JP2003075084A - ヒートパイプを用いた伝熱システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減させること
ができる、熱源（冷熱源または発熱体）を備えたヒート
パイプを用いた伝熱システムを提供する。 【解決手段】ヒートパイプと、その底面および／または
側面が、熱伝導性部材からなる受熱ブロックを介して、
ヒートパイプの上部に熱的に接続される、少なくとも底
面と側面とを備えた冷熱源とを備えた、ヒートパイプを
用いた伝熱システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートパイプ、特
に、大きさの限定された熱源とヒートパイプとを備え
た、熱抵抗の小さい、ヒートパイプを用いた伝熱システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】限られた大きさの冷熱源（即ち、ペルチ
ェ素子等に代表される、冷却機能を有する素子等によっ
て、それと接触することによって熱が除去されるものを
いう）を使用して、冷熱源からの冷熱（即ち、熱の除
去）を利用して熱交換する方法が知られている。図７
は、冷熱源を備えた板型ヒートパイプを用いた従来の伝
熱システムを示す図である。

【０００３】図７に示すように、従来の、冷熱源を備え
た板型ヒートパイプを用いた伝熱システム１００におい
ては、垂直方向に配置された板型ヒートパイプ１０１の
上部の一方の側に冷熱源１０２が取り付けられ、板型ヒ
ートパイプの他方の側にフィン１０３が設けられてい
る。板型ヒートパイプ１０１は、（図示しない）空洞部
を有するコンテナであり、その空洞部に作動流体（作動
流体）が封入されている。その空洞部は真空引きされて
おり、作動流体の蒸発が起きやすくなっている。作動流
体としては、コンテナの材質との適合性を考慮して、
水、シクロペンタン、アルコール、代替フロン等が用い
られる。

【０００４】ヒートパイプの作動について簡単に説明す
る。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイ
プを構成する容器（コンテナ）の材質中を熱伝導して伝
わってきた熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒ
ートパイプの放熱側に移動する。放熱側では、作動流体
の蒸気は冷却されて、再び液相状態に戻る。そして液相
に戻った作動流体は、再び吸熱側に移動（還流）する。
このような作動流体の相変態や移動により、熱の移動が
なされる。

【０００５】図７に示す従来の伝熱システム１００にお
いては、冷熱源１０２の底面を板型ヒートパイプ１０１
の上部に熱的に接触させることによって、冷熱源１０２
からの冷熱を板型ヒートパイプの一方の側の広い面積に
拡散し、板型ヒートパイプ表面上の他の部分に熱的に接
続されたフィンを均等に冷して熱交換をさせる。即ち、
板型ヒートパイプ１０１の内部における、フィン１０３
取り付け部の内表面（即ち、作動液蒸発部）で作動液が
蒸発し、冷熱源１０２取り付け部の内表面（即ち、作動
液凝縮部）で作動液が凝縮することによって、熱の移動
が行われ、冷熱がヒートパイプ全面に拡散される。冷熱
源は、図７に示すように、その大きさが限られている。

【０００６】図８は、従来の、発熱体を備えた板型ヒー
トパイプを用いた伝熱システムを示す図である。図８に
示すように、従来の、発熱体を備えた板型ヒートパイプ
を用いた伝熱システム２００においては、垂直方向に配
置された板型ヒートパイプ２０１の下部の一方の側に、
冷熱源の代わりに発熱体２０２が取り付けられ、板型ヒ
ートパイプの他方の側にフィンが設けられている。板型
ヒートパイプ２０１は、（図示しない）空洞部を有する
コンテナであり、その空洞部に作動流体（作動流体）が
封入されている。

【０００７】図８に示す従来の伝熱システム２００にお
いては、発熱体２０２の底面を板型ヒートパイプ２０１
の下部に熱的に接触させることによって、発熱体２０２
からの熱を板型ヒートパイプの一方の側の広い面積に拡
散し、板型ヒートパイプ表面上の他の部分に熱的に接続
されたフィンを均等に熱して熱交換をさせる。即ち、板
型ヒートパイプ２０１の内部における、発熱体２０２取
り付け部の内表面（即ち、作動液蒸発部）で作動液が蒸
発し、フィン２０３取り付け部の内表面（即ち、作動液
凝縮部）で作動液が凝縮することによって、熱の移動が
行われ、発熱がヒートパイプ全面に拡散される。発熱体
は、図８に示すように、その大きさが限られている。

