本発明に用いられるウィックは不織布を� ��層した構造であることが肝要である。当該� ��織布は繊維長/直径で表されるアスペクト比 が5以上の繊維を、平面内にランダム及び/ま� ��は配向させて積層配置し、各種方法で繊維� ��部分的に接着および/または固定した布状物 である。不織布は繊維の大きな比表面積を利 用して開孔を形成するために、粉末を用いて 開孔を形成する焼結金属等従来の多孔質体に 比較し、繊維が空間に少量しかなくとも、小 さな開孔を形成することが可能である。従っ て、開孔径を小さくしながら、大きな空隙率 を保つことが可能である。さらに、不織布を 構成する繊維の直径はサブミクロンから数十 ミクロンの範囲で選択することが可能であり 、開孔径の制御が容易である。繊維を用いて いる布状物として織物および編物があるが、 織物には織り目、編物には網目という布状物 形成に伴う大きな開孔部が存在するのに対し 、不織布では存在しない。すなわち、ウィッ クに要求される、開孔径を減少させながら、 空隙率を増加させることが不織布でのみ可能 である。

 本発明に用いられる不織布を構成する素材� ��特に限定されない。合成樹脂系繊維でもセ� ��ロース系繊維、金属系繊維、セラミック系� ��維、ガラス繊維または炭素繊維でもよい。
 繊維の形態は長繊維でも短繊維でもよく、� ��者を混合して用いてもよい。

 合成樹脂系繊維としては、ナイロン6、ナイ ロン66および共重合ポリアミド等のポリアミ� ��からなる繊維、ポリエチレン、ポリプロピ� ��ンおよび共重合ポリプロピレン等のポリオ� ��フィンからなる繊維、ポリエチレンテレフ� ��レート、ポリブチレンテレフタレート、ポ� ��テトラメチレンテレフタレートおよび共重� ��ポリエステル等のポリエステルからなる繊� ��、アクリル系繊維、アセタール系繊維およ� ��4フッ化エチレン系繊維等が挙げられる。
 セルロース系繊維としてはビスコースレー� ��ン、キュプラレーヨン、パルプ、綿および� ��等が挙げられる。
 金属系繊維としては、銅、黄銅、アルミニ� ��ム、アルミニウム合金、SUSおよびチタン等� ��挙げられる。
 セラミック系繊維としては、アルミナ、酸� ��チタンおよび炭化ケイ素等が挙げられる。
 これらは単独で用いても2種以上混合して用 いてもよい。

 好ましくは、繊維直径の制御が容易で開� ��径を自由に変えることが可能で、さらにウ� ��ック内部での作動流体の蒸発を抑制できる� ��熱伝導率が低い合成樹脂系繊維が好ましく� ��特に化学的安定性に優れるポリアミド系繊� ��、ポリオレフィン系繊維およびポリエステ� ��系繊維が好ましい。

 繊維は作動流体との親和性が高い素材を用� ��ることが好ましい。親和性が低い素材を用� ��る場合は、不織布を形成したのちに、公知� ��方法で親和性を向上させる表面処理を施す� ��とも好ましい。例えば、作動流体に水を80� �量%以上含む水系流体を用いた場合、親水性� ��材であるセルロース系繊維またはポリアミ� ��系繊維を用いることが好ましい。また、疎� ��性素材であるポリオレフィン系繊維および� ��リエステル系繊維を用いる場合は、公知の� ��法で界面活性剤等を付与する表面処理を行� ��、繊維表面を親水化することも好ましい実� ��態様である。
 また鞘部分がポリエチレン、ポリプロピレ� ��または共重合ポリエステル等からなり、芯� ��分がポリアミドまたはポリエステル等から� ��る複合繊維等であってもよい。
 本発明で用いられる不織布の繊維の断面形� ��は、円形でも、円形以外の異型でもよいが� ��比表面積が大きくなる異型が好ましい。

