放熱器およびヒートパイプ
【課題】 ヒートパイプと放熱器を高性能化、薄型化、軽量化、安価な熱移動手段と放熱手段として提供することを目的とする。
【解決手段】 冷媒流路が複数形成された扁平プラスチック樹脂製の軽量で薄肉の連結した中空穴で構成されたチューブ外面で熱交換を行い、チューブ両端は封印されて、チューブ内部には作動流体が封入されて、管外流体と熱交換を行う為に、独立した複数のヒートパイプを備えた放熱器と熱発生減から熱移動する手段として、作動流体を加圧移動させる手段を備えてヒートパイプ端末から対向する端末に熱移動させるヒートパイプとした。
【効果】 本発明によると、熱移動を効率よく行うヒートパイプと放熱器をプラスチック樹脂で構成して、高性能化、薄型化、軽量化、安価、フレキシブルで電子部品の冷却や燃料電池、磁気冷凍、電気自動車など局部的に発生する大容量の熱を効率的に放熱可能とすると共に熱スイッチや放熱制御も可能とした。
【解決手段】 冷媒流路が複数形成された扁平プラスチック樹脂製の軽量で薄肉の連結した中空穴で構成されたチューブ外面で熱交換を行い、チューブ両端は封印されて、チューブ内部には作動流体が封入されて、管外流体と熱交換を行う為に、独立した複数のヒートパイプを備えた放熱器と熱発生減から熱移動する手段として、作動流体を加圧移動させる手段を備えてヒートパイプ端末から対向する端末に熱移動させるヒートパイプとした。
【効果】 本発明によると、熱移動を効率よく行うヒートパイプと放熱器をプラスチック樹脂で構成して、高性能化、薄型化、軽量化、安価、フレキシブルで電子部品の冷却や燃料電池、磁気冷凍、電気自動車など局部的に発生する大容量の熱を効率的に放熱可能とすると共に熱スイッチや放熱制御も可能とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプで例えば半導体のような小型の発熱体の冷却に好ましく用いる事ができる、放熱と熱移動及び熱移動制御可能な小型化、薄型化、フレキシブル、軽量化、安価な製品を提供する。
【背景技術】
【０００２】
半導体のような小型の発熱素子の冷却装置として使用されるヒートパイプとしてはヒートパイプの一端を受熱ブロックに挿入し、他端に通常アルミなどの放熱フィンを設け熱伝達率の小さい空気側の伝熱性能を補う目的で伝熱面の面積を増大させ送風ファンなどによる冷却が知られている。
【０００３】
ヒートパイプは、密封された空洞部を備えており、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移動により熱の輸送が行われ、熱の一部は、ヒートパイプを構成する容器を直接伝わって運ばれるが、大部分の熱は、作動流体による相変態と移動によって輸送される。
【０００４】
ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。そして、液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動する。このような作動流体の相変態や移動によって、熱の輸送がなされる。
【０００５】
近年、エレクトロニクス機器は、ＣＰＵ等の高出力、高集積の部品を内蔵して半導体素子等の各種電子部品は、集積度が極めて高くなり、高速で情報の演算、制御等の処理を行うので、多量の熱を発生する。高出力かつ高集積の部品である半導体素子等の熱を所定の位置に移動し冷却するために、銅・アルミニウム等の金属製のヒートパイプが一般的に用いられている。
【０００６】
特許文献１のようにヒートパイプ式ヒートシンクが開示されている。
【０００７】
しかしながら、図１２に示すように従来のヒートパイプ１２１は、伝熱性能を補う目的で伝熱面の面積を増大させるために図１２に示す、放熱フィン１２２がヒートパイプの一端に取り付けられており、一定の面積を必要として送風ファンで冷却する構造で外気取入れ口から筐体内に取り入れられた空気は、筐体内の発熱素子の熱によって昇温した空気が放熱フィンを冷却するため、放熱フィンの冷却効率が悪く、ヒートパイプの作動原理を確保するために、発熱素子等の発熱源が水平の位置またはヒートパイプの下側に位置するように配置する必要があり、高性能化、小型化並びに軽量化は困難である。
【０００８】
図１３によるとヒートパイプの端末に熱交換器を用いて、ヒートパイプからの冷媒は細管がその長手方向に交差する方向に１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、・・・、１３１ｎと複数並ぶように配列して面状部を形成し隣接する細管の間隙を直径の約２倍としたことにより管外流体と熱交換を行うものにおいて銅、アルミニウムなどの金属などにより構成して両端部にヘッダ部を備えてヘッダ管１１２ａ、１１２ｂを用い、細管群の両端部がヘッダ管１３２ａ、１３２ｂに連結されるように構成した場合には、コンパクトで熱伝達率の大きい細管熱交換器を構成して流体が流れるときの１本あたりの流量が小さくなり、圧力損失が小さくなるという効果が得られる。
【０００９】
特許文献２のように細管熱交換器およびそれを用いたヒートパイプが開示されている。
【００１０】
しかしながら、細管がその長手方向に交差する方向に複数並ぶように配列して面状部を形成しても冷却面積の増大による設置場所の制限や自然冷却による冷却能力では対応が難しくなり、細管群として１段だけの配列では非効率的であり、アルミや銅の金属パイプの細管で肉厚が０．１〜０．３ｍｍと薄いと劣化や腐食による影響も懸念される。
【００１１】
また、特許文献３によると図１４に示す強制振動型ヒートパイプ及びその設計方法によれば吸熱部（ＨＯＴ）と放熱部（ＣＯＬＤ）間を蛇行した閉ループ流路を形成して、ヒートパイプ本体として流路内に流体が封入されて放熱側端末にはバイブレーター（１４１）を設けて、１１２ａ方向より加圧すると流体は蛇行しながら１４２ｂに移行してバイブレーター（１４１）の加圧方向を１４２ｂとする事により作動すると流体は反対方向に押し戻される事を１／ｓ前後の周波数で繰り返す事により、流路に封入された流体は振動流として隣り合う流路内で逆位相となり、吸熱部（ＨＯＴ）から放熱部（ＣＯＬＤ）側に熱移動が行われて、銅に比べて概ね40倍程度の熱輸送が可能になり、ヒートパイプの構造として薄型化されて高効率化される。
【００１２】
しかしながら、部材として銅やアルミなどの金属を使用しており、ノートパソコンなどに応用して本体ケース部内のＣＰＵなどで発生した熱すべてを、本体外部に放熱するのは難しくケース部や他の電子部品などへの影響も考えられ、比較的、影響が少ない放熱手段としてＬＣＤ収納部側のケース内に設置する必要が生じるが、この場合、頻繁に行われるケースの開閉操作は金属でフレキシブル化したヒートパイプの対応は困難である。
【特許文献１】特開平８−３０６８３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９２７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のヒートパイプにおいては、銅、アルミなどの熱伝導性に優れた金属で形成され、両端が閉塞されたパイプからなるもので、内部に水などの作動液が封入されており片端は放熱の為のアルミ板などで構成されるフィン部が設けられているが単位容積あたりの熱交換能力が小さく、フィンの体積が大きくなるという問題があった。
