、円筒状の筐体112と、冷却部120と、発熱部130とを備えている。さらに、ヒートパイプ210は、筐体112の内部で気化と凝縮とを繰り返す作動液体と、気相領域250と液相領域252とを仕切るシート状の多孔質体240とを備えている。
(overall structure)
8, the heat pipe 210 according to the third embodiment includes a cylindrical housing 112, a cooling section 120, and a heat generating section 130. The heat pipe 210 further includes a working liquid that repeatedly vaporizes and condenses inside the housing 112, and a sheet-like porous body 240 that separates a gas phase region 250 and a liquid phase region 252.

そして、多孔質体240と、冷却部120とで、液相領域252内で作動液体を移動させるポンプ218が構成されている。 The porous body 240 and the cooling section 120 constitute a pump 218 that moves the working liquid within the liquid phase region 252.

〔多孔質体240〕
多孔質体240は、図8に示されるように、円筒状とされ、筐体112の内部を気相領域250と液相領域252とに仕切るように配置されている。
[Porous body 240]
As shown in FIG. 8, the porous body 240 is cylindrical, and is disposed so as to divide the inside of the housing 112 into a gas phase region 250 and a liquid phase region 252 .

具体的には、多孔質体240は、筐体112の内周面に沿ってパイプ長手方向に延びる円筒状とされている。そして、多孔質体240の内側が、気相領域250とされ、多孔質体240の外側が、液相領域252とされている。 Specifically, the porous body 240 is cylindrical and extends in the longitudinal direction of the pipe along the inner circumferential surface of the housing 112. The inside of the porous body 240 is a gas phase region 250, and the outside of the porous body 240 is a liquid phase region 252.

<第4実施形態>
次に、本開示の第4実施形態に係るポンプ、及びヒートパイプの一例について、図9を用いて説明する。なお、第4実施形態については、第3実施形態に対して異なる部分を主に説明する。
Fourth Embodiment
Next, an example of a pump and a heat pipe according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 9. Note that, regarding the fourth embodiment, differences from the third embodiment will be mainly described.

(全体構成)
第4実施形態に係るヒートパイプ310は、図9に示されるように、円筒状の筐体312と、冷却部320と、発熱部330とを備えている。さらに、筐体312の内部には、気化と凝縮とを繰り返す作動液体と、気相領域250と液相領域252とを仕切るシート状の多孔質体240とを備えている。
(overall structure)
9, a heat pipe 310 according to the fourth embodiment includes a cylindrical housing 312, a cooling section 320, and a heat generating section 330. The inside of the housing 312 further includes a working liquid that repeatedly vaporizes and condenses, and a sheet-like porous body 240 that separates a gas phase region 250 and a liquid phase region 252.

そして、多孔質体240と、冷却部320とで、液相領域252内で作動液体を移動させるポンプ318が構成されている。 The porous body 240 and the cooling section 320 constitute a pump 318 that moves the working liquid within the liquid phase region 252.

〔冷却部320、発熱部330〕
冷却部320は、図9に示されるように、パイプ長手方向に延びる円筒状とされ、筐体312においてパイプ長手方向の一方側の部分に配置されている。具体的には、筐体312は、パイプ長手方向において中央側の部分の中央部312aと、パイプ長手方向において一方側の部分の一方部312bと、パイプ長手方向において他方側の部分の他方部312cとを備えている。そして、円筒状の冷却部320は、中央部312aと一方部312bとに挟まれている。さらに、冷却部320の内周面と、筐体312の内周面とは、同一面状に配置されている。冷却部320は、凝縮器の一例である。
[Cooling section 320, heating section 330]
As shown in Fig. 9, the cooling unit 320 is cylindrical and extends in the pipe longitudinal direction, and is disposed in the housing 312 at one side in the pipe longitudinal direction. Specifically, the housing 312 includes a central portion 312a at the central side in the pipe longitudinal direction, a first portion 312b at one side in the pipe longitudinal direction, and a second portion 312c at the other side in the pipe longitudinal direction. The cylindrical cooling unit 320 is sandwiched between the central portion 312a and the first portion 312b. Furthermore, the inner peripheral surface of the cooling unit 320 and the inner peripheral surface of the housing 312 are disposed on the same plane. The cooling unit 320 is an example of a condenser.

また、冷却部320に形成されて液相領域252に臨んでいる一面が作動液体から受熱する受熱面322とされている。さらに、受熱面322の全体が、液相領域252を間において多孔質体240と対向している。受熱面322は、受熱部の一例である。 The surface of the cooling section 320 facing the liquid phase region 252 is a heat receiving surface 322 that receives heat from the working liquid. Furthermore, the entire heat receiving surface 322 faces the porous body 240 with the liquid phase region 252 in between. The heat receiving surface 322 is an example of a heat receiving section.

