JP6119525B2 - COOLING DEVICE, INFORMATION PROCESSING DEVICE, AND COOLING METHOD - Google Patents
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本開示の技術は、循環する冷媒の相変化により発熱体を冷却させる冷却装置、この冷却装置を備える情報処理装置および冷却方法に関する。
The technology of the present disclosure relates to a cooling device that cools a heating element by a phase change of a circulating refrigerant, an information processing device including the cooling device, and a cooling method.
コンピュータを含む情報処理装置は、動作処理に応じて高温で発熱する電子部品を冷却するための冷却装置として、ループヒートパイプが用いられる。ループヒートパイプは、内部に冷媒を循環させており、この冷媒が電子部品から発した熱を吸熱して気化し、電子部品から離間したところで放熱して液化する。ループヒートパイプは、冷媒の相変化による潜熱を利用して熱輸送を行うことで電子部品の冷却を行う。 In an information processing apparatus including a computer, a loop heat pipe is used as a cooling apparatus for cooling an electronic component that generates heat at a high temperature in accordance with an operation process. The loop heat pipe circulates a refrigerant inside, and the refrigerant absorbs and vaporizes heat generated from the electronic component, and radiates and liquefies when separated from the electronic component. The loop heat pipe cools electronic components by transporting heat using latent heat due to the phase change of the refrigerant.
ループヒートパイプは、気化した冷媒と液化した冷媒とを異なる流路に流動させており、各流路内部の冷媒状態が安定化することで、正常な循環状態となり、冷却機能を維持させることができる。従って、ループヒートパイプは、流路内に異なる相状態の冷媒を流動させないようにする必要がある。 The loop heat pipe allows the vaporized refrigerant and the liquefied refrigerant to flow in different flow paths, and stabilizes the refrigerant state inside each flow path, resulting in normal circulation and maintaining the cooling function. it can. Therefore, it is necessary for the loop heat pipe to prevent the refrigerants in different phases from flowing in the flow path.
このようなループヒートパイプで形成される冷却装置に関し、流路の入り口に浸透膜を備えるものや、蒸気通路の傾斜面に溝を形成して、重力によりこの傾斜面を通じて、液化冷媒を水冷ジャケット内に戻すものが知られている（たとえば特許文献１）。 With regard to a cooling device formed of such a loop heat pipe, a cooling device having a permeable membrane at the entrance of a flow path or a groove formed in an inclined surface of a steam passage, and liquefied refrigerant is cooled through the inclined surface by gravity. What is returned to the inside is known (for example, Patent Document 1).
ところで、ループヒートパイプで形成される冷却装置は、たとえば冷媒の循環速度や管路の長さに応じた温度変化、または外部温度などより、気化した冷媒の一部が管路の途中で結露する場合がある。結露した冷媒は、時間経過や冷媒流動速度の低下などにより、管壁に沿って大きく成長する場合があり、管路内において、蒸気の通路を狭小化させ、または閉塞させるおそれがある。 By the way, in the cooling device formed by the loop heat pipe, for example, a part of the vaporized refrigerant is condensed in the middle of the pipe line due to a temperature change according to the circulation speed of the refrigerant, the length of the pipe line, or an external temperature. There is a case. The condensed refrigerant may grow greatly along the pipe wall due to the passage of time, a decrease in the refrigerant flow speed, and the like, and there is a possibility of narrowing or closing the vapor passage in the pipe.
結露した冷媒は、流動する蒸気冷媒と接触すると、蒸気冷媒から吸熱することで、さらに結露を発生させるおそれがある。したがって蒸気管路には、結露冷媒の付着状態を維持させないことが必要となる。 When the condensed refrigerant comes into contact with the flowing vapor refrigerant, the refrigerant absorbs heat from the vapor refrigerant and may cause further condensation. Therefore, it is necessary to prevent the condensation state of the condensed refrigerant from being maintained in the steam line.
また、冷却装置は、たとえば結露した冷媒が蒸発部側に滞留した場合、蒸発部内の吸熱管路にある冷媒と繋がると、液面の形成位置が広がってしまう場合がある。このように液面の形成位置が広がると、冷却装置は、蒸発部における冷媒の気化状態が不安定となり、冷媒の流動が妨げられ、冷却装置の冷却機能が低下するおそれがあるという課題がある。 In addition, for example, when the condensed refrigerant stays on the evaporation unit side and the cooling device is connected to the refrigerant in the heat absorption pipe in the evaporation unit, the formation position of the liquid level may spread. Thus, when the formation position of a liquid level spreads, the cooling device has the subject that the vaporization state of the refrigerant | coolant in an evaporation part becomes unstable, the flow of a refrigerant | coolant is prevented, and there exists a possibility that the cooling function of a cooling device may fall. .
斯かる課題の開示や示唆はなく、特許文献１に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。 There is no disclosure or suggestion of such a problem, and the configuration disclosed in Patent Document 1 cannot solve such a problem.
そこで、本開示の技術の目的は、冷却装置の管路内部における冷媒の循環状態を維持させ、冷却機能の安定化を図ることにある。
Therefore, an object of the technology of the present disclosure is to maintain the circulation state of the refrigerant in the pipe line of the cooling device and stabilize the cooling function.
上記目的を達成するため、本開示の技術の一側面は、内部に循環させる冷媒の潜熱を利用した熱移動により、発熱体を冷却させる冷却装置であって、蒸発部と、凝縮部と、蒸気管と、液管とが含まれる。蒸発部は、冷媒を流動させる流動手段を備え、前記発熱体から発した熱を内部の冷媒に吸熱させて蒸発させる。凝縮部は、前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を取り込み液化させる。蒸気管は、前記蒸発部で蒸発した冷媒を前記凝縮部に流動させるとともに、管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成され、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導く溝部を備える。液管は、前記凝縮部から前記蒸発部に向けて液相の冷媒を流す。そして、前記凝縮部には、一端が前記蒸気管の前記溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成され、前記溝部内の結露冷媒を液相の冷媒内に導く冷媒流路を備える。
In order to achieve the above object, one aspect of the technology of the present disclosure is a cooling device that cools a heating element by heat transfer using latent heat of a refrigerant circulated therein, and includes an evaporation unit, a condensing unit, and a vapor A tube and a liquid tube are included. The evaporating unit includes a flow means for causing the refrigerant to flow, and evaporates the heat generated from the heating element by causing the internal refrigerant to absorb the heat. The condensing unit takes in and liquefies the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating unit. The steam pipe is provided with a groove portion that flows the refrigerant evaporated in the evaporation section to the condensing section, is formed toward the condensing section along the inner wall of the pipe, collects condensed condensation refrigerant, and guides it into the condensing section. . The liquid pipe flows a liquid-phase refrigerant from the condensing unit toward the evaporation unit. The condensing part has one end communicating with the groove part of the steam pipe and the other end formed at a refrigerant storage position where the refrigerant is liquefied, and guides the condensed refrigerant in the groove part into the liquid phase refrigerant. Is provided.
本開示の技術によれば、次のいずれかの効果が得られる。 According to the technique of the present disclosure, any of the following effects can be obtained.
(1) 回収した結露冷媒が溝部を通じて凝縮部内に貯留された冷媒内部に導かれるので、液相の冷媒を蒸気管内に滞留させず、冷媒の循環状態が維持でき、冷却機能の安定化を図ることができる。 (1) Since the recovered condensed refrigerant is guided through the groove into the refrigerant stored in the condensing unit, the liquid-phase refrigerant is not retained in the vapor pipe, and the circulating state of the refrigerant can be maintained, thereby stabilizing the cooling function. be able to.
(2) 凝縮部内の冷媒と溝部内の冷媒とを繋げ、溝部内の冷媒の毛細管力を利用することで、冷却装置内部の冷媒の流動に連動して結露冷媒の回収を行えるので、蒸気管内で結露冷媒が大型化するのを阻止できる。 (2) By connecting the refrigerant in the condensing part and the refrigerant in the groove part and utilizing the capillary force of the refrigerant in the groove part, the condensed refrigerant can be recovered in conjunction with the flow of the refrigerant inside the cooling device. Therefore, it is possible to prevent the condensation refrigerant from increasing in size.
そして、本開示の技術の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
Further, other objects, features, and advantages of the technology of the present disclosure will become clearer with reference to the accompanying drawings and each embodiment.
〔第１の実施の形態〕 [First Embodiment]
図１は、第１の実施の形態に係る冷却装置の構成例を示している。図１に示す構成は一例であり、本開示の技術が斯かる構成に限定されるものではない。 FIG. 1 shows a configuration example of a cooling device according to the first embodiment. The configuration illustrated in FIG. 1 is an example, and the technology of the present disclosure is not limited to such a configuration.
