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JPH08227955A - ヒートパイプ式冷却装置 - Google Patents

ヒートパイプ式冷却装置

Info

Publication number
JPH08227955A
JPH08227955A JP7031891A JP3189195A JPH08227955A JP H08227955 A JPH08227955 A JP H08227955A JP 7031891 A JP7031891 A JP 7031891A JP 3189195 A JP3189195 A JP 3189195A JP H08227955 A JPH08227955 A JP H08227955A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
heat pipe
refrigerant
cooling device
heating element
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
JP7031891A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuhiro Sato
充宏 佐藤
Kazuaki Fukuda
和明 福田
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.)
Toshiba Corp
Toshiba Transport Engineering Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Transport Engineering Inc
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 Toshiba Corp, Toshiba Transport Engineering Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7031891A priority Critical patent/JPH08227955A/ja
Publication of JPH08227955A publication Critical patent/JPH08227955A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子等の発熱体の冷却効率を向上させ
るヒートパイプ式冷却装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 冷媒が封入されたヒートパイプ2a,2b,
2cと、ヒートパイプ2a,2b,2cの一端に挿着さ
れ、半導体素子5が押圧される受熱部ブロック3と、ヒ
ートパイプ2a,2b,2cの他端に挿着され、表面に
冷媒が封入された細管ヒートパイプ7が取りつけられた
放熱フィン6とを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冷媒の沸騰・凝縮の相変
化の作用により半導体素子等の発熱体を冷却するヒート
パイプ式冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年半導体素子等の冷却装置としては、
ヒートパイプ式冷却装置が広く用いられている。図4
は、従来のヒートパイプ式冷却装置を示す図で、図4
(a)はヒートパイプ式冷却装置の平面図、図4(b)
は図4(a)の側面図である。
【0003】図4においてヒートパイプ式冷却装置1
は、少量の液体(以下冷媒という)が封入されたヒート
パイプ2a,2b,2cの一端に、熱伝導性が優れた
銅、アルミニウム等の材料からなる受熱部ブロック3が
備えられ、他端には複数枚の放熱フィン4が取りつけら
れて構成されている。受熱部ブロック3には発熱体の一
例である半導体素子5が取りつけられている。
【0004】このようなヒートパイプ式冷却装置1を電
気車の床下に設置する場合は、放熱フィン4側を車両の
側面方向に配置し、外気温度が低く、電気車の走行時の
走行風により放熱を行うようにしている。そして受熱部
ブロック3側に対してヒートパイプ2a,2b,2cの
放熱フィン4側をわずかに上方にして取りつけられる。
【0005】半導体素子5から発生する熱は、受熱部ブ
ロック3を介してヒートパイプ2a,2b,2cへ伝わ
る。すると、ヒートパイプ2a,2b,2c内に封入さ
れている冷媒が沸騰して気化する。気体となった冷媒は
ヒートパイプ2a,2b,2c内部を放熱フィン4が取
りつけられた方向に上昇する。放熱フィン4は矢印Aに
示すように冷却風をうけ、冷媒は凝縮して熱を放熱フィ
ン4を通じて矢印Bに示すように外部へ放出する。液体
に戻った冷媒は、ヒートパイプ2a,2b,2cの傾斜
に沿って受熱部ブロック3方向へ戻る。この様に冷媒の
沸騰・凝縮作用により半導体素子5から発生する熱をう
ばい、そして外部へ放出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヒート
パイプ式冷却装置1においては、ヒートパイプ2bはヒ
ートパイプ2a,2cに比べて半導体素子5の直下にあ
たる部分に位置しているため、半導体素子5からの熱を
直接うけて負荷が大きくなる。半導体素子5から発生す
る熱が増大した場合、冷却効率を向上させるために、ヒ
ートパイプ2a,2b,2cの径を大きくしたり、ヒー
トパイプの本数を増やすことで対応していたが、ヒート
パイプ2a,2b,2cの径を大きくしたり、ヒートパ
イプの本数を増やせば、ヒートパイプ式冷却装置1の大
形化がすすみ、ますます半導体素子5の直下にあたる部
分に挿着されたヒートパイプにかかる負荷が大きく、両
端側のヒートパイプまでの熱拡散量が少なくなり、冷却
効率が悪くなるという問題が生じていた。
【0007】そこで本発明は上述した問題点を解決する
ためになされたもので、各ヒートパイプの負荷を均一化
させたり放熱フィン側の効率を向上させることにより、
半導体素子等の発熱体の冷却効率を向上させるヒートパ
イプ式冷却装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために請求項1に記載の発明は、冷媒が封入されたヒー
トパイプと、このヒートパイプの一端に挿着され、発熱
体が押圧される受熱部ブロックと、ヒートパイプの他端
に挿着され、表面に冷媒が封入されたヒートパイプが取
りつけられた放熱フィンとを有してなる。
【0009】又請求項2に記載の発明は、発熱体が押圧
される受熱部ブロックと、冷媒が封入され、一端が受熱
部ブロックに挿着された第1のヒートパイプと、冷媒が
封入され、一端が受熱部ブロックの発熱体が押圧された
直下に挿着され、断面積が第1のヒートパイプの断面積
よりも小さい第2のヒートパイプと、第1及び第2のヒ
ートパイプの他端に挿着された放熱フィンとを有してな
る。
【0010】さらに請求項3に記載の発明は、発熱体が
押圧される受熱部ブロックと、冷媒が封入され、一端が
受熱部ブロックの発熱体が押圧された押圧面の側面に挿
着された第1のヒートパイプと、冷媒が封入され、一端
が受熱部ブロックの押圧面の側面の発熱体が押圧された
直下に、第1のヒートパイプの押圧面からの位置よりも
離れた位置に挿着された第2のヒートパイプと、第1及
び第2のヒートパイプの他端に挿着された放熱フィンと
を有してなる。
【0011】
【作用】上述した構成により請求項1に記載の発明で
は、放熱フィンにヒートパイプを取りつけて冷媒を循環
させることにより、放熱フィンの表面全体で冷却するこ
とができるため、発熱体の冷却効率を向上させることが
できる。
【0012】又請求項2に記載の発明では、発熱体の直
下の第2のヒートパイプの断面積を他の第1のヒートパ
イプの断面積よりも小さくすることにより、第1のヒー
トパイプへの伝熱面積が広がるため、発熱体から発生す
る熱が拡散して第1のヒートパイプの冷却効率を向上さ
せることができる。
【0013】さらに請求項3に記載の発明では、発熱体
の直下の第2のヒートパイプを他の第1のヒートパイプ
の発熱体が押圧される押圧面からの位置よりも離れた位
置に配置することにより、第1のヒートパイプへの伝熱
面積が広がるため、発熱体から発生する熱が拡散して第
1のヒートパイプの冷却効率を向上させることができ
る。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説
明する。図1は請求項1に記載の発明の一実施例を示す
図で、図1(a)はヒートパイプ式冷却装置の平面図、
図1(b)は図1(a)の側面図、図1(c)は図1
(a)のX−X断面図である。
【0015】図1においてヒートパイプ式冷却装置20
は、少量の液体(以下冷媒という)が封入されたヒート
パイプ2a,2b,2cの一端に、熱伝導性が優れた
銅、アルミニウム等の材料からなる受熱部ブロック3が
備えられ、他端には複数枚の放熱フィン6が取りつけら
れて構成されている。受熱部ブロック3には発熱体の一
例である半導体素子5が取りつけられている。又放熱フ
ィン6にはその表面に少量の冷媒が封入された細管ヒー
トパイプ7がロー付けなどにより取りつけられている。
【0016】半導体素子5から発生する熱は、受熱部ブ
ロック3を介してヒートパイプ2a,2b,2cへ伝わ
る。すると、ヒートパイプ2a,2b,2c内に封入さ
れている冷媒が沸騰して気化する。気体となった冷媒は
ヒートパイプ2a,2b,2c内部を放熱フィン6が取
りつけられた方向に上昇する。放熱フィン6は矢印Aに
示すように冷却風をうける。又放熱フィン6には上述し
たように細管ヒートパイプ7が表面全域にわたって取り
つけられているため、内部の冷媒が循環している。従っ
てヒートパイプ2a,2b,2c内部を気化して上昇し
てきた冷媒は冷却風及び細管ヒートパイプ7内部を循環
している冷媒によって凝縮して、半導体素子5から発生
した熱を放熱フィン6を通じて矢印Bに示すように外部
へ放出する。液体に戻った冷媒は、ヒートパイプ2a,
2b,2cの傾斜に沿って受熱部ブロック3方向へ戻
る。この様に冷媒の沸騰・凝縮作用により半導体素子5
から発生する熱をうばい、そして外部へ放出する。
【0017】このように放熱フィン6に細管ヒートパイ
