JP2013120053A - ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

【課題】熱輸送効率さらに向上させたヒートパイプを提供する。
【解決手段】ヒートパイプ１００は、多穴管を利用する。ヒートパイプ１００は、多穴管として、複数の貫通孔が多穴管の横断面において２次元的配置をもって設けられているものを用いる。そして、ヒートパイプ１００は、少なくとも１つの貫通孔３ｄは両端を開放したままで冷却ガスを通す通風路とし、他の貫通孔（３ａ、３ｂ、３ｃ）は、その両端を外部から遮断するとともに、その一端で別の貫通孔と連通し他端でさらに別の貫通孔と連通しており多穴管の両端を往復する流路を形成する。流路の内部には作動液が封入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートパイプに関する。

両端を閉じた細長の空洞に少量の作動液を封入したヒートパイプが知られている。ヒートパイプは、内部の作動液の気化熱と凝縮熱を利用して熱を輸送する装置である。ヒートパイプは、金属（特にアルミや銅などの熱伝導率の高い金属）のパイプに作動液を封止した比較的にシンプルな構成であるので安価であることも特徴の一つである。

ヒートパイプは、構造はシンプルであるが、これまで様々な改良が提案されてきた。例えば、特許文献１には、ヒートパイプを構成する単位細管の複数の断熱部に循環流発生手段を設け作動液を一定方向に循環させるように構成し、これにより軸方向の振動を活発化させるヒートパイプが提案されている。また、特許文献２には、熱輸送能力を向上させるべく、内部の細孔の断面積を特定の条件を満たす大きさとすることで、作動液の顕熱による熱輸送と潜熱による熱輸送とを熱輸送原理とするヒートパイプが提案されている。

特開平７−３３２８８１号公報 特開２００５−３３７６９１号公報

本明細書が開示する技術は、特許文献１や特許文献２の技術とは異なる観点の技術により熱輸送効率を向上させたヒートパイプを提供する。

本明細書が開示する新規なヒートパイプは、多穴管を利用する。多穴管とは、よく知られているように、１本の長尺材であってその長手方向に伸びる複数の貫通孔が設けられている長尺材である。特に本明細書が開示するヒートパイプは、複数の貫通孔が多穴管の横断面（長手方向に直交する断面）において２次元的配置をもって設けられている多穴管を用いる。そして、本明細書が開示するヒートパイプは、少なくとも１つの貫通孔は冷却ガスを通す通風路とし、他の貫通孔は、その両端を外部から遮断するとともに、その一端で別の貫通孔と連通し他端でさらに別の貫通孔と連通しており多穴管の両端を往復する流路を形成する。流路の内部には作動液が封入される。上記のヒートパイプは、自励振動式ヒートパイプとして使うことができる。

本明細書が開示するヒートパイプは、多穴管の複数の貫通孔の全てを作動液の流路とせず、少なくとも一つの貫通孔を通風路として利用する。貫通孔は断面において二次元に配置されているので、通風路は少なくとも２本の他の貫通孔と隣接する。従って通風路を通る冷却ガスが少なくとも２本の隣接貫通孔内の作動液を冷却する。それゆえ、ヒートパイプの熱輸送効率が向上する。なお、冷却ガスは、好ましくはラジエータなどで冷やされた不活性ガスであるが、空気であってもよい。

なお、流路は、その端部同士を連結して環状の流路とするのが、自励振動式ヒートパイプとしては好ましいが、流路は、その両端のそれぞれが行き止まりとなっているものであってもよい。環状の流路を構成して作動液が循環できるようにすると、還流効果が得られ、熱輸送能力の一層の向上が期待できる。

上記のヒートパイプは、貫通孔が二次元配置された多穴管を用い、しかもその端部を閉じて多穴管の両端を往復する流路を形成するので、簡単な工法で製造することができるという利点も有する。なお、多穴管は、アルミや銅などの熱伝達効率の高い金属製であることが望ましい。

上記のヒートパイプは、より好ましくは、多穴管の端部にて隣接する貫通孔の開口部を隔てている壁を切り欠いて多穴管の端面よりも内部で貫通孔同士を連通し、他の貫通孔と連通している３個以上の開口部が板材で覆われているのがよい。多穴管の端部の構造を簡単化することができる。

