(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】ループヒートパイプ用の蒸発器及びループヒートパイプ
(51)【国際特許分類】
F28D 15/02 20060101AFI20240903BHJP
H01L 23/427 20060101ALI20240903BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
F28D15/02 102H
F28D15/02 M
F28D15/02 E
F28D15/02 101L
H01L23/46 A
H05K7/20 R
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022581191
(86)(22)【出願日】2021-11-18
(86)【国際出願番号】 JP2021042451
(87)【国際公開番号】W WO2022172546
(87)【国際公開日】2022-08-18
【審査請求日】2023-07-31
(31)【優先権主張番号】P 2021021838
(32)【優先日】2021-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ
(72)【発明者】
【氏名】山田 辰也
【審査官】柳本 幸雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－７８２５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００４３０６０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２００４－５３１０５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２３２８７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００１－１７７０３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３１１５１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第６３９７９３２（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２００８－２７３７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｄ １５／０２
Ｈ０１Ｌ ２３／４２７
Ｈ０５Ｋ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
底壁と、厚み方向で前記底壁に対向する天壁と、前記厚み方向で前記底壁及び前記天壁の外縁同士を接続する側壁と、を有する、平板状の筐体を備え、前記筐体における、前記底壁と前記天壁と前記側壁とで囲まれた内部領域は、前記底壁の内面に接する蒸気室を含み、
前記側壁には、液管接続口と、前記蒸気室に連通する蒸気管接続口と、が設けられ、
前記底壁の外面には、前記厚み方向から見たときに前記蒸気室の全部と重なる領域に、前記天壁側に凹んだ凹部が設けられている、ことを特徴とするループヒートパイプ用の蒸発器。
【請求項2】
底壁と、厚み方向で前記底壁に対向する天壁と、前記厚み方向で前記底壁及び前記天壁の外縁同士を接続する側壁と、を有する、平板状の筐体と、
前記底壁の外面上に設けられた断熱部材と、を備え、
前記筐体における、前記底壁と前記天壁と前記側壁とで囲まれた内部領域は、前記底壁の内面に接する蒸気室を含み、
前記側壁には、液管接続口と、前記蒸気室に連通する蒸気管接続口と、が設けられ、
前記底壁の外面には、前記厚み方向から見たときに前記蒸気室の少なくとも一部と重なる領域に、前記天壁側に凹んだ凹部が設けられ、
前記凹部は、前記厚み方向で前記天壁に対向する主面と、前記主面の外縁から前記厚み方向に延びる側面と、を有し、
前記断熱部材は、前記凹部の前記主面における、前記厚み方向で前記蒸気室と重なる領域の少なくとも一部が露出するように、前記凹部の前記側面を覆っている、ことを特徴とするループヒートパイプ用の蒸発器。
【請求項3】
前記厚み方向から見たとき、前記凹部は、前記蒸気室の全部と重なっている、請求項２に記載の蒸発器。
【請求項4】
前記厚み方向から見たとき、前記凹部と前記蒸気室とは、外縁同士が一致している、請求項１又は３に記載の蒸発器。
【請求項5】
前記筐体における、前記底壁と前記天壁と前記側壁とで囲まれた内部領域は、液室を含む、請求項１～４のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項6】
前記液室は、前記底壁の内面に接し、前記液室及び前記蒸気室は、前記厚み方向に直交する面方向に並んでいる、請求項５に記載の蒸発器。
【請求項7】
前記液管接続口及び前記蒸気管接続口は、前記厚み方向に直交する面方向に並んでいる、請求項１～６のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項8】
請求項１～７のいずれかに記載の蒸発器と、凝縮器と、
一端が前記蒸発器の前記液管接続口に接続され、かつ、他端が前記凝縮器の液管接続口に接続された液管と、
一端が前記蒸発器の前記蒸気管接続口に接続され、かつ、他端が前記凝縮器の蒸気管接続口に接続された蒸気管と、を備える、ことを特徴とするループヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ループヒートパイプ用の蒸発器及びループヒートパイプに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、各種素子が電子回路基板に実装された電子機器等の製品では、各種素子の高集積化及び高性能化により、発熱量が増加している。そのため、このような製品に対しては、放熱対策を行うことが重要となっている。そこで、このような放熱対策用の部材として、ループヒートパイプを使用することが検討されている。
【0003】
特許文献１には、ループヒートパイプ用の蒸発器として、容器の内部に作動流体を供給するとともに、その容器の内部に設けられたマイクロチャンネル部で作動流体を蒸気化させてその蒸気を容器の外部に流出させるマイクロループヒートパイプ用蒸発器が開示されている。特許文献１に記載のマイクロループヒートパイプ用蒸発器においては、容器が薄板状の中空体として形成され、その容器の内部に、容器の厚さ方向で互いに対向する二つの内面に接合されて容器の内部を少なくとも二つの領域に区画する多孔質部材からなる隔壁部が設けられ、その一方の領域に、作動流体を流入させる流入口が開口して設けられて一方の領域が作動流体を貯留するリザーバ部とされ、かつ他方の領域の内部に、マイクロチャンネル部と、そのマイクロチャンネル部を形成している細溝部が連通するヘッダ部とが形成され、そのヘッダ部に、蒸気を容器から流出させる流出口が開口して設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１０－０７８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ループヒートパイプが電子機器の内部に組み込まれる際、特に、薄型の電子機器では、他の部材と同様に、ループヒートパイプの設置スペースにも制限がある。そのため、ループヒートパイプ、特に、その構成部材である蒸発器には、それ自体の薄型化だけではなく、各種素子に取り付けられた実装状態での低背化も求められる。
【0006】
