JPH01159594A - 電気絶縁型ヒートパイプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、電気機器の冷却に使用することのできるヒ
ートパイプに関するものである。

従来の技術 種々の電気機器においては通電に伴う温度上昇が容量の
制限や特性の低下を招来することは周知の通りであり、
そこで例えば高電圧機器であるサイリスタにおいては温
度上昇を防止するためにヒートパイプを介して窄冷する
ことか行なわれている。第５図は従来の冷却構造の一例
を示すものであって、複数のサイリスタ１は受熱ブロッ
ク２を挟み付けた状態で両側から荷重をかけてクランプ
されており、その各受熱ブロック２には放熱フィン３を
取付けたヒートパイプ４の一端部（一般には下端部）が
差し込まれ、さらにサイリスタ１と受熱ブロック２との
間には、ヒートパイプ４が金属管をコンテナとしている
ことにより、絶縁板５が介在されている。したがってサ
イリスタ１において生じた熱は、ヒートパイプ４により
その作動流体の潜熱として輸送された後、放熱フィン３
から周囲の空気に伝達され、結果的にはサイリスタ１は
間接的に空冷される。

しかるに前記絶縁板５は電気的な絶縁を目的とするもの
であるが、サイリスタ１は両側から荷重をかけてクラン
プする関係上、絶縁板５の圧縮強度を高くするために、
絶縁板５として高価な材料を使用しなければならない問
題があり、そうでなければ絶縁板５を厚くしなければな
らない。また効率の良い冷却を行なうためにはサイリス
タ１から空気までの伝熱抵抗を可及的に小さくすること
が望まれるが、前記絶縁板５はサイリスタ１と受熱ブロ
ック２との間にあって両者の間の熱授受を阻害しており
、その板厚を厚くした場合には熱伝達が更に悪化する問
題がある。

従来、このような不都合を解消するために、電気的絶縁
性を付与したヒートパイプが開発されており、その例が
例えば特開昭５６−１０８０９８号公報や実開昭５７−
１９７７８号公報に記載されている。前者の公報に記載
されたヒートパイプは第６図に示すように、受熱ブロッ
ク２に挿入した金属管６と放熱フィン３を取付けた金属
管７との間に、セラミックなどの絶縁材料からなる絶縁
管８を介在させ、さらにウィックおよび作動流体を絶縁
性のあるものとした構成である。また後者のヒートパイ
プは、絶縁管を中間部に介在させたコンテナ内のウィッ
クとして、中間部にガラス繊維を用い、かつ両端部に金
ｒｔａｍ維を用い、さらにこれらのａｉＨを螺旋状バネ
によって押え付けた構成である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに上記各公報に記載されたヒートパイプは、セラ
ミックなどからなる絶縁管を介在させているから、全体
としての電気的絶縁性に優れるが、その反面、上記の絶
縁管は脆性の高い材料によって構成されているから、振
動や衝撃ががかった場合に絶縁管が破損し易く、また絶
縁管と金属管とでは熱膨張係数が大きく異なるために、
熱応力や熱衝撃によって両者の接合部の耐久性が低くな
るなどの問題があった。

この発明は上記の問題を解消し、外力および熱応力を吸
収でき、したがって耐久性の良好な電気絶縁型ヒートパ
イプを提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、密閉管に絶
縁性を付与するべく中間部に介在させた絶縁材料性スリ
ーブとこれに隣接する少なくとも一方の金属パイプとを
非固着状態とし、かつそれらのスリーブと金属パイプと
を、スリーブとほぼ等しい熱膨張係数の金属材料によっ
て弾性変形可能に構成した連結管によって接続したこと
を特徴とするものである。より具体的には、この発明は
、加熱部とされる第１の金属管と放熱部とされる第２の
金属管との間に絶縁材料からなるスリーブを介在させて
密閉容器を構成し、かつその密閉容器の内部に作動流体
を封入したヒートパイプにおいて、前記スリーブと少な
くともいずれが一方の金属パイプとを非固着状態とする
とともに、これらのスリーブと金属パイプとを、前記ス
リーブとほぼ等しい熱膨張係数の金属材料によって弾性
変形可能に構成した連結管によって接続したことを特徴
とするものである。

