ポンプ及びそれを備えた熱交換器
【課題】薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができるポンプ及びそれを備えた熱交換器を提供する。
【解決手段】コンテナの往路１５ａの内面に熱媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された各金属基板３４，３７の表面にそれぞれ所定の電圧の印加の有無により熱媒体との親和力が変化する物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊを設けた。各金属基板３４，３７に対して直流電源からの電圧を順次供給することにより、当該金属基板３４，３７の表面に設けた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの熱媒体との親和力の強弱が順次変化する。具体的には電圧の印加の有無により当該物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの疎水性と親水性とが切り替わる。熱媒体は親水性の物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊに追従することにより往路１５ａ内の所定方向へ移送される。
【解決手段】コンテナの往路１５ａの内面に熱媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された各金属基板３４，３７の表面にそれぞれ所定の電圧の印加の有無により熱媒体との親和力が変化する物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊを設けた。各金属基板３４，３７に対して直流電源からの電圧を順次供給することにより、当該金属基板３４，３７の表面に設けた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの熱媒体との親和力の強弱が順次変化する。具体的には電圧の印加の有無により当該物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの疎水性と親水性とが切り替わる。熱媒体は親水性の物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊに追従することにより往路１５ａ内の所定方向へ移送される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノートパソコン等の電子機器の放熱装置に使用されるポンプ及びそれを備えた熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノートパソコン等の電子機器では、中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）等からの発熱が誤作動や製品寿命の低下につながるため、各種の放熱対策がなされている。近年では、電子機器の高性能化に伴ってＣＰＵの情報処理能力のいっそうの向上が求められている。このため、ＣＰＵの集積度はますます高められ、ＣＰＵの動作による発熱量は増大の一途をたどっている。また、近年の電子機器の薄型化及び軽量化等の要求に伴い、電子機器の筐体内部の発熱密度も増大の傾向にありながら放熱装置については小型化が求められており、放熱対策はますます重要となっている。
【０００３】
そうしたＣＰＵ等の発熱部の放熱対策の一つとして、例えばヒートパイプを使用してＣＰＵ等の発熱部の熱をノートパソコン等の電子機器の底面又はディスプレイ側に設けられた放熱板に移動させて放熱する構成が採用されている。ヒートパイプとは液体と気体との間の相変化に伴う潜熱とウィックの毛細管作用とを利用した閉ループの伝熱素子をいう。即ち、ヒートパイプは円筒の容器を備えており、当該容器にはウィック（多孔質材料）が内張りされている。また容器は真空状態とされて少量の液体状の熱媒体が封入されている。そしてヒートパイプの一端側を発熱部側（高温側）に、また他端側を放熱部側（低温側）に配置する。すると、ヒートパイプの一端側に伝達された発熱部の熱は液体状の熱媒体により吸収される。その結果、熱媒体は蒸発して蒸気となり潜熱を吸収する。そしてその蒸気はヒートパイプの他端側へ移動する。ヒートパイプの他端側においては、熱媒体の蒸気は凝縮して潜熱を放出して液体に戻り、その液体となった熱媒体はウイックの毛管作用によりヒートパイプの一端側に戻る。このように熱媒体は１本のパイプの中で絶えず循環し、低温度差であっても熱は一端から他端へ効率よく伝えられる。
【０００４】
前述したように、近年の電子機器の更なる薄型化及び軽量化等に応えるためには、電子機器の筐体内のスペースをいっそう有効利用した放熱対策が必要であり、ヒートパイプに対しても薄型化、軽量化及び柔軟性が求められている。しかし、前記従来のヒートパイプにおいては、金属管製の容器を使用しているため、軽量化及び柔軟性の確保には限界があった。
【０００５】
そこで、そのような問題を解決するために、例えば特許文献１に示されるようなシート状のヒートパイプが従来提案されている。このヒートパイプは２枚の金属箔が真空封止されることにより形成されたシート状のコンテナを備えており、当該コンテナ内には作動液が封入されている。また、当該コンテナの内部には複数のスペーサにより複数の蒸気流路が区画形成されており、各蒸気流路の上下両面にはそれぞれ作動液を還流させるためのウィックが形成されている。このように、コンテナがフィルム材料を用いてシート状に形成されているため、従来の金属管製のコンテナに比べて、ヒートパイプの薄型化及び軽量化が図られる。また、ヒートパイプの柔軟性も確保される。
【特許文献１】特開２００１−１６５５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記従来のヒートパイプにおいては、熱媒体の潜熱を利用して熱を移送するようにしているので、薄い金属箔により形成されたコンテナの内部を真空にする必要があった。このため、大気圧によって押し潰されないように、コンテナ内には複数のスペーサを配置し、それらスペーサによってコンテナの形状を保持するようにしていた。
【０００７】
しかしそうしたスペーサによってコンテナの形状を保持する場合であっても、金属箔を薄くしすぎた場合には真空に耐えきれないおそれがあった。即ち、スペーサを使用する場合であれ、コンテナ自身にもある程度の剛性が必要であり、コンテナを構成する金属箔の薄型化、ひいてはヒートパイプの薄型化には限界があった。また、十分な可撓性を確保するには至っていなかった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができるポンプ及びそれを備えた熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、内部に液体状の被移送媒体の流通路が形成されたコンテナを備えその流通路内の被移送媒体を所定方向へ移送するポンプにおいて、前記コンテナは可撓性を有するシート状に形成するようにし、前記流通路内における被移送媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された複数個の電極と、前記各電極の流通路内に露出する側の表面にそれぞれ設けられ当該電極への電圧印加の有無により被移送媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜と、前記各電極に所定の電圧を個別に供給可能とされた電源と、前記電源からの電圧が各電極に対して順次供給されるように前記電源を制御する制御手段と、を備えたことをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプにおいて、前記電極は被移送媒体の流通路を構成する一対の相対する壁面にそれぞれ設けるようにしたことをその要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる高分子膜としたことをその要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる誘電体膜としたことをその要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のポンプにおいて、前記制御手段は、各電極のうち隣り合う複数個の電極に前記電源からの電圧が一括して供給されるように前記電源を制御するようにしたことをその要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のポンプにおいて、前記流通路は被移送媒体の往路及び復路を備えた環状に形成し、当該往路の内面に各電極をそれぞれ配置するようにしたことをその要旨とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のポンプを利用した熱交換器であって、前記コンテナの外側面において前記復路に対応する部位に設けられ所定の発熱体との間及び当該コンテナ内の被移送媒体との間でそれぞれ熱交換を行う受熱部と、前記コンテナの外側面において前記往路に対応する部位に設けられ当該コンテナ内の被移送媒体との間で熱交換を行う放熱部と、を備えたことをその要旨とする。
【００１６】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、コンテナの流通路の内面に被移送媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された複数個の電極に対して電源からの電圧が順次供給されることにより、物質膜の被移送媒体との親和力の強弱が順次変化する。被移送媒体は親和力が確保された物質膜に追従し、これにより被移送媒体は流通路内の所定方向へ移送される。コンテナの内部を真空にする必要がないので、コンテナをシート状とすることができ、コンテナの薄型化及び可撓化が図られる。ひいてはポンプの薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載するように、前記電極を被移送媒体の流通路を構成する一対の相対する壁面にそれぞれ設けるようにすれば、それら電極の流通路内に露出する側の表面に設けられた前記物質膜が被移送媒体の流通路に面することとなる。このため、例えば流通路を構成する一対の相対する壁面のいずれか一方にのみ電極を設けるようにした場合に比べて被移送媒体の移送の信頼性が高められる。
【００１８】
また、請求項３に記載するように、被移送媒体を水又は所定の水溶液とした場合、前記物質膜として、電極への電圧印加の有無により当該物質膜の流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる高分子膜を採用することがきる。各電極への電圧印加の有無により高分子膜の流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わることにより水又は所定の水溶液は流通路内の所定方向へ移送される。
【００１９】
同じく請求項４に記載するように、被移送媒体を水又は所定の水溶液とした場合、前記物質膜として、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる誘電体膜を採用することができる。各電極への電圧印加の有無により誘電体膜の流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わることにより水又は所定の水溶液が流通路内の所定方向へ移送される。
【００２０】
また、請求項５に記載するように、各電極のうち隣り合う複数個の電極に前記電源からの電圧を一括して供給すれば、被移送媒体の移送効率が高められる。
また、請求項６に記載するように、被移送媒体の流通路は往路及び復路を備えた環状に形成し、当該往路の内面に各電極をそれぞれ配置すれば、それら電極の流通路内に露出する表面に設けられた物質膜の被移送媒体との親和力の強弱が切り替えられることにより、
往路内の被移送媒体は復路側へ移送されて再び往路内に戻る。即ち、被移送媒体は流通路を循環する。
【００２１】
そしてそうした請求項６に記載のポンプを利用することにより例えば請求項７に記載するような熱交換器を構築することができる。この熱交換器においては、所定の発熱体と受熱部との間、及び受熱部とコンテナの復路内の被移送媒体との間でそれぞれ熱交換が行われる。そして復路内の被移送媒体は往路を通り、当該被移送媒体と放熱部との間で熱交換が行われる。放熱部の熱は外部に放散される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明をノート型のコンピュータ等の電子機器に搭載されるヒートパイプに具体化した一実施形態を図１〜図５及び図６（ａ）〜図６（ｄ）に基づいて説明する。