図１に示すループヒートパイプ２は、本開示の冷却装置の一例であり、内部を循環させる冷媒の相変化に伴う潜熱を利用して発熱体６から発した熱を吸熱して冷却させる。ループヒートパイプ２は、たとえば発熱体６に近設した蒸発部４、この蒸発部４から離間した位置に凝縮部１０が設置されており、冷媒の流動により回収した熱を熱移動させる。そして蒸発部４と凝縮部１０との間には、液相の冷媒１２を流す液管１４、気相の冷媒１６を流す蒸気管１８がそれぞれ連結されている。このループヒートパイプ２に用いられる冷媒１２、１６は、たとえば水やアルコール、その他の物質を利用すればよく、少なくとも発熱体６の耐熱許容温度以下で気化する物質が用いられる。
A
凝縮部１０の設置位置は、たとえば蒸発部４に対して平面方向に離間させるほか、鉛直方向に離間させて設置させてもよい。蒸発部４と凝縮部１０の配置は、たとえばループヒートパイプ２が設置される機器の設置条件に応じて設定されればよい。
The installation position of the
蒸発部４は、発熱体６が発した熱を内部の液相の冷媒１２に吸熱させる手段の一例であり、冷媒１２を所定温度まで加熱し蒸発させて、蒸発部４の下流側出口から気相の冷媒１６を排出する。また蒸発部４には、内部に形成された流路の一部に流路の上流となる液管１４側から冷媒１２を流動させる流動手段８を備えている。流動手段８は、たとえば蒸発部４内の冷媒１２の蒸発に伴い、冷媒１２の液面に作用する毛細管力を利用して冷媒流路の上流である液管１４側から蒸発部４内に冷媒１２を流動させる手段の一例である。流動手段８は、たとえば蒸発部４内の流路と一体に形成される微細管路や、多孔質体などからなるウィック（Wick）などで形成される。
The evaporating
発熱体６は、ループヒートパイプ２によって冷却される冷却対象の一例であって、たとえばループヒートパイプ２が搭載される情報処理装置を機能させる電子部品が含まれる。発熱体６を構成する電子部品は、たとえば情報処理装置のコンピュータを形成するプロセッサやメモリ、その他の半導体部品など、駆動時間や負荷などに応じて高温に発熱する。
The
凝縮部１０は、気化した冷媒１６を取り込み、放熱することで凝縮させて冷媒１２に相変化させる手段の一例である。凝縮部１０には、たとえば内部に蒸気管１８と連通した管路が形成され、その周囲に管路内部の冷媒１６を冷却するための放熱手段を備えている。この放熱手段は、たとえば銅などの熱伝導性が高い部材で形成された放熱フィンや管路に通風させるファンなどを備えてもよい。凝縮部１０内には、たとえば気相の冷媒１６と液相の冷媒１２とが混在しており、管路の中程から液管１４との連通側への一部に冷媒１２の液面が形成される。
The condensing
液管１４は、凝縮部１０で凝縮された低温の冷媒１２を蒸発部４側に導く冷媒流路を形成する管路の一例である。
The
なお、液管１４および蒸気管１８は、たとえば蒸発部４と凝縮部１０の配置距離や配置方向や、情報処理装置に対するループヒートパイプ２の設置状態、または発熱体６以外の他の機能部品との配置関係などに応じて、流動経路の形状が設定されればよい。すなわち、液管１４および蒸気管１８は、たとえば蒸発部４と凝縮部１０との間を直線状に連結させてもよく、または上または横方向に対して所定の長さで折り返して形成することで流路を長くとるように設定してもよい。
The
＜結露冷媒の回収手段について＞ <Condensation refrigerant recovery means>
蒸気管１８は、蒸発部４で気化した冷媒１６を取り込み、凝縮部１０側に流す管路の一例である。この蒸気管１８には、たとえば気相の冷媒１６とともに、管路内部で放熱されることで結露した結露冷媒が内壁に付着する。そこで蒸気管１８は、たとえば管内壁に結露冷媒の回収手段の一例として、溝部２０が形成される。
The
溝部２０は、蒸気管１８の一部に対し冷媒１６の流動方向に沿って形成されている。より具体的には、蒸気管１８は、たとえば中心側に気相の冷媒１６を流動させる径大な内管を形成され、この内管の内壁沿って液相の冷媒１２を通水させた複数の微小な径の溝部２０が形成されている。すなわち、蒸気管１８は、径小な溝部２０が径大な内管を包囲した状態となっている。溝部２０は、たとえば蒸気管１６の厚みを利用し、管内壁を凹ませて形成されるほか、蒸気管１６の内壁面に立設した複数の立壁によって凹部が形成されてもよい。溝部２０の幅および高さは、たとえば蒸気管１８の内径に対して微小に設定されており、内部を通過する冷媒１６の流動抵抗が大きくならないように設定される。
The
溝部２０の蒸発部４側の端部は、蒸気管１８において冷媒１６の結露が発生する位置に応じて形成される。この端部の形成位置は、たとえば発熱体６の発熱温度やループヒートパイプ２によって冷却させる設定温度のほか、ループヒートパイプ２が設置される機器の内部温度に基づき、蒸気管１８内部の温度分布を想定すればよい。そのほか溝部２０は、実際の流動により結露が発生する位置を抽出し、この結果に基づいて端部の形成位置を設定してもよい
The end portion of the
また、溝部２０の他端は、蒸気管１８の端部側に形成されており、凝縮部１０内の流路の内壁側に形成される溝部２２と連通している。この溝部２２は、本開示の冷媒流路の一例であって、溝部２０とともに、結露冷媒の回収手段を形成する。溝部２２は、たとえば蒸気管１８の溝部２０と同数で同等の幅および深さで形成され、凝縮部１０の内壁に沿って形成されている。また、溝部２２は、凝縮部１０内に形成される流路の途中であって、液化した冷媒１２が貯留される位置に端部が形成される。このような構成により溝部２２の端部および溝部２２の一部は、凝縮部１０の管路内に貯留された冷媒１２に接触させており、蒸気管１８から回収した結露冷媒を凝縮部１０内の冷媒１２に導く。
The other end of the
＜結露冷媒の回収状態について＞ <Recovery status of condensed refrigerant>
図２は、ループヒートパイプ内の冷媒の循環状態および結露冷媒の回収状態の一例を示している。図３は、溝部による結露冷媒の回収状態の一例を示している。 FIG. 2 shows an example of the circulating state of the refrigerant in the loop heat pipe and the recovered state of the condensed refrigerant. FIG. 3 shows an example of a state in which the condensed refrigerant is collected by the groove.
図２に示すループヒートパイプ２は、一方向に流動経路が設定され、蒸発部４と凝縮部１０とで相変化した冷媒１２、１６の境界部分が形成される。そして、ループヒートパイプ２は、発熱体６から発した熱を吸熱させて冷媒１２が気化するのに連動して、凝縮部１０内の冷媒１２の液面が所定の初期位置Ｐ１から下流側の液管１４側の位置Ｐ２に遷移する。この冷媒１２の流動は、蒸発部４の流動手段８が蒸発部４内で気化した冷媒１２を蒸発部４に取り込ませ、蒸発部４内管の液面を所定位置に戻すように冷媒１２に流動力を付加することで生じる。
In the
蒸気管１８には、蒸発部４で気化した冷媒１６が流動すると、蒸気管１８の一部において、冷媒１６の一部が冷却され、凝縮されることで、結露冷媒２４が発生する。すなわち結露冷媒２４は、たとえば蒸発部４において冷媒１２が吸熱するのに応じて発生する。結露冷媒２４は、蒸気管１８内で液化した冷媒であって、凝縮部１０において液化する冷媒１２と同等の成分である。
When the refrigerant 16 vaporized in the
蒸気管１８の溝部２０および凝縮部１０内の溝部２２は、内部に液相の冷媒１２が充填されており、溝部２２の端部側で凝縮部４内の冷媒１２と繋がっている。これにより溝部２０内の冷媒１２には、溝部２０の内壁面に沿って、液面側に毛細管力が作用する。そして、蒸気管１８に発生した結露冷媒２４は、溝部２０内の冷媒１２と接触することで溝部２０内に取り込まれ、回収される。
The
結露冷媒２４を取り込む前の溝部２０は、たとえば図３のＡに示すように、蒸気管１８の流路側の開口部２６に、充填された冷媒１２の液面が初期位置Ｐ３に形成される。そして溝部２０は、蒸気管１８の内壁を通じて流動してくる結露冷媒２４が開口部２６内に流入すると、図３のＢに示すように、冷媒１２と結合する。このとき溝部２０は、たとえば進入した結露冷媒２４の容量分増加することで、液面が初期位置Ｐ３から蒸気管１８の流路側に遷移して位置Ｐ４に遷移する。このとき溝部２０は、たとえば開口部２６から冷媒１２が溢れた状態となる。
For example, as shown in FIG. 3A, the
そして溝部２０は、たとえばループヒートパイプ２内での冷媒循環により、凝縮部１０側に冷媒１２が吸い上げられ、溢れた結露冷媒２４が開口部２６内に取り込まれる。このとき、開口部２６内の冷媒１２の液面は、たとえば図３のＣに示すように、初期位置Ｐ３に形成され、または冷媒１２の減少に伴って溝部２０の内部側に液面が形成される。
In the
凝縮部１０内の溝部２２は、たとえば図２に示すように、蒸発部４側への冷媒１２の流動により、内部に充填された冷媒１２が液管１４側に流動する。このとき溝部２２は、冷媒１２の流動により、連通した溝部２０内の冷媒１２および回収した結露冷媒２４を凝縮部１０側に導く。これにより、結露冷媒２４は、蒸気管１８に滞留せず、凝縮部１０側に回収されて、再び発熱体６を冷却する冷媒１２として利用される。
As shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 2, in the
＜冷却処理について＞ <About cooling treatment>
図４は、結露冷媒の回収を含む冷却の一例を示している。図４に示す処理内容、処理手順は一例であり、斯かる内容に本開示の技術が限定されるものではない。 FIG. 4 shows an example of cooling including recovery of condensed refrigerant. The processing content and processing procedure shown in FIG. 4 are examples, and the technology of the present disclosure is not limited to such content.
