JP3959428B2

JP3959428B2 - ステレオ型ヒートパイプ放熱器

Info

Publication number: JP3959428B2
Application number: JP14966296A
Authority: JP
Inventors: 久輝赤地
Original assignee: アクトロニクス株式会社
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2016-05-09
Also published as: JPH09303983A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はヒートパイプ応用放熱器に関するものであり、特に長尺のヒートパイプのコンテナが蛇行屈曲せしめられて立体的な熱輸送回路を形成して構成されてあるステレオ型ヒートパイプ放熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来型ヒートパイプは良好な熱輸送手段ではあるがその熱輸送経路は一般にパイプ軸心に沿った線方向の一次元熱輸送であり、これを二次元の面熱輸送に換えるには平板状フィンとの組み合わせによって実施する必要があった。また流体との熱交換、または流体相互間の熱交換の場合の如く三次元熱交換を必要とする場合の従来型ヒートパイプの適用例としては図１１、図１２、図１３の如き例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）がある。
【０００３】
図１１、例（ａ）、従来型ヒートパイプ３１に直交して挿着された平板状フィン群３３−ｎにより放熱部を立体的に構成して三次元熱交換を実施する例である。図において３２−２は発熱素子、３２−３は受熱ブロック、３４は対流風である。本例は３３−ｎを受熱フィン群として、逆に受熱ブロック３２−３及び発熱素子３２−２を加熱する場合もある。
【０００４】
図１２、例（ｂ）、他の例としては従来型細管ヒートパイプ群３１−ｎを平行並列に立体配置して所謂多管式熱交換器の如く構成し三次元熱交換を実施する場合もあった。図において３２−２は発熱素子、３２−３は受熱ブロック、３４は対流風である。
【０００５】
図１３、例（ｃ）、更に他の例として６面体金属受熱ブロック３２−３の中に立体格子状に交叉連結された細径トンネル群３６−ｎを削孔した後、各トンネル開口部を封止キャップ群３８−ｎにより密閉して３次元構造の細径トンネルヒートパイプコンテナを形成し、格子間隙に貫通孔群を形成して冷却風流路群３７−ｎとした半導体素子冷却用のステレオ型ヒートパイプ放熱器の実験例が発表されている。図において３２−２は発熱素子である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の各適用例において
例（ａ）の場合は平板状フィンは金属間熱伝導により熱量を拡散するものであるから、ヒートパイプとフィンの接着部らの距離が離れるに従いフィン温度が急激に低下し、従ってフィン面積の増加に従ってフィン効率が低下し、熱交換効率も低下し、交換熱量の増加に従ってフィンが級数的に大型化する点が問題であった。従って三次元熱交換のために平板状フィン群３３−ｎを使用する場合はこの傾向は更に増大し、熱交換部の大容積化及び重量の増加が問題点となっていた。
【０００７】
例（ｂ）の場合は受放熱共に流体の三次元熱交換を行う場合はあまり問題とならないが、局部において受熱した熱量を三次元熱交換で放熱する如き場合には、そのままでは局部受熱が不可能であり、受熱部に大型の受熱ブロック３２−３を装着し、これを介して受熱する必要があり、輸送する熱量の大きさの割合に装置が全体的に大型化し重量が増大する点が問題であった。
【０００８】
例（ｃ）の場合実験結果の発表データによると、冷却風流路群３７−ｎの内面積が余りに小さく、熱交換面積が極端に不足している事に起因して、周囲の細径トンネルヒートパイプ群３６−ｎの作用によって単位面積当たりの熱交換能力は極めて大きいにも拘らず、業界がこの種の放熱器に期待する放熱器の熱抵抗性能０．２５℃／Ｗ以下に対してこの放熱器の熱抵抗値は２．０℃／Ｗと極端に悪く、実用化の可能性は極めて少ないものと思われた。またこの実験例の構造は製作に多大の時間を要することが推定され、コスト高の点から実用化は殆ど不可能であると判断された。
