JP2010133686A - Heat pipe and cooler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱伝達経路として使用されるヒートパイプ、及び、これを備える冷却器に関する。 The present invention relates to a heat pipe used as a heat transfer path and a cooler including the heat pipe.
ヒートパイプは、冷却手段となる放熱フィンなどとともに、発熱体となる半導体素子の冷却などを行うための冷却器の一構成として設けられ、金属からなる密封状態のパイプ内に凝縮性の流体を作動流体として封入して構成されている。このようなヒートパイプでは、一端側で発熱体から伝達される熱により作動流体が蒸発して気体としてパイプ内で他端側へ移動し、他端側で放熱し、冷却、凝縮して液体として一端側へ移動する。そして、このサイクルを繰り返すことで、一端側の発熱体から伝達される熱を効率的に他端側へ輸送し、これにより発熱体を効率的に冷却することが可能となっている。また、近年、発熱体をより効率的に冷却するために、ヒートパイプを複数本配設する場合もある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1によれば、ヒートパイプの設置本数を増やすことで熱輸送の効率を高めることができるが、設置本数は発熱体の大きさ、設置スペースによって制限されてしまい、結果として効率良く熱輸送を行うことができず、効果的に発熱体を冷却することができない問題があった。 However, according to Patent Document 1, although the efficiency of heat transport can be increased by increasing the number of installed heat pipes, the number of installed heat pipes is limited by the size of the heating element and the installation space, resulting in efficient operation. There was a problem that heat could not be transported and the heating element could not be cooled effectively.
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することが可能なヒートパイプ及び冷却器を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a heat pipe and a cooler that can efficiently transport heat in a minimum space to cool a heating element.
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のヒートパイプは、銅または銅合金からなり、密閉状態とされる穴が複数形成されたパイプ本体と、該パイプ本体内部に封入された作動水とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The heat pipe of the present invention comprises a pipe body made of copper or a copper alloy and formed with a plurality of sealed holes, and working water sealed inside the pipe body.
この構成によれば、パイプ本体内部には作動流体として作動水が封入されている。このため、代替フロンなどと比較して効率的に熱輸送を行うことができる。また、パイプ本体が銅または銅合金からなることで、作動水によって腐食してパイプ本体内部にガスを発生させてしまい、当該ガスが滞留してしまうことよってパイプ本体における冷却手段との熱を交換可能な面積が小さくなって熱輸送の効率が低下してしまうことを防止することができる。また、パイプ本体には、複数の穴が形成されている。このため、一つの穴で同一の断面積を有するパイプと比較して、穴の周面積の和を大きくすることができ、これにより、発熱体及び冷却手段のそれぞれとの間で効率良く熱の交換を行うことができる。また、パイプ本体の各穴と同一の断面積の穴を一つ有するパイプを、複数設けた場合と比較して、全体として占有スペースを小さくすることができ、コンパクトでかつ効率的に発熱体からの熱を冷却手段へ輸送して、発熱体の冷却を行うことができる。 According to this configuration, working water is sealed as a working fluid inside the pipe body. For this reason, heat transport can be carried out more efficiently than alternative chlorofluorocarbons. Also, because the pipe body is made of copper or copper alloy, it corrodes with working water and generates gas inside the pipe body, and the gas stays and exchanges heat with the cooling means in the pipe body. It is possible to prevent the possible area from being reduced and the heat transport efficiency from decreasing. A plurality of holes are formed in the pipe body. For this reason, compared with a pipe having the same cross-sectional area in one hole, it is possible to increase the sum of the peripheral area of the hole, thereby efficiently transferring heat between each of the heating element and the cooling means. Exchanges can be made. Also, compared to the case where a plurality of pipes having one hole with the same cross-sectional area as each hole of the pipe body are provided, the occupied space can be reduced as a whole, and it is compact and efficient from the heating element. The heat can be transported to the cooling means to cool the heating element.
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、前記穴の両端のそれぞれに、該穴同士を密閉状態で連通する連通部が形成されていることが好ましい。 In the heat pipe, it is preferable that the pipe body is formed with a communicating portion that communicates the holes in a sealed state at both ends of the hole.
