JPH1030892A

JPH1030892A - フレキシブルヒートパイプ

Info

Publication number: JPH1030892A
Application number: JP8206479A
Authority: JP
Inventors: Satomi Itou; さとみ伊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ヒートパイプに於て、全体を自由に曲げるこ
とができると共に、吸熱側の端部を放熱側の端部よりも
高い位置に設定しても問題なく使用できるようにする。【解決手段】可撓性のあるチューブ体１とその内部に
挿入されるコイル状のウイック２を有する作動媒体流通
可撓管３と、その作動媒体流通可撓管３の一端に付設さ
れた金属製吸熱キャップ体４と、作動媒体流通可撓管３
の他端に付設された金属製放熱キャップ体５と、を備え
る。ウイック２を、螺旋状の凹溝を外周面に有する可撓
コイル体９と、可撓コイル体９の凹溝に収納されると共
に両端部が吸熱・放熱キャップ体４，５の内部に挿入さ
れる撚り線10と、から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブルヒー
トパイプに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力半導体素子等の冷却のため
にヒートパイプが使用される。従来、このようなヒート
パイプとしては、例えば、図16に示すように、内部に作
動媒体ｅを密封したスチール又は銅から成る中空棒状の
パイプ本体ａと、そのパイプ本体ａの一端に付設された
吸熱フィンｂと、他端に付設された放熱フィンｃと、を
備え、筐体等の壁部ｄ，ｄを貫通して水平に取り付けら
れるものが公知であった。

【０００３】その従来のヒートパイプは、半導体素子等
の熱を吸収して作動媒体ｅを気化させる吸熱フィンｂ側
の端部と、外部に放熱して作動媒体ｅを液化させる放熱
フィンｃ側の端部とを、その作動媒体ｅが循環すること
により熱交換するように構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のヒートパイプは、パイプ本体ａを曲げることがで
きないため、取付可能な場所の選択の自由度が極めて低
いという問題があった。また、ヒートパイプを斜め乃至
鉛直姿勢とすると、液化した作動媒体ｅが低い方の端部
に溜まり高い方の端部へは流れないため、高い方の端部
を（作動媒体ｅを気化させる）吸熱側とすることができ
なかった。

【０００５】そこで、本発明は、上述の問題を解決し
て、全体を自由に曲げることができると共に、吸熱側の
端部を放熱側の端部よりも高い位置に設定しても問題な
く使用できるフレキシブルヒートパイプを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るフレキシブルヒートパイプは、可撓
性のあるチューブ体とその内部に挿入されるコイル状の
ウイックを有する作動媒体流通可撓管と、その作動媒体
流通可撓管の一端に付設された金属製吸熱キャップ体
と、該作動媒体流通可撓管の他端に付設された金属製放
熱キャップ体と、を備えたものである。

【０００７】また、本発明に係るフレキシブルヒートパ
イプは、可撓性のあるチューブ体とその内部に挿入され
るコイル状のウイックを有する作動媒体流通可撓管と、
その作動媒体流通可撓管の一端に付設された金属製吸熱
キャップ体と、該作動媒体流通可撓管の他端に付設され
た金属製放熱キャップ体と、該吸熱・放熱キャップ体と
上記作動媒体流通可撓管のチューブ体を連結する接続用
ナット部材と、を備え、上記吸熱・放熱キャップ体は、
内端部外周面に形成される第１雄ねじ部とその第１雄ね
じ部の外端側に形成されると共に該第１雄ねじ部とは逆
ねじとされる僅かに大径の第２雄ねじ部とを有し、上記
第１雄ねじ部に上記チューブ体の端部を外嵌し、さら
に、上記接続用ナット部材の内周面の雌ねじ部と上記吸
熱・放熱キャップ体の上記第１雄ねじ部にて上記チュー
ブ体が挾持されるように、該接続用ナット部材を上記第
２雄ねじ部に螺嵌したものである。

