JP7422600B2 - ループ型ヒートパイプ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、ループ型ヒートパイプ及びその製造方法に関する。

電子機器に搭載されるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱部品を冷却するデバイスとして、ヒートパイプが知られている。ヒートパイプは、作動流体の相変化を利用して熱を輸送するデバイスである。

ヒートパイプの一例として、発熱部品の熱により作動流体を気化させる蒸発器と、気化した作動流体を冷却して液化する凝縮器とを備え、蒸発器と凝縮器とがループ状の流路を形成する液管と蒸気管で接続されたループ型ヒートパイプが挙げられる。ループ型ヒートパイプでは、作動流体はループ状の流路を一方向に流れる。

又、ループ型ヒートパイプの蒸発器や液管内には、多孔質体が設けられており、多孔質体に生じる毛細管力で液管内の作動流体を蒸発器に誘導し、蒸発器から液管に蒸気が逆流することを抑制している。多孔質体には多数の細孔が形成されている。各細孔は、金属層の一方の面側に形成された有底孔と他方の面側に形成された有底孔とが部分的に連通して形成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許第６２９１０００号公報 特許第６４００２４０号公報 特開２０２０－３１９４号公報

従来のループ型ヒートパイプでは、適切な強度及び作動流体の流動性を得ながらの薄型化が困難である。

本開示は、適切な強度及び作動流体の流動性を得ながら薄型化できるループ型ヒートパイプ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一形態によれば、一対の最外金属層と、前記一対の最外金属層の間に設けられた中間金属層とからなり、作動流体を気化させる蒸発器と、前記作動流体を液化する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループ状の流路を形成する蒸気管と、を有し、前記中間金属層は、前記蒸発器、前記凝縮器、前記液管及び前記蒸気管の管壁の一部を構成する一対の壁部と、前記一対の壁部の間に設けられた多孔質体と、を有し、前記一対の壁部の間において、前記中間金属層は、前記一対の最外金属層の一方に対向する第１の面に、複数の第１の凹部と、隣り合う前記第１の凹部の間の第１の凸部とを有し、前記第１の凸部と前記一対の最外金属層の一方との間に、隣り合う前記第１の凹部が部分的に連通して形成された第１の隙間があり、前記多孔質体は、一方の面側から窪む複数の第１の有底孔と、他方の面側から窪む複数の第２の有底孔と、各々が前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された複数の細孔と、を備え、前記第１の凹部の深さは、前記第１の有底孔の深さよりも小さく、隣り合う前記第１の有底孔は前記第１の凹部及び前記第１の隙間を介して互いに連通しているループ型ヒートパイプが提供される。

本開示によれば、適切な強度及び作動流体の流動性を得ながら薄型化できる。

第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図（その１）である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図（その２）である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図（その３）である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器を例示する平面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器を例示する断面図である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その１）である。 第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図（その２）である。 第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図である。 第２の実施の形態の変形例に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの構造］
まず、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの構造について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプを例示する平面模式図である。

図１を参照するに、ループ型ヒートパイプ１は、蒸発器１０と、凝縮器２０と、蒸気管３０と、液管４０とを有する。ループ型ヒートパイプ１は、例えば、スマートフォンやタブレット端末等のモバイル型の電子機器２に収容することができる。

ループ型ヒートパイプ１において、蒸発器１０は、作動流体Ｃを気化させて蒸気Ｃｖを生成する機能を有する。凝縮器２０は、作動流体Ｃの蒸気Ｃｖを液化させる機能を有する。蒸発器１０と凝縮器２０は、蒸気管３０及び液管４０により接続されており、蒸気管３０及び液管４０によって作動流体Ｃ又は蒸気Ｃｖが流れるループである流路５０が形成されている。

