JP2020003184A - ヒートパイプ構造体及びヒートパイプ構造体用かしめ治具 - Google Patents

ヒートパイプ構造体及びヒートパイプ構造体用かしめ治具 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止しつつ、ベースブロックにヒートパイプが確実且つ安定して固定されているヒートパイプ構造体及びヒートパイプ構造体用かしめ治具を提供することを目的とする。【解決手段】発熱体と熱的に接続可能な背面部を有するベースブロックと、前記ベースブロックの正面部に固定され、前記ベースブロックの面内方向に沿って配設された受熱筒部を有するヒートパイプと、を備え、前記ベースブロックは、長手方向及び幅方向を有し、前記受熱筒部が収容された凹部と、前記凹部の幅方向両側から前記受熱筒部の外周面に沿って突出した一対の壁部と、を有し、前記ヒートパイプのコンテナが、前記凹部及び前記一対の壁部にかしめ固定され、前記一対の壁部の先端部同士の間にて、前記かしめの方向とは反対方向に突出している突出形状部を有するヒートパイプ構造体。【選択図】図１

Description

本発明は、作動流体が封入された熱輸送部材であるヒートパイプと該ヒートパイプが熱的に接続されたベースブロックを備えたヒートパイプ構造体、及びヒートパイプに対してかしめることで、ヒートパイプをベースブロックに熱的に接続させるヒートパイプ構造体用かしめ治具に関するものである。
従来、半導体素子を利用した制御機器等の冷却に使用する冷却装置として、冷媒が沸騰する際の潜熱を利用して発熱体を冷却する冷却装置が知られている。この冷却装置は、例えば、発熱体と熱的に接続されるベースブロックと該ベースブロックに熱的に接続されるヒートパイプが備えられている。ヒートパイプは熱輸送部材である。ヒートパイプのコンテナは、密閉容器であり且つ内部は減圧処理がされている。また、コンテナ内部には作動流体が封入されている。ヒートパイプは、この作動流体の相変化による潜熱を利用して、ベースブロックが発熱体から受けた熱を輸送する。
ベースブロックにヒートパイプを熱的に接続するにあたり、ベースブロックとヒートパイプ間の熱的接続性とベースブロックに対するヒートパイプの固定安定性とを付与するために、ベースブロックにヒートパイプを確実且つ安定して固定することが要求されている。
そこで、ベースブロックとベースブロックに熱的に接続されるヒートパイプが備えられている冷却装置としては、例えば、ヒートパイプと、金属製の平板状ブロックと、平板状ブロックの一方の面側に面方向に沿って形成された取付溝部と、取付溝部に配設されたヒートパイプの一端部と、平板状ブロックにおける取付溝部の近傍を厚さ方向に窪ませることにより相対的に形成される凸部であり、かつ取付溝部の内側に折り曲げられて前記ヒートパイプの一端部に係合された固定用ツメ部とを備えている冷却装置が提案されている（特許文献１）。
特許文献１では、ヒートパイプは固定用ツメ部による平板状ブロックの板厚方向での拘束力によって取付溝部内に固定される。しかし、特許文献１では、かしめ治具のヒートパイプに対向する中央部は平坦になっており、ヒートパイプは、その周方向全体にわたって、平板状ブロック方向への応力が付加される。ヒートパイプは、その内部空間が減圧処理されており、コンテナの周方向全体にわたって一定方向への押圧がかかると、押圧に対する逃げ場がないことから、コンテナに座屈や裂けが生じる場合がある。コンテナに裂けや座屈が生じると、コンテナの気密性が低下して熱輸送部材としての機能が低下する。また、コンテナに座屈が生じると、固定用ツメ部のコンテナに対する拘束力が低下して、ベースブロックにヒートパイプを確実且つ安定して固定することができなくなってしまう場合がある。さらに、特許文献１では、ヒートパイプは、下側は取付溝部内に固定され、上側は固定用ツメ部でかしめられているので、ヒートパイプの外観からは、コンテナに生じた座屈や裂けを発見することが難しい。
また、ヒートパイプやベースブロックの寸法にばらつきがあると、かしめ治具にて同じ押圧力でかしめても、座屈や裂けの発生の有無にばらつきが生じてしまう。一方で、コンテナに座屈や裂けが生じることを防止するために、かしめ治具による押圧を緩めてしまうと、やはり、十分な固定用ツメ部の拘束力が得られず、ベースブロックにヒートパイプを確実且つ安定して固定することができなくなってしまい、ひいては、ベースブロックとヒートパイプ間の熱的接続性が低下してしまう場合がある。
特開２００１−２４８９８２号公報