【０００８】

【発明が解決しょうとする課題】上述した従来の、板型
ヒートパイプを用いた伝熱システムにおいて、冷熱源ま
たは発熱体と板型ヒートパイプの接触面が小さいので、
接触面を通過する熱密度が大きい場合には、その部分で
の接触熱抵抗が大きくなってしまい、結果的に効率のよ
い冷熱拡散または発熱拡散が行われなくなるという問題
点がある。更に、作動液が凝縮する際にも熱抵抗が生じ
るが、作動液凝縮部の面積が狭いので、その部分の熱抵
抗も大きくなってしまい、結果的に効率の良い冷熱拡散
または発熱拡散が行われなくなってしまうという問題点
がある。

【０００９】従って、この発明の目的は、接触熱抵抗お
よび凝縮熱抵抗を低減させることができる、熱源（冷熱
源または発熱体）を備えたヒートパイプを用いた伝熱シ
ステムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】発明者は、上述した従来
の問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結
果、大きさが限定された冷熱源または発熱体の底面だけ
でなく、側面も熱的に接触させることによって、冷熱源
または発熱体とヒートパイプとの接触面を大きくするこ
とができ、接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減させるこ
とを知見した。更に、作動液が封入された板型ヒートパ
イプ内の、受熱ブロックに対応する位置に内部フィンを
備えると、接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を更に低減させ
ることができることを知見した。更に、受熱ブロック
が、別のヒートパイプからなっている、または、受熱ブ
ロックに別のヒートパイプが埋め込まれていることによ
って、接触熱抵抗および凝縮熱抵抗をより効果的に低減
させることができることを知見した。

【００１１】この発明は、上述した知見に基づいてなさ
れたものであって、この発明のヒートパイプを用いた伝
熱システムの第１の態様は、ヒートパイプと、その底面
および／または側面が、熱伝導性部材からなる受熱ブロ
ックを介して、前記ヒートパイプの上部に熱的に接続さ
れる、少なくとも底面と側面とを備えた冷熱源とを備え
た、ヒートパイプを用いた伝熱システムである。

【００１２】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムの第２の態様は、ヒートパイプと、その底面お
よび／または側面が、熱伝導性部材からなる受熱ブロッ
クを介して、前記ヒートパイプの上部に熱的に接続され
る、少なくとも底面と側面とを備えた発熱体とを備え
た、ヒートパイプを用いた伝熱システムである。

【００１３】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムの第３の態様は、前記ヒートパイプが板型ヒー
トパイプからなっている、ヒートパイプを用いた伝熱シ
ステムである。この発明の板型ヒートパイプを用いた伝
熱システムの第４の態様は、前記ヒートパイプが管形状
ヒートパイプからなっている、ヒートパイプを用いた伝
熱システムである。この発明の板型ヒートパイプを用い
た伝熱システムの第５の態様は、作動液が封入された前
記板型ヒートパイプ内の、前記受熱ブロックに対応する
位置に内部フィンを更に備えている、ヒートパイプを用
いた伝熱システムである。

【００１４】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムの第６の態様は、前記受熱ブロックが、別のヒ
ートパイプからなっており、前記冷熱源、または、前記
発熱体の少なくとも側面が、前記別のヒートパイプの板
材を介して、作動液が封入された空洞部によって囲まれ
ている、ヒートパイプを用いた伝熱システムである。

【００１５】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムの第７の態様は、前記受熱ブロックの中に、少
なくとも１つの更に別のヒートパイプが埋め込まれてい
る、ヒートパイプを用いた伝熱システムである。

【００１６】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムの第８の態様は、前記板型ヒートパイプの外表
面の少なくとも１つの部分にフィンが取り付けられてい
る、ヒートパイプを用いた伝熱システムである。

【００１７】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムの第９の態様は、前記冷熱源がペルチェ素子か
らなっている、ヒートパイプを用いた伝熱システムであ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明のヒートパイプを用いた
伝熱システムを図面を参照しながら説明する。この発明
のヒートパイプを用いた伝熱システムは、板型ヒートパ
イプまたは管形状のヒートパイプと、その底面および／
または側面が、熱伝導性部材からなる受熱ブロックを介
して、前記板型ヒートパイプまたは管形状のヒートパイ
プの上部に熱的に接続される、少なくとも底面と側面と
を備えた冷熱源とを備えた、ヒートパイプを用いた伝熱
システムである。上述した冷熱源の代わりに発熱源であ
る、板型ヒートパイプを用いた伝熱システムであっても
よい。

