JP6813137B1 - Manufacturing method of heat pipe type cooler and heat pipe type cooler - Google Patents
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- 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
Abstract
本開示におけるヒートパイプ式冷却器(100)は、発熱体(4)が設置される面を有する受熱部(5)及び受熱部(5)と対向する接続部(6)を有する主管体(1)と、内部が主管体(1)の内部と連通するように接続部(6)に接続される枝管体(2)と、を有するヒートパイプユニットと、枝管体(2)に取り付けられるフィン(3)と、を備え、受熱部(5)と接続部(6)との間の空間領域が多段に分割されて複数の空間部が形成され、複数の空間部のそれぞれの内部には冷媒(8)が配置されるものである。The heat pipe type cooler (100) in the present disclosure has a heat receiving portion (5) having a surface on which the heating element (4) is installed and a main pipe body (1) having a connecting portion (6) facing the heat receiving portion (5). ), A branch pipe body (2) connected to the connection portion (6) so that the inside communicates with the inside of the main pipe body (1), and a heat pipe unit having the branch pipe body (2). A fin (3) is provided, and the space region between the heat receiving portion (5) and the connecting portion (6) is divided into multiple stages to form a plurality of space portions, and inside each of the plurality of space portions. The refrigerant (8) is arranged.
Description
本開示はヒートパイプ式冷却器及びヒートパイプ式冷却器の製造方法に関するものである。 The present disclosure relates to a heat pipe type cooler and a method for manufacturing a heat pipe type cooler.
断面積の大きな、例えば断面円形のタンクの側面に、複数の細いパイプが設けられ、細いパイプには、フィンが取り付けられているヒートパイプユニットが開示されている。タンクは、金属からなるベースブロックに埋めこまれており、タンクとベースブロックとの間で、熱移動が行われる。ベースブロックは、タンクを埋め込んだ面と反対側の面には、発熱する半導体素子が取り付けられている(特許文献1参照)。 A heat pipe unit is disclosed in which a plurality of thin pipes are provided on the side surface of a tank having a large cross-sectional area, for example, a circular cross-section, and fins are attached to the thin pipes. The tank is embedded in a base block made of metal, and heat transfer is performed between the tank and the base block. A semiconductor element that generates heat is attached to the surface of the base block opposite to the surface in which the tank is embedded (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の技術では、ベースブロックによって半導体素子と複数のヒートパイプユニットを接続する場合、ヒートパイプユニットへの熱輸送のためにタンクを深く埋め込む必要があり、ベースブロックの体積が増加し、ヒートパイプ式冷却器の重量が増加してしまうという課題があった。 However, in the technique of Patent Document 1, when a semiconductor element and a plurality of heat pipe units are connected by a base block, it is necessary to deeply embed a tank for heat transport to the heat pipe unit, and the volume of the base block increases. , There is a problem that the weight of the heat pipe type cooler increases.
本開示は、上述の問題を解決するためになされたもので、重量増加を抑制できるヒートパイプ式冷却器及びヒートパイプ式冷却器の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heat pipe type cooler and a method for manufacturing a heat pipe type cooler capable of suppressing a weight increase.
本開示にかかるヒートパイプ式冷却器は、発熱体が設置される面を有する受熱部及び受熱部と対向する接続部を有する主管体と、内部が主管体の内部と連通するように接続部に接続される枝管体と、を有するヒートパイプユニットと、枝管体に取り付けられるフィンと、を備え、フィンに走行風が流れるようにして鉄道車両で使用されるヒートパイプ式冷却器において、発熱体が設置される面は上下方向に延びる面であり、受熱部と接続部との間の空間領域が上下方向に多段に分割されて複数の空間部が形成され、複数の空間部のそれぞれには液面を有するように冷媒が配置され、枝管体は内部で凝縮した冷媒が重力によって主管体に戻るように傾いて、かつ、空間部の冷媒の液面より上方で接続部に接続され、受熱部は、発熱体が設置される面とは反対の面に、冷媒を吸い上げて冷媒を保持するウィックが配置され、受熱部又は接続部は凹凸形状であり、凹凸形状の凹部によって受熱部と接続部との間の空間領域が多段に分割され、凸部によって複数の空間部が形成されるものである。
The heat pipe type cooler according to the present disclosure has a heat receiving portion having a surface on which a heating element is installed, a main pipe having a connecting portion facing the heat receiving portion, and a connecting portion so that the inside communicates with the inside of the main pipe. A heat pipe unit having a branch pipe body to be connected, and fins attached to the branch pipe body are provided, and heat is generated in a heat pipe type cooler used in a railroad vehicle so that running wind flows through the fins. The surface on which the body is installed is a surface that extends in the vertical direction, and the space area between the heat receiving portion and the connecting portion is divided in multiple stages in the vertical direction to form a plurality of space portions, and each of the plurality of space portions has a surface. The refrigerant is arranged so as to have a liquid level, and the branch pipe body is tilted so that the internally condensed refrigerant returns to the main pipe body due to gravity, and is connected to the connection portion above the liquid level of the refrigerant in the space. In the heat receiving part, a wick that sucks up the refrigerant and holds the refrigerant is arranged on the surface opposite to the surface on which the heating element is installed , and the heat receiving part or the connecting part has an uneven shape, and heat is received by the concave and convex concave portions. The space area between the portion and the connecting portion is divided into multiple stages, and a plurality of space portions are formed by the convex portions .