【０００９】
然し例（ｃ）の実験例は冷却風流路群３７−ｎの熱交換面積を通常の放熱器の熱交換面積に近づけることが可能であるならば、このような三次元構造ヒートパイプは極めて高い性能を発揮するであろうことを示唆していた。また数多くの封止部突起を無くする事が出来れば三次元構造ヒートパイプとしての他の効果である複数発熱素子の実装も可能であることを示唆していた。然しこのような複数発熱素子の実装を可能にするには通常ヒートパイプの適用では姿勢依存性が大きいことから困難なことが推測された。
【００１０】
従来技術においては従来型ヒートパイプによる三次元熱交換には上述の如き問題点があったが実用上は殆ど未解決のままに容認されてきた。然し近来の半導体技術の目覚ましい進歩は半導体素子自身の小型化及び発熱量の増大をし、更に半導体素子応用機器における部品実装の立体実装化、高密化、及び機器の大幅な小型化を促し、最早従来型ヒートパイプによる三次元熱交換構造では対処出来なくなりつつある。現在業界では前述実験例の三次元構造ヒートパイプの如きステレオ型ヒートパイプ放熱器についてその発熱素子の実装自由度の拡大、受放熱能力の増大等が強く要望されている。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
従来技術における（ｃ）の実験例からトンネルヒートパイプに換えて蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプを用いて構成することが３次元構造ヒートパイプ（以下ステレオヒートパイプと称する）の製作上最も適切であると考察された。これは小容積化と小重量化が要求されるステレオヒートパイプにおいて、その冷却用対流の流れ方向に直交する放熱器断面積を一定とした場合の、ヒートパイプの断面積を最小にすることを可能にし冷却対流の流路の断面積を最大にすることを可能にする。これはステレオヒートパイプを適用する放熱器の放熱性能を最大に改善することを意味する。
【００１２】
ステレオヒートパイプを構成する為のヒートパイプの第一の必要条件は必要な形状に屈曲せしめて適用し、立体的に構成する事の出来る柔軟性且つ可撓性を有する薄形ヒートパイプである事であり、このような薄形ヒートパイプはステレオヒートパイプの構成を容易ならしめ且つ対流の流れ方向に対する抵抗断面積を縮小せしめる。またこれは適正な重量の、且つ適正な価格のステレオヒートパイプを構成する事を可能ならしめる。
【００１３】
ステレオヒートパイプを構成する為のヒートパイプの第二の必要条件は如何なる保持姿勢でも良好に作動する姿勢依存性の少ないヒートパイプである事である。ステレオヒートパイプはそのある部分ではボトムヒートになり、他の部分では水平ヒートになり、更に他の部分ではトップヒートになるので、どの部分でも良好に作動する即ち姿勢依存性の少なさが要求される。
従来型ヒートパイプでは上記第一第二何れの条件をも満足せしめる事は不可能であった。
【００１４】
本発明者が発明し実用化した蛇行細径トンネルプレートヒートパイプ（特願平５−２４１９１６号及び特願平７−６５３１１号及び特願平７−２３３１５１号）はステレオヒートパイプを構成する為の第一第二の条件を完全に満足せしめ、業界の要望する各種のステレオヒートパイプの構成を容易ならしめる。
【００１５】
特願平５−２４１９１６号に係るプレート形ヒートパイプは蛇行細溝のパターンを薄肉プレートの面上に形成し、このプレートを積層接着して、蛇行細径トンネルを内蔵したプレートを形成し、これをヒートパイプコンテナとして構成するもので、良好な曲げ加工性及び姿勢依存性の極めて少ないその機能は上記第一第二の条件を完全に満足せしめる。従って特願平５−２４１９１６号に係る径プレート形ヒートパイプは本発明のステレオヒトパイプ式放熱器を構成するのに適したプレートヒートパイプである。
然しこのプレート形ヒートパイプはその構成上大型化が困難であり、また大量生産の場合以外は比較的製造コストが高価になる問題点が有り実用化に際しては適用範囲が小型放熱器分野または高級放熱器分野に限定されるものであった。
【００１６】