図１に示すように、ヒートパイプ１１はシート状のコンテナ１２を備えており、当該コンテナ１２の一端側には受熱部１３が、また同じく他端側には放熱部１４が設けられている。コンテナ１２の内部には少なくとも一組の往路１５ａと復路１５ｂとで構成されるループ状の流通路１５が形成されており、当該流通路１５は大きく受熱部１３に対応する受熱流通路１６、放熱部１４に対応する放熱流通路１７及び受熱流通路１６と放熱流通路１７との間のポンプ部１８に分けられている。
【００２４】
図２に併せ示すように、コンテナ１２は銅、アルミニウムあるいはステンレス等の金属箔又は当該金属箔とプラスチックシート（高分子基材）との複合材により可撓性を有するシート状且つ無端状のループ管として形成されている。コンテナ１２（正確には、流通路１３）には液体状の熱媒体（被移送媒体）が注入されている。熱媒体としては水、メタノール又はアンモニアの他、凍結防止剤等を含む所定の水溶液等が採用可能であり、本実施形態では水が使用されている。
【００２５】
コンテナ１２の上面の一端側である受熱部１３に対応する部位には第１の開口部１２ａが形成されており、同じく他端側である放熱部１４に対応する部位には第２の開口部１２ｂが形成されている。そしてコンテナ１２の上面には第１の開口部１２ａを覆うように受熱部材１９が、また第２の開口部１２ｂを覆うように放熱部材２０が、それぞれ外方から重ね合わせられ、且つ液密状に固定されている。受熱部材１９及び放熱部材２０はそれぞれ例えばアルミニウム及び銅等の熱の良導体により板状に形成されており、それら受熱部材１９及び放熱部材２０の内面はそれぞれコンテナ１２内の熱媒体に常に接触可能となっている。受熱部１３には図２に二点鎖線で示す中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）等の発熱体２１が受熱部材１９を介して熱伝達可能に固定される。放熱部１４には図２に二点鎖線で示すファン又はヒートシンク等の冷却装置２２が放熱部材２０を介して熱伝達可能に固定される。
【００２６】
ポンプ部１８の往路１５ａの内面には、電圧印加の有無により熱媒体（本実施形態では水）との親和力の強弱が可変とされた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び同じく物質膜２６ａ〜２６ｊがそれぞれ互いに対向するように設けられている。具体的には、各物質膜２５ａ〜２５ｊは往路１５ａを構成する一対の相対する壁面のうち内側の面にコンテナ１２の受熱部１３から放熱部１４の方向へ所定間隔置きに配置されている。また各物質膜２６ａ〜２６ｊは往路１５ａを構成する一対の相対する壁面のうち外側の面にコンテナ１２の受熱部１３から放熱部１４の方向へ所定間隔置きに配置されている。各物質膜２５ａ〜２５ｊと各物質膜２６ａ〜２６ｊはそれらの配置方向に直交する方向において互いに対向している。物質膜としては、例えばアルカンチオラートの自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）からなる高分子膜を使用されている。このポンプ部１８及びアルカンチオラートの自己組織化単分子膜についてはそれぞれ後に詳述する。
【００２７】
＜ポンプ部＞
次に、流通路１５のポンプ部１８について詳細に説明する。
図３に示すように、往路１５ａを構成する互いに対向する内壁３１及び外壁３２はそれぞれ絶縁性を有する高分子基材により形成されている。
【００２８】
内壁３１においてポンプ部１８に対応する部位には導電性を有する金属材料により形成された電極３３が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に埋設されている。内壁３１の表面には複数個の金属基板３４が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に配置されており、各金属基板３４はそれぞれ導電性を有する金属材料により形成された連結部材３５により各電極３３に連結されている。そして各金属基板３４の表面には前述した物質膜２５ａ〜２５ｊがそれぞれ設けられている。
【００２９】
外壁３２においてポンプ部１８に対応する部位には導電性を有する金属材料により形成された電極３６が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に埋設されている。外壁３２の表面には複数個の金属基板３７が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に配置されており、各金属基板３７はそれぞれ導電性を有する金属材料により形成された連結部材３８により各電極３６に連結されている。そして各金属基板３７の表面には前述した物質膜２６ａ〜２６ｊがそれぞれ設けられている。本実施形態では各金属基板３４，３７は金（Ａｕ）により形成されている。
【００３０】
＜アルカンチオラートの自己組織化単分子膜＞
次に、アルカンチオラートの自己組織化単分子膜について詳細に説明する。図４に示されるように、アルカンチオラートの自己組織化単分子膜は表面に所定形状の金属基板３４，３７を配置した高分子基材（図４には図示しない内壁３１及び外壁３２に相当する。）をアルカン（飽和炭化水素）・チオール分子（ＣＨ３（ＣＨ）ｎＳＨ）のエタノール溶液中に浸すことにより自発的に構築される。具体的には、エタノール溶液中で、金の結晶表面にアルカンチオール（Ｒ−ＳＨ）を吸着させると、Ａｕ−Ｓ−Ｒという特有の結合が形成され、緻密で規則正しい単分子膜が得られる。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、アルカン・チオール分子は炭素分子の直線連鎖であり、アルカン・チオラート分子の自己組織化単分子膜である物質膜２５ａ〜２５ｊはそれぞれ金属基板３４の表面から、また同じく物質膜２６ａ〜２６ｊはそれぞれ金属基板３７の表面から多数の直線状の分子鎖３９が突き出すことにより形成されている。分子鎖３９は互いに等距離で直立している。分子鎖３９のほとんどの部位は疎水性であるものの、一番上の部位（カルボキシル基〔ＣＯ２Ｈ〕は親水性であり、物質膜２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊの表面(頭部３９ａ)は親水性を示す。
【００３２】
そして、各金属基板３４，３７に電極３３，３６を介して電界を加えるとプラスに帯電した金属基板３４，３７の表面にマイナスに帯電したカルボキシル基の頭部３９ａが引きつけられる。その結果、図４（ｂ）に示すように、分子鎖は金属基板３４，３７の方へ曲がる。そして図４（ｃ）に示すように、分子鎖における親水性の頭部３９ａが隠れ、分子膜の疎水性の中間部３９ｂ（胴）が表面に露出し、自己組織化単分子膜である物質膜２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊの表面は疎水性を示す。このように、物質膜２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊの表面は親水性から疎水性に切替えられ、また電界を除去することにより容易に元に戻ることができる。従って、金属基板３４，３７に電界を加えるだけで、親水性と疎水性との間の切り換えが可能である。
【００３３】
＜電気的構成＞
次に、前述のように構成されたヒートパイプ１１の電気的構成を説明する。
図５に示すように、ヒートパイプ１１は、電源回路４１及び当該電源回路４１を制御する制御部４２を備えている。電源回路４１はバッテリ等の直流電源４３及び第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊを備えており、第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊは制御部４２によりオンオフ制御される。直流電源４３のプラス端子には第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊを介してそれぞれ金属基板３４，３７（正確には、電極３３，３６）に接続されており、当該直流電源４３のマイナス端子は接地されている。第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊがオンすると、それら第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊに接続された金属基板３４，３７にそれぞれ直流電源４３からの電圧が印加される。即ち、互いに対向するように配置された金属基板３４と金属基板３７と一組としたとき、各組の金属基板３４，３７には所定の電圧を同時に印加可能となっている。換言すると、互いに対向する物質膜２５ａ〜２５ｊと物質膜２６ａ〜２６ｊとを一組としたとき、各組の物質膜（例えば物質膜２５ａと物質膜２６ａ、物質膜２５ｂと物質膜２６ｂ…。）には同時に所定の電圧が印加可能となっている。
【００３４】
制御部４２は例えばプログラマブルコントローラ等からなり、ヒートパイプ１１の作動時には予め記憶された常開接点制御プログラムに従って第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊをオンオフ制御する。例えば制御部４２による第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御について、第１〜第４の制御パターンが設定されている。
【００３５】
第１の制御パターンでは、制御部４２は第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈをオンする。第２の制御パターンでは、制御部４２は第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ,４４ｃ，４４ｆ,４４ｇ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオンする。
【００３６】
第３の制御パターンでは、制御部４２は第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ、４４ｇ，４４ｈをそれぞれオフすると共に、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオンする。第４の制御パターンでは、制御部４２は第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオフすると共に、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ，４４ｃ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｊをそれぞれオンする。尚、本実施形態において、ヒートパイプ１１は本発明のポンプ及び熱交換器に相当する。また、電源回路４１は本発明の電源に相当し、制御部４２は本発明の制御手段に相当する。
【００３７】
＜用途例＞
次に、前述のように構成されたヒートパイプ１１の使用例を説明する。
ヒートパイプ１１は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の放熱部材として使用される。例えば、ノート型パーソナルコンピュータの本体に内蔵されたＣＰＵの裏面にシリコンゴム等の放熱ゴムを介して集熱板（受熱部）を設けると共に、ディスプレイ側に放熱板（放熱部）を設け、ヒートパイプ１１は受熱部側に設けた集熱板と放熱部側に設けた放熱板とを接続する態様で使用する。前記放熱ゴムとしては例えばシリコンゴム等が使用される。また前記集熱板及び放熱板は例えばアルミニウム等の金属材料により形成されている。本実施形態のヒートパイプ１１は、可撓性を有するシート状に形成されているので、ノート型パーソナルコンピュータの本体とディスプレイ側との間に設けられたヒンジ部等の屈曲性が要求される場所であっても配置可能となり、ノート型パーソナルコンピュータ等の電気機器の小型化が図られる。また、本実施形態のヒートパイプ１１は、ノート型パーソナルコンピュータの本体の内部において、ＣＰＵ等の発熱体と冷却装置２２との間に段差がある場合においても両者を円滑に熱的に接続可能である。
【００３８】
＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成したヒートパイプの動作を図４及び図６（ａ）〜図６（ｄ）に従って説明する。
【００３９】
ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の作動によりヒートパイプ１１は熱移送動作を開始する。即ち、ＣＰＵ等の発熱体２１とコンテナ１２の受熱部１３との間で図示しない放熱ゴム及び受熱部材１９を介して熱交換が行われ、発熱体２１から発生した熱は前記放熱ゴム及び受熱部材１９を介してコンテナ１２の受熱部１３付近の熱媒体に伝わる。ここで、各金属基板３４及び各金属基板３７に順次電圧が印加されることにより各物質膜２５ａ〜２５ｊの表面及び各物質膜２６ａ〜２６ｊの表面の親水性と疎水性とが順次切り換えられ、それによりコンテナ１２内の熱媒体はコンテナ１２の往路１５ａを通って放熱部１４側へ順次移送される。具体的には、ヒートパイプ１１の制御部４２は第１〜第４の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を順次繰り返す。以下、第１〜第４の制御パターンに基づく第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御が制御部４２により実行されたときのヒートパイプ１１の動作について詳細に説明する。
【００４０】
＜第１の制御パターン＞
まず、制御部４２は第１の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図４及び図６（ａ）に示すように、制御部４２は第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈをオンする。第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に電圧が印加されることはない。このため、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面はそれぞれ親水性に保たれる。また、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７にはそれぞれ所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｃ，２６ｄ，２６ｇ，２６ｈの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は親水性である物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４１】
＜第２の制御パターン＞
次に、制御部４２は第２の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図４及び図６（ｂ）に示すように、制御部４２は第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ,４４ｃ，４４ｆ,４４ｇ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオンする。すると、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ,４４ｃ，４４ｆ,４４ｇ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｂ,２５ｃ，２５ｆ,２５ｇ，２５ｊ及び２６ｂ,２６ｃ，２６ｆ,２６ｇ，２６ｊの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７に所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ａ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｈ，２６ｉの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は物質膜２５ｂ,２５ｃ，２５ｆ,２５ｇ，２５ｊ及び物質膜２６ｂ,２６ｃ，２６ｆ,２６ｇ，２６ｊの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４２】
即ち、第１及び第２の常開接点４４ａ，４４ｂに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ａ，２５ｂ及び物質膜２６ａ，２６ｂの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第２及び第３の常開接点４４ｂ，４４ｃに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｂ，２５ｃ及び物質膜２６ｂ，２６ｃの表面へ移動する。また、第５及び第６の常開接点４４ｅ，４４ｆに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｅ，２５ｆ及び物質膜２６ｅ，２６ｆの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第６及び第７の常開接点４４ｆ，４４ｇに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｆ，２５ｇ及び物質膜２６ｆ，２６ｇの表面へ移動する。さらに、第９の常開接点４４ｉに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｉ及び物質膜２６ｉの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第１０の常開接点４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｊ及び物質膜２６ｊの表面に引き寄せられる。第１０の常開接点４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｊ及び物質膜２６ｊの表面に引き寄せられていた熱媒体はコンテナ１２の放熱部１４側へ移動する。
【００４３】
＜第３の制御パターン＞
次に、制御部４２は第３の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図６（ｃ）に示すように、制御部４２は第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ、４４ｇ，４４ｈをそれぞれオフすると共に、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオンする。すると、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ,４４ｄ，４４ｇ,４４ｈに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｃ,２５ｄ，２５ｇ,２５ｈ及び物質膜２６ｃ,２６ｄ，２６ｇ,２６ｈの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に所定の電圧が印加される。このためそれら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は物質膜２５ｃ,２５ｄ，２５ｇ,２５ｈ及び物質膜２６ｃ,２６ｄ，２６ｇ,２６ｈの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４４】
即ち、第２及び第３の常開接点４４ｂ，４４ｃに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｂ，２５ｃ及び物質膜２６ｂ，２６ｃの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第３及び第４の常開接点４４ｃ，４４ｄに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｃ，２５ｄ及び物質膜２６ｃ，２６ｄの表面へ移動する。また、第６及び第７の常開接点４４ｆ，４４ｇに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｆ，２５ｇ及び物質膜２６ｆ，２６ｇの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第７及び第８の常開接点４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｇ，２６ｈの表面へ移動する。さらに、第１０の常開接点４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｊ及び物質膜２６ｊの表面に引き寄せられていた熱媒体は、コンテナ１２の放熱部１４側へ移動する。その結果として、コンテナ１２の往路１５ａ内の熱媒体は放熱部１４側へ移動する。
【００４５】
＜第４の制御パターン＞
次に、制御部４２は第４の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図６（ｄ）に示すように、制御部４２は第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオフすると共に、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ，４４ｃ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｊをそれぞれオンする。すると、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ａ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｈ，２６ｉの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ，４４ｃ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｂ，２５ｃ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｊ及び物質膜２６ｂ，２６ｃ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｊの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は物質膜２５ａ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ａ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｈ，２６ｉの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４６】
即ち、第３及び第４の常開接点４４ｃ，４４ｄに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｃ，２５ｄ及び物質膜２６ｃ，２６ｄの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第４及び第５の常開接点４４ｄ，４４ｅに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｄ，２５ｅ及び物質膜２６ｄ，２６ｅの表面へ移動する。また、第７及び第８の常開接点４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｇ，２６ｈの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第８及び第９の常開接点４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ｈ，２６ｉの表面へ移動する。
【００４７】
＜第１の制御パターン＞
そして、制御部４２は再び第１の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、制御部４２は図６（ａ）に示されるように第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈをオンする。すると、第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除される。このためそれら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７にはそれぞれ所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｃ，２６ｄ，２６ｇ，２６ｈの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は親水性である物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４８】
