JPH10160368A - ヒートパイプ式冷却装置 - Google Patents
ヒートパイプ式冷却装置Info
- Publication number
- JPH10160368A JPH10160368A JP8327529A JP32752996A JPH10160368A JP H10160368 A JPH10160368 A JP H10160368A JP 8327529 A JP8327529 A JP 8327529A JP 32752996 A JP32752996 A JP 32752996A JP H10160368 A JPH10160368 A JP H10160368A
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- JP
- Japan
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- heat
- heat pipe
- cold plate
- condensing unit
- cooling
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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
- 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
- F28D15/0266—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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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高密度実装、高出力化されたレーダ装置を対
象とし、冷却装置の小型効率化を目的とし、また同時に
電子部品に有害な結露の発生も防止することを目的とし
たヒートパイプ式冷却装置を提供する。 【解決手段】 複数のパワートランジスタ等の発熱体２
０を有するレーダ装置に関し、受熱部、放熱部及びそれ
らを接続する配管すべての配管に対し、最適化されたル
ープ型のヒートパイプ２２を使用したものである。
象とし、冷却装置の小型効率化を目的とし、また同時に
電子部品に有害な結露の発生も防止することを目的とし
たヒートパイプ式冷却装置を提供する。 【解決手段】 複数のパワートランジスタ等の発熱体２
０を有するレーダ装置に関し、受熱部、放熱部及びそれ
らを接続する配管すべての配管に対し、最適化されたル
ープ型のヒートパイプ２２を使用したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーダ装置での複
数のパワートランジスタ等の発熱体の熱を外部へ導いて
放熱する冷却系の小型・効率化を目指したヒートパイプ
式冷却装置に関する。
数のパワートランジスタ等の発熱体の熱を外部へ導いて
放熱する冷却系の小型・効率化を目指したヒートパイプ
式冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーダ装置等の高密度実装品において、
その発熱体の冷却系は、装置内の実装スペースの関係
上、発生熱を外部へ導いて放熱することが望ましく、こ
のため発熱体からの熱の受熱部と熱の放熱部とを分離す
る構造の冷却手段が用いられている。
その発熱体の冷却系は、装置内の実装スペースの関係
上、発生熱を外部へ導いて放熱することが望ましく、こ
のため発熱体からの熱の受熱部と熱の放熱部とを分離す
る構造の冷却手段が用いられている。
【０００３】図３は、冷却系として水冷方式を採用した
構成を示しており、発熱体１には受熱部であるコールド
プレート２が密着され、このコールドプレート２から配
管３が引き回され、水タンク９、強制循環させるポンプ
１０、放熱を行うレジエタ８を有して冷却ループが形成
されている。この場合、水の循環はポンプ１０にたよる
ことになるので、熱交換部としては冷却液を一旦受ける
リザーブタンク、放熱のためのラジエタ８、ラジエタ冷
却のための送風ファン５がそれぞれ必要となる。
構成を示しており、発熱体１には受熱部であるコールド
プレート２が密着され、このコールドプレート２から配
管３が引き回され、水タンク９、強制循環させるポンプ
１０、放熱を行うレジエタ８を有して冷却ループが形成
されている。この場合、水の循環はポンプ１０にたよる
ことになるので、熱交換部としては冷却液を一旦受ける
リザーブタンク、放熱のためのラジエタ８、ラジエタ冷
却のための送風ファン５がそれぞれ必要となる。
【０００４】図４は、冷却系として冷凍サイクルを採用
した構成を示しており、発熱体１に密着されるコールド
プレート２から配管３が引き回され、コンプレッサ１
１，コンデンサ１２および膨張弁１３を有して冷却ルー
プが形成される。
した構成を示しており、発熱体１に密着されるコールド