図２は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器及びその周囲の断面図である。図１及び図２に示すように、蒸発器１０には、例えば４つの貫通孔１０ｘが形成されている。蒸発器１０に形成された各貫通孔１０ｘと回路基板１００に形成された各貫通孔１００ｘにボルト１５０を挿入し、回路基板１００の下面側からナット１６０で止めることにより、蒸発器１０と回路基板１００とが固定される。蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０及び液管４０は、上面１ａと、上面１ａとは反対側の下面１ｂとを有する。

回路基板１００には、例えば、ＣＰＵ等の発熱部品１２０がバンプ１１０により実装され、発熱部品１２０の上面が蒸発器１０の下面１ｂと密着する。蒸発器１０内の作動流体Ｃは、発熱部品１２０で発生した熱により気化し、蒸気Ｃｖが生成される。

図１に示すように、蒸発器１０に生成された蒸気Ｃｖは、蒸気管３０を通って凝縮器２０に導かれ、凝縮器２０において液化する。これにより、発熱部品１２０で発生した熱が凝縮器２０に移動し、発熱部品１２０の温度上昇が抑制される。凝縮器２０で液化した作動流体Ｃは、液管４０を通って蒸発器１０に導かれる。蒸気管３０の幅Ｗ_１は、例えば、８ｍｍ程度とすることができる。又、液管４０の幅Ｗ_２は、例えば、６ｍｍ程度とすることができる。

作動流体Ｃの種類は特に限定されないが、蒸発潜熱によって発熱部品１２０を効率的に冷却するために、蒸気圧が高く、かつ蒸発潜熱が大きい流体を使用することが好ましい。そのような流体としては、例えば、アンモニア、水、フロン、アルコール、及びアセトンを挙げることができる。

蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０は、例えば、金属層が複数積層された構造とすることができる。後述のように、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０は、金属層６１～６３の３層が積層された構造を有する（図３～図５、図７参照）。蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０において、金属層６１及び６３が最外金属層であり、金属層６２が中間金属層である。但し、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０は、最外層となる一対の最外金属層と、最外金属層の間の１又は２以上の金属層が積層されてなる中間金属層とを備えていればよい。

金属層６１～６３は、例えば、熱伝導性に優れた銅層であって、固相接合等により互いに直接接合されている。金属層６１～６３の各々の厚さは、例えば、５０μｍ～２００μｍ程度とすることができる。なお、金属層６１～６３は銅層には限定されず、ステンレス層やアルミニウム層、マグネシウム合金層等から形成してもよい。金属層の積層数は限定されず、４層以上の金属層を積層してもよい。ループ型ヒートパイプ１の薄型化の観点から、金属層の数は少ない方が好ましく、３であることが特に好ましい。すなわち、中間金属層に含まれる金属層の数は１であることが特に好ましい。

蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０は、それぞれ、作動流体Ｃ又はその蒸気Ｃｖが流れる方向及び金属層６１～６３の積層方向の両方向に垂直な方向の両端部に、金属層６１～６３のすべてが積層されて構成された管壁９０（図３、図６、図７参照）を有する。

ここで、液管４０の構造について説明する。図３～図５は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図である。図３は、図１中のIII－III線に沿う断面図である。図４は、図１中のIV－IV線に沿う断面図である。図５は、図３中の領域４１の拡大図である。図３～図５において、金属層６１～６３の積層方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直な平面内の任意の方向をＸ方向、この平面内においてＸ方向と直交する方向をＹ方向としている（他の図も同様）。又、本開示における平面視とは、Ｚ方向からの平面視を意味する。

図３に示すように、液管４０の中間金属層（金属層６２）には、管壁９０の一部を構成する一対の壁部９１と、一対の壁部９１の間の多孔質体６０とが設けられている。

図３～図５に示すように、多孔質体６０は、１層目の金属層６１（一方の最外金属層）の下面及び３層目の金属層６３（他方の最外金属層）の上面と接している。金属層６１及び金属層６３には、孔や溝は形成されていない。これに対して、多孔質体６０を構成する２層目の金属層６２には、上面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６２ｘと、下面側から厚さ方向の略中央部にかけて窪む有底孔６２ｙとが、それぞれ複数個形成されている。

