JP2009287821A - 熱交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートパイプとこれを取り付ける取付け部材との固定強度の確保、および取付け部材から露出するヒートパイプの他の部分の変形の抑制を、高い生産性で実現する。
【解決手段】本熱交換装置は、密閉された筒体状で内部に作動液が封入されたヒートパイプ１０と、ヒートパイプ１０の一部が挿入される取付け穴２１が形成され、取付け穴２１にヒートパイプの挿入部分１１が内接してヒートパイプ１０が取り付けられ、作動液に対して放熱または吸熱するヒートパイプ取付け部材２０と、を備える。ヒートパイプの挿入部分１１の少なくとも一部には、ヒートパイプ取付け部材２０から露出しているヒートパイプの非挿入部分の肉厚ｔ１よりも周方向全体に亘って肉厚ｔ２が薄い薄肉部１１ａが形成されており、薄肉部１１ａは、径方向外方に膨らんで取付け穴２１の内壁に内接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作動液を封入したヒートパイプを、取付け部材の取付け穴に配置した状態で拡管させることにより、当該取付け部材に固定する構造を有する熱交換装置に関する。

この種の熱交換装置として、例えば、特許文献１に記載の従来技術が知られている。特許文献１記載の第１の従来技術では、ヒートパイプと熱交換を行うヒートパイプ取付け部材に当該ヒートパイプを固定するときに、いわゆる熱拡管法を用いている。この熱拡管法では、ヒートパイプ取付け部材に形成された取付け穴にヒートパイプの一部を挿入した状態でヒートパイプに熱を加えて内圧上昇させると、ヒートパイプが径方向に膨出して塑性変形する。これにより、ヒートパイプの挿入部分が取付け穴に密着し、ヒートパイプが取付け穴に固定される。

そして、第１の従来技術では、ヒートパイプの内周面に長さ方向に亘る複数条の溝が等間隔に形成されている（特許文献１の図２参照）。これにより、ヒートパイプの内周面には長さ方向に筋状に伸長する複数の薄肉部が形成される。このヒートパイプにおいて上記熱拡管法を実施すると、ヒートパイプの内周面に複数の薄肉部が形成されているので、内圧上昇に伴ってヒートパイプが半径方向に膨張し、取付け穴に密着するようになる。

ところで、このように熱拡管法を使用する際には、ヒートパイプの取付け穴に挿入されていない部分（以下、非挿入部分ともいう）はできるだけ塑性変形させたくない。これは、当該非挿入部分には、特に伝熱を促進させるためのフィン等が取り付けられるため、ヒートパイプとフィンとの嵌合関係等を所望の状態に維持したいからである。

そこで、特許文献２に記載の第２の従来技術では、ヒートパイプの非挿入部分を２分割式の固定型で外側から固定し、固定型も含めて加熱、拡管し、非挿入部分の外方への膨張を防止する方法を開示している。

また、特許文献３に記載の第３の従来技術では、当該非挿入部分にパイプ状の部材を被せることで、非挿入部分の外方への膨張を防止している。このパイプ状の部材は割り型とはなっておらず、製品の一部として取り付いた状態となる。また、第３の従来技術では、ヒートパイプの拡管は、上記熱拡管法によるものではなく、パイプ内に流体を流入させる加圧方式によるものである。
特開平８−２７８０９１号公報 特開２００２−２８０５０４号公報 特開２００７−４６８７１号公報

しかしながら、上記第１の従来技術においては、内周面に複数条の溝部を形成した挿入部分を非挿入部分よりも積極的に塑性変形させるため、挿入部分の固定強度の確保および挿入部分の膨張防止を目的とすることができるが、複数条の溝部をパイプの内周面の所定箇所のみに作成することは製造上困難である。したがって、高い生産性の製品が得られないという問題がある。

第２の従来技術では、非挿入部分の膨張を防止するための型の製作が必要であるとともに、製造工程において型を着脱する工数を要し、生産性が低下するという問題がある。また、型の寸法精度も確保しなければならない。また、第３の従来技術では、非挿入部分の膨張を防止するための部材が別途必要となり、部品点数が増加することになる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートパイプとこれを取り付ける取付け部材との固定強度の確保、および取付け部材から露出するヒートパイプの他の部分の変形の抑制を、高い生産性で実現する熱交換装置を提供することである。