発熱部330は、図9に示されるように、パイプ長手方向に延びる円筒状とされ、筐体312においてパイプ長手方向の他方側の部分に配置されている。具体的には、円筒状の発熱部330は、中央部312aと他方部312cとに挟まれている。さらに、発熱部330の内周面と、筐体312の内周面とは、同一面状に配置されている。発熱部330は、蒸発器の一例である。 As shown in FIG. 9, the heat generating part 330 is cylindrical and extends in the longitudinal direction of the pipe, and is disposed in the other part of the housing 312 in the longitudinal direction of the pipe. Specifically, the cylindrical heat generating part 330 is sandwiched between the central part 312a and the other part 312c. Furthermore, the inner peripheral surface of the heat generating part 330 and the inner peripheral surface of the housing 312 are disposed on the same plane. The heat generating part 330 is an example of an evaporator.

また、発熱部330に形成されて液相領域252に臨んでいる一面が作動液体に放熱する放熱面332とされている。さらに、放熱面332の全体が、液相領域252を間において多孔質体240と対向している。放熱面332は、放熱部の一例である。 The surface of the heat generating portion 330 facing the liquid phase region 252 is a heat dissipation surface 332 that dissipates heat to the working liquid. Furthermore, the entire heat dissipation surface 332 faces the porous body 240 with the liquid phase region 252 in between. The heat dissipation surface 332 is an example of a heat dissipation portion.

このように、冷却部320が液相領域252においてパイプ長手方向の一方側の部分を囲み、発熱部330が液相領域252においてパイプ長手方向の他方側の部分を囲み、液相領域252が気相領域250を囲んでいる。多孔質体240においてパイプ長手方向の一方側の全周部分で、作動液蒸気が凝縮され、多孔質体240においてパイプ長手方向の他方側の全周部分で、作動液体が蒸発する。これにより、ヒートパイプ310では、熱の移動量を多くすることができる。 In this way, the cooling section 320 surrounds one side of the liquid phase region 252 in the longitudinal direction of the pipe, the heating section 330 surrounds the other side of the liquid phase region 252 in the longitudinal direction of the pipe, and the liquid phase region 252 surrounds the gas phase region 250. Working liquid vapor is condensed around the entire circumference of the porous body 240 on one side of the longitudinal direction of the pipe, and working liquid evaporates around the entire circumference of the porous body 240 on the other side of the longitudinal direction of the pipe. This allows the heat pipe 310 to transfer a large amount of heat.

なお、本開示を特定の実施形態について詳細に説明したが、本開示は係る実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、作動液体として水を用いたが、例えば、メタノール、エタノール、エチレングリコール等を用いてもよい。 Although the present disclosure has been described in detail with respect to a specific embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that the present disclosure is not limited to the embodiment, and various other embodiments are possible within the scope of the present disclosure. For example, in the above embodiment, water is used as the working liquid, but, for example, methanol, ethanol, ethylene glycol, etc. may also be used.

また、上記実施形態では、受熱面22、122、322の全体が、液相領域52、152、252を間において多孔質体40、140、240と対向していたが、受熱面の一部が、多孔質体と対向していてもよい。この場合には、受熱面の全体が、多孔質体と対向していることで奏する作用は奏しない。 In addition, in the above embodiment, the entire heat receiving surface 22, 122, 322 faces the porous body 40, 140, 240 with the liquid phase region 52, 152, 252 in between, but a part of the heat receiving surface may face the porous body. In this case, the effect of the entire heat receiving surface facing the porous body is not achieved.

また、上記実施形態では、放熱面32、132、332の全体が、液相領域52、152、252を間において多孔質体40、140、240と対向していたが、放熱面の一部が、多孔質体と対向していてもよい。この場合には、放熱面の全体が、多孔質体と対向していることで奏する作用は奏しない。 In addition, in the above embodiment, the entire heat dissipation surface 32, 132, 332 faces the porous body 40, 140, 240 with the liquid phase region 52, 152, 252 in between, but a part of the heat dissipation surface may face the porous body. In this case, the effect of the entire heat dissipation surface facing the porous body is not achieved.

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、受熱面22、122、322の全体が、液相領域52、152、252を間において多孔質体40、140、240と対向し、かつ、放熱面32、132、332の全体が、液相領域52、152、252を間において多孔質体40、140、240と対向していればよく、受熱面及び放熱面と対向していない部分については、液相領域と気相領域とを仕切る仕切り部材が設けられていればよい。これにより、多孔質体の使用量を少なくすることができる。 Although not specifically described in the above embodiment, it is sufficient that the entire heat receiving surface 22, 122, 322 faces the porous body 40, 140, 240 with the liquid phase region 52, 152, 252 in between, and the entire heat dissipation surface 32, 132, 332 faces the porous body 40, 140, 240 with the liquid phase region 52, 152, 252 in between, and a partition member that separates the liquid phase region from the gas phase region is provided in the portion not facing the heat receiving surface and the heat dissipation surface. This allows the amount of porous body used to be reduced.