本開示にかかるヒートパイプ式冷却器の製造方法は、第1の板部材を曲げ、連続した凹凸形状を形成し、凹凸部材を形成する凹凸部材形成工程と、凹凸部材に第2の板部材を取り付け取付部材とし、凹凸部材と取付部材との間の空間領域が凹凸形状の凹部によって分割され、上下方向に多段構造を有する主管体を形成する主管体形成工程と、内部で凝縮した冷媒が重力によって主管体に戻るように傾いて、かつ、凹凸形状の凸部に注入される冷媒の液面より上方で、凹凸部材又は取付部材に枝管体を取り付け、主管体の内部と枝管体の内部とを連通させて接続する枝管体接続工程と、主管体の凹凸形状の凸部のそれぞれに液面を有するように冷媒を注入する冷媒注入工程と、枝管体にフィンを取り付けるフィン取付工程とを有するものである。 The method for manufacturing a heat pipe type cooler according to the present disclosure includes a step of forming a concavo-convex member by bending a first plate member to form a continuous concavo-convex shape and forming a concavo-convex member, and a second plate member on the concavo-convex member. As a mounting mounting member, the space area between the concave-convex member and the mounting member is divided by concave-convex-shaped recesses to form a main tubular body having a multi-stage structure in the vertical direction, and the refrigerant condensed inside is gravity. The branch pipe is attached to the uneven member or the mounting member above the liquid level of the refrigerant injected into the convex portion of the concave-convex shape, and the inside of the main pipe and the branch pipe are attached. A branch pipe connection step that connects the inside by communicating with each other , a refrigerant injection step that injects a refrigerant so that each of the convex portions of the main pipe has a liquid level, and fin mounting that attaches fins to the branch pipe. It has a process.
本開示によれば、ヒートパイプ式冷却器の重量増加を抑制できる。 According to the present disclosure, the weight increase of the heat pipe type cooler can be suppressed.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかるヒートパイプ式冷却器100の概略構成図である。図2は、実施の形態1にかかるヒートパイプ式冷却器100の概略側面図であり、図1の紙面左側からヒートパイプ式冷却器100を見た概略側面図である。図3は、実施の形態1にかかるヒートパイプ式冷却器100の概略断面図であり、図1のAA断面を示す概略断面図である。Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the heat pipe type cooler 100 according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic side view of the heat pipe type cooler 100 according to the first embodiment, and is a schematic side view of the heat pipe type cooler 100 viewed from the left side of the paper surface of FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heat pipe type cooler 100 according to the first embodiment, and is a schematic cross-sectional view showing the AA cross section of FIG.
図1のX軸方向は、ヒートパイプ式冷却器100の幅方向を示し、Y軸方向は高さ方向、すなわちヒートパイプ式冷却器100の上下方向を示す。−Y軸方向は、ヒートパイプ式冷却器100の設置面方向(ヒートパイプ式冷却器100の下側)を示し、+Y軸方向は、反設置面方向(ヒートパイプ式冷却器100の上側)を示す。図1のZ軸方向はヒートパイプ式冷却器100の奥行き方向を示す。これらは、以下の図面も同様である。ここで、設置面とは、ヒートパイプ式冷却器100が設置される車両の床面等を指す。反設置面とは、設置面と対向する仮想の面又は車両の天井等を指す。 The X-axis direction of FIG. 1 indicates the width direction of the heat pipe type cooler 100, and the Y-axis direction indicates the height direction, that is, the vertical direction of the heat pipe type cooler 100. The −Y axis direction indicates the installation surface direction of the heat pipe type cooler 100 (lower side of the heat pipe type cooler 100), and the + Y axis direction indicates the opposite installation surface direction (upper side of the heat pipe type cooler 100). Shown. The Z-axis direction in FIG. 1 indicates the depth direction of the heat pipe type cooler 100. These are also the same in the following drawings. Here, the installation surface refers to the floor surface or the like of a vehicle in which the heat pipe type cooler 100 is installed. The anti-installation surface refers to a virtual surface facing the installation surface, the ceiling of the vehicle, or the like.