【００１９】図１は、この発明の板型ヒートパイプを用
いた伝熱システムの１つの態様を示す図である。図１
（ａ）はその概略斜視図である。図１（ｂ）は図１
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１（ａ）に示すよう
に、この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱システム
１は、熱源が柱状冷熱源３からなっており、その底面お
よび側面が、受熱ブロック５と密接に熱的に接続してい
る柱状冷熱源３が、板型ヒートパイプ２の上部に配置さ
れている。即ち、図１（ｂ）に示すように、熱伝導性部
材からなる受熱ブロック５は、凹状の窪み部６を備え、
柱状冷熱源３の全体を凹状の窪み部６内に収容し、柱状
冷熱源の底面および側面は、受熱ブロックと熱的に密接
に接続している。

【００２０】図１において、上述したペルチェ素子を用
いた冷熱源（以下、「冷熱源」という）３が受熱ブロッ
クの凹部に収容されて、冷熱源の底面および側面が熱伝
導性部材からなる受熱ブロック５と密接に接触している
ので、冷熱源の冷熱が受熱ブロックの全体に拡散し、図
１に示すように、冷熱源の底面と比較して、広い面積
で、板型ヒートパイプと接触する。従って、受熱ブロッ
クと接触する側の板型ヒートパイプの内表面の広い範囲
に冷熱が拡散する。その結果、冷熱源と板型ヒートパイ
プとの接触面を拡大することができる。更に、このよう
に拡大された接触面によって、板型ヒートパイプの受熱
ブロック側の内表面において作動液の凝縮にともなう凝
縮熱抵抗を低減することができる。

【００２１】図１においては、上述したように、冷熱源
の底面および側面を介して受熱ブロックの全体に冷熱が
拡散されるので、冷熱源３からの冷熱を板型ヒートパイ
プの作動液凝縮側において広い面積に拡散して、吸熱フ
ィンが取り付けられた板型ヒートパイプの作動液蒸発側
において蒸発させた作動液を凝縮させ、吸熱フィンを均
等に冷却させることができる。この際、上述したよう
に、接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減することができ
る。

【００２２】なお、図１においては、板型ヒートパイプ
の一方の面に吸熱フィンを取り付けているが、吸熱フィ
ンは必ずしも必要ではない。即ち、吸熱が行えるような
他の手段が取り付けられているか、または、吸熱が行え
る状態であれば、吸熱フィンは必要ではない。

【００２３】板型ヒートパイプのコンテナの材料は、
銅、アルミニウム、または、それらの合金、クラッド材
等の熱伝導性部材からなる材料が好ましい。作動流体
は、コンテナの材料との適合性にすぐれた流体を使用す
る。なお、クラッド材を用いる場合には、クラッド材の
コンテナの内面側を形成する材料には、優れた作動流体
である水との適合性の高い材料、例えば、銅を用い、外
面側を形成する材料には、機械的強度および外観の要求
に応じて、高強度・安価・軽量などの材料、例えば、ア
ルミニウムを用いることができる。

【００２４】この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱
システムは、作動液が封入された上述した板型ヒートパ
イプ内の、受熱ブロックに対応する位置に内部フィンを
更に備えていてもよい。図２は、この発明の板型ヒート
パイプを用いた伝熱システムの他の態様を示す図であ
る。図２には、吸熱フィンは示されていないが、上述し
たように、吸熱フィンが備えられていてもよい。図２
（ａ）は、その概略斜視図である。図２（ｂ）は図２
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）に示すよう
に、この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱システム
１０は、熱源が柱状冷熱源１３からなっており、その底
面および側面が、受熱ブロック１５と密接に熱的に接続
している柱状冷熱源１３が、板型ヒートパイプ１２の上
部に配置されている。即ち、図２（ｂ）に示すように、
熱伝導性部材からなる受熱ブロック１５は、凹状の窪み
部１６を備え、柱状冷熱源１３の全体を凹状の窪み部１
６内に収容し、柱状冷熱源の底面および側面は、受熱ブ
ロックと熱的に密接に接続している。

【００２５】更に、図２に示す態様においては、図２
（ｂ）に示すように、作動液が封入された板型ヒートパ
イプ１２内の、受熱ブロック１５に対応する位置に内部
フィン１７を備えている。内部フィン１７は、受熱ブロ
ック１５に取り付けられ、そして、板型ヒートパイプ内
部に突き出して、設けられている。このように内部フィ
ンを設けることによって、凝縮部の面積を増加すること
ができ、凝縮部の熱抵抗を低減することができる。

