(57)【要約】【課題】ヒートパイプ内の液体スラグや蒸気プラグの初期分布が均一な場合であっても、自励振動を発生させることで始動性の優れた自励振動ヒートパイプ冷却装置を提供する。【解決手段】自励振動ヒートパイプ冷却装置の構成として、作動流体を封入した密閉流路が自らの長さ方向に多数回Ｕ字状に折り曲げられた折り曲げ部分と直線部分とを有する平板状のヒートパイプと、発熱体からの熱を吸熱し多数の各折り曲げ部分から成るヒートパイプの一方側の端部に配置される吸熱部と、多数の各折り曲げ部分から成るヒートパイプの他方側の端部に配置される放熱部と、吸熱部と放熱部との間に位置しヒートパイプに接して配置される加熱部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を封入した密閉流路が自らの長さ方向に多数回Ｕ字状に折り曲げられた折り曲げ部分と直線部分とを有する平板状のヒートパイプと、
発熱体からの熱を吸熱し、前記多数の各折り曲げ部分から成る前記ヒートパイプの一方側の端部に配置される吸熱部と、
前記多数の各折り曲げ部分から成る前記ヒートパイプの他方側の端部に配置される放熱部と、
前記吸熱部と前記放熱部との間に位置し前記ヒートパイプに接して配置される加熱部と
を備える自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記ヒートパイプは、自らの平板の中に前記密閉流路が形成され、
前記吸熱部は、前記ヒートパイプの前記一方側の端部がある平板部分に接して前記ヒートパイプの幅方向に配置され、
前記放熱部は、前記ヒートパイプの前記他方側の端部がある平板部分に接して前記ヒートパイプの幅方向に配置され、
前記加熱部は、前記密閉流路の前記直線部分がある前記ヒートパイプの平板部分に接して前記ヒートパイプの幅方向に一つ置きまたは三つ置きに配置される
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記加熱部は、前記吸熱部が吸熱した熱の一部を用いる
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項４】
請求項２に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記加熱部は、他の発熱源からの熱を用いる
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記加熱部は、与えられた熱により所定値温度以上に上昇すると加熱動作を停止する
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項６】
請求項３に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記吸熱部と前記加熱部とを、バイメタルで形成する熱伝導体で接続する
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項７】
請求項３に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記吸熱部と前記加熱部とを同一素材で一体化形成し、前記加熱部を前記吸熱部と前記放熱部との間に位置する前記密閉流路上まで突出させる
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項８】
請求項１に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記ヒートパイプは、自らの平板の中に多数の前記密閉流路が幅方向に平行並列に相互に連通無く配置され、前記Ｕ字状の底部分が平坦部分を有し、
前記発熱体の熱を受ける受熱板を備え、当該受熱板は自らの一部として多数の突起を有し、
前記加熱部は、前記多数の突起を前記ヒートパイプの一方側の端部にある前記平坦部分の一端側に接触する形態で形成され、
前記吸熱部は、前記加熱部を除いて前記受熱板に接合する前記ヒートパイプの一方側の端部にある前記平坦部分に形成され、
前記放熱部は、前記ヒートパイプの他方側の端部および前記密閉流路の前記直線部分がある前記ヒートパイプの平板部分に形成される
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項９】
請求項８に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
前記放熱部は、前記密閉流路の前記直線部分がある前記ヒートパイプの平板部分に前記ヒートパイプの長さ方向に概略一定の間隔で設置されたフィンを有する
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の前記ヒートパイプ、前記吸熱部、前記放熱部および前記加熱部、請求項８または９に記載の前記受熱板、請求項９に記載の前記フィン、それぞれは、熱伝導性の良い金属を材質とする
ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置を搭載した鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自励振動するヒートパイプを用いた冷却装置に関する。特に、半導体素子モジュールなどの冷却装置として鉄道車両に搭載する場合に好適である。
【背景技術】
【０００２】
冷却装置に用いる自励振動ヒートパイプについて、非特許文献１には、加熱部と冷却部との間に１本の細い流路を多数回往復させて、この流路を真空に排気して蒸発液体を流路体積の半分程度封入することで、表面張力効果により液スラグと蒸気プラグが形成され、加熱量の増加に伴い液スラグの振動が自励的に発生し、加熱部から冷却部へ熱を輸送することが説明されている。
【０００３】
また、非特許文献２には、蒸発部が加熱されると、液体スラグや蒸気プラグの初期の不均一な分布により、加熱部と冷却部を往復する各流路内の圧力が異なる可能性があり、これが流体の輸送に寄与しているのではないかと説明されている。
【０００４】
一方、特許文献１には、発熱部と冷却部との間に冷却部を加熱するための加熱装置を配置することにより、冷却部において作動液の蒸発が過度に凝縮して気栓が消滅して、液柱の運動が阻害されるのを防ぐ構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９４９１９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】長崎孝夫、自励振動ヒートパイプの熱輸送に関するレビュー、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ、Ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．１８６（２００５年５月）
【非特許文献２】Ｔａｎｇ，  Ｘ．，  Ｓｈａ，  Ｌ．，  Ｚｈａｎｇ，  Ｈ．，  ａｎｄ  Ｊｕ，  Ｙ．，  Ａ  ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  ｒｅｃｅｎｔ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ａｎａｌｙｓｅｓ  ｆｏｒ  ｐｕｌｓａｔｉｎｇ  ｈｅａｔ  ｐｉｐｅｓ，  Ｆｒｏｎｔ．  Ｅｎｅｒｇｙ，  Ｖｏｌ．  ７，  Ｎｏ．  ２，  ｐｐ．  １６１−１７３  （２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２には、液体スラグや蒸気プラグの初期の不均一な分布が、自励振動の始動と関係していることが示唆されている。このことは、逆に、液体スラグや蒸気プラグの初期の分布が均一な場合、自励振動が発生しないことを述べている。
また、特許文献１には、冷却部において作動液の蒸発が過度に凝縮して気栓が消滅して、液柱の運動が阻害されるのを防ぐ構成が記載されているが、液体スラグや蒸気プラグの初期の分布が均一な場合の自励振動を発生させる構成については開示されていない。
本発明は、ヒートパイプ内の液体スラグや蒸気プラグの初期分布が均一な場合であっても、自励振動を発生させて始動性の優れた自励振動ヒートパイプ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置は、作動流体を封入した密閉流路が自らの長さ方向に多数回Ｕ字状に折り曲げられた折り曲げ部分と直線部分とを有する平板状のヒートパイプと、発熱体からの熱を吸熱し多数の各折り曲げ部分から成るヒートパイプの一方側の端部に配置される吸熱部と、多数の各折り曲げ部分から成るヒートパイプの他方側の端部に配置される放熱部と、吸熱部と放熱部との間に位置しヒートパイプに接して配置される加熱部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ヒートパイプ内の液体プラグや蒸気プラグの初期分布が均一な場合であっても、自励振動を発生させることで始動性の優れた自励振動ヒートパイプ冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。
【図２】図１に示す受熱板の高温時の変化の様子を示す側面図である。
【図３】従来の自励振動ヒートパイプ冷却装置における加熱開始後の流路内流体を示す概略図である。
【図４】本発明に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置における加熱開始後の流路内流体を示す概略図である。
【図５】実施例２に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。