上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、熱交換装置に係る第１の発明は、密閉された筒体状で内部に作動液が封入されたヒートパイプ（１０）と、ヒートパイプの一部が挿入される取付け穴（２１）を有し、取付け穴にヒートパイプの挿入部分（１１）が内接してヒートパイプが取り付けられ、作動液に対して放熱または吸熱するヒートパイプ取付け部材（２０）と、を備え、
ヒートパイプの挿入部分の少なくとも一部には、ヒートパイプ取付け部材の取付け穴から露出しているヒートパイプの非挿入部分（１２）の肉厚（ｔ１）よりも周方向全体に亘って肉厚（ｔ２）が薄い薄肉部（１１ａ）が形成されており、薄肉部は半径方向外方に膨らんで取付け穴の内壁に内接していることを特徴とする。

この発明によれば、ヒートパイプの当該挿入部分の少なくとも一部に周方向全周に亘って薄肉部が形成されていることにより、ヒートパイプを拡管工程等により固定する際に、当該薄肉部をその他の部分よりも、より内圧の低い、低温で塑性変形させることができる。すなわち、当該非挿入部分を径方向外方に変形させることなく、薄肉部分の周方向全周を径方向外方に向けて略均一に膨張させ、取付け穴の内周面に接触させることができる。また、当該薄肉部は周方向全体に亘っているため、複雑な加工を必要としないで製作することができる。したがって、ヒートパイプとヒートパイプ取付け部材間の熱抵抗の増加を抑えた状態で、これら部材間の固定強度の確保と、ヒートパイプの非挿入部分の変形の抑制の全てを実現した生産性の高い熱交換装置が得られる。

また、当該薄肉部は、さらにヒートパイプの挿入部分の軸方向全体に亘って形成されていることが好ましい。この発明によれば、当該挿入部分の略全体において薄肉部が形成されることにより、ヒートパイプとヒートパイプ取付け部材との接触面積をさらに大きくでき、さらなる固定強度の向上および熱抵抗の低減が図れる。

また、薄肉部は、ヒートパイプの非挿入部分の外径寸法（φｄ２）よりも小さい外径寸法（φｄ１）であり、ヒートパイプの挿入部分の軸方向一端から他端側に伸長するように形成される小径筒部（１１Ａ）によって構成されており、
さらにヒートパイプ取付け部材における取付け穴の開口周縁部が、小径筒部の外周面と非挿入部分の外周面との段差をつなぐ段差連絡面（１６）に当接していることを特徴とする。

この発明によれば、当該段差連絡面と取付け穴の開口周縁部とが突き当たることにより、ヒートパイプ取付け部材に対するヒートパイプの取付け位置が決まり、取付け穴に挿入されているヒートパイプの部分（ヒートパイプ取付け部材との接触部）を所定の長さに設定することができる。すなわち、この長さを安定的に設定できることにより、ヒートパイプの挿入部分および非挿入部分のそれぞれの長さが安定的に確保できる。したがって、製品毎の外形寸法、およびヒートパイプとヒートパイプ取付け部材との接触面積のばらつきが低減され、所定の熱伝達性能および製品の体格寸法を有する製品を量産することができる。

また、ヒートパイプ取付け部材は、熱膨張係数がヒートパイプよりも大きい材質で構成されていることが好ましい。この発明によれば、ヒートパイプの膨張率に対してヒートパイプ取付け部材の膨張率が大きいため、例えば、ヒートパイプとヒートパイプ取付け部材を熱拡管にて接合した後、常温まで温度低下させたとき、ヒートパイプ取付け部材の温度低下による収縮量がヒートパイプの収縮量を上回り、ヒートパイプを締め付ける力が発生する。これにより、熱拡管による圧着力と合わさって、ヒートパイプ取付け部材とヒートパイプとの密着度合いをさらに高めることができる。