【００２６】即ち、図２において、例えば、上述した柱
状冷熱源１３が受熱ブロックの凹部に収容されて、冷熱
源の底面および側面が熱伝導性部材からなる受熱ブロッ
ク１５と密接に接触し、更に、受熱ブロックには、板型
ヒートパイプ内部に突き出して、内部フィンが取り付け
られているので、冷熱源の冷熱が受熱ブロックおよび内
部フィンの全体に拡散する。従って、受熱ブロックと接
触する側の板型ヒートパイプの内表面の広い範囲に冷熱
が拡散し、冷熱源と板型ヒートパイプとの接触面を拡大
することができる。更に、板型ヒートパイプの受熱ブロ
ック側の内表面および内部フィンにおいて、作動液の凝
縮にともなう凝縮熱抵抗を低減することができる。

【００２７】図２においては、上述したように、冷熱源
の底面および側面を介して受熱ブロックの全体に冷熱が
拡散され、更に、受熱ブロックに取り付けられて、板型
ヒートパイプ内に突き出している内部フィンが備えられ
ているので、冷熱源１３からの冷熱を板型ヒートパイプ
の作動液凝縮側において広い面積に拡散して、吸熱フィ
ンが取り付けられた板型ヒートパイプの作動液蒸発側に
おいて蒸発させた作動液を凝縮させ、吸熱フィンを均等
に冷却させることができる。この際、上述したように、
接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減することができる。

【００２８】更に、この発明の板型ヒートパイプを用い
た伝熱システムにおいて、上述した受熱ブロックが、別
のヒートパイプからなっており、柱状冷熱源の少なくと
も側面が、上記別のヒートパイプの板材を介して、作動
液が封入された空洞部によって囲まれている。

【００２９】図３は、この発明の板型ヒートパイプを用
いた伝熱システムの他の態様を示す図である。図３に
は、吸熱フィンは示されていないが、上述したように、
吸熱フィンが備えられていてもよい。図３（ａ）は、そ
の概略斜視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ
断面図である。図３（ａ）に示すように、この発明の板
型ヒートパイプを用いた伝熱システム２０は、熱源が柱
状冷熱源２３からなっており、その底面および側面が、
受熱ブロック２５と密接に熱的に接続している柱状冷熱
源２３が、板型ヒートパイプ２２の上部に配置されてい
る。

【００３０】即ち、図３（ｂ）に示すように、熱伝導性
部材からなる受熱ブロック２５は、凹状の窪み部２６を
備え、柱状冷熱源２３の全体を凹状の窪み部２６内に収
容し、柱状冷熱源の底面および側面は、受熱ブロックと
熱的に密接に接続している。受熱ブロックは、更に、別
のヒートパイプからなっており、（図示されていない）
作動液が封入されている空洞部２８を備えている。

【００３１】即ち、受熱ブロックには、別のヒートパイ
プの空洞部が備えられているので、冷熱源２３からの熱
が別のヒートパイプの全体、特に、広い底面に速やかに
拡散される。更に、図３に示す態様においても、図示し
ないが、図２に示す態様と同様に、作動液が封入された
板型ヒートパイプ２２内の、受熱ブロック２５に対応す
る位置に内部フィンを備えていてもよい。

【００３２】図３においても、例えば、柱状冷熱源２３
が受熱ブロックの凹部に収容されて、冷熱源の底面およ
び側面が熱伝導性部材からなる受熱ブロック２５と密接
に接触している。更に、受熱ブロックは、別のヒートパ
イプからなっており、冷熱源の側面には、作動液が封入
されたヒートパイプの空洞部が熱的に密接に接触してい
るので、冷熱源の冷熱が受熱ブロックの全体に拡散す
る。従って、受熱ブロックの底面と接触する側の板型ヒ
ートパイプの内表面の広い範囲に冷熱が拡散し、冷熱源
と板型ヒートパイプとの接触面を拡大することができ
る。更に、板型ヒートパイプの受熱ブロック側の内表面
において、作動液の凝縮にともなう凝縮熱抵抗を低減す
ることができる。

【００３３】図３においては、上述したように、冷熱源
の底面および側面を介して、別のヒートパイプからなる
受熱ブロックの全体に冷熱が拡散されるので、冷熱源２
３からの冷熱を板型ヒートパイプの作動液凝縮側におい
て広い面積に拡散して、吸熱フィンが取り付けられた板
型ヒートパイプの作動液蒸発側において蒸発させた作動
液を凝縮させ、吸熱フィンを均等に冷却させることがで
きる。この際、接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減する
ことができる。

【００３４】更に、この発明の板型ヒートパイプを用い
た伝熱システムにおいて、上述した受熱ブロックの中
に、少なくとも１つの更に別のヒートパイプが埋め込ま
れていてもよい。