 本発明に用いられる不織布の製造方法は特� ��限定されず、公知の方法が用いられる。例� ��ば、スパンレース法、ニードルパンチ法、� ��パンボンド法、メルトブロー法、フラッシ� ��スパン法およびエレクトロスピニング法等� ��挙げられる。好ましくは、スパンレース法� ��スパンボンド法、メルトブロー法およびフ� ��ッシュスパン法が開孔径を容易に制御でき� ��ので好ましい。
 本発明に用いられる不織布の特性は、これ� ��用いて得られる繊維構造物積層体の所定の� ��性が後述の範囲になるよう適宜選択されれ� ��、特に限定されない。

 本発明の繊維構造物積層体について、以� ��に説明する。繊維構造物積層体は不織布を� ��層して構成されていることが必要である。� ��らに、該繊維構造物積層体の平均流量開孔� ��が0.1~30μm、空隙率が65~95%、および空隙指数( 空隙率%/平均流量開孔径μm)が10~1000であるこ� �が好ましい。また、該繊維構造物積層体の10 %流量開孔径が、平均流量開孔径より0~20μm大� ��いことが好ましい。該繊維構造物積層体は� ��記不織布が積層された状態で接着されてお� ��、該接着面積が該不織布面積の0.2~20%である ことが好ましい。

 本発明に用いられる繊維構造物積層体は� ��均流量開孔径が0.1~30μmであることが好まし� ��。さらに好ましくは0.1~10μm、特に好ましく� ��0.2~10μm、一層好ましくは0.2~5μmである。平� �流量開孔径が0.1~30μmであれば、十分な毛細� �力を得ることができ、かつ工業的な生産が� �能であり、開孔1個当りの通液抵抗が著しく� ��きくなることもない。

 平均流量開孔径は積層によって大幅に変� ��しないので、所定の平均流量開孔径を有す� ��繊維構造物積層体を得るためには、その平� ��流量開孔径と一致する不織布を少なくとも3 0wt%用い、残りの不織布として、平均流量開� �径がそれよりも大きな不織布を用いればよ� �。例えば、平均流量開孔径が2μmの繊維構造� ��積層体を得るには、平均繊維径が1μmで、平 均流量開孔径が2μmのメルトブロー法不織布� �100wt%用いる構成が例示される。

 本発明における流量開孔径とは、木村尚史� ��酒井清孝、白田利勝および鵜飼哲雄編著「� ��分離技術マニュアル」(株式会社アイピーシ ー出版、1990年8月10日)の147頁に記載されてい� ��エアフロー法で求めることができる。すな� ��ち、繊維構造物積層体をあらかじめ表面張� ��が既知の液体に浸し、該積層体の全ての細� ��を該液体の膜で覆った状態で該積層体に圧� ��をかけ、液膜の破壊される圧力と液の表面� ��力とから計算された細孔孔径を言う。計算� ��は下記の数式(1)を用いる。
      d=C×r/P        (1)
 (式中、dは孔径、rは液の表面張力、Pはその 孔径の液膜が破壊される圧力、Cは定数であ� �。)

 一般に、繊維構造物積層体の流量開孔径� ��分布を持つ。流量開孔径分布は、連続的に� ��力を変化させ、各圧力で該積層体を通過す� ��流量の変化から、その圧力で破壊された液� ��の量を計算することにより求めることがで� ��る。測定装置には、例えば、ASTM E 1294-89に 基づく装置である、PMI社のパームポロメータ ーが用いられる。

 数式(1)より、液に浸した該積層体にかける� ��力Pを低圧から高圧に連続的に変化させた場 合、初期の圧力は最も大きな細孔の液膜も破 壊できないので、流量は0である。圧力を上� �ていくと、最も大きな細孔の液膜が破壊さ� �、流量が発生する(バブルポイント)。さらに 圧力を上げていくと、最も小さな細孔の液膜 が破壊され、液に浸していない場合の流量(� �ライ流量)と一致する。
 平均流量開孔径とは、該積層体を液に浸し� ��場合の流量(ウェット流量)が、浸していな� �場合の流量(ドライ流量)の50%となる圧力で破 壊される孔径である。

