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JP2000018853A - 板型ヒートパイプを用いた冷却構造 - Google Patents

板型ヒートパイプを用いた冷却構造

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Publication number
JP2000018853A
JP2000018853A JP10199719A JP19971998A JP2000018853A JP 2000018853 A JP2000018853 A JP 2000018853A JP 10199719 A JP10199719 A JP 10199719A JP 19971998 A JP19971998 A JP 19971998A JP 2000018853 A JP2000018853 A JP 2000018853A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
plate
pipe
component
heat pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10199719A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenya Kawabata
賢也 川畑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP10199719A priority Critical patent/JP2000018853A/ja
Publication of JP2000018853A publication Critical patent/JP2000018853A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular

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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動流体のドライアウトが起きにくく優れた
熱移動性能が維持される板型ヒートパイプを用いた冷却
構造を実現すること。 【解決手段】 複数の穴が並列する偏平多穴管型のコン
テナを有する板型ヒートパイプ10に熱伝導板11を介
して被冷却部品12を取り付ける。熱伝導板11は被冷
却部品12より広い面積を有する。板型ヒートパイプ1
0には更に放熱用のフィン13を取り付けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、平面型の形状を有
する板型ヒートパイプを用いた、発熱部品の冷却構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】パソコン等の電気機器に搭載されている
半導体素子等の発熱部品の冷却技術として、ヒートパイ
プを応用した技術が実用化されている。従来、ヒートパ
イプの形状は主に丸パイプ状のものが主流であったが、
近年は平面型形状のヒートパイプが注目されてきてい
る。平面型のヒートパイプ(本明細書では板型ヒートパ
イプと呼ぶことにする)は、平板型の形状か、それが曲
げられた形状等を有するものである。
【0003】ヒートパイプを用いたCPU等の発熱部品
の冷却方法としては、その発熱部品にヒートパイプを取
り付け、そのヒートパイプを経路として発熱部品の熱を
放熱用のフィン等まで運んで放散させる方法が典型的で
ある。
【0004】ヒートパイプについて簡単に記しておく。
ヒートパイプはその内部に密封された空洞部を備えてお
り、その空洞部に水、代替フロン等の作動流体(作動液
ともいう)が一定量収容されている。通常、空洞部内は
真空引きして作動流体の蒸発が起きやすくなるようにし
ている。尚、作動流体は空洞部内で液相と気相(蒸気)
の混在状態となって存在している。
【0005】発熱部品を取り付けた部分をヒートパイプ
の吸熱部(蒸発部と呼ぶ場合も多い)と呼び、フィン等
を取り付けた部分を放熱部(凝縮部とも呼ばれる)と呼
ぶことが多い。その吸熱部で吸収した発熱部品の熱は、
内部の作動流体を蒸発させ、その蒸気は放熱部に移動
し、概ねそこで放熱して凝縮する。このようにしてヒー
トパイプとしての熱移動がなされる。凝縮して液相にな
った作動流体は再び吸熱部に移動することで熱移動が継
続する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年は従来の丸パイプ