図３及び図４に示すように、有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視でＸ方向に交互に配置されている。又、有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視でＹ方向に交互に配置されている。Ｘ方向に交互に配置された有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６２ｚを形成している。又、Ｙ方向に交互に配置された有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとは、平面視で部分的に重複しており、重複する部分は連通して細孔６２ｚを形成している。

有底孔６２ｘ及び６２ｙの平面形状は、例えば、直径が１００μｍ～３００μｍ程度の円形とすることができるが、楕円形や多角形等の任意の形状として構わない。有底孔６２ｘ及び６２ｙの深さは、例えば、金属層６２の厚さの半分程度とすることができる。Ｘ方向に隣接する有底孔６２ｘの間隔は、例えば、１００μｍ～４００μｍ程度とすることができる。Ｙ方向に隣接する有底孔６２ｘの間隔についても同様である。Ｘ方向に隣接する有底孔６２ｙの間隔は、例えば、１００μｍ～４００μｍ程度とすることができる。Ｙ方向に隣接する有底孔６２ｙの間隔についても同様である。

有底孔６２ｘ及び６２ｙの内壁面が湾曲面からなる凹形状とすることができる。湾曲面からなる凹形状としては、例えば、断面形状が略半円形や略半楕円形となる凹形状が挙げられる。しかし、これに限らず、有底孔６２ｘ及び６２ｙの内壁は、底面側から開口側に向かって拡幅するテーパ形状とすることができる。有底孔６２ｘ及び６２ｙの内壁は、底面に対して垂直であっても構わない。細孔６２ｚの短手方向の幅は、例えば、１０μｍ～５０μｍ程度とすることができる。又、細孔６２ｚの長手方向の幅は、例えば、５０μｍ～１５０μｍ程度とすることができる。

図３及び図５に示すように、金属層６２は、一対の壁部９１の間において、金属層６１に対向する上面に、複数の凹部８１ｘと、隣り合う凹部８１ｘの間の凸部８２ｘとを有し、凸部８２ｘと金属層６１との間に隙間８３ｘがある。又、金属層６２は、一対の壁部９１の間において、金属層６３に対向する下面に、複数の凹部８１ｙと、隣り合う凹部８１ｙの間の凸部８２ｙとを有し、凸部８２ｙと金属層６３との間に隙間８３ｙがある。

Ｙ方向に隣接する有底孔６２ｘの間に凹部８１ｘ及び凸部８２ｘが設けられていてもよく、Ｙ方向に隣接する有底孔６２ｙの間に凹部８１ｙ及び凸部８２ｙが設けられていてもよい。すなわち、図４に示す断面において、凹部８１ｘ及び８１ｙと、凸部８２ｘ及び８２ｙとが設けられ、凸部８２ｘと金属層６１との間に隙間８３ｘがあり、凸部８２ｙと金属層６３との間に隙間８３ｙがあってもよい。

凹部８１ｘ及び８１ｙの平面形状は、例えば、直径が１０μｍ～５０μｍ程度の円形とすることができるが、楕円形や多角形等の任意の形状として構わない。凹部８１ｘ及び８１ｙの深さは、例えば、金属層６２の厚さの５％～２０％程度とすることができ、好ましくは１０％程度とする。例えば、金属層６２の厚さが１００μｍであれば、凹部８１ｘ及び８１ｙの深さは、５μｍ～２０μｍとすることができ、好ましくは１０μｍ程度とする。

隙間８３ｘ及び８３ｙの大きさ、すなわち、凸部８２ｘと金属層６１との間の距離及び凸部８２ｙと金属層６３との間の距離は、例えば、０μｍ超５μｍ以下とすることができる。

