JPH0328513Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば電子制御アンテナの発熱モ
ジユール群からの熱を取り去る冷却装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体素子の高密度実装化、高発熱密度
化が進んでおり、これに対応できる冷却効果の高
い冷却装置が要求されている。

第４図は実開昭5903868号公報に示された従来
の冷却装置を示す断面図で、第５図は第４図の
−線断面図である。両図において、１１は発熱
体、１２はヒートパイプ、１３はヒートパイプの
蒸発部、１４はヒートパイプの凝縮部、１５は放
熱フイン、１６は固定枠、１７は熱媒体である。
このヒートパイプの蒸発部１３は、熱媒体１７の
圧力により変形する材料でできており、凝縮部１
４と接着材により連結されている。

上記のように構成された冷却装置において、ヒ
ートパイプ１２の蒸発部１３は、熱媒体１７の圧
力により変形する材料１８で作られているため、
発熱体からの熱により熱媒体１７の圧力により膨
らむことになるが、蒸発部は固定枠１６と発熱体
１１により囲まれており、そのスペースにきつち
り納まる形に変形する。このことは図からもわか
るようにヒートパイプ１２の蒸発部１３と発熱体
１１とが、発熱体１１の形状にはあまり関係せず
広い面積で密着し、発熱体１１の熱はヒートパイ
プ１２によりスムースに外部に熱輸送されること
になる。上記のように、この冷却装置ではヒート
パイプが発熱体と密着して接触熱抵抗が小さくな
り、ヒートパイプによる熱輸送量を増大でき、冷
却効果が高くなるという効果がある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

この冷却装置においては、ヒートパイプの蒸発
部１３を熱媒体１７の圧力により変形する材料１
８、例えばゴムシートなどの伸縮性材料で構成し
ており、耐食性、耐久性に問題があつた。また、
このヒートパイプの蒸発部１３が、熱媒体１７の
圧力により過大な変形を生じないよう、その抑制
手段が必要とされた。

この考案は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、耐食性、耐久性に優れ、接触
熱抵抗を小さくした冷却効果の高い、しかも過大
な変形を抑制できる冷却装置を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案の冷却装置は、気液相変化する熱媒体
が封入され、気状熱媒体を凝縮し液状熱媒体に変
える放熱部と、この放熱部より下位に位置し、液
状熱媒体を蒸発させ気状熱媒体に変える受熱部を
有する熱媒体循環路を備えるものであつて、上記
受熱部が、その両側に上記被冷却体が配置され、
上記循環路内部の熱媒体の圧力により変形して両
側の上記被冷却体に密着できる金属製平板状ダク
トであるものである。

〔作用〕

この考案における金属製平板状ダクトの受熱部
は、熱媒体の保有圧力により変形被冷却体に密着
するので、接触熱抵抗が小さくなり熱輸送量が増
大し、冷却効果が増す。また金属製であるので、
耐食性、耐久性に優れている。さらにダクト両側
の被冷却体が、平板状ダクトに内圧による過大な
変形を抑制する。従つて特別な変形抑制手段を備
える必要がない。

〔実施例〕

以下、この考案を図に基いて説明する。第１図
はこの考案の一実施例を示す構成図で、第２図は
その主要部を示す斜視図で、受熱部が被冷却体間
に実装された状態を表わしている。第３図は第１
図における−断面図で、平板状ダクトから成
る受熱部が変形、被冷却体に密着している状態を
表わしている。図において、１は冷却を要し、放
熱面１ａがほぼ面一に並設された複数の半導体装
置ヒートソース等の被冷却体、３は被冷却体１の
間に在つて放熱面１ａから熱を奪うための金属
製、この場合アルミニウム製平板状ダクトからな
る受熱部で、液状熱媒体を蒸発させ気状熱媒体に
変える。４は気状熱媒体から熱を奪い、凝縮液化
するための放熱部で、この場合は熱交換器、５は
熱媒体を気液分離するための、ある容積を有する
ヘツダであり、受熱部３の上部と連通している。
６ａはヘツダ５上部と放熱部４上部とを連結する
管路、６ｂは放熱部４下部と受熱部３下部とを連
結する管路、７はフロン等の気液相変化する熱媒
体であり、７ａは液状熱媒体、７ｂは気状熱媒体
を表わしている。なお、受熱部３、放熱部４、ヘ
ツダ５及び管路６ａ，６ｂにより、熱媒体循環路
が構成される。