【００１４】
本発明は、従来技術のヒートパイプを発展させて電子機器などに実装して半導体などからの受熱をヒートパイプで高効率に熱輸送させると共に移動した熱を効率よく放熱させて安価、フレキシブルでコンパクト、軽量な扁平形プラスックチューブを用いて熱移動を行うと共に放熱手段を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、複数の扁平形プラスチックチューブを配置させるピッチ間隔を、該扁平形プラスチックチューブの厚みの２倍から４倍として、扁平形プラスチックチューブ両端は閉塞されて、チューブ部内の壁面は親水性物質被膜、減圧されて凝縮性の作動流体を具備して、独立した複数のヒートパイプとして作用する。該扁平形プラスチックチューブ端末の一端は受熱面と放熱面を有する金属の平板に直角に交差して熱的に接続された事を備えた放熱器
【００１６】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部からの発熱を受熱する吸熱部と、対向する端末は放熱部として形成されて、細管流路は閉ループを備え、作動流体が封入されて、加圧機構により、作動流体に圧力を生じさせる事により、該扁平形プラスチックチューブ端末の吸熱部と放熱部間は流体の循環により、熱流体移動、熱移動時間の制御、熱流体移動のＯＮ、ＯＦＦ制御を可能とする事を特徴とするヒートパイプ。
【００１７】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部より受熱する吸熱部と、対向する端末の放熱部との間で蛇行する閉ループ流路を備えて、作動流体が封入されて、該作動流体に逆位相となる圧力を加圧機構により印加する事を特徴とするヒートパイプ。
【００１８】
前記放熱器又はヒートパイプが扁平形プラスチックチューブで構成した請求項１〜３のいずれかの記載を用いて構成したことを特徴とする放熱器およびヒートパイプ。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の放熱器によれば冷媒を流通させる扁平形チューブ断面の厚みを０．５ｍｍ以下として伝熱チューブをプラスチック部材で構成する事により軽量化、安価、生産性にすぐれる。
【００２０】
請求項１に記載の放熱器によれば、プラスチックチューブ面状部外面で受熱手段と放熱手段を有しており、フィンを必要としないので小型化、薄型化が可能になる。
【００２１】
請求項１に記載の放熱器によれば独立した複数の流体を流通させるプラスチックチューブで、受熱、放熱サイクルを構成する事により熱交換が高効率に行える。
【００２２】
請求項２に記載のヒートパイプによれば、プラスチック部材とする事により、肉厚を０．１ミリ程度の薄肉とした場合に熱伝導率は銅やアルミと比較しても差はなく軽量化も可能になる。
【００２３】
請求項２に記載のヒートパイプによれば、流体の移動を一方向に強制的に熱移動の高速化が可能でより大量の熱移動が可能となる。
【００２４】
請求項２に記載のヒートパイプによれば、流体の移動量を制御又は、ＯＮ、ＯＦＦ制御が可能となる。
【００２５】
請求項３に記載のヒートパイプによれば、ヒートパイプのフレキシブル化により熱移動が任意の位置に移動可能となる。
【００２６】
請求項４によれば、ヒートパイプと放熱器の組み合わせにより、高速な移動と放熱が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
実施の形態１．図１は第１の実施の形態のマルチヒートパイプを示す斜視図、図２は図１に示す扁平形プラスチックューブ（以下、単にチューブという）の断面図、図３は図２−１ａに示すチューブの要部拡大断面図を示し、図４は放熱器を横から見た断面図を示し、図５は放熱量と動力を示す特性図、図６はチューブ内の構造を示す断面図を示す。
【００２９】
本実施の形態の放熱器１は、図１に示すように、複数本のチューブ２と、所定のピッチ間隔で受熱面と放熱面を有する各チューブ２の一端部を受熱平板３の放熱面に一端が直角に交差して熱的に接続、固定されて、図４に示す熱伝導性接着剤などにより、接合されており、対向する端面は開放されている。
【００３０】
本発明に使用される、チューブ２はポリカーボネート樹脂、ＰＯＭ、ＡＢＳ、ナイロン、ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ等の汎用プラスチックはもちろん、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂−スチレン系樹脂−ポリアミド系樹脂混合樹脂、フッ素系樹脂および、ポリカーボネート系樹脂から成る群から選ばれる少なくとも１種の樹脂で溶融して得られる樹脂組成物を押出成形される。
【００３１】
この放熱器１の、各チューブ２は図６に示す細管流路５は各々独立して両端末は閉じてチューブ２内面は減圧されて、適量の作動流体が封入されており、作動流体8として、水、変圧器油、パーフロロカーボンなどの熱輸送媒体、アルコール、シリコンオイル、及び代替フロン系冷媒などを好ましく用いることができるが、本発明ではエタノールを用いているが、これらのみに限定されるものではなく水を含む冷媒など、各種の気体、液体冷媒であってもよい。
【００３２】
図６において、チューブ２は複数の細管断面を中空形状とした長尺状を、なすチューブ２で約０．５ｍｍ幅の断面部は、作動流体８の伝熱性能を向上させて、細管流路５の壁面１０は親水性処理として無機酸化物の二酸化珪素などをスパッタリング法による成膜を行う。
【００３３】
また、図４においてチューブ２の一端部は受熱平板３の放熱面に設けられた凹状の溝部４に挿入されて熱伝導の高い接着剤７で固定されて受熱平板３とチューブ２間は熱的に接続された構造として、チューブ２は一定のピッチ間隔でチューブ２は配列されて、受熱平板３からチューブ２に伝熱され、受熱平板３の下部面は半導体（図時せず）等よりの吸熱部である。
【００３４】
また、図２は細管断面形状が内径０．５φ以下の中空丸穴１Ｃ、または、中空楕円穴１ｄ、または、０．５×０．５ｍｍ以下の中空角穴１ａ、または、中空長角穴、または、外周面に凹凸部を有した中空穴１ｂ、または、星形形状穴１ｅで形成されて、中空穴は２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・、２ｎ（ｎは２以上の整数）によって平面状に形成された面状部を形成する。
【００３５】
なお、本実施の形態の放熱器１においては、図６に示した前記流体８と熱交換する伝熱面９の材質を、プラスチックとしてチューブ２の外面で構成している。
【００３６】
伝熱面９をチューブ２の外面のみによって図３に示すように、各プラスチックチューブ２を配置させるピッチ間隔（以下、単にピッチＰという）を、該チューブ２の厚みＴの２倍から４倍としている。
【００３７】
チューブ２を配置させるピッチＰを該チューブ２の厚みＴの２倍から４倍とすると、空気側熱伝達率をより一層向上させることができ、極めて高い熱交換効率を発揮させることができる。