これに対して、特許文献１に記載の蒸発器のように、蒸発器の側壁に液管及び蒸気管が接続される構成では、蒸発器の薄型化により実装状態での低背化を実現しようとすると、蒸発器の側壁の高さを小さくすることになるため、蒸発器の側壁に接続される液管及び蒸気管の内径を小さくすることになる。ここで、ダルシー・ワイスバッハ（Ｄａｒｃｙ－Ｗｅｉｓｂａｃｈ）の式によれば、管内での流体の流れが層流状態である場合、管での圧力損失は、管の長さに比例しつつ、管の内径の４乗に反比例する。そのため、上述したように液管及び蒸気管の内径を小さくすると、液管及び蒸気管での圧力損失が大きくなり、結果的に、ループヒートパイプの熱輸送性能が低下してしまう。
【0007】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、液管及び蒸気管が接続される側壁の高さが確保されつつ、実装状態での低背化が可能なループヒートパイプ用の蒸発器を提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記蒸発器を有するループヒートパイプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明のループヒートパイプ用の蒸発器は、底壁と、厚み方向で上記底壁に対向する天壁と、上記厚み方向で上記底壁及び上記天壁の外縁同士を接続する側壁と、を有する、平板状の筐体を備え、上記筐体における、上記底壁と上記天壁と上記側壁とで囲まれた内部領域は、上記底壁の内面に接する蒸気室を含み、上記側壁には、液管接続口と、上記蒸気室に連通する蒸気管接続口と、が設けられ、上記底壁の外面には、上記厚み方向から見たときに上記蒸気室の少なくとも一部と重なる領域に、上記天壁側に凹んだ凹部が設けられている、ことを特徴とする。
【0009】
本発明のループヒートパイプは、本発明の蒸発器と、凝縮器と、一端が上記蒸発器の上記液管接続口に接続され、かつ、他端が上記凝縮器の液管接続口に接続された液管と、一端が上記蒸発器の上記蒸気管接続口に接続され、かつ、他端が上記凝縮器の蒸気管接続口に接続された蒸気管と、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、液管及び蒸気管が接続される側壁の高さが確保されつつ、実装状態での低背化が可能なループヒートパイプ用の蒸発器を提供できる。また、本発明によれば、上記蒸発器を有するループヒートパイプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明のループヒートパイプの一例を示す平面模式図である。
【図8】従来の蒸発器が発熱素子に取り付けられた実装状態を示す断面模式図である。
【図10】本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【図12】本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【図13】本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【図14】本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【図15】液室が内部に設けられていない蒸発器の一例について、蒸発器及びその近傍を厚み方向から透視した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明のループヒートパイプ用の蒸発器と、本発明のループヒートパイプとについて説明する。なお、本発明は、以下の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更されてもよい。また、以下において記載する個々の好ましい構成を複数組み合わせたものもまた本発明である。
【0013】
図１は、本発明のループヒートパイプの一例を示す平面模式図である。
【0014】
図１に示すように、ループヒートパイプ１は、蒸発器１００と、液管２００と、蒸気管３００と、凝縮器４００と、を有している。
【0015】
液管２００は、一端が蒸発器１００の液管接続口に接続され、かつ、他端が凝縮器４００の液管接続口に接続されている。
【0016】
蒸気管３００は、一端が蒸発器１００の蒸気管接続口に接続され、かつ、他端が凝縮器４００の蒸気管接続口に接続されている。
【0017】
以上により、ループヒートパイプ１は、ループ状に構成されている。
【0018】
本明細書中、長さ方向、厚み方向、幅方向を、図１等に示すように、各々、Ｌ、Ｔ、及び、Ｗで定められる方向とする。長さ方向Ｌと厚み方向Ｔと幅方向Ｗとは、互いに直交している。また、厚み方向Ｔに直交する方向であって、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗを包含する方向を、面方向とする。
【0019】
【0020】
【0021】
筐体１２０は、図２に示すように、平板状であり、底壁１２０ａと、厚み方向Ｔで底壁１２０ａに対向する天壁１２０ｂと、厚み方向Ｔで底壁１２０ａ及び天壁１２０ｂの外縁同士を接続する側壁１２０ｃと、を有している。
【0022】
本明細書中、平板状とは、シート状も包含するものであり、例えば、厚み方向における寸法が、長さ方向における寸法及び幅方向における寸法のうちの小さい方の寸法の１／３以下、好ましくは１／１０以下である形状を意味する。
【0023】
筐体１２０の底壁１２０ａは、厚み方向Ｔに厳密に直交している必要はない。また、筐体１２０の天壁１２０ｂは、厚み方向Ｔに厳密に直交している必要はない。更に、筐体１２０の側壁１２０ｃは、厚み方向Ｔに厳密に平行である必要はない。
【0024】
本明細書では、厚み方向Ｔを鉛直方向として、筐体１２０の底壁１２０ａを下側、筐体１２０の天壁１２０ｂを上側として示しているが、これらの方向に限定されるものではなく、蒸発器１００を設置する状態によって適宜変更される。
【0025】
厚み方向Ｔから見たとき、筐体１２０の平面形状としては、例えば、正方形状、長方形状等の多角形状、円形状、楕円形状、これらの形状を複数種類組み合わせた形状等が挙げられる。筐体１２０の平面形状は、底壁１２０ａ側から見たときと天壁１２０ｂ側から見たときとで、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0026】
筐体１２０は、例えば、図３に示すように、蒸発器フタ１０８と、蒸発器ケース１１０と、で構成されている。
【0027】
蒸発器フタ１０８は、平板状である。
【0028】
蒸発器ケース１１０は、上部が開放された箱状であり、底壁１０４と、底壁１０４の外縁から厚み方向Ｔに延びる側壁１０６と、を有している。
【0029】
蒸発器フタ１０８の外縁と蒸発器ケース１１０の側壁１０６とは、全周で接合され、これにより、筐体１２０は気密封止されている。
【0030】
蒸発器フタ１０８と蒸発器ケース１１０の側壁１０６との接合方法としては、例えば、レーザー溶接、電気抵抗溶接、ロウ付け等が挙げられる。
【0031】
蒸発器フタ１０８及び蒸発器ケース１１０が接合されてなる筐体１２０において、蒸発器ケース１１０の底壁１０４は筐体１２０の底壁１２０ａに該当し、蒸発器フタ１０８は筐体１２０の天壁１２０ｂに該当し、蒸発器ケース１１０の側壁１０６は筐体１２０の側壁１２０ｃに該当している。
【0032】
蒸発器ケース１１０の構成材料は、熱伝導率が高い材料、例えば、金属であることが好ましく、銅であることが特に好ましい。
【0033】
蒸発器フタ１０８の構成材料は、熱伝導率が高い材料でなくてもよいが、熱膨張係数が蒸発器ケース１１０の構成材料に近く、蒸発器ケース１１０に容易に接合可能な材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、銅、ニッケル、ステンレス、これらの金属の少なくとも１種を含有する合金等が挙げられる。中でも、蒸発器フタ１０８の構成材料は、銅であることが特に好ましい。
