JP3511604B2 - 熱サイフォン型熱移動体 - Google Patents
熱サイフォン型熱移動体Info
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0233—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
や各種産業機器の操作盤等の筐体内を冷却させる冷却デ
バイスとして好適な熱サイフォン型熱移動体に関する。
や各種産業機器の操作盤等の筐体内を冷却させる冷却デ
バイスとして好適な熱サイフォン型熱移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の冷却デバイスとしては、従
来より、アルミ押し出し材からなるヒートシンクのよう
な金属の熱伝導を利用する冷却器や、封入した冷媒の動
きに伴う潜熱を利用するヒートパイプもしくは熱サイフ
ォン等が知られている。また、工作機械の制御盤等の比
較的大型の筐体内を冷却する場合にも、これらの冷却デ
バイスが応用されている。
来より、アルミ押し出し材からなるヒートシンクのよう
な金属の熱伝導を利用する冷却器や、封入した冷媒の動
きに伴う潜熱を利用するヒートパイプもしくは熱サイフ
ォン等が知られている。また、工作機械の制御盤等の比
較的大型の筐体内を冷却する場合にも、これらの冷却デ
バイスが応用されている。
【０００３】例えば、特開平８−３４０１８９号公報に
は、熱サイフォンによる筐体用の冷却装置が開示されて
いる。この冷却装置は、縦置きされる複数の沸騰冷却管
の両端に連通管が接合されてなる槽の内部に冷媒が封入
され、沸騰冷却管の中間部に流体隔離板が接合され、さ
らに隣り合う沸騰冷却管にフィンが接合された構成であ
り、流体隔離板を境として、下側が筐体内に配されて高
温流体に接触する冷媒槽、上側が筐体外に配されて低温
流体に接触する凝縮部とされる。この冷却装置によれ
ば、冷媒槽が高温流体によって加熱されると冷媒が沸騰
気化し、冷媒蒸気が凝縮部の沸騰冷却管の内壁面に凝縮
液化し、その凝縮潜熱が低温流体に伝達して放熱され
る。凝縮部で凝縮液化した冷媒は自重により沸騰冷却管
の内壁面を伝って冷媒槽に滴下し、再び高温流体に加熱
されて沸騰気化する。このような冷媒の沸騰気化・凝縮
液化の繰り返しがなされることにより、高温流体の熱を
低温流体に移動させて筐体内を冷却することができると
されている。
は、熱サイフォンによる筐体用の冷却装置が開示されて
いる。この冷却装置は、縦置きされる複数の沸騰冷却管
の両端に連通管が接合されてなる槽の内部に冷媒が封入
され、沸騰冷却管の中間部に流体隔離板が接合され、さ
らに隣り合う沸騰冷却管にフィンが接合された構成であ
り、流体隔離板を境として、下側が筐体内に配されて高
温流体に接触する冷媒槽、上側が筐体外に配されて低温
流体に接触する凝縮部とされる。この冷却装置によれ
ば、冷媒槽が高温流体によって加熱されると冷媒が沸騰
気化し、冷媒蒸気が凝縮部の沸騰冷却管の内壁面に凝縮
液化し、その凝縮潜熱が低温流体に伝達して放熱され
る。凝縮部で凝縮液化した冷媒は自重により沸騰冷却管
の内壁面を伝って冷媒槽に滴下し、再び高温流体に加熱
されて沸騰気化する。このような冷媒の沸騰気化・凝縮
液化の繰り返しがなされることにより、高温流体の熱を
低温流体に移動させて筐体内を冷却することができると
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の従来
装置では、連通管は文字通り管体であって薄肉であるこ
とから、局所的な熱集中が生じやすく熱拡散性が比較的
劣ると推察される。特に、加熱される冷媒槽側の連通管
がそのような熱拡散性に劣るものであると、冷媒温度の
均一化の点で不利であり、冷却性能の低下を招く。ま
た、冷媒が加熱されると内圧が上昇するが、薄肉の連通
管の場合には内圧上昇に対する耐久性が不足となり、こ
れに対処すべく連通管を肉厚とするには、加工が困難で
製造性に劣るとともに、コストの上昇を招来する。
装置では、連通管は文字通り管体であって薄肉であるこ
とから、局所的な熱集中が生じやすく熱拡散性が比較的
劣ると推察される。特に、加熱される冷媒槽側の連通管
がそのような熱拡散性に劣るものであると、冷媒温度の
均一化の点で不利であり、冷却性能の低下を招く。ま
た、冷媒が加熱されると内圧が上昇するが、薄肉の連通
管の場合には内圧上昇に対する耐久性が不足となり、こ
れに対処すべく連通管を肉厚とするには、加工が困難で
製造性に劣るとともに、コストの上昇を招来する。
【０００５】したがって本発明は、加熱される吸熱側の
熱伝導体が優れた熱拡散性を有することにより冷却性能
の向上が図られるとともに、その熱伝導体の内圧上昇に
対する耐久性が製造性を損なうことなく十分に確保され
る熱サイフォン型熱移動体を提供することを目的とす
る。
熱伝導体が優れた熱拡散性を有することにより冷却性能
の向上が図られるとともに、その熱伝導体の内圧上昇に
対する耐久性が製造性を損なうことなく十分に確保され
る熱サイフォン型熱移動体を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒管の両端
に熱伝導体が接合され、一方の熱伝導体が吸熱側、他方
の熱伝導体が放熱側とされる熱サイフォン型熱移動体で
あって、各熱伝導体は、互いに連通して冷媒をＸ方向お
よびＹ方向に流動させるＸ方向冷媒通路およびＹ方向冷
媒通路を有し、冷媒管は、Ｘ方向およびＹ方向に対して
直交するＺ方向に冷媒を流動させるとともに、各熱伝導
体のＸ方向冷媒通路およびＹ方向冷媒通路のうちの少な
くとも一方に連通するＺ方向冷媒通路を有し、さらに、
少なくとも吸熱側の熱伝導体が中実材料からなることを
特徴としている。本発明で言うＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向
は、互い直交して三次元を表す方向であり、したがって
本発明の熱移動体は、全体的に見ると冷媒通路が三次元
方向のいずれにも形成され、かつ、互いに連通してい
る。
に熱伝導体が接合され、一方の熱伝導体が吸熱側、他方
の熱伝導体が放熱側とされる熱サイフォン型熱移動体で
あって、各熱伝導体は、互いに連通して冷媒をＸ方向お
よびＹ方向に流動させるＸ方向冷媒通路およびＹ方向冷
媒通路を有し、冷媒管は、Ｘ方向およびＹ方向に対して
直交するＺ方向に冷媒を流動させるとともに、各熱伝導
体のＸ方向冷媒通路およびＹ方向冷媒通路のうちの少な
くとも一方に連通するＺ方向冷媒通路を有し、さらに、
少なくとも吸熱側の熱伝導体が中実材料からなることを
特徴としている。本発明で言うＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向
は、互い直交して三次元を表す方向であり、したがって
本発明の熱移動体は、全体的に見ると冷媒通路が三次元
方向のいずれにも形成され、かつ、互いに連通してい
る。
【０００７】本発明の熱移動体は、半導体素子等の冷却
デバイスや、筐体内の冷却デバイスとして適用すること
ができる。半導体素子の冷却デバイスとして用いる場合
は、吸熱側の熱伝導体を半導体素子に直接接触させる。
また、筐体内の冷却デバイスとして用いる場合は、吸熱
側の熱伝導体を筐体内に配し、放熱側の熱伝導材を筐体
外に配する。基本的には、吸熱側の熱伝導体を下に、放
熱側の熱伝導体を上に配して冷媒管を鉛直に立てた状態
が使用状態とされる。この場合、吸熱側の熱伝導体が加
熱されると冷媒が沸騰気化し、沸騰気化した冷媒蒸気が
冷媒管のＺ方向冷媒通路を上昇して内壁面に凝縮液化
し、その凝縮潜熱が冷媒管や放熱側の熱伝導体を経て放
熱される。凝縮液化した冷媒は自重により冷媒管のＺ方
向冷媒通路を伝って滴下し、再び加熱されて沸騰気化す
る。このような沸騰気化・凝縮液化の繰り返しの作用に
よって冷媒は各冷媒通路を循環し、冷却すべき半導体素
子あるいは筐体内が冷却される。
デバイスや、筐体内の冷却デバイスとして適用すること
