| 【発明の名称】 |
ヒートパイプ化モジュール冷却構造及びその冷却方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】古田 重樹
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| 【要約】 |
【課題】モジュールとヒートパイプの接続を面接触とはせず、熱伝導ロスを削減し、かつ着脱の容易化をはかる。
【解決手段】モジュール１に搭載した発熱体５で発熱した熱は、モジュール１と一体化された受熱器である平板型ヒートパイプ７を介し、流体口８、着脱部２、ヒートパイプ３を経由して外部の放熱器４に輸送され、放熱器４で冷却される。モジュール１と放熱器４間を伝熱するヒートパイプ３は、モジュール１の流体口８近傍に設けた着脱部２により、モジュール１との着脱が自在である。ヒートパイプ３を、モジュール１と放熱器４との間を循環するループ状に設けてもよい。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 搭載した発熱体からの熱を受熱し輸送するための面状の受熱器を含んでなるモジュールと、前記熱を外部に輸送するためのヒートパイプと、前記受熱器から前記ヒートパイプを通し輸送された前記熱を放熱するための放熱器と、前記受熱器からの前記熱を前記ヒートパイプに伝熱するための着脱自在な着脱部とを備えることを特徴とするヒートパイプ化モジュール冷却構造。
【請求項２】 搭載した発熱体を含むモジュールで発生した熱を、前記モジュールと一体の面状の受熱器で受熱し、さらに前記受熱器から着脱部を介し外部の放熱器へ着脱自在に接続したヒートパイプを通して伝熱し、伝熱した前記熱を前記放熱器から放熱することを特徴とするヒートパイプ化モジュール冷却方法。
【請求項３】 前記着脱部が、前記モジュール側に設けた第１の耐圧コックと、前記ヒートパイプ側に設けた第２の耐圧コックと、前記第１の耐圧コックと前記第２の耐圧コックとの間に設けた着脱自在なカップリングとからなることを特徴とする請求項１及び２記載のヒートパイプ化モジュール冷却構造及びその冷却方法。
【請求項４】 前記面状の受熱器が平板型ヒートパイプであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のヒートパイプ化モジュール冷却構造及びその冷却方法。
【請求項５】 前記ヒートパイプを、前記モジュールと前記放熱器との間を循環するループ状に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のヒートパイプ化モジュール冷却構造及びその冷却方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に電子機器において集積回路装置などを搭載したモジュールを用いる場合のヒートパイプ化モジュールの冷却構造及びその冷却方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のヒートパイプ化モジュールには、例えば図６に示される特開平４−１７９２５７号公報に記載された「集積回路の冷却装置」のような冷却方法がある。この方法は、発熱体２１である集積回路装置の表面に接触する接触面を備えたベローズ２２と、このベローズ２２と接続されたヒートパイプ２３と、冷却用流体を四方に分配するバルブ２４と、放熱を司どる放熱パイプ２５，放熱フィン２６とを含んで構成される。
【０００３】集積回路装置（発熱体２１）が発熱すると接触面において、ベローズ２２内の流体が加熱され、ヒートパイプ２３内の流体の温度が上昇して、バルブ２４内の流体との温度差が大きくなるとバルブ２４が開き流体が混合して温度が均一化され、放熱パイプ２５と放熱フィン２６にて冷却される。
【０００４】以上により、発熱体２１とベローズ２２間は接触構造であり、熱抵抗が大きく、またベローズ２２の押圧力を個々の発熱体２１について均一にしないと、ばらついた放熱効果しか得られない。また、モジュール（発熱体と基板）の交換の際は、機械的な固定を取外す必要があり、交換に時間を要する。また、取付けにおいても同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来の技術において、モジュールとヒートパイプは面接触で熱伝導されており、接触面での熱抵抗が発生し、伝熱ロスが大きかった。