即ち、第１の常開接点４４ａに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ａ及び物質膜２６ａの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第２の常開接点４４ｂに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｂ及び物質膜２６ｂの表面へ移動する。また、第４及び第５の常開接点４４ｄ，４４ｅに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｄ，２５ｅ及び物質膜２６ｄ，２６ｅの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第５及び第６の常開接点４４ｅ，４４ｆに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｅ，２５ｆ及び物質膜２６ｅ，２６ｆの表面へ移動する。さらに、第８及び第９の常開接点４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ｈ，２６ｉの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第９及び第１０の常開接点４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ｉ，２６ｊの表面へ移動する。
【００４９】
このような金属基板３４，３７に対する電圧制御、即ち第１〜第４の電圧制御パターンが順次繰り返されることによりポンプ作用が得られ、コンテナ１２の往路１５ａにおいて受熱部１３側から放熱部１４側への流れが発生する。その結果、受熱部１３の熱媒体は往路１５ａ→放熱部１４→復路１５ｂ→受熱部１３の順に循環する。受熱部１３から放熱部１４へ移送されてきた熱媒体と放熱部材２０との間で熱交換が行われ、当該放熱部材２０の熱は冷却装置２２により外部へ積極的に逃がされる。熱を奪われた熱媒体はコンテナ１２の復路１５ｂを通って受熱部１３に戻る。以上の動作が繰り返されることにより、発熱体２１からの熱が外部に放散される。
【００５０】
＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）コンテナ１２の往路１５ａの内面に熱媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された金属基板３４，３７の表面に電圧印加の有無により熱媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び同じく物質膜２６ａ〜２６ｊを設けた。そしてそれら金属基板３４，３７に対して直流電源４３からの電圧を順次供給することにより、当該金属基板３４，３７の表面に設けられた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの熱媒体との親和力の強弱を順次変化させるようにした。具体的には物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの疎水性と親水性とが切り替わる。熱媒体は親水性の物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの移動に追従し、これにより熱媒体は往路１５ａ内の所定方向へ移送される。コンテナ１２の内部を真空にする必要がないので、コンテナ１２の薄型化及び可撓化が図られる。ひいてはヒートパイプの薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができる。
【００５１】
（２）流通路１５を構成する一対の相対する壁面、正確には、往路１５ａを構成する互いに対向する内壁３１及び外壁３２の表面に金属基板３４，３７を設け、それら金属基板３４，３７の流通路１５内に露出している表面に物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊをそれぞれ設けるようにした。このため、例えば内壁３１及び外壁３２の表面のうちいずれか一方にのみ金属基板３４又は金属基板３７を設けるようにした場合に比べて、流通路１５内の熱媒体を効率よく移送することが可能となる。尚、流通路１５内へ設置する金属基板３４，３７の個数及び寸法は物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの種類、被移送熱媒体量、被移送熱容量及び熱媒体の種類等により適宜変更可能である。
【００５２】
（３）熱媒体を水又は所定の水溶液とした場合、物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊとして、高分子膜である例えばアルカンチオラート分子の自己組織化単分子膜を採用することがきる。このアルカンチオラート分子の自己組織化単分子膜は電圧印加の有無により親水性と疎水性とが切り替わる性質を有している。このため、物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊは、電極としての金属基板３４，３７への電圧印加の有無により当該物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの表面の親水性と疎水性とが切り替わる。そして、互いに対向し且つ組をなす物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの親水性と疎水性とを同時に切り替えるようにしたことにより、熱媒体が往路１５ａ内の所定方向へ効率的に移送することができる。
【００５３】
（４）各金属基板３４，３７のうち隣り合う複数個の基板に直流電源４３からの電圧を一括して供給するようにしたので、熱媒体の移送効率が高められる。
（５）各金属基板３４，３７のうち隣り合う複数個の金属基板３４，３７に直流電源４３からの電圧を一括して供給したのち、一部の金属基板３４，３７への電圧の印加を順次切り替えるようにした。このため、熱媒体の所定方向への移送を安定して行うことができる。
【００５４】
（６）熱媒体の流通路１５は往路１５ａ及び復路１５ｂを備えた環状に形成し、当該往路１５ａの内面に各金属基板３４及び各金属基板３７を互いに対向するように配置し、それら金属基板３４，３７の表面にはそれぞれ物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊを配置するようにした。このため、往路１５ａ内の熱媒体は復路１５ｂ側へ移送されて再び往路１５ａ内に戻る。即ち、流通路１５内において熱媒体を循環させることができる。
【００５５】
（７）ポンプ部２３の薄型化が図られるので、ヒートパイプ１１全体の薄型化も図られる。
（８）液体と気体との間の相変化に伴う潜熱とウィックの毛管作用とを利用した従来のヒートパイプと異なり、ウィックが不要となる。このため、ヒートパイプ１１の構成の簡素化が図られる。
【００５６】
＜別の実施形態＞
尚、前記実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本実施形態において、コンテナ１２の形成材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂材料、前記金属箔と前記合成樹脂材料との複合フィルム、並びに前記金属箔とゴムとの複合フィルムを採用するようにしてもよい。このようにしても、可撓性を有するコンテナ１２を得ることができる。
【００５７】
・本実施形態において、熱媒体として水以外にも各種水溶液が利用できる。
・本実施形態において、各金属基板３４，３７に対する電圧の印加の順序は適宜変更するようにしてもよい。例えば、流通路を構成する往路１５ａ内において相対する一対の物質膜（２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊ）の表面の親水性と疎水性の切り替えを同時に行ってもよいし、タイミングをずらしておこなっても良い。
【００５８】
・本実施形態において、アルカンチオラートの自己組織化単分子膜である物質膜２５ａ〜２５ｊをフッ素樹脂等の疎水性膜又は親水性膜に置き換えるようにしてもよい。そしてそれら疎水性膜又は親水性膜に所定の電圧を印加することにより水等の熱媒体に対する親和力を変化させて当該熱媒体を移送する。
【００５９】
・本実施形態において、電圧印加の有無により熱媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び同じく物質膜２６ａ〜２６ｊとして、例えばアルカンチオラートの自己組織化単分子膜からなる高分子膜を使用したが、適切な誘電率を有する物質からなる誘電体膜を使用するようにしてもよい。この誘電体膜としては例えば銀基板、あるいは銀めっきを施した基板上にポリジメチルシロキサン樹脂膜を形成したものが採用可能である。このようにしても、当該物質膜への電圧印加の有無により水等の熱媒体との親和力の強弱が変化し、当該熱媒体を所定方向へ移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態のヒートパイプの概略構成図。
【図２】本実施形態のヒートパイプの正断面図。
【図３】本実施形態のヒートパイプのポンプ部の正断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はアルカンチオラートの自己組織化単分子膜の分子鎖の状態を示す斜視図。
【図５】本実施形態のヒートパイプの電気的構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本実施形態のヒートパイプにおける熱媒体の移送状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１１…ヒートパイプ（ポンプ、熱交換器）、１２…コンテナ、１３…受熱部、
１４…放熱部、１５…流通路、１５ａ…往路、１５ｂ…復路、１９…受熱部材、
２０…放熱部材、２１…発熱体、
２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊ…物質膜（高分子膜）、３１…往路を構成する内壁、３２…往路を構成する外壁、３３，３６…電極、３４，３７…金属基板、
４１…電源回路（電源）、４２…制御部（制御手段）、４３…直流電源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノートパソコン等の電子機器の放熱装置に使用されるポンプ及びそれを備えた熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノートパソコン等の電子機器では、中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）等からの発熱が誤作動や製品寿命の低下につながるため、各種の放熱対策がなされている。近年では、電子機器の高性能化に伴ってＣＰＵの情報処理能力のいっそうの向上が求められている。このため、ＣＰＵの集積度はますます高められ、ＣＰＵの動作による発熱量は増大の一途をたどっている。また、近年の電子機器の薄型化及び軽量化等の要求に伴い、電子機器の筐体内部の発熱密度も増大の傾向にありながら放熱装置については小型化が求められており、放熱対策はますます重要となっている。
【０００３】
そうしたＣＰＵ等の発熱部の放熱対策の一つとして、例えばヒートパイプを使用してＣＰＵ等の発熱部の熱をノートパソコン等の電子機器の底面又はディスプレイ側に設けられた放熱板に移動させて放熱する構成が採用されている。ヒートパイプとは液体と気体との間の相変化に伴う潜熱とウィックの毛細管作用とを利用した閉ループの伝熱素子をいう。即ち、ヒートパイプは円筒の容器を備えており、当該容器にはウィック（多孔質材料）が内張りされている。また容器は真空状態とされて少量の液体状の熱媒体が封入されている。そしてヒートパイプの一端側を発熱部側（高温側）に、また他端側を放熱部側（低温側）に配置する。すると、ヒートパイプの一端側に伝達された発熱部の熱は液体状の熱媒体により吸収される。その結果、熱媒体は蒸発して蒸気となり潜熱を吸収する。そしてその蒸気はヒートパイプの他端側へ移動する。ヒートパイプの他端側においては、熱媒体の蒸気は凝縮して潜熱を放出して液体に戻り、その液体となった熱媒体はウイックの毛管作用によりヒートパイプの一端側に戻る。このように熱媒体は１本のパイプの中で絶えず循環し、低温度差であっても熱は一端から他端へ効率よく伝えられる。
