(57)【要約】【課題】  ヒートパイプの各管による熱輸送量を増すことができるとともに、大容量化を効率的に実現することが可能なヒートパイプ式ヒートシンクを提供する。【解決手段】  ヒートパイプ式ヒートシンク１は、発熱体Ａを取り付けた伝熱ブロック２０に対し、一平面内でループをなす管に放熱フィン１５を設けてなるループ形のヒートパイプ１０を複数取り付けたものである。そしてヒートパイプ１０の複数の管を、上記平面を鉛直にし、水平な一直線上にそれぞれの最下部を置くとともに上部を左右２方に広げて傾斜配置している。伝熱ブロック２０に対しては、ヒートパイプ１０の各管を、その下部のうち少なくとも下側直管部１１ａおよびＵ字管部１２において接触するように取り付けている。【選択図】  図１
2016205745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体を取り付けた伝熱ブロックに対し、一平面内でループをなす管に放熱フィンを設けてなるループ形のヒートパイプが複数取り付けられたヒートパイプ式ヒートシンクであって、
上記複数のヒートパイプが、上記平面を鉛直にし、水平な一直線上にそれぞれの最下部を置くとともに上部を左右２方に広げて傾斜配置されていて、
上記伝熱ブロックに対し、上記ヒートパイプのそれぞれが、その下部のうち少なくとも下側直管部およびＵ字管部において接触するように取り付けられている
ことを特徴とするヒートパイプ式ヒートシンク。
【請求項２】
上記複数のヒートパイプは、上記直線に沿って互いに隣接する位置にあるものが、左右の異なる方向に傾斜配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
【請求項３】
上記伝熱ブロックは、左右に傾斜壁面がある略Ｖ字状の凹部を上側に有し、各傾斜壁面から当該凹部の底部にかけてＵ字状断面の溝が形成されたものであり、
上記ヒートパイプのそれぞれは、下部の下側直管部およびＵ字管部を上記の溝に嵌め入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
【請求項４】
上記伝熱ブロックは、左右に傾斜壁面がありそれらの間に山形突出部がある略Ｗ字状の凹部を上側に有し、各傾斜壁面にＵ字状断面の溝が形成されるとともに、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔が山形突出部内に形成されたものであり、
上記ヒートパイプのそれぞれは、下部の下側直管部を上記の溝に嵌め入れるとともに、下部のＵ字管部とその近傍の下側直管部および上側直管部とを上記の有底孔内に押し入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
【請求項５】
上記伝熱ブロックが、左右の各傾斜壁面を含む左右ブロック部材と、上記山形突出部を含む中央ブロック部材とが組み合わされたものであることを特徴とする請求項４に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
【請求項６】
上記伝熱ブロックは、左右の各ヒートパイプの下側直管部および上側直管部を通せる穴が形成された左右ブロック部材と、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔が山形突出部内に形成された中央ブロック部材とが組み合わされたものであり、
上記ヒートパイプのそれぞれは、下部の下側直管部と上側直管部とを上記左右ブロック部材の穴に嵌め入れるとともに、下部のＵ字管部とその近傍の下側直管部および上側直管部とを上記の有底孔内に押し入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
【請求項７】
上記伝熱ブロックは、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔が左右に形成されたものであり、
上記ヒートパイプのそれぞれは、下部の下側直管部と上側直管部との間に両直管部の間隔を保つためのスペーサをはさんだうえ、その下側直管部および上側直管部ならびにＵ字管部を上記の有底孔内に押し入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートパイプ式ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の発熱体を冷却するためのヒートパイプ式ヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の発熱体を冷却するための装置として、ヒートパイプ式ヒートシンクがある。ヒートパイプ式ヒートシンクは、発熱体を装着する銅やアルミなどの高熱伝導性材料の伝熱ブロックに、放熱フィンを有するヒートパイプを取り付けたものである。
