JPS62125294A - 平板状ヒ−トパイプ - Google Patents

平板状ヒ−トパイプ

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JPS62125294A
JPS62125294A JP60265569A JP26556985A JPS62125294A JP S62125294 A JPS62125294 A JP S62125294A JP 60265569 A JP60265569 A JP 60265569A JP 26556985 A JP26556985 A JP 26556985A JP S62125294 A JPS62125294 A JP S62125294A
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heat
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heat pipe
path
thyristor
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Shuichiro Kato
加藤 周一郎
Yoshihiro Kinoshita
義浩 木下
Masao Kinoshita
雅夫 木下
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-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
    • F28D15/02Heat-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
    • F28D15/0233Heat-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 the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば大容量のサイリスタやトランジスタ等
の発熱体を冷却するのに好適な平板状ヒートパイプの改
良に関するものである。
(従来技術及びその問題点) 大容量サイリスクやトランジスタ等の半導体では発熱が
急速であり、発生熱量も多いために、これらの半導体用
ヒートシンクを形成するヒートバイブでは、伝熱容量を
著しく増大させる必要があり、複数列のヒートバイブを
使用しなければならない。
この種の従来のヒートバイブとしては、第10図に示す
ように、単一のヒートバイブ100に平板102を取付
けた構造(特開昭60−26268号)、第11図に示
すように複数列のヒートバイブ100にヘッダ管104
を連結し、102を取付けた構造、第12図に示すよう
にロールボンド108によるシート部とパス部が一体に
なった構造、第13図に示すようにパス部だけの多孔押
出型材106にヘッダ管104を取付けた構造等が知ら
れている。
しかしながら、第10図の揚台ではヒートバイブ100
と平板102またはヒートバイブ100とフィン110
の間の伝熱抵抗(ボンドコンダクタンス)があり、単一
のヒートバイブ100を並列しているので、局部的な伝
熱容量が小さい。
第11図の場合では、ヘッダ管104で伝熱容かが増加
するが、ヒートバイブ100と平板102またはヒート
バイブ100とフィン110の間の伝熱抵抗が発生する
点で問題がある。
第12図の場合では、バス部とシート部は一体になるが
、バス部に形成されるフィンが小さく、フィン面積を大
きくできない。
第13図の場合では、シート部がないために、シート部
に直接サイリスタ等の発熱体を取付【ノることができな
い。
(発明の目的) 本発明は、伝熱容量が大きく、しかも発熱体を直接的に
固定することができる平板式ヒートパイプを提供でるこ
とを目的としている。
(発明の構成) (1)技術的手段 本発明は、発熱体が直接的に固定される平板状のシート
部と、内部に熱媒体を封入する通路が設けられたバス部
とを、一体的にアルミ押出型材で形成したことを特徴と
する平板状ヒートバイブである。
(2)作用 シート部とバス部が一体的であるので、伝熱抵抗が発生
せず、伝熱容量が増大する。しかもシート部は平板状で
あるため発熱体は直接的に固定される。
(実施例) 本発明による平板状ヒートバイブを採用した半導体冷u
1用のヒートシンクの正面図である第1図において、1
0は平板状ヒートバイブである。このヒートバイブ10
は詳しくは後述するようにアルミ押出型材製であり、上
下方向に3本のヒートバイブ10を連結しである。
ヒートバイブ10は第2図に示すように、角部を丸めた
略正方形の平面形状に成型されている。
ヒートバイブ10の両端部はヘッダ管12.14に連結
されている。ヘッダ管12の上下両端には密封プラグ1
6(第1図)がろう付けで気密状態を保持して固着され
ている。又第1図に示すように、ヘッダ管14の上端に
も同様に密封プラグ16が固着されている(第3a図)