【００３５】図４は、この発明の板型ヒートパイプを用
いた伝熱システムの他の態様を示す図である。図４に
は、吸熱フィンは示されていないが、上述したように、
吸熱フィンが備えられていてもよい。図４に示すよう
に、この発明の板型ヒートパイプを用いた伝熱システム
３０は、熱源が柱状冷熱源３３からなっており、その底
面および側面が、受熱ブロック３５と密接に熱的に接続
している柱状冷熱源３３が、板型ヒートパイプ３２の上
部に配置されている。即ち、図４に示すように、熱伝導
性部材からなる受熱ブロック３５は、凹状の窪み部３６
を備え、柱状冷熱源３３の全体を凹状の窪み部３６内に
収容し、柱状冷熱源の底面および側面は、受熱ブロック
と熱的に密接に接続している。

【００３６】受熱ブロックには、少なくとも１つの更に
別のヒートパイプが埋め込まれている。埋め込まれてい
る更に別のヒートパイプは、例えば、丸型ヒートパイプ
からなっていてもよい。埋め込まれている更に別のヒー
トパイプは、冷熱源からの冷熱を効率よく分散させるよ
うに配置すればよい。更に別のヒートパイプのそれぞれ
には、（図示されていない）作動液が封入されている空
洞部を備えている。

【００３７】即ち、受熱ブロックには、更に別のヒート
パイプが生め込まれて、それぞれに空洞部が備えられて
いるので、冷熱源３３からの冷熱が生め込まれた更に別
のヒートパイプによって、受熱ブロックの所望の方向に
移動され、特に、広い底面に速やかに拡散される。更
に、図４に示す態様においても、図示しないが、他の態
様と同様に、作動液が封入された板型ヒートパイプ３２
内の、受熱ブロック３５に対応する位置に内部フィンを
備えていてもよい。

【００３８】図４においても、例えば、柱状冷熱源３３
が受熱ブロックの凹部に収容されて、ペルチェ素子の底
面および側面が熱伝導性部材からなる受熱ブロック３５
と密接に接触している。更に、受熱ブロックには、所望
の配置で、所望の大きさの更に別のヒートパイプが埋め
込まれているので、冷熱源と接触する受熱ブロックの面
から、作動液が封入されたヒートパイプの空洞部に沿っ
て冷熱が移動されるので、冷熱源の冷熱が受熱ブロック
の底面の全域に速やかに拡散する。

【００３９】従って、受熱ブロックの底面と接触する側
の板型ヒートパイプの内表面の広い範囲に冷熱が拡散
し、冷熱源と板型ヒートパイプとの接触面を拡大するこ
とができる。更に、受熱ブロックに生め込まれたヒート
パイプによって、板型ヒートパイプの受熱ブロック側の
内表面において、作動液の凝縮にともなう凝縮熱抵抗を
更に低減することができる。

【００４０】図４においては、上述したように、冷熱源
の底面および側面を介して、更に別のヒートパイプが生
め込まれた熱伝導性部材からなる受熱ブロックの底面の
全体に冷熱が拡散されるので、冷熱源３３からの冷熱を
板型ヒートパイプの作動液凝縮側において広い面積に拡
散して、吸熱フィンが取り付けられた板型ヒートパイプ
の作動液蒸発側において蒸発させた作動液を凝縮させ、
吸熱フィンを均等に冷却させることができる。この際、
接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減することができる。

【００４１】更に、この発明の板型ヒートパイプを用い
た伝熱システムにおいて、熱源が柱状発熱体からなって
おり、柱状発熱体が、板型ヒートパイプの下部に配置さ
れ、その底面および／または側面が、受熱ブロックと密
接に熱的に接続していてもよい。

【００４２】図５は、この発明の板型ヒートパイプを用
いた伝熱システムの他の態様を示す図である。図５に
は、放熱フィンは示されていないが、放熱フィンが備え
られていてもよい。図５に示すように、この発明の板型
ヒートパイプを用いた伝熱システム１０は、熱源が柱状
発熱体４３からなっており、その底面および側面が、受
熱ブロック４５と密接に熱的に接続している柱状発熱体
４３が、板型ヒートパイプ４２の下部に配置されてい
る。即ち、図５に示すように、熱伝導性部材からなる受
熱ブロック４５は、凹状の窪み部４６を備え、柱状発熱
体４３の全体を凹状の窪み部４６内に収容し、柱状発熱
体の底面および側面は、受熱ブロックと熱的に密接に接
続している。

【００４３】図５において、柱状発熱体が受熱ブロック
の凹部に収容されて、柱状発熱体の底面および側面が熱
伝導性部材からなる受熱ブロック４５と密接に接触して
いるので、柱状発熱体の熱が受熱ブロックの全体に拡散
する。従って、受熱ブロックと接触する側の板型ヒート
パイプの内表面の広い範囲に熱が拡散し、発熱体と板型
ヒートパイプとの接触面を拡大することができる。

