JP2004125234A - ヒートパイプ式放熱ユニット - Google Patents
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Abstract
【目的】電子部品などの発熱体の熱をヒートパイプを用いて放熱するヒートパイプ式放熱ユニットに関し、省スペース化を図ることを目的とする。
【構成】吸熱部と放熱部を持つヒートパイプを用いたヒートパイプ式放熱ユニットにおいて、放熱部上にフィンを配置すると共にフィンの側面にファンを配置し、ファンからの風向きを規制する風向規制手段を配置し、前記ファンとして、クロスフローファンを用い、前記ヒートパイプに細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いた。
【選択図】 図１
【構成】吸熱部と放熱部を持つヒートパイプを用いたヒートパイプ式放熱ユニットにおいて、放熱部上にフィンを配置すると共にフィンの側面にファンを配置し、ファンからの風向きを規制する風向規制手段を配置し、前記ファンとして、クロスフローファンを用い、前記ヒートパイプに細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子部品などの発熱体の熱をヒートパイプを用いて放熱するヒートパイプ式放熱ユニットに関する。特に狭い隙間に配置された発熱体の熱を放熱するためのヒートパイプ式放熱ユニットに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年の電装品の小型化の要望により高発熱体を狭い空間に配置することが多くなってきている。特に電子機器装置では、ＩＧＢＴなどの高発熱体をプリント基板上に高密度で実装し、このプリント基板を非常に狭い空間に配置したり、キャビネットの中に小さなピッチで複数枚収納するようになっている。このため、電子機器装置内での発熱量が著しく増大し、特開平１０−３０６９９０のような高さの高いユニットを用いた従来の空冷方式では配置スペースが十分に取ることができず、冷却能力に限界がきている。しかし、放熱器の実装スペースはますます狭くなりつつあり、電子機器装置の熱放散は極めて困難な状況になってきている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０６９９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子機器装置を小型化するためには、プリント基板上に高集積化された電子部品を高密度で実装し、狭い隙間に配置したり、複数枚のプリント基板配置する場合、隣接するプリント基板間のピッチを小さくして筐体内に収納する必要がある。近年、この傾向はさらに進み、これに伴って発生する発熱密度も大幅に増大する傾向にある。
【０００５】
このように、狭い隙間にプリント基板を配置したり、複数枚のプリント基板配置する場合、プリント基板間のピッチが小さくなって熱発生量が増大すると、大量の熱を放出する必要があり、放熱部に大きな放熱フィンや放熱ファンを装着し放熱する必要があるが、従来の発熱素子の上にフィンやファンを直接取り付ける放熱方式では大きなスペースが必要となるにもかかわらず、配置スペースが十分に無く、放熱器が全く対応できないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はヒートパイプ式放熱ユニットの省スペース化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
吸熱部と放熱部を持つヒートパイプを用いたヒートパイプ式放熱ユニットにおいて、放熱部をフィンとフィンの側面にファンを配置し、さらにファンからの風向きを規制する風向規制手段を配置したことを特徴とする。このような構成にすることにより、フィンの放熱効果が高くて、厚みの薄い放熱器とすることができる。
【０００８】
前記ファンとして、クロスフローファンを用いたことを特徴とする。このような構成にすることにより、ファンを配置するための空間を狭くすることができる。
【０００９】
前記ヒートパイプとして細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いたことを特徴とする。このような構成にすることにより放熱部を吸熱部より常に高い位置に配置する必要が無くなると共に、用途に応じて適時放熱スペースの広い部分へ熱を移送して放熱できるようになる。また、細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いることにより短時間で放熱部端部まで熱を輸送できるので厚みの無い空間でも放熱部の細孔トンネルプレート型ヒートパイプを伸ばし表面積を大きくすることにより、放熱量を大きくすることができる。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明によるヒートパイプ式放熱ユニットの第一実施例を示す斜視図である。
【００１１】
本実施例による放熱ユニットにおける細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１は図４及び５の様な蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプもしくは平行細孔トンネルプレート型ヒートパイプで構成されている。これら細孔トンネルプレート型ヒートパイプについて蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプを例にとって説明する。なお、ここで、蛇行細管ヒートパイプとは、以下の特性を有するヒートパイプのことである（特開平４−１９００９０号参照）。
（１）細管（熱媒体通路）の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている。
（２）細管のある部分は受熱部、他のある部分は放熱部となっている。
（３）受熱部と放熱部が交互に配設されており、両部の間を細管が蛇行している。
（４）細管内には２相凝縮性作動流体が封入されている。
（５）細管の内壁は、上記作動流体が常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することが出来る最大流体直径以下の直径である。
