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JPS6257240A - Heat pipe type heat radiator - Google Patents

Heat pipe type heat radiator

Info

Publication number
JPS6257240A
JPS6257240A JP60197336A JP19733685A JPS6257240A JP S6257240 A JPS6257240 A JP S6257240A JP 60197336 A JP60197336 A JP 60197336A JP 19733685 A JP19733685 A JP 19733685A JP S6257240 A JPS6257240 A JP S6257240A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat pipe
radiator
pipe type
metal block
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP60197336A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisateru Akachi
赤地 久輝
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.)
Actronics KK
Original Assignee
Actronics KK
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 Actronics KK filed Critical Actronics KK
Priority to JP60197336A priority Critical patent/JPS6257240A/en
Publication of JPS6257240A publication Critical patent/JPS6257240A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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Abstract

PURPOSE:To provide a high performance heat radiator, which indicates a very low thermal resistance value and very quick thermal response, by implementing the high performance of heat receiving and radiation by providing many small-diameter heat pipes. CONSTITUTION:Inserting and connecting holes 4 for inserting and connecting the heat absorbing parts of heat pipes 2 are provided between the inside of a block in parallel with a heat receiving plane and also in parallel one another from a plurality of the side surfaces of the block. The inserting and connecting hole group, which is formed from one side surface viewed from the side of the heat receiving plane is made to cross the inserting and connecting hole group, which is provided from the other side surface without fail. When viewed from the side surface, the groups never cross to each other. The inserting and connecting hole groups are formed from the upper side surface and the right side surface of a heat receiving metal block 1. In both side surface, 64 holes are provided in four columns and in eight stages all together. The heat absorbing parts of the heat pipes are closely inserted and connected in the inserting and connecting hole group 4 in the heat receiving metal block. The heat transfer parts of the heat pipes are suitably bent or made to remain straight. Thus, the heat radiating parts of the heat pipes are guided into the specified positions of the heat exchange parts of the heat radiator and arranged into pipe group alignment in specified stage columns. In this way the heat exchange part is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明にヒートパイプの有効利用に依る放熱器の構造及
び性能の改善に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to improving the structure and performance of a heat radiator by effectively utilizing a heat pipe.

特に本発明は受熱用金属ブロックと、該ブロックに挿接
されてあるヒートパイプと、該ヒートパイプの放熱部を
主たる構成要素とする熱交換部との3部分とからなり、
受熱用金属ブロックの受熱平面から吸収した熱量をヒー
トパイプにより熱交換部に移送し熱交換部から放熱せし
めるヒートパイプ式放熱器の構造及び性能の改善に関す
る。
In particular, the present invention consists of three parts: a heat receiving metal block, a heat pipe inserted into the block, and a heat exchange part whose main component is the heat radiating part of the heat pipe,
The present invention relates to an improvement in the structure and performance of a heat pipe type radiator that transfers the amount of heat absorbed from the heat receiving plane of a heat receiving metal block to a heat exchange section and radiates the heat from the heat exchange section.

又該放熱器が対象とする機器は主として半導体電子部品
応用機器であり、対象とする発熱体は主として半導体素
子である。
Further, the equipment targeted by the heat sink is mainly equipment applying semiconductor electronic components, and the heating element targeted is mainly semiconductor elements.

←)従来の技術 この様な構造の放熱器の構造及び性能の改善は発熱体の
熱量を能率的に吸収し、ヒートパイプの熱吸収部に効率
的に吸収せしめる為の受熱用金属ブロックの構造の改善
を第1とし、該熱量を効率良く且つより速い応答性で放
熱部に移送する為のヒートパイプの改善を第2とし、放
熱部に移送された熱量を効率良く放散せしめ冷却する為
の熱交換部の構造の改善な第3とするこれ等の3点が改
善の要点であり従来からこの改善に多くの努力が重ねら
れてきた。然し近来の技術の急速な発達は多くの発熱体
を小型軽量化きせると同時に発熱容量を大容量化させる
に至っている。多くの機器において受熱ブロックの受熱
能力及びヒートパイプの性能は与えられた占積率及び許
容される重量範囲では対応の限界に達しつつある。特に
熱交換部においては放熱容量の増大と共に放熱フィンの
必要面積が急激に増加し、フィンによる放熱はフィン容
積が大型化すると共にフィン効率が低下するという宿命
的な性質があり、益々その占積率及び重量を増加せしめ
つつあって、機器の小型化の為に大とな障壁となってい
る。この様な放熱器の代表的な例として電力半導体素子
用の放熱器がある。
←) Conventional technology The structure and performance of a heat sink with this structure has been improved by the structure of a heat receiving metal block that efficiently absorbs the heat of the heating element and allows it to be efficiently absorbed by the heat absorption part of the heat pipe. The first improvement is to improve the heat pipe, which is used to efficiently transfer the amount of heat to the heat radiating part with faster response. These three points, the third one being improvement of the structure of the heat exchange section, are the key points for improvement, and many efforts have been made in the past for this improvement. However, the rapid development of recent technology has made many heating elements smaller and lighter, and at the same time has increased their heat generating capacity. In many devices, the heat receiving capacity of the heat receiving block and the performance of the heat pipe are reaching their limits within a given space factor and permissible weight range. Particularly in heat exchange parts, as the heat dissipation capacity increases, the area required for the heat dissipation fins increases rapidly, and heat dissipation by the fins has the fateful property that the fin efficiency decreases as the fin volume increases. The increase in efficiency and weight has become a major barrier to miniaturization of equipment. A typical example of such a heat sink is a heat sink for power semiconductor devices.

第13図及び第14図は電力用平型サイリスタのヒート
パイプ式放熱器を示しである。図においてlfl受熱受
熱用金目ブロック抵抗値を低くする為主流としては純銅
で製作されてある。2は熱移送用のヒートパイプで、信
頼性の高はと高性能が要求されるので純水作動液、純銅
コンテナのものが使用される。aij熱交換部で長期間
の耐食が要求されるので一般には純銅フィン群な放熱手
段としている。ヒートパイプ2は受熱用金属ブロック1
に設けられてある挿接孔4に依ってブロックと熱的に接
続されてある。該放熱器は1個の素子を挾む放熱器2個
当り即ち対値で0.015〜0.02哩膚の如き低い熱
抵抗値が要求されるので、ヒートパイプとブロック間の
大評な接触熱抵抗の発生は許されないので挿接にけPb
−8n はんだに依る接着が併用されてある。第13図
に示す如く一般には平形サイリスタ素子群と放熱器群と
は放熱スタッフとして積層構造に構成して使用される。
FIG. 13 and FIG. 14 show a heat pipe type radiator for a flat thyristor for electric power. In the figure, the lfl heat receiving gold eye block is mainly made of pure copper in order to lower the resistance value. 2 is a heat pipe for heat transfer, and since high reliability and high performance are required, a pure water working fluid and a pure copper container are used. Since long-term corrosion resistance is required in the Aij heat exchange section, pure copper fins are generally used as the heat dissipation means. Heat pipe 2 is heat receiving metal block 1
It is thermally connected to the block through an insertion hole 4 provided in the block. Since the heatsink is required to have a low thermal resistance value of 0.015 to 0.02 degrees per two heatsinks sandwiching one element, that is, a relative value of 0.015 to 0.02 degrees, the heat pipe and the block are very popular. Since the occurrence of contact thermal resistance is not allowed, use Pb for insertion.
-8n Adhesion using solder is also used. As shown in FIG. 13, a group of flat thyristor elements and a group of radiators are generally used as a heat radiating stuff in a laminated structure.

熱交換部には矢印の方向に強制冷却風が供給されるのが
通例である。サイリスタ素子は10年前項は1素子当り
400W位のものが主流であったが年々大容量化されて
近年は1素子当りIKWfi後が主流となっており、1
.5KW、2KWのもの4冷却器の性能の改善次第では
実用化される形勢になりつつある。素子の大容量化に伴
って放熱器に要求される熱抵抗値は対値で0.025〜
0.02℃/W位が従来の最高レベルであったのに対し
最近は対値で0.015〜0.01℃βの如き高性能の
ものが要求され始めている。サイリスタ放熱器の場合、
第13図例示の如く素子1個を放熱器2個(対)で挾持
して測定されるので、測定値は以下丁べて対値で示す。
Typically, forced cooling air is supplied to the heat exchange section in the direction of the arrow. Ten years ago, the mainstream of thyristor elements was around 400W per element, but the capacity has increased year by year, and in recent years the mainstream has been IKWfi per element.
.. Depending on the performance improvement of 5KW and 2KW coolers, they are on the verge of being put into practical use. As the capacitance of devices increases, the thermal resistance value required for the heatsink is 0.025~
While the conventional maximum level was about 0.02°C/W, recently there has been a demand for high-performance products with a relative value of 0.015 to 0.01°C β. For thyristor heatsink,
As shown in FIG. 13, the measurement is carried out by holding one element between two heat sinks (pair), so the measured values are shown below as paired values.

これに対し素子の太きさけそれ膨大型化されずその直径
は60〜80簡位でその厚ざは15〜30m5位の範囲
を出ないので受熱用金属ブロックの熱吸収性能に限界に
近づきつつある。これ等の大容量化対策としてけ受熱用
金属ブロックの大型化、挿入するヒートパイプの熱吸収
部の大型化が実施されて来た。第14図でけヒートパイ
プの受熱部のみを大型化して受熱能力を大きくせしめで
ある。然しこの様な放熱器は素子と受熱平面との接触熱
抵抗を下げる為に数基の加圧下で使用きれるのでその点
からもヒートパイプ直径の大型化は制約を受ける。第1
4図の例において素子5の直径が80m+の4のを使用
する場合挿接孔(ヒートパイプの熱吸収部)の直径a一
般に40m+位のものが使用されるのであるが図からこ
れが殆んど限界であることが分かる。即ち40mより大
きくした場合3本のヒートパイプの両列側ヒートパイプ
は素子面から受ける#I量が減少して効率が低下するこ
とが明らかである。又直径40mの挿接孔は削孔数3本
が限界である。4本以上に増加せしめた場合外側ヒート
パイプは大巾に受熱量が低下し放熱器の効率は低下Tる
に至る。第15図は第14図における受熱用金属ブロッ
ク1を底面から見た図であるが挿接孔4の直径40m前
後の場合ブロックの受熱平面から挿接孔外周に至る距離
は10〜13簡位にとるのが通例となっている。これは
使用時の加圧力に耐えさせる為であって、軟純銅や軟質
アルミ尋で形成場れである受熱用ブロックはこれ以上距
離を小さくするとヒートパイプを座屈させる恐れがある
。この様な距離の為に生ずる受熱平面からヒートパイプ
迄の熱通過の熱抵抗値は0.01℃β1後である。受熱
用金属ブロックの熱抵抗とヒートパイプ熱抵抗と熱交換
部熱抵抗の合計の熱抵抗である放熱器の全熱抵抗が対値
で0.02℃/W(1個当り0.04℃/W)が要求さ
れる現状として受熱部ブロックの熱通過だけで0.01
℃β(2)熱抵抗が生ずることは限界に近いものと考え
ざるを得ない。若しヒートパイプ受熱部直径を50口、
60哩に増大せしめる場合は受熱用金属ブロックの受熱
平面とヒートパイプ受熱部表面又は挿接孔外周との距離
を更に数簡増加せしめることが必要となり受熱用金属ブ
ロックの熱抵抗は更に増加し、その釣合に受熱平面から
の熱吸収性能は改善することが出来ないので極めて不合
理な結果となる。受熱平面からヒートパイプ表面に至る
距離を小ざくし、更にヒートパイプの総合熱抵抗を小さ
くする為に各ヒートパイプの直径を小ざくして耐圧力を
増加ζせると共に、本数な増加せしめる場合かある。第
16図はその1例で第15図と同様に底面側から見た図
である。然しこの場合も受熱面からの距離の短縮も僅か
であり本数も6本前後が限界となる。これはフィン3と
の関係位置から生じる制約に依る。第13図から分かる
様に素子5の厚ざが15〜30簡である場合にフィンの
幅に受熱用金属ブロック1の幅より15〜20wa以上
大きくする場合は隣接フィンと接触したり放電を生じて
使用に耐えないものとなる。従ってヒートパイプをあま
り受熱平面に近接せしめた場合フィン部においてフィン
高さが過小となりフィン表面における熱伝達性能上不都
合が起る。従って受熱平面からの距111は第15図と
はif同等とする必要がある。同様にフィン部において
ヒートパイプ間FAは少くとも15〜2011II!以
上な必要とするので受熱用金属ブロックにおいても挿接
孔間隙は列方向にも段方向にも15〜20鰭に設ける必
要がある。第16図においてヒートパイプ直径を16順
とし、素子直径を80閣とした場合効率的に受熱する為
の本数は図の如く3(本)×2(列)で計6本となる。
On the other hand, since the thickness of the element does not increase in size, its diameter is about 60 to 80 cm, and its thickness does not exceed the range of 15 to 30 m5, so the heat absorption performance of the heat receiving metal block is approaching its limit. be. As a measure to increase the capacity, the size of the heat receiving metal block and the heat absorbing part of the inserted heat pipe have been increased. In FIG. 14, only the heat receiving portion of the heat pipe is enlarged to increase the heat receiving capacity. However, such a heat sink can be used under pressure with several units in order to lower the contact thermal resistance between the element and the heat receiving plane, and this also limits the increase in the diameter of the heat pipe. 1st
In the example shown in Figure 4, when element 5 has a diameter of 80m+, the diameter a of the insertion hole (heat absorbing part of the heat pipe) is generally around 40m+, but from the figure, this is mostly the case. It turns out that there are limits. That is, it is clear that when the length is greater than 40 m, the amount of #I received from the element surface by the heat pipes on both rows of the three heat pipes decreases, resulting in a decrease in efficiency. Also, the maximum number of insertion holes with a diameter of 40 m is three. If the number of heat pipes is increased to four or more, the amount of heat received by the outer heat pipes will be greatly reduced, and the efficiency of the radiator will be reduced. Fig. 15 is a bottom view of the heat receiving metal block 1 in Fig. 14, and when the diameter of the insertion hole 4 is around 40 m, the distance from the heat receiving plane of the block to the outer periphery of the insertion hole is 10 to 13 points. It is customary to take This is to withstand pressure during use, and if the heat receiving block is made of soft pure copper or soft aluminum, if the distance is made any smaller, the heat pipe may buckle. Due to such a distance, the thermal resistance value of heat passage from the heat receiving plane to the heat pipe is 0.01° C. β1. The total thermal resistance of the radiator, which is the sum of the thermal resistance of the heat receiving metal block, the heat pipe thermal resistance, and the heat exchanger thermal resistance, is 0.02°C/W (0.04°C/1 piece). The current situation where W) is required is 0.01 just for the heat passing through the heat receiving block.
℃β(2) It must be considered that the occurrence of thermal resistance is close to the limit. If the diameter of the heat pipe heat receiving part is 50 ports,
In order to increase the distance to 60 miles, it is necessary to increase the distance between the heat receiving plane of the heat receiving metal block and the surface of the heat receiving part of the heat pipe or the outer periphery of the insertion hole by several points, which further increases the thermal resistance of the heat receiving metal block. In proportion to this, the heat absorption performance from the heat receiving plane cannot be improved, resulting in an extremely unreasonable result. In order to reduce the distance from the heat receiving plane to the heat pipe surface and further reduce the overall thermal resistance of the heat pipe, the diameter of each heat pipe is reduced to increase the withstand pressure and the number of heat pipes is also increased. be. FIG. 16 is an example of this, and is a view seen from the bottom side, similar to FIG. 15. However, in this case as well, the distance from the heat-receiving surface is only slightly shortened, and the number of wires is limited to about six. This depends on constraints arising from the position relative to the fins 3. As can be seen from FIG. 13, when the thickness of the element 5 is 15 to 30 mm, if the width of the fin is made 15 to 20 wa or more larger than the width of the heat receiving metal block 1, contact with adjacent fins or discharge may occur. It becomes unusable. Therefore, if the heat pipe is placed too close to the heat-receiving plane, the fin height at the fin portion becomes too small, causing problems in terms of heat transfer performance on the fin surface. Therefore, the distance 111 from the heat receiving plane needs to be the same as if in FIG. Similarly, in the fin section, the FA between the heat pipes is at least 15~2011II! Because of the above requirements, it is necessary to provide insertion hole gaps of 15 to 20 fins in both the row direction and the step direction in the heat receiving metal block as well. In FIG. 16, if the heat pipe diameters are arranged in 16 orders and the element diameters are set to 80 degrees, the number of heat pipes required to receive heat efficiently is 3 (pieces) x 2 (columns), or 6 in total, as shown in the figure.