上記事情に鑑み、本発明は、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止しつつ、ヒートパイプに対する十分な拘束力を得ることで、ベースブロックにヒートパイプが確実且つ安定して固定されているヒートパイプ構造体及びヒートパイプ構造体用かしめ治具を提供することを目的とする。
本発明の態様は、発熱体と熱的に接続可能な背面部を有するベースブロックと、前記ベースブロックの正面部に固定され、前記ベースブロックの面内方向に沿って配設された受熱筒部を有するヒートパイプと、を備え、前記ベースブロックは、長手方向及び幅方向を有し、前記受熱筒部が収容された凹部と、前記凹部の幅方向両側から前記受熱筒部の外周面に沿って突出した一対の壁部と、を有し、前記ヒートパイプのコンテナが、前記凹部及び前記一対の壁部にかしめ固定され、前記一対の壁部の先端部同士の間にて、前記かしめの方向とは反対方向に突出している突出形状部を有するヒートパイプ構造体である。
上記ヒートパイプ構造体の態様では、ヒートパイプの受熱筒部をベースブロックの凹部と一対の壁部にかしめ固定する際に、かしめの方向とは反対方向に突出している突出形状部が、ヒートパイプに形成される。ヒートパイプに形成された突出形状部は、上記かしめ固定の際に、コンテナの一部領域がかしめの方向とは反対方向に逃げて形成された部位である。
本発明の態様は、前記一対の壁部が、前記受熱筒部の外周面に沿って突出し且つ前記受熱筒部の長手方向に沿って延在した一対の突条部であり、前記一対の突条部の各々が、前記受熱筒部の外周面と圧接する圧接面を有するヒートパイプ構造体である。
本発明の態様は、前記コンテナと接している部位における前記一対の壁部の先端部同士の間隔が、前記コンテナの全周長に対して５％以上４０％以下の寸法であるヒートパイプ構造体である。なお、「先端部同士の間隔」とは、一対の先端部間の直線距離における間隔を意味する。
本発明の態様は、前記コンテナの長手方向に対して直交方向における前記突出形状部の周方向の長さが、前記コンテナの全周長に対して５％以上４０％以下の長さであるヒートパイプ構造体である。なお、「突出形状部の周方向の長さ」とは、突出形状部の外面にて形成される縁部の長さを意味する。
本発明の態様は、前記コンテナの長手方向に対して直交方向における前記突出形状部の形状が、曲部を有する形状であるヒートパイプ構造体である。
本発明の態様は、前記コンテナの長手方向に対して直交方向における前記突出形状部の形状が、円弧状であるヒートパイプ構造体である。
本発明の態様は、ベースブロックに設けられた突出した一対の壁部を曲げてヒートパイプの受熱筒部にかしめることにより、前記ベースプレートに前記ヒートパイプを固定させるヒートパイプ構造体用かしめ治具であって、前記一対の壁部に対する当接部位となり且つ前記ヒートパイプの外周面に沿って傾斜した状態で延在する一対のかしめ部と、前記一対のかしめ部の間に設けられ、前記一対の壁部の各先端部に対向した状態で前記各先端部に対する当接部位となり、且つ前記一対のかしめ部に対してかしめ方向に突出した一対の突起部と、前記一対の突起部の間に形成された、かしめ方向とは反対方向に窪んだ窪み形状部と、を有するヒートパイプ構造体用かしめ治具である。
上記ヒートパイプ構造体用かしめ治具の態様では、一対の壁を曲げてヒートパイプの受熱筒部にかしめる際に、一対の壁部の各先端部が、かしめ方向に突出した一対の突起部に当接する。また、かしめ方向とは反対方向に窪んだ窪み形状部を有することで、ヒートパイプの受熱筒部をベースブロックの一対の壁部にかしめ固定する際に、コンテナの一部領域（窪み形状部に対向した領域）が窪み形状部へ逃げて、かしめの方向とは反対方向に突出する突出形状部がヒートパイプに形成される。
本発明の態様は、前記一対の突起部の間隔が、かしめ方向に対して直交方向における前記一対のかしめ部の長さと窪み形状部の長さの合計に対して、２０％以上８０％以下の寸法であるヒートパイプ構造体用かしめ治具である。なお、「一対の突起部の間隔」とは、一対の突起部間の直線距離における間隔を意味する。
本発明の態様は、かしめ方向に対して直交方向における前記窪み形状部の形状が、曲部を有する形状であるヒートパイプ構造体用かしめ治具である。
本発明の態様は、かしめ方向に対して直交方向における前記窪み形状部の形状が、円弧状であるヒートパイプ構造体用かしめ治具である。