特願平７−６５３１１号及び特願平７−２３３１５１号に係る蛇行細径トンネルプレートヒートパイプは特願平５−２４１９１６号に比較して、長さ及び大きさに制限がない、製造コストが安い等の点から実用上の効果が高いものとなる。この扁平管プレートヒートパイプは柔軟性軽金属を押出し成型してなる多孔扁平管を素材として形成される。図１にこの素材となる多孔扁平管１を斜視図にて示す。３−ｎは多孔を形成する貫通細孔、２−ｎは各貫通細孔３−ｎの隔壁である。図２は蛇行細径トンネルプレートヒートパイプの一部を断面で表した平面図である。図において多孔扁平管１の貫通細孔３−ｎの隔壁２−ｎはその端末においてひとつおきに切除されて隔壁切除部４−ｎ、５−ｎとして封入作動液移動のターン部になっている。多孔扁平管１の両端末は隔壁切除部４−ｎ、５−ｎの一部を残して圧潰部６−１、６−２において圧潰され他のち溶接封止部７−１、７−２として封止されてある。このようにして貫通細孔群３−ｎは一条の蛇行細径トンネルとして形成され、所定量の二相凝縮性作動液を封入の後溶接封止部８−１において溶接封止され蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプとなる。このように形成された蛇行細径トンネル内蔵の扁平管プレートヒートパイプは如何なる形状にも自在に屈曲成型することの可能な柔軟性と可撓性を有するものであり、ステレオヒートパイプ構成用ヒートパイプとしての第一の必要条件を完全に満足する。
【００１７】
またこのような蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプは本発明者が発明し実用化した特許第１８８１１２２号（ループ型細管ヒートパイプ）、特許第１９６７７３８号（ループ型細管ヒートパイプ）、及び特開平４−２５１１８９号（マイクロヒートパイプ）の応用である蛇行細径トンネルヒートパイプを内蔵しているから、それらの発明に係るヒートパイプの優れたヒートパイプ特性を完全に備えている。即ち如何なる保持姿勢でも良好に作動する姿勢依存性の極めて少ないヒートパイプである。即ちこの細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプはステレオヒートパイプを構成する為の第二の必要条件を完全に満足する。
【００１８】
上記の通りであるから特願平７−６５３１１号及び特願平７−２３３１５１号に係る、柔軟性軽金属を押出し成型してなる多孔扁平管を主素材として形成される蛇行細径トンネルを内蔵したプレートヒートパイプを適用することによりステレオヒートパイプを容易に構成することが出来る。
【００１９】
本発明の基本的な構成について以下に説明する。ステレオ型ヒートパイプ式放熱器は立体的な熱輸送回路を有するヒートパイプであって、ヒートパイプの受熱部と放熱部の相互間を結ぶ熱輸送経路となる細管ヒートパイプコンテナが、複数の局部的受熱面から大表面積放熱部に立体的に展開される熱輸送回路を備え、または細管コンテナが立体的に展開して構成された大表面受熱部から複数の局部的放熱面に集約される熱輸送回路を備えて構成される。図３はこの様なステレオ型ヒートパイプ放熱器の構成の一例を示す斜視図であって、その基本的な構成の説明図である。図の如くこの放熱器の外周は、蛇行細径トンネルを内蔵するプレートヒートパイプ１１が、その蛇行屈曲により、ステレオ型ヒートパイプ放熱器の各熱量授受面１−２、１−３、１−４、１−５に相当する複数平面を有し、且つ他の対向する対平面（開口面）が熱媒流体の流入流出面として形成されてある風洞構造の外殻体として形成されてあり、それと共にこの外殻体を形成するプレートヒートパイプ１１の両内平面相互間と、必要によってはこのプレートヒートパイプ１１が外殻体の内部に延長される部分１１−１の両平面をも含む各平面の相互間は、相互に並列に対向する平面対向構造として形成されてあり、この平面対向構造を形成する蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプ１１を第一の構成要素とし、このプレートヒートパイプ１１の対向する並列平面間を往復蛇行（螺旋蛇行を含む）して両平面間を伝熱的に接続する、長尺可撓性の蛇行ヒートパイプ１１−１、１１−２を第二の構成要素とし、図の如く第一及び第二の構成要素の組み合わせ体が一連の長尺プレートヒートパイプにより一体構成されてあるかして、立体的熱輸送回路が構成されてある構造を本発明の基本的な構造としている。図において１３−１、１３−２、１３−３、１３−４は発熱素子で、１２−１、１２−２、１２−３、１２−４は各発熱素子１３とステレオ型ヒートパイプ放熱器の熱量授受面１−２、１−３、１−４、１−５との間の伝熱を良好ならしめる為の熱拡散プレートである。