【０００３】
ヒートパイプ式ヒートシンクについては、下記の特許文献１・２等に記載されている。特許文献１に記載の例を図９に示す。
図９において符号Ａは発熱体、７０は伝熱ブロック、１０はループ形のヒートパイプ、１５は放熱フィンである。ヒートパイプ１０の受熱部であって下部の直管部のうち図示左側の部分が、伝熱ブロック７０の貫通孔内に通されて同ブロック７０と密着している。発熱体Ａが発する熱は、伝熱ブロック７０を介してヒートパイプ１０の管に伝わり、内部の作動液Ｂによる熱移動作用によって上部の放熱部に運ばれ、フィン１５等から外気中に放出される。フィン１５が設けられた放熱部では、ファン（図示省略）等から送られる空気流によって放熱が促進される。
【０００４】
図９のヒートパイプ式ヒートシンクは、ループ形のヒートパイプを使用するものであるため、単管型（直線状）のヒートパイプによるものよりも熱輸送限界が高い。これは、伝熱ブロックからの伝熱によりヒートパイプ内部で発生した蒸気の流れ方向と、ヒートパイプ内の作動液の流れ方向が対向せず一方向流れとなり、作動液の受熱部への還流を阻害しないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３６５８号公報
【特許文献２】特開平１１−１８３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９に示すヒートパイプ式ヒートシンク（特許文献１に記載のもの）は、上記のとおりループ形のヒートパイプを使用するため熱輸送限界が高いものではあるが、その特性が最大限に高められているとはいえない。伝熱ブロックに密着するヒートパイプの範囲が、図示左側の直管部に限られているからである。最下部にあるＵ字状の部分にも伝熱ブロックが密着して熱が伝わるようにすると、蒸発面積が拡大するとともに、最下部のＵ字状の部分の作動液の沸騰により、その上部直管部の内部に生じる液の流れが強くなって上部直管部の蒸発熱伝達が促進され、放熱特性がさらに向上すると予想される。
【０００７】
上記した特許文献２には、ループ形ヒートパイプの最下部に伝熱ブロックを密着させたヒートパイプ式ヒートシンクが記載されている。しかしこの例では、伝熱ブロックの上面に設けられた溝にヒートパイプの最下部直線部を接触させて伝熱させるものであり、上向きの直管部には伝熱ブロックがほとんど接触しておらず、上向き直管部の内部の液の流れを強くして上向き直管部の伝熱面を受熱部として有効に利用するものではない。そのため、結果として伝熱ブロックの表面積を大きくする必要があり、伝熱ブロックが大型化するという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１・２のいずれの例でも、さらに容量を高めようとするときのヒートパイプの効率的な配置について示されてはいない。すなわち、容量アップのためにヒートパイプを長くしたり多数を併設したりする場合には、ファンの必要数や所要能力を増すのが一般的だが、それによるコストの増大を抑制できる好ましい配置等を示す先行技術文献は見当たらない。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮したもので、ヒートパイプの熱輸送量を増すことができ、伝熱ブロックの小型化をはかれるとともに、大容量化を効率的に実現することが可能なヒートパイプ式ヒートシンクを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、発熱体を取り付けた伝熱ブロックに対し、一平面内でループをなす管に放熱フィンを設けてなるループ形のヒートパイプ（の管）が複数取り付けられたヒートパイプ式ヒートシンクであって、
・  上記複数のヒートパイプが、上記平面を鉛直にし（正確な鉛直でなく鉛直に近い場合をも含む）、水平な一直線上にそれぞれの最下部を置く（それぞれの最下部が正確に一直線上にある場合には限らず、各最下部が一直線に近い位置にある場合をも含む）とともに上部（放熱部）を左右２方に広げて傾斜配置されていて、
・  上記伝熱ブロックに対し、上記ヒートパイプのそれぞれが、その下部（受熱部）のうち少なくとも下側直管部およびＵ字管部において接触するように取り付けられている
ことを特徴とするものである。
【００１１】
このようなヒートパイプ式ヒートシンクによれば、熱的性能を十分に高めることができる。その理由はつぎのとおりである。
