WO2017068833A1 - 配管部材、ヒートパイプ、及び冷却装置 - Google Patents

配管部材、ヒートパイプ、及び冷却装置 Download PDF

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Abstract

設置個所の状況に応じて高い自由度で設置可能なヒートパイプを構成することができる配管部材、そのような配管部材を用いて構成したヒートパイプ、及び冷却装置を提供する。配管部材(210)は、ヒートパイプ(20)に用いられるに当たって両端が閉塞される、任意に折り曲げ可能な配管本体(211)と、配管本体の軸方向(D1)に延在して、各々が作動流体(220)の流路として利用される４本の通路(213)に、配管本体の内部を区画する区画壁(212)と、４本の通路のうち互いに隣り合う通路(213)どうしを連通させる連絡路(214a,214b)と、を備えた。

Description

配管部材、ヒートパイプ、及び冷却装置
　本発明は、ヒートパイプに用いられる配管部材、そのような配管部材を用いたヒートパイプ、及び冷却装置に関する。
　従来、発熱部品を冷却するに当たって受熱部から放熱部まで熱を伝達する部材としてヒートパイプが知られている。ヒートパイプは、配管部材の内部に作動流体が封入されて、その作動流体の移動によって熱を伝達するものである。
　ヒートパイプの中には、受熱部で受けた熱によって一部が加熱されて内部で作動流体が蒸発して気相となり、気相の移動による潜熱輸送で熱を伝達するタイプのものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、ヒートパイプの中には、作動流体が、液相と気相とが混在した状態で移動し、気相の移動による潜熱輸送と、液相の移動による顕熱輸送と、を同時に行うタイプのものも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
　特許文献２に記載のヒートパイプは、作動流体の移動に、液相が加熱されて核沸騰が生じる際に生じる自励振動を利用することから自励振動式ヒートパイプと呼ばれる。自励振動式ヒートパイプは、熱輸送が潜熱輸送と顕熱輸送との両方で行われることから、熱流束が大きな熱輸送に対応可能であり、注目されている。
　図９は、従来の自励振動式ヒートパイプを示す模式図である。図９（Ａ）に、自励振動式ヒートパイプ５００の模式図が示され、図９（Ｂ）に、自励振動式ヒートパイプ５００における作動流体５２０の振る舞いを示すブロック図が示されている。
　この図９に示されている自励振動式ヒートパイプ５００は、ループ状に形成された配管部材５１０の内部に、作動流体５２０が液相５２１と気相５２２とが混在して封入されたものである。自励振動式ヒートパイプ５００では、加熱による相変化で作動流体５２０が蒸発する蒸発部５０１と、放熱による相変化で凝縮が起こる凝縮部５０２と、の間で熱輸送が行われる。自励振動式ヒートパイプ５００の配管部材５１０は、その一部が、蒸発部５０１と凝縮部５０２との間で複数回往復するように蛇行している。
　蒸発部５０１では、気相５２２の熱膨張が起きるとともに核沸騰によって生じる気泡が気相５２２の膨張を助長して圧力上昇が起きる。他方、凝縮部５０２では気相５２２の凝縮による圧力低下が起きる。そして、両者間の圧力差と、蒸発部５０１での核沸騰による圧力衝撃により液相５２１が図９（Ａ）に矢印Ｄ５１で示されているように自励振動する。
　その結果、図９（Ａ）に矢印Ｄ５２で示されているように、気相５２２が蒸発部５０１から凝縮部５０２へと移動する。この気相５２２の膨張と凝縮を伴った移動により、蒸発部５０１から凝縮部５０２への潜熱の輸送が行われる。
　また、液相５２１については、蒸発部５０１と凝縮部５０２との間で自励振動することで、蒸発部５０１での加熱と凝縮部５０２での冷却が繰り返される。また、気相５２２の移動に伴って液相５２１は、ループ状の配管部材５１０の中を緩やかに循環することとなり、この循環によっても加熱と冷却が繰り返される。このような液相５２１の加熱と冷却を伴った自励振動と循環により、蒸発部５０１から凝縮部５０２への顕熱の輸送が行われる。
　以上に説明した作動流体５２０の振る舞いにより、自励振動式ヒートパイプ５００では、気相５２２による潜熱輸送と液相５２１による顕熱輸送とが同時に行われることとなる。
特開平０９－１２６６７２号公報 特開２０１３－１６０４２０号公報