【０００８】なお、ウイックが、螺旋状の凹溝を外周面
に有する可撓コイル体と、該可撓コイル体の該凹溝に収
納されると共に両端部が吸熱・放熱キャップ体の内部に
挿入される撚り線と、から構成されているのが好まし
い。また、３本以上の素線を所定ピッチで撚り合わせ、
さらに、横断面外形状が略円形であって中心部の細孔部
及び外周の細溝部が残留するように塑性加工された撚り
線部材を、コイル状に巻いて、ウイックを構成するも望
ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づいて本発明を詳説する。

【００１０】図１は、本発明に係るフレキシブルヒート
パイプの実施の一形態を示し、このフレキシブルヒート
パイプＦは、可撓性のあるチューブ体１とその内部に挿
入されるコイル状のウイック２を有する作動媒体流通可
撓管３と、その作動媒体流通可撓管３の一端に付設され
た金属製吸熱キャップ体４と、その作動媒体流通可撓管
３の他端に付設された金属製放熱キャップ体５と、その
吸熱・放熱キャップ体４，５と作動媒体流通可撓管３の
チューブ体１を連結する接続用ナット部材６，６と、を
備え、作動媒体流通可撓管３と吸熱・放熱キャップ体
４，５の内部に所定量の作動媒体を密封したものであ
る。

【００１１】しかして、図１と図２に示すように、作動
媒体流通可撓管３のウイック２は、螺旋状の凹溝８を外
周面に有する可撓コイル体９と、その可撓コイル体９の
凹溝８に収納されると共に両端部が吸熱・放熱キャップ
体４，５の内部に挿入される撚り線10と、から構成され
る。可撓コイル体９の凹溝８は、その可撓コイル体９を
成す銅線等の金属線材を内側へ塑性変形させることによ
り形成される。また、撚り線10は、３〜10本（好ましく
は６〜７本）の銅線等の金属製の素線11…を撚って成
る。

【００１２】また、チューブ体１は、四ふっ化エチレン
樹脂等のふっ素樹脂から成る。なお、図例では、透明な
チューブ体１を用いた場合を示し、図１に於て、チュー
ブ体１内に挿通されたウイック２が外部から見えてい
る。

【００１３】なお、撚り線10が可撓コイル体９の外周面
の凹溝８に収納されて螺旋状に巻かれるピッチＰを、15
mm〜50mmに設定する。これは、ピッチＰを15mmよりも小
さくすると作動媒体が流通（上昇）し難くなり、ピッチ
Ｐを50mmよりも大きくすると作動媒体が流通（上昇）し
難くなるうえウイック２に曲げの方向性が生じてしまう
からである。

【００１４】また、撚り線10の素線11の外径は約 0.1mm
とされる。また、コイル体９の外径Ｄ₁ ───即ちウイ
ック２の外径───は約 3.8mmとされ、そのコイル体９
を成す金属線材の外形Ｄ₂ は約 0.3mmに設定される。ま
た、チューブ体１の内径Ｅは約 4.0mmに設定される。な
お、素線11の外径、コイル体９の外径Ｄ₁ 、コイル体９
を成す金属線材の外形Ｄ₂ 、及び、チューブ体１の内径
Ｅを、上記の数値以外に変更するも自由である。

【００１５】また、図３に示すように、吸熱・放熱キャ
ップ体４（５）は、円筒状部15とその外端側の密閉壁部
16とから成り、かつ、円筒状部15の内端部外周面に形成
される第１雄ねじ部12と、その第１雄ねじ部12の外端側
に形成されると共に第１雄ねじ部12とは逆ねじとされる
僅かに大径の第２雄ねじ部13とを有する。なお、吸熱・
放熱キャップ体４（５）は、熱伝導性の高い金属にて形
成される。

【００１６】また、接続用ナット部材６は、雌ねじ部14
が形成された均一内径のねじ孔を有し、かつ、外周面
は、外端側の大径部６ａとそれよりも内端側の小径部６
ｂとから成る。さらに、ナット部材６の内端面６ｃは、
ねじ孔の内方へ傾斜するチューブ体１誘導用の傾斜面と
される。

