WO2023189070A1 - ヒートシンク - Google Patents

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WO2023189070A1
WO2023189070A1 PCT/JP2023/006683 JP2023006683W WO2023189070A1 WO 2023189070 A1 WO2023189070 A1 WO 2023189070A1 JP 2023006683 W JP2023006683 W JP 2023006683W WO 2023189070 A1 WO2023189070 A1 WO 2023189070A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
working fluid
transport member
radiation
heat sink
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/006683
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博史 青木
賢也 川畑
Original Assignee
古河電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 古河電気工業株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Priority to JP2023532349A priority Critical patent/JP7450125B2/ja
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-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
    • F28D15/02—Heat-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

Definitions

  • the present invention relates to a heat sink that cools a heat generating element such as an electric/electronic component.
  • a heat generating element such as an electronic component inside an electronic device
  • a heat pipe having an internal space in which a working fluid is sealed under reduced pressure
  • a vapor chamber having an internal space in which a working fluid is sealed in a reduced pressure
  • the above-mentioned heat sinks and vapor chambers are used.
  • the working fluid sealed in the internal space of the heat sink or vapor chamber is frozen. Therefore, if the operating environment temperature of the heat sink or vapor chamber is lower than the melting point of the working fluid, when the heat sink or vapor chamber receives heat from the heating element to be cooled, the working fluid is frozen and the heat sink or vapor chamber is cooled. The vapor chamber will start up.
  • a heat transport section 110 such as a heat sink or a vapor chamber receives a predetermined amount of heat Qin from a heating element 100 at a heat receiving section 141 while the working fluid is frozen.
  • the frozen solid-phase working fluid 200 undergoes a phase change to a gas-phase working fluid 201 in the heat-receiving portion 141 .
  • the gas phase working fluid 201 flows from the heat receiving part 141 to the heat radiating part 143 of the heat transporting part 110 to which the radiation fin group 120 is thermally connected via the heat insulating part 142 of the heat transporting part 110 .
  • the gas-phase working fluid 201 that has flown to the heat radiating section 143 changes into a liquid-phase working fluid 202 due to the heat exchange action of the heat radiating fin group 120, and releases a predetermined amount of heat Qout as latent heat.
  • the liquid-phase working fluid 202 freezes in the heat radiation section 143 and changes its phase to the solid-phase working fluid 200. If the liquid-phase working fluid 202 freezes in the heat radiating section 143, the working fluid cannot flow back from the heat radiating section 143 to the heat receiving section 141, and the heat transport section 110 will dry out.
  • the heat transport section receives heat from the heating element at the heat receiving section, the working fluid changes phase to a gas phase working fluid at the heat receiving section, and the gas phase working fluid is transferred from the heat receiving section to the heat insulating section of the heat transport section.
  • the radiating fin group flows to the heat radiating section 143 of the heat transport section to which the radiating fin group is thermally connected, and the gas phase working fluid that has flown to the heat radiating section becomes liquid phase working fluid due to the heat exchange action of the radiating fin group.
  • Patent Document 1 proposes a heat sink that undergoes a phase change and releases latent heat.
  • an intermediate section located between a heat receiving section located at one end of the heat transporting member and a heat radiating section located at the other end of the heat transporting member functions as a heat insulating section.
  • the heat insulating part is a part where neither the heat dissipation fin group nor the heating element are thermally connected. Therefore, in the heat sink of Patent Document 1, the heat insulating portion is a portion where neither active heat input to the heat transport member nor heat radiation from the heat transport member is performed.
  • Patent Document 1 water containing glycols as the working fluid of the heat pipe.
  • Patent Document 1 by using water containing glycols as the working fluid, the melting point is lower than that of pure water, so even if the usage environment of the heat sink or vapor chamber is low temperature, the working fluid can This prevents dryout by circulating the heat from the heat radiating section to the heat receiving section without freezing.
  • Patent Document 1 since an organic solvent such as glycols is mixed into the working fluid, there is a problem that the heat transport characteristics of the heat pipe deteriorate. Further, in Patent Document 1, since the organic solvent is sealed in the internal space of the heat pipe, there is a problem that the long-term reliability of the heat transport characteristics is reduced.
  • an object of the present invention is to provide a heat sink that can prevent dryout even when the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid without impairing the heat transport properties.
  • the gist of the structure of the heat sink of the present invention is as follows.
  • a first heat transport member having a heat receiving part that is thermally connected to a heating element, and a plurality of first heat radiating fins that are thermally connected at the heat radiating part of the heat transport member.
  • a group of heat dissipating fins, The heat transport member has a first internal space that communicates from the heat receiving part to the heat radiating part and in which a first working fluid is sealed;
  • a heat sink, wherein a heat transfer member is thermally connected to a heat insulating portion of the heat transport member located between the heat receiving portion and the heat radiating portion.
  • the part of the heat transport member that is thermally connected to the heating element to be cooled functions as a heat receiving part
  • the part that is thermally connected to the first heat radiation fin functions as a heat radiation part of the heat transport member. function as a department.
  • a portion of the heat transport member between the heat receiving section and the heat radiating section functions as a heat insulating section, and the heat transfer member is thermally connected to the heat insulating section.
  • the working fluid first working fluid
  • the working fluid in the gas phase receives latent heat.
  • the gas-phase working fluid flows from the heat-receiving part of the heat-transporting member through the heat-insulating part to the heat-radiating part, and the liquid-phase working fluid flows from the heat-radiating part of the heat-transporting member to the heat-insulating part. It passes through and flows to the heat receiving section. Therefore, the heat of the heating element is transported by the heat transport member from the heat receiving part of the heat transport member to the heat radiating part of the heat transport member via the heat insulating part.
  • the heat transfer member is thermally connected to the heat insulation part, the heat of the heating element is transported from the heat reception part of the heat transport member to the heat radiation part of the heat transport member via the heat insulation part. At the same time, heat is input to or radiated from the heat sink even in the heat insulating section. That is, in the heat sink of the present invention, the heat insulating portion is a portion where heat is actively input to the heat transport member or heat is actively radiated from the heat transport member.
  • the heat transfer member is thermally connected to the heat insulating part located between the heat receiving part and the heat radiating part of the heat transport member, so that the heat transfer action of the heat transfer member causes the heat insulating part to be connected to the heat insulating part.
  • the working fluid first working fluid
  • the liquid-phase working fluid sealed inside the heat transport member receives heat from the heat-receiving section to the heat-insulating section, and as a result, the heat-insulating section and the heat-radiating section adjacent to the heat-insulating section
  • the liquid-phase working fluid sealed inside the heat transport member is prevented from freezing.
  • a portion of the gas-phase working fluid is transferred from the gas phase to the liquid phase not in the heat-radiating section but in the heat-insulating section adjacent to the heat-receiving section. Change.
  • a part of the gas-phase working fluid flowing through the heat insulating part changes to the liquid phase, and a part of the liquid-phase working fluid has a shortened reflux distance to the heat receiving part. Return of the fluid to the heat receiving section is facilitated.
  • some of the working fluid in the gas phase changes from the gas phase to the liquid phase in the heat insulating part, rather than in the heat radiation part, where it is more likely to freeze compared to the heat receiving part and the heat insulating part. Freezing is prevented.
  • the heat transfer member is a heat exchange member
  • the heat exchange member is a second heat radiation fin group in which a plurality of second heat radiation fins are arranged.
  • Heat is smoothly released from the gaseous working fluid flowing through the heat insulating section due to the heat exchange action of the radiation fin group, so that the phase change of the gaseous working fluid to the liquid phase in the heat insulating section is smoothed. Therefore, according to the aspect of the heat sink of the present invention, the return of the liquid-phase working fluid to the heat-receiving part is made smoother, and freezing of the liquid-phase working fluid is reliably prevented, so that the usage environment temperature is reduced. Even if the temperature is lower than the melting point of the working fluid, dryout of the heat transport member can be more reliably prevented.
  • the fin area of the second radiation fin group which is a heat transfer member, is smaller than the fin area of the first radiation fin group thermally connected to the heat radiation part. Since heat dissipation from the heat sink in the heat insulating part can be prevented from being excessively promoted, dryout of the heat transport member can be more reliably prevented even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid.
  • the heat transfer member is a heat pipe having an internal space (second internal space) sealed with a working fluid (second working fluid)
  • the heat transfer member is insulated.
  • the liquid of the heat-transporting member in the heat-insulating part and the heat radiating part adjacent to the heat-insulating part is promoted. Freezing of the phase working fluid is more reliably prevented. Therefore, according to the aspect of the heat sink of the present invention, even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid, dryout of the heat transport member can be more reliably prevented.
  • the heat pipe extends from the heat insulating part of the heat transport member to the heat receiving part. Since the heat transport of the heat transport member is promoted, the amount of heat received by the liquid phase working fluid of the heat transport member in the heat insulation part increases reliably, and the operation of the liquid phase of the heat transport member in the heat insulation part and the heat radiating part adjacent to the heat insulation part is increased. Freezing of the fluid is further reliably prevented.
  • the heat transfer member is arranged at a predetermined distance from the first group of heat radiation fins, it is possible to prevent heat radiation from being excessively promoted from the entire heat sink. Even if the environmental temperature is lower than the melting point of the working fluid, dryout of the heat transport member can be more reliably prevented.
  • the entire heating element can be cooled uniformly.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an overview of a heat sink according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view illustrating an outline of a heat sink according to a first embodiment of the present invention. It is a top view explaining the outline of the heat sink concerning the example of the 2nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating an outline of a heat sink according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view illustrating an outline of a conventional heat sink.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an outline of a heat sink according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view illustrating the outline of the heat sink according to the first embodiment of the present invention.