また、上記した通風路の内側面に、外部と通じており冷媒ガスが通り抜けるスリットが設けられているとさらに好ましい。通風路を有効に使い、通風路に隣接する貫通孔（流路）内の作動液を効率よく冷却することができる。スリットを有効に利用するために、通風路として利用する貫通孔内にクロスフローファンを取り付けるとなおよい。クロスフローファンは吹き出し口の長さを長くできるので、貫通孔に設けたスリットに風を通すのに適している。

さらに、また、本明細書が開示するヒートパイプは、流路断面積の異なる２本の流路が形成されているのがよい。さらには、ヒートパイプの横断面において中心部に断面積の大きい貫通孔（流路を形成する貫通孔）が配置されており、その周囲に断面積小さい貫通孔（流路を形成する貫通孔）が配置されていると一層よい。流路断面積の小さい流路では作動液が気化し易い。そのため、流路断面積の異なる流路を有するヒートパイプは、受熱量が少ないときには外側の流路断面積の小さい流路が作動し、受熱量が多くなると、内側の流路断面積の大きい流路が作動する。従って上記したヒートパイプは、受熱量の小さいときからの作動が早く、なおかつ、大きな受熱量にまで対応することができる。

第１実施例のヒートパイプの斜視図である。 図１のＡＡ線に沿った断面図である。 図１のＢＢ線に沿った断面図である。 第１実施例のヒートパイプの本体となる多穴管の斜視図である。 連通路を付した本体（多穴管）の斜視図である（前端部分）。 連通路を付した本体の斜視図である（後端部分）。 端部カバーを取り付けた本体の斜視図である（前端部分）。 端部カバーを取り付けた本体の斜視図である（後端部分）。 第２実施例のヒートパイプの斜視図である（ファンを取り外した状態）。 第２実施例のヒートパイプの斜視図である（ファンを取り付けた状態）。 第３実施例のヒートパイプの本体となる多穴管の斜視図である。 連通路を付した本体の斜視図である。 端部カバ−を取り付けた本体の斜視図である。 第３実施例のヒートパイプの完成図である。 第３実施例のヒートパイプの使用例である。 図５ＥのＦＦ線に沿った断面図である。 図５ＥのＧＧ線に沿った断面図である。 第４実施例のヒートパイプの本体となる多穴管の斜視図である。 連通路を付した本体の斜視図である（前端部分）。 連通路を付した本体の斜視図である（後端部分）。 端部カバ−と連通用短管を取り付けた本体の前端の斜視図である。 端部カバ−を取り付けた本体の後端の斜視図である。 第４実施例のヒートパイプの完成図である。 第４実施例のヒートパイプの使用例である。 図６ＧのＨＨ線に沿った断面図である。 図６ＧのＩＩ線に沿った断面図である。

図１に、第１実施例のヒートパイプ１００の斜視図を示す。ヒートパイプ１００は、半導体チップ９０を冷却する装置であり、本体２の上面に多数の半導体チップ９０が取り付けられている。後に詳細に説明するが、本体２の内部には４本の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄが形成されている。なお、図１では、端部カバー６ａや封止栓７によって隠れている貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃについては、その開口部だけを破線にて示している。４本の貫通孔は、本体２の横断面において縦２列横２列の２次元に配置されている。そのうちの３本（貫通孔３ａ、３ｂ、及び、３ｃ）は、板状の端部カバー６ａ（及び反対側の端部カバー６ｂ）と封止栓７によって、密閉されている。密閉されている３本の貫通孔は、内部で相互に繋がっており、１本の流路を形成している。その流路には、少量の作動液が封入されている。作動液は、例えば、水あるいはアンモニアである。流路には、作動液のほかにウィックが封入される場合もある。密封されない残りの１本（貫通孔３ｄ）は、両端を開放したままで通風路として利用される。その通風路（貫通孔３ｄ）の一方の端部にはファン９が取り付けられる。図１の矢印Ｒ１は、ファン９による風の流れを示している。

図１のＡＡ線に沿った断面を図２Ａに示し、ＢＢ線に沿った断面を図２Ｂに示す。なお、作動液は図示を省略している。以下では、説明のため、本体２のＺ軸方向の前側の端部を前端と称し、Ｚ軸方向の後ろ側の端部を後端と称する。前端、後端の定義は、他の実施例でも同様である。貫通孔３ａと３ｂは、本体２の前端２Ａで連通路４ａを通じて繋がっている（図２Ａ）。また、貫通孔３ｂと３ｃは、本体２の後端２Ｂで連通路４ｂを通じて繋がっている（図２Ｂ）。結局、貫通孔３ａ、３ｂ、及び、３ｃは、本体２の前端と後端の間を１．５往復する流路８を形成する。

