JP2534362B2

JP2534362B2 - ヒ―トパイプ式冷却器

Info

Publication number: JP2534362B2
Application number: JP1234201A
Authority: JP
Inventors: 新一石田; 征勝鈴木; 博谷田部; 進荻原; 孝志村瀬; 厚二松本
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1989-09-08
Filing date: 1989-09-08
Publication date: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPH0396260A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体素子などの発熱を、ヒートパイプを
用いて拡散させて、強制空冷するヒートパイプ式冷却器
に関するものである。

〔従来の技術〕

サイリスタ，パワートランジスタなどの発熱量が中容
量の半導体素子の冷却は、ファンを用いた強制空冷方式
のものが多い。

第12図は、従来の強制空冷式冷却器の一例を示した斜
視図である。

冷却ブロック７は、銅またはアルミニウムなどの熱伝
導性材料を用いて、押出成形や鋳造により、ベース部7a
とフィン部7bをもつような形状に作製されたものであ
る。発熱素子６は、冷却ブロック７のベース部7aの表側
の平面に密着して搭載されており、ファン４によりフィ
ン部7bを強制空冷していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述した従来の冷却器では、発熱素子の放熱
量が増大するに伴って、冷却ブロック７の重量が重くな
るとともに、形状も大型になるという問題があった。

また、冷却ブロック７のフィン部7bのピッチを一定間
隔以下に狭くできず、容量が一定の場合には、放熱面積
に制限を受け、冷却能力が低下するという問題があっ
た。

さらに、冷却ブロック７のベース部7aに搭載できる発
熱素子の数が、性能的にも、面積的にも限られていた。

一方、電子機器などの場合には、限られた内部空間に
他の素子などとともに配置されるので、冷却器の基本的
な形状はそのままにして、冷却性能を向上させるととも
に、占有体積の減少や軽量化を実現しなければならな
い。

本発明の目的は、前述の課題を解決し、冷却性能の向
上と、発熱素子の搭載数の増加を実現した、小型かつ軽
量なヒートパイプ式冷却器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、本発明によるヒートパイ
プ式冷却器は、外側に素子搭載面が内側にヒートパイプ
取付部がそれぞれ設けられており断面コの字形または互
いに直交する３面に配置された第1,第２および第３のベ
ース板と、前記第1,第２および第３のベース板のヒート
パイプ取付部に蒸発部が取り付けられ凝縮部が曲げ起こ
された１本以上のヒートパイプと、前記ヒートパイプの
凝縮部に取り付られた複数枚のフィンと、前記フィンと
直交するいずれかの面に設けられた強制空冷用のファン
とから構成されている。

〔作用〕

前記構成によれば、各ベース板に搭載された発熱素子
からの熱をヒートパイプを用いて末端のフィンにまで効
率よく伝達できるとともに、ファンにより強制冷却する
ことができる。

〔実施例〕

以下、図面等を参照して、実施例について、本発明を
詳細に説明する。

第１図〜第６図は、本発明によるヒートパイプ式冷却
器の第１の実施例を示した図であって、第１図は斜視
図、第２図は平面図、第３図は正面図、第４図は側面
図、第５図はヒートパイプの取付部を示した斜視図、第
６図はフィンの取付部を示した斜視図である。

ベース板1,1A,1Bは、銅またはアルミニウムなどの熱
伝導性の材料を用いて、押出法またはダイキャスト法等
により作製されたものであり、この実施例では断面コの
字形に一体成形してある。このベース板１〜1Bには、そ
れぞれ外側にフラットな素子搭載面1aが形成され、内側
に取付凹部1bが形成されている。ベース板１〜1Bの素子
搭載面1aには、サイリスタやパワートランジスタなどの
発熱素子6,6A,6Bが１個または複数個搭載されている。

ヒートパイプ2,2A,2B,2Cは、断面が円形，矩形，異形
の銅製コンテナの内面に溝が形成されたり、メッシュ等
のウイックが挿入されたものであり、内部には作動液と
して純水等が封入されたものである。

ヒートパイプ2,2Aは、Ｕ字形に曲げ加工されており、
蒸発部となる腕部2a,基部2bがベース板1,1Aの取付凹部1
bにそれぞれ挿入され、固定板1cで上側から覆ってねじ
止めすることにより、密着して固定化されている（第５
図）。ヒートパイプ2,2Aは、ベース板1,1Aの取付凹部1b
に取り付けられるので、接触面積を十分にとれるととも
に、腕部2a,基部2bと取付凹部1bおよび固定板1cの間に
は熱伝導性グリースなどを塗布することにより、外側の
素子搭載面1aに搭載された発熱素子6,6Aからの熱を内側
のヒートパイプ2,2Aに効率的に伝達できる。ヒートパイ
プ2B,2Cも同様にして取り付けられている。

フィン３は、ヒートパイプ２〜2Cの凝縮部となる腕部
2cに、圧入またはロウ付けなどにより取り付けられてい
る（第６図）。このフィン３は、銅またはアルミニウム
などの金属を、0.1〜0.5mm程度の薄肉板上に加工したも
のであり、１〜5mm程度の比較的小さいピッチで、必要
な枚数だけ取り付けられている。

ファン４は、強制空冷用のものであり、軸流ファン等
が用いられており、フィン３と直交するいずれかの面に
取り付けられている。

ケーシング５は、ファン４による冷却風airの流入口I
Nと流出口OUTを除いた残りの開口を覆うようにしたもの
であり、例えば、鉄，アルミニウムなどの金属板やプラ
スチック等の樹脂製板等を用いることができる。