この構成によれば、各穴に存在する作動水を、両端の連通部を経て他の穴に通るように循環させることができる。すなわち、一の穴の一端で発熱体からの熱によって気相となった作動水を他端側まで移動させ、他端で冷却手段に放熱して冷却、凝縮して液相となった作動水を連通部を経て他の穴の他端から一端側まで移動させるようにすることができる。このため、一つの穴の内部で、気相の作動水が液相の作動水の還流を妨げ、循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これによりさらに効率良く熱輸送を行うことができる。 According to this structure, the working water which exists in each hole can be circulated so that it may pass through another hole through the communicating part of both ends. That is, working water that has become a gas phase due to heat from the heating element at one end of one hole is moved to the other end side, and the other end releases heat to the cooling means to cool and condense into the liquid phase. Can be moved from the other end of the other hole to the one end side through the communicating portion. For this reason, it is possible to prevent the vapor-phase working water from circulating in the liquid-phase working water and preventing it from circulating and becoming unable to transport heat within one hole, thereby further efficiently heating. Can be transported.
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体を複数備えるとともに、複数の前記パイプ本体の両端部のそれぞれに設けられ、該パイプ本体の前記穴同士を連通させるヘッダーによって、前記穴が密閉状態とされることが好ましい。 Further, in the above heat pipe, a plurality of the pipe main bodies are provided, and the holes are hermetically sealed by headers that are provided at both ends of the plurality of pipe main bodies and communicate with the holes of the pipe main bodies. It is preferable.
この構成によれば、各穴に存在する作動水を、両端部のヘッダーを経て同じパイプ本体の他の穴、あるいは、他のパイプ本体の穴に通るように循環させることができる。すなわち、一の穴の一端で発熱体からの熱によって気相となった作動水を他端側まで移動させ、他端で冷却手段に放熱して冷却、凝縮して液相となった作動水をヘッダーを経て他の穴の他端から一端側まで移動させるようにすることができる。このため、一つの穴の内部で、気相の作動水が液相の作動水の還流を妨げ、循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これによりさらに効率良く熱輸送を行うことができる。 According to this configuration, the working water present in each hole can be circulated so as to pass through the other holes of the same pipe body or the holes of the other pipe bodies through the headers at both ends. That is, working water that has become a gas phase due to heat from the heating element at one end of one hole is moved to the other end side, and the other end releases heat to the cooling means to cool and condense into the liquid phase. Can be moved from the other end of the other hole to one end through the header. For this reason, it is possible to prevent the vapor-phase working water from circulating in the liquid-phase working water and preventing it from circulating and becoming unable to transport heat within one hole, thereby further efficiently heating. Can be transported.
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、複数の前記穴が略同一平面上に一列に配列するようにして全体として扁平状に形成されていることがより好ましい。 In the above heat pipe, it is more preferable that the pipe body is formed in a flat shape as a whole so that the plurality of holes are arranged in a line on substantially the same plane.
この構成によれば、全体として扁平状に形成されていることで、発熱体及び冷却手段に対する取り付けを容易とするとともに、それぞれとの接触面積を増大させることができ、より効率良く発熱体から発せられる熱を冷却手段へ輸送して冷却を行うことができる。 According to this configuration, since it is formed in a flat shape as a whole, attachment to the heating element and the cooling means can be facilitated, and the contact area with each can be increased. The generated heat can be transported to a cooling means for cooling.
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体を覆い、発熱体及び冷却手段が接続されるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被覆体を備えることがより好ましい。 In the above heat pipe, it is more preferable to include a covering body made of aluminum or an aluminum alloy that covers the pipe body and to which the heating element and the cooling means are connected.
この構成によれば、被覆体によりパイプ本体と発熱体及び冷却手段とを一体にすることができる。ここで、被覆体がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることで、パイプ本体と発熱体及び冷却手段との間の熱伝導を阻害してしまうことなく、発熱体及び冷却手段に強固に接続することができる。 According to this structure, a pipe main body, a heat generating body, and a cooling means can be united by a coating body. Here, since the covering body is made of aluminum or an aluminum alloy, it can be firmly connected to the heating element and the cooling means without hindering the heat conduction between the pipe body, the heating element and the cooling means. .
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、各前記穴が無端状に形成されているものとしても良い。 In the heat pipe, the pipe body may be formed such that each of the holes is endless.