プレート２から配管３が引き回され、コンプレッサ１
１，コンデンサ１２および膨張弁１３を有して冷却ルー
プが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の冷却系にあっ
て、水冷方式の場合には、装置の大型化が問題である。
つまり、冷却液を強制的に循環させるためのポンプや冷
却液を一旦受けるリザーブタンクが必要となり、しかも
強制循環熱伝達によるため、強制循環させない自然の沸
騰熱に基づく伝達と比較して効率（冷却能力に対する設
備重量のこと）が落ちることとなる。この結果、効率が
落ちる分ラジエタや送風ファンが大型化することにな
る。
て、水冷方式の場合には、装置の大型化が問題である。
つまり、冷却液を強制的に循環させるためのポンプや冷
却液を一旦受けるリザーブタンクが必要となり、しかも
強制循環熱伝達によるため、強制循環させない自然の沸
騰熱に基づく伝達と比較して効率（冷却能力に対する設
備重量のこと）が落ちることとなる。この結果、効率が
落ちる分ラジエタや送風ファンが大型化することにな
る。
【０００６】また、冷凍サイクルを用いた場合には、電
子部品に好ましくない結露の発生が避けられないという
問題がある。つまり、膨脹弁による急激な減圧に伴う蒸
発温度は一般にかなり低く、外気温度以下となるので、
結露が発生するのは当然であり、また温度調節のために
は、他の熱交換部の暖かい液を混合するなどの手段が必
要である。
子部品に好ましくない結露の発生が避けられないという
問題がある。つまり、膨脹弁による急激な減圧に伴う蒸
発温度は一般にかなり低く、外気温度以下となるので、
結露が発生するのは当然であり、また温度調節のために
は、他の熱交換部の暖かい液を混合するなどの手段が必
要である。
【０００７】図５は、特開昭５７−１５２１５２号に記
載された冷却系で、高密度熱発生体１にヒートパイプの
蒸発部１４ｂを取付け、ヒートパイプの凝縮部１４ａを
コンコンプレッサ１１，コンデンサ１２，膨脹弁１３を
有する冷凍サイクルの蒸発器１５に取付けており、冷凍
サイクルによる蒸発器１５と熱発生体１とを分離して冷
却効果をヒートパイプ１４を介して高密度熱発生体１に
及ぼしている例である。しかし、この例にあってもヒー
トパイプ１４自体の温度の下がり過ぎによる電子イブ品
実装部での結露の発生は避けられない。
載された冷却系で、高密度熱発生体１にヒートパイプの
蒸発部１４ｂを取付け、ヒートパイプの凝縮部１４ａを
コンコンプレッサ１１，コンデンサ１２，膨脹弁１３を
有する冷凍サイクルの蒸発器１５に取付けており、冷凍
サイクルによる蒸発器１５と熱発生体１とを分離して冷
却効果をヒートパイプ１４を介して高密度熱発生体１に
及ぼしている例である。しかし、この例にあってもヒー
トパイプ１４自体の温度の下がり過ぎによる電子イブ品
実装部での結露の発生は避けられない。
【０００８】本発明は、上述の問題に鑑み、水冷方式の
ような大型化の必要がなく、また冷凍サイクルでの結露
の発生がなく、他の温度調節手段も必要ない、小型化効
率化した、結露の心配もないヒートパイプ式冷却装置の
提供を目的とする。
ような大型化の必要がなく、また冷凍サイクルでの結露
の発生がなく、他の温度調節手段も必要ない、小型化効
率化した、結露の心配もないヒートパイプ式冷却装置の
提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、次の発明特定事項を有する。
発明は、次の発明特定事項を有する。
【００１０】（１）レーダ装置の発熱体と熱交換する凝
縮部との間にわたって最適化されたループ型細管ヒート
パイプを巡らすようにしたことを特徴とする。
縮部との間にわたって最適化されたループ型細管ヒート
パイプを巡らすようにしたことを特徴とする。
【００１１】（２）前記（１）において、前記レーダ装
置の発熱体における前記最適化されたループ型細管ヒー
トパイプは、複数本並列に分岐した構造であることを特
徴とする。
置の発熱体における前記最適化されたループ型細管ヒー
トパイプは、複数本並列に分岐した構造であることを特
徴とする。
【００１２】（３）前記（１）において、前記最適化さ
れたループ型細管ヒートパイプには、途中にポンプを介
装したことを特徴とする。
れたループ型細管ヒートパイプには、途中にポンプを介
装したことを特徴とする。
【００１３】特開昭６３−３１８４９３号開示の発明に
よれば、最適化されたループ型細管ヒートパイプの原理
が示され、受熱部、放熱部およびそれ以外の断熱部から
なるループを形成し、望ましくは受熱部と放熱部とを交
互に配列し、更にこのループ内に逆止め弁を備えること
により、作動液推進力を発生しかつ増幅させるというも
ので、系全体をヒートパイプ化し配管の直線性を保持す
る必要もなくて屈曲自由度が大きく、また重力に左右さ
れず姿勢の自由度が大きい等の特色を有するものであ
る。
よれば、最適化されたループ型細管ヒートパイプの原理
が示され、受熱部、放熱部およびそれ以外の断熱部から
なるループを形成し、望ましくは受熱部と放熱部とを交
