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JP2010060164A - Heat pipe type heat sink - Google Patents

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JP2010060164A
JP2010060164A JP2008223988A JP2008223988A JP2010060164A JP 2010060164 A JP2010060164 A JP 2010060164A JP 2008223988 A JP2008223988 A JP 2008223988A JP 2008223988 A JP2008223988 A JP 2008223988A JP 2010060164 A JP2010060164 A JP 2010060164A
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JP
Japan
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heat
pipe
heat sink
heat pipe
gas reservoir
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Application number
JP2008223988A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaya Kanda
征哉 神田
Tetsutoshi Komatsu
哲敏 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Light Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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    • 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
    • F28D15/0266Heat-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 with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers

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Abstract

【課題】低温環境下においてもヒートパイプの正常な作動を確保することが可能であると共に、高い冷却能力を発揮しつつ、且つ省スペース化が可能なヒートパイプ式ヒートシンクを提供すること。
【解決手段】外周面に放熱フィン20が取り付けられた小径パイプ12を、互いに平行に、且つ水平面に対して傾斜した一平面上に上下方向に延びるようにして配設すると共に、それら複数の小径パイプ12の下端を、受熱ブロック14に配設した、ヘッダパイプ16に連結して、それらを連通せしめられるように構成する一方、複数の小径パイプ12の上端を、ガス溜めパイプ18に連結して、それら小径パイプ12が上端部においてもガス溜めパイプ18を介して相互に連通せしめられるように構成し、更にそれらパイプ12やヘッダパイプ16の内部に、作動液及び非凝縮性ガスを封入して、ヒートパイプ式ヒートシンク10を構成した。
【選択図】図1
To provide a heat pipe heat sink capable of ensuring normal operation of a heat pipe even in a low temperature environment, exhibiting a high cooling capacity, and saving space.
A small-diameter pipe 12 having a heat dissipating fin 20 attached to an outer peripheral surface is disposed so as to extend in a vertical direction on one plane parallel to each other and inclined with respect to a horizontal plane. The lower end of the pipe 12 is connected to the header pipe 16 disposed in the heat receiving block 14 so that they can communicate with each other, while the upper ends of the plurality of small diameter pipes 12 are connected to the gas reservoir pipe 18. The small-diameter pipes 12 are configured so as to communicate with each other via the gas reservoir pipe 18 at the upper end portion, and the working liquid and the non-condensable gas are sealed inside the pipe 12 and the header pipe 16. The heat pipe type heat sink 10 was configured.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ヒートパイプ式ヒートシンクに係り、特に、低温環境下において正常な作動を確保することが可能となるヒートパイプ式ヒートシンクに関するものである。   The present invention relates to a heat pipe heat sink, and more particularly, to a heat pipe heat sink that can ensure normal operation in a low temperature environment.

従来より、電力機器や変電用機器、車両用電源装置等においては、大型の発熱部品を冷却するための冷却器が配設されており、そのような冷却器の一つとして、ヒートパイプ式ヒートシンクを挙げることが出来る。かかるヒートパイプ式ヒートシンクは、ヒートパイプに多数の放熱フィンを一体的に取り付けてなる組立体を、発熱体(被冷却部材)に設置される受熱ブロックに対して、上方に向かって延出するように取り付けてなるものであって、発熱体で発生した熱は、発熱体から受熱ブロックへ伝達され、そして受熱ブロックに伝達された熱が、受熱ブロックに取り付けられたヒートパイプの一方の端部(吸熱部側)から他端側(放熱部側)へ移動し、更に放熱フィンを介して、外気に放出されることによって、放熱乃至は除熱されるようになっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in power equipment, substation equipment, vehicle power supply devices, etc., a cooler for cooling large heat-generating components has been provided, and one of such coolers is a heat pipe heat sink. Can be mentioned. In such a heat pipe heat sink, an assembly in which a large number of radiating fins are integrally attached to the heat pipe is extended upward with respect to the heat receiving block installed in the heating element (cooled member). The heat generated in the heating element is transferred from the heating element to the heat receiving block, and the heat transferred to the heat receiving block is one end of the heat pipe (attached to the heat receiving block) By moving from the heat absorbing part side to the other end side (heat radiating part side) and further being released to the outside air through the heat radiating fins, heat is radiated or removed.

ところで、近年においては、環境問題への対策として、ヒートパイプ内に封入する作動流体(作動液)として、水を使用するケースが増えてきている。しかしながら、作動流体として水を使用する場合、低温環境下、つまり、周囲温度が0℃以下となるような環境下で用いられると、作動流体である水が、受熱側とは反対側となるヒートパイプの上側の端部や放熱フィンが設けられている部分において凍結してしまい、その結果、ヒートパイプとしての機能を奏し得なくなるという問題を内在するものであった。   By the way, in recent years, as a countermeasure against environmental problems, there are increasing cases of using water as a working fluid (working fluid) sealed in a heat pipe. However, when water is used as the working fluid, when used in a low temperature environment, that is, in an environment where the ambient temperature is 0 ° C. or less, the water that is the working fluid is the heat that is opposite to the heat receiving side. There is an inherent problem that the pipe is frozen at the upper end of the pipe and at the portion where the heat dissipating fins are provided, and as a result, it cannot function as a heat pipe.

このため、かかる問題を回避するべく、特開平7−190655号公報(特許文献1)や特開平11−289039号公報(特許文献2)等においては、作動液として水を使用する通常のヒートパイプと、ヒートパイプのコンテナ内に、作動流体(純水)と共に非凝縮性ガスを封入した可変コンダクタンスヒートパイプ(VCHP:Variable Conductance Heat Pipe)とを併用した、ヒートパイプ式ヒートシンクが、提案されている。即ち、それら特許文献1や特許文献2において明らかにされているヒートパイプ式ヒートシンクにあっては、非凝縮性ガスが封入されていない通常のヒートパイプと可変コンダクタンスヒートパイプ(VCHP)とが、吸熱ブロックに対して並列に配置されて、構成されているのである。   For this reason, in order to avoid such a problem, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-190655 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-289039 (Patent Document 2), etc., an ordinary heat pipe that uses water as a working fluid. And a heat pipe heat sink that uses a variable conductance heat pipe (VCHP) in which a non-condensable gas is sealed together with a working fluid (pure water) in a heat pipe container has been proposed. . That is, in the heat pipe type heat sinks disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a normal heat pipe in which non-condensable gas is not sealed and a variable conductance heat pipe (VCHP) They are arranged in parallel to the block.

このような構成とされたヒートパイプ式ヒートシンクによれば、周囲の温度が0℃から大幅に下がった状態で発熱体が熱を発すると、通常のヒートパイプにおいては、凍結していた作動流体(純水)が融け、その一部は蒸発してヒートパイプの他端側へと移動しようとするのであるが、VCHPにおいては、前記した通常のヒートパイプと同様に、凍結した作動流体が融けて、その一部が蒸発することとなるが、VCHPのコンテナ内には、非凝縮性ガスが封入されているため、分圧の低い水蒸気は、上方の他端側へ移動することが出来ないのである。このため、放熱フィンの部位で作動流体が凍結するようなことが効果的に防止され、以て、低温環境下においても、ヒートパイプ本来の機能を維持することが出来るようになっている。   According to the heat pipe type heat sink having such a configuration, when a heating element generates heat in a state where the ambient temperature is greatly lowered from 0 ° C., in a normal heat pipe, a working fluid that has been frozen ( (Pure water) melts and part of it evaporates and tries to move to the other end of the heat pipe. In VCHP, the frozen working fluid melts like the normal heat pipe described above. Part of it will evaporate, but since the non-condensable gas is enclosed in the VCHP container, water vapor with a low partial pressure cannot move to the other end on the upper side. is there. For this reason, it is possible to effectively prevent the working fluid from freezing at the portion of the heat dissipating fin, so that the original function of the heat pipe can be maintained even in a low temperature environment.