【００１７】しかして、吸熱・放熱キャップ体４（５）
の第１雄ねじ部12にチューブ体１の端部を外嵌し、さら
に、接続用ナット部材６の内周面の雌ねじ部14と上記吸
熱・放熱キャップ体４（５）の第１雄ねじ部12にてチュ
ーブ体１が挾持されるように、接続用ナット部材６を第
２雄ねじ部13に螺嵌する。

【００１８】これを詳しく説明すると、図４に示すよう
に、吸熱・放熱キャップ体４（５）の第１雄ねじ部12に
チューブ体１の端部を外嵌した状態で接続用ナット部材
６を吸熱・放熱キャップ体４（５）に対して螺進させれ
ば、その後、図５に示すように、接続用ナット部材６が
チューブ体１の端部を巻き込んでゆく。

【００１９】このとき、第２雄ねじ部13が第１雄ねじ部
12とは逆ねじであるため───即ち接続用ナット部材６
の雌ねじ部14が第１雄ねじ部12とは逆ねじであるため─
──、ナット部材６を螺進させる力によりチューブ体１
が矢印Ａにて示すように第１雄ねじ部12の外端側へ引き
寄せられる。

【００２０】これにより、ナット部材６を螺進させる際
に、チューブ体１が吸熱・放熱キャップ体４（５）の第
１雄ねじ部12から外れることが無く、チューブ体１を、
ナット部材６の雌ねじ部14と吸熱・放熱キャップ体４
（５）の第１雄ねじ部12にて確実に挾持することができ
る。従って、チューブ体１と吸熱・放熱キャップ体４
（５）の間のシールが良好となり、作動媒体を 2.0〜
4.0気圧（絶対圧力）等の外気圧よりも高い圧力で密封
しても外部に漏れない。かつ、組立て作業が簡単とな
る。特に、ふっ素樹脂製のチューブ体１と金属製のキャ
ップ体４，５のように接着不可能な部材を機械的に密封
接続できる。

【００２１】また、図３にもどって、ウイック２の可撓
コイル体９の端部は、吸熱・放熱キャップ体４（５）の
内端開口部からその内部に挿入される。さらに、撚り線
10の端部は、吸熱・放熱キャップ体４（５）の内部の外
端部近傍にまで奥深く挿入される。なお、図３は、作動
媒体を省略して描いてある。

【００２２】上述のように構成したことにより、このフ
レキシブルヒートパイプＦは、図６の簡略断面図に示す
ように、吸熱キャップ体４側が放熱キャップ体５側より
も高位置となるようにして使用することができる。

【００２３】これを詳しく説明すると、下方の放熱キャ
ップ体５内に、液化した作動媒体17が溜まる。そして、
その作動媒体17には撚り線10の下端部が漬かっているた
め、作動媒体17の液体が毛細管現象により撚り線10を伝
って実線の矢印Ｂで示す如く螺旋状に上昇し、上端の吸
熱キャップ体４内に達する。その吸熱キャップ体４は、
外部の熱を吸収するので、その内部に於て作動媒体17が
気化する。

【００２４】また、下方の放熱キャップ体５では外部へ
の放熱により作動媒体17が液化し、上方で気化した作動
媒体17が破線の矢印Ｃで示すように順次下降して放熱キ
ャップ体５へ送られる。このように、作動媒体17の液体
の上昇と気体の下降による循環が生じ、上方の吸熱キャ
ップ体４と下方の放熱キャップ体５の間で熱交換でき
る。なお、図６は、吸熱キャップ体４と放熱キャップ体
５にフィン18…を付設した場合を示す。

【００２５】また、上記とは逆に、上側を放熱キャップ
体（５）とし、下側を吸熱キャップ体（４）とすること
も、勿論可能である。その場合は、下方の吸熱キャップ
体（４）が外部の熱を吸収すると共に内部で作動媒体17
が気化して上昇し、かつ、上方の放熱キャップ体（５）
が外部に放熱すると共に内部で作動媒体17が液化して下
方へ流れるので、作動媒体17の循環が生じて、上方の放
熱キャップ体（５）と下方の吸熱キャップ体（４）との
間で熱交換できる。