  • a heat sink 1 As shown in FIGS. 1 and 2, a heat sink 1 according to a first embodiment of the present invention includes a heat transport member 10 having a heat receiving part (evaporation part) 41 thermally connected to a heat generating element 100, A first radiation fin group 20 is thermally connected to the member 10. In the heat sink 1, there is one heat transport member 10. The portion of the heat transport member 10 to which the first radiation fin group 20 is thermally connected is a heat radiation portion (condensation portion) 42 . The first radiation fin group 20 is thermally connected to the heat transport member 10 at the heat radiation portion 42 of the heat transport member 10 .
  • the heat transport member 10 includes a container 19 having a hollow cavity and a working fluid (first working fluid) flowing through the cavity.
  • a wick structure (not shown) having capillary force is housed within the cavity.
  • the container 19 is formed by overlapping one plate-shaped body 11 and the other plate-shaped body 12 facing the one plate-shaped body 11.
  • One of the plate-shaped bodies 11 is a plate-shaped body having a side wall that stands up from the plane part at the edge of the plane part.
  • the other plate-shaped body 12 is also plate-shaped and has a side wall that stands up from the plane part at the edge of the plane part. Therefore, one plate-like body 11 and the other plate-like body 12 both have a concave shape.
  • a container 19 having a hollow portion is formed. Therefore, the container 19 has a planar shape, and the heat transport member 10 has a vapor chamber configuration.
  • the cavity, which is the internal space (first internal space) of the container 19, is sealed from the external environment and is depressurized by degassing.
  • the internal space of the heat transporting member 10 communicates from the heat receiving part 41 to the heat radiating part 42, and a working fluid is sealed in the internal space of the heat transporting member 10. Further, the entire internal space of the heat transport member 10 is integrated.
  • the part of the outer surface of the container 19 to which the heating element 100 to be cooled is thermally connected is the heat receiving part 41.
  • the heating element 100 By thermally connecting the heating element 100 to the container 19, the cooling effect of the heat sink 1 The heating element 100 is cooled. Since the heat generating element 100 is thermally connected to one end of the heat transport member 10, the heat receiving portion 41 is formed at one end. Further, the heating element 100 is thermally connected to one of the plate-shaped bodies 11 on the outer surface of the container 19.
  • the heat transport member 10 extends in a predetermined direction from the position of the heat generating element 100, and the first radiation fin group 20 is thermally connected to the other end opposite to one end of the container 19.
  • the other end of the heat transport member 10 to which the first heat radiation fin group 20 is thermally connected functions as the heat radiation part 42 of the heat transport member 10.
  • the heat radiation part 42 of the heat transport member 10 is wider than the heat receiving part 41.
  • the heat radiating portion 42 of the heat transport member 10 extends in a direction (width direction W) substantially perpendicular to the heat transport direction H of the heat transport member 10, along the plane direction of the heat transport member 10. There is.
  • the heat radiation part 42 of the heat transport member 10 extends in two directions. In the heat sink 1, since the extending direction of the heat radiating part 42 is not parallel to the heat transport direction H of the heat transport member 10, the heat transported from the heat transport member 10 is transferred by the heat radiating part 42 to the direction in which the heat transport member 10 extends. diffused in a different direction.
  • the size of the heat sink 1 from increasing in the heat transport direction H of the heat transport member 10, so that the space of the heat sink 1 can be saved. Moreover, since the heat radiation part 42 of the heat transport member 10 is wider than the heat receiving part 41, the number of first radiation fins 21 that constitute the first radiation fin group 20 can be increased.
  • an intermediate portion in the heat transport direction H located between the heat receiving part 41 located at one end of the container 19 and the heat radiating part 42 located at the other end of the container 19 functions as a heat insulating part 43. do.
  • the heat insulating portion 43 is a portion to which neither the first radiation fin group 20 nor the heating element 100 is thermally connected. The heat transferred from the heating element 100 to the heat receiving part 41 is transported from the heat receiving part 41 to the heat radiating part 42 via the heat insulating part 43 along the extending direction of the heat transporting member 10.
  • the dimension of the heat insulating section 43 in the width direction W is approximately the same as the dimension of the heat receiving section 41 in the width direction W. Moreover, in the heat transport member 10, the heat receiving part 41, the heat insulating part 43, and the heat radiating part 42 extend along the same plane.
  • the first radiation fin group 20 includes a plurality of first radiation fins 21, 21, 21, . . . that are erected on the outer surface of the heat radiation part 42.
  • a plurality of first heat radiation fins 21, 21, 21, . , a first radiation fin group 20 is formed.
  • the plurality of first radiation fins 21, 21, 21, 21, . . . forming the first radiation fin group 20 have substantially the same height.
  • the first radiation fin group 20 is provided on one plate-like body 11 and the other plate-like body 12 of the container 19, respectively. From the above, at the other end of the heat transport member 10 in the heat transport direction H, the first radiation fin 21 is divided into both sides of the container 19 (i.e., one plate-like body 11 and the other plate-like body 12). In this manner, the container 19 is thermally connected to the container 19 .
  • the heat transfer member 39 is thermally connected to the heat insulating part 43 located between the heat receiving part 41 and the heat radiating part 42 of the heat transport member 10.
  • a heat exchange member is used as the heat transfer member 39.
  • the heat exchange member is a second heat exchange member in which a plurality of second heat radiation fins 31, 31, 31... are arranged.
  • a radiation fin group 30 is provided.
  • a second radiation fin 31 is erected on the outer surface of the heat insulating portion 43 of the heat transport member 10, and is thermally connected to the container 19.
  • the heat insulating portion 43 is a portion where heat is actively radiated from the heat transport member 10.
  • the second radiation fin 31 is provided upright on the other plate-like body 12 of the container 19 among the heat-insulating portions 43 of the heat transport member 10 .
  • the second radiation fin 31 is erected on the outer surface of the heat insulating portion 43 such that the main surface of the second radiation fin 31 is substantially parallel to the main surface of the first radiation fin 21 .
  • a plurality of second radiation fins 31 are arranged in parallel at predetermined intervals along the width direction W of the heat transport member 10.
  • a plurality of second radiation fins 31, 31, 31, . . . are arranged in parallel to form a second radiation fin group 30.
  • the heights of the plurality of second radiation fins 31, 31, 31, . . . forming the second radiation fin group 30 are substantially the same. Further, in the heat sink 1, the height of the second radiation fin 31 is lower than the height of the first radiation fin 21.
  • the second radiation fins 31 are not erected on one plate-like body 11 of the container 19 among the heat-insulating parts 43 of the heat transport member 10 . Further, the second heat radiation fin 31 which is the heat transfer member 39 is not provided in the heat receiving portion 41 of the heat transport member 10.
  • the fin area of the second radiation fin group 30 is smaller than the fin area of the first radiation fin group 20. That is, the total fin area of all the second radiation fins 31, 31, 31, . This aspect is smaller than the total fin area of the first radiation fins 21, 21, 21, . . . .
  • the heat radiation amount of the second radiation fin group 30 is smaller than the heat radiation amount of the first radiation fin group 20. That is, the cooling characteristic of the first radiation fin group 20 constituting the heat radiation part 42 is higher than that of the second radiation fin group 30, which is the heat transfer member 39 provided in the heat insulation part 43.
  • the heat radiating part 42 and the heat insulating part 43 have different functions and structures in that the cooling property of the heat radiating part 42 is higher than that of the heat insulating part 43.
  • the fin area means the area of the main surface of the thin plate-shaped heat dissipation fin (first heat dissipation fin 21, second heat dissipation fin 31).
  • the fin area of each of the second radiation fins 31 is smaller than the fin area of each of the first radiation fins 21.
  • the number of second heat dissipation fins 31 installed is smaller than the number of first heat dissipation fins 21 installed. Note that even if the fin area of each second radiation fin 31 is larger than or equal to the fin area of each first radiation fin 21, or the number of installed second radiation fins 31 is , even if the number of installed fins is greater than or equal to the number of first radiating fins 21, all the second radiating fins 31, 31, 31, . . . that constitute the second radiating fin group 30 are installed. It is sufficient that the total fin area is smaller than the total fin area of all the first radiation fins 21, 21, 21, . . . that constitute the first radiation fin group 20.
  • the second radiation fin group 30, which is the heat transfer member 39, is arranged with a predetermined distance 33 from the first radiation fin group 20. Therefore, the second radiation fin group 30 is not connected to the first radiation fin group 20. Neither the heat transfer member 39 nor the first radiation fin group 20 is provided at the boundary between the heat insulation part 43 and the heat radiation part 42 of the heat transport member 10. Moreover, the heat transfer member 39 is not provided near the heat radiation part 42 in the heat insulation part 43 of the heat transport member 10 .
  • the heat of the heating element 100 is transferred from the heat receiving part 41 to the first radiation fin group 20 via the heat insulating part 43 to which the second radiation fin group 30, which is the heat transfer member 39, is thermally connected. is transported to the thermally connected heat radiating section 42, and is emitted to the external environment by the heat exchange action of the first radiating fin group 20 of the heat radiating section 42. Further, a part of the heat of the heating element 100 is released to the external environment by the heat exchange action of the second radiation fin group 30 of the heat insulating section 43.
  • a wick structure (not shown) that generates capillary force is provided in the cavity of the container 19.
  • the wick structure is provided, for example, over the entire inner surface of the container 19. Due to the capillary force of the wick structure, the working fluid whose phase changes from the gas phase to the liquid phase in the heat radiating section 42 of the heat transporting member 10 is transferred from the heat radiating section 42 of the heat transporting member 10 to the heat receiving section 41 via the heat insulating section 43. Reflux. Further, due to the capillary force of the wick structure, the working fluid whose phase has changed from a gas phase to a liquid phase in the heat insulation part 43 of the heat transport member 10 flows back from the heat insulation part 43 of the heat transport member 10 to the heat receiving part 41.