ヒートパイプ径を20mにした場合は3本1列の長さは
100調となり受熱平面に辛じて近接式せることが出来
る。ヒートパイプ直径112mにした場合でも3本1列
の長さは76mで4(本)×2(列)にすることは出来
ない。結局この場合の本数l−r直径16〜20tmの
ヒートバイブロ本となり受熱平面とヒートパイプ表面と
の距離は殆んど改善されないことが分かる。この場合の
ヒートパイプ能力の改善は次の如くである。ヒートパイ
プの能力はコンテナの内面積に比例°「る。第15図の
場合ヒートパイプ直径40m。
When the diameter of the heat pipes is 20 m, the length of one row of three heat pipes is 100 degrees, and they can be placed barely close to the heat receiving plane. Even when the diameter of the heat pipes is 112 m, the length of one row of three heat pipes is 76 m, so it is not possible to have 4 (pieces) x 2 (rows). In the end, in this case, the number of heat vibro tubes is 16 to 20 tm in diameter, and it can be seen that the distance between the heat receiving plane and the heat pipe surface is hardly improved. The improvement in heat pipe capacity in this case is as follows. The capacity of the heat pipe is proportional to the inner area of the container. In the case of Figure 15, the heat pipe diameter is 40 m.

パイプ厚さ1 vtx 、実効長さ80mとした場合の
内面積総和に(40−2)XにX80X3キ28650
m、r? となる。第16図の場合ヒートパイプとして
熱交換部で直径20w挿接部で25 w CDものな用
い、パイプ厚さ1w+実効長180mにした場合の熱吸
収部内面積は次の如くである。
When the pipe thickness is 1 vtx and the effective length is 80 m, the total internal area is (40-2)
m, r? becomes. In the case of FIG. 16, the heat exchange section uses a 25 W CD with a diameter of 20 W at the insertion section, and when the pipe thickness is 1 W + effective length of 180 m, the internal area of the heat absorption section is as follows.

(25−2)XπX80X6牛34680−従ってヒー
トパイプl細径多本化した場合のヒートパイプの熱吸収
部能力は34680/28650キ1.2となり約20
56改善されるに過ぎない。但し挿接部直径が5m大き
くしたので受熱平面からヒートパイプ表面迄の距離u 
8 m−10mに改善することが出来るので受熱用金属
ブロックの熱通過抵抗も20饅程度改善することが出来
る。然しこれ尋の改善程度では業界で要望される能力を
発揮させる為には効果は無に等しいものである。
(25-2) XπX80
56 only improved. However, since the diameter of the insertion part was increased by 5 m, the distance u from the heat receiving plane to the heat pipe surface
Since it can be improved to 8 m to 10 m, the heat passage resistance of the heat receiving metal block can also be improved by about 20 m. However, this level of improvement will have no effect on achieving the capabilities required by the industry.

現用の放熱器において熱交換部の性能も大きな問題点で
ある。特に電力用サイリスタ放熱器の場合前述の如くフ
ィンの幅は極めて狭い範囲に制限きれる。又長さについ
ても充分に長くすることは不可能である。第14図から
分かる様に強制冷却風の流れ方向には長くすることが可
能でifあるがヒートパイプは受熱部の上部に近接集中
している為フィン端部な長くしてもフィン効率が悪化す
るのみで効果が少ない、サイリスタ素子直径8(1mの
放熱器において従来例ではフィン長gtrxso〜20
0mが限界でそれ以上に長くすることは全く意味が無い
ものである。従ってフィン一枚当りの放熱面積は極めて
小さいので放熱器1台尚りIKWの如き大容量放熱器に
おいては通常200枚以上の枚数を必要とし、フィンピ
ッチ4smとした場合は熱交換部高ざ1jsoo篩以上
を必要とする。サイリスタ放熱器において熱交換部の容
積及び重量は大きな問題点であり現状のままでは今後の
電力用サイリスタの発展にも支障を引起す恐れがある。
The performance of the heat exchanger in current radiators is also a major problem. Particularly in the case of power thyristor heat sinks, the width of the fins is limited to an extremely narrow range as described above. Also, it is impossible to make the length sufficiently long. As can be seen from Figure 14, it is possible to make the forced cooling air longer in the flow direction, but since the heat pipe is concentrated close to the top of the heat receiving part, the fin efficiency deteriorates even if the fin ends are made longer. The thyristor element diameter is 8 (in a 1 m heatsink, the conventional fin length is gtrxso~20).
0m is the limit, and making it longer than that is completely meaningless. Therefore, the heat dissipation area per fin is extremely small, so a large-capacity heatsink such as IKW usually requires 200 or more fins, and if the fin pitch is 4s, the height of the heat exchanger is 1jsoo. Requires more than a sieve. The volume and weight of the heat exchange section in a thyristor radiator are major problems, and if left as they are, there is a risk that this will hinder the future development of power thyristors.

フィン放熱に依る熱交換部の容積及び重量の問題はサイ
リスタ放熱器以外の場合も重要な問題点である。フィン
放熱の場合は冷却風の熱伝達率は実用的な風速2〜3〔
m/@〕において30(W/m’c)前後であり従って
放熱容量が同等の場合には他の機器冷却に対しても全く
同等の容積重量を必要と7るものである。更に自然空冷
放熱の場合フィンの熱伝達率F′i5 〔W/yに〕前
後に低下する上にフィンピッチ110−前後にする必要
があるのでフィン表面積は同等の容量の強制空冷に比較
して6倍の面積な必要とし、容積1j15倍以上の容積
を必要とし、強制冷却に比較して解決すべき更に重要な
問題点となっている。
The problem of volume and weight of the heat exchanger due to fin heat radiation is also an important problem in cases other than thyristor heat radiators. In the case of fin heat dissipation, the heat transfer coefficient of the cooling air is a practical wind speed of 2 to 3 [
m/@] is around 30 (W/m'c). Therefore, if the heat dissipation capacity is the same, the same volumetric weight is required for cooling other equipment. Furthermore, in the case of natural air cooling heat dissipation, the heat transfer coefficient of the fins F'i5 [W/y] decreases around 100%, and the fin pitch needs to be around 110 -, so the fin surface area is smaller than that of forced air cooling with the same capacity. It requires 6 times the area and 1j15 times the volume, and is a more important problem to be solved than forced cooling.

以上電力用サイリスタ冷却用放熱器における問題点につ
いて述べたのであるが電力半導体素子用のヒートパイプ
式放熱器の多くは同様の問題点を有している。即ち半導
体素子の急速な発達によって小型で強力なパワートラン
ジスタ等が実用化されており、これ等は電力用サイリス
タに比較して電力量は小さく、受熱ブロック吃小場いが
、受熱平面の面積が小すく、放熱フィン群に与えられる
容積4小さく、更に周囲温度が高く、結局放熱器に対す
る要求性能が極めて厳しく熱抵抗値としてo 、 o 
<’cβ〕の如く高い性能が要求はれる例も少くない。
The problems with heat sinks for cooling power thyristors have been described above, but many of the heat pipe type heat sinks for power semiconductor devices have similar problems. In other words, due to the rapid development of semiconductor devices, small and powerful power transistors have been put into practical use.Compared to power thyristors, these devices have a smaller amount of power and a smaller heat receiving block, but the area of the heat receiving plane is smaller. The volume given to the heat dissipating fin group is small, and the ambient temperature is high.As a result, the required performance for the heat dissipator is extremely strict, and the thermal resistance value is o, o.
There are many cases where high performance such as <'cβ] is required.

ヒートパイプ式放熱器に共通の他の問題点として負荷熱
容量の増大につれて受熱ブロックが大型化し、その熱容
量が過大となり、放熱器全体としての熱応答性が放熱器
の放熱能力の向上に反して低下しつつあるのも問題点の
一つである。
Another problem common to heat pipe type radiators is that as the load heat capacity increases, the heat receiving block becomes larger, its heat capacity becomes excessive, and the thermal response of the radiator as a whole decreases despite the improvement in the heat radiator's heat dissipation capacity. One of the problems is that it is becoming more and more common.

(ハ) 発明が解決しようとする問題点本発明に係るヒ
ートパイプ式放熱器においては産業界からの厳しい要望
に応えて、従来不可能と考えられて来た様な極めて低い
熱抵抗値と極めて早い熱応答性を示す高性能放熱器を提
供する為に解決しようとする問題点は次の如くである。
(c) Problems to be solved by the invention In response to strict demands from industry, the heat pipe type heat sink according to the present invention has achieved an extremely low thermal resistance value that was previously thought to be impossible. The problems to be solved in order to provide a high-performance heatsink exhibiting fast thermal response are as follows.

(&)  現在前述の各種制約により限界に達している
受熱用金属ブロック内を熱量が通過する為の貫流熱抵抗
な大幅に引下げる為のブロック構造の根本的な改善。
(&) Fundamental improvements to the block structure to significantly reduce the flow-through thermal resistance for heat to pass through the heat-receiving metal block, which has currently reached its limit due to the various constraints mentioned above.

(b)受熱用金属ブロックの大型化に影響されずヒート
パイプの秀れた熱応答性能を活用する為のブロック構造
の改善。
(b) Improvement of the block structure to take advantage of the heat pipe's excellent thermal response performance without being affected by the increase in size of the heat receiving metal block.

(c)  ヒートパイプの熱抵抗を大幅に引下げる為の
新規な手段。
(c) A novel method for significantly lowering the thermal resistance of heat pipes.

(d)  小さな容積にもかかわらず熱抵抗を小さくす
ることの出来る様な熱交換部構造の根本的な改善。
(d) Fundamental improvements in the structure of the heat exchanger that can reduce thermal resistance despite its small volume.

(e)  同時に解決すべき附随問題として極めて高性
能な放熱器の場合僅かであっても影響の大きな塵埃に依
る汚染、W囲気に依る腐食に対して熱交換部な守る手段
が必要である。
(e) At the same time, as an incidental problem to be solved, in the case of extremely high-performance heat sinks, it is necessary to have means to protect the heat exchanger from contamination caused by dust, which has a large effect even if it is small, and corrosion caused by W surroundings.

に)問題点を解決Tる為の手段 従来技術の項で述べた如く受熱ブロックとヒートパイプ
と熱交換部とからなる放熱器の性能及び構造は限界に近
い状態となっているがその限界の原因の最大要因はフィ
ン面積の確保であり、第2の要因は使用時の加圧力に対
する耐圧力の保持にあった。本発明に係る放熱器構造に
おける問題点解決手段は「フィンのみに頼らない放熱」
を第1の基本思想とし、「ヒートパイプの大口径化に頼
らない高性能化」な第2の基本思想として結局「ヒート
パイプの細径多数化に依る受故熱の高性能化」な基本手
段とする新規な構造に到達したものである。
2) Means for solving the problem As mentioned in the section of the prior art, the performance and structure of the radiator consisting of the heat receiving block, heat pipe, and heat exchanger are close to their limits, but it is difficult to reach their limits. The biggest factor was securing the fin area, and the second factor was maintaining pressure resistance against the pressure applied during use. The solution to the problem in the radiator structure according to the present invention is "heat radiation that does not rely solely on fins"
The first basic idea is ``high performance that does not rely on increasing the diameter of the heat pipe.'' The second basic idea is ``high performance in receiving heat by increasing the number of small diameter heat pipes.'' We have arrived at a new structure as a means.