【００３８】
図５は、チューブ間隔（ピッチＰ）をチューブ２の厚さＴで割った値（ＰＴ）に対する放熱量と動力（ファン動力）との比（放熱量／動力）の変化を示す特性図であり、縦軸は放熱量と動力の比で、数字が大きいほど熱交換率良く、横軸はＰＴを示す。
【００３９】
この特性図からわかるように、前記ＰＴを２から４の間に設定すれば、熱交換効率を大幅に高めることができる。
【００４０】
上記第１の実施の形態における細管の肉厚は特に限定されるものではないが、圧力損失を少なくする意味ではできるだけ薄い方が好ましいが、実際には、耐管内圧力、耐熱温度、製造技術上の面などから、例えば肉厚約０．１〜０．２ｍｍ程度のものを好ましく用いることができて、従来の銅やアルミなどの金属と熱伝導性能において差はなくなりプラスチック樹脂で構成する事が可能になる。
【００４１】
また、本実施の形態の放熱器１においては、チューブ２の厚みを０．５ｍｍ以下とすれば、０．５ｍｍ超とした場合に比べてチューブ２の本数が増え、該チューブ２に形成された流路５の総断面積を充分に確保でき、冷媒の流通抵抗を大幅に低減させることができる。
【００４２】
図１に示す受熱平板３の放熱面に設けられた、チューブ２は図６に示す、細管流路５は独立して各々単独のヒートパイプとして動作して、受熱平板３の放熱面より一定の温度に達した段階で各々のヒートパイプ内の流体８は相変態と移動により、上部端末１１ｂに到達し、外部に設けられた電動ファン（図時せず）により、流体８はチューブ２の伝熱面より冷却される。
【００４３】
冷却されて一定温度以下になった、ヒートパイプ内の流体８は液相状態となり、親水性処理した壁面１０を伝わって受熱平板３の放熱面１１ａに到達する。
【００４４】
前記ヒートパイプ１は流体８の相変態と移動によって、熱の移動がなされる。
【００４５】
したがって、図１に示す、本実施の形態の放熱器１によれば、プラスチック樹脂素材にすることから、より一層の高性能化、小型化、及び軽量化を実現できる。
【００４６】
上記により５ｃｍ×５ｃｍ程の面に独立した複数のチューブを並列に一定のピッチで配置すると、複数の独立したヒートパイプとして作用することにより熱を効果的に放熱する。
【実施例２】
【００４７】
実施の形態２．図７ａは本発明の実施の形態２に係るヒートパイプ７を上面よりの断面図、７ｂは側面よりの断面図、図８は斜視断面図でヒートパイプ７全体はプラスチック樹脂で構成されて、図８に示した流体と熱交換する伝熱面の壁１４を、チューブ外面で構成して、図７ａより使用されるチューブ１２はポリカーボネート樹脂、ＰＯＭ、ＡＢＳ、ナイロン、ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ等の汎用プラスチックはもちろん、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂−スチレン系樹脂−ポリアミド系樹脂混合樹脂、フッ素系樹脂および、ポリカーボネート系樹脂から成る群から選ばれる少なくとも１種の樹脂で溶融して得られる樹脂組成物を押出成形される。
【００４８】
図８に示すチューブ１２は複数の直線流路１５を備えて、直線流路数は中心点１３より吸熱側流路１６ａと、放熱側流路１６ｂに流路を均等に分配されて閉ループを形成される構造として、流路断面形状は図２に示す内径０．５φ以下の中空丸穴１Ｃ、または、中空楕円穴１ｄ、または、０．５×０．５ｍｍ以下の中空角穴１ａ、または、中空長角穴、または、外周面に凹凸部を有した中空穴１ｂ、または、星形形状穴１ｅで形成されて、中空穴は２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・、２ｎ（ｎは２以上の整数）によって平面状に形成された面状部とした。
【００４９】
また、本実施の形態２のヒートパイプ７は、チューブの肉厚を０．１〜０．２ｍｍと薄肉としており、従来の銅やアルミなどの金属と熱伝導性能において差はなくなり、プラスチック樹脂で構成する事が可能になり、冷媒２１と熱交換する伝熱面を、図８で示す細管を仕切る壁面１４で伝熱作用を構成している。
【００５０】
このヒートパイプ７の、流路内１５には冷媒２１が封入されており、冷媒21として、水、変圧器油、パーフロロカーボンなどの熱輸送媒体、アルコール、シリコンオイル、及び代替フロン系冷媒などを好ましく用いることができるが、本発明ではエタノールを用いているが、これらのみに限定されるものではなく水を含む冷媒など、各種の気体、液体冷媒であってもよい。
【００５１】
図９及び図８に示す、加圧機構２２は、液入口部２０ｂ‘と１６ａ及び液出口部２０ａ’と１６ｂが接続されて、ピストン方式やダイアフラム方式（図示せず）等によるポンプの、発生圧力により加圧して、図８に示す冷媒２１をポンプで、閉ループ内を循環１９（１７ａ〜１７ｂ）させることにより、図７ｂに示す高温の冷媒２１をチューブ端末１８ａから対向する端末１８ｂに移動して、アルミや銅などの熱伝導性の優れた金属の平板２５ｂに伝熱される。
【００５２】
また、図７ｂに示した平板２５ｂに伝熱された熱は、外部に設ける放熱手段（図示省略）と熱的に接続される事により、移動された熱は放熱処理されて、冷媒２１は吸熱側18ａに移動する閉ループを構成している。
【００５３】
また、図１４に示すヒートパイプ１４０では、冷媒（矢印方向）を蛇行させて閉ループとする場合に循環ではなく、冷媒（矢印方向）を一定間隔の距離を加圧機構（図示せず）より、圧力を加えて流体方向１４２ａと１４２ｂの方向に対して反復振動させて高温のＨＯＴ側からＣＯＬＤ側へ熱移動をして放熱する。この場合は流体（矢印方向）に伝熱された熱はチューブの直線流路の壁面と流体（矢印方向）を伝熱体としてＨＯＴ側に熱移動する。
【００５４】
冷媒２１に圧力を生じさせる加圧機構２２の流体液出口部２０ａ‘と液入口部２０ｂ‘は図７ａに示したチューブ１２の２０ａと２０ｂに接続されて、図９に示したピストン方式やダイアフラム方式などの圧力ポンプ２２を、電源投入により、動作させる事によって、流体に圧力を加える事で作動流体とする事が可能である
【００５５】
圧力を加えるポンプにおいては、ノートパソコン等、省スペースを要する場合は圧電方式やダイアフラム等が有利であり、高速移動等を要する場合はピストン方式等、使用用途により加圧手段は選択する。
【００５６】
上記により、ヒートパイプ７による熱移動は、圧力ポンプの吐出圧力、又は、ポンプ動作時間を変化させる事により、熱移動時間の制御も可能になる。
【００５７】
また、圧力ポンプの動作を外部制御信号により、ＯＮ、ＯＦＦする事により、熱スイッチとして、制御も可能になる
【実施例３】
【００５８】
実施の形態３. 図１０は本発明の模式的に示す斜視図であり、ヒートパイプ７に示すノートパソコン２３に応用して、ＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細は省略）よりの発熱をヒートパイプ７の吸熱部側に設けられた熱伝導の優れた平板（図示省略）間をシリコングリース等で密着させて固定する。
【００５９】
