(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートパイプのコンテナの少なくとも一部と複数のフィンの一端部とが、金属からなるカバーによって一体に鋳包まれて、前記フィンが前記コンテナに対して起立した状態に連結されていることを特徴とするフィンを備えたヒートパイプ。
【請求項２】
ヒートパイプ用のコンテナの少なくとも一部と複数のフィンの一端部とを、それらのフィンが前記コンテナに対して起立した状態となるようにキャビティの内部に保持し、ついでそのキャビティに溶湯を注入するとともに、その溶湯を凝固させることによってフィンの一端部とコンテナとを一体に鋳包んで連結させ、その後、前記コンテナの内部を真空脱気してヒートパイプ化することを特徴とするフィンを備えたヒートパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、作動流体の蒸発潜熱として熱を輸送するヒートパイプに関し、特にコンテナとフィンとを一体化したヒートパイプとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、ヒートパイプは、真空脱気した密閉金属管などの容器（コンテナ）の内部に、水やアルコール等の凝縮性の流体を作動流体として封入したものであり、その両端部に温度差が生じることにより動作し、高温で蒸発した作動流体が低温部に流動して放熱・凝縮することにより、作動流体の潜熱として熱輸送を行う。
【０００３】
ところで、ヒートパイプのコンテナにフィンを取り付けて、放熱面積あるいは吸熱面積を拡大して熱交換能力を向上させていることは、周知の通りである。従来、そのフィンをコンテナに取り付ける手段が種々提案されている。その一例を図５を参照して説明する。
【０００４】
図５に示すヒートパイプ１は、コンテナ２が平板型を成す銅製のものであって、そのコンテナ２の上面部に取り付けられているフィン３は、互いに平行とされた複数枚の平板状のフィン本体４を平板状のベース５の上面から垂直に立設させた構成であり、例えばアルミニウムを材料とした押し出し成型法によって製造される。そして、フィン３はそのベース５の下面とコンテナ２の上面とを、例えばエポキシ系の接着剤により接着し、あるいはハンダ付けにより接合してコンテナ２に連結されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のヒートパイプ１では、コンテナ２とフィン３との間にＡｌあるいはＣｕよりも熱伝導率の低い接着剤あるいは接合剤が介在されているから、コンテナ２とフィン３との間の熱抵抗が大きい不都合があった。
【０００６】
また、上記構成のヒートパイプ１では、接着剤および接合剤は、コンテナ２とフィン３との両者に対して良好な接着性を要求される。しかしながら、エポキシ系接着剤およびハンダが、ＡｌあるいはＣｕのいずれか一方と接着しにくいことから、従来では、フィン３をコンテナ２に連結させることが困難であった。
【０００７】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、フィンとコンテナとの間の熱抵抗が小さいヒートパイプと、そのヒートパイプを簡単に製造することができる製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、ヒートパイプのコンテナの少なくとも一部と複数のフィンの一端部とが、金属からなるカバーによって一体に鋳包まれて、前記フィンが前記コンテナに対して起立した状態に連結されていることを特徴とするものである。
【０００９】
したがって、請求項１の発明は、金属製のカバーで鋳包むことよってフィンをコンテナに連結しているから、その取り付け強度が高く、また、フィンとコンテナとの間の熱抵抗が小さいヒートパイプとされる。
【００１０】
また、請求項２に記載した発明は、ヒートパイプ用のコンテナの少なくとも一部と複数のフィンの一端部とを、それらのフィンが前記コンテナに対して起立した状態となるようにキャビティの内部に保持し、ついでそのキャビティに溶湯を注入するとともに、その溶湯を凝固させることによってフィンの一端部とコンテナとを一体に鋳包んで連結させ、その後、前記コンテナの内部を真空脱気してヒートパイプ化することを特徴とするものである。
【００１１】