ができる。半導体素子の冷却デバイスとして用いる場合
は、吸熱側の熱伝導体を半導体素子に直接接触させる。
また、筐体内の冷却デバイスとして用いる場合は、吸熱
側の熱伝導体を筐体内に配し、放熱側の熱伝導材を筐体
外に配する。基本的には、吸熱側の熱伝導体を下に、放
熱側の熱伝導体を上に配して冷媒管を鉛直に立てた状態
が使用状態とされる。この場合、吸熱側の熱伝導体が加
熱されると冷媒が沸騰気化し、沸騰気化した冷媒蒸気が
冷媒管のＺ方向冷媒通路を上昇して内壁面に凝縮液化
し、その凝縮潜熱が冷媒管や放熱側の熱伝導体を経て放
熱される。凝縮液化した冷媒は自重により冷媒管のＺ方
向冷媒通路を伝って滴下し、再び加熱されて沸騰気化す
る。このような沸騰気化・凝縮液化の繰り返しの作用に
よって冷媒は各冷媒通路を循環し、冷却すべき半導体素
子あるいは筐体内が冷却される。
【０００８】本発明によれば、少なくとも吸熱側の熱伝
導体が中実材料からなるので、この熱伝導体は優れた熱
拡散性を発揮する。このため、冷媒温度が均一化されや
すくなり、冷却性能の向上が図られる。なお、冷媒管に
フィンを接合することにより、冷却性能の一層の向上が
図られる。また、中実材料からなることにより、肉厚を
冷媒通路（Ｘ方向冷媒通路およびＹ方向冷媒通路）の断
面積に比べて十分厚くすることができ、したがって、内
圧上昇に対する耐久性が十分に確保される。中実材料と
しては、例えばアルミニウムの押し出し材が好適であ
り、押し出しによる成形は容易であるとともに、コスト
の上昇が抑えられる。
導体が中実材料からなるので、この熱伝導体は優れた熱
拡散性を発揮する。このため、冷媒温度が均一化されや
すくなり、冷却性能の向上が図られる。なお、冷媒管に
フィンを接合することにより、冷却性能の一層の向上が
図られる。また、中実材料からなることにより、肉厚を
冷媒通路（Ｘ方向冷媒通路およびＹ方向冷媒通路）の断
面積に比べて十分厚くすることができ、したがって、内
圧上昇に対する耐久性が十分に確保される。中実材料と
しては、例えばアルミニウムの押し出し材が好適であ
り、押し出しによる成形は容易であるとともに、コスト
の上昇が抑えられる。
【０００９】本発明では、熱伝導体のＸ方向冷媒通路お
よびＹ方向冷媒通路と、冷媒管のＺ方向冷媒通路とが連
通しており、したがって、冷媒が三次元方向に循環可能
である。このため、冷媒には局所的な停滞が起こりにく
く、流速あるいは流量等を要素とする流動性の均一化が
図られ、さらにこれによって冷媒温度のより一層の均一
化が図られる。また、冷媒が三次元方向に循環可能であ
ることにより、設置スタイル（縦置き、横置き等）の自
由度が向上し、様々な機器の冷却デバイスとして応用範
囲が広い。
よびＹ方向冷媒通路と、冷媒管のＺ方向冷媒通路とが連
通しており、したがって、冷媒が三次元方向に循環可能
である。このため、冷媒には局所的な停滞が起こりにく
く、流速あるいは流量等を要素とする流動性の均一化が
図られ、さらにこれによって冷媒温度のより一層の均一
化が図られる。また、冷媒が三次元方向に循環可能であ
ることにより、設置スタイル（縦置き、横置き等）の自
由度が向上し、様々な機器の冷却デバイスとして応用範
囲が広い。
【００１０】本発明の冷媒管を熱伝導体に接合させる構
造としては、次の形態が挙げられる。すなわち、熱伝導
体に、Ｘ方向冷媒通路を横断し、その周縁の少なくとも
一部に段部を有する凹所を形成し、冷媒管を、その先端
を段部に突き当てた状態で凹所に嵌合し、かつ、熱伝導
体に気密的に接合する。これにより、凹所がＹ方向冷媒
通路を構成する。この接合構造によれば、Ｙ方向冷媒通
路となる凹所の形成は切削等により容易であり、しか
も、この凹所は冷媒管によって閉塞されるのでプラグ等
による閉塞を必要とせず、よって製造性の向上や部品点
数が抑えられることによるコストの低減が図られる。
造としては、次の形態が挙げられる。すなわち、熱伝導
体に、Ｘ方向冷媒通路を横断し、その周縁の少なくとも
一部に段部を有する凹所を形成し、冷媒管を、その先端
を段部に突き当てた状態で凹所に嵌合し、かつ、熱伝導
体に気密的に接合する。これにより、凹所がＹ方向冷媒
通路を構成する。この接合構造によれば、Ｙ方向冷媒通
路となる凹所の形成は切削等により容易であり、しか
も、この凹所は冷媒管によって閉塞されるのでプラグ等
による閉塞を必要とせず、よって製造性の向上や部品点
数が抑えられることによるコストの低減が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （１）第１実施形態：図１〜図６ 図１は第１実施形態に係る熱サイフォン型熱移動体（以
下、熱移動体と略称する）１の斜視図であり、この熱移
動体１は、等間隔をおいて互いに平行に配された複数の
冷媒管１０と、これら冷媒管１０の両端に接合されて互
いに平行をなすヘッダーブロック（熱伝導体）２０と、
隣り合う冷媒管１０に接合されたコルゲートフィン３０
とから構成されている。冷媒管１０、ヘッダーブロック
２０およびコルゲートフィン３０は、いずれもアルミニ
ウム製である。
施形態を説明する。 （１）第１実施形態：図１〜図６ 図１は第１実施形態に係る熱サイフォン型熱移動体（以
下、熱移動体と略称する）１の斜視図であり、この熱移
動体１は、等間隔をおいて互いに平行に配された複数の
冷媒管１０と、これら冷媒管１０の両端に接合されて互
いに平行をなすヘッダーブロック（熱伝導体）２０と、
隣り合う冷媒管１０に接合されたコルゲートフィン３０
とから構成されている。冷媒管１０、ヘッダーブロック
２０およびコルゲートフィン３０は、いずれもアルミニ
ウム製である。
【００１２】図１の符号Ｓは、冷却すべき物品である半
導体素子（被冷却体）である。半導体素子Ｓは平板状
で、水平に設置される。図１に示すように、この場合の
熱移動体１は、下に配された一方のヘッダーブロック２
０を半導体素子Ｓに密着させ、他方のヘッダーブロック
２０を上に配して冷媒管１０を鉛直に立てた状態が使用
状態とされる。以下、必要に応じて、下に配されるヘッ
ダーブロック２０を吸熱側ヘッダーブロック（吸熱側熱
伝導体）２０Ａ、上に配されるヘッダーブロック２０を
放熱側ヘッダーブロック（放熱側熱伝導体）２０Ｂと称
する。
導体素子（被冷却体）である。半導体素子Ｓは平板状
で、水平に設置される。図１に示すように、この場合の
熱移動体１は、下に配された一方のヘッダーブロック２
０を半導体素子Ｓに密着させ、他方のヘッダーブロック
２０を上に配して冷媒管１０を鉛直に立てた状態が使用
状態とされる。以下、必要に応じて、下に配されるヘッ
ダーブロック２０を吸熱側ヘッダーブロック（吸熱側熱
伝導体）２０Ａ、上に配されるヘッダーブロック２０を
放熱側ヘッダーブロック（放熱側熱伝導体）２０Ｂと称
する。
【００１３】図２は熱移動体１の一部断面側面図、図３
は熱移動体１の一部断面正面図である。図１と図３では
冷媒管１０の数が異なる（図１の方が少ない）が、これ
は図１では冷媒管１０の幾つかを省略しているからであ
り、構造的な相違はない。なお、冷媒管１０の数は仕様
に応じて任意である。一対のヘッダーブロック２０に対
する各冷媒管１０の接合、および各冷媒管１０に対する
各コルゲートフィン３０の接合は、ろう付けによりなさ
れている。
は熱移動体１の一部断面正面図である。図１と図３では
冷媒管１０の数が異なる（図１の方が少ない）が、これ
は図１では冷媒管１０の幾つかを省略しているからであ
り、構造的な相違はない。なお、冷媒管１０の数は仕様
に応じて任意である。一対のヘッダーブロック２０に対
する各冷媒管１０の接合、および各冷媒管１０に対する
各コルゲートフィン３０の接合は、ろう付けによりなさ
れている。
【００１４】冷媒管１０は、図４に示すように、断面が
扁平楕円状で、内部には、長手方向に延びる複数（この
場合６つ）の冷媒通路（Ｚ方向冷媒通路）Ｚが、隔壁１
１によって幅方向に一列の状態で形成されている。冷媒
管１０は中実なアルミニウムの押し出し加工によって成
形された素材を所定長さに切断したものである。冷媒通