しかるに、それら特許文献1、2のヒートパイプ式ヒートシンクにあっては、VCHPと通常のヒートパイプを併用しているところから、前述したような低温環境下では、VCHPは機能するものの、通常のヒートパイプは機能しなくなり、ヒートシンクに対するヒートパイプの設置本数の割りに、放熱性能は低いものとなる。また、通常のヒートパイプとVCHPとでは、前述したように、ヒートパイプ内における作動流体の動作に違いがあるために、低温環境下(冬季)以外の通常の雰囲気で使用する際には、最適な放熱部構造にすることが困難となるといった問題も、内在するものであった。   However, in the heat pipe type heat sinks of Patent Documents 1 and 2, since VCHP and a normal heat pipe are used together, VCHP functions in a low temperature environment as described above, but a normal heat The pipe does not function, and the heat dissipation performance is low for the number of heat pipes installed relative to the heat sink. In addition, as described above, there is a difference in the operation of the working fluid in the heat pipe between the normal heat pipe and the VCHP, so it is optimal when used in a normal atmosphere other than a low temperature environment (winter). There is also a problem that it is difficult to make a simple heat radiation structure.

そこで、本発明者らは、そのような新たに惹起される問題を解決するために、先に、特開2005−214565号公報(特許文献3)において、新たなヒートパイプ式ヒートシンクの構成を明らかにした。即ち、そこでは、長手のヒートパイプと、該ヒートパイプの吸熱側となる一方の端部に取り付けられた受熱ブロックと、該ヒートパイプの放熱側の部位に取り付けられた放熱フィンとから構成されるヒートパイプ式ヒートシンクにおいて、ヒートパイプとして、可変コンダクタンスヒートパイプを採用すると共に、水平面に対して5〜20°の角度をもって傾斜させて、配置せしめるようにした構造のものが、明らかにされている。このような構成とすることによって、低温環境下における放冷性能を高度に確保することが出来、且つ、鉛直方向における設置スペースを狭くすることが可能なヒートパイプ式ヒートシンクを、提供することが出来ることとなる。   Therefore, in order to solve such a newly caused problem, the present inventors previously disclosed a new heat pipe type heat sink configuration in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-214565 (Patent Document 3). I made it. That is, it is composed of a long heat pipe, a heat receiving block attached to one end of the heat pipe on the heat absorption side, and a heat radiation fin attached to a heat radiation side portion of the heat pipe. In the heat pipe type heat sink, a variable conductance heat pipe is adopted as the heat pipe, and the heat pipe type heat sink has a structure in which the heat pipe type heat sink is arranged at an angle of 5 to 20 ° with respect to the horizontal plane. By adopting such a configuration, it is possible to provide a heat pipe heat sink that can secure a high cooling performance in a low-temperature environment and can narrow the installation space in the vertical direction. It will be.

尤も、かかる特許文献3にて開示したヒートパイプ式ヒートシンクは、水平面に対して5〜20°の角度をもって傾斜させた状態で使用されるものであるところから、そのようなヒートパイプ式ヒートシンクを鉄道車両用として使用する場合においては、放熱部として許容され得るスペースが限られてしまうという問題を、新たに惹起するものであった。即ち、近年において、鉄道車両の床下に収納される素子冷却用のヒートシンクにあっては、冷却すべき素子の発熱量の増加に対応して、冷却能力の更なる向上が望まれており、これに対応してヒートパイプの本数を増加させる必要が生じてきているが、鉄道車両の床下という限られた設置スペースの制約により、ヒートパイプの本数を単純に増やすことは難しいものであった。そして、かかる特許文献3に開示したヒートパイプ式ヒートシンクにあっても、そのような高性能化の要求に対して、充分に応えられるものではなく、更なる改良が求められているのである。   However, the heat pipe type heat sink disclosed in Patent Document 3 is used in a state where the heat pipe type heat sink is inclined at an angle of 5 to 20 ° with respect to a horizontal plane. In the case of use for a vehicle, a problem that a space that can be allowed as a heat radiating portion is limited is newly caused. That is, in recent years, in the heat sink for element cooling stored under the floor of a railway vehicle, further improvement in cooling capacity is desired in response to an increase in the heat generation amount of the element to be cooled. However, it has been difficult to simply increase the number of heat pipes due to the limited installation space under the floor of a railway vehicle. Even in the heat pipe heat sink disclosed in Patent Document 3, such a demand for high performance is not sufficiently met, and further improvement is demanded.

一方、特開2004−125381号公報(特許文献4)においては、複数の細いパイプの底部を断面積の大きなタンクの側面に立設させて接合し、それらタンクとパイプ内に冷媒を封入すると共に、複数のフィンをかかる複数の細いパイプに貫通させて取り付けて構成されたヒートパイプユニット、及びそのようなヒートパイプユニットのタンク部分を金属製のベースブロックに埋め込んで、所謂ヘッダー付きヒートパイプ式ヒートシンクとしたヒートパイプ冷却器が、明らかにされている。   On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-125381 (Patent Document 4), the bottoms of a plurality of thin pipes are erected and joined to the side of a tank having a large cross-sectional area, and a refrigerant is sealed in the tank and the pipe. A heat pipe unit constructed by passing a plurality of fins through such a plurality of thin pipes, and a tank portion of such a heat pipe unit embedded in a metal base block, so-called a heat pipe heat sink with a header The heat pipe cooler that has been clarified.

このような構成とされたヘッダー付きヒートパイプ式ヒートシンク(ヒートパイプ冷却器)によれば、複数の細いパイプをタンクを使用して一体結合することによって、フィン側の冷却効率を向上させることが可能となり、ヒートシンク全体の冷却効率が向上せしめられることとなる。また、半導体素子から発生する熱を、熱伝導の良い金属製のベースブロックに伝熱し、かかるベースブロック中で均一に分散させて、多数の細いパイプを経由して放熱させるようになっているため、装置の構造が簡単で製作し易く、小型である割には、冷却性能を高くすることが可能となるのである。   According to the heat pipe heat sink with a header (heat pipe cooler) configured as described above, it is possible to improve the cooling efficiency on the fin side by integrally joining multiple thin pipes using a tank Thus, the cooling efficiency of the entire heat sink can be improved. In addition, heat generated from semiconductor elements is transferred to a metal base block with good thermal conductivity, and is uniformly distributed in the base block so that it is dissipated through a large number of thin pipes. The structure of the apparatus is simple and easy to manufacture, and although it is small in size, the cooling performance can be increased.