 また、本発明に用いられる繊維構造物積� ��体は10%流量開孔径が平均流量開孔径より0~20 μm大きいことが好ましい。さらに好ましくは 0~10μm、特に好ましくは0~5μmである。10%流量� �孔径と平均流量開孔径の差は細孔の大きさ� �分布を表し、この数値が小さい程分布が小� �い。差が0μmであれば、均一な細孔であるこ� ��を示す。10%流量開孔径が(平均流量開孔径+20 μm)以下であれば、通液抵抗が低い大きな孔� �ら作動流体が不均一に流動することがなく� �蒸発部全体に均一に作動流体が移動し、蒸� �効率が向上し、好ましい。

 10%流量開孔径とは、該積層体を液に浸し� ��場合の流量(ウェット流量)が、浸していな� �場合の流量(ドライ流量)の10%となる圧力で破 壊される孔径である。10%流量開孔径および平 均流量開孔径は、後に述べる方法により求め られる。

 本発明に用いられる繊維構造物積層体は空� ��率が65~95%であることが好ましい。好ましく� ��70~95%、さらに好ましくは80~95%である。空隙� ��が65~95%であれば、該積層体の通液抵抗が低� ��、かつハンドリングに十分な強度を有し、� ��分な耐久性も有する。
 空隙率は接着時の圧力により、若干減少す� ��傾向にあるため、繊維構造物積層体の所定� ��空隙率より、5%程度空隙率の大きい不織布� �選択すればよい。公知の方法を用い、繊維� �士の接着条件を適切に設定することで、所� �の空隙率の不織布を得ることができる。
 本発明における空隙率とは、繊維構造物積� ��体の単位体積当りにしめる空隙の割合であ� ��。繊維構造物積層体の目付けW(g/cm ² )と厚みT(cm)および該積層体を構成する繊維の 真比重ρから、空隙率は下記の数式(2)で算出� ��れる。
   空隙率={1-W/(T×ρ)}×100  (2)
 繊維構造物積層体の目付け、厚みはJISL-1096� ��求めることができる。

 本発明に用いられる繊維構造物積層体は上� ��で求められた空隙率(%)と平均流量開孔径(μm )の比(空隙率(%)/平均流量開孔径(μm))である空 隙指数が10~1000であることが好ましい。空隙� �数の下限に関しては、さらに好ましくは20以 上、特に好ましくは25以上である。また、上� ��に関しては、さらに好ましくは800以下、特� ��好ましくは500以下である。
 空隙指数はループヒートパイプ型伝熱装置� ��性能の指標である最大熱輸送量を最も支配� ��るパラメーターであり、一般的には空隙指� ��が大きければ大きいほど、最大熱輸送量は� ��きくなる。また、別々には制御し難い空隙� ��と平均流量開孔径の最適の組合せは、空隙� ��数が最大になるものであり、両特性を最適� ��するパラメーターとして空隙指数は有効で� ��る。空隙指数が10~1000であれば、毛細管力が 十分大きく、かつ通液抵抗が小さく、工業的 に生産可能であり、ウィックに用いる構造体 として最適なものとなる。空隙指数が10~1000� �ある不織布を少なくとも70wt%以上用いること により、繊維構造物積層体の空隙指数を10~100 0とすることが可能である。従来、ウィック� �して用いられている金属焼結体の空隙指数� �7.5程度、セラミック焼結体の空隙指数は2程� ��であり、本発明の繊維構造物積層体に比較� ��て小さい。そのため、毛細管力が不足する� ��、通液抵抗が高くなり、ウィックとして十� ��な性能を発揮することが困難であった。
 本発明では、従来とは全く異なる不織布を� ��料として用いることで大きな空隙指数を実� ��することが可能となり、十分大きな毛細管� ��と小さな通液抵抗を同時に得ることが可能� ��なり、最大熱輸送量を増加させることが可� ��である。

 本発明に用いられる繊維構造物積層体は� ��前記不織布が積層された状態で接着されて� ��り、該接着面積は、後述する蒸発器の気密� ��を維持するためのウィック周辺部の接着を� ��いて、該不織布面積の0.2~20%であることが好 ましく、さらに好ましくは0.5~10%、特に好ま� �くは1~10%である。この範囲であれば、作動流 体の通液抵抗を増加させることなく、ハンド リングしても一体化した状態を保てる接着強 さを得ることができる。接着する方法は特に 限定されない。例えば、部分的に熱融着を行 うエンボス接合、ピン型、線型またはそれら の組合せ等様々な形状による部分的な超音波 融着および粉体や繊維状の熱可塑性樹脂によ るサーマルボンド等が用いられる。好ましく は接着面積の比率を制御し易く、接着強度が 大きい、ピン型、線型またはそれらの組合せ 等様々な形状による部分的な超音波融着が用 いられる。

