特開 2024-158954 熱交換器、製造方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158954

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】熱交換器、製造方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 15/02 20060101AFI20241031BHJP

   H01L 23/427 20060101ALI20241031BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

F28D15/02 101G

F28D15/02 101L

F28D15/02 L

H01L23/46 B

H05K7/20 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023074619

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100128886

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 紀志

(72)【発明者】

【氏名】長野 方星

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AA05

5E322AA11

5E322DB02

5E322DB06

5E322DB12

5E322FA01

5F136CC12

(57)【要約】

【課題】厚み方向の寸法を抑制しつつ、発熱体を効率よく冷却することが可能な熱交換器などを製造する。
【解決手段】本発明の熱交換器は、外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、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蒸発器に環流させる。そして、蒸発器は、液相の作動流体を収容する液相収容体と、蒸発体を挟んで液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、液相収容体と気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、囲い部材における側面と対向する対向面と蒸発体の側面とに挟まれて設けられる封止材と、を備え、囲い部材は、厚み方向における液相収容体および気相収容体の間の距離よりも厚さが薄い。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器であって、
前記蒸発器は、
液相の作動流体を収容する液相収容体と、
前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、
前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、
前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、
を備え、
前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄い、
熱交換器。

【請求項2】

前記囲い部材の前記対向面は、前記蒸発体の前記側面から離間する、請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

前記囲い部材は、前記対向面から前記蒸発体に向けて突出するとともに先端が前記蒸発体の前記側面から離間する突出部が設けられ、
前記封止材は、前記突出部によって前記厚み方向の移動が制限される、請求項２記載の熱交換器。

【請求項4】

前記厚み方向において前記突出部を挟んで複数の封止材が設けられる、請求項３記載の熱交換器。

【請求項5】

前記囲い部材は、前記液相収容体および前記気相収容体と比較して熱伝導率が低い、請求項１乃至４のいずれか１項記載の熱交換器。

【請求項6】

前記封止材は、Ｏリングである、請求項５記載の熱交換器。

【請求項7】

外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器であって、
前記蒸発器は、
液相の作動流体を収容する液相収容体と、
前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、
前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、
前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、
を備え、
前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄く、前記気相収容体から離間し、前記液相収容体および前記気相収容体と比較して熱伝導率が低く、前記対向面から前記蒸発体に向けて突出する突出部が設けられ、
前記封止材は、前記厚み方向において前記突出部を挟んで複数設けられたＯリングであり、前記突出部によって前記厚み方向の移動が制限される、
熱交換器。

【請求項8】

外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器を製造する製造方法であって、
前記蒸発器は、
液相の作動流体を収容する液相収容体と、
前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、
前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、
前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、
を備え、
前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄く、
前記囲い部材に前記封止材を嵌める工程と、
前記囲い部材に嵌められた前記封止材に対して前記蒸発体を嵌める工程と、
前記蒸発体が嵌められた前記囲い部材を、前記液相収容体および前記気相収容体で挟む工程と、
を含む製造方法。

【請求項9】

発熱体と、
前記発熱体から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器と、
を備える装置において、
前記蒸発器は、
液相の作動流体を収容する液相収容体と、
前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、
前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、
前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、
を備え、
前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄い、
装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器、製造方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、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開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２１５７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、電子機器などの装置が小型化および高性能化することにともない、装置に設けられる発熱体の発熱密度が増大している。そして、例えば、装置の薄型化にともない、厚み方向の寸法を抑制しつつ、発熱体を効率よく冷却する熱交換器などが求められている。
そこで、本発明は、厚み方向の寸法を抑制しつつ、発熱体を効率よく冷却することが可能な熱交換器などを製造することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

かかる目的のもと、本明細書に開示される技術は、外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器であって、前記蒸発器は、液相の作動流体を収容する液相収容体と、前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、を備え、前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄い、熱交換器である。
ここで、前記囲い部材の前記対向面は、前記蒸発体の前記側面から離間するとよい。
また、前記囲い部材は、前記対向面から前記蒸発体に向けて突出するとともに先端が前記蒸発体の前記側面から離間する突出部が設けられ、前記封止材は、前記突出部によって前記厚み方向の移動が制限されるとよい。
また、前記厚み方向において前記突出部を挟んで複数の封止材が設けられるとよい。
また、前記囲い部材は、前記液相収容体および前記気相収容体と比較して熱伝導率が低いとよい。
また、前記封止材は、Ｏリングであるとよい。

【0006】

他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器であって、前記蒸発器は、液相の作動流体を収容する液相収容体と、前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、を備え、前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄く、前記気相収容体から離間し、前記液相収容体および前記気相収容体と比較して熱伝導率が低く、前記対向面から前記蒸発体に向けて突出する突出部が設けられ、前記封止材は、前記厚み方向において前記突出部を挟んで複数設けられたＯリングであり、前記突出部によって前記厚み方向の移動が制限される、熱交換器である。

【0007】

他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、外部から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる平板状の蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器を製造する製造方法であって、前記蒸発器は、液相の作動流体を収容する液相収容体と、前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、を備え、前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄く、前記囲い部材に前記封止材を嵌める工程と、前記囲い部材に嵌められた前記封止材に対して前記蒸発体を嵌める工程と、前記蒸発体が嵌められた前記囲い部材を、前記液相収容体および前記気相収容体で挟む工程と、を含む製造方法である。