図４に示す冷却処理は、本開示の冷却方法の一例であり、冷媒１２、１６を相変化させながらループヒートパイプ２を循環させるとともに、結露冷媒２４の回収および循環処理へと復帰させる処理が含まれる。
The cooling process shown in FIG. 4 is an example of the cooling method of the present disclosure. The process of circulating the
冷却処理は、蒸発部４において発熱体６からの熱を液相の冷媒１２を吸熱させて気化させる（Ｓ１）。蒸発部４では、流動手段８により冷媒１２の気化に応じて、冷媒１２に流動力を付加して、液面を蒸発部４の所定位置に維持させるとともに、液管１４から冷媒１２を取り込む（Ｓ２）。
In the cooling process, the heat from the
凝縮部１０では、蒸気管１８を通じて流入した気相の冷媒１６を放熱させ、凝縮することで液相の冷媒１２に相変化させる（Ｓ３）。
In the condensing
蒸気管１８では、たとえば冷媒１２の流動に伴い、溝部２０において結露冷媒２４を回収する（Ｓ４）。そして、回収された結露冷媒２４は、溝部２０、２２を通じて凝縮部１０内に導かれ（Ｓ５）、貯留された冷媒１２内に流される。凝縮部１０では、凝縮された冷媒１２および回収された結露冷媒２４が液管１４を通じて蒸発部４側に流される（Ｓ６）。
In the
斯かる構成によれば、回収した結露冷媒２４が溝部２０、２２を通じて凝縮部１０内に貯留された冷媒１２内部に導かれるので、結露冷媒２４を蒸気管１８内に滞留させず、冷媒の循環状態を維持でき、冷却機能の安定化を図ることができる。また、凝縮部１０内の冷媒１２と溝部２０、２２内の冷媒１２とを繋げ、溝部２０、２２内の冷媒の毛細管力を利用することで、ループヒートパイプ２内部の冷媒の流動に連動して結露冷媒２４の回収を行えるので、蒸気管１８内で結露冷媒２４が大型化するのを阻止できる。
According to such a configuration, the recovered
〔第２の実施の形態〕 [Second Embodiment]
図５は、第２の実施の形態に係る情報処理装置の外観構成例を示しており、図６は、情報処理装置の他の構成例を示している。図５、図６に示す構成は一例である。 FIG. 5 shows an external configuration example of the information processing apparatus according to the second embodiment, and FIG. 6 shows another configuration example of the information processing apparatus. The configurations shown in FIGS. 5 and 6 are examples.
図５に示す携帯端末装置３０は、本開示の情報処理装置の一例であり、たとえば通話機能やネットワーク（Net Work）を利用した通信機能、Ｗｅｂサイトなどの閲覧機能、その他、多数のアプリケーションプログラムを実行可能なコンピュータを搭載している。この携帯端末装置３０には、たとえば携帯電話機やスマートフォン、タブレットＰＣなどの情報処理端末などが含まれる。
A mobile
携帯端末装置３０は、たとえば外装筐体としてフロントケース３２とリアケース３４とが接合されている。フロントケース３２には、たとえば画像を表示する表示部３６や通話用のスピーカが配置された放音孔３７、入力操作を行う操作キー３８などを備えている。表示部３６は、たとえば液晶表示（Liquid Crystal Display）パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示素子を利用したパネルが設置される。また表示部３６には、タッチパネルセンサを搭載してもよい。
In the mobile
フロントケース３２とリアケース３４との間には、たとえば携帯端末装置３０のコンピュータ機能部品を実装する基板４０が搭載されている。この基板４０には、発熱部品４２としてプロセッサやメモリ、その他の電子部品が実装されている。さらに基板４０には、発熱部品４２の実装位置に合わせて、ループヒートパイプで形成された冷却装置４４が実装されている。冷却装置４４は、たとえば実装された発熱部品４２を基板４０との間に挟み込ませるように配置した蒸発部４６、蒸発部４６から離間した位置に凝縮部４８が配置される。そして蒸発部４６と凝縮部４８との間にそれぞれ蒸気管５０、液管５２が接続される。
Between the
また、図６に示すＰＣ（Personal Computer）６０は、本開示の情報処理装置の他の一例であり、表示側筐体６２と操作側筐体６４とがヒンジ部６６を介して開閉可能に連結されている。表示側筐体６２には、表示モニタ６８が搭載されている。操作側筐体６４には、キーボードやタッチボード、クリックボードなどの操作部７０が搭載されている。操作側筐体６４の内部には、たとえば基板７２が備えられ、この基板７２上に発熱部品７４とともに、冷却装置４４が実装される。
A PC (Personal Computer) 60 shown in FIG. 6 is another example of the information processing apparatus of the present disclosure, and a display-
なお、図５および図６に示す冷却装置４４の構成は一例であり、蒸発部４６と凝縮部４８の配置位置や配置距離は限定されるものではない。さらに、凝縮部４８は、たとえば放熱手段として、モータファンを搭載するほか、フロントケース３２またはリアケース３４の一部に形成した図示しない放熱孔の近傍に配置させてもよい。
The configuration of the
＜冷却装置４４の内部構成例について＞
<Example of Internal Configuration of
図７は、冷却装置４４の内部構成例を示している。
FIG. 7 shows an internal configuration example of the
蒸発部４６は、たとえば液相の冷媒１２に対する流動手段として、複数の微小な径の細管８０で形成されるとともに、蒸気管５０との連通側であって、細管８０を合流させた蒸気部８２が形成される。細管８０は、たとえば蒸発部４６の内部に仕切りを設けて形成してもよく、または蒸発部４６を形成する筐体内部に独立した複数の管を並列に配置させてもよい。これにより蒸発部４６は、液管側から導かれた冷媒１２が各細管８０に取り込まれ、それぞれの管内で液面側に毛細管力が作用する、所謂マイクロチャネルで形成される。細管８０は、蒸発部４６において、図示しない発熱体からの熱を内部の冷媒１２に吸熱させる吸熱管路として機能する。そして、細管８０内の冷媒１２は、吸熱により気化すると、それぞれの液面側から蒸気部８２を通じて蒸気管５０に流される。
The evaporating
蒸気管５０は、たとえば冷媒１６を流動させる径大な内管の管内壁に沿って複数の径小な溝部８４が形成され、内部に凝縮部４８内の冷媒１２の液面から導いた冷媒１２が充填されている。図７に示す蒸気管５０内の溝部８０の数は、一例である。溝部８４は、たとえば蒸気管５０の配管方向に直線状であって、流動方向に沿って平行、またはそれに近似した角度で形成される。そして蒸気管５０は、たとえば蒸発部４６側の端部８５が蒸気管５０の途中であって、結露冷媒が発生し始める位置に設定されればよい。また、溝部８４の他端は、凝縮部４８側に連通している。
In the
蒸気管５０は、たとえば図８のＡに示すように、内部が円環状に形成され、その周面に円環状の溝部８４が複数形成される。この溝部８４の形成数は一例であり、たとえば蒸気管５０の中心角を所定の角度毎に均等に分割してそれぞれの溝部８４の中心を設定してもよい。または溝部８４の形成位置は、冷却装置４４の設置状態などに対し、結露冷媒２４の発生し易い部分には、配置間隔を密にし、発生し難い部分は間隔を疎に設定してもよい。溝部８４は、たとえば蒸気管５０内における結露冷媒２４の発生状態に応じて形成数を設定してもよく、または蒸気管５０の管径に対する加工性などに応じて形成間隔を設定してもよい。
For example, as shown in FIG. 8A, the
また、溝部８４は、たとえば図８のＢに示すように、蒸気管５０の蒸気流路と接続する開口部８６の開口径ｄ２を溝部８４の内径ｄ１よりも小さくなるように形成されている。すなわち、溝部８４は、内部に滞留させた液相の冷媒１２と蒸気管５０内を流動する気相の冷媒１６との接触面積を少なくするように形成される。このように開口部８６を径小にすることで、流動する冷媒１６に対し、蒸気管５０の内壁に対して、溝部８４による凹凸や内部に滞留した冷媒１２などとの境界部分により生じる流路抵抗を減らすことができる。さらに、高温の気相の冷媒１６に対して、溝部８４内の低温の液相冷媒１２との接触面を減らすことで、蒸気管５０の管壁側において、流動する冷媒１６が液相の冷媒１２によって吸熱されて結露するのを抑えることができる。
Moreover, the
なお、蒸気管５０の内部および溝部８４の形状は、円環状に限られず、矩形状、または多角形状に形成されてもよい。
In addition, the shape of the inside of the