次に、図３Ａ〜図３Ｅを参照してヒートパイプ１００の製造過程を説明する。図３Ａは、本体２の斜視図である。本体２は、断面の外形が矩形の長尺材であり、その長尺材を長手方向に貫通する４つの貫通孔３ａ−３ｄを有する。長尺材の長手方向に伸びる複数の貫通孔を有する長尺材は、多穴管と呼ばれる。本体２も多穴管である。図３Ａに良く示されているように、貫通孔３ａ−３ｄは、本体２の横断面において縦横それぞれ２列の２次元的に配置されている。「２次元的に配置されている」とは、別言すれば、複数の貫通孔が、本体２の横断面において直交する２方向のいずれの方向にも複数個が並ぶように配置されていることである。横断面とは、本体２の長手方向（図中の座標系におけるＺ方向）に直交する断面に相当する。

本体２は、塑性加工法の一つであるアルミニウムの押出成形によって作られる。なお、素材はアルミニウムに限られず、銅などでもよい。また、本実施例のヒートパイプ１００は、縦横それぞれ２列の合計４個の貫通孔を有しているが、貫通孔の数はいくつであってもよいことに留意されたい。

次に、本体２の端部に連通路４ａ、４ｂを作る。図３Ｂは、連通路４ａを付した本体２の前端２Ａの斜視図であり、図３Ｃは、連通路４ｂを付した本体２の後端２Ｂの斜視図である。連通路４ａは、前端２Ａにおける貫通孔３ａと３ｂの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。連通路４ｂは、後端２Ｂにおける貫通孔３ｂと３ｃの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。それゆえ、端部カバー６ａ、６ｂ（後述）を取り付けると、貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃは、外部から遮断されるとともに本体２（多穴管）の端面よりも内側で相互に連通する。図２Ａ、図２Ｂを用いて説明したように、連通路４ａ、４ｂにより、貫通孔３ａ、３ｂ、及び、３ｃは、本体２の両端を１．５往復する１本に繋がった流路８となる。

こうして作られた本体２の前端２Ａと後端２Ｂに、貫通孔の開口部を閉じる端部カバー６ａ、６ｂと、作動液を注入するための注入用短筒７を取り付ける。図３Ｄは、前端２Ａの斜視図である。前端２Ａには、貫通孔３ａと３ｂの開口部を閉じる板状の端部カバー６ａが取り付けられているとともに、注入用短筒７が貫通孔３ｃの開口部に取り付けられている。図３Ｅは、後端２Ｂの斜視図である。後端２Ｂには、貫通孔３ａ、３ｂ、及び、３ｃを閉じる板状の端部カバー６ｂが取り付けられている。次いで、注入用短筒７を通じて少量の作動液を注入した後、注入用短筒７を閉じて貫通孔３ｃを塞ぐ（図１参照）。注入用短筒７もアルミで作られており、溶接や加締めなどの方法で容易に閉じることができる。最後にファン９を取り付けて、図１に示したヒートパイプ１００が完成する。

ヒートパイプ１００の利点を説明する。ヒートパイプ１００は、複数の貫通孔が２次元的に配置された多穴管を利用する。多穴管は押出成形で作るのが安価である。ここで、同形状で同数の貫通孔が一列に並んだ多穴孔を製造する場合と、貫通孔が２次元配置された多穴管を製造する場合では、前者では金型の押出口の縦横比が大きくなり、後者は縦横比が小さくて済む。それゆえ、２次元配置の貫通孔を有する多穴管は、一列配置の貫通孔を有する多穴管に比べて低コストで製造できる。

また、ヒートパイプ１００は、多数の貫通孔の一つを通風路として用い、他の貫通孔を作動液の流路として密封する。作動液の流路を構成する複数の貫通孔が２次元的配置をもって設けられている。それゆえ、通風路は、流路を構成する貫通孔のうちの少なくとも２つの貫通孔と隣接する。通風路を通過する空気（冷却ガス）が隣接する貫通孔を通る作動液を効率よく冷却するので、ヒートパイプの熱輸送効率が向上する。