ヒートパイプ式冷却器100は、内部に冷媒8が配置される主管体1と、主管体1に接続される枝管体2と、枝管体2を貫通させて取り付けられるフィン3とを備える。主管体1と枝管体2とを合わせて、ヒートパイプユニットと記す。以下、詳細を説明する。
The heat pipe type cooler 100 includes a main pipe body 1 in which the
主管体1は、発熱体4が取り付けられる面を有する受熱部5と、枝管体2が接続される接続部6とを有する。ここで、発熱体4とは、半導体素子が搭載された電気機器等を指す。受熱部5及び接続部6は対向して配置される。ここで、受熱部5及び接続部6が対向するとは、例えば受熱部5の発熱体4が取り付けられる面と、接続部6の枝管体2が取り付けられる面とが対向していることを指す。受熱部5と接続部6との間、すなわち主管体1の内部には空間領域が形成される。主管体1は、中空状とも言える。主管体1の内部には、受熱部5と接続部6との間を仕切るように仕切板7が配置される。主管体1の内部は、仕切板7よって分割され形成された複数の空間部を有し、複数の空間部には、それぞれ冷媒8が配置される。主管体1は、Y軸方向に複数の空間部が形成された多段構造を有する。仕切板7は、X軸方向に延伸している。
The main tubular body 1 has a heat receiving portion 5 having a surface to which the
枝管体2は、例えば円管状である。枝管体2は、主管体1の接続部6に取り付けられる。枝管体2の内部は、主管体1の内部と連通して接続される。このとき、主管体1の各空間部に対して、少なくとも1つの枝管体2が接続される。
The
また、ヒートパイプ式冷却器100が鉄道車両用インバータの冷却に使用される場合、走行中等に車両が傾き枝管体2へ冷媒が流入してしまうと、主管体1の冷媒量が少なくなり、十分な沸騰が起こらず、冷却効率が低下する。枝管体2を主管体1の接続部6に接続する際に、冷媒8の液面よりも上方に接続すれば、車両が傾いても冷媒8が枝管体2に流入することを抑制できる。
Further, when the heat pipe type cooler 100 is used for cooling the inverter for a railroad vehicle, if the vehicle tilts during traveling or the like and the refrigerant flows into the
また、図2及び図3に示すように、枝管体2を反設置面に対して傾けて接続部6に接続すればよい。このとき、主管体1と枝管体2とのなす角度は、80°〜85°であることが望ましいが、この限りではない。これにより、発熱体4の熱を受けとり蒸発した冷媒8が、フィン3によって枝管体2の内部で凝縮し、重力によって主管体1へ戻ることができる。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the
図1に戻るが、主管体1の各空間部に対して、少なくとも1つ以上の枝管体2が接続されている。各空間部に接続された枝管体2のうち、少なくとも1つは、先端部に冷媒注入孔20が形成された注入管の役割を果たす。各注入管から主管体1の各空間部に冷媒8が注入される。
Returning to FIG. 1, at least one or more
フィン3は、枝管体2を貫通させて、枝管体2に取り付けられる。換言すると、枝管体2にフィン3が串刺しとなるように取り付けられる。
The fin 3 penetrates the
ここで、ヒートパイプ式冷却器100を用いた発熱体4の冷却の流れについて説明する。発熱体4から発生した熱は、受熱部5から主管体1内の冷媒8へと伝わる。この熱は、冷媒8の蒸発に使用され、蒸気は枝管体2へと輸送される。枝管体2へと輸送された蒸気は、フィン3によって冷却されて凝縮し、液体となる。液体となった冷媒8は、重力によって主管体1へと還流する。冷媒8がこの循環を繰り返すことによって、発熱体4から発生した熱は、相変化の潜熱によって効率よく大気中に放熱され、高効率な冷却が実現される。
Here, the flow of cooling of the
図4は、実施の形態1にかかるヒートパイプ式冷却器100の製造方法を示す工程図である。以下、詳細を説明する。 FIG. 4 is a process diagram showing a method of manufacturing the heat pipe type cooler 100 according to the first embodiment. The details will be described below.