【0034】
蒸発器フタ１０８及び蒸発器ケース１１０の構成材料は、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0035】
【0036】
図４は、図３中の蒸発器及びその近傍を厚み方向から透視した状態を示す模式図である。図５は、図４中の線分Ａ－Ａ’に対応する部分を示す断面模式図である。図６は、図４中の線分Ｂ－Ｂ’に対応する部分を示す断面模式図である。
【0037】
図３、図４、図５、及び、図６に示すように、筐体１２０における、蒸発器ケース１１０の底壁１０４と蒸発器フタ１０８と蒸発器ケース１１０の側壁１０６とで囲まれた内部領域は、液室１０１と、蒸気室１０２と、を含んでいる。すなわち、筐体１２０における、底壁１２０ａと天壁１２０ｂと側壁１２０ｃとで囲まれた内部領域は、液室１０１と、蒸気室１０２と、を含んでいる。
【0038】
液室１０１は、液相の作動流体を貯留する場所であり、補償室とも呼ばれる。
【0039】
蒸気室１０２は、液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる場所である。
【0040】
【0041】
ウィック１０３は、液室１０１に存在する液相の作動流体を毛細管力により蒸気室１０２に供給しつつ、蒸気室１０２で発生した気相の作動流体が液室１０１に逆流することを防止する部材である。
【0042】
ウィック１０３は、毛細管力が大きくて透過率が高い部材、例えば、多孔質部材からなることが好ましい。この場合、ウィック１０３としては、例えば、毛細管径が１μｍ以上、１０μｍ以下であり、開口率が５０％以上、９０％以下である多孔質部材が用いられる。
【0043】
多孔質部材の構成材料としては、例えば、金属、セラミック、樹脂等が挙げられる。これらの材料については、作動流体に対して耐食性が充分に高く、腐食したり、反応でガスが発生したりすることがないものを選定することが重要である。
【0044】
【0045】
蒸発器ケース１１０は、図３、図４、図５、及び、図６に示すように、側壁１０６よりも内側の位置で、底壁１０４から厚み方向Ｔに延びる隔壁１０７を更に有している。つまり、筐体１２０は、側壁１２０ｃよりも内側の位置で、底壁１２０ａから厚み方向Ｔに延びる隔壁１０７を更に有している。隔壁１０７は、液室１０１と蒸気室１０２との面方向における境界となっている。
【0046】
【0047】
ウィック１０３と隔壁１０７との接合方法としては、例えば、拡散接合、接着剤による接合、溶着等が挙げられる。
【0048】
以上により、蒸気室１０２は、蒸発器ケース１１０の底壁１０４とウィック１０３と隔壁１０７とで囲まれた領域、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａとウィック１０３と隔壁１０７とで囲まれた領域として構成されている。
【0049】
ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間、すなわち、ウィック１０３と筐体１２０の天壁１２０ｂとの間には、図５及び図６に示すように、隙間が設けられていることが好ましい。つまり、蒸発器フタ１０８、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂは、ウィック１０３と厚み方向Ｔで離隔していることが好ましい。この場合、ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間の隙間、すなわち、ウィック１０３と筐体１２０の天壁１２０ｂとの間の隙間は、液室１０１に存在する液相の作動流体がウィック１０３に向かう流路として利用される。よって、液室１０１から蒸気室１０２への液相の作動流体の輸送性能が向上しやすくなるため、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が向上しやすくなる。
【0050】
なお、ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間、すなわち、ウィック１０３と筐体１２０の天壁１２０ｂとの間には、隙間が設けられていなくてもよい。つまり、蒸発器フタ１０８、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂは、ウィック１０３に厚み方向Ｔで接していてもよい。
【0051】
蒸発器ケース１１０は、図３、図４、及び、図６に示すように、蒸気室１０２において、底壁１０４及び隔壁１０７と一体化した櫛歯状のフィン１０５を更に有していることが好ましい。つまり、筐体１２０は、蒸気室１０２において、底壁１２０ａ及び隔壁１０７と一体化した櫛歯状のフィン１０５を更に有していることが好ましい。
【0052】
蒸発器ケース１１０において、フィン１０５は、例えば、図３及び図６に示すように、底壁１０４から厚み方向Ｔに延びている。つまり、筐体１２０において、フィン１０５は、例えば、底壁１２０ａから厚み方向Ｔに延びている。フィン１０５は、厚み方向Ｔに厳密に平行である必要はない。
【0053】
蒸発器ケース１１０において、フィン１０５は、例えば、図３及び図４に示すように、隔壁１０７から長さ方向Ｌに延びている。つまり、筐体１２０において、フィン１０５は、例えば、隔壁１０７から長さ方向Ｌに延びている。フィン１０５は、長さ方向Ｌに厳密に平行である必要はない。
【0054】
なお、フィン１０５は、蒸発器ケース１１０の底壁１０４及び隔壁１０７と一体化せず、蒸発器ケース１１０と別の部材として設けられていてもよい。つまり、フィン１０５は、筐体１２０の底壁１２０ａ及び隔壁１０７と一体化せず、筐体１２０と別の部材として設けられていてもよい。
【0055】
フィン１０５は、図６に示すように、ウィック１０３に厚み方向Ｔで接していることが好ましい。
【0056】
なお、フィン１０５は、ウィック１０３に厚み方向Ｔで接していなくてもよい。
【0057】
フィン１０５の構成材料は、熱伝導率が高い材料、例えば、金属であることが好ましく、銅であることが特に好ましい。
【0058】
フィン１０５は、金属、セラミック、樹脂等で構成される多孔質部材からなっていてもよい。
【0059】
フィン１０５及び蒸発器ケース１１０の構成材料は、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0060】
【0061】
溝１０９は、蒸気室１０２で発生する気相の作動流体が通る流路である。
【0062】
【0063】
【0064】
なお、溝１０９は、幅方向Ｗに異なる間隔で設けられていてもよい。
【0065】
液室１０１は、図３、図５、及び、図６に示すように、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の内面、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの内面に接していることが好ましい。この場合、液室１０１及び蒸気室１０２は、面方向に並んでいることが好ましい。液室１０１及び蒸気室１０２がこのような位置関係にあると、筐体１２０の薄型化、すなわち、蒸発器１００の薄型化が容易になる。
【0066】
厚み方向Ｔから見たとき、液室１０１は、図４に示すように蒸気室１０２の三方を囲むように設けられていてもよいし、蒸気室１０２における蒸気管３００側の領域と蒸発器ケース１１０の側壁１０６との間、すなわち、蒸気室１０２における蒸気管３００側の領域と筐体１２０の側壁１２０ｃとの間に更に回り込むように設けられていてもよい。
【0067】