凝縮部４８は、内部に蒸気管５０内の流路と同等の流路径の管路９０が形成され、蒸気管５０と連通して気相の冷媒１６を取り込む。この凝縮部４８は、たとえば銅などの熱伝導性の高い金属で形成され、管路９０内の冷媒１６の熱を放熱させる。また凝縮部４８の外装には、既述のように、放熱手段が設置されてもよい。管路９０内には、たとえば気相の冷媒１６と凝縮された液相の冷媒１２とが含まれており、管路９０の中程から液管５２側に冷媒１２の液面が存在する。
The condensing
凝縮部４８には、管路９０の壁面に沿って、蒸気管５０の溝部８４と連通した溝部９２が形成されている。この溝部９２は、本開示の冷媒流路の一例であり、管路９０内において冷媒１２が滞留する部分に合わせて端部９４の形成位置が設定されることで、必ず端部９４側の一部が冷媒１２内に配置される。溝部９２は、蒸気管５０の溝部８４と同径であって、同様の断面形状および開口形状で形成されればよい。
In the condensing
＜冷媒１２に作用する毛細管力の条件について＞
<Conditions of Capillary Force Acting on
ループヒートパイプで形成される冷却装置４４では、たとえば冷媒１２の吸熱および冷媒１６の凝縮による相変化に応じた冷媒循環や、溝部８４、９２内に冷媒１２を滞留させるために、各管路内において冷媒１２に作用する毛細管力の大きさが設定される。冷却装置４４は、たとえばループヒートパイプ内の冷媒１２、１６循環を維持させるために、細管８０内で作用する毛細管力Ｐｅが凝縮部４８の管路９０内の冷媒１２の液面に作用する毛細管力Ｐｃ、および溝部８４、９２内で作用する毛細管力Ｐｖよりも大きくなるように設定される。
In the
また、冷却装置４４は、たとえば通常の冷却動作を行っている場合、溝部８４、９２内に冷媒１２を滞留させておく。そのために、溝部８４、９２内の冷媒１２の液面に作用する毛細管力Ｐｖは、管路９０の液面に作用する毛細管力Ｐｃよりも大きくなるように設定される。すなわち、冷却装置４４内の冷媒１２の液面に作用する毛細管力は、たとえば以下の関係になるように設定される。
（蒸発部４６の細管８０に作用する毛細管力Ｐｅ）＞（溝部８４、９２に作用する毛細管力Ｐｖ）＞（凝縮部４８の管路９０内の液面に作用する毛細管力Ｐｃ）
In addition, the
(Capillary force Pe acting on the
管路内の液面に作用する毛細管力は、たとえば対向する管壁と液体との接触面との濡れ易さ（液面角度）や液面の表面積を最小にしようとする表面張力によって大きさが決まり、小径の管路の方が大きな毛細管力が作用する。 The capillary force acting on the liquid level in the pipe line is large, for example, due to the ease of wetting (liquid level angle) between the opposing pipe wall and the liquid contact surface and the surface tension that attempts to minimize the surface area of the liquid level. Therefore, a larger capillary force acts on a small-diameter pipe.
そこで、冷却装置４４では、たとえば上記の毛細管力を設定するために、各管路について以下のような条件で形成すればよい。
（蒸発部４６の細管８０の管径ｄ３）＜（溝部８４、９２の内径ｄ１）＜（凝縮部４８の管路９０の管径ｄ４）
Therefore, in the
(The tube diameter d3 of the
次に、冷却装置４４の冷却処理における冷媒１２、１６の流動状態について説明する。
Next, the flow state of the
＜冷却処理の準備処理について＞ <Preparation process for cooling process>
図９、図１０は、冷却処理の準備処理の一例を示している。準備処理では、たとえば図９に示すように、冷却装置４４の液管５２側に液相の冷媒１２を充填させるために、液管５２の一部に形成された注入孔９６から冷媒１２が注入される。冷媒注入を含む準備処理は、たとえば冷却装置４４の組立て処理時や初期設置時のみに行う場合のほか、冷却装置４４の使用開始時に毎回行ってもよく、または冷却装置４４内の冷媒１２の状態などに応じて行ってもよい。従って注入孔９６は、たとえば利用者が任意で注入を行えるように開閉可能な封止手段９８（図１０）を備えてもよく、または冷却装置４４の製造時のみ注入を行う場合には、注入孔９６を溶接などにより完全に閉止させてもよい。
9 and 10 show an example of the preparation process for the cooling process. In the preparatory process, for example, as shown in FIG. 9, the refrigerant 12 is injected from an
なお、注入孔９６には、たとえば冷却装置４４内部の冷媒１２の量を調整可能にするために、図示しない冷媒貯留ユニットなどを接続させてもよい。
In addition, a refrigerant storage unit (not shown) or the like may be connected to the
液管５２内に冷媒１２が注入されると、蒸発部４６には、たとえば液管５２を通じて内部に冷媒１２が進入する。そして冷媒１２は、細管８０の一端に達すると、管径により液面側に毛細管力Ｐｅが作用し、細管８０の先端側まで液面が吸い上げられる。
When the refrigerant 12 is injected into the
凝縮部４８では、管路９０の途中に冷媒１２の液面が形成される。このとき冷媒１２には、管路９０の管径に基づき液面に蒸気管５０側に向けて毛細管力Ｐｃが作用している。
In the condensing
また、凝縮部４８側への冷媒１２の流入により、各溝部９２はたとえば端部９４側が冷媒１２内に水没し、溝部９２内に冷媒１２が供給される。このとき、溝部９２内に進入した冷媒１２は、たとえば周囲の大部分を包囲する壁面の対向面の径に応じて液面に毛細管力Ｐｖが作用する。これにより冷媒１２は、溝部９２から蒸気管５０の溝部８４内に液面が遷移することで、溝部９２、８４内が冷媒１２で満たされる。
Further, due to the inflow of the refrigerant 12 to the condensing
液管５２内に対する冷媒１２の注入では、たとえば予め冷媒１２の注入量や注入圧力が設定されてもよく、または蒸発部４６および凝縮部４８内における冷媒１２の液面位置や液面の遷移状態に応じて注入量や注入圧力が設定されればよい。
In the injection of the refrigerant 12 into the
冷却装置４４内に一定量の冷媒１２が注入されると、たとえば図１０のＡに示すように、蒸発部４６では、細管８０の先端部分に液面が形成される。このとき細管８０は、たとえば周囲の壁面などに冷媒１２の濡れが広がらないことで、先端部分から蒸気部８２側に向けて冷媒１２の液面が遷移しない。
When a certain amount of the refrigerant 12 is injected into the
また蒸気管５０の溝部８４では、端部８５まで冷媒１２が達すると、管路９０からの冷媒１２の吸い上げが停止する。このとき、溝部８４、９２では、たとえば開口部９６においてその周囲に冷媒１２の濡れが広がらないことで、溝部８４、９２に作用する毛細管力により内部に冷媒１２が保持される。
Moreover, in the
なお、冷却装置４４は、冷媒１２を循環させる流路が閉回路で形成されており、蒸発部４６と凝縮部４８の両側に冷媒１２が満たされて蒸気管５０が閉止される。これにより蒸気管５０内に溜められた空気の圧力によっても、細管８０や管路９０、および溝部８４、９２内の冷媒１２の濡れを広がらせず、所定の位置に維持させる。
In the
冷却装置４４では、内部の冷媒１２の液面が所定位置まで達したことにより、冷媒１２の注入を停止し、封止手段９８によって注入孔９６を封止する。この封止手段９８は、たとえば開閉弁や栓、または溶接などで形成されればよい。
In the
冷媒１２の注入が完了したとき、冷却装置４４内の冷媒１２には、たとえば図１０のＢに示すように、溝部９２の端部９４周辺の管路９０内の位置Ｘにおいて毛細管力Ｐｃにより液面が蒸気管５０側に向けて引かれる。このとき、蒸発部４６では、毛細管力Ｐｅによって液面が細管８０内の先端側に維持させるため、凝縮部４８内の液面は遷移せず、または微小な遷移となる。
When the injection of the refrigerant 12 is completed, the refrigerant 12 in the
＜冷却処理の実行時における冷媒の状態について＞ <About the state of the refrigerant at the time of performing the cooling process>
図１１、図１２、図１３は、冷却処理を実行したときの冷媒の流動状態の一例を示している。 11, FIG. 12, and FIG. 13 show an example of the flow state of the refrigerant when the cooling process is executed.