熱移動方向としてパソコン本体側はＨＤＤ（図示せず）や半導体が収納されており、熱的な影響を避けてＬＣＤ（図示省略）が収納されているケースカバー側に熱移動している。
【００６０】
圧力ポンプ電源（詳細は省略）としてＤＣ１．５Ｖ〜５Ｖ前後で０．５／ｓ〜１／ｓの周波数及び電圧を印加する事によりヒートパイプ７内の流体は移動される。
【００６１】
ヒートパイプ７の放熱側（図示は省略）には放熱手段としてケースカバー側のスペースは限られている為に従来、応用されているアルミフィン２７などの厚みを薄くして放熱させる。
【００６２】
この時に自然放熱、もしくは小型電動ファン（図示省略）などによる強制的な放熱手段により、排熱は矢印２９より筐体外に放出させる。
【００６３】
ノートパソコンの場合は本体部とケースカバー部はチルト構造により折りたたみが可能な構造であるが、本発明のヒートパイプ７によればプラスチック部材の選択によりフレキシブル構造２８のヒートパイプ７とする事が可能である。
【００６４】
実施の形態４．図１１は本発明の実施の形態１に係る放熱器１および、実施の形態２に係るヒートパイプ７を一体化して発熱体の冷却に利用した例を模式的に示す斜視図である。
【００６５】
図１１において、例えばパソコンなど各種電子制御装置などの電子機器内の筐体３０の内部に発熱体であるＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細図示省略）が収容されている。
【００６６】
ＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細図示省略）とヒートパイプ７は熱的に結合して設けられた平板２５ａと圧接して取り付けられるが、 熱伝導を高める為にＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細図示省略）と平板２５ａの接触部にはシリコングリースなどを塗布して密着させて、熱伝導を向上させて固定される事として取り付ける。
【００６７】
ヒートパイプ７のチューブはプラスチック製でフレキシブルな構造であり、筐体３０内の任意の位置に曲げた形状でも配置が可能であり、チューブの厚みも０．５ｍｍと薄型で設置面積も少なく、筐体３０内に配置する事が可能である。
【００６８】
図１１に示すヒートパイプ７内部には図８に示す冷媒２１として、エタノール、アンモニアや水などが適量封入されており（図示省略）図１１に示すＣＰＵ２４よりの発熱は、ヒートパイプ７内の冷媒２１に、ポンプ２２（詳細は省略）で、加圧されて、冷媒２１は対向するヒートパイプの放熱側端末に移動する閉ループとする。
【００６９】
この時、放熱側端末に移動した高温の冷媒２１は放熱側端末に設けられた伝熱性の高い銅やアルミなどの素材で構成された平板（図示省略）より放熱器１に熱伝導されて、並列した複数のチューブ方向より電動ファン３２などにより、複数のチューブ２は外気と熱交換を行い、排熱は矢印３３で示す筐体３０に設けられた通気穴より排出されて熱交換が行われる。
【００７０】
この時、ヒートパイプ７はフレキシブル構造であり、筐体３０内の任意の位置に設置可能である。
【００７１】
上記のように構成された実施の形態４においては、比較的大容量の熱移動及び熱交換が可能であり、プラスチック素材の選択やヒートパイプ７内の作動流体の移動量や移動スピードなどの設計において大容量の放熱回路構成とする事も可能である。
【００７２】
上記の様に、実施の形態１で示した放熱器１の動作により単位体積あたりの熱交換量を増大できるため、ヒートパイプの放熱能力の増大、ひいてはＣＰＵ２４の大容量化が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第一の実施の形態の放熱器を示す斜視図である。
【図２】図１に示すチューブのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２に示すチューブの拡大断面図である。
【図４】図１に示す側面からの断面図である。
【図５】チューブ間隔（ピッチＰ）をチューブの厚さＴで割った値（ＰＴ）に対する放熱量と動力（ファン動力）との比（放熱量／動力）の変化を示す特性図第２−１の実施の形態の熱交換器を示す斜視図である。
【図６】図１に示すチューブの模式図である。
【図７】第２の実施の形態のヒートパイプの正面と側面からの断面図である。
【図８】第２の実施のヒートパイプの模式図である。
【図９】第２の実施の圧力ポンプの一例である。
【図１０】第２の実施の形態の筐体内に放熱器とヒートパイプ応用の斜視図である。
【図１１】第３の実施の形態の筐体内に放熱器とヒートパイプ応用の斜視図である。
【図１２】参考文献１のヒートパイプの構成図である。
【図１３】参考文献２の細管群熱交換器の斜視図である。
【図１４】参考文献３のヒートパイプの断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 放熱器
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ チューブ穴断面
２ チューブ
２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・、２ｎ 中空穴の面上部
３ 受熱平板
４ 溝部
５ 細管流路
６ 受熱平板の受熱側
７ａ、７ｂ ヒートパイプ断面
８ 作動流体
９ チューブ伝熱面
１０ 細管壁面
１１ａ、１１ｂ 端末
１２ ヒートパイプ用チューブ
１３ 流路数の中心点
１４ 流路壁面
１５ 直線流路
１６ａ、１６ｂ 吸熱、放熱流路 、
１７ａ、１７ｂ 流体方向
１８ａ、１８ｂ
１９ 冷媒の循環方向
２０ａ、２０ａ ヒートパイプの入、出流路
２１ 冷媒
２２ 加圧機構
２３ ノートパソコン
２４ ＣＰＵ
２５ａ、２５ｂ 平板
２６ 通気穴
２７ アルミ製のフィン
２８ ヒートパイプのフレキシブル構造
２９ ケースカバーよりの排熱方向
３０ パソコン筐体
３１ 熱伝導用平板
３２ 電動ファン
３３ 排熱の流出方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートパイプで例えば半導体のような小型の発熱体の冷却に好ましく用いる事ができる、放熱と熱移動及び熱移動制御可能な小型化、薄型化、フレキシブル、軽量化、安価な製品を提供する。
【背景技術】
【０００２】
半導体のような小型の発熱素子の冷却装置として使用されるヒートパイプとしてはヒートパイプの一端を受熱ブロックに挿入し、他端に通常アルミなどの放熱フィンを設け熱伝達率の小さい空気側の伝熱性能を補う目的で伝熱面の面積を増大させ送風ファンなどによる冷却が知られている。
【０００３】
ヒートパイプは、密封された空洞部を備えており、その空洞部に収容された作動流体の相変態と移動により熱の輸送が行われ、熱の一部は、ヒートパイプを構成する容器を直接伝わって運ばれるが、大部分の熱は、作動流体による相変態と移動によって輸送される。
【０００４】
ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側では、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。そして、液相に戻った作動流体は再び吸熱側に移動する。このような作動流体の相変態や移動によって、熱の輸送がなされる。