蒸発器ケース１１０の側壁１０６、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃには、図４に示すように、液室１０１に連通する液管接続口１３１が設けられている。一方、液管２００は、液管接続口１３１に接続されている。よって、液管２００は、液管接続口１３１を通じて、液室１０１に連通している。
【0068】
液管２００の構成材料は、熱膨張係数が蒸発器ケース１１０の構成材料に近く、蒸発器ケース１１０に容易に接合可能な材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、銅、ニッケル、ステンレス、これらの金属の少なくとも１種を含有する合金等が挙げられる。中でも、液管２００の構成材料は、銅であることが特に好ましい。
【0069】
液管２００及び蒸発器ケース１１０の構成材料は、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0070】
蒸発器ケース１１０の側壁１０６、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃには、図４及び図５に示すように、蒸気室１０２に連通する蒸気管接続口１３２が設けられている。一方、蒸気管３００は、蒸気管接続口１３２に接続されている。よって、蒸気管３００は、蒸気管接続口１３２を通じて、蒸気室１０２に連通している。
【0071】
蒸気管３００の構成材料は、熱膨張係数が蒸発器ケース１１０の構成材料に近く、蒸発器ケース１１０に容易に接合可能な材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、銅、ニッケル、ステンレス、これらの金属の少なくとも１種を含有する合金等が挙げられる。中でも、蒸気管３００の構成材料は、銅であることが特に好ましい。
【0072】
蒸気管３００及び蒸発器ケース１１０の構成材料は、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0073】
液管２００及び蒸気管３００の構成材料は、互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0074】
液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２は、図３及び図４に示すように、面方向に並んでいることが好ましい。液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２が面方向に並んでいる場合、後述するような液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２が厚み方向Ｔに並んでいる場合と比較して、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さ、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃの高さが小さくなりやすいため、筐体１２０の薄型化、すなわち、蒸発器１００の薄型化が容易になる。このように蒸発器１００の薄型化が容易になると、後述する蒸発器１００の実装状態での低背化にも効果的に寄与できる。
【0075】
【0076】
蒸発器ケース１１０の底壁１０４の外面、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの外面には、図５及び図６に示すように、蒸発器フタ１０８側、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂ側に凹んだ凹部１４０が設けられている。
【0077】
凹部１４０は、厚み方向Ｔで蒸発器フタ１０８、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂに対向する主面１４０ａと、主面１４０ａの外縁から厚み方向Ｔに延びる側面１４０ｂと、を有している。
【0078】
凹部１４０の主面１４０ａは、厚み方向Ｔに厳密に直交している必要はない。また、凹部１４０の側面１４０ｂは、厚み方向Ｔに厳密に平行である必要はない。
【0079】
蒸発器ケース１１０の底壁１０４の外面、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの外面において、凹部１４０は、図４に示すように、厚み方向Ｔから見たときに蒸気室１０２の少なくとも一部と重なる領域に設けられている。つまり、凹部１４０の主面１４０ａは、厚み方向Ｔから見たときに蒸気室１０２の少なくとも一部と重なっている。
【0080】
蒸発器１００に凹部１４０が設けられていることで得られる作用効果について、蒸発器１００が発熱素子に取り付けられた実装状態の一例を示しつつ、以下に説明する。
【0081】
【0082】
図７に示すように、発熱素子５０１は、電子回路基板５００の主面上に実装されている。蒸発器１００は、発熱素子５０１が凹部１４０に収まるように、発熱素子５０１に取り付けられている。つまり、凹部１４０の主面１４０ａは、厚み方向Ｔで発熱素子５０１に対向しており、発熱素子５０１の熱が伝わる受熱面となっている。
【0083】
発熱素子５０１としては、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（図学処理装置）等の演算素子、パワー半導体と呼ばれる電源系の半導体素子、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザーダイオード）等の発光素子、等が挙げられる。
【0084】
凹部１４０の主面１４０ａと発熱素子５０１との間には、図７に示すように、ＴＩＭ（熱界面材料）部材５０２が設けられていることが好ましい。この場合、ＴＩＭ部材５０２は、凹部１４０の主面１４０ａと発熱素子５０１とに接していることが好ましい。このようにＴＩＭ部材５０２が設けられていると、凹部１４０の主面１４０ａと発熱素子５０１とがＴＩＭ部材５０２を介して熱的に接続されることになり、凹部１４０の主面１４０ａと発熱素子５０１との間の熱抵抗が小さくなる。
【0085】
ＴＩＭ部材５０２としては、例えば、半液体状のサーマルグリス、ゲル状の放熱パッド等が挙げられる。
【0086】
凹部１４０の側面１４０ｂと発熱素子５０１とは、面方向で離隔していることが好ましい。より具体的には、凹部１４０の側面１４０ｂと発熱素子５０１とは、図７に示すように長さ方向Ｌに離隔し、かつ、図示していないが幅方向Ｗに離隔していることが好ましい。この場合、発熱素子５０１の熱が液室１０１に直接伝わりにくくなるため、液室１０１で液相の作動流体が沸騰しにくくなり、結果的に、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が向上しやすくなる。
【0087】
ここで、比較用として、従来の蒸発器が発熱素子に取り付けられた実装状態について、以下に説明する。
【0088】
図８は、従来の蒸発器が発熱素子に取り付けられた実装状態を示す断面模式図である。
【0089】
図８に示すように、蒸発器６００には、蒸発器１００と異なり、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の外面、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの外面に凹部が設けられていない。図８に示した状態は、この点以外、図７に示した状態と同様である。
【0090】
