(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発熱体からの熱を受熱し、その熱を一箇所にまとめて放熱する熱輸送装置であって；
放熱部及び集熱部を有する一枚の放熱用プレート型ヒートパイプと、
上記発熱体からの熱を受熱する受熱部及び上記集熱部に熱を渡す伝熱部を有する複数の受熱用プレート型ヒートパイプと、を具備し、
上記受熱用プレート型ヒートパイプが、平板状の受熱部と、同部の一端に屈曲部を介してつながる平板状の伝熱部と、を有し、
上記伝熱部が、上記放熱用プレート型ヒートパイプの集熱部に接していることを特徴とする熱輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板上に配置された素子等の複数の発熱体から生じる熱を放熱する熱輸送装置に関する。特には、複数の発熱体から発せられる熱を集約して効率的に放熱することのできる熱輸送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の熱輸送装置の構造を示す図であり、図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は放熱部の拡大図である。
この熱輸送装置５０は、５枚のプレート型ヒートパイプ５３から構成されている。これらのヒートパイプ５３は、筐体５１内の受熱部５３ａで発熱体（図示されず）から発せられる熱を受け取り、筐体５１表面の放熱部５３ｃから放熱する。
【０００３】
各プレート型ヒートパイプ５３は、平板を２ヶ所でほぼ９０°に屈曲した形の階段状に形成されている。階段状の各部は、機能上から、受熱部５３ａ、伝熱部５３ｂ及び放熱部５３ｂに分かれている。各ヒートパイプ５３−１〜５の受熱部５３ａは、筐体５１内である間隔をあけて並列に配置されている。一方、放熱部５３ｃは、筐体５１の表面部において、各プレート型ヒートパイプ５３が接合されて積層化されている。伝熱部５３ｂの長さは、図３に示すように、上段のヒートパイプ５３−１から下段のヒートパイプ５３−５に行くにしたがって長くなっている。
【０００４】
各受熱部５３ａで受け取られた熱は、第一屈曲部５３ｘを経て伝熱部５３ｂに伝わり、さらに第二屈曲部５３ｙを経て放熱部５３ｃに伝えられ、放熱される。放熱部５３ｃは、図３（Ｂ）に示すように、複数のヒートパイプ５３−１〜５が、半田付けやろう付け等の熱抵抗の少ない接合方法で積層化されたものである。さらにその上に、筐体壁５２が存在し、同壁５２の表面から放熱する。したがって、実質的な放熱面は最上層のプレート型ヒートパイプ５３−１の放熱部のみとなる。下層のヒートパイプの熱は、複数の接合部５５−１、５５−２、５５−３、５５−４と上層のヒートパイプの断面を通って、最上層５３−１の放熱部から放熱される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の熱輸送装置には以下のような問題点があった。
(1)放熱部が積層化されているため、最上層のヒートパイプと最下層のヒートパイプの放熱効率が相当に異なる。すなわち、下層のヒートパイプから、放熱面までの間には複数の接合部とヒートパイプが存在するため、下層のヒートパイプほど熱抵抗が増加し、放熱の効率が悪くなる。その結果、下層の発熱体の温度を十分に下げることができなくなるおそれがある。
【０００６】
(2)受熱部から放熱部までを一枚のプレート型ヒートパイプで形成しているため、各ヒートパイプの熱輸送距離が異なる。つまり、下層のヒートパイプほど伝熱部の長さが長くなって、ヒートパイプ自身の長さ、すなわち熱輸送距離が長くなる。熱輸送距離が異なると、熱輸送性能が均一とならず、発熱体の温度を均一にすることが困難となる。
【０００７】
(3)階段状につながる受熱部から放熱部までを一枚のプレート型ヒートパイプで形成しているため、ヒートパイプ途中の２ヶ所に９０°の屈曲点が存在する。ヒートパイプ内の作動液の流路にこのような屈曲点が２ヶ所存在すると、熱輸送性能は若干低下する。
(4)上述の問題点が絡み合い、装置設置時のわずかな傾き（一例５°程度）によって性能が低下する場合がある。
【０００８】
(5)プレート型ヒートパイプは、発熱体の段数だけ異なる形状のものを用意する必要がある。このため大量生産に不向きで、コストが増加する。
(6)放熱部は、発熱体の段数分のプレート型ヒートパイプを積層化して形成する必要がある。数が増えるほど、均一な半田付けやろう付けによる接合が困難になり、製品の品質が安定せず、大量生産に支障が生じる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、複数の発熱体から発せられる熱を効率的に輸送及び放熱することのできる熱輸送装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のベースとなる熱輸送装置は、 複数の発熱体からの熱を受熱し、その熱を一箇所にまとめて放熱する熱輸送装置であって； 放熱部及び集熱部を有する一枚の放熱用プレート型ヒートパイプと、 上記発熱体からの熱を受熱する受熱部及び上記集熱部に熱を渡す伝熱部を有する複数の受熱用プレート型ヒートパイプと、を具備することを特徴とする。
