JPH02275294A - 電気絶縁型ヒートパイプ - Google Patents
電気絶縁型ヒートパイプInfo
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- JPH02275294A JPH02275294A JP1096685A JP9668589A JPH02275294A JP H02275294 A JPH02275294 A JP H02275294A JP 1096685 A JP1096685 A JP 1096685A JP 9668589 A JP9668589 A JP 9668589A JP H02275294 A JPH02275294 A JP H02275294A
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、電気、電子機器などの冷却に用いられる電気
絶縁型ヒートパイプの改良に関するものである。
絶縁型ヒートパイプの改良に関するものである。
従来、サイリスタなどの半導体の冷却用としてヒートパ
イプが用いられている。このヒートバイブは、例えば第
７図に示すように銅、アルミニウム、ステンレス鋼など
からなる第一の金属管（１）と第二の金属管（２）とを
電気絶縁筒（３）を介して接合し、フロン等の電気絶縁
性の作動液を封入してヒートバイブとしたものである。
イプが用いられている。このヒートバイブは、例えば第
７図に示すように銅、アルミニウム、ステンレス鋼など
からなる第一の金属管（１）と第二の金属管（２）とを
電気絶縁筒（３）を介して接合し、フロン等の電気絶縁
性の作動液を封入してヒートバイブとしたものである。
この電気絶縁型ヒートパイプは後述するようにサイリス
クなどの半導体の冷却用として使用されており第二の金
属管が半導体素子を装着した金属ブロックに挿入固着さ
れ、半導体素子の発生熱を金属ブロックを介して第二の
金属管により吸熱し、ヒートバイブの作用により第一の
金属管に熱輸送し、第一の金属管に設けられたフィンに
より、自然または強制冷却して、半導体素子の発生熱を
放熱するものである。
クなどの半導体の冷却用として使用されており第二の金
属管が半導体素子を装着した金属ブロックに挿入固着さ
れ、半導体素子の発生熱を金属ブロックを介して第二の
金属管により吸熱し、ヒートバイブの作用により第一の
金属管に熱輸送し、第一の金属管に設けられたフィンに
より、自然または強制冷却して、半導体素子の発生熱を
放熱するものである。
しかし上記の従来の電子絶縁型ヒートパイプは、第一の
金属管、第二の金属管とも、その内面は通常の裸管もし
くは第８図にその断面を示すように矩形条溝（４）が施
された金属管が用いられている。
金属管、第二の金属管とも、その内面は通常の裸管もし
くは第８図にその断面を示すように矩形条溝（４）が施
された金属管が用いられている。
このためヒートバイブの内面における作動液の沸騰（蒸
発）および凝縮作用が充分に発揮されず、特に低熱入力
時に熱抵抗が大きく、性能が低いという問題があった。
発）および凝縮作用が充分に発揮されず、特に低熱入力
時に熱抵抗が大きく、性能が低いという問題があった。
（発明が解決しようとする課題〕
本発明は上記の問題について検討の結果、電気絶縁性を
有し、かつ沸騰および凝縮効果を充分に発揮し、特に低
熱入力時における熱抵抗が小さく吸熱性、放熱性の優れ
た電気絶縁型ヒートパイプを開発したものである。
有し、かつ沸騰および凝縮効果を充分に発揮し、特に低
熱入力時における熱抵抗が小さく吸熱性、放熱性の優れ
た電気絶縁型ヒートパイプを開発したものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明は多数
の傾斜した条溝を有し、一端が円錐状または半球状に絞
られた第一の金属管と内面に多数の交錯した条溝を存し
、一端が円錐状または半球状に絞られた第二の金属管と
を電気絶縁筒を介して接合して連通管とし、内部を脱気
して電気絶縁液を一定量注入密封してなる電気絶縁型ヒ
ートパイプである。
の傾斜した条溝を有し、一端が円錐状または半球状に絞