【０００５】
近年、エレクトロニクス機器は、ＣＰＵ等の高出力、高集積の部品を内蔵して半導体素子等の各種電子部品は、集積度が極めて高くなり、高速で情報の演算、制御等の処理を行うので、多量の熱を発生する。高出力かつ高集積の部品である半導体素子等の熱を所定の位置に移動し冷却するために、銅・アルミニウム等の金属製のヒートパイプが一般的に用いられている。
【０００６】
特許文献１のようにヒートパイプ式ヒートシンクが開示されている。
【０００７】
しかしながら、図１２に示すように従来のヒートパイプ１２１は、伝熱性能を補う目的で伝熱面の面積を増大させるために図１２に示す、放熱フィン１２２がヒートパイプの一端に取り付けられており、一定の面積を必要として送風ファンで冷却する構造で外気取入れ口から筐体内に取り入れられた空気は、筐体内の発熱素子の熱によって昇温した空気が放熱フィンを冷却するため、放熱フィンの冷却効率が悪く、ヒートパイプの作動原理を確保するために、発熱素子等の発熱源が水平の位置またはヒートパイプの下側に位置するように配置する必要があり、高性能化、小型化並びに軽量化は困難である。
【０００８】
図１３によるとヒートパイプの端末に熱交換器を用いて、ヒートパイプからの冷媒は細管がその長手方向に交差する方向に１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ、・・・、１３１ｎと複数並ぶように配列して面状部を形成し隣接する細管の間隙を直径の約２倍としたことにより管外流体と熱交換を行うものにおいて銅、アルミニウムなどの金属などにより構成して両端部にヘッダ部を備えてヘッダ管１１２ａ、１１２ｂを用い、細管群の両端部がヘッダ管１３２ａ、１３２ｂに連結されるように構成した場合には、コンパクトで熱伝達率の大きい細管熱交換器を構成して流体が流れるときの１本あたりの流量が小さくなり、圧力損失が小さくなるという効果が得られる。
【０００９】
特許文献２のように細管熱交換器およびそれを用いたヒートパイプが開示されている。
【００１０】
しかしながら、細管がその長手方向に交差する方向に複数並ぶように配列して面状部を形成しても冷却面積の増大による設置場所の制限や自然冷却による冷却能力では対応が難しくなり、細管群として１段だけの配列では非効率的であり、アルミや銅の金属パイプの細管で肉厚が０．１〜０．３ｍｍと薄いと劣化や腐食による影響も懸念される。
【００１１】
また、特許文献３によると図１４に示す強制振動型ヒートパイプ及びその設計方法によれば吸熱部（ＨＯＴ）と放熱部（ＣＯＬＤ）間を蛇行した閉ループ流路を形成して、ヒートパイプ本体として流路内に流体が封入されて放熱側端末にはバイブレーター（１４１）を設けて、１１２ａ方向より加圧すると流体は蛇行しながら１４２ｂに移行してバイブレーター（１４１）の加圧方向を１４２ｂとする事により作動すると流体は反対方向に押し戻される事を１／ｓ前後の周波数で繰り返す事により、流路に封入された流体は振動流として隣り合う流路内で逆位相となり、吸熱部（ＨＯＴ）から放熱部（ＣＯＬＤ）側に熱移動が行われて、銅に比べて概ね40倍程度の熱輸送が可能になり、ヒートパイプの構造として薄型化されて高効率化される。
【００１２】
しかしながら、部材として銅やアルミなどの金属を使用しており、ノートパソコンなどに応用して本体ケース部内のＣＰＵなどで発生した熱すべてを、本体外部に放熱するのは難しくケース部や他の電子部品などへの影響も考えられ、比較的、影響が少ない放熱手段としてＬＣＤ収納部側のケース内に設置する必要が生じるが、この場合、頻繁に行われるケースの開閉操作は金属でフレキシブル化したヒートパイプの対応は困難である。
【特許文献１】特開平８−３０６８３６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９２７４号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のヒートパイプにおいては、銅、アルミなどの熱伝導性に優れた金属で形成され、両端が閉塞されたパイプからなるもので、内部に水などの作動液が封入されており片端は放熱の為のアルミ板などで構成されるフィン部が設けられているが単位容積あたりの熱交換能力が小さく、フィンの体積が大きくなるという問題があった。
【００１４】
本発明は、従来技術のヒートパイプを発展させて電子機器などに実装して半導体などからの受熱をヒートパイプで高効率に熱輸送させると共に移動した熱を効率よく放熱させて安価、フレキシブルでコンパクト、軽量な扁平形プラスックチューブを用いて熱移動を行うと共に放熱手段を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、複数の扁平形プラスチックチューブを配置させるピッチ間隔を、該扁平形プラスチックチューブの厚みの２倍から４倍として、扁平形プラスチックチューブ両端は閉塞されて、チューブ部内の壁面は親水性物質被膜、減圧されて凝縮性の作動流体を具備して、独立した複数のヒートパイプとして作用する。該扁平形プラスチックチューブ端末の一端は受熱面と放熱面を有する金属の平板に直角に交差して熱的に接続された事を備えた放熱器
【００１６】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部からの発熱を受熱する吸熱部と、対向する端末は放熱部として形成されて、細管流路は閉ループを備え、作動流体が封入されて、加圧機構により、作動流体に圧力を生じさせる事により、該扁平形プラスチックチューブ端末の吸熱部と放熱部間は流体の循環により、熱流体移動、熱移動時間の制御、熱流体移動のＯＮ、ＯＦＦ制御を可能とする事を特徴とするヒートパイプ。
【００１７】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部より受熱する吸熱部と、対向する端末の放熱部との間で蛇行する閉ループ流路を備えて、作動流体が封入されて、該作動流体に逆位相となる圧力を加圧機構により印加する事を特徴とするヒートパイプ。
【００１８】
前記放熱器又はヒートパイプが扁平形プラスチックチューブで構成した請求項１〜３のいずれかの記載を用いて構成したことを特徴とする放熱器およびヒートパイプ。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の放熱器によれば冷媒を流通させる扁平形チューブ断面の厚みを０．５ｍｍ以下として伝熱チューブをプラスチック部材で構成する事により軽量化、安価、生産性にすぐれる。
【００２０】
請求項１に記載の放熱器によれば、プラスチックチューブ面状部外面で受熱手段と放熱手段を有しており、フィンを必要としないので小型化、薄型化が可能になる。
【００２１】
請求項１に記載の放熱器によれば独立した複数の流体を流通させるプラスチックチューブで、受熱、放熱サイクルを構成する事により熱交換が高効率に行える。
【００２２】
請求項２に記載のヒートパイプによれば、プラスチック部材とする事により、肉厚を０．１ミリ程度の薄肉とした場合に熱伝導率は銅やアルミと比較しても差はなく軽量化も可能になる。