互に配列し、更にこのループ内に逆止め弁を備えること
により、作動液推進力を発生しかつ増幅させるというも
ので、系全体をヒートパイプ化し配管の直線性を保持す
る必要もなくて屈曲自由度が大きく、また重力に左右さ
れず姿勢の自由度が大きい等の特色を有するものであ
る。
【００１４】このような最適化されたループ型細管ヒー
トパイプをレーダ装置の発熱部品の冷却系として適用す
る場合、通常レーダ装置が取付けられている場所に係り
なくこの冷却系を配置できしかも湿気や結露という電子
部品が避けなければならない問題も生ぜず、冷却系本来
の機能を発揮することができ、レーダ装置の冷却に最適
であることが判明した。
トパイプをレーダ装置の発熱部品の冷却系として適用す
る場合、通常レーダ装置が取付けられている場所に係り
なくこの冷却系を配置できしかも湿気や結露という電子
部品が避けなければならない問題も生ぜず、冷却系本来
の機能を発揮することができ、レーダ装置の冷却に最適
であることが判明した。
【００１５】具体的な熱移動としては、次のようにな
る。発熱体より発生した熱は、熱伝導によりコールドプ
レートへ伝わり、コールドプレートの中のヒートパイプ
の作動液へ沸騰熱伝達により伝わる。コールドプレート
内にて作動液は高圧の蒸気となり低圧側である凝縮部へ
向かって循環を始める。蒸気となった作動液は凝縮部に
て冷却され液化し、再び循環を繰り返す。また、熱輸送
能力を増加させたい場合には、小型ポンプを挿入するこ
とにより作動液の循環を補助することができる。
る。発熱体より発生した熱は、熱伝導によりコールドプ
レートへ伝わり、コールドプレートの中のヒートパイプ
の作動液へ沸騰熱伝達により伝わる。コールドプレート
内にて作動液は高圧の蒸気となり低圧側である凝縮部へ
向かって循環を始める。蒸気となった作動液は凝縮部に
て冷却され液化し、再び循環を繰り返す。また、熱輸送
能力を増加させたい場合には、小型ポンプを挿入するこ
とにより作動液の循環を補助することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】ここで、図１、図２を参照して本
発明の実施の形態の一例を説明する。図１において、２
０はパワートランジスタ等のレーダ装置の発熱体、２１
は発熱体２０を冷却するコールドプレート（受熱部）、
２２は作動液が循環する細管ヒートパイプ、２３は蒸発
した作動液を凝縮させる凝縮部（放熱部）、２４は凝縮
部２３を冷却するファン、２５は作動液の循環を補助す
る小型ポンプである。
発明の実施の形態の一例を説明する。図１において、２
０はパワートランジスタ等のレーダ装置の発熱体、２１
は発熱体２０を冷却するコールドプレート（受熱部）、
２２は作動液が循環する細管ヒートパイプ、２３は蒸発
した作動液を凝縮させる凝縮部（放熱部）、２４は凝縮
部２３を冷却するファン、２５は作動液の循環を補助す
る小型ポンプである。
【００１７】この図１に示す冷却系は、コールドプレー
ト２１と凝縮部２３とをレーダ装置の構造に沿って分離
され、前述した最適化されたループ型細管ヒートパイプ
がコールドプレート２１と凝縮部２３との間を縫って巡
らされている。この場合、ヒートパイプの曲がり具合や
コールドプレート２１や凝縮部２３の高さ位置は適宜選
択することができることは前述したとおりである。
ト２１と凝縮部２３とをレーダ装置の構造に沿って分離
され、前述した最適化されたループ型細管ヒートパイプ
がコールドプレート２１と凝縮部２３との間を縫って巡
らされている。この場合、ヒートパイプの曲がり具合や
コールドプレート２１や凝縮部２３の高さ位置は適宜選
択することができることは前述したとおりである。
【００１８】図１の構造において、発熱体２０にて発生
した熱は、熱伝導によりコールドプレート２１に伝達
し、コールドプレート２１の中を通過するヒートパイプ
の作動液に沸騰熱伝達により伝わる。コールドプレート
２１の中では作動後は高圧の蒸気もしくは気液混合体と
なり、低圧側である凝縮部２３へ向って循環する。蒸気
もしくは気液混合体となった作動液は、凝縮部２３にお
いてファン２４により冷却されて液化し再び循環を繰り
返す。
した熱は、熱伝導によりコールドプレート２１に伝達
し、コールドプレート２１の中を通過するヒートパイプ
の作動液に沸騰熱伝達により伝わる。コールドプレート
２１の中では作動後は高圧の蒸気もしくは気液混合体と
なり、低圧側である凝縮部２３へ向って循環する。蒸気
もしくは気液混合体となった作動液は、凝縮部２３にお
いてファン２４により冷却されて液化し再び循環を繰り
返す。
【００１９】この場合、作動液は受熱部２１と放熱部２
３との圧力差により推進力を発生しつつループ内を循環
するため外部からの強制循環は必要としないが、本例で
は小型ポンプ６が挿入されている。すなわち、本来最適
化されたループ型細管ヒートパイプは原理的にポンプの
必要はないが、圧力差による循環力が配管の圧力損失よ
りも小さくなる可能性が生ずる場合には、作動液の循環