冷却装置４４は、たとえば図１１に示すように、発熱部品４２、７４が駆動して発熱するのに応じて冷却処理が開始される。発熱部品４２、７４からの熱を受けた蒸発部４６では、細管８０内の冷媒１２が吸熱し、加熱されることで液面側から気化する。気化した冷媒１６は、細管８０から蒸気部８２内に流入し、蒸気管５０側に流される。
For example, as shown in FIG. 11, the
細管８０は、冷媒１２の気化により液面が先端側から液管５２側に後退する。このとき冷媒１２は、細管８０内にある液面が細管８０により毛細管力Ｐｅを受け、細管８０の先端側に液面が引き付けられる。冷却装置４４では、この冷媒１２の気化に応じて毛細管力Ｐｅによる液面の引き付けにより液管５２から蒸発部４６への冷媒１２の流動が行われる。
The liquid level of the
また、蒸発部４６への冷媒１２の引き付けにより、凝縮部４８および溝部８４、９２内の冷媒１２も引き付けられる。凝縮部４８内の位置Ｘにおける冷媒１２に作用する毛細管力のバランスは、たとえば図１１のＢに示すように、液管５２方向に向けた細管８０による毛細管力Ｐｅが最も大きくなり、管路９０や溝部９２側から冷媒１２が引き付けられる。管路９０に作用する毛細管力Ｐｃは、溝部９２に作用する毛細管力Ｐｖよりも小さくなるので、管路９０側から多くの冷媒１２が引き付けられる。
The refrigerant 12 in the condensing
蒸発部４６側に冷媒１２が引き付けられ、細管８０の先端側に冷媒１２の液面が遷移すると、図１２のＡに示すように、冷媒１２の液面は遷移できず細管８０による毛細管力Ｐｅが無くなり、冷媒１２の引き付けが解消される。蒸発部４６への冷媒１２の流動が無くなると、凝縮部４８では、たとえば溝部８４、９２と管路９０との間で、冷媒１２の流動が生じる。位置Ｘにおける冷媒１２に作用する毛細管力のバランスは、たとえば溝部８４、９２側に向けて流動させる毛細管力Ｐｖの方が管路９０内の液面に作用する毛細管力Ｐｃよりも大きい。したがって、凝縮部４８では、たとえば端部９４の周縁側を通じて管路９０から冷媒１２が溝部８４、９２内に流入して満たされる。
When the refrigerant 12 is attracted to the
管路９０では、冷媒１２が溝部８４、９２内に流入することで、図１３のＡに示すように、液面が液管５０方向に後退する。そして、溝部８４、９２内において、冷媒１２が端部８５側まで満たされると、管路９０からの流入が停止する。このとき溝部８４、９２内の冷媒１２は、図１３のＢに示すように毛細管力Ｐｖによる引き付けが解消され、冷却処理の初期状態に戻る。冷却装置４４では、このような冷媒１２の流動を繰り返し行うことで、発熱部品４２、７４が発した熱の熱移動を行い、冷却処理が行われる。
In the
＜結露冷媒２４の回収状態について＞
<About the recovery state of the
結露冷媒２４は、たとえば図１４のＡに示すように、冷却処理の実行中、すなわち蒸気管５０内に気化した冷媒１６が流動している時に発生する。蒸気管５０では、内壁に付着した結露冷媒２４が溝部８４内に充填された冷媒１２の一部と接触して結合する。このとき溝部８４、９２内の冷媒１２の液面には、たとえば図１４のＢに示すように、結露冷媒２４と結合する前の毛細管力Ｐｖよりも小さな毛細管力Ｐｖ′（図１５）が作用する。毛細管力Ｐｖ′は、たとえば蒸気管５０内の結露冷媒２４の液面に作用する。
For example, as shown in FIG. 14A, the
そして結露冷媒２４は、蒸気部４６側から作用する毛細管力Ｐｅにより溝部８４、９２内の冷媒１２が引き付けられることで、溝部８４内に取り込まれて回収される。
The
結露冷媒２４は、たとえば図１５のＡに示すように、蒸気管５０の内壁に沿って冷媒１６の流動による風圧などで流され、結露した位置近傍にある開口部８６に接触することで回収処理が行われる。溝部８４は、たとえば図１５のＢに示すように開口部８６内で結露冷媒２４の一部と冷媒１２が接続すると、冷媒１２に作用する毛細管力が変化する。
For example, as shown in FIG. 15A, the condensed
毛細管力は、たとえば既述のように、液面に作用するものであり、かつ液面の周囲の管径に基づいて強さが決まる。このとき、冷媒１２は、結合した結露冷媒２４の一部が液面になるとともに、この液面は幅広な蒸気管５０内に形成される。従って、結露冷媒２４の液面に作用する毛細管力Ｐｖ′は、微弱な強さとなる。図１４のＢは、凝縮部４８内の位置Ｘにおける管路９０内の冷媒１２に作用する毛細管力Ｐｃ、溝部８４、９２の冷媒１２に作用する毛細管力Ｐｖ′および蒸発部４６の液面に作用する毛細管力Ｐｅの関係を示す。毛細管力Ｐｖ′は、管路９０内の液面に作用する毛細管力Ｐｃよりも弱いことから蒸発部４６側に向けて作用する毛細管力Ｐｅに対し、溝部８４、９２からより多くの冷媒１２が液管５２側に引き付けられる。すなわち、溝部８４、９２内の冷媒１２は、蒸発部４６側に向けて作用する毛細管力Ｐｅに対し、管路９０内の冷媒１２液面に作用する毛細管力Ｐｃよりも対抗する力が弱い。これにより、溝部８４内の冷媒１２は、溝部９２側に流されることで、開口部８６で結合した結露冷媒２４を取り込み易くなる。そして溝部８４は、図１５のＣに示すように、管路９０側に冷媒１２とともに液化冷媒２４が導かれると、開口部８６内に冷媒１２の液面が形成される。
For example, as described above, the capillary force acts on the liquid surface, and the strength is determined based on the tube diameter around the liquid surface. At this time, in the refrigerant 12, a part of the condensed
また、結露冷媒２４の回収処理は、たとえば図１６に示すように、冷媒１２の流動により、または発熱部品４２、７４の発熱が停止するなど、細管８０の先端側に冷媒１２の液面が戻っている場合にも行われる。このとき蒸気管５０は、既述のように、溝部８４の開口部８６において冷媒１２と結露冷媒２４とが結合する。そして溝部８４内の冷媒１２は、液面が開口部８６から露出した結露冷媒２４の一部となり、毛細管力Ｐｖ′が作用する。
Further, in the recovery process of the condensed
このとき、凝縮部４８の管路９０内の冷媒１２液面に作用する毛細管力Ｐｃは、図１６のＢに示すように溝部８４、９４内の冷媒１２の液面に作用する毛細管力Ｐｖ′よりも大きい。したがって、凝縮部４８内の管路９０の液面が毛細管力Ｐｃによって蒸気管５０側に遷移し、この遷移に伴い溝部８４の冷媒１２が管路９０側に引き寄せられる。この流れに沿って結露冷媒２４が溝部８４、９２に取り込まれ、管路９０側に流される。
At this time, the capillary force Pc acting on the liquid level of the refrigerant 12 in the
そして溝部８４、９２は、たとえば図１７のＡに示すように、開口部８６内に結露冷媒２４が回収されると、再び端部８５側の液面に毛細管力Ｐｖが作用し冷媒１２の液面が端部８５側まで戻り、安定状態となる。冷媒１２が安定状態となったとき、凝縮部４８の管路９０内の位置Ｘにおける冷媒１２には、たとえば図１７のＢに示すように、管路９０内の冷媒１２の液面に作用する毛細管力Ｐｃが残った状態となる。
For example, as shown in FIG. 17A, the
冷却装置４４では、たとえば運転動作および結露冷媒２４の回収動作において、上記のような処理が繰り返し行われる。
In the
＜溝部８４の変形例について＞
<Regarding Modification of
蒸気管５０に形成される溝部８４は、断面が円形のものに限られず、たとえば図１８に示すように、開口部８６を短辺とする台形形状にしてもよく、または多角形状に形成してもよい。
The
斯かる構成によれば、回収した結露冷媒２４が溝部８４、９２を通じて凝縮部４８内に貯留された冷媒１２内部に導かれるので、結露冷媒２４を蒸気管５０内に滞留させず、冷媒の循環状態が維持でき、冷却機能の安定化を図ることができる。冷却装置４４は、冷媒１２の流動状態に連動して結露冷媒２４の回収を行えるので、管路内の状態監視や結露冷媒２４の抜取りや強制流動させる手段を別途設ける必要が無く、装置の大型化を回避できる。冷却装置４４は、結露冷媒２４の発生による冷却能力の低下、または結露冷媒２４の抜取りなどのメンテナンスが不要になるので利便性が高められる。冷却装置４４は、冷媒１２の毛細管力による結露冷媒２４を回収する構造により配置方向が制限されないので、携帯端末装置３０などの使用方向に限られず搭載することができ、利便性が高い。
According to such a configuration, the collected
〔第３の実施の形態〕 [Third Embodiment]
図１９は、第３の実施の形態に係る冷却装置の蒸気管の構成例を示している。図１９に示す構成は一例であり、斯かる構成に本開示の技術が限定されるものではない。 FIG. 19 shows a configuration example of the steam pipe of the cooling device according to the third embodiment. The configuration illustrated in FIG. 19 is an example, and the technology of the present disclosure is not limited to such a configuration.