路Ｚは押し出し加工時に形成され、その寸法は、冷媒管
１０の厚さや幅等の寸法、押し出し成形性、冷媒通路Ｚ
を流れる冷媒の流動性等の諸条件を勘案して適宜に設定
される。
扁平楕円状で、内部には、長手方向に延びる複数（この
場合６つ）の冷媒通路（Ｚ方向冷媒通路）Ｚが、隔壁１
１によって幅方向に一列の状態で形成されている。冷媒
管１０は中実なアルミニウムの押し出し加工によって成
形された素材を所定長さに切断したものである。冷媒通
路Ｚは押し出し加工時に形成され、その寸法は、冷媒管
１０の厚さや幅等の寸法、押し出し成形性、冷媒通路Ｚ
を流れる冷媒の流動性等の諸条件を勘案して適宜に設定
される。
【００１５】ヘッダーブロック２０は、図５に示すよう
に、断面が長方形状で、一定厚さの長尺なバー状を呈し
ており、内部には、長手方向に延び、両端面に開口する
複数（この場合３つ）の断面円形状の冷媒通路（Ｘ方向
冷媒通路）Ｘが等間隔をおいて形成されている。ヘッダ
ーブロック２０は、中実なアルミニウムの押し出し加工
によって成形された素材を所定長さに切断したもので、
冷媒通路Ｘは押し出し加工時に形成される。また、ヘッ
ダーブロック２０の片面には、幅方向（冷媒通路Ｘに直
交する方向）に延びる複数の凹所２１が等間隔をおいて
形成されている。これら凹所２１の数は冷媒管１０の数
に対応している。図６に示すように、凹所２１は各冷媒
通路Ｘを横断しており、その深さはヘッダーブロック２
０の厚さの半分よりやや浅い。これら凹所２１に冷媒管
１０の端部が嵌合され、冷媒管１０はヘッダーブロック
２０にろう付けによって気密的に接合されている。冷媒
管１０はヘッダーブロック２０に直交して接合され、そ
の状態で、図６に示すように、ヘッダーブロック２０の
１つの冷媒通路Ｘに対して２つの冷媒通路Ｚが連通して
いる。
に、断面が長方形状で、一定厚さの長尺なバー状を呈し
ており、内部には、長手方向に延び、両端面に開口する
複数（この場合３つ）の断面円形状の冷媒通路（Ｘ方向
冷媒通路）Ｘが等間隔をおいて形成されている。ヘッダ
ーブロック２０は、中実なアルミニウムの押し出し加工
によって成形された素材を所定長さに切断したもので、
冷媒通路Ｘは押し出し加工時に形成される。また、ヘッ
ダーブロック２０の片面には、幅方向（冷媒通路Ｘに直
交する方向）に延びる複数の凹所２１が等間隔をおいて
形成されている。これら凹所２１の数は冷媒管１０の数
に対応している。図６に示すように、凹所２１は各冷媒
通路Ｘを横断しており、その深さはヘッダーブロック２
０の厚さの半分よりやや浅い。これら凹所２１に冷媒管
１０の端部が嵌合され、冷媒管１０はヘッダーブロック
２０にろう付けによって気密的に接合されている。冷媒
管１０はヘッダーブロック２０に直交して接合され、そ
の状態で、図６に示すように、ヘッダーブロック２０の
１つの冷媒通路Ｘに対して２つの冷媒通路Ｚが連通して
いる。
【００１６】また、図５に示すように、ヘッダーブロッ
ク２０には、長手方向に間隔をおいて複数（この場合３
つ）の冷媒通路（Ｙ方向冷媒通路）Ｙが形成されてい
る。これら冷媒通路Ｙは、ヘッダーブロック２０の一方
の側面からの孔空け加工によって形成されており、３つ
の冷媒通路Ｘを貫通することによってこれら冷媒通路Ｘ
に連通している。各冷媒通路Ｙは、近隣する凹所２１と
連通せぬよう凹所２１の間に配されており、その開口
は、ろう付けされたプラグ２２で気密的に閉塞されてい
る。また、各冷媒通路Ｘの両端面の開口のうち、中央の
冷媒通路Ｘの一方の開口が冷媒充填口２３とされる。こ
の冷媒充填口２３は、冷媒充填後に、最終的にろう付け
されるネジ式キャップ２４で封止され、他の開口は、冷
媒通路Ｙと同様にろう付けされたプラグ２２で気密的に
閉塞されている。冷媒はフロン等であって、冷媒充填口
２３から適量が充填され、その後、冷媒充填口２３はキ
ャップ２４で封止される。
ク２０には、長手方向に間隔をおいて複数（この場合３
つ）の冷媒通路（Ｙ方向冷媒通路）Ｙが形成されてい
る。これら冷媒通路Ｙは、ヘッダーブロック２０の一方
の側面からの孔空け加工によって形成されており、３つ
の冷媒通路Ｘを貫通することによってこれら冷媒通路Ｘ
に連通している。各冷媒通路Ｙは、近隣する凹所２１と
連通せぬよう凹所２１の間に配されており、その開口
は、ろう付けされたプラグ２２で気密的に閉塞されてい
る。また、各冷媒通路Ｘの両端面の開口のうち、中央の
冷媒通路Ｘの一方の開口が冷媒充填口２３とされる。こ
の冷媒充填口２３は、冷媒充填後に、最終的にろう付け
されるネジ式キャップ２４で封止され、他の開口は、冷
媒通路Ｙと同様にろう付けされたプラグ２２で気密的に
閉塞されている。冷媒はフロン等であって、冷媒充填口
２３から適量が充填され、その後、冷媒充填口２３はキ
ャップ２４で封止される。
【００１７】なお、ヘッダーブロック２０の厚さ、幅、
長さ、冷媒通路Ｘ，Ｙの径や数、凹所２１の寸法等は、
所要冷却能力、当該熱移動体１の設置スペース、冷媒管
１０の寸法および冷媒の種類等を勘案して適宜に設定さ
れる。
長さ、冷媒通路Ｘ，Ｙの径や数、凹所２１の寸法等は、
所要冷却能力、当該熱移動体１の設置スペース、冷媒管
１０の寸法および冷媒の種類等を勘案して適宜に設定さ
れる。
【００１８】各ヘッダーブロック２０の冷媒通路Ｘ，Ｙ
は互いに連通し、さらに、各冷媒管１０の冷媒通路Ｚは
ヘッダーブロック２０の冷媒通路Ｘに連通している。す
なわち、冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに連通している。こ
れら冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する方向に延びて
おり、図１に示す使用状態で、冷媒通路Ｘは三次元方向
におけるＸ方向、冷媒通路ＹはＹ方向、冷媒通路ＺはＺ
方向に延びることになる。
は互いに連通し、さらに、各冷媒管１０の冷媒通路Ｚは
ヘッダーブロック２０の冷媒通路Ｘに連通している。す
なわち、冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに連通している。こ
れら冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する方向に延びて
おり、図１に示す使用状態で、冷媒通路Ｘは三次元方向
におけるＸ方向、冷媒通路ＹはＹ方向、冷媒通路ＺはＺ
方向に延びることになる。
【００１９】次に、上記熱移動体１の作用を説明する。
半導体素子Ｓに発生した熱は、吸熱側ヘッダーブロック
２０Ａの厚さ、熱容量、熱伝導度に依存する熱拡散効果
により、吸熱側ヘッダーブロック２０Ａ全体に拡散す
る。すると、吸熱側ヘッダーブロック２０Ａ内の各冷媒
通路Ｘ，Ｙ中の冷媒（冷媒液）が吸熱側ヘッダーブロッ
ク２０Ａにより加熱されて沸騰気化し、沸騰気化した冷
媒蒸気は、各冷媒管１０の冷媒通路Ｚに分配され、上昇
する。冷媒通路Ｚ内では、上昇する冷媒蒸気とともに冷
媒液も上昇していき、その冷媒液の一部はさらに沸騰気
化する。各冷媒管１０を上昇する冷媒蒸気の熱は、冷媒
管１０からコルゲートフィン３０を経て外気（冷却空
気）に伝熱される。この時、冷媒蒸気は凝縮液化し冷媒
液に変わり、その凝縮潜熱が外気に放熱される。
半導体素子Ｓに発生した熱は、吸熱側ヘッダーブロック
２０Ａの厚さ、熱容量、熱伝導度に依存する熱拡散効果
により、吸熱側ヘッダーブロック２０Ａ全体に拡散す
る。すると、吸熱側ヘッダーブロック２０Ａ内の各冷媒
通路Ｘ，Ｙ中の冷媒（冷媒液）が吸熱側ヘッダーブロッ
ク２０Ａにより加熱されて沸騰気化し、沸騰気化した冷
媒蒸気は、各冷媒管１０の冷媒通路Ｚに分配され、上昇
する。冷媒通路Ｚ内では、上昇する冷媒蒸気とともに冷
媒液も上昇していき、その冷媒液の一部はさらに沸騰気
化する。各冷媒管１０を上昇する冷媒蒸気の熱は、冷媒
管１０からコルゲートフィン３０を経て外気（冷却空
気）に伝熱される。この時、冷媒蒸気は凝縮液化し冷媒
液に変わり、その凝縮潜熱が外気に放熱される。