型のヒートパイプの他、板型ヒートパイプを用いた発熱
部品の冷却技術が注目されている。板型ヒートパイプは
丸パイプ型のヒートパイプに比べ、その形状から、冷却
すべき発熱部品に広い面積で接触させることが容易で、
また放熱用のフィンやヒートシンクブロック等も取り付
けやすいという利点がある。
【0007】また丸パイプ型のヒートパイプの場合、そ
の径をあまりに細くしてしまうと、空洞部の断面積が小
さくなりすぎて、ヒートパイプとしての熱移動性能が大
きく低下してしまいやすい。しかし板型ヒートパイプの
場合、その板厚を薄くしてもある程度の空洞部の大きさ
が確保できるので、その意味で設計自由度が大きい、と
いう利点もある。
【0008】板型ヒートパイプの組み立て方法として
は、2枚の板材を貼り合わせて、その間に密封空間を形
成し、それを空洞部とする組み立て方法が一般的であ
る。しかしこの方法では、2枚の板材を重ねて、その周
囲を接合する作業コストが小さくなく、また板厚の薄い
板型ヒートパイプを組み立てにくい等の問題がある。そ
こで最近は、押出法により図4に示すような偏平多穴管
40を製造し、その両端部を溶接等により封止してコン
テナを組み立てる板型ヒートパイプの製造方法が登場し
ている。この場合、コンテナとなる封止された偏平多穴
管40の穴41は空洞部になる。
【0009】尚、偏平多穴管40の複数の穴41は、そ
の両端または片端で連通させても良い。図5は、偏平多
穴管の端部の封止方法の例を示すもので、ここでは、偏
平多穴管50の端部に、キャップ部材52を接合するこ
とで、穴51を封止すると共に、複数の穴51を連通さ
せている。
【0010】ところで近年は、CPU等の発熱部品の小
型化、高性能化等により、その発熱密度が著しく上昇し
てきている。このような発熱部品を板型ヒートパイプに
接触させると、その接触部位付近での熱流束が大きくな
りやすい。特に隔壁に仕切られた穴が並列する偏平多穴
管型のコンテナを備える板型ヒートパイプの場合、発熱
部品の接触部位近傍に位置する穴において、内部の作動
流体が過度に蒸発してしまう、即ち部分的に限界熱流束
を超えてしまって作動流体のドライアウト現象が生じて
しまうことがあった。ドライアウトが起こると熱輸送が
滞り、過熱してしまう。これは、その板型ヒートパイプ
の両端または片端で穴が連通している場合においても同
様であった。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の板型ヒートパイ
プを用いた冷却構造は、隔壁に仕切られた孔が並列する
偏平多穴管型のコンテナを備える板型ヒートパイプの主
面に発熱部品が接続され、前記発熱部品と前記主面の間
には、前記発熱部品より広い面積を有する熱伝導板が取
り付けられている、という構造のものである。上述の熱
伝導板は、銅材またはアルミ材で構成すると良い。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は本発明の冷却構造の例を示
す説明図である。図中の発熱部品12はCPU素子等の
発熱部品である。板型ヒートパイプ10は、図4に示す
ような偏平多穴管40の両端を封止し、その内部に形成
された空洞部に作動流体を収容して組み立てたものを想
定している。
【0013】この板型ヒートパイプ10の一方の端部付
近に熱伝導板11を配置し、その熱伝導板11の上に発
熱部品12を取り付けている。そして板型ヒートパイプ
10の他方の端部付近にはフィン13を取り付けてい
る。このような構成により、発熱部品10の熱は一旦、
熱伝導板11に伝わり、更に熱伝導板11から板型ヒー
トパイプ12に伝わる。板型ヒートパイプ10に伝わっ
た熱は、内部の作動流体を蒸発させ、その蒸気はフィン
13が取り付けられた左方に移動し、概ねそこで放熱し
て凝縮する。このような作動により板型ヒートパイプ1
0による熱移動がなされ、その結果、発熱部品12が冷
却されることになる。
【0014】本発明においては、発熱部品12を直接に
板型ヒートパイプ10に取り付けず、その発熱部品12
より広い面積を有する熱伝導板11を介して取り付けて
いるので、発熱部品12の熱は一旦熱伝導板11に広げ
られてから板型ヒートパイプ10に伝わることになる。
このため、発熱部品12からの熱流束が低減し、板型ヒ
ートパイプ10の内部の作動流体の局所的なドライアウ
トの発生が抑制される。このため優れた冷却性能が維持
できることになる。
【0015】
【実施例】実施例1 図4に示すような偏平多穴管40を押出加工法により製
造した。材質はアルミ材で、サイズは幅60mm、厚さ
1.9mm、長さ200mmである。並列する穴41は