この構成によれば、発熱体が設けられる範囲では、該発熱体からの熱により、パイプ本体内部の作動水の内、液相を示すものが蒸発し圧力が上昇する。一方、冷却手段が設けられる範囲では、該冷却手段に放熱されることにより、パイプ本体内部の作動水の内、気相を示すものが冷却、凝縮し、圧力が低下する。このため、発熱体が設けられる範囲と、冷却手段が設けられる範囲とで圧力差が生じ、作動水は、パイプ本体の無端状に形成された各穴において循環することととなり、これより発熱体からの熱を効率良く冷却手段に輸送し、冷却することができる。 According to this configuration, within the range where the heating element is provided, the heat from the heating element evaporates what shows the liquid phase in the working water inside the pipe body, and the pressure rises. On the other hand, in the range in which the cooling means is provided, the heat indicating the gas phase in the working water inside the pipe body cools and condenses, and the pressure decreases, by radiating heat to the cooling means. For this reason, a pressure difference is generated between the range where the heating element is provided and the range where the cooling means is provided, and the working water circulates in each endlessly formed hole of the pipe body. Can be efficiently transported to the cooling means and cooled.
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、発熱体側に配置される第一のパイプ本体と、該第一のパイプ本体に一端部が接続されるとともに、冷却手段が接続される第二のパイプ本体とを備えるものとしても良い。 In the above heat pipe, the pipe body includes a first pipe body disposed on the heating element side, and a second pipe having one end connected to the first pipe body and a cooling means. It may be provided with a pipe body.
この構成によれば、作動水は、第一のパイプ本体の穴において液相として存在し、発熱体からの熱によって蒸発して、第二のパイプ本体の穴において気相として存在することとなり、第一のパイプ本体の穴と第二のパイプ本体の穴との間で循環して熱輸送を行うことができる。ここで、第一のパイプ本体が複数の穴を有し、それぞれに作動水が液相として存在している。このため、同一の断面積を有する一つの穴に作動水が存在する場合と比較して、傾斜した状態でも、外部から作動水と対向して接することが可能な面積を大きく確保することができる。このため、車両に搭載されるような場合で傾斜状態が変化したとしても安定して熱輸送を行って発熱体の冷却を行うことができる。 According to this configuration, the working water exists as a liquid phase in the hole of the first pipe body, evaporates due to heat from the heating element, and exists as a gas phase in the hole of the second pipe body, Heat can be transported by circulating between the hole in the first pipe body and the hole in the second pipe body. Here, the first pipe body has a plurality of holes, and the working water exists as a liquid phase in each. For this reason, compared with the case where working water exists in one hole having the same cross-sectional area, it is possible to ensure a large area that can be opposed to the working water from the outside even in an inclined state. . For this reason, even if it is mounted on a vehicle, even if the inclination state changes, it is possible to stably heat transport and cool the heating element.
また、本発明の冷却器は、上記のヒートパイプと、該ヒートパイプに接続された冷却手段とを備えることを特徴としている。
この構成によれば、上記のヒートパイプによって効率良く発熱体から伝達される熱を輸送して冷却手段によって冷却することができる。
Moreover, the cooler of this invention is provided with said heat pipe and the cooling means connected to this heat pipe, It is characterized by the above-mentioned.
According to this configuration, the heat transferred from the heating element can be efficiently transported by the heat pipe and cooled by the cooling means.
本発明のヒートパイプでは、上記のパイプ本体と作動水を備えることで、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することができる。
また、本発明の冷却器では、上記のヒートパイプを備えることで、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することができる。
In the heat pipe of the present invention, by providing the pipe main body and the working water, the heat generator can be cooled by efficiently transporting heat in a minimum space.
Moreover, in the cooler of this invention, by providing said heat pipe, heat transport can be efficiently performed by carrying out heat transport efficiently in the minimum space.