【００２６】しかして、このフレキシブルヒートパイプ
によれば、作動媒体流通可撓管３を任意の方向へ大きく
曲げることが可能であり、かつ、吸熱キャップ体４と放
熱キャップ体５の上下位置関係を自由に設定することが
できる。特に、吸熱部（吸熱キャップ体４）を放熱部
（放熱キャップ体５）よりも上に位置させることができ
る。従って、種々の電気製品に内蔵される半導体素子等
の電子部品を冷却する場合に、吸熱部と放熱部の位置を
自由に設定することができ、電気製品等のデザイン・設
計の自由度が高くなる。また、ウイック２により、作動
媒体流通可撓管３が径方向の押圧力に対して強くなる。
従って、可撓管３の閉塞を防止できる。

【００２７】なお、可撓コイル体９の外周面に２本，３
本等の複数本の凹溝８…を形成し、各凹溝８内に撚り線
10を１本ずつ収納するも好ましい。

【００２８】次に、図７は、本発明に係るフレキシブル
ヒートパイプの他の実施の形態を示し、ウイック２を撚
り線部材20にて形成したものである。具体的には、図８
と図10に示すように、３本の素線21…を所定ピッチで撚
り合わせ、さらに、横断面外形状が略円形であって中心
部の細孔部23及び外周の細溝部24…が残留するように塑
性加工された撚り線部材20を、コイル状に巻いて、ウイ
ック２を構成する。

【００２９】ここで、撚り線部材20の製造方法を説明す
ると、図９の拡大断面図に示すように、断面形状が円形
の素線21…を３本撚って撚り線形成用線材22を形成し、
その後、撚り線形成用線材22を横断面外形状が略円形と
なるように塑性加工して縮径させる。こうして、図10と
図11に示すような撚り線部材20を形成できる。

【００３０】この撚り線部材20の軸心部には細孔部23が
生じて、撚り線部材20全体が細管状となる。かつ、撚り
線部材20の外周面に、３本の螺旋状の細溝部24…が生ず
る。なお、撚り線部材20の外径Ｉを約 0.4mmとし、各素
線21の螺旋のピッチＫを約１mm〜約３mmとする。また、
撚り線部材20の外径Ｉを撚り線形成用線材22の外径Ｊの
約３分の２とする。なお、撚り線部材20の外径Ｉ、及
び、素線21の螺旋のピッチＫは、上述の数値以外にも変
更可能である。

【００３１】上述のように形成した撚り線部材20を、図
７と図８と図12に示すようにコイル状に巻いて、ウイッ
ク２を形成する。即ち、ウイック２は、コイル状に巻い
た撚り線部材20のみから成る。また、このウイック２の
端部は、吸熱・放熱キャップ体４（５）の内部の外端部
近傍にまで奥深く挿入される。なお、図12は、作動媒体
を省略して描いてある。他の構成は、図１〜図６のもの
と同様である。

【００３２】しかして、このフレキシブルヒートパイプ
Ｆによれば、図13の簡略断面図に示すように、吸熱キャ
ップ体４側が放熱キャップ体５側よりも高位置となるよ
うにして使用した場合に、作動媒体17の液体が毛細管現
象により撚り線部材20を伝って実線の矢印Ｍで示す如く
螺旋状に上昇し、上端の吸熱キャップ体４内に達する。

【００３３】このとき、図10と図11にて説明したよう
に、撚り線部材20の軸心部に細孔部23が有り、かつ、撚
り線部材20の外周面に３本の螺旋状の細溝部24…が有る
ので、毛細管現象による作動媒体17の上昇効果が高くな
り、作動媒体17を上端の吸熱キャップ体４内にまで確実
に、かつ、効率良く上昇させることができる。

