JP2003262481A - ヒートパイプ式冷却器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却効率を低下させることなく、冷却フィン
の絶縁を可能とするヒートパイプ式冷却器を提供する。 【解決手段】 ヒートパイプ１を鉛直に配置し、ヒート
パイプ１の途中、即ち上側ヒートパイプ１ａと下側ヒー
トパイプ１ｂとの間に内、外面共ひだを有した絶縁物２
を取付ける。上側ヒートパイプ１ａに冷却フィン３を取
付け、下側ヒートパイプ１ｂは受熱ブロック４に挿入す
る形で取付ける。ヒートパイプ１ｂの中には冷媒６を封
入しておく。このような構成により、受熱ブロック４お
よび端子５に対して、冷却フィン３および上側ヒートパ
イプ１ａを絶縁することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電力変換装
置における平形半導体素子などの冷却に用いられるヒー
トパイプ式冷却器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヒートパイプ式冷却器
は、図８に示すように、冷媒６が封入されたヒートパイ
プ７を鉛直になるように配置し、その下側を受熱ブロッ
ク４に挿入し、ヒートパイプ７の上側に冷却用フィン３
を取付けた構成とし、受熱ブロック４に被冷却物である
平形半導体素子９を取付け、受熱ブロック４に電気的接
続のための端子５を設け使用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のヒー
トパイプ７は受熱ブロック４に電気的接続のための端子
（以下、端子と呼ぶ）５と平形半導体素子９を設けてい
るため、受熱ブロック４、ヒートパイプ７、冷却用フィ
ン３は全て端子５に印加される電圧と等しい電圧が課電
されるため安全上の配慮が必要であった。

【０００４】また、冷却用フィン３、ヒートパイプ７を
絶縁し、電圧が課電されないようにするためには、図９
に示すように、平形半導体素子（以下、素子と呼ぶ）９
及び端子５と、受熱ブロックとの間に絶縁板８を入れる
必要があったが、伝熱部に絶縁板８を挿入すると熱伝導
率が悪くなり、その結果、素子枚数の増加、ひいては装
置の大型化につながるものであった。

【０００５】また、受熱ブロックは、平形半導体素子の
仕様上、数トンの力で圧接されているため圧接力による
絶縁物の破損による事故等も懸念されるものであった。

【０００６】この発明は、このような点に着目して為さ
れたもので、その目的とするところは、受熱ブロックで
はなく、伝達部であるヒートパイプにて絶縁を行い、冷
却効率を低下させることなく、冷却フィンの絶縁を可能
とするヒートパイプ式冷却器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係るヒートパイプ式冷却器は、鉛直
に設けられたヒートパイプに冷媒を入れ、ヒートパイプ
の下側に受熱ブロックを取付けるとともに上側に冷却用
フィンを取付けたヒートパイプ式冷却器において、ヒー
トパイプの途中に、少なくとも内面にひだを有する絶縁
物を挿入したことを特徴とする。

【０００８】このような構成の本発明によれば、冷却効
率を低下させることなく、冷却フィンを絶縁することが
できる。

【０００９】また、本発明に係るヒートパイプ式冷却器
は、鉛直に設けられたヒートパイプに冷媒を入れ冷却用
フィンを取付けるとともに、ヒートパイプの下側に、少
なくとも内面にひだを有する絶縁物を介して受熱ブロッ
クを取付け、ヒートパイプの絶縁物側に凝縮液切りのた
めのひだを設け、受熱ブロックに蒸気用のパイプを取付
け前記凝縮液切りのためのひだより上部まで延ばすとと
もに受熱ブロック側に凝縮液戻り用の通路を設けたこと
を特徴とする。

【００１０】このような構成の本発明によれば、蒸気の
行きと凝縮液の戻りを分離し、絶縁物に直接蒸気と凝縮
液を接触させないようにして、絶縁効果を高めることが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、
同符号は同一部分または対応部分を示す。

