(57)【要約】【課題】０℃以下の低温域での動作が可能で、しかも作動液によって地球環境を破壊することのないヒートパイプを提供する。【解決手段】熱源としてのＩＧＢＴ５が取り付けられるヒートブロック１には、銅製の複数本のヒートパイプ２が平行に埋め込まれており、それぞれの内部には作動液として、凍結せず、オゾン破壊係数がゼロ、使用中に分解する程度が小さい、有害物質ではない、という特長を備えるイソブタンが封入されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の金属製でパイプ状の容器と、
減圧された前記パイプ状の容器内に作動液として封入されたイソブタンとを備えることを特徴とするヒートパイプ。
【請求項２】
前記イソブタンは、その純度が９９％以上であることを特徴とする請求項１記載のヒートパイプ。
【請求項３】
前記イソブタンは、前記パイプ状の容器への封入量が前記パイプ状の容器の内容積の２５％以下であることを特徴とする請求項１記載のヒートパイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートパイプ（ｈｅａｔ　ｐｉｐｅ　）に関し、特に、０℃以下の低温領域での動作（稼働）を可能にし、しかも作動液によって地球環境を汚染したり破壊することのないヒートパイプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置、電子機器の発熱体（ＣＰＵ等）等には熱交換器が用いられ、冷房や冷却が行われている。この熱交換器には、小型機器の場合、フィンチューブ、プレートフィンチューブ、ヒートパイプ等の構造のものが用いられている。このうち、ヒートパイプは、減圧した金属パイプの内部に作動液が密封されており、その一端を加熱すると作動液が吸熱し、蒸気となって他端へ流れ、この他端で放熱して凝縮して加熱側に戻され、この加熱側で再び蒸発して上記したサイクルを繰り返す構造の熱輸送パイプである。ヒートパイプは、小型化が可能で熱交換効率が良いという特長がある。
【０００３】
ヒートパイプの作動液としては、純水、フロン、アンモニア、アルコール等がある。しかし、周囲の温度（雰囲気温度）が０℃〜−３０℃程度の低温雰囲気での使用の場合、純水は凍結するために使用できず、使用できるのは、フロン、アンモニア、アルコール等に限られる。
【０００４】
しかし、従来のヒートパイプによると、上記した作動液は使用しにくい。すなわち、フロンは現状の地球環境を考慮すると使用は望ましくないし、アンモニアは有害物質であるためにヒートパイプの製造作業に手間がかかり、高価なものになる。また、アルコールは、アルコールそのものの分解があり、寿命の上で課題がある。
【０００５】
したがって、−３０℃〜０℃程度の低温環境からでも使用できるヒートパイプの作動液としては、上記以外のもので、長期安定性のあり、地球環境に優しく、安全な物質を選択して使用する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、０℃以下の低温での動作が可能で、しかも作動液によって地球環境を破壊することのない低温用のヒートパイプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、少なくとも１本の金属製のパイプ状容器と、減圧された前記パイプ状容器内に封入された作動液としてのイソブタンとを備えることを特徴とするヒートパイプを提供するにある。
【０００８】
この構成によれば、パイプ状容器に封入された作動液としてのイソブタンは、０℃以下の低温度下でも凍結することがなく、オゾン破壊係数がゼロで温暖化ガスとしての係数が小さく、使用中に分解する程度も小さいため、安定で実用的な作動液が得られるため、０℃以下の低温域でも動作可能なヒートパイプを得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のヒートパイプを適用した熱交換器の構成を示す。
アルミニウム材等を加工して作られたヒートブロック１の１つの面には、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属材による複数本のヒートパイプ２のそれぞれの一端が埋め込まれており、これらヒートパイプ２は平行状態に配列され、その他端のそれぞれは固定板３に固定されている。ヒートパイプ２のそれぞれには、銅製の放熱フィン４（プレートフィン）が取り付けられ、放熱効果を高めている。ヒートブロック１には、熱源としての複数個のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）５が取り付けられている。ここでは、熱源がＩＧＢＴであるとしたが、本発明はＩＧＢＴに限定されるものではなく、また、半導体素子に限定されるものでもない。固定板３は、外部の筐体等に取り付けるために用いられる。
【００１０】
真空にしたヒートパイプ２の容器の内部には、それぞれ作動液としてイソブタン（ｉｓｏｂｕｔａｎｅ：別名、メチルプロパン、トリメチルメタン）が密封されている。イソブタン（Ｃ４Ｈ１０）は無色の気体で容易に液化し、融点−１５９℃、沸点−１２℃、比重ｄ−２０　０．６０４という特性をもち、周囲温度が−３０℃〜０℃程度の環境においても純水の様に凍結することがない。また、オゾン破壊係数はゼロであることから、純水の特長でもあったオゾン層の破壊ゼロを達成することができ、フロンや代替フロンのようにオゾン層の破壊を招くことがない。また、温暖化ガスとしての係数も小さいため、地球環境に適している。さらに、可燃性ではあるが、アンモニアのような有害物質ではなく、使用中に分解する程度も小さい。このように、イソブタンは、実用的で、しかも安定した理想的な作動液であると言える。
【００１１】
イソブタンの純度は９９％以上のものを用いている。その理由は、ヒートパイプ２に用いた場合、イソブタン中の不純物がヒートパイプ２の寿命を短くするためである。イソブタンの純度は高いほど良い結果が得られるが、ここでは工業的に製造可能な９９％を設定した。
【００１２】
さらに、イソブタンの封入量は、ヒートパイプ２の容器の内容積の２５％以下とした。イソブタンの封入量は、ヒートパイプ２を水平に設置した場合に最も多くなる。通常、作動液の封入量は１０〜１５％程度であるが、本発明では実用的な値として２５％以下を設定した。
【００１３】
図１において、インバーター等の回路に使用されるＩＧＢＴ素子は、大量の熱を発生するが、この熱はヒートブロック１に伝導し、更にヒートパイプ２の加熱部（図１の左側端）に伝わり、ヒートパイプ２に封入した作動液としてのイソブタンを沸騰させる。気化したイソブタンは、ヒートパイプ２の容器内の空間を図の右端側（冷却部）へ移動する過程でヒートパイプ２及び放熱フィン４により冷却されて凝縮し、ヒートブロック１側（加熱部）に戻され、再び沸騰して右端側へ移動するというサイクルを繰り返す動作をする。
【００１４】
このように、本発明のヒートパイプによれば、ヒートパイプの作動液にイソブタンを使用したことで、従来用いられていた純水では不可能であった０℃以下の温度における稼動が可能になったため、低温用のヒートパイプの提供が可能になった。
【００１５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のヒートパイプによれば、作動液としてイソブタンをパイプ状容器に封入したため、０℃以下の低温度下でも凍結せず、オゾン破壊係数がゼロで温暖化ガスとしての係数が小さく、使用中に分解する程度も小さく、長期にわたって安定で、かつ地球環境に優しいという実用的な作動液が得られたことにより、製造が容易で地球環境を破壊することがなく、０℃以下の低温度下でも使用できる低温用のヒートパイプを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートパイプを適用した熱交換器の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１　ヒートブロック
２　ヒートパイプ
３　固定板
４　放熱フィン
５　ＩＧＢＴ
【図１】
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