しかしながら、かかるヒートパイプ冷却器にあっては、ヒートパイプ内部に封入する作動液としては、水やフルオロカーボン等の冷媒液とされているため、前述したような低温環境下においては、作動液(水)が凍結して、ヒートパイプ冷却器の本来の機能を発揮することが出来なくなるといった問題を内在するものであった。また、それを回避すべく、作動液と共に非凝縮性ガスを封入して、VCHP構造とすると、そのようなヒートパイプ冷却器を鉄道車両等において使用した場合に、車両が傾斜して、ヒートパイプ冷却器本体も傾斜するようなことがあると、冷媒(作動液)がタンク内やパイプ内で片寄ってしまい、そしてそのように作動液が片寄った側のパイプ内においては、非凝縮性ガスが不足してしまい、VCHPとしての充分な機能を発揮することが出来なくなるといった問題が惹起されることとなる。   However, in such a heat pipe cooler, since the working liquid sealed inside the heat pipe is a refrigerant liquid such as water or fluorocarbon, the working liquid (water ) Is frozen, and the inherent function of the heat pipe cooler cannot be performed. In order to avoid this, if a non-condensable gas is sealed together with the hydraulic fluid to form a VCHP structure, when such a heat pipe cooler is used in a railway vehicle or the like, the vehicle tilts and the heat pipe If the cooler body also tilts, the refrigerant (working fluid) will be offset in the tank or pipe, and the non-condensable gas will be in the pipe on the side where the working fluid is offset. This causes a problem that it becomes insufficient and cannot function sufficiently as VCHP.

特開平7−190655号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-190655 特開平11−289039号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-289039 特開2005−214565号公報JP-A-2005-214565 特開2004−125381号公報JP 2004-125381 A

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、低温環境下においてもヒートパイプの正常な作動を確保することが可能であると共に、高い冷却能力を発揮しつつ、且つ省スペース化が可能なヒートパイプ式ヒートシンクを提供することにある。   Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that it is possible to ensure the normal operation of the heat pipe even in a low temperature environment, An object of the present invention is to provide a heat pipe heat sink capable of saving space while exhibiting a high cooling capacity.

そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、外周面に放熱フィンが取り付けられてなる細長い複数のパイプ本体部を、互いに平行となる形態において且つ水平面に対して傾斜した一平面上に上下方向に延びるようにして、配設すると共に、それら複数のパイプ本体部の下端を、受熱ブロックに配設した、パイプ状の受熱ヘッダ部に連結して、それらパイプ本体部がそれぞれ該受熱ヘッダ部に連通せしめられるように構成する一方、それら複数のパイプ本体部の上端を、パイプ状のガス溜まり部に連結して、それらパイプ本体部が上端部においても該ガス溜まり部を介して相互に連通せしめられるように構成し、更にそれらパイプ本体部や前記受熱ヘッダ部の内部に作動液及び非凝縮性ガスを封入せしめたことを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンクを、その要旨とするものである。   In the present invention, in order to solve such a problem, a plurality of elongated pipe body portions each having a heat radiating fin attached to the outer peripheral surface are inclined with respect to a horizontal plane in a form parallel to each other. The pipe body portions are arranged so as to extend in the vertical direction on one plane, and the lower ends of the plurality of pipe body portions are connected to a pipe-shaped heat receiving header portion arranged in the heat receiving block. Each of the plurality of pipe main body portions is connected to a pipe-shaped gas reservoir portion, and the pipe main body portion is connected to the heat receiving header portion. It is configured to communicate with each other, and further, a working liquid and a non-condensable gas are sealed inside the pipe main body and the heat receiving header. The Topaipu heat sinks, is to its gist.

なお、かかる本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクの望ましい態様の一つにあっては、前記受熱ブロックに水平方向に延びる凹所が形成され、該凹所に前記受熱ヘッダ部が収容されて、密着固定されることとなる。   In one of desirable aspects of the heat pipe heat sink according to the present invention, a recess extending in the horizontal direction is formed in the heat receiving block, and the heat receiving header portion is accommodated in the recess, and is closely fixed. Will be.

また、そのような本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクの好ましい態様の一つによれば、前記パイプ本体部の上端は、前記ガス溜まり部の横断面における下部部位に対して連結されて、該ガス溜まり部内の作動液が該パイプ本体部内に導かれるようにされ、更に別の好ましい態様の一つにあっては、前記パイプ本体部の上端部位は、上方に立ち上がるようにして湾曲せしめられ、前記ガス溜まり部の横断面における下部部位に対して連結されることとなる。   Further, according to one of the preferred embodiments of the heat pipe type heat sink according to the present invention, the upper end of the pipe main body is connected to the lower part in the cross section of the gas reservoir, and the gas reservoir The hydraulic fluid in the pipe is guided into the pipe main body, and in another preferred embodiment, the upper end portion of the pipe main body is curved so as to rise upward, and the gas It will be connected with the lower part in the cross section of a reservoir part.

さらに、本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクの別の望ましい態様の一つにあっては、前記複数のパイプ本体部は、水平面に対して5〜20°の角度をもって傾斜した一平面上に、上下方向に延びるようにして、配設されることとなる。   Furthermore, in another desirable aspect of the heat pipe type heat sink according to the present invention, the plurality of pipe main body portions are vertically arranged on one plane inclined at an angle of 5 to 20 ° with respect to a horizontal plane. It will be arrange | positioned so that it may extend.

更にまた、本発明にあっては、前記したヒートパイプ式ヒートシンクの複数を用い、それらヒートシンクが、各々の受熱ブロックを上下に積み重ねた状態において積層されて、配置せしめられているヒートシンク組立体をも、その要旨とするものである。   Furthermore, in the present invention, there is provided a heat sink assembly in which a plurality of the heat pipe heat sinks described above are used, and the heat sinks are stacked and arranged in a state where the heat receiving blocks are stacked one above the other. This is the gist.

そして、このような本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクにあっては、外周面に放熱フィンが取り付けられた細長いパイプ本体部の複数を、互いに平行となるように配置して、それら複数のパイプ本体部の下端を、パイプ状の受熱ヘッダ部に連結する一方、かかるパイプ本体部の上端を、パイプ状のガス溜まり部に連結して、それら受熱ヘッダ部、複数のパイプ本体部及びガス溜まり部が、相互に連通するように構成し、そしてそれらパイプ本体部や受熱ヘッダ部の内部に作動液及び非凝縮性ガスを封入してなる構造の、所謂ヘッダー付きヒートパイプとされていることにより、受熱ブロックに伝熱された熱を、受熱ブロック内で均一に分散させて、かかる受熱ブロックに配設されたパイプ状の受熱ヘッダ部から、それに連結されたパイプ本体部に、作動液を介して伝熱し、更に、それぞれのパイプ本体部に取り付けられた放熱フィンを介して、効果的に放熱せしめられることとなり、以て、放熱性能が効果的に高められ得るのである。加えて、かかるヒートパイプ式ヒートシンクの構造によれば、冷却を行なう発熱体の発熱量の増大に対応して、パイプ本体部の設置本数(配置密度)を増やすことによって、ヒートシンクの放熱性能を、有利に高めることが出来るのである。   And in such a heat pipe type heat sink according to the present invention, a plurality of elongate pipe body parts with radiating fins attached to the outer peripheral surface are arranged so as to be parallel to each other, and the plurality of pipe body parts The lower end of the pipe is connected to the pipe-shaped heat receiving header, while the upper end of the pipe main body is connected to the pipe-shaped gas reservoir, and the heat receiver header, the plurality of pipe main bodies and the gas reservoir are The heat receiving block is constructed so as to communicate with each other, and is a so-called header heat pipe having a structure in which a working liquid and a non-condensable gas are enclosed in the pipe main body and the heat receiving header. The heat transferred to the heat receiving block is uniformly dispersed in the heat receiving block, and the pipe-shaped heat receiving header portion arranged in the heat receiving block is connected to the pipe connected thereto. Heat is transferred to the main body portion via the working fluid, and further, heat is effectively dissipated via the heat radiation fins attached to the respective pipe main body portions, so that the heat dissipation performance can be effectively enhanced. It is. In addition, according to the structure of the heat pipe type heat sink, the heat dissipation performance of the heat sink can be improved by increasing the number of pipe main body units installed (arrangement density) in response to an increase in the heat generation amount of the heating element that performs cooling. It can be advantageously increased.