本発明のヒートパイプ構造体の態様によれば、ヒートパイプの受熱筒部をベースブロックの凹部と一対の壁部にかしめ固定の際に、コンテナの一部領域がかしめの方向とは反対方向に逃げて形成された突出形状部を有することにより、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることが防止されており、また、ベースブロックにヒートパイプが確実且つ安定して固定されているヒートパイプ構造体を得ることができる。また、かしめ固定の際に、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることが防止されていることから、かしめ治具によるかしめ方向への押圧力を高めることができるので、ヒートパイプに対する十分な拘束力が得られ、ベースブロックとヒートパイプ間の密着性が向上して、結果、ベースブロックとヒートパイプ間の熱的接続性が向上する。
また、本発明のヒートパイプ構造体の態様によれば、コンテナの一部領域がかしめの方向とは反対方向に逃げて形成された突出形状部を有することにより、ヒートパイプやベースブロックの寸法にばらつきがあっても、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることが防止されている。
本発明のヒートパイプ構造体の態様によれば、コンテナと接している部位における一対の壁部の先端部同士の間隔が、コンテナの全周長に対して５％以上４０％以下の寸法であることにより、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることがより確実に防止されている。
本発明のヒートパイプ構造体の態様によれば、コンテナの長手方向に対して直交方向における突出形状部の周方向の長さが、コンテナの全周長に対して５％以上４０％以下の長さであることにより、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることがより確実に防止されている。
本発明のヒートパイプ構造体用かしめ治具の態様によれば、ヒートパイプ構造体用かしめ治具を用いてヒートパイプの受熱筒部をベースブロックの一対の壁部にかしめ固定する際に、コンテナの一部領域がヒートパイプ構造体用かしめ治具の窪み形状部へ逃げて、ヒートパイプに、かしめの方向（かしめ治具の押圧方向）とは反対方向に突出する突出形状部を形成する。コンテナの一部領域が窪み形状部へ逃げてヒートパイプに突出形状部を形成することにより、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止でき、また、ベースブロックにヒートパイプを確実且つ安定して固定することができる。また、かしめ固定の際に、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止できることから、かしめ方向への押圧力を高めることができるので、ヒートパイプに対する十分な拘束力が得られ、ベースブロックとヒートパイプ間の密着性を向上させることができ、結果、ベースブロックとヒートパイプ間の熱的接続性を向上させることができる。
また、本発明のヒートパイプ構造体用かしめ治具の態様によれば、コンテナの一部領域が窪み形状部へ逃げてヒートパイプに突出形状部を形成することにより、ヒートパイプやベースブロックの寸法にばらつきがあっても、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止できる。
本発明のヒートパイプ構造体用かしめ治具の態様によれば、一対の突起部の間隔が、かしめ方向に対して直交方向における一対のかしめ部の長さと窪み形状部の長さの合計に対して２０％以上８０％以下の寸法であることにより、ヒートパイプに座屈や裂け等の欠陥が生じることをより確実に防止できる。
本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体の断面を概略的に示す説明図である。 本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体用かしめ治具の断面の説明図である。 本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体用かしめ治具を用いて、ヒートパイプ構造体を製造する際の断面を概略的に示す説明図であり、（ａ）図は、かしめ工程開始前、（ｂ）図は、かしめ工程開始当初、（ｃ）図は、かしめ工程後半、（ｄ）図は、かしめ工程後の説明図である。 本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体の使用方法例の説明図である。