このような細管ヒートパイプを用いることにより、発熱体への細管ヒートパイプの取り付け姿勢に関係なく熱輸送させることができる。
【００１２】
プレート型の蛇行細管ヒートパイプは、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属の多孔扁平管を用いる。この多孔扁平管５１は、全体として平板状の外形を有し、内部に平行に配置された多数の貫通細孔５７ａ，５７ｂが押し出し成形により形成されている。貫通細孔５７ａ，５７ｂの端面の隔壁５７を一条おきに所定の深さだけ切除し、反対側の端面では一条ずつずらせて切除する。各細孔は端部で連通して一連の蛇行トンネル（熱媒体通路）となり、ここに作動流体が封入される。
この細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１のプレート平面部に図１の様に銅などの熱伝導性のよい金属板でできたコルゲート形状の放熱フィン１０３を半田やろう付けの方法により固着し、容易に放熱ユニットを製作することができる。１１３は発熱体としてのＣＰＵであり細孔トンネルプレート型ヒートパイプに密着している。放熱フィン１０３の側面にはクロスフローファン１０５が取り付けられており、横に長く延びているフィンの全長に渡って均一に風を送りことができ、放熱フィン１０３の厚さとフィンが取り付けられている細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１の表面積を変えることにより狭い空間でも放熱効率のよい放熱器をえることができる。また細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１を用いることにより発熱体から離れた狭い空間でしか放熱できない場合においても図のように細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１の吸熱部を発熱体へ伸ばして放熱部へ熱を運ぶことにより、発熱体が配置されている空間の形状に合わせて放熱ユニットを形成することができる。
次に図２を用いて本件発明の風向規制手段を説明する。図２は図１に風向規制手段を取り付けた後のＡ−Ａ断面を示したものである。図２において、１０５はクロスフローファン、１０３はフィン、１０１は細孔トンネルプレート型ヒートパイプを示す。このような構成にすることにより本件実施例の発明の風向規制手段は上部のプレート１０７と下部のプレート１０９で挟むことにより、風があらよる方向に向かうことを防ぐことができ、容易にクロスフローファン１０５の風をフィン１０３へ送ることができる。また、フィン１０３の細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１に対して反対側の１１１側へもフィンを装着する場合は更に冷却効率を上げることができる。
【００１３】
次に本件発明の第二実施例の斜視図を図３に示す。図３は一般に使われているファン３０１を本件発明に適応した実施例である。図３において、３０３はコルゲート形状のフィン、３０５はプレート型細管ヒートパイプを示す。３０９は発熱体であり細孔トンネルプレート型ヒートパイプに密着している。フィンへは内部が空洞になっており、コルゲート状のフィン３０３の側面を完全に覆うようなフィンからの風の吹き出し口を持つ風向規制手段から風が送られ空冷されるような構造になっている。このような構成にすることにより、従来から用いられている安価なフィンを用いても放熱効率の高い放熱ユニットとすることができる。
【００１４】
次に図４を用いて本件発明の風向規制手段を説明する。図４は図３に風向規制手段を取り付けた後のＢ−Ｂ断面を示したものである。図４において、３０１はファン、３０３はフィン、３０５は細孔トンネルプレート型ヒートパイプを示す。このような構成にすることにより本件実施例の発明の風向規制手段４０９で覆うことにより、風があらよる方向に向かうことを防ぐことができ、容易にファン３０１の風をフィン３０３へ送ることができる。また、フィン３０３の細孔トンネルプレート型ヒートパイプ３０５に対して反対側の４１１側へもフィンを装着する場合は更に冷却効率を上げることができる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、放熱器の厚みを薄くすることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、ファンを配置するための空間を狭くすることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、放熱部を吸熱部より常に高い位置に配置する必要が無くなると共に、用途に応じて適時放熱スペースの広い部分へ熱を移送して放熱できるようになる。また、細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いることにより短時間で放熱部端部まで熱を輸送できるので厚みの無い空間でも放熱部の細孔トンネルプレート型ヒートパイプを伸ばし表面積を大きくすることにより、放熱量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートパイプ式放熱ユニットの第一実施例の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明のヒートパイプ式放熱ユニットの第二実施例の斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプ
【図６】並列細孔トンネルプレート型ヒートパイプ
【符号の説明】
５１ 多孔扁平管
５７ａ，５７ｂ 多数の貫通細孔
１０１、３０５ 細孔トンネルプレート型ヒートパイプ
１０３、３０３ 放熱フィン
１１３ 発熱体
１０５ クロスフローファン
１０７、１０９ プレート
【産業上の利用分野】
本発明は電子部品などの発熱体の熱をヒートパイプを用いて放熱するヒートパイプ式放熱ユニットに関する。特に狭い隙間に配置された発熱体の熱を放熱するためのヒートパイプ式放熱ユニットに関する。
【０００２】
【従来技術】