また、かかる本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクによれば、パイプ本体部や受熱ヘッダ部及びガス溜まり部の内部に作動液(作動流体)及び非凝縮性ガスを封入した、所謂可変コンダクタンスヒートパイプ(VCHP)が用いられているところから、非凝縮性ガスが封入されていない通常のヒートパイプのみを用いる場合や通常のヒートパイプを併用する場合とは異なり、低温環境下における作動流体の、放熱側での凍結を確実に防止することが可能となる。このため、そのような低温環境下においても、ヒートパイプの機能を有利に発揮することが出来、少ないヒートパイプの設置本数で、ヒートパイプ式ヒートシンクの冷却能力乃至は放冷能力を、高度に確保することが出来ることとなる。   In addition, according to the heat pipe heat sink according to the present invention, a so-called variable conductance heat pipe (VCHP) in which a working fluid (working fluid) and a non-condensable gas are sealed in the pipe main body, the heat receiving header, and the gas reservoir. Unlike the case of using only normal heat pipes that are not filled with non-condensable gas or the case of using normal heat pipes together, on the heat dissipation side of the working fluid in a low-temperature environment. It is possible to reliably prevent freezing. For this reason, even in such a low temperature environment, the function of the heat pipe can be demonstrated to an advantage, and the cooling capacity or the cooling capacity of the heat pipe heat sink is highly secured with a small number of installed heat pipes. It will be possible to do.

さらに、複数のパイプ本体部が、一方の端部である下端側にてパイプ状の受熱ヘッダ部に連通せしめられると共に、他方の端部である上端側をパイプ状のガス溜まり部に対して連通させて、全体が一つの回路を構成するように相互に連通せしめられた形態において構成されているところから、ヒートパイプ式ヒートシンクの本体が傾斜する等した際にも、連通されたガス溜まり部を介して、非凝縮性ガスが相互に移動可能であるため、各ヒートパイプ(パイプ本体部)内の圧力を同一に保つことが可能となって、各ヒートパイプの作動温度域が同一となり、その結果、各ヒートパイプでの放熱を均一化し、放熱性能を有利に高め得ることとなる。即ち、従来の構成とされたヒートパイプ式ヒートシンクで発生していた、ヒートシンクが傾斜した際に作動液が傾斜した下側に偏在することによって、非凝縮性ガスが一部の放熱側のヒートパイプ(パイプ本体部)に偏在してしまい、放熱に寄与するフィン数が減少し、所定の放熱性能が得られなくなるといった問題を、効果的に解消することが可能となるのである。   Further, the plurality of pipe main body portions are communicated with the pipe-shaped heat receiving header portion at the lower end side which is one end portion, and the upper end side which is the other end portion is communicated with the pipe-shaped gas reservoir portion. Thus, since the entire structure is configured to communicate with each other so as to form one circuit, even when the main body of the heat pipe type heat sink is inclined, the communicated gas reservoir portion is provided. Since the non-condensable gas can move to each other, the pressure in each heat pipe (pipe body) can be kept the same, and the operating temperature range of each heat pipe becomes the same, As a result, the heat radiation in each heat pipe can be made uniform, and the heat radiation performance can be advantageously improved. That is, the non-condensable gas is partly radiated on the heat pipe due to the uneven distribution of the working fluid when the heat sink is inclined, which occurs in the heat pipe type heat sink having a conventional configuration. It is possible to effectively solve the problem that the number of fins contributing to heat radiation decreases due to uneven distribution in the (pipe main body portion), and a predetermined heat radiation performance cannot be obtained.

加えて、そのようなパイプ状のガス溜まり部によって、各ヒートパイプ(パイプ本体部)が連通化されているために、各ヒートパイプそれぞれにガス溜まり部を形成しなくても済み、これにより、ガス溜まり部の占める領域を小さくすることが出来、更にその結果、ヒートパイプ式ヒートシンクの省スペース化を実現することも可能となる特徴を有している。   In addition, since each heat pipe (pipe body part) is connected by such a pipe-shaped gas reservoir, it is not necessary to form a gas reservoir in each heat pipe. The area occupied by the gas reservoir can be reduced, and as a result, the space saving of the heat pipe type heat sink can be realized.

また、ヒートパイプ式ヒートシンクを鉄道車両に用いた場合には、車両の振動によるヒートシンクの振動(共振)対策が必要となるのであるが、従来の如き各ヒートパイプのガス溜まり部側が連通化していないものにあっては、その振動対策として、ガス溜まり部分を固定することが必要となる場合が発生し、そしてその固定のための部品によって、ヒートパイプ式ヒートシンクの大きさが大きくなってしまう問題が惹起される。しかしながら、本発明に従う構成とされたヒートパイプ式ヒートシンクにあっては、パイプ状のガス溜まり部によってガス溜まり部を形成すると共に、各ヒートパイプ(パイプ本体部)が固定されているため、そのような余分な部品が必要なく、それによって、省スペース化がより有利に実現され得るのである。   In addition, when a heat pipe type heat sink is used for a railway vehicle, it is necessary to take measures against vibration (resonance) of the heat sink due to the vibration of the vehicle, but the gas reservoir side of each heat pipe is not communicated as in the prior art. In some cases, it is necessary to fix the gas reservoir as a countermeasure against vibration, and the size of the heat pipe heat sink increases due to the fixing parts. Induced. However, in the heat pipe type heat sink configured in accordance with the present invention, the gas reservoir is formed by the pipe-shaped gas reservoir, and each heat pipe (pipe main body) is fixed. No extra parts are required, so that space saving can be realized more advantageously.