【００２０】一方、放熱側ヘッダーブロック２０Ｂで
は、冷媒通路Ｘ，Ｙに冷媒管１０の冷媒通路Ｚから冷媒
液およびまたは冷媒蒸気が流入し、これらは再び冷媒管
１０の冷媒通路Ｚに分配される。上記のように凝縮液化
した冷媒液および放熱側ヘッダーブロック２０Ｂから冷
媒管１０の冷媒通路Ｚに流入した冷媒液は、自重により
冷媒通路Ｚの内壁を伝って吸熱側ヘッダーブロック２０
Ａ内（冷媒通路ＸまたはＹ）に戻り、再び半導体素子Ｓ
に加熱されて沸騰気化する。このような冷媒の沸騰気化
・凝縮液化の繰り返しがなされることにより、半導体素
子Ｓは継続して冷却される。
は、冷媒通路Ｘ，Ｙに冷媒管１０の冷媒通路Ｚから冷媒
液およびまたは冷媒蒸気が流入し、これらは再び冷媒管
１０の冷媒通路Ｚに分配される。上記のように凝縮液化
した冷媒液および放熱側ヘッダーブロック２０Ｂから冷
媒管１０の冷媒通路Ｚに流入した冷媒液は、自重により
冷媒通路Ｚの内壁を伝って吸熱側ヘッダーブロック２０
Ａ内（冷媒通路ＸまたはＹ）に戻り、再び半導体素子Ｓ
に加熱されて沸騰気化する。このような冷媒の沸騰気化
・凝縮液化の繰り返しがなされることにより、半導体素
子Ｓは継続して冷却される。
【００２１】上記第１実施形態の熱移動体１によれば、
吸熱側ヘッダーブロック２０Ａ（放熱側ヘッダーブロッ
ク２０Ｂもそうであるが）はアルミニウムの中実材料か
らなるので、優れた熱拡散性を発揮する。このため、冷
媒温度が均一化されやすくなり、冷却性能の向上が図ら
れる。また、中実材料からなることにより、肉厚を冷媒
通路Ｘ，Ｙの断面積に比べて十分厚くすることができ、
したがって、冷媒の沸騰に伴う内圧上昇に対する耐久性
が十分に確保される。さらに、冷媒管１０およびヘッダ
ーブロック２０はアルミニウムの押し出しにより成形さ
れるので、製造が容易であるとともに、コストの上昇が
抑えられる。
吸熱側ヘッダーブロック２０Ａ（放熱側ヘッダーブロッ
ク２０Ｂもそうであるが）はアルミニウムの中実材料か
らなるので、優れた熱拡散性を発揮する。このため、冷
媒温度が均一化されやすくなり、冷却性能の向上が図ら
れる。また、中実材料からなることにより、肉厚を冷媒
通路Ｘ，Ｙの断面積に比べて十分厚くすることができ、
したがって、冷媒の沸騰に伴う内圧上昇に対する耐久性
が十分に確保される。さらに、冷媒管１０およびヘッダ
ーブロック２０はアルミニウムの押し出しにより成形さ
れるので、製造が容易であるとともに、コストの上昇が
抑えられる。
【００２２】また、ヘッダーブロック２０の冷媒通路
Ｘ，Ｙと、冷媒管１０の冷媒通路Ｚとが連通しているの
で、冷媒は三次元方向に循環可能である。このため、冷
媒が局所的に停滞するといったことが起こりにくく、流
速あるいは流量等を要素とする冷媒の流動性の均一化が
図られ、さらに、冷媒温度のより一層の均一化が図られ
る。
Ｘ，Ｙと、冷媒管１０の冷媒通路Ｚとが連通しているの
で、冷媒は三次元方向に循環可能である。このため、冷
媒が局所的に停滞するといったことが起こりにくく、流
速あるいは流量等を要素とする冷媒の流動性の均一化が
図られ、さらに、冷媒温度のより一層の均一化が図られ
る。
【００２３】また、冷媒が三次元方向に循環可能である
ことにより、設置スタイル（縦置き、横置き等）の自由
度が向上し、様々な機器の冷却デバイスとして応用範囲
が広い。すなわち、上記実施形態では冷媒管１０を鉛直
に立てる縦置きである。一方、各ヘッダーブロック２０
の一端面を下に向けるか、各ヘッダーブロック２０の一
側面を下に向けた設置状態で、吸熱側ヘッダーブロック
２０Ａの底面を被冷却体に当てて冷媒管１０が横方向に
延びる横置きとして使用することができる。これら２つ
の横置きスタイルでは、前者の場合にはヘッダーブロッ
ク２０内の冷媒通路Ｘが鉛直方向に延びる冷媒蒸気の上
昇通路となり、後者の場合にはヘッダーブロック２０内
の冷媒通路Ｙが冷媒蒸気の上昇通路となる。
ことにより、設置スタイル（縦置き、横置き等）の自由
度が向上し、様々な機器の冷却デバイスとして応用範囲
が広い。すなわち、上記実施形態では冷媒管１０を鉛直
に立てる縦置きである。一方、各ヘッダーブロック２０
の一端面を下に向けるか、各ヘッダーブロック２０の一
側面を下に向けた設置状態で、吸熱側ヘッダーブロック
２０Ａの底面を被冷却体に当てて冷媒管１０が横方向に
延びる横置きとして使用することができる。これら２つ
の横置きスタイルでは、前者の場合にはヘッダーブロッ
ク２０内の冷媒通路Ｘが鉛直方向に延びる冷媒蒸気の上
昇通路となり、後者の場合にはヘッダーブロック２０内
の冷媒通路Ｙが冷媒蒸気の上昇通路となる。
【００２４】図７は、ヘッダーブロック２０が備える冷
媒通路Ｙの変形例を示している。この例では、ヘッダー
ブロック２０の凹所２１の周縁全周に段部２１ａが形成
されている。この場合の凹所２１の深さはヘッダーブロ
ック２０の厚さの半分よりやや深く、段部２１ａは凹所
２１のほぼ半分の深さを有している。そして、冷媒管１
０は段部２１ａに先端が突き当てられた状態で凹所２１
に嵌合され、ヘッダーブロック２０に気密的に接合され
ている。冷媒管１０の先端と凹所２１の底部との間には
空間が形成され、その空間が冷媒通路Ｙを構成してい
る。このように凹所２１の一部が冷媒通路Ｙを構成する
ので、上記のようにヘッダーブロック２０の側面から孔
空け加工して冷媒通路Ｙを形成する必要がない。この変
形例では、冷媒管１０を嵌合させる凹所２１を利用して
冷媒通路Ｙを形成するものであり、段部２１ａの形成は
孔空け加工と比べると容易で、しかもプラグ２２を要さ
ないので、加工コストが低減される。また、冷媒通路Ｙ
が冷媒管１０に応じて形成されるので、冷媒通路Ｙの数
を増加させることができ、冷媒の分配効率の向上が図ら
れる。
媒通路Ｙの変形例を示している。この例では、ヘッダー
ブロック２０の凹所２１の周縁全周に段部２１ａが形成
されている。この場合の凹所２１の深さはヘッダーブロ
ック２０の厚さの半分よりやや深く、段部２１ａは凹所
２１のほぼ半分の深さを有している。そして、冷媒管１
０は段部２１ａに先端が突き当てられた状態で凹所２１
に嵌合され、ヘッダーブロック２０に気密的に接合され
ている。冷媒管１０の先端と凹所２１の底部との間には
空間が形成され、その空間が冷媒通路Ｙを構成してい
る。このように凹所２１の一部が冷媒通路Ｙを構成する
ので、上記のようにヘッダーブロック２０の側面から孔
空け加工して冷媒通路Ｙを形成する必要がない。この変
形例では、冷媒管１０を嵌合させる凹所２１を利用して
冷媒通路Ｙを形成するものであり、段部２１ａの形成は
孔空け加工と比べると容易で、しかもプラグ２２を要さ
ないので、加工コストが低減される。また、冷媒通路Ｙ
が冷媒管１０に応じて形成されるので、冷媒通路Ｙの数
を増加させることができ、冷媒の分配効率の向上が図ら
れる。
【００２５】続いて、上記第１実施形態を基本構成とす
る本発明の第２および第３実施形態を説明する。なお、
これら実施形態で参照する図面において、第１実施形態
と同一の構成要素に同一の符号を付し、それらの説明を
省略する。
る本発明の第２および第３実施形態を説明する。なお、
これら実施形態で参照する図面において、第１実施形態
と同一の構成要素に同一の符号を付し、それらの説明を
省略する。
【００２６】（２）第２実施形態：図８および図９
図８および図９に示す第２実施形態の熱移動体２は、工
作機械の制御盤等の筐体内の冷却用に適用される。この
熱移動体２の基本構成は第１実施形態と同じであるが、
各冷媒管１０の中間部に仕切板４０が接合されており、
この仕切板４０の下側が吸熱側コア４１、上側が放熱側
コア４２として構成される。冷媒は吸熱側コア１の内部
の各冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚを満たす量が充填されている。
作機械の制御盤等の筐体内の冷却用に適用される。この
熱移動体２の基本構成は第１実施形態と同じであるが、
各冷媒管１０の中間部に仕切板４０が接合されており、