プ7を取りつけることにより、半導体素子5から発生す
る熱が増大した場合にも、放熱フィン6側の冷却効率を
向上させることにより、特にヒートパイプ式冷却装置20
を大形化することなく半導体素子5の冷却に寄与するこ
とができる。
【0018】図2は請求項2に記載の発明の一実施例を
示す図で、図2(a)はヒートパイプ式冷却装置の平面
図、図2(b)は図2(a)のY−Y断面図である。図
2においてヒートパイプ式冷却装置21は、少量の液体
(以下冷媒という)が封入されたヒートパイプ8a,8
b,8cの一端に、熱伝導性が優れた銅、アルミニウム
等の材料からなる受熱部ブロック3が備えられ、他端に
は複数枚の放熱フィン9が取りつけられて構成されてい
る。受熱部ブロック3には発熱体の一例である半導体素
子5が取りつけられている。半導体素子5の直下に挿着
されたヒートパイプ8bの断面積はその周囲に挿着され
たヒートパイプ8a,8cの断面積よりも小さく形成さ
れている。
【0019】半導体素子5から発生する熱は、受熱部ブ
ロック3を介してヒートパイプ8a,8b,8cへ伝わ
る。本実施例では半導体素子5の直下に挿着したヒート
パイプ8bの断面積、つまり容量が小さいため、その周
囲のヒートパイプ8a,8cへの伝熱面積が広がり、半
導体素子5から発生する熱が拡散する。従ってヒートパ
イプ8bへの熱伝導が集中せず、各ヒートパイプ8a,
8b,8cに熱が拡散されるため、冷却効率の向上を図
ることができる。このように各ヒートパイプ8a,8
b,8cに伝わった熱は、ヒートパイプ8a,8b,8
cの内部に封入された冷媒の沸騰・凝縮作用により外部
へ放出される。
【0020】図3は請求項3に記載の発明の一実施例を
示す図で、図3(a)はヒートパイプ式冷却装置の平面
図、図3(b)は図3(a)のZ−Z断面図である。図
3においてヒートパイプ式冷却装置22は、少量の液体
(以下冷媒という)が封入されたヒートパイプ10a,10
b,10cの一端に、熱伝導性が優れた銅、アルミニウム
等の材料からなる受熱部ブロック3が備えられ、他端に
は複数枚の放熱フィン11が取りつけられて構成されてい
る。受熱部ブロック3には発熱体の一例である半導体素
子5が取りつけられている。半導体素子5の直下に挿着
されたヒートパイプ10bの半導体素子5からの距離は、
その周囲に挿着されたヒートパイプ10a,10cの半導体
素子5からの距離よりも離れている。
【0021】半導体素子5から発生する熱は、受熱部ブ
ロック3を介してヒートパイプ10a,10b,10cへ伝わ
る。本実施例では半導体素子5の直下に挿着したヒート
パイプ10bはヒートパイプ10a,10cに比べて半導体素
子5から離れた位置に挿着されているため、その周囲の
ヒートパイプ10a,10cへの伝熱面積が広がり、半導体
素子5から発生する熱が拡散する。従ってヒートパイプ
10bへの熱伝導が集中せず、各ヒートパイプ10a,10
b,10cに熱が拡散されるため、冷却効率の向上を図る
ことができる。このように各ヒートパイプ10a,10b,
10cに伝わった熱は、ヒートパイプ10a,10b,10cの
内部に封入された冷媒の沸騰・凝縮作用により外部へ放
出される。
【0022】なお上述した各実施例では受熱部ブロック
に挿着されたヒートパイプの本数を3本の場合で説明し
たが、これに限られるわけではない。又半導体素子直下
のヒートパイプの断面形状は円形に限られず偏平形状と
することにより、半導体素子から距離を離してもよい。
更に各実施例を合わせることによっても同様の効果を得
ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に記載の発
明によれば、放熱フィンに細管ヒートパイプを取りつけ
て冷媒を循環させることにより、放熱フィンの表面全体
で冷却することができるため、発熱体の冷却効率を向上
させることができる。
【0024】又請求項2に記載の発明によれば、発熱体
の直下のヒートパイプの断面積をその周囲のヒートパイ
プの断面積よりも小さくすることにより、周囲のヒート
パイプへの伝熱面積が広がるため、発熱体から発生する
熱が拡散してヒートパイプの冷却効率を向上させること
ができる。
【0025】さらに請求項3に記載の発明によれば、発
熱体の直下のヒートパイプをその周囲のヒートパイプの
発熱体が押圧される押圧面からの位置よりも離れた位置
に配置することにより、周囲のヒートパイプへの伝熱面
積が広がるため、発熱体から発生する熱が拡散してヒー
トパイプの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に記載の発明のヒートパイプ式冷却装
置の一実施例を示す図である。
【図2】請求項2に記載の発明のヒートパイプ式冷却装
置の一実施例を示す図である。
【図3】請求項3に記載の発明のヒートパイプ式冷却装
置の一実施例を示す図である。
【図4】従来のヒートパイプ式冷却装置の一実施例を示
す図である。
【符号の説明】
2a,2b,2c,8a,8b,8c,10a,10b,10
