JP2010060164A - ヒートパイプ式ヒートシンク - Google Patents

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開平７−１９０６５５号公報 特開平１１−２８９０３９号公報 特開２００５−２１４５６５号公報 特開２００４−１２５３８１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。

符号の説明

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

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
   

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