近年の電装品の小型化の要望により高発熱体を狭い空間に配置することが多くなってきている。特に電子機器装置では、ＩＧＢＴなどの高発熱体をプリント基板上に高密度で実装し、このプリント基板を非常に狭い空間に配置したり、キャビネットの中に小さなピッチで複数枚収納するようになっている。このため、電子機器装置内での発熱量が著しく増大し、特開平１０−３０６９９０のような高さの高いユニットを用いた従来の空冷方式では配置スペースが十分に取ることができず、冷却能力に限界がきている。しかし、放熱器の実装スペースはますます狭くなりつつあり、電子機器装置の熱放散は極めて困難な状況になってきている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３０６９９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電子機器装置を小型化するためには、プリント基板上に高集積化された電子部品を高密度で実装し、狭い隙間に配置したり、複数枚のプリント基板配置する場合、隣接するプリント基板間のピッチを小さくして筐体内に収納する必要がある。近年、この傾向はさらに進み、これに伴って発生する発熱密度も大幅に増大する傾向にある。
【０００５】
このように、狭い隙間にプリント基板を配置したり、複数枚のプリント基板配置する場合、プリント基板間のピッチが小さくなって熱発生量が増大すると、大量の熱を放出する必要があり、放熱部に大きな放熱フィンや放熱ファンを装着し放熱する必要があるが、従来の発熱素子の上にフィンやファンを直接取り付ける放熱方式では大きなスペースが必要となるにもかかわらず、配置スペースが十分に無く、放熱器が全く対応できないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はヒートパイプ式放熱ユニットの省スペース化を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
吸熱部と放熱部を持つヒートパイプを用いたヒートパイプ式放熱ユニットにおいて、放熱部をフィンとフィンの側面にファンを配置し、さらにファンからの風向きを規制する風向規制手段を配置したことを特徴とする。このような構成にすることにより、フィンの放熱効果が高くて、厚みの薄い放熱器とすることができる。
【０００８】
前記ファンとして、クロスフローファンを用いたことを特徴とする。このような構成にすることにより、ファンを配置するための空間を狭くすることができる。
【０００９】
前記ヒートパイプとして細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いたことを特徴とする。このような構成にすることにより放熱部を吸熱部より常に高い位置に配置する必要が無くなると共に、用途に応じて適時放熱スペースの広い部分へ熱を移送して放熱できるようになる。また、細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いることにより短時間で放熱部端部まで熱を輸送できるので厚みの無い空間でも放熱部の細孔トンネルプレート型ヒートパイプを伸ばし表面積を大きくすることにより、放熱量を大きくすることができる。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明によるヒートパイプ式放熱ユニットの第一実施例を示す斜視図である。
【００１１】
本実施例による放熱ユニットにおける細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１は図４及び５の様な蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプもしくは平行細孔トンネルプレート型ヒートパイプで構成されている。これら細孔トンネルプレート型ヒートパイプについて蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプを例にとって説明する。なお、ここで、蛇行細管ヒートパイプとは、以下の特性を有するヒートパイプのことである（特開平４−１９００９０号参照）。
（１）細管（熱媒体通路）の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている。
（２）細管のある部分は受熱部、他のある部分は放熱部となっている。
（３）受熱部と放熱部が交互に配設されており、両部の間を細管が蛇行している。
（４）細管内には２相凝縮性作動流体が封入されている。
（５）細管の内壁は、上記作動流体が常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することが出来る最大流体直径以下の直径である。
このような細管ヒートパイプを用いることにより、発熱体への細管ヒートパイプの取り付け姿勢に関係なく熱輸送させることができる。
【００１２】
プレート型の蛇行細管ヒートパイプは、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属の多孔扁平管を用いる。この多孔扁平管５１は、全体として平板状の外形を有し、内部に平行に配置された多数の貫通細孔５７ａ，５７ｂが押し出し成形により形成されている。貫通細孔５７ａ，５７ｂの端面の隔壁５７を一条おきに所定の深さだけ切除し、反対側の端面では一条ずつずらせて切除する。各細孔は端部で連通して一連の蛇行トンネル（熱媒体通路）となり、ここに作動流体が封入される。
この細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１のプレート平面部に図１の様に銅などの熱伝導性のよい金属板でできたコルゲート形状の放熱フィン１０３を半田やろう付けの方法により固着し、容易に放熱ユニットを製作することができる。１１３は発熱体としてのＣＰＵであり細孔トンネルプレート型ヒートパイプに密着している。放熱フィン１０３の側面にはクロスフローファン１０５が取り付けられており、横に長く延びているフィンの全長に渡って均一に風を送りことができ、放熱フィン１０３の厚さとフィンが取り付けられている細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１の表面積を変えることにより狭い空間でも放熱効率のよい放熱器をえることができる。また細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１を用いることにより発熱体から離れた狭い空間でしか放熱できない場合においても図のように細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１の吸熱部を発熱体へ伸ばして放熱部へ熱を運ぶことにより、発熱体が配置されている空間の形状に合わせて放熱ユニットを形成することができる。