られた第一の金属管と内面に多数の交錯した条溝を存し
、一端が円錐状または半球状に絞られた第二の金属管と
を電気絶縁筒を介して接合して連通管とし、内部を脱気
して電気絶縁液を一定量注入密封してなる電気絶縁型ヒ
ートパイプである。
すなわち本発明は第１図に示すように一端が円錐状また
は半球状に絞られ、かつその内面に第２図に示すような
Ｖ字状、凹字状または波形状などの軸方向（Ｌ）に対し
て一方に傾斜した角度（α）を有する多数の条溝（Ｍ）
を設けた第一の金属管（１）を放熱部とし、同じく一端
が円錐状または半球状に絞られ、かつ内面に第３図に示
すような軸方向に多数の交錯したｖ字状、凹字状または
波形状などの条溝（Ｎ）を設けた第２の金属管（２）を
吸熱部とし、上記放熱部と吸熱部との中間を鉄−ニソケ
ル合金製などの封着材を有する電気絶縁筒（３）で接続
し、かつ作動液としてフロンなどの電気絶縁の液を封入
してヒートパイプとしたものである。
は半球状に絞られ、かつその内面に第２図に示すような
Ｖ字状、凹字状または波形状などの軸方向（Ｌ）に対し
て一方に傾斜した角度（α）を有する多数の条溝（Ｍ）
を設けた第一の金属管（１）を放熱部とし、同じく一端
が円錐状または半球状に絞られ、かつ内面に第３図に示
すような軸方向に多数の交錯したｖ字状、凹字状または
波形状などの条溝（Ｎ）を設けた第２の金属管（２）を
吸熱部とし、上記放熱部と吸熱部との中間を鉄−ニソケ
ル合金製などの封着材を有する電気絶縁筒（３）で接続
し、かつ作動液としてフロンなどの電気絶縁の液を封入
してヒートパイプとしたものである。
しかして上記の放熱部となる第一の金属管（］）の内面
に設ける条溝（Ｍ）の形状はＶ字状、凹字状または波形
状のいずれでもよく、第２図のように軸方向の一方に傾
斜した角度（α）を有するもので、この角度は２〜１０
°の範囲が好ましい。この条溝によりヒートパイプ内面
の表面積が拡大し、凝縮特性を促進すると共に作動液の
還流を良好にして放熱特性を向上させる。
に設ける条溝（Ｍ）の形状はＶ字状、凹字状または波形
状のいずれでもよく、第２図のように軸方向の一方に傾
斜した角度（α）を有するもので、この角度は２〜１０
°の範囲が好ましい。この条溝によりヒートパイプ内面
の表面積が拡大し、凝縮特性を促進すると共に作動液の
還流を良好にして放熱特性を向上させる。
また吸熱部となる第二の金属管（２）の内面に設ける条
溝（Ｎ）の形状はＶ字状、凹字状または波形状のいずれ
でもよいが第３図のように軸方向に交錯した条溝を設け
るものである。その角度は軸方向に２〜４５’の傾斜し
たものが良い。この条溝により内面の表面積が増大し、
作動液の沸騰特性が促進され吸熱作用が向上し、特に低
熱入力時に顕著な効果がある。
溝（Ｎ）の形状はＶ字状、凹字状または波形状のいずれ
でもよいが第３図のように軸方向に交錯した条溝を設け
るものである。その角度は軸方向に２〜４５’の傾斜し
たものが良い。この条溝により内面の表面積が増大し、
作動液の沸騰特性が促進され吸熱作用が向上し、特に低
熱入力時に顕著な効果がある。
また第一の金属管と第二の金属管の中間において例えば
アルミナ、マグネシア、ガラス、セラミックなどからな
る電気絶縁筒（３）で接続して半導体からの電気的なリ
ークを遮断して放熱部の第一の金属管まで電流が及ばな
いようにする。
アルミナ、マグネシア、ガラス、セラミックなどからな
る電気絶縁筒（３）で接続して半導体からの電気的なリ
ークを遮断して放熱部の第一の金属管まで電流が及ばな
いようにする。
なお上記の電気絶縁筒と金属管の接続には鉄−ニッケ・
ル合金などの封着材を介して接続した方が良好に接合で
きる。
ル合金などの封着材を介して接続した方が良好に接合で
きる。
また上記の第一の金属管および第二の金属管に用いる金
属管は、それぞれ同一の径のものでもよいが、例えば吸
熱部となる第二の金属管を放熱部となる第一の金属管よ
り大径にして吸熱効果を向上させることができる。さら
にその断面形状も円形に限らず楕円形や他の異形状にし
ても良い。この金属管の材質としては銅、アルミニウム
の他ステンレス鋼などが使用できる。