【００２０】
【作用】
（１）このようなステレオ型ヒートパイプ放熱器の特徴は、図３に示す如く六面体の中の二面を対流風１５の流路として適用し、残りの四面は全て受熱面として任意に適用し、発熱素子１３−１、１３−２、１３−３、１３−４を同時または選択的に実装することが出来る。然も装着面及び装着位置による性能の差異は極めて少ない。このように本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器は従来のヒートパイプ放熱器に比較して発熱素子の実装自由度が飛躍的に高くなる。
【００２１】
（２）蛇行細管ヒートパイプは受熱部から次の受熱部に至る距離が長い場合及びその間にターン部がある場合は作動液の管内圧力損失が増加し熱抵抗が著しく増加する。本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器に於て、第二構成要素の蛇行ヒートパイプは全て短い距離でターンを繰り返し、ターン部は全て受熱部となる。受熱部では作動液の管内圧力損失はキャンセルされ、新しい作動エネルギーが供給され、細管ヒートパイプの作動はターン毎に活性化され増幅される。従って第二構成要素の蛇行ヒートパイプの作動は同一長さの同一サイズのプレートヒートパイプと比較して極めて活発で高性能になる。同様な理由から発熱素子装着面に対向する面に第二の発熱素子が装着されてある場合はその部分のターン部が加熱され、ターン部の活性化作用及び増幅作用は更に強化される。この様であるから通常のヒートパイプ放熱器とは異なり、本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器は発熱素子装着数が多くなる程性能が向上すると云う従来のヒートパイプ放熱器には見られない優れた特長がある。
【００２２】
（３）図３における矢印１５の如く冷却用対流風は全て第一の構成要素の蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプ１１で形成される風洞構造内（外殻内）を流れる。この風洞構造部はヒートパイプであるから風洞としての性能と同時に放熱フィンとしての役目をも兼ねて発揮する。また本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器は放熱器に複数配設された各発熱素子１３−１、１３−２、１３−３、１３−４の共通放熱部即ち共通風洞として、図３に於て破線で示した風洞１４の一部として適用することが出来る。従って筐体内における冷却対流風流路の配設容積を最小にとどめスペースを有効に活用することが出来る大きな利点がある。
【００２３】
（４）本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器には複数の発熱素子が自由度高く実装することが出来るが、この放熱器自身もその実装自由度が極めて高い。従来型のヒートパイプは保持姿勢により大幅に性能が変化し、特にトップヒート姿勢の場合は使用不能状態に至るまで性能が低下するので、筐体内の装着姿勢が限定され、従って冷却風洞の取付け位置、取付け方向も限定されるものであった。それに対し本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器は如何なる装着姿勢でも性能が全く変化しない。従ってこの放熱器と連結一体化されてある冷却風洞１４の筐体内における装着姿勢も自由度が高く、水平、垂直、傾斜、何れの方向に装着しても良い。更にその装着方向のまま、風洞の軸を中心に如何なる角度に回転せしめて取りつけても良い。この様に取付け姿勢の自由度が高いから更に取り付け位置の自由度も高いことになり、隣接実装部品の位置形状に合わせて風洞配置を決定出来ることを意味し、本発明ステレオヒートパイプ式放熱器の実装上有利な点となる。
【００２４】