　しかしながら、上述した自励振動式ヒートパイプ５００は、作動流体５２０を循環させるために配管部材５１０をループ状に形成する必要があり、設置場所の形状によっては設置が困難となる場合がある。
　他方、特許文献１に記載されている潜熱輸送のみで熱を伝達するタイプのヒートパイプは、配管部材をループ状に形成する必要はない。このタイプのヒートパイプは、多くの場合、棒状の配管部材の一端が蒸発部となって他端が凝縮部となる。蒸発部での蒸発によって生じた気相が凝縮部まで移動して液相に戻る。液相は、次の蒸発に備えるために凝縮部から蒸発部まで還流させる必要がある。このため、上記のタイプのヒートパイプの配管部材の内面には、毛細管現象や重力を利用して液相を蒸発部まで導くためのウィックと呼ばれる細かな凹凸形状が形成されていることが多い。液相はウィックを伝って凝縮部から蒸発部まで還流する。
　このタイプのヒートパイプは、配管部材をループ状に形成する必要がないことから、一見すると設置の自由度が高いように見える。しかしながら、配管部材に、例えば上記のウィック等が必要である。特にウィックは、細かな凹凸形状が潰れてしまっては還流の役割を果たせなくなることから、配管部材の自由な形状への折り曲げ等の妨げとなることがある。このため、潜熱輸送のみで熱を伝達するタイプのヒートパイプでも、設置場所の形状によっては設置が困難となる場合がある。
　従って、本発明は、上記のような課題に着目し、設置個所の状況に応じて高い自由度で設置可能なヒートパイプを構成することができる配管部材、そのような配管部材を用いて構成したヒートパイプ、及び冷却装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の配管部材は、内部に作動流体が封入されて該作動流体の移動によって熱を伝達するヒートパイプに用いられる配管部材において、前記ヒートパイプに用いられるに当たって両端が閉塞される、任意に折り曲げ可能な配管本体と、前記配管本体の軸方向に延在して、各々が前記作動流体の流路として利用される複数本の通路に、前記配管本体の内部を区画する区画壁と、前記複数本の通路のうち少なくとも１本の通路を、該１本の通路と隣り合う他の１本の通路に連通させる連絡路と、を備えたことを特徴としている。
　本発明の配管部材によれば、その内部に、連絡路によって連通された少なくとも一対の通路が形成されている。このため、これら一対の通路を、上述した自励振動式ヒートパイプにおける作動流体のループ状の流路として利用すれば、例えば１本の棒状の自励振動式ヒートパイプを構成することができる。あるいは、一対の通路の一方を気相の移動路に、他方を液相の還流路に利用すれば、潜熱輸送のみで熱を伝達するタイプのヒートパイプを構成することも可能である。尚、配管部材における通路を液相の還流路として利用する方法としては、例えば、その通路に毛細管現象によって液相を導く金属メッシュ等を挿入する等といった方法が挙げられる。そして、その内部構造が、区画壁によって内部を区画するという単純な構造であることから、例えば上記のウィックが形成された配管部材等と比較して折り曲げの自由度が高い。従って、本発明の配管部材によれば、設置個所の状況に応じて高い自由度で設置可能なヒートパイプを構成することができる。
　また、本発明の配管部材において、前記配管本体が、前記軸方向と直交する断面形状が円形となった丸型配管であり、前記区画壁が、前記配管本体の前記断面形状における半径方向にも延在して設けられていることは好適である。
　半径方向に延在して設けられた区画壁が内部に設けられた丸型配管は、その折り曲げが容易であることに加えて、区画壁が内部から支える役割を果たすので、折り曲げたときの配管の潰れを抑えることで、折り曲げに対する配管の強度を高めることができる。さらには、ヒートパイプの配管部材は、気相の膨張による内圧の上昇にも曝されるが、配管を内部から支える区画壁により、このような内圧の上昇に対する耐性を増強させることもできる。
　また、この好適な配管部材において、前記区画壁は、前記配管本体の中心軸から該配管本体の内面に向かって前記半径方向に放射状に延在した複数の壁部分を有していることは更に好適である。
　この更に好適な配管部材によれば、複数の壁部分が放射状に延在していることにより、配管の折り曲げに対する強度を一層高めることができるとともに、上記のような内圧の上昇に対する耐性を一層増強させることもできる。
　また、本発明の配管部材において、前記連絡路は、前記配管本体の両端が閉塞されたときに、前記配管本体の内部に１本又は複数本のループ通路が形成されるように、前記配管本体の両端それぞれの近傍に設けられていることは好適である。