また、上記第2、3、4実施形態では、特に説明しなかったが、筐体112、312が、例えば、楕円状であってもよい。さらに、上記実施形態では、樹脂材料を用いて筐体12、112、312を形成したが、例えば、金属材料(ステンレスやアルミ合金、チタン合金)等を用いて筐体を形成してもよい。 Although not specifically described in the second, third, and fourth embodiments, the housings 112, 312 may be, for example, elliptical. Furthermore, in the above embodiments, the housings 12, 112, 312 are formed using a resin material, but the housings may be formed using, for example, a metal material (stainless steel, aluminum alloy, titanium alloy, etc.).

また、上記実施形態では、特に説明しなかったが、作動液体として水を用いているため、疎液性は疎水性と読み替え、親液性は親水性と読み替えることができる。 In addition, although not specifically described in the above embodiment, since water is used as the working liquid, lyophobicity can be read as hydrophobicity, and lyophilicity can be read as hydrophilicity.

10 ヒートパイプ
18 ポンプ
20 冷却部(凝縮部の一例)
22 受熱面(受熱部の一例)
30 発熱部(蒸発器の一例)
32 放熱面(放熱部の一例)
40 多孔質体
50 気相領域
52 液相領域
110 ヒートパイプ
118 ポンプ
120 冷却部(凝縮部の一例)
122 受熱面(受熱部の一例)
130 発熱部(蒸発器の一例)
132 放熱面(放熱部の一例)
140 多孔質体
150 気相領域
152 液相領域
210 ヒートパイプ
218 ポンプ
240 多孔質体
250 気相領域
252 液相領域
310 ヒートパイプ
318 ポンプ
320 冷却部(凝縮部の一例)
322 受熱面(受熱部の一例)
330 発熱部(蒸発器の一例)
332 放熱面(放熱部の一例)
510 ヒートパイプ
10 Heat pipe 18 Pump 20 Cooling section (an example of a condensation section)
22 Heat receiving surface (an example of a heat receiving part)
30 Heat generating part (an example of an evaporator)
32 Heat dissipation surface (an example of a heat dissipation part)
40 Porous body 50 Gas phase region 52 Liquid phase region 110 Heat pipe 118 Pump 120 Cooling section (an example of a condensation section)
122 Heat receiving surface (an example of a heat receiving part)
130 Heat generating part (an example of an evaporator)
132 heat dissipation surface (an example of a heat dissipation part)
140 Porous body 150 Gas phase region 152 Liquid phase region 210 Heat pipe 218 Pump 240 Porous body 250 Gas phase region 252 Liquid phase region 310 Heat pipe 318 Pump 320 Cooling section (an example of a condensation section)
322 Heat receiving surface (an example of a heat receiving part)
330 Heat generating part (an example of an evaporator)
332 Heat dissipation surface (an example of a heat dissipation part)
510 Heat Pipe

Claims (7)