【0008】

他の観点から捉えると、本明細書に開示される技術は、発熱体と、前記発熱体から熱を吸収して液相の作動流体を毛細管力により移動させながら気相へと蒸発させる蒸発体が設けられた蒸発器を有し、前記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前記蒸発器に環流させる熱交換器と、を備える装置において、前記蒸発器は、液相の作動流体を収容する液相収容体と、前記蒸発体を挟んで前記液相収容体と反対側に設けられ気相の作動流体を収容する気相収容体と、前記液相収容体と前記気相収容体とに挟まれて設けられ、平板状の前記蒸発体の厚み方向に沿う側面を囲う囲い部材と、前記囲い部材における前記側面と対向する対向面と前記蒸発体の前記側面とに挟まれて設けられる封止材と、を備え、前記囲い部材は、前記厚み方向における前記液相収容体および前記気相収容体の間の距離よりも厚さが薄い、装置である。

【発明の効果】

【0009】

本明細書に開示される技術によれば、厚み方向の寸法を抑制しつつ、発熱体を効率よく冷却することが可能な熱交換器などを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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。

【図2】本実施の形態に係る蒸発器の分解斜視図である。

【図3】図１の面ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。

【図4】ウィックの支持構成を説明する図である。

【図5】ウィックの封止構成を説明する図である。

【図6】コネクタの詳細構成を説明する図である。

【図7】蒸発器の製造方法を説明する図である。

【図8】ループ型ヒートパイプを備えるコンピュータを説明する図である。

【図9】第１の変形例を説明する図である。

【図10】第２の変形例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。
＜ループ型ヒートパイプ１の構成＞
図１は、本実施の形態に係るループ型ヒートパイプ１を示す概略構成図である。
まず、図１を参照しながら、本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ１の構成を説明する。本実施の形態が適用されるループ型ヒートパイプ１は、冷却素子の一例である。ループ型ヒートパイプ１は、例えばパーソナルコンピュータやタブレット端末など電子機器の筺体の内部に備えられる中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの発熱体５００を、外部から動力を供給することなく冷却するため、作動流体を循環させるよう構成されている。

【0012】

詳細に説明すると、ループ型ヒートパイプ１は、作動流体が気化する際の潜熱を利用して発熱体５００を冷却するため作動流体を蒸発させる蒸発器（Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）１０１と、放熱体４００を介して放熱して蒸発器１０１で気化された作動流体を液化する凝縮器（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）１０５とを有する。

【0013】

また、ループ型ヒートパイプ１は、蒸発器１０１で気化された作動流体を凝縮器１０５まで送る蒸気管（Ｖａｐｏｒ Ｌｉｎｅ）１０７と、凝縮器１０５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。なお、ループ型ヒートパイプ１内には液相および気相の間で相変化する作動流体が充填されている。この作動流体は、例えば、水、アルコール、アンモニア等が用いられる。

【0014】

＜ループ型ヒートパイプ１の動作＞
次に、図１を参照して、ループ型ヒートパイプ１の動作を説明する。
発熱体５００において発生する熱は、蒸発器１０１に伝達される（矢印Ｃ１参照）。蒸発器１０１において熱を吸収した作動流体は気化し、蒸気管１０７を通って凝縮器１０５へ送られる（矢印Ａ１参照）。凝縮器１０５へ送られた作動流体は、放熱体４００を介して熱を放出して（矢印Ｃ２参照）液化する。そして、液化した作動流体は、液管１０９を通って再び蒸発器１０１へと送られる（矢印Ａ４参照）。

【0015】

ここで、蒸気管１０７および液管１０９は、ステンレスや樹脂などにより曲げ変形可能に構成される。すなわち、輸送管である蒸気管１０７および液管１０９は、フレキシブル化したケーブルとして構成される。

【0016】

本実施の形態に係る蒸発器１０１は、平面視略長方形のフランジ部で接合された円筒状の形状である。なお、以下の説明においては、図１における蒸発器１０１の円筒の中心軸方向（図中上下方向）、すなわち蒸発器１０１の厚み方向を、単に厚み方向ということがある。また、厚み方向と直交する方向であってフランジ部の一辺に沿う方向を長手方向ということがある。また、長手方向および厚み方向に交差する方向を、幅方向ということがある。なお、ここでの上下方向など向きの名称は、便宜上のものであり、ループ型ヒートパイプ１を設置する向きを限定するものではない。

【0017】

＜蒸発器１０１＞
（蒸発器１０１の概略構成）
図２は、本実施の形態に係る蒸発器１０１の分解斜視図である。
次に、図２を参照しながら、本実施の形態が適用される蒸発器１０１の概略構成を説明する。

【0018】

図２に示すように、蒸発器１０１は、蒸発器本体１１０と、蒸発器本体１１０に重ねて設けられるウィック支持体１２０と、ウィック支持体１２０によって支持されるウィック１３０と、蒸発器本体１１０、ウィック支持体１２０、およびウィック１３０を覆う蓋体１４０と、蒸発器本体１１０に接続されるコネクタ１９０とを有する。