さらにヒートパイプの非挿入部分（１２）における外周部には、外嵌されたフィン（３０）が固定されている。この発明によれば、当該非挿入部分は、挿入部分に比較して変形量が小さい、あるいは変形しないため、フィンと非挿入部分の嵌め合い寸法関係が適切に保たれ、両者の嵌め合い強度を所望にすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態について図１〜図４にしたがって説明する。図１は本実施形態に係る熱交換装置の構成を示した断面図である。図２は本熱交換装置における固定前のヒートパイプの挿入部分１１を示した部分断面図である。

本熱交換装置は、ヒートパイプの内部に封入された作動液が蒸発および凝縮することにより熱を移動させ、ヒートパイプが従来の熱拡管法等により取り付けられるヒートパイプ取付け部材および周囲の流体との間で熱交換が行われる装置である。例えば、ヒートパイプ取付け部材が発熱部材と熱的につながっている場合は、作動液はヒートパイプ取付け部材とヒートパイプの結合部において加熱されて蒸発し、ヒートパイプ取付け部材から露出している部分において周囲の流体によって冷却されて凝縮される。

このように、ヒートパイプ取付け部材を被冷却部材とする場合は、本熱交換装置は冷却装置として機能し、冷却対象部材の冷却に用いられる。冷却対象部材は、たとえば液晶表示装置および処理装置等の電子装置、ならびにモータ等の駆動装置である。この場合、本熱交換装置は、外気が冷却風として予め定める流通方向の下流側に向かって流れる設置空間に設けられる。この設置空間は、送風手段の下流側の空間、例えば車両の走行風が発生する車両の前方側の空間である。

また、ヒートパイプ取付け部材が低温の部材と熱的につながっている場合は、作動液はヒートパイプ取付け部材とヒートパイプの結合部において冷却されて凝縮し、ヒートパイプ取付け部材から露出している部分において周囲の流体から吸熱して蒸発する。このように、ヒートパイプ取付け部材を被加熱部材とする場合は、本熱交換装置は加熱装置として機能させることができ、加熱対象物を加熱するために用いられる。

本熱交換装置の構成について図１にしたがって説明する。本熱交換装置は、複数本のヒートパイプ１０、複数個のフィン３０およびヒートパイプ取付け部材２０を含んでいる。図１では、便宜上、１本のヒートパイプ１０に対して複数個のフィン３０を取り付け、伝熱面積を増加させた構成としている。

以下の説明では、本熱交換装置を冷却装置として説明する。各ヒートパイプ１０は、熱伝導率の高い材質の伝熱管であり、パイプ内部は閉空間を形成している。この閉空間は、軸方向両端部が開口した管状部材の軸方向両端部を例えば溶接等により封止する加工を施すことで形成される。各ヒートパイプ１０は、例えば銅、銅合金等からなる管材であって、その内部空間に水が作動液として封入されている。各ヒートパイプ１０には、内部が真空状態となるように真空引きされた後に作動液が所定量封入されている。作動液は、例えば熱拡管法による熱拡管工程に耐え得る耐熱温度や蒸気圧を有する媒体であれば、限定するものではない。作動液は、水の他、例えば、アルコール、フロロカーボンおよびフロンを用いることができる。

ヒートパイプ取付け部材２０は、ヒートパイプ１０と同様に熱伝導率の高い材質（例えば、アルミニウム、銅等）でできており、ヒートパイプ１０の一部が挿入された後、熱拡管法等によってヒートパイプ１０が固定される取付け穴２１を有している。取付け穴２１は、円筒状の凹部であり、ヒートパイプの挿入部分１１における固定前の外径寸法φｄ１よりも若干大きい内径寸法（例えばφ１１．１ｍｍ）で、所定の深さ（図１に示す（Ｌ１＋Ｌ２）の寸法で、例えば３０ｍｍ以上）となるように形成されている。熱拡管法等によりヒートパイプ１０は取付け穴２１の内壁面にならうように径方向外方に膨らむため、取付け穴２１の内壁面は高い精度の加工を必要としない。