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。   Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

先ず、図1には、本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクの一実施形態が、側面図の形態において、また図2には、図1におけるヒートパイプ式ヒートシンクを図中の矢印A方向から見た形態において、それぞれ概略的に示されている。そして、それらの図から明らかなように、ヒートパイプ式ヒートシンク10は、外周面に複数の放熱フィン20が取り付けられている細長いパイプ本体部としての小径パイプ12の複数が、一方の端部(下端)において、受熱ブロック14に配設された受熱ヘッダ部としてのヘッダパイプ16に接続されると共に、他方の端部(上端)において、ガス溜まり部を形成するガス溜めパイプ18に接続されて、それら複数の小径パイプ12とヘッダパイプ16及びガス溜めパイプ18とが相互に連通せしめられるように、構成されている。更に、そのように連通せしめられた小径パイプ12やヘッダパイプ16及びガス溜めパイプ18の内部には、作動液としての水と非凝縮性ガスが、封入されている。   First, FIG. 1 shows an embodiment of a heat pipe heat sink according to the present invention, in the form of a side view, and FIG. 2 shows the heat pipe heat sink in FIG. 1 viewed from the direction of arrow A in the figure. Are respectively schematically shown. As is apparent from these drawings, the heat pipe heat sink 10 has a plurality of small-diameter pipes 12 as a long and narrow pipe body portion having a plurality of heat radiating fins 20 attached to the outer peripheral surface. ) Are connected to a header pipe 16 serving as a heat receiving header portion disposed in the heat receiving block 14, and are connected to a gas reservoir pipe 18 forming a gas reservoir portion at the other end (upper end). The plurality of small-diameter pipes 12, the header pipe 16, and the gas reservoir pipe 18 are configured to communicate with each other. Further, water and non-condensable gas as working fluid are sealed inside the small-diameter pipe 12, the header pipe 16 and the gas reservoir pipe 18 which are communicated in this way.

より詳細には、細長いパイプにて構成される小径パイプ12は、その複数(ここでは、14本)が、一平面上に、互いに平行に且つ所定間隔を隔てた形態にて、配列されている(図2参照)。そして、そのように配列された複数の小径パイプ12の一方の端部となる下端部が、小径パイプ12よりも大きな径とされた、受熱ヘッダ部としてのヘッダパイプ16と、それぞれの内部が連通するように接続され、更に他方の端部となる上端部が、ガス溜まり部としてのガス溜めパイプ18に、それぞれの内部が連通するように、接続されている。これによって、図3(a)や図3(b)の断面図に示されるように、それら3種類のパイプが互いに連通され、一つの循環回路を構成するように、内部が密封された状態のヒートパイプ22を形成しているのである。そして、そのようなヒートパイプ22の内部には、所定量の作動液(水)が封入されていると共に、所定量の非凝縮性ガスが封入されていることによって、所謂、可変コンダクタンスヒートパイプ(VCHP)を構成している。   More specifically, a plurality of (in this case, 14) small-diameter pipes 12 constituted by elongated pipes are arranged on a plane in parallel with each other at a predetermined interval. (See FIG. 2). And the header pipe 16 as a heat receiving header part in which the lower end part used as one edge part of the some small diameter pipe 12 arranged in that way was made larger diameter than the small diameter pipe 12, and each inside is connected. Further, the upper end portion which is the other end portion is connected to the gas reservoir pipe 18 as the gas reservoir portion so that the inside of each of the gas reservoir pipes 18 communicates. As a result, as shown in the cross-sectional views of FIGS. 3 (a) and 3 (b), these three types of pipes are in communication with each other, and the inside is sealed so as to form one circulation circuit. The heat pipe 22 is formed. The heat pipe 22 is filled with a predetermined amount of hydraulic fluid (water) and a predetermined amount of noncondensable gas, so that a so-called variable conductance heat pipe ( VCHP).

なお、上述せる如きヒートパイプ22内に封入される作動液としては、環境に優しく、且つ熱の輸送性能にも優れているという観点から、水が好適に採用されることとなる。また一方、非凝縮性ガスとしては、使用環境下において凝縮しない気体であれば、特に限定されるものではなく、従来から公知の非凝縮性ガスが適宜に選択使用されるものであって、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等を用いることが出来る。   In addition, as a hydraulic fluid enclosed in the heat pipe 22 as mentioned above, water will be employ | adopted suitably from a viewpoint that it is kind to an environment and is excellent also in the transport performance of heat. On the other hand, the non-condensable gas is not particularly limited as long as it is a gas that does not condense in the use environment, and a conventionally known non-condensable gas is appropriately selected and used, for example, Nitrogen gas, argon gas, or the like can be used.

さらに、かかるヒートパイプ22の材質、即ち、小径パイプ12やヘッダパイプ16、ガス溜めパイプ18の材質にあっても、特に限定されるものではなく、従来と同様に、熱伝導性に優れた金属材料である銅やアルミニウム、それらの合金等が適宜に選択されて用いられることとなる。また、ここでは、ヘッダパイプ16は小径パイプ12よりも大きな径とすることによって、ヘッダパイプ16と受熱ブロック14との間の受熱面積を大きくし、熱負荷が大きな場合でも効果的に受熱ブロック14からヘッダパイプ16への伝熱を行なうことが可能とされているのであるが、熱負荷が小さなときは、ヘッダパイプ16の径は必ずしも小径パイプ12よりも大きな径とする必要はなく、小径パイプと同径とすることも、勿論可能である。   Further, the material of the heat pipe 22, that is, the material of the small-diameter pipe 12, the header pipe 16, and the gas reservoir pipe 18 is not particularly limited. Materials such as copper, aluminum, and alloys thereof are appropriately selected and used. Here, the header pipe 16 has a larger diameter than the small-diameter pipe 12, thereby increasing the heat receiving area between the header pipe 16 and the heat receiving block 14, and even when the heat load is large, the heat receiving block 14 is effectively obtained. However, when the heat load is small, the diameter of the header pipe 16 does not necessarily have to be larger than that of the small-diameter pipe 12, and the small-diameter pipe Of course, it is possible to have the same diameter.

そして、そのようなヒートパイプ22の放熱部となる複数の小径パイプ12の所定長さ部分の外周面には、従来と同様に、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウム若しくはその合金にて形成された薄肉矩形板形状を呈する放熱フィン20が、小径パイプ12の長手方向に所定間隔を隔てるようにして複数配置されると共に、該放熱フィン20の面と複数の小径パイプ12の長手方向との為す角が直角となる状態において、従来と同様にして固定的に取り付けられている。   And the outer peripheral surface of the predetermined length part of the some small diameter pipe 12 used as the thermal radiation part of such a heat pipe 22 is formed with the material excellent in heat conductivity, for example, aluminum, or its alloy similarly to the past. A plurality of radiating fins 20 having a thin rectangular plate shape are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the small-diameter pipe 12, and the surface of the radiating fin 20 and the longitudinal direction of the plurality of small-diameter pipes 12 are arranged. In the state where the angle formed is a right angle, it is fixedly attached as in the conventional case.