この仕切板４０の下側が吸熱側コア４１、上側が放熱側
コア４２として構成される。冷媒は吸熱側コア１の内部
の各冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚを満たす量が充填されている。
【００２７】この熱移動体２は、吸熱側コア４１を図示
せぬ筐体の内部に配し、放熱側コア４２を筐体の外部に
露出させ、仕切板４０を筐体に固定して使用される。吸
熱側コア４１が高温空気で加熱されると、冷媒が沸騰気
化し、沸騰気化した冷媒蒸気が放熱側コア４２における
冷媒管１０の冷媒通路Ｚを上昇する。放熱側コア４２に
低温の外気が通過することにより冷媒蒸気は冷却されて
液化し、その際の凝縮潜熱が外気に放熱される。液化し
た冷媒すなわち冷媒液は、自重により冷媒通路Ｚの内壁
を伝って吸熱側コア４１内に戻り、再び加熱されて沸騰
気化する。このような冷媒の沸騰気化・凝縮液化の繰り
返しがなされることにより、筐体内は継続して冷却され
る。
せぬ筐体の内部に配し、放熱側コア４２を筐体の外部に
露出させ、仕切板４０を筐体に固定して使用される。吸
熱側コア４１が高温空気で加熱されると、冷媒が沸騰気
化し、沸騰気化した冷媒蒸気が放熱側コア４２における
冷媒管１０の冷媒通路Ｚを上昇する。放熱側コア４２に
低温の外気が通過することにより冷媒蒸気は冷却されて
液化し、その際の凝縮潜熱が外気に放熱される。液化し
た冷媒すなわち冷媒液は、自重により冷媒通路Ｚの内壁
を伝って吸熱側コア４１内に戻り、再び加熱されて沸騰
気化する。このような冷媒の沸騰気化・凝縮液化の繰り
返しがなされることにより、筐体内は継続して冷却され
る。
【００２８】本実施形態によっても、第１実施形態と同
様の効果、すなわち吸熱側ヘッダーブロック２０Ａの耐
久性の向上、冷媒温度ならびに冷媒の流動性の均一化等
の効果が奏される。
様の効果、すなわち吸熱側ヘッダーブロック２０Ａの耐
久性の向上、冷媒温度ならびに冷媒の流動性の均一化等
の効果が奏される。
【００２９】（３）第３実施形態：図１０および図１１
図１０および図１１に示す熱移動体３は、第１実施形態
と同様の熱移動体１を複数（図示例では２つ）並べて連
結し、その連結体をハウジング５０で保持した構成であ
る。熱移動体１は、各ヘッダーブロック２０の側面を密
着させ、ろう付けにより接合されている。この場合、各
ヘッダーブロック２０には冷媒通路Ｙが４つ形成されて
いるが、図１１に示すように、吸熱側ヘッダーブロック
２０Ａの両端の冷媒通路Ｙは貫通しており、互いに連通
している。そして任意の１つの冷媒通路Ｙの開口が冷媒
充填口２３とされ、冷媒流入後、冷媒充填口２３はキャ
ップ２４で閉塞される。また、放熱側ヘッダーブロック
２０Ｂは、冷媒通路Ｙがプラグ２２で閉塞された側の側
面どうしが接合されている。これにより、１つの冷媒充
填口２３から２つの熱移動体１の内部に冷媒が充填さ
れ、その充填作業ならびにキャップ２４による封止を１
回で行うことができる。
と同様の熱移動体１を複数（図示例では２つ）並べて連
結し、その連結体をハウジング５０で保持した構成であ
る。熱移動体１は、各ヘッダーブロック２０の側面を密
着させ、ろう付けにより接合されている。この場合、各
ヘッダーブロック２０には冷媒通路Ｙが４つ形成されて
いるが、図１１に示すように、吸熱側ヘッダーブロック
２０Ａの両端の冷媒通路Ｙは貫通しており、互いに連通
している。そして任意の１つの冷媒通路Ｙの開口が冷媒
充填口２３とされ、冷媒流入後、冷媒充填口２３はキャ
ップ２４で閉塞される。また、放熱側ヘッダーブロック
２０Ｂは、冷媒通路Ｙがプラグ２２で閉塞された側の側
面どうしが接合されている。これにより、１つの冷媒充
填口２３から２つの熱移動体１の内部に冷媒が充填さ
れ、その充填作業ならびにキャップ２４による封止を１
回で行うことができる。
【００３０】このように、複数の熱移動体１を連結させ
ることにより奥行きを大きくすることができ、被冷却体
の大きさに合わせてサイズアップすることが可能であ
る。また、単に熱移動体１を接合させるだけでなく、接
合される吸熱側ヘッダーブロック２０Ａの冷媒通路Ｙを
連通させることで、複数の熱移動体１の内部に冷媒を１
回の作業で封入することができる。なお、図示例では吸
熱側ヘッダーブロック２０Ａの冷媒通路Ｙを連通させて
いるが、これに代えて放熱側ヘッダーブロック２０Ｂの
冷媒通路Ｙを連通させても勿論よい。
ることにより奥行きを大きくすることができ、被冷却体
の大きさに合わせてサイズアップすることが可能であ
る。また、単に熱移動体１を接合させるだけでなく、接
合される吸熱側ヘッダーブロック２０Ａの冷媒通路Ｙを
連通させることで、複数の熱移動体１の内部に冷媒を１
回の作業で封入することができる。なお、図示例では吸
熱側ヘッダーブロック２０Ａの冷媒通路Ｙを連通させて
いるが、これに代えて放熱側ヘッダーブロック２０Ｂの
冷媒通路Ｙを連通させても勿論よい。
【００３１】
【実施例】次に、本発明をより具体化した実施例を説明
する。なお、説明中に出てくる符号は、上記実施形態の
構成要素に準じている。 ［実施例１］：第１実施形態に相当 純アルミニウムＡ１０５０：１０．０ｍｍ厚×４０ｍｍ
幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの冷媒通路Ｘが等間隔
をおいて３つ形成された長尺な押し出し扁平バー材か
ら、長さ１３２ｍｍのヘッダーブロックを２つ切り出し
て得た。これらヘッダーブロックに、内径６．０ｍｍの
貫通しない３つの冷媒通路Ｙを孔空け加工により形成
し、さらに、片面に１０個の凹所２１を切削加工により
形成した。そして、一方のヘッダーブロックの各冷媒通
路Ｘ，Ｙの開口のうちの１つを冷媒充填口とし、この冷
媒充填口にキャップ２４をねじ込むための継手を嵌合
し、他の８つの開口にプラグ２２を嵌合した。また、他
方のヘッダーブロックの各冷媒通路Ｘ，Ｙの開口すべて
（９つ）にプラグ２２を嵌合した。
する。なお、説明中に出てくる符号は、上記実施形態の
構成要素に準じている。 ［実施例１］：第１実施形態に相当 純アルミニウムＡ１０５０：１０．０ｍｍ厚×４０ｍｍ
幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの冷媒通路Ｘが等間隔
をおいて３つ形成された長尺な押し出し扁平バー材か
ら、長さ１３２ｍｍのヘッダーブロックを２つ切り出し
て得た。これらヘッダーブロックに、内径６．０ｍｍの
貫通しない３つの冷媒通路Ｙを孔空け加工により形成
し、さらに、片面に１０個の凹所２１を切削加工により
形成した。そして、一方のヘッダーブロックの各冷媒通
路Ｘ，Ｙの開口のうちの１つを冷媒充填口とし、この冷
媒充填口にキャップ２４をねじ込むための継手を嵌合
し、他の８つの開口にプラグ２２を嵌合した。また、他
方のヘッダーブロックの各冷媒通路Ｘ，Ｙの開口すべて
（９つ）にプラグ２２を嵌合した。
【００３２】一方、純アルミニウムＡ１０５０：５．０
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ１１７ｍ
ｍの冷媒管を１０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所２１に嵌合し、平行
に配置した冷媒管の間隙にアルミニウム製の薄板からな
るコルゲートフィンを挿入して熱移動体の素材となるワ
ークを組み立てた。なお、この組立にあたっては、各部
材どうしの接触部分に、フラックスを塗布したろう材を
付着させた。ただし、コルゲートフィンには両面クラッ
ドのブレージング材を用いたので、コルゲートフィンに
はフラックスのみを塗布した。次いで、ワークを不活性
雰囲気炉に装入し、６０２℃にてろう付けした。
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ１１７ｍ
ｍの冷媒管を１０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所２１に嵌合し、平行