【０００４】
前述したように、近年の電子機器の更なる薄型化及び軽量化等に応えるためには、電子機器の筐体内のスペースをいっそう有効利用した放熱対策が必要であり、ヒートパイプに対しても薄型化、軽量化及び柔軟性が求められている。しかし、前記従来のヒートパイプにおいては、金属管製の容器を使用しているため、軽量化及び柔軟性の確保には限界があった。
【０００５】
そこで、そのような問題を解決するために、例えば特許文献１に示されるようなシート状のヒートパイプが従来提案されている。このヒートパイプは２枚の金属箔が真空封止されることにより形成されたシート状のコンテナを備えており、当該コンテナ内には作動液が封入されている。また、当該コンテナの内部には複数のスペーサにより複数の蒸気流路が区画形成されており、各蒸気流路の上下両面にはそれぞれ作動液を還流させるためのウィックが形成されている。このように、コンテナがフィルム材料を用いてシート状に形成されているため、従来の金属管製のコンテナに比べて、ヒートパイプの薄型化及び軽量化が図られる。また、ヒートパイプの柔軟性も確保される。
【特許文献１】特開２００１−１６５５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記従来のヒートパイプにおいては、熱媒体の潜熱を利用して熱を移送するようにしているので、薄い金属箔により形成されたコンテナの内部を真空にする必要があった。このため、大気圧によって押し潰されないように、コンテナ内には複数のスペーサを配置し、それらスペーサによってコンテナの形状を保持するようにしていた。
【０００７】
しかしそうしたスペーサによってコンテナの形状を保持する場合であっても、金属箔を薄くしすぎた場合には真空に耐えきれないおそれがあった。即ち、スペーサを使用する場合であれ、コンテナ自身にもある程度の剛性が必要であり、コンテナを構成する金属箔の薄型化、ひいてはヒートパイプの薄型化には限界があった。また、十分な可撓性を確保するには至っていなかった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができるポンプ及びそれを備えた熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、内部に液体状の被移送媒体の流通路が形成されたコンテナを備えその流通路内の被移送媒体を所定方向へ移送するポンプにおいて、前記コンテナは可撓性を有するシート状に形成するようにし、前記流通路内における被移送媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された複数個の電極と、前記各電極の流通路内に露出する側の表面にそれぞれ設けられ当該電極への電圧印加の有無により被移送媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜と、前記各電極に所定の電圧を個別に供給可能とされた電源と、前記電源からの電圧が各電極に対して順次供給されるように前記電源を制御する制御手段と、を備えたことをその要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のポンプにおいて、前記電極は被移送媒体の流通路を構成する一対の相対する壁面にそれぞれ設けるようにしたことをその要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる高分子膜としたことをその要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる誘電体膜としたことをその要旨とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のポンプにおいて、前記制御手段は、各電極のうち隣り合う複数個の電極に前記電源からの電圧が一括して供給されるように前記電源を制御するようにしたことをその要旨とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のポンプにおいて、前記流通路は被移送媒体の往路及び復路を備えた環状に形成し、当該往路の内面に各電極をそれぞれ配置するようにしたことをその要旨とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のポンプを利用した熱交換器であって、前記コンテナの外側面において前記復路に対応する部位に設けられ所定の発熱体との間及び当該コンテナ内の被移送媒体との間でそれぞれ熱交換を行う受熱部と、前記コンテナの外側面において前記往路に対応する部位に設けられ当該コンテナ内の被移送媒体との間で熱交換を行う放熱部と、を備えたことをその要旨とする。
【００１６】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、コンテナの流通路の内面に被移送媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された複数個の電極に対して電源からの電圧が順次供給されることにより、物質膜の被移送媒体との親和力の強弱が順次変化する。被移送媒体は親和力が確保された物質膜に追従し、これにより被移送媒体は流通路内の所定方向へ移送される。コンテナの内部を真空にする必要がないので、コンテナをシート状とすることができ、コンテナの薄型化及び可撓化が図られる。ひいてはポンプの薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載するように、前記電極を被移送媒体の流通路を構成する一対の相対する壁面にそれぞれ設けるようにすれば、それら電極の流通路内に露出する側の表面に設けられた前記物質膜が被移送媒体の流通路に面することとなる。このため、例えば流通路を構成する一対の相対する壁面のいずれか一方にのみ電極を設けるようにした場合に比べて被移送媒体の移送の信頼性が高められる。
【００１８】
また、請求項３に記載するように、被移送媒体を水又は所定の水溶液とした場合、前記物質膜として、電極への電圧印加の有無により当該物質膜の流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる高分子膜を採用することがきる。各電極への電圧印加の有無により高分子膜の流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わることにより水又は所定の水溶液は流通路内の所定方向へ移送される。
【００１９】
同じく請求項４に記載するように、被移送媒体を水又は所定の水溶液とした場合、前記物質膜として、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる誘電体膜を採用することができる。各電極への電圧印加の有無により誘電体膜の流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わることにより水又は所定の水溶液が流通路内の所定方向へ移送される。
【００２０】
また、請求項５に記載するように、各電極のうち隣り合う複数個の電極に前記電源からの電圧を一括して供給すれば、被移送媒体の移送効率が高められる。
また、請求項６に記載するように、被移送媒体の流通路は往路及び復路を備えた環状に形成し、当該往路の内面に各電極をそれぞれ配置すれば、それら電極の流通路内に露出する表面に設けられた物質膜の被移送媒体との親和力の強弱が切り替えられることにより、
往路内の被移送媒体は復路側へ移送されて再び往路内に戻る。即ち、被移送媒体は流通路を循環する。
【００２１】
そしてそうした請求項６に記載のポンプを利用することにより例えば請求項７に記載するような熱交換器を構築することができる。この熱交換器においては、所定の発熱体と受熱部との間、及び受熱部とコンテナの復路内の被移送媒体との間でそれぞれ熱交換が行われる。そして復路内の被移送媒体は往路を通り、当該被移送媒体と放熱部との間で熱交換が行われる。放熱部の熱は外部に放散される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明をノート型のコンピュータ等の電子機器に搭載されるヒートパイプに具体化した一実施形態を図１〜図５及び図６（ａ）〜図６（ｄ）に基づいて説明する。
図１に示すように、ヒートパイプ１１はシート状のコンテナ１２を備えており、当該コンテナ１２の一端側には受熱部１３が、また同じく他端側には放熱部１４が設けられている。コンテナ１２の内部には少なくとも一組の往路１５ａと復路１５ｂとで構成されるループ状の流通路１５が形成されており、当該流通路１５は大きく受熱部１３に対応する受熱流通路１６、放熱部１４に対応する放熱流通路１７及び受熱流通路１６と放熱流通路１７との間のポンプ部１８に分けられている。
【００２４】
図２に併せ示すように、コンテナ１２は銅、アルミニウムあるいはステンレス等の金属箔又は当該金属箔とプラスチックシート（高分子基材）との複合材により可撓性を有するシート状且つ無端状のループ管として形成されている。コンテナ１２（正確には、流通路１３）には液体状の熱媒体（被移送媒体）が注入されている。熱媒体としては水、メタノール又はアンモニアの他、凍結防止剤等を含む所定の水溶液等が採用可能であり、本実施形態では水が使用されている。
【００２５】
コンテナ１２の上面の一端側である受熱部１３に対応する部位には第１の開口部１２ａが形成されており、同じく他端側である放熱部１４に対応する部位には第２の開口部１２ｂが形成されている。そしてコンテナ１２の上面には第１の開口部１２ａを覆うように受熱部材１９が、また第２の開口部１２ｂを覆うように放熱部材２０が、それぞれ外方から重ね合わせられ、且つ液密状に固定されている。受熱部材１９及び放熱部材２０はそれぞれ例えばアルミニウム及び銅等の熱の良導体により板状に形成されており、それら受熱部材１９及び放熱部材２０の内面はそれぞれコンテナ１２内の熱媒体に常に接触可能となっている。受熱部１３には図２に二点鎖線で示す中央演算処理装置（以下、「ＣＰＵ」という。）等の発熱体２１が受熱部材１９を介して熱伝達可能に固定される。放熱部１４には図２に二点鎖線で示すファン又はヒートシンク等の冷却装置２２が放熱部材２０を介して熱伝達可能に固定される。
【００２６】
ポンプ部１８の往路１５ａの内面には、電圧印加の有無により熱媒体（本実施形態では水）との親和力の強弱が可変とされた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び同じく物質膜２６ａ〜２６ｊがそれぞれ互いに対向するように設けられている。具体的には、各物質膜２５ａ〜２５ｊは往路１５ａを構成する一対の相対する壁面のうち内側の面にコンテナ１２の受熱部１３から放熱部１４の方向へ所定間隔置きに配置されている。また各物質膜２６ａ〜２６ｊは往路１５ａを構成する一対の相対する壁面のうち外側の面にコンテナ１２の受熱部１３から放熱部１４の方向へ所定間隔置きに配置されている。各物質膜２５ａ〜２５ｊと各物質膜２６ａ〜２６ｊはそれらの配置方向に直交する方向において互いに対向している。物質膜としては、例えばアルカンチオラートの自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）からなる高分子膜を使用されている。このポンプ部１８及びアルカンチオラートの自己組織化単分子膜についてはそれぞれ後に詳述する。
【００２７】
＜ポンプ部＞
次に、流通路１５のポンプ部１８について詳細に説明する。
図３に示すように、往路１５ａを構成する互いに対向する内壁３１及び外壁３２はそれぞれ絶縁性を有する高分子基材により形成されている。
【００２８】
内壁３１においてポンプ部１８に対応する部位には導電性を有する金属材料により形成された電極３３が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に埋設されている。内壁３１の表面には複数個の金属基板３４が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に配置されており、各金属基板３４はそれぞれ導電性を有する金属材料により形成された連結部材３５により各電極３３に連結されている。そして各金属基板３４の表面には前述した物質膜２５ａ〜２５ｊがそれぞれ設けられている。
【００２９】
外壁３２においてポンプ部１８に対応する部位には導電性を有する金属材料により形成された電極３６が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に埋設されている。外壁３２の表面には複数個の金属基板３７が往路１５ａに沿う方向へ所定間隔毎に配置されており、各金属基板３７はそれぞれ導電性を有する金属材料により形成された連結部材３８により各電極３６に連結されている。そして各金属基板３７の表面には前述した物質膜２６ａ〜２６ｊがそれぞれ設けられている。本実施形態では各金属基板３４，３７は金（Ａｕ）により形成されている。