したがって、請求項２の製造方法によれば、溶湯が凝固して形成される金属によって、コンテナとフィンとが連結されるから、両者の間での熱抵抗が小さく、また、コンテナとフィンとの取り付け強度が高い。なお、フィンとコンテナとを連結させた時点では、コンテナが密封されていないから、溶湯の熱によってコンテナの内圧が上昇することがなく、その変形や破損が生じない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明を具体的に説明する。まず、この発明に係るヒートパイプの一具体例を図１ないし図３に基づいて説明する。ここに示す例は、コンピュータの演算処理装置の冷却用として構成されたヒートパイプである。ヒートパイプ７のコンテナ８は、中空で高さの低いほぼ四角錐台のような形状を成している。
【００１３】
より詳細には、コンテナ８は、正方形の加熱部９と、その四倍程度の大きさの正方形で、加熱部９の上方で平行に対向する放熱部１０と、この放熱部１０の４個の辺とそれぞれ対応する加熱部９の４個の辺とを連結する傾斜側壁部１１とによって形成された銅製の密閉容器である。なお、加熱部９の形状および大きさは、後述の演算処理装置の上面部とほぼ同じ形状および大きさに揃えられている。また、コンテナ８の内部には、真空脱気した状態で作動流体としての純水（図示せず）が封入されヒートパイプ化されている。
【００１４】
他方、コンテナ８には、その内部に連通する注入ノズル１２が取り付けられている。この注入ノズル１２としては、コンテナ８と同じ材料からなる円形断面の小径管が採用されており、コンテナ８から突出した端部は、半径方向に圧潰されて密閉している。
【００１５】
コンテナ８の外周部は、大きさおよび厚さの異なる２枚の平板体を重ね合わせたような形状のカバー１３によって覆われている。このカバー１３は、例えばＡｌあるいはＡｌ合金の溶湯を凝固させたものである。すなわち、カバー１３の内部にヒートパイプ７が鋳包まれた構成となっている。また、カバー１３の下面部には、冷却対象となる演算処理装置（図示せず）に倣った形状の凹部１４が形成されている。他方、カバー１３の四隅には、ヒートパイプ７を例えばプリント基盤に固定するためのボルトを挿通させる孔部１５が形成されている。なお、前述の注入ノズル１２の封止端は、図３での上方に向けてカバー１３から突出している。
【００１６】
したがって、このヒートパイプ７によってパソコンの演算処理装置を冷却する場合には、演算処理装置を凹部１４に嵌め込むようにカバー１３を設置した状態で、各ボルトを締め付ければ、演算処理装置の上部にヒートパイプ７が簡単に取り付けられる。
【００１７】
また、カバー１３の上面部には、アルミニウム製の平板からなる複数枚のフィン１６が起立し、かつ互いに平行に配列された状態で取り付けられている。なお、これらのフィン１６の図１での下側の縁部は、カバー１３の上面部を貫通して、コンテナ８のうち加熱部１０の上面部に接触している。すなわち、複数枚のフィン１６は、カバー１３中に鋳包まれることによって、コンテナ８と連結されている。
【００１８】
つぎに、上記構成のヒートパイプの製造方法を図４に基づいて説明する。まず、注入ノズル１２を取り付けたコンテナを用意し、このコンテナ８とフィン１６とを一体化する。すなわち、下型（固定型）１７の内部空間に、加熱部９を図４での下側に向けた姿勢でコンテナ８を収容する。
【００１９】
他方、複数枚のフィン１６を互いに平行に配列させた状態で、それらのフィン１６の上縁部および中間部を置中子１８に保持させる。そして、この置中子１８を適宜手段で上型（可動型）１９の内部空間に取り付ける。その場合、各フィン１６の下縁部が置中子１８の底面から上型１９の内部空間に突出し、かつそれらの下縁部がコンテナ８の放熱部１０の上面部に接触した状態に置中子１８を配置させる。
【００２０】
したがって、下型１７と置中子１８とによってカバー１３にほぼ倣った形状の空間（キャビティ）が形成されている。また、下型１７には、カバー１３の素材であるＡｌもしくはＡｌ合金の溶湯２０を図４での右側から左側に向けて押圧する構成の加圧プランジャ２１が備えられている。
【００２１】
上記の状態から、加圧プランジャ２１を図４に記した矢印方向に向けて移動させ、溶湯２０に対して圧力を加える。その場合、コンテナ８の外周部の全域および注入ノズル１２の中間部が溶湯によって覆われる。また、各フィン１６の下縁部が溶湯２０中に浸される。そして、この状態のまま所定時間放置し、溶湯２０を凝固させる。その結果、ＡｌあるいはＡｌ合金からなるカバー１３中にコンテナ８および各フィン１６の下縁部が一体に鋳包まれて、三者が互いに連結された状態となる。
【００２２】