一方、ヒートパイプ22の受熱ヘッダ部であるヘッダパイプ16が、従来と同様な、熱伝導性に優れた材料にて形成された受熱ブロック14に対して、それの発熱体24が取り付けられる面とは反対側の表面に設けられた、ヘッダパイプ16の形状に対応した形状とされた凹所内に収容、嵌着されて、それら受熱ブロック14とヘッダパイプ16とが密着固定せしめられている。なお、ここでは、一つの受熱ブロック14に対して、4組のヒートパイプ22が、それぞれのヒートパイプ22を構成する小径パイプ12が配列されている平面が互いに平行とされると共に、かかる平面が、ヒートパイプ式ヒートシンク10の使用状態における水平面に対して、所定角度(α)をもって傾斜し、ヘッダパイプ16側が傾斜したヒートパイプ22の下方側となり、ガス溜めパイプ18側が上方側となる状態において固定されることによって、ヒートパイプ式ヒートシンク10が構成されている。   On the other hand, the header pipe 16 that is the heat receiving header portion of the heat pipe 22 has a surface on which the heating element 24 is attached to the heat receiving block 14 formed of a material having excellent thermal conductivity, similar to the conventional one. Are accommodated and fitted in a recess provided on the opposite surface and having a shape corresponding to the shape of the header pipe 16, so that the heat receiving block 14 and the header pipe 16 are firmly fixed. Here, with respect to one heat receiving block 14, four sets of heat pipes 22 are parallel to each other, and the planes on which the small diameter pipes 12 constituting each heat pipe 22 are arranged are parallel to each other. The heat pipe type heat sink 10 is fixed in a state where it is inclined at a predetermined angle (α) with respect to the horizontal plane in the use state, the header pipe 16 side is the lower side of the inclined heat pipe 22 and the gas reservoir pipe 18 side is the upper side. As a result, the heat pipe heat sink 10 is configured.

なお、かかるヒートパイプ22を構成する複数の小径パイプ12が配列される平面と水平面との為す傾斜角度(α)は、望ましくは、5〜20°の範囲とされることとなる。このような傾斜角度とすることによって、ヒートパイプ22内における作動液の還流が良好に実現されると共に、またヒートパイプ22における放熱部となる小径パイプ12部分やガス溜めパイプ18部分に非凝縮性ガスを効果的に集めることが可能となり、以て、ヒートパイプ式ヒートシンク10の放熱性能(冷却性能)を、充分に発揮することが出来ることとなる。   The inclination angle (α) between the plane on which the plurality of small-diameter pipes 12 constituting the heat pipe 22 are arranged and the horizontal plane is desirably in the range of 5 to 20 °. By setting the inclination angle as described above, the working fluid can be recirculated favorably in the heat pipe 22, and the non-condensable property can be obtained in the small-diameter pipe 12 portion and the gas reservoir pipe 18 portion serving as a heat radiating portion in the heat pipe 22. It becomes possible to collect gas effectively, and therefore, the heat radiation performance (cooling performance) of the heat pipe heat sink 10 can be sufficiently exhibited.

このような本発明に従う構成とされたヒートパイプ式ヒートシンク10にあっては、発熱体24(電子部品)から受熱ブロック14に伝達された熱を、受熱ブロック14内で均一に分散させ、その分散させた熱を、受熱ブロック14からヒートパイプ22へ伝達、即ち、受熱ブロック14から該受熱ブロック14に密着固定されているヘッダパイプ14、更には該ヘッダパイプ14に連結された複数の小径パイプ12へと伝達し、かかる小径パイプ12の外周面に取り付けられた複数の放熱フィン20から、効果的に放熱することが出来るのである。   In the heat pipe heat sink 10 configured in accordance with the present invention as described above, the heat transferred from the heating element 24 (electronic component) to the heat receiving block 14 is uniformly distributed in the heat receiving block 14 and the dispersion is performed. The transferred heat is transferred from the heat receiving block 14 to the heat pipe 22, that is, the header pipe 14 tightly fixed to the heat receiving block 14 from the heat receiving block 14, and a plurality of small diameter pipes 12 connected to the header pipe 14. Therefore, it is possible to effectively radiate heat from the plurality of radiating fins 20 attached to the outer peripheral surface of the small-diameter pipe 12.

さらに、ヒートパイプ式ヒートシンク10を構成するヒートパイプ22が、可変コンダクタンスヒートパイプ(VCHP)とされていることにより、低温環境下において使用する際にあっても、パイプ内に作動液と一緒に封入された非凝縮性ガスの存在により、作動液がヒートパイプ22の放熱部である小径パイプ12内で凍結するようなことが有利に防止され得、以て、低温環境下においても、ヒートパイプ22の性能、ひいては、ヒートパイプ式ヒートシンク10の放熱性能を、より効果的に発揮することが可能となる。このように、低温環境下においても、ヒートパイプの機能を有利に発揮することが出来るようになっているため、少ないヒートパイプの設置本数で、低温環境下におけるヒートパイプ式ヒートシンクの放熱能力を、高度に確保することが出来るのである。   Furthermore, since the heat pipe 22 constituting the heat pipe heat sink 10 is a variable conductance heat pipe (VCHP), even when used in a low temperature environment, the heat pipe 22 is sealed together with the working fluid. Due to the presence of the non-condensable gas, the working fluid can be advantageously prevented from freezing in the small-diameter pipe 12 that is the heat radiating portion of the heat pipe 22, and thus, even in a low temperature environment, the heat pipe 22 can be prevented. Thus, the heat dissipation performance of the heat pipe heat sink 10 can be more effectively exhibited. In this way, even in a low temperature environment, the heat pipe function can be advantageously demonstrated, so the heat pipe heat sink heat dissipation capability in a low temperature environment can be achieved with a small number of installed heat pipes. It can be secured at a high level.

また、可変コンダクタンス型とされたヒートパイプ22のパイプ本体部を形成する複数の小径パイプ12の上側の端部に、非凝縮性ガスのガス溜まり部となるガス溜めパイプ18が接合されて、連通化されていることによって、小径パイプ12のそれぞれに、ガス溜まり部を形成する必要がなくなり、ヒートパイプ式ヒートシンク10の省スペース化を有利に計り得ることが出来る利点も有することとなる。   Further, a gas reservoir pipe 18 serving as a gas reservoir for non-condensable gas is joined to the upper ends of the plurality of small-diameter pipes 12 forming the pipe main body of the heat pipe 22 of variable conductance type. By being generalized, it is not necessary to form a gas reservoir in each of the small-diameter pipes 12, and there is an advantage that the space saving of the heat pipe heat sink 10 can be advantageously measured.

さらに、ヒートパイプ式ヒートシンク10が傾斜した場合にあっても、かかるガス溜めパイプ18を通じて、それぞれの小径パイプ12内に、非凝縮性ガスが相互に移動可能であるため、それぞれの小径パイプ12の放熱を均一化し、ヒートパイプ式ヒートシンク10全体の放熱性能を有利に向上せしめることが可能となるのである。   Further, even when the heat pipe heat sink 10 is inclined, the non-condensable gases can move to each other through the gas reservoir pipe 18 into the small diameter pipes 12. This makes it possible to make the heat radiation uniform and to advantageously improve the heat radiation performance of the heat pipe heat sink 10 as a whole.