20個設けられており、そのサイズは高さ1.3mm、
幅2.7mm程度である。この20個の穴41が、偏平
多穴管40の両端で連通するように、この偏平多穴管4
0の両端が封止されている。
【0016】20個の穴41は偏平多穴管40の両端で
連通しているが、その連通部と穴41は、板型ヒートパ
イプ40の空洞部を形成している。その空洞部内には作
動流体として代替フロン(HCFC123)が適量収容
されている。
【0017】板型ヒートパイプ10の一方の端部付近に
は、アルミ製の熱伝導板11(サイズは幅60mm、厚
さ1.5mm、長さ30mm)を取り付け、更にその上
に25mm四方の発熱部品12を取り付けた。この発熱
部品12は最大発熱量が20Wのもので、熱流束は32
kW/m2 に達する。しかし、本発明の場合、熱伝導板
11を介して発熱部品12を板型ヒートパイプ10に取
り付けているので、板型ヒートパイプ10に対する発熱
部品12の熱流束は実質的に11kW/m2 程度に抑え
られている。
【0018】このように、発熱部品12の熱は熱伝導板
11に拡散してから板型ヒートパイプ10に伝わるの
で、一部の穴41の部分を集中して加熱することがな
く、特定の穴41内の作動流体を過度に蒸発させてドラ
イアウト現象が起きることが抑制される。
【0019】上述の実施例では、発熱部品12の最大発
熱量が20W、熱流束が32kW/m2 に達するもので
あったが、この発熱部品12よりも最大発熱量や熱流束
が大きなものを用いても、上述の場合同様、作動流体の
ドライアウト現象が起きにくく、優れた性能が維持され
たことが確認された。
【0020】尚、熱伝導板11と発熱部品12または板
型ヒートパイプ10の間に、適宜、伝熱グリス等を塗布
しておいても良い。伝熱グリスを介在させることで、熱
伝導板11、発熱部品12、板型ヒートパイプ10の表
面の微小な凹凸による、これらの間の接触抵抗を低減さ
せることができる。また熱伝導板11と発熱部品12ま
たは板型ヒートパイプ10とを、必要により半田付け、
ろう付け等により接合したり、または接着剤で接合して
も良い。またはこれらを機械的に締めつける方法でも良
い。
【0021】実施例2 幅30mm、厚さ1.5mm、長さ120mmで、穴が
10個並列するアルミ材製の偏平多穴管を用意した。そ
の偏平多穴管の両端を前記穴が連通するように封止する
ことで形成した空洞部に、作動流体としてアセトンを適
量収容した。図2の板型ヒートパイプ20はこうして組
み立てたものである。板型ヒートパイプ20の一方の端
部付近には、銅製の熱伝導板21(サイズは幅30m
m、厚さ1mm、長さ30mm)を取り付け、更にその
上に20mm四方の発熱部品22を取り付けた。
【0022】この発熱部品22は最大発熱量が15Wの
もので、熱流束は37.5kW/m2 に達する。本発明
の場合、熱伝導板21を介して発熱部品22を板型ヒー
トパイプ20に取り付けているので、板型ヒートパイプ
20に対する発熱部品22の熱流束は実質的に16.7
kW/m2 程度に抑えられている。
【0023】実施例2においては、熱伝導板21が銅材
により形成されている。銅材はアルミ材より熱伝導率が
1.5倍程度大きいので、アルミ材を使った場合に比
べ、熱伝導板の厚みを薄くすることができる。
【0024】実施例2においても実施例1と同様、作動
流体のドライアウト現象が起きにくく、優れた性能が維
持されたことが確認された。
【0025】実施例3 図3における板型ヒートパイプ30として、実施例2に
おける板型ヒートパイプ20と同様のものを用いた。そ
の板型ヒートパイプ30の一方の端部付近には、銅製の
熱伝導板21(サイズは幅60mm、厚さ0.8mm、
長さ40mm)を取り付け、更にその上に15mm四方
の発熱部品32を取り付けた。
【0026】発熱部品32は最大発熱量が10Wで、熱
流束は44.4kW/m2 に達するものである。この実
施例3においては、板型ヒートパイプ30の幅の2倍の
幅を持つ熱伝導板31を用いている。このため発熱部品
32の熱は一層拡散され、その熱流束を大きく低減する
ことができる。また、板型ヒートパイプ30からはみ出
た熱伝導板31の部分は、放熱体としても機能してお
り、発熱部品32の冷却に寄与している。
【0027】この例においては、板型ヒートパイプ30
に対する発熱部品32の熱流束は実質的に8.3kW/
2 程度にまで低減していた。このように実施例3にお
いても実施例1、2と同様、作動流体のドライアウト現
象が起きにくく、優れた性能が維持されたことが確認さ
れた。
【0028】以上のように、本発明の冷却構造によれ
ば、作動流体のドライアウトが起こりにくくなっている