なお、上記のダイカスト鋳造が行われる時点では、コンテナ８が密封されていないから、溶湯２０の熱によってコンテナ８の内圧が上昇することがなく、その変形や破損が生じない。
【００２３】
つぎに、フィン１６の取り付けられたコンテナ８をヒートパイプ化する。まず、注入ノズル１２を介して作動流体としての純水（図示せず）を規定量より若干多めにコンテナ８の内部に注入する。これは、次にコンテナ８内から非凝縮性ガスの追い出しを行うためである。この加熱追い出し工程の一例として、注入ノズル１２を上方に向けた状態にコンテナ８を加熱炉あるいはオイルバス（共に図示せず）に設置し、１２０℃程度で加熱する。
【００２４】
すると、作動流体中に溶在している非凝縮性ガスが作動流体の蒸気と共に注入ノズル１２の開口端からコンテナ８の外部に放出される。つまり、先にコンテナ８の内部に注入された作動流体の全量から蒸気として追い出された量を差し引いた量が、作動流体の実質的な封入量とされる。
【００２５】
そして、所定量の蒸気を追い出した後、注入ノズル１２の先端を潰して封止する。その結果、コンテナ８自体が充分に脱気されたヒートパイプ７となる。なお、加熱追い出し工程では、予め注入ノズル１２を仮締めしておいた状態でコンテナ８の内部圧力を高め、その後に仮締め部分を開放して作動流体をフラッシュさせる方法を採ることもできる。更に、カバー１３の四隅にドリルなどによって孔部１５を形成する。その後、通例に倣う洗浄や点検等の工程を行う。以上の手順によって、フィン１６とコンテナ８とが強固に連結したヒートパイプ７を得ることができる。
【００２６】
このように、上記具体例によれば、フィン１６とコンテナ８とをＡｌもしくはＡｌ合金の溶湯２０を凝固してなるカバー１３によって一体に連結しているから、フィン１６とコンテナ８との間の熱抵抗が従来に比べて低いヒートパイプ７を簡単に製造することができる。
【００２７】
なお、上記具体例では、四角錐台形状のコンテナおよび平板状のフィンを例示したが、この発明は上記具体例に限定されるものではなく、例えばコンテナとしては一般的な円形断面のもの、フィンとしてはリング状あるいは円柱状のものなど対象とすることもできる。
【００２８】
また、上記具体例では、ヒートパイプの外周部の全域を凹部を備えたカバーによって覆う構成としたが、カバーは、要はフィンとコンテナとを鋳包んで連結していればよく、ヒートパイプを覆う範囲は全域でなくてもよい。なお、凹部は必要に応じて備えればよい。さらに、カバーの材料はＡｌやＡｌ合金に限定されず例えばＣｕやＣｕ合金等の熱伝導性に優れる金属を採用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、ヒートパイプのコンテナの少なくとも一部と複数のフィンの一端部とを、カバーによって一体に鋳包んで、フィンがコンテナに対して起立した状態に連結しているから、従来のヒートパイプよりも、フィンとコンテナとの間の熱抵抗を低減させることができ、また、それらの連結強度を向上させることができる。
【００３０】
また、請求項２の発明によれば、コンテナの少なくとも一部と複数のフィンの一端部とを、それらのフィンがコンテナに対して起立した状態となるようにキャビティの内部に保持し、溶湯を注入するとともに、その溶湯を凝固させることによってフィンの一端部とコンテナとを一体に鋳包んで連結させた後に、コンテナの内部をヒートパイプ化するから、フィンとコンテナとの間の熱抵抗が小さく、またそれら両者の連結強度が高いヒートパイプを簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の具体例に係るヒートパイプのコンテナを示す概略図である。
【図２】ヒートパイプを鋳込んだカバーの側面を示す概略図である。
【図３】そのカバーの上面を示す概略図である。
【図４】コンテナおよびフィンをキャビティの内部に収容した状態を示す模式図である。
【図５】従来技術の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
７…ヒートパイプ、  ８…コンテナ、  １３…カバー、  １６…フィン、  １７…下型、  １８…置中子、  １９…上型、  ２０…溶湯。
【図１】
0003908349.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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