　この好適な配管部材によれば、両端を閉塞することで、１本の棒状で設置自由度の高い自励振動式ヒートパイプを構成することができる。自励振動式ヒートパイプは、上述したように、熱輸送が潜熱輸送と顕熱輸送との両方で行われることから、熱流束が大きな熱輸送に対応可能である点で、潜熱輸送のみで熱を伝達するタイプのヒートパイプに比べて有利である。また、このタイプのヒートパイプでは、熱の伝達距離が、作動流体が気相のままで移動できる距離に限定されるのに対し、自励振動式ヒートパイプは、液相での顕熱輸送も行われるので、潜熱輸送のみのタイプのヒートパイプに比べて熱の伝達距離の点でも有利である。上記の好適な配管部材によれば、このように有利な点の多い自励振動式ヒートパイプを、両端の閉塞という簡単な加工により構成することができる。
　また、上記課題を解決するために、本発明のヒートパイプは、配管部材と、該配管部材の内部に封入された作動流体と、を備え、該作動流体の移動によって熱を伝達するヒートパイプにおいて、前記配管部材が上述した本発明の配管部材であることを特徴としている。
　本発明のヒートパイプは、上述した本発明の配管部材が用いられていることから、設置個所の状況に応じて高い自由度で設置可能なヒートパイプとなっている。
　また、上記課題を解決するために、本発明の冷却装置は、受熱部と、放熱部と、前記受熱部で受けた熱を前記放熱部へと伝達するヒートパイプと、を備え、前記ヒートパイプが、配管部材と、該配管部材の内部に封入された作動流体と、を備え、該作動流体の移動によって熱を伝達するものであり、前記配管部材が上述した本発明の配管部材であることを特徴としている。
　本発明の冷却装置は、その構成要素であるヒートパイプが、上述した本発明の配管部材を用いて構成されたものであることから、ヒートパイプの形状等、冷却装置の設計段階での自由度を高めることができる。
　本発明によれば、設置個所の状況に応じて高い自由度で設置可能なヒートパイプを構成することができる配管部材、そのような配管部材を用いて構成したヒートパイプ、及び冷却装置を得ることができる。
本発明の第１実施形態における冷却装置を示す斜視図である。 図１に示されている冷却装置における、図１中のＶ１矢視の側面図と、図１中のＶ２矢視の正面図である。 図１に示されている自励振動式ヒートパイプの、図１中のＶ２矢視の平面図である。 図３に示されている自励振動式ヒートパイプにおける３箇所の断面を示す断面図である。 図３に示されている配管本体の内部に形成される１本のループ通路を示す模式図である。 図１及び図２に示した冷却装置での冷却効果を示す解析結果である。 本発明の第２実施形態における冷却装置を示す斜視図である。 図７に示されている冷却装置の三面図である。 従来の自励振動式ヒートパイプを示す模式図である。
　本発明の配管部材、ヒートパイプ、及び冷却装置の第１実施形態について説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態における冷却装置を示す斜視図である。また、図２は、図１に示されている冷却装置における、図１中のＶ１矢視の側面図と、図１中のＶ２矢視の正面図である。図２（Ａ）には側面図が示され、図２（Ｂ）には正面図が示されている。
　図１及び図２に示されている冷却装置１は、プレート部１１と、放熱フィン１２と、自励振動式ヒートパイプ２０とを備えて、冷却対象の発熱部品を冷却するヒートシンクとなっている。自励振動式ヒートパイプ２０が、本発明にいうヒートパイプの一例に相当する。
　プレート部１１は、冷却対象となる発熱部品と一方の面で接する矩形板である。放熱フィン１２は、プレート部１１における他方の面に等間隔で互いに平行に複数枚が立設された矩形板である。本実施形態では、プレート部１１と複数枚の放熱フィン１２とがアルミニウムで一体成形されて一部材となっている。
　本実施形態では、発熱部品は、プレート部１１における放熱フィン１２側とは反対側の裏面１１１の一部に接する。図２には、一例として、裏面１１１における発熱部品との接触域１１１ａが、この裏面１１１の略中央に一点鎖線で描かれている。この接触域１１１ａにおいて、発熱部品の熱が吸収される。この受熱部としての接触域１１１ａで受けられた熱が、プレート部１１の周辺域及び放熱フィン１２へと伝わり、この放熱フィン１２から周辺の空気に放熱される。プレート部１１の裏面１１１における接触域１１１ａでの受熱と放熱フィン１２での放熱により、発熱部品が冷却されることとなる。接触域１１１ａが、本発明にいう受熱部の一例に相当し、放熱フィン１２が、本発明にいう放熱部の一例に相当する。