（５）上述の如く冷却風洞１４の取り付け姿勢が自由であるから冷却風洞１４を図４、に例示の如く垂直に保持することが出来ることは本発明ステレオ型ヒートパイプ放熱器１−６、１−７の大きな特長である。その効果は以下の通りである。（ａ）隣接する筐体内の実装部品との干渉が殆ど無くなるから装着位置及び実装設計の自由度が高くなり高密度実装を容易ならしめる。（ｂ）複数のステレオ型ヒートパイプ放熱器を同一の垂直風洞に１−６、１−７の如く直列配置出来るから実装の立体化を容易にする。（ｃ）垂直風洞１４は他の実装部品とスペース的に干渉することが少なく、また風洞１４が小型化されるから、風洞経路の周囲に十分な余裕スペースが生じる。図示は省略してあるが、このスペースを利用して消音装置を配設することが出来る。これにより騒音の発生無く強力なファンを使用して高性能化することが出来る。（ｄ）垂直風洞１４は強力な煙突効果を発生するから、図５に例示の如く自然対流冷却を効果的に実施することが出来る。従来は風洞を垂直配設することが不可能であったから密閉筐体内における自然対流冷却は極めて困難とされてきた。図において矢印１５−１は強制対流風、矢印１５−２は自然対流風を示している。
【００２５】
（６）本発明のステレオヒートパイプ式放熱器の性能には姿勢依存性が無いから、筐体壁内外の如何なる部分に、如何なる姿勢で装着しても性能には変わりが無い。従って筐体外壁面の何れの面にもに自由に且つ有効に装着することが可能であり、これはその装着部に対応する筐体内壁面に、発熱素子を直接実装し、熱抵抗最小にて筐体外に熱量を排出することを可能にする。また同時に、筐体内スペースを最大に利用して、高密度高性能実装を可能にするものである。図６にこの様な実装状態を示す。図において１はステレオ型ヒートパイプ放熱器、１３は発熱素子、１４は風洞、１７は冷却ファン、１８−１は筐体側壁面、１８−２は筐体天井壁面、１８−３は筐体底壁面である。この様な筐体内スペースの有効利用は従来型ヒートパイプ応用の放熱器では全く不可能であった。
【００２６】
（７）本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器における第二の構成要素の細管ヒートパイプ１１−１、１１−２は放熱フィン群の役目をする。然しこれはプレートヒートパイプであるから蛇行ピッチは通常の非ヒートパイプ放熱器のフィン群のフィンピッチの如く小ピッチに形成することは不可能である。然しこのフィン群はヒートパイプであるからフィン効率が１００％であり、その全表面積が高温熱交換部として作用するから、それが極めて疎なピッチであっても通常の非ヒートパイプ放熱器よりはるかに高い放熱能力を発揮する。更にフィンピッチが極めて大きいから、冷却対流の圧力損失が通常フィン群の数分の一と極めて小さく、冷却ファンの対流発生能力に大きな余裕が発生する。従ってその余裕能力に依って流量流速を自在に制御し、放熱器の放熱能力を制御することが出来る。また蛇行ピッチが大きいから、その蛇行のピッチ間に更に精細フィン群を装着して、更に強力な強制対流冷却専用のステレオ型ヒートパイプ放熱器を構成することも出来る。この様に多彩な適用形態を有することは本発明ステレオヒートパイプ式放熱器の大きな効果である。
【００２７】
【実施例】
［第一実施例］図３は本発明のステレオヒートパイプ式放熱器の基本的構成を示す図面であると同時に本発明の第一実施例の説明図をも兼ねている。図において第一の構成要素であり、ステレオヒートパイプの風洞構造の外殻体として形成される蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプ１１と、第二の構成要素であり、第一の構成要素で形成される並列平面間を蛇行して伝熱的に接続する細管ヒートパイプ１１−２、１１−３とは、何れも多孔扁平管により形成された蛇行細径トンネルを内蔵したプレートヒートパイプが適用されている。多孔扁平管が適用されたプレートヒートパイプ１１、１１−２、１１−３は他の種類のプレートヒートパイプに比較して卓越した柔軟性と可撓性を備えているから図示の如く二次成形し、自由自在に曲げ成形して適用することが出来る。またこのプレートヒートパイプ１１、１１−２、１１−３はこのような二次成形加工によってもその性能を悪化せしめられることのない機能を有する。これ等の構成要素により構成された放熱器は図の如く六面体の立体構造に形成されてある。その中の対向する二面は矢印で示されてある対流風１５の流入流出路であり、他の四面は複数同時または選択的に何れの面も受熱面１−１、１−２、１−３、１−４として適用出来るよう構成されてある。