(第1の実施形態)
本発明に係る第1の実施形態について、図1から図5を参照して説明する。図1から図4に示すように、この実施形態の冷却器1は、例えば半導体素子などの発熱体Hが接続されるヒートパイプ10と、ヒートパイプ10に接続され該ヒートパイプ10で輸送された熱を放熱して冷却を行う冷却手段である放熱フィン2とを備える。ヒートパイプ10は、複数の穴11が形成されたパイプ本体12と、パイプ本体12の各穴11の内部に存在する作動水Wと、パイプ本体12を覆うように設けられた被覆体である被覆プレート13とを備える。作動水Wは、主として水からなるものであり、本実施形態では純水である。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 4, the cooler 1 according to this embodiment includes a
パイプ本体12は、銅または銅合金からなる。また、パイプ本体12は、各穴11が略同一平面上で略平行となるようにして一列に配列しており、全体として平坦面12a、12aを有する扁平状に形成されている。また、各穴11の断面は、互いに隣接する部分で円弧状に形成されているともに、平坦面12aと対向する部分で直線状に形成されており、全体として概略楕円状に形成されている。なお、パイプ本体12の両縁部12b、12bは、両縁側の穴11と対応して断面半円状の曲面に形成されており、これにより当該穴11までの肉厚が略一定となっている。また、各穴11の軸方向両端のそれぞれには、各穴11同士を連通する連通部14、15が形成されている。なお、パイプ本体12の各穴11及び連通部14、15を有する形状は、例えば、銅または銅合金からなる母材を引抜加工して各穴11を有する形状を形成した後に両端部において切削加工をして連通部14、15を形成することによって得られる。そして、連通部14、15の外側、すなわちパイプ本体12の両端部は蓋16、17によって閉塞され、穴11及び連通部14、15は密閉状態とされている。なお、図2及び図3に示すように、パイプ本体12の一方の蓋17には、予め導入口17aが設けられている。そして、導入口17aから内部に作動水Wを所定量注入するとともに、内部の脱気を行った後に導入口17aを塞ぐことによって作動水Wが封入されることになる。
The
被覆プレート13は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる略板状に形成され、内部にパイプ本体12が埋め込まれている。そして、発熱体H及び放熱フィン2は、それぞれパイプ本体12の一端部側及び他端部側となる位置でそれぞれ被覆プレート13にろう付け等により取り付けられている。
The covering
次に、この実施形態の冷却器1及びヒートパイプ10の作用について説明する。
図1から図3に示すように、発熱体Hから熱が発せられると、熱は被覆プレート13及びパイプ本体12を介してパイプ本体12の一端部側の連通部14及び各穴11の内部に存在する作動水Wに伝達されることとなる。これにより作動水Wは、加熱され蒸発することにより、液相から気相に変化することとなる。気相となった作動水Wは、放熱フィン2が設けられた他端部側へと流通することとなる。他端部側において、作動水Wの熱は、パイプ本体12及び被覆プレート13を介して放熱フィン2に伝達され放熱されることとなり、これにより冷却、凝縮され、気相から液相へと変化することとなる。そして、液相となった作動水Wは、他端部側から一端部側へと流通し、循環することとなり、これにより発熱体Hから伝達された熱を一端部側から他端部側へと輸送し放熱フィン2によって放熱して冷却することができる。
Next, the operation of the cooler 1 and the
As shown in FIGS. 1 to 3, when heat is generated from the heating element H, the heat is passed through the
ここで、本実施形態では、作動液として水を使用している。このため、代替フロンなどと比較して効率的に熱輸送を行うことができる。また、パイプ本体12が銅または銅合金からなることで、作動水Wによって腐食してパイプ本体12内部にガスを発生させてしまい、当該ガスが滞留してしまうことよってパイプ本体12における放熱フィン13との熱を交換可能な面積が小さくなって熱輸送の効率が低下してしまうことを防止することができる。また、パイプ本体12には、上記のとおり複数の穴11が形成されている。このため、一つの穴11で同一の断面積を有するパイプと比較して、穴11の周面積の和を大きくすることができ、これにより、発熱体H及び放熱フィン2のそれぞれとの間で効率良く熱の交換を行うことができる。また、各穴11と同一の断面積の穴を一つ有するパイプを、複数設けた場合と比較して、全体として占有スペースを小さくすることができ、コンパクトでかつ効率的に発熱体Hからの熱を放熱フィン2へ輸送して、発熱体Hの冷却を行うことができる。
Here, in this embodiment, water is used as the working fluid. For this reason, heat transport can be carried out more efficiently than alternative chlorofluorocarbons. Further, since the
また、パイプ本体12の各穴11は、両端で連通部14、15を介して連通しているので、作動水Wは、一の穴11において液相から気相に変化して一端部側から他端部側へと移動し、他端部側で気相から液相に変化した後は、連通部14、15を経て他の穴11で他端部側から一端部側へと流通するように循環することとなる。このため、一つの穴11の内部で気相の作動水Wが液相の作動水Wの還流を妨げ、循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これによりさらに効率良く熱輸送を行うことができる。