【００４４】図５においては、上述したように、柱状発
熱体の底面および側面を介して受熱ブロックの全体に熱
が拡散されるので、発熱体４３からの熱を板型ヒートパ
イプの作動液蒸発側において広い面積に拡散して、放熱
フィンが取り付けられた板型ヒートパイプの作動液凝縮
側において作動液を凝縮させることができる。この際、
接触熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減することができる。
なお、上述した板型ヒートパイプの代わりに多穴管形状
のヒートパイプを用いてもよい。

【００４５】図６は、この発明のヒートパイプを用いた
伝熱システムの他の態様を示す図である。上述したよう
に、ヒートパイプとして、図１から図５に示す箱形状の
コンテナからなる板型ヒートパイプを用いる態様につい
て、説明したが、ヒートパイプは箱形状のコンテナから
なる板型ヒートパイプに限定されない。即ち、図６に示
すように、管形状のコンテナからなるヒートパイプを用
いてもよい。図６に示す態様においては、熱伝導性部材
からなる板材（例えば金属板）５２の所定位置に管形状
のヒートパイプ５８が配置されている。例えば、金属板
の一方の面にヒートパイプの外形に対応する溝を設け
て、管形状のヒートパイプをその溝に嵌め込んでいる。
熱伝導性部材からなる板材５２の他方の面には、吸熱フ
ィン５４が設けられている。図６に示すように、この発
明のヒートパイプを用いた伝熱システム５０は、熱源が
柱状冷熱源５３からなっており、その側面が、受熱ブロ
ック５５と密接に熱的に接続している柱状冷熱源５３
が、熱伝導性部材からなる板材の上部に密着して配置さ
れている。

【００４６】図６において、冷熱源５３が受熱ブロック
５５の孔部に収容されて、その側面が熱伝導性部材から
なる受熱ブロック５５と密接に接触しているので、冷熱
源の冷熱が受熱ブロック５５の全体に拡散し、図６に示
すように、冷熱源の底面と比較して、広い面積で、熱伝
導性部材からなる板材５２および管形状のヒートパイプ
５８と接触する。従って、受熱ブロックと接触する側の
熱伝導性部材からなる板材に嵌め込まれた管形状ヒート
パイプによって広い範囲に冷熱が拡散される。

【００４７】図６においては、上述したように、冷熱源
の側面を介して受熱ブロックの全体に冷熱が拡散される
ので、冷熱源５３からの冷熱を、管形状ヒートパイプに
よって板材５２の全体に拡散して、吸熱フィンを均等に
冷却させることができる。

【００４８】なお、上述したように、柱状冷熱源、柱状
発熱体という表現を用いてこの発明を説明したが、冷熱
源および発熱体は、この形状に限定されるものでは無
い。例えば、他の形態として、円錐、球体、多面体等、
３次元形態であればどのようなものでも良い。この発明
を実施例によって更に詳細に説明する。

【００４９】

【実施例】実施例１ 図１に示すように、底面７８ｍｍφ、高さ２４ｍｍの円
柱状の冷熱源の側面を完全に密接して覆えるように、円
柱状の冷熱源と同一大きさの孔がその中央部に設けられ
た、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２４ｍｍのアル
ミニウム製の受熱ブロックを調製した。上述した受熱ブ
ロックを、縦３５０ｍｍ×横２５０ｍｍ×厚さ４ｍｍの
アルミニウム製の板型ヒートパイプの上部にろう付けし
た。上述した円柱状の冷熱源を、受熱ブロックの孔に取
り付けた。円柱状の冷熱源と受熱ブロックは、密着して
接続された。なお、板型ヒートパイプの受熱ブロックと
接触する面と反対側の面には、吸熱フィンを取り付け
た。作動液としてシクロペンタンを使用した。

【００５０】このように円柱状の冷熱源の側面を完全に
密接して覆った受熱ブロックを板型ヒートパイプの上部
に取り付けることによって、冷熱源と板型ヒートパイプ
の接触面および凝縮部の面積を、円柱状の冷熱源の底面
から受熱ブロックの底面に拡大することができ、接触熱
抵抗および凝縮熱抵抗を低減することができた。