このように構成されてある本実施例の放熱器は基本構造に説明したようなステレオ型ヒートパイプ放熱器の全ての特長を備えている。図７は本実施例の構成を簡略化して表した断面略図であり、第一及び第二の構成要素をより簡略化して表すため総てを線図で示してある。本実施例は特に大容量強力なステレオ型ヒートパイプ放熱器の例を示しており、その為第一の構成要素である蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプ１１の一部１１−１は風洞構造の外殻体の内部に延長せしめられ、その両平面は外殻体の内表面と共に表面積が拡大された平面対向構造部を構成している。また第一の構成要素である蛇行細径トンネル内蔵プレートヒートパイプ１１、１１−１は特に容量の大きいものが適用されてあることを示す為特に太線で表示されてある。
【００２８】
［第二実施例］図８は本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の第二実施例の構成を示す断面略図である。第一実施例では第一構成要素と第二構成要素とは夫々独立したプレートヒートパイプ１１、１１−１及び１１−２、１１−３で形成されてあり、それらが伝熱的に接続されてステレオヒートパイプとして構成されるものであるのに対して、本第二実施例では第一構成要素と第二構成要素とは多孔扁平管で形成された蛇行細径トンネルを内蔵する一条の長尺プレートートパイプ１１により連続一体化されて構成されてあることを特徴としている。この様な構成は製造工程の短縮に依るコスト低減の効果がある。また二種類のプレートヒートパイプを伝熱的に接続構成することに依り発生する熱量損失を低下せしめて熱輸送性能を向上せしめる効果がある。更にまた軽量化小型化の効果も大きい。然し本実施例においては第一構成要素と第二構成要素は全く同一の多孔扁平管コンテナにより連続一体化して形成される必要があるから、第二構成要素部となる部分が冷却フィンとしての効果を失わない程度の小ピッチ蛇行を与えることが出来るよう多孔扁平管コンテナの全体を薄形の多孔扁平管を適用して構成する必要がある。従って本実施例では厚形大容量のプレートヒートパイプを適用することが出来ないから、ある程度以上に大容量化せしめることは困難である。
【００２９】
［第三実施例］図９は本発明の第三実施例及び第四実施例の説明図であり線図から成る断面略図で示してある。本実施例においては第二の構成要素の蛇行ヒートパイプは蛇行（螺旋蛇行を含む）細管ヒートパイプ１１−４、１１−５であり、この蛇行ヒートパイプが第一の構成要素の平面対向部の両平面間を往復蛇行せしめられ、両平面間を伝熱的に接続して構成されてある。この伝熱的接続はろう接、溶接、挿接、圧入等に依って為される。本実施例図は螺旋蛇行細管ヒートパイプが適用されてある例を示してあり、その特徴は他の例に比較して蛇行部の形成が簡易且つ容易でありしたがって低コストに成る点がメリットである。またこの構成は螺旋ピッチを精細化することによりプレートヒートパイプを適用した第一実施例及び第二実施例より伝熱面積を拡大せしめて放熱性能を向上させることが出来る。然しその反面冷却対流風の圧力損失が若干増加する欠点もある。
【００３０】
［第四実施例］本発明のステレオ型ヒートパイプが適用される雰囲気が悪く、粉塵や油分ミスト等の付着により第二の構成要素の蛇行ヒートパイプの表面の汚染が著しく、比較的短期間毎に清掃の必要ある場合がある。図９の説明図に例示の本発明の第四実施例はその対策として案出されたものであり、本実施例のステレオ型ヒートパイプの断面略図を線図により例示してある。その基本構成は主要放熱面積となる第二の構成要素の蛇行ヒートパイプとしては、弾性金属の細管を素材としてバネ性を与えて形成された蛇行（螺旋蛇行を含む）弾性細管ヒートパイプが適用されてあり、この蛇行ヒートパイプが第一の構成要素の蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプが並列対向する平面間に着脱自在に且つ弾性的に圧入挿接されて構成される。図９においてはその一例として蛇行ヒートパイプは螺旋蛇行弾性細管ヒートパイプ１１−４、１１−５が適用されてある。この蛇行ヒートパイプは清掃時には簡単な治具の助けにより極めて容易に着脱することが可能であり、ステレオ型ヒートパイプの放熱性能を常に良好に維持することが出来る点に特徴がある。
【００３１】