In addition, since each
また、本実施形態では、パイプ本体12は、複数の穴11が略同一平面上に一列に配列するようにして全体として扁平状に形成されているので、発熱体H及び放熱フィン2に対する取り付けを容易とするとともに、それぞれとの接触面積を増大させることができ、より効率良く発熱体Hから発せられる熱を放熱フィン2へ輸送して冷却を行うことができる。また、本実施形態では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被覆プレート13を備えることにより、パイプ本体12と発熱体H及び放熱フィン2との間の熱伝導を阻害してしまうことなく、発熱体H及び放熱フィン2に強固に接続することができる。
次に、本実施形態のヒートパイプ10について、性能試験を行った実施例を以下に示す。
Moreover, in this embodiment, since the pipe
Next, the Example which performed the performance test about the
本実施例では、アルミニウムからなり内部に作動液として代替フロンを使用した比較例1と比較性能試験を行った結果を示す。図5は、発熱体Hにおける発熱量(W)とヒートパイプ10の熱抵抗値(K/W)との関係を示している。熱抵抗値は、発熱体Hの所定位置における温度と、放熱フィン2にファンから流入する冷却風の所定位置における温度との温度差を発熱量で除した値である。
In this example, the results of a comparative performance test and Comparative Example 1 made of aluminum and using alternative chlorofluorocarbon as the working fluid are shown. FIG. 5 shows the relationship between the heat generation amount (W) in the heating element H and the thermal resistance value (K / W) of the
ここで、実施例1のパイプ本体12では、図4を参照して、全幅W=29.7mm、厚さT=5.4mmのものを使用し、穴11が5つ形成され、各穴11が長径D1=5.28mm、短径D2=4.5mm、周長L=15.7mmのものを使用した。比較例1については、アルミニウムからなって同様の形状を有するものを使用し、作動液として代替フロンを注入したものを使用した。
Here, in the
図5に示すように、本実施例のヒートパイプ10では、比較例1と比較して全体として、熱抵抗値を低くすることができ、効率良く熱輸送することができることがわかる。これは、上記のとおり作動流体として作動水Wを使用しているからである。また、比較例1では、1000Wまでは発熱量が高くなるにつれて熱抵抗値は低くなる傾向を示すものの、1000W以上となると熱抵抗値が高くなってしまう。一方、実施例1ではいずれの発熱量でも、比較例1と比較して低く安定した値を示すことができた。
As shown in FIG. 5, in the
本実施例では、同様の銅からなる一つの穴のみが形成されたパイプに作動水Wを封入した比較例2と比較性能試験を行った。
実施例2では、上記実施例1のパイプ本体12を3本使用し、発熱体Hの発熱量を500Wとし、ファンから放熱フィン2へ冷却風を毎秒2mで送風した時の発熱体Hの所定位置における温度と、放熱フィン2にファンから流入する冷却風の所定位置における温度との温度差を測定した。その結果温度差は、41.2Kであった。
In this example, a comparative performance test was conducted with Comparative Example 2 in which the working water W was sealed in a pipe in which only one hole made of the same copper was formed.
In the second embodiment, three
一方、比較例2として、パイプ本体12の各穴11と同様の周長Lを有する一つの穴が形成されたパイプを、実施例2の穴11の設置数を同じようにするために、計15本使用し、同様に発熱体Hの発熱量を500W、冷却風の風速を毎秒2mとして、生じる温度差を計算により求めた。その結果、温度差は48.2Kとなり、実施例2のようにパイプ本体12を3本使用した場合には、7K温度差が小さくなり、約15%性能が向上したことがわかる。
On the other hand, as Comparative Example 2, a pipe in which one hole having the same circumferential length L as each
以上のように、本実施形態の冷却器1のヒートパイプ10では、パイプ本体12が銅または銅合金からなり、複数の穴11を有するものとし、穴11に作動水Wが封入された構成としていることで、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体Hを冷却することができる。特に、連通部14、15を有し、液相と気相とのそれぞれの作動水Wが異なる穴11を流通して循環可能としていることで、さらに効率良く熱輸送を行って発熱体Hを冷却することができる。また、それ故に、穴11の内部にウィックを設けない構成としても効率良く熱輸送を行うことができ、これにより容易かつ低コストで製造することができる。
As described above, in the
なお、上記実施形態では、パイプ本体12は、連通部14、15を有する構成としたが、これに限るものではなく、各穴11が独立して、内部で作動水Wを循環させるようにしても良い。また、被覆プレート13で被覆されているものとしたが、これに限るものではなく、パイプ本体12が露出した構成とし、パイプ本体12自体に発熱体Hや放熱フィン2を接続するものとしても良い。