 本発明に用いられる不織布は単一でもよい� ��、異なる特性を有する不織布を積層して複� ��することも好ましい実施態様である。複合� ��ることで単一では実現できない、相反する� ��性をともに向上させることが可能である。� ��に空隙指数が異なる不織布を積層して複合� ��ることが好ましい。空隙率および平均流量� ��孔径の測定方法は後述する。
 好ましい実施態様を例示すれば、表裏の1枚 づつを空隙指数が5の不織布、その間に空隙� �数が40の不織布を8枚、合計10枚を積層して繊 維構造物積層体を構成する。本構成では、空 隙指数40の不織布は約80wt%となる。作動流体� �接触する面に、空隙指数が小さな不織布が� �在するため、極めて通液抵抗が低く、循環� �て戻ってきた作動流体を均一にすばやく繊� �構造物積層体内に拡散することが可能であ� �。該積層体の最初の不織布内に拡散した作� �流体は、次の空隙指数が大きな不織布の層� �大きな毛細管力によって吸引される。さら� �、蒸発面に接する層は空隙指数が小さいた� �、作動流体が蒸発しやすくなり、小さな熱� �印加で蒸発が促進される。

 従来、用いられている金属やセラミック� ��多孔質体では特性を変化させながら制御す� ��ことは困難であった。また、シート状で得� ��れる延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン� ��異なる特性のシートを積層して一体化する� ��とで特性を変化させることは可能である。� ��かし、シート間に明瞭な境界が存在するた� ��、作動流体がシート間に滞留し、スムーズ� ��作動流体の移動が妨げられる可能性がある� ��不織布は表面に存在する繊維が、積層され� ��他の不織布の繊維と接着時に加えられる圧� ��により交絡して一体化しやすいため、明瞭� ��境界が存在しにくい。そのため、不織布間� ��作動流体が滞留しにくく、スムーズに移動� ��やすい。不織布を積層、接着して用いるこ� ��はこの点でも有用である。

 本発明のループヒートパイプ型伝熱装置� ��、蒸発器と、この蒸発器から気相の作動流� ��を導く蒸気管、この蒸気管と接続された凝� ��器、およびこの凝縮器から液相の作動流体� ��蒸発器に還流する液管からなり、蒸発器内� ��に所定の特性を有する繊維構造物積層体か� ��なるウィックを設置して構成される。蒸発� ��および凝縮器の構造は公知の構造を用いる� ��とができる。図1に本発明のループヒートパ イプ型伝熱装置の一例を示すが、この構造に 限定されるものではない。図1において、1は� ��形の平板型蒸発器、2は蒸気管、3は凝縮器� �4は液管である。凝縮器は冷却ファンと銅製� ��ィンを一体化した冷却モジュールを蒸気管� ��ロウ付けで固定した構造となっている。繊� ��構造物積層体からなるウィック5は、蒸発器 1の内部を上下に二分するように設置され、� �部が蒸気室6を、上部が液溜室7を構成する。

 繊維構造物積層体からなるウィックを蒸� ��器内部へ設置する態様は公知のものを用い� ��ことができ、特に限定されない。該繊維構� ��物積層体は柔軟性、可撓性に富み、裁断お� ��び端部接着が容易であるため、加工性に優� ��、どのような設置態様にも対応可能である� ��例えば、蒸発器が円筒形であれば、蒸発器� ��壁に溝を形成し、該溝の突起部に接触する� ��う、中空円筒状に加工した繊維構造物積層� ��を設置すればよい。液管から戻ってきた作� ��流体は中空部の内側液溜に流入する。また� ��蒸発器が平板形であれば、図1に示したよう に、上下に空間を有する中間部分に平板形の 繊維構造物積層体を設置すればよい。