属管は、それぞれ同一の径のものでもよいが、例えば吸
熱部となる第二の金属管を放熱部となる第一の金属管よ
り大径にして吸熱効果を向上させることができる。さら
にその断面形状も円形に限らず楕円形や他の異形状にし
ても良い。この金属管の材質としては銅、アルミニウム
の他ステンレス鋼などが使用できる。
以下に本発明の一実施例について説明する。
内面に山の高さ０．３ ｍｍ、ピンチ０．９ Ｋｍの■
字形状で軸方向に右５°に傾斜した第２図に示す条溝（
Ｍ）を設けた外径２２．２３ａａｍの銅製パイプの上端
をスピニング加工により半球状に形成し、その先端をさ
らにスピニング加工により細孔部を有するノズルを設け
て放熱部となる第１図に示す第一の金属管（１）とした
。次に同一径の銅製パイプの内面に山の高さ０．３１１
ＩＩＢ、ピッチ０．９ ｍｉ＋、■字形状で軸方向に左
右双方とも５°傾斜した第３図に示す条溝（Ｎ）を設け
、この先端を同様にスピニング加工により半球状に成形
し、溶接により封止し吸熱部となる第二の金属管（２）
とした。
字形状で軸方向に右５°に傾斜した第２図に示す条溝（
Ｍ）を設けた外径２２．２３ａａｍの銅製パイプの上端
をスピニング加工により半球状に形成し、その先端をさ
らにスピニング加工により細孔部を有するノズルを設け
て放熱部となる第１図に示す第一の金属管（１）とした
。次に同一径の銅製パイプの内面に山の高さ０．３１１
ＩＩＢ、ピッチ０．９ ｍｉ＋、■字形状で軸方向に左
右双方とも５°傾斜した第３図に示す条溝（Ｎ）を設け
、この先端を同様にスピニング加工により半球状に成形
し、溶接により封止し吸熱部となる第二の金属管（２）
とした。
この第一と第二の金属管の中間に４２ＮｉからなるＦｅ
−Ｎｉ合金製の封着材（図示せず）を具備したアルミナ
製の電気絶縁筒（３）を組込み高周波加熱により封着材
と電気絶縁筒および金属管を接続して一体化し、内部を
脱気後、ノズルよりフロン１１３を一定量注入し密封し
て電気絶縁型ヒートパイプとした。
−Ｎｉ合金製の封着材（図示せず）を具備したアルミナ
製の電気絶縁筒（３）を組込み高周波加熱により封着材
と電気絶縁筒および金属管を接続して一体化し、内部を
脱気後、ノズルよりフロン１１３を一定量注入し密封し
て電気絶縁型ヒートパイプとした。
このようにして製造されたヒートパイプは放熱部の第一
の金属管にフィンを取付け、第二の金属管はサイリスク
などの半導体素子が装着された金属ブロックに取付けら
れて吸熱部となり、その中間を電気絶縁筒で接続した構
造の冷却器に使用されるものである。この場合サイリス
クなどの半導体の発熱は金属ブロックを介して吸熱部の
第二の金属管に伝熱され、放熱部の第一の金属管により
放熱される。この際電気絶縁筒が設けられているので上
方の放熱部には熱だけが伝達され電気的に絶縁され感電
の危険はない、また作動液にはフロン等の電気絶縁性の
ものを使用しているので安全性が確保される。
の金属管にフィンを取付け、第二の金属管はサイリスク
などの半導体素子が装着された金属ブロックに取付けら
れて吸熱部となり、その中間を電気絶縁筒で接続した構
造の冷却器に使用されるものである。この場合サイリス
クなどの半導体の発熱は金属ブロックを介して吸熱部の
第二の金属管に伝熱され、放熱部の第一の金属管により
放熱される。この際電気絶縁筒が設けられているので上
方の放熱部には熱だけが伝達され電気的に絶縁され感電
の危険はない、また作動液にはフロン等の電気絶縁性の
ものを使用しているので安全性が確保される。
そして放熱部の第一の金属管には内面にＶ字状のスパイ
ラル条溝が設けられているので内面の凝縮熱伝達率が大
きくなり放熱性が向上し、また吸熱部の第２の金属管に
は左右にクロスしたスパイラル条溝が設けられているの
で、表面積の増大と共に沸騰熱伝達率が大きくなり吸熱
性が向上するものである。
ラル条溝が設けられているので内面の凝縮熱伝達率が大
きくなり放熱性が向上し、また吸熱部の第２の金属管に
は左右にクロスしたスパイラル条溝が設けられているの
で、表面積の増大と共に沸騰熱伝達率が大きくなり吸熱
性が向上するものである。
