JPH1183357A - ヒートパイプの接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触熱抵抗を低減するとともに、ヒートパイ
プ間の着脱を容易にする。 【解決手段】 リセプタクル２内に熱供給用プレートヒ
ートパイプ５１と熱受給用プレートヒートパイプ５２と
が収納されている。両プレートヒートパイプ５１，５２
とをリセプタクル２とともに挟持する加圧プレート３の
上面３１は傾斜面が形成されている。この傾斜面３１と
対接する傾斜面４１が形成されたテーパープレート４に
は、加圧プレート３の加圧力と調整するねじ４５が設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ等の
内部で発生した熱を外部に放出するフィンへ伝熱させる
ヒートパイプの接続構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の装置では、熱発生源の
ボードにヒートパイプの一端が接続され、他端に放熱用
のフィンが固定されており、修理点検のためにボードを
引き出すときには、ヒートパイプと一緒にフィンも引き
出す必要がある。フィンは外形寸法が比較的大きいの
で、フィンを引き出すためには、フィンを引き出すため
の空間をあらかじめ設ける必要があり、装置が不必要に
大型化するといった問題が生じる。この問題を解消する
ために、ヒートパイプを熱量供給側のヒートパイプと熱
量受給側のヒートパイプとの２本の構成とし、これら２
本のヒートパイプを伝熱機能を有するヒートパイプコネ
クタで接続し、修理点検のときにはヒートパイプコネク
タを外してフィンを引き出す必要のないようにしてい
る。

【０００３】図５は従来のヒートパイプの接続構造を示
す断面図である。同図に基づいてこれを説明すると、６
１は一端が熱発生源のボード（図示せず）に接続された
熱量供給側ヒートパイプ、６２は一端がフィン（図示せ
ず）の近傍に位置付けられた熱量受給側ヒートパイプ、
６３は環状に形成されたヒートパイプコネクタであっ
て、いずれの管内にも熱発生源側で気化し、熱放出側で
液化する作動液６５が封入されている。両ヒートパイプ
６１，６２は、他端側を互いに当接させるようにしてヒ
ートパイプコネクタ６３によって接続され、熱量供給側
ヒートパイプ６１の熱は、ヒートパイプコネクタ６３と
接触している周面からヒートパイプコネクタ６３に伝熱
される。伝熱された熱は作動液６５によってヒートパイ
プコネクタ６３内を移送され、ヒートパイプコネクタ６
３と接触している周面から熱量受給側ヒートパイプ６２
に伝熱される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヒート
パイプの接続構造においては、ヒートパイプコネクタ６
３に介して伝熱される量は、ヒートパイプ６１，６２の
外周面とヒートパイプコネクタ６３の内周面との接触面
積と、１本の熱量供給側ヒートパイプ６１内を移送され
る熱量によって決まる。したがって、伝熱量を増やすに
は、ヒートパイプコネクタ６３を長くするか、直径を大
きくする必要がある。しかしながら、ヒートパイプコネ
クタ６３を長くしあるいは直径を大きくするとこれらを
収納する空間を大きくする必要があり、このため装置が
大型化する。また、ヒートパイプ６１，６２とヒートパ
イプコネクタ６３との接触部位に凹凸を設け接触面積を
大きくする方法もあるが、この場合には、構造が複雑と
なって製造コストが増大する。

【０００５】また、ヒートパイプ６１，６２は薄肉の円
筒状に形成されているため、ヒートパイプ６１，６２と
の接触を良好とするために、ヒートパイプコネクタ６３
の外部から加圧すると、圧潰するおそれがある。このた
め、ヒートパイプコネクタ６３の外部から充分に加圧す
ることができないので、ヒートパイプ６１，６２の外周
面とヒートパイプコネクタ６３の内周面との間に隙間が
発生し、接触熱抵抗を減少させることができなかった。
また、ヒートパイプ６１，６２が円筒状に形成されてい
るため、全周にわたって均一にヒートパイプ６１，６２
を加圧するのが困難であり、加圧むらによってヒートパ
イプ６１，６２とヒートパイプコネクタ６３との間の接
触面に部分剥離が生じ、このため接触熱抵抗が増大して
いた。