ステップST1では、1枚の板部材である受熱部材の4辺を、例えばプレス加工によってL字状に曲げ、受熱部5を形成する(受熱部形成工程)。受熱部材を曲げることによって、発熱体4が取り付けられる面を有する受熱部5と、受熱部5を囲む側面部とが形成される。なお、発熱体4となる板部材に、側面部となる板部材をろう付け等によって接続してもよい。また、受熱部5とは、発熱体4が設置されている面を含む部分を指すものである。
In step ST1, the four sides of the heat receiving member, which is one plate member, are bent into an L shape by, for example, pressing to form the heat receiving portion 5 (heat receiving portion forming step). By bending the heat receiving member, a heat receiving portion 5 having a surface on which the
ステップST2では、受熱部5の、発熱体4が取り付けられる面とは反対の面に、仕切板7を配置する(仕切板配置工程)。仕切板7は、例えばろう付けによって受熱部5の取付面部及び側面部に接続される。
In step ST2, the
ステップST3では、仕切板7と、仕切板7によって仕切られた受熱部5とに、例えばろう付けによって、接続部材を取り付け、接続部6とする(接続部取付工程)。これにより、内部に多段構造を有する主管体1が形成される。なお、接続部6には、接続される枝管体2の取付孔を予め形成しておくか、受熱部5に取り付けた後に形成する。また、接続部取付工程は主管体形成工程とも言える。
In step ST3, a connecting member is attached to the
ステップST4では、各取付孔に枝管体2を配置し、例えばろう付けによって接続部6に取り付け、枝管体2の内部と主管体1の内部と連通して接続させる(枝管体接続工程)。このとき、複数の枝管体2のうち少なくとも1つは、先端部に冷媒注入孔20が形成された注入管とする。冷媒注入孔20は、枝管体2を接続部6に接続する前に形成してもよいし、接続してから形成してもよい。
In step ST4, the
ステップST5では、主管体1及び枝管体2の内部を十分に真空引きした後、冷媒注入孔20から主管体1の内部の各空間部に冷媒8を注入する(冷媒注入工程)。冷媒8の注入量は各空間部の30%程度となることが望ましい。冷媒8の注入後、冷媒注入孔20を、例えば圧接によって塞ぐ。これにより、主管体1及び枝管体2内の気密性を保持することができる。
In step ST5, after sufficiently evacuating the insides of the main pipe body 1 and the
ステップST6では、枝管体2にフィン3を取り付ける(フィン取付工程)。フィン3には、予め枝管体2が貫通する位置に所定の間隔で枝管体通し孔を開け、例えばバーリング加工を施してフリンジを形成すればよい。枝管体通し孔に枝管体2を通し、例えば圧接によって枝管体2にフィン3を取り付ける。これにより、ヒートパイプ式冷却器100が形成される。
In step ST6, the fin 3 is attached to the branch pipe body 2 (fin attachment step). The fins 3 may be provided with branch tube through holes at predetermined intervals at positions where the
これにより、発熱体4が設置される面を有する受熱部5及び受熱部5と対向する接続部6を有する主管体1と、内部が主管体1の内部と連通するように接続部6に接続される枝管体2と、を有するヒートパイプユニットと、枝管体2に取り付けられるフィン3と、を備え、受熱部5と接続部6との間の空間領域が多段に分割されて複数の空間部が形成され、複数の空間部のそれぞれの内部には冷媒8が配置されるヒートパイプ式冷却器100を製造できる。
As a result, the heat receiving portion 5 having the surface on which the
上述の構成によって、ヒートパイプ式冷却器100の重量増加を抑制できる。 With the above configuration, the weight increase of the heat pipe type cooler 100 can be suppressed.
さらに、ベースブロックを介さずに、主管体1に発熱体4が取り付けられるため、冷却効率を向上できる。
Further, since the
実施の形態2.
図5は、実施の形態2にかかるヒートパイプ式冷却器110の概略断面図である。ヒートパイプ式冷却器110は、半円状の接続部6を有する点で、ヒートパイプ式冷却器100と異なる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the heat pipe type cooler 110 according to the second embodiment. The heat pipe type cooler 110 differs from the heat pipe type cooler 100 in that it has a semicircular connection portion 6.
図6は、実施の形態2にかかるヒートパイプ式冷却器110の製造方法を示す工程図である。ステップST30では、半円状の接続部6を、板状の受熱部5に配置し、取り付ける(接続部取付工程)。このとき、半円状の接続部6は、受熱部5のY軸方向に複数配置されるため、ヒートパイプ式冷却器110は多段構造を有する。半円状の接続部6が、ヒートパイプ式冷却器100の受熱部5の側面部も兼ねているため、ステップST1及びステップST2に相当するステップは記載していない。ステップST4〜ST6は、ヒートパイプ式冷却器100の製造方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。 FIG. 6 is a process diagram showing a method of manufacturing the heat pipe type cooler 110 according to the second embodiment. In step ST30, the semicircular connecting portion 6 is arranged and attached to the plate-shaped heat receiving portion 5 (connection portion attaching step). At this time, since a plurality of semicircular connecting portions 6 are arranged in the Y-axis direction of the heat receiving portion 5, the heat pipe type cooler 110 has a multi-stage structure. Since the semicircular connecting portion 6 also serves as the side surface portion of the heat receiving portion 5 of the heat pipe type cooler 100, the steps corresponding to steps ST1 and ST2 are not described. Since steps ST4 to ST6 are the same as the method for manufacturing the heat pipe type cooler 100, detailed description thereof will be omitted.
上述の構成によって、ヒートパイプ式冷却器110の重量増加を抑制できる。 With the above configuration, the weight increase of the heat pipe type cooler 110 can be suppressed.
