JPH11121667A - ヒートパイプ式冷却装置 - Google Patents

ヒートパイプ式冷却装置

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JPH11121667A
JPH11121667A JP9287358A JP28735897A JPH11121667A JP H11121667 A JPH11121667 A JP H11121667A JP 9287358 A JP9287358 A JP 9287358A JP 28735897 A JP28735897 A JP 28735897A JP H11121667 A JPH11121667 A JP H11121667A
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heat
heat pipe
cooling device
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pipe type
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Akira Ueda
晃 植田
Masumi Suzuki
真純 鈴木
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートパイプを巧みに利用し、装置の高さを
低く抑えてコンパクトに構成でき、放熱効率が非常に優
れた合理的・経済的なヒートパイプ式冷却装置を提供す
る。 【解決手段】 受熱板３と、全体が略Ｕ形を呈し、その
湾曲した略中間部分が受熱板３に固定されるヒートパイ
プＨと、ヒートパイプ両端部分に具備される複数の放熱
板５、とを含み、放熱板５は、所定間隔空けて相互平行
に上下方向に配置されて成り、ヒートパイプ両端部分
は、放熱板５を貫通している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートパイプ式冷
却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、電子機器の小型高性能化が急速に
進む中、それに伴う機能素子からの発熱が深刻な問題と
なっており、効率良く外部に放熱するために、熱伝導性
の優れたヒートパイプを用いることが検討されている。
ヒートパイプは、内表面に金網や細かい溝等で構成され
るウイック層を有する両端を閉じた中空円筒体から成
り、内部には凝縮性液体（作動液）が封入されている。
ヒートパイプは、その作動液の液相と気相の変化に伴う
潜熱を仲介として流れによって大量の熱を運ぶことによ
り周囲を冷却しようとする伝熱素子であり、構造が簡単
で、単位面積当たりの伝熱量が大きく、作動液を変える
ことにより広い温度範囲で使用できるという特徴を有す
る。
【０００３】以下、このようなヒートパイプを用いた冷
却装置の幾つかの例を簡単に説明する。特開昭63-25475
4 号公報は、棒状のヒートパイプの一端を、金属ブロッ
クに埋め込み、露出しているヒートパイプ他端を、所定
間隔空けて平行に配置した多数の円板状のフィンを貫通
するように取付けた冷却装置を開示している。
【０００４】特開平2-93270 号公報は、棒状のヒートパ
イプの一端を、発熱体に埋め込み、露出しているヒート
パイプ他端を、所定間隔空けて平行に配置した多数の矩
形板状のフィンを貫通するように設けた冷却装置から成
り、該冷却装置を風洞内に多数配置する構造を開示して
いる。特開平3-134453号公報は、棒状のヒートパイプの
一端を、ベースに埋め込み、ヒートパイプ他端を、ボビ
ン状の放熱体の中央に装着したような冷却装置を開示し
ている。
【０００５】特開平3-96261 号公報は、棒状のヒートパ
イプをＵ字形に折り曲げ、一方の棒状部を、受熱板に埋
め込み、他方の棒状部を、所定間隔空けて平行に配置し
た多数の矩形状のフィンを貫通するように設けた冷却装
置を開示している。特開平7-45759 号公報は、棒状のヒ
ートパイプの一端を、受熱プレートに埋め込み、露出し
ているヒートパイプ他端を、所定間隔を空けて平行に配
置した多数の矩形板状のフィンを貫通するように設けた
冷却装置を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来構造において