【００３０】
＜アルカンチオラートの自己組織化単分子膜＞
次に、アルカンチオラートの自己組織化単分子膜について詳細に説明する。図４に示されるように、アルカンチオラートの自己組織化単分子膜は表面に所定形状の金属基板３４，３７を配置した高分子基材（図４には図示しない内壁３１及び外壁３２に相当する。）をアルカン（飽和炭化水素）・チオール分子（ＣＨ３（ＣＨ）ｎＳＨ）のエタノール溶液中に浸すことにより自発的に構築される。具体的には、エタノール溶液中で、金の結晶表面にアルカンチオール（Ｒ−ＳＨ）を吸着させると、Ａｕ−Ｓ−Ｒという特有の結合が形成され、緻密で規則正しい単分子膜が得られる。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、アルカン・チオール分子は炭素分子の直線連鎖であり、アルカン・チオラート分子の自己組織化単分子膜である物質膜２５ａ〜２５ｊはそれぞれ金属基板３４の表面から、また同じく物質膜２６ａ〜２６ｊはそれぞれ金属基板３７の表面から多数の直線状の分子鎖３９が突き出すことにより形成されている。分子鎖３９は互いに等距離で直立している。分子鎖３９のほとんどの部位は疎水性であるものの、一番上の部位（カルボキシル基〔ＣＯ２Ｈ〕は親水性であり、物質膜２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊの表面(頭部３９ａ)は親水性を示す。
【００３２】
そして、各金属基板３４，３７に電極３３，３６を介して電界を加えるとプラスに帯電した金属基板３４，３７の表面にマイナスに帯電したカルボキシル基の頭部３９ａが引きつけられる。その結果、図４（ｂ）に示すように、分子鎖は金属基板３４，３７の方へ曲がる。そして図４（ｃ）に示すように、分子鎖における親水性の頭部３９ａが隠れ、分子膜の疎水性の中間部３９ｂ（胴）が表面に露出し、自己組織化単分子膜である物質膜２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊの表面は疎水性を示す。このように、物質膜２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊの表面は親水性から疎水性に切替えられ、また電界を除去することにより容易に元に戻ることができる。従って、金属基板３４，３７に電界を加えるだけで、親水性と疎水性との間の切り換えが可能である。
【００３３】
＜電気的構成＞
次に、前述のように構成されたヒートパイプ１１の電気的構成を説明する。
図５に示すように、ヒートパイプ１１は、電源回路４１及び当該電源回路４１を制御する制御部４２を備えている。電源回路４１はバッテリ等の直流電源４３及び第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊを備えており、第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊは制御部４２によりオンオフ制御される。直流電源４３のプラス端子には第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊを介してそれぞれ金属基板３４，３７（正確には、電極３３，３６）に接続されており、当該直流電源４３のマイナス端子は接地されている。第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊがオンすると、それら第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊに接続された金属基板３４，３７にそれぞれ直流電源４３からの電圧が印加される。即ち、互いに対向するように配置された金属基板３４と金属基板３７と一組としたとき、各組の金属基板３４，３７には所定の電圧を同時に印加可能となっている。換言すると、互いに対向する物質膜２５ａ〜２５ｊと物質膜２６ａ〜２６ｊとを一組としたとき、各組の物質膜（例えば物質膜２５ａと物質膜２６ａ、物質膜２５ｂと物質膜２６ｂ…。）には同時に所定の電圧が印加可能となっている。
【００３４】
制御部４２は例えばプログラマブルコントローラ等からなり、ヒートパイプ１１の作動時には予め記憶された常開接点制御プログラムに従って第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊをオンオフ制御する。例えば制御部４２による第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御について、第１〜第４の制御パターンが設定されている。
【００３５】
第１の制御パターンでは、制御部４２は第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈをオンする。第２の制御パターンでは、制御部４２は第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ,４４ｃ，４４ｆ,４４ｇ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオンする。
【００３６】
第３の制御パターンでは、制御部４２は第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ、４４ｇ，４４ｈをそれぞれオフすると共に、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオンする。第４の制御パターンでは、制御部４２は第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオフすると共に、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ，４４ｃ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｊをそれぞれオンする。尚、本実施形態において、ヒートパイプ１１は本発明のポンプ及び熱交換器に相当する。また、電源回路４１は本発明の電源に相当し、制御部４２は本発明の制御手段に相当する。
【００３７】
＜用途例＞
次に、前述のように構成されたヒートパイプ１１の使用例を説明する。
ヒートパイプ１１は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の放熱部材として使用される。例えば、ノート型パーソナルコンピュータの本体に内蔵されたＣＰＵの裏面にシリコンゴム等の放熱ゴムを介して集熱板（受熱部）を設けると共に、ディスプレイ側に放熱板（放熱部）を設け、ヒートパイプ１１は受熱部側に設けた集熱板と放熱部側に設けた放熱板とを接続する態様で使用する。前記放熱ゴムとしては例えばシリコンゴム等が使用される。また前記集熱板及び放熱板は例えばアルミニウム等の金属材料により形成されている。本実施形態のヒートパイプ１１は、可撓性を有するシート状に形成されているので、ノート型パーソナルコンピュータの本体とディスプレイ側との間に設けられたヒンジ部等の屈曲性が要求される場所であっても配置可能となり、ノート型パーソナルコンピュータ等の電気機器の小型化が図られる。また、本実施形態のヒートパイプ１１は、ノート型パーソナルコンピュータの本体の内部において、ＣＰＵ等の発熱体と冷却装置２２との間に段差がある場合においても両者を円滑に熱的に接続可能である。
【００３８】
＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成したヒートパイプの動作を図４及び図６（ａ）〜図６（ｄ）に従って説明する。
【００３９】
ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の作動によりヒートパイプ１１は熱移送動作を開始する。即ち、ＣＰＵ等の発熱体２１とコンテナ１２の受熱部１３との間で図示しない放熱ゴム及び受熱部材１９を介して熱交換が行われ、発熱体２１から発生した熱は前記放熱ゴム及び受熱部材１９を介してコンテナ１２の受熱部１３付近の熱媒体に伝わる。ここで、各金属基板３４及び各金属基板３７に順次電圧が印加されることにより各物質膜２５ａ〜２５ｊの表面及び各物質膜２６ａ〜２６ｊの表面の親水性と疎水性とが順次切り換えられ、それによりコンテナ１２内の熱媒体はコンテナ１２の往路１５ａを通って放熱部１４側へ順次移送される。具体的には、ヒートパイプ１１の制御部４２は第１〜第４の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を順次繰り返す。以下、第１〜第４の制御パターンに基づく第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御が制御部４２により実行されたときのヒートパイプ１１の動作について詳細に説明する。
【００４０】
＜第１の制御パターン＞
まず、制御部４２は第１の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図４及び図６（ａ）に示すように、制御部４２は第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈをオンする。第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に電圧が印加されることはない。このため、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面はそれぞれ親水性に保たれる。また、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７にはそれぞれ所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｃ，２６ｄ，２６ｇ，２６ｈの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は親水性である物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４１】
＜第２の制御パターン＞
次に、制御部４２は第２の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図４及び図６（ｂ）に示すように、制御部４２は第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ,４４ｃ，４４ｆ,４４ｇ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオンする。すると、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ,４４ｃ，４４ｆ,４４ｇ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｂ,２５ｃ，２５ｆ,２５ｇ，２５ｊ及び２６ｂ,２６ｃ，２６ｆ,２６ｇ，２６ｊの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７に所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ａ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｈ，２６ｉの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は物質膜２５ｂ,２５ｃ，２５ｆ,２５ｇ，２５ｊ及び物質膜２６ｂ,２６ｃ，２６ｆ,２６ｇ，２６ｊの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４２】