 繊維構造物積層体からなるウィックを蒸� ��器内部へ設置する態様は特に限定されない� ��、蒸発器の気密性を維持する構造の一部に� ��該繊維構造物積層体の接着した部分の一部� ��用いることが好ましい。蒸発器は作動流体� ��填前に、容器内部の空気等非凝縮性ガスを� ��空排気等で除く必要があり、十分な、例え� ��0.1Torrの真空度を維持する気密性が要求され る。また、使用時に加熱によって発生した作 動流体の蒸気が漏洩しない気密性が要求され る。従来は蒸発器の筐体同士を溶接またはロ ウ付け等により、接着して気密性を維持して いた。本発明においては、従来公知の方法に 加え、繊維構造物積層体からなるウィックの 接着した部分の一部を用いることができる。

 図2は図1における蒸発器1の組立図の一例� ��ある。図2によって、蒸発器の気密性を維持 する態様を例示するが、本態様に限定される ものではない。図2において、10は蒸発器の上 部筐体であり、液管から戻ってきた作動流体 を貯蔵するリザーバを兼ねている。11は蒸発� ��の下部筐体であり、冷却が必要なデバイス� ��ら熱を奪い、作動流体を蒸発させる作用を� ��する。作動流体の蒸気は下部筐体の溝を経� ��して、蒸気管に至る。繊維構造物積層体か� ��なるウィック5は周辺部分が融着により接着 されている。接着面積率は15%である。繊維構 造物積層体からなるウィック5を介在させて� �上部筐体10と下部筐体11を組み立て、蒸発器� ��得る。組立方法は特に限定されないが、本� ��示では、ネジによる組立を示す。多孔質体� ��らなるウィックを介在させて、上部筐体10� �下部筐体11を組み立てると、気密性は維持で きず、筐体同士の溶接等の気密性を維持する ための手段が必要になる。融着により接着し た繊維構造物積層体からなるウィックを用い ると、融着により開孔がつぶれ、気密性が維 持でき、ネジ止め等簡便な手段で組立が可能 となる。

 上述のように、予め不織布を一体化する� ��めに接着した部分を用いても良いが、蒸発� ��組立時に同時接着することが好ましい。同� ��接着における接着方法は、特に限定されな� ��が、加熱圧縮法が好ましい。加熱圧縮法で� ��、上述の構造および組立方法をそのまま採� ��できるため、小型化、薄型化かつ軽量化と� ��もに、組立コストの軽減も図れる。

 本発明に用いられる作動流体はループヒ� ��トパイプ型伝熱装置に一般に用いられてい� ��流体を用いることが出来る。水、アンモニ� ��、エタノール等のアルコール類、ヘプタン� ��の炭化水素類、フレオン-11等のフルオロカ� ��ボン類、液体酸素および液体窒素等が例示� ��れるが、特に限定されない。また、流体を� ��独で用いても、混合して用いても構わない� ��、混合する場合は均一に互いに溶解する流� ��種および混合割合とすることが好ましい。

 好ましくは、作動流体は数式(3)で定義され� ��メリット数が大きな水を80重量%以上含む水� ��流体を用いる。
   メリット数=(密度×表面張力×蒸発潜熱)/� ��度      (3)
メリット数が大きいほど、最大熱輸送量が大 きくなるため、好ましい。代表的な流体のメ リット数を示すと、アンモニア(1.1×10 ¹¹ )、フレオン-11(1.2×10 ¹⁰ )、フレオン-113(7.3×10 ⁹ )、ペンタン(1.5×10 ¹⁰ )、アセトン(3×10 ¹⁰ )、メタノール(4.8×10 ¹⁰ )、エタノール(4.1×10 ¹⁰ )、ヘプタン(1.3×10 ¹⁰ )、水(5.1×10 ¹¹ )およびナフタリン(3.4×10 ¹⁰ )である。水のメリット数が大きく、最大熱� �送量が大きくなり、好ましい。水を単独で� �いることが好ましいが、アセトン等のケト� �類、メタノールおよびエタノール等のアル� �ール類、および界面活性剤等を水に混合し� �も良い。その場合、大きなメリット数を保� �ため、水を80重量%以上含むことが好ましい� �