(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートパイプの設置本数を増やすことで熱輸送の効率を高めることができるが、設置スペースによって制限される問題点を解決し、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することが可能なヒートパイプ及び冷却器を提供する。【解決手段】ヒートパイプ１０は、銅または銅合金からなり、密閉状態とされる穴１１が複数形成されたパイプ本体１２と、該パイプ本体１２の内部に封入された作動水Ｗ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】
銅または銅合金からなり、密閉状態とされる穴が複数形成されたパイプ本体と、
該パイプ本体内部に封入された作動水とを備えることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、
前記パイプ本体は、前記穴の両端のそれぞれに、該穴同士を密閉状態で連通する連通部が形成されていることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヒートパイプにおいて、
前記パイプ本体を複数備えるとともに、
複数の前記パイプ本体の両端部のそれぞれに設けられ、該パイプ本体の前記穴同士を連通させるヘッダーによって、前記穴が密閉状態とされることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートパイプにおいて、
前記パイプ本体は、複数の前記穴が略同一平面上に一列に配列するようにして全体として扁平状に形成されていることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒートパイプにおいて、
前記パイプ本体を覆い、発熱体及び冷却手段が接続されるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被覆体を備えることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項６】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、
前記パイプ本体は、各前記穴が無端状に形成されていることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項７】
請求項１に記載のヒートパイプにおいて、
前記パイプ本体は、発熱体側に配置される第一のパイプ本体と、該第一のパイプ本体に一端部が接続されるとともに、冷却手段が接続される第二のパイプ本体とを備えることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のヒートパイプと、
該ヒートパイプに接続された冷却手段とを備えることを特徴とする冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝達経路として使用されるヒートパイプ、及び、これを備える冷却器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプは、冷却手段となる放熱フィンなどとともに、発熱体となる半導体素子の冷却などを行うための冷却器の一構成として設けられ、金属からなる密封状態のパイプ内に凝縮性の流体を作動流体として封入して構成されている。このようなヒートパイプでは、一端側で発熱体から伝達される熱により作動流体が蒸発して気体としてパイプ内で他端側へ移動し、他端側で放熱し、冷却、凝縮して液体として一端側へ移動する。そして、このサイクルを繰り返すことで、一端側の発熱体から伝達される熱を効率的に他端側へ輸送し、これにより発熱体を効率的に冷却することが可能となっている。また、近年、発熱体をより効率的に冷却するために、ヒートパイプを複数本配設する場合もある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１３７７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１によれば、ヒートパイプの設置本数を増やすことで熱輸送の効率を高めることができるが、設置本数は発熱体の大きさ、設置スペースによって制限されてしまい、結果として効率良く熱輸送を行うことができず、効果的に発熱体を冷却することができない問題があった。