図１９に示す蒸気管１００は、内部の管壁に対し、結露冷媒２４を回収するための溝部として、螺旋状に溝部１０２が形成されている。溝部１０２は、たとえば複数本形成されており、蒸気管１００に形成される流路方向に対して所定の傾斜角度で形成されている。冷却装置１０４は、たとえば図２０に示すように、蒸気管１００の内壁に複数の溝部１０２が平行に形成されており、図示しない蒸気管１００の対向側の内壁面と合わせて、左右方向に傾斜して溝部１０２（Ｈ１、Ｈ２、・・・）が連通しており、内部に冷媒１２が滞留している。溝部１０２は、たとえばそれぞれ端部１０５が蒸気管５０の途中であって、結露冷媒２４が発生し始める位置Ｍに形成され、他端側が凝縮部１０６と連結する蒸気管１００の端部側に形成される。
The
螺旋状に形成された溝部１０２は、たとえば冷媒１６の流動方向に対して所定角度で交差することで、蒸発部４６側から高速で流動する冷媒１６の流動圧力により管壁にそって流されてくる結露冷媒２４を溝部１０２の開口部に接触させ易くしている。
The
凝縮部１０６は、たとえば溝部１０２が回収した結露冷媒２４を導く冷媒流路として、管路の内壁に沿い、溝部１０２と連通する螺旋状の溝部１０８が形成される。この溝部１０８は、凝縮部１０６と蒸気管１００との連結部分において溝部１０２と連通しており、内部に冷媒１２および回収した結露冷媒２４が流動可能な流路を形成する。
For example, the condensing unit 106 is formed with a
溝部１０８の端部１１０は、凝縮部１０６の管路内であって、凝縮された液相の冷媒１２が滞留する位置Ｎに形成される。この位置Ｎは、たとえば凝縮部１０６内に形成される流路の中央側から図示しない液管側であって、冷却装置４４の冷却処理により凝縮部１０６内の冷媒１２の液面が遷移した場合でも、滞留する冷媒１２の内部に配置されるように設定される。
The
蒸気管１００には、複数の溝部１０２が内壁に沿って螺旋状に形成されることで、内壁に対して広い範囲で結露冷媒２４を回収することが可能となる。これにより、蒸気管１００には、たとえば図２１のＡに示すように、溝部１０２の本数を減らすことができ、加工工数の削減を図ることができる。また、溝部１０２は、たとえば図２１のＢに示すように、断面形状を曲面状にするとともに、開口部１１２を溝部１０２の内径ｄ１よりも径小な開口径ｄ２にすることで、蒸気管１００の流路に対する露出幅を減らすことができる。これにより、流動する冷媒１６の流路抵抗を減らすほか、溝部１０２内の冷媒１２と流動する気相の冷媒１６との接触による冷媒１６の温度の低下を防止できる。
In the
なお、溝部１０２、１０８の断面形状は、曲面状に限られず、矩形形状、多角形状であってもよい。また、蒸気管１００は、たとえば内壁に沿って溝部１０２を加工するほか、管全体が屈曲可能であって内壁側に螺旋状の凹凸が形成されたコルゲート管などを用いてもよい。
The cross-sectional shape of the
斯かる構成によれば、蒸気管１００内に結露した結露冷媒２４を溝部１０２から取り込み、凝縮部１０６側に回収できるので、冷媒流動状態を維持させることができ、冷却機能の低下を防止できる。
According to such a configuration, the
〔第４の実施の形態〕 [Fourth Embodiment]
図２２は、第４の実施の形態に係る冷却装置の蒸気管の構成例を示している。 FIG. 22 shows a configuration example of the steam pipe of the cooling device according to the fourth embodiment.
図２２に示す蒸気管１２０は、管内壁に沿って単一または複数の導水部材１２２が設置されている。この導水部材１２２は、たとえば屈曲可能なワイヤや針金などで形成されており、蒸気管１２０の流路方向に向けて螺旋状に設置されている。導水部材１２２は、溝部８４の開口部分に対して複数箇所で交差させるように配置され、接触した結露冷媒２４を開口部分側に導くガイド部材の一例である。この導水部材１２２は、蒸気管１２０内の流動圧力によって流動する結露冷媒２４に接触して溝部８４側に導く。
The
図２３に示す冷却装置１２４は、たとえば蒸気管１２０の一部に、溝部８４の端部８５が形成される位置に合わせて導水部材１２２の端部１２６が配置されている。また、導水部材１２２は、蒸気管１２０を通じて凝縮部４８の管路９０内に達する長さで形成されており、端部１２８を溝部９２の端部９４の位置に合わせて設定されている。導水部材１２２は、たとえば蒸気管１２０の流路に対し、冷媒１６の流動抵抗が大きくならないように巻回回数や螺旋の傾斜角度などが設定されればよい。
In the
導水部材１２２は、たとえば図２４に示すように、蒸気管１２０および内管９０の内径ｄ４（図２３）に対して十分小さな径ｄ５で形成され、冷媒１６の流動を妨げないように設定される。また導水部材１２２の径ｄ５は、たとえば溝部８４の開口部８６と同等または開口部８６の開口径ｄ２（図８）よりも小さく形成されており、開口部８６に対して結露冷媒２４を流入させ易くしている。
For example, as shown in FIG. 24, the
なお、導水部材１２２は、蒸気管１２０および凝縮部４８内の管路９０内に連通した部材を用いる場合を示したがこれに限られない。導水部材１２２は、たとえば蒸気管１２０と凝縮部４８内にそれぞれ独立して設置してもよい。この場合、蒸気管１２０と凝縮部４８との間に導水部材１２２が存在しない部分が生じる場合がある。しかし、結露冷媒２４は、蒸気管１２０内を流動する冷媒１６の風圧や重力などにより、管路９０側に流され、または蒸気管１２０内に逆流することで導水部材１２２に接触して、溝部８４、９２に導かれる。
In addition, although the case where the
斯かる構成によれば、導水部材１２２は、冷媒１６の流動方向に対して所定角度で交差することで、蒸気管１２０内を高速で流動する冷媒１６の流動圧力により管壁にそって流されてくる結露冷媒２４を捕らえ、溝部８４内に回収させることができる。また、導水部材１２２は、蒸気管１２０の内壁に対して広い範囲で結露冷媒２４を回収することが可能となることで、蒸気管１２０内の溝部８４の本数を減らすことができ、加工工数の削減を図ることができる。
According to such a configuration, the
〔比較例〕 [Comparative Example]
次に、従来の冷却装置による冷却処理の実行状態との比較例を説明する。図２５は、従来の冷却装置の比較例を示している。 Next, a comparative example with the execution state of the cooling process by the conventional cooling device will be described. FIG. 25 shows a comparative example of a conventional cooling device.
図２５に示す冷却装置１４０は、冷媒１２を吸熱させて蒸発させる蒸発部４と、この蒸発部４で気化した冷媒１６を取り込み凝縮させる凝縮部１０とが、蒸気管１４２および液管１４４で連通され、内部に液相の冷媒１２と気相の冷媒１６を循環させている。
In the
蒸気管１４２の内部には、たとえば蒸発部４から離間するに従って内部に流動する冷媒１６の温度が低下していく。また蒸気管１４２は、たとえば管壁に近い方が流動速度が低くいとともに、管壁からの放熱などによって冷媒１６の温度が低下し易くなる場合がある。これにより蒸気管１４２の内部には、たとえば管壁に沿って冷媒１６が冷やされることで凝縮し、結露冷媒２４が発生する。蒸気管１４２内には、たとえば時間経過や内部を流動する冷媒１６速度の低下などにより、結露冷媒２４が増加し、径大化する場合がある。
Inside the
増加し、径大化した結露冷媒２４は、たとえば冷却装置１４０内の冷媒流動速度や冷却処理の停止などにより蒸気管１４２内に滞留してしまう。そしてこの結露冷媒２４が蒸発部４側に滞留した場合、流動手段である細管８０内の冷媒１２と結合し、冷媒１２の液面が細管８０から蒸気管１４２側に遷移してしまう可能性がある。
The increased and enlarged condensed refrigerant 24 will stay in the
蒸発部４では、液面が細管８０から遷移し、蒸気管１４２側の位置Ｙに形成されると、毛細管力が低下してしまい、冷却装置１４０内における冷媒１２、１６の流動力が低下し、または流動させることができなくなるおそれがある。このとき、細管８０では、発熱体６から発した熱が冷媒１２により吸熱されるが、蒸気部８２側に液面があるため、冷媒１２全体に熱が拡散してしまい、気化し難くなる。また細管８０では、たとえば一部の冷媒１２が気化し、気泡となって冷媒１２の液面側に流れるが、毛細管力が作用せず、冷媒１２の流動や循環は生じない。そのほか蒸気管１４２内に滞留した冷媒１２は、たとえば発熱体６に近い部分から気化するが、発熱体６から離間した部分は気化し難くなり、冷媒１２の気化が管路内で不安定化する。そのため、蒸発部４内部での冷媒１２の液面の後退が生じ難く、冷媒１２の循環機能が低下する。
In the
蒸発部４は、たとえば発熱体６の放出熱量が多くなる場合、蒸気管１４２内に溜まった冷媒１２が高温となり、全て気化して液面が細管８０内に後退する可能性がある。しかし、蒸気管１４２内に滞留した冷媒１２が気化するまでに時間を要すれば、発熱体６やその周囲が高温化してしまうことになり、発熱体６の安定的な冷却が行えない。
In the evaporating
このような構成に対し、本開示の冷却装置によれば、蒸気管１８、５０、１００、１２０内で結露した結露冷媒２４を溝部２０、８４、１０２で回収し、蒸気管１８、５０、１００、１２０内に結露冷媒２４を滞留させないので、冷媒１２の循環状態を維持させることができる。そして、冷媒１２を安定的に循環させることで、冷却装置の冷却機能を維持させることができる。
With respect to such a configuration, according to the cooling device of the present disclosure, the condensed refrigerant 24 condensed in the
以上説明した実施形態について、その特徴事項や変形例を以下に列挙する。 With respect to the embodiment described above, the features and modifications thereof are listed below.