各ヒートパイプ１０は、断面形状が全体として円管状に形成される。各ヒートパイプ１０の軸方向一方側（図１の左側）は、ヒートパイプ取付け部材２０の取付け穴２１に挿入される挿入部分１１である。各ヒートパイプ１０の軸方向他方側（図１の右側）は、ヒートパイプ取付け部材２０の取付け穴２１から露出している非挿入部分である。この非挿入部分は、フィン３０が装着されているフィン装着部分１３と、フィン装着部分１３と挿入部分１１との間に形成されるフィン非装着部分１２とを含んでいる。

各ヒートパイプ１０は、軸方向に一様な外径寸法φｄ１（例えばφ１１ｍ）を有する管状部材である。ヒートパイプ１０には、軸方向一方側の端部１４から軸方向他方側に向けて長さ寸法Ｌ１の薄肉部１１ａが形成されている。薄肉部１１ａは、ヒートパイプの非挿入部分の肉厚寸法ｔ１（例えば１ｍｍ）よりも薄い肉厚寸法ｔ２（約０．４〜０．６ｍｍ）で形成されている。つまり、薄肉部１１ａは、その外周面はヒートパイプの非挿入部分の外周面と面一に形成されており、その内周面の内径寸法がヒートパイプの非挿入部分の内周面よりも大きくなっている。

この薄肉部１１ａはヒートパイプの挿入部分１１における軸方向の一部にまたは全部に、その周方向全体に亘って形成されている。薄肉部１１ａは、ヒートパイプの挿入部分１１の軸方向の一部に設けられている場合には、軸方向に所定の幅を有する薄肉部分が周方向全周に亘るように形成されている。薄肉部１１ａは、ヒートパイプの挿入部分１１の軸方向の全部に設けられている場合には、図２に示すように、軸方向一方側の端部から取付け穴２１に挿入される部分の他方側の端までの所定の長さ（寸法Ｌ０）を有する薄肉部分が周方向全周に亘って形成されている。ヒートパイプ１０は、図２に示す各寸法を有する管状部材を軸方向一方側の端部１４で溶接等により封止する加工を施すことで、前述の寸法Ｌ０の薄肉部よりも少し短い寸法Ｌ１の薄肉部１１ａを備えるようになる。溶接等により製作された閉塞部は、ヒートパイプ取付け部材２０との熱伝達には寄与しない部分であり、図１に示すＬ２よりも短い軸方向長さとなる。

次に、フィン３０について説明する。フィン３０は、ヒートパイプ１０に接触して取り付けられ、ヒートパイプ１０の熱を放熱する放熱手段として機能する。各フィン３０は、所定の大きさおよび所定の厚み（例えば厚み０．６ｍｍ）有する平板状部材である。各フィン３０は、ヒートパイプ１０の軸方向に所定の間隔をあけて積層される。したがってフィン３０は、それぞれの厚み方向に互いに略平行であって、厚み方向に離間して設けられる（例えばピッチ２．５mm）。積層方向（ヒートパイプ１０の軸方向と同じ）に隣接する各フィン３０間の空間は、流体（例えば外気）が流れる通路を形成する。

各フィン３０には、ヒートパイプ１０が積層方向に貫通する挿通孔３１が形成されている。挿通孔３１は、フィン３０の平板部３２にバーリング加工によって形成され、加工後の内径寸法が熱拡管工程前のヒートパイプ１０の外径寸法よりも若干小さくなるように加工される。各フィン３０は、ヒートパイプ１０の軸方向他方側の端部を挿通孔３１に圧入することによりフィン装着部分１３の所定に位置に設置される（図１参照）。フィン装着部分１３は、作動液が冷却されて凝縮するヒートパイプ１０の凝縮部に相当する。フィン３０は、伝熱性に優れる材料、例えば、銅、アルミニウムおよびアルミニウム合金等によってできている。

ヒートパイプ１０は各フィン３０に形成された挿通孔３１に挿通される。したがって各ヒートパイプ１０の軸線は、フィン３０の積層方向に略平行となる。複数本のヒートパイプ１０をヒートパイプ取付け部材２０に固定する場合には、各ヒートパイプ１０はその軸方向を略平行にして、半径方向に離間して配置される。