1)  ヒートパイプとして、放熱フィンを有するループ形のものが使用されるため、単管形ヒートパイプの場合に比べて熱輸送限界が高い。
2)  上記ヒートパイプの下部が、下側直管部のみならずＵ字管部においても伝熱ブロックと接触するため、下側直管部のみを加熱する場合に比べて下側直管部の蒸発熱伝達特性が高くなる（図８を参照）。下側直管部とＵ字管部との双方で受熱すると、Ｕ字管部で発生した蒸気泡によってその上部の下側直管部の作動液が撹拌されることで、下側直管部の蒸発熱伝達が促進されるからである。
3)  上記ヒートパイプが、水平な一直線上に最下部を置くとともに上部を左右２方に広げて配置されているため、空気流と接触しやすい。たとえば、左右に広がった上部の間にファンを置いて左右の放熱フィン部に空気を流せば、左右２方のヒートパイプを冷却できる。つまり、ファンの台数を節約しながらもフィン付きヒートパイプのすべてを効率的に冷却できるため、比較的低いコストでヒートシンクを大容量化することが可能である。
【００１２】
上記複数のヒートパイプは、上記直線に沿って互いに隣接する位置にあるものが、左右の異なる方向に傾斜配置（つまり左右交互に傾斜するように配置）されていると、とくに好ましい。
ヒートパイプがそのように左右交互に傾斜配置されていると、各ヒートパイプが均等にかつ効果的に空気流と接触し、放熱しやすいからである。
【００１３】
発明による上記ヒートパイプ式ヒートシンクは、
・  上記伝熱ブロックが、左右に傾斜壁面がある略Ｖ字状の凹部を上側に有し、各傾斜壁面から当該凹部の底部にかけてＵ字状断面の溝が形成されたものであり、
・  上記ヒートパイプのそれぞれが、下部の下側直管部およびＵ字管部を上記の溝に嵌め入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とするものであるとよい。図１等はその一例を示している。
このような特徴を有するなら、ヒートパイプの下部において下側直管部およびＵ字管部が伝熱ブロックに接触するため、上記2)のとおり高い蒸発熱伝達特性が発揮される。上記1)・3)が当てはまることも明らかである。
【００１４】
発明による上記ヒートパイプ式ヒートシンクは、
・  上記伝熱ブロックが、左右に傾斜壁面がありそれらの間に山形突出部がある略Ｗ字状の凹部を上側に有し、各傾斜壁面にＵ字状断面の溝が形成されるとともに、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔が山形突出部内に形成されたものであり、
・  上記ヒートパイプのそれぞれが、下部の下側直管部を上記の溝に嵌め入れるとともに、下部のＵ字管部とその近傍の下側直管部および上側直管部とを上記の有底孔内に押し入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とするものであってもよい。図４はその一例を示している。
このような特徴を有するなら、ヒートシンクの放熱性能をさらに高めることができる。ヒートパイプは、下部の下側直管部、Ｕ字管部、およびＵ字管部の近傍の上側直管部の各部において伝熱ブロックに接触するからである。
【００１５】
略Ｗ字状の凹部を有する上記伝熱ブロックが、左右の各傾斜壁面を含む左右ブロック部材と、上記山形突出部を含む中央ブロック部材との合計３ブロックが組み合わされたものであると、とくに好ましい。図５はその一例を示している。
このようなヒートパイプ式ヒートシンクなら、伝熱ブロックが前記と同様に略Ｗ字状の凹部を有していて、ヒートパイプが、下部の下側直管部、Ｕ字管部、およびＵ字管部の近傍の上側直管部の各部において伝熱ブロックに接触するため、上記のようにヒートシンクの放熱性能が高い。しかも、伝熱ブロックが３ブロックからなる分割可能な結合体でできていて、左右ブロック部材にはＵ字状断面の溝のみを形成し、山形突出部には上記有底孔のみを形成すればよいため、加工しやすくなり製造コストを低減できる。
【００１６】
発明による前記ヒートパイプ式ヒートシンクは、
・  上記伝熱ブロックが、左右の各ヒートパイプの下側直管部および上側直管部を通せる穴が形成された左右ブロック部材と、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔が山形突出部内に形成された中央ブロック部材とが組み合わされたものであり、