In addition, in the said embodiment, although the pipe
また、上記実施形態では、パイプ本体12は、5つの穴11を有するものとしたが、これに限るものではなく、少なくとも2つ以上有するものとすれば良い。また、各穴11の断面形状は、概略楕円形状としたが、これに限るものではなく、真円状としても良く、あるいは、図6に示す変形例のパイプ本体20のように、各穴21を矩形状とし、両縁20a側のみ穴21の形状を外形に合わせて曲面状に形成しても良い。また、上記においては、いずれも各穴の断面積は略等しいものとしたが、これに限るものではなく、大小異なるものとしても良い。さらに効率良く熱輸送させるために、複数の穴の一部または全体に選択的に溝や網などのウィックを設けるものとしても良い。また、上記実施形態では、パイプ本体12は、扁平状に形成され、穴11は一列に配列するものとしたが、これに限るものでは無い。例えば、図7に示すように穴22を千鳥状に配置したり、あるいは、図8に示すように、穴23を環状に配置して、さらには中央部にも配置するような構造としても良い。これらのように配置することで、各穴の熱の伝達条件を異なるものとして、上記同様に異なる穴同士で圧力差を生じさせて、効率良く循環させて熱輸送させることが可能となる。
Moreover, in the said embodiment, although the pipe
また、上記実施形態の冷却器1においては、発熱体Hがヒートパイプ10の一端部側に設けられ、冷却手段となる放熱フィン2が他端部側に設けられるものとしたが、これに限るものではない。図9の変形例の冷却器25に示すように、冷却フィン26を一端部から他端部にかけて全体にわたって設けるものとしても良い。このようにしても、発熱体Hが一端部側に偏って設けられていることで、一端部から他端部にかけて温度勾配が生じており、これによりヒートパイプ10のパイプ本体11の内部の作動水を循環させて、発熱体Hからの熱を輸送して放熱フィン26で冷却することができる。
Moreover, in the cooler 1 of the said embodiment, although the heat generating body H was provided in the one end part side of the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図10は、本発明の第2の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, members that are the same as those used in the above-described embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図10に示すように、本実施形態のヒートパイプ30は、複数のパイプ本体31と、パイプ本体31の一端部及び他端部にそれぞれ設けられたヘッダー32、33と、パイプ本体31内部に封入された図示しない作動水とを備える。ここで、パイプ本体31は、第1の実施形態同様に、銅または銅合金からなり、複数の穴34が一列に配列して形成され全体として扁平状に形成されている一方、連通部を有しておらず、各穴34が両端に開口している。一方、ヘッダー32、33には、各パイプ本体31の各穴34と連通する連通孔32a、33aが形成されている。すなわち、各パイプ本体31の穴34は、ヘッダー32、33により他の穴34と連通しつつ密閉状態とされている。なお、作動水は、一方のヘッダー33に予め設けられた導入口33bから封入されている。また、本実施形態では被覆体については省略されているが、被覆体を備える構成としても良いし、備えない構成としても良い。
As shown in FIG. 10, the
本実施形態のヒートパイプ30においては、複数の穴34を有するパイプ本体31を複数備えることにより、さらに効果的に発熱体Hからの熱を輸送することができる。また、本実施形態においては、各パイプ本体31の各穴34に存在する作動水を、両端部のヘッダー32、33を経て同じパイプ本体31の他の穴34、あるいは、他のパイプ本体31の穴34に通るように循環させることができる。すなわち、一の穴34の一端で発熱体からの熱によって気相となった作動水を他端側まで移動させ、他端で放熱フィンに放熱して冷却、凝縮して液相となった作動水を一方のヘッダー33を経て他の穴34の他端から一端側まで移動させるようにすることができる。このため、一つの穴34の内部で、気相の作動水が液相の作動水の還流を妨げ循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これにより効率良く熱輸送を行うことができる。
In the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図11は、本発明の第3の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, members that are the same as those used in the above-described embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図11に示すように、本実施形態の冷却器40は、ヒートパイプ41と、ヒートパイプ41が支持され、発熱体Hが接続されるプレート42と、ヒートパイプ41に接続された冷却手段である放熱フィン43とを備える。プレート42は、例えばアルミニウムなどから形成されている。また、ヒートパイプ41は、複数の穴44を有するパイプ本体45と、パイプ本体45の穴44の内部に封入された作動水Wとを有する。パイプ本体45の各穴44は、プレート42に近接離間する方向に複数回折り返して配設されて無端状に形成されている。また、作動水Wは、本実施形態ではパイプ本体45の各穴44の内部において、液相と気相とが交互に入れ替わるようにして存在している。