【００５１】実施例２ 図２に示すように、底面７８ｍｍφ、高さ２４ｍｍの円
柱状の冷熱源の底面および側面を完全に密接して覆える
ように、円柱状の冷熱源と同一大きさの凹部がその中央
部に設けられた、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２
６ｍｍのアルミニウム製の受熱ブロックを調製した。更
に、上述した受熱ブロックの、円柱状の冷熱源を収容し
た面の裏側の底面に、図２（ｂ）に示すように、高さ２
ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、ピッチ３ｍｍの内部フィンを設
けた。上述した円柱状の冷熱源を、受熱ブロックの凹部
に取り付けた。円柱状の冷熱源の底面および側面と受熱
ブロックは、密着して接続された。なお、板型ヒートパ
イプの受熱ブロックと接触する面と反対側の面には、吸
熱フィンを取り付けた。

【００５２】上述した受熱ブロックを、縦３５０ｍｍ×
横２５０ｍｍ×厚さ４ｍｍのアルミニウム製の板型ヒー
トパイプの上部に、上述した内部フィンが板型ヒートパ
イプ内に突き出るようにしてろう付けした。作動液とし
てシクロペンタンを使用した。このように円柱状の冷熱
源の底面および側面を完全に密接して覆い、そして、内
部フィンが設けられた受熱ブロックを板型ヒートパイプ
の上部に取り付けることによって、冷熱源と板型ヒート
パイプの接触面を、円柱状の冷熱源の底面から受熱ブロ
ックの底面に拡大することができ、接触熱抵抗を低減す
ることができた。更に、受熱ブロックの底面に設けられ
た内部フィンによって、凝縮面積が拡大し、凝縮熱抵抗
を低減することができた。

【００５３】実施例３ 図３に示すように、底面７８ｍｍφ、高さ２４ｍｍの円
柱状の冷熱源の底面および側面を完全に密接して覆える
ように、円柱状の冷熱源と同一大きさの凹部がその中央
部に設けられた、縦１００ｍｍ×横３００ｍｍ×高さ２
６ｍｍのアルミニウム製の受熱ブロックを調製した。受
熱ブロックの、上述した円柱状冷熱源を収容する凹部の
周りの部分には、図３（ｂ）に示すように作動液が封入
された空洞部が設けられている。上述した円柱状の冷熱
源を、受熱ブロックの凹部に取り付けた。円柱状の冷熱
源の底面および側面と受熱ブロックは、密着して接続さ
れた。上述した受熱ブロックを、縦３５０ｍｍ×横２５
０ｍｍ×厚さ４ｍｍのアルミニウム製の板型ヒートパイ
プの上部にろう付けした。なお、板型ヒートパイプの受
熱ブロックと接触する面と反対側の面には、吸熱フィン
を取り付けた。作動液としてシクロペンタンを使用し
た。

【００５４】このように円柱状の冷熱源の底面および側
面を完全に密接して覆った、内部に作動液が封入された
空洞部を有する受熱ブロックを板型ヒートパイプの上部
に取り付けることによって、冷熱源と板型ヒートパイプ
の接触面を、円柱状の冷熱源の底面から受熱ブロックの
底面に拡大することができ、接触熱抵抗を低減すること
ができた。更に、受熱ブロックに設けられたヒートパイ
プによって、凝縮が促進され、凝縮熱抵抗を低減するこ
とができた。

【００５５】実施例４ 図５に示すように、底面７８ｍｍφ、高さ２４ｍｍの円
柱状の発熱体の側面を完全に密接して覆えるように、円
柱状の発熱体と同一大きさの孔がその中央部に設けられ
た、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×高さ２４ｍｍのアル
ミニウム製の受熱ブロックを調製した。上述した受熱ブ
ロックを、縦３５０ｍｍ×横２５０ｍｍ×厚さ４ｍｍの
アルミニウム製の板型ヒートパイプの下部にろう付けし
た。次いで、上述した円柱状の発熱体を、受熱ブロック
の孔に取り付けた。円柱状の発熱体と受熱ブロックは、
密着して接続された。なお、板型ヒートパイプの受熱ブ
ロックと接触する面と反対側の面には、放熱フィンを取
り付けた。作動液としてシクロペンタンを使用した。

【００５６】このように円柱状の発熱体の側面を完全に
密接して覆った受熱ブロックを板型ヒートパイプの下部
に取り付けることによって、発熱体と板型ヒートパイプ
の接触面および蒸発部の面積を、円柱状の発熱体の底面
から受熱ブロックの底面に拡大することができ、接触熱
抵抗および作動液蒸発時の熱抵抗を低減することができ
た。