。ヘッダ管14の下端にはエアー抜ぎバイア18が固着
されており(第3b図)、このエアー抜きパイプ18か
ら内部のエアーを吸引した後に、メタノール、アセトン
、フロン等を混合した熱媒体を容積比で10%〜50%
程度封入して、エアー抜きパイプ18をかしめ加工、ろ
う付けで密封するようになっている。
第2図のピー1〜シンクを展開した状態を示す第3図中
で、上下方向に3本連結されているヒートバイブ10に
は各々4木づつの通路20が形成されている。
このヒートバイブ10は第4図に示すように、平板状の
シート部22と、内部に通路20が設けられたバス部2
4等を、一体的にかつシート部22とバス部24の図中
の下面25を同一平面に揃えて形成したアルミ押出型材
である。ヒートバイブ10の第4図中の左右方向端部に
は連結部26.28が形成されており、隣接するヒート
バイブ10の連結部26.28を嵌合した後に、かしめ
加工で連結するようになっている。
ヒートバイブ10とヘッダ管12.14の接続部は、ヒ
ートバイブ10のシート部22を切欠いてバス部24を
突出させ、ヘッダ管12.14に予め形成されている孔
に突出したバス部24の端部を嵌合し、ろう付1ノで密
封しである。
以上のヒートバイブ10の第4図中の下面25、即ち第
2図の外周面にはリーイリスタ30(発熱体)が全面に
わたって密接している。このサイリスタ30はシート部
22をn通するビス32で固定されている。
次に作用を説明する。以上のヒートバイブ10では1本
のヒートバイブ10に例えば4木のバス部24を設け、
それぞれのバス部24に熱媒体の通路20が形成されて
いるので、ヒートバイブ10の伝熱容1dが大きい。
バス部24とシート部22はアルミ押出加工で一体に形
成され、金属組織が連続しているので、伝熱抵抗が小さ
く、バス部24からの熱流は急速にシート部22に伝わ
る。シート部22に伝りった熱流は、シート部22の下
面25に密接しているサイリスタ30に伝わり、サイリ
スタ30を冷に1する。
しかもヒートバイブ10の下面25は同一平面であり、
サイリスタ30とヒートパイプ10は全面にわたって密
接し、シート部22の下面25のみならずパス部24の
下面25からも熱が伝わる。
従ってヒートパイプ10とサイリスタ30との間の熱流
は、シート部22及びバス部24の下面25の広い伝熱
面から伝わり、サイリスタ30を一層急速に冷却する。
本件発明者は、以上のヒートパイプ10の性能を第5図
に示すような試験モデル40を使用して測定した。
この試験モデル40は、アルミ押出型材製のヒートパイ
プ10の両端に、表面にろう材を被覆したブレージング
パイプ製のヘッダ管12.14を固定し、ヘッダ管12
.14の端部は同じくプレージングシート成型品のキャ
ップ42で閉塞し、仝休を真空炉中で加熱してろう付け
しである。尚、44は溶接部である。
試験モデル40の大きさは、幅48M×長さ550ai
で、内容積は52CCである。内容積52CCのうちヘ
ッダ管12.14の内容積は10ccである。
以上の試験モデル40を第6図に示ずように性能試験装
置に装着し、取付角度α(5°〜90”で調節自在)を
変更しながら、熱量計46でヒートバイ110による熱
輸送量を測定した。尚、第6図中で48はヒーター、5
0は断熱材、52は水冷ジャケット、54はタンクであ
る。
ヒートパイプ10に熱媒体としてメタノールを容積比で
20%封入した場合の最大熱輸送量tま取付角度αが4
5°〜90°の範囲で560にcal/hourであり
、このヒートパイプ10は急速に発熱する大出力のサイ
リスタやトランジスタ、サーモモジュール等の発熱体を
冷却するヒートシンクの素材として好適であることが解
る。
(発明の効果) 以上説明したように本発明による平板状ヒートバイブ1
0では、熱媒体を通す通路20を有するパス部24と、
サイリスタ30(発熱体)を固定する平板状のシート部
22とをアルミ押出型材で一体に連結して形成したので
、バス部24とシート部22の間では金属組織が連結す
ることになり、伝熱抵抗が小さくなり:サイリスタ30
の冷却効率を向上させることができる。
シート部22及びバス部24の第4図中の下面25が同
一平面に形成されているので、下面25とサイリスタ3
0が全面にわたって密接し、シート部22の下面25の
みならずパス部24の下面25からも直接的に熱を伝え
ることができ、伝熱面積を拡大して短時間に大量の熱を
伝えることかできる。
特に、ヒートパイプ10の両端にヘッダ管12.14を
設けた場合には、一層熱輸送量が増大し、伝熱古註を大
きくできる。
(別の実施例) (1)本発明によるヒートパイプ10を使用したヒート
シンクは、第1図、第2図に示すような形状に限らず、
例えば第7図に示すように2枚のヒートパイプ10を対
向させ、上部にフィン60を設け、ヒートパイプ10の
間にIKW級のサイリスタ30を固定してもよい。
フィン60はプレージングシート製であり、キャップ4
2はプレージングシート成型品であり、ヘッダ管12.