【００１２】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す断
面図である。

【００１３】同図に示すように、上側ヒートパイプ１ａ
と、下側ヒートパイプ１ｂからなるヒートパイプ１を鉛
直に配置し、ヒートパイプ１の途中、即ち上側ヒートパ
イプ１ａと下側ヒートパイプ１ｂとの間に内、外面共ひ
だを有した円筒状の絶縁物２を取付ける。下側ヒートパ
イプ１ｂは受熱ブロック４に挿入する形で取付ける。ヒ
ートパイプ１ｂの中には冷媒６例えば絶縁特性を有さな
い純水などの冷媒６を封入しておく。上側ヒートパイプ
１ａに、冷却フィン３を順次貫通した形で取付ける。受
熱ブロック４に被冷却物である平形半導体素子（図示せ
ず）を取付け、受熱ブロック４に電気的接続のための端
子５を設ける。

【００１４】この実施形態においては、ヒートパイプ１
途中、即ち上側ヒートパイプ１ａと下側ヒートパイプ１
ｂとの間に内、外面共ひだを有した絶縁物２を取付けた
ことにより、受熱ブロック４および端子５に対して、冷
却フィン３および上側ヒートパイプ１ａを絶縁すること
ができる。また、絶縁物２の内、外面に形成されたひだ
によりそれぞれ内、外面の縁面距離を長くすることがで
きる。そして、絶縁物２の内面に形成されたひだとひだ
との間には凝縮液である水がつかないので、内面のひだ
により水切りを行うことができる。なお、縁面距離が充
分な場合は、外面のひだはなくてもよい。

【００１５】（第２の実施形態）図２は、本発明の第２
の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す断
面図である。

【００１６】この第２の実施形態は、絶縁物の内面に形
成されたひだの長さを不等長としたものである。

【００１７】即ち、図２に示すように、絶縁物２の内面
に、例えば長さの異なるひだ１１ａ、ひだ１１ｂ、ひだ
１１ｃを形成し、凝縮液である水が短いひだ１１ｃに直
接かからない様に、ひだ１１ｂの方が、ひだ１１ｃよ
り、張り出した形になるように径を決める。

【００１８】このような構成とすることにより、内面の
ひだによる水切りを充分に行うことができる。

【００１９】（第３の実施形態）図３は、本発明の第３
の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す断
面図である。

【００２０】この第３の実施形態は、絶縁物の内面のひ
だの先端部の箇所における絶縁物の内径を、ヒートパイ
プ１の内径より大きくしたものである。

【００２１】即ち、図３に示すように、絶縁物２の内面
のひだの先端部の箇所における絶縁物２の内径φＡを、
ヒートパイプ１の内径φＢより大きくしている。このよ
うな構成とすることにより、凝縮液である水が、内面の
ひだに直接かからないので、水切りを、充分に行うこと
ができる。

【００２２】（第４の実施形態）図４は、本発明の第４
の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す断
面図である。

【００２３】この第４の実施形態は、絶縁物の内面のひ
だの先端部の箇所における絶縁物の内径を、受熱ブロッ
ク４側と、その反対側とで異なるようにしたものであ
る。

【００２４】図３は、受熱ブロック４側の絶縁物２の内
径φＣを、その反対側の内径φＤより大きくした例であ
る。即ち、上部より凝縮液が落ちてきた際に、受熱ブロ
ック４側（下側）の内径φＣは、直接、凝縮液である水
が受熱ブロック４側のひだにかからないような寸法に、
受熱ブロック４側の内径φＣとその反対側（上側）の内
径φＤの大きさを決めている。このような構成とするこ
とにより、水切りを充分に行うことができる。

【００２５】なお、逆に、絶縁物２の受熱ブロック４側
の内径φＣより、その反対側（上側）の内径φＤを大き
くすることにより、上昇する蒸気が上側のひだにかから
ないようにすることができる。

【００２６】（第５の実施形態）図５は、本発明の第５
の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成を示す断
面図である。

【００２７】この第５の実施形態は、絶縁物より上側に
あるヒートパイプの絶縁物側に、凝縮液切りのためのひ
だを設けたものである。

【００２８】即ち、図５に示すように、上側ヒートパイ
プ１ａの絶縁物２の側に、折り返し等により形成した水
切り用ひだ１２を設ける。水切り用ひだ１２の径は、絶
縁物２のひだに凝縮液である水が直接かからないよう
に、絶縁物２のひだの内径より小さい寸法としておく。