図７及び図８において、蒸発器１００における、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａ、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃの高さＴａと、蒸発器６００における、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴｂ、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃの高さＴｂとは、同じである。よって、蒸発器１００では、液管２００及び蒸気管３００が接続される側壁の高さが、蒸発器６００と同様に確保されている。
【0091】
一方、図７に示した状態では、上述したように、蒸発器１００の凹部１４０が発熱素子５０１に取り付けられている。そのため、蒸発器１００の上面（より具体的には、蒸発器フタ１０８の外面、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂの外面）と電子回路基板５００の主面との間の厚み方向Ｔにおける距離Ｅａは、凹部１４０の深さｂの分だけ、蒸発器６００の上面と電子回路基板５００の主面との間の厚み方向Ｔにおける距離Ｅｂよりも小さくなっている。よって、蒸発器１００では、蒸発器６００と比較して、実装状態での低背化が実現されている。
【0092】
以上より、蒸発器１００では、液管２００及び蒸気管３００が接続される側壁の高さが確保されつつ、実装状態での低背化が可能である。
【0093】
蒸発器１００では、側壁の高さが蒸発器６００と同様に確保されているため、蒸発器１００の側壁に接続される蒸気管３００と蒸発器６００の側壁に接続される蒸気管３００とは、各々の肉厚ｒａ及び肉厚ｒｂが同じであるとすると、各々の内径Ｒａ及び内径Ｒｂも同じとなる。同様に、蒸発器１００の側壁に接続される液管２００と蒸発器６００の側壁に接続される液管２００とは、各々の内径が同じとなる。よって、蒸発器１００では、蒸発器６００と比較して、実装状態での低背化が可能でありつつ、側壁に接続される液管２００及び蒸気管３００での圧力損失が大きくならず、結果的に、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が維持される。
【0094】
蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａと、蒸発器フタ１０８の厚みｔ１と、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２と、凹部１４０の深さｂとは、ｂ／（Ｔａ－ｔ１－ｔ２）＞０．０９６の関係を満たすことが好ましい。ｂ／（Ｔａ－ｔ１－ｔ２）≦０．０９６である場合、蒸発器１００の実装状態での低背化が、作用効果として得られにくくなるおそれがある。
【0095】
ｂ／（Ｔａ－ｔ１－ｔ２）＞０．０９６という関係を満たすことが好ましいことは、以下の論理に基づいている。
【0096】
まず、図７に示した状態において、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａと、蒸気管３００の外径Ｒａ＋２ｒａとが等しいと仮定する。また、蒸発器フタ１０８の厚みｔ１と、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２と、蒸気管３００の肉厚ｒａとがすべて等しいと仮定する。このとき、ダルシー・ワイスバッハの式によれば、図７に示した状態における蒸気管３００での圧力損失ΔＰ１は、ΔＰ１∝１／Ｒａ４＝１／（Ｔａ－ｔ１－ｔ２）４＝１／Ｔ’４となる。ここで、Ｔ’＝Ｔａ－ｔ１－ｔ２としている。
【0097】
次に、図７に示した状態に対して、蒸発器１００全体の厚みをＴａ－ｂとし、すなわち、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さをＴａ－ｂとすることで、蒸発器１００を薄型化し、これに伴い、蒸気管３００の肉厚ｒａはそのままで、蒸気管３００の内径をＲａ－ｂと小さくした比較状態を考える。この比較状態では、図７に示した状態と同様に、蒸発器１００の実装状態での低背化が可能となる。上述した仮定に基づくと、比較状態における蒸気管３００での圧力損失ΔＰ２は、ΔＰ２∝１／（Ｒａ－ｂ）４＝１／（Ｔａ－ｔ１－ｔ２－ｂ）４＝１／（Ｔ’－ｂ）４となる。
【0098】
以上より、図７に示した状態における蒸気管３００での圧力損失ΔＰ１に対する、比較状態における蒸気管３００での圧力損失ΔＰ２の比率は、ΔＰ２／ΔＰ１＝（Ｔ’／Ｔ’－ｂ）４となり、これを変形すると、ｂ／Ｔ’＝１－（ΔＰ２／ΔＰ１）－１／４となる。
【0099】
図７に示した状態において、比較状態に対して、蒸気管３００での圧力損失を２／３よりも小さく低減したい場合、すなわち、ΔＰ２／ΔＰ１＞１．５である場合、ｂ／Ｔ’＞１－１．５－１／４≒０．０９６となる。ｂ／Ｔ’＞０．０９６であるとき、Ｔ’＝１．０ｍｍとすると、ｂ＞約０．１ｍｍとなるが、これは、凹部１４０の加工公差よりも充分に大きく、更に、蒸発器１００の実装状態での低背化も充分に可能となる値となっている。よって、蒸発器１００では、ｂ／Ｔ’＝ｂ／（Ｔａ－ｔ１－ｔ２）＞０．０９６という関係を満たすことが好ましい。
【0100】
蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａと、蒸発器フタ１０８の厚みｔ１と、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２と、凹部１４０の深さｂとは、各々をｍｍ単位とすると、ｂ＜Ｔａ－ｔ１－ｔ２－０．５の関係を満たすことが好ましい。ｂ≧Ｔａ－ｔ１－ｔ２－０．５である場合、蒸気室１０２の容量が小さくなることで、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が低下しやすくなるおそれがある。
【0101】
ｂ＜Ｔａ－ｔ１－ｔ２－０．５という関係を満たすことが好ましいことは、以下の論理に基づいている。
【0102】
図７に示した蒸発器１００において、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａは、蒸発器フタ１０８の厚みｔ１と、ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間の隙間の高さｈと、ウィック１０３の厚みｄと、フィン１０５の高さｋと、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２と、凹部１４０の深さｂとの和となり、すなわち、Ｔａ＝ｔ１＋ｈ＋ｄ＋ｋ＋ｔ２＋ｂとなる。これを変形すると、ｂ＝Ｔ’－ｈ－ｄ－ｋとなる。
【0103】
ここで、少なくとも、ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間の隙間の高さｈは０．１ｍｍ程度、ウィック１０３の厚みｄは０．１ｍｍ程度、フィン１０５の高さｋは０．３ｍｍ程度確保されることが望ましい。つまり、ｈ＋ｄ＋ｋ＞０．５であることが望ましい。よって、蒸発器１００では、ｂ＜Ｔ’－０．５＝Ｔａ－ｔ１－ｔ２－０．５という関係を満たすことが好ましい。
【0104】
一方、図７に示した状態において、凹部１４０の深さｂは、発熱素子５０１及びＴＩＭ部材５０２の合計厚みよりも小さいため、凹部１４０の深さｂの上限値は、発熱素子５０１の厚みとほぼ等しいとしてもよい。発熱素子５０１で想定される厚みを考慮すると、凹部１４０の深さｂの上限値は、３ｍｍ程度であれば充分であると考えられる。
【0105】
厚み方向Ｔから見たとき、凹部１４０は、図４に示すように、蒸気室１０２の全部と重なっていることが好ましい。より具体的には、厚み方向Ｔから見たとき、凹部１４０の主面１４０ａは、蒸気室１０２の全部と重なっていることが好ましい。この場合、発熱素子５０１から凹部１４０の主面１４０ａに伝わった熱が、蒸気室１０２に効率よく伝えられる。
【0106】