14はブレージングバイブ製である。第7図に示すよう
なヒートシンクは各部材を組立てた後に、真空炉中で全
体を一度にろう付()する(真空ブレージング)。
(2)又、サイリスタ30の大きざが300W程度の場
合には、第8図、第9図に示すように、シート部24に
切り起こし加工でフィン7oを形成することもできる。
この場合、フィン70の下に孔72が形成されるので、
第9図に示すように、ファン74による強制空冷を行な
えば、小面積のフィン7oの放熱量が増加する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるヒートパイプを使用したヒートシ
ンクの正面図、第2図は第1図の■矢視図、第3図はヒ
ートバイブの展開図、第3a図は第3図のa部縦断面図
、第3b図は第3図のb部1i111!Fi面図、第4
図は第2図の■−IV断面図、第5図はヒートバイブの
試験モデルの斜視図、第6図はヒートバイブの性能試堰
装dの構造略図、第7図、第8図はそれぞれ別の実施例
を示す斜視図、第9図は第8図の■矢視図、第10図〜
第13図はそれぞれ従来例を示す構造略図である。10
・・・ヒートバイブ、12.14・・・ヘッダ管、20
・・・通路、22・・・シート部、24・・・バス部、
25・・・下面、30・・・サイリスタ 特許出願人 日本アルミニウム工業株式会社第2図 第6図 第7図 第12図 u4 手続補正書く自発) 昭和61年1月31日 特治庁長官 宇賀 遊郭 殿 1、事件の表示 昭和60年 特 許 願 第265569号2、発明の
名称 平板状ヒートパイプ 3、補正をする者 事件との関係        特許出願人任 所 大阪
市淀用区三国木町3丁目9番39号名 称 (473)
日本アルミニウム工業株式会社代表者   野性 凡夫 4、代理人 住所  大阪市北区束天12丁目9番4号千代田ビル東
館10階 (〒530) 5、補正命令の日付(発送日)昭和 年 月 日6、補
正の対象  明細古、図面 7、補正の内容 (1) 明細内10頁18行中の「増加する。」の後に
次の記載を加入する。 [(3) さらに、ヒートバイブ10を横方向に配置す
る場合には、第9a図〜第9C図に示すよづな構造にし
てもよい。すなわち、第98図中で10は平板状のヒー
トバイブである。このヒートバイブ10は詳しくは後述
するようにアルミ押出型材製であり、所謂屏風状に長手
方向を横方向に配置して略垂直の姿勢で立てられている
。 ヒートバイブ10の図中の左右方向両端部には、それぞ
れヘッダ管12.14がヒートバイブ10に連通して設
けられている。ヘッダ管12の下端部には密封プラグ1
6で密封されており、ヘッダ管12の上端部は溶接部1
8′で密封されている。 14の上下両端も溶接部18′で密封されている。 このヘッダ管12.14の内部には、エアーを吸引した
後に例えばフロンR12等の熱媒体を容積比で50%程
度、液面りまで封入しである。 また、ヒートバイブ10の正面側端面(第9a図中の■
矢視図である第9b図中では上面)にはフィン20′が
設けられている。フィン20′は第9b図に示すように
、略円形枠状をなし、ヒートバイブ10の長手方向に等
間隔を隔てて多数配列されている。 これらのヘッダ管12.14、密封プラグ16、フィン
20′は、表面にろう材を被覆した所謂ブレージング材
製であり、全体を所定の形状に組立てた後に、真空炉中
で加熱してろう付けする所謂真空ブレージング法でろう
付けしである。 前記ヒートバイブ10は、第9b図中の■・−■断面部
分図である第9C図に示すように、平板状のシート部2
2と内部に通路24−が設けられたパス部26−を一体
的に、かつシート部22とパス部26′の第9C図中の
下面である密@面28′を同一平面に揃えて形成したア
ルミ押出型材である。シート部22とパス部26−は1
組に組合せられており、第9a図に示すようにヒートバ
イブ10には例えば4組のシート部22とパス部26′
が連続して形成されている。 ヒートバイブ10は、4紺のシート部22、パス部26
−を略垂直面内に配置し、パス部26′の長手方向すな
わち熱媒体の流通方向を略水平(横方向)に配置し、第
9a図中の矢印Uを上、矢印Pを下に向けた前述の屏風
状に配置されている。 このように配置されたヒートバイブ10の下部中央部に
はサーモモジュール30−(発熱体)がシート部22を