【０００４】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することが可能なヒートパイプ及び冷却器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のヒートパイプは、銅または銅合金からなり、密閉状態とされる穴が複数形成されたパイプ本体と、該パイプ本体内部に封入された作動水とを備えることを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、パイプ本体内部には作動流体として作動水が封入されている。このため、代替フロンなどと比較して効率的に熱輸送を行うことができる。また、パイプ本体が銅または銅合金からなることで、作動水によって腐食してパイプ本体内部にガスを発生させてしまい、当該ガスが滞留してしまうことよってパイプ本体における冷却手段との熱を交換可能な面積が小さくなって熱輸送の効率が低下してしまうことを防止することができる。また、パイプ本体には、複数の穴が形成されている。このため、一つの穴で同一の断面積を有するパイプと比較して、穴の周面積の和を大きくすることができ、これにより、発熱体及び冷却手段のそれぞれとの間で効率良く熱の交換を行うことができる。また、パイプ本体の各穴と同一の断面積の穴を一つ有するパイプを、複数設けた場合と比較して、全体として占有スペースを小さくすることができ、コンパクトでかつ効率的に発熱体からの熱を冷却手段へ輸送して、発熱体の冷却を行うことができる。
【０００７】
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、前記穴の両端のそれぞれに、該穴同士を密閉状態で連通する連通部が形成されていることが好ましい。
【０００８】
この構成によれば、各穴に存在する作動水を、両端の連通部を経て他の穴に通るように循環させることができる。すなわち、一の穴の一端で発熱体からの熱によって気相となった作動水を他端側まで移動させ、他端で冷却手段に放熱して冷却、凝縮して液相となった作動水を連通部を経て他の穴の他端から一端側まで移動させるようにすることができる。このため、一つの穴の内部で、気相の作動水が液相の作動水の還流を妨げ、循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これによりさらに効率良く熱輸送を行うことができる。
【０００９】
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体を複数備えるとともに、複数の前記パイプ本体の両端部のそれぞれに設けられ、該パイプ本体の前記穴同士を連通させるヘッダーによって、前記穴が密閉状態とされることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、各穴に存在する作動水を、両端部のヘッダーを経て同じパイプ本体の他の穴、あるいは、他のパイプ本体の穴に通るように循環させることができる。すなわち、一の穴の一端で発熱体からの熱によって気相となった作動水を他端側まで移動させ、他端で冷却手段に放熱して冷却、凝縮して液相となった作動水をヘッダーを経て他の穴の他端から一端側まで移動させるようにすることができる。このため、一つの穴の内部で、気相の作動水が液相の作動水の還流を妨げ、循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これによりさらに効率良く熱輸送を行うことができる。
【００１１】
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、複数の前記穴が略同一平面上に一列に配列するようにして全体として扁平状に形成されていることがより好ましい。
【００１２】
この構成によれば、全体として扁平状に形成されていることで、発熱体及び冷却手段に対する取り付けを容易とするとともに、それぞれとの接触面積を増大させることができ、より効率良く発熱体から発せられる熱を冷却手段へ輸送して冷却を行うことができる。
【００１３】
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体を覆い、発熱体及び冷却手段が接続されるアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被覆体を備えることがより好ましい。
【００１４】
この構成によれば、被覆体によりパイプ本体と発熱体及び冷却手段とを一体にすることができる。ここで、被覆体がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることで、パイプ本体と発熱体及び冷却手段との間の熱伝導を阻害してしまうことなく、発熱体及び冷却手段に強固に接続することができる。
【００１５】
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、各前記穴が無端状に形成されているものとしても良い。
【００１６】