以下に、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体とヒートパイプ構造体用かしめ治具について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体の断面を概略的に示す説明図である。図２は、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体用かしめ治具の断面の説明図である。図３は、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体用かしめ治具を用いて、ヒートパイプ構造体を製造する際の断面を概略的に示す説明図であり、（ａ）図は、かしめ工程開始前、（ｂ）図は、かしめ工程開始当初、（ｃ）図は、かしめ工程後半、（ｄ）図は、かしめ工程後の説明図である。図４は、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体の使用方法例の説明図である。
まず、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体について説明する。
図１に示すように、ヒートパイプ構造体１は、発熱体（図示せず）と熱的に接続可能な背面部１０ａと背面部１０ａと対向した正面部１０ｂを有するベースブロック１０と、ベースブロック１０の正面部１０ｂに固定され、ベースブロック１０の面内方向に沿って配設された受熱筒部２１ａを有するヒートパイプ２１と、を備えている。
ベースブロック１０は、長手方向及び幅方向を有している。ベースブロック１０の形状は、特に限定されないが、ヒートパイプ構造体１では、所定の厚さを有する板状部材であり、平面視の形状は矩形状となっている。背面部１０ａと正面部１０ｂが、ベースブロック１０の主表面となっている。なお、「平面視」とは、ヒートパイプ２１の熱輸送方向に対して直交方向、且つ正面部１０ｂに対向する方向から視認した状態を意味する。
ベースブロック１０の正面部１０ｂは、受熱筒部２１ａが収容された凹部１１と、凹部１１の幅方向両側から受熱筒部２１ａの外周面に沿って突出した一対の壁部１２ａ、１２ａとを有する。ヒートパイプ２１の受熱筒部２１ａは、凹部１１及び一対の壁部１２ａ、１２ａにかしめ固定されている。
凹部１１は、ベースブロック１０の面内方向に沿って、例えば、ベースブロック１０の長手方向に延在している。凹部１１の長手方向に対して直交方向（以下、「幅方向」ということがある。）の形状は、ヒートパイプ２１の幅方向の形状のうち、略下半分の形状に対応している。
一対の壁部１２ａ、１２ａは、凹部１１と同様、ベースブロック１０の面内方向に沿って設けられている。壁部１２ａは、例えば、凹部１１の延在方向に沿って延在し、凹部１１の延在方向と平行して延在している。また、一対の壁部１２ａ、１２ａは、幅方向断面において、凹部１１の上方に向かって突出するとともに、相互に近接するように、凹部１１の幅方向中心に向かって曲げられている。一対の壁部１２ａ、１２ａは、一対の壁部１２ａ、１２ａと対向する受熱筒部２１ａの外周面２１ｃに沿って突出し、且つ受熱筒部２１ａの長手方向（図中のＸ方向）に沿って延在した一対の突条部であるのが好ましい。このとき、一対の突条部の各々は、一対の突条部と対向する受熱筒部２１ａの外周面２１ｃと圧接する圧接面１２ｃを有する。一対の突条部が一対の圧接面１２ｃ、１２ｃを有することで、一対の突条部と受熱筒部２１ａとの接触面積が増大し、ベースブロック１０とヒートパイプ２１間の密着性が向上する。
ヒートパイプ２１は、一方端の端面と他方端の端面とが封止された管形状のコンテナ２２と、コンテナ２２の内部に設けられたウィック構造体２４と、コンテナ２２の内部空間である空洞部２５に封入された作動流体と、を備えている。コンテナ２２の空洞部２５は、密封された空間であり、減圧処理がされている。コンテナ２２の材質としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等を挙げることができる。また、作動流体は、コンテナ２２の材料との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、代替フロン、パーフルオロカーボン、シクロペンタン等を挙げることができる。ウィック構造体２４としては、毛細管力を生じる構造体であれば、特に限定されず、例えば、コンテナ２２の長手方向に沿って延在した複数の細溝（グルーブ）、金属粉の焼結体、金属メッシュ等を挙げることができる。なお、図１では、液相の作動流体の還流抵抗の増大を防止する点から、グルーブが使用されている。