またこの光間では、前記連結管を、周辺部分を内周リッ
プ部と外周リップ部とを有するコ字状断面とした環状体
として構成し、その一方のリップ部を前記金属管に接合
し、かつ他方のリップ部を前記スリーブに接合した構成
とすることかできる。

作　　　　　用 この発明のヒートパイプでは、加熱部とされる金属パイ
プに与えた熱によって内部の作動流体が蒸発し、その蒸
気が放熱部とされる第２の金属パイプ側に流れた後に放
熱して凝縮することにより熱の輸送を行ない、また各金
属パイプがスリーブによって電気的に絶縁されることは
前述した従来の絶縁型ヒートパイプと同様であるが、第
１の金属パイプもしくは第２の金属パイプに外力が作用
し、あるいは振動が作用した場合、さらにはスリーブと
各金属パイプのと間で熱膨張量に差が生じた場合、スリ
ーブと金属管とが非固着状態であるうえに連結管が弾性
変形可能であるから、連結管が変形することにより、外
力や熱膨張量の差を吸収し、その結果、絶縁材料からな
るスリーブの破損が防止される。

実　　施　　例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す部分断面図であって
、ここに示すヒートバイブ１０は、第１の金属パイプ１
１と第２の金属パイプ１２との間に絶縁スリーブ１３を
介在させ、これらの金属バイブ１１．１２とスリーブ１
３とを金属製連結管１４によって接続してなる密閉管を
コンテナとし、その内部に作動流体を封入し、かつ必要
に応じてウィックを設けたものである。すなわち第１の
金属パイプ１１は外部から入熱のある加熱部とされ、ま
た第２の金属パイプ１２は外部に対して熱を放出する放
熱部とされるものであって、これらのバイブ１１．１２
は銅などの金属によって一方の端部を密閉したバイブと
して構成されている。またスリーブ１３は各金属パイプ
１１．１２を電気的に絶縁するためのものであって、絶
縁材料例えばアルミナなどのセラミック材料を素材とし
ており、その形状は、軸線方向での中間部の内径を各金
属パイプ１１．１２の内径とほぼ等しく設定し、かつ両
端部の内径を金属パイプ１１．１２の外径より大きい内
径（以下、仮にその部分を大径部１３ａと記す）に設定
した形状である。そして各金属パイプ１１．１２はその
開口端をスリーブ１３の大径部１３ａの内周側に非固着
状態に挿入して連結管１４によってスリーブ１３に対し
て気密状態に連結されている。この連結管１４は、前記
スリーブ１３の素材とほぼ等しい熱膨張係数の金属材料
、例えばコバールや４２Ｎｉ−Ｆｅ合金などを素材とし
て弾性変形可能に構成されており、具体的には、第２図
に拡大して示すように、内周リップ１４ａと外周リップ
１４ｂとを有するよう周縁部をコ字状断面とした環状に
形成されている。そして連結管１４は、その内周リップ
１４ａの内周面を金属バイア１１．１２の外周面にロー
付けし、かつ外周リップ１４ｂの内周面をスリーブ１３
の外周面にロー付けすることにより、各金属パイプ１１
゜１２とスリーブ１３とを相対変位可能でかつ気密状態
に連結している。なお、第１図および第２図に示す例で
は、各金属バイ１１１．１２の端部および外周面とスリ
ーブ１３との間に隙間が設定されている。