この構成によれば、発熱体が設けられる範囲では、該発熱体からの熱により、パイプ本体内部の作動水の内、液相を示すものが蒸発し圧力が上昇する。一方、冷却手段が設けられる範囲では、該冷却手段に放熱されることにより、パイプ本体内部の作動水の内、気相を示すものが冷却、凝縮し、圧力が低下する。このため、発熱体が設けられる範囲と、冷却手段が設けられる範囲とで圧力差が生じ、作動水は、パイプ本体の無端状に形成された各穴において循環することととなり、これより発熱体からの熱を効率良く冷却手段に輸送し、冷却することができる。
【００１７】
また、上記のヒートパイプにおいて、前記パイプ本体は、発熱体側に配置される第一のパイプ本体と、該第一のパイプ本体に一端部が接続されるとともに、冷却手段が接続される第二のパイプ本体とを備えるものとしても良い。
【００１８】
この構成によれば、作動水は、第一のパイプ本体の穴において液相として存在し、発熱体からの熱によって蒸発して、第二のパイプ本体の穴において気相として存在することとなり、第一のパイプ本体の穴と第二のパイプ本体の穴との間で循環して熱輸送を行うことができる。ここで、第一のパイプ本体が複数の穴を有し、それぞれに作動水が液相として存在している。このため、同一の断面積を有する一つの穴に作動水が存在する場合と比較して、傾斜した状態でも、外部から作動水と対向して接することが可能な面積を大きく確保することができる。このため、車両に搭載されるような場合で傾斜状態が変化したとしても安定して熱輸送を行って発熱体の冷却を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の冷却器は、上記のヒートパイプと、該ヒートパイプに接続された冷却手段とを備えることを特徴としている。
この構成によれば、上記のヒートパイプによって効率良く発熱体から伝達される熱を輸送して冷却手段によって冷却することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のヒートパイプでは、上記のパイプ本体と作動水を備えることで、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することができる。
また、本発明の冷却器では、上記のヒートパイプを備えることで、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図５を参照して説明する。図１から図４に示すように、この実施形態の冷却器１は、例えば半導体素子などの発熱体Ｈが接続されるヒートパイプ１０と、ヒートパイプ１０に接続され該ヒートパイプ１０で輸送された熱を放熱して冷却を行う冷却手段である放熱フィン２とを備える。ヒートパイプ１０は、複数の穴１１が形成されたパイプ本体１２と、パイプ本体１２の各穴１１の内部に存在する作動水Ｗと、パイプ本体１２を覆うように設けられた被覆体である被覆プレート１３とを備える。作動水Ｗは、主として水からなるものであり、本実施形態では純水である。
【００２２】
パイプ本体１２は、銅または銅合金からなる。また、パイプ本体１２は、各穴１１が略同一平面上で略平行となるようにして一列に配列しており、全体として平坦面１２ａ、１２ａを有する扁平状に形成されている。また、各穴１１の断面は、互いに隣接する部分で円弧状に形成されているともに、平坦面１２ａと対向する部分で直線状に形成されており、全体として概略楕円状に形成されている。なお、パイプ本体１２の両縁部１２ｂ、１２ｂは、両縁側の穴１１と対応して断面半円状の曲面に形成されており、これにより当該穴１１までの肉厚が略一定となっている。また、各穴１１の軸方向両端のそれぞれには、各穴１１同士を連通する連通部１４、１５が形成されている。なお、パイプ本体１２の各穴１１及び連通部１４、１５を有する形状は、例えば、銅または銅合金からなる母材を引抜加工して各穴１１を有する形状を形成した後に両端部において切削加工をして連通部１４、１５を形成することによって得られる。そして、連通部１４、１５の外側、すなわちパイプ本体１２の両端部は蓋１６、１７によって閉塞され、穴１１及び連通部１４、１５は密閉状態とされている。なお、図２及び図３に示すように、パイプ本体１２の一方の蓋１７には、予め導入口１７ａが設けられている。そして、導入口１７ａから内部に作動水Ｗを所定量注入するとともに、内部の脱気を行った後に導入口１７ａを塞ぐことによって作動水Ｗが封入されることになる。
【００２３】
被覆プレート１３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる略板状に形成され、内部にパイプ本体１２が埋め込まれている。そして、発熱体Ｈ及び放熱フィン２は、それぞれパイプ本体１２の一端部側及び他端部側となる位置でそれぞれ被覆プレート１３にろう付け等により取り付けられている。
【００２４】
次に、この実施形態の冷却器１及びヒートパイプ１０の作用について説明する。