は、棒状のヒートパイプの一端を受熱体に埋め込む深さ
を或る程度大きくとる必要があり、受熱体が厚くなり、
従って冷却装置の高さが高くなる、すなわちコンパクト
にできない、といった不都合がある。そこで、本発明
は、ヒートパイプを巧みに利用し、装置の高さを低く抑
えてコンパクトに構成でき、放熱効率が非常に優れた合
理的・経済的なヒートパイプ式冷却装置を提供すること
をその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るヒートパイプ式冷却装置は、１つの受熱
体と、全体が略Ｕ形又は略Ｖ形を呈する１つのヒートパ
イプ、とを含み、ヒートパイプは、受熱体に部分的に固
定され、ヒートパイプの両端部分は、複数の放熱板を一
体的に具備することを構成上の特徴とする。好ましく
は、前記放熱板は、所定間隔空けて相互平行に上下方向
に配置されて成り、ヒートパイプの両端部分は、前記放
熱板を貫通している。また、好ましくは、前記放熱板
は、波形を有する。好ましくは、前記受熱体は、放熱用
の凹凸部を有する。好ましくは、冷却されるべき対象物
に前記受熱体を取付けるための締結体を更に含む。好ま
しくは、装置連結用の締結構造を更に含む。好ましく
は、前記締結構造は、突起部と突起引っ掛け部とを含
む。
【０００８】別の本発明に係るヒートパイプ式冷却装置
は、１つの受熱体と、全体が略Ｕ形又は略Ｖ形を呈し、
その湾曲した略中間部分が受熱体に固定される複数のヒ
ートパイプ、とを含み、各ヒートパイプの両端部分は、
複数の放熱板を一体的に具備することを構成上の特徴と
する。好ましくは、前記放熱板は、所定間隔空けて相互
平行に上下方向に配置されて成り、各ヒートパイプの両
端部分は、前記放熱板を貫通している。好ましくは、ヒ
ートパイプは、相互平行に配置されている。好ましく
は、前記放熱板を囲み、給気口及び排気口を具備したダ
クトを更に含む。好ましくは、ヒートパイプ間に配置さ
れたファンを更に含む。
【０００９】本発明においては、受熱板からの熱を放熱
板に非常に効率良く熱伝導でき、装置の冷却性能を飛躍
的に向上できる。また、装置全体をコンパクトに構成で
き、特に、装置高さを相当低くすることができ、非常に
実用的・現実的である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施態様を
図面を参照して説明する。尚、各実施態様に共通する
（ないし共通し得る）部品・部分については、同一の参
照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。先ず、本
発明に係るヒートパイプ式冷却装置の第１の実施態様を
示す図１〜４を参照する。図示ヒートパイプ式冷却装置
１は、図示しない冷却されるべき要素（発熱要素を含
む）に固定され得る、例えば矩形状の受熱板３と、全体
が略Ｕ形を呈し、その湾曲した略中間部分が受熱板３の
中央に固定されたヒートパイプＨ、とを含む。尚、図５
に示すように、ヒートパイプＨが、（中間部分が尖って
おらずに、丸く湾曲している）略Ｖ形を呈するようなヒ
ートパイプ式冷却装置１’を構成することができる。
【００１１】ヒートパイプ両端側部分は、相互平行に上
方に真っすぐ延びている。このヒートパイプ部分は、所
定間隔空けて相互平行に上下一列に配置した、受熱板３
と略同形状の複数（図では６枚）の放熱板５を貫通して
いる。受熱板３及び放熱板５は、熱伝導性の良い金属、
例えば、アルミニウムによって形成される。受熱板３
は、強度的に許せる限度まで薄くでき、例えば、本実施
態様では0.5mm の厚さを想定している。受熱板３に対す
るヒートパイプＨの固定は、接着剤、ロウ付け、あるい
は、カシメ等によって行われる。
【００１２】以上の構成を有する第１実施態様にあって
は、冷却装置１は、図４に示すように、発熱要素の一例
であるＬＳＩの上に載せられ、バネ性を有する例えば、
ステンレス製のＣ形状のクリップＣによってＬＳＩ上面
に密着・固定される。尚、冷却装置１とは別体であるこ
のようなクリップＣを用いる構成に代えて、図示しない
が、例えば、受熱板自体あるいは放熱板自体が、クリッ
プと同様の機能を奏する部分を一体具備するように構成
することもできる。
【００１３】ＬＳＩから発生する熱は、受熱板３に伝達
され、そこからヒートパイプＨによって非常に効率良く
放熱板５に熱伝導され、そして、放熱板５から外部に効