【００３４】また、（図13にもどって）下方の放熱キャ
ップ体５では外部への放熱により作動媒体17が液化し、
上方で気化した作動媒体17が破線の矢印Ｎで示すように
順次下降して放熱キャップ体５へ送られる。このよう
に、作動媒体17の液体の上昇と気体の下降による循環が
生じ、上方の吸熱キャップ体４と下方の放熱キャップ体
５の間で効率良く熱交換できる。

【００３５】なお、撚り線部材20を成す素線21…の本数
は３本以上であればよく、３本以外にも、４本〜７本程
度とするも自由である。素線21…の本数を２本以下とす
ると作動媒体を毛細管現象により吸い上げる作用が低下
し、７本より多くすると撚り線部材20が太くなり過ぎる
上、製造が困難となってしまう。

【００３６】次に、図14は、別の実施の形態を示し、こ
のフレキシブルヒートパイプＦは、コンピュータに内蔵
される半導体チップ26を冷却するように構成したもので
あり、吸熱キャップ体４を半導体チップ26に取付けると
共に、放熱キャップ体５を放熱板27に取付ける。吸熱キ
ャップ体４及び放熱キャップ体５は、先端側に中空板状
部４ａ，５ａを有する。他の構成は、図１〜図６にに示
したもの、又は、図７〜図13に示したものと、同様であ
る。

【００３７】このフレキシブルヒートパイプＦによれ
ば、半導体チップ26を効率よく冷却することができると
共に、コンピュータ全体のデザイン上の自由度が高くな
るという利点がある。

【００３８】次に、図15は、フレキシブルヒートパイプ
Ｆを、携帯用ビデオカメラＶの電源部49の冷却用に使用
した場合を例示する。具体的には、吸熱キャップ体４
を、電源部49に取付けると共に、放熱キャップ体５を、
ビデオカメラＶを持ち運ぶ際に手で把持するための把持
部50内に設ける。

【００３９】なお、フレキシブルヒートパイプＦとして
は、図１〜図６にて説明したものと、図７〜図13にて説
明したものとのいずれでも良い。あるいは、図14に示し
たフレキシブルヒートパイプＦと同様のものを使用して
も良い場合がある。

【００４０】上述の構成により、携帯用ビデオカメラＶ
のデザインを損なうことなく、電源部49及びその近傍の
部位（特に人Ｈの耳が当たる部位）の温度が高温になら
ない。従って、このカメラＶを使用したときに、仮想線
にて示した人Ｈが耳等に火傷を負うことが無く、安全に
カメラＶを使用できる。

【００４１】なお、本発明に於て、チューブ体１を不透
明とするも自由である。また、チューブ体１の材質とし
ては、ふっ素樹脂以外にも、アセタール樹脂を用いても
良い場合があり、あるいは、それ以外の可撓性に優れ、
かつ、耐薬品性、耐熱性等に優れた樹脂を使用するも自
由である。

【００４２】

【発明の効果】本発明は上述の如く構成されているの
で、次に記載する効果を奏する。

【００４３】請求項１記載のフレキシブルヒートパイプ
によれば、作動媒体流通可撓管３を任意の方向に大きく
弯曲させることができるため、フレキシブルヒートパイ
プの他の部材に対する取付け位置や姿勢の自由度が高く
なる。従って、本発明のフレキシブルヒートパイプを使
用した電気製品等のデザイン上の自由度が高くなる。ま
た、作動媒体流通可撓管３に外力が作用したり、その可
撓管３を曲げた場合でも閉塞することは無く、確実に熱
交換できる。

【００４４】請求項２記載のフレキシブルヒートパイプ
によれば、請求項１記載のものと同様の効果を奏すると
共に、本発明のフレキシブルヒートパイプの組立てが簡
単と成り、かつ、作動媒体17を外部に漏れないように確
実に密封できる。