図１に示すように、受熱筒部２１ａにおけるコンテナ２２の幅方向断面は、略円形状である。このうち、受熱筒部２１ａにおけるコンテナ２２は、一対の壁部１２ａ、１２ａの先端部１３、１３の間に、かしめの方向（図中のＹ方向）とは反対方向に突出している突出形状部１４を有している。突出形状部１４は、凹部１１とは反対方向に突出している。コンテナ２２の幅方向断面において、先端部１３の位置を境に、コンテナ２２の曲率が変化している。突出形状部１４は、受熱筒部２１ａをベースブロック１０の凹部１１と一対の壁部１２ａ、１２ａにかしめ固定する際に、コンテナ２２のうち、一対の壁部１２ａ、１２ａの先端部１３、１３間の領域がかしめの方向とは反対方向に逃げて形成された部位である。
ヒートパイプ構造体１では、コンテナ２２の幅方向断面における突出形状部１４の形状は、曲部を有する形状となっている。より具体的には、コンテナ２２の幅方向断面における突出形状部１４の形状は、円弧状となっている。また、突出形状部１４のコンテナ２２の曲率は、一対の壁部１２ａ、１２ａと対向し、圧接された受熱筒部２１ａの外周面２１ｃにおけるコンテナ２２の曲率よりも、大きい態様となっている。
受熱筒部２１ａにおけるコンテナ２２が、かしめの方向とは反対方向に逃げて形成された突出形状部１４を有することにより、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることが防止されており、また、ベースブロック１０に受熱筒部２１ａが確実且つ安定して固定されているヒートパイプ構造体１を得ることができる。また、かしめ固定の際に、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることが防止されていることから、かしめ治具によるかしめ方向への押圧力を高めることができるので、ヒートパイプ２１に対する十分な拘束力が得られ、ベースブロック１０と受熱筒部２１ａ間の密着性が向上して、結果、ベースブロック１０とヒートパイプ２１間の熱的接続性が向上する。
また、受熱筒部２１ａにおけるコンテナ２２が、かしめの方向とは反対方向に逃げて形成された突出形状部１４を有することにより、受熱筒部２１ａや一対の壁部１２ａ、１２ａの寸法にばらつきがあっても、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることが防止されている。
コンテナ２２外周面と接している部位における一対の壁部１２ａ、１２ａの先端部１３同士の間隔は、特に限定されないが、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることがより確実に防止されている点から、コンテナ２２の幅方向断面における全周長に対して５％以上４０％以下の寸法が好ましく、１０％以上２０％以下の寸法が特に好ましい。
コンテナ２２の幅方向断面における突出形状部１４の周方向の長さは、特に限定されないが、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることがより確実に防止されている点から、コンテナ２２の幅方向断面における全周長に対して５％以上４０％以下の長さが好ましく、１０％以上２０％以下の長さが特に好ましい。
次に、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体用かしめ治具，及び該ヒートパイプ構造体用かしめ治具を用いたヒートパイプ構造体の製造方法について、説明する。
図２、図３に示すように、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体用かしめ治具５０は、ベースブロック１０に設けられた突出した一対の壁部１２ａ、１２ａを曲げてヒートパイプ２１の受熱筒部２１ａにかしめることにより、ベースプレート１０にヒートパイプ２１を固定させる治具である。ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０は、底面部６０に略逆Ｕ字形状の溝部６１を有する治具であり、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０を鉛直方向下方（図２、３中の矢印Ｚ方向）に移動し、溝部６１を一対の壁部１２ａ、１２ａに押し当てて、一対の壁部１２ａ、１２ａを共に押圧する。
ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０の溝部６１は、一対のかしめ部５１、５１と、一対のかしめ部５１、５１間、且つ一対のかしめ部５１、５１よりも溝部６１の幅方向内側に設けられた一対の突起部５２、５２と、一対の突起部５２、５２間に形成された窪み形状部５３と、を有している。上記から、一対の突起部５２、５２は、それぞれ、一対のかしめ部５１、５１と窪み形状部５３との間に配置されている。