【０００６】その理由は、モジュールとヒートパイプの接続方法として接触方式を採用していることにある。
【０００７】第２の問題点は、モジュールの交換が必要な点検および調整の際、モジュールとヒートパイプの着脱が容易に行えないという欠点があった。
【０００８】その理由は、ヒートパイプが密閉構造であったことにある。
【０００９】したがって本発明の目的は、モジュールとヒートパイプの直接接続とはせず、受熱部材を含んだモジュールとし、モジュールの着脱が容易に実施できるように受熱部材に着脱部を設けることにより、熱伝導ロスが少なく、かつ着脱が容易に行えるヒートパイプ化モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のヒートパイプ化モジュール冷却構造は、搭載した発熱体からの熱を受熱し輸送するための面状の受熱器を含んでなるモジュールと、前記熱を外部に輸送するためのヒートパイプと、前記受熱器から前記ヒートパイプを通し輸送された前記熱を放熱するための放熱器と、前記受熱器からの前記熱を前記ヒートパイプに伝熱するための着脱自在な着脱部とを含んで構成される。
【００１１】また本発明のヒートパイプ化モジュール冷却方法は、搭載した発熱体を含むモジュールで発生した熱を、前記モジュールと一体の面状の受熱器で受熱し、さらに前記受熱器から着脱部を介し外部の放熱器へ着脱自在に接続したヒートパイプを通して伝熱し、伝熱した前記熱を前記放熱器から放熱するものである。
【００１２】これらの冷却構造及び冷却方法において、前記着脱部が、前記モジュール側に設けた第１の耐圧コックと、前記ヒートパイプ側に設けた第２の耐圧コックと、前記第１の耐圧コックと前記第２の耐圧コックとの間に設けた着脱自在なカップリングとからなることが好ましく、また前記面状の受熱器が平板型ヒートパイプであってもよい。
【００１３】さらに、これらの冷却構造及び冷却方法において、前記ヒートパイプを、前記モジュールと前記放熱器との間を循環するループ状に設けるようにしてもよい。
【００１４】このような本発明によれば、モジュール上の発熱体の熱を受熱器及びヒートパイプを介して直接放熱器へ輸送し冷却することができ、またヒートパイプの着脱部により、モジュールの着脱を可能とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１６】図１は本発明の第１の実施の形態を示す斜視図、図２は図１に示す第１の実施の形態を説明するための模式図、図３は図１に示す着脱部を詳細に示す斜視図である。
【００１７】図１に示す本発明のヒートパイプ化モジュール冷却構造の第１の実施の形態は、モジュール１と、着脱部２と、１本のヒートパイプ３と、放熱器４とを含んで構成される。
【００１８】モジュール１はトランジスタ等の発熱体５を収容したアルミケース６と、発熱体５が生ずる発熱を伝熱・輸送するためにモジュール１に一体化して設けられた受熱器としての平板型ヒートパイプ７とを含んで構成される。アルミケース６の側面で且つ平板型ヒートパイプ７の端部にはロー付けなどにより流体口８が設けられており、この流体口８には着脱部２が着脱自在に設けられ、この着脱部２を介してヒートパイプ３が接続される。ヒートパイプ３はヤング率が高く、クリープ性のよい材料（例えば銅などの金属）からなり、内部には作動流体（例えば油，フレオンなどの流体）が注入されている。
【００１９】着脱部２は、図２及び図３に示すように、第１の耐圧コック９及び第２の耐圧コック１０とカップリング１１とから構成されており、カップリング１１の部分にて双方の耐圧コック９,１０が切り離し可能となっている。第１の耐圧コック９がモジュール１側の流体口８の近傍に取付けられ、第２の耐圧コック１０側にヒートパイプ３が接続される。
【００２０】外部に設置された放熱器４はヒートパイプ３の他端側に接続され、ヒートパイプ３内を作動流体として輸送されてくる発熱体５の熱を冷却するものであり、自然空冷用、強制空冷用などの用途に応じたものを使用する。
【００２１】次に、この第１の実施の形態の動作について説明する。