【００４５】請求項３記載のフレキシブルヒートパイプ
によれば、請求項１又は２記載のものと同様の効果を奏
すると共に、ヒートパイプ全体を斜め又は鉛直として、
吸熱部（吸熱キャップ体４）を放熱部（放熱キャップ体
５）よりも上方に位置させても問題なく使用することが
できる。従って、本発明のフレキシブルヒートパイプを
使用した電気製品等のデザイン上の自由度が一層高くな
る。

【００４６】請求項４記載のフレキシブルヒートパイプ
によれば、請求項１又は２記載のものと同様の効果を奏
すると共に、吸熱部（吸熱キャップ体４）を放熱部（放
熱キャップ体５）よりも上方に位置させても一層確実
に、かつ、効率良く熱交換できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフレキシブルヒートパイプの実施の一
形態を示す斜視図である。

【図２】要部拡大断面図である。

【図３】要部拡大断面図である。

【図４】要部の作用説明図である。

【図５】要部の作用説明図である。

【図６】作用説明図である。

【図７】他の実施の形態の斜視図である。

【図８】要部拡大断面図である。

【図９】撚り線部材製造方法説明図である。

【図10】撚り線部材の拡大断面図である。

【図11】撚り線部材の要部拡大側面図である。

【図12】要部拡大断面図である。

【図13】作用説明図である。

【図14】別の実施の形態の斜視図である。

【図15】使用状態説明図である。

【図16】従来例の要部断面図である。

【符号の説明】

１チューブ体２ウイック３作動媒体流通可撓管４金属製吸熱キャップ体５金属製放熱キャップ体６接続用ナット部材８凹溝９可撓コイル体 10 撚り線 12 第１雄ねじ部 13 第２雄ねじ部 14 雌ねじ部 20 撚り線部材 21 素線 23 細孔部 24 細溝部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性のあるチューブ体１とその内部に
挿入されるコイル状のウイック２を有する作動媒体流通
可撓管３と、その作動媒体流通可撓管３の一端に付設さ
れた金属製吸熱キャップ体４と、該作動媒体流通可撓管
３の他端に付設された金属製放熱キャップ体５と、を備
えたことを特徴とするフレキシブルヒートパイプ。
【請求項２】可撓性のあるチューブ体１とその内部に
挿入されるコイル状のウイック２を有する作動媒体流通
可撓管３と、その作動媒体流通可撓管３の一端に付設さ
れた金属製吸熱キャップ体４と、該作動媒体流通可撓管
３の他端に付設された金属製放熱キャップ体５と、該吸
熱・放熱キャップ体４，５と上記作動媒体流通可撓管３
のチューブ体１を連結する接続用ナット部材６，６と、
を備え、上記吸熱・放熱キャップ体４，５は、内端部外
周面に形成される第１雄ねじ部12とその第１雄ねじ部12
の外端側に形成されると共に該第１雄ねじ部12とは逆ね
じとされる僅かに大径の第２雄ねじ部13とを有し、上記
第１雄ねじ部12に上記チューブ体１の端部を外嵌し、さ
らに、上記接続用ナット部材６の内周面の雌ねじ部14と
上記吸熱・放熱キャップ体４，５の上記第１雄ねじ部12
にて上記チューブ体１が挾持されるように、該接続用ナ
ット部材６を上記第２雄ねじ部13に螺嵌したことを特徴
とするフレキシブルヒートパイプ。
【請求項３】ウイック２が、螺旋状の凹溝８を外周面
に有する可撓コイル体９と、該可撓コイル体９の該凹溝
８に収納されると共に両端部が吸熱・放熱キャップ体
４，５の内部に挿入される撚り線10と、から構成されて
いる請求項１又は２記載のフレキシブルヒートパイプ。
【請求項４】３本以上の素線21…を所定ピッチで撚り
合わせ、さらに、横断面外形状が略円形であって中心部
の細孔部23及び外周の細溝部24…が残留するように塑性
加工された撚り線部材20を、コイル状に巻いて、ウイッ
ク２を構成した請求項１又は２記載のフレキシブルヒー
トパイプ。