気相領域と液相領域とを内部に有する筐体と、
前記気相領域と前記液相領域との少なくとも一部を仕切る疎液性の多孔質体と、
前記液相領域に臨み、前記気相領域から前記多孔質体を通ってきた蒸気を凝縮させる凝縮器と、を備え、
前記凝縮器には、蒸気から受熱する受熱部が設けられ、
前記筐体には、前記凝縮器の少なくとも一部が挿入されることで、前記受熱部の全体が前記液相領域に直接臨む貫通孔が形成されているポンプ。
A housing having a gas phase region and a liquid phase region therein;
a liquid-phobic porous body that separates at least a portion of the gas phase region and the liquid phase region;
a condenser facing the liquid phase region and condensing the steam passing through the porous body from the gas phase region;
The condenser is provided with a heat receiving portion that receives heat from steam,
The pump has a through hole formed in the housing, into which at least a portion of the condenser is inserted, so that the entire heat receiving portion directly faces the liquid phase region .
前記多孔質体は、水平方向に延びており、
前記凝縮器は、前記多孔質体の一方側に配置されている、
請求項1に記載のポンプ。
The porous body extends in a horizontal direction,
The condenser is disposed on one side of the porous body.
2. The pump of claim 1.
前記筐体は、一方向に延びる円筒状とされ、The housing has a cylindrical shape extending in one direction,
前記多孔質体は、前記筐体の内部に配置され、一方向に延びる円筒状とされ、The porous body is disposed inside the housing and has a cylindrical shape extending in one direction,
前記気相領域は、前記多孔質体の内部に設けられ、The gas phase region is provided inside the porous body,
前記液相領域は、前記多孔質体を挟んで前記気相領域の反対側に設けられ、The liquid phase region is provided on the opposite side of the gas phase region with the porous body interposed therebetween,
前記凝縮器は、円筒状とされ、前記液相領域を囲んでいる、The condenser is cylindrical and surrounds the liquid phase region.
請求項1又は2に記載のポンプ。3. A pump according to claim 1 or 2.
気相領域と液相領域とを内部に有する筐体と、
前記気相領域と前記液相領域との少なくとも一部を仕切る疎液性の多孔質体と、
前記液相領域に臨み、前記気相領域から前記多孔質体を通ってきた蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器に対して前記多孔質体に沿った方向に離間し、前記液相領域に臨み、前記凝縮器からの液体を蒸発させる蒸発器と、を備え、
前記凝縮器には、蒸気から受熱する受熱部が設けられ、
前記蒸発器には、液体に放熱する放熱部が設けられ、
前記筐体には、前記凝縮器の少なくとも一部が挿入されることで、前記受熱部の全体が前記液相領域に直接臨む貫通孔と、前記蒸発器の少なくとも一部が挿入されることで、前記放熱部の全体が前記液相領域に直接臨む他の貫通孔とが形成されているヒートパイプ。
A housing having a gas phase region and a liquid phase region therein;
a liquid-phobic porous body that separates at least a portion of the gas phase region and the liquid phase region;
a condenser facing the liquid phase region and condensing the vapor passing through the porous body from the gas phase region;
an evaporator that is spaced apart from the condenser in a direction along the porous body, faces the liquid phase region, and evaporates liquid from the condenser;
The condenser is provided with a heat receiving portion that receives heat from steam,
The evaporator is provided with a heat dissipation portion that dissipates heat to a liquid,
The heat pipe has a through hole in the housing through which at least a portion of the condenser is inserted, so that the entire heat receiving portion directly faces the liquid phase region, and another through hole in which at least a portion of the evaporator is inserted, so that the entire heat dissipation portion directly faces the liquid phase region.
前記多孔質体は、水平方向に延びている、
請求項4に記載のヒートパイプ。
The porous body extends in a horizontal direction.
The heat pipe according to claim 4.
前記筐体は、一方向に延びる円筒状とされ、
前記多孔質体は、前記筐体の内部に配置され、一方向に延びる円筒状とされ、
前記気相領域は、前記多孔質体の内部に設けられ、
前記液相領域は、前記多孔質体を挟んで前記気相領域の反対側に設けられ、
前記凝縮器は、円筒状とされ、前記液相領域を囲んでおり、
前記蒸発器は、円筒状とされ、前記液相領域を囲んでいる、
請求項4又は5に記載のヒートパイプ。
The housing has a cylindrical shape extending in one direction,
The porous body is disposed inside the housing and has a cylindrical shape extending in one direction,
The gas phase region is provided inside the porous body,
The liquid phase region is provided on the opposite side of the gas phase region with the porous body interposed therebetween,
The condenser is cylindrical and surrounds the liquid phase region.
The evaporator is cylindrical and surrounds the liquid phase region.
The heat pipe according to claim 4 or 5.
気相領域と液相領域との少なくとも一部を仕切る疎液性の多孔質体と、
前記液相領域に臨み、前記気相領域から前記多孔質体を通ってきた蒸気を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器に対して前記多孔質体に沿った方向に離間し、前記液相領域に臨み、前記凝縮器からの液体を蒸発させる蒸発器と、を備え、
前記蒸発器には、前記液相領域に臨み、液体に放熱する放熱部が設けられ、
前記放熱部の全体が、前記液相領域を間において前記多孔質体と対向しており、
前記凝縮器には、前記液相領域に臨み、蒸気から受熱する受熱部が設けられ、
前記受熱部の全体が、前記液相領域を間において前記多孔質体と対向しており、
前記気相領域と前記液相領域との少なくとも一部を仕切る仕切部材において、前記放熱部及び前記受熱部と対向していない部分の前記仕切部材については、前記多孔質体が用いられていないポンプ。
a liquid-phobic porous body that separates at least a portion of a gas phase region and a liquid phase region;
a condenser facing the liquid phase region and condensing the vapor passing through the porous body from the gas phase region;
an evaporator that is spaced apart from the condenser in a direction along the porous body, faces the liquid phase region, and evaporates liquid from the condenser;
The evaporator is provided with a heat dissipation portion facing the liquid phase region and dissipating heat to the liquid,
the entire heat dissipation portion faces the porous body with the liquid phase region therebetween,
the condenser is provided with a heat receiving portion facing the liquid phase region and receiving heat from the steam,
The entire heat receiving portion faces the porous body with the liquid phase region therebetween,
A pump in which the porous body is not used in a partition member that separates at least a portion of the gas phase region and the liquid phase region and in a portion of the partition member that does not face the heat dissipation section and the heat receiving section .
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