以下図面に依って本発明に係るヒートパイプ式放熱器に
具備されてある放熱器高性能化の為の問題点解決の手段
について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, means for solving problems for improving the performance of a heat radiator provided in a heat pipe type radiator according to the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明に係るヒートパイプ式放熱器の基本構造
な示し、第8図、第9図及び第10図は第1図における
受熱用金属ブロックの基本構造を示しである。図中1は
受熱用金属ブロックであり、2は細径ヒートパイプ群で
ある。各ヒートパイプは図面を見易くする為すべて中心
線のみで示しである。5は電力用サイリスタ素子で受熱
用金属ブロック1の受熱平面に加圧的に接触させられて
あり両者は電気的に又熱的に測定不可能穆度の極めて低
い接触熱抵抗で接続されてある。受熱用金属ブロック1
け受熱平面を底とする角柱立体に形成されてある。角柱
は第1図の如く四角柱に限定されず五角柱でも六角柱で
あって4良く、又正多角柱に限定されるものでなく、底
の角辺の長きは所望の長さを採用することが出来る。更
にそれを基本原形として加工された他の異形であっても
良い。
FIG. 1 shows the basic structure of a heat pipe type radiator according to the present invention, and FIGS. 8, 9, and 10 show the basic structure of the heat receiving metal block in FIG. 1. In the figure, 1 is a heat receiving metal block, and 2 is a group of small diameter heat pipes. Each heat pipe is shown only by its center line to make the drawing easier to read. Reference numeral 5 denotes a power thyristor element which is brought into pressure contact with the heat-receiving plane of the heat-receiving metal block 1, and the two are connected electrically and thermally with an extremely low contact thermal resistance that cannot be measured. . Heat receiving metal block 1
It is formed into a prismatic solid shape with the heat receiving plane as the bottom. The prism is not limited to a square prism as shown in Figure 1, but may be a pentagonal prism or a hexagonal prism, and is not limited to a regular polygonal prism, and the length of the bottom corner side can be set to a desired length. I can do it. Furthermore, other irregular shapes processed using this as the basic original shape may be used.

第8図に第1図即ち四角柱の場合の受熱用金属ブロック
の受熱平面側から見た正面図である。@9図に第8図の
側面図、第1()図1r平面図である。ブロックの複数
の側面から受熱XP−面に平行に且つ相互間も平行並列
にヒートパイプの熱吸収部挿接用の挿接孔4がブロック
内に向けて削孔されてある。
FIG. 8 is a front view of the heat-receiving metal block shown in FIG. 1, that is, in the case of a square prism, as seen from the heat-receiving plane side. Figure 9 is a side view of Figure 8 and a plan view of Figure 1() 1r. Insertion holes 4 for inserting heat absorbing portions of heat pipes are drilled into the block from a plurality of side surfaces of the block parallel to the heat receiving XP plane and parallel to each other.

そして受熱平面側から見て一つの側面から削孔された挿
接孔群は必ず他の側面から削孔された挿接孔群と交差し
ており、且つ側面から見た場合はそれ等は決して相互に
交差することのない様に設けられてある。挿接孔は貫通
孔であっても、非貫通孔であっても良い。第1図におい
てけ受熱用金属ブロック1の上側面及び右側面から挿接
孔群は削孔されてあり、両側面には夫々4列8段の挿接
孔が両面で64孔が削孔されてある。受熱用金属ブロッ
ク1の挿接孔群4の夫々にはヒートパイプの熱吸収部が
密に挿接されてあり、それ等のヒートパイプの熱移送部
は適宜に曲げられたり、直線状のままであったりしてこ
れに依りそれ等のヒートパイプの放熱部は放熱器の熱交
換部の所定の位置に導入され、所定の段列の管群配列に
配置きれて熱交換部を構成している。第1図においては
右側面側のヒートパイプ群2−2は夫々上方に曲げられ
、上側面側のヒートパイプ群2−1は直線状のままで整
列延長きれて、風洞側板7で囲まれた熱交換部内に配置
ばれである。第12図は風洞内におけるヒートパイプ群
配列状況を示しである。図は後述する自然対流に依る熱
交換部であるから2−1群と2−2群とけ夫々異なる風
洞側板内に導入され両者間は上下仕切板8に依って下部
の風洞で加熱された自然対流風が上部風洞に侵入するの
な防いでいる。第1図の熱交換部汀矢印の強制対流風に
依る放熱の例で、この場合に第12図の2枚の風洞側板
は連結一体化されて仕切板8け不必要となる。図におい
ては風洞内のヒートパイプ配列は千鳥配列であるが、配
列状態に基盤目配列でも良く、又他の配列であっても良
い。
When viewed from the heat receiving plane side, the insertion holes drilled from one side always intersect with the insertion holes drilled from the other side, and when viewed from the side, they never intersect. They are arranged so that they do not cross each other. The insertion hole may be a through hole or a non-through hole. In Fig. 1, groups of insertion holes are drilled from the upper and right side surfaces of the heat receiving metal block 1, and 64 holes are drilled on both sides with 4 rows and 8 rows of insertion holes on each side. There is. The heat absorbing portions of heat pipes are closely inserted into each of the insertion hole groups 4 of the heat receiving metal block 1, and the heat transfer portions of these heat pipes may be bent as appropriate or left straight. Accordingly, the heat radiating parts of those heat pipes are introduced into predetermined positions of the heat exchange part of the radiator, and are arranged in a predetermined row of tube groups to form the heat exchange part. There is. In FIG. 1, the heat pipe group 2-2 on the right side is bent upward, and the heat pipe group 2-1 on the upper side remains straight and is fully aligned and extended, and is surrounded by the wind tunnel side plate 7. It is located inside the heat exchange section. FIG. 12 shows the arrangement of heat pipe groups in the wind tunnel. The figure shows a heat exchange section that relies on natural convection, which will be described later, so the 2-1 group and 2-2 group are introduced into different wind tunnel side plates, and the upper and lower partition plates 8 are used to separate the heat exchanger from the air heated in the lower wind tunnel. Prevents convective wind from entering the upper wind tunnel. This is an example of heat dissipation by forced convection wind indicated by the arrow on the side of the heat exchange section in FIG. 1. In this case, the two wind tunnel side plates in FIG. 12 are connected and integrated, making eight partition plates unnecessary. In the figure, the heat pipes in the wind tunnel are arranged in a staggered arrangement, but the arrangement may be in a grid pattern or in some other arrangement.

本発明に係る放熱器の基本条件として、熱交換部内にお
ける細径ヒートパイプ群の放熱部は多管式熱交換器と同
様な高い熱伝達率を得る為に無フィン金属管かローフイ
ンチューブに依って形成すれる。ローフインチューブの
フィンはフィン外径がフィン未形成部の外径と同外径に
なっているので風洞内の乱流発生を妨げることがない。
As a basic condition of the heat radiator according to the present invention, the heat radiating section of the small diameter heat pipe group in the heat exchange section is made of unfinned metal tubes or loaf-in tubes in order to obtain a high heat transfer coefficient similar to that of a multi-tube heat exchanger. It is formed accordingly. Since the fins of the loaf-in tube have the same outer diameter as the outer diameter of the non-finned portion, turbulent flow within the wind tunnel is not hindered.

伝熱面積不足の為市むな得ずフィンを挿着する場合でも
本発明の基本構造としてにフィン高は6w以下の小面積
管状細状フィンのみが許きれる。フィン高さ6wけ受熱
平面とヒートパイプとの最短距離を短縮せしめて受熱用
金属ブロックの熱抵抗を大幅に小ざくする限界のフィン
高さである。
Even if it is unavoidable to insert fins due to insufficient heat transfer area, only small-area tubular thin fins with a fin height of 6W or less are allowed as the basic structure of the present invention. The fin height of 6w is the limit fin height that shortens the shortest distance between the heat receiving plane and the heat pipe and significantly reduces the thermal resistance of the heat receiving metal block.

通常のプレートフィンを挿iTるとその整流作用に依り
、管群に依り発生する乱流効果を利用せんとする本発明
放熱器の効果が失なわれることはなる本のであり、ヒー
トパイプ配列ピッチがヒートパイプ直径の2.5倍以下
の環状個別フィンの場合は管群効果が失なわれることが
ない。
If ordinary plate fins are inserted, the effect of the heat sink of the present invention, which aims to utilize the turbulence effect generated by the tube group, will be lost due to its rectifying effect, and the heat pipe arrangement pitch In the case of annular individual fins whose diameter is less than 2.5 times the heat pipe diameter, the tube group effect is not lost.

第1図及び第8図、第9図、第10図における受熱用金
属ブロック1は図示されてijないが多数の平板形の金
属ブロックからなる積層構造体であっても良い。その場
合の分割は受熱平面に平行な面で分割され且つ挿接孔群
1列毎に分割されてあることが望ましい。又各平板形金
槁ブロックは外形。
Although not shown in the drawings, the heat receiving metal block 1 in FIGS. 1, 8, 9, and 10 may be a laminated structure consisting of a large number of flat metal blocks. In this case, it is desirable that the division be performed along a plane parallel to the heat receiving plane, and that each row of insertion holes should be divided. Also, each flat plate type Kinki block has an external shape.

挿接孔の配置形状線べて同−形であることが望ましい。It is desirable that all the insertion holes have the same shape.

この様に構成する場合は各平板形金属ブロックは同一の
押出金型により挿接孔も含めて同時に長尺材として押出
成形が可能となる。この押出材を切断し、交互に挿接孔
が交差する様組合わせ積層すれば本発明に係る受熱用金
属ブロックは完成するので加工費を大幅に削減すること
が出来る。
When constructed in this way, each flat metal block can be simultaneously extruded as a long material including the insertion holes using the same extrusion die. The heat-receiving metal block according to the present invention can be completed by cutting this extruded material and stacking them together so that the insertion holes intersect with each other, thereby significantly reducing processing costs.

又積層前にヒートパイプ群の挿接を完了ζせておくこと
は依り挿接作業も容易となる。積層手段としては接着材
、はんだ付け1機械的組合わせ等測れの手段でも又それ
等の併用でも良い。
Furthermore, completing the insertion and connection of the heat pipe group before stacking makes the insertion and connection work easier. The laminating means may be adhesive, soldering, mechanical combination, or a combination thereof.

(ホ) 作用 偵)受熱用金属ブロックの熱抵抗を1/4〜1710以
下に小さくすることが出来る。
(e) Effect) The thermal resistance of the heat receiving metal block can be reduced to 1/4 to 1710 or less.

ヒートパイプ及び挿接孔が大幅に細径化されてあるので
耐圧力が大幅に強化されている。又放熱フィンの効率を
全く考慮する必要がない。従って受熱面から挿接孔道の
距離を充分に小はくすることが可能となると共に挿接孔
相互間の中心距離も大巾に小メ〈することが出来る。第
1図及び第8〜第10図において挿接孔内径を10簡に
した場合、受熱平面から挿接孔道の距離ij1 、5w
−3mぐらいにT7)ことが可能であり、挿接孔間の中
心距離は13m+ぐらいに縮小することが出来る。この
場合に図の如く一辺が104m+の正六面体のブロック
の場合8列8段64孔の挿接孔を削孔することが出来る
Since the heat pipe and insertion hole have been significantly reduced in diameter, the pressure resistance has been significantly strengthened. Furthermore, there is no need to consider the efficiency of the radiation fins at all. Therefore, the distance from the heat receiving surface to the insertion hole path can be made sufficiently small, and the center distance between the insertion holes can also be greatly reduced. In Fig. 1 and Figs. 8 to 10, when the inner diameter of the insertion hole is set to 10, the distance of the insertion hole path from the heat receiving plane is ij1, 5w.
It is possible to reduce T7) to about -3m, and the center distance between the insertion holes can be reduced to about 13m+. In this case, in the case of a regular hexahedral block with a side of 104 m+ as shown in the figure, 64 insertion holes in 8 rows and 8 stages can be drilled.

受熱平面が104mX104+++mの面積の受熱ブロ
ックはサイリスク素子直径80簡の素子に適当であり、
これにけ従来構造の受熱ブロックではヒートパイプ及び
挿接孔の径は通常40調の賜のが1列2段で2孔のもの
が使用これるのが通例であった。この場合の受熱平面か
ら挿接孔道の距離は13■、挿接孔間の中心距離1j6
011Illが標準であった。
A heat receiving block with a heat receiving plane having an area of 104 m x 104 +++ m is suitable for a Sirisk element with a diameter of 80 pieces,
For this reason, in heat receiving blocks of conventional construction, the diameters of the heat pipes and insertion holes are usually 40 degrees, and it is customary to use one with two holes in one row and two stages. In this case, the distance from the heat receiving plane to the insertion hole path is 13■, and the center distance between insertion holes is 1j6
011Ill was the standard.

貫流熱抵抗は受熱平面からの距離に比例するので第1図
に例示の本発明に係る受熱用ブロックの受熱平面に近接
した第1列自進の熱抵抗は従来の直径40簡の場合に対
してほぼ1/10になることはなる。更に本発明に係る
受熱ブロックの熱抵抗に第1列目から@4列目自進夫々
の熱抵抗の合成熱抵抗であるから総合熱抵抗は従来比で
約1/20位に低下することが想定される。
Since the flow-through thermal resistance is proportional to the distance from the heat-receiving plane, the thermal resistance of the first row self-propelled near the heat-receiving plane of the heat-receiving block according to the present invention illustrated in FIG. It will be approximately 1/10. Furthermore, since the thermal resistance of the heat receiving block according to the present invention is a composite thermal resistance of the respective thermal resistances of the first to fourth columns, the total thermal resistance can be reduced to about 1/20 compared to the conventional one. is assumed.

実測値としては従来構造の直径40■のヒートパイプ2
本を挿着した受熱平面100咽X100m+の純銅ブロ
ックの熱抵抗値は素子直径80mの場合対値にて0 、
008 (℃/W)の値が得られている。同様にして本
発明に係る直径10mのヒートバイブロ4本を挿着した
受熱ブロックはあまりに熱抵抗値が小ざ〈測定値の読み
取りが不可能であった。推定値としては対値にて0.0
004C℃/W)以下であると推定される。本発明にお
いて、放熱面積の不足な補うため、や4うえずヒートパ
イプにフィンを装着する場合にフィン高”8 tt′s
6 m以下に限定される。
The actual measurements are for a heat pipe 2 with a diameter of 40cm with a conventional structure.
The thermal resistance value of a pure copper block with a heat-receiving plane of 100 mm x 100 m+ with a book inserted is 0 in terms of the relative value when the element diameter is 80 m.
A value of 0.008 (°C/W) was obtained. Similarly, a heat receiving block in which four heat vibros of the present invention having a diameter of 10 m were inserted had a heat resistance value so small that it was impossible to read the measured values. The estimated value is 0.0 in contrast.
It is estimated that the temperature is below 0.004C°C/W). In the present invention, in order to compensate for the lack of heat dissipation area, when installing fins on the heat pipe, the fin height is set to 8 tt's.
Limited to 6 m or less.