As shown in FIG. 11, the cooler 40 of the present embodiment is a
本実施形態の冷却器40のヒートパイプ41においては、発熱体Hが設けられるプレート42に接する範囲では、該発熱体Hからの熱により、パイプ本体45の内部の作動水Wの内、液相を示すものが蒸発し圧力が上昇する。一方、放熱フィン43が設けられる範囲では、該放熱フィン43に放熱されることにより、パイプ本体45の内部の作動水Wの内、気相を示すものが冷却、凝縮し、圧力が低下する。このため、発熱体Hが設けられる範囲と、放熱フィン43が設けられる範囲とで圧力差が生じ、液相と気相とが交互に入れ替わるようにして存在する作動水Wは、パイプ本体45の無端状に形成された各穴44において循環することととなり、これより発熱体Hからの熱を効率良く放熱フィン43に輸送し、冷却することができる。
In the
なお、本実施形態では、パイプ本体45は、プレート42に近接離間する方向に複数回折返して配設されているものとしたが、これに限るものではない。例えば、図12に示すように、プレート42と略平行な方向に複数回折り返して配設されるものとしても良い。
In the present embodiment, the pipe
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図13から図15は、本発明の第4の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. 13 to 15 show a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, members that are the same as those used in the above-described embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図13及び図14に示すように、本実施形態の冷却器50は、ヒートパイプ51と、ヒートパイプ51が支持され発熱体Hが接続されるプレート52と、ヒートパイプ51に接続された冷却手段である放熱フィン53とを備える。プレート52は、例えばアルミニウムなどから形成されている。また、ヒートパイプ51は、本実施形態は複数の穴を有するパイプ本体として、互いの穴55、57が連通する第一のパイプ本体56及び第二のパイプ本体58と、第一のパイプ本体56及び第二のパイプ本体58の内部に封入された作動水Wとを備える。第一のパイプ本体56は、発熱体H側のものとして、プレート52に一面56aを露出させるようにして埋め込まれている。第一のパイプ本体56の各穴55の両端は閉塞されている。また、第二のパイプ本体58は、本実施形態では複数備え、第一のパイプ本体56の穴55が延設される方向に配列するようにして、一面56aに略垂直に立設され一端部が接続されている。各第二のパイプ本体58において、各穴57は、第一のパイプ本体56の各穴55と対応しており、一端でそれぞれ対応する穴55と連通するとともに、他端が閉塞されている。また、放熱フィン53は、複数の第二のパイプ本体58の間に介装されるようにして設けられている。
As shown in FIGS. 13 and 14, the cooler 50 of the present embodiment includes a
本実施形態の冷却器50のヒートパイプ51では、発熱体Hから熱が発せられると、熱はプレート52及び第一のパイプ本体56を介して、該第一のパイプ本体56の穴55の内部に存在する作動水Wに伝達されることとなる。これにより作動水Wは、加熱され蒸発することにより、液相から気相へと変化することとなる。気相となった作動水Wは、放熱フィン52が設けられた第二のパイプ本体58の穴57へと流通することとなる。第二のパイプ本体58の内部において、作動水Wの熱は、第二のパイプ本体58を介して放熱フィン53に伝熱され放熱されることとなり、これにより冷却、凝縮され、気相から液相へと変化することとなる。そして、液相となった作動水Wは、同じ穴57を通って第一のパイプ本体56側へと流通し、循環することとなり、これにより発熱体Hから伝達された熱を輸送し放熱フィン53によって放熱して冷却することができる。
In the
また、本実施形態では、作動水Wが液相として存在する発熱体H側が第一のパイプ本体56の複数の穴55によって、複数のスペースに区切られている。このため、それぞれの第一のパイプ本体56の穴55の作動水Wは、それぞれ独立して、対応する第二のパイプ本体58の穴57との間で循環し、熱輸送を行うこととなる。図15は、例えば、車両などに搭載し、車両の運転状況に応じて、冷却器50が傾斜した状態を示している。また、図16は、それぞれ一つの穴61a、62aとして複数の穴55、57と同様の容量を有する二つのパイプ本体61、62を組み合わせた比較例としてのヒートパイプ60を示している。図16に示すように、比較例としてのヒートパイプ60では、傾斜してしまうと、作動水Wが液相として存在する穴61aが一つのものとして形成されているから、作動水Wは、傾斜下側に偏ってしまう。このため、発熱体Hから熱を受け取って輸送可能な面積A60は作動水Wが存在する範囲に応じて減少してしまう。一方、図15に示すように、本実施形態の冷却器50のヒートパイプ51では、液相として存在する作動水Wは、第一のパイプ本体56の複数の穴55によって区切られており、したがって傾斜してしまっても、各穴55において傾斜下側に偏るのみで全体としては傾斜方向全体にわたって作動水Wが存在する状態を保つことができる。このため、傾斜状態が変化したとしても、発熱体Hから熱を受け取って輸送可能な面積A50を略一定に保つことができ、安定して熱輸送を行って発熱体Hの冷却を行うことができる。