［第五実施例］図１０は本発明の第五実施例の説明図であり、本実施例のステレオ型ヒートパイプの断面略図を線図により例示してある。図において第二の構成要素の蛇行ヒートパイプ１１は蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプであり、このプレートヒートパイプ１１の蛇行に依り二次的に形成される並列平面対向部の間隙に、所定の種類の精細フィン群が、ろう接、溶接、圧入、弾性的圧入等の手段に依り配設されてあることを特徴としている。図１０においてはこの、精細フィン群としては蛇行コルゲートフィン１６が装着されてある。精細フィン群は蛇行細線フィンであっても良く、または非ループ型蛇行細管ヒートパイプフィンであっても良く、それらのフィンの蛇行は通常の蛇行でも、螺旋蛇行であっても良い。それらのフィン群はプレートヒートパイプ１１の蛇行に依り二次的に形成される並列平面対向部の間隙に装着することが可能な精細フィン群であれば如何なるフィン群であっても良い。またその装着方法はろう接、溶接、何れの手段であっても良い。更に精細フィン群は上記各種フィン群が弾性金属で形成されたスプリングフィン群が着脱自在に挿接圧入されたものであっても良い。本発明にかかるステレオ型ヒートパイプはそれ自身極めて放熱性能の良い放熱器ではあるが、その並列平面対向部の間隙に蛇行して装着される第二構成要素の蛇行ピッチは十分に大きいので、第二構成要素がプレートヒートパイプであればそれにさらに二次的に並列平面対向部が形成されるから、この間隙に精細フィンを装着してステレオ型ヒートパイプの放熱能力を更に倍増せしめることが出来る。然しこの様な本実施例の高性能放熱器は余りにフィン間隙が狭くなり、対流風の圧力損失が増加するので自然空冷用放熱器としては不適当となる。
【００３２】
【発明の効果】
蛇行細径トンネルヒートパイプを内蔵した、柔軟性及び可撓性に富むプレートヒートパイプを素材として適用することにより、それを多面体に屈曲成形し、風洞状外殻体を有し、その内部に放熱部が配設されてあり、この放熱部に充分な風量の冷却対流風を低圧力損失で送入排出せしめることの可能な構造の高性能ステレオ型ヒートパイプ放熱器の製作に成功した。その構造上で寄与する点はプレートヒートパイプの柔軟可撓性にあった。性能上で寄与する点はプレートヒートパイプの薄形化と内蔵する蛇行細径トンネルヒートパイプに姿勢依存性が無いことにあった。完成したステレオ型ヒートパイプに姿勢依存性が全く無い点は筐体内部における発熱素子、部品の実装自由度の拡大と実装の高密度化に貢献し、機器の小型化軽量化に貢献する。また風洞の垂直装着を可能にすることにより密閉筐体内における自然空冷を可能にする点は実装技術の革新に貢献するものと信ぜられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成素材となる多孔扁平金属管の構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の主要構成要素となる蛇行細径トンネルヒートパイプを内蔵するプレートヒートパイプの構造を示す一部断面の平面図である。
【図３】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の基本的構造を示す斜視図であり、且つ本発明の第一実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の適用例を示す説明図である。
【図５】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の他の適用例を示す説明図である。
【図６】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の更にその他の適用例を示す説明図である。
【図７】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の第一実施例の構造を線画略図で示す断面説明図である。
【図８】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の第二実施例の構造を線画略図で示す断面説明図である。
【図９】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の第三実施例および第四実施例共通の図面であり、それらの構造を線画略図で示す断面説明図である。