フィン高さ6mmの場合、受熱平面とヒートパイプの間
の最短距離を1.5〜3簡にした場合、フィンは受熱平
面より3〜4.5mm突出することはなる。
In the case where the fin height is 6 mm, if the shortest distance between the heat receiving plane and the heat pipe is set to 1.5 to 3 mm, the fins will protrude from the heat receiving plane by 3 to 4.5 mm.

これは隣接放熱器のフィンとの間に放電な生ぜしめない
ための限界である。
This is a limit to prevent discharge from occurring between the fins of adjacent heat sinks.

(b)熱応答性の改善 従来構造の受熱ブロックは受熱平面からの距離が遠く又
ヒートパイプ間の間隙が大きく、受熱ブロックの大型化
と共に熱応答性が悪化した。然し本発明に係る放熱器の
受熱ブロックの場合ヒートパイプと受熱平面の距離は1
.5〜3m+に過ぎず、又ヒートパイプ間の間隙も2〜
3諭に過ぎないので受熱平面上で吸収これる熱量は受熱
ブロック内を伝達される前に先ず受熱平面に近接した第
1列のヒートパイプ群に先に吸収されるので放熱器の熱
応答特性汀ヒートパイプ単体の熱応答性に近い毛のとな
り、熱応答時間に少くとも1/10位となる。
(b) Improvement in thermal response The heat receiving block of the conventional structure has a long distance from the heat receiving plane and a large gap between the heat pipes, and as the heat receiving block becomes larger, the thermal response deteriorates. However, in the case of the heat receiving block of the radiator according to the present invention, the distance between the heat pipe and the heat receiving plane is 1
.. It is only 5~3m+, and the gap between the heat pipes is 2~
Since the amount of heat absorbed on the heat-receiving plane is only three degrees, the amount of heat absorbed on the heat-receiving plane is first absorbed by the first row of heat pipes close to the heat-receiving plane before being transmitted inside the heat-receiving block, so the thermal response characteristics of the radiator The thermal response is close to that of a single heat pipe, and the thermal response time is at least 1/10.

又ブロック内でヒートパイプ群が交差間tfすれである
点からブロック全体が短時間で均一化され熱応答時間を
短縮せしめることが出来る。
Furthermore, since the heat pipe groups within the block are close to each other between intersections tf, the entire block can be made uniform in a short time, and the thermal response time can be shortened.

(c)  ヒートパイプの熱移送特性鳴大幅に改善され
る。
(c) The heat transfer characteristics of the heat pipe are significantly improved.

ヒートパイプの熱抵抗はコンテナの熱吸収部及び放熱部
の内面積に比例して改善される。従って長さが同等の場
合はコンテナの内径に比例して改善される。例として受
熱ブロックの場合と同様に外径40mmのヒートパイプ
2本使用の場合と外径10mmのヒートバイブロ4本の
場合を比較して見る。
Thermal resistance of the heat pipe is improved in proportion to the inner area of the heat absorbing section and the heat dissipating section of the container. Therefore, when the lengths are the same, the improvement is proportional to the inner diameter of the container. As an example, as in the case of the heat receiving block, a case where two heat pipes with an outer diameter of 40 mm are used and a case where four heat vibros with an outer diameter of 10 mm are used will be compared.

両者共にコンテナ肉厚0.8 trwn長はけ熱吸収部
100■放熱部250鵡とする。
In both cases, the container wall thickness is 0.8 trwn, the length of the heat absorbing section is 100 mm, and the heat dissipating section is 250 mm.

両者の性能比は(40−0,8X21 X2=(10−
0,8X 2 ) X 64  となる。
The performance ratio of both is (40-0, 8X21 X2=(10-
0.8X 2 ) X 64 .

即ち76.8=537.6  となり性能は7倍に改善
される。
That is, 76.8=537.6, and the performance is improved seven times.

直径40vts長さ350mのヒートパイプの熱抵抗の
実測値は1本当り0□023[”CI〕 が実測されて
いるので2本当り0.0115(’C席〕対値として0
.0058(’C/W)になる。
The actual measured value of the thermal resistance of a heat pipe with a diameter of 40vts and a length of 350m is 0□023 ["CI]" for one heat pipe, so the value for each two heat pipes is 0.0115 ('C seat).
.. It becomes 0058 ('C/W).

従って直径10+o+84本の場合で1−j64本当り
0.00164(℃β〕となり対値として0.0008
C℃βになる筈である。
Therefore, in the case of diameter 10 + o + 84 pieces, it becomes 0.00164 (℃β) per 1-j64 pieces, and the paired value is 0.0008
It should be C℃β.

又別に測定した直径10燗長さ300簡のヒートパイプ
の熱抵抗の実測値としてijo、11(’Cβ〕が得ら
れている。従って64本当りでt−j O,00017
〔℃β〕 、対値では0.00086 C℃β〕となる
In addition, the actual value of the thermal resistance of a heat pipe with a diameter of 10 mm and a length of 300 tubes was separately measured as ijo, 11 ('Cβ). Therefore, t-j O, 00017 per 64 pieces.
[℃β], and the relative value is 0.00086 C℃β].

従って面積比からの推定値も実測値本はぼ同等であり細
径(10m)のもの64本を用いた第1図のヒートパイ
プの全熱抵抗ij O,0008〜0.0009(’C
/W)  (但対値)と大幅に改善されることが分かる
。第1図実施例では10mX64本の例を水しであるが
同じ受熱面積の場合8mX100本、6■×169本、
5mX256本等にすることも可能で更に大幅な改善の
余地がある。
Therefore, the estimated value from the area ratio is almost the same as the actual measured value, and the total thermal resistance of the heat pipe shown in Figure 1 using 64 small diameter (10 m) heat pipes ij O,0008 to 0.0009 ('C
/W) (vs. value), which indicates a significant improvement. In the example shown in Fig. 1, the example is 10m x 64 pieces of water, but if the heat receiving area is the same, 8m x 100 pieces, 6cm x 169 pieces,
It is possible to make it 5 m x 256 lines, etc., and there is room for further significant improvement.

受熱用金属ブロック内でヒートパイプ群が交差している
ことは依る作用効果は本発明に係るヒートパイプ式放熱
器の重要な作用の一つである。従来構造のヒートパイプ
式放熱器F′il(数のヒートパイプな一方向に並列配
置されたものであった。この場合各ヒートバイブは受熱
平面からの距離が夫々に異っており、各ヒートパイプの
受熱量は夫々に異なるものであった。又ヒートパイプの
熱移送方向は直線的でその為に各ヒートパイプはその能
力な助は合うことけ少ない4のであった。又通常受熱平
面は半導体素子平面との接触平面であるから円形平面で
あり従って火数本のヒートパイプの外側ヒートパイプは
特に受熱量が少ないものであった。本発明に係る放熱器
においてけ受熱ブロック内においてヒートパイプ群は近
接した状態で相互に交差して居りその交差は数層になっ
ている。
The effect that the heat pipe groups intersect within the heat receiving metal block is one of the important functions of the heat pipe type radiator according to the present invention. A conventional heat pipe type radiator F'il (a number of heat pipes arranged in parallel in one direction).In this case, each heat vibrator has a different distance from the heat receiving plane, The amount of heat received by each pipe was different.Also, the heat transfer direction of the heat pipes was linear, so each heat pipe's ability was rarely matched4.Also, the heat receiving plane was usually Since the contact plane with the plane of the semiconductor element is a circular plane, the amount of heat received by the outer heat pipe of several heat pipes is particularly small. The groups intersect each other in close proximity, and the intersections are in several layers.

各ヒートパイプ群は各々の受熱量を放熱部に移送する作
用だけでなく隣接するヒートパイプ群の各ヒートパイプ
間に受熱量を均等に配分する作用をも発揮する。即ち挿
接されてある多数のヒートパイプは総べて相互に受熱I
IF′4r:分かち合い且つ相互に助けあって全ヒート
パイプが均等に受熱し均等に熱移送能力を発揮する。又
この作用により受熱用金属ブロックはその全容積にわた
って均熱化される。これ等の作用に依って挿入されてあ
るヒートパイプは総べてその挿接全長が有効に活用され
且つ挿IH−gれである全ヒートパイプが最も有効に活
用される。これに依り本発明に係る放熱器のヒートパイ
プはその性能が大幅に改善されるに至る。
Each heat pipe group not only functions to transfer the amount of heat received by each heat pipe to the heat radiating section, but also functions to equally distribute the amount of heat received among the heat pipes of the adjacent heat pipe group. In other words, all the heat pipes that are inserted and connected receive heat I from each other.
IF'4r: All heat pipes receive heat evenly by sharing and mutually assisting each other, and evenly exhibit heat transfer ability. Also, due to this action, the heat of the heat-receiving metal block is uniformized over its entire volume. Due to these effects, the entire length of the inserted heat pipes is effectively utilized, and the entire length of the inserted heat pipes is most effectively utilized. As a result, the performance of the heat pipe of the radiator according to the present invention is significantly improved.

(d)  熱交換部の放熱能力が大幅に改善される。(d) The heat dissipation ability of the heat exchange section is significantly improved.

熱交換部の熱交換能力QV1周船温度とフィン表面温度
(又はヒートパイプ表面温度)との温度差をΔt(’c
)とし、フィン表面積(又はヒートノ(イブ面積)をS
a(m’)、伝熱面と周囲空気との熱伝達率をα(W/
−h’c )とした時それ等の数値に依って決定される
。その場合のその能力の逆数即ち熱抵抗をRa (℃/
W)とすれば次の関係がある。
The temperature difference between the heat exchange capacity QV1 of the heat exchanger and the fin surface temperature (or heat pipe surface temperature) is Δt('
), and the fin surface area (or heat no(eve area)) is S
a(m'), the heat transfer coefficient between the heat transfer surface and the surrounding air is α(W/
-h'c), it is determined by these values. In that case, the reciprocal of the capacity, that is, the thermal resistance, is Ra (°C/
W), we have the following relationship.

Ra −1(’c/w)  Q−axSxハ〔W〕−−
WX下 従って周囲tm度、とΔtを一定として比較すれば熱交
換部の熱交換性能優劣を判断することが出来る。
Ra -1('c/w) Q-axSxc[W]--
By comparing the temperature under WX, that is, the ambient tm degrees, and Δt, assuming a constant value, it is possible to determine the superiority or inferiority of the heat exchange performance of the heat exchange section.

一方αの値を比較すると流れに平行におかれた平板(フ
ィン平面)と流れに直角におかれた円筒(ヒートパイプ
)とでは円筒の方が大きいことは良く知られている。こ
れは平板上では乱流の発生が少なく、又板面における下
流0IIlは上流側で受熱した熱量に依りΔtが小ざく
なる等の理由が考えられる。又流れに直角におり為れた
円筒のα値は直径が小ζい程大きいことも良く知られ、
更に流れに直角に配置はれた円筒が数多(の円筒であっ
て、千鳥配列、基盤目配列等の適切な配置がなされた時
熱伝導率αは数倍に増加することも知られている。又熱
伝達率αの値は熱交換流体の流速が速ければ急激に増加
することも知られている。
On the other hand, it is well known that when comparing the value of α between a flat plate placed parallel to the flow (fin plane) and a cylinder placed perpendicular to the flow (heat pipe), the cylinder is larger. Possible reasons for this include that turbulence is less likely to occur on a flat plate, and that Δt becomes smaller in the downstream OIIl on the plate surface depending on the amount of heat received on the upstream side. It is also well known that the α value of a cylinder that falls perpendicular to the flow increases as the diameter decreases.
Furthermore, it is also known that when there are many cylinders arranged perpendicular to the flow, and the appropriate arrangement such as staggered arrangement or grid arrangement is made, the thermal conductivity α increases several times. It is also known that the value of the heat transfer coefficient α increases rapidly as the flow rate of the heat exchange fluid increases.

更に他方では流れにおかれた円筒(ヒートパイプ)の表
面積は細径多数化する程、同等の容積内において大面積
化することが出来る。
On the other hand, the surface area of a cylinder (heat pipe) placed in a flow can be increased within the same volume as the number of smaller diameters increases.

本発明にこれ等の効果を組合わせ、その相乗効果を利用
するもので第1図から分かる様に多数の細径ヒートパイ
プの放熱部を熱交換部に配置し、大幅に増加する熱伝達
率αと大幅に増加された表面積Sにより低い熱抵抗の熱
交換部を構成するもので、従来フィン群に頼り過ぎてい
た感のあるヒートパイプ式放熱器な簡素化高性能化せん
とするものである。例として電力用サイリスタ放熱器と
して最も多用はれている熱吸収部直径40■放熱部直径
32mヒートパイプを2本使用するプレートフィン式サ
イリスタ放熱器を本発明に係る放熱器用ヒートパイプと
して直径10mのもの64本使用する場合、直径6mの
もの169本使用する場合について比較して見る。
The present invention combines these effects and utilizes the synergistic effect, and as can be seen from Figure 1, a large number of heat dissipation parts of small diameter heat pipes are arranged in the heat exchange part, and the heat transfer coefficient is greatly increased. α and the significantly increased surface area S form a heat exchange section with low thermal resistance, and are intended to simplify and improve the performance of heat pipe type heat sinks, which traditionally relied too much on fin groups. be. As an example, a plate-fin type thyristor heat radiator using two heat pipes with a heat absorbing part diameter of 40 m and a heat radiating part diameter of 32 m, which are most frequently used as a power thyristor heat radiator, is used as a heat pipe for a heat radiator according to the present invention with a diameter of 10 m. Let's compare the case of using 64 pieces and the case of using 169 pieces of 6m diameter.

中 本発明放熱部の表面積倍率nl (32ttan 2本のヒートパイプ表面積に対し) φ6瓢 n1=6”X、1LJL中15.8倍32π×
2 (II)  プレートフィン式放熱部の表面積倍率nf
(32m+2本長さ250wmのヒートパイプ表面積に
対し) フィン長さ  200+w、  幅  75m   フ
ィンピッチ2mとする。
Medium Surface area magnification nl of the heat dissipation part of the present invention (32ttan, relative to the surface area of two heat pipes) φ6 gourd n1=6”X, 15.8 times in 1LJL 32π×
2 (II) Surface area magnification nf of plate fin type heat dissipation part
(For a heat pipe surface area of 32 m + 2 lengths of 250 wm) Fin length: 200 + w, Width: 75 m, Fin pitch: 2 m.