次に図２を用いて本件発明の風向規制手段を説明する。図２は図１に風向規制手段を取り付けた後のＡ−Ａ断面を示したものである。図２において、１０５はクロスフローファン、１０３はフィン、１０１は細孔トンネルプレート型ヒートパイプを示す。このような構成にすることにより本件実施例の発明の風向規制手段は上部のプレート１０７と下部のプレート１０９で挟むことにより、風があらよる方向に向かうことを防ぐことができ、容易にクロスフローファン１０５の風をフィン１０３へ送ることができる。また、フィン１０３の細孔トンネルプレート型ヒートパイプ１０１に対して反対側の１１１側へもフィンを装着する場合は更に冷却効率を上げることができる。
【００１３】
次に本件発明の第二実施例の斜視図を図３に示す。図３は一般に使われているファン３０１を本件発明に適応した実施例である。図３において、３０３はコルゲート形状のフィン、３０５はプレート型細管ヒートパイプを示す。３０９は発熱体であり細孔トンネルプレート型ヒートパイプに密着している。フィンへは内部が空洞になっており、コルゲート状のフィン３０３の側面を完全に覆うようなフィンからの風の吹き出し口を持つ風向規制手段から風が送られ空冷されるような構造になっている。このような構成にすることにより、従来から用いられている安価なフィンを用いても放熱効率の高い放熱ユニットとすることができる。
【００１４】
次に図４を用いて本件発明の風向規制手段を説明する。図４は図３に風向規制手段を取り付けた後のＢ−Ｂ断面を示したものである。図４において、３０１はファン、３０３はフィン、３０５は細孔トンネルプレート型ヒートパイプを示す。このような構成にすることにより本件実施例の発明の風向規制手段４０９で覆うことにより、風があらよる方向に向かうことを防ぐことができ、容易にファン３０１の風をフィン３０３へ送ることができる。また、フィン３０３の細孔トンネルプレート型ヒートパイプ３０５に対して反対側の４１１側へもフィンを装着する場合は更に冷却効率を上げることができる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、放熱器の厚みを薄くすることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、ファンを配置するための空間を狭くすることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、放熱部を吸熱部より常に高い位置に配置する必要が無くなると共に、用途に応じて適時放熱スペースの広い部分へ熱を移送して放熱できるようになる。また、細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いることにより短時間で放熱部端部まで熱を輸送できるので厚みの無い空間でも放熱部の細孔トンネルプレート型ヒートパイプを伸ばし表面積を大きくすることにより、放熱量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートパイプ式放熱ユニットの第一実施例の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明のヒートパイプ式放熱ユニットの第二実施例の斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプ
【図６】並列細孔トンネルプレート型ヒートパイプ
【符号の説明】
５１ 多孔扁平管
５７ａ，５７ｂ 多数の貫通細孔
１０１、３０５ 細孔トンネルプレート型ヒートパイプ
１０３、３０３ 放熱フィン
１１３ 発熱体
１０５ クロスフローファン
１０７、１０９ プレート
Claims (3)
- 吸熱部と放熱部を持つヒートパイプを用いたヒートパイプ式放熱ユニットにおいて、放熱部上にフィンを配置すると共にフィンの側面にファンを配置し、ファンからの風向きを規制する風向規制手段を配置したことを特徴とするヒートパイプ式放熱ユニット。
- 前記ファンとして、クロスフローファンを用いたことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ式放熱ユニット。
- 前記ヒートパイプとして細孔トンネルプレート型ヒートパイプを用いたことを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ式放熱ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002287966A JP2004125234A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | ヒートパイプ式放熱ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002287966A JP2004125234A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | ヒートパイプ式放熱ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004125234A true JP2004125234A (ja) | 2004-04-22 |
Family
ID=32280588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002287966A Pending JP2004125234A (ja) | 2002-09-30 | 2002-09-30 | ヒートパイプ式放熱ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004125234A (ja) |
-
2002
- 2002-09-30 JP JP2002287966A patent/JP2004125234A/ja active Pending
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