ヒートパイプ１００は、自励振動式ヒートパイプとして利用することもできる。自励振動式ヒートパイプは、パイプ内の作動液（熱媒体）を移動させる力として自身の振動力を用いる。その場合、半導体チップ９０の直近に位置する流路部分（貫通孔３ａに相当する流路部分）が、自励振動時期ヒートパイプの蒸発部に相当する。貫通孔３ｂ、３ｃに相当する流路部分が、凝縮部に相当する。流路内は、気相部と液相部が交互に存在する状態となる。蒸発部にて、作動液は半導体チップ９０の熱を奪い蒸発し新たな気泡が発生する（熱媒体は気化熱を奪う）。蒸発部では気泡発生により圧力が上昇する。一方、凝縮部では、冷却作用により気泡が液化し（このとき、熱媒体は凝縮熱を放出する）、圧力が低下する。蒸発部と凝縮部の圧力差により、自励的な圧力振動が発生し、流路内の気相と液相の熱媒体が、圧力の高い蒸発部から圧力の低い凝縮部へと移動する。熱媒体のこの移動により、潜熱と顕熱の両方の熱の輸送が同時に行われる。

次に、図４Ａと図４Ｂを参照して第２実施例のヒートパイプ１００ａを説明する。第１実施例のヒートパイプ１００との相違は、本体２の側面に、通風路（貫通孔３ｄ）に通じるスリット２ｆ、２ｇを設けたことと、クロスフローファン１９を採用したことである。図４Ａは、クロスフローファン１９を外した状態を示し、図４Ｂは、クロスフローファン１９を取り付けた状態を示す。図４Ａに示すように、スリット２ｆ、２ｇは、貫通孔３ｄに沿って本体２のほぼ端から端まで長く伸びている。また、スリット２ｆ、２ｇは、本体２の長手方向（Ｚ方向）から見て、相互に略９０度の角度で設けられている。図４Ａ、図４Ｂに示すように、クロスフローファン１９は通風路として利用する貫通孔３ｄの内部に取り付けられる。図４Ｂに示すように、クロスフローファン１９により、一方のスリット２ｆから風が通風路内に入り込み、他方のスリット２ｇから風が流れ出る（矢印Ｒ２、Ｒ３が風の流れを示している）。スリット２ｇ、２ｆと、噴き出し口の長さを長くできるクロスフローファン１９を採用することにより、通風路を有効に使うことができる。

次に図５Ａから図５Ｇを参照して第３実施例のヒートパイプ１００ｂを説明する。第３実施例のヒートパイプ１００ｂは、断面積の異なる２本の流路を有している。また、１本の流路は、その両端が連結され、封入された作動液が循環できる環状の閉じた経路となっている。

図５Ａは、ヒートパイプ１００ｂの本体２２となる多穴管の斜視図である。この多穴管は、２種類の貫通孔を有している。一つは、横断面において本体２２の中心部に配置された第１貫通孔３ａ−３ｄであり、他の一つは、横断面において第１貫通孔を囲むようにその周囲に配置された第２貫通孔である。第２貫通孔の断面積は、第１貫通孔の断面積よりも小さい。なお、図５Ａでは、第２貫通孔の全てには符号を付していないが、第２貫通孔を総称する場合は「第２貫通孔１３」と称する。また、４個の第１貫通孔３ａ−３ｄは、「第１貫通孔３」と総称する。第１実施例と同様に、便宜上、本体２２のＺ方向前側の端部を前端２２Ａと称し、Ｚ方向後ろ側の端部を後端２２Ｂと称する。