上記のヒートパイプを第４図に示すように垂直にして下
方を入熱部、上方を放熱部として冷却しながら人力を印
加して行き、その時の熱抵抗Ｒ（’Ｃ／Ｗ）と入力ｐ
（ｗ）の関係を調べた。なお熱抵抗Ｒ＝ （Ｔ、−Ｔ、
）／Ｐで表わされる。
方を入熱部、上方を放熱部として冷却しながら人力を印
加して行き、その時の熱抵抗Ｒ（’Ｃ／Ｗ）と入力ｐ
（ｗ）の関係を調べた。なお熱抵抗Ｒ＝ （Ｔ、−Ｔ、
）／Ｐで表わされる。
この結果を第５図に示す、この図から明らかなように本
発明のヒートパイプは従来のヒートパイプ（裸管）に比
べて一般に熱抵抗が小さく特に入力Ｐが５０Ｗ以下の低
入力下で熱抵抗が著しく小さくなることが判った。した
がって本発明のヒートパイプは特に低熱人力時において
優れた性能を示すことが確認された。
発明のヒートパイプは従来のヒートパイプ（裸管）に比
べて一般に熱抵抗が小さく特に入力Ｐが５０Ｗ以下の低
入力下で熱抵抗が著しく小さくなることが判った。した
がって本発明のヒートパイプは特に低熱人力時において
優れた性能を示すことが確認された。
次に上記本発明の絶縁型ヒートバイブの使用例について
説明する。
説明する。
第６図は本発明の絶縁型ヒートパイプをサイリスク電力
用半導体の冷却器として組立てたものである。第一の金
属管（１）に多数のフィン（５）を多数挿着して放熱部
とし、第二の金属管はサイリスク（６）が取付けられ金
属ブロック（７）に挿入固着されて吸熱部となる。この
冷却器を複数台ＩＭｉとしてサイリスク冷却スタックに
組上げインバータへ使用した。
用半導体の冷却器として組立てたものである。第一の金
属管（１）に多数のフィン（５）を多数挿着して放熱部
とし、第二の金属管はサイリスク（６）が取付けられ金
属ブロック（７）に挿入固着されて吸熱部となる。この
冷却器を複数台ＩＭｉとしてサイリスク冷却スタックに
組上げインバータへ使用した。
なお本発明の応用例としては上記の他、フィンを挿着せ
ずにこの部分を水冷や油冷によってサイリスク冷却器と
して使用することも可能である。
ずにこの部分を水冷や油冷によってサイリスク冷却器と
して使用することも可能である。
この場合も電気的に絶縁されているため取扱いが容易で
あり、かつ冷却性能が向上するものである。
あり、かつ冷却性能が向上するものである。
さらに本発明のヒートパイプを単独として、吸熱部を変
圧器の巻線部に挿入し一方の放熱部により放熱すること
により変圧器の発生熱を除去できる。このように本発明
のヒートパイプは電気、電子機器の発生熱を冷却する用
途に適し、広範囲に応用できるものである。
圧器の巻線部に挿入し一方の放熱部により放熱すること
により変圧器の発生熱を除去できる。このように本発明
のヒートパイプは電気、電子機器の発生熱を冷却する用
途に適し、広範囲に応用できるものである。
〔効果）
以上に説明したように本発明によれば電気絶縁性を有し
、かつ吸熱性、放熱性の優れた電気絶縁型ヒートパイプ
が得られるもので工業上顕著な効果を奏するものである
。
、かつ吸熱性、放熱性の優れた電気絶縁型ヒートパイプ
が得られるもので工業上顕著な効果を奏するものである
。
第１図は本発明の一実施例に係る電気絶縁型ヒートパイ
プの一部断面図、第２図は第１図Ｂ−Ｂ’部の一部切欠
き斜視図、第３図は第１図のｃ−ｃ’部の一部切欠き斜
視図、第４図は本発明の電気絶縁型ヒートパイプの試験
方法を説明する概略図、第５図は本発明の電気絶縁型ヒ
ートパイプの性能を示す図、第６図は本発明の電気絶縁
型ヒートパイプを使用した一例を示す斜視図、第７図は
従来の電気絶縁型ヒートパイプの一部断面図、第８図は
第７図のＡ−Ａ’部の横断面図である。 １・・・第一の金属管、 ２・・・第二の金属管、 ３
・・・電気絶縁筒、 ４・・・矩形条溝、 ５・・・フ
ィン、６・・・サイリスク、 ７・・・金属ブロック
。
プの一部断面図、第２図は第１図Ｂ−Ｂ’部の一部切欠
き斜視図、第３図は第１図のｃ−ｃ’部の一部切欠き斜
視図、第４図は本発明の電気絶縁型ヒートパイプの試験
方法を説明する概略図、第５図は本発明の電気絶縁型ヒ
ートパイプの性能を示す図、第６図は本発明の電気絶縁