・  上記ヒートパイプのそれぞれが、下部の下側直管部と上側直管部とを上記左右ブロック部材の穴に嵌め入れるとともに、下部のＵ字管部とその近傍の下側直管部および上側直管部とを上記の有底孔内に押し入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とするものであってもよい。図６はその一例を示している。
このような特徴を有するなら、ヒートパイプの下部の下側直管部、上側直管部、およびＵ字管部が伝熱ブロックに接触し、特に下側直管部と上側直管部は円周面全体が左右ブロック部材の穴に接触するため、ヒートシンクの放熱性能をとくに高めることができる。なお、ヒートパイプを、左右ブロック部材の上記穴に通したうえで拡管させると、下部の下側直管部と上側直管部とにおける伝熱特性をさらに高めることができる。
【００１７】
発明による上記ヒートパイプ式ヒートシンクは、
・  上記伝熱ブロックが、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔が左右に形成されたものであり、
・  上記ヒートパイプのそれぞれが、下部の下側直管部と上側直管部との間に両直管部の間隔を保つためのスペーサをはさんだうえ、その下側直管部および上側直管部ならびにＵ字管部を上記の有底孔内に押し入れた状態で、上記伝熱ブロックに固定されている
ことを特徴とするものであってもよい。図７はその一例を示している。
このような特徴を有する場合にも、ヒートパイプの下部の下側直管部、上側直管部、およびＵ字管部が伝熱ブロックに接触するため、ヒートシンクの放熱性能がとくに高くなる。伝熱ブロックは、ひとつの伝熱ブロックの両側斜面から上記の有底孔を左右に設けるだけでよいため製造が容易である。また、そのために同ブロックの形状を自由に設定できることから、発熱体の取付け箇所を増やして伝熱特性を高めることも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
発明のヒートパイプ式ヒートシンクでは、ループ形ヒートパイプを使用し、しかもそのヒートパイプが下部のＵ字管部と直管部とにおいて伝熱ブロックに接触することから、放熱性能が高い。また、複数のヒートパイプが、水平な一直線上に最下部を置くとともに上部を左右２方に広げて配置されていて効率的な冷却が可能であることから、低いコストでヒートシンクを大容量化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】発明の実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク１を示す図面であり、図１（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図である。
【図２】図１のヒートパイプ式ヒートシンク１（および図４〜図７のヒートパイプ式ヒートシンク２〜５）において使用するヒートパイプ１０を示す図面であり、図２（ａ）は正面図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は平面図である。
【図３】図１のヒートパイプ式ヒートシンク１において使用する伝熱ブロック２０を示す図面であり、図３（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図である。
【図４】発明の他の実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク２を示す図面であり、図４（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図である。
【図５】発明の他の実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク３を示す図面であり、図５（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図である。
【図６】発明の他の実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク４を示す図面であり、図６（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図である。
【図７】発明の他の実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク５を示す図面であり、図７（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は同（ｂ）におけるｃ−ｃ断面図である。
【図８】ループ形ヒートパイプにおける蒸発熱伝達特性の実測結果の一例を示す線図である。下部の下側直管部のみを加熱する場合と、Ｕ字管部をも加熱する場合とのそれぞれについて特性を示している。