【0019】

ここで、蒸発器本体１１０、ウィック支持体１２０、および蓋体１４０は、内部にウィック１３０を収容する筐体として機能する。そして、蒸発器本体１１０、ウィック支持体１２０、および蓋体１４０の内部には、作動流体が充填される。

【0020】

以下、蒸発器１０１を構成する各機能部材について詳細に説明をする。
まず、蒸発器本体１１０について説明をする。蒸発器本体１１０は、有底円筒状のフィン収容部１１１と、平面視略長方形の蒸発器フランジ１１２とを有する。

【0021】

ここで、フィン収容部１１１の内底部には、幅方向に延びる突起であるフィン１１３が設けられている。このフィン１１３は、長手方向において所定の間隔で複数並べて設けられている。フィン１１３同士の間の空間は、気相の作動流体が流れる蒸気流路である。付言すると、気相の作動流体は、蒸気流路に沿って幅方向に案内される。

【0022】

また、フィン収容部１１１は、その側面に、液相の作動流体が流出する貫通孔である作動流体流出口１１７が形成されている。また、蒸発器フランジ１１２は、各角部に、発熱体５００に対して固定するための固定片１１５を備える。また、固定片１１５は、板面中央に、ボルト（不図示）を貫通させる固定孔１１８が形成されている。また、蒸発器フランジ１１２は、ボルト３９０（後述する図３参照）を貫通させる第１固定孔１１９が複数形成されている。

【0023】

ここで、蒸発器本体１１０は、例えば銅などの金属や樹脂により形成される。この蒸発器本体１１０は、所謂高熱伝導材により形成されることが好ましい。

【0024】

次に、ウィック支持体１２０について説明をする。ウィック支持体１２０は、平板状のスペーサ２３０と、スペーサ２３０およびウィック１３０の間を封止する第１リング２１０および第２リング２７０を有する。

【0025】

スペーサ２３０は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂（樹脂）や金属により形成される。スペーサ２３０は、所謂低熱伝導材により形成されることが好ましい。さらに説明をすると、スペーサ２３０は、蒸発器本体１１０および蓋体１４０よりも低い熱伝導率の材質で形成されることが好ましい。

【0026】

図示のスペーサ２３０は、板面中央に形成された貫通孔である中央開口２３１が形成されている。また、スペーサ２３０は、ボルト３９０（後述する図３参照）を貫通させる第２固定孔２３９が複数形成されている。

【0027】

ここで、スペーサ２３０は、中央開口２３１の内周面２３２から中央開口２３１の仮想中心軸側に向けて突出する支持突起２３３が備えられている。さらに説明をすると、図示の例の支持突起２３３は、厚み方向の中央部において内周面２３２から突出する。そして、内周面２３２と支持突起２３３とにより、第１隅部２３４および第２隅部２３６が形成される。この第１隅部２３４および第２隅部２３６には、第１リング２１０および第２リング２７０が各々配置される。なお、支持突起２３３が設けられていることにより、第１リング２１０および第２リング２７０が厚み方向において移動することが制限される。さらに説明をすると、支持突起２３３は、第１リング２１０および第２リング２７０がスペーサ２３０から外れることを抑制する。

【0028】

第１リング２１０および第２リング２７０は、Ｏリングである。さらに説明をすると、第１リング２１０および第２リング２７０は、それぞれ断面が略円形の環型をした封止材である。第１リング２１０および第２リング２７０の材質は特に限定されないが、例えばゴム材料により形成される。このゴム材料は、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、スチレン・ブタジエンゴムなどである。

【0029】

次に、ウィック１３０について説明をする。図示のウィック１３０は、概形が略円板状である。ウィック１３０の寸法は特に限定されるものではないが、例えば直径が５ｍｍ乃至５００ｍｍであり、厚さが３ｍｍ乃至１００ｍｍである。

【0030】

また、ウィック１３０は、多孔質金属（ポーラスメタル）などの多孔質体により形成される。ウィック１３０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１３０の実効空孔径は、０．１～２０μｍである。また、ウィック１３０の空孔率は、２５～７０％である。なお、実効空孔径および空孔率の測定法は特に限定されない。例えば、実効空孔径および空孔率は、水中含侵法による見かけ密度測定、水銀圧入法による気孔径分布測定、あるいはＸ線ＣＴによる気孔観察などにより測定してもよい。

【0031】

また、ウィック１３０は、上述の金属製の多孔質体に限定されるものではない。ウィック１３０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂製の多孔質体、セラミック多孔質体、ガラス多孔質体、多孔質繊維など、その内部に多数の孔、すなわち空隙が形成された材料であればよい。また、ウィック１３０として、熱伝導率が低い材質を用いると、蒸発器１０１における熱リークを低減することができる。なお、熱リークをより低減したい場合、一般的に熱伝導率が金属よりも低い非金属製の材料を用いることが好ましい。