即ち、第１及び第２の常開接点４４ａ，４４ｂに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ａ，２５ｂ及び物質膜２６ａ，２６ｂの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第２及び第３の常開接点４４ｂ，４４ｃに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｂ，２５ｃ及び物質膜２６ｂ，２６ｃの表面へ移動する。また、第５及び第６の常開接点４４ｅ，４４ｆに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｅ，２５ｆ及び物質膜２６ｅ，２６ｆの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第６及び第７の常開接点４４ｆ，４４ｇに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｆ，２５ｇ及び物質膜２６ｆ，２６ｇの表面へ移動する。さらに、第９の常開接点４４ｉに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｉ及び物質膜２６ｉの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第１０の常開接点４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｊ及び物質膜２６ｊの表面に引き寄せられる。第１０の常開接点４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｊ及び物質膜２６ｊの表面に引き寄せられていた熱媒体はコンテナ１２の放熱部１４側へ移動する。
【００４３】
＜第３の制御パターン＞
次に、制御部４２は第３の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図６（ｃ）に示すように、制御部４２は第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ、４４ｇ，４４ｈをそれぞれオフすると共に、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオンする。すると、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ,４４ｄ，４４ｇ,４４ｈに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｃ,２５ｄ，２５ｇ,２５ｈ及び物質膜２６ｃ,２６ｄ，２６ｇ,２６ｈの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第１、第２、第５、第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に所定の電圧が印加される。このためそれら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は物質膜２５ｃ,２５ｄ，２５ｇ,２５ｈ及び物質膜２６ｃ,２６ｄ，２６ｇ,２６ｈの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４４】
即ち、第２及び第３の常開接点４４ｂ，４４ｃに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｂ，２５ｃ及び物質膜２６ｂ，２６ｃの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第３及び第４の常開接点４４ｃ，４４ｄに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｃ，２５ｄ及び物質膜２６ｃ，２６ｄの表面へ移動する。また、第６及び第７の常開接点４４ｆ，４４ｇに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｆ，２５ｇ及び物質膜２６ｆ，２６ｇの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第７及び第８の常開接点４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｇ，２６ｈの表面へ移動する。さらに、第１０の常開接点４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｊ及び物質膜２６ｊの表面に引き寄せられていた熱媒体は、コンテナ１２の放熱部１４側へ移動する。その結果として、コンテナ１２の往路１５ａ内の熱媒体は放熱部１４側へ移動する。
【００４５】
＜第４の制御パターン＞
次に、制御部４２は第４の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、図６（ｄ）に示すように、制御部４２は第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉをそれぞれオフすると共に、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ，４４ｃ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｊをそれぞれオンする。すると、第１、第４、第５、第８及び第９の常開接点４４ａ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ａ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｈ，２６ｉの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第２、第３、第６、第７及び第１０の常開接点４４ｂ，４４ｃ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｂ，２５ｃ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｊ及び物質膜２６ｂ，２６ｃ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｊの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は物質膜２５ａ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ａ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｈ，２６ｉの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４６】
即ち、第３及び第４の常開接点４４ｃ，４４ｄに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｃ，２５ｄ及び物質膜２６ｃ，２６ｄの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第４及び第５の常開接点４４ｄ，４４ｅに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｄ，２５ｅ及び物質膜２６ｄ，２６ｅの表面へ移動する。また、第７及び第８の常開接点４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｇ，２６ｈの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第８及び第９の常開接点４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ｈ，２６ｉの表面へ移動する。
【００４７】
＜第１の制御パターン＞
そして、制御部４２は再び第１の制御パターンに基づいて第１〜第１０の常開接点４４ａ〜４４ｊのオンオフ制御を行う。即ち、制御部４２は図６（ａ）に示されるように第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊをそれぞれオフすると共に、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈをオンする。すると、第１、第２、第５，第６、第９及び第１０の常開接点４４ａ，４４ｂ，４４ｅ，４４ｆ，４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７への電圧の印加が解除される。このためそれら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面はそれぞれ疎水性から親水性に戻る。また、第３、第４、第７及び第８の常開接点４４ｃ，４４ｄ，４４ｇ，４４ｈに接続された金属基板３４，３７にはそれぞれ所定の電圧が印加され、それら金属基板３４，３７に設けられた物質膜２５ｃ，２５ｄ，２５ｇ，２５ｈ及び物質膜２６ｃ，２６ｄ，２６ｇ，２６ｈの表面はそれぞれ親水性から疎水性に切り換えられる。その結果、熱媒体は親水性である物質膜２５ａ，２５ｂ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ａ，２６ｂ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｉ，２６ｊの表面にそれぞれ引き寄せられる。
【００４８】
即ち、第１の常開接点４４ａに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ａ及び物質膜２６ａの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第２の常開接点４４ｂに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｂ及び物質膜２６ｂの表面へ移動する。また、第４及び第５の常開接点４４ｄ，４４ｅに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｄ，２５ｅ及び物質膜２６ｄ，２６ｅの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第５及び第６の常開接点４４ｅ，４４ｆに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｅ，２５ｆ及び物質膜２６ｅ，２６ｆの表面へ移動する。さらに、第８及び第９の常開接点４４ｈ，４４ｉに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｈ，２５ｉ及び物質膜２６ｈ，２６ｉの表面に引き寄せられていた熱媒体は、第９及び第１０の常開接点４４ｉ，４４ｊに接続された金属基板３４，３７に対応する物質膜２５ｉ，２５ｊ及び物質膜２６ｉ，２６ｊの表面へ移動する。
【００４９】
このような金属基板３４，３７に対する電圧制御、即ち第１〜第４の電圧制御パターンが順次繰り返されることによりポンプ作用が得られ、コンテナ１２の往路１５ａにおいて受熱部１３側から放熱部１４側への流れが発生する。その結果、受熱部１３の熱媒体は往路１５ａ→放熱部１４→復路１５ｂ→受熱部１３の順に循環する。受熱部１３から放熱部１４へ移送されてきた熱媒体と放熱部材２０との間で熱交換が行われ、当該放熱部材２０の熱は冷却装置２２により外部へ積極的に逃がされる。熱を奪われた熱媒体はコンテナ１２の復路１５ｂを通って受熱部１３に戻る。以上の動作が繰り返されることにより、発熱体２１からの熱が外部に放散される。
【００５０】
＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）コンテナ１２の往路１５ａの内面に熱媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された金属基板３４，３７の表面に電圧印加の有無により熱媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び同じく物質膜２６ａ〜２６ｊを設けた。そしてそれら金属基板３４，３７に対して直流電源４３からの電圧を順次供給することにより、当該金属基板３４，３７の表面に設けられた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの熱媒体との親和力の強弱を順次変化させるようにした。具体的には物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの疎水性と親水性とが切り替わる。熱媒体は親水性の物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの移動に追従し、これにより熱媒体は往路１５ａ内の所定方向へ移送される。コンテナ１２の内部を真空にする必要がないので、コンテナ１２の薄型化及び可撓化が図られる。ひいてはヒートパイプの薄型化が図られると共に可撓性に対する信頼性を確保することができる。
【００５１】