一対のかしめ部５１、５１は、ヒートパイプ２１の外周面に沿って傾斜した状態で延在している。一対のかしめ部５１、５１は、一対の壁部１２ａ、１２ａに対する当接部位となる。一対のかしめ部５１、５１を一対の壁部１２ａ、１２ａに押し当ててヒートパイプ構造体用かしめ治具５０を鉛直方向下方に移動させることで、一対の壁部１２ａ、１２ａの各々は、一対の壁部１２ａ、１２ａと対向する受熱筒部２１ａの外周面２１ｃと圧接する圧接面１２ｃが形成される。なお、図２、３では、溝部６１の幅方向における一対のかしめ部５１、５１の形状は、楕円弧状となっている。
一対の突起部５２、５２は、一対のかしめ部５１、５１に対してかしめ方向である鉛直方向下方に突出した突起である。一対の突起部５２、５２は、かしめ工程時に、一対の壁部１２ａ、１２ａの各先端部１３、１３に対向する位置に形成されている。一対の突起部５２、５２は、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０を鉛直方向下方に移動させることで一対の壁部１２ａ、１２ａが受熱筒部２１ａの外周面２１ｃと圧接する圧接面１２ｃが形成される際に、各先端部１３、１３が当接する部位である。従って、一対の突起部５２、５２の高さは、一対の壁部１２ａ、１２ａの肉厚と同等程度となっている。なお、図２、３では、一対の突起部５２、５２の先端部は、それぞれ、溝部６１の幅方向外側に設けられた一対のかしめ部５１、５１方向に向いている。
窪み形状部５３は、かしめ方向（図２、３中の矢印Ｚ方向）とは反対方向に窪んだ部位である。溝部６１の幅方向における窪み形状部５３の形状は、特に限定されないが、図２では、曲部を有する形状である。より具体的には、溝部６１の幅方向における窪み形状部５３の形状は、円弧状となっている。また、窪み形状部５３の曲率は、一対のかしめ部５１、５１の曲率よりも、大きい態様となっている。ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０が、かしめ方向とは反対方向に窪んだ窪み形状部５３を有することにより、かしめ工程時に、受熱筒部２１ａの窪み形状部５３に対向した部位２１ｄがかしめの方向とは反対方向に逃げて、突出形状部１４が形成される（図１、図３（ｄ）参照）。従って、受熱筒部２１ａの突出形状部１４は、窪み形状部５３の形状に対応した形状を有している。
ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０が窪み形状部５３を有することにより、かしめ工程時に受熱筒部２１ａの窪み形状部５３に対向した部位２１ｄがかしめの方向とは反対方向に逃げることができるので、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止でき、また、受熱筒部２１ａをベースブロック１０に確実且つ安定して固定することができる。また、かしめ固定の際に、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥を防止できることから、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０によるかしめ方向への押圧力を高めることができるので、ヒートパイプ２１に対する十分な拘束力が得られ、ベースブロック１０と受熱筒部２１ａ間の密着性を向上させることができ、結果、ベースブロック１０とヒートパイプ２１間の熱的接続性が向上する。
また、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０が窪み形状部５３を有することにより、受熱筒部２１ａや一対の壁部１２ａ、１２ａの寸法にばらつきがあっても、受熱筒部２１ａに座屈や裂け等の欠陥が生じることを防止できる。
かしめ方向に対して直交方向における、一対のかしめ部５１、５１の長さと窪み形状部５３の長さの合計に対する一対の突起部５２、５２の間隔は、特に限定されないが、ヒートパイプ２１に座屈や裂け等の欠陥が生じることをより確実に防止できる点から、２０％以上８０％以下の寸法が好ましく、５０％以上７０％以下の寸法が特に好ましい。
次に、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０を用いたヒートパイプ構造体１の製造方法について、説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、ベースブロック１０の凹部１１にヒートパイプ２１を嵌挿し、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０の溝部６１を一対の壁部１２ａ、１２ａに当接させる。このとき、一対の壁部１２ａ、１２ａを一対のかしめ部５１、５１の部位で当接させ、また、一対の突起部５２、５２が、一対の壁部１２ａ、１２ａの各先端部１３、１３と所定の隙間を介して対向するように位置づける。