【0032】

次に、蓋体１４０について説明をする。蓋体１４０は、有底円筒状の蓋体収容部１４１と、平面視略長方形の蓋体フランジ１４２とを有する。蓋体収容部１４１の底面には、それぞれ貫通孔である作動流体流入口１４５および注入口１４７が形成されている。また、蓋体フランジ１４２は、ボルト３９０（後述する図３参照）を貫通させる第３固定孔１４９が複数形成されている。

【0033】

蓋体１４０は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属や樹脂などにより形成される。図示の例の蓋体１４０は、蒸発器本体１１０よりも低く、スペーサ２３０よりも高い熱伝導率の材質である。

【0034】

ここで、蒸発器１０１の製造時に、蓋体１４０の注入口１４７を介して、蒸発器１０１内に作動流体が導入される。また、注入口１４７は、作動流体の導入した後に塞がれる。また、蓋体１４０の作動流体流入口１４５には、液管１０９が接続される。そして、蒸発器１０１の動作時には、作動流体流入口１４５を介して、液管１０９から蓋体１４０内に液相の作動流体が流入する。

【0035】

コネクタ１９０は、蒸発器本体１１０と蒸気管１０７とを接続する。コネクタ１９０は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属や樹脂などにより形成される。コネクタ１９０の詳細構成については後述する。

【0036】

（蒸発器１０１の内部構成）
図３は、図１の面ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。
次に、図３を参照しながら、蒸発器本体１１０の内部構成について説明をする。
図３に示すように、蒸発器１０１は、蒸発器本体１１０、ウィック支持体１２０、および蓋体１４０を厚み方向に重ねて配置される。これらの蒸発器本体１１０、ウィック支持体１２０、および蓋体１４０は、ボルト３９０により互いに固定される。

【0037】

互いに対向して配置された蒸発器１０１のフィン収容部１１１と、蓋体１４０の蓋体収容部１４１とによって、内部空間Ｒ０が形成される。この内部空間Ｒ０の内部にウィック１３０が収容される。内部空間Ｒ０の内部は、ウィック１３０によって、液相の作動流体が収容される空間である液相領域Ｒ１と、気相の作動流体が収容される空間である気相領域Ｒ３とに区画される。

【0038】

ここで、ウィック１３０は、厚み方向において、蒸発器１０１および蓋体１４０に挟まれて配置される。さらに説明をすると、ウィック１３０は、蒸発器１０１の蒸発器フランジ１１２および蓋体１４０の蓋体フランジ１４２に両板面が抑えられて配置される。このことにより、ウィック１３０の端部に負荷が集中しウィック１３０の欠けが生じることが抑制される。また、ウィック１３０の蒸発器側板面１３３は、フィン１１３によって支持される。さらに説明をすると、複数形成されているフィン１１３の各先端部は、ウィック１３０の蒸発器側板面１３３と接触する。付言すると、フィン１１３の先端が平面でウィック１３０の蒸発器側板面１３３と均等に接触することで、接触面における蒸気の生成が促進される。

【0039】

また、ウィック１３０は、ウィック１３０の径方向、すなわち厚み方向と直交する方向において、ウィック支持体１２０の内周面に支持される。さらに説明をすると、ウィック１３０は、ウィック支持体１２０の第１リング２１０および第２リング２７０に外周面が抑えられて配置される。

【0040】

（蒸発器１０１の動作）
次に、図３を参照しながら、蒸発器本体１１０の動作を説明する。
図３に示すように、液管１０９から蒸発器本体１１０内部に流入した液相の作動流体（矢印Ａ１１参照）は、液相領域Ｒ１に収容される。そして、液相の作動流体は、ウィック１３０に浸透する。さらに説明をすると、液相の作動流体は、ウィック１３０の毛細管力によりウィック１３０内を移動しながら（矢印Ａ２２参照）、発熱体５００の熱により加熱され気化する。この気化した作動流体は、気相領域Ｒ３においてフィン１１３に沿って流れる。そして、気相の作動流体は、作動流体流出口１１７から流出する（矢印Ａ１３参照）。この流出した気相の作動流体は、コネクタ１９０を介して蒸気管１０７へと送られる。

【0041】

一方、凝縮器１０５（図１参照）で液化した作動流体は、液管１０９を介して蒸発器本体１１０内へと流入する（矢印Ａ１１参照）。蒸発器本体１１０内へ流入した作動流体は、ウィック１３０に浸透する。このように、ウィック１３０において作動流体の流れが途切れることなく、上記のサイクルが繰り返される。そして、発熱体５００において発生した熱が、蒸発器１０１から凝縮器１０５へと輸送される。

【0042】

＜ウィック１３０の周辺構成＞
（ウィック１３０の支持構成）
図４は、ウィック１３０の支持構成を説明する図である。
次に、図４を参照しながら、ウィック１３０を支持する構成について詳細に説明する。

【0043】

上記のように、ウィック１３０は、ウィック支持体１２０の第１リング２１０および第２リング２７０に外周面が抑えられて配置される。ここで、ウィック支持体１２０の支持突起２３３は、第２リング２７０から離間している。

【0044】

さらに説明をすると、支持突起２３３の内径Ｄ２は、ウィック１３０の外径Ｄ１より大大きい。このことにより、ウィック１３０の外周面１３１とスペーサ２３０に形成された支持突起２３３の先端である内周頂面２３７とが離間し、間隙ＧＡが形成される。