第３図および第４図は上記のヒートパイプ１０をサイリ
スタ１の冷却装置に用いた例を示すもので、サイリスタ
１はクランプ金具１５によって締付けた一対の受熱ブロ
ック２に密着状態に挟み付けられており、各受熱ブロッ
ク２には複数本のヒートパイプ１０における第１の金属
パイプ１１が挿入され、また各ヒートパイプ１０の第２
の金属パイプ１２には放熱フィン１６が取付けられてい
る。したがってサイリスタ１で生じた熱は受熱ブロック
２からヒートパイプ１０に伝達されるから、ヒートパイ
プ１０における第２の金属バイブ１２側に冷却空気を流
しておくことにより、ヒートパイプ１０は第１の金属バ
イブ１１側が加熱部となるとともに第２の金属バイブ１
２側が放熱部となって両者の間で熱輸送を行ない、結局
、サイリスタ１で発生した熱はヒートパイプ１０を介し
て冷却空気に伝達され、サイリスタ１が空冷されること
になる。そして第２の金属バイブ１２側に外力がかかり
、もしくは全体に振動が作用した場合、上記のヒートパ
イプ１０では、前記連結管１４が例えば第２図に鎖線で
示すように撓むために、外力や振動が連結管１４の変形
として吸収され、その結果、脆性の高いスリーブ１３が
破損することを防止できる。またスリーブ１３と金属パ
イプ１１．１２との間に熱膨張量の差が生じた場合、連
結管１４がその差に応じて撓むためにスリーブ１３に過
大な熱応力が作用することがなく、したがってこの場合
でもスリーブ１３の破損を防止することができる。

なお、上記の実施例では、連結管１４を周辺部がコ字状
断面をなす環状体として形成した場合を例に取って説明
したが、この発明における連結管は要は弾性変形し得る
形状であればよいのであって、上記の実施例で示した構
成に限定されるものではない。また上記の実施例では第
１の金属パイプ１１および第２の金属パイプ１２とスリ
ーブ１３どの各接続部に連結管を介在させた構成とした
が、この発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、外力のみを考慮すればよい場合には、スリーブといず
れか一方の金属パイプとの間に連結管１４を介在させれ
ばよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明のヒートパイプ
によれば、電気的絶縁性のあるスリーブと金属パイプと
を、スリーブとほぼ等しい熱膨張係数の金属材料で弾性
変形可能に形成した連結管によって接続したから、外力
や振動もしくは熱応力をその連結管の変形として吸収す
ることができるため、スリーブやスリーブと金属パイプ
との接続部などに過大な応力が生じることがなく、した
がってこの発明によれば、破損の危険が少なく、しかも
耐久性に優れた電気絶縁型ヒートパイプを得ることがで
きる。またこの発明のヒートバイブを高圧電気機器の放
熱手段として使用すれば、高圧電気機器との間に絶縁材
料を介在させる必要がないので、安価でしかも放熱効率
の良好な放熱器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す部分断面図、第２図
はそのスリーブの近傍の拡大断面図、第３図はそのヒー
トバイブをサイリスタの放熱器として使用した例の正面
図、第４図はその側面図、第５図は従来のヒートパイプ
式サイリスタ放熱器の一例を示す略解図、第６図は従来
の電気絶縁型ヒートパイプを用いたサイリスタ放熱器を
示す略解図である。 １０・・・ヒートバイブ、　１１．１２・・・金属パイ
プ、　１３・・・スリーブ、　１４・・・連結管、　１
４ａ・・・内周リップ、　１４１）・・・外周リップ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱部とされる第１の金属管と放熱部とされる第
   ２の金属管との間に絶縁材料からなるスリーブを介在さ
   せて密閉容器を構成し、かつその密閉容器の内部に作動
   流体を封入したヒートパイプにおいて、 前記スリーブと少なくともいずれか一方の金属パイプと
   を非固着状態とするとともに、これらのスリーブと金属
   パイプとを、前記スリーブとほぼ等しい熱膨張係数の金
   属材料によって弾性変形可能に構成した連結管によって
   接続したことを特徴とする電気絶縁型ヒートパイプ。
2. （２）前記連結管が、周辺部分を内周リップ部と外周リ
   ップ部とを有するコ字状断面とした環状体として構成さ
   れ、その一方のリップ部が前記金属管に接合され、かつ
   他方のリップ部が前記スリーブに接合されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気絶縁型ヒー
   トパイプ。