【００５７】

【発明の効果】この発明によると、冷熱源の回りに、熱
的に密接して設けられた受熱ブロックを板型ヒートパイ
プの上部に取り付け、更に、受熱ブロックに別のヒート
パイプを設け、または、板型ヒートパイプ内に突き出る
内部フィンを受熱ブロックに設けることによって、接触
熱抵抗および凝縮熱抵抗を低減させることができる、冷
熱源を備えた板型ヒートパイプを用いた伝熱システムを
提供することができる。更に、この発明によると、発熱
体の回りに、熱的に密接して設けられた受熱ブロックを
板型ヒートパイプの下部に取り付け、更に、受熱ブロッ
クに別のヒートパイプを設け、または、板型ヒートパイ
プ内に突き出る内部フィンを受熱ブロックに設けること
によって、接触熱抵抗および蒸発熱抵抗を低減させるこ
とができる、発熱体を備えた板型ヒートパイプを用いた
伝熱システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の板型ヒートパイプを用いた
伝熱システムの１つの態様を示す図である。

【図２】図２は、この発明の板型ヒートパイプを用いた
伝熱システムの他の態様を示す図である。

【図３】図３は、この発明の板型ヒートパイプを用いた
伝熱システムの他の態様を示す図である。

【図４】図４は、この発明の板型ヒートパイプを用いた
伝熱システムの他の態様を示す図である。

【図５】図５は、この発明の板型ヒートパイプを用いた
伝熱システムの他の態様を示す図である。

【図６】図６は、この発明のヒートパイプを用いた伝熱
システムの他の態様を示す図である。

【図７】図７は、従来の、板型ヒートパイプを用いた伝
熱システムを示す図である。

【図８】図８は、従来の、発熱体を備えた板型ヒートパ
イプを用いた伝熱システムを示す図である。

【符号の説明】 １．伝熱システム ２．板型ヒートパイプ ３．冷熱源 ４．吸熱フィン ５．受熱ブロック ６．凹状の窪み部 １０．伝熱システム １２．板型ヒートパイプ １３．冷熱源 １５．受熱ブロック １６．凹状の窪み部 １７．内部フィン ２０．伝熱システム ２２．板型ヒートパイプ ２３．冷熱源 ２５．受熱ブロック ２６．凹状の窪み部 ２８．空洞部 ３０．伝熱システム ３２．板型ヒートパイプ ３３．冷熱源 ３５．受熱ブロック ３６．凹状の窪み部 ３８．更に別のヒートパイプ ４０．伝熱システム ４２．板型ヒートパイプ ４３．発熱体 ４５．受熱ブロック ４６．凹状の窪み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秀野 晃 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒートパイプと、その底面および／または
   側面が、熱伝導性部材からなる受熱ブロックを介して、
   前記ヒートパイプの上部に熱的に接続される、少なくと
   も底面と側面とを備えた冷熱源とを備えた、ヒートパイ
   プを用いた伝熱システム。
2. 【請求項２】ヒートパイプと、その底面および／または
   側面が、熱伝導性部材からなる受熱ブロックを介して、
   前記ヒートパイプの上部に熱的に接続される、少なくと
   も底面と側面とを備えた発熱体とを備えた、ヒートパイ
   プを用いた伝熱システム。
3. 【請求項３】前記ヒートパイプが板型ヒートパイプから
   なっている、請求項１または２に記載のヒートパイプを
   用いた伝熱システム。
4. 【請求項４】前記ヒートパイプが管形状ヒートパイプか
   らなっている、請求項１または２に記載のヒートパイプ
   を用いた伝熱システム。
5. 【請求項５】作動液が封入された前記板型ヒートパイプ
   内の、前記受熱ブロックに対応する位置に内部フィンを
   更に備えている、請求項３に記載のヒートパイプを用い
   た伝熱システム。
6. 【請求項６】前記受熱ブロックが、別のヒートパイプか
   らなっており、前記冷熱源、または、前記発熱体の少な
   くとも側面が、前記別のヒートパイプの板材を介して、
   作動液が封入された空洞部によって囲まれている、請求
   項３または４に記載のヒートパイプを用いた伝熱システ
   ム。
7. 【請求項７】前記受熱ブロックの中に、少なくとも１つ
   の更に別のヒートパイプが埋め込まれている、請求項３
   または４に記載のヒートパイプを用いた伝熱システム。
8. 【請求項８】前記板型ヒートパイプの外表面の少なくと
   も１つの部分にフィンが取り付けられている、請求項
   ３、５−７の何れか１項に記載のヒートパイプを用いた
   伝熱システム。
9. 【請求項９】前記冷熱源がペルチェ素子からなってい
   る、請求項１、３−８の何れか１項に記載のヒートパイ
   プを用いた伝熱システム。