【0045】

また、上記のように、ウィック１３０は、蒸発器本体１１０の蒸発器フランジ１１２および蓋体１４０の蓋体フランジ１４２に両板面が抑えられて配置される。ここで、スペーサ２３０の厚みＴ２は、ウィック１３０の厚みＴ１よりも小さい。言い替えると、スペーサ２３０の厚みＴ２は、蒸発器本体１１０の蒸発器フランジ１１２および蓋体１４０の蓋体フランジ１４２の厚み方向の間隔よりも小さい。このことにより、図示の例では蒸発器本体１１０の上面１１４とスペーサ２３０の下面２３８とが離間し、間隙ＧＢが形成される。

【0046】

ここで、間隙ＧＡが形成されることにより、ウィック１３０からスペーサ２３０に熱が伝わること（矢印Ｆ１参照）が抑制される。また、間隙ＧＢが形成されることにより、蒸発器本体１１０からスペーサ２３０に熱が伝わること（矢印Ｆ２参照）が抑制される。このように間隙ＧＡおよび間隙ＧＢが形成されることにより、スペーサ２３０がウィック１３０から熱的に分断される。そして、蓋体１４０が蒸発器本体１１０から熱を受けることが抑制される。言い替えると、蒸発器本体１１０からの熱漏れが抑制される。

【0047】

付言すると、厚みが薄いウィック１３０が採用される場合などにおいて、スペーサ２３０の厚みを薄くすることが求められることがある。スペーサ２３０の厚みを薄くすると、蒸発器本体１１０側の熱が蓋体１４０側へと伝わりやすくなる。そこで、間隙ＧＢが形成されることにより、蒸発器本体１１０側の熱が蓋体１４０側に伝わりにくくなる。

【0048】

（ウィック１３０の封止構成）
図５は、ウィック１３０の封止構成を説明する図である。
次に、図５を参照しながら、ウィック１３０の封止構成を説明する。
まず、上記のように第１リング２１０および第２リング２７０がウィック１３０の周辺を封止する。

【0049】

第１リング２１０は、厚み方向において、スペーサ２３０の支持突起２３３と、蒸発器１０１の蒸発器フランジ１１２とにより挟まれて配置される。また、第１リング２１０は、径方向において、ウィック１３０の外周面１３１と、ウィック支持体１２０の内周面２３２とにより挟まれて配置される。付言すると、第１リング２１０は、厚み方向および径方向ともに、スペーサ２３０およびスペーサ２３０以外の部材により挟まれて配置される。また、第１リング２１０は、接触領域ＣＰ１１乃至ＣＰ１４において周辺の部材と接触している状態である。

【0050】

第２リング２７０は、厚み方向において、スペーサ２３０の支持突起２３３と、蓋体１４０の蓋体フランジ１４２とにより挟まれて配置される。また、第２リング２７０は、径方向において、ウィック１３０の外周面１３１と、ウィック支持体１２０の内周面２３２とにより挟まれて配置される。付言すると、第２リング２７０は、厚み方向および径方向ともに、スペーサ２３０およびスペーサ２３０以外の部材により挟まれて配置される。また、第２リング２７０は、接触領域ＣＰ２１乃至ＣＰ２４において周辺の部材と接触している状態である。

【0051】

ここで、ウィック１３０の製造時の不良などの要因により、ウィック１３０の一部に亀裂、すなわちクラックＣＲが生じることがある。このウィック１３０にクラックＣＲが生じた場合における第１リング２１０および第２リング２７０の作用について説明をする。この例におけるクラックＣＲは、図示のようにウィック１３０の内部から外周面１３１に到達して形成されているものとする。

【0052】

この構成においては、気相領域Ｒ３内の気相の作動流体がクラックＣＲを通りウィック１３０の外周側に流出し得る。ここで、作動流体がクラックＣＲから流出したとしても、接触領域ＣＰ１１、接触領域ＣＰ１４、接触領域ＣＰ２１、接触領域ＣＰ２４で囲まれた空間は封止された状態である。このことにより、気相の作動流体が、例えば液相領域Ｒ１内に流入することが抑制される。付言すると、液相領域Ｒ１内と気相領域Ｒ３内の圧力差が減少し、ループ型ヒートパイプ１が動作しなくなることが抑制される。

【0053】

ここで、図示のスペーサ２３０がウィック１３０および蒸発器本体１１０から離間して配置されている。そして、スペーサ２３０の内周面２３２が、第１リング２１０および第２リング２７０によって支持されることにより、スペーサ２３０の位置が固定される。また、図示の例においては、スペーサ２３０に第１リング２１０および第２リング２７０を配置するための溝は形成されない。したがって、スペーサ２３０の構成が簡素化され製造コストが抑制され得る。