【図６】実施例２に係る発熱体２００およびヒータのＯＮ／ＯＦＦ状態を示すタイムチャートである。
【図７】実施例３に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。
【図８】実施例４に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。
【図９】実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の側面図である。
【図１０】実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の斜視図である。
【図１１】実施例５に係る自励振動ヒートパイプを展開した断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態として、実施例１〜５について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。
自励振動ヒートパイプ冷却装置１００は、発熱体２００として、例えばＩＧＢＴやＭＯＳなどの半導体素子を備えたモジュールなどの冷却を行い、自励振動ヒートパイプ１０、受熱板２０、冷却体３０、加熱体４０および熱伝導板５０から構成され、それぞれの材質としては、熱伝導性の良いアルミニウム合金や銅などの金属を用いる。ここで、冷却体３０は、例えば、空気との熱交換を行うフィンや水との熱交換を行う水冷ブロックなどから構成される。
【００１３】
自励振動ヒートパイプ１０は、平板状で、その内部に長さ方向に多数回Ｕ字状に折り曲げられた折り曲げ部分と直線部分とを有する細長い密閉流路１を備え（図１の（ｃ））、その密閉流路１内には、流路体積の半分の量の作動流体（図示せず）が封入されている。
【００１４】
自励振動ヒートパイプ１０の長さ方向片端の片側平面部には、発熱体２００の熱を受ける受熱板２０がロウ付けなどにより接合される。発熱体２００の平面部は、受熱板２０の平面部に熱伝導グリースを介して接触し、ボルトなどにより固定される。このとき、自励振動ヒートパイプ１０は、密閉流路１の長さ方向に概略一定の距離毎に、受熱板２０からの熱を吸収する第１の吸熱部１１ａ、第２の吸熱部１１ｂ、第３の吸熱部１１ｃ、第４の吸熱部１１ｄおよび第５の吸熱部１１ｅを有する。すなわち、第１の吸熱部１１ａ〜第５の吸熱部１１ｅは、自励振動ヒートパイプ１０の長さ方向一方端の片側平面部で自励振動ヒートパイプ１０の幅方向に配置されることになる。
【００１５】
また、自励振動ヒートパイプ１０の受熱板２０とは反対側の長さ方向他端の片側平面部には、自励振動ヒートパイプ１０からの熱を冷却するための冷却体３０がロウ付けなどにより接合される。このとき、自励振動ヒートパイプ１０は、密閉流路１の長さ方向に概略一定の距離毎に、冷却体３０へ熱を放熱する第１の放熱部１２ａ、第２の放熱部１２ｂ、第３の放熱部１２ｃおよび第４の放熱部１２ｄを有する。すなわち、第１の吸熱部１１ａ〜第５の吸熱部１１ｅは、自励振動ヒートパイプ１０の長さ方向他方端の片側平面部で自励振動ヒートパイプ１０の幅方向に配置されることになる。
【００１６】
加熱体４０は、自励振動ヒートパイプ１０の長さ方向の片側平面にあって、受熱板２０と冷却体３０との間に位置し、自励振動ヒートポンプ１０側に凸平面部４０ａと凹部４０ｂを備え（図１の（ｃ））、凸平面部４０ａは自励振動ヒートパイプ１０にロウ付けなどにより接合される。
【００１７】
熱伝導板５０は、受熱板２０の熱を加熱体４０に伝える部材で、例えばバイメタルで形成される。これにより、図２に示すように、受熱板２０が高温となり受熱板２０の熱により熱伝導板５０が所定値温度以上に上昇すると、バイメタルの特性により、熱伝導板５０は曲がり、加熱体４０とは接触しない状態となり、受熱板２０の熱を加熱体４０に伝えないことになる。
【００１８】
加熱体４０の凸平面部４０ａは、密閉流路１の第１の吸熱部１１ａと第１の放熱部１２ａとの間の第１の加熱部１３ａ、密閉流路１の第２の吸熱部１１ｂと第２の放熱部１２ｂとの間の第２の加熱部１３ｂ、密閉流路１の第３の吸熱部１１ｃと第３の放熱部１２ｃとの間の第３の加熱部１３ｃおよび密閉流路１の第４の吸熱部１１ｄと第４の放熱部１２ｄとの間の第４の加熱部１３ｄと、それぞれ接触する。
【００１９】
図３は、従来の自励振動ヒートパイプ冷却装置９０において、加熱開始後の流路内流体を示す概略図である。
従来の自励振動ヒートパイプ冷却装置９０は、自励振動ヒートパイプ１０に加熱部を設けていない。自励振動ヒートパイプ１０は、例えば垂直に設定され、上側が吸熱部、下側が放熱部となっている。密閉流路１内の作動流体２は、液体スラグ２ａと蒸気プラグ２ｂの分布が均一となっている。このとき、発熱体が作動すると発熱体の温度が上昇し、熱伝導により受熱板の温度も上昇し、密閉流路１の吸熱部１１ａ〜１１ｅが加熱される。