  • the wick structure is not particularly limited, but includes, for example, a sintered body of metal powder such as copper powder, a metal mesh made of metal wire, a nonwoven fabric, a groove (a plurality of thin grooves) formed on the inner surface of the container 19, etc. Or a combination thereof.
  • the working fluid in the vapor phase can be circulated throughout the container 19 by means of vapor channels (not shown).
  • the steam flow path is an internal space of the container 19 and extends throughout the container 19.
  • a pillar (not shown) serving as a support portion may be provided in the steam flow path, if necessary, in order to maintain the internal space of the container 19 that is subjected to the depressurization process.
  • the pillar is not particularly limited, for example, a wick structure is coated around a pillar-shaped metal member (e.g., copper member) in order to reduce flow path resistance when liquid-phase working fluid flows back. Examples include pillars of composite materials, pillar-shaped sintered bodies of metal powder such as copper powder, and the like.
  • Examples of the material for the container 19 include stainless steel, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, tin, tin alloy, titanium, titanium alloy, nickel, and nickel alloy.
  • the material of the first radiation fin 21 and the second radiation fin 31 is not particularly limited, and examples thereof include metal materials such as copper, copper alloy, aluminum, and aluminum alloy.
  • the working fluid sealed in the internal space of the container 19 can be selected as appropriate depending on its compatibility with the material of the container 19, and for example, water can be used.
  • the heat sink 1 may be forcedly cooled by a blower fan (not shown), if necessary. Cooling air from the blower fan is supplied along the main surface of the first radiation fins 21, thereby promoting cooling of the first radiation fin group 20.
  • a heating element 100 which is an object to be cooled, is thermally connected to one end of the container 19 of the heat transport member 10.
  • the heat receiving part 41 located at one end of the container 19 receives heat from the heating element 100, the heat is transferred from the heating element 100 to the liquid-phase working fluid sealed in the internal space of the container 19 in the heat receiving part 41 of the heat transport member 10.
  • the heat is transferred and the liquid phase working fluid undergoes a phase change to a gas phase working fluid.
  • the phase-changed gas phase working fluid passes through the vapor flow path from the heat receiving part 41 of the heat transport member 10, through the heat insulating part 43 located in the center of the heat transport member 10, and is located at the other end of the container 19. It flows to the heat radiation part 42.
  • the gas-phase working fluid flows from the heat receiving part 41 located at one end of the container 19 through the heat insulating part 43 to the heat radiating part 42 located at the other end of the container 19, so that the heat from the heating element 100 is transported.
  • the member 10 is transported from one end to the other end.
  • the gas-phase working fluid that has flowed from one end to the other end of the heat transport member 10 releases latent heat by the heat exchange action of the first radiation fin group 20 and changes its phase from the gas phase to the liquid phase.
  • the released latent heat is transferred to the first radiation fin group 20 that is thermally connected to the heat radiation part 42 of the heat transport member 10.
  • the heat transferred from the container 19 to the first radiation fin group 20 is released to the external environment of the heat sink 1 via the first radiation fin group 20.
  • the working fluid which has released latent heat and changed its phase from the gas phase to the liquid phase, passes from the heat radiating section 42 of the heat transport member 10 through the heat insulating section 43 to the heat receiving section 41 due to the capillary force of the wick structure provided in the container 19. Reflux to.
  • the heat sink 1 when the gas phase working fluid flows from the heat receiving part 41 of the heat transport member 10 to the heat insulating part 43, a part of the gas phase working fluid flows through the heat transfer member 39 in the heat insulating part 43. Due to the heat exchange action of the second radiation fin group 30, latent heat is released and the phase changes from a gas phase to a liquid phase. The released latent heat is transferred to the second radiation fin group 30 which is thermally connected to the heat insulating section 43 of the heat transport member 10. The heat transferred from the container 19 to the second radiation fin group 30 is released to the external environment of the heat sink 1 via the second radiation fin group 30.
  • the working fluid which has released latent heat in the heat insulating part 43 and changed its phase from a gas phase to a liquid phase, returns from the heat insulating part 43 of the heat transport member 10 to the heat receiving part 41 due to the capillary force of the wick structure provided in the container 19. do.
  • the second heat radiation fin group 30, which is a heat transfer member 39, is installed in the heat insulation part 43 located between the heat receiving part 41 and the heat radiation part 42 of the heat transport member 10. Since the heat exchange function of the second radiation fin group 30 radiates heat from the heat sink 1 at the heat insulating section 43, heat is released from the working fluid at the heat insulating section 43. As heat is released from the gas phase working fluid in the heat insulating section 43, a part of the gas phase working fluid is transferred from the gas phase to the liquid phase not in the heat radiating section 42 but in the heat insulating section 43 adjacent to the heat receiving section 41.
  • the phase changes to Therefore, as a part of the gas-phase working fluid flowing through the heat insulating part 43 changes to a liquid phase, a part of the liquid-phase working fluid changes from the gas phase to the liquid phase in the heat radiation part 42. Compared to the working fluid, the return distance to the heat receiving part 41 is shortened, and the return of the liquid phase working fluid to the heat receiving part 41 is facilitated. In addition, a part of the working fluid in the gas phase undergoes a phase change from the gas phase to the liquid phase in the heat insulating part 43 rather than in the heat radiating part 42, which is more likely to freeze than the heat receiving part 41 and the heat insulating part 43. Freezing of the working fluid is prevented. Therefore, according to the aspect of the heat sink 1, it is possible to prevent the heat transport member 10 from drying out even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid without impairing the heat transport characteristics.
  • the heat transfer member 39 is the second radiation fin group 30
  • heat is smoothly transferred from the gas phase working fluid flowing through the heat insulating part 43 by the heat exchange action of the second radiation fin group 30. Therefore, the phase change of the gas phase working fluid to the liquid phase in the heat insulating section 43 is smoothed. Therefore, in the heat sink 1, the return of the liquid-phase working fluid to the heat receiving part 41 is made smoother, and freezing of the liquid-phase working fluid is reliably prevented, so that the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid. Even at low temperatures, dryout of the heat transport member 10 can be more reliably prevented.
  • the fin area of the second radiation fin group 30 is smaller than the fin area of the first radiation fin group 20 thermally connected to the heat radiation part 42, so that the heat sink 1 in the heat insulation part 43 Since it is possible to prevent heat radiation from being excessively promoted, dryout of the heat transport member 10 can be more reliably prevented even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid.
  • the second heat dissipation fin group 30, which is the heat transfer member 39, is arranged with a predetermined interval 33 from the first heat dissipation fin group 20, thereby promoting heat dissipation from the entire heat sink 1. Since excessive drying can be prevented, dryout of the heat transport member 10 can be more reliably prevented even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid.
  • the entire heating element 100 can be cooled uniformly.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating an outline of a heat sink according to a second embodiment of the present invention.
  • the second radiation fin group 30 which is a heat exchange member is provided in the heat insulation part 43 as the heat transfer member 39, but instead of this, as shown in FIG.
  • a heat pipe 35 having an internal space (second internal space) in which a working fluid (second working fluid) is sealed is used as the heat transfer member 39. It is thermally connected to the heat insulating section 43.
  • a plurality of (three in FIG. 3) heat pipes 35, 35, 35, . . . are thermally connected to the outer surface of the heat insulating portion 43.
  • the plurality of heat pipes 35, 35, 35, . . . are arranged in parallel along the width direction W of the heat transport member 10.
  • the heat pipe 35 is attached to the outer surface of the other plate-like body 12 of the heat-insulating portion 43 of the heat transport member 10 along the surface direction of the container 19 .
  • the heat pipe 35 is a tubular body.
  • the internal space of the heat pipe 35 is sealed from the outside environment, and the pressure is reduced by degassing.
  • the heat pipe 35 is a heat transport member that transports heat along the longitudinal direction.
  • the container 19 has a heat insulating part 43 that becomes wider as it goes from the heat receiving part 41 to the heat radiating part 42 in plan view. Accordingly, among the plurality of heat pipes 35, 35, 35, . . . , the heat pipe 35 located at the end portion in the width direction W of the heat transport member 10 has an outwardly bent portion.
  • the heat pipe 35 extends from the heat insulating section 43 of the heat transport member 10 to the heat receiving section 41. Therefore, the heat pipe 35 is thermally connected to the heat generating element 100 via the container 19 of the heat transport member 10 in the heat receiving section 41 . As described above, the heat pipe 35 transports the heat of the heating element 100 from the heat receiving part 41 of the heat transporting member 10 to the heat insulating part 43 on the outer surface of the container 19, in addition to the heat transporting function of the heat transporting member 10.
  • a portion corresponding to the heat receiving portion 41 of the heat transport member 10 is a heat receiving portion (evaporation portion) of the heat pipe 35, and a portion corresponding to the heat insulating portion 43 of the heat transport member 10 is a portion of the heat pipe 35.
  • This is a heat dissipation section (condensation section).
  • the heat insulating portion 43 is a portion where heat is actively input to the heat transport member 10.
  • the heat pipe 35 which is the heat transfer member 39, is arranged with a predetermined distance 33 from the first radiation fin group 20. Therefore, the heat pipe 35 is not connected to the first radiation fin group 20. That is, the heat pipe 35 does not extend to the first radiation fin group 20 and is not thermally connected to the first radiation fin group 20. From the above, even in the heat sink 2, neither the heat transfer member 39 nor the first heat radiation fin group 20 is provided at the boundary between the heat insulation part 43 and the heat radiation part 42 of the heat transport member 10. Moreover, the heat transfer member 39 is not provided near the heat radiation part 42 in the heat insulation part 43 of the heat transport member 10 .