即ち、図5(a)に示されるように、それぞれの小径パイプ12のガス溜まり部が連通化されていない構成では、傾斜によって、ヘッダパイプ16内の作動液26が一方に片寄った際に、その片寄った側の小径パイプ12内に作動液26が侵入することによって、かかる小径パイプ12内の非凝縮性ガスが不足してしまい、パイプ毎の放熱性能にバラツキが生じてしまう問題があるのである。一方、本発明に従う構成とされた図5(b)の構成によれば、同様にヘッダパイプ16内の作動液26が片寄った場合にあっても、小径パイプ12上部のガス溜めパイプ18を通じて、非凝縮性ガスが小径パイプ12内に移動してくるため、非凝縮性ガスの不足が惹起されることはないのである。なお、ここでは、かかる図5(a)及び図5(b)においては、ヒートパイプ式ヒートシンクの傾斜した際におけるヒートパイプ内の作動液の片寄った状態の理解を容易にするために、ヘッダパイプと小径パイプのみ(本発明例にあっては、更に、ガス溜めパイプを含む)を概略的に示し、更に、ヘッダパイプに連結される複数の小径パイプのうち、ヘッダパイプの長さ方向の両端部に接続されているものだけを図示し、それらの間に設けられている小径パイプは省略されている。   That is, as shown in FIG. 5A, in the configuration in which the gas reservoirs of the respective small diameter pipes 12 are not communicated, when the hydraulic fluid 26 in the header pipe 16 is shifted to one side due to the inclination, Since the hydraulic fluid 26 enters the small-diameter pipe 12 on the offset side, the non-condensable gas in the small-diameter pipe 12 becomes insufficient, and there is a problem in that the heat dissipation performance varies from pipe to pipe. is there. On the other hand, according to the configuration of FIG. 5B configured according to the present invention, even when the hydraulic fluid 26 in the header pipe 16 is offset, the gas reservoir pipe 18 above the small-diameter pipe 12 Since the non-condensable gas moves into the small-diameter pipe 12, the shortage of the non-condensable gas is not caused. Here, in FIGS. 5 (a) and 5 (b), in order to facilitate understanding of the state where the working fluid in the heat pipe is offset when the heat pipe type heat sink is inclined, the header pipe is used. And a small-diameter pipe only (in the example of the present invention, further includes a gas reservoir pipe), and among the plurality of small-diameter pipes connected to the header pipe, both ends in the length direction of the header pipe Only those connected to the parts are shown, and the small-diameter pipe provided between them is omitted.

このように、本発明に従う構造とされたヒートパイプ式ヒートシンク10によれば、作動液が凍結してしまうような低温環境下や、本体が傾斜してしまうような状況下においても、ヒートパイプ22の正常な作動を確保して高い冷却能力を発揮すると共に、有利に省スペース化が可能となるのである。   As described above, according to the heat pipe heat sink 10 having the structure according to the present invention, the heat pipe 22 can be used even in a low temperature environment where the working fluid freezes or in a situation where the main body is inclined. As a result, it is possible to ensure a normal operation and to exhibit a high cooling capacity and to advantageously save space.

以上、本発明の代表的な実施形態の一つについて詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。   As described above, one of the representative embodiments of the present invention has been described in detail. However, this is merely an example, and the present invention is not limited by the specific description according to such an embodiment. It should be understood that this is not to be construed as limiting.

例えば、ヒートパイプ22を構成する複数の小径パイプ12の本数は、例示した14本に限られるものではなく、ヒートパイプ式ヒートシンク10に求められる放熱性能(冷却性能)や、ヒートパイプ式ヒートシンク10の大きさ等に応じて、適宜の本数が選定され得るところである。   For example, the number of the plurality of small-diameter pipes 12 constituting the heat pipe 22 is not limited to the 14 illustrated, but the heat dissipation performance (cooling performance) required for the heat pipe heat sink 10 and the heat pipe heat sink 10 An appropriate number can be selected according to the size and the like.

また、前述の実施形態においては、ヒートパイプ22の受熱ヘッダ部であるヘッダパイプ16が、受熱ブロック14に形成された凹所内に収容されて、それらが密着固定されていたが、そのような固定方法に限定されるものではなく、例えば、受熱ブロック14の表面にヘッダパイプ16をろう付けする等して、固定することも可能である。   Further, in the above-described embodiment, the header pipe 16 that is the heat receiving header portion of the heat pipe 22 is accommodated in the recess formed in the heat receiving block 14 and is closely fixed thereto. For example, the header pipe 16 may be brazed to the surface of the heat receiving block 14 and fixed.

さらに、かかる実施の形態では、小径パイプ12とガス溜めパイプ18との接続は、図1や図3(b)に示されるように、ガス溜めパイプ18の横断面における側部部位に対して小径パイプ12が取り付けられて、それらが連通化されていたのであるが、このような接続形態の他にも、例えば、図4(a)に示されるように、ガス溜めパイプ18の横断面における下部部位に対して連結するようにしたり、或いは、図4(b)の如く、小径パイプ12の端部を上方に立ち上がるように湾曲させて、その端部を、図4(a)に示した形態と同様に、ガス溜めパイプ18の下部部位に接続するようにしても良い。このように、ガス溜めパイプ18を小径パイプ12よりも高い位置となるように接続することによって、ガス溜めパイプ18内に作動液が溜まってしまうような恐れがなくなるのである。   Further, in such an embodiment, the small diameter pipe 12 and the gas reservoir pipe 18 are connected to each other with a small diameter with respect to the side portion in the cross section of the gas reservoir pipe 18 as shown in FIG. 1 and FIG. The pipes 12 are attached and communicated with each other. In addition to such a connection form, for example, as shown in FIG. 4A, the lower part in the cross section of the gas reservoir pipe 18 is used. The end portion of the small-diameter pipe 12 is bent so as to rise upward as shown in FIG. 4B, and the end portion is shown in FIG. 4A. Similarly to the above, it may be connected to the lower part of the gas reservoir pipe 18. In this way, by connecting the gas reservoir pipe 18 so as to be higher than the small-diameter pipe 12, there is no possibility that the working fluid is accumulated in the gas reservoir pipe 18.

更にまた、かかるガス溜めパイプ18の大きさ(径)は、ヒートパイプ式ヒートシンク10の使用される環境に応じて、大きな径としたり、或いは小さな径とすることが可能である。即ち、これは、ヒートパイプ22内に封入される非凝縮性ガスの体積に応じて、適宜に選択されることとなる。例えば、非凝縮性ガスの体積が小さく出来る環境であれば、図4(c)に示される如く、ガス溜めパイプ18に対する小径パイプ12の取付部を縮径し、そこに取り付けられるガス溜めパイプ18の径を小さくした構造とすることも可能となるのである。   Furthermore, the size (diameter) of the gas reservoir pipe 18 can be large or small depending on the environment in which the heat pipe heat sink 10 is used. That is, this is appropriately selected according to the volume of the non-condensable gas sealed in the heat pipe 22. For example, in an environment where the volume of the non-condensable gas can be reduced, as shown in FIG. 4C, the diameter of the attachment portion of the small-diameter pipe 12 with respect to the gas reservoir pipe 18 is reduced, and the gas reservoir pipe 18 attached thereto. It is also possible to make a structure with a smaller diameter.