次に、図３（ｂ）に示すように、ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０を鉛直方向下方に移動させる。このとき、一対の壁部１２ａ、１２ａと接する受熱筒部２１ａの外周面２１ｃが幅方向外側の応力を受けて、受熱筒部２１ａの外周面２１ｃに一対の壁部１２ａ、１２ａが圧接されていく。受熱筒部２１ａの外周面２１ｃに一対の壁部１２ａ、１２ａが圧接されていく際に、一対の突起部５２、５２と一対の壁部１２ａ、１２ａの各先端部１３、１３との間に形成されていた隙間が縮まっていく。また、一対の壁部１２ａ、１２ａと接する受熱筒部２１ａの外周面２１ｃが幅方向外側の応力を受けるにともない、受熱筒部２１ａの窪み形状部５３に対向した部位２１ｄは、鉛直方向上方の応力を受ける。
ヒートパイプ構造体用かしめ治具５０をさらに鉛直方向下方へ移動させると、図３（ｃ）に示すように、一対の壁部１２ａ、１２ａが受熱筒部２１ａの外周面２１ｃと圧接する圧接面１２ｃが形成される。また、これにともない、受熱筒部２１ａの窪み形状部５３に対向した部位２１ｄは、鉛直方向上方に位置する窪み形状部５３に逃げていく。また、一対の壁部１２ａ、１２ａの先端部１３、１３が、一対の突起部５２、５２に当接する。従って、一対の突起部５２、５２によって、一対の壁部１２ａ、１２ａの各先端部１３、１３が一対の突起部５２、５２よりも幅方向内側（すなわち、窪み形状部５３）へ伸延することが防止される。
かしめ工程が終了すると、図３（ｄ）に示すように、受熱筒部２１ａに突出形状部１４が形成された状態で、受熱筒部２１ａがベースブロック１０の凹部１１と一対の壁部１２ａ、１２ａにかしめ固定されて、ヒートパイプ構造体１を製造することができる。
次に、本発明のヒートパイプ構造体の使用方法例について、説明する。本発明のヒートパイプ構造体は、電気・電子部品等を冷却する冷却装置として使用することができる。また、本発明のヒートパイプ構造体は、必要に応じて、ヒートパイプについて、受熱筒部以外の部位に熱交換手段（例えば、フィン等）を熱的に接続して、ヒートシンクとしてもよい。
以下に、本発明の実施形態例に係るヒートパイプ構造体１が、ヒートシンクの形態にて、冷却装置として移動体（例えば、鉄道）に使用される場合の例について説明する。図４に示すように、ヒートシンク１００は、冷却対象の発熱体である電気部品３００と熱的に接続された背面部１０ａを有するベースブロック１０と、ベースブロック１０の正面部１０ｂに固定され、ベースブロック１０の面内方向に沿って配設されたヒートパイプ２１の受熱筒部２１ａと、受熱筒部２１ａに接続、連通され、ベースブロック１０から立設するヒートパイプ２１の放熱筒部２１ｂとを有する実施形態例に係るヒートパイプ構造体１を備えている。ヒートシンク１００では、ヒートパイプ２１は複数で構成されてヒートパイプ群２０が形成されている。また、ヒートシンク１００は、ヒートパイプ群２０の立設方向、すなわち、放熱筒部２１ｂの延在方向に並列して放熱筒部２１ｂに固定された複数のフィン３１，３１，・・・で構成されるフィン群３０と、を備える。
ヒートパイプ群２０を構成する複数のヒートパイプ２１、２１、・・・は、上下方向に間隔を空けて並べて設けられており、例えば、鉛直方向に並設されている。ヒートパイプ２１の長手方向（熱輸送方向）の形状は、直線状、曲部を有する形状等、特に限定されないが、例えば、図４では、Ｕ字形状を有する管状体で構成されている。
受熱筒部２１ａは、ベースブロック１０からの熱によって加熱される受熱部としての機能を有する。受熱筒部２１ａの長手方向の形状は、直線状となっている。放熱筒部２１ｂは、受熱筒部２１ａからの熱を放出する放熱部としての機能を有する。放熱筒部２１ｂの長手方向の形状は、直線状となっている。
フィン群３０を構成する複数のフィン３１、３１、・・・は、放熱筒部２１ｂの延在方向に、所定の間隔を空けて並設されており、例えば、ヒートシンク１００では、複数のフィン３１、３１、・・・の主面が略平行となるように並設されている。フィン３１は、ヒートパイプ２１の放熱筒部２１ｂの位置、形状及び寸法に対応する１又は複数の孔部を有しており、例えば、この孔部に放熱筒部２１ｂを嵌挿することによって、フィン３１は、ヒートパイプ２１に固定されている。フィン３１は、放熱筒部２１ｂからの熱を放出する熱交換手段としての機能を有する。