　自励振動式ヒートパイプ２０は、プレート部１１の接触域１１１ａで受けた熱を、接触域１１１ａの周辺域を介して、あるいは直接に放熱フィン１２へと伝える熱輸送の役割を担う部材である。自励振動式ヒートパイプ２０は、１本の棒状の部材であり、放熱フィン１２の相互間を縫って蛇行形状に曲げられた状態で固定されている。本実施形態では、自励振動式ヒートパイプ２０の固定方法としては、ここでは特定しないが、次のような方法が採用され得る。即ち、自励振動式ヒートパイプ２０を挟む２枚の放熱フィン１２によるカシメ、あるいは、自励振動式ヒートパイプ２０の太さよりも若干狭く配置された２枚の放熱フィン１２の相互間への圧入、等が採用され得る。
　図３は、図１に示されている自励振動式ヒートパイプの、図１中のＶ２矢視の平面図である。また、図４は、図３に示されている自励振動式ヒートパイプにおける３箇所の断面を示す断面図である。図４（Ａ）には、図３中のＶ１－Ｖ１断面を示す断面図が示され、図４（Ｂ）には、図３中のＶ２－Ｖ２断面を示す断面図が示され、図４（Ｃ）には、図３中のＶ３－Ｖ３断面を示す断面図が示されている。
　まず、自励振動式ヒートパイプ２０はアルミニウムで形成されており、1本の配管部材２１０と、この配管部材２１０の内部に封入された作動流体２２０と、を備え、作動流体２２０の移動によって熱を伝達する。作動流体２２０は、液相２２１と気相２２２とが混在した状態で封入されている。
　配管部材２１０は、両端２１１ａ，２１１ｂが閉塞された配管本体２１１と、その内部を区画する区画壁２１２と、を備えている。配管本体２１１の内部は、配管本体２１１の軸方向Ｄ１に延在して設けられた区画壁２１２によって、４本の通路２１３に区画されている。各通路２１３は、配管本体２１１の軸方向Ｄ１に延在して作動流体２２０の流路として利用される。
　ここで、本実施形態では、配管本体２１１が、軸方向Ｄ１と直交する断面形状が円形となった丸型配管である。そして区画壁２１２は、軸方向Ｄ１に延在するとともに配管本体２１１の断面形状における半径方向Ｄ２にも延在して設けられている。より具体的には、図４（Ａ）に示されているように、区画壁２１２は、配管本体２１１の中心軸２１１ｃから配管本体２１１の内面２１１ｄに向かって半径方向Ｄ２に互いに直交して放射状に延在した４枚の壁部分２１２ａを有している。これら４枚の壁部分２１２ａによって配管本体２１１の内部が、４本の通路２１３に区画されている。
　そして、配管本体２１１の両端２１１ａ，２１１ｂそれぞれの近傍で区画壁２１２をなす４枚の壁部分２１２ａそれぞれの一部が除去されて、隣り合う通路２１３どうしを連通させる連絡路２１４ａ，２１４ｂが設けられている。この連通により、配管本体２１１の内部に、後述する１本のループ通路が形成される。
　配管本体２１１における一端２１１ａ（図３）では、図４（Ｂ）に示されているように、図中横方向の２枚の壁部分２１２ａを残し、図中縦方向の２枚の壁部分２１２ａがこの一端２１１ａから１０ｍｍ程度（図３）除去されている。これにより、図中横方向に隣り合う通路２１３どうしを２本ずつ連通させる連絡路２１４ａが、図中縦方向に２つ並べられて設けられている。
　また、配管本体２１１における他端２１１ｂ（図３）では、図４（Ｃ）に示されているように、図中縦方向の２枚の壁部分２１２ａを残し、図中横方向の２枚の壁部分２１２ａがこの他端２１１ｂから１０ｍｍ程度（図３）除去されている。これにより、図中縦方向に隣り合う通路２１３どうしを２本ずつ連通させる連絡路２１４ｂが、図中横方向に２つ並べられて設けられている。
　尚、壁部分２１２ａを除去する範囲は、上記のように両端２１１ａ，２１１ｂそれぞれから１０ｍｍ程度に限るものではなく、隣り合う通路どうしを連通させてループ通路を形成する連絡路を形成できるのであれば具体的な位置や大きさを問うものではない。
　配管本体２１１の両端２１１ａ，２１１ｂそれぞれに、このように２つずつ設けられた合計で４つの連絡路２１４ａ，２１４ｂにより、４本の通路２１３が繋げられて、配管本体２１１の内部に次のような１本のループ通路が形成される。
　図５は、図３に示されている配管本体の内部に形成される１本のループ通路を示す模式図である。