液管４０において、細孔６２ｚは有底孔６２ｘ又は６２ｙを通じて他の細孔６２ｚと連通しており、互いに連通する細孔６２ｚは多孔質体６０内に三次元的に広がっている。又、複数の有底孔６２ｘの一部は凹部８１ｘ及び隙間８３ｘを通じて他の有底孔６２ｘと連通し、複数の有底孔６２ｙの一部は凹部８１ｙ及び隙間８３ｙを通じて他の有底孔６２ｙと連通している。そのため、作動流体Ｃは、毛細管力により、互いに連通する細孔６２ｚ内を三次元的に広がる。

多孔質体６０を構成する有底孔６２ｘ及び６２ｙの少なくとも一部は、凝縮器２０内の流路５０と連通している。これにより、作動流体Ｃが多孔質体６０内に浸透することができる。

このように、液管４０には多孔質体６０が設けられており、多孔質体６０は液管４０に沿って蒸発器１０の近傍まで延びている。これにより、多孔質体６０に生じる毛細管力によって、液管４０内の液相の作動流体Ｃが蒸発器１０まで誘導される。

その結果、蒸発器１０からのヒートリーク等によって液管４０内を蒸気Ｃｖが逆流しようとしても、多孔質体６０から液相の作動流体Ｃに作用する毛細管力で蒸気Ｃｖを押し戻すことができ、蒸気Ｃｖの逆流を防止することが可能となる。

なお、液管４０には作動流体Ｃを注入するための注入口（図示せず）が形成されているが、注入口は封止部材により塞がれており、ループ型ヒートパイプ１内は気密に保たれる。

次に、蒸発器１０の構造について説明する。図６及び図７は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの蒸発器を例示する図である。図６は平面図である。図７は、図６中のVII－VII線に沿う断面図である。図６では、蒸発器１０内の多孔質体及び支柱の平面形状を示すため、一方の最外層となる金属層（図７に示す金属層６１）の図示が省略されている。

図６及び図７に示すように、蒸発器１０の中間金属層（金属層６２）には、管壁９０の一部を構成する一対の壁部９１と、一対の壁部９１の間の多孔質体６０とが設けられている。

図６に示すように、蒸発器１０内の多孔質体６０は、連結部６０ｖ及び突起部６０ｗを備えている。

連結部６０ｖは、平面視において、Ｘ方向の最も液管４０側（蒸発器１０に液管４０が接続されている側）に設けられ、Ｙ方向に延びている。連結部６０ｖの液管４０側の面の一部は、蒸発器１０の管壁９０に接し、残りの一部は、液管４０内の多孔質体６０とつながっている。連結部６０ｖの蒸気管３０側の面の一部は、突起部６０ｗと連結しており、残りの一部は空間７０に接している。

突起部６０ｗは、平面視において、連結部６０ｖから蒸気管３０側に複数突起している。

各々の突起部６０ｗは所定間隔でＹ方向に並置されており、各々の突起部６０ｗの蒸気管３０側の端部は、蒸発器１０の管壁９０から離間している。そして、各々の突起部６０ｗの蒸気管３０側の端部は互いに連結されていない。一方で、各々の突起部６０ｗの液管４０側の端部は、連結部６０ｖを介して連結されている。言い換えれば、蒸発器１０内の多孔質体６０は、平面視において、連結部６０ｖと複数の突起部６０ｗとを有する櫛歯状に形成されている。

蒸発器１０内において、多孔質体６０が設けられていない領域には空間７０が形成されている。空間７０は、蒸気管３０の流路５０とつながっている。

液管４０側から作動流体Ｃが蒸発器１０に導かれ、多孔質体６０に浸透する。蒸発器１０内で多孔質体６０に浸透した作動流体Ｃは発熱部品１２０で発生した熱により気化して蒸気Ｃｖが生成され、蒸気Ｃｖは蒸発器１０内の空間７０を通って蒸気管３０へ流れる。なお、図６及び図７において、突起部６０ｗ（櫛歯）の数を３つとしたのは一例であり、突起部６０ｗ（櫛歯）の数は適宜決定することができる。突起部６０ｗと空間７０との接触面積が増えれば作動流体Ｃが蒸発しやすくなり、圧力損失を低減できる。