各フィン３０は、好ましくは冷却対象物体より上方側となるように配置される。これによって各フィン３０から放熱される熱によって加熱される周囲空気がフィン３０の上方から抜け易くなる。したがってフィン３０自体および冷却対象物体が空気の対流を妨げることを抑制できるので、効果的にフィン３０から冷却対象物体にて発生した熱を放熱することができる。

ヒートパイプ１０は、一端部にある冷却対象物にて発生した熱が伝わると、ヒートパイプ１０内の水が蒸発し、水蒸気となる。その水蒸気は、ヒートパイプ１０内で上方に移動し、つまり、水蒸気が、複数のフィン３０が固定されている部位に移動し、各フィン３０にて冷却対象物の熱が放熱される。各フィン３０での放熱によって水蒸気が冷やされるとそれが凝縮して水に戻り、再び下方に移動する。下方に移動した水が再度ヒートパイプ１０に伝えられた熱によって蒸発させられる。このように冷却対象物にて発生した熱は、水蒸気を媒体とし、フィン３０まで移動するので、短時間で熱を各フィン３０に伝達させることができる。

次に、本熱交換装置を製造する工程を説明する。製造工程は、ヒートパイプ取付け部材２０にヒートパイプ１０を取り付ける工程、熱拡管法によるヒートパイプ１０の固定工程、およびヒートパイプ１０にフィン３０を圧入して固定する工程である。

まず、ヒートパイプ取付け部材２０の取付け穴２１に、作動液を封入したヒートパイプ１０の軸方向一方側を差し込み、取付け穴２１に対してヒートパイプ１０を所定の位置まで挿入する。ここでは、ヒートパイプ１０の薄肉部１１ａにおける軸方向他方側の端が取付け穴の開口周縁部２２に一致する位置まで、ヒートパイプ１０を挿入する。この状態では、ヒートパイプ１０の外周面と取付け穴２１の内周面との間には隙間があり、ヒートパイプ１０はヒートパイプ取付け部材２０に対して遊嵌状態にある。そして、熱拡管法による熱拡管工程を行い、ヒートパイプ１０の内圧を上昇させ、ヒートパイプ１０の内周面を外側に向けて加圧する。この熱拡管法は、ヒートパイプ１０を加熱し、内部の作動液を蒸発させることで内圧を上昇させる方法である。

この熱拡管工程においては、取付け穴２１の所定の位置に遊嵌状態で配置されたヒートパイプ１０の全体を炉内に入れて加熱する（例えば、３００℃〜３５０℃の加熱条件とする。）。そして、ヒートパイプ１０内の蒸気圧上昇と材料の軟化による塑性変形が起こり、ヒートパイプ１０自身が径方向に膨張して拡管する。このとき、ヒートパイプの挿入部分１１に薄肉部１１ａが形成されているため、この薄肉部１１ａがその他の部分よりも、より内圧の低い、低温で膨張して取付け穴２１に密着するようになり、ヒートパイプの挿入部分１１とヒートパイプ取付け部材２０との固定強度が確保される。この工程によって、取付け穴２１とヒートパイプ１０の間にグリス等の介在物を必要とせず、熱抵抗が低い接合が得られる。

ヒートパイプ１０とヒートパイプ取付け部材２０との結合を熱拡管法によって成立させるためには、少なくともヒートパイプ１０の外径と取付け穴２１の内径との差である０．１ｍｍを埋める必要がある。そこで、本製造方法では、あらかじめ周方向の全周に亘って形成されている薄肉部１１ａを設けておくことにより、拡管させたくないヒートパイプの非挿入部分（フィン非装着部分１２およびフィン装着部分１３）を膨張させることなく、薄肉部１１ａのみを所定量膨らませる熱拡管法を実現している。

なお、誘導加熱コイルを用いて生じさせた誘導電流のジュール熱によって加熱してもよい。また、熱拡管法は、外部からパイプ内部に高圧流体を注入することにより行ってもよい。この場合は、熱拡管工程を行った後に作動液を封入する工程を行う。