厚み方向Ｔから見たとき、凹部１４０と蒸気室１０２とは、図４中の点線で示すように、外縁同士が一致していることが好ましい。より具体的には、厚み方向Ｔから見たとき、凹部１４０の主面１４０ａと蒸気室１０２とは、外縁同士が一致していることが好ましい。この場合、発熱素子５０１から凹部１４０の主面１４０ａに伝わった熱が、蒸気室１０２に最も効率よく伝えられる。
【0107】
厚み方向Ｔから見たとき、凹部１４０は、液室１０１の少なくとも一部と更に重なっていてもよい。この場合、凹部１４０の存在により、液室１０１の容量が小さくなり得るが、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が極力低下しないようにすることが重要である。
【0108】
なお、厚み方向Ｔから見たとき、凹部１４０は、蒸気室１０２の一部と重なっていてもよい。
【0109】
次に、ループヒートパイプ１の動作について、以下に説明する。
【0110】
まず、発熱素子５０１の熱は、蒸発器１００の受熱面である凹部１４０の主面１４０ａに伝わる。発熱素子５０１から凹部１４０の主面１４０ａに伝わった熱は、フィン１０５を通じて蒸気室１０２に伝わる。ここで、液室１０１には、液相の作動流体が一定量注液されており、蒸気室１０２には、液室１０１から液相の作動流体がウィック１０３の毛細管力により供給されている。そのため、蒸気室１０２に伝わった熱は、蒸気室１０２に供給された液相の作動流体に伝わる。これにより、蒸気室１０２において、液相の作動流体は、沸騰して気相の作動流体に変化する。蒸気室１０２で発生した気相の作動流体は、その蒸気圧を駆動力として、溝１０９及び蒸気管接続口１３２を順に通ることにより、蒸気管３００に流入する。
【0111】
次に、蒸気管３００に流入した気相の作動流体は、蒸気管３００を通って凝縮器４００に到達する。凝縮器４００に到達した気相の作動流体は、凝縮器４００の蒸気管接続口を通って凝縮器４００に流入する。
【0112】
そして、凝縮器４００に流入した気相の作動流体は、熱が奪われることにより液相の作動流体に変化する。凝縮器４００で発生した液相の作動流体は、凝縮器４００の液管接続口を通って液管２００に流入する。
【0113】
その後、液管２００に流入した液相の作動流体は、液管２００を通って蒸発器１００に到達する。蒸発器１００に到達した液相の作動流体は、液管接続口１３１を通って液室１０１に流入する。
【0114】
以上のように、ループヒートパイプ１では、作動流体が気－液の相変化を生じつつ循環する。この際、発熱素子５０１の熱は、蒸発器１００（蒸気室１０２）において液相の作動流体を気相の作動流体に変化させる蒸発潜熱として吸収された後、凝縮器４００において気相の作動流体を液相の作動流体に変化させる凝縮潜熱として放出される。このようにして、発熱素子５０１の熱は、蒸発器１００から凝縮器４００に輸送されることで放熱される。更に、ループヒートパイプ１では、凹部１４０が設けられた蒸発器１００が用いられているため、上述したように、実装状態での低背化が可能でありつつ、熱輸送性能が維持される。
【0115】
液相の作動流体については、動作温度（沸点）、ウィック１０３との濡れ性、毛細管力、化学的安定性、毒性、可燃性等を考慮して選定することが重要である。このような液相の作動流体としては、例えば、純水、低分子量のアルコール、低分子量の炭化水素系液体、フッ化炭化水素系液体、これらの液体を複数種類含む混合液等が挙げられる。
【0116】
液室１０１に注液される液相の作動流体は、脱気されていることが好ましい。この場合、空気等の非凝縮性の気体が除去された液相の作動流体が、液室１０１に注液されることになる。よって、蒸気室１０２で発生した気相の作動流体に非凝縮性の気体が混在しにくくなるため、蒸発器１００から凝縮器４００への流路である蒸気管３００において、気相の作動流体の輸送性能が向上しやすくなる。更に、凝縮器４００で発生した液相の作動流体に非凝縮性の気体が混在しにくくなるため、凝縮器４００から蒸発器１００への流路である液管２００において、液相の作動流体の輸送性能が向上しやすくなる。以上により、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が向上しやすくなる。
【0117】
同様の観点から、ループヒートパイプ１の内部は、脱気されていることが好ましい。より具体的には、蒸発器１００、液管２００、蒸気管３００、及び、凝縮器４００からなる群より選択される少なくとも１つの部材の内部は、脱気されていることが好ましい。中でも、蒸発器１００、液管２００、蒸気管３００、及び、凝縮器４００のすべての内部が脱気されていることが特に好ましい。
【0118】
【0119】
【0120】
断熱部材５０３は、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の外面、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの外面上に設けられている。より具体的には、断熱部材５０３は、凹部１４０の主面１４０ａにおける、厚み方向Ｔで蒸気室１０２と重なる領域の少なくとも一部が露出するように、凹部１４０の側面１４０ｂを覆っている。図９に示した状態では、断熱部材５０３は、凹部１４０の主面１４０ａにおける、厚み方向Ｔで蒸気室１０２と重なる領域の一部が露出するように、凹部１４０の側面１４０ｂを覆っている。
【0121】
蒸発器１００ａは、発熱素子５０１が厚み方向Ｔで凹部１４０の主面１４０ａの露出領域に対向するように、ＴＩＭ部材５０２ａを介して発熱素子５０１に取り付けられている。このように蒸発器１００ａが発熱素子５０１に取り付けられた実装状態では、凹部１４０の側面１４０ｂが、発熱素子５０１と面方向で離隔しつつ、断熱部材５０３で覆われている。よって、発熱素子５０１の熱が液室１０１に直接伝わりにくくなるため、液室１０１で液相の作動流体が沸騰しにくくなり、結果的に、ループヒートパイプ１の熱輸送性能が向上しやすくなる。
【0122】
断熱部材５０３の厚みＵは、凹部１４０の深さｂと同等以上であることが好ましい。より具体的には、断熱部材５０３の厚みＵは、図９に示すように凹部１４０の深さｂと同じであるか、凹部１４０の深さｂよりも大きいことが好ましい。この場合、発熱素子５０１の熱が液室１０１に非常に伝わりにくくなる。
【0123】
なお、断熱部材５０３の厚みＵは、凹部１４０の深さｂよりも小さくてもよい。
【0124】
断熱部材５０３の厚みＵは、ＴＩＭ部材５０２ａの厚みＶと同等以上であることが好ましい。より具体的には、断熱部材５０３の厚みＵは、ＴＩＭ部材５０２ａの厚みＶと同じであるか、図９に示すようにＴＩＭ部材５０２ａの厚みＶよりも大きいことが好ましい。この場合、ＴＩＭ部材５０２ａが、凹部１４０の主面１４０ａと発熱素子５０１の上面と断熱部材５０３の側面とで囲まれた領域に設けられることになるため、ＴＩＭ部材５０２ａとして流動性が高い材料を用いても、外部に漏れ出すことがない。よって、ＴＩＭ部材５０２ａとして、ＴＩＭ部材５０２と同様に、半液体状のサーマルグリス、ゲル状の放熱パッド等を用いることができるだけではなく、熱抵抗がより小さい液体金属等の液体状材料を用いることもできる。このような液体状材料のうち、例えば、液体金属は、流動性が高く、アルミニウム等の金属を腐食するため、蒸発器が液体金属を介して発熱素子に取り付けられる際には、液体金属が外部に漏れ出さないような構造にすることが重要である。これに対して、断熱部材５０３の厚みＵをＴＩＭ部材５０２ａの厚みＶと同等以上にすることにより、このような構造を容易に実現できる。
【0125】
断熱部材５０３の厚みＵは、図９に示すようにＴＩＭ部材５０２ａの厚みＶよりも大きいことがより好ましい。この場合、断熱部材５０３が発熱素子５０１の側面を取り囲むように設けられることになるため、発熱素子５０１の熱が液室１０１に非常に伝わりにくくなる。