【０００６】さらに、ヒートパイプ６１，６２およびヒ
ートパイプコネクタ６３は、いずれも薄肉の円筒状に形
成され、かつその材料は高熱伝導性が要求されるため、
軟質金属、すなわち、機械切削で精密に形成することが
できない純銅、純アルミによって形成されている。した
がって、これらヒートパイプ６１，６２およびヒートパ
イプコネクタ６３は、金属押し出し成形法や金属引き抜
き成型法によって形成される。このため、コネクタの内
径とヒートパイプの外径との相互間のはめあいを、間隙
を小さく高精度に製作して接触熱抵抗を小さくすること
が極めて困難であり、はめあい精度の悪さを補うため
に、熱伝導率の比較的高い熱伝導性グリスを使用する。
しかしながら、熱伝導性グリスの熱伝導率は最大でも
１．８Ｗ／ｍ² であり、例えば純銅の数百分の一に過ぎ
ないので、接触熱抵抗を小さくすることができなかっ
た。

【０００７】そこで、ヒートパイプ６１，６２とヒート
パイプコネクタ６３との間の接触熱抵抗をほとんどゼロ
に近づけるには、両者を溶接またはろう接によって接続
する必要があるが、完成品ヒートパイプの溶接またはろ
う接は通常の方法ではほとんど不可能であり、特殊な溶
接またはろう接を必要とする。しかも、この方法では半
永久的に固定する方法であるため、修理点検によってマ
ザーボード等を装置から取り外すときに熱量受給側のヒ
ートパイプおよびこのヒートパイプに接続されたフィン
も一緒に取り外さなければならない。このため、作業が
煩雑であるとともに、フィンを取り外すときのみに必要
な比較的大きな径の孔を装置筺体に形成しなけらばなら
なかった。

【０００８】本発明は上記した従来の問題に鑑みなされ
たものであり、その第１の目的は、接触熱抵抗を低減す
ることにある。また、第２の目的は、ヒートパイプ間の
着脱を容易とすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係るヒートパイプの接続構造は、作動液が
封入され蛇行する長尺状の細径の密閉トンネルを備え全
体が扁平状に形成された熱量供給側ヒートパイプおよび
熱量受給側ヒートパイプをコネクタによって接続し、こ
のコネクタを介して伝熱させるヒートパイプの接続構造
であって、前記両ヒートパイプの接続部の表面を重ね合
わせ面間伝熱接続するようにして収納するリセプタクル
と、前記両ヒートパイプの接続部を面方向に加圧する加
圧プレートと、この加圧プレートと前記リセプタクルと
の間に挿入されるテーパープレートと、このテーパープ
レートを挿入方向と退出方向に移動させる加圧力調整手
段とを備え、前記加圧プレートとテーパープレートとの
互いの対接面にテーパープレートの挿入方向に傾斜する
傾斜面を形成したものである。したがって、両ヒートパ
イプが長尺状の細径の密閉トンネルを備えているので、
加圧プレートによる加圧に対する強度が向上する。ま
た、両ヒートパイプが扁平状に形成され、加圧プレート
を傾斜面の楔作用で加圧するようにしたので、大きな加
圧力が得られ、両ヒートパイプの接続部の密着性が向上
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は本発明に係るヒートパイプの
接続構造を示す断面図、図２は同じくヒートパイプの一
部を破断して示す平面図、図３は同じくヒートパイプを
形成するための多孔扁平管の外観を示す斜視図である。
図１において、全体を符号１で示すコネクタは、断面略
コ字状に形成された扁平な有底角筒状のりセクタプル２
と、このリセクタプル２内に積載状態で挿入される加圧
プレート３およびテーパープレート４とから概ね構成さ
れている。

【００１１】リセクタプル２の前面側には開口２１が形
成され、上面部２２の開口２１側の上部には、矢印Ａ方
向にねじ孔２３ａが形成された突起２３が立設されてい
る。また、リセクタプル２の背面部２４の下部には、ス
リット状の窓２４ａがリセクタプル２の幅方向全体にわ
たって穿設され、底面部２５の背面部２４側には段部２
５ａが形成されている。加圧プレート３はリセクタプル
２の内形寸法よりやや短い幅の略平板状に形成され、上
面３１が矢印Ａ方向に沿って上方に傾斜する傾斜面を形
成し、下面３２の開口側には段部３２ａが形成されてい
る。