図１から図３に示すように、発熱体Ｈから熱が発せられると、熱は被覆プレート１３及びパイプ本体１２を介してパイプ本体１２の一端部側の連通部１４及び各穴１１の内部に存在する作動水Ｗに伝達されることとなる。これにより作動水Ｗは、加熱され蒸発することにより、液相から気相に変化することとなる。気相となった作動水Ｗは、放熱フィン２が設けられた他端部側へと流通することとなる。他端部側において、作動水Ｗの熱は、パイプ本体１２及び被覆プレート１３を介して放熱フィン２に伝達され放熱されることとなり、これにより冷却、凝縮され、気相から液相へと変化することとなる。そして、液相となった作動水Ｗは、他端部側から一端部側へと流通し、循環することとなり、これにより発熱体Ｈから伝達された熱を一端部側から他端部側へと輸送し放熱フィン２によって放熱して冷却することができる。
【００２５】
ここで、本実施形態では、作動液として水を使用している。このため、代替フロンなどと比較して効率的に熱輸送を行うことができる。また、パイプ本体１２が銅または銅合金からなることで、作動水Ｗによって腐食してパイプ本体１２内部にガスを発生させてしまい、当該ガスが滞留してしまうことよってパイプ本体１２における放熱フィン１３との熱を交換可能な面積が小さくなって熱輸送の効率が低下してしまうことを防止することができる。また、パイプ本体１２には、上記のとおり複数の穴１１が形成されている。このため、一つの穴１１で同一の断面積を有するパイプと比較して、穴１１の周面積の和を大きくすることができ、これにより、発熱体Ｈ及び放熱フィン２のそれぞれとの間で効率良く熱の交換を行うことができる。また、各穴１１と同一の断面積の穴を一つ有するパイプを、複数設けた場合と比較して、全体として占有スペースを小さくすることができ、コンパクトでかつ効率的に発熱体Ｈからの熱を放熱フィン２へ輸送して、発熱体Ｈの冷却を行うことができる。
【００２６】
また、パイプ本体１２の各穴１１は、両端で連通部１４、１５を介して連通しているので、作動水Ｗは、一の穴１１において液相から気相に変化して一端部側から他端部側へと移動し、他端部側で気相から液相に変化した後は、連通部１４、１５を経て他の穴１１で他端部側から一端部側へと流通するように循環することとなる。このため、一つの穴１１の内部で気相の作動水Ｗが液相の作動水Ｗの還流を妨げ、循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これによりさらに効率良く熱輸送を行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態では、パイプ本体１２は、複数の穴１１が略同一平面上に一列に配列するようにして全体として扁平状に形成されているので、発熱体Ｈ及び放熱フィン２に対する取り付けを容易とするとともに、それぞれとの接触面積を増大させることができ、より効率良く発熱体Ｈから発せられる熱を放熱フィン２へ輸送して冷却を行うことができる。また、本実施形態では、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる被覆プレート１３を備えることにより、パイプ本体１２と発熱体Ｈ及び放熱フィン２との間の熱伝導を阻害してしまうことなく、発熱体Ｈ及び放熱フィン２に強固に接続することができる。
次に、本実施形態のヒートパイプ１０について、性能試験を行った実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００２８】
本実施例では、アルミニウムからなり内部に作動液として代替フロンを使用した比較例１と比較性能試験を行った結果を示す。図５は、発熱体Ｈにおける発熱量（Ｗ）とヒートパイプ１０の熱抵抗値（Ｋ／Ｗ）との関係を示している。熱抵抗値は、発熱体Ｈの所定位置における温度と、放熱フィン２にファンから流入する冷却風の所定位置における温度との温度差を発熱量で除した値である。
【００２９】
ここで、実施例１のパイプ本体１２では、図４を参照して、全幅Ｗ＝２９．７ｍｍ、厚さＴ＝５．４ｍｍのものを使用し、穴１１が５つ形成され、各穴１１が長径Ｄ１＝５．２８ｍｍ、短径Ｄ２＝４．５ｍｍ、周長Ｌ＝１５．７ｍｍのものを使用した。比較例１については、アルミニウムからなって同様の形状を有するものを使用し、作動液として代替フロンを注入したものを使用した。
【００３０】
図５に示すように、本実施例のヒートパイプ１０では、比較例１と比較して全体として、熱抵抗値を低くすることができ、効率良く熱輸送することができることがわかる。これは、上記のとおり作動流体として作動水Ｗを使用しているからである。また、比較例１では、１０００Ｗまでは発熱量が高くなるにつれて熱抵抗値は低くなる傾向を示すものの、１０００Ｗ以上となると熱抵抗値が高くなってしまう。一方、実施例１ではいずれの発熱量でも、比較例１と比較して低く安定した値を示すことができた。
【実施例２】
【００３１】
本実施例では、同様の銅からなる一つの穴のみが形成されたパイプに作動水Ｗを封入した比較例２と比較性能試験を行った。