また、半円状の接続部6を受熱部5に取り付けることにより、ろう付けの回数を減らすことができ、作業性を向上できる。そして、主管体1の複数の空間部の間で冷媒8がリークすることを抑制できる。 Further, by attaching the semicircular connecting portion 6 to the heat receiving portion 5, the number of brazing times can be reduced and the workability can be improved. Then, it is possible to prevent the refrigerant 8 from leaking between the plurality of spaces of the main body 1.
なお、実施の形態2において、半円状の接続部6を受熱部5に取り付ける例を示したが、半円状とは、楕円状及び扁平状も含む。 In the second embodiment, an example in which the semicircular connecting portion 6 is attached to the heat receiving portion 5 is shown, but the semicircular shape also includes an elliptical shape and a flat shape.
実施の形態3.
図7は、実施の形態3にかかるヒートパイプ式冷却器120の概略断面図である。ヒートパイプ式冷却器120は、受熱部5が凹凸形状である点で、ヒートパイプ式冷却器100と異なる。Embodiment 3.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the heat pipe type cooler 120 according to the third embodiment. The heat pipe type cooler 120 is different from the heat pipe type cooler 100 in that the heat receiving portion 5 has an uneven shape.
図8は、実施の形態3にかかるヒートパイプ式冷却器120の製造方法を示す工程図である。ステップST10では、受熱部材を曲げ、連続した凹凸形状を有する受熱部5を形成する(受熱部形成工程)。受熱部5の凹凸形状は、例えば金型を用いた押出加工、又はプレス加工等によって、一枚の板状の受熱部材を曲げて形成すればよい。 FIG. 8 is a process diagram showing a method of manufacturing the heat pipe type cooler 120 according to the third embodiment. In step ST10, the heat receiving member is bent to form the heat receiving portion 5 having a continuous uneven shape (heat receiving portion forming step). The uneven shape of the heat receiving portion 5 may be formed by bending a single plate-shaped heat receiving member by, for example, extrusion processing using a mold, press processing, or the like.
ここで、受熱部5の凹凸形状について説明する。凹凸形状は、図8に示すように、ヒートパイプ式冷却器100の設置面から反設置面方向へ連続して形成されている。凹凸形状のうち、例えば、凸部によって主管体1の内部の複数の空間部が形成される。そして、各凸部の内部に冷媒8が配置される。また、受熱部5の凹部、すなわち接続部6側に突き出した部分は、ヒートパイプ式冷却器100の仕切板7に相当する。
Here, the uneven shape of the heat receiving portion 5 will be described. As shown in FIG. 8, the uneven shape is continuously formed from the installation surface of the heat pipe type cooler 100 toward the opposite installation surface. Of the concave-convex shape, for example, a plurality of space portions inside the main pipe 1 are formed by the convex portion. Then, the
ステップST3〜ST6は、ヒートパイプ式冷却器100の製造方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since steps ST3 to ST6 are the same as the method for manufacturing the heat pipe type cooler 100, detailed description thereof will be omitted.
このように、ヒートパイプ式冷却器120の製造方法は、受熱部材(第1の板部材)を曲げ、連続した凹凸形状を形成し、受熱部5(凹凸部材)を形成する受熱部形成工程(凹凸部材形成工程)と、受熱部5に接続部材(第2の板部材)を取り付け接続部6(取付部材)とし、受熱部5と接続部6との間の空間領域が凹凸形状の凹部によって分割され、多段構造を有する主管体1を形成する主管体形成工程と、受熱部5又は接続部6に枝管体2を取り付け、主管体1の内部と枝管体2の内部とを連通させて接続する枝管体接続工程と、主管体1の凹凸形状の凸部に冷媒8を注入する冷媒注入工程と、枝管体2にフィン3を取り付けるフィン取付工程とを有するものである。
As described above, the method for manufacturing the heat pipe type cooler 120 is a heat receiving portion forming step (a heat receiving portion forming step) in which the heat receiving member (first plate member) is bent to form a continuous uneven shape, and the heat receiving portion 5 (concave and convex member) is formed. (Concavo-convex member forming step) and a connecting member (second plate member) is attached to the heat receiving portion 5 to form a connecting portion 6 (mounting member), and the space region between the heat receiving portion 5 and the connecting portion 6 is formed by the concave and convex concave portion. The main pipe body forming step of forming the main pipe body 1 which is divided and has a multi-stage structure, and the
上述の構成によって、ヒートパイプ式冷却器110の重量増加を抑制できる。 With the above configuration, the weight increase of the heat pipe type cooler 110 can be suppressed.
また、仕切板7を用いずに主管体1の多段構造を形成できるため、部品数を削減できる。
Further, since the multi-stage structure of the main pipe 1 can be formed without using the
また、仕切板7を用いないため、例えばろう付による接続箇所を削減できるため、作業性を向上できる。
Further, since the
なお、受熱部5を第1面、接続部6を第2の板部としたが、逆でもよい。凹凸形状は受熱部5に限ることなく、接続部6が凹凸形状、又は受熱部5及び接続部6の両方が凹凸形状を有していてもよい。 The heat receiving portion 5 is used as the first surface and the connecting portion 6 is used as the second plate portion, but the reverse is also possible. The uneven shape is not limited to the heat receiving portion 5, and the connecting portion 6 may have an uneven shape, or both the heat receiving portion 5 and the connecting portion 6 may have an uneven shape.