　この図５に示されているように、配管本体２１１の一端２１１ａで、２つの連絡路２１４ａによって通路２１３が２本ずつ図中横方向に繋げられる。また、他端２１１ｂで、２つの連絡路２１４ｂによって通路２１３が２本ずつ図中縦方向に繋げられる。その結果、配管本体２１１の内部を２往復しつつループを描くループ通路２１５が形成されている。そして、本実施形態の自励振動式ヒートパイプ２０は、このように内部で２往復するループ通路２１５を有する１本の配管部材２１０が、図３に示されているように３往復する蛇行形状に曲げられて形成されたものとなっている。自励振動式ヒートパイプ２０は、配管部材２１０の内部に形成されるこのようなループ通路２１５の中に作動流体２２０が封入されたものである。
　また、本実施形態では、ヒートシンクの分野で通常使われている温度範囲（４０℃～１２０℃）で、上記のように液相２２１の核沸騰、気相２２２の膨張と凝縮、が生じるように、作動流体２２０としてフロン系の冷媒が採用されている。
　本実施形態では、図４（Ａ）に示されている断面形状を有するφ５～φ１６ｍｍのパイプがアルミニウムの押出し成形によって必要な長さに形成される。続いて、一端側で図４（Ｂ）に示されているような壁部分２１２ａの除去成形が行われ、他端側で図４（Ｃ）に示されているような壁部分２１２ａの除去成形が行われ、一端について熱圧着による閉塞が行われる。その後、他端から管内の真空排気が行われ、その他端から管内容積の所定割合分の作動流体２２０が注入された後、その他端についても熱圧着による閉塞が行われる。これにより、上記のループ通路２１５の中に作動流体２２０が、液相２２１と気相２２２とが混在した状態で封入された自励振動式ヒートパイプ２０が完成する。
　このようなループ通路２１５の中で、作動流体２２０が、例えば図９を参照して説明したように振る舞い、液相２２１による顕熱輸送と気相２２２による潜熱輸送とが行われる。
　尚、本実施形態では、ループ通路２１５において、図２に示されている冷却装置１のプレート部１１の接触域１１１ａの上方を通過する部分が蒸発部となる。また、接触域１１１ａから十分に離れた位置で放熱フィン１２の近傍を通過する部分が凝縮部となる。そして、両者間で顕熱輸送と潜熱輸送とが行われて熱が伝達される。
　図１及び図２に示した冷却装置１では、プレート部１１の接触域１１１ａで吸収した発熱部品の熱が、自励振動式ヒートパイプ２０での熱輸送によってプレート部１１の周辺域及び放熱フィン１２へと伝わり、この放熱フィン１２から周辺の空気に放熱される。
　図６は、図１及び図２に示した冷却装置での冷却効果を示す解析結果である。図６（Ａ）には、図１及び図２に示した冷却装置１での冷却効果を示す解析結果として、図２（Ｂ）に示されている正面図における温度分布がハッチングの濃淡で示されている。図６（Ｂ）には、図示されたハッチングの濃淡が何度に相当するかを示すグラデーションバーＴＢが示されている。また、図６（Ｃ）には、本実施形態の冷却装置１での冷却効果と比較するために、冷却装置１から自励振動式ヒートパイプ２０を除いた比較例の冷却装置１’での冷却効果を示す解析結果が、図６（Ａ）と同様の温度分布で示されている。
　ここでの解析は、次の解析条件の下で行った。まず、プレート部１１のサイズを１５６ｍｍ×１５０ｍｍとし、放熱フィン１２の高さを３１ｍｍとした。そして、発熱部品との接触域１１１ａを、プレート部１１の中央に配置した５０ｍｍ×５６ｍｍの矩形状の領域とし、この接触域１１１ａで熱量が１００Ｗの熱が吸熱されたこととした。また、冷却装置１の姿勢は、図１に示されているように垂直に立てた姿勢とし、冷却方法は、周囲温度４０℃の環境下での自然空冷とした。また、本実施形態の冷却装置１と比較例の冷却装置１’とは、比較例の冷却装置１’に自励振動式ヒートパイプ２０が搭載されていない点を除いて同一条件の下で解析を行った。
　図６（Ｃ）に示されている比較例の冷却装置１’の温度分布では、発熱部品との接触域１１１ａに当たる中央部の温度が高く、また、高温部がその中央部に集中している。これに対し、図６（Ａ）に示されている本実施形態の冷却装置１の温度分布では、高温部が接触域１１１ａに当たる中央部から周辺域へと広く分散し、これにより、その中央部の温度が比較例の冷却装置１’に比べて低くなっていることが分かる。このことから、本実施形態の冷却装置１において自励振動式ヒートパイプ２０が、発熱部品との接触域１１１ａから放熱フィン１２へと十分に熱を伝え、それにより接触域１１１ａ、即ち発熱部品の冷却に十分寄与していることが分かる。