【図９】ループ形ヒートパイプを用いた従来のヒートパイプ式ヒートシンクを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１（ａ）〜（ｃ）に、発明の第１実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク１を示す。ヒートシンク１は、発熱体Ａを冷却するため、それを装着した伝熱ブロック２０に、ヒートパイプ（のセット）１０をなす管（ループ管）を複数取り付けたものである。
【００２１】
使用するヒートパイプ１０は図２（ａ）〜（ｃ）に示す集合体である。すなわち、一平面内でループをなす管（ヒートパイプ単管）を複数本（複数段。図の例では８段）、互いに平行になるよう一列に配置し、それらの上半部に、放熱のための放熱フィン１５を多数枚取り付けている。
ヒートパイプ１０の各管は、２本の直管部１１と下部Ｕ字管部１２および上部Ｕ字管部１３とによってループを構成し、そうした管の内部に真空状態で所定量の作動液を封入したものである。当該作動液が、下部（受熱部）の高温部分において蒸発し、蒸気となって上部にある低温部分へ移動したうえ凝縮する、という公知の機能により熱輸送を行う。上部（放熱部）には、管の表面に密着するよう放熱フィン１５を、下端板１５ａ・上端板１５ｂとともに多数枚取り付けていることから、上部での放熱が効率的に行われる。図示のフィン１５は図２（ａ）の左右に２分割されていて左右の直管部１１に別々に密着するもので示されているが、一体型であって双方の直管部１１にともに密着するものであってもよい。
【００２２】
図２のとおり放熱フィン１５を有するループ形ヒートパイプ１０は、たとえば以下の要領で２組製造する。すなわち、
1)  複数本の直管をヘアピン状に曲げ加工し、それぞれに左右２本の直管部１１と下部Ｕ字管部１２とを形成する。
2)  上記複数の管の各直管部１１に対して、フィン１５（図の例では、８本の直管部１１を通せるように１列８段の通し穴が空いたもの）を上部から挿通する。挿通を繰り返すことによりフィン１５を所定枚数積層する。
3)  各直管部１１を、内圧（水圧）をかけたり管内に器具を押し込んだりして径を拡げる（拡管する）ことにより、フィン１５と管とを密着させる。
4)  直管部１１の先端（上端）に、封止管１４付きの上部Ｕ字管１３を接合する。
5)  封止管１４より管内を真空引きするとともに作動液を充填し、さらにその封止管１４を封止加工する。
【００２３】
図３（ａ）・（ｂ）に、図１のヒートパイプ式ヒートシンク１において使用する伝熱ブロック２０を示す。この伝熱ブロック２０は、左右に傾斜壁面２２・２３をそれぞれ有する略Ｖ字状の凹部２１を上側に形成し、下側を発熱体Ａ（図１）の取り付け用平坦面としたものである。凹部２１を形成する傾斜壁面２２・２３間の角度は約９０°である。そして、傾斜壁面２２・２３のそれぞれには、横断面がＵ字状の空間をなす溝２４・２５を形成している。溝２４・２５は、各壁面２２・２３から凹部２１の底部付近にかけて、ヒートパイプ１０の直管部１１のうち下側のものと下部Ｕ字管部１２とが嵌る（図１参照）ように形状・寸法を定めて形成したものである。溝２４・２５の幅および深さ（最低部まで）は、ヒートパイプ１０の各管の直径と同程度にしてある（図１（ｃ）を参照）。
左右に延びた溝２４および溝２５のピッチ（間隔）Ｐは、ヒートパイプ１０（図２）における各管のピッチＰに一致させている。また、図３（ａ）のとおり、溝２４同士・溝２５同士のピッチＰのちょうど中央にあたる位置に、左右逆の方向に延びる溝２５・溝２４を形成したので、溝２４・２５は、図１（ａ）・図３（ａ）のとおりＰ／２の間隔で左右交互に延びていることになる。
【００２４】
図１のヒートパイプ式ヒートシンク１は、図３に示す伝熱ブロック２０に対し、底面に発熱体Ａが取り付けられており（図１（ｂ））、上側部分に、図２に示すヒートパイプ１０を２組取り付けたものである。各ヒートパイプ１０は、伝熱ブロック２０における凹部２１（傾斜壁面２２・２３）の各溝２４・２５に、それぞれの管（下側となる直管部１１ａと下部Ｕ字管部１２）を嵌め込んだうえ、図１（ｂ）・（ｃ）のように、押さえ板１７とその留めネジ１８とにより当該管を溝２４・２５内に拘束し、固定している。
これによりヒートパイプ１０における複数の管が、それぞれの下部（受熱部）を伝熱ブロック２０上に接近して（凹部２１の最下部付近に沿った一直線上に）密に配置するとともに、上部（放熱部）を左右２方に広げて傾斜させた状態で、伝熱ブロック２０上に固定される。