蒸発器１０内の多孔質体６０は液管４０内の多孔質体６０と同様の構成を備える。すなわち、多孔質体６０を構成する２層目の金属層６２は、複数の有底孔６２ｘと、複数の有底孔６２ｙと、有底孔６２ｘと有底孔６２ｙとが部分的に連通して形成された複数の細孔６２ｚとを有する。金属層６２は、一対の壁部９１の間において、金属層６１に対向する上面に、複数の凹部８１ｘと、隣り合う凹部８１ｘの間の凸部８２ｘとを有し、凸部８２ｘと金属層６１との間に隙間８３ｘがある。又、金属層６２は、一対の壁部９１の間において、金属層６３に対向する下面に、複数の凹部８１ｙと、隣り合う凹部８１ｙの間の凸部８２ｙとを有し、凸部８２ｙと金属層６３との間に隙間８３ｙがある。

蒸発器１０においても、細孔６２ｚは有底孔６２ｘ又は６２ｙを通じて他の細孔６２ｚと連通しており、互いに連通する細孔６２ｚは多孔質体６０内に三次元的に広がっている。又、複数の有底孔６２ｘの一部は凹部８１ｘ及び隙間８３ｘを通じて他の有底孔６２ｘと連通し、複数の有底孔６２ｙの一部は凹部８１ｙ及び隙間８３ｙを通じて他の有底孔６２ｙと連通している。そのため、作動流体Ｃは、毛細管力により、互いに連通する細孔６２ｚ内を三次元的に広がる。

このように、多孔質体６０を構成する金属層６２には、複数の凹部８１ｘ、８１ｙと、隣り合う凹部８１ｘ、８１ｙの間の凸部８２ｘ、８２ｙとが設けられ、凸部８２ｘと金属層６１との間には隙間８３ｘがあり、凸部８２ｙと金属層６３との間には隙間８３ｙがある。このため、作動流体Ｃは、毛細管力により、多孔質体６０内を三次元的に広がる。従って、ループ型ヒートパイプ１によれば、適切な強度及び作動流体Ｃの流動性を得ながら、金属層の数を少なくして薄型化できる。

仮に、凹部８１ｘ、８１ｙと、凸部８２ｘ、８２ｙとを設けずに、薄型化のために金属層の数を３としたのでは、作動流体Ｃの流動性が低下してしまう。又、凹部８１ｘ、８１ｙと、凸部８２ｘ、８２ｙとを設けずに、薄型化のために金属層の数を３としつつ、適切な作動流体Ｃの流動性を得るために金属層６１及び６３にも多孔質体を形成した場合には、強度が低下してしまう。

［第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法］
次に、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造方法について、多孔質体の製造工程を中心に説明する。図８及び図９は、第１の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの製造工程を例示する図である。図８及び図９は、図３に対応する断面を示す。図示を省略するが、図８及び図９に示す工程では、図４及び図７に対応する断面においても、図３に対応する断面と同様の処理が行われる。

まず、図８（ａ）に示す工程では、図１の平面形状に形成された金属シート６２０を準備する。そして、金属シート６２０の上面にレジスト層３１０を形成し、金属シート６２０の下面にレジスト層３２０を形成する。金属シート６２０は、最終的に金属層６２となる部材であり、例えば、銅、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金等から形成することができる。金属シート６２０の厚さは、例えば、５０μｍ～２００μｍ程度とすることができる。レジスト層３１０及び３２０としては、例えば、感光性のドライフィルムレジスト等を用いることができる。