ヒートシンク１００のベースブロック１０が背面部１０ａにて発熱体である電気部品３００から受熱すると、ベースブロック１０の背面部１０ａから正面部１０ｂへ熱が伝達される。正面部１０ｂへ伝達された熱は、さらに、正面部１０ｂからヒートパイプ２１の受熱筒部２１ａへ伝達される。受熱筒部２１ａへ熱が伝達されると、受熱筒部２１ａがヒートパイプ２１の受熱部（蒸発部）として機能する。受熱部にてヒートパイプ２１内部の作動流体が液相から気相へ相変化する。気相に相変化した作動流体が、ヒートパイプ２１内部を、その長手方向に受熱部から受熱筒部２１ｂの放熱部（凝縮部）へ流れることで、発熱体である電気部品３００からの熱がヒートパイプ２１の受熱部から放熱部へ輸送される。ヒートパイプ２１の受熱部から放熱部へ輸送された熱は、熱交換手段であるフィン３１の設けられた放熱筒部２１ｂの放熱部にて、気相の作動流体が液相へ相変化することで、潜熱として放出される。
１ ヒートパイプ構造体
１０ ベースブロック
１１ 凹部
１２ａ 壁部
１４ 突出形状部
２１ ヒートパイプ
２１ａ 受熱筒部
５０ ヒートパイプ構造体用かしめ治具
５１ かしめ部
５２ 突起部
５３ 窪み形状部

Claims (10)

  1. 発熱体と熱的に接続可能な背面部を有するベースブロックと、
    前記ベースブロックの正面部に固定され、前記ベースブロックの面内方向に沿って配設された受熱筒部を有するヒートパイプと、
    を備え、
    前記ベースブロックは、長手方向及び幅方向を有し、前記受熱筒部が収容された凹部と、前記凹部の幅方向両側から前記受熱筒部の外周面に沿って突出した一対の壁部と、を有し、
    前記ヒートパイプのコンテナが、前記凹部及び前記一対の壁部にかしめ固定され、前記一対の壁部の先端部同士の間にて、前記かしめの方向とは反対方向に突出している突出形状部を有するヒートパイプ構造体。
  2. 前記一対の壁部が、前記受熱筒部の外周面に沿って突出し且つ前記受熱筒部の長手方向に沿って延在した一対の突条部であり、
    前記一対の突条部の各々が、前記受熱筒部の外周面と圧接する圧接面を有する請求項１に記載のヒートパイプ構造体。
  3. 前記コンテナと接している部位における前記一対の壁部の先端部同士の間隔が、前記コンテナの全周長に対して５％以上４０％以下の寸法である請求項１または２に記載のヒートパイプ構造体。
  4. 前記コンテナの長手方向に対して直交方向における前記突出形状部の周方向の長さが、前記コンテナの全周長に対して５％以上４０％以下の長さである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒートパイプ構造体。
  5. 前記コンテナの長手方向に対して直交方向における前記突出形状部の形状が、曲部を有する形状である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヒートパイプ構造体。
  6. 前記コンテナの長手方向に対して直交方向における前記突出形状部の形状が、円弧状である請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヒートパイプ構造体。
  7. ベースブロックに設けられた突出した一対の壁部を曲げてヒートパイプの受熱筒部にかしめることにより、前記ベースプレートに前記ヒートパイプを固定させるヒートパイプ構造体用かしめ治具であって、
    前記一対の壁部に対する当接部位となり且つ前記ヒートパイプの外周面に沿って傾斜した状態で延在する一対のかしめ部と、前記一対のかしめ部の間に設けられ、前記一対の壁部の各先端部に対向した状態で前記各先端部に対する当接部位となり、且つ前記一対のかしめ部に対してかしめ方向に突出した一対の突起部と、前記一対の突起部の間に形成された、かしめ方向とは反対方向に窪んだ窪み形状部と、を有するヒートパイプ構造体用かしめ治具。
  8. 前記一対の突起部の間隔が、かしめ方向に対して直交方向における前記一対のかしめ部の長さと窪み形状部の長さの合計に対して、２０％以上８０％以下の寸法である請求項７に記載のヒートパイプ構造体用かしめ治具。
  9. かしめ方向に対して直交方向における前記窪み形状部の形状が、曲部を有する形状である請求項７または８に記載のヒートパイプ構造体用かしめ治具。
  10. かしめ方向に対して直交方向における前記窪み形状部の形状が、円弧状である請求項７乃至９のいずれか１項に記載のヒートパイプ構造体用かしめ治具。
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