【００１２】テーパープレート４は、加圧プレート３の
幅と同じ幅の略平板状に形成され、下面４１が上述した
加圧プレート３の上面３１の傾斜面と同じ傾斜に形成さ
れ、開口２１側の上面には突起４２が立設され、この突
起４２には上述したリセクタプル２のねじ孔２３ａに対
向する挿通孔４２ａが穿設されている。５１は熱量供給
側プレートヒートパイプ、５２は熱量受給側プレートヒ
ートパイプであって、後述するように、ともに同じ構造
を有し、長尺で高さが低い直方体に形成されている。

【００１３】次に、熱量供給側プレートヒートパイプ５
１および熱量受給側プレートヒートパイプ５２の構造を
図２および図３に基づいて説明する。これらプレートヒ
ートパイプ５１，５２は中空状に形成され、この中空部
には、蛇行する長尺状の細径の密閉トンネル５３が設け
られ、栓５４から密閉トンネル５３内に作動液が封入さ
れる。これらプレートヒートパイプ５１，５２は、図３
に示す仕切り壁５６に仕切られるようにして並べられた
多数の密閉トンネル５３を備えた多孔扁平管５５を用い
て形成される。すなわち、多孔扁平管５５の仕切り壁５
６の左右両端部を多孔扁平管５５の幅方向に沿って交互
に切欠き、隣接する密閉トンネル５３を連通する連通部
５７を形成する。そして、多孔扁平管５５の左右の開口
を一対の閉塞板５８，５８によって閉塞することによ
り、プレートヒートパイプ５１，５２内に蛇行する長尺
状の細径の密閉トンネル５３が設けられる。

【００１４】このような構成において、リセクタプル２
の開口２１から熱量受給側プレートヒートパイプ５２の
接続部５２ａを挿入し、底面部２５上に断熱材としての
ゴムによって形成した弾性体プレート４７を介して、先
端を段部２５ａに当接させるようにして載置する。リセ
プタクル２の窓２４ａから熱量供給側プレートヒートパ
イプ５１の接続部５１ａを挿入し、この接続部５１ａを
熱量受給側プレートヒートパイプ５２の接続部５２ａに
重ね合わせる。このように重ね合わされた両プレートヒ
ートパイプ５１，５２の接続方向、すなわち、互いの全
長方向によって形成される角度を１８０°としている。
熱量供給側プレートヒートパイプ５１の接続部５１ａ上
に弾性体プレート５２を介して加圧プレート３を、先端
がリセプタクル２の背面部２４に当接させるようにして
載置する。このとき、加圧プレート３の段部３２ａが熱
量供給側プレートヒートパイプ５１の先端に当接する。

【００１５】テーパープレート４をリセクタプル２の開
口２１からリセクタプル２の上面部２２と加圧プレート
３との間に挿入し、テーパープレート４の下面４１と加
圧プレート３の上面３１を対接させる。テーパープレー
ト４の突起４２の挿通孔４２ａから調節ねじ４５を挿通
させ、リセクタプル２の突起２３のねじ孔２３ａに螺合
させることにより、テーパープレート４を矢印Ａ方向に
移動させる。この移動にともない互いに対接する傾斜面
３１，４１の楔作用により、加圧プレート３が下方に押
圧されるので、熱量供給側プレートヒートパイプ５１と
熱量受給側プレートヒートパイプ５２とが、加圧プレー
ト３とリセクタプル２の底面部２５との間に挟持され
る。この挟持力はねじ４５の進退量によって調整されの
で、調整ねじ４５は加圧プレート３による加圧力を調整
する加圧力調整手段として機能する。

【００１６】このように、傾斜面３１，４１の楔作用に
より、加圧プレート３を下方に押圧し、両プレートヒー
トパイプ５１，５２の接続部５１ａ，５２ａを面間伝熱
接続するようにしたので、接続部間に均一な加圧力が加
わるとともに、接続部間の接触面積が充分大きくなる。
このため、両プレートヒートパイプ５１，５２の接続部
５１ａ，５２ａの密着性が良好になるとともに、接続部
が部分的に剥離するようなことがないので、両者間の接
触熱抵抗が低下する。また、調整ねじ４５のねじ孔２３
ａへの螺合を解除することにより、テーパープレート４
を容易にリセプタクル２内から取り外すことができるの
で、両プレートヒートパイプ５１，５２の着脱が容易に
なる。このため、修理点検時に熱量受給側プレートヒー
トパイプ５２を分離して、熱量供給側プレートヒートパ
イプ５１を装置の外部に引き出すことができるので、作
業が容易になるとともに、装置の内部にフィン引き出し
用の空間を設ける必要がない。また、密閉トンネル５３
の径が小さいので大きな面圧力にも耐えることが可能に
なり、接続構造に強い外力が加わってもが圧潰変形する
ことがない。