【0126】
なお、断熱部材５０３の厚みＵは、ＴＩＭ部材５０２ａの厚みＶよりも小さくてもよい。
【0127】
断熱部材５０３の構成材料は、熱伝導率が蒸発器１００及びＴＩＭ部材５０２ａの構成材料よりも低い材料であることが好ましい。このような材料としては、例えば、プラスチック、ゴム等が挙げられる。また、断熱部材５０３がこれらの材料の発泡部材である場合、断熱部材５０３の断熱性が更に高まる。
【0128】
以上では、ループヒートパイプ１の蒸発器１００において、液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２が、図３及び図４に示すように面方向に並んでいる態様を示したが、液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２は厚み方向Ｔに並んでいてもよい。
【0129】
図１０は、本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【0130】
図１０に示すように、ループヒートパイプ１’は、蒸発器１００の代わりに蒸発器１００’を有していること以外、ループヒートパイプ１と同様である。
【0131】
【0132】
図１１に示すように、蒸発器１００’では、液室１０１及び蒸気室１０２が厚み方向Ｔに並んでいる。より具体的には、液室１０１は、蒸気室１０２の上方、ここでは、蒸気室１０２に対して凹部１４０と反対側に位置している。
【0133】
これに伴い、蒸発器１００’では、液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２が厚み方向Ｔに並んでいる。より具体的には、液管接続口１３１は、蒸気管接続口１３２の上方、ここでは、蒸気管接続口１３２に対して凹部１４０と反対側に位置している。
【0134】
よって、液管接続口１３１に接続された液管２００と、蒸気管接続口１３２に接続された蒸気管３００とは、厚み方向Ｔに並ぶことになる。より具体的には、液管２００は、蒸気管３００の上方に位置することになる。
【0135】
蒸発器１００’においても、蒸発器１００と同様に凹部１４０が設けられているため、液管２００及び蒸気管３００が接続される側壁の高さが確保されつつ、実装状態での低背化が可能である。
【0136】
以上では、ループヒートパイプ１の蒸発器１００（あるいは、ループヒートパイプ１’の蒸発器１００’）において、筐体１２０の内部領域が液室１０１及び蒸気室１０２を含んでいる態様を示したが、筐体１２０の内部領域は液室１０１を含んでいなくてもよい。つまり、液室１０１は、蒸発器１００（あるいは、蒸発器１００’）の内部に設けられていなくてもよい。
【0137】
本発明のループヒートパイプにおいて、液室が蒸発器の内部に設けられていない態様の一例としては、液室が蒸発器の内部にもそれ以外の場所にも設けられていない態様が挙げられる。
【0138】
図１２は、本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【0139】
【0140】
本発明のループヒートパイプにおいて、液室が蒸発器の内部に設けられていない態様の一例としては、液室が蒸発器の内部に設けられておらず、蒸発器の外部に独立して設けられている態様も挙げられる。
【0141】
図１３は、本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【0142】
図１３に示すループヒートパイプにおいて、液室１０１は、蒸発器１００’’の内部に設けられておらず、液管２００に直列に接続されている。
【0143】
図１４は、本発明のループヒートパイプの別の一例を示す平面模式図である。
【0144】
図１４に示すループヒートパイプにおいて、液室１０１は、蒸発器１００’’の内部に設けられておらず、液管２００に並列に接続されている。
【0145】
【0146】
図１５は、液室が内部に設けられていない蒸発器の一例について、蒸発器及びその近傍を厚み方向から透視した状態を示す模式図である。図１６は、図１５中の蒸発器及びその近傍の長さ方向に沿う断面を斜視した状態を示す模式図である。
【0147】
図１５及び図１６に示す蒸発器１００ａ’’の内部構造は、筐体１２０の内部領域に蒸気室１０２及びウィック１０３を有し、かつ、液室を有していないこと以外、図３、図４等に示す蒸発器１００の内部構造と同様である。蒸発器１００ａ’’において、液管接続口１３１は、ウィック１０３に連通している。
【0148】
蒸発器１００ａ’’において、液管２００から流入した液相の作動流体は、液管接続口１３１を通じて直接ウィック１０３に浸透する。そして、ウィック１０３に浸透した液相の作動流体は、発熱素子（図示せず）から凹部１４０の主面１４０ａを介して蒸気室１０２に伝わった熱により、蒸気室１０２で沸騰して気相の作動流体に変化する。その後、蒸気室１０２で発生した気相の作動流体は、その蒸気圧を駆動力として、溝１０９及び蒸気管接続口１３２を順に通ることにより、蒸気管３００に流入する。以降の作動流体の流れについては、上述した通りである。
【0149】
図１５及び図１６に示す蒸発器１００ａ’’は、あくまで、液室が内部に設けられていない蒸発器の一例であり、液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２が長さ方向Ｌに並んでいるが、液管接続口１３１及び蒸気管接続口１３２は、図１２、図１３、及び、図１４に示す蒸発器１００’’と同様に面方向に並んでいてもよいし、厚み方向Ｔに並んでいてもよい。
【実施例】
【0150】
以下、本発明のループヒートパイプ用の蒸発器と、本発明のループヒートパイプとをより具体的に開示した実施例を示す。なお、本発明は、この実施例のみに限定されるものではない。
【0151】
［実施例１］
図７に示した蒸発器１００について、各種寸法が以下の通りである態様を、実施例１の蒸発器とする。
図７に示した蒸発器１００について、各種寸法が以下の通りである態様を、実施例１の蒸発器とする。
【0152】
蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａ、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃの高さＴａを、２ｍｍとする。
【0153】
蒸発器フタ１０８の厚みｔ１、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂの厚みｔ１を、０．３ｍｍとする。なお、気相の作動流体の蒸気圧に対する耐久性の観点から、蒸発器フタ１０８の厚みｔ１、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂの厚みｔ１は、好ましくは０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。
【0154】
蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの厚みｔ２を、０．３ｍｍとする。なお、気相の作動流体の蒸気圧に対する耐久性の観点から、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの厚みｔ２は、好ましくは０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。
【0155】
蒸発器フタ１０８の厚みｔ１、すなわち、筐体１２０の天壁１２０ｂの厚みｔ１と、蒸発器ケース１１０の底壁１０４の厚みｔ２、すなわち、筐体１２０の底壁１２０ａの厚みｔ２とは、本実施例のように互いに同じであることが好ましいが、互いに異なっていてもよい。