  • the material of the container of the heat pipe 35 includes, for example, stainless steel, copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, tin, tin alloy, titanium, titanium alloy, nickel, nickel alloy, etc. can be mentioned.
  • the working fluid sealed in the internal space of the container of the heat pipe 35 can be selected as appropriate depending on the compatibility with the material of the container, and for example, water can be used.
  • the first radiation fin 21 is divided into both sides of the container 19 so as to thermally contact the container 19. It is connected.
  • a heat pipe 35 which is a heat transfer member 39 is installed on the outer surface of a heat insulating part 43 located between a heat receiving part 41 and a heat radiating part 42 of a heat transport member 10. Due to the connection, heat is input from the heat pipe 35 to the heat transport member 10 at the heat insulating portion 43 of the heat transport member 10 due to the heat transport action of the heat pipe 35 . Therefore, in the heat sink 2, the working fluid sealed in the heat transport member 10 receives heat in the heat insulating portion 43 of the heat transport member 10.
  • the liquid-phase working fluid sealed in the heat transport member 10 receives heat in the heat-insulating part 43, so that the liquid-phase working fluid of the heat-transporting member 10 receives heat from the heat-receiving part 41 to the heat-insulating part 43, and as a result, the heat-insulating part 43 and the heat radiating section 42 adjacent to the heat insulating section 43, the liquid-phase working fluid of the heat transport member 10 is prevented from freezing. Therefore, according to the aspect of the heat sink 2, it is possible to prevent the heat transport member 10 from drying out even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid without impairing the heat transport characteristics.
  • the heat transfer member 39 is a heat pipe 35 having an internal space sealed with a working fluid, heat transfer to the heat insulating portion 43 of the heat transport member 10 is smoothed, and the heat transfer member 39 is smoothed.
  • the heat transfer member 39 is smoothed.
  • the heat pipe 35 extends from the heat insulating part 43 of the heat transport member 10 to the heat receiving part 41, the heat transport action of the heat pipe 35, which is the heat transport member 39, causes the heat transport member 10 to Heat transport from the heat receiving section 41 to the heat insulating section 43 is promoted. Therefore, the amount of heat received by the liquid phase working fluid sealed in the heat transporting member 10 in the heat insulating part 43 increases reliably, and the liquid phase of the heat transporting member 10 in the heat insulating part 43 and the heat radiating part 42 adjacent to the heat insulating part 43 increases. Freezing of the working fluid is further reliably prevented.
  • the heat pipe 35 which is the heat transfer member 39, is arranged with a predetermined distance 33 from the first radiation fin group 20, so that the heat radiation from the entire heat sink 2 is prevented from being excessively promoted. Therefore, even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid, dryout of the heat transport member 10 can be more reliably prevented.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an outline of a heat sink according to a third embodiment of the present invention.
  • the heat transport member 10 is a vapor chamber in which the container 19 has a planar shape and the entire internal space of the container 19 is integrated.
  • the heat transport member 10 is a heat pipe group 60 in which a plurality of heat pipes 61, 61, 61... are arranged in parallel.
  • the heat insulating portion 43 of the heat pipe group 60, which is the heat transport member 10 is flattened, and a plurality of second radiation fins 31, 31, 31, ... are erected to form a second radiation fin group 30.
  • the second radiation fin group 30, which is the heat transfer member 39 is arranged at a predetermined distance 33 from the first radiation fin group 20.
  • the heat transport member 10 has a configuration of a heat pipe group 60 in which a plurality of heat pipes 61, 61, 61... are arranged in parallel, so the internal space of the heat transport member 10 is divided into a plurality of parts.
  • the structure is as follows.
  • the heat pipe 61 is a tubular body having a radial direction and a longitudinal direction.
  • the heat pipe 61 is a member having an internal space filled with a working fluid, and the internal space of the heat pipe 61 is depressurized by degassing. From the above internal structure, the heat pipe 61 is a member having a heat transport function.
  • a plurality of heat pipes 61, 61, 61, . . . are arranged in parallel along the radial direction of the heat pipes 61.
  • the heat pipe 61 is bent into an L shape.
  • the heat pipe 61 located on the left side of the heat pipe group 60 is bent leftward at the heat radiating section 42 and extends leftward through the heat radiating section 42 .
  • the heat pipe 61 located on the right side of the heat pipe group 60 is bent rightward at the heat dissipation section 42 and extends rightward through the heat dissipation section 42 .
  • the second radiation fin group 30 has a configuration in which a plurality of second radiation fins 31, 31, 31, . 31, 31, 31... are fixed. Therefore, the plurality of second radiation fins 31, 31, 31, . . . are integrated by the plate 32.