なお、ケーシング５は、フィン３の最も外側のもので
兼用することができる。

第７図は、本発明によるヒートパイプ式冷却器の第１
の実施例の変形例を示した斜視図である。

第７図に示したヒートパイプ2,2Aのように、Ｕ字形に
曲げ加工して、蒸発部である腕部2a,基部2b側をベース
板1,1Aの取付凹部1bにロウ材1dにより、接合することが
できる。このヒートパイプ2,2Aの凝縮部となる腕部2c
に、第６図と同様にフィン３を取り付ければよい。

なお、第１の実施例では、フィン３をベース板1Aと直
交するように配置してもよい。また、その場合には、ベ
ース板１〜1Bを、ベース板1Aが天板になるように立てた
門形に配置してもよい。ヒートパイプ２は、熱伝導量等
を考慮して、１本または３本以上の構成にしてもよい。

第８図〜第11図に、本発明によるヒートパイプ式冷却
器の第２の実施例を示した図であって、第８図は斜視
図、第９図は平面図、第10図は正面図、第11図は側面図
である。

なお、前述した第１の実施例と同様な機能を果たす部
分には、同一系統の符号が付してある。

第２の実施例では、ベース板1C,1D,1Eを互いに直交す
る３面となるように配置して、外側の素子搭載面1aに
は、それぞれ発熱素子6C,6D,6Eが密着固定されている。

ヒートパイプ2Dは、蒸発部となる腕部2aがベース板1C
の取付凹部1bに取り付けられ、基部2bがベース板1Dの取
付凹部1bに取り付けられている（第９図）。また、ヒー
トパイプ2Eは、蒸発部となる腕部2aがベース板1Eの取付
凹部1bに取り付けられ、基部2bがベース板1Dの取付凹部
1bに取り付けられている（第11図）。さらに、各ヒート
パイプ2D,2Eの凝縮部となる腕部2cには、フィン３が取
り付けられている。

ベース板1C,1Dの下側には、ファン４が設けられてお
り、左側面には、ケーシング5Aが取り付けられている。

つぎに、本発明によるヒートパイプ式冷却器の実施例
の送風方向について説明する。

ベース板２とファン４との取付位置によって、送風方
向を変化させることができる。

例えば、第１図に示した第１の実施例のように、ファ
ン４の全ての側面を３枚のベース板１〜1Bとケーシング
５で覆っているので、ファン４と対向する面から冷却風
airを直線的に排気することができる。

また、第８図に示した第２の実施例のように、ファン
４の対向する面がベース板1Eで覆われており、ファン３
とファン４に直交する側面が解放されているので、冷却
風airを直角に屈曲して排気することができる。なお、
第１の実施例の場合であっても、ベース板１〜1Bを前述
したように門形に立てて配置したときには、冷却風air
を直角に屈曲して排気することができる。

このように送風方向を選択できるので、本発明による
ヒートパイプ式冷却器を電子機器などに組み込む場合
に、冷却風airの流入および流出方向が限定されるとき
でも、容易に取り付けることができる。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明によれば、ベース
板に搭載した発熱素子からの熱をヒートパイプを用いて
拡散して末端のフィンに至るまで伝達できるので、フィ
ン効率が改善され、従来の冷却器に比較して、フィンの
占有する体積を大幅に減少させることができる。

また、フィンを極めて薄くでき、フィンを取り付ける
ピッチを狭くできるので、占有する体積の減少とあいま
って、同一容積では重量を大幅に減少させることができ
る。

したがって、同一の冷却能力では占有体積と重量の両
者を大幅に減少させることができる。

さらに、ベース板を３枚設けてあるので、従来と同様
な大きさで、３倍の発熱素子を搭載することができる。

一方、冷却風の流れ方向を多様化させることができる
ので、取付場所の自由度が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は、本発明によるヒートパイプ式冷却器
の第１の実施例を示した図であって、第１図は斜視図、
第２図は平面図、第３図は正面図、第４図は側面図、第
５図はヒートパイプの取付部を示した斜視図、第６図は
フィンの取付部を示した斜視図である。第７図は、本発明によるヒートパイプ式冷却器の第１の
実施例の変形例を示した斜視図である。第８図〜第11図は、本発明によるヒートパイプ式冷却器
の第２の実施例を示した図であって、第８図は斜視図、
第９図は平面図、第10図は正面図、第11図は側面図であ
る。第12図は、従来の強制空冷式冷却器の一例を示した斜視
図である。１……ベース板２……ヒートパイプ３……フィン４……ファン５……ケーシング６……発熱素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荻原進東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者村瀬孝志東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内 (72)発明者松本厚二東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】外側に素子搭載面が内側にヒートパイプ取
付部がそれぞれ設けられており断面コの字形または互い
に直交する３面に配置された第1,第２および第３のベー
ス板と、前記第1,第２および第３のベース板のヒートパ
イプ取付部に蒸発部が取り付けられ凝縮部が曲げ起こさ
れた１本以上のヒートパイプと、前記ヒートパイプの凝
縮部に取り付られた複数枚のフィンと、前記フィンと直
交するいずれかの面に設けられた強制空冷用のファンと
から構成したヒートパイプ式冷却器。