【００２５】
図１（ｂ）・（ｃ）のとおり、ヒートパイプ１０の各管につき、下側となる直管部１１ａと下部Ｕ字管部１２とを伝熱ブロック２０における溝２４・２５に嵌め込んで接触させているので、ヒートパイプ１０の各管の蒸発熱伝達特性を高くすることができる。
図８は、単ループ管を４５°傾斜させた状態での蒸発熱伝達特性に関する試験結果であり、単ループ管の下側直管部と下側Ｕ字管部のそれぞれにヒータを配置して実験を行ったものである。横軸に下側直管部の蒸発熱流束ｑｅ（W/m2）をとり縦軸に下側直管部の蒸発熱伝達率ｈｅ（W/m2K）をとったものである。下側直管部のみを加熱した場合（図８中の「Ｒ」）よりも、下部Ｕ字管部と下側直管部とを同時に加熱した場合（図８中の「Ｕ＋Ｒ」）の方が、熱伝達特性が高くなっている。下側直管部１１ａとＵ字管部１２との双方を伝熱ブロック２０に接触させると、前者のみを接触させた場合よりも蒸発熱伝達率が増加してヒートシンクの放熱性能が向上することは、この結果からも明らかである。
【００２６】
ヒートパイプ１０と伝熱ブロック２０とを上記のように組み付けると、図１のとおりヒートパイプ式ヒートシンク１が完成する。このヒートシンク１を、２組のヒートパイプ１０が鉛直面をはさんで左右対称に広がるとともに、ヒートパイプ１０の各管が水平方向に並ぶように設置する。なお、ヒートパイプ１０の各管は、作動液が環流しやすいよう、放熱部が受熱部より上方にある必要があるが、図示のヒートシンク１では、各管が斜め４５°の向きに延びているため、上記設置の際の傾斜角度誤差として±４０°程度まで許容できるので、傾斜設置に対しても特性変化のないヒートシンクが得られる。
【００２７】
上記のように設置したヒートパイプ式ヒートシンク１に対しては、その中央の上部にファンを取り付け、左右の放熱フィン部に送風するとよい。ファンによる空気流が左右のフィン１５等に均等に流れ、各管の放熱部を効果的に冷却するため、ヒートシンク１の冷却容量を大きくすることができる。伝熱ブロック２０の真上の位置に送風ガイド板などを設け、上記ファンによる空気流が円滑に左右のフィン１５を通過するようにすると、通風圧損が低減でき、風量が増加するのでさらに冷却効果が増すことができる。
【００２８】
図４（ａ）〜（ｃ）に、発明の第２実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク２を示す。前述のヒートシンク１（図１）と同様、発熱体（図示省略）を装着する伝熱ブロック３０に２組のヒートパイプ１０（図２）を取り付けたものである。２組のヒートパイプ１０を、上部において相互間が左右Ｖ字状に広がるよう伝熱ブロック３０上に取り付けること、それらヒートパイプ１０のたとえば中央上方位置にファン（図示省略）を設けて送風することも、前述のヒートシンク１と同様である。
【００２９】
ヒートシンク２は、前述のヒートシンク１とは伝熱ブロック３０の構造等に関して相違する。ヒートシンク２で使用する伝熱ブロック３０は、ヒートシンク１の伝熱ブロック２０と同様に上側に凹部３１を形成して左右に傾斜壁面を設けているほか、それら傾斜壁面の間に図４（ｂ）のように上向きの山形突出部３６を形成し、正面から見た形状を略Ｗ字状にしたものである。そして各傾斜壁面に、前記伝熱ブロック２０と同様にＵ字状断面の溝３４・３５を形成し、山形突出部３６の内部に左右から、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔３７を形成している。有底孔３７は、溝３４・３５から連続するＵ字状断面を外周部に付与するとともに、正面から見た全体の輪郭を、ヒートパイプ１０の各管における下部Ｕ字管部１２の外側縁に一致するＵ形の凹部としたものである。
【００３０】
そしてヒートパイプ１０の管については、それぞれの下部の下側直管部１１ａを上記の溝３４・３５に嵌め入れる（図４（ｃ））とともに、下部のＵ字管部１２とその近傍の下側および上側の各直管部１１ａ・１１ｂを、上記の有底孔３７の最奥部まで押し入れている。その状態で、図４（ｂ）・（ｃ）のように押さえ板１７と留めネジ１８とでそれらの管を溝３４・３５内に拘束することにより、ヒートパイプ１０を伝熱ブロック３０に固定している。
【００３１】
こうした図４のヒートパイプ式ヒートシンク２においては、ヒートパイプ１０の下部において広い領域が伝熱ブロック３０に接触するため、蒸発面積が拡大し、ヒートシンクの放熱性能はさらに向上する。
【００３２】