【００１７】さらに、両プレートヒートパイプ５１，５
２の接続部５１ａ，５２ａは、断熱材である弾性プレー
ト４７によって挟持されているので、両プレートヒート
パイプ５１，５２の接続部５１ａ，５２ａ間以外への伝
熱が遮断される。このため、両プレートヒートパイプ５
１，５２の接続部５１ａ，５２ａ間における熱接続のた
めの損失が低減されるので、伝熱効率が向上する。ま
た、弾性プレート４７によって両プレートヒートパイプ
５１，５２の接続部５１ａ，５２ａを挟持していること
により、加圧プレート３の加圧面、すなわち下面４７に
傾きが発生したり、製造時の誤差で傾いた場合にも、弾
性プレート４７の弾性変形によってこれらの傾きを吸収
することができる。このため、加圧プレート３による押
圧が両プレートヒートパイプ５１，５２の接続部５１
ａ，５２ａ全体に均一に行われる。また、長期間の使用
によって加圧プレート３の加圧面の摩耗による加圧力の
低下を防止することもできる。

【００１８】図４は本発明に係るヒートパイプの接続構
造の第２の実施の形態を示す断面図である。この第２の
実施の形態では、熱量受給側プレートヒートパイプ５２
を２枚とし、熱量供給側プレートヒートパイプ５１の接
続部５１ａの表裏面にこれら２枚の熱量受給側プレート
ヒートパイプ５２の接続部５２ａが面間伝熱接続されて
いる。リセプタクル２の底面部２５の開口２１側には、
ねじ孔２６ａが形成された突起２６が立設され、背面部
２４に穿設された窓２４ａは略中央に位置付けられてい
る。窓２４ａからリセプタクル２内に挿入した２枚の熱
量受給側プレートヒートパイプ５２，５２の接続部５２
ａ，５２ａによって熱量供給側プレートヒートパイプ５
１の接続部５１ａを挟む。

【００１９】一対の弾性プレート４７を介して一対の加
圧プレート３，３によって両プレートヒートパイプ５
１，５２の接続部５１ａ，５２ａを挟持し、一対の加圧
プレート３，３とリセプタクル２の上面部２２および底
面部２５とのそれぞれの間に、一対のテーパープレート
４，４を矢印Ａ方向に挿入する。各テーパープレート
４，４の突起４２，４２の挿通孔４２ａ，４２ａに調整
ねじ４５，４５を挿通させ、リセプタクル２の突起２
３，２３のねじ孔２３ａ，２３ａに螺合させることによ
り、テーパープレート４，４を矢印Ａ方向に移動させ
る。この移動によって、一対の加圧プレート３，３が
上、下の方向にそれぞれ押圧されるので、熱量供給側プ
レートヒートパイプ５１の接続部５１ａと熱量受給側プ
レートヒートパイプ５２の接続部５２ａとが、これら加
圧プレート３，３間に挟持される。

【００２０】３５，３５はテーパープレート４，４に対
接して、熱量供給側プレートヒートパイプ５１を挟持す
る挟持部材である。このように、２枚の熱量受給側プレ
ートヒートパイプ５２，５２の接続部５２ａ，５２ａ
が、熱量供給側プレートヒートパイプ５１の接続部５１
ａの表裏の両面に接触することにより、伝熱量が増加す
る。なお、この第２の実施の形態では、熱量受給側のプ
レートヒートパイプ５２を２枚としたが、熱量供給側の
プレートヒートパイプ５１を２枚としてもよく、また両
プレートヒートパイプ５１，５２を２枚としてもよく、
さらに３枚以上としてもよい。