【0156】
フィン１０５の高さｋ、すなわち、溝１０９の深さｋを、０．５ｍｍとする。なお、フィン１０５の高さｋ、すなわち、溝１０９の深さｋが小さ過ぎると、溝１０９での圧力損失が大きくなり過ぎるおそれがある。
【0157】
ウィック１０３の厚みｄを、０．２ｍｍとする。
【0158】
凹部１４０の深さｂを、０．５ｍｍとする。
【0159】
実施例１の蒸発器、ここでは、図７に示した蒸発器１００では、ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間の隙間の高さｈ、すなわち、ウィック１０３と筐体１２０の天壁１２０ｂとの間の隙間の高さｈは、ｈ＝Ｔａ－（ｔ１＋ｔ２＋ｋ＋ｄ＋ｂ）＝０．２ｍｍとなる。このとき、蒸発器１００の構成部材の加工公差を含めると、ウィック１０３と蒸発器フタ１０８との間の隙間の高さｈ、すなわち、ウィック１０３と筐体１２０の天壁１２０ｂとの間の隙間の高さｈは、実際には、０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下程度となると考えられるが、上記高さｈが０．１ｍｍであっても、液室１０１に存在する液相の作動流体がウィック１０３に向かう流路としては、充分な高さを確保できる。
【0160】
実施例１の蒸発器が発熱素子に取り付けられた実装状態、すなわち、図７に示した状態では、発熱素子５０１及びＴＩＭ部材５０２の合計厚みが１ｍｍである場合、蒸発器１００の上面と電子回路基板５００の主面との間の厚み方向Ｔにおける距離Ｅａは、Ｅａ＝Ｔａ－ｂ＋１＝２．５ｍｍとなり、蒸発器１００が実装状態で低背化されている。
【0161】
蒸発器１００では、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴａ、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃの高さＴａが２ｍｍ確保されているため、その側壁に接続される液管２００及び蒸気管３００の外径は、最大で２ｍｍとなる。蒸発器１００の側壁に接続される蒸気管３００では、外径が２ｍｍである場合、肉厚ｒａを０．３ｍｍとすると、内径Ｒａは１．４ｍｍとなる。同様に、蒸発器１００の側壁に接続される液管２００では、外径が２ｍｍである場合、肉厚を０．３ｍｍとすると、内径は１．４ｍｍとなる。
【0162】
一方、従来の蒸発器が発熱素子に取り付けられた実装状態、すなわち、図８に示した状態では、発熱素子５０１及びＴＩＭ部材５０２の合計厚みが１ｍｍである場合、蒸発器６００の上面と電子回路基板５００の主面との間の厚み方向Ｔにおける距離Ｅｂを、蒸発器１００の上面と電子回路基板５００の主面との間の厚み方向Ｔにおける距離Ｅａと同様に２．５ｍｍにしようとすると、蒸発器ケース１１０の側壁１０６の高さＴｂ、すなわち、筐体１２０の側壁１２０ｃの高さＴｂは、Ｔｂ＝Ｅｂ－１＝１．５ｍｍとなる。よって、蒸発器６００の側壁に接続される液管２００及び蒸気管３００の外径は、最大で１．５ｍｍとなる。蒸発器６００の側壁に接続される蒸気管３００では、外径が１．５ｍｍである場合、肉厚ｒｂを０．３ｍｍとすると、内径Ｒｂは０．９ｍｍとなる。同様に、蒸発器６００の側壁に接続される液管２００では、外径が１．５ｍｍである場合、肉厚を０．３ｍｍとすると、内径は０．９ｍｍとなる。
【0163】
ここで、上述したように、ダルシー・ワイスバッハの式によれば、管での圧力損失は管の内径の４乗に反比例するため、図７に示した状態では、図８に示した状態に対して、液管２００及び蒸気管３００での圧力損失が、（０．９／１．４）４≒１／６となる。つまり、実装状態で同程度の低背化（ここでは、Ｅａ＝Ｅｂ＝２．５ｍｍ）を実現しようとすると、実施例１の蒸発器を用いる場合は、従来の蒸発器を用いる場合に対して、液管及び蒸気管での圧力損失を約１／６に低減できる。
【0164】
ループヒートパイプは、気相の作動流体の蒸気圧に耐えられるように設計される必要がある。気相の作動流体の蒸気圧に耐えられるようにするためには、蒸発器を構成する壁の厚み、液管及び蒸気管の肉厚等は、一定以上確保される必要がある。ここで、蒸発器が薄くなる、すなわち、蒸発器の側壁の高さが小さくなると、蒸発器の側壁に接続される液管及び蒸気管の外径は小さくなる。液管及び蒸気管の肉厚は一定以上確保される必要があることから、液管及び蒸気管の外径が小さくなると、液管及び蒸気管の内径も小さくなる。このように、蒸発器が薄くなるほど、液管及び蒸気管の内径が小さくなるため、液管及び蒸気管での圧力損失が大きくなる。
【0165】
これに対して、本発明のループヒートパイプ用の蒸発器は、実施例１の蒸発器でも確認されたように、側壁に接続される液管及び蒸気管での圧力損失の低減に効果的である。そのため、本発明のループヒートパイプ用の蒸発器は、液管及び蒸気管での圧力損失が大きくなりやすい薄型のループヒートパイプで用いられる場合に、特に有用であると考えられる。
【符号の説明】
【0166】
１、１’ ループヒートパイプ
１００、１００’、１００’’、１００ａ、１００ａ’’、６００ 蒸発器
１０１ 液室
１０２ 蒸気室
１０３ ウィック
１０４ 蒸発器ケースの底壁
１０５ フィン
１０６ 蒸発器ケースの側壁
１０７ 蒸発器ケース（筐体）の隔壁
１０８ 蒸発器フタ
１０９ 溝（グルーヴ）
１１０ 蒸発器ケース
１２０ 筐体
１２０ａ 筐体の底壁
１２０ｂ 筐体の天壁
１２０ｃ 筐体の側壁
１３１ 蒸発器の液管接続口
１３２ 蒸発器の蒸気管接続口
１４０ 凹部
１４０ａ 凹部の主面
１４０ｂ 凹部の側面
２００ 液管
３００ 蒸気管
４００ 凝縮器
５００ 電子回路基板
５０１ 発熱素子
５０２、５０２ａ ＴＩＭ（熱界面材料）部材
５０３ 断熱部材
ｂ 凹部の深さ
ｄ ウィックの厚み
Ｅａ、Ｅｂ 蒸発器の上面と電子回路基板の主面との間の厚み方向における距離
ｈ ウィックと蒸発器フタとの間の隙間の高さ（ウィックと筐体の天壁との間の隙間の高さ）
ｋ フィンの高さ（溝の深さ）
Ｌ 長さ方向
Ｒａ、Ｒｂ 蒸気管の内径
ｒａ、ｒｂ 蒸気管の肉厚
Ｔ 厚み方向
Ｔａ、Ｔｂ 蒸発器ケースの側壁の高さ（筐体の側壁の高さ）
ｔ１ 蒸発器フタの厚み（筐体の天壁の厚み）
ｔ２ 蒸発器ケースの底壁の厚み（筐体の底壁の厚み）
Ｕ 断熱部材の厚み
Ｖ ＴＩＭ部材の厚み
Ｗ 幅方向
１００、１００’、１００’’、１００ａ、１００ａ’’、６００ 蒸発器
１０１ 液室
１０２ 蒸気室
１０３ ウィック
１０４ 蒸発器ケースの底壁
１０５ フィン
１０６ 蒸発器ケースの側壁
１０７ 蒸発器ケース（筐体）の隔壁
１０８ 蒸発器フタ
１０９ 溝（グルーヴ）
１１０ 蒸発器ケース
１２０ 筐体
１２０ａ 筐体の底壁
１２０ｂ 筐体の天壁
１２０ｃ 筐体の側壁
１３１ 蒸発器の液管接続口
１３２ 蒸発器の蒸気管接続口
１４０ 凹部
１４０ａ 凹部の主面
１４０ｂ 凹部の側面
２００ 液管
３００ 蒸気管
４００ 凝縮器
５００ 電子回路基板
５０１ 発熱素子
５０２、５０２ａ ＴＩＭ（熱界面材料）部材
５０３ 断熱部材
ｂ 凹部の深さ
ｄ ウィックの厚み
Ｅａ、Ｅｂ 蒸発器の上面と電子回路基板の主面との間の厚み方向における距離
ｈ ウィックと蒸発器フタとの間の隙間の高さ（ウィックと筐体の天壁との間の隙間の高さ）
ｋ フィンの高さ（溝の深さ）
Ｌ 長さ方向
Ｒａ、Ｒｂ 蒸気管の内径
ｒａ、ｒｂ 蒸気管の肉厚
Ｔ 厚み方向
Ｔａ、Ｔｂ 蒸発器ケースの側壁の高さ（筐体の側壁の高さ）
ｔ１ 蒸発器フタの厚み（筐体の天壁の厚み）
ｔ２ 蒸発器ケースの底壁の厚み（筐体の底壁の厚み）
Ｕ 断熱部材の厚み
Ｖ ＴＩＭ部材の厚み
Ｗ 幅方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】