c ヒートパイプ 3 受熱部ブロック 5 半導体素子 6,9,11 放熱フィン 7 細管ヒートパイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 和明 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒が封入されたヒートパイプと、 このヒートパイプの一端に挿着され、発熱体が押圧され
    る受熱部ブロックと、 前記ヒートパイプの他端に挿着され、表面に冷媒が封入
    されたヒートパイプが取りつけられた放熱フィンとを有
    するヒートパイプ式冷却装置。
  2. 【請求項2】 発熱体が押圧される受熱部ブロックと、 冷媒が封入され、一端が前記受熱部ブロックに挿着され
    た第1のヒートパイプと、 冷媒が封入され、一端が前記受熱部ブロックの前記発熱
    体が押圧された直下に挿着され、断面積が前記第1のヒ
    ートパイプの断面積よりも小さい第2のヒートパイプ
    と、 前記第1及び第2のヒートパイプの他端に挿着された放
    熱フィンとを有するヒートパイプ式冷却装置。
  3. 【請求項3】 発熱体が押圧される受熱部ブロックと、 冷媒が封入され、一端が前記受熱部ブロックの前記発熱
    体が押圧された押圧面の側面に挿着された第1のヒート
    パイプと、 冷媒が封入され、一端が前記受熱部ブロックの前記押圧
    面の側面の前記発熱体が押圧された直下に、前記第1の
    ヒートパイプの前記押圧面からの位置よりも離れた位置
    に挿着された第2のヒートパイプと、 前記第1及び第2のヒートパイプの他端に挿着された放
    熱フィンとを有するヒートパイプ式冷却装置。
JP7031891A 1995-02-21 1995-02-21 ヒートパイプ式冷却装置 Pending JPH08227955A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7031891A JPH08227955A (ja) 1995-02-21 1995-02-21 ヒートパイプ式冷却装置

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JP7031891A JPH08227955A (ja) 1995-02-21 1995-02-21 ヒートパイプ式冷却装置

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JPH08227955A true JPH08227955A (ja) 1996-09-03

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ID=12343654

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7031891A Pending JPH08227955A (ja) 1995-02-21 1995-02-21 ヒートパイプ式冷却装置

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JP (1) JPH08227955A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0376334A2 (en) * 1988-12-28 1990-07-04 Ask Corporation Non-asbestos inorganic hardened compositions and production method thereof
JP2015207586A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 富士通株式会社 放熱装置、電子機器、基地局装置
US12250792B2 (en) * 2021-10-20 2025-03-11 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Heat pipes of an electronic apparatus and method of manufacturing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0376334A2 (en) * 1988-12-28 1990-07-04 Ask Corporation Non-asbestos inorganic hardened compositions and production method thereof
JP2015207586A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 富士通株式会社 放熱装置、電子機器、基地局装置
US12250792B2 (en) * 2021-10-20 2025-03-11 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Heat pipes of an electronic apparatus and method of manufacturing the same

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