実施例２では、上記実施例１のパイプ本体１２を３本使用し、発熱体Ｈの発熱量を５００Ｗとし、ファンから放熱フィン２へ冷却風を毎秒２ｍで送風した時の発熱体Ｈの所定位置における温度と、放熱フィン２にファンから流入する冷却風の所定位置における温度との温度差を測定した。その結果温度差は、４１．２Ｋであった。
【００３２】
一方、比較例２として、パイプ本体１２の各穴１１と同様の周長Ｌを有する一つの穴が形成されたパイプを、実施例２の穴１１の設置数を同じようにするために、計１５本使用し、同様に発熱体Ｈの発熱量を５００Ｗ、冷却風の風速を毎秒２ｍとして、生じる温度差を計算により求めた。その結果、温度差は４８．２Ｋとなり、実施例２のようにパイプ本体１２を３本使用した場合には、７Ｋ温度差が小さくなり、約１５％性能が向上したことがわかる。
【００３３】
以上のように、本実施形態の冷却器１のヒートパイプ１０では、パイプ本体１２が銅または銅合金からなり、複数の穴１１を有するものとし、穴１１に作動水Ｗが封入された構成としていることで、最小限のスペースで効率良く熱輸送を行って発熱体Ｈを冷却することができる。特に、連通部１４、１５を有し、液相と気相とのそれぞれの作動水Ｗが異なる穴１１を流通して循環可能としていることで、さらに効率良く熱輸送を行って発熱体Ｈを冷却することができる。また、それ故に、穴１１の内部にウィックを設けない構成としても効率良く熱輸送を行うことができ、これにより容易かつ低コストで製造することができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、パイプ本体１２は、連通部１４、１５を有する構成としたが、これに限るものではなく、各穴１１が独立して、内部で作動水Ｗを循環させるようにしても良い。また、被覆プレート１３で被覆されているものとしたが、これに限るものではなく、パイプ本体１２が露出した構成とし、パイプ本体１２自体に発熱体Ｈや放熱フィン２を接続するものとしても良い。
【００３５】
また、上記実施形態では、パイプ本体１２は、５つの穴１１を有するものとしたが、これに限るものではなく、少なくとも２つ以上有するものとすれば良い。また、各穴１１の断面形状は、概略楕円形状としたが、これに限るものではなく、真円状としても良く、あるいは、図６に示す変形例のパイプ本体２０のように、各穴２１を矩形状とし、両縁２０ａ側のみ穴２１の形状を外形に合わせて曲面状に形成しても良い。また、上記においては、いずれも各穴の断面積は略等しいものとしたが、これに限るものではなく、大小異なるものとしても良い。さらに効率良く熱輸送させるために、複数の穴の一部または全体に選択的に溝や網などのウィックを設けるものとしても良い。また、上記実施形態では、パイプ本体１２は、扁平状に形成され、穴１１は一列に配列するものとしたが、これに限るものでは無い。例えば、図７に示すように穴２２を千鳥状に配置したり、あるいは、図８に示すように、穴２３を環状に配置して、さらには中央部にも配置するような構造としても良い。これらのように配置することで、各穴の熱の伝達条件を異なるものとして、上記同様に異なる穴同士で圧力差を生じさせて、効率良く循環させて熱輸送させることが可能となる。
【００３６】
また、上記実施形態の冷却器１においては、発熱体Ｈがヒートパイプ１０の一端部側に設けられ、冷却手段となる放熱フィン２が他端部側に設けられるものとしたが、これに限るものではない。図９の変形例の冷却器２５に示すように、冷却フィン２６を一端部から他端部にかけて全体にわたって設けるものとしても良い。このようにしても、発熱体Ｈが一端部側に偏って設けられていることで、一端部から他端部にかけて温度勾配が生じており、これによりヒートパイプ１０のパイプ本体１１の内部の作動水を循環させて、発熱体Ｈからの熱を輸送して放熱フィン２６で冷却することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
図１０に示すように、本実施形態のヒートパイプ３０は、複数のパイプ本体３１と、パイプ本体３１の一端部及び他端部にそれぞれ設けられたヘッダー３２、３３と、パイプ本体３１内部に封入された図示しない作動水とを備える。ここで、パイプ本体３１は、第１の実施形態同様に、銅または銅合金からなり、複数の穴３４が一列に配列して形成され全体として扁平状に形成されている一方、連通部を有しておらず、各穴３４が両端に開口している。一方、ヘッダー３２、３３には、各パイプ本体３１の各穴３４と連通する連通孔３２ａ、３３ａが形成されている。すなわち、各パイプ本体３１の穴３４は、ヘッダー３２、３３により他の穴３４と連通しつつ密閉状態とされている。なお、作動水は、一方のヘッダー３３に予め設けられた導入口３３ｂから封入されている。また、本実施形態では被覆体については省略されているが、被覆体を備える構成としても良いし、備えない構成としても良い。
【００３９】