フィン枚数  125枚 フィン表面積(200X75−322XiX2)X12
5X2=3347876Cmm”) ヒートパイプ表面積 32×π×250×2=50265.5〔mrr?〕j
1710倍率nf=i ’、’  4−、+166.6
倍11iD  プレートフィンの熱伝達率αf(強制対
流)但し 代表温度t−45℃ Δt=io℃ フィン
高ざt=o 、 2m 45℃における空気の動粘度 シ45=18.025X
10〜%〕45℃ニオケル空気の熱伝導率λ4Is=o
 、 02 a 7 (Kca 1/mh℃〕 45℃における空気のプラントル数 Pr=0.71空
気の流速            n=3(m/S)纂 Pohlhausenの方法  Num=0.664x
PrxRem+に依りαfを求める。
Number of fins: 125 Fin surface area (200X75-322XiX2)X12
5X2=3347876Cmm”) Heat pipe surface area 32×π×250×2=50265.5 [mrr?]j
1710 magnification nf=i',' 4-, +166.6
times 11iD Plate fin heat transfer coefficient αf (forced convection) However, Representative temperature t-45℃ Δt=io℃ Fin height t=o, 2m Kinematic viscosity of air at 45℃ C45=18.025X
10~%] Thermal conductivity of 45℃ nickel air λ4Is=o
, 02 a 7 (Kca 1/mh℃) Prandtl number of air at 45℃ Pr=0.71 Air flow rate n=3 (m/S) Pohlhausen's method Num=0.664x
αf is determined based on PrxRem+.

αf=NumX”””12.81  (Kcal/m”
h’c)を 付 本発明放熱部の熱伝達率 αHP(管群の強制対流
) 本発明に係る放熱部はフィンが無く圧力降下が少ないの
で0iilと同じ条件のファンで強制対流風に111−
5(/S)と増速される。
αf=NumX”””12.81 (Kcal/m”
Heat transfer coefficient αHP (forced convection of tube group) of the heat dissipation section of the present invention Since the heat dissipation section of the present invention has no fins and has a small pressure drop, it is possible to apply forced convection air using a fan under the same conditions as 0iil.
The speed is increased to 5 (/S).

Grimson ノ方法及びH1lp6rt等の方法に
より又セルト数を算出しαHPを求める。
Using the Grimson method and H1lp6rt method, the number of Certs is calculated and αHP is determined.

Num−0,575xRem’L’6’Xp、k xQ
・98φl−αHp=97.82  (Kcal/m’
h℃)φ6wn aHp=122.85(Kcal/m
’h’c)M プレートフィン熱交換部の能力に対する
本発明熱交換部の能力の倍率n φ6簡  n=琢−←8.53ルー苧−2,28倍(イ
t169本χ)12.81X66.6 本発明に係る熱交換部は全くフィンが無ぐても第1図実
施例の場合ヒートパイプ直径10m+のもの64本で約
15%高能率でありヒートパイプ直径8簡のもの169
本で128嘩高能率であることが分かる。夫々の熱抵抗
値は次の如くである。(但=o、oos75C℃/W)
(イ旦し文ガ直)6 Xo、86÷2 φ6tm RI″″″122 、85X6gX169x
250)4ff=o、oo44C’C/へv〕(1目し
対値)これ社例を強制対流熱伝導の場合の比較であるが
自然対流熱伝導の場合もフィン内の自然対流風速0.2
Cm/S’J本発明に係る熱交換部の風速0.6m/8
(煙突効果が利用し易い点な加味)として試算の結果に
能力約2倍になる結果が出た。
Num-0,575xRem'L'6'Xp,k xQ
・98φl-αHp=97.82 (Kcal/m'
h℃)φ6wn aHp=122.85(Kcal/m
'h'c) M Multiplier of the capacity of the heat exchange section of the present invention with respect to the capacity of the plate fin heat exchange section n .6 Even if the heat exchange section according to the present invention has no fins at all, in the case of the embodiment shown in FIG. 1, the efficiency is about 15% higher with 64 heat pipes with a diameter of 10 m+, and 169 with a heat pipe diameter of 8 m
The book shows that 128 people are highly efficient. The respective thermal resistance values are as follows. (However = o, oos75C℃/W)
(Idanshi Bunga Nao) 6 Xo, 86÷2 φ6tm RI″″″122, 85X6gX169x
250) 4ff=o, oo44C'C/tov] (1st value versus value) This example is compared in the case of forced convection heat conduction, but in the case of natural convection heat conduction, the natural convection wind speed inside the fin is 0. 2
Cm/S'J Wind speed in the heat exchange section according to the present invention: 0.6 m/8
(Taking into account the fact that the chimney effect is easy to use), the result of the trial calculation was that the capacity would be approximately doubled.

(e)  防食対策が容易になる。(e) Corrosion prevention measures become easier.

本発明に係る放熱器の熱交換部はフィンが全く無いか、
極めて高さの低いフィンを有するヒートパイプの放熱で
構成されてあるので、ディッピング法に依る一括メツキ
、一括塗装が容易に実施することが可能である。又ヒー
トパイブー木組に電気メッキすることも可能である。
The heat exchange part of the radiator according to the present invention has no fins at all, or
Since it is configured with a heat pipe having extremely low height fins for heat dissipation, it is possible to easily perform batch plating and batch painting using the dipping method. It is also possible to electroplate the heat pipe wood assembly.

プレートフィンの場合はフィン挿接後の防食塗装本メッ
キも不可能である為、フィン組立て前にフィン一枚毎に
防食メッキを施す必要があり、又フィンに設けられてあ
る挿接孔内に塗料が耐着した場合、フィン挿着後の熱抵
抗が増加するので装漫前の防食塗装も実用不可能であっ
た。
In the case of plate fins, it is impossible to apply anti-corrosion coating after inserting the fins, so it is necessary to apply anti-corrosion plating to each fin before assembling the fins. If the paint was resistant to adhesion, the heat resistance would increase after the fins were inserted, making it impractical to apply anti-corrosion coating before mounting.

(f)  挿接孔とヒートパイプ熱吸収部の挿接に旧ん
だ接着併用」が不必要となる。
(f) The old method of using adhesives to connect the insertion hole and the heat pipe heat absorbing portion is no longer necessary.

挿接本数が多いの1“°挿接部の接触面積が極めて広い
。従来の直径40■ヒ一トパイプ2本挿着の接触部熱抵
抗が小さくなり従来行なわれて来た半田接着を廃市し熱
伝導性接着材に依る接着に換えることか出来る。第1図
において熱伝導性接着材の熱伝導率を0 、9 〔W/
mlc )とじ挿接孔内径を10.15〔鰭〕とじヒー
トパイプ外径をlO〔■〕とした場合の接着材に依る熱
抵抗値な算出すると0.0004〔℃/W〕対値で対値
0002(’C/Sつとなり放熱器の性能には殆ど影響
がない。このことは数10本のヒートパイプの挿着l必
要とする本発明1″−係る放熱器の場合極めて重要なこ
とであり、作業性が悪く困難な作業である「ijんだ接
着」を必要とする場合本発明に係るヒートパイプ式放熱
器に実用化困難となる庵のであったが接着材の使用によ
り実用化することが出来たものである。
The contact area of the 1"° insertion part is extremely wide due to the large number of insertions.The thermal resistance of the contact part of the conventional 40cm diameter 2-piece insertion is reduced, making the conventional solder bonding process obsolete. However, it is possible to replace the adhesive with a thermally conductive adhesive.In Figure 1, the thermal conductivity of the thermally conductive adhesive is 0,9 [W/
mlc) When the inner diameter of the binding insertion hole is 10.15 [fin] and the outer diameter of the binding heat pipe is 1O [■], the thermal resistance value depending on the adhesive is calculated as 0.0004 [℃/W] vs. The value is 0002 ('C/S), which has almost no effect on the performance of the heatsink.This is extremely important in the case of the heatsink of the present invention, which requires the insertion of several tens of heat pipes. However, it was difficult to put the heat pipe type heat radiator of the present invention into practical use when it required "adhesive adhesion" which is a difficult work with poor workability, but it has been made practical by using an adhesive. It was possible to do so.

(g)熱交換部と受熱ブロック間の電気絶縁が可能とな
る。
(g) Electrical insulation between the heat exchange section and the heat receiving block becomes possible.

半導体素子の冷却にヒートパイプ式放熱器を使用する場
合熱交換部と受熱ブロック間な電気絶縁することが望ま
れることが多い。特に電力用サイリスクの場合各放熱部
間が極めて近接しているので、フィン群間に放電が生ず
る恐れがあり、熱交換部相互間に電位差を与えない放熱
器の出現が望まれていた。その為に絶縁形ヒートノ(イ
ブについての各種提案がなされて来た。その多くにコン
テナの受熱部と放熱部間に電気絶縁材料を使用した中間
部を形成し、作動液としても電気絶縁性のものを使用す
る必要があり構造的1=複雑高価であり又性能的にも低
く、高性能放熱器に対しては実用に至っていない。又ヒ
ートパイプの受熱部に絶縁被覆な施したものも提案され
たが熱抵抗が大きく実用化に至っていない。然し本発明
に係る放熱器の場合、受熱用ブロックとの接触面積が極
めて広即ち前項の接着材に依る挿着に際し、接着材とし
て電気絶縁性の高いものな使用することは依ってヒート
パイプに対し電気絶縁することが可能となる。更に電、
気絶縁信頼性を向上きせる為にはポリイミド焼付薄膜の
如き高信頼性介在膜を併用して接着すれば良い。例とし
て第1図において挿着孔内径10.2m、ポリイミド薄
膜層厚さ0.025rmp、熱伝導性接着層厚で0.0
75閣ヒートノ(イブ直径10111 %ポリイミド熱
伝導率o、zicW/m’C) 、熱伝導性接着材熱伝
導率o 、 9 (W/m℃)とした場合の接着部熱で
あり対値でo、ooo5c℃/W)となり実用上全く支
障が無い。
When a heat pipe type radiator is used to cool a semiconductor device, it is often desired to provide electrical insulation between the heat exchange section and the heat receiving block. In particular, in the case of electric power silices, the heat radiating parts are very close to each other, so there is a risk of electrical discharge occurring between the fin groups, and there has been a desire for a radiator that does not create a potential difference between the heat exchange parts. For this reason, various proposals have been made for insulated heat nozzles.Most of them have an intermediate part made of electrically insulating material between the heat receiving part and the heat dissipating part of the container, and an electrically insulating material is used as the working fluid. Structural 1: It is complicated, expensive, and has low performance, so it has not been put into practical use as a high-performance heat sink.Also, we have proposed a method in which the heat receiving part of the heat pipe is coated with insulation. However, in the case of the heat sink according to the present invention, the contact area with the heat receiving block is extremely wide. By using a material with high
In order to improve the reliability of gas insulation, a highly reliable intervening film such as a baked polyimide thin film may be used in conjunction with the adhesive. As an example, in Fig. 1, the inner diameter of the insertion hole is 10.2 m, the thickness of the polyimide thin film layer is 0.025 rpm, and the thickness of the thermally conductive adhesive layer is 0.0 m.
It is the heat of the bonded part when the heat conductivity of the thermally conductive adhesive is o, 9 (W/m℃) and the relative value is o, ooo5c°C/W), and there is no practical problem at all.

(In)  保守点検及び掃除が極めて容易である。(In) Maintenance inspection and cleaning are extremely easy.

共通プレートフィン構造に比較して分解組立てが容易で
保守点検に便である。又プレートフィンに比較して乱流
の効果で塵埃の耐着が少なく、又分解することなく水蒸
気吹付け、又に圧縮空気吹付は等により容易に塵埃を除
去することが可能となる。
Compared to the common plate fin structure, it is easier to disassemble and reassemble, and it is convenient for maintenance and inspection. In addition, compared to plate fins, the turbulent flow makes it less resistant to dust adhesion, and dust can be easily removed by spraying water vapor or compressed air without decomposition.

(1)  自然対流、強制対流を問わす又冷媒流体とし
ては液冷、空冷を問わず適用することができる。
(1) It can be applied to both natural convection and forced convection, and the refrigerant fluid can be either liquid cooling or air cooling.

本発明に係るヒートパイプ式放熱器の熱交換部は主とし
て無フィン管又はローフインチューブで形成されたヒー
トパイプに依り構成式れであるから、流体抵抗が小さい
ので自然対流放熱、強制対流放熱な問わず適用すること
が可能であり、又液冷放熱、空冷放熱を問わず適用する
ことが出来る。
Since the heat exchange part of the heat pipe type radiator according to the present invention is mainly composed of heat pipes formed of finless tubes or loaf-in tubes, the fluid resistance is small, so natural convection heat radiation and forced convection heat radiation are possible. It can be applied regardless of whether it is liquid-cooled heat radiation or air-cooled heat radiation.

特に受熱ブロックと熱交換部の間を電気的に絶縁するこ
とが出来るので受熱ブロックに高い電位が与えられる発
熱素子の冷却にも、熱交換部を安全に水冷することが可
能となり熱交換部の大幅な小型化が可能となる。
In particular, since it is possible to electrically insulate between the heat receiving block and the heat exchange section, the heat exchange section can be safely water-cooled, even when cooling a heating element where a high potential is applied to the heat receiving block. Significant downsizing becomes possible.

(へ)実施例 第1実施例 第1図μ本発明に係るヒートパイプ式放熱器の基本的な
実施例である。その詳細構造は前述の通りであるが該実
施例に強制対流に依る放熱のみに使用される。自然対流
に使用する場合は各ヒートパイプの放熱部が流れに平行
となり各ヒートパイプの冷却効率が大幅に低下すると共
に管群に依る乱流効果も失なわれ使用に耐えないものと
なる。
(f) Embodiment 1 Embodiment 1 FIG. 1 μ This is a basic embodiment of a heat pipe type radiator according to the present invention. Its detailed structure is as described above, but in this embodiment it is used only for heat dissipation by forced convection. When used for natural convection, the heat dissipation portion of each heat pipe is parallel to the flow, and the cooling efficiency of each heat pipe is significantly reduced, and the turbulent flow effect due to the tube group is also lost, making it unusable.