型ヒートパイプを使用した一例を示す斜視図、第７図は
従来の電気絶縁型ヒートパイプの一部断面図、第８図は
第７図のＡ−Ａ’部の横断面図である。 １・・・第一の金属管、 ２・・・第二の金属管、 ３
・・・電気絶縁筒、 ４・・・矩形条溝、 ５・・・フ
ィン、６・・・サイリスク、 ７・・・金属ブロック
。
Claims (1)
- 内面に多数の傾斜した条溝を有し、一端が円錐状または
半球状に絞られた第一の金属管と、内面に多数の交錯し
た条溝を有し、一端が円錐状または半球状に絞られた第
二の金属管とを電気絶縁筒を介して接合して連通管とし
、内部を脱気して電気絶縁液を一定量注入密封して成る
電気絶縁型ヒートパイプ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1096685A JPH02275294A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 電気絶縁型ヒートパイプ |
| PCT/JP1990/000146 WO1990009037A1 (en) | 1989-02-06 | 1990-02-06 | Electrically insulated heat pipe-type semiconductor cooling device |
| KR1019900702191A KR930005489B1 (ko) | 1989-02-06 | 1990-02-06 | 전기 절연형 히트 파이프식 반도체 냉각기 |
| EP90902690A EP0417299B1 (en) | 1989-02-06 | 1990-02-06 | Electrically insulated heat pipe-type semiconductor cooling device |
| DE69031929T DE69031929T2 (de) | 1989-02-06 | 1990-02-06 | Halbleiter-kühlanordnung vom elektrisch-isolierten wärmerohr-typ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1096685A JPH02275294A (ja) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | 電気絶縁型ヒートパイプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275294A true JPH02275294A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14171647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1096685A Pending JPH02275294A (ja) | 1989-02-06 | 1989-04-17 | 電気絶縁型ヒートパイプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02275294A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007066038A1 (fr) * | 2005-12-08 | 2007-06-14 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Dispositif de refroidissement a caloduc, pour machine electrique tournante |
-
1989
- 1989-04-17 JP JP1096685A patent/JPH02275294A/ja active Pending
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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