次に、図８（ｂ）に示す工程では、金属シート６２０の多孔質体６０を形成する領域において、レジスト層３１０を露光及び現像して、金属シート６２０の上面を選択的に露出する開口部３１０ｘ及び３１１ｘを形成する。又、レジスト層３２０を露光及び現像して、金属シート６２０の下面を選択的に露出する開口部３２０ｙ及び３２１ｙを形成する。開口部３１０ｘは有底孔６２ｘの形成に用いられ、開口部３２０ｙは有底孔６２ｙの形成に用いられる。開口部３１０ｘ及び３２０ｙの形状及び配置は、図３及び図４に示した有底孔６２ｘ及び６２ｙの形状及び配置に対応するように形成する。開口部３１１ｘは凹部８１ｘの形成に用いられ、開口部３２１ｙは凹部８１ｙの形成に用いられる。開口部３１１ｘ及び３２１ｙの形状及び配置は、図３に示した凹部８１ｘ及び８１ｙの形状及び配置に対応するように形成する。又、隣り合う開口部３１１ｘは、後述のハーフエッチングの際にレジスト層３１０の下で隣り合う凹部８１ｘ同士がつながる程度に近接して配置する。同様に、隣り合う開口部３２１ｙは、後述のハーフエッチングの際にレジスト層３２０の下で隣り合う凹部８１ｙ同士がつながる程度に近接して配置する。

次に、図８（ｃ）に示す工程では、開口部３１０ｘ及び３１１ｘ内に露出する金属シート６２０を金属シート６２０の上面側からハーフエッチングすると共に、開口部３２０ｙ及び３２１ｙ内に露出する金属シート６２０を金属シート６２０の下面側からハーフエッチングする。これにより、金属シート６２０の上面側に有底孔６２ｘ及び凹部８１ｘが形成され、下面側に有底孔６２ｙ及び凹部８１ｙが形成される。又、表裏でＸ方向、Ｙ方向に交互に配置された開口部３１０ｘと開口部３２０ｙとは、平面視で部分的に重複しているため、重複する部分が連通して細孔６２ｚが形成される。金属シート６２０のハーフエッチングには、例えば、塩化第二鉄溶液を用いることができる。

隣り合う凹部８１ｘの間には凸部８２ｘが形成され、隣り合う凹部８１ｙの間には凸部８２ｙが形成される。この時、レジスト層３１０の下で隣り合う凹部８１ｘ同士がつながり、凸部８２ｘの先端は金属シート６２０の上面から後退する。従って、凸部８２ｘとレジスト層３１０との間に隙間が形成される。同様に、レジスト層３２０の下で隣り合う凹部８１ｙ同士がつながり、凸部８２ｙの先端は金属シート６２０の下面から後退する。従って、凸部８２ｙとレジスト層３２０との間に隙間が形成される。

次に、図８（ｄ）に示す工程では、レジスト層３１０及び３２０を剥離液により剥離する。これにより、金属層６２が完成する。

次に、図９（ａ）に示す工程では、孔や溝が形成されていないベタ状の金属層６１及び６３を準備する。

次に、図９（ｂ）に示す工程では、図９（ａ）に示す順番で各金属層を積層し、加圧及び加熱により固相接合を行う。これにより、隣接する金属層同士が直接接合され、蒸発器１０、凝縮器２０、蒸気管３０、及び液管４０を有するループ型ヒートパイプ１が完成し、液管４０及び蒸発器１０に多孔質体６０が形成される。凸部８２ｘの先端が金属層６２の上面から後退しているため、凸部８２ｘと金属層６１との間に隙間８３ｘが形成される。又、凸部８２ｙの先端が金属層６２の下面から後退しているため、凸部８２ｙと金属層６３との間に隙間８３ｙが形成される。その後、真空ポンプ等を用いて液管４０内を排気した後、図示しない注入口から液管４０内に作動流体Ｃを注入し、その後注入口を封止する。

ここで、固相接合とは、接合対象物同士を溶融させることなく固相（固体）状態のまま加熱して軟化させ、更に加圧して塑性変形を与えて接合する方法である。なお、固相接合によって隣接する金属層同士を良好に接合できるように、金属層６１～６３の全ての材料を同一にすることが好ましい。