【0054】

さらに説明をすると、図示の蒸発器本体１１０および蓋体１４０において、第１リング２１０および第２リング２７０を配置するための溝は形成されない。したがって、蒸発器本体１１０および蓋体１４０の構成が簡素化され製造コストが抑制され得る。付言すると、上記構成は、蒸発器本体１１０および蓋体１４０に第１リング２１０および第２リング２７０を配置するために溝を形成する場合と比較して、蒸発器１０１の寸法（例えば、厚み方向、幅方向）を抑制することが可能である。なお、ここでの第１リング２１０および第２リング２７０を配置するための溝とは、第１リング２１０（第２リング２７０）の断面において、第１リング２１０の底部および両側部の三方向を囲う凹部である。

【0055】

なお、本実施の形態とは異なる例としては、ウィック１３０の外周をＯリングで覆う構成ではなく、断面略Ｃ字状（コ字状）の弾性変形可能なＶリング（不図示）でウィック１３０の外周端部を覆う構成が採用され得る。しかしながら、この構成においては、ウィック１３０およびフィン１１３の接触調整が困難になる。

【0056】

また、本実施の形態とは異なる他の例として、ウィック１３０の外周端部を所謂シール系接着剤（不図示）で固定する構成が採用され得る。しかしながら、この構成においては、シール系接着剤の塗布時に、シール系接着剤がウィック１３０に吸収されシール機能が消失し得る。さらに、このウィック１３０への吸収を抑制するには、ウィック１３０の外周面等に所定の処理が必要となり、製造コストが増加し得る。

【0057】

一方で、本実施の形態においては、上記のように第１リング２１０および第２リング２７０を配置するための溝は不要である。ここで、ウィック１３０に第１リング２１０および第２リング２７０を配置するための溝を形成することが不要となることで、ウィック１３０の幅方向の長さおよび長手方向の長さを狭くすることが可能となる。このことにより、ウィック１３０の材料コストを削減することが可能となる。また、ウィック１３０において第１リング２１０および第２リング２７０のためののりしろが不要になる。

【0058】

また、図示のスペーサ２３０は、汎用のＯリングである第１リング２１０および第２リング２７０により、ウィック１３０のシール性が確保される。さらに説明をすると、ウィック支持体１２０を製造し試験を行ったところ、シール性に問題がないことが確認された。

【0059】

＜コネクタ１９０＞
図６は、コネクタ１９０の詳細構成を説明する図である。
次に、図６を参照しながら、コネクタ１９０の詳細構成を説明する。

【0060】

図６（Ａ）に示すように、コネクタ１９０は略直方体状の部材である。図示のコネクタ１９０は、平板状の形状である。このコネクタ１９０は、蒸発器側開口１９１と、蒸気管側開口１９５とを備える。蒸発器側開口１９１は側面１９２に形成されている。また、蒸気管側開口１９５は板面１９６に形成されている。そして、これらの蒸発器側開口１９１および蒸気管側開口１９５は、内部空間１９７で接続される。

【0061】

図６（Ｂ）に示すように、コネクタ１９０は、蒸発器本体１１０および蒸気管１０７に対して固定される。図示の例においては、コネクタ１９０の蒸発器側開口１９１が、蒸発器本体１１０の作動流体流出口１１７と対向する位置にコネクタ１９０が固定される。また、コネクタ１９０の蒸気管側開口１９５が蒸気管１０７と対向する位置で、コネクタ１９０と蒸気管１０７とが固定される。コネクタ１９０は、例えばロウ付けやレーザ溶接など周知の固定技術により固定される。

【0062】

このように配置されたコネクタ１９０は、気相の作動流体を案内する。具体的には、コネクタ１９０の内部には、蒸発器本体１１０の作動流体流出口１１７から、蒸発器側開口１９１を介して気相の作動流体が流入する（矢印Ａ１３参照）。また、コネクタ１９０の内部の作動流体は、蒸気管側開口１９５から蒸気管１０７へと流出する（矢印Ａ３参照）。

【0063】

ここで、図６（Ｂ）に示すように、図示の例における蒸発器１０１は、作動流体の流出と作動流体の流入とが、同一の方向（図６（Ｂ）における厚み方向における上側）で行われる。言い替えると、蒸発器１０１においては、作動流体が流入する向きと同一の方向に対して作動流体が流出する。このことにより、蒸発器１０１における発熱体５００側（図中上下方向下側）の構成が簡素化され得る。

【0064】

＜蒸発器１０１の製造方法＞
図７は、蒸発器１０１の製造方法を説明する図である。
次に、図７を参照しながら、蒸発器１０１の製造方法について説明をする。

【0065】

図７（Ａ）に示すように、スペーサ２３０に第１リング２１０および第２リング２７０が嵌め込まれる。そして、図７（Ｂ）に示すように、スペーサ２３０に嵌めこまれた第１リング２１０および第２リング２７０に対して、ウィック１３０が嵌め込まれる。このことにより、スペーサ２３０に対してウィック１３０が固定される。

【0066】

次に、図７（Ｃ）に示すように、スペーサ２３０が蒸発器１０１および蓋体１４０によって挟み込まれる。そして、図７（Ｄ）に示すように、蒸発器１０１、スペーサ２３０、および蓋体１４０がボルト３９０によって固定（締結）される。このことにより、蒸発器１０１および蓋体１４０の内部にウィック１３０が配置された状態となる。