（２）流通路１５を構成する一対の相対する壁面、正確には、往路１５ａを構成する互いに対向する内壁３１及び外壁３２の表面に金属基板３４，３７を設け、それら金属基板３４，３７の流通路１５内に露出している表面に物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊをそれぞれ設けるようにした。このため、例えば内壁３１及び外壁３２の表面のうちいずれか一方にのみ金属基板３４又は金属基板３７を設けるようにした場合に比べて、流通路１５内の熱媒体を効率よく移送することが可能となる。尚、流通路１５内へ設置する金属基板３４，３７の個数及び寸法は物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの種類、被移送熱媒体量、被移送熱容量及び熱媒体の種類等により適宜変更可能である。
【００５２】
（３）熱媒体を水又は所定の水溶液とした場合、物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊとして、高分子膜である例えばアルカンチオラート分子の自己組織化単分子膜を採用することがきる。このアルカンチオラート分子の自己組織化単分子膜は電圧印加の有無により親水性と疎水性とが切り替わる性質を有している。このため、物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊは、電極としての金属基板３４，３７への電圧印加の有無により当該物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの表面の親水性と疎水性とが切り替わる。そして、互いに対向し且つ組をなす物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊの親水性と疎水性とを同時に切り替えるようにしたことにより、熱媒体が往路１５ａ内の所定方向へ効率的に移送することができる。
【００５３】
（４）各金属基板３４，３７のうち隣り合う複数個の基板に直流電源４３からの電圧を一括して供給するようにしたので、熱媒体の移送効率が高められる。
（５）各金属基板３４，３７のうち隣り合う複数個の金属基板３４，３７に直流電源４３からの電圧を一括して供給したのち、一部の金属基板３４，３７への電圧の印加を順次切り替えるようにした。このため、熱媒体の所定方向への移送を安定して行うことができる。
【００５４】
（６）熱媒体の流通路１５は往路１５ａ及び復路１５ｂを備えた環状に形成し、当該往路１５ａの内面に各金属基板３４及び各金属基板３７を互いに対向するように配置し、それら金属基板３４，３７の表面にはそれぞれ物質膜２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊを配置するようにした。このため、往路１５ａ内の熱媒体は復路１５ｂ側へ移送されて再び往路１５ａ内に戻る。即ち、流通路１５内において熱媒体を循環させることができる。
【００５５】
（７）ポンプ部２３の薄型化が図られるので、ヒートパイプ１１全体の薄型化も図られる。
（８）液体と気体との間の相変化に伴う潜熱とウィックの毛管作用とを利用した従来のヒートパイプと異なり、ウィックが不要となる。このため、ヒートパイプ１１の構成の簡素化が図られる。
【００５６】
＜別の実施形態＞
尚、前記実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本実施形態において、コンテナ１２の形成材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂材料、前記金属箔と前記合成樹脂材料との複合フィルム、並びに前記金属箔とゴムとの複合フィルムを採用するようにしてもよい。このようにしても、可撓性を有するコンテナ１２を得ることができる。
【００５７】
・本実施形態において、熱媒体として水以外にも各種水溶液が利用できる。
・本実施形態において、各金属基板３４，３７に対する電圧の印加の順序は適宜変更するようにしてもよい。例えば、流通路を構成する往路１５ａ内において相対する一対の物質膜（２５ａ〜２５ｊ及び物質膜２６ａ〜２６ｊ）の表面の親水性と疎水性の切り替えを同時に行ってもよいし、タイミングをずらしておこなっても良い。
【００５８】
・本実施形態において、アルカンチオラートの自己組織化単分子膜である物質膜２５ａ〜２５ｊをフッ素樹脂等の疎水性膜又は親水性膜に置き換えるようにしてもよい。そしてそれら疎水性膜又は親水性膜に所定の電圧を印加することにより水等の熱媒体に対する親和力を変化させて当該熱媒体を移送する。
【００５９】
・本実施形態において、電圧印加の有無により熱媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜２５ａ〜２５ｊ及び同じく物質膜２６ａ〜２６ｊとして、例えばアルカンチオラートの自己組織化単分子膜からなる高分子膜を使用したが、適切な誘電率を有する物質からなる誘電体膜を使用するようにしてもよい。この誘電体膜としては例えば銀基板、あるいは銀めっきを施した基板上にポリジメチルシロキサン樹脂膜を形成したものが採用可能である。このようにしても、当該物質膜への電圧印加の有無により水等の熱媒体との親和力の強弱が変化し、当該熱媒体を所定方向へ移送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態のヒートパイプの概略構成図。
【図２】本実施形態のヒートパイプの正断面図。
【図３】本実施形態のヒートパイプのポンプ部の正断面図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）はアルカンチオラートの自己組織化単分子膜の分子鎖の状態を示す斜視図。
【図５】本実施形態のヒートパイプの電気的構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本実施形態のヒートパイプにおける熱媒体の移送状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００６１】
１１…ヒートパイプ（ポンプ、熱交換器）、１２…コンテナ、１３…受熱部、
１４…放熱部、１５…流通路、１５ａ…往路、１５ｂ…復路、１９…受熱部材、
２０…放熱部材、２１…発熱体、
２５ａ〜２５ｊ，２６ａ〜２６ｊ…物質膜（高分子膜）、３１…往路を構成する内壁、３２…往路を構成する外壁、３３，３６…電極、３４，３７…金属基板、
４１…電源回路（電源）、４２…制御部（制御手段）、４３…直流電源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体状の被移送媒体の流通路が形成されたコンテナを備えその流通路内の被移送媒体を所定方向へ移送するポンプにおいて、
前記コンテナは可撓性を有するシート状に形成するようにし、
前記流通路内における被移送媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された複数個の電極と、
前記各電極の流通路内に露出する側の表面にそれぞれ設けられ当該電極への電圧印加の有無により被移送媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜と、
前記各電極に所定の電圧を個別に供給可能とされた電源と、
前記電源からの電圧が各電極に対して順次供給されるように前記電源を制御する制御手段と、を備えたポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記電極は被移送媒体の流通路を構成する一対の相対する壁面にそれぞれ設けるようにしたポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、
前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、
前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる高分子膜としたポンプ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、
前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、
前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる誘電体膜としたポンプ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のポンプにおいて、
前記制御手段は、各電極のうち隣り合う複数個の電極に前記電源からの電圧が一括して供給されるように前記電源を制御するようにしたポンプ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のポンプにおいて、
前記流通路は被移送媒体の往路及び復路を備えた環状に形成し、当該往路の内面に各電極をそれぞれ配置するようにしたポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載のポンプを利用した熱交換器であって、
前記コンテナの外側面において前記復路に対応する部位に設けられ所定の発熱体との間及び当該コンテナ内の被移送媒体との間でそれぞれ熱交換を行う受熱部と、
前記コンテナの外側面において前記往路に対応する部位に設けられ当該コンテナ内の被移送媒体との間で熱交換を行う放熱部と、を備えた熱交換器。
【請求項１】
内部に液体状の被移送媒体の流通路が形成されたコンテナを備えその流通路内の被移送媒体を所定方向へ移送するポンプにおいて、
前記コンテナは可撓性を有するシート状に形成するようにし、
前記流通路内における被移送媒体の移送方向へ所定間隔をおいて配置された複数個の電極と、
前記各電極の流通路内に露出する側の表面にそれぞれ設けられ当該電極への電圧印加の有無により被移送媒体との親和力の強弱が可変とされた物質膜と、
前記各電極に所定の電圧を個別に供給可能とされた電源と、
前記電源からの電圧が各電極に対して順次供給されるように前記電源を制御する制御手段と、を備えたポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記電極は被移送媒体の流通路を構成する一対の相対する壁面にそれぞれ設けるようにしたポンプ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、
前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、
前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる高分子膜としたポンプ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のポンプにおいて、
前記被移送媒体は水又は所定の水溶液とし、
前記物質膜は、前記電極への電圧印加の有無により前記流通路内に露出する表面の親水性と疎水性とが切り替わる誘電体膜としたポンプ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載のポンプにおいて、
前記制御手段は、各電極のうち隣り合う複数個の電極に前記電源からの電圧が一括して供給されるように前記電源を制御するようにしたポンプ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちいずれか一項に記載のポンプにおいて、
前記流通路は被移送媒体の往路及び復路を備えた環状に形成し、当該往路の内面に各電極をそれぞれ配置するようにしたポンプ。
【請求項７】
請求項６に記載のポンプを利用した熱交換器であって、
前記コンテナの外側面において前記復路に対応する部位に設けられ所定の発熱体との間及び当該コンテナ内の被移送媒体との間でそれぞれ熱交換を行う受熱部と、
前記コンテナの外側面において前記往路に対応する部位に設けられ当該コンテナ内の被移送媒体との間で熱交換を行う放熱部と、を備えた熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１６６８９（Ｐ２００７−１６６８９Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９８９８８（Ｐ２００５−１９８９８８）
【出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（０００１０２６３６）エナジーサポート株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【出願人】（０００１０２６３６）エナジーサポート株式会社 (51)
【Ｆターム（参考）】
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