　以上に説明した本実施形態における配管部材２１０によれば、その内部に、連絡路２１４ａ，２１４ｂによって連通された二対の通路２１３が形成されている。そして、これら二対の通路２１３が、上述した自励振動式ヒートパイプ２０における作動流体２２０のループ通路２１５として利用されている。本実施形態では、これにより、１本の棒状の自励振動式ヒートパイプ２０が構成されている。そして、本実施形態の配管部材２１０によれば、その内部構造が、区画壁２１２によって内部を区画するという単純な構造であることから、例えば上述したウィックが形成された配管部材等と比較して折り曲げの自由度が高い。本実施形態では、このような配管部材２１０を用いて、設置個所の状況に応じて高い自由度で設置可能な自励振動式ヒートパイプ２０が構成されている。
　尚、本実施形態では、本発明にいうヒートパイプとして自励振動式ヒートパイプ２０が例示されている。しかしながら、本発明にいうヒートパイプは、これに限るものではなく、連絡路で連通した配管部材の通路の一方を気相の移動路に、他方を液相の還流路に利用して構成された潜熱輸送のみで熱を伝達するタイプのヒートパイプ等であってもよい。配管部材における通路を液相の還流路として利用する方法としては、例えば、その通路に毛細管現象によって液相を導く金属メッシュ等を挿入する等といった方法が挙げられる。
　また、本実施形態の配管部材２１０は、アルミニウム製であることから、例えば銅製のもの等と比較して軽量で、また材料コストの面でも有利なものとなっている。
　さらに、本実施形態と異なり内部が区画されていないループ形状の配管部材を用いた自励振動式ヒートパイプでは、その形状がループ形状であることに由来して、途中で熱が伝わり難くなる部分ができることがある。これに対し、本実施形態によれば、１本の配管部材２１０の内部にループ通路２１５（図５）が形成されたもので、その折り曲げ加工の自由度が高いことから、万遍なく熱が伝わるような適切な形状に折り曲げて使用することができる。
　また、本実施形態では、半径方向Ｄ２に延在して設けられた区画壁２１２が内部に設けられた丸型形状の配管部材２１０は、その折り曲げが容易であることに加えて、区画壁２１２が内部から支える役割を果たす。これにより、折り曲げたときの配管部材２１０の潰れを抑えることで、折り曲げに対する配管部材２１０の強度が高められている。さらには、配管部材２１０は、気相２２２の膨張による内圧の上昇にも曝されるが、内部から支える区画壁２１２により、このような内圧の上昇に対する耐性も増強されている。
　また、本実施形態の配管部材２１０は、区画壁２１２をなす４枚の壁部分２１２ａが放射状に延在していることにより、配管本体２１１の折り曲げに対する強度が一層高められ、上記のような内圧の上昇に対する耐性も一層増強されている。
　また、本実施形態では、４本の通路２１３を繋げて１本のループ通路２１５を形成することで、１本の配管部材２１０の内部に、２回以上往復する蛇行通路が形成されることとなる。一般に、自励振動式ヒートパイプでは、蒸発部と凝縮部との往復回数が多いほど熱の輸送性能が向上する。本実施形態の自励振動式ヒートパイプ２０は、１本の配管部材２１０の内部における通路２１３の往復回数が多くなるので、その熱の輸送性能が高められている。
　本実施形態の冷却装置１は、１本の配管部材２１０を所望の形状に折り曲げることで、設置個所の状況に応じて高い自由度で設置できる上述の自励振動式ヒートパイプ２０を備えている。このため、本実施形態の冷却装置１は、発熱部品の接触域１１１ａ（受熱部）と放熱フィン１２（放熱部）との位置関係等で制限を受けることが少なく、高い自由度の下で設計されたものとなっている。
　ここで、製造や使用の利便性等の観点から、配管本体２１１については、その周壁の厚みが５．０ｍｍ以下であることが好ましく、その内部空間を含んだ円形断面積が５１０ｍｍ2以下であることが好ましい。また、区画壁２１２については、その厚みが１．０ｍｍ以下であることが好ましい。更に、作動流体２２０を円滑に循環させる等の観点から、その流路として利用される通路２１３については、自励振動式ヒートパイプ２０の全体積に占める比率（体積比）が７０％以下であることが好ましい。
　次に、本発明の配管部材、ヒートパイプ、及び冷却装置の第２実施形態について説明する。尚、この第２実施形態は、冷却装置の外観や、使用されているヒートパイプの折り曲げ形状が第１実施形態と異なっている。その一方、ヒートパイプが第１実施形態と同様の配管部材を用いて構成された自励振動式ヒートパイプであり、その折り曲げ形状を除く内部構造等は第１実施形態と同一である。以下では、第２実施形態について、第１実施形態との相違点に注目して説明し、同一点については重複説明を割愛する。