図５Ｂは、連通路を付した本体２２の斜視図である。連通路は、本体２２の端部において隣接する貫通孔開口部を隔てる壁を切り欠いたものである。第１貫通孔３の連通路は、第１実施例のものと同様である。第２貫通孔１３の連通路も、第１貫通孔のものと同様である。連通路１４ａは、第２貫通孔１３ｂと第２貫通孔１３ｃの開口部を隔てる壁を切り欠いて形成される。同様に、連通路１４ｂは、第２貫通孔１３ｄと第２貫通孔１３ｅの開口部を隔てる壁を切り欠いて形成される。このように、隣接する２個の開口部を１組として、開口部を隔てる壁を切り欠いて連通路が形成される。なお、貫通孔１３ａと１３ｆについては、連通路を形成しないことに留意されたい。貫通孔１３ａと１３ｆについては、後に別の部材により両者を連通させる。また、本体２２の後端２２Ｂでも同様に連通路が形成される。但し、後端２２Ｂでは、前端２２Ａにおいて連通路が作られなかった２本の貫通孔に対して連通路が形成される。例えば、第２貫通孔１３ｃと１３ｄは前端２２Ａでは連通路が形成されていないので、後端２２Ｂでは第２貫通孔１３ｃと１３ｄの間に連通路が形成される。こうして、第２貫通孔１３ｃと１３ｄは、前端２２Ａでは連通しないが後端２２Ｂで連通することになる。こうして、本体２２の両端が端部カバーで閉じられたとき、全ての第２貫通孔１３が１本の流路を構成することになる。

図５Ｃは、本体２２の前端２２Ａに端部カバー６ａと、注入用短筒７と、連通用短筒１７が取り付けられた状態を示している。注入用短筒７は、第１貫通孔３ｃに取り付けられる。連通用短筒１７は、第２貫通孔１３ａと１３ｆを囲むように取り付けられる。端部カバー６ａは、前端２２Ａにおいて、第１貫通孔３ｃと３ｄ、及び、第２貫通孔１３ａと１３ｆを除いた他の第１及び第２貫通孔の開口を覆う。図示を省略しているが、本体２２の後端２２Ｂには、第１貫通孔３ｄ以外の貫通孔（第２貫通孔１３含む）を覆う端部カバー６ｂが取り付けられる。第１貫通孔３ｄは、通風路として利用される。

図５Ｄは、注入用短筒７と、連通用短筒１７を閉じ、ファン２９を取り付けたヒートパイプ１００ｂの完成図である。注入用短筒７は、第１貫通孔３ｃに少量の作動液を注入した後に閉じられ封止栓となる。注入用短筒７は、アルミ製であり、溶接あるいは加締めなどの加工により簡単に閉じることができる。第１貫通孔３ａ−３ｄは第１実施例と同じように、本体２２を１．５往復する流路を形成する。

連通用短筒１７は、第２貫通孔１３ａに少量の作動液を注入した後に閉じられる。連通用短筒１７も、アルミ製であり、溶接あるいは加締めなどの加工により簡単に閉じることができる。但し、連通用短筒１７は、第２貫通孔１３ａと１３ｆを連通する空間を内部に残して閉じられる。こうして、複数の第２貫通孔１３は、本体２２の両端の間で複数回往復し、全体が環状に一巡する流路を構成する。第２貫通孔１３による流路については後述する。また、本体２２の後端２２Ｂにおいて、第１貫通孔３ｄの開口部にファン２９が取り付けられる。

図５Ｅは、ヒートパイプ１００ｂの使用例である。本体２２の上面に複数の半導体チップ９０が取り付けられる。ファン２９（図５Ｅでは不図示）を駆動すると、第１貫通孔３ｄを風が通る。矢印Ｒ４は、風の流れを示している。通風路（第１貫通孔３ｄ）を通る空気は、第１貫通孔３ｄの周囲にある複数の貫通孔（第２貫通孔も含む）を通る作動液を冷却する。

図５ＥのＦＦ線に沿った断面を図５Ｆに、ＧＧ線に沿った断面を図５Ｇに示す。なお、ファン２９は図示を省略している。図５Ｆに示すように、第２貫通孔１３ａと１３ｂは、本体２２の後端２２Ｂの側で連通している。第２貫通孔１３ｂと１３ｃは、本体２２の前端２２Ａの側で連通している（連通路１４ａ）。第２貫通孔１３ｃと１３ｄは、本体２２の後端２２Ｂの側で連通している。第２貫通孔１３ｄと１３ｅは、本体２２の前端２２Ａの側で連通している（連通路１４ｂ）。このようにして、第２貫通孔１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、本体２２の両端の間を複数回往復する１本の流路８を構成する。図５Ｆ、５Ｇに表れていない他の第２貫通孔も同様に相互に連通している。さらに、図５Ｇに示すように、第２貫通孔１３ａの前端側の開口部と第２貫通孔１３ｆの前端側の開口部は、連通用短筒１７によって連通している。第２貫通孔１３ａの前端側の開口部と第２貫通孔１３ｆの前端側の開口部は、流路８の両端に相当する。結局、全ての第２貫通孔１３は、本体２２の両端の間を複数回往復し、内部の作動液が循環することのできる一巡の流路となる。なお、第１貫通孔３が形成する流路は、第１実施例のヒートパイプ１００の流路８と同じ構造である。