次に、ヒートパイプ取付け部材２０から露出しているヒートパイプ１０の軸方向他方側に、フィン３０を所定枚数取り付ける。各フィン３０は挿通孔３１にヒートパイプの軸方向他方の側端部１５を通し、それぞれ所定の位置まで圧入することにより固定される。このように圧入によって固定強度を確保するため、ヒートパイプのフィン装着部分１３の外径寸法と挿通孔３１の内径寸法とには精度が求められる。しかし、前述の熱拡管法により薄肉部１１ａ以外の部分の膨張を抑制しているため、熱拡管工程後においても、フィン装着部分１３の外径寸法と挿通孔３１の内径寸法との間には、所定の寸法関係が維持されており、問題なくフィン３０を圧入することができる。

また、ヒートパイプ取付け部材２０は、好ましくは、熱膨張係数がヒートパイプ１０よりも大きい材質で形成する。例えば、ヒートパイプ取付け部材２０をアルミニウムで形成し、ヒートパイプ１０を銅で形成する。これによれば、ヒートパイプ取付け部材２０の膨張率がヒートパイプ１０よりも大きくなるため、ヒートパイプ取付け部材２０が冷えると熱収縮し、よりヒートパイプ１０に密着するようになる。これにより、両部材間の係合強度や熱伝達性が向上する。

図３は取付け穴２１に対するヒートパイプ１０の挿入位置について、図１に対する第１の変形例を示した部分断面図である。図３に示すように、ヒートパイプ１０の薄肉部１１ａにおける軸方向他方側の端は、取付け穴の開口周縁部２２よりも外側に位置する状態であってもよい。この場合には、上記熱拡管工程によって、径方向外方に膨らんだ薄肉部１１ａの一部がヒートパイプ取付け部材２０から露出することになる。しかしながら、この程度の露出量では、ヒートパイプの性能に影響を及ぼすものでもなく、フィン３０の装着に影響を与えないことはいうまでもない。つまり、この薄肉部１１ａの露出は、ヒートパイプ１０にフィン３０を装着する際に支障がない程度であるため、本発明の効果を奏するものであることに違いはない。

図４は取付け穴２１へのヒートパイプ１０の挿入状態について、図１に対する第２の変形例を示した部分断面図である。図４に示すように、ヒートパイプ取付け部材２０Ａが、取付け穴２１の入口側に取付け穴２１よりも内径寸法の大きい大径穴部２３を備えている場合には、ヒートパイプ１０の外周部と略同じ内径寸法である取付け穴２１に、すなわち、ヒートパイプ取付け部材２０Ａの嵌合する箇所のみに薄肉部１１ａを形成する。大径穴部２３とヒートパイプ１０の外周部との間に生じる隙間は、冷媒等の流路であることがあるが、このように薄肉部１１ａを形成することにより、熱拡管時にヒートパイプ１０の膨張によって冷媒流路等が狭まるなどの不都合を防止することができる。

本実施形態に係る熱交換装置がもたらす作用効果を以下に述べる。本熱交換装置は、密閉された筒体状で内部に作動液が封入されたヒートパイプ１０と、ヒートパイプ１０の一部が挿入される取付け穴２１が形成され、取付け穴２１にヒートパイプの挿入部分１１が内接してヒートパイプ１０が取り付けられ、作動液に対して放熱または吸熱するヒートパイプ取付け部材２０と、を備える。ヒートパイプの挿入部分１１の少なくとも一部には、ヒートパイプ取付け部材２０から露出しているヒートパイプの非挿入部分の肉厚ｔ１よりも周方向全体に亘って肉厚ｔ２が薄い薄肉部１１ａが形成されており、薄肉部１１ａは、径方向外方に膨らんで取付け穴２１の内壁に内接する。

これによれば、ヒートパイプの挿入部分１１の少なくとも一部に周方向全周に亘って薄肉部１１ａが形成されていることにより、ヒートパイプ１０を拡管工程等により固定する際に、薄肉部１１ａその他の部分よりも積極的に塑性変形させることができる。すなわち、ヒートパイプの非挿入部分を径方向外方に変形させることなく、薄肉部分の周方向全周を径方向外方に向けて略均一に膨張させ、取付け穴２１に接触させるため、両部材の結合強度と接触面積を高めることができる。また、薄肉部１１ａは周方向全体に亘っているため、複雑な加工を必要としないで製作することができる。また、他の部分よりも低い温度で変形する薄肉部１１ａを周方向全体に亘って形成するため、熱拡管法における上記加熱温度を低下させることできる。