　図７は、本発明の第２実施形態における冷却装置を示す斜視図である。また、図８は、図７に示されている冷却装置の三面図である。図８（Ａ）には図７中のＶ３矢視の側面図が示され、図８（Ｂ）には図７中のＶ４矢視の正面図が示され、図８（Ｃ）には図７中のＶ５矢視の側面図が示されている。
　図７及び図８に示されている冷却装置２は、何れもアルミニウム製の、プレート部１３と、放熱フィン１４と、自励振動式ヒートパイプ３０とを備えて、冷却対象の発熱部品を冷却するヒートシンクとなっている。
　プレート部１３は、冷却対象となる発熱部品と一方の面における接触域１３１ａで接する矩形板であり、他方の面には、自励振動式ヒートパイプ３０が嵌め込まれる溝１３１が、互いに平行に複数本設けられている。
　放熱フィン１４は、プレート部１３における、溝１３１が設けられた面側において、プレート部１３から離れた位置に、プレート部１３と直交して立つとともにその溝１３１とも直交する姿勢で、等間隔で互いに平行に複数枚が並列されている。
　自励振動式ヒートパイプ３０は、上述した第１実施形態の自励振動式ヒートパイプ２０と同様の配管部材を用いて構成され、作動流体が封入された１本のループ通路がその内部に設けられている。そして、この自励振動式ヒートパイプ３０は、プレート部１３の溝１３１を通るとともに複数枚の放熱フィン１４を繰り返し貫通して螺旋を描くように曲げられている。各放熱フィン１４は、その貫通箇所で自励振動式ヒートパイプ３０に固定され、プレート部１３の溝１３１には自励振動式ヒートパイプ３０が固定されている。このように、本実施形態の冷却装置２では、螺旋を描く自励振動式ヒートパイプ３０によって、プレート部１３と複数枚の放熱フィン１４とが連結されている。
　自励振動式ヒートパイプ３０では、プレート部１３における接触域１３１ａの上方を通過する部分の内部のループ通路が、発熱部品からの熱によって蒸発が生じる蒸発部となる。そして、複数枚の放熱フィン１４を貫通する部分の内部のループ通路が、放熱によって凝縮が生じる凝縮部となる。そして、その両者間で、気相の移動による潜熱の輸送と、液相による顕熱の輸送とが同時に行われる。
　図７及び図８に示した冷却装置２では、プレート部１３の接触域１３１ａで吸収した発熱部品の熱が、自励振動式ヒートパイプ３０での上記のような熱輸送によって放熱フィン１４へと伝わり、この放熱フィン１４から周辺の空気に放熱される。
　以上に説明した第２実施形態でも、第１実施形態のものと同様の配管部材で構成された自励振動式ヒートパイプ３０を用いていることから、その配管部材（即ち、自励振動式ヒートパイプ３０）の構造に由来する種々の効果を得ることができることはいうまでもない。
　尚、以上に説明した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明のヒートパイプや冷却装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
　例えば、上述した実施形態では、本発明にいうヒートパイプの一例として、蛇行形状に折り曲げた第１実施形態の自励振動式ヒートパイプ２０と、螺旋形状に折り曲げた第２実施形態の自励振動式ヒートパイプ３０と、が例示されている。しかしながら、本発明にいうヒートパイプは、これに限るものではなく、その具体的な形状は、ヒートパイプの設置状況に応じて任意の形状に設定し得る。
　また、上述した実施形態では、本発明にいう配管部材の一例として、配管本体２１１の内部が４本の通路２１３に区画された配管部材２１０が例示されている。しかしながら、本発明にいう配管部材は、これに限るものではなく、配管本体の内部が複数本の通路に区画されたものであれば、通路の具体的な本数を問うものではない。
　また、上述した実施形態では、本発明にいうヒートパイプの一例として、内部にループ通路２１５が１本形成された自励振動式ヒートパイプ２０，３０が例示されている。しかしながら、本発明にいうヒートパイプは、これに限るものではなく、その内部にループ通路が複数本形成されたもの等であってもよい。ここにいう「ループ通路が複数本形成されたもの」としては、例えば４本の通路から、通路を２本ずつ繋げてループ通路を２本形成したもの等が挙げられる。