【００２３】
請求項２に記載のヒートパイプによれば、流体の移動を一方向に強制的に熱移動の高速化が可能でより大量の熱移動が可能となる。
【００２４】
請求項２に記載のヒートパイプによれば、流体の移動量を制御又は、ＯＮ、ＯＦＦ制御が可能となる。
【００２５】
請求項３に記載のヒートパイプによれば、ヒートパイプのフレキシブル化により熱移動が任意の位置に移動可能となる。
【００２６】
請求項４によれば、ヒートパイプと放熱器の組み合わせにより、高速な移動と放熱が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
実施の形態１．図１は第１の実施の形態のマルチヒートパイプを示す斜視図、図２は図１に示す扁平形プラスチックューブ（以下、単にチューブという）の断面図、図３は図２−１ａに示すチューブの要部拡大断面図を示し、図４は放熱器を横から見た断面図を示し、図５は放熱量と動力を示す特性図、図６はチューブ内の構造を示す断面図を示す。
【００２９】
本実施の形態の放熱器１は、図１に示すように、複数本のチューブ２と、所定のピッチ間隔で受熱面と放熱面を有する各チューブ２の一端部を受熱平板３の放熱面に一端が直角に交差して熱的に接続、固定されて、図４に示す熱伝導性接着剤などにより、接合されており、対向する端面は開放されている。
【００３０】
本発明に使用される、チューブ２はポリカーボネート樹脂、ＰＯＭ、ＡＢＳ、ナイロン、ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ等の汎用プラスチックはもちろん、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂−スチレン系樹脂−ポリアミド系樹脂混合樹脂、フッ素系樹脂および、ポリカーボネート系樹脂から成る群から選ばれる少なくとも１種の樹脂で溶融して得られる樹脂組成物を押出成形される。
【００３１】
この放熱器１の、各チューブ２は図６に示す細管流路５は各々独立して両端末は閉じてチューブ２内面は減圧されて、適量の作動流体が封入されており、作動流体8として、水、変圧器油、パーフロロカーボンなどの熱輸送媒体、アルコール、シリコンオイル、及び代替フロン系冷媒などを好ましく用いることができるが、本発明ではエタノールを用いているが、これらのみに限定されるものではなく水を含む冷媒など、各種の気体、液体冷媒であってもよい。
【００３２】
図６において、チューブ２は複数の細管断面を中空形状とした長尺状を、なすチューブ２で約０．５ｍｍ幅の断面部は、作動流体８の伝熱性能を向上させて、細管流路５の壁面１０は親水性処理として無機酸化物の二酸化珪素などをスパッタリング法による成膜を行う。
【００３３】
また、図４においてチューブ２の一端部は受熱平板３の放熱面に設けられた凹状の溝部４に挿入されて熱伝導の高い接着剤７で固定されて受熱平板３とチューブ２間は熱的に接続された構造として、チューブ２は一定のピッチ間隔でチューブ２は配列されて、受熱平板３からチューブ２に伝熱され、受熱平板３の下部面は半導体（図時せず）等よりの吸熱部である。
【００３４】
また、図２は細管断面形状が内径０．５φ以下の中空丸穴１Ｃ、または、中空楕円穴１ｄ、または、０．５×０．５ｍｍ以下の中空角穴１ａ、または、中空長角穴、または、外周面に凹凸部を有した中空穴１ｂ、または、星形形状穴１ｅで形成されて、中空穴は２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・、２ｎ（ｎは２以上の整数）によって平面状に形成された面状部を形成する。
【００３５】
なお、本実施の形態の放熱器１においては、図６に示した前記流体８と熱交換する伝熱面９の材質を、プラスチックとしてチューブ２の外面で構成している。
【００３６】
伝熱面９をチューブ２の外面のみによって図３に示すように、各プラスチックチューブ２を配置させるピッチ間隔（以下、単にピッチＰという）を、該チューブ２の厚みＴの２倍から４倍としている。
【００３７】
チューブ２を配置させるピッチＰを該チューブ２の厚みＴの２倍から４倍とすると、空気側熱伝達率をより一層向上させることができ、極めて高い熱交換効率を発揮させることができる。
【００３８】
図５は、チューブ間隔（ピッチＰ）をチューブ２の厚さＴで割った値（ＰＴ）に対する放熱量と動力（ファン動力）との比（放熱量／動力）の変化を示す特性図であり、縦軸は放熱量と動力の比で、数字が大きいほど熱交換率良く、横軸はＰＴを示す。
【００３９】
この特性図からわかるように、前記ＰＴを２から４の間に設定すれば、熱交換効率を大幅に高めることができる。
【００４０】
上記第１の実施の形態における細管の肉厚は特に限定されるものではないが、圧力損失を少なくする意味ではできるだけ薄い方が好ましいが、実際には、耐管内圧力、耐熱温度、製造技術上の面などから、例えば肉厚約０．１〜０．２ｍｍ程度のものを好ましく用いることができて、従来の銅やアルミなどの金属と熱伝導性能において差はなくなりプラスチック樹脂で構成する事が可能になる。
【００４１】
また、本実施の形態の放熱器１においては、チューブ２の厚みを０．５ｍｍ以下とすれば、０．５ｍｍ超とした場合に比べてチューブ２の本数が増え、該チューブ２に形成された流路５の総断面積を充分に確保でき、冷媒の流通抵抗を大幅に低減させることができる。
【００４２】
図１に示す受熱平板３の放熱面に設けられた、チューブ２は図６に示す、細管流路５は独立して各々単独のヒートパイプとして動作して、受熱平板３の放熱面より一定の温度に達した段階で各々のヒートパイプ内の流体８は相変態と移動により、上部端末１１ｂに到達し、外部に設けられた電動ファン（図時せず）により、流体８はチューブ２の伝熱面より冷却される。
【００４３】
冷却されて一定温度以下になった、ヒートパイプ内の流体８は液相状態となり、親水性処理した壁面１０を伝わって受熱平板３の放熱面１１ａに到達する。
【００４４】
前記ヒートパイプ１は流体８の相変態と移動によって、熱の移動がなされる。
【００４５】
したがって、図１に示す、本実施の形態の放熱器１によれば、プラスチック樹脂素材にすることから、より一層の高性能化、小型化、及び軽量化を実現できる。
【００４６】
上記により５ｃｍ×５ｃｍ程の面に独立した複数のチューブを並列に一定のピッチで配置すると、複数の独立したヒートパイプとして作用することにより熱を効果的に放熱する。
【実施例２】
【００４７】
実施の形態２．図７ａは本発明の実施の形態２に係るヒートパイプ７を上面よりの断面図、７ｂは側面よりの断面図、図８は斜視断面図でヒートパイプ７全体はプラスチック樹脂で構成されて、図８に示した流体と熱交換する伝熱面の壁１４を、チューブ外面で構成して、図７ａより使用されるチューブ１２はポリカーボネート樹脂、ＰＯＭ、ＡＢＳ、ナイロン、ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ等の汎用プラスチックはもちろん、ポリエーテルイミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファィド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂−スチレン系樹脂−ポリアミド系樹脂混合樹脂、フッ素系樹脂および、ポリカーボネート系樹脂から成る群から選ばれる少なくとも１種の樹脂で溶融して得られる樹脂組成物を押出成形される。