放熱用プレート型ヒートパイプは一枚であって、放熱部が積層化されていないため、積層に伴う余分な熱抵抗が存在せず、効率的に放熱面に熱を伝えることができる。また、一枚あたりのプレート型ヒートパイプの長さが短くなって、熱輸送距離が短くなるので、熱輸送効率が向上する。
さらに、受熱部と放熱部を有する複数のプレート型ヒートパイプを並べるより構造が簡単で、製造が容易となる。放熱部の積層がなくなったため、半田付けやろう付けの面積が著しく減少し、放熱部の数に応じて積層数も増やす必要がなくなり、コストを低減できるとともに、品質を安定化させやすい。
【００１１】
本発明の熱輸送装置においては、  上記複数の受熱用プレート型ヒートパイプが実質的に同一の形状あるいは寸法（長さ、幅）であることが好ましい。
同一形状あるいは同一寸法とすることで、受熱用ヒートパイプ内での熱輸送性能が均一となる。さらに、大量生産を行うことができ、製造コストが低下する。
【００１２】
本発明の熱輸送装置においては、  上記放熱用プレート型ヒートパイプ及び／又は受熱用プレート型ヒートパイプ内における、４５°以上の角度を有する熱媒体の屈曲点が１ヶ所以下であることが好ましい。
各プレート型ヒートパイプにおいて、屈曲点を少なくすることで、ヒートパイプ内の屈曲部での熱媒体の流動抵抗を低減することができる。その結果、熱輸送装置全体の熱輸送抵抗を下げることができる。
【００１３】
本発明の熱輸送装置においては、  上記受熱用プレート型ヒートパイプが、平板状の受熱部と、同部の一端に屈曲部を介してつながる平板状の伝熱部と、を有し、  上記伝熱部が、上記放熱用プレート型ヒートパイプの集熱部に接していることが好ましい。
複数の受熱用プレート型ヒートパイプの伝熱部が、同じ形態で放熱用プレート型ヒートパイプに接合することで、各受熱用ヒートパイプから放熱用ヒートパイプへの熱伝導を均一化することができる。また、受熱用ヒートパイプの構造が簡単で、製造が容易となる。
【００１４】
本発明においては、上記放熱用プレート型ヒートパイプの集熱部と上記受熱用プレート型ヒートパイプの伝熱部を接合用ブロックを介して互いに接合することも好ましい。例えば、平板状の受熱用ヒートパイプの端部を接合ブロックの溝に差し込むようにすれば、接合操作も簡単になるとともに、熱媒体流路の屈曲箇所が受熱用ヒートパイプ中でなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の１実施例に係る熱輸送装置の構成を示す図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は正面図、図１（Ｃ）は接合部を拡大した側面図である。
この熱輸送装置１０は、５枚の受熱用プレート型ヒートパイプ１３と、１枚の放熱用プレート型ヒートパイプ１５から構成されている。受熱用プレート型ヒートパイプ１３は、筐体１１内で発熱体（図示されず）から発せられる熱を受け取る。放熱用プレート型ヒートパイプ１５は筐体５１表面の放熱部１２から放熱する。両プレート型ヒートパイプは蛇行細管型のプレート型ヒートパイプである。なお、蛇行細管型でない一般のプレート型ヒートパイプも用いることができる。
【００１６】
ここで、蛇行細管型のプレート型ヒートパイプとは、以下の特性を有するヒートパイプを示す（特開平４−１９００９０号参照）。
(1)受熱部と放熱部で蛇行する細管が構成されている。
(2)受熱部と放熱部が交互に配設されいる。
(3)細管内には２相凝縮作動流体が封入されている。
(4)細管の内壁は、上記作動流体が常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することができる最大直径以下の直径を有する。
【００１７】
このような蛇行細管型ヒートパイプの例は、特開平４−１９００９０号、特開平７−６３４８７号、特開平９−４９６９２号に開示されている。このうち、後者２件は、蛇行細管が比較的薄い平板の中に作り込まれており（プレート型ヒートパイプという、基板及び放熱部（プレートフィンタイプ放熱器等）との接続部の設計・組立が楽である。さらに、特開平９−４９６９２号に開示されているプレート型ヒートパイプは、素材として多数の小孔を有するアルミニウム押し出し材を使用するので、材料費・加工費が低減できる特質がある。なお、本実施例はアルミニウム押し出し材製のものを用いている。
【００１８】