果的に放熱・発散される。尚、ＬＳＩ上面と受熱板３下
面との間には、熱が伝わり易いように熱伝導性部材、例
えば、（図示しない）可撓性を有するシリコーンゴム製
のシート材あるいはサーマルグリースの層を介在させる
ことができる。この場合に、熱導電性部材は、受熱板３
及びＬＳＩの熱膨張率が異なることに起因して生じ得る
応力を緩和する緩衝作用を奏することができる。
【００１４】ところで、図６に示すように、放熱面積を
増大させて放熱を促進するために、受熱板３’が凹凸部
を具えるように構成することができる。また、図７に示
すように、放熱面積を増大させて放熱効率を高めるため
に、放熱板５’が波板状を有するように構成することが
できる。図８に示すように、上下に延びる２つのヒート
パイプ部分の一方が貫通する或る１つの放熱板５（５
ａ）と、それと同じ高さにおいて他方のヒートパイプ部
分が貫通する１つの放熱板５（５ｂ）とが相互に別体で
あるように構成できる。すなわち、一方のヒートパイプ
部分の放熱板群５ａと、他方のヒートパイプ部分の放熱
板群５ｂとが、相互に独立しているように構成できる。
尚、図示しないが、両放熱板群が相互に傾いているよう
に構成することもできる。
【００１５】更に、以上のような様々の冷却装置を１つ
の冷却ユニット（単位）として取り扱い、同じような冷
却ユニットを複数接続して大規模な冷却システムを構成
することができる。その一例を図９に示す。図９の冷却
ユニット１”は、基本的に上記第１実施態様の冷却装置
１と同じである。冷却ユニット１”の各々は、受熱板
３”の一端に雄状の突起部７、反対端に、相補的な雌状
の突起引っ掛け部９を具えている。従って、１つの冷却
ユニット１”の受熱板３”の突起引っ掛け部９に別の冷
却ユニット１”の受熱板３”の突起部７を嵌合すること
によって装置連結でき、これを繰り返すことにより、複
数の冷却ユニット１”を次々直列に連結できる。従っ
て、所望の規模の冷却システムを簡単に構築でき、実用
的である。
【００１６】次に、第２の実施態様を描いた図１０及び
１１を参照する。図示冷却装置２１は、１つの受熱板２
３に複数（図では３つ）の略Ｕ形のヒートパイプＨを固
定した構成を有する。図１１から理解されるように、ヒ
ートパイプＨは相互平行に配置されている。各ヒートパ
イプＨの両端部分は、上記第１実施態様と同様に複数
（図では６枚）の放熱板２５を一体的に具備している。
放熱板２５は、所定間隔空けて相互平行に上下方向に配
置されて成り、各ヒートパイプＨの両端部分は、前記放
熱板２５を貫通している。
【００１７】図１１を参照するに、例えば、同図で右手
側から放熱板を通って左手側に至る空気の流れがあると
仮定した場合、各ヒートパイプＨが空気の流れに平行に
配置されている構造上、下流側のヒートパイプ部分に
は、空気が衝突しにくい。そこで、図１２に示すよう
に、受熱板２３（あるいは放熱板２５）に対して各ヒー
トパイプＨが斜めに位置するように配置することが考え
られる。これによれば、下流側のヒートパイプ部分にも
空気が衝突するようになり、これらのヒートパイプ部分
からの放熱が促進できる。
【００１８】次に、第３の実施態様を描いた図１３を参
照する。図示冷却装置５１は、１つの受熱板５３に２つ
の略Ｕ形のヒートパイプＨを固定した構成を有する。各
ヒートパイプＨの両端部分は、相互平行な９枚の放熱板
５５を貫通している。放熱板５５全体は、給気口（右
側）及び排気口（左側）を具備した角筒状のダクトＤで
囲まれている。ダクトＤの給気口には、送風用のファン
Ｆが設けられる。また、変更例の冷却装置５１’を描い
た図１４に示すように、ヒートパイプＨの間に小型ファ
ンＦ’を設けて、全体を非常にコンパクトに構成するこ
ともできる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
優れた冷却性能を有しながら、冷却装置全体をコンパク
トに構成でき、特に、装置高さを相当低くすることがで
き、非常に実用的・現実的である冷却装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートパイプ式冷却装置の第１の
実施態様の正面図である。
【図２】図１の冷却装置の上面図である。
【図３】図１の冷却装置の側面図である。
【図４】ＬＳＩ上に固定した図示の冷却装置の側面図で
ある。
【図５】略Ｖ形を呈するヒートパイプを具えた冷却装置