【００２０】
これにより、自励振動ヒートパイプ１０の長さ方向に温度勾配が生じ、液体スラグ２ａと蒸気プラグ２ｂとの気液界面２ｃの温度が上昇し、気液界面２ｃで液体が蒸発する。このとき、全ての気液界面２ｃで蒸発温度が同じとなり、それに対応する飽和圧力も同じとなるため、それぞれの気液界面２ｃで同じ圧力が発生する。したがって、液体スラグ２ａ両端に圧力差が生じず、流体の輸送が行われず、自励振動は発生しない。
【００２１】
図４は、本発明に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００における加熱開始後の流路内流体を示す概略図である。図３に示す従来装置の構成とは、加熱部１３ａ〜１３ｄを追加した点が異なる。
【００２２】
図４（ａ）は加熱開始時を示し、図３と同様に、自励振動ヒートパイプ１０は垂直に設定され、上側が吸熱部、下側が放熱部となっている。また、密閉流路１内の作動流体２は、液体スラグ２ａと蒸気プラグ２ｂの分布が均一となっている。この状態で、発熱体２００が作動すると発熱体２００の温度が上昇し、熱伝導により受熱板１００の温度も上昇し、密閉流路１の吸熱部１１ａ〜１１ｅが加熱されるとともに、熱伝導板５０を介して加熱体４０の温度も上昇し、密閉流路１の加熱部１３ａ〜１３ｄも加熱される。これにより、自励振動ヒートパイプ１０の長さ方向に温度勾配が生じ、液体スラグ２ａと蒸気プラグ２ｂとの気液界面２ｃの温度が上昇し、気液界面２ｃで液体が蒸発する。
【００２３】
このとき、加熱部１３ａ〜１３ｄを有する流路の方がより加熱され、流路壁の温度が高いため、蒸発温度も高くなり、その蒸発温度に対応する飽和圧力も高くなる。ここで、加熱部１３ａ〜１３ｄは、幅方向で見ると一つ置きに配置されているため、蛇行する流路が一つ置きに加熱されることにより、各々の液体スラグ２ａの両端に同じ向きに圧力差が発生し、同じ向きに気液界面２ｃが移動する。その結果、図４（ｂ）に示すように、液体スラグ２ａの移動により、液体スラグ２ａの形状がＵ字型からＪ字型になる。さらに時間の経過に伴い、図４（ｃ）に示すように、さらに気液界面２ｃの変位が大きくなる。
【００２４】
液体スラグ２ａの形状がＵ字型からＪ字型に変化するとき，放熱部１２ａ〜１２ｄに近づく側の気液界面２ｃは加熱部１３ａ〜１３ｄの加熱により最初温度が上昇し，蒸発により圧力が上昇するが，放熱部１２ａ〜１２ｄに近づくためある位置で温度が低下し，凝縮することにより逆に圧力が低下する。この圧力低下により，この気液界面２ｃは加熱部１３ａ〜１３ｄ側に向きを変え移動し，加熱され圧力がまた上昇する。このような圧力の上昇と低下が繰り返されて自励振動が発生する。このとき、自励振動の始動時に、液体スラグの形状がバラバラでなく全体で揃っているため、自励振動が発生しやすい。
【００２５】
また、バイメタルで形成された熱伝導板５０が所定の温度以上になると、加熱体４０とは接触せず、受熱板２０の熱を加熱体４０に伝えない。したがって、所定温度以上では、加熱部１３ａ〜１３ｄの有無に関係なく、各流路の長さ方向の温度勾配は同じとなるため、自励振動の発生時、液体プラグ２ａの両端は温度的に同じ条件となるため、熱的な偏りが無く自励振動が安定に継続する。
【実施例２】
【００２６】
図５は、実施例２に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。以下では、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と重複する部分については説明を省略する。
【００２７】
実施例２では、自励振動ヒートパイプ１００Ａの加熱手段として、実施例１のように発熱体２００の熱を用いるのではなく、ヒータ６０の通電によるジュール熱を用いる。ここで、ヒータ６０は、加熱体４０と接触するように配置される。
【００２８】
図６は、発熱体２００およびヒータ６０の電源ＯＮ／ＯＦＦ状態を示すタイムチャートである。ヒータ６０の電源は、発熱体２００の電源ＯＮと同時にＯＮされ、所定時間経過後にＯＦＦされる。
【００２９】
実施例２においても、加熱開始後の流路内流体の状態は、図４に示す実施例１の場合と同じである。実施例１では、図２に示すように、熱伝導板５０が所定の温度以上になると、加熱体４０を加熱しない。もともと冷却体３０の温度が高く、冷却体３０が熱伝導板５０の所定温度に近い条件の場合、熱伝導板５０が加熱体４０とほとんど接触せず、加熱部１３ａ〜１３ｄへの加熱が十分でない。このとき、液体スラグ２ａ両端に圧力差が生じにくく、自励振動も発生しにくくなる。
【００３０】
一方、本実施例２では、所定時間は必ず加熱体４０を加熱するため、加熱部１３ａ〜１３ｄへの加熱不足が生じることはない。また、ヒータ６０を用いるため、温度条件により加熱時間を制御することができる。例えば、低温時ほど加熱時間を長くして加熱部１３ａ〜１３ｄの温度を上昇させ、飽和圧力をより上昇させることにより、液体スラグ２ａの両端の圧力差をより大きくして、低温時でも液体スラグ２ａが移動しやすくすることができる。