冷媒流体としてけg、冷、空冷側れにも適用される。As a refrigerant fluid, it is also applied to keg, cold, and air-cooled sidewalls.

熱交換部内におけるヒートパイプの姿勢に必ずしも垂直
に限定されるものでにない。
The orientation of the heat pipe within the heat exchanger is not necessarily limited to vertical orientation.

第2実施例 第2図は本発明に係るヒートパイプ放熱器の第2実施例
を示す。第2実施例としては受熱用金属ブロックとして
六角柱ブロックが使用されておる。
Second Embodiment FIG. 2 shows a second embodiment of the heat pipe radiator according to the present invention. In the second embodiment, a hexagonal pillar block is used as the heat receiving metal block.

底側面及び電源端子6の装着面以外の側面の総べてに挿
接孔が設けられてある。又それ等の総べてはブロック上
部の熱交換部に配置されてある。該実施例はヒートパイ
プ本数を増加させる場合シニ有効である。又ヒートパイ
プ本数を一定にして実施する場合熱交換部内におけるヒ
ートノくイブの配列密度l下げることが出来るので、ヒ
ート/クイズの中の所定のものに環状フィンl挿着して
、本発明に依る構造と従来の環状フィン構造の併用型に
することが可能になり伝熱面積な拡大することも可能で
ある。本実施例において側面ヒートツクイブ群2−2を
省略して実施すれば残余のヒートノ(イブ1v12−1
 、2−3 、2−4ニ16直角曲kfl)E無<曲げ
加工が容易な構造になる。
Insertion holes are provided on all sides other than the bottom side and the surface where the power terminal 6 is attached. All of them are located in the heat exchange section at the top of the block. This embodiment is particularly effective when increasing the number of heat pipes. Furthermore, when the number of heat pipes is kept constant, the arrangement density of the heat nozzles in the heat exchange section can be lowered, so by inserting annular fins into a predetermined part of the heat/quiz, the present invention can be used. It is possible to combine the structure with the conventional annular fin structure, and it is also possible to expand the heat transfer area. In this embodiment, if the side heat tube group 2-2 is omitted, the remaining heat
, 2-3, 2-4 d16 right angle bend kfl) No E < The structure is easy to bend.

第3実施例 第3図に受熱ブロックの一側面に熱交換部を設けたIf
!3実施例である。ヒートノ(イブ群は風洞内でほぼ水
平ζ二保持される。小容量で放熱部が数100−場合は
水平で良いがそれ以上に長尺の場合は=ンテナ内の作動
液質流を良好ならしめる為図の如く傾斜姿勢を採用する
方が放熱部の熱抵抗を小さくすることが出来る。図は自
然対流放熱に適用した場合を示し矢印の自然対流に下部
から上部に流れている。強制対流放熱の場合は冷媒流体
の流れは水平方向であっても垂直方向であっても良い。
Third Embodiment If a heat exchange part is provided on one side of the heat receiving block in Fig. 3.
! This is a third example. The heat nozzle group is maintained almost horizontally in the wind tunnel. If the heat dissipation part is small and has several hundred parts, horizontal is fine, but if it is longer than that, it is necessary to maintain a good working fluid flow inside the antenna. The thermal resistance of the heat dissipation part can be reduced by adopting an inclined position as shown in the figure.The figure shows a case where heat is applied to natural convection heat dissipation, and the natural convection shown by the arrow flows from the bottom to the top.Forced convection For heat dissipation, the flow of refrigerant fluid may be horizontal or vertical.

第11図は第3実施例における風洞側板7を示し、ヒー
トパイプ2の配列状態が示されてある。自然対流放熱の
場合は第3図における上側面ヒートパイプ群2−1と側
面ヒートパイプ群2−21分割して夫々上部側板7−1
と下部側板7−2に導入し、両群の間に上下仕切板8を
設け、2−2ヒ一トパイプ群で加熱された熱媒流体が2
−1ヒ一トパイプ群に流入するのを防ぎ、両群共電に低
温流体が流入する様に実施することは依り熱交換効率舎
向上せしめることが出来る。
FIG. 11 shows the wind tunnel side plate 7 in the third embodiment, and shows the arrangement of the heat pipes 2. In the case of natural convection heat dissipation, the upper side heat pipe group 2-1 and the side heat pipe group 2-21 in Fig. 3 are divided into upper side plates 7-1, respectively.
and the lower side plate 7-2, and an upper and lower partition plate 8 is provided between both groups, so that the heat medium fluid heated by the 2-2 heat pipe group is
Preventing low-temperature fluid from flowing into the -1 heat pipe group and allowing low-temperature fluid to flow into both groups can improve heat exchange efficiency.

第4実施例 第4図はwX4実施例を示し、第3図実施例における受
熱用金属ブロック1な5角柱に形成した場合の実施例で
ある。
Fourth Embodiment FIG. 4 shows a wX4 embodiment, in which the heat receiving metal block 1 in the embodiment of FIG. 3 is formed into a pentagonal prism.

第5′ij!施例及び第6実施例 第5図及び第6図は夫々本発明に係るヒートパイプ式放
熱器の第5実施例及び第6実施例を示T0第5図は熱交
換部がヒ側に設けられ強制対流放熱のみに適用これ第6
図は熱交換部が側面にギ)・けられ、自然対流1強制対
流側れにも適用下ることが出来る。ヒートパイプ式放熱
器の特性としてヒートパイプの放熱部が垂直に設けられ
た第5実施例の方が高い放熱能力を発揮する。
5th ij! Embodiment and Sixth Embodiment FIGS. 5 and 6 show the fifth and sixth embodiments of the heat pipe type radiator according to the present invention, respectively. This applies only to forced convection heat dissipation.
In the figure, the heat exchange part is cut out on the side, so it can also be applied to the natural convection side and forced convection side. As a characteristic of the heat pipe type heat radiator, the fifth embodiment in which the heat radiating portion of the heat pipe is vertically provided exhibits higher heat radiating ability.

両実施例共複数の側面から整列延長されたヒートパイプ
が受熱平面と同等かそれよりやや広い断面内に統合して
整列配置されてある。その配列状態は第11図の風洞側
板7に挿接されたヒートパイプ群2に示されてある。こ
の場合のヒートパイプ配列にその中心距離が縦横共にヒ
ートパイプ直径の1.2〜1.6  倍に配置され、強
制対流時の管群の乱流効果に依り熱伝達率が最高に達す
る様、基盤目配列、千鳥配列又はその応用配列に整列さ
れてある。この実施例に従来のプレートフィン構造に比
較して熱交換部容積を小さく構成することが出来ると共
により高い熱交換性能を発if4きせることが出来る。
In both embodiments, heat pipes extending from a plurality of side surfaces are integrated and arranged in a cross section that is equal to or slightly wider than the heat receiving plane. The arrangement state is shown in the heat pipe group 2 inserted into the wind tunnel side plate 7 in FIG. In this case, the heat pipe array is arranged so that the center distance is 1.2 to 1.6 times the heat pipe diameter both vertically and horizontally, so that the heat transfer coefficient reaches the maximum due to the turbulent flow effect of the tube group during forced convection. They are arranged in basic order, staggered arrangement, or their applied arrangement. In this embodiment, compared to the conventional plate fin structure, the volume of the heat exchange section can be made smaller, and higher heat exchange performance can be achieved.

(ホ)項dにおけるαHPの試算は1第5笑施例を基本
として算出したものである。
(e) The trial calculation of αHP in section d was calculated based on Example 1 and 5.

Ig7実施例 第7図は本発明に係るヒートパイプ式放熱器の第7夾施
例であって挿接孔の削孔された両側面は屋根型の45胛
傾斜面をなして居り、強制冷却用として最も簡素な実施
例である。ヒートパイプの曲げ加工VsBべて135度
の鈍角のみで実施すれば良く加工が最吃容易である。又
各ヒートパイプの放熱部が総べて垂直であり、更に直角
曲げ加工きれたヒートパイプがなく、更に放熱部に至る
迄に遠い距離な経路とする曲げ加工が全くない尋の点か
ら作動液の還流及び作動液蒸気の移動が容易であるから
各実施例の中で最も高性能な発揮させ易い実施例である
。然しこの実施例に第7図す90度右回転場せ熱交換部
な水平に保持した場合ヒートパイプ群2−2に受熱部の
位置が放熱部より高く所請トップヒート状態となって性
能の大部分が失なわれる。従って本実施例は自然対流放
熱及び水平使用強制対流放熱には使用出来ない。但し受
熱平面を水平に保持した場合には熱交換部を水平に保持
して奄トップヒート状態とならないので自然対流放熱に
も強制対流放熱にも本発明の構造を応用出来る。
Ig7 Embodiment Figure 7 shows the seventh embodiment of the heat pipe type radiator according to the present invention, in which both sides where the insertion holes are drilled form roof-shaped 45-way slopes, and forced cooling is achieved. This is the simplest embodiment for practical use. The bending process of the heat pipe VsB only needs to be performed at an obtuse angle of 135 degrees, and the process is the easiest. In addition, the heat dissipation parts of each heat pipe are all vertical, and there are no heat pipes that are bent at right angles, and there is no bending process to make the path to the heat dissipation part a long distance. Since the reflux of the liquid and the movement of the working liquid vapor are easy, this example is the one that can easily exhibit the highest performance among the examples. However, if this embodiment is rotated 90 degrees clockwise as shown in Figure 7 and the heat exchange section is held horizontally, the position of the heat receiving section of the heat pipe group 2-2 will be higher than the heat dissipating section, resulting in a top-heat state, which will result in poor performance. Most will be lost. Therefore, this embodiment cannot be used for natural convection heat dissipation or horizontal forced convection heat dissipation. However, when the heat receiving plane is held horizontally, the heat exchange section is held horizontally and no top heating occurs, so the structure of the present invention can be applied to both natural convection heat radiation and forced convection heat radiation.

上述の第7実施例は本発明に係るヒートパイプ式放熱器
の構成上のみにおける応用実施例であって、これに本発
明に係るヒートパイプ式放熱器のみが実施出来る各稽の
細目実施例の構造を組合わせることは依り更に多数の応
用実施例を得ることが…来る。以下にその細目実施例に
ついて述べる。
The seventh embodiment described above is an applied example only in terms of the structure of the heat pipe type radiator according to the present invention, and includes detailed embodiments of each example that can only be implemented by the heat pipe type radiator according to the present invention. Combining structures results in even more applications being obtained. Detailed examples will be described below.

蓮)本発明における細管は直径12■以下とし、その本
数は少なくとも12本以上としである本発明に係る放熱
器。
Lotus) The radiator according to the present invention, wherein the thin tubes according to the present invention have a diameter of 12 mm or less, and the number of tubes is at least 12 or more.

イ、 本発明の実施にあたっては多数のヒートパイプを
曲げ加工し、熱交換部の所定の位置に配列する必要があ
る。従って組立て前文にヒートパイプとして形成する前
のコンテナの曲げを第1次曲げとし、組立て時の手作業
による―整向げ加工な第2次曲げとする2段階の曲げ加
工がある。多数のヒートパイプを使用して実施するには
該2段階の曲げが共に容易でなければならない。吾人は
経験的に本発明に係る放熱器におけるヒートパイプにお
いて第1次、@2次の両段階共極めて容易に曲げ加工が
可能である直径範囲に10w以下であり、多少の困難は
あるが実用的に実施可能な限界の直径は12+m+であ
ると云う結論を得ている。
B. In implementing the present invention, it is necessary to bend a large number of heat pipes and arrange them at predetermined positions in the heat exchange section. Therefore, there are two stages of bending in the pre-assembly process: first bending is the bending of the container before it is formed into a heat pipe, and second bending is manual alignment during assembly. In order to implement using a large number of heat pipes, both of the two stages of bending must be easy. We have found from experience that the diameter range of 10 W or less is within the diameter range in which the heat pipe in the heat sink according to the present invention can be bent very easily in both the primary and secondary stages, and although there are some difficulties, it is practical. It has been concluded that the limit diameter that can be practically implemented is 12+m+.

口、 本発明に係る放熱器の熱交換部はヒートパイプの
細径化に依る熱伝達率の向上と管群に依る熱伝達率の増
加との相乗効果な活用する奄のである。管群の効果を充
分に発揮させる配列を構成するには少くとも2列以上に
する必要があり、又1列当りの本数(段数)としては少
くとも3本以上が望ましい。即ち第1図実施例で必要な
最低本数に一側面当り6本であり合計12本である。
The heat exchange section of the radiator according to the present invention takes advantage of the synergistic effect of improving the heat transfer coefficient by reducing the diameter of the heat pipe and increasing the heat transfer coefficient by the tube group. In order to construct an arrangement that fully exhibits the effect of the tube group, it is necessary to have at least two rows, and the number of tubes per row (number of stages) is preferably at least three. That is, the minimum number required in the embodiment of FIG. 1 is 6 per side, making a total of 12.

八 受熱平面から数簡以内に配置されて41o o K
q/ad  の耐圧潰力があること。受熱ブロック熱抵
抗を小ざくする為の挿接部の充分な表面積増加率、放熱
部における充分な表面積増加率、等を勘案し41口の条
件を基本として考えれば、本発明の効果を発+11すせ
る条件としてはヒートパイプ直径U12m以下にするこ
とが望ましく、その本数は少くとも12本以上にするこ
とが望ましい条件である。
8. Located within a few meters from the heat receiving plane and 41 o o K
Must have a crushing strength of q/ad. Taking into account the sufficient surface area increase rate of the insertion part and the sufficient surface area increase rate of the heat dissipation part to reduce the thermal resistance of the heat receiving block, and considering the conditions of 41 holes as the basis, the effect of the present invention will be increased by +11. It is desirable that the diameter of the heat pipes be 12 m or less, and that the number of heat pipes be at least 12 or more.

(b)  各ヒートパイプの熱吸収部と受熱用金属ブロ
ックとは比較的熱伝導率の大きな且つ耐熱性の良好な接
着材によって相互に密に接着されてある本発明に係る放
熱器。
(b) A heat radiator according to the present invention, in which the heat absorbing portion of each heat pipe and the heat receiving metal block are closely bonded to each other with an adhesive having relatively high thermal conductivity and good heat resistance.