ヒートパイプ１００ｂの利点を説明する。ヒートパイプ１００ｂは、断面積の異なる２本の流路を有している。断面積の大きい流路（第１貫通孔３で構成される第１流路）は、本体２２の横断面においてその中心に位置している。断面積の小さい流路（第２貫通孔１３で構成される第２流路）は、横断面において第１流路を囲むようにその周囲に配置されている。断面積が小さい方が、作動液が気化／凝縮し易い。そのため、ヒートパイプ１００ｂは、受熱量が小さいうちは第２流路の作動液が働いて熱を輸送する。しかも第２流路は、第１流路と比較するとヒートパイプ１００ｂの表面に近い方に配置されているため、外部と熱の授受がし易い。他方、断面積の大きな第１流路は大きな熱量を輸送することができる。流路断面積の異なる２本の流路を有するヒートパイプ１００ｂは、受熱量の小さいうちから作動するとともに、大きな熱量まで輸送することができる。

次に図６Ａから図６Ｉを参照して第４実施例のヒートパイプ１００ｃを説明する。図６Ａは、ヒートパイプ１００ｃの本体３２となる多穴管の斜視図である。この多穴管は、断面サイズの等しい９個の貫通孔３ａ−３ｉを有している。９個の貫通孔は、多穴管（本体３２）の横断面において２次元的に配置されている。この多穴管も、押出成形で作られる。ヒートパイプ１００ｃは、３個の通風路３ｇ、３ｈ、及び３ｉを有している。

次に、本体３２の端部に連通路を作る。図６Ｂは、連通路４ａと４ｂを付した本体３２の前端３２Ａの斜視図であり、図６Ｃは、連通路４ｃ、４ｄ、４ｅを付した本体３２の後端３２Ｂの斜視図である。連通路４ａは、前端３２Ａにおける貫通孔３ｂと３ｃの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。連通路４ｂは、前端３２Ａにおける貫通孔３ｅと３ｄの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。連通路４ｃは、後端３２Ｂにおける貫通孔３ｆと３ｅの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。連通路４ｄは、後端３２Ｂにおける貫通孔３ａと３ｂの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。連通路４ｅは、後端３２Ｂにおける貫通孔３ｃと３ｄの開口部を隔てる壁を切り欠いて作られる。連通路４ａ−４ｅにより、６本の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、及び、３ｆは、本体３２の両端を３往復する１本に繋がった流路となる。なお、前端３２Ａにおける貫通孔３ａと３ｆの開口部は、後に連通用短筒３７によって連通される。その結果、流路は、作動液が循環することのできる環状の閉じた流路となる。なお、ヒートパイプ１００ｃでは、貫通孔３ｇ、３ｈ、３ｉは、その両端が閉じられずに通風路として利用される。

こうして作られた本体３２の前端３２Ａに、貫通孔の開口部を閉じる端部カバー６ａと、作動液を注入するとともに、貫通孔３ａと３ｆを連通させる連通用短筒３７を取り付ける。図６Ｄは、前端３２Ａの斜視図である。前端２２Ａでは、貫通孔３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの開口部を閉じる板状の端部カバー６ａが取り付けられているとともに、貫通孔３ａと３ｆの開口部を囲むように連通用短筒３７が取り付けられている。図６Ｅは、後端３２Ｂの斜視図である。後端３２Ｂでは、貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、及び、３ｆの開口部を閉じる板状の端部カバー６ｂが取り付けられている。次いで、連通用短筒３７を通じて少量の作動液を注入した後、連通用短筒３７を閉じて貫通孔３ａと３ｆの開口を塞ぐ（図６Ｆ参照）。なお、このとき、連通用短筒３７は、貫通孔３ａと３ｆを連通する空間を内部に残して閉じられる。こうして、６本の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、及び、３ｆは、本体３２の両端の間で複数回往復し、全体が環状に一巡している流路を構成する。最後に、本体３２の後端３２Ｂに、貫通孔３ｇ、３ｈ、及び、３ｉの開口部の夫々に風を送る３連のファン３９が取り付けられて、ヒートパイプ１００ｃが完成する。