【００２１】なお、本実施の形態では、断熱材として弾
性プレート４７を介装したが、単に断熱材として用いる
ときには、弾性材でなくてもよい。また、断熱の必要が
ないときには、特に断熱材４７を設けなくてもよい。ま
た、密閉トンネル５３は両端が連通していない非ループ
状に形成したが、両端を連通させてループ状に形成して
もよく、その場合にはループ内循環による熱移送も加わ
るので、より熱伝達の効率が向上する。また、両プレー
トヒートパイプ５１，５２の接続方向として、接続部に
おける互いの全長方向によって形成される角度を１８０
°としたが、これ以外としてもよく、その場合にはプレ
ートヒートパイプ５１，５２のリセプタクル２からの導
出方向を任意とすることができるので、設計に自由度が
増す。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、両
プレートヒートパイプの接続部間に均一な加圧力が加わ
るとともに、接続部間の接触面積が充分大きくなる。こ
のため、両プレートヒートパイプの接続部の密着性が良
好となるとともに、接続部が部分的に剥離するようなこ
とがないので、両者間の接触熱抵抗が低減される。ま
た、両プレートヒートパイプの着脱が容易となるため、
修理点検時の作業が容易になるとともに、装置の内部に
フィン引き出し用の空間を設ける必要がない。また、密
閉トンネルの径が小さいので大きな面圧力にも耐えるこ
とが可能になり、接続構造に強い外力が加わってもが圧
潰変形することがない。

【００２３】また、第２の発明によれば、伝熱量が増加
する。

【００２４】また、第３の発明によれば、設計の自由度
が増す。

【００２５】また、第４の発明によれば、両プレートヒ
ートパイプの接続部間における熱接続のための損失が低
減されるので、伝熱効率が向上する。

【００２６】また、第５の発明によれば、加圧プレート
による押圧が両プレートヒートパイプの接続部全体に均
一に行われる。また、長期間の使用によって加圧プレー
トの加圧面の摩耗による加圧力の低下を防止することも
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の接続構造を示す
断面図である。

【図２】 本発明に係るヒートパイプの一部を破断して
示す平面図である。

【図３】 本発明に係るヒートパイプを形成するための
多孔扁平管の外観を示す斜視図である。

【図４】 本発明に係るヒートパイプの接続構造の第２
の実施の形態を示す断面図である。

【図５】 従来のヒートパイプの接続構造を示す断面図
である。

【符号の説明】

１…コネクタ、２…リセプタクル、３…加圧プレート、
４…テーパープレート、４５…調節ねじ、４７…弾性プ
レート、５１…熱量供給側プレートヒートパイプ、５２
…熱量受給側プレートヒートパイプ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動液が封入され蛇行する長尺状の細径
   の密閉トンネルを備え全体が扁平状に形成された熱量供
   給側ヒートパイプおよび熱量受給側ヒートパイプをコネ
   クタによって接続し、このコネクタを介して伝熱させる
   ヒートパイプの接続構造において、前記両ヒートパイプ
   の接続部の表面を重ね合わせ面間伝熱接続するようにし
   て収納するリセプタクルと、前記両ヒートパイプの接続
   部を面方向に加圧する加圧プレートと、この加圧プレー
   トと前記リセプタクルとの間に挿入されるテーパープレ
   ートと、このテーパープレートを挿入方向と退出方向に
   移動させる加圧力調整手段とを備え、前記加圧プレート
   とテーパープレートとの互いの対接面にテーパープレー
   トの挿入方向に傾斜する傾斜面を形成したことを特徴と
   するヒートパイプの接続構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のヒートパイプの接続構造
   において、両ヒートパイプの少なくともいずれか一方を
   ２枚以上としたことを特徴とするヒートパイプの接続構
   造。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のヒートパ
   イプの接続構造において、両ヒートパイプの接続部にお
   ける互いの全長方向によって形成される角度を１８０°
   以外としたことを特徴とするヒートパイプの接続構造。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載のヒートパイプの接続構造において、ヒートパイプと
   挟持プレートとの間に断熱材を介装したことを特徴とす
   るヒートパイプの接続構造。
5. 【請求項５】 請求項４記載のヒートパイプの接続構造
   において、断熱材をゴムによって形成した弾性体プレー
   トとしたことを特徴とするヒートパイプの接続構造。