(C)各ヒートパイプの熱吸収部と受熱用金属ブロック
とは比較的熱伝導性の良好な且つ耐熱性の良好な電気絶
縁体の被膜を介して挿着されてあり、両者間に電気的に
は絶縁状態にあり且つ熱的には接続きれた状態に構成さ
れてある本発明に係る放熱器。
(C) The heat absorbing part of each heat pipe and the heat receiving metal block are inserted through an electrical insulating film that has relatively good thermal conductivity and heat resistance, and there is no electrical connection between them. The heat sink according to the present invention is configured to be in an insulated state and thermally connected.

(d)  熱交換部におけるヒートパイプ放熱部の一部
に環状フィン放熱部が併用されてある本発明に係る放熱
器。
(d) A heat radiator according to the present invention, in which an annular fin heat radiator is used in combination with a part of the heat pipe heat radiator in the heat exchange section.

本発明に使用されるヒートパイプの放熱部構造に無フィ
ン金属管かローフインチューブを原則とするがそれ等の
みに限定されるものではなく、限定された熱交換部容積
内で必要な放熱能力な発揮はせる為には一部又は全てに
はフィンを併用しても良い。然しヒートパイプ群の乱流
発生効果な失なわせない為には環状の個別フィンである
必要がある。又受熱面に最も近接した列のヒートパイプ
に適用することは出来ない。これは第1図から分かる様
に隣接して使用される放熱器の熱交換部に接触する恐れ
があることは依る。
The heat dissipation section structure of the heat pipe used in the present invention is, in principle, an unfinned metal tube or a loaf-in tube, but is not limited to these, and has the necessary heat dissipation capacity within the limited heat exchange section volume. In order to achieve a good effect, fins may be used in part or all of the parts. However, in order not to lose the turbulent flow generation effect of the heat pipe group, it is necessary to use individual annular fins. Furthermore, it cannot be applied to the row of heat pipes closest to the heat receiving surface. As can be seen from FIG. 1, this is because there is a risk of contact with the heat exchange part of the radiator used adjacently.

(・)本発明に係るヒートパイプ式放熱器は必ずしも受
熱平面を垂直に保持して実施Tるものではない。第1図
〜第7図に例示した各実施例図はそのtま受熱平面を水
平に保持して、強制対流放熱及び自然対流放熱な実施す
ることが出来る。その場合の冷媒流体の流れ方向は強制
対流の場合は各種の方向を採り得るが自然対流の場合は
受熱平面に対して垂直な方向のみとなる。
(-) The heat pipe type heat radiator according to the present invention is not necessarily implemented with the heat receiving plane held vertically. In each of the embodiments illustrated in FIGS. 1 to 7, the heat-receiving plane is held horizontally, and forced convection heat radiation and natural convection heat radiation can be performed. In this case, the flow direction of the refrigerant fluid can take various directions in the case of forced convection, but in the case of natural convection, it can only flow in a direction perpendicular to the heat receiving plane.

(f)  受熱用金属ブロックと熱交換部との間は電気
的に絶縁して構成されてあり、熱媒流体としては通常水
が使用されてある本発明に係る放熱器。
(f) A radiator according to the present invention, in which the heat-receiving metal block and the heat exchange section are electrically insulated, and water is normally used as the heat medium fluid.

ヒートパイプ式放熱器において冷却される発熱体が熱交
換部に電位を与える種類の半導体である場合であり且つ
冷媒流体に水な使用する必要がある場合は冷却水として
は導電性の無い純水を使用する必要がある。然し本発明
に係るヒートパイプ式放熱器の場合汀ヒートパイプと受
熱用金属ブロックとを電気的に絶縁して構成すること、
信可能であるから冷媒液として通常水を使用することが
出来る。
If the heating element to be cooled in a heat pipe type radiator is a semiconductor of the type that provides a potential to the heat exchange part, and if water must be used as the refrigerant fluid, pure water without conductivity may be used as the cooling water. need to be used. However, in the case of the heat pipe type radiator according to the present invention, the base heat pipe and the heat receiving metal block are electrically insulated,
Ordinary water can be used as the refrigerant liquid because it is reliable.

艶 上述各実施例における受熱用金属ブロックは挿接孔
群を構成する列数と同じ枚数に且つ受熱面と平行な面で
分割はれた平板形金属ブロックの積層によって構成され
てあり各平板形金属ブロックの夫々の一側縁面から所定
の一列の挿接孔群が相互に、並列に且つ受熱平面に平行
に削孔されてある本発明に係る放熱器。
The heat-receiving metal block in each of the above-mentioned embodiments is composed of a stack of flat metal blocks, each having the same number of rows as the number of rows constituting the insertion hole group, and divided by a plane parallel to the heat-receiving surface. A radiator according to the present invention, wherein a predetermined row of insertion holes are drilled from one side edge surface of each metal block in parallel with each other and parallel to the heat receiving plane.

(ト)発明の効果 本発明に係るヒートパイプ式放熱器はヒートパイプの細
径化、受熱用金属ブロック内における交差配列、熱交換
部内におけるヒートパイプの距離間隔が縮小された群列
等の相乗作用に依り、従来はぼ限界と考えられていたヒ
ートパイプ式放熱器の性能に革新的な高性能を発揮せし
めることは本発明に係る構造の最大の効果である。即ち
前述(ホ)作用の項で一例として挙げた直径10mのヒ
ートパイプを64本の群列化せしめた例における受熱用
金属ブロックの対熱抵抗値0.0004(’C/W) 
、ヒートパイプ群の総合対熱抵抗値0.0009(’C
β〕、ヒートパイプとブロックの接着部の接着材に依る
抵抗の対熱抵抗値o、ooo2(℃/W) 、熱交換部
の強制対流時の放熱抵抗の対値0,00875(’Cβ
〕の総合l′to、01〔℃/w)はこの場合の放熱器
の性能を示す全熱抵抗の対値である。従来構造の大容量
サイリスタ放熱抵抗値の水準がo、o2c℃/W)であ
るのに比較すると画期的な性能であると云える。この値
は直径8w〜4vanのヒートパイプを用い121本〜
169本構成等に依り対値で0.007(’Cβ〕 。
(G) Effects of the Invention The heat pipe type heat radiator according to the present invention has synergistic effects such as reduction in the diameter of the heat pipe, cross arrangement in the heat receiving metal block, and rows of heat pipes in which the distance between the heat pipes is reduced in the heat exchange section. The greatest effect of the structure according to the present invention is that the heat pipe type radiator, which was conventionally considered to be at its limit, is able to achieve revolutionary high performance. That is, the heat resistance value of the heat-receiving metal block in the case of 64 heat pipes with a diameter of 10 m, which was given as an example in the section (e) on the effect, is grouped in rows, is 0.0004 ('C/W).
, the overall thermal resistance value of the heat pipe group is 0.0009 ('C
β], the heat resistance value o, ooo2 (℃/W) of the resistance due to the adhesive at the adhesive part of the heat pipe and the block, the value of the heat radiation resistance during forced convection in the heat exchanger 0,00875 ('Cβ
The total l'to, 01[° C./w] is the value of the total thermal resistance that indicates the performance of the heat sink in this case. Compared to the large capacity thyristor heat dissipation resistance level of the conventional structure, which is o, o2c/W), it can be said that this is an epoch-making performance. This value is 121 pieces using heat pipes with a diameter of 8w to 4van.
Depending on the 169-piece configuration, the relative value is 0.007 ('Cβ).

0.005(’Cβ〕 等の如く更に高性能の放熱器を
構成することも可能である。
It is also possible to construct a heat sink with even higher performance, such as 0.005 ('Cβ).

又フィン群に頼らない構造であるから圧力降下が滲なく
、同容量のファンを使用した場合でもより速い流速が得
られ、より高い性能が得られる効果もある。
In addition, since the structure does not rely on fin groups, there is no pressure drop, and even if a fan of the same capacity is used, a faster flow velocity can be obtained, resulting in higher performance.

更に従来実用化困難であった受熱部と熱交換部間の電気
絶縁が可能であり放熱器の利用範囲が拡大づれる。熱交
換部の通常水による冷却も可能となり放熱性能は更に向
上し、又熱交換部の大巾な小型化も可能となる。
Furthermore, it is possible to electrically insulate the heat receiving part and the heat exchange part, which has been difficult to put into practical use in the past, and the range of uses of the heat radiator is expanded. It is also possible to cool the heat exchange section with ordinary water, further improving heat dissipation performance, and also making it possible to significantly reduce the size of the heat exchange section.

保守清掃が極めて容易な点も本発明に係る放熱器の構造
の効果である。
Another advantage of the structure of the radiator according to the present invention is that maintenance and cleaning are extremely easy.

更に実施例に挙げていないが、本発明の効果として極め
て薄形の放熱器を構成することができる。
Furthermore, although not mentioned in the examples, as an effect of the present invention, an extremely thin heat radiator can be constructed.

即ち、ブロック内に相互に交差配置されるヒートパイプ
列の層を例えば、10本の列を2層ないし4層配置する
が如く、少層化した場合、ブロックは極めて薄形となり
、熱交換部も同程度に薄肉小形化することができるもの
で、小形機器に有効に応用することができる。
That is, when the number of layers of heat pipe rows arranged crosswise in a block is reduced, for example, by arranging 10 rows in two to four layers, the block becomes extremely thin and the heat exchanger section It can also be made thinner and smaller to the same extent, and can be effectively applied to small equipment.

本発明は主として半導体電子部品を用いた機器の放熱な
対象として案出されたヒートパイプ式放熱器ではあるが
その効果の利用範囲は必ずしもその様な機器の放熱に限
定される毛のではない。一旦受熱用金属ブロックに熱量
を吸収せしめ、ヒートパイプに依り該熱量を移送せしめ
、熱交換部から放熱せしめる放熱手段として他のあらゆ
る分野に応用出来る吃のである。
Although the present invention is a heat pipe type heat radiator that was devised mainly for heat dissipation in equipment using semiconductor electronic components, the range of its effects is not necessarily limited to heat radiation in such equipment. It can be applied to all other fields as a heat dissipation means that once absorbs heat in the heat receiving metal block, transfers the heat through the heat pipe, and radiates the heat from the heat exchange section.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図に本発明に係るヒートパイプ式放熱器の第1実施
例の概略構成説明図、@2図から第7図は本発明に係る
ヒートパイプ式放熱器の第2から第7実施例の概略構成
説明図、第8図から第10図に本発明に係る受熱用金属
ブロックを示し、第8図は受熱平面側から見た正面図、
I!9図は第8図の側面図、第1O図は@8図の平面図
、第11図及び第12図は風洞内におけるヒートパイプ
群の配列状態を示す図、第13図及び第14図は従来構
造の正面略図及び側面略図、第15図及び第16図は従
来のヒートパイプ挿接孔の配列状態を示す説明図である
。 1・・・受熱用金属ブロック、2.2−1.2−2・・
・ヒートパイプ、3・・・フィン群、4・・・挿接孔、
5・・・電力用サイリスタ素子、6・・・電源端子、7
・・・風洞側板。 第13図 1λ来柄逆a正面略図 第15図 第14回 夜来横走の佃i鴫− 第16図 −り11−
Fig. 1 is a schematic configuration explanatory diagram of the first embodiment of the heat pipe type radiator according to the present invention, @ Figs. 2 to 7 are diagrams showing the second to seventh embodiments of the heat pipe type radiator according to the present invention. Schematic configuration explanatory diagrams, FIGS. 8 to 10 show the heat receiving metal block according to the present invention, and FIG. 8 is a front view seen from the heat receiving plane side.
I! Figure 9 is a side view of Figure 8, Figure 1O is a plan view of Figure @8, Figures 11 and 12 are diagrams showing the arrangement of heat pipe groups in the wind tunnel, Figures 13 and 14 are A schematic front view and a schematic side view of the conventional structure, and FIGS. 15 and 16 are explanatory views showing the arrangement of conventional heat pipe insertion holes. 1... Metal block for heat receiving, 2.2-1.2-2...
・Heat pipe, 3...Fin group, 4...Insertion hole,
5... Power thyristor element, 6... Power terminal, 7
...Wind tunnel side plate. Fig. 13 - Schematic diagram of the reverse a front view of the 1λ coming pattern - Fig. 15 - Tsukuda Ishu of the 14th night side run - Fig. 16 - Ri 11 -