Further, in the present embodiment, the heating element H side where the working water W exists as a liquid phase is divided into a plurality of spaces by the plurality of
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
1、25、40、50 冷却器
2、26、43、53 放熱フィン(冷却手段)
10、30、41、45、51 ヒートパイプ
11、21、22、23、34、44、55、57 穴
12、20、31 パイプ本体
13 被覆プレート(被覆体)
14、15 連通部
32、33 ヘッダー
56 第一のパイプ本体
58 第二のパイプ本体
H 発熱体
W 作動水
1, 25, 40, 50
10, 30, 41, 45, 51
14, 15
Claims (8)
該パイプ本体内部に封入された作動水とを備えることを特徴とするヒートパイプ。 A pipe body made of copper or a copper alloy and having a plurality of holes to be sealed, and
A heat pipe comprising working water sealed inside the pipe body.
前記パイプ本体は、前記穴の両端のそれぞれに、該穴同士を密閉状態で連通する連通部が形成されていることを特徴とするヒートパイプ。 The heat pipe according to claim 1,
The heat pipe according to claim 1, wherein the pipe body is formed with a communicating portion that communicates the holes in a sealed state at both ends of the hole.
前記パイプ本体を複数備えるとともに、
複数の前記パイプ本体の両端部のそれぞれに設けられ、該パイプ本体の前記穴同士を連通させるヘッダーによって、前記穴が密閉状態とされることを特徴とするヒートパイプ。 In the heat pipe according to claim 1 or claim 2,
With a plurality of the pipe bodies,
A heat pipe, wherein the holes are hermetically sealed by headers that are provided at both ends of the plurality of pipe bodies and communicate the holes of the pipe bodies.
前記パイプ本体は、複数の前記穴が略同一平面上に一列に配列するようにして全体として扁平状に形成されていることを特徴とするヒートパイプ。 In the heat pipe according to any one of claims 1 to 3,
The heat pipe according to claim 1, wherein the pipe body is formed in a flat shape as a whole so that the plurality of holes are arranged in a line on substantially the same plane.
前記パイプ本体を覆い、発熱体及び冷却手段が接続されるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被覆体を備えることを特徴とするヒートパイプ。 In the heat pipe according to any one of claims 1 to 4,
A heat pipe comprising a covering body made of aluminum or an aluminum alloy that covers the pipe body and to which a heating element and a cooling means are connected.
前記パイプ本体は、各前記穴が無端状に形成されていることを特徴とするヒートパイプ。 The heat pipe according to claim 1,
The said pipe main body has each said hole formed in endless shape, The heat pipe characterized by the above-mentioned.
前記パイプ本体は、発熱体側に配置される第一のパイプ本体と、該第一のパイプ本体に一端部が接続されるとともに、冷却手段が接続される第二のパイプ本体とを備えることを特徴とするヒートパイプ。 The heat pipe according to claim 1,
The pipe body includes a first pipe body disposed on the heating element side, and a second pipe body having one end connected to the first pipe body and a cooling means connected thereto. Heat pipe.
該ヒートパイプに接続された冷却手段とを備えることを特徴とする冷却器。 The heat pipe according to any one of claims 1 to 7,
And a cooling means connected to the heat pipe.
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