(1) 上記実施の形態では、結露冷媒２４を回収する溝部および凝縮部内に結露冷媒２４を導く冷媒流路として、蒸気管１００および凝縮部１０６内に複数の溝部１０２、１０８を平行に螺旋状に形成する場合を示したがこれに限られない。蒸気管１００および凝縮部１０６内に所定角度で傾斜させた単一の溝部を形成してもよい。斯かる構成によっても、この溝部内に滞留させた冷媒１２と蒸気管１００の内壁に発生した結露冷媒２４とが結合することで、溝部１０２、１０８内の冷媒１２に作用する毛細管力が低下し、凝縮部１０６側に冷媒１２が引込まれることで、結露冷媒２４の回収を行うことができる。
(1) In the above embodiment, a plurality of
(2) 上記実施の形態では、蒸気管１２０の内部に沿って、単一または複数の導水部材１２２を設置する場合を示したがこれに限られない。導水部材１２２は、たとえば蒸気管１２０および凝縮部４８内において、所定の長さ毎に分断され、流路方向に対して所定の間隔毎に複数個設置されてもよい。斯かる構成によっても、蒸気管１２０内を流動する結露冷媒２４を捕らえ、導水部材１２２の近傍にある溝部８４内に導くことができ、結露冷媒２４の回収機能を発揮できる。
(2) In the above embodiment, the case where a single or a plurality of
(3) 上記実施の形態では、蒸発部において液相の冷媒１２を流動させ、装置全体内に冷媒１２、１６を循環させる流動手段として、細管８０を利用する場合を示したがこれに限られない。冷却装置４４は、蒸発部４６内に冷媒１２を流動させる手段として、ウィックを設けてもよい。このウィックは、たとえば発熱部品４２、７４からの熱により冷媒１２が気化した分を毛細管力により流動させる。このウィックは、細管８０によって液面に作用する毛細管力Ｐｅと同様の毛細管力を冷媒１２に付加するように設定される。これにより、冷却装置４４では、凝縮部４８内の液面に作用する毛細管力Ｐｃ、および溝部８４の液面に作用する毛細管力Ｐｖとの力の関係を維持でき、結露冷媒２４の回収を行うことができる。
(3) In the above embodiment, the case where the
次に、以上述べた実施例を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。以下の付記に本開示の技術が限定されるものではない。 Next, the following additional notes will be disclosed with respect to the embodiment including the above-described examples. The technology of the present disclosure is not limited to the following supplementary notes.
（付記１）内部に循環させる冷媒の潜熱を利用した熱移動により、発熱体を冷却させる冷却装置であって、
冷媒を流動させる流動手段を備え、前記発熱体から発した熱を内部の冷媒に吸熱させて蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を取り込み液化させる凝縮部と、
前記蒸発部で蒸発した冷媒を前記凝縮部に流動させるとともに、管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成され、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導く溝部を備えた蒸気管と、
前記凝縮部から前記蒸発部に向けて液相の冷媒を流す液管と、
を備え、
前記凝縮部には、一端が前記蒸気管の前記溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成され、前記溝部内の結露冷媒を液相の冷媒内に導く冷媒流路を備えることを特徴とする冷却装置。
(Appendix 1) A cooling device that cools a heating element by heat transfer using latent heat of a refrigerant circulated inside,
An evaporating section that includes a fluidizing means for causing the refrigerant to flow, and evaporates the heat generated from the heating element by causing the internal refrigerant to absorb heat;
A condensing unit for taking in and liquefying the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating unit;
A steam pipe provided with a groove portion that flows the refrigerant evaporated in the evaporation portion to the condensing portion, and is formed toward the condensing portion along the inner wall of the tube, and collects condensed dew refrigerant and guides it into the condensing portion; ,
A liquid pipe for flowing a liquid-phase refrigerant from the condensing unit toward the evaporation unit;
With
The condensing part includes a refrigerant flow path having one end communicating with the groove part of the vapor pipe and the other end formed at a storage position of the liquefied refrigerant and guiding the condensed refrigerant in the groove part into the liquid phase refrigerant. A cooling device characterized by that.
（付記２）前記溝部は、前記冷媒流路を通じて前記凝縮部内の液相の冷媒が充填され、この液相の冷媒と結露冷媒とが繋がることで、前記溝部の開口部分で液面に生じる毛細管力の低下によって結露冷媒を取り込むことを特徴とする付記１に記載の冷却装置。 (Additional remark 2) The said groove part is filled with the liquid-phase refrigerant | coolant in the said condensation part through the said refrigerant | coolant flow path, and the capillary which arises on a liquid level in the opening part of the said groove part by connecting this liquid-phase refrigerant | coolant and a dew condensation refrigerant | coolant. The cooling device according to appendix 1, wherein the condensed refrigerant is taken in by a decrease in force.
（付記３）前記冷媒流路内の冷媒は、前記蒸発部側に向けた冷媒の流動により前記凝縮部内の冷媒の液面が前記液管側に遷移するのに応じて、前記凝縮部内に流されることを特徴とする付記１または付記２に記載の冷却装置。
(Supplementary Note 3) The refrigerant in the refrigerant flow channel flows into the condensing unit in response to the liquid level of the refrigerant in the condensing unit transitioning to the liquid pipe side due to the flow of the refrigerant toward the evaporating unit. The cooling device according to Supplementary Note 1 or
（付記４）前記流動手段により冷媒に付与される流動力は、前記溝部内に生じる毛細管力よりも強く設定されるとともに、
前記溝部内に生じる毛細管力は、前記凝縮部内の管路に生じる毛細管力よりも強く設定されることを特徴とする付記１ないし付記３のいずれか１つに記載の冷却装置。
(Additional remark 4) While the fluid force given to a refrigerant | coolant by the said flow means is set stronger than the capillary force which arises in the said groove part,
4. The cooling device according to any one of appendices 1 to 3, wherein a capillary force generated in the groove is set to be stronger than a capillary force generated in a conduit in the condensing unit.
（付記５）前記溝部は、前記蒸気管の配管方向に沿って直線状に形成されることを特徴とする付記１ないし付記４のいずれか１つに記載の冷却装置。
(Additional remark 5) The said groove part is formed in linear form along the piping direction of the said steam pipe, The cooling device as described in any one of Additional remark 1 thru | or
（付記６）前記溝部は、前記蒸気管の内管壁に沿って螺旋状に形成されることを特徴とする付記１ないし付記４のいずれか１つに記載の冷却装置。 (Supplementary note 6) The cooling device according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein the groove is formed in a spiral shape along an inner tube wall of the steam pipe.
（付記７）前記溝部は、前記開口部分が内部よりも狭小に形成されることを特徴とする付記１ないし付記６のいずれか１つに記載の冷却装置。 (Supplementary note 7) The cooling device according to any one of supplementary notes 1 to 6, wherein the groove portion is formed so that the opening portion is narrower than the inside.
（付記８）前記溝部は、内壁が曲面状に形成されたことを特徴とする付記１ないし付記７のいずれか１つに記載の冷却装置。 (Supplementary note 8) The cooling device according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein the groove portion has an inner wall formed in a curved shape.