各受熱用ヒートパイプ１３は、平板状の受熱部１３ａと、この受熱部１３ａの端部に、ほぼ９０°の屈曲部１３ｂを介して接続する平板状の伝熱部１３ｃからなる。一例で、受熱部１３ａの長さは１２５mm程度、伝熱部１３ｃの長さは１２mm程度、ヒートパイプ１３の厚さは１．９mm程度である。
全ての受熱用ヒートパイプ１３は同じ形をしている。受熱部１３ａは回路基板等の発熱体（図示されず）に接して並列に配置されている。
【００１９】
放熱用ヒートパイプ１５は、平板状の集熱部１５ａと、この集熱部１５ａの端部に、ほぼ９０°の屈曲部１５ｂを介して接続する平板状の放熱部１５ｃからなる。放熱用ヒートパイプ１５の寸法は、一例で、厚さ１．９mm程度、集熱部１５ａの長さ９８mm程度、放熱部１５ｃの長さ２１６mm程度である。放熱部１５ｃは、筐体１１の放熱面１２上に配置されている。
【００２０】
各受熱用ヒートパイプ１３の伝熱部１３ｃは、放熱用ヒートパイプ１５の集熱部１５ａに、半田付けやろう付けによって接合されている。接合方法は、熱抵抗の低い方法が好ましい。あるいは、高熱伝導性の接着剤で接着したり、高熱伝導性の材料を介してネジとボルトで固定してもよい。高熱伝導性の材料は、高熱伝導性グリース（例えば、Emerson＆Cuming社製STYCAST９１０−５０−４０）や、高熱伝導シート（例えば、Comerics社製THERMATTACH  TAPE）、高熱伝導性ゲル（例えば、鈴木操業社製のSiゲル）が使用される。
【００２１】
各ヒートパイプの蛇行細管内には、フロン（HCFC−１２３、HCFC−１３４等）、水、ブタン等の熱媒体が封入されている。このようなヒートパイプの詳細例は、特開平７−６３４８７号や特開平９−４９６９２号に開示されている。
【００２２】
受熱用ヒートパイプ１３の受熱部１３ａで受け取られた熱１４は、屈曲部１３ｂを通って伝熱部１３ｃに伝えられる。受熱部１３ａと伝熱部１３ｃは、全ての受熱用ヒートパイプ１３で同じ大きさであり、発熱体からは熱が均一に輸送される。伝熱部１３ｃに伝えられた熱は、接合部を通って、放熱用ヒートパイプ１５の集熱部１５ａに伝えられる。そして集熱部１５ａから、屈曲部１５ｂを通って放熱用ヒートパイプの放熱部１５ｃに伝えられ、放熱面１２から熱１６が発散される。
【００２３】
図２は、他の例に係る熱輸送装置の構成を示す正面図である。
この熱輸送装置１０は、５枚の受熱用ヒートパイプ１３と、１枚の放熱用ヒートパイプ１５から構成されている。受熱用ヒートパイプ１３は、筐体１１内で発熱体（図示されず）から発せられる熱を受け取る。放熱用ヒートパイプ１５は筐体５１表面の放熱部１２から放熱する。両ヒートパイプは蛇行細管型のプレート型ヒートパイプである。
【００２４】
各受熱用ヒートパイプ２３は、平板状で受熱部２３ａを有する。
放熱用ヒートパイプ２５は、平板状の集熱部２５ａと、この集熱部２５ａの端部に、ほぼ９０°の屈曲部２５ｂを介して接続する平板状の放熱部２５ｃからなる。放熱部２５ｃは、筐体２０の放熱面２２上に配置されている。
【００２５】
放熱用ヒートパイプ２５の集熱部２５ａには、接合用ブロック２６が半田付けやろう付け等の方法によって固定されている。接合用ブロック２６はアルミニウムや銅等の熱伝導性が良好な材料で作られている。受熱用ヒートパイプ２３の一端は、この接合用ブロック２６の溝に差し込まれるとともに、半田付けやろう付けによって接合されている。
【００２６】
この例の熱輸送装置２０は、受熱用ヒートパイプ２３を平板状とするため、曲げ加工を施す必要がない。また、受熱用ヒートパイプ２３の接合ブロック２６への接合の際の固定を簡単に行うことができ、大量生産が容易となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数の受熱用プレート型ヒートパイプで受けた熱を、放熱用プレート型ヒートパイプに均一に伝達して放熱することにより、熱輸送性能を向上させることができる。したがって、複数の発熱体から発せられる熱を効率的に輸送及び放熱することのできる熱輸送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施例に係る熱輸送装置の構成を示す図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は正面図、図１（Ｃ）は接合部を拡大した側面図である。
【図２】  他の例に係る熱輸送装置の構成を示す正面図である。
【図３】  従来の熱輸送装置の構造を示す図であり、図３（Ａ）は側面図、図３（Ｂ）は放熱部の拡大図である。
【符号の説明】
１０、２０ 熱輸送装置               １１、２１ 筐体
１２、２２ 放熱面
１３、２３ 受熱用プレート型ヒートパイプ
１４、１６ 熱
１５、２５ 放熱用プレート型ヒートパイプ
２６ 接合用ブロック
【図１】
0004332261.tif 000002
【図２】
0004332261.tif 000003
【図３】
0004332261.tif 000004