このように、各金属層の両面側から形成した有底孔を部分的に連通させて各金属層内に細孔を設ける構造とすることで、一定の大きさの細孔を金属層内に形成できる。これにより、細孔の大きさがばらついて細孔により発現する毛細管力が低下することを防止可能となり、蒸発器１０から液管４０に蒸気Ｃｖが逆流することを抑制する効果を安定的に得ることができる。

なお、多孔質体６０は、凝縮器２０の一部にも設けられてよく、蒸気管３０の一部にも設けられてよい。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、液管４０の構成が第１の実施の形態と相違する。第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。図１０は、第２の実施の形態に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図である。図１０は、図１中のIII－III線に沿う断面図に相当する。

第２の実施の形態では、図１０に示すように、液管４０内で、多孔質体６０が両側の管壁９０に接するようにして２箇所に設けられている。すなわち、多孔質体６０が対をなして液管４０内に設けられている。一方の多孔質体６０が一方の壁部９１と一体に形成され、他方の多孔質体６０が他方の壁部９１と一体に形成されている。２つの多孔質体６０の間に、作動流体Ｃが流れる空間５１が形成されている。空間５１は、２つの多孔質体６０の互いに対向する面と、金属層６１の下面と、金属層６３の上面とにより囲まれている。空間５１は流路５０の一部である。多孔質体６０を構成する有底孔の少なくとも一部は、空間５１と連通している。他の構成は第１の実施の形態と同様である。

第２の実施の形態によっても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。又、作動流体Ｃが空間５１内を流れることができる。

〈第２の実施の形態の変形例〉
第２の実施の形態の変形例では、液管４０の構成が第２の実施の形態と相違する。第２の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。図１１は、第２の実施の形態の変形例に係るループ型ヒートパイプの液管を例示する断面図である。図１１は、図１中のIII－III線に沿う断面図に相当する。

第２の実施の形態の変形例では、図１１に示すように、液管４０内で、多孔質体６０が両側の管壁９０から離間して設けられている。多孔質体６０と一方の管壁９０との間と、多孔質体６０と他方の管壁９０との間とに、作動流体Ｃが流れる空間５１が形成されている。空間５１は、管壁９０及び多孔質体６０の互いに対向する面と、金属層６１の下面と、金属層６３の上面とにより囲まれている。空間５１は流路５０の一部である。多孔質体６０を構成する有底孔の少なくとも一部は、空間５１と連通している。他の構成は第２の実施の形態と同様である。

第２の実施の形態の変形例によっても第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

１ ループ型ヒートパイプ
１０ 蒸発器
２０ 凝縮器
３０ 蒸気管
４０ 液管
５０ 流路
６０ 多孔質体
６１～６３ 金属層
８１ｘ、８１ｙ 凹部
８２ｘ、８２ｙ 凸部
８３ｘ、８３ｙ 隙間
９０ 管壁
９１ 壁部

Claims (11)