（付記９）さらに、前記蒸気管は、前記溝部の開口部分に対して複数箇所で交差させるように内壁に沿って配置させ、接触した結露冷媒を前記溝部の開口部分側に導くガイド部材を備えることを特徴とする付記１ないし付記８のいずれか１つに記載の冷却装置。
(Additional remark 9) Furthermore, the said steam pipe is arrange | positioned along an inner wall so that it may cross | intersect with the opening part of the said groove part in multiple places, and is provided with the guide member which guides the condensed refrigerant | coolant which contacted to the opening part side of the said groove part The cooling device according to any one of appendix 1 to
（付記１０）駆動により発熱する発熱体と、
前記発熱体に一部を接触させ、または近接して配置させて、前記発熱体が発した熱を吸熱し、内部に循環させる冷媒の相変化に伴う潜熱を利用した熱移動により、前記発熱体を冷却させる冷却装置と、
を備え、
該冷却装置は、
冷媒を流動させる流動手段を備え、前記発熱体から発した熱を内部の冷媒に吸熱させて蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を取り込み液化させる凝縮部と、
前記蒸発部で蒸発した冷媒を前記凝縮部に流動させるとともに、管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成され、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導く溝部を備えた蒸気管と、
前記凝縮部から前記蒸発部に向けて液相の冷媒を流す液管と、
を備え、
前記凝縮部は、一端が前記蒸気管の前記溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成され、前記溝部内の結露冷媒を液相の冷媒内に導く冷媒流路が形成されたことを特徴とする情報処理装置。
(Appendix 10) a heating element that generates heat by driving;
A part of the heating element is placed in contact with or close to the heating element to absorb heat generated by the heating element, and heat transfer using latent heat associated with a phase change of the refrigerant circulating inside the heating element A cooling device for cooling,
With
The cooling device
An evaporating section that includes a fluidizing means for causing the refrigerant to flow, and evaporates the heat generated from the heating element by causing the internal refrigerant to absorb heat;
A condensing unit for taking in and liquefying the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating unit;
A steam pipe provided with a groove portion that flows the refrigerant evaporated in the evaporation portion to the condensing portion, and is formed toward the condensing portion along the inner wall of the tube, and collects condensed dew refrigerant and guides it into the condensing portion; ,
A liquid pipe for flowing a liquid-phase refrigerant from the condensing unit toward the evaporation unit;
With
The condensing part has one end communicating with the groove part of the vapor pipe and the other end formed at a storage position of the liquefied refrigerant, and a refrigerant flow path is formed for guiding the condensed refrigerant in the groove part into the liquid phase refrigerant. An information processing apparatus characterized by that.
（付記１１）内部に循環させる冷媒の潜熱を利用した熱移動により、発熱体を冷却させる冷却方法であって、
冷媒を流動手段により流動させるとともに、前記発熱体から発した熱を蒸発部の内部の冷媒に吸熱させて蒸発させ、
前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を凝縮部に流動させて液化させ、
管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成された溝部により、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導くとともに、一端が該溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成された冷媒流路により、前記溝部内の結露冷媒を前記凝縮部内の液相の冷媒内に導き、
前記凝縮部から液管を通じて前記蒸発部に液相の冷媒を流す、
処理を含むことを特徴とする冷却方法。
(Supplementary Note 11) A cooling method for cooling a heating element by heat transfer using latent heat of a refrigerant circulated inside,
While causing the refrigerant to flow by the flow means, the heat generated from the heating element is absorbed by the refrigerant inside the evaporation section and evaporated,
The gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating part is liquefied by flowing into the condensing part,
A groove formed along the inner wall of the tube toward the condensing part collects condensed dew refrigerant and guides it into the condensing part, and one end is communicated with the groove and the other end is in a liquefied refrigerant storage position. By the formed refrigerant flow path, the condensed refrigerant in the groove is led into the liquid-phase refrigerant in the condenser,
A liquid phase refrigerant is allowed to flow from the condensing unit through the liquid pipe to the evaporation unit,
The cooling method characterized by including a process.
以上説明したように、本開示の技術の好ましい実施形態等について説明した。本開示の技術は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または明細書に開示された本開示の技術の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論である。そしして斯かる変形や変更が、本開示の技術の範囲に含まれることは言うまでもない。
As described above, preferred embodiments of the technology of the present disclosure have been described. The technology of the present disclosure is not limited to the above description. It is needless to say that various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the technology of the present disclosure described in the claims or disclosed in the specification. Needless to say, such modifications and changes are included in the scope of the technology of the present disclosure.
２ ループヒートパイプ
４、４６ 蒸発部
６ 発熱体
８ 流動手段
１０、４８、１０６ 凝縮部
１２、１６ 冷媒
１４、５２ 液管
１８、５０、１００、１２０ 蒸気管
２０、２２、８４、９２、１０２、１０８ 溝部
２４ 結露冷媒
２６、８６、１１２ 開口部
３０ 携帯端末装置
４２、７４ 発熱部品
４４、１０４、１２４ 冷却装置
６０ ＰＣ
８０ 細管
８２ 蒸気部
８５、９４、１０５、１１０、１２６、１２８ 端部
９０ 管路
９６ 注入孔
９８ 封止手段
１２２ 導水部材
2
80
Claims (6)
冷媒を流動させる流動手段を備え、前記発熱体から発した熱を内部の冷媒に吸熱させて蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を取り込み液化させる凝縮部と、
前記蒸発部で蒸発した冷媒を前記凝縮部に流動させるとともに、管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成され、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導く溝部を備えた蒸気管と、
前記凝縮部から前記蒸発部に向けて液相の冷媒を流す液管と、
を備え、
前記凝縮部には、一端が前記蒸気管の前記溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成され、前記溝部内の結露冷媒を液相の冷媒内に導く冷媒流路を備えることを特徴とする冷却装置。 A cooling device that cools a heating element by heat transfer using latent heat of a refrigerant circulated inside,
An evaporating section that includes a fluidizing means for causing the refrigerant to flow, and evaporates the heat generated from the heating element by causing the internal refrigerant to absorb heat;
A condensing unit for taking in and liquefying the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating unit;
A steam pipe provided with a groove portion that flows the refrigerant evaporated in the evaporation portion to the condensing portion, and is formed toward the condensing portion along the inner wall of the tube, and collects condensed dew refrigerant and guides it into the condensing portion; ,
A liquid pipe for flowing a liquid-phase refrigerant from the condensing unit toward the evaporation unit;
With
The condensing part includes a refrigerant flow path having one end communicating with the groove part of the vapor pipe and the other end formed at a storage position of the liquefied refrigerant and guiding the condensed refrigerant in the groove part into the liquid phase refrigerant. A cooling device characterized by that.
前記発熱体に一部を接触させ、または近接して配置させて、前記発熱体が発した熱を吸熱し、内部に循環させる冷媒の相変化に伴う潜熱を利用した熱移動により、前記発熱体を冷却させる冷却装置と、
を備え、
該冷却装置は、
冷媒を流動させる流動手段を備え、前記発熱体から発した熱を内部の冷媒に吸熱させて蒸発させる蒸発部と、
前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を取り込み液化させる凝縮部と、
前記蒸発部で蒸発した冷媒を前記凝縮部に流動させるとともに、管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成され、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導く溝部を備えた蒸気管と、
前記凝縮部から前記蒸発部に向けて液相の冷媒を流す液管と、
を備え、
前記凝縮部は、一端が前記蒸気管の前記溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成され、前記溝部内の結露冷媒を液相の冷媒内に導く冷媒流路が形成されたことを特徴とする情報処理装置。 A heating element that generates heat by driving;
A part of the heating element is placed in contact with or close to the heating element to absorb heat generated by the heating element, and heat transfer using latent heat associated with a phase change of the refrigerant circulating inside the heating element A cooling device for cooling,
With
The cooling device
An evaporating section that includes a fluidizing means for causing the refrigerant to flow, and evaporates the heat generated from the heating element by causing the internal refrigerant to absorb heat;
A condensing unit for taking in and liquefying the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating unit;
A steam pipe provided with a groove portion that flows the refrigerant evaporated in the evaporation portion to the condensing portion, and is formed toward the condensing portion along the inner wall of the tube, and collects condensed dew refrigerant and guides it into the condensing portion; ,
A liquid pipe for flowing a liquid-phase refrigerant from the condensing unit toward the evaporation unit;
With
The condensing part has one end communicating with the groove part of the vapor pipe and the other end formed at a storage position of the liquefied refrigerant, and a refrigerant flow path is formed for guiding the condensed refrigerant in the groove part into the liquid phase refrigerant. An information processing apparatus characterized by that.
冷媒を流動手段により流動させるとともに、前記発熱体から発した熱を蒸発部の内部の冷媒に吸熱させて蒸発させ、
前記蒸発部で蒸発した気相の冷媒を凝縮部に流動させて液化させ、
管内壁に沿って前記凝縮部に向けて形成された溝部により、結露した結露冷媒を回収して前記凝縮部内に導くとともに、一端が該溝部と連通され、他端が液化した冷媒の貯留位置に形成された冷媒流路により、前記溝部内の結露冷媒を前記凝縮部内の液相の冷媒内に導き、
前記凝縮部から液管を通じて前記蒸発部に液相の冷媒を流す、
処理を含むことを特徴とする冷却方法。
A cooling method for cooling a heating element by heat transfer using latent heat of a refrigerant circulated inside,
While causing the refrigerant to flow by the flow means, the heat generated from the heating element is absorbed by the refrigerant inside the evaporation section and evaporated,
The gas-phase refrigerant evaporated in the evaporating part is liquefied by flowing into the condensing part,
A groove formed along the inner wall of the tube toward the condensing part collects condensed dew refrigerant and guides it into the condensing part, and one end is communicated with the groove and the other end is in a liquefied refrigerant storage position. By the formed refrigerant flow path, the condensed refrigerant in the groove is led into the liquid-phase refrigerant in the condenser,
A liquid phase refrigerant is allowed to flow from the condensing unit through the liquid pipe to the evaporation unit,
The cooling method characterized by including a process.
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