図５（ａ）〜（ｃ）に、発明の第３実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク３を示す。前述のヒートシンク１・２（図１・図４）と同様、発熱体（図示省略）を装着する伝熱ブロック４０に２組のヒートパイプ１０（図２）を取り付けたものである。２組のヒートパイプ１０を、上部において相互間が左右に広がるように伝熱ブロック４０上に取り付けること、それらヒートパイプ１０のたとえば中央上方位置にファン（図示省略）を設けて送風することも、前述のヒートシンク１等と同様である。
【００３３】
図５のヒートパイプ式ヒートシンク３は、ヒートシンク２（図４）における略Ｗ字状の伝熱ブロック３０を、結合型（分割構造）の伝熱ブロック４０に置き換えたものである。すなわち、使用する伝熱ブロック４０として、それぞれ傾斜壁面を有する左右のブロック部材４０Ａ・４０Ｂと、山形突出部４６を有する中央ブロック部材４０Ｃとの合計３ブロックを、ボルト４９を用いて一体にしたものを使用している。ブロック部材４０Ａ・４０Ｂ・４０Ｃ間の接合面には、熱抵抗を低減するために伝熱グリース等を塗布しておくとよい。なお、ボルト等を用いるのではなく、ロウ付けや溶接等によって各ブロック部材４０Ａ・４０Ｂ・４０Ｃ間を結合するのもよい。
結合された状態の伝熱ブロック４０は、図４のヒートシンク２における伝熱ブロック３０と同じ形状をなし、前記と同様にＵ字状断面の溝４４・４５、および内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔４７を含む。この伝熱ブロック４０に対して、前記と同様にヒートパイプ１０を取り付ける（図５（ｂ）・（ｃ））。
【００３４】
このヒートパイプ式ヒートシンク３なら、前記のヒートシンク２と同様、ヒートパイプ１０の各管が、下部の下側直管部１１ａだけでなく、下部のＵ字管部１２とその近傍において伝熱ブロック４０と接触するため、蒸発面積の拡大をはかれる。しかも、伝熱ブロック４０が分割構造であるため、上記した溝４４・４５や有底孔４７を低コストで形成することができる。
【００３５】
図６（ａ）〜（ｃ）に、第４実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク４を示す。前述のヒートシンク１〜３（図１・図４・図５）と同様、発熱体（図示省略）を装着する伝熱ブロック５０に２組のヒートパイプ１０（図２）を取り付けたものである。２組のヒートパイプ１０を、上部において相互間が左右に広がるように伝熱ブロック５０上に取り付けること、それらヒートパイプ１０のたとえば中央上方位置にファン（図示省略）を設けて送風することも、前述のヒートシンク１等と同様である。
【００３６】
図６のヒートパイプ式ヒートシンク４では、伝熱ブロック５０としてやはり、左右のブロック部材５０Ａ・５０Ｂと中央ブロック部材５０Ｃとからなる結合型のものを使用している。中央ブロック部材５０Ｃは、山形の上向き突出部の左右に、Ｕ形の輪郭を有する有底孔５７を形成したものであり、そのような点でも、このヒートシンク４は、伝熱ブロック４０（図５）を使用する前記のヒートシンク３と同様である。
ただし、図６のヒートシンク４の伝熱ブロック５０における左右のブロック部材５０Ａ・５０Ｂには、前記ヒートシンク３（図５）のブロック部材４０Ａ・４０Ｂにおけるような溝４４・４５ではなく、図６（ｃ）のとおり穴５４・５５を形成している。
【００３７】
つまり、このヒートシンク４においてヒートパイプ１０の各管は、下部のＵ字管部１２とその近傍の直管部とを上記の有底孔５７内に押し入れるとともに、２本の直管部１１ａ・１１ｂを上記左右ブロック部材５０Ａ・５０Ｂの穴５４・５５に嵌め入れている。
なお、ヒートパイプ１０の製作とブロック部材５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃへの組み付けはつぎのような要領で行うことができる。
1)  直管をヘアピン状に曲げ加工し、２本の直管部１１（下側直管部１１ａ・上側直管部１１ｂ）と下部Ｕ字管部１２とを形成する。
2)  下側直管部１１ａと上側直管部１１ｂとを、左右ブロック部材５０Ａ・５０Ｂの穴５４・５５内に通す。
3)  上記の各直管部１１に対し、フィン１５（の穴）を挿通して所定枚数積層する。
4)  各直管部１１を、内圧をかけたり管内に器具を押し込んだりして拡管することにより、フィン１５および上記の穴５４・５５の内壁に密着させ固定する。
5)  直管部１１の上端に、封止管１４付きの上部Ｕ字管１３を接合する。
6)  封止管１４より管内を真空引きするとともに作動液を充填し、さらにその封止管１４を封止加工する。