に配置した冷媒管の間隙にアルミニウム製の薄板からな
るコルゲートフィンを挿入して熱移動体の素材となるワ
ークを組み立てた。なお、この組立にあたっては、各部
材どうしの接触部分に、フラックスを塗布したろう材を
付着させた。ただし、コルゲートフィンには両面クラッ
ドのブレージング材を用いたので、コルゲートフィンに
はフラックスのみを塗布した。次いで、ワークを不活性
雰囲気炉に装入し、６０２℃にてろう付けした。
【００３３】ろう付けされたワーク内に冷媒充填口から
水ポンプによって水を充填して内圧を加える耐圧試験を
行ったところ、１４０ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力でもヘッ
ダーブロックには変形の兆候が見られず、強固であるこ
とが確かめられた。
水ポンプによって水を充填して内圧を加える耐圧試験を
行ったところ、１４０ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力でもヘッ
ダーブロックには変形の兆候が見られず、強固であるこ
とが確かめられた。
【００３４】次に、ワーク内を真空脱気後、冷媒充填口
から冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚの総容積の２５％に相当する量
の冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）を充填し、冷媒充填口をキ
ャップ２４で封止して熱移動体を得た。
から冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚの総容積の２５％に相当する量
の冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）を充填し、冷媒充填口をキ
ャップ２４で封止して熱移動体を得た。
【００３５】次いで、被冷却体に相当するものとして、
３０ｍｍ角のラバーヒーターと１０ｍｍ角のセラミック
ヒーターを用意し、これらの上に、得られた熱移動体を
一方のヘッダーブロックが密着する状態に置いて加熱冷
却試験を行った。その結果、ほぼ同寸法の従来型ヒート
シンクあるいはヒートパイプ冷却器と比較して、実施例
１の熱移動体が同等ないし同等以上の放熱性能を有する
ことが確認された。
３０ｍｍ角のラバーヒーターと１０ｍｍ角のセラミック
ヒーターを用意し、これらの上に、得られた熱移動体を
一方のヘッダーブロックが密着する状態に置いて加熱冷
却試験を行った。その結果、ほぼ同寸法の従来型ヒート
シンクあるいはヒートパイプ冷却器と比較して、実施例
１の熱移動体が同等ないし同等以上の放熱性能を有する
ことが確認された。
【００３６】［実施例２］：第１実施形態の変形例に相
当 実施例１と同様に、純アルミニウムＡ１０５０：１０．
０ｍｍ厚×４０ｍｍ幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの
冷媒通路Ｘが等間隔をおいて３つ形成された長尺な押し
出し扁平バー材から、長さ１３２ｍｍのヘッダーブロッ
クを２つ切り出して得た。これらヘッダーブロックの片
面に、深さ３ｍｍの１０個の凹所２１を切削加工により
形成し、さらにこれら凹所２１の周縁に深さ２ｍｍの段
部２１ａを切削加工により形成した。そして、一方のヘ
ッダーブロックの各冷媒通路Ｘの開口のうちの１つを冷
媒充填口とし、この冷媒充填口にキャップ２４をねじ込
むための継手を嵌合し、他の５つの開口にプラグ２２を
嵌合した。また、他方のヘッダーブロックの各冷媒通路
Ｘの開口すべて（６つ）にプラグ２２を嵌合した。
当 実施例１と同様に、純アルミニウムＡ１０５０：１０．
０ｍｍ厚×４０ｍｍ幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの
冷媒通路Ｘが等間隔をおいて３つ形成された長尺な押し
出し扁平バー材から、長さ１３２ｍｍのヘッダーブロッ
クを２つ切り出して得た。これらヘッダーブロックの片
面に、深さ３ｍｍの１０個の凹所２１を切削加工により
形成し、さらにこれら凹所２１の周縁に深さ２ｍｍの段
部２１ａを切削加工により形成した。そして、一方のヘ
ッダーブロックの各冷媒通路Ｘの開口のうちの１つを冷
媒充填口とし、この冷媒充填口にキャップ２４をねじ込
むための継手を嵌合し、他の５つの開口にプラグ２２を
嵌合した。また、他方のヘッダーブロックの各冷媒通路
Ｘの開口すべて（６つ）にプラグ２２を嵌合した。
【００３７】一方、純アルミニウムＡ１０５０：５．０
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ１１７ｍ
ｍの冷媒管を１０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所２１の段部２１ａに
突き当てて嵌合した後、平行に配置した冷媒管の間隙に
コルゲートフィンを挿入して熱移動体の素材となるワー
クを組み立てた。次いで、実施例１と同様の手法でワー
クをろう付けした。
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ１１７ｍ
ｍの冷媒管を１０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所２１の段部２１ａに
突き当てて嵌合した後、平行に配置した冷媒管の間隙に
コルゲートフィンを挿入して熱移動体の素材となるワー
クを組み立てた。次いで、実施例１と同様の手法でワー
クをろう付けした。
【００３８】ろう付けされたワークの耐圧試験と、ワー
ク内に冷媒を充填して得た熱移動体の加熱冷却試験を実
施例１と同様に行ったところ、耐圧強度ならびに放熱性
能は実施例１と同等であった。
ク内に冷媒を充填して得た熱移動体の加熱冷却試験を実
施例１と同様に行ったところ、耐圧強度ならびに放熱性
能は実施例１と同等であった。
【００３９】［実施例３］：第２実施形態に相当
純アルミニウムＡ１０５０：１０．０ｍｍ厚×４０ｍｍ
幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの冷媒通路Ｘが等間隔
をおいて３つ形成された長尺な押し出し扁平バー材か
ら、長さ２６２ｍｍのヘッダーブロックを２つ切り出し
て得た。これらヘッダーブロックに、内径６．０ｍｍの
貫通しない３つの冷媒通路Ｙを孔空け加工により形成
し、さらに、片面に２０個の凹所２１を切削加工により
形成した。そして、一方のヘッダーブロックの各冷媒通
路Ｘ，Ｙの開口のうちの１つを冷媒充填口とし、この冷
媒充填口にキャップ２４をねじ込むための継手を嵌合
し、他の８つの開口にプラグ２２を嵌合した。また、他
方のヘッダーブロックの各冷媒通路Ｘ，Ｙの開口すべて
（９つ）にプラグ２２を嵌合した。
幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの冷媒通路Ｘが等間隔
をおいて３つ形成された長尺な押し出し扁平バー材か
ら、長さ２６２ｍｍのヘッダーブロックを２つ切り出し
て得た。これらヘッダーブロックに、内径６．０ｍｍの
貫通しない３つの冷媒通路Ｙを孔空け加工により形成
し、さらに、片面に２０個の凹所２１を切削加工により
形成した。そして、一方のヘッダーブロックの各冷媒通
路Ｘ，Ｙの開口のうちの１つを冷媒充填口とし、この冷
媒充填口にキャップ２４をねじ込むための継手を嵌合
し、他の８つの開口にプラグ２２を嵌合した。また、他
方のヘッダーブロックの各冷媒通路Ｘ，Ｙの開口すべて
（９つ）にプラグ２２を嵌合した。
【００４０】一方、純アルミニウムＡ１０５０：５．０
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ２８５ｍ
ｍの冷媒管を２０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所に嵌合し、平行に配
置した冷媒管の間隙にコルゲートフィンを挿入して熱移