また、薄肉部１１ａは、さらにヒートパイプの挿入部分１１の軸方向全体に亘って形成されているため、当該挿入部分１１の略全体において薄肉部１１ａが形成され、ヒートパイプ１０とヒートパイプ取付け部材２０との接触面積をさらに大きくでき、さらなる両部材の結合強度と接触面積の向上が図れる。また、薄肉部１１ａの面積を増やすことにより、熱拡管法における加熱温度をさらに低下させることできる。

また、ヒートパイプの非挿入部分であるフィン装着部分１３の外周部には、外嵌されたフィン３０が固定されていることにより、フィン装着部分１３は、挿入部分１１に比較して変形量が小さい、あるいは変形しないため、フィン３０とフィン装着部分１３の嵌め合い寸法関係が適切に保たれる。したがって、両者の嵌め合い強度を所望の状態に設定することができ、また、フィン３０やヒートパイプ１０の変形や破損を防止することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の熱交換装置は、第１実施形態の熱交換装置に対し、ヒートパイプ１０Ａの取付け穴２１に挿入される挿入部分に、ヒートパイプの非挿入部分１２Ａの外径寸法φｄ２よりも小さい外径寸法φｄ１であり、ヒートパイプの挿入部分の軸方向一端から他端側に伸長する形状の小径筒部１１Ａを形成した点が大きく異なっている。図５は本実施形態の熱交換装置の構成を示した断面図である。図６は、本実施形態の熱交換装置における固定前のヒートパイプ１０Ａの挿入部分を示した部分断面図である。

この小径筒部１１Ａは、第１実施形態の薄肉部１１ａと同様の機能を果たすものであり、ヒートパイプの挿入部分における外周部を切削加工することにより形成され、第１の実施形態と同様の薄肉化を実現している。図６に示すように、小径筒部１１Ａには、ヒートパイプ１０Ａの軸方向一方側の端部から軸方向他方側に向かって所定の長さ（寸法Ｌ０）の薄肉部１１ａが周方向全周に亘って形成されている。小径筒部１１Ａの外周面とヒートパイプの非挿入部分１２Ａの外周面とは、段差を形成している。この段差をつなぐ軸方向に対して垂直な円環状の平面は、段差連絡面１６であり、当該非挿入部分１２Ａの軸方向一方側の端面でもある。

本熱交換装置では、上記構成のヒートパイプ１０Ａを備えるため、ヒートパイプ１０Ａの取り付け工程において、段差連絡面１６が取付け穴の開口周縁部２２に突き当たるまで、ヒートパイプ１０Ａを取付け穴２１内に挿入することができる。これにより、ヒートパイプ取付け部材２０に対するヒートパイプ１０Ａの挿入位置が決定される。このため、ヒートパイプ取付け部材２０から露出するヒートパイプの非挿入部分１２Ａの軸方向長さが所定の長さ（図５の寸法Ｄ）になり、ヒートパイプ１０Ａの取付け穴２１との接触部分の軸方向長さ（図５の寸法Ｌ１）も製品毎またはヒートパイプ１０Ａ毎にばらつかなくなる。換言すれば、各ヒートパイプ１０Ａにおいて、取付け穴２１内の死に代（伝熱性能上寄与しない箇所）を一定にすることができるので、伝熱面積を一定にすることができる。したがって、安定した寸法の製品が得られ、所定の熱伝達性能および製品の体格寸法を有する製品の量産に寄与する。