実施の形態4.
図9は、実施の形態4にかかるヒートパイプ式冷却器130の概略断面図である。ヒートパイプ式冷却器130は、受熱部5の、発熱体4に設置される面とは反対の面に、ウィック9が配置される点で、ヒートパイプ式冷却器100と異なる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the heat pipe type cooler 130 according to the fourth embodiment. The heat pipe type cooler 130 is different from the heat pipe type cooler 100 in that the wick 9 is arranged on the surface of the heat receiving unit 5 opposite to the surface installed on the
ウィック9は、例えば微粒子を素材とした多孔質焼結体又は網状体等である。ウィック9は、例えば半田によって、受熱部5に取り付けられる。 The wick 9 is, for example, a porous sintered body or a reticulated body made of fine particles as a material. The wick 9 is attached to the heat receiving portion 5 by, for example, soldering.
上述の構成によって、ヒートパイプ式冷却器130の重量増加を抑制できる。 With the above configuration, the weight increase of the heat pipe type cooler 130 can be suppressed.
また、受熱部5にウィック9が配置されることにより、ウィック9の毛細管力によって冷媒8が吸い上げられ、冷媒8が保持されるため、冷媒8の沸騰の促進及び冷却効率を向上できる。
Further, since the wick 9 is arranged in the heat receiving portion 5, the
なお、実施の形態4において、発熱体4に設置されたウィック9の高さ、すなわち受熱部5から接続部6に向かう方向への長さは、受熱部5から接続部6までの長さ未満とする。ウィック9の長さが、受熱部5から接続部6までの長さ以上であると、ウィック9が枝管体2内に入り、これによって、ウィック9に付着した冷媒8が枝管体2内に冷媒が流入するおそれがある。その結果、主管体1内の冷媒量が少なくなり、十分な沸騰が起こらず、冷却効率が低下する。ウィック9の長さが、受熱部5から接続部6までの長さ未満であれば、ウィック9に付着した冷媒8が、枝管体2に流入することを抑制できる。
In the fourth embodiment, the height of the wick 9 installed on the
実施の形態5.
図10は、実施の形態5にかかるヒートパイプ式冷却器140の概略断面図である。ヒートパイプ式冷却器140は、受熱部5に埋込部10を形成し、埋込部10に発熱体4を取り付ける点で、ヒートパイプ式冷却器100と異なる。Embodiment 5.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the heat pipe type cooler 140 according to the fifth embodiment. The heat pipe type cooler 140 is different from the heat pipe type cooler 100 in that an embedded
図11は、実施の形態5にかかるヒートパイプ式冷却器140の製造方法を示す工程図である。ステップST11では、受熱部材の一部に埋込部10を形成し、受熱部5を形成する(受熱部形成工程)。埋込部10は、例えばプレス加工によって形成される。形成された埋込部10は、主管体1の各空間部の内部、すなわち接続部6側へ突き出すように形成される。発熱体4の少なくとも一部、例えば図11に示すように、3面を覆うように、受熱部5の埋込部10は発熱体4に設置される。埋込部10は、設置される発熱体4の形状に沿って形成することが望ましいが、この限りではない。
FIG. 11 is a process diagram showing a method of manufacturing the heat pipe type cooler 140 according to the fifth embodiment. In step ST11, the embedded
ステップST2〜ST6は、ヒートパイプ式冷却器100の製造方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since steps ST2 to ST6 are the same as the method for manufacturing the heat pipe type cooler 100, detailed description thereof will be omitted.
上述の構成によって、ヒートパイプ式冷却器140の重量増加を抑制できる。 With the above configuration, the weight increase of the heat pipe type cooler 140 can be suppressed.
また、発熱体4を受熱部5の凸形状に埋め込むように取り付けることにより、発熱体4と受熱部5との接触面積が増え、より冷却効率を向上できる。
Further, by mounting the
なお、実施の形態5において、仕切板7を配置する例を示したが、ヒートパイプ式冷却器130のように、凹凸形状を有する受熱部5としてもよい。
Although the example in which the
なお、本開示において、発熱体4ごとにヒートパイプユニットを分割しているが、この分割方法に限定することなく、発熱体4の数とヒートパイプユニットの分割数は自由に設定すればよい。
In the present disclosure, the heat pipe unit is divided for each
また、本開示において、受熱部5の厚みは、受熱部5と接続部6との間の長さよりも薄く形成する。これにより、ヒートパイプユニットを軽量化できるとともに、発熱体4からの熱を効率よく冷媒8に伝えることができる。
Further, in the present disclosure, the thickness of the heat receiving portion 5 is formed to be thinner than the length between the heat receiving portion 5 and the connecting portion 6. As a result, the weight of the heat pipe unit can be reduced, and the heat from the
また、実施の形態4及び実施の形態5の受熱部5にウィック9を配置する例を示したが、いずれの実施の形態にも適用できる。 Further, although an example in which the wick 9 is arranged in the heat receiving portion 5 of the fourth embodiment and the fifth embodiment is shown, it can be applied to any of the embodiments.