動体の素材となるワークを組み立てた。次いで、このワ
ークを実施例１と同様の手法で６００℃にてろう付けし
た。ろう付けされたワークの耐圧試験を実施例１と同様
に行ったところ、耐圧強度は実施例１と同等であった。
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ２８５ｍ
ｍの冷媒管を２０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所に嵌合し、平行に配
置した冷媒管の間隙にコルゲートフィンを挿入して熱移
動体の素材となるワークを組み立てた。次いで、このワ
ークを実施例１と同様の手法で６００℃にてろう付けし
た。ろう付けされたワークの耐圧試験を実施例１と同様
に行ったところ、耐圧強度は実施例１と同等であった。
【００４１】次に、ワーク内を真空脱気後、冷媒充填口
から冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚの総容積の５５％に相当する量
の冷媒（Ｒ４１０Ａ）を充填し、冷媒充填口をキャップ
２４で封止して熱移動体を得た。そしてこの熱移動体に
つき、筐体冷却用熱交換器として用いる場合の性能評価
を実施した。すなわち、盤用熱交換器技術協議会制定の
能力評価試験方法（１９９２年）に準拠し、その天井取
付型の場合の評価試験を行った。具体的には、熱移動体
の下半分を試験筐体（縦７００ｍｍ×横７００ｍｍ×高
さ１７００ｍｍの基準箱）内に収納装着し、上半分を室
内に露出し、所定の入力、風量下での熱移動量を測定し
た。その結果、筐体内空気温度と室温との差△Ｔが２０
℃の時の定格能力は３０ｗ／ｋであり、同寸法の従来型
の筐体用熱交換器と同等以上の性能を示すことが確かめ
られた。
から冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚの総容積の５５％に相当する量
の冷媒（Ｒ４１０Ａ）を充填し、冷媒充填口をキャップ
２４で封止して熱移動体を得た。そしてこの熱移動体に
つき、筐体冷却用熱交換器として用いる場合の性能評価
を実施した。すなわち、盤用熱交換器技術協議会制定の
能力評価試験方法（１９９２年）に準拠し、その天井取
付型の場合の評価試験を行った。具体的には、熱移動体
の下半分を試験筐体（縦７００ｍｍ×横７００ｍｍ×高
さ１７００ｍｍの基準箱）内に収納装着し、上半分を室
内に露出し、所定の入力、風量下での熱移動量を測定し
た。その結果、筐体内空気温度と室温との差△Ｔが２０
℃の時の定格能力は３０ｗ／ｋであり、同寸法の従来型
の筐体用熱交換器と同等以上の性能を示すことが確かめ
られた。
【００４２】［実施例４］：第３実施形態に相当
純アルミニウムＡ１０５０：１０．０ｍｍ厚×４０ｍｍ
幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの冷媒通路Ｘが等間隔
をおいて３つ形成された長尺な押し出し扁平バー材か
ら、長さ１３２ｍｍのヘッダーブロックを６つ切り出し
て得た。これらヘッダーブロックに、内径６．０ｍｍの
３つの冷媒通路Ｙを孔空け加工により形成し、さらに、
片面に２０個の凹所２１を切削加工により形成した。ま
た、２つのヘッダーブロックを中央コア用とし、それら
の側面を切削して平坦に仕上げ、他の４つのヘッダーブ
ロックを端部コア用とし、それらの片面を同様に平坦に
仕上げた。
幅で、長手方向に内径６．０ｍｍの冷媒通路Ｘが等間隔
をおいて３つ形成された長尺な押し出し扁平バー材か
ら、長さ１３２ｍｍのヘッダーブロックを６つ切り出し
て得た。これらヘッダーブロックに、内径６．０ｍｍの
３つの冷媒通路Ｙを孔空け加工により形成し、さらに、
片面に２０個の凹所２１を切削加工により形成した。ま
た、２つのヘッダーブロックを中央コア用とし、それら
の側面を切削して平坦に仕上げ、他の４つのヘッダーブ
ロックを端部コア用とし、それらの片面を同様に平坦に
仕上げた。
【００４３】一方、純アルミニウムＡ１０５０：５．０
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ１１７ｍ
ｍの冷媒管を３０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所に嵌合し、平行に配
置した冷媒管の間隙にコルゲートフィンを挿入して、１
つの中央コアと２つの端部コアを組み立てた。次に、こ
れらコアを、各ヘッダーブロックの切削した側面どうし
を密着させてワークを仮組みし、さらに、各コアにつ
き、一方のヘッダーブロックの各冷媒通路Ｘの開口のう
ちの１つを冷媒充填口とし、この冷媒充填口にキャップ
２４をねじ込むための継手を嵌合し、他の５つの開口に
プラグ２２を嵌合した。次いで、このワークを実施例１
と同様の手法で６０３℃にてろう付けした。なお、ろう
付け後のワークの外形寸法は幅１３２ｍｍ×奥行き１１
３ｍｍ×高さ１３９ｍｍであった。ろう付けされたワー
クの耐圧試験を実施例１と同様に行ったところ、耐圧強
度は実施例１と同等であった。
ｍｍ厚×３２ｍｍ幅で、６つの矩形状の冷媒通路Ｚが形
成された長尺な押し出し扁平多穴管から、長さ１１７ｍ
ｍの冷媒管を３０個切り出して得た。これら冷媒管の両
端部を、各ヘッダーブロックの凹所に嵌合し、平行に配
置した冷媒管の間隙にコルゲートフィンを挿入して、１
つの中央コアと２つの端部コアを組み立てた。次に、こ
れらコアを、各ヘッダーブロックの切削した側面どうし
を密着させてワークを仮組みし、さらに、各コアにつ
き、一方のヘッダーブロックの各冷媒通路Ｘの開口のう
ちの１つを冷媒充填口とし、この冷媒充填口にキャップ
２４をねじ込むための継手を嵌合し、他の５つの開口に
プラグ２２を嵌合した。次いで、このワークを実施例１
と同様の手法で６０３℃にてろう付けした。なお、ろう
付け後のワークの外形寸法は幅１３２ｍｍ×奥行き１１
３ｍｍ×高さ１３９ｍｍであった。ろう付けされたワー
クの耐圧試験を実施例１と同様に行ったところ、耐圧強
度は実施例１と同等であった。
【００４４】次に、ワーク内を真空脱気後、冷媒充填口
から冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚの総容積の５０％に相当する量
の冷媒（Ｒ４１０Ａ）を充填し、冷媒充填口をキャップ
２４で封止して熱移動体を得た。冷媒の漏洩は全く認め
られず、ろう付け密閉性は良好であった。続いて、この
熱移動体の一方のヘッダーブロックを４０ｍｍ角のラバ
ーヒーターの上に置いて加熱冷却試験を行った。その結
果、ほぼ同寸法の従来型ヒートシンクあるいはヒートパ
イプ冷却器と比較して、実施例１の熱移動体が同等ない
し同等以上の放熱性能を有することが確認された。
から冷媒通路Ｘ，Ｙ，Ｚの総容積の５０％に相当する量
の冷媒（Ｒ４１０Ａ）を充填し、冷媒充填口をキャップ
２４で封止して熱移動体を得た。冷媒の漏洩は全く認め
られず、ろう付け密閉性は良好であった。続いて、この
熱移動体の一方のヘッダーブロックを４０ｍｍ角のラバ
ーヒーターの上に置いて加熱冷却試験を行った。その結
果、ほぼ同寸法の従来型ヒートシンクあるいはヒートパ
イプ冷却器と比較して、実施例１の熱移動体が同等ない
し同等以上の放熱性能を有することが確認された。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸熱側の熱伝導体が中実材料からなるので優れた熱拡散
性を発揮し、よって冷却性能の向上が図られ、さらに、
その熱伝導体の内圧上昇に対する耐久性が製造性を損な
うことなく十分に確保されるといった効果を奏する。
吸熱側の熱伝導体が中実材料からなるので優れた熱拡散
性を発揮し、よって冷却性能の向上が図られ、さらに、
その熱伝導体の内圧上昇に対する耐久性が製造性を損な
うことなく十分に確保されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の熱移動体の斜視図で
ある。
ある。
【図２】 第１実施形態の熱移動体の一部断面側面図で