  • the plate 32 of the second radiation fin group 30 extends along the width direction W of the heat transport member 10, and the plate 32 is in contact with the outer surface of the flattened heat pipe group 60.
  • the second radiation fin group 30, which is a heat transfer member 39, is thermally connected to the heat insulating part 43 located between the heat receiving part 41 and the heat radiation part 42 of the heat pipe group 60, which is the heat transport member 10.
  • heat is radiated from the heat sink 3 at the heat insulating section 43 due to the heat exchange action of the second radiation fin group 30, so that heat is radiated from the working fluid at the heat insulating section 43.
  • a part of the working fluid in the gas phase undergoes a phase change from the gas phase to the liquid phase in the heat insulating part 43 rather than in the heat radiating part 42, which is more likely to freeze than the heat receiving part 41 and the heat insulating part 43. Freezing of the working fluid is prevented. Therefore, the heat sink 3 can also prevent the heat transport member 10 from drying out, without impairing the heat transport properties, even if the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid.
  • the first radiation fins are erected on both sides of the container, but the first radiation fins may be erected only on one side of the container.
  • the heat transfer member was provided only on the surface to which the heating element is not thermally connected among both surfaces of the container of the heat transport member, but instead of this, The heat transfer member may be provided on both sides of the container of the heat transport member, or may be provided only on the surface to which the heating element is thermally connected.
  • a plurality of second heat dissipation fins were fixed to the plate, but instead of this, a plurality of independent U-shaped second heat dissipation fins were connected. It may be a mode. Further, a heat pipe extending from the heat receiving section to the heat insulating section may be further thermally connected to the heat sink of the third embodiment as a heat transfer member.
  • the heat sink of the present invention can prevent dryout even when the operating environment temperature is lower than the melting point of the working fluid, so it is particularly useful in the field of cooling heating elements such as electronic components installed in low-temperature environments. It has high utility value.
  • heat sink 10 heat transport member 20 first radiation fin group 21 first radiation fin 30 second radiation fin group 31 second radiation fin 35 heat pipe 39 heat transfer member 41 heat receiving part 42 heat radiation part 43 insulation part

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Abstract

熱輸送特性を損なうことなく、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であってもドライアウトを防止することができるヒートシンクを提供する。　発熱体と熱的に接続される受熱部を有する熱輸送部材と、前記熱輸送部材の放熱部にて熱的に接続された、複数の第１の放熱フィンが配置された第１の放熱フィン群と、を備え、前記熱輸送部材が、前記受熱部から前記放熱部まで連通し、且つ作動流体が封入された内部空間を有し、前記熱輸送部材の、前記受熱部と前記放熱部の間に位置する断熱部に、伝熱部材が熱的に接続されているヒートシンク。

Description

ヒートシンク
　本発明は、電気・電子部品等の発熱体を冷却するヒートシンクに関する。
　電子機器の高機能化に伴い、電子機器内部には、電子部品等の発熱体を含め、多数の部品が高密度に搭載されている。また、電子機器の高機能化に伴い、電子部品等の発熱体の発熱量が増大している。電子機器内部の電子部品等の発熱体を冷却する手段として、作動流体が減圧封入された内部空間を有するヒートパイプ、作動流体が減圧封入された内部空間を有するベーパーチャンバ、上記したヒートシンクやベーパーチャンバを備えたヒートシンクが使用されることがある。
　ヒートシンクやベーパーチャンバの使用環境温度が、作動流体の融点よりも低温である場合、ヒートシンクやベーパーチャンバの内部空間に封入された作動流体は凍結している。従って、ヒートシンクやベーパーチャンバの使用環境温度が作動流体の融点よりも低温である場合、ヒートシンクやベーパーチャンバが冷却対象である発熱体から受熱すると、作動流体は凍結している状態にて、ヒートシンクやベーパーチャンバが起動することとなる。
　図５に示すように、従来のヒートシンク１０１では、作動流体は凍結している状態にて、ヒートシンクやベーパーチャンバ等の熱輸送部１１０が、受熱部１４１にて発熱体１００から所定の熱量Ｑinにて受熱すると、受熱部１４１にて、凍結している固相の作動流体２００が気相の作動流体２０１へ相変化する。気相の作動流体２０１は、受熱部１４１から熱輸送部１１０の断熱部１４２を介して、放熱フィン群１２０が熱的に接続された熱輸送部１１０の放熱部１４３へ流通する。放熱部１４３へ流通した気相の作動流体２０１は、放熱フィン群１２０の熱交換作用によって液相の作動流体２０２に相変化して、潜熱として所定の熱量Ｑoutを放出する。
　しかし、ヒートシンク１０１の使用環境温度が、作動流体の融点よりも低温である場合、放熱部１４３にて、液相の作動流体２０２が凍結して固相の作動流体２００に相変化してしまう。放熱部１４３にて液相の作動流体２０２が凍結してしまうと、作動流体が放熱部１４３から受熱部１４１へ還流できずに、熱輸送部１１０がドライアウトしてしまう。
　熱輸送部が、受熱部にて発熱体から受熱して、受熱部にて、作動流体が気相の作動流体へ相変化し、気相の作動流体が、受熱部から熱輸送部の断熱部を介して、放熱フィン群が熱的に接続された熱輸送部の放熱部１４３へ流通し、放熱部へ流通した気相の作動流体が、放熱フィン群の熱交換作用によって液相の作動流体に相変化して潜熱を放出するヒートシンクとして、特許文献１が提案されている。
　特許文献１では、熱輸送部材の一方端に位置する受熱部と熱輸送部材の他方端に位置する放熱部との間に位置する中間部が、断熱部として機能する。断熱部は、放熱フィン群も発熱体も熱的に接続されていない部位となっている。従って、特許文献１のヒートシンクでは、断熱部は、熱輸送部材への積極的な入熱も熱輸送部材からの積極的な放熱も行われない部位となっている。
　そこで、作動流体の凍結を防止するために、ヒートパイプの作動流体として、グリコール類を含有した水を用いることが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、作動流体としてグリコール類を含有した水を用いることで、純粋な水と比較して融点が低下することから、ヒートシンクやベーパーチャンバの使用環境が低温であっても、作動流体が凍結せずに放熱部から受熱部へ還流してドライアウトを防止するというものである。
　しかし、特許文献１では、作動流体にグリコール類等の有機溶媒を混合するので、ヒートパイプの熱輸送特性が低下してしまうという問題があった。また、特許文献１では、有機溶媒がヒートパイプの内部空間に封入されているので、熱輸送特性の長期信頼性が低下するという問題があった。
特開２０２０－１７６７５２号公報 特開２００５－００９７５２号公報
　上記事情に鑑み、本発明は、熱輸送特性を損なうことなく、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であってもドライアウトを防止することができるヒートシンクを提供することを目的とする。
　本発明のヒートシンクの構成の要旨は、以下の通りである。
　［１］発熱体と熱的に接続される受熱部を有する熱輸送部材と、前記熱輸送部材の放熱部にて熱的に接続された、複数の第１の放熱フィンが配置された第１の放熱フィン群と、を備え、
前記熱輸送部材が、前記受熱部から前記放熱部まで連通し、且つ第１の作動流体が封入された第１の内部空間を有し、
　前記熱輸送部材の、前記受熱部と前記放熱部の間に位置する断熱部に、伝熱部材が熱的に接続されているヒートシンク。
　［２］前記伝熱部材が、熱交換部材である［１］に記載のヒートシンク。
　［３］前記熱交換部材が、複数の第２の放熱フィンが配置された第２の放熱フィン群である［２］に記載のヒートシンク。
　［４］前記第２の放熱フィン群のフィン面積が、前記第１の放熱フィン群のフィン面積よりも小さい［３］に記載のヒートシンク。
　［５］前記伝熱部材が、第２の作動流体が封入された第２の内部空間を有するヒートパイプである［１］に記載のヒートシンク。
　［６］前記ヒートパイプが、前記断熱部から前記受熱部まで延在している［５］に記載のヒートシンク。
　［７］前記伝熱部材が、前記第１の放熱フィン群と所定の間隔をあけて配置されている［１］乃至［６］のいずれか１つに記載のヒートシンク。
　［８］前記熱輸送部材の内部空間が、一体である［１］乃至［７］のいずれか１つに記載のヒートシンク。
　［９］前記熱輸送部材の前記放熱部が、前記受熱部よりも拡幅されている［１］乃至［８］のいずれか１つに記載のヒートシンク。