【実施例３】
【００３１】
図７は、実施例３に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。以下では、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と重複する部分については説明を省略する。
【００３２】
実施例３では、自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｂの加熱手段として、実施例１または２のように、加熱体を受熱板とは別体で設けるのではなく、加熱体を受熱板に一体化したものである。すなわち、実施例３では、一体化した受熱板２１は、図７に示すように、密閉流路１の加熱部１３ａ〜１３ｄと接触するように突出させた突起部２１ａを有する。密閉流路１の加熱部１３ａ〜１３ｄは、実施例１または２と同様に、それぞれ第１の吸熱部１１ａと第１の放熱部１２ａとの間、第２の吸熱部１１ｂと第２の放熱部１２ｂとの間、第３の吸熱部１１ｃと第３の放熱部１２ｃとの間および第４の吸熱部１１ｄと第１の放熱部１２ｄとの間、それぞれに設けられる。すなわち、加熱部１３ａ〜１３ｄは、吸熱部１１と放熱部１２との間にあって、自励振動ヒートパイプ１０の幅方向に一つ置きに配置されることになる。
【００３３】
実施例３においても、加熱開始後の流路内流体の状態は、図４に示す実施例１の場合と同様である。発熱体２００が作動すると発熱体２００の温度が上昇し、熱伝導により受熱板２１の温度も上昇し、密閉流路１の吸熱部１１ａ〜１１ｅが加熱されるとともに、加熱部１３ａ〜１３ｄも加熱される。これにより、実施例１と同じように、蛇行する流路が一つおきに加熱されるため、各々の液体スラグの両端に同じ向きに圧力差が発生し、同じ向きに気液界面が移動し、その後振動が発生することになる。
【００３４】
実施例３では、実施例１または２と違い、常に受熱板２１の熱が加熱部１３ａ〜１３ｄに伝わることになる。したがって、発熱体２００の温度が定常になった時、液体スラグの両端のうち、加熱部１３ａ〜１３ｄがある方の温度が高く、液体プラグに加えられる熱が対称でなく偏りが生じ、自励振動の継続安定性が劣る恐れがある。そこで、加熱部１３ａ〜１３ｄの面積の大きさを適正にすることにより、自励振動の継続安定の低下を抑え、自励振動の始動性を向上することが可能である。
【００３５】
本実施例３は、実施例１または２と比較して部品点数を減らすことができるため、自励振動ヒートパイプ冷却装置の低コスト化を図ることができる。
【実施例４】
【００３６】
図８は、実施例４に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す三面図である。以下では、実施例１または３と異なる部分について説明し、実施例１または３と重複する部分については説明を省略する。
【００３７】
実施例４では、実施例３と比較して、自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｃの受熱板２１の突起部２１ａの数が半分になっている。図８に示すように、密閉流路１の加熱部１３ａおよび１３ｃは、それぞれ、第１の吸熱部１１ａと第１の放熱部１２ａとの間、第３の吸熱部１１ｃと第３の放熱部１２ｃとの間に設けられる。したがって、蛇行する流路が三つ置きに加熱される状態となり、一つ置きの液体スラグの両端に同じ向きに圧力差が発生し、この一つ置きの液体プラグは同じ向きに移動する。このとき、この一つ置きの液体プラグの隣の液体プラグも一緒に同じ向きに移動する。
【００３８】
実施例４においては、加熱開始後の流路内流体の状態が図４とは若干異なり、液体スラグの両端の気液界面の位置が若干不揃いとなる。形状がＵ字型からＪ字型に変化する全部の液体スラグのうち、一番先に放熱部１２ａ〜１２ｄに近づき、温度が低下し圧力が低下した液体スラグが向きを換えることにより、これが起点となって隣の液体スラグの動きにも影響を与え、次第に振動が発生する。
【００３９】
本実施例４では、実施例３と比較して加熱部の加工工程の数を減らすことができるため、自励振動ヒートパイプ冷却装置の更なる低コスト化を図ることができる。
また、実施例１または２における加熱部１３ａ〜１３ｄを、本実施例４に倣って三つ置きとして加熱部１３ａと１３ｃに間引いて設けることも可能である。
【実施例５】
【００４０】
図９および図１０は、実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の側面図および斜視図、図１１は、実施例５に係る自励振動ヒートパイプを展開した断面の概略図である。以下では、実施例１または３と異なる部分について説明し、実施例１または３と重複する部分については説明を省略する。