【００４８】
図８に示すチューブ１２は複数の直線流路１５を備えて、直線流路数は中心点１３より吸熱側流路１６ａと、放熱側流路１６ｂに流路を均等に分配されて閉ループを形成される構造として、流路断面形状は図２に示す内径０．５φ以下の中空丸穴１Ｃ、または、中空楕円穴１ｄ、または、０．５×０．５ｍｍ以下の中空角穴１ａ、または、中空長角穴、または、外周面に凹凸部を有した中空穴１ｂ、または、星形形状穴１ｅで形成されて、中空穴は２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・、２ｎ（ｎは２以上の整数）によって平面状に形成された面状部とした。
【００４９】
また、本実施の形態２のヒートパイプ７は、チューブの肉厚を０．１〜０．２ｍｍと薄肉としており、従来の銅やアルミなどの金属と熱伝導性能において差はなくなり、プラスチック樹脂で構成する事が可能になり、冷媒２１と熱交換する伝熱面を、図８で示す細管を仕切る壁面１４で伝熱作用を構成している。
【００５０】
このヒートパイプ７の、流路内１５には冷媒２１が封入されており、冷媒21として、水、変圧器油、パーフロロカーボンなどの熱輸送媒体、アルコール、シリコンオイル、及び代替フロン系冷媒などを好ましく用いることができるが、本発明ではエタノールを用いているが、これらのみに限定されるものではなく水を含む冷媒など、各種の気体、液体冷媒であってもよい。
【００５１】
図９及び図８に示す、加圧機構２２は、液入口部２０ｂ‘と１６ａ及び液出口部２０ａ’と１６ｂが接続されて、ピストン方式やダイアフラム方式（図示せず）等によるポンプの、発生圧力により加圧して、図８に示す冷媒２１をポンプで、閉ループ内を循環１９（１７ａ〜１７ｂ）させることにより、図７ｂに示す高温の冷媒２１をチューブ端末１８ａから対向する端末１８ｂに移動して、アルミや銅などの熱伝導性の優れた金属の平板２５ｂに伝熱される。
【００５２】
また、図７ｂに示した平板２５ｂに伝熱された熱は、外部に設ける放熱手段（図示省略）と熱的に接続される事により、移動された熱は放熱処理されて、冷媒２１は吸熱側18ａに移動する閉ループを構成している。
【００５３】
また、図１４に示すヒートパイプ１４０では、冷媒（矢印方向）を蛇行させて閉ループとする場合に循環ではなく、冷媒（矢印方向）を一定間隔の距離を加圧機構（図示せず）より、圧力を加えて流体方向１４２ａと１４２ｂの方向に対して反復振動させて高温のＨＯＴ側からＣＯＬＤ側へ熱移動をして放熱する。この場合は流体（矢印方向）に伝熱された熱はチューブの直線流路の壁面と流体（矢印方向）を伝熱体としてＨＯＴ側に熱移動する。
【００５４】
冷媒２１に圧力を生じさせる加圧機構２２の流体液出口部２０ａ‘と液入口部２０ｂ‘は図７ａに示したチューブ１２の２０ａと２０ｂに接続されて、図９に示したピストン方式やダイアフラム方式などの圧力ポンプ２２を、電源投入により、動作させる事によって、流体に圧力を加える事で作動流体とする事が可能である
【００５５】
圧力を加えるポンプにおいては、ノートパソコン等、省スペースを要する場合は圧電方式やダイアフラム等が有利であり、高速移動等を要する場合はピストン方式等、使用用途により加圧手段は選択する。
【００５６】
上記により、ヒートパイプ７による熱移動は、圧力ポンプの吐出圧力、又は、ポンプ動作時間を変化させる事により、熱移動時間の制御も可能になる。
【００５７】
また、圧力ポンプの動作を外部制御信号により、ＯＮ、ＯＦＦする事により、熱スイッチとして、制御も可能になる
【実施例３】
【００５８】
実施の形態３. 図１０は本発明の模式的に示す斜視図であり、ヒートパイプ７に示すノートパソコン２３に応用して、ＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細は省略）よりの発熱をヒートパイプ７の吸熱部側に設けられた熱伝導の優れた平板（図示省略）間をシリコングリース等で密着させて固定する。
【００５９】
熱移動方向としてパソコン本体側はＨＤＤ（図示せず）や半導体が収納されており、熱的な影響を避けてＬＣＤ（図示省略）が収納されているケースカバー側に熱移動している。
【００６０】
圧力ポンプ電源（詳細は省略）としてＤＣ１．５Ｖ〜５Ｖ前後で０．５／ｓ〜１／ｓの周波数及び電圧を印加する事によりヒートパイプ７内の流体は移動される。
【００６１】
ヒートパイプ７の放熱側（図示は省略）には放熱手段としてケースカバー側のスペースは限られている為に従来、応用されているアルミフィン２７などの厚みを薄くして放熱させる。
【００６２】
この時に自然放熱、もしくは小型電動ファン（図示省略）などによる強制的な放熱手段により、排熱は矢印２９より筐体外に放出させる。
【００６３】
ノートパソコンの場合は本体部とケースカバー部はチルト構造により折りたたみが可能な構造であるが、本発明のヒートパイプ７によればプラスチック部材の選択によりフレキシブル構造２８のヒートパイプ７とする事が可能である。
【００６４】
実施の形態４．図１１は本発明の実施の形態１に係る放熱器１および、実施の形態２に係るヒートパイプ７を一体化して発熱体の冷却に利用した例を模式的に示す斜視図である。
【００６５】
図１１において、例えばパソコンなど各種電子制御装置などの電子機器内の筐体３０の内部に発熱体であるＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細図示省略）が収容されている。
【００６６】
ＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細図示省略）とヒートパイプ７は熱的に結合して設けられた平板２５ａと圧接して取り付けられるが、 熱伝導を高める為にＣＰＵ２４（中央処理装置）（詳細図示省略）と平板２５ａの接触部にはシリコングリースなどを塗布して密着させて、熱伝導を向上させて固定される事として取り付ける。
【００６７】
ヒートパイプ７のチューブはプラスチック製でフレキシブルな構造であり、筐体３０内の任意の位置に曲げた形状でも配置が可能であり、チューブの厚みも０．５ｍｍと薄型で設置面積も少なく、筐体３０内に配置する事が可能である。
【００６８】
図１１に示すヒートパイプ７内部には図８に示す冷媒２１として、エタノール、アンモニアや水などが適量封入されており（図示省略）図１１に示すＣＰＵ２４よりの発熱は、ヒートパイプ７内の冷媒２１に、ポンプ２２（詳細は省略）で、加圧されて、冷媒２１は対向するヒートパイプの放熱側端末に移動する閉ループとする。
【００６９】
この時、放熱側端末に移動した高温の冷媒２１は放熱側端末に設けられた伝熱性の高い銅やアルミなどの素材で構成された平板（図示省略）より放熱器１に熱伝導されて、並列した複数のチューブ方向より電動ファン３２などにより、複数のチューブ２は外気と熱交換を行い、排熱は矢印３３で示す筐体３０に設けられた通気穴より排出されて熱交換が行われる。