　上記態様では、熱輸送部材のうち、冷却対象である発熱体と熱的に接続される部位が受熱部として機能し、第１の放熱フィンと熱的に接続された部位が熱輸送部材の放熱部として機能する。また、熱輸送部材のうち、受熱部と放熱部の間の部位が、断熱部として機能し、断熱部には伝熱部材が熱的に接続されている。熱輸送部材の受熱部では、作動流体（第１の作動流体）が発熱体から受熱して液相から気相へ相変化し、熱輸送部材の放熱部では、気相の作動流体が潜熱を放出して気相から液相へ相変化する。また、上記態様では、気相の作動流体が、熱輸送部材の受熱部から、断熱部を通って放熱部まで流通し、液相の作動流体が、熱輸送部材の放熱部から、断熱部を通って受熱部まで流通する。従って、発熱体の熱は、熱輸送部材によって、熱輸送部材の受熱部から、断熱部を介して熱輸送部材の放熱部まで輸送される。
　また、上記態様では、断熱部には伝熱部材が熱的に接続されているので、発熱体の熱が、熱輸送部材の受熱部から断熱部を介して熱輸送部材の放熱部まで輸送されるにあたり、断熱部でもヒートシンクへ入熱またはヒートシンクから放熱する。すなわち、本発明のヒートシンクでは、断熱部は、熱輸送部材への積極的な入熱または熱輸送部材からの積極的な放熱が行われる部位である。
　本発明のヒートシンクの態様では、熱輸送部材の受熱部と放熱部の間に位置する断熱部に伝熱部材が熱的に接続されていることにより、伝熱部材の伝熱作用によって断熱部にて熱輸送部材へ入熱または熱輸送部材から放熱するので、断熱部において作動流体（第１の作動流体）が受熱し、または断熱部において作動流体から熱が放出される。断熱部において液相の作動流体が受熱することで、熱輸送部材内部に封入された液相の作動流体が受熱部から断熱部にわたって受熱して、ひいては、断熱部及び断熱部に隣接した放熱部における熱輸送部材内部に封入された液相の作動流体の凍結が防止される。また、断熱部において気相の作動流体から熱が放出されることで、気相の作動流体の一部は、放熱部ではなく、受熱部に隣接した断熱部にて気相から液相へ相変化する。従って、断熱部を流通する気相の作動流体の一部が液相へ相変化することで、液相の作動流体の一部は受熱部までの還流距離が短縮化されて、液相の作動流体の受熱部への還流が円滑化される。また、気相の作動流体の一部は、受熱部及び断熱部と比較して凍結しやすい放熱部ではなく、断熱部にて気相から液相へ相変化するので、液相の作動流体の凍結が防止される。
　上記から、本発明のヒートシンクの態様によれば、熱輸送特性を損なうことなく、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材のドライアウトを防止することができる。
　本発明のヒートシンクの態様によれば、伝熱部材が熱交換部材であり、前記熱交換部材が複数の第２の放熱フィンが配置された第２の放熱フィン群であることにより、第２の放熱フィン群の熱交換作用によって断熱部を流通する気相の作動流体から熱が円滑に放出されるので、断熱部における気相の作動流体の液相への相変化が円滑化される。従って、本発明のヒートシンクの態様によれば、液相の作動流体の受熱部への還流がより円滑化され、また、液相の作動流体の凍結が確実に防止されるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材のドライアウトをより確実に防止することができる。
　本発明のヒートシンクの態様によれば、伝熱部材である第２の放熱フィン群のフィン面積が、放熱部に熱的に接続された第１の放熱フィン群のフィン面積よりも小さいことにより、断熱部におけるヒートシンクからの放熱が促進され過ぎるのを防止できるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材のドライアウトをより確実に防止することができる。
　本発明のヒートシンクの態様によれば、伝熱部材が作動流体（第２の作動流体）の封入された内部空間（第２の内部空間）を有するヒートパイプであることにより、熱輸送部材の断熱部への伝熱が円滑化されて断熱部において熱輸送部材に封入された液相の作動流体の受熱が促進されることで、断熱部及び断熱部に隣接した放熱部における熱輸送部材の液相の作動流体の凍結がより確実に防止される。従って、本発明のヒートシンクの態様によれば、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材のドライアウトをより確実に防止することができる。
　本発明のヒートシンクの態様によれば、前記ヒートパイプが熱輸送部材の断熱部から受熱部まで延在していることにより、伝熱部材であるヒートパイプにより熱輸送部材の受熱部から断熱部への熱輸送が促進されるので、断熱部において熱輸送部材の液相の作動流体の受熱量が確実に増大して、断熱部及び断熱部に隣接した放熱部における熱輸送部材の液相の作動流体の凍結がさらに確実に防止される。
　本発明のヒートシンクの態様によれば、伝熱部材が第１の放熱フィン群と所定の間隔をあけて配置されていることにより、ヒートシンク全体からの放熱が促進され過ぎるのを防止できるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材のドライアウトをより確実に防止することができる。
　本発明のヒートシンクの態様によれば、熱輸送部材の内部空間が一体であることにより、発熱体に発熱ムラが生じていても、発熱体全体を均一に冷却できる。
本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する側面図である。 本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する平面図である。 本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する斜視図である。 従来のヒートシンクの概要を説明する側面図である。
　以下に、本発明の実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。先ず、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクについて説明する。図１は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する側面図である。
　図１、２に示すように、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンク１は、発熱体１００と熱的に接続される受熱部（蒸発部）４１を有する熱輸送部材１０と、熱輸送部材１０と熱的に接続された第１の放熱フィン群２０と、を備えている。ヒートシンク１では、熱輸送部材１０は１つである。第１の放熱フィン群２０が熱的に接続されている熱輸送部材１０の部位が、放熱部（凝縮部）４２である。熱輸送部材１０の放熱部４２にて、第１の放熱フィン群２０が熱輸送部材１０と熱的に接続されている。
　熱輸送部材１０は、中空の空洞部を有するコンテナ１９と、空洞部を流通する作動流体（第１の作動流体）とを有している。空洞部内には、毛細管力を有するウィック構造体（図示せず）が収納されている。コンテナ１９は、一方の板状体１１と、一方の板状体１１と対向する他方の板状体１２と、を重ね合わせることにより形成されている。
　一方の板状体１１は平面部の縁部に平面部から立設した側壁を有する板状である。他方の板状体１２も、平面部の縁部に平面部から立設した側壁を有する板状である。従って、一方の板状体１１と他方の板状体１２は、いずれも凹形状となっている。凹形状の一方の板状体１１と凹形状の他方の板状体１２とを重ね合わせることにより、空洞部を有するコンテナ１９が形成される。従って、コンテナ１９の形状は平面型であり、熱輸送部材１０はベーパーチャンバの構成である。コンテナ１９の内部空間（第１の内部空間）である空洞部は、外部環境に対して密閉されており、脱気処理により減圧されている。
　熱輸送部材１０の内部空間は、受熱部４１から放熱部４２まで連通しており、熱輸送部材１０の内部空間には、作動流体が封入されている。また、熱輸送部材１０の内部空間は、その全体が一体となっている。
　コンテナ１９外面のうち、冷却対象である発熱体１００が熱的に接続される部位が受熱部４１であり、発熱体１００がコンテナ１９に熱的に接続されることで、ヒートシンク１の冷却作用により発熱体１００が冷却される。熱輸送部材１０では、一方端に発熱体１００が熱的に接続されているので、一方端に受熱部４１が形成されている。また、発熱体１００は、コンテナ１９外面のうち、一方の板状体１１に熱的に接続されている。
　熱輸送部材１０は、発熱体１００の位置から所定方向へ延在しており、コンテナ１９の一方端に対向する他方端に、第１の放熱フィン群２０が熱的に接続されている。第１の放熱フィン群２０が熱的に接続されている熱輸送部材１０の他方端が、熱輸送部材１０の放熱部４２として機能する。
　熱輸送部材１０の放熱部４２は、受熱部４１よりも拡幅されている。ヒートシンク１では、熱輸送部材１０の放熱部４２は、熱輸送部材１０の平面方向に沿って、熱輸送部材１０の熱輸送方向Ｈに対して略直交方向（幅方向Ｗ）に延在している。また、熱輸送部材１０の放熱部４２は、２方向に延在している。ヒートシンク１では、放熱部４２の延在方向が熱輸送部材１０の熱輸送方向Ｈと平行ではないので、熱輸送部材１０から輸送された熱は、放熱部４２によって、熱輸送部材１０の延在方向とは異なる方向へ拡散される。従って、熱輸送部材１０の熱輸送方向Ｈにおけるヒートシンク１の寸法の増大を防止することができるので、ヒートシンク１の省スペース化を図ることができる。また、熱輸送部材１０の放熱部４２は、受熱部４１よりも拡幅されているので、第１の放熱フィン群２０を構成する第１の放熱フィン２１の設置枚数を増大させることができる。
　熱輸送部材１０では、コンテナ１９の一方端に位置する受熱部４１とコンテナ１９の他方端に位置する放熱部４２との間に位置する、熱輸送方向Ｈの中間部が、断熱部４３として機能する。断熱部４３は、第１の放熱フィン群２０も発熱体１００も熱的に接続されていない部位である。発熱体１００から受熱部４１へ伝達された熱は、熱輸送部材１０の延在方向に沿って、受熱部４１から断熱部４３を介して放熱部４２へ輸送される。
　ヒートシンク１では、断熱部４３の幅方向Ｗの寸法は、受熱部４１の幅方向Ｗの寸法と略同じとなっている。また、熱輸送部材１０では、受熱部４１、断熱部４３及び放熱部４２は、同一平面上に沿って延在している。
　ヒートシンク１では、第１の放熱フィン群２０には、放熱部４２の外面に立設された複数の第１の放熱フィン２１、２１、２１・・・が配置されている。複数の第１の放熱フィン２１、２１、２１・・・が、熱輸送部材１０の熱輸送方向Ｈに対して略直交方向に延在する放熱部４２に沿って所定間隔にて並列配置されて、第１の放熱フィン群２０が形成されている。ヒートシンク１では、第１の放熱フィン群２０を形成している複数の第１の放熱フィン２１、２１、２１・・・の高さは、いずれも略同じとなっている。
　ヒートシンク１では、第１の放熱フィン群２０は、コンテナ１９の一方の板状体１１と他方の板状体１２に、それぞれ、設けられている。上記から、熱輸送部材１０の熱輸送方向Ｈの他方端では、第１の放熱フィン２１は、コンテナ１９の両面（すなわち、一方の板状体１１と他方の板状体１２）に分割された態様で、コンテナ１９に熱的に接続されている。
　図１、２に示すように、ヒートシンク１では、熱輸送部材１０の、受熱部４１と放熱部４２の間に位置する断熱部４３に、伝熱部材３９が熱的に接続されている。ヒートシンク１では、伝熱部材３９として、熱交換部材が使用されており、具体的には、熱交換部材として、複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・が配置された第２の放熱フィン群３０が設けられている。
　熱輸送部材１０の断熱部４３の外面に、第２の放熱フィン３１が立設されて、コンテナ１９に第２の放熱フィン３１が熱的に接続されている。上記から、ヒートシンク１では、断熱部４３は、熱輸送部材１０からの積極的な放熱が行われる部位である。第２の放熱フィン３１は、熱輸送部材１０の断熱部４３のうち、コンテナ１９の他方の板状体１２に立設されている。また、第２の放熱フィン３１は、第２の放熱フィン３１の主表面が第１の放熱フィン２１の主表面と略平行となるように、断熱部４３の外面に立設されている。また、第２の放熱フィン３１は、熱輸送部材１０の幅方向Ｗに沿って、所定間隔にて、複数、並列配列されている。複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・が、並列配列されて、第２の放熱フィン群３０を形成している。ヒートシンク１では、第２の放熱フィン群３０を形成している複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・の高さは、いずれも略同じとなっている。また、ヒートシンク１では、第２の放熱フィン３１の高さは、第１の放熱フィン２１の高さよりも低い態様となっている。
　一方で、熱輸送部材１０の断熱部４３のうち、コンテナ１９の一方の板状体１１には、第２の放熱フィン３１は立設されていない。また、伝熱部材３９である第２の放熱フィン３１は、熱輸送部材１０の受熱部４１には設けられていない。