【0067】

なお、詳細な説明は省略するが、上記のように形成された蒸発器１０１を、蒸気管１０７および液管１０９を介して、凝縮器１０５と接続することにより、ループ型ヒートパイプ１が製造される。

【0068】

ここで、図７（Ａ）に示すように、スペーサ２３０に第１リング２１０および第２リング２７０を嵌め込まれた状態でスペーサ２３０を持ち上げた場合、第１リング２１０および第２リング２７０が落下しない程度にスペーサ２３０が第１リング２１０および第２リング２７０を保持する。言い替えると、第１リング２１０および第２リング２７０が落下しない程度に、第１リング２１０および第２リング２７０がスペーサ２３０内で突っ張っている状態である。

【0069】

また、図７（Ｂ）に示すように、スペーサ２３０に嵌めこまれた第１リング２１０および第２リング２７０に対して、ウィック１３０を嵌め込んだ状態でスペーサ２３０を持ち上げた場合、ウィック１３０が落下しない程度にスペーサ２３０、第１リング２１０および第２リング２７０がウィック１３０を支持する。なお、ここではスペーサ２３０に嵌めこまれた第１リング２１０および第２リング２７０に対して、ウィック１３０を嵌め込むことを説明したが、これに限定されない。例えば、スペーサ２３０内にウィック１３０を配置した状態で、第１リング２１０および第２リング２７０を嵌め込む態様でもよい。

【0070】

＜ループ型ヒートパイプ１を備える装置＞
図８は、ループ型ヒートパイプ１を備えるコンピュータ６００を説明する図である。
次に、図８を参照しながら、ループ型ヒートパイプ１を備える装置を説明する。ループ型ヒートパイプ１が備える装置は、発熱体５００を備えるものであれば特に限定されない。

【0071】

例えば、図８に示すように、ループ型ヒートパイプ１は、コンピュータ６００に設けられてもよい。コンピュータ６００は、ＣＰＵ発熱体により構成される発熱体５００が基板６１０に複数設けられている。また、コンピュータ６００は、コールドプレートである放熱体４００を有する。そして、各発熱体５００と放熱体４００とが、ループ型ヒートパイプ１によって接続される。このコンピュータ６００においては、発熱体５００で発生した熱が、ループ型ヒートパイプ１を介して、放熱体４００へと伝送される。

【0072】

＜変形例＞
以下では、ループ型ヒートパイプ１の変形例を説明する。なお、以下の説明においては、上記の実施の形態の構成と同一の部分には同一の符号をつけ、その詳細な説明は省略することがある。

【0073】

（変形例１）
図９は、第１の変形例を説明する図である。
次に、図９を参照しながら、第１の変形例を説明する。
上記の説明においては、ウィック１３０を支持するウィック支持体１２０の固定方法として、蒸発器本体１１０および蓋体１４０でウィック支持体１２０を挟み込み、ボルト３９０で固定することを説明した。ここで、蒸発器本体１１０および蓋体１４０に挟まれるウィック支持体１２０の位置が固定されれば、固定方法は特に限定されない。

【0074】

例えば、ねじ止め加工により、ウィック支持体１２０が固定されてもよい。具体的には、図９（Ａ）に示すように、蒸発器本体３１０における蒸発器フランジ３１２の外周面にねじ溝３１３が形成される。また、蓋体３４０の蓋体フランジ３４２が、ウィック支持体１２０および蒸発器本体３１０の外周を覆うよう形成される。また、蓋体フランジ３４２の内周面にねじ溝３４３が形成される。このねじ溝３１３およびねじ溝３４３を噛み合わせることにより、蒸発器本体３１０および蓋体３４０がウィック支持体１２０を挟み固定する構成となる。

【0075】

また、曲げ加工により、ウィック支持体１２０が固定されてもよい。具体的には、図９（Ｂ）に示すように、蒸発器本体４１０の蒸発器フランジ４１２に曲げ加工を施した曲げ部４１８によって、ウィック支持体１２０および蓋体４４０の蓋体フランジ４４２の外周が覆われる。そして、蒸発器フランジ４１２の端部４１３によって蓋体フランジ上面４４３が抑えられる。このことにより、蒸発器本体４１０および蓋体４４０が、ウィック支持体１２０を挟み固定する構成となる。なお、図９（Ｂ）に示す曲げ加工は、一般的に加工が容易であり、製造コストを低減させ得る。

【0076】

（変形例２）
図１０は、第２の変形例を説明する図である。
次に、図１０を参照しながら、第２の変形例を説明する。

【0077】

上記の説明においては、ウィック支持体１２０が第１リング２１０および第２リング２７０を備えることを説明したが、これに限定されない。例えば、図１０（Ａ）に示すように、ウィック５３０の厚みが薄い場合などにおいて、ウィック支持体５２０が単一のリング５１０を備える構成でもよい。単一のリング５１０を備える構成は、複数のリングを備える構成と比較して製造コストを低減させ得る。また、図示は省略するが、ウィック支持体１２０が３つ以上のリングを備える構成でもよい。なお、ウィック支持体１２０が複数のリングを備えることにより、より確実に封止がなされる。