本実施形態のヒートパイプ３０においては、複数の穴３４を有するパイプ本体３１を複数備えることにより、さらに効果的に発熱体Ｈからの熱を輸送することができる。また、本実施形態においては、各パイプ本体３１の各穴３４に存在する作動水を、両端部のヘッダー３２、３３を経て同じパイプ本体３１の他の穴３４、あるいは、他のパイプ本体３１の穴３４に通るように循環させることができる。すなわち、一の穴３４の一端で発熱体からの熱によって気相となった作動水を他端側まで移動させ、他端で放熱フィンに放熱して冷却、凝縮して液相となった作動水を一方のヘッダー３３を経て他の穴３４の他端から一端側まで移動させるようにすることができる。このため、一つの穴３４の内部で、気相の作動水が液相の作動水の還流を妨げ循環しなくなり熱輸送ができなくなってしまうことを防止することができ、これにより効率良く熱輸送を行うことができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】
図１１に示すように、本実施形態の冷却器４０は、ヒートパイプ４１と、ヒートパイプ４１が支持され、発熱体Ｈが接続されるプレート４２と、ヒートパイプ４１に接続された冷却手段である放熱フィン４３とを備える。プレート４２は、例えばアルミニウムなどから形成されている。また、ヒートパイプ４１は、複数の穴４４を有するパイプ本体４５と、パイプ本体４５の穴４４の内部に封入された作動水Ｗとを有する。パイプ本体４５の各穴４４は、プレート４２に近接離間する方向に複数回折り返して配設されて無端状に形成されている。また、作動水Ｗは、本実施形態ではパイプ本体４５の各穴４４の内部において、液相と気相とが交互に入れ替わるようにして存在している。
【００４２】
本実施形態の冷却器４０のヒートパイプ４１においては、発熱体Ｈが設けられるプレート４２に接する範囲では、該発熱体Ｈからの熱により、パイプ本体４５の内部の作動水Ｗの内、液相を示すものが蒸発し圧力が上昇する。一方、放熱フィン４３が設けられる範囲では、該放熱フィン４３に放熱されることにより、パイプ本体４５の内部の作動水Ｗの内、気相を示すものが冷却、凝縮し、圧力が低下する。このため、発熱体Ｈが設けられる範囲と、放熱フィン４３が設けられる範囲とで圧力差が生じ、液相と気相とが交互に入れ替わるようにして存在する作動水Ｗは、パイプ本体４５の無端状に形成された各穴４４において循環することととなり、これより発熱体Ｈからの熱を効率良く放熱フィン４３に輸送し、冷却することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、パイプ本体４５は、プレート４２に近接離間する方向に複数回折返して配設されているものとしたが、これに限るものではない。例えば、図１２に示すように、プレート４２と略平行な方向に複数回折り返して配設されるものとしても良い。
【００４４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１３から図１５は、本発明の第４の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
図１３及び図１４に示すように、本実施形態の冷却器５０は、ヒートパイプ５１と、ヒートパイプ５１が支持され発熱体Ｈが接続されるプレート５２と、ヒートパイプ５１に接続された冷却手段である放熱フィン５３とを備える。プレート５２は、例えばアルミニウムなどから形成されている。また、ヒートパイプ５１は、本実施形態は複数の穴を有するパイプ本体として、互いの穴５５、５７が連通する第一のパイプ本体５６及び第二のパイプ本体５８と、第一のパイプ本体５６及び第二のパイプ本体５８の内部に封入された作動水Ｗとを備える。第一のパイプ本体５６は、発熱体Ｈ側のものとして、プレート５２に一面５６ａを露出させるようにして埋め込まれている。第一のパイプ本体５６の各穴５５の両端は閉塞されている。また、第二のパイプ本体５８は、本実施形態では複数備え、第一のパイプ本体５６の穴５５が延設される方向に配列するようにして、一面５６ａに略垂直に立設され一端部が接続されている。各第二のパイプ本体５８において、各穴５７は、第一のパイプ本体５６の各穴５５と対応しており、一端でそれぞれ対応する穴５５と連通するとともに、他端が閉塞されている。また、放熱フィン５３は、複数の第二のパイプ本体５８の間に介装されるようにして設けられている。
【００４６】