ので、その最大熱輸送量を大きく設定することができ
る。このため、熱流束や発熱量が大きな発熱部品に対し
ても好適に対応できる冷却構造といえる。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明の板型ヒートパイプ
を用いた冷却構造は、板型ヒートパイプによる最大熱輸
送量を大きくとることができ、熱流束や発熱量が大きな
発熱部品に対しても好適に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の板型ヒートパイプを用いた冷却構造の
例を説明する図である。
【図2】本発明の板型ヒートパイプを用いた冷却構造の
例を説明する図である。
【図3】本発明の板型ヒートパイプを用いた冷却構造の
例を説明する図である。
【図4】実施例に係る板型ヒートパイプを構成する偏平
多穴管の例を示す説明図である。
【図5】実施例に係る板型ヒートパイプを構成する偏平
多穴管と、その端部の封止方法の例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10 板型ヒートパイプ 11 熱伝導板 12 発熱部品 13 フィン 20 板型ヒートパイプ 21 熱伝導板 22 発熱部品 30 板型ヒートパイプ 31 熱伝導板 32 発熱部品 40 偏平多穴管 41 穴 50 偏平多穴管 51 穴 52 キャップ部材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隔壁に仕切られた孔が並列する偏平多穴
    管型のコンテナを備える板型ヒートパイプの主面に発熱
    部品が接続され、前記発熱部品と前記主面の間には、前
    記発熱部品より広い面積を有する熱伝導板が取り付けら
    れている、板型ヒートパイプを用いた冷却構造。
  2. 【請求項2】 前記熱伝導板が銅材またはアルミ材で構
    成されている、請求項1記載の板型ヒートパイプを用い
    た冷却構造。
JP10199719A 1998-06-30 1998-06-30 板型ヒートパイプを用いた冷却構造 Pending JP2000018853A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151636A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Ts Heatronics Co Ltd ヒートシンク
JP2005229102A (ja) * 2004-01-13 2005-08-25 Fuji Electric Systems Co Ltd ヒートシンク
JP2012084907A (ja) 2005-07-08 2012-04-26 Fuji Electric Co Ltd パワーモジュールの冷却装置
CN108387025A (zh) * 2017-12-22 2018-08-10 青岛海尔智能技术研发有限公司 换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备
WO2018181933A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 古河電気工業株式会社 ヒートシンク

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151636A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Ts Heatronics Co Ltd ヒートシンク
JP2005229102A (ja) * 2004-01-13 2005-08-25 Fuji Electric Systems Co Ltd ヒートシンク
JP2012084907A (ja) 2005-07-08 2012-04-26 Fuji Electric Co Ltd パワーモジュールの冷却装置
WO2018181933A1 (ja) * 2017-03-31 2018-10-04 古河電気工業株式会社 ヒートシンク
JP2018173193A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 古河電気工業株式会社 ヒートシンク
CN108387025A (zh) * 2017-12-22 2018-08-10 青岛海尔智能技术研发有限公司 换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备

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