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対向する両平面の片面か両面を受熱平面とし、他
の平面にヒートパイプ挿着の為の挿接孔が設けられてあ
る受熱用金属ブロックと、コンテナの熱吸収部が受熱用
金属ブロックの挿着孔に密に挿着されて熱的に接続され
てあるヒートパイプと、ヒートパイプコンテナの放熱部
を主たる要素として構成されてある熱交換部とからなる
ヒートパイプ式放熱器であつて、下記各項目の構成条件
のすべてを具備して構成されてあるもの。 (イ)受熱用金属ブロックの複数の側面からブロック内
に向つて多数の挿接孔が削孔されてあり、それ等の挿接
孔は相互に平行並列であると共にそれ等のすべては受熱
平面に対して平行である様に削孔されてあること。 (ロ)受熱用金属ブロックに設けられてある挿接孔は受
熱平面側から透視した場合、一側面から削孔されてある
挿接孔群の夫々の挿接孔は他の側面から削孔されてある
挿接孔群の夫々の挿接孔と必ず交差し且各側面側から透
視した場合、各側面から削孔されてある挿接孔群の夫々
の挿接孔は他の側面から削孔されてある挿接孔群の何れ
の挿接孔とも決して交差することのない様に削孔されて
あること。
(1) A heat-receiving metal block in which one or both of the opposing planes is a heat-receiving plane and the other plane has an insertion hole for inserting a heat pipe, and the heat-absorbing part of the container is a heat-receiving metal block. A heat pipe type heat radiator consisting of a heat pipe which is tightly inserted into the insertion hole of the block and thermally connected, and a heat exchange part whose main element is the heat radiation part of the heat pipe container. and is configured to meet all of the configuration conditions for each item below. (b) A large number of insertion holes are drilled from multiple sides of the heat receiving metal block toward the inside of the block, and these insertion holes are parallel to each other and all of them are in the heat receiving plane. The hole must be drilled parallel to the (b) When the insertion holes provided in the heat-receiving metal block are viewed from the heat-receiving plane side, each insertion hole in the group of insertion holes drilled from one side is drilled from the other side. When viewed from each side, each insertion hole in the insertion hole group drilled from each side must intersect with each insertion hole in the insertion hole group drilled from the other side. The holes shall be drilled so that they never intersect with any of the insertion holes in the group of insertion holes.
(2)特許請求の範囲第1項に記載のヒートパイプ式放
熱器であつて、挿接孔及びヒートパイプとしては夫々の
内径及び外径が受熱用金属ブロックの体積及び受熱平面
の面積に比較して極めて細径のものが少なくとも12本
以上用いられて構成されてあり、各ヒートパイプの熱吸
収部と挿接孔とは比較的に熱伝導率の大きな且つ耐熱性
の良好な接着材によつて相互に密に接着されてあること
を特徴とするヒートパイプ式放熱器。
(2) The heat pipe type heat radiator according to claim 1, wherein the insertion hole and the heat pipe have respective inner diameters and outer diameters compared to the volume of the heat receiving metal block and the area of the heat receiving plane. The heat absorbing part and insertion hole of each heat pipe are made of an adhesive material with relatively high thermal conductivity and good heat resistance. A heat pipe type radiator characterized by being closely bonded to each other.
(3)特許請求の範囲第1項に記載のヒートパイプ式放
熱器であつて、挿接孔及びヒートパイプとしては夫々の
内径及び外径が受熱用金属ブロックの体積及び受熱平面
の面積に比較して極めて細径のものが少なくとも12本
以上用いられて構成されてあり、各ヒートパイプの熱吸
収部と挿接孔とは比較的に熱伝導性の良好な且つ耐熱性
の良好な電気絶縁体の被膜を介して挿着されてあり、両
者間は電気的には絶縁状態に且つ熱的に接続された状態
に構成されてあることを特徴とするヒートパイプ式放熱
器。
(3) The heat pipe type heat radiator according to claim 1, wherein the insertion hole and the heat pipe each have an inner diameter and an outer diameter compared to the volume of the heat-receiving metal block and the area of the heat-receiving plane. The heat absorbing portion and insertion hole of each heat pipe are made of electrically insulating material with relatively good heat conductivity and heat resistance. 1. A heat pipe type heat radiator, characterized in that the heat pipe type heat radiator is inserted through a body membrane, and the two are electrically insulated and thermally connected.
(4)特許請求の範囲第1項に記載のヒートパイプ式放
熱器であつて受熱用金属ブロックの受熱平面に近接して
挿着されてあるヒートパイプの放熱部はすべて無フィン
金属管かローフィンチューブが用いられてあり、他のヒ
ートパイプの中の所定のヒートパイプについては放熱部
には個別に環状フィンが形成された金属管が使用されて
あることを特徴とするヒートパイプ式放熱器。
(4) In the heat pipe type heat radiator according to claim 1, the heat radiating portion of the heat pipe inserted in close proximity to the heat receiving plane of the heat receiving metal block is made of a finless metal tube or a finless metal tube. A heat pipe type heat radiator characterized in that a finned tube is used, and for a given heat pipe among other heat pipes, a metal tube in which annular fins are individually formed is used for the heat radiation part. .
(5)特許請求の範囲第1項記載のヒートパイプ式放熱
器であつて受熱用金属ブロックは受熱平面が垂直になる
様に保持されてあり、ヒートパイプ群の放熱部は受熱平
面に向つて右側面方向か、左側面方向か、左右両方向の
何れの方向に整列延長されてあり、受熱用金属ブロック
の一側面のみか、両側面の何れかに放熱器の熱交換部が
形成されてあることを特徴とするヒートパイプ式放熱器
(5) In the heat pipe type heat radiator according to claim 1, the heat receiving metal block is held such that the heat receiving plane is perpendicular, and the heat radiating portion of the heat pipe group is oriented toward the heat receiving plane. It is aligned and extended in either the right side direction, left side direction, or both left and right directions, and the heat exchange part of the radiator is formed on either one side or both sides of the heat receiving metal block. A heat pipe type radiator characterized by:
(6)特許請求の範囲第1項記載のヒートパイプ式放熱
器であつて受熱用金属ブロックは受熱平面が垂直になる
様保持されてあり、すべてのヒートパイプの放熱部は受
熱用金属ブロックの上側面方向に整列延長されてあり、
受熱用金属ブロックの上側面側に放熱器の熱交換部が形
成されてあることを特徴とするヒートパイプ式放熱器。
(6) In the heat pipe type heat radiator according to claim 1, the heat receiving metal block is held such that the heat receiving plane is vertical, and the heat radiating portion of all the heat pipes is the heat receiving metal block. It is aligned and extended in the direction of the upper surface,
A heat pipe type radiator characterized in that a heat exchange part of the radiator is formed on the upper side of a heat receiving metal block.
(7)特許請求の範囲第1項記載のヒートパイプ式放熱
器であつて、受熱用金属ブロックは受熱平面が水平にな
る様保持されてあり、ヒートパイプ群の放熱部は受熱用
金属ブロックの所定の単数か複数の側面方向に整列延長
されて該側面に放熱器の熱交換部を形成していることを
特徴とするヒートパイプ式放熱器。
(7) The heat pipe type heat radiator according to claim 1, wherein the heat receiving metal block is held such that the heat receiving plane is horizontal, and the heat radiating portion of the heat pipe group is the heat receiving metal block. A heat pipe type radiator characterized in that the heat pipe type radiator is arranged and extended in the direction of one or more predetermined side surfaces to form a heat exchange part of the radiator on the side surfaces.
(8)特許請求の範囲第1項記載のヒートパイプ式放熱
器であつて、受熱用金属ブロックは所定の多角形平面で
ある受熱平面を底面とする角柱立体形を基本として形成
されてることを特徴とするヒートパイプ式放熱器。
(8) In the heat pipe type heat radiator according to claim 1, the heat-receiving metal block is basically formed in a prismatic three-dimensional shape whose bottom surface is a heat-receiving plane that is a predetermined polygonal plane. Features a heat pipe type radiator.
(9)特許請求の範囲第1項記載のヒートパイプ式放熱
器であつて、受熱用金属ブロックの各挿接孔にはヒート
パイプ群の夫々のヒートパイプの熱吸収部が密に挿接さ
れてあり、夫々のヒートパイプの熱移送部は適宜に曲げ
られてあつたり、直線状であつたりして、これに依り夫
々のヒートパイプの放熱部は放熱器の熱交換部の所定の
位置に導入され、所定の段列の管群配列に配置されて放
熱器の熱交換部を構成していることを特徴とするヒート
パイプ式放熱器。
(9) The heat pipe type heat radiator according to claim 1, wherein the heat absorbing portion of each heat pipe of the heat pipe group is closely inserted into each insertion hole of the heat receiving metal block. The heat transfer section of each heat pipe may be bent or straight, so that the heat dissipation section of each heat pipe is placed at a predetermined position in the heat exchange section of the radiator. 1. A heat pipe type radiator, characterized in that the heat pipe type radiator is introduced and arranged in a tube group arrangement in a predetermined stage row to constitute a heat exchange part of the radiator.
(10)特許請求の範囲第1項に記載のヒートパイプ式
放熱器であつて、放熱器の熱交換部内における夫々のヒ
ートパイプの放熱部を形成しているコンテナとしては無
フィン金属管又はローフィンチューブが用いられてある
ことを原則とし、要求される伝熱面積によりフィンを必
要とする場合でも、フィン高さ6mm以下の小面積環状
フィン群が各管に個別に設けられてある金属管が用いら
れてあることを特徴とするヒートパイプ式放熱器。
(10) In the heat pipe type radiator according to claim 1, the container forming the heat radiating part of each heat pipe in the heat exchange part of the radiator may be a finless metal tube or a roller. In principle, finned tubes are used, but even if fins are required due to the required heat transfer area, metal tubes in which each tube is individually provided with a group of small-area annular fins with a fin height of 6 mm or less. A heat pipe type radiator characterized by using.
(11)特許請求の範囲第1項に記載のヒートパイプ式
放熱器であつて、ヒートパイプ群における各ヒートパイ
プは外径12mm以下の銅或いはアルミニウムの薄肉細
管コンテナで形成されてあり、受熱用金属ブロックには
内径12.2mm以下の挿接孔群が削孔されてあり、そ
の一側面に開口する挿接孔は、受熱面に平行な方向の並
びを列とし、受熱平面に直角な方向の並びを段と称する
場合、所定の段数及び列数に整列配置されて削孔されて
あり、その一列には少なくとも3本(3段)以上の挿接
孔が等間隔に配置されて受熱平面と平行な面を形成して
おり、この列は受熱用金属ブロックの両底面間に少なく
とも2列以上配置されてあり、これ等の列間の間隙には
該側面から削孔された挿接孔群の列と交差して、他の側
面から同様に整列配置して削孔された挿接孔群の列が配
置されてあり、受熱用金属ブロック全体としては少なく
とも12孔以上の挿接孔が設けられてあり、放熱器全体
としては上記挿接された少なくとも12本以上のヒート
パイプが使用されて構成されてあることを特徴とするヒ
ートパイプ式放熱器。
(11) The heat pipe type heat radiator according to claim 1, wherein each heat pipe in the heat pipe group is formed of a thin-walled thin-tube container made of copper or aluminum with an outer diameter of 12 mm or less, and is used for receiving heat. A group of insertion holes with an inner diameter of 12.2 mm or less are drilled in the metal block, and the insertion holes opened on one side are arranged in a row in a direction parallel to the heat receiving surface, and in a direction perpendicular to the heat receiving plane. When a row of holes is referred to as a stage, holes are drilled in a predetermined number of stages and rows, and each row has at least three (three stages) or more insertion holes arranged at equal intervals to form a heat receiving plane. At least two rows are arranged between the bottom surfaces of the heat-receiving metal block, and the gaps between these rows are filled with insertion holes drilled from the side surface. There are rows of insertion holes that are aligned and drilled from the other side, intersecting the rows of the groups, and the heat receiving metal block as a whole has at least 12 insertion holes. 1. A heat pipe type heat radiator, characterized in that the heat radiator as a whole is constructed using at least 12 or more heat pipes inserted and connected as described above.
(12)特許請求の範囲第3項に記載のヒートパイプ式
放熱器であつて、各ヒートパイプの熱吸収部と受熱用金
属ブロックの挿接孔とは相互に電気的に絶縁されて挿接
されてあり、熱交換部の放熱媒体としては自然対流又は
強制対流の冷却水が使用されてあることを特徴とするヒ
ートパイプ式放熱器。
(12) The heat pipe type heat radiator according to claim 3, wherein the heat absorbing portion of each heat pipe and the insertion hole of the heat receiving metal block are electrically insulated from each other and are inserted and connected. A heat pipe type radiator characterized in that natural convection or forced convection cooling water is used as a heat dissipation medium in a heat exchange section.
(13)特許請求の範囲第11項に記載のヒートパイプ
式放熱器であつて受熱用金属ブロックにおけるヒートパ
イプの挿接配列の各列内及び各列間のヒートパイプの中
心距離は挿接孔の切削加工技術的に可能な限り小さく挿
接されてあり、又受熱平面に最も近接している列のヒー
トパイプ中心と受熱平面との距離は各列内におけるヒー
トパイプの中心距離の1/2を目標として加工技術的に
可能な限り近接して配置されてあることを特徴とするヒ
ートパイプ式放熱器。
(13) In the heat pipe type heat radiator according to claim 11, in the heat receiving metal block, the center distance of the heat pipes in each row and between each row of the heat pipe insertion and connection arrangement is determined by the insertion hole. The distance between the center of the heat pipe in the row closest to the heat receiving plane and the heat receiving plane is 1/2 of the distance between the centers of the heat pipes in each row. A heat pipe type radiator characterized by being arranged as close together as possible technically.
(14)特許請求の範囲第11項に記載のヒートパイプ
式放熱器であつて、受熱用金属ブロックの複数の側面か
ら整列延長されてあるヒートパイプ群が熱交換部におい
て再び統合されて、それ等の側面の中の一側面から整列
延長されたヒートパイプ群が構成している熱交換部内に
、他の側面から整列延長されたヒートパイプ群が導入さ
れてあり、全体として高密度の段列に整列配置されて比
較的小容積の熱交換部として構成されてあることを特徴
とするヒートパイプ式放熱器。
(14) The heat pipe type radiator according to claim 11, wherein a group of heat pipes aligned and extended from a plurality of side surfaces of a heat receiving metal block are integrated again in a heat exchange section, and A group of heat pipes aligned and extended from the other side is introduced into the heat exchange section, which is constituted by a group of heat pipes aligned and extended from one side of the side, and the whole has a high-density row of stages. A heat pipe type radiator characterized in that the heat pipe type radiator is configured as a relatively small-volume heat exchange section arranged in an array.
(15)特許請求の範囲第11項に記載のヒートパイプ
式放熱器であつて、受熱用金属ブロックは挿接孔群を構
成する列数と同じ枚数に且つ受熱平面と平行な面で分割
されてある平板形金属ブロックの積層に依つて構成され
てあり、各平板形金属ブロックの夫々の一側縁面からは
所定の一列の挿接孔群が相互に並列に且つ受熱平面に平
行に削孔されてあることを特徴とするヒートパイプ式放
熱器。
(15) The heat pipe type heat radiator according to claim 11, wherein the heat receiving metal block is divided into the same number of blocks as the number of rows constituting the insertion hole group and on a plane parallel to the heat receiving plane. A predetermined row of insertion holes are cut from one side edge surface of each flat metal block in parallel with each other and parallel to the heat receiving plane. A heat pipe type radiator characterized by having holes.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006148863A (en) * 2004-10-18 2006-06-08 Ricoh Co Ltd Document illumination device, document reading device, and image forming apparatus
WO2006077360A1 (en) * 2005-01-20 2006-07-27 Leo Lamb An improved radiator
JP2015115523A (en) * 2013-12-13 2015-06-22 株式会社日立製作所 Semiconductor apparatus for power conversion device, and power conversion device
US9807913B2 (en) 2014-09-29 2017-10-31 Hitachi, Ltd. Cooling structure of heating element and power conversion device

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