また、熱交換装置として、図５に示すように、軸方向両端側に同一の小径筒部１１Ａを有するヒートパイプ１０Ａを備え、熱拡管工程によって両方の小径筒部１１Ａに密着、固定するヒートパイプ取付け部材２０を備える構成としてもよい。この場合には、一方のヒートパイプ取付け部材２０を被冷却部材とし、他方のヒートパイプ取付け部材２０を被加熱部材とすることができる。
（第３実施形態）
第３実施形態の熱交換装置は、第１実施形態の熱交換装置の他の形態であり、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。本実施形態の熱交換装置は、図７に示すように、ヒートパイプ１０Ｂの軸方向一方側（例えば蒸発部側）、軸方向他方側（例えば凝縮部）の両方に薄肉部１１ａを備え、熱拡管法等により、複数の部材（フィン３０Ａが外嵌めされるフィン用台座部材２０Ｂおよびヒートパイプ取付け部材２０）と結合する構成である。このように複数の箇所に熱拡管法による結合を施す場合でも、一度の工程で複数の箇所の結合が可能である。

（第４実施形態）
第４実施形態の熱交換装置は、第３実施形態の熱交換装置の他の形態であり、第３実施形態と同様の作用効果を奏する。本実施形態の熱交換装置は、図８に示すように、フィン一体型の金属ブロック部材（ブロック部２０Ｃの厚み約１．５mm、フィン部３０Ｂの厚み約０．６ｍｍ）をヒートパイプ１０Ｂの軸方向他方側（例えば凝縮部）に有し、熱拡管法等により、ヒートパイプ１０Ｂと金属ブロック部材とを結合する構成である。

第１実施形態に係る熱交換装置の構成を示した断面図である。 第１実施形態の熱交換装置における固定前のヒートパイプの挿入部分を示した部分断面図である。 取付け穴２１へのヒートパイプ１０の挿入状態について、図１に対する第１の変形例を示した部分断面図である。 取付け穴２１へのヒートパイプ１０の挿入状態について、図１に対する第２の変形例を示した部分断面図である。 第２実施形態に係る熱交換装置の構成を示した断面図である。 第２実施形態の熱交換装置における固定前のヒートパイプ１０Ａの挿入部分を示した部分断面図である。 第３実施形態に係る熱交換装置の構成を示した断面図である。 第４実施形態に係る熱交換装置の構成を示した断面図である。

符号の説明

１０…ヒートパイプ
１１…ヒートパイプの挿入部分
１１Ａ…小径筒部
１１ａ…薄肉部
１２…フィン非装着部分（非挿入部分）
１３…フィン装着部分（非挿入部分）
１６…段差連絡面
２１…取付け穴
２２…取付け穴の開口周縁部
３０…フィン

Claims (5)

1. 密閉された筒体状で内部に作動液が封入されたヒートパイプ（１０）と、
   前記ヒートパイプの一部が挿入される取付け穴（２１）を有し、前記取付け穴に前記ヒートパイプの挿入部分（１１）が内接して前記ヒートパイプが取り付けられ、前記作動液に対して放熱または吸熱するヒートパイプ取付け部材（２０）と、
   を備え、
   前記ヒートパイプの挿入部分の少なくとも一部には、前記取付け穴から露出しているヒートパイプの非挿入部分（１２）の肉厚（ｔ１）よりも周方向全体に亘って肉厚（ｔ２）が薄い薄肉部（１１ａ）が形成されており、
   前記薄肉部は、径方向外方に膨らんで前記取付け穴の内壁に内接していることを特徴とする熱交換装置。
2. 前記薄肉部は、前記ヒートパイプの挿入部分の軸方向全体に亘って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
3. 前記薄肉部は、前記ヒートパイプの非挿入部分の外径寸法（φｄ２）よりも小さい外径寸法（φｄ１）であり、前記ヒートパイプの挿入部分の軸方向一端から他端側に伸長するように形成される小径筒部（１１Ａ）によって構成されており、
   前記ヒートパイプ取付け部材における前記取付け穴の開口周縁部（２２）が、前記小径筒部の外周面と前記非挿入部分の外周面との段差をつなぐ段差連絡面（１６）に当接していることを特徴とする請求項２に記載の熱交換装置。
4. 前記ヒートパイプ取付け部材は、熱膨張係数が前記ヒートパイプよりも大きい材質で構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換装置。
5. 前記ヒートパイプの非挿入部分（１２）には、外嵌されたフィン（３０）が固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換装置。

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