【0078】

また、上記の説明においては、蒸発器１０１に設けられたウィック１３０を支持する構成としてウィック支持体１２０を説明したが、支持する対象はウィック１３０に限定されない。例えば、図１０（Ｂ）に示すように、オリフィス流量計７０１において、上記各構成が採用されてもよい。

【0079】

具体的に説明をすると、オリフィス流量計７０１は、第１管７１０に設けられた第１フランジ７１５と、第２管７７０に設けられた第２フランジ７７５と、オリフィスプレート支持体７２０と、オリフィスプレート７３０と、ボルト７９０とを備える。

【0080】

第１フランジ７１５においては、外周面７１６と第１管７１０の内部とを接続する貫通孔である第１圧力ポート８１０が形成されている。また、第２フランジ７７５においては、外周面７７６と第２管７７０の内部とを接続する貫通孔である第２圧力ポート８２０が形成されている。

【0081】

また、オリフィスプレート支持体７２０は、板状部材であり板面中央に貫通孔が形成されたスペーサ７５０と、スペーサ７５０の内周面に設けられた第１リング７６０および第２リング７８０とを有する。

【0082】

また、オリフィスプレート７３０は、略円板状の部材であり板面中央に開口（絞り）が形成されている。このオリフィスプレート７３０の外周面は、第１リング７６０および第２リング７８０によって支持される。

【0083】

ここで、第１管７１０および第２管７７０内を一方向に流体が流れる（矢印Ｂ１参照）。そして、オリフィス流量計７０１は、第１圧力ポート８１０および第２圧力ポート８２０を介してオリフィスプレート７３０の前後の圧力差から、流体の流量を検出する。図示の例では、スペーサ７５０を利用することにより、第１フランジ７１５および第２フランジ７７５に第１リング７６０および第２リング７８０を配置するための溝加工を施すことが不要となる。さらに説明をすると、第１管７１０および第２管７７０に所謂汎用のフランジを形成することが可能となり、製造コストを抑制し得る。

【0084】

（他の変形例）
上記の説明においては、ウィック１３０が円板状であることを説明したが、これに限定されない。ウィック１３０の側面において角が形成されない形状であればよい。例えば、平面視略長方形の板状部材であり、長方形の各隅部にあたる部分が湾曲面で形成される構成としてもよい。

【0085】

また、上記の説明においては、第１リング２１０および第２リング２７０がＯリングであることを説明したが、ウィック１３０の外側面を弾性変形しながら封止可能な部材であれば、これに限定されない。

【0086】

第１リング２１０および第２リング２７０は、例えば、所謂シールリングの一例として、Ｘリング、Ｄリング、Ｔリングなどであってもよい。さらに説明をすると、第１リング２１０および第２リング２７０断面形状は特に限定されない。また、第１リング２１０および第２リング２７０は、金属リングとゴムを組み合わせた環状形状のオイルシールなどにより構成されてもよい。また、スペーサ２３０と第１リング２１０および第２リング２７０とが一体的に形成される態様でもよい。

【0087】

また、上記の説明においては、ウィック１３０の外周面１３１とスペーサ２３０に形成された支持突起２３３の内周頂面２３７とが離間し間隙ＧＡが形成されることを説明した。また、蒸発器本体１１０の上面１１４とスペーサ２３０の下面２３８とが離間し間隙ＧＢが形成されていることを説明した。これらの部材同士の間での伝熱が抑制されるものであれば、部材同士の配置はこれに限定されない。

【0088】

ウィック１３０の外周面１３１とスペーサ２３０に形成された支持突起２３３の内周頂面２３７との間を例に説明をすると、例えば外周面１３１と内周頂面２３７との間に他の部材が挟まれる構成であってもよい。なお、挟まれる他の部材は、外周面１３１と内周頂面２３７よりも低熱伝導率であることが好ましい。また、外周面１３１と内周頂面２３７とが対向する面の一部において接触する構成であってもよい。この接触する領域は、互いに離間する領域の面積よりも小さいことが好ましい。接触する領域は、互いに離間する領域の面積の２０％以下であることがより好ましく、５％以下であることがさらに好ましい。

【0089】

また、上記の説明においては、ウィック１３０の外周面１３１とスペーサ２３０に形成された支持突起２３３の内周頂面２３７とが離間し間隙ＧＡが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１１０の上面１１４とスペーサ２３０の下面２３８とが離間するとともに、あるいは替えて、スペーサ２３０の上面と蓋体１４０の下面とが離間する構成であってもよい。

【0090】

さて、上記では種々の実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態や変形例同士を組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。

【0091】

ループ型ヒートパイプ１は、熱交換器の一例である。コンピュータ６００は、装置の一例である。ウィック１３０は、蒸発体の一例である。蓋体１４０は、液相収容体の一例である。蒸発器本体１１０は、気相収容体の一例である。スペーサ２３０は、囲い部材の一例である。第１リング２１０および第２リング２７０は、封止材の一例である。突出部は、支持突起２３３の一例である。

【符号の説明】

【0092】

１００…ループ型ヒートパイプ、１０１…蒸発器、１０５…凝縮器、１１０…蒸発器本体、１４０…蓋体、２１０…第１リング、２３０…スペーサ、２３３…支持突起、２７０…第２リング、５００…発熱体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】