【図１０】本発明のステレオ型ヒートパイプ放熱器の第五実施例の構造を線画略図で示す断面説明図である。
【図１１】従来型のヒートパイプによる三次元熱交換の一例を示す斜視図である。
【図１２】従来型のヒートパイプによる三次元熱交換の他の一例を示す斜視図である。
【図１３】従来型のステレオ型ヒートパイプ放熱器の構造例を示す側面図である。
【符号の説明】
１多孔扁平管
１−１熱量授受面
１−６ステレオ型ヒートパイプ放熱器
２隔壁
３貫通細孔
４隔壁切除部
５隔壁切除部
６圧潰部
７溶接封止部
８作動液注入孔
８−１溶接封止部
１１第一構成要素プレートヒートパイプ
１１−１延長部
１１−２第二構成要素細管ヒートパイプ
１１−４螺旋蛇行細管ヒートパイプ
１２熱拡散プレート
１３発熱素子
１４風洞
１５対流風
１５−１強制対流風
１５−２自然対流風
１６蛇行コルゲートフィン
１７冷却ファン
１８筐体壁
１８−１筐体側壁面
１８−２筐体天井壁面
１８−３筐体底壁面

Claims

ヒートパイプの受熱部と放熱部の相互間を結ぶ熱輸送経路となる複数の細孔が押出し成型された多孔扁平管により形成された細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプが、複数の局部的受熱面から大表面積放熱部に立体的に展開される熱輸送回路を備え、または前記プレートヒートパイプが立体的に展開して構成された大表面受熱部から複数の局部的放熱面に集約される熱輸送回路を備えたステレオ型ヒートパイプ放熱器であって、この放熱器の外周は、前記プレートヒートパイプが、その屈曲により、ステレオ型ヒートパイプ放熱器の各熱量授受面に相当する複数平面を有し、且つ、この放熱器の内周は、熱媒流体の流入流出面として形成されてある風洞構造の外殻体として形成されてあり、それと共にこの外殻体を形成するプレートヒートパイプの対向する内周の対平面（開口面）相互間と、相互に並列に対向する平面対向構造として形成されてあり、この平面対向構造を形成する蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプを第一の構成要素とし、このプレートヒートパイプの対向する並列平面間を往復蛇行（螺旋蛇行を含む）して両平面間を伝熱的に接続する、長尺可撓性の蛇行ヒートパイプを第二の構成要素とし、第一及び第二の構成要素の組み合わせ体が前記多孔扁平管により形成された細径トンネル内蔵の一連の長尺プレートヒートパイプにより一体構成されて、立体的熱輸送回路が構成されてあることを特徴とするステレオ型ヒートパイプ放熱器。
前記プレートヒートパイプを外殻体の内部に延長させ、前期プレートヒートパイプの対向する内周の対平面（開口面）及び該延長される部分の両平面の相互間を、相互に並列に対向する平面対向構造として構成したことを特徴とする請求項１に記載のステレオ型ヒートパイプ放熱器。
第一の構成要素と第二の構成要素は多孔扁平管で形成された一条の蛇行細径トンネル内蔵の長尺プレートヒートパイプにより連続一体化されて構成されてあることを特徴とする請求項１または２に記載のステレオ型ヒートパイプ放熱器。
前記ステレオ型ヒートパイプ放熱器は六面体の立体構造であり、その中の対向する二面が熱媒流体の流入流出流路であり、他の四面は複数同時または選択的に何れの面も受熱面として適用出来るよう構成されてあることを特徴とする請求項１に記載のステレオ型ヒートパイプ放熱器。
第二の構成要素の蛇行ヒートパイプは弾性金属の細管を素材としてバネ性を与えて形成された蛇行（螺旋蛇行を含む）弾性細管ヒートパイプであり、この蛇行ヒートパイプが第一の構成要素の蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプが並列対向する平面間に着脱自在に且つ弾性的に圧入挿接されて構成されてあることを特徴とする請求項１に記載のステレオ型ヒートパイプ放熱器。
第二の構成要素の蛇行ヒートパイプは蛇行細径トンネル内蔵のプレートヒートパイプであり、このプレートヒートパイプが蛇行して形成される並列平面対向部の間隙に、所定の種類の精細フィン群がろう接、溶接、圧入、弾性的圧入等の手段に依り配設されてあることを特徴とする請求項１に記載のステレオ型ヒートパイプ放熱器。