貫通するビス32で固定されている。サーモモジュール
30′と密着面28′の間には、サーモモジュール30
′と密着面28−の密着性を一層よくするために例えば
シリコン樹脂等の充填材が塗布されている。 この実施例では、ヒートバイブ10を所謂屏風状の姿勢
で配置し、サーモモジュール30′をヒートバイブ10
の下部中央部に固定したので、サーモモジュール30−
で加熱されたヒートバイブ10の下部のバス部26′内
の熱媒体は蒸発して、第9a図の左右2方向にパス部2
6′を流れ、両端のヘッダ管12.14内を上昇し、ヒ
ートバイブ10の上部のパス部26′に達する。ここで
熱媒体は冷却されて液状に凝縮し、再びヒートバイブ1
0の下部に還流する。 したがって、サーモモジュール30′からの熱はヒート
バイブ10の下部の2本のパス部26″を左右2方向に
流れるので、熱媒体は4木の通路を通って熱石を伝達す
ることができ、伝熱能率を向上させることができる。こ
のため、ヒートバイブ10の表面温度は従来と比較して
略均−に平均化する。」 (2) 同11頁8行中の「〜矢視図、」の模に、[第
9a図、第9b図、第9C図はそれぞれざらに別・の実
施例を示す構造略図、」を加入する。 (3) 図面に添附の補正図面の通りに第9a図、第9
b図、第9C図を加入する。 8、添附書類の目録 補正図面            ・・・1通以上 手続補正書く自発) 昭和61年2月2y日 昭和60年 特 許 願 第265569号2、発明の
名称 平板状ヒートパイプ 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 住 所 大阪市淀用区三国本町3丁目9番39号名 称
 (473)日本アルミニウム工業株式会社代表者 野
 津 民 夫 4、代理人 住 所  大阪市北区東天満2丁目9番4号千代田ビル
東館10WA(@ 530)5、補正命令の日付 (発
送日)昭和 年 月 日6、補正の対象  明細書 7−補正の内容              籠h(1
) 明細書1頁1行中のr102jの前に「平板」を加
入する。 (2) 同4頁8行中の[平板状ヒ−ドパイブを採用し
た]を「基本構造の平板状ヒートパイプを採用した応用
例を示す」に訂正覆る。 (3) 同5頁9行中の「状態」の後に「、すなわち本
発明の要旨であるパス部とシート部を同一平面に共有す
るヒートパイプの基本構造」を加入する。 (4) 同5頁13行中の「パイプ10は」の後に「第
3図と同様に本発明のヒートパイプの基本構造を図示す
る」を加入する。 (5) 同7頁13行中の「第5図」の前に[、本発明
による基本構造のヒートパイプにおいてJを加入する。 (6) 明細書11頁1行中の「ヒートシンク」の前に
「応用例を示す」を加入する。 (7) 同11頁2行中の「第3図は」の後に「本発明
の要旨であるバス部とシート部を同一平面に共有するヒ
ートパイプの基本構造を示す」を加入する。 (8) 同11頁7行中の「第8図は」の後に「本発明
の要旨であるパス部とシート部を同一平面に共有するヒ
ートバイブの基本構造を応用したJを加入する。 以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発熱体が直接的に固定される平板状のシート部と
    、内部に熱媒体を封入する通路が設けられたパス部とを
    、一体的に、かつシート部およびパス部の片面を同一平
    面上に配置したアルミ押出型材で形成したことを特徴と
    する平板状ヒートパイプ。
  2. (2)パス部の一方の開口端部はヘッダ管に連通してい
    る特許請求の範囲第1項記載の平板状ヒートパイプ。
JP60265569A 1985-11-25 1985-11-25 平板状ヒ−トパイプ Granted JPS62125294A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60265569A JPS62125294A (ja) 1985-11-25 1985-11-25 平板状ヒ−トパイプ
US06/933,890 US4830100A (en) 1985-11-25 1986-11-24 Heat-pipe device and heat-sink device

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