　また、上述した実施形態では、本発明にいう配管部材の一例として、アルミニウム製の配管部材２１０が例示され、本発明にいう冷却装置の一例としても、アルミニウム製のプレート部１１，１３と放熱フィン１２，１４を備えた冷却装置１，２が例示されている。しかしながら、本発明にいう配管部材や冷却装置は、アルミニウム製に限るものではない。本発明にいう配管部材や冷却装置は、例えば銅製等であってもよく、その具体的な材料を問うものではない。
　また、上述した実施形態では、本発明にいう作動流体の一例としてフロン系の冷媒が例示されているが、本発明にいう作動流体はこれに限るものではない。本発明にいう作動流体は、ヒートパイプとしての使用温度範囲や配管部材の材質等に応じて、水やＣＯ2等、種々の冷媒を採用し得る。
　また、上述した実施形態では、本発明にいう冷却装置の一例として、プレート部１１，１３の一部が発熱部品の接触域１１１ａ，１３１ａであって、その接触域１１１ａ，１３１ａが受熱部の役割を果たす冷却装置１，２が例示されている。しかしながら、本発明にいう冷却装置は、これに限るものではなく、例えばプレート部１１，１３の全面が発熱部品と接触して受熱部の役割を果たすもの等であってもよく、冷却装置における受熱部の具体的な形態を問うものではない。
　また、上述した実施形態では、本発明にいう冷却装置の一例として、等間隔で互いに平行に並んだ複数枚の矩形状の放熱フィン１２，１４が放熱部の役割を果たす冷却装置１，２が例示されている。しかしながら、本発明にいう冷却装置は、これに限るものではなく、例えば放熱フィンの形状が円形等といった任意形状のものであってもよい。あるいは、本発明にいう冷却装置は、ヒートパイプが接触する水冷プレートや水冷配管、若しくはヒートパイプが直に浸る冷媒漕等を放熱部としたもの等であってもよい。このように、本発明にいう冷却装置は、その放熱部の具体的な形態を問うものではない。
　　１，２　　　冷却装置
　　１１，１３　プレート部
　　１２，１４　放熱フィン
　　２０，３０　自励振動式ヒートパイプ
　　１１１ａ，１３１ａ　接触域
　　２１０　　配管部材
　　２１１　　配管本体
　　２１１ａ　一端
　　２１１ｂ　他端
　　２１２　　区画壁
　　２１２ａ　壁部分
　　２１３　　通路
　　２１４ａ，２１４ｂ　連絡路
　　２１５　　ループ通路
　　２２０　　作動流体
　　２２１　　液相
　　２２２　　気相
　　Ｄ１　　　軸方向
　　Ｄ２　　　半径方向

Claims (6)

  1. 　内部に作動流体が封入されて該作動流体の移動によって熱を伝達するヒートパイプに用いられる配管部材において、
    　前記ヒートパイプに用いられるに当たって両端が閉塞される、任意に折り曲げ可能な配管本体と、
    　前記配管本体の軸方向に延在して、各々が前記作動流体の流路として利用される複数本の通路に、前記配管本体の内部を区画する区画壁と、
    　前記複数本の通路のうち少なくとも１本の通路を、該１本の通路と隣り合う他の１本の通路に連通させる連絡路と、を備えたことを特徴とする配管部材。
  2. 　前記配管本体が、前記軸方向と直交する断面形状が円形となった丸型配管であり、
    　前記区画壁が、前記配管本体の前記断面形状における半径方向にも延在して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管部材。
  3. 　前記区画壁は、前記配管本体の中心軸から該配管本体の内面に向かって前記半径方向に放射状に延在した複数の壁部分を有していることを特徴とする請求項２に記載の配管部材。
  4. 　前記連絡路は、前記配管本体の両端が閉塞されたときに、前記配管本体の内部に１本又は複数本のループ通路が形成されるように、前記配管本体の両端それぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項１～３のうち何れか一項に記載の配管部材。
  5. 　配管部材と、該配管部材の内部に封入された作動流体と、を備え、該作動流体の移動によって熱を伝達するヒートパイプにおいて、
    　前記配管部材が請求項１～４のうち何れか一項に記載の配管部材であることを特徴とするヒートパイプ。
  6. 　受熱部と、放熱部と、前記受熱部で受けた熱を前記放熱部へと伝達するヒートパイプと、を備え、
    　前記ヒートパイプが、配管部材と、該配管部材の内部に封入された作動流体と、を備え、該作動流体の移動によって熱を伝達するものであり、
    　前記配管部材が請求項１～４のうち何れか一項に記載の配管部材であることを特徴とする冷却装置。
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