本実施形態の冷却器５０のヒートパイプ５１では、発熱体Ｈから熱が発せられると、熱はプレート５２及び第一のパイプ本体５６を介して、該第一のパイプ本体５６の穴５５の内部に存在する作動水Ｗに伝達されることとなる。これにより作動水Ｗは、加熱され蒸発することにより、液相から気相へと変化することとなる。気相となった作動水Ｗは、放熱フィン５２が設けられた第二のパイプ本体５８の穴５７へと流通することとなる。第二のパイプ本体５８の内部において、作動水Ｗの熱は、第二のパイプ本体５８を介して放熱フィン５３に伝熱され放熱されることとなり、これにより冷却、凝縮され、気相から液相へと変化することとなる。そして、液相となった作動水Ｗは、同じ穴５７を通って第一のパイプ本体５６側へと流通し、循環することとなり、これにより発熱体Ｈから伝達された熱を輸送し放熱フィン５３によって放熱して冷却することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、作動水Ｗが液相として存在する発熱体Ｈ側が第一のパイプ本体５６の複数の穴５５によって、複数のスペースに区切られている。このため、それぞれの第一のパイプ本体５６の穴５５の作動水Ｗは、それぞれ独立して、対応する第二のパイプ本体５８の穴５７との間で循環し、熱輸送を行うこととなる。図１５は、例えば、車両などに搭載し、車両の運転状況に応じて、冷却器５０が傾斜した状態を示している。また、図１６は、それぞれ一つの穴６１ａ、６２ａとして複数の穴５５、５７と同様の容量を有する二つのパイプ本体６１、６２を組み合わせた比較例としてのヒートパイプ６０を示している。図１６に示すように、比較例としてのヒートパイプ６０では、傾斜してしまうと、作動水Ｗが液相として存在する穴６１ａが一つのものとして形成されているから、作動水Ｗは、傾斜下側に偏ってしまう。このため、発熱体Ｈから熱を受け取って輸送可能な面積Ａ６０は作動水Ｗが存在する範囲に応じて減少してしまう。一方、図１５に示すように、本実施形態の冷却器５０のヒートパイプ５１では、液相として存在する作動水Ｗは、第一のパイプ本体５６の複数の穴５５によって区切られており、したがって傾斜してしまっても、各穴５５において傾斜下側に偏るのみで全体としては傾斜方向全体にわたって作動水Ｗが存在する状態を保つことができる。このため、傾斜状態が変化したとしても、発熱体Ｈから熱を受け取って輸送可能な面積Ａ５０を略一定に保つことができ、安定して熱輸送を行って発熱体Ｈの冷却を行うことができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態の冷却器の概要を示す側面視した断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の冷却器のヒートパイプの詳細を示す正面視した断面である。
【図３】本発明の第１の実施形態の冷却器のヒートパイプの詳細を示す側面視した断面である。
【図４】図２の切断線Ａ−Ａでの断面図である。
【図５】本発明の実施例１に示すヒートパイプにおける発熱量と熱抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態の第１の変形例のヒートパイプの断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の第２の変形例のヒートパイプの断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の第３の変形例のヒートパイプの断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の第４の変形例の冷却器の断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の冷却器のヒートパイプの正面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の冷却器の正面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の変形例の冷却器の正面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の冷却器の正面視した断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態の冷却器の側面視した断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態の冷却器において、傾斜した状態を説明する説明図である。
【図１６】比較例の冷却器において、図１５と同様に傾斜した状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２５、４０、５０  冷却器
２、２６、４３、５３  放熱フィン（冷却手段）
１０、３０、４１、４５、５１  ヒートパイプ
１１、２１、２２、２３、３４、４４、５５、５７  穴
１２、２０、３１  パイプ本体
１３  被覆プレート（被覆体）
１４、１５  連通部
３２、３３  ヘッダー
５６  第一のパイプ本体
５８  第二のパイプ本体
Ｈ  発熱体
Ｗ  作動水
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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