次に、この考案の一実施例における冷却装置の
動作について説明する。まず、この冷却装置に、
被冷却体１の放熱面１ａを平板状ダクトから成る
受熱部３の両側に位置するように装着し、熱媒体
循環路に熱媒体を適量封入する。この時、この冷
却装置内には、第１図で示す位置Ｂの下方に液状
熱媒体が、そして位置Ｂの上方に気状熱媒体が充
満している。また、第３図に示すように受熱部３
は内部にある熱媒体の保有圧力により変形、膨ら
み、被冷却体１の放熱面１ａと密着する。この状
態で被冷却体１が発熱すると、その熱は放熱面１
ａから受熱部３のダクト壁へと伝わり、熱媒体７
に伝えられ液状熱媒体７ａを、それより若干高温
高圧の気状熱媒体７ｂに相変化させる。この気状
熱媒体７ｂは浮力と圧力差により、受熱部３内に
ある液状熱媒体７ａの中を上昇してヘツダ５に達
する。そしてヘツダ５内で気状熱媒体７ｂは液状
熱媒体７ａから分離した後、管路６ａを通つて放
熱部４へ流入する。気状熱媒体は放熱部４で冷却
され凝縮液化した後、重力の作用により、管路６
ｂを落ちて行き、管路６ｂ内の液状熱媒体７ａと
合流するとともに、管路６ｂ内の液面を高くする
（第１図で示す位置ｃ）。一方、受熱部３では熱媒
体７の一部が蒸発して放熱部４に流出するから受
熱部３内の液状熱媒体７ａは減少することになる
が、受熱部３と管路６ｂとの液面差を比べると、
管路６ｂの方が高いため管路６ｂの液状熱媒体７
ａは重力の作用により自然に受熱部３へ還流して
いく。この時、第１図に示すようにＢをヘツダ５
内における液面とし、Ｂより高い位置にあるＣを
管路６ｂ内における液面とすると、液面Ｂ−Ｃに
よる液ヘツド差は、受熱部３、ヘツダ５、管路６
ａ、放熱部４、管路６ｂを熱媒体７の液状熱媒体
７ａや気状熱媒体７ｂが流れる時の流動圧力損失
ヘツドに等しくなるような位置として決まる。

以上の動作が順次繰返されることにより、被冷
却体１の熱は放熱部４へと連続して伝えられ、被
冷却体１を冷却することができる。この考案によ
る実施例の受熱部１における熱伝達率は、気液相
変化を利用しており、熱密度にもよるが、1000〜
5000W／m²Ｋ（通風冷却の場合、10〜50W／m²Ｋ）
と大きく、優れた冷却装置であるといえる。一
方、相変化を利用していても、通常の被冷却体１
と受熱部３ダクト壁との間に接触隙間がある場
合、例えば0.4mm程度の隙間があるとすると、そ
の空気層熱抵抗により通風冷却の場合とほぼ同程
度の冷却効果しか得られないが、この考案では受
熱部３が平板状ダクトになつており、第３図に示
すように熱媒体７の保有圧力によりダクトが変
形、膨らみ、被冷却体１に密着するので、実際の
隙間は数μ程度となるので、熱媒体７の気液相変
化による優れた冷却効果は損われない。

なお、熱媒体７としてフロン114，12，22を使
つた場合の20℃における保有圧力（飽和蒸気圧）
はそれぞれ1.8、5.8、9.3Kgｆ／cm²であり、受熱部
３のダクトが平板状であるので、ダクトを膨らま
せるのに十分な値である。

また、平板状ダクトの内圧による過大な変形に
対しては、その両側の被冷却体１に密着させるこ
とにより抑制できるようになつている。

さらに、この受熱部の平板状ダクトは金属製で
あるので、従来のものより耐食性、耐久性に優れ
ている。

上記実施例においては、アルミニウム製の平板
状ダクトを用いた場合を示したが、銅及びステン
レス製でも同様の効果を奏する。

〔考案の効果〕

この考案は以上説明したとおり、気液相変化す
る熱媒体が封入され、気状熱媒体を凝縮し液状熱
媒体に変える放熱部と、この放熱部より下位に位
置し、液状熱媒体を蒸発させ気状熱媒体に変える
受熱部を有する熱媒体循環路を備えるものにおい
て、上記受熱部をその両側に上記被冷却体が配置
され、上記循環路内部の熱媒体の圧力により変形
して両側の上記被冷却体に密着できる金属製平板
状ダクトにすることにより、耐食性、耐久性に優
れ、接触熱抵抗を小さくした冷却効果の高い、し
かも過大な変形を抑制できる冷却装置が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の冷却装置を示す
構成図、第２図はその主要部を示す斜視図、第３
図は第１図における−断面図、第４図は従来
の冷却装置を示す断面図、第５図は第４図の−
線断面図である。 図において、１は被冷却体、３は受熱部、４は
放熱部、７は熱媒体である。図中、同一符号は同
一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 気液相変化する熱媒体が封入され、気状熱媒体
   を凝縮し液状熱媒体に変える放熱部と、この放熱
   部より下位に位置し、液状熱媒体を蒸発させ気状
   熱媒体に変える受熱部を有する熱媒体循環路を備
   えるものにおいて、上記受熱部は、その両側に上
   記被冷却体が配置され、上記循環路内部の熱媒体
   の圧力により変形して両側の上記被冷却体に密着
   できる金属製平板状ダクトである冷却装置。