　ヒートシンク１では、第２の放熱フィン群３０のフィン面積は、第１の放熱フィン群２０のフィン面積よりも小さい態様となっている。すなわち、第２の放熱フィン群３０を構成している全ての第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・のフィン面積の総計は、第１の放熱フィン群２０を構成している全ての第１の放熱フィン２１、２１、２１・・・のフィン面積の総計よりも小さい態様となっている。上記から、第２の放熱フィン群３０の放熱量は、第１の放熱フィン群２０の放熱量よりも小さい構造となっている。すなわち、放熱部４２を構成する第１の放熱フィン群２０の冷却特性は、断熱部４３に設けられた伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０の冷却特性よりも高い構造となっている。上記から、ヒートシンク１では、放熱部４２の冷却特性が断熱部４３の冷却特性よりも高い点で、放熱部４２と断熱部４３は機能と構造が相違する。
　なお、フィン面積とは、薄板状である放熱フィン（第１の放熱フィン２１、第２の放熱フィン３１）の主表面の面積を意味する。
　また、ヒートシンク１では、それぞれの第２の放熱フィン３１のフィン面積は、それぞれの第１の放熱フィン２１のフィン面積よりも小さい態様となっている。また、ヒートシンク１では、第２の放熱フィン３１の設置枚数は、第１の放熱フィン２１の設置枚数よりも少ない態様となっている。なお、それぞれの第２の放熱フィン３１のフィン面積が、それぞれの第１の放熱フィン２１のフィン面積よりも大きいまたは同等の態様であっても、あるいは、第２の放熱フィン３１の設置枚数が、第１の放熱フィン２１の設置枚数よりも多いまたは同数の態様であっても、第２の放熱フィン群３０を構成している全ての第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・のフィン面積の総計が、第１の放熱フィン群２０を構成している全ての第１の放熱フィン２１、２１、２１・・・のフィン面積の総計よりも小さい態様であればよい。
　ヒートシンク１では、伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０は、第１の放熱フィン群２０と所定の間隔３３をあけて配置されている。従って、第２の放熱フィン群３０は、第１の放熱フィン群２０とは連設されていない。熱輸送部材１０の断熱部４３と放熱部４２との境界部には、伝熱部材３９も第１の放熱フィン群２０も設けられていない。また、熱輸送部材１０の断熱部４３のうち、放熱部４２近傍には、伝熱部材３９は設けられていない。
　ヒートシンク１では、発熱体１００の熱は、受熱部４１から、伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０が熱的に接続された断熱部４３を介して、第１の放熱フィン群２０が熱的に接続された放熱部４２へ輸送され、放熱部４２の第１の放熱フィン群２０の熱交換作用により外部環境へ放出される。また、発熱体１００の熱の一部は、断熱部４３の第２の放熱フィン群３０の熱交換作用により外部環境へ放出される。
　コンテナ１９の空洞部には、毛細管力を生じるウィック構造体（図示せず）が設けられている。ウィック構造体は、例えば、コンテナ１９の内面全体にわたって設けられている。ウィック構造体の毛細管力によって、熱輸送部材１０の放熱部４２にて気相から液相へ相変化した作動流体が、熱輸送部材１０の放熱部４２から断熱部４３を介して受熱部４１へ還流する。また、ウィック構造体の毛細管力によって、熱輸送部材１０の断熱部４３にて気相から液相へ相変化した作動流体が、熱輸送部材１０の断熱部４３から受熱部４１へ還流する。
　ウィック構造体としては、特に限定されないが、例えば、銅粉等の金属粉の焼結体、金属線からなる金属メッシュ、不織布、コンテナ１９の内面に形成されたグルーブ（複数の細溝）等、またはそれらを組み合わせたものを挙げることができる。
　気相の作動流体は、蒸気流路（図示せず）によって、コンテナ１９全体にわたって流通することができる。蒸気流路は、コンテナ１９の内部空間であり、コンテナ１９全体にわたって延在している。また、蒸気流路には、必要に応じて、コンテナ１９の減圧処理されている内部空間を維持するために、支持部であるピラー（図示せず）を設けてもよい。ピラーとしては、特に限定されないが、液相の作動流体が還流するときの流路抵抗を低減するために、例えば、柱形状の金属部材（例えば、銅部材）の周囲にウィック構造体が被覆された複合材のピラー、柱形状である銅粉等の金属粉の焼結体等を挙げることができる。
　コンテナ１９の材質としては、例えば、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金等を挙げることができる。第１の放熱フィン２１と第２の放熱フィン３１の材質は、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料を挙げることができる。
　コンテナ１９の内部空間に封入される作動流体としては、コンテナ１９の材質との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水を挙げることができる。
　また、ヒートシンク１は、必要に応じて、送風ファン（図示せず）により強制空冷されてもよい。送風ファンからの冷却風が、第１の放熱フィン２１の主表面に沿って供給されることで、第１の放熱フィン群２０の冷却が促進される。
　次に、ヒートシンク１の冷却機能のメカニズムについて説明する。まず、熱輸送部材１０のコンテナ１９の一方端に被冷却体である発熱体１００を熱的に接続する。コンテナ１９の一方端に位置する受熱部４１にて発熱体１００から受熱すると、熱輸送部材１０の受熱部４１において、発熱体１００からコンテナ１９の内部空間に封入されている液相の作動流体へ熱が伝達されて、液相の作動流体が気相の作動流体へと相変化する。相変化した気相の作動流体は、蒸気流路を、熱輸送部材１０の受熱部４１から、熱輸送部材１０の中央部に位置する断熱部４３を通って、コンテナ１９の他方端に位置する放熱部４２へ流通する。気相の作動流体がコンテナ１９の一方端に位置する受熱部４１から断熱部４３を通ってコンテナ１９の他方端に位置する放熱部４２へ流通することで、発熱体１００からの熱が熱輸送部材１０の一方端から他方端へ輸送される。熱輸送部材１０の一方端から他方端へ流通した気相の作動流体は、第１の放熱フィン群２０の熱交換作用によって潜熱を放出して気相から液相へ相変化する。放出された潜熱は、熱輸送部材１０の放熱部４２に熱的に接続されている第１の放熱フィン群２０へ伝達される。コンテナ１９から第１の放熱フィン群２０へ伝達された熱は、第１の放熱フィン群２０を介してヒートシンク１の外部環境へ放出される。潜熱を放出して気相から液相に相変化した作動流体は、コンテナ１９に設けられたウィック構造体の毛細管力により、熱輸送部材１０の放熱部４２から断熱部４３を通って受熱部４１へ還流する。
　また、ヒートシンク１では、気相の作動流体が熱輸送部材１０の受熱部４１から断熱部４３へ流通する際に、気相の作動流体の一部が、断熱部４３において伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０の熱交換作用によって潜熱を放出して気相から液相へ相変化する。放出された潜熱は、熱輸送部材１０の断熱部４３に熱的に接続されている第２の放熱フィン群３０へ伝達される。コンテナ１９から第２の放熱フィン群３０へ伝達された熱は、第２の放熱フィン群３０を介してヒートシンク１の外部環境へ放出される。断熱部４３において潜熱を放出して気相から液相に相変化した作動流体は、コンテナ１９に設けられたウィック構造体の毛細管力により、熱輸送部材１０の断熱部４３から受熱部４１へ還流する。
　本発明の第１実施形態例に係るヒートシンク１では、熱輸送部材１０の受熱部４１と放熱部４２の間に位置する断熱部４３に伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０が熱的に接続されていることにより、第２の放熱フィン群３０の熱交換作用によって断熱部４３にてヒートシンク１から放熱するので、断熱部４３において作動流体から熱が放出される。断熱部４３において気相の作動流体から熱が放出されることで、気相の作動流体の一部は、放熱部４２ではなく、受熱部４１に隣接した断熱部４３にて気相から液相へ相変化する。従って、断熱部４３を流通する気相の作動流体の一部が液相へ相変化することで、液相の作動流体の一部は、放熱部４２にて気相から液相へ相変化する作動流体と比較して、受熱部４１までの還流距離が短縮化されて、液相の作動流体の受熱部４１への還流が円滑化される。また、気相の作動流体の一部は、受熱部４１及び断熱部４３と比較して凍結しやすい放熱部４２ではなく、断熱部４３にて気相から液相へ相変化するので、液相の作動流体の凍結が防止される。従って、ヒートシンク１の態様によれば、熱輸送特性を損なうことなく、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトを防止することができる。
　また、ヒートシンク１では、伝熱部材３９が第２の放熱フィン群３０であることにより、第２の放熱フィン群３０の熱交換作用によって断熱部４３を流通する気相の作動流体から熱が円滑に放出されるので、断熱部４３における気相の作動流体の液相への相変化が円滑化される。従って、ヒートシンク１では、液相の作動流体の受熱部４１への還流がより円滑化され、また、液相の作動流体の凍結が確実に防止されるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトをより確実に防止することができる。
　また、ヒートシンク１では、第２の放熱フィン群３０のフィン面積が、放熱部４２に熱的に接続された第１の放熱フィン群２０のフィン面積よりも小さいことにより、断熱部４３におけるヒートシンク１からの放熱が促進され過ぎるのを防止できるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトをより確実に防止することができる。
　また、ヒートシンク１では、伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０が第１の放熱フィン群２０と所定の間隔３３をあけて配置されていることにより、ヒートシンク１全体からの放熱が促進され過ぎるのを防止できるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトをより確実に防止することができる。
　また、ヒートシンク１では、熱輸送部材１０の内部空間が一体であることにより、発熱体１００に発熱ムラが生じていても、発熱体１００全体を均一に冷却できる。
　次に、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクについて詳細を説明する。第２実施形態例に係るヒートシンクは、第１実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成要素が共通しているので、第１実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図３は、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する平面図である。
　第１実施形態例に係るヒートシンク１では、断熱部４３に、伝熱部材３９として熱交換部材である第２の放熱フィン群３０が設けられていたが、これに代えて、図３に示すように、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンク２では、伝熱部材３９として、作動流体（第２の作動流体）が封入された内部空間（第２の内部空間）を有するヒートパイプ３５が断熱部４３に熱的に接続されている。ヒートシンク２では、複数（図３では３本）のヒートパイプ３５、３５、３５・・・が断熱部４３の外面に熱的に接続されている。また、複数のヒートパイプ３５、３５、３５・・・は、熱輸送部材１０の幅方向Ｗに沿って並列に配置されている。ヒートパイプ３５は、熱輸送部材１０の断熱部４３のうち、コンテナ１９の面方向に沿って他方の板状体１２の外面に取り付けられている。
　ヒートパイプ３５は、管状体である。ヒートパイプ３５の内部空間は、外部環境に対して密閉されており、脱気処理により減圧されている。ヒートパイプ３５は、長手方向に沿って熱を輸送する熱輸送部材である。
　ヒートシンク２では、コンテナ１９は、平面視にて、断熱部４３が受熱部４１から放熱部４２へ向かうに従って幅広となっている。これに伴い、複数のヒートパイプ３５、３５、３５・・・のうち、熱輸送部材１０の幅方向Ｗ端部に位置するヒートパイプ３５は、外方向への曲げ部を有している。