【００４１】
実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｄは、発熱体２００の冷却を行い、自励振動ヒートパイプ１１０、受熱板１２０およびフィン１３０から構成され、それぞれの材質としては、熱伝導性の良いアルミニウム合金や銅などの金属を用いる。
【００４２】
自励振動ヒートパイプ１１０は、図１１に示すように、平板状のものを多数回折り曲げた形状であり、その内部は、長さ方向に平行並列に配置された、相互に連通の無い多数の密閉流路１０１を有する。それぞれの密閉流路１０１内には、作動流体が流路体積の半分封入されている。自励振動ヒートパイプ１１０の多数回折り曲げられた片側の端部平面部には、発熱体２００の熱を受ける受熱板１２０がロウ付けなどにより接合される。このとき、自励振動ヒートパイプ１１０は、平行並列に配置された多数の密閉流路１０１の長さ方向に概略一定の間隔で、受熱板２０からの熱を吸収する多数の吸熱部１１１を有する（図１１に示す１１１ａ〜１１１ｚ）。
【００４３】
また、自励振動ヒートパイプ１１０の受熱板１２０との接合部以外は、空気との熱交換を行うフィン１３０がロウ付けなどにより接合される。このとき、自励振動ヒートパイプ１１０は、平行並列に配置された多数の密閉流路１０１の長さ方向に概略一定の間隔で、フィン１３０へ熱を放熱する多数の放熱部１１２を有する（図１１に示す１１２ａ〜１１２ｙ）。
【００４４】
さらにまた、受熱板１２０の一部として設けた突起１２０ａは、多数折り曲げられた自励振動ヒートパイプ１１０の端部平面の角部に接触するようにロウ付けされ、多数の加熱部１１３を形成する（図１１に示す１１３ａ〜１１３ｙ）。このとき、多数の加熱部１１３（１１３ａ〜１１３ｙ）は、図１１に示すように、それぞれ第１の吸熱部１１１ａと第１の放熱部１１２ａとの間、第２の吸熱部１１１ｂと第２の放熱部１１２ｂとの間、・・・というように、吸熱部と放熱部との間に設けられる。すなわち、受熱板１２０の一部である突起１２０ａは、加熱部１１３として、自励振動ヒートパイプ１１０の端部平面の角部の一端側に設けて接触させることになる。
【００４５】
実施例５においては、加熱開始後の流路内流体の状態を次のように考えることで、図４と同様となる。すなわち、自励振動ヒートパイプ１１０の内部は、長さ方向に平行並列に配置され、相互に連通の無い多数の密閉流路１０１を有することになるので、そのうちの一つの流路を取り上げれば、図４と同様の構成といえるからである。
【００４６】
本実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｄの構成は、相互に連通の無い多数の密閉流路から構成されるため、一部に孔などの破損が生じた場合でも、残りの破損していない流路で自励振動ヒートパイプの作動が可能であるとともに、始動性にも優れている。
【００４７】
さらに、図９および１０に示す構造を有する自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｄは、鉄道車両に用いる駆動用のパワーモジュール（ＩＧＢＴやＭＯＳなどのパワー半導体素子を備えたモジュール）の冷却用とて好適である。例えば、このパワーモジュールを発熱体２００として受熱板１２０に実装した自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｄを、鉄道車両の床下に搭載することができる。これにより、多種の機器を搭載する鉄道車両の床下にあってもコンパクトに装備することが可能となる。また、鉄道車両用としては、実施例５に示す自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ｄのみならず、実施例１〜４に示す自励振動ヒートパイプ冷却装置１００Ａ〜１００Ｃを適用してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１，１０１  密閉流路、２  作動流体、２ａ  液体スラグ、２ｂ  蒸気プラグ、
２ｃ  気液界面、１０，１１０  自励振動ヒートパイプ、１１，１１１  吸熱部、
１２，１１２  放熱部、１３，１１３  加熱部、２０，２１，１２０  受熱板、
１２０ａ  突起、３０  冷却体、４０  加熱体、５０  熱伝導板、６０  ヒータ、
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ  自励振動ヒートパイプ冷却装置、
１３０  フィン、２００  発熱体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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