加えて、上記した実施形態のヒートパイプ式ヒートシンク10にあっては、その複数を用いて、それぞれのヒートシンク10が発熱体に接するように、それぞれの受熱ブロック14を上下に積み重ねて積層して配置した、ヒートシンク組立体として有利に使用されることとなる。例えば、図1に示されるヒートパイプ式ヒートシンク10において、受熱ブロック14を上下に4分割して、各ヘッダパイプ16配設部位毎に切り離し、そして各ヘッダパイプ16にヒートパイプ22が連結されてなる構造のユニットとして、それを上下に積み重ねてなる構造の組付体とするのである。このように、複数のヒートパイプ式ヒートシンク10を組み合わせて使用することにより、ヒートシンクの取り付けスペースの制限により大きなヒートシンクを採用することが出来ない場合や、冷却を行なう発熱体の形状に係わらず、効果的に発熱体(電子部品)を冷却することが出来るのである。   In addition, in the heat pipe type heat sink 10 of the above-described embodiment, the heat receiving blocks 14 are stacked one above the other and stacked so that the heat sinks 10 are in contact with the heating elements using a plurality of the heat sinks. Therefore, it is advantageously used as a heat sink assembly. For example, in the heat pipe heat sink 10 shown in FIG. 1, the heat receiving block 14 is vertically divided into four parts, separated for each header pipe 16 placement site, and the heat pipe 22 is connected to each header pipe 16. As a structural unit, it is an assembly of a structure in which it is stacked up and down. As described above, by using a combination of a plurality of heat pipe heat sinks 10, it is effective regardless of the case where a large heat sink cannot be adopted due to the limitation of the heat sink mounting space or the shape of the heating element to be cooled. Thus, the heating element (electronic component) can be cooled.

その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、またそのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。   In addition, although not listed one by one, the present invention is implemented in a mode to which various changes, modifications, improvements and the like are added based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that any one of them falls within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.

本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクの一例を示す、側面説明図である。It is side surface explanatory drawing which shows an example of the heat pipe type heat sink according to this invention. 図1に示されるヒートパイプ式ヒートシンクの、受熱ヘッダとそれに取り付けられた一番下側のヒートパイプを、かかるヒートパイプを構成する小径パイプの配列された平面に垂直な方向である、図1における矢印A方向から見た状態を示す、説明図である。In the heat pipe type heat sink shown in FIG. 1, the heat receiving header and the lowermost heat pipe attached thereto are in a direction perpendicular to the plane in which the small diameter pipes constituting the heat pipe are arranged. It is explanatory drawing which shows the state seen from the arrow A direction. 図1に示されるヒートパイプ式ヒートシンクの断面説明図であって、(a)は、図1におけるB−B断面説明図を示し、(b)は、図2におけるC−C断面説明図をそれぞれ示している。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the heat pipe type heat sink shown in FIG. 1, where (a) shows a cross-sectional explanatory view along BB in FIG. 1, and (b) shows a CC cross-sectional explanatory view in FIG. Show. 本発明に従うヒートパイプ式ヒートシンクにおける小径パイプとガス溜めパイプの接続部分の別の例を示す部分断面説明図であって、(a)、(b)及び(c)は、それぞれ異なる接続構造を示している。It is a fragmentary sectional view showing another example of a connection part of a small diameter pipe and a gas reservoir pipe in a heat pipe type heat sink according to the present invention, and (a), (b) and (c) show different connection structures, respectively. ing. 可変コンダクタンスヒートパイプ式ヒートシンクが傾斜したときの、ヒートパイプ内における作動液及び非凝縮性ガスの移動の様子を概略的に示す斜視説明図であって、(a)は、ガス溜めパイプのない構成における状態を示し、(b)は、本発明に従う構成の場合を示している。It is perspective explanatory drawing which shows the mode of a movement of the hydraulic fluid and noncondensable gas in a heat pipe when a variable conductance heat pipe type heat sink inclines, Comprising: (a) is a structure without a gas reservoir pipe (B) shows the case of the configuration according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 ヒートパイプ式ヒートシンク
12 小径パイプ
14 受熱ブロック
16 ヘッダパイプ
18 ガス溜めパイプ
20 放熱フィン
22 ヒートパイプ
24 発熱体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat pipe type heat sink 12 Small diameter pipe 14 Heat receiving block 16 Header pipe 18 Gas reservoir pipe 20 Radiation fin 22 Heat pipe 24 Heating element

Claims (6)

外周面に放熱フィンが取り付けられてなる細長い複数のパイプ本体部を、互いに平行となる形態において且つ水平面に対して傾斜した一平面上に上下方向に延びるようにして、配設すると共に、それら複数のパイプ本体部の下端を、受熱ブロックに配設した、パイプ状の受熱ヘッダ部に連結して、それらパイプ本体部がそれぞれ該受熱ヘッダ部に連通せしめられるように構成する一方、それら複数のパイプ本体部の上端を、パイプ状のガス溜まり部に連結して、それらパイプ本体部が上端部においても該ガス溜まり部を介して相互に連通せしめられるように構成し、更にそれらパイプ本体部や前記受熱ヘッダ部の内部に作動液及び非凝縮性ガスを封入せしめたことを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンク。   A plurality of elongate pipe main body portions each having a heat radiating fin attached to the outer peripheral surface are arranged so as to extend in a vertical direction on one plane inclined in relation to a horizontal plane in a form parallel to each other. The lower end of the pipe main body portion is connected to a pipe-shaped heat receiving header portion disposed in the heat receiving block so that the pipe main body portions are respectively connected to the heat receiving header portion, while the plurality of pipes The upper end of the main body is connected to a pipe-shaped gas reservoir, and the pipe main body is configured to be communicated with each other through the gas reservoir even at the upper end. A heat pipe type heat sink characterized by enclosing a working fluid and a non-condensable gas inside a heat receiving header portion. 前記受熱ブロックに水平方向に延びる凹所が形成され、該凹所に前記受熱ヘッダ部が収容されて、密着固定されている請求項1に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。   2. The heat pipe heat sink according to claim 1, wherein a recess extending in a horizontal direction is formed in the heat receiving block, and the heat receiving header portion is accommodated and fixed in close contact with the recess. 前記パイプ本体部の上端が、前記ガス溜まり部の横断面における下部部位に対して連結され、該ガス溜まり部内の作動液が該パイプ本体部内に導かれるようになっている請求項1又は請求項2に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。   The upper end of the pipe main body is connected to a lower portion of a cross section of the gas reservoir, and the working fluid in the gas reservoir is guided into the pipe main body. 2. A heat pipe heat sink according to 2. 前記パイプ本体部の上端部位が上方に立ち上がるようにして湾曲せしめられ、前記ガス溜まり部の横断面における下部部位に対して連結されている請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。   The upper end part of the said pipe main-body part is curved so that it may stand up, and it is connected with respect to the lower part in the cross section of the said gas reservoir part. Heat pipe heat sink. 前記複数のパイプ本体部が、水平面に対して5〜20°の角度をもって傾斜した一平面上に上下方向に延びるようにして、配設されている請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載のヒートパイプ式ヒートシンク。   The plurality of pipe main body portions are arranged so as to extend in a vertical direction on one plane inclined at an angle of 5 to 20 ° with respect to a horizontal plane. Heat pipe type heat sink described in 1. 請求項1乃至請求項5の何れか一つに記載のヒートパイプ式ヒートシンクの複数を用い、それらヒートシンクが、各々の受熱ブロックを上下に積み重ねた状態において積層されて、配置せしめられていることを特徴とするヒートシンク組立体。
A plurality of the heat pipe heat sinks according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat sinks are stacked and arranged in a state where the heat receiving blocks are stacked one above the other. A heat sink assembly characterized.
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