図６Ｇは、ヒートパイプ１００ｃの使用例である。本体３２の上面に複数の半導体チップ９０が取り付けられる。ファン３９を駆動すると、３個の貫通孔３ｇ、３ｈ、及び、３ｉを風が通る。矢印Ｒ５は、風の流れを示している。

図６ＧのＨＨ線に沿った断面を図６Ｈに、ＩＩ線に沿った断面を図６Ｉに示す。なお、図６ＩＩでは、ファン３９の図示を省略している。図６Ｈに示すように、貫通孔３ａと３ｂは、本体３２の後端３２Ｂの側で連通している（連通路４ｄ）。貫通孔３ｂと３ｃは、本体３２の前端３２Ａの側で連通している（連通路４ａ）。同様にして、６本の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、及び、３ｆは、この順序で端部同士が連結し、本体３２の両端の間で複数回往復する１本の流路８を形成する。図６Ｉに示すように、貫通孔３ａと３ｆは、前端を閉じられた連通用短筒３７によって、本体３２の前端３２Ａの側で連通している。即ち、６本の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、及び、３ｆは、環状の流路８を構成する。なお、貫通孔３ｇは通風路として利用されるので両端は開かれたままである。

ヒートパイプ１００ｃは、偶数個の貫通孔を、自励振動式ヒートパイプの流路に用いる。それゆえ、冷媒導入パイプを同一平面上で繋げることができる。これにより流路の両端を隣り合わせにすることができ、連結して環状の流路とするのが容易である。自励振動式ヒートパイプでは、流路の両端を繋いで環状の流路とすることで、還流効果が得られ熱輸送能力を概ね１０％程度向上させることができる。

実施例のヒートパイプに関する留意点を述べる。実施例では図を描く都合上、本体の長さを比較的短く描いたが、本体の長さは、冷却対象に応じて長くすることができる。実施例では、ヒートパイプの上面にのみ冷却対象の半導体チップ９０を配したが、冷却対象を配置する面はヒートパイプの側面や底面であってもよい。複数の貫通孔は、本体の横断面において２次元的に配置しているものであれば、その数に制限はない。

第１実施例の端部カバー６ｂ、第３実施例の端部カバー６ａなど、板材の端部カバーは、一枚で３個以上の開口部を覆うことがある。一枚の板材で３個以上の開口を覆うことができるのでヒートパイプの製造が簡単になる。第４実施例のヒートパイプ１００ｃにおいては、連通用短筒３７の代わりに、貫通孔の開口部を隔てている壁を切り欠き、板材で覆う構造としてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２、２２、３２：本体（多穴管）
２ｆ、２ｇ：スリット
３：貫通孔
４ａ、１４ａ、１４ｂ：連通路
６ａ、６ｂ：端部カバー
７：注入用短筒（封止栓）
８：流路
９、２９、３９：ファン
１３：貫通孔
１４ａ 連通路
１４ｂ 連通路
１７：連通用短筒
１９：クロスフローファン
９０：半導体チップ
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ：ヒートパイプ

Claims (7)

1. 多穴管であって複数の貫通孔がその長手方向と直交する横断面において２次元的配置をもって設けられている多穴管を用い、少なくとも１つの貫通孔は冷却ガスを通す通風路とし、他の貫通孔は、両端を外部から遮断されるとともに、その一端で別の貫通孔と連通し他端でさらに別の貫通孔と連通しており多穴管の両端の間を往復する流路を形成し、流路の内部に作動液を封入したことを特徴とするヒートパイプ。
2. 多穴管の端部にて隣接する貫通孔の開口部を隔てている壁を切り欠いて多穴管の端面よりも内部で貫通孔同士を連通し、３個以上の開口部が板材で覆われていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ。
3. 前記流路はその端部同士が連結された環状の流路となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートパイプ。
4. 前記通風路の内側面に、外部と通じており冷媒ガスが通り抜けるスリットが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
5. 前記通風路の内部にクロスフローファンが取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のヒートパイプ。
6. 流路断面積の異なる２本の流路が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートパイプ。
7. ヒートパイプの横断面において中心部に断面積の大きい貫通孔が配置されており、その周囲に断面積の小さい流路が配置されていることを特徴とする請求項６に記載のヒートパイプ。

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