を補助するため小型ポンプ６を介装することができ、ま
た単に熱輸送量を増加させる場合にも小型ポンプ６を介
装させることができる。この小型ポンプ６の介装は、レ
ーダ装置等実際上の必要性に基づく実験の結果、良好な
効果を示したものである。
３との圧力差により推進力を発生しつつループ内を循環
するため外部からの強制循環は必要としないが、本例で
は小型ポンプ６が挿入されている。すなわち、本来最適
化されたループ型細管ヒートパイプは原理的にポンプの
必要はないが、圧力差による循環力が配管の圧力損失よ
りも小さくなる可能性が生ずる場合には、作動液の循環
を補助するため小型ポンプ６を介装することができ、ま
た単に熱輸送量を増加させる場合にも小型ポンプ６を介
装させることができる。この小型ポンプ６の介装は、レ
ーダ装置等実際上の必要性に基づく実験の結果、良好な
効果を示したものである。
【００２０】また、本例での冷却系では、コールドプレ
ート２１において、細管ヒートパイプを分岐させること
もでき、この場合作動液の熱輸送も何ら問題はなく、こ
のため例えば複数列の発熱体２０を持つレーダ装置にも
適用が可能である。
ート２１において、細管ヒートパイプを分岐させること
もでき、この場合作動液の熱輸送も何ら問題はなく、こ
のため例えば複数列の発熱体２０を持つレーダ装置にも
適用が可能である。
【００２１】本例の冷却システムの効果を確認するにあ
たって図２に示す実験装置を使用してデータの取得を行
った。実験では発熱体２０としてヒーターをコールドプ
レート２１に取り付け、発熱量を変化させた場合の発熱
体２０の温度上昇を温度センサ２６にて測定した。本シ
ステムの実験結果を従来の冷却技術である強制対流熱伝
達による水冷方式と比較したところ、同等の規模の冷却
装置を用いたとして、ポンプ、水タンクがない事に加え
て作動液は少量ですむため、冷却系の単位質量当たりの
効率はアップし、温度上昇を約３０％低減できる効果を
得られた。
たって図２に示す実験装置を使用してデータの取得を行
った。実験では発熱体２０としてヒーターをコールドプ
レート２１に取り付け、発熱量を変化させた場合の発熱
体２０の温度上昇を温度センサ２６にて測定した。本シ
ステムの実験結果を従来の冷却技術である強制対流熱伝
達による水冷方式と比較したところ、同等の規模の冷却
装置を用いたとして、ポンプ、水タンクがない事に加え
て作動液は少量ですむため、冷却系の単位質量当たりの
効率はアップし、温度上昇を約３０％低減できる効果を
得られた。
【００２２】本システムでは水冷式冷却システムと比較
した場合、既に述べたように、水を強制的に循環させる
ためのポンプおよび水を貯水するリザーブタンクが削除
されているため、大幅な軽量化を実現できる。また、受
熱部においては沸騰熱伝達にて作動液へ熱が伝達されて
いるため冷却効率も向上している。
した場合、既に述べたように、水を強制的に循環させる
ためのポンプおよび水を貯水するリザーブタンクが削除
されているため、大幅な軽量化を実現できる。また、受
熱部においては沸騰熱伝達にて作動液へ熱が伝達されて
いるため冷却効率も向上している。
【００２３】また、作動液は、凝縮部にて外気によって
冷却されており、原理的には強制的な圧縮・膨張を行っ
ていないため、作動液温度は外気温度以下にはなり得な
い。従って、冷却能力は冷凍機式冷却方式と比較し劣る
が、電子機器実装部において結露を生じることはない。
冷却されており、原理的には強制的な圧縮・膨張を行っ
ていないため、作動液温度は外気温度以下にはなり得な
い。従って、冷却能力は冷凍機式冷却方式と比較し劣る
が、電子機器実装部において結露を生じることはない。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、発熱体の
発生する熱をループ型のヒートパイプを用いて凝縮部よ
り外部へ放熱を行っているため、従来の冷却システムと
比較してタンク、ポンプの削除もしくは小型化及び冷却
作動液の少量化ができて、小型・効率化が可能となる。
発生する熱をループ型のヒートパイプを用いて凝縮部よ
り外部へ放熱を行っているため、従来の冷却システムと
比較してタンク、ポンプの削除もしくは小型化及び冷却
作動液の少量化ができて、小型・効率化が可能となる。
【００２５】また、冷凍サイクルのように強制的な圧縮
・膨張を行っていないため電子機器に有害な結露が生じ
ることもない。
・膨張を行っていないため電子機器に有害な結露が生じ
ることもない。
【図１】本発明の実施の形態の一例の構成図
【図２】具体例の構成図
【図３】水冷方式の構成図
【図４】冷凍システムの構成図
【図５】従来例の構成図
２０ 発熱体 ２１ コールドプレート ２２ 細管ヒートパイプ ２３ 凝縮部 ２４ ファン ２５ 小型ポンプ
Claims (4)
- 【請求項１】 レーダ装置の発熱体と熱交換する凝縮部
との間にわたって最適化されたループ型細管ヒートパイ
プを巡らすようにしたヒートパイプ式冷却装置。 - 【請求項２】 前記レーダ装置の発熱体における前記最