1. 一対の最外金属層と、前記一対の最外金属層の間に設けられた中間金属層とからなり、
   作動流体を気化させる蒸発器と、
   前記作動流体を液化する凝縮器と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、
   前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループ状の流路を形成する蒸気管と、
   を有し、
   前記中間金属層は、
   前記蒸発器、前記凝縮器、前記液管及び前記蒸気管の管壁の一部を構成する一対の壁部と、
   前記一対の壁部の間に設けられた多孔質体と、
   を有し、
   前記一対の壁部の間において、前記中間金属層は、前記一対の最外金属層の一方に対向する第１の面に、複数の第１の凹部と、隣り合う前記第１の凹部の間の第１の凸部とを有し、
   前記第１の凸部と前記一対の最外金属層の一方との間に、隣り合う前記第１の凹部が部分的に連通して形成された第１の隙間があり、
   前記多孔質体は、
   一方の面側から窪む複数の第１の有底孔と、
   他方の面側から窪む複数の第２の有底孔と、
   各々が前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された複数の細孔と、
   を備え、
   前記第１の凹部の深さは、前記第１の有底孔の深さよりも小さく、
   隣り合う前記第１の有底孔は前記第１の凹部及び前記第１の隙間を介して互いに連通していることを特徴とするループ型ヒートパイプ。
2. 前記一対の壁部の間において、前記中間金属層は、前記一対の最外金属層の他方に対向する第２の面に、複数の第２の凹部と、隣り合う前記第２の凹部の間の第２の凸部とを有し、
   前記第２の凸部と前記一対の最外金属層の他方との間に第２の隙間があることを特徴とする請求項１に記載のループ型ヒートパイプ。
3. 前記第２の凹部の深さは、前記第２の有底孔の深さよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のループ型ヒートパイプ。
4. 前記中間金属層は単一の金属層からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
5. 前記多孔質体は、前記液管内、前記蒸発器内、又は前記液管及び前記蒸発器の両方内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
6. 前記多孔質体が前記液管内に対をなして設けられ、
   前記一対の多孔質体の一方は、前記一対の壁部の一方と一体に形成され、
   前記一対の多孔質体の他方は、前記一対の壁部の他方と一体に形成され、
   前記一対の多孔質体の間に、前記作動流体が流れる空間を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
7. 前記多孔質体が前記液管内に前記一対の壁部から離間して設けられ、
   前記一対の壁部の一方と前記多孔質体との間と、前記一対の壁部の他方と前記多孔質体との間とに、前記作動流体が流れる空間を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
8. 前記作動流体は、前記多孔質体内を三次元的に流動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
9. 隣り合う前記第１の有底孔の間に複数の前記第１の凹部及び複数の前記第１の凸部があることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
10. 平面視で、前記第１の有底孔の形状及び前記第１の凹部の形状は円形であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のループ型ヒートパイプ。
11. 一対の最外金属層と、前記一対の最外金属層の間に設けられた中間金属層とからなり、作動流体を気化させる蒸発器と、前記作動流体を液化する凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続する液管と、前記蒸発器と前記凝縮器とを接続し、前記液管と共にループ状の流路を形成する蒸気管と、を有するループ型ヒートパイプの製造方法であって、
    金属層から、前記蒸発器、前記凝縮器、前記液管及び前記蒸気管の管壁の一部を構成する一対の壁部と、前記一対の壁部の間に設けられた多孔質体と、を有する前記中間金属層を形成する工程を有し、
    前記中間金属層を形成する工程は、
    前記金属層をエッチングすることにより、前記金属層の一方の面に当該一方の面側から窪む複数の第１の有底孔と複数の第１の凹部とを形成し、前記金属層の他方の面に当該他方の面側から窪む複数の第２の有底孔と複数の第２の凹部とを形成する工程を有し、
    前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して細孔が形成され、
    前記第１の凹部の深さは、前記第１の有底孔の深さよりも小さく、
    前記第２の凹部の深さは、前記第２の有底孔の深さよりも小さく、
    隣り合う前記第１の凹部の間に第１の凸部が形成され、
    隣り合う前記第２の凹部の間に第２の凸部が形成され、
    前記第１の凸部と前記一対の最外金属層の一方との間に、隣り合う前記第１の凹部が部分的に連通して形成された第１の隙間があり、
    前記第２の凸部と前記一対の最外金属層の他方との間に、隣り合う前記第２の凹部が部分的に連通して形成された第２の隙間があり、
    前記多孔質体は、
    一方の面側から窪む複数の前記第１の有底孔と、
    他方の面側から窪む複数の前記第２の有底孔と、
    各々が前記第１の有底孔と前記第２の有底孔とが部分的に連通して形成された複数の細孔と、
    を備え、
    前記第１の凹部の深さは、前記第１の有底孔の深さよりも小さく、
    隣り合う前記第１の有底孔は前記第１の凹部及び前記第１の隙間を介して互いに連通し、
    隣り合う前記第２の有底孔は前記第２の凹部及び前記第２の隙間を介して互いに連通することを特徴とするループ型ヒートパイプの製造方法。

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