【００２９】このような構成とすることにより、水切り
を更に充分に行うことができる。

【００３０】（第６の実施形態）図６及び図７は、本発
明の第６の実施形態に係るヒートパイプ式冷却器の構成
を示す断面図である。

【００３１】この第６の実施形態は、ヒートパイプの絶
縁物側に凝縮液切りのためのひだを設け、受熱ブロック
に蒸気用のパイプを取付け凝縮液切りのためのひだより
上部まで延ばすとともに受熱ブロック側に凝縮液戻り用
の通路を設けて蒸気の行きと凝縮液の戻りを分離したも
のである。

【００３２】例えば、図６に示すように、受熱ブロック
４に、蒸気用のパイプ１３を取付けるとともに、水のも
どり通路１４を設ける。このときパイプ１３は、もどり
通路１４より径を大きくする又は等しくするものとす
る。そして、ヒートパイプ１ａの水切り用ひだ１２を貫
通する形でパイプ１３を通す。パイプ１３と水切り用ひ
だ１２のクリアランスは、目的としている耐電圧に必要
な距離を確保するものとする。

【００３３】受熱ブロック４を凸状の形にして、図６に
示すように、その中にもどり通路１４を設けてもよい
し、図７に示すように、もどり通路を受熱ブロック４の
外側にパイプ１５で継ぎ足して構成してもよい。

【００３４】この実施形態によれば、蒸気の行きと凝縮
液の戻りを分離し、絶縁物に直接蒸気と凝縮液を接触さ
せないようにして、絶縁効果を高めることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によるヒー
トパイプ式冷却器によれば、冷却効率を低下させること
無く、冷却フィンの絶縁が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の構成を示す断面
図。

【図２】 本発明の第２の実施形態の構成を示す断面
図。

【図３】 本発明の第３の実施形態の構成を示す断面
図。

【図４】 本発明の第４の実施形態の構成を示す断面
図。

【図５】 本発明の第５の実施形態の構成を示す断面
図。

【図６】 本発明の第６の実施形態の構成を示す断面
図。

【図７】 本発明の第６の実施形態の他の構成を示す断
面図。

【図８】 従来のヒートパイプ式冷却器の構成例を示す
断面図。

【図９】 従来のヒートパイプ式冷却器を絶縁して素子
を取付ける場合の例を説明するための図。

【符号の説明】

１…ヒートパイプ １ａ…上側ヒートパイプ １ｂ…下側ヒートパイプ ２…絶縁物 ３…冷却フィン ４…受熱ブロック ５…端子 ６…冷媒 １１ａ、１１ｂ、１１ｃ…ひだ １２…水切り用ひだ １３、１５…パイプ １４…戻り通路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉛直に設けられたヒートパイプに冷媒を入
   れ、ヒートパイプの下側に受熱ブロックを取付けるとと
   もに上側に冷却用フィンを取付けたヒートパイプ式冷却
   器において、前記ヒートパイプの途中に、少なくとも内
   面にひだを有する絶縁物を挿入したことを特徴とするヒ
   ートパイプ式冷却器。
2. 【請求項２】前記絶縁物の内面のひだの長さが、不等長
   であることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ
   式冷却器。
3. 【請求項３】前記絶縁物の内面のひだの先端部の箇所に
   おける前記絶縁物の内径を、前記ヒートパイプの内径よ
   り大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のヒート
   パイプ式冷却器。
4. 【請求項４】前記絶縁物の内面のひだの先端部の箇所に
   おける前記絶縁物の内径を、受熱ブッロク側と、その反
   対側とで、異なるようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載のヒートパイプ式冷却器。
5. 【請求項５】前記絶縁物より上側にあるヒートパイプの
   絶縁物側に、凝縮液切りのためのひだを設けたことを特
   徴とする請求項１に記載のヒートパイプ式冷却器。
6. 【請求項６】鉛直に設けられたヒートパイプに冷媒を入
   れ冷却用フィンを取付けるとともに、前記ヒートパイプ
   の下側に、少なくとも内面にひだを有する絶縁物を介し
   て受熱ブロックを取付け、前記ヒートパイプの絶縁物側
   に凝縮液切りのためのひだを設け、前記受熱ブロックに
   蒸気用のパイプを取付け前記凝縮液切りのためのひだよ
   り上部まで延ばすとともに前記受熱ブロック側に凝縮液
   戻り用の通路を設けたことを特徴とするヒートパイプ式
   冷却器。