　図３に示すように、ヒートパイプ３５は、熱輸送部材１０の断熱部４３から受熱部４１まで延在している。従って、ヒートパイプ３５は、受熱部４１において、熱輸送部材１０のコンテナ１９を介して発熱体１００と熱的に接続されている。上記から、ヒートパイプ３５は、コンテナ１９の外面にて、熱輸送部材１０の熱輸送機能とは別に、熱輸送部材１０の受熱部４１から断熱部４３へ発熱体１００の熱を輸送する。ヒートパイプ３５は、熱輸送部材１０の受熱部４１に対応する部位が、ヒートパイプ３５の受熱部（蒸発部）であり、熱輸送部材１０の断熱部４３に対応する部位が、ヒートパイプ３５の放熱部（凝縮部）である。上記から、ヒートシンク２では、断熱部４３は、熱輸送部材１０への積極的な入熱が行われる部位である。
　ヒートシンク２でも、伝熱部材３９であるヒートパイプ３５は、第１の放熱フィン群２０と所定の間隔３３をあけて配置されている。従って、ヒートパイプ３５は、第１の放熱フィン群２０とは連設されていない。すなわち、ヒートパイプ３５は、第１の放熱フィン群２０までは延在しておらず、第１の放熱フィン群２０とは熱的に接続されていない。上記から、ヒートシンク２でも、熱輸送部材１０の断熱部４３と放熱部４２との境界部には、伝熱部材３９も第１の放熱フィン群２０も設けられていない。また、熱輸送部材１０の断熱部４３のうち、放熱部４２近傍には、伝熱部材３９は設けられていない。
　ヒートパイプ３５のコンテナの材質としては、熱輸送部材１０のコンテナ１９と同じく、例えば、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、スズ、スズ合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金等を挙げることができる。ヒートパイプ３５のコンテナの内部空間に封入される作動流体としては、コンテナの材質との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水を挙げることができる。
　なお、ヒートシンク２でも、ヒートシンク１と同様に、熱輸送部材１０の熱輸送方向Ｈの他方端では、第１の放熱フィン２１は、コンテナ１９の両面に分割された態様でコンテナ１９に熱的に接続されている。
　本発明の第２実施形態例に係るヒートシンク２では、熱輸送部材１０の受熱部４１と放熱部４２の間に位置する断熱部４３の外面に伝熱部材３９であるヒートパイプ３５が熱的に接続されていることにより、ヒートパイプ３５の熱輸送作用によって、熱輸送部材１０の断熱部４３にてヒートパイプ３５から熱輸送部材１０へ入熱する。従って、ヒートシンク２では、熱輸送部材１０の断熱部４３において熱輸送部材１０に封入された作動流体が受熱する。断熱部４３において熱輸送部材１０に封入された液相の作動流体が受熱することで、熱輸送部材１０の液相の作動流体が受熱部４１から断熱部４３にわたって受熱して、ひいては、断熱部４３及び断熱部４３に隣接した放熱部４２における、熱輸送部材１０の液相の作動流体の凍結が防止される。従って、ヒートシンク２の態様によれば、熱輸送特性を損なうことなく、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトを防止することができる。
　また、ヒートシンク２では、伝熱部材３９が作動流体の封入された内部空間を有するヒートパイプ３５であることにより、熱輸送部材１０の断熱部４３への伝熱が円滑化されて、断熱部４３において熱輸送部材１０に封入された液相の作動流体の受熱が促進されることで、断熱部４３及び断熱部４３に隣接した放熱部４２において熱輸送部材１０に封入された液相の作動流体の凍結がより確実に防止される。従って、ヒートシンク２では、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトをより確実に防止することができる。
　また、ヒートシンク２では、ヒートパイプ３５が熱輸送部材１０の断熱部４３から受熱部４１まで延在していることにより、伝熱部材３９であるヒートパイプ３５の熱輸送作用により、熱輸送部材１０の受熱部４１から断熱部４３への熱輸送が促進される。従って、断熱部４３における熱輸送部材１０に封入された液相の作動流体の受熱量が確実に増大して、断熱部４３及び断熱部４３に隣接した放熱部４２における熱輸送部材１０の液相の作動流体の凍結がさらに確実に防止される。
　また、ヒートシンク２でも、伝熱部材３９であるヒートパイプ３５が第１の放熱フィン群２０と所定の間隔３３をあけて配置されていることにより、ヒートシンク２全体からの放熱が促進され過ぎるのを防止できるので、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトをより確実に防止することができる。
　次に、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクについて詳細を説明する。第３実施形態例に係るヒートシンクは、第１、第２実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成要素が共通しているので、第１、第２実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については同じ符号を用いて説明する。図４は、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクの概要を説明する斜視図である。
　第１～第２実施形態例に係るヒートシンク１、２では、熱輸送部材１０は、コンテナ１９の形状が平面型であり、コンテナ１９の内部空間全体が一体となっているベーパーチャンバであったが、図４に示すように、第３実施形態例に係るヒートシンク３では、熱輸送部材１０は、複数のヒートパイプ６１、６１、６１・・・が並列に配置されたヒートパイプ群６０となっている。ヒートシンク３では、熱輸送部材１０であるヒートパイプ群６０の断熱部４３は扁平加工されており、扁平加工されたヒートパイプ群６０の外面に、複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・が立設されて、第２の放熱フィン群３０を形成している。ヒートシンク３でも、伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０は、第１の放熱フィン群２０と所定の間隔３３をあけて配置されている。
　ヒートシンク３では、熱輸送部材１０は、複数のヒートパイプ６１、６１、６１・・・が並列に配置されたヒートパイプ群６０の構成なので、熱輸送部材１０としての内部空間は複数に分割された構成となっている。ヒートパイプ６１は、径方向と長手方向を有する管状体である。ヒートパイプ６１は、作動流体が封入された内部空間を有している部材であり、ヒートパイプ６１の内部空間は、脱気処理により減圧されている。上記内部構造から、ヒートパイプ６１は、熱輸送機能を備えた部材である。
　熱輸送部材１０であるヒートパイプ群６０の受熱部４１と断熱部４３では、複数のヒートパイプ６１、６１、６１・・・がヒートパイプ６１の径方向に沿って並列に配置されている。一方で、熱輸送部材１０の放熱部４２は受熱部４１及び断熱部４３よりも拡幅されていることに対応して、熱輸送部材１０であるヒートパイプ群６０の放熱部４２では、ヒートパイプ６１がＬ字状に曲げられている。ヒートパイプ群６０の左側に位置するヒートパイプ６１は、放熱部４２にて左方向へ曲げられて放熱部４２を左方向へ延在している。ヒートパイプ群６０の右側に位置するヒートパイプ６１は、放熱部４２にて右方向へ曲げられて放熱部４２を右方向へ延在している。
　第２の放熱フィン群３０は、１枚のプレート３２に複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・が立設されている構成であり、プレート３２に複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・が固定されている。従って、複数の第２の放熱フィン３１、３１、３１・・・は、プレート３２によって一体化されている。第２の放熱フィン群３０のプレート３２は、熱輸送部材１０の幅方向Ｗに沿って延在し、プレート３２が、扁平加工されたヒートパイプ群６０の外面に接している。
　ヒートシンク３でも、熱輸送部材１０であるヒートパイプ群６０の受熱部４１と放熱部４２の間に位置する断熱部４３に伝熱部材３９である第２の放熱フィン群３０が熱的に接続されていることにより、第２の放熱フィン群３０の熱交換作用によって断熱部４３にてヒートシンク３から放熱するので、断熱部４３において作動流体から熱が放出される。断熱部４３において気相の作動流体から熱が放出されることで、気相の作動流体の一部は、放熱部４２ではなく、受熱部４１に隣接した断熱部４３にて気相から液相へ相変化する。断熱部４３を流通する気相の作動流体の一部が液相へ相変化することで、液相の作動流体の一部は、受熱部４１までの還流距離が短縮化されて、液相の作動流体の受熱部４１への還流が円滑化される。また、気相の作動流体の一部は、受熱部４１及び断熱部４３と比較して凍結しやすい放熱部４２ではなく、断熱部４３にて気相から液相へ相変化するので、液相の作動流体の凍結が防止される。従って、ヒートシンク３でも、熱輸送特性を損なうことなく、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であっても、熱輸送部材１０のドライアウトを防止することができる。
　次に、本発明の他の実施形態例について説明する。上記各実施形態例のヒートシンクでは、コンテナの両面に第１の放熱フィンが立設されていたが、コンテナのいずれか一方の面にのみ第１の放熱フィンが立設されている態様でもよい。また、上記各実施形態例のヒートシンクでは、熱輸送部材のコンテナの両面のうち、伝熱部材は、発熱体が熱的に接続されていない面のみに設けられていたが、これに代えて、伝熱部材は、熱輸送部材のコンテナの両面に設けられてもよく、発熱体が熱的に接続されている面のみに設けられてもよい。
　また、第３実施形態例のヒートシンクでは、プレートに複数の第２の放熱フィンが固定されていたが、これに代えて、独立した複数のコ字状の第２の放熱フィンが、連結された態様でもよい。また、第３実施形態例のヒートシンクに、さらに、伝熱部材として、受熱部から断熱部まで延在したヒートパイプが熱的に接続されてもよい。
　本発明のヒートシンクは、使用環境温度が作動流体の融点よりも低温であってもドライアウトを防止することができるので、特に、低温環境下に設置された電子部品等の発熱体を冷却する分野で利用価値が高い。
　１、２、３　　　　　　ヒートシンク
　１０　　　　　　　　　熱輸送部材
　２０　　　　　　　　　第１の放熱フィン群
　２１　　　　　　　　　第１の放熱フィン
　３０　　　　　　　　　第２の放熱フィン群
　３１　　　　　　　　　第２の放熱フィン
　３５　　　　　　　　　ヒートパイプ
　３９　　　　　　　　　伝熱部材
　４１　　　　　　　　　受熱部
　４２　　　　　　　　　放熱部
　４３　　　　　　　　　断熱部

Claims (9)

  1. 　発熱体と熱的に接続される受熱部を有する熱輸送部材と、前記熱輸送部材の放熱部にて熱的に接続された、複数の第１の放熱フィンが配置された第１の放熱フィン群と、を備え、
    前記熱輸送部材が、前記受熱部から前記放熱部まで連通し、且つ第１の作動流体が封入された第１の内部空間を有し、
    　前記熱輸送部材の、前記受熱部と前記放熱部の間に位置する断熱部に、伝熱部材が熱的に接続されているヒートシンク。
  2. 　前記伝熱部材が、熱交換部材である請求項１に記載のヒートシンク。
  3. 　前記熱交換部材が、複数の第２の放熱フィンが配置された第２の放熱フィン群である請求項２に記載のヒートシンク。
  4. 　前記第２の放熱フィン群のフィン面積が、前記第１の放熱フィン群のフィン面積よりも小さい請求項３に記載のヒートシンク。
  5. 　前記伝熱部材が、第２の作動流体が封入された第２の内部空間を有するヒートパイプである請求項１に記載のヒートシンク。
  6. 　前記ヒートパイプが、前記断熱部から前記受熱部まで延在している請求項５に記載のヒートシンク。
  7. 　前記伝熱部材が、前記第１の放熱フィン群と所定の間隔をあけて配置されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  8. 　前記熱輸送部材の内部空間が、一体である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
  9. 　前記熱輸送部材の前記放熱部が、前記受熱部よりも拡幅されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
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