7)  左右ブロック部材５０Ａ（または５０Ｂ）から下方へ出ているヒートパイプ１０の下部Ｕ字管部１２等を、中央ブロック部材５０Ｃの有底孔５７内に押し入れる。
8)  左右のブロック部材５０Ａ・５０Ｂと中央ブロック部材５０Ｃとを、ボルト５９等を用いて接合する。なお、その接合面に伝熱グリース等を塗布するのが好ましい。また、ヒートパイプ１０の下部Ｕ字管部１２と有底孔３７との間にも伝熱グリース等の高熱伝導性材料を充填しておくと好ましい。
【００３８】
このように構成したヒートシンク４なら、ヒートパイプ１０の下部の下側直管部１１ａと上側直管部１１ｂおよびＵ字管部１２の付近が伝熱ブロック５０に密に接触するため、直管部１１ａ・１１ｂとブロック５０との間の接触熱抵抗を大きく低減でき、ヒートシンクの放熱性能を特に高めることができる。
【００３９】
図７（ａ）〜（ｃ）に、第５実施例としてのヒートパイプ式ヒートシンク５を示す。前述のヒートシンク１〜４（図１・図４〜図６）と同様、発熱体（図示省略）を装着する伝熱ブロック６０に２組のヒートパイプ１０（図２）を取り付けたものである。２組のヒートパイプ１０を、上部において相互間がＶ字状に左右に広がるよう伝熱ブロック６０上に取り付けること、それらヒートパイプ１０のたとえば中央上方位置にファン（図示省略）を設けて送風することも、前述のヒートシンク１等と同様である。
【００４０】
図７に示すヒートシンク５は、伝熱ブロック６０が、内壁面にＵ形の輪郭を有する有底孔６７を左右に形成された一体型のものである点、および、ヒートパイプ１０の各管における下部の２本の直管部１１（下側直管部１１ａと上側直管部１１ｂ）が、スペーサ１９をはさんだうえ上記の有底孔６７内に挿入されている点（図７（ｂ）・（ｃ）参照）において、他の図のヒートシンクと相違する。スペーサ１９は、各管の２本の直管部１１間に入って双方の間隔を保ち、その下側直管部１１ａおよび上側直管部１１ｂを伝熱ブロック６０の有底孔６７の内面に密着させるために使用する。
【００４１】
ヒートパイプ１０を、直管部１１にスペーサ１９をはさんで伝熱ブロック６０の有底孔６７に挿入するに関しては、つぎのような手順で行うことができる。すなわち、
1)  直管をヘアピン状に曲げ加工し、２本の直管部１１（下側直管部１１ａ・上側直管部１１ｂ）と下部Ｕ字管部１２とを形成する。
2)  下側直管部１１ａと上側直管部１１ｂとの間にスペーサ１９を組み入れる。
3)  上記の各直管部１１に対し、フィン１５（の穴）を挿通して所定枚数積層する。
4)  ヒートパイプ１０のうちフィン１５の下に出ている直管部１１と下部Ｕ字管部１２とを、ブロック部材６０の有底孔６７内に挿入する。
5)  直管部１１等を、内圧をかけたり管内に器具を押し込んだりして拡管することにより、フィン１５および伝熱ブロック６０の有底孔６７の内壁に密着させ固定する。
6)  直管部１１の上端に、封止管１４付きの上部Ｕ字管１３を接合する。
7)  封止管１４より管内を真空引きするとともに作動液を充填し、さらにその封止管１４を封止加工する。
【００４２】
図７のヒートシンク５においては、ヒートパイプ１０の下部の下側直管部１１ａと上側直管部１１ｂおよびＵ字管部１２が伝熱ブロック６０に密着するため、ヒートシンクの放熱性能を高くするうえで有利である。また、ヒートパイプ１０の固定用部材が不要となり、伝熱ブロック６０は、同一形状の有底孔６７を左右に形成するだけでよいので製造が容易である。そしてそのために、伝熱ブロック６０の形状を比較的自由に設定でき、例えば発熱体を伝熱ブロックの上面にも取り付けるなど、発熱体の取付け箇所・取付け数を多くして伝熱特性を高めることも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１〜５  ヒートパイプ式ヒートシンク
１０  ヒートパイプ
１１  直管部
１１ａ  下側直管部
１１ｂ  上側直管部
１２  下部Ｕ字管部
１５  放熱フィン
１９  スペーサ
２０〜６０  伝熱ブロック
２４・２５、３４・３５、４４・４５  溝
５４・５５  穴
３７・４７・５７・６７  有底孔
Ａ  発熱体
【図１】
2016205745.tif 000003
【図２】
2016205745.tif 000004
【図３】
2016205745.tif 000005
【図４】
2016205745.tif 000006
【図５】
2016205745.tif 000007
【図６】
2016205745.tif 000008
【図７】
2016205745.tif 000009
【図８】
2016205745.tif 000010
【図９】
2016205745.tif 000011