また、本開示において、主管体の断面は、実施の形態1の長方形、又は実施の形態2の半円状に限られず、受熱部5を複数の空間部に分割できれば良いものとする。 Further, in the present disclosure, the cross section of the main body is not limited to the rectangle of the first embodiment or the semicircular shape of the second embodiment, and it is sufficient that the heat receiving portion 5 can be divided into a plurality of space portions.
また、本開示において、主管体1の各空間部の断面形状は、限定されないが、Y軸方向を長辺、Z軸方向を短辺とした長方形となっていることが望ましい。これは、各空間部の内部で冷媒8が十分な水位を保つようにするためである。冷媒8の水位が高ければ高いほど、発熱体4と冷媒8とが受熱部5を介して接している面積が大きくなり、冷媒の沸騰が促進される。
Further, in the present disclosure, the cross-sectional shape of each space portion of the main body 1 is not limited, but it is desirable that the cross-sectional shape is a rectangle having a long side in the Y-axis direction and a short side in the Z-axis direction. This is to ensure that the
また、本開示において、主管体1の分割の間隔、すなわち主管体1の各空間部は等間隔形成されているが、発熱体4の大きさが異なる場合等は、不等間隔に分割すればよい。
Further, in the present disclosure, the intervals between the divisions of the main body 1, that is, the spaces of the main body 1 are formed at equal intervals, but when the sizes of the
また、本開示において、枝管体2の接続端部が主管体1内に貫通せずに接続部6に接続されているが、枝管体2を接続部6へ貫通させてもよい。これにより、枝管体2の接続端部を接続部6に合わせてカットする必要がなくなるため、作業性が向上するとともに、製造コストを削減できる。
Further, in the present disclosure, the connecting end portion of the
また、本開示において、フィン3と設置面との角度は直交としているが、この限りではなく、枝管体2とフィン3との角度を直交としてもよい。ただし、フィン3と設置面との角度を直交させることにより、図示しないヒートパイプ式冷却器カバーの網目と方向を合わせることができるため、走行風が流入しやすくする。
Further, in the present disclosure, the angle between the fin 3 and the installation surface is orthogonal, but the angle is not limited to this, and the angle between the
また、本開示において、枝管体2の配置は、左右、上下等間隔になっているが、枝管体2の配置方法はこの配置に限定されることなく、不等間隔や千鳥配置を行ってもよい。千鳥配置を行った場合、枝管体2周りの温度境界層の発達を抑制でき、高効率な冷却が期待できる。
Further, in the present disclosure, the
また、本開示のヒートパイプ式冷却器100〜140には、冷媒8として、アセトン、メタノール、又はエタノール等の不凍液を用いることができる。さらに、水又は水にアルコール等を混合させた液体等も用いることができる。
Further, in the heat pipe type coolers 100 to 140 of the present disclosure, an antifreeze solution such as acetone, methanol, or ethanol can be used as the
また、冷媒注入孔20の位置を、各注入管の先端としているが、この位置に限るものではない。
Further, the position of the
また、本開示において、主管体1及び枝管体2の材料は、熱伝導率及び加工性の良い銅又はアルミ等とすればよい。フィン3の材料は、熱伝導率の良いアルミ又は銅等とすればよい。
Further, in the present disclosure, the material of the main pipe body 1 and the
また、本開示において、主管体1と枝管体2とを別体として接続し、ヒートパイプユニットとする例を示したが、主管体1と枝管体2とを一体に形成してもよい。
Further, in the present disclosure, an example is shown in which the main pipe body 1 and the
また、本開示において、ヒートパイプ式冷却器100〜140を、設置面に対して垂直に配置する例を示したが、発熱体4の形状によって傾斜させて配置してもよい。
Further, in the present disclosure, an example in which the heat pipe type coolers 100 to 140 are arranged perpendicularly to the installation surface is shown, but they may be arranged in an inclined manner depending on the shape of the
なお、本開示は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present disclosure, each embodiment can be freely combined, and each embodiment can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
1 主管体、2 枝管体、3 フィン、4 発熱体、5 受熱部、6 接続部、7 仕切板、8 冷媒、9 ウィック、10 埋込部、20 冷媒注入孔、100、110、120、130、140 ヒートパイプ式冷却器。 1 Main pipe, 2 Branch pipe, 3 Fins, 4 Heating element, 5 Heat receiving part, 6 Connection part, 7 Partition plate, 8 Refrigerant, 9 Wick, 10 Embedded part, 20 Refrigerant injection hole, 100, 110, 120, 130, 140 heat pipe type cooler.