適化されたループ型細管ヒートパイプは、複数本並列に
分岐した構造である請求項１記載のヒートパイプ式冷却
装置。 - 【請求項３】 前記最適化されたループ型細管ヒートパ
イプには、途中にポンプを介装した請求項１記載のヒー
トパイプ式冷却装置。 - 【請求項４】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8327529A JPH10160368A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | ヒートパイプ式冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8327529A JPH10160368A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | ヒートパイプ式冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10160368A true JPH10160368A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18200127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8327529A Pending JPH10160368A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | ヒートパイプ式冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10160368A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100367494C (zh) * | 2003-12-01 | 2008-02-06 | 株式会社东芝 | 铁道车辆用液冷式功率变换装置 |
| JP2009115396A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Fujitsu Ltd | ループ型ヒートパイプ |
| JP2010008025A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Fujitsu Ltd | ループヒートパイプおよび電子機器 |
| US7913507B2 (en) | 2007-06-15 | 2011-03-29 | Hitachi, Ltd. | Electronic equipment cooling system |
| WO2017006775A1 (ja) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | 株式会社デンソー | 冷凍システム、および車載冷凍システム |
| CN110515042A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 成都锦江电子系统工程有限公司 | 双偏振雷达天线接收系统 |
-
1996
- 1996-11-22 JP JP8327529A patent/JPH10160368A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100367494C (zh) * | 2003-12-01 | 2008-02-06 | 株式会社东芝 | 铁道车辆用液冷式功率变换装置 |
| US7913507B2 (en) | 2007-06-15 | 2011-03-29 | Hitachi, Ltd. | Electronic equipment cooling system |
| JP2009115396A (ja) * | 2007-11-07 | 2009-05-28 | Fujitsu Ltd | ループ型ヒートパイプ |
| JP2010008025A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Fujitsu Ltd | ループヒートパイプおよび電子機器 |
| WO2017006775A1 (ja) * | 2015-07-08 | 2017-01-12 | 株式会社デンソー | 冷凍システム、および車載冷凍システム |
| US10414244B2 (en) | 2015-07-08 | 2019-09-17 | Denso Corporation | Refrigeration system, and in-vehicle refrigeration system |
| CN110515042A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-29 | 成都锦江电子系统工程有限公司 | 双偏振雷达天线接收系统 |
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