ある。
ある。
【図３】 第１実施形態の熱移動体の一部断面正面図で
ある。
ある。
【図４】 第１実施形態の冷媒管の一部斜視図である。
【図５】 第１実施形態のヘッダーブロックの（ａ）一
部断面側面図、（ｂ）平面図、（ｃ）端面図である。
部断面側面図、（ｂ）平面図、（ｃ）端面図である。
【図６】 第１実施形態のヘッダーブロックへの冷媒管
の接合構造を示す縦断面図である。
の接合構造を示す縦断面図である。
【図７】 ヘッダーブロックへの冷媒管の接合構造の変
形例を示す縦断面図である。
形例を示す縦断面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態の熱移動体の一部断面
側面図である。
側面図である。
【図９】 第２実施形態の熱移動体の一部断面正面図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の第３実施形態の熱移動体の正面図で
ある。
ある。
【図１１】第３実施形態の熱移動体の平面図である。
１，２，３…熱サイフォン型熱移動体
１０…冷媒管
２０（２０Ａ）…吸熱側ヘッダーブロック（吸熱側熱伝
導体） ２０（２０Ｂ）…放熱側ヘッダーブロック（放熱側熱伝
導体） ２１…凹所 ２１ａ…段部 ３０…コルゲートフィン Ｘ…冷媒通路（Ｘ方向冷媒通路） Ｙ…冷媒通路（Ｙ方向冷媒通路） Ｚ…冷媒通路（Ｚ方向冷媒通路）
導体） ２０（２０Ｂ）…放熱側ヘッダーブロック（放熱側熱伝
導体） ２１…凹所 ２１ａ…段部 ３０…コルゲートフィン Ｘ…冷媒通路（Ｘ方向冷媒通路） Ｙ…冷媒通路（Ｙ方向冷媒通路） Ｚ…冷媒通路（Ｚ方向冷媒通路）
フロントページの続き
(72)発明者 満丸 譲
静岡県沼津市松長字改正712番地 株式
会社 富士根産業内
(56)参考文献 特開 平９−264678（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−144831（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−78588（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−159382（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−110296（ＪＰ，Ａ)
特開2000−236055（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−38481（ＪＰ，Ａ)
実開 昭53−11666（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F28D 15/02 101
F28D 15/02
F28D 15/02 102
Claims (4)
- 【請求項１】 冷媒管の両端に熱伝導体が接合され、一
方の熱伝導体が吸熱側、他方の熱伝導体が放熱側とされ
る熱サイフォン型熱移動体であって、 前記各熱伝導体は、互いに連通して冷媒をＸ方向および
Ｙ方向に流動させるＸ方向冷媒通路およびＹ方向冷媒通
路を有し、 前記冷媒管は、前記Ｘ方向および前記Ｙ方向に対して直
交するＺ方向に冷媒を流動させるとともに、前記各熱伝
導体の前記Ｘ方向冷媒通路および前記Ｙ方向冷媒通路の
うちの少なくとも一方に連通するＺ方向冷媒通路を有
し、 さらに、少なくとも前記吸熱側の熱伝導体が中実材料か
らなることを特徴とする熱サイフォン型熱移動体。 - 【請求項２】 少なくとも前記吸熱側の熱伝導体がアル
ミニウムの押し出し材からなることを特徴とする請求項
１に記載の熱サイフォン型熱移動体。 - 【請求項３】 前記熱伝導体には、前記Ｘ方向冷媒通路
を横断し、その周縁の少なくとも一部に段部を有する凹
所が形成されており、前記冷媒管は、その先端を段部に
突き当てた状態で凹所に嵌合され、かつ、熱伝導体に気
密的に接合されることにより、凹所が前記Ｙ方向冷媒通
路を構成することを特徴とする請求項１または２に記載
の熱サイフォン型熱移動体。 - 【請求項４】 前記冷媒管にフィンが接合されているこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱サイ
フォン型熱移動体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366073A JP3511604B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 熱サイフォン型熱移動体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001366073A JP3511604B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 熱サイフォン型熱移動体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003166793A JP2003166793A (ja) | 2003-06-13 |
| JP3511604B2 true JP3511604B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=19176022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001366073A Expired - Lifetime JP3511604B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 熱サイフォン型熱移動体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3511604B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4892403B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2012-03-07 | 昭和電工株式会社 | ヒートパイプ式放熱装置 |
| SG148900A1 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-29 | Aem Singapore Pte Ltd | A heat transfer device |
| US9297589B2 (en) | 2008-11-18 | 2016-03-29 | Nec Corporation | Boiling heat transfer device |
| JP2010169371A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Ts Heatronics Co Ltd | 円筒状ヒートパイプ及びそれを用いた加熱・均熱ローラ及びそれを用いた糸巻取装置または電子写真画像形成装置の定着装置。 |
| EP3153808A1 (en) * | 2015-10-07 | 2017-04-12 | ABB Technology Oy | A cooling apparatus and a manufacturing method |
| CN114025584B (zh) * | 2021-11-25 | 2024-09-10 | 爱克普传热技术(无锡)有限公司 | 用于电子元器件散热的换热器及其装配方法 |
-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001366073A patent/JP3511604B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003166793A (ja) | 2003-06-13 |
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