の側面図である。
【図６】受熱板が凹凸部を具えている冷却装置の正面図
である。
【図７】放熱板が波板状を有する冷却装置の正面図であ
る。
【図８】２つのヒートパイプ部分の放熱板が相互に分離
している冷却装置の正面図である。
【図９】冷却装置を装置接続して成る冷却システムを示
す図である。
【図１０】第２の実施態様の正面図である。
【図１１】図１０の冷却装置の上面図である。
【図１２】図１１の冷却装置の変更例の上面図である。
【図１３】第３の実施態様の正面断面図である。
【図１４】図１３の冷却装置の変更例の正面断面図であ
る。
【符号の説明】
１、１’、１”、２１、５１、５１’…ヒートパイプ式
冷却装置 ３、３’、３”、２３、５３…受熱板 ５、５’、５ａ、５ｂ、２５、５５…放熱板 ７…突起部 ９…突起引っ掛け部 Ｃ…クリップ Ｄ…ダクト Ｆ、Ｆ’…ファン Ｈ…ヒートパイプ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの受熱体と、全体が略Ｕ形又は略Ｖ
    形を呈する１つのヒートパイプ、とを含み、 ヒートパイプは、受熱体に部分的に固定され、ヒートパ
    イプの両端部分は、複数の放熱板を一体的に具備するこ
    とを特徴とするヒートパイプ式冷却装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のヒートパイプ式冷却装置
    において、前記放熱板は、所定間隔空けて相互平行に上
    下方向に配置されて成り、ヒートパイプの両端部分は、
    前記放熱板を貫通していることを特徴とするヒートパイ
    プ式冷却装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のヒートパイプ冷却装置に
    おいて、前記放熱板は、波形を有することを特徴とする
    ヒートパイプ冷却装置。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のヒートパイプ式冷却装置
    において、前記受熱体は、放熱用の凹凸部を有すること
    を特徴とするヒートパイプ冷却装置。
  5. 【請求項５】 請求項１記載のヒートパイプ式冷却装置
    において、冷却されるべき対象物に前記受熱体を取付け
    るための締結体を更に含むことを特徴とするヒートパイ
    プ式冷却装置。
  6. 【請求項６】 請求項１記載のヒートパイプ式冷却装置
    において、装置連結用の締結構造を更に含むことを特徴
    とするヒートパイプ式冷却装置。
  7. 【請求項７】 請求項６記載のヒートパイプ冷却装置に
    おいて、前記締結構造は、突起部と突起引っ掛け部とを
    含むことを特徴とするヒートパイプ式冷却装置。
  8. 【請求項８】 １つの受熱体と、 全体が略Ｕ形又は略Ｖ形を呈し、その湾曲した略中間部
    分が受熱体に固定される複数のヒートパイプ、とを含
    み、 各ヒートパイプの両端部分は、複数の放熱板を一体的に
    具備することを特徴とするヒートパイプ式冷却装置。
  9. 【請求項９】 請求項８記載のヒートパイプ式冷却装置
    において、前記放熱板は、所定間隔空けて相互平行に上
    下方向に配置されて成り、各ヒートパイプの両端部分
    は、前記放熱板を貫通していることを特徴とするヒート
    パイプ式冷却装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載のヒートパイプ式冷却装
    置において、ヒートパイプは、相互平行に配置されてい
    ることを特徴とするヒートパイプ式冷却装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８記載のヒートパイプ式冷却装
    置において、前記放熱板を囲み、給気口及び排気口を具
    備したダクトを更に含むことを特徴とするヒートパイプ
    式冷却装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載のヒートパイプ式冷却
    装置において、ヒートパイプ間に配置されたファンを更
    に含むことを特徴とするヒートパイプ式冷却装置。
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