【００７０】
この時、ヒートパイプ７はフレキシブル構造であり、筐体３０内の任意の位置に設置可能である。
【００７１】
上記のように構成された実施の形態４においては、比較的大容量の熱移動及び熱交換が可能であり、プラスチック素材の選択やヒートパイプ７内の作動流体の移動量や移動スピードなどの設計において大容量の放熱回路構成とする事も可能である。
【００７２】
上記の様に、実施の形態１で示した放熱器１の動作により単位体積あたりの熱交換量を増大できるため、ヒートパイプの放熱能力の増大、ひいてはＣＰＵ２４の大容量化が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】第一の実施の形態の放熱器を示す斜視図である。
【図２】図１に示すチューブのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２に示すチューブの拡大断面図である。
【図４】図１に示す側面からの断面図である。
【図５】チューブ間隔（ピッチＰ）をチューブの厚さＴで割った値（ＰＴ）に対する放熱量と動力（ファン動力）との比（放熱量／動力）の変化を示す特性図第２−１の実施の形態の熱交換器を示す斜視図である。
【図６】図１に示すチューブの模式図である。
【図７】第２の実施の形態のヒートパイプの正面と側面からの断面図である。
【図８】第２の実施のヒートパイプの模式図である。
【図９】第２の実施の圧力ポンプの一例である。
【図１０】第２の実施の形態の筐体内に放熱器とヒートパイプ応用の斜視図である。
【図１１】第３の実施の形態の筐体内に放熱器とヒートパイプ応用の斜視図である。
【図１２】参考文献１のヒートパイプの構成図である。
【図１３】参考文献２の細管群熱交換器の斜視図である。
【図１４】参考文献３のヒートパイプの断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 放熱器
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ チューブ穴断面
２ チューブ
２ａ、２ｂ、２ｃ、・・・、２ｎ 中空穴の面上部
３ 受熱平板
４ 溝部
５ 細管流路
６ 受熱平板の受熱側
７ａ、７ｂ ヒートパイプ断面
８ 作動流体
９ チューブ伝熱面
１０ 細管壁面
１１ａ、１１ｂ 端末
１２ ヒートパイプ用チューブ
１３ 流路数の中心点
１４ 流路壁面
１５ 直線流路
１６ａ、１６ｂ 吸熱、放熱流路 、
１７ａ、１７ｂ 流体方向
１８ａ、１８ｂ
１９ 冷媒の循環方向
２０ａ、２０ａ ヒートパイプの入、出流路
２１ 冷媒
２２ 加圧機構
２３ ノートパソコン
２４ ＣＰＵ
２５ａ、２５ｂ 平板
２６ 通気穴
２７ アルミ製のフィン
２８ ヒートパイプのフレキシブル構造
２９ ケースカバーよりの排熱方向
３０ パソコン筐体
３１ 熱伝導用平板
３２ 電動ファン
３３ 排熱の流出方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、複数の扁平形プラスチックチューブを配置させるピッチ間隔を、該扁平形プラスチックチューブの厚みの２倍から４倍として、扁平形プラスチックチューブ両端は閉塞されて、チューブ部内の壁面は親水性物質被膜、減圧されて凝縮性の作動流体を具備して、独立した複数のヒートパイプとして作用する。該扁平形プラスチックチューブ端末の一端は受熱面と放熱面を有する金属の平板に直角に交差して熱的に接続された事を備えた放熱器
【請求項２】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部からの発熱を受熱する吸熱部と、対向する端末は放熱部として形成されて、細管流路は閉ループを備え、作動流体が封入されて、加圧機構により、作動流体に圧力を生じさせる事により、該扁平形プラスチックチューブ端末の吸熱部と放熱部間は流体の循環により、熱流体移動、熱移動時間の制御、熱流体移動のＯＮ、ＯＦＦ制御を可能とする事を特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部より受熱する吸熱部と、対向する端末の放熱部との間で蛇行する閉ループ流路を備えて、作動流体が封入されて、該作動流体に逆位相となる圧力を加圧機構により印加する事を特徴とするヒートパイプ。
【請求項４】
前記放熱器又はヒートパイプが扁平形プラスチックチューブで構成した請求項１〜３のいずれかの記載を用いて構成したことを特徴とする放熱器およびヒートパイプ。
【請求項１】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、複数の扁平形プラスチックチューブを配置させるピッチ間隔を、該扁平形プラスチックチューブの厚みの２倍から４倍として、扁平形プラスチックチューブ両端は閉塞されて、チューブ部内の壁面は親水性物質被膜、減圧されて凝縮性の作動流体を具備して、独立した複数のヒートパイプとして作用する。該扁平形プラスチックチューブ端末の一端は受熱面と放熱面を有する金属の平板に直角に交差して熱的に接続された事を備えた放熱器
【請求項２】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部からの発熱を受熱する吸熱部と、対向する端末は放熱部として形成されて、細管流路は閉ループを備え、作動流体が封入されて、加圧機構により、作動流体に圧力を生じさせる事により、該扁平形プラスチックチューブ端末の吸熱部と放熱部間は流体の循環により、熱流体移動、熱移動時間の制御、熱流体移動のＯＮ、ＯＦＦ制御を可能とする事を特徴とするヒートパイプ。
【請求項３】
扁平形プラスチックチューブに細管流路が複数形成されて、冷媒を流通させる断面の厚みを０．５ｍｍ以下として、該扁平形プラスチックチューブの外面は熱交換する伝熱面として作用し、該扁平形プラスチックチューブ端末は外部より受熱する吸熱部と、対向する端末の放熱部との間で蛇行する閉ループ流路を備えて、作動流体が封入されて、該作動流体に逆位相となる圧力を加圧機構により印加する事を特徴とするヒートパイプ。
【請求項４】
前記放熱器又はヒートパイプが扁平形プラスチックチューブで構成した請求項１〜３のいずれかの記載を用いて構成したことを特徴とする放熱器およびヒートパイプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−４６８６８（Ｐ２００６−４６８６８Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３１８９１（Ｐ２００４−２３１８９１）
【出願日】平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【出願人】（３０２０６１４６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月９日（２００４．８．９）
【出願人】（３０２０６１４６２）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]