Claims (5)
前記枝管体に取り付けられるフィンと、を備え、
前記フィンに走行風が流れるようにして鉄道車両で使用されるヒートパイプ式冷却器において、
前記発熱体が設置される面は上下方向に延びる面であり、
前記受熱部と前記接続部との間の空間領域が上下方向に多段に分割されて複数の空間部が形成され、前記複数の空間部のそれぞれには液面を有するように冷媒が配置され、
前記枝管体は内部で凝縮した前記冷媒が重力によって前記主管体に戻るように傾いて、かつ、前記空間部の前記冷媒の液面より上方で前記接続部に接続され、
前記受熱部は、前記発熱体が設置される面とは反対の面に、前記冷媒を吸い上げて前記冷媒を保持するウィックが配置され、
前記受熱部又は前記接続部は凹凸形状であり、
前記凹凸形状の凹部によって前記受熱部と前記接続部との間の空間領域が多段に分割され、凸部によって前記複数の空間部が形成される
ヒートパイプ式冷却器。 A main pipe body having a heat receiving portion having a surface on which the heating element is installed and a connecting portion facing the heat receiving portion, and a branch pipe body connected to the connecting portion so that the inside communicates with the inside of the main pipe body. With a heat pipe unit,
With fins attached to the branch tube body,
In a heat pipe type cooler used in a railroad vehicle so that running wind flows through the fins,
The surface on which the heating element is installed is a surface extending in the vertical direction.
The space region between the heat receiving portion and the connecting portion is divided in multiple stages in the vertical direction to form a plurality of space portions, and the refrigerant is arranged so as to have a liquid level in each of the plurality of space portions.
The branch tube is inclined so that the refrigerant condensed in the inside is returned to the main tube by gravity, and is connected to the connection portion above the liquid level of the refrigerant in the space,
The heat receiving portion, the surface on which the heating element is disposed on the opposite surface, the wick for holding the refrigerant sucked the refrigerant is arranged,
The heat receiving portion or the connecting portion has an uneven shape.
The space region between the heat receiving portion and the connecting portion is divided into multiple stages by the concave-convex-shaped concave portion, and the plurality of space portions are formed by the convex portion.
Human Topaipu cooler.
請求項1に記載のヒートパイプ式冷却器。 The thickness of the heat receiving portion is thinner than the length from the heat receiving portion to the connecting portion.
The heat pipe type cooler according to claim 1 .
請求項1又は2に記載のヒートパイプ式冷却器。 The length of the wick in the direction from the heat receiving portion to the connecting portion is less than the length from the heat receiving portion to the connecting portion.
The heat pipe type cooler according to claim 1 or 2 .
請求項1〜3のいずれか一項に記載のヒートパイプ式冷却器。 The heat receiving portion is formed so as to cover at least a part of the outer periphery of the heating element.
The heat pipe type cooler according to any one of claims 1 to 3 .
前記凹凸部材に第2の板部材を取り付け取付部材とし、前記凹凸部材と前記取付部材との間の空間領域が前記凹凸形状の凹部によって分割され、上下方向に多段構造を有する主管体を形成する主管体形成工程と、
内部で凝縮した冷媒が重力によって前記主管体に戻るように傾いて、かつ、前記凹凸形状の凸部に注入される前記冷媒の液面より上方で、前記凹凸部材又は前記取付部材に枝管体を取り付け、前記主管体の内部と前記枝管体の内部とを連通させて接続する枝管体接続工程と、
前記主管体の前記凹凸形状の前記凸部のそれぞれに液面を有するように前記冷媒を注入する冷媒注入工程と、
前記枝管体にフィンを取り付けるフィン取付工程と
を有するヒートパイプ式冷却器の製造方法。 The uneven member forming step of bending the first plate member to form a continuous uneven shape and forming the uneven member,
A second plate member is attached to the uneven member to serve as a mounting member, and a space region between the concave-convex member and the mounting member is divided by the concave-convex-shaped recess to form a main body having a multi-stage structure in the vertical direction. Main tube formation process and
The refrigerant condensed inside is tilted so as to return to the main pipe body due to gravity, and above the liquid level of the refrigerant injected into the convex portion of the concave-convex shape, the branch pipe body is attached to the concave-convex member or the attachment member. The branch pipe connecting step of connecting the inside of the main pipe and the inside of the branch pipe by communicating with each other.
A refrigerant injection step of injecting the refrigerant so that each of the convex portions of the concave-convex shape of the main pipe has a liquid level.
A method for manufacturing a heat pipe type cooler, which comprises a fin attaching step of attaching fins to the branch pipe body.
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