【００２２】図１に示す第１の実施の形態の斜視図及び図２に示す模式図を参照すると、発熱体５で発熱した熱はモジュール１と一体化された受熱器としての平板型ヒートパイプ７を介し、流体口８、着脱部２、ヒートパイプ３を経由して、伝熱方向Ｂで示すように放熱器４に輸送され、放熱器４で冷却される。さらに具体的には、発熱した熱を奪って平板型ヒートパイプ７にて作動流体が蒸発し、ヒートパイプ３を経由して放熱器４で冷却・放熱される。
【００２３】モジュール１と放熱器４間を伝熱するヒートパイプ３は、モジュール１の流体口８近傍に設けた着脱部２により、モジュール１との着脱が自在である。
【００２４】ヒートパイプ３とモジュール１との着脱方法について、図３を参照して説明する。取外しに関しては、着脱部位の両側に設けられた第１及び第２の耐圧コック９，１０を完全に閉じた後、セルフシールされたカップリング１１を取外すことにより、モジュール１側とヒートパイプ３側とを切り離す。なお、受熱器である平板型ヒートパイプ７の内部には内圧が生じており、切り離し時の液もれを防止するために、上述した如きカップリング１１を用いた切り離し手順を採用する。
【００２５】次に取付け関しては、上述の取外し方法とは逆の手順により、着脱部位にてカップリング１１を結合させ、第１及び第２の耐圧コック９，１０を開くことによって、モジュール１側とヒートパイプ３側とを連結させる。
【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００２７】図４は、本発明に係わるループ状のヒートパイプによる第２の実施の形態を示す斜視図、図５はこの第２の実施の形態の着脱部を示す模式図である。
【００２８】この第２の実施の形態が、上述した第１の実施の形態と異なる点は、モジュール１と放熱器４との間にヒートパイプを２本、ループ状に配したことにある。
【００２９】図４及び図５に示すように、モジュール１と放熱器４との間を伝熱するヒートパイプを、ヒートパイプ３ａ（送り側）とヒートパイプ３ｂ（もどり側）の２本設け、受熱器である平板型ヒートパイプ７を含むモジュール１の２つの流体口８ａ，８ｂの近傍には着脱部２ａ，２ｂを設ける。この着脱部２ａ，２ｂを介し、２本のヒートパイプ３ａとヒートパイプ３ｂをそれぞれモジュール１との着脱が自在な如くループ状に接続する。
【００３０】発熱体５で発熱した熱はモジュール１と一体化された平板型ヒートパイプ７を介し、ループ状に配したヒートパイプのヒートパイプ３ａ（送り側）を経由して放熱器４で冷却され、さらにヒートパイプ３ｂ（もどり側）を経由してモジュール１側に戻り、循環する。具体的には、発熱した熱を奪って平板型ヒートパイプ７にて作動流体が蒸発し、ヒートパイプ３ａ（送り側）を経由して放熱器４で放熱・冷却され、再び凝集した作動流体がヒートパイプ３ｂ（もどり側）を経由してモジュール１側に戻る。
【００３１】なお、ヒートパイプ３ａ，３ｂとモジュール１との着脱方法については、着脱部が２ａ，２ｂと２個所に増えたほかは、上述した第１の実施の形態における着脱方法と同様である。
【００３２】
【発明の効果】第１の効果は、モジュールとヒートパイプの熱抵抗を低くおさえることができ、熱伝導ロスを小さくすることができる。
【００３３】その理由は、受熱器（平板型ヒートパイプ）を面接触によらずモジュールにロー付けなどによる一体成形としたことにある。
【００３４】第２の効果は、モジュール単体の交換が容易にできる。
【００３５】その理由は、着脱部を追加することにより、モジュールと放熱器とを着脱自在に接続したことにある。
【００３６】第３の効果は、モジュールの交換をする際に、流体もれを防止できることである。
【００３７】その理由は、着脱部のカップリングの両側に耐圧コックを取り付けたことにある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９０００１４９８
【氏名又は名称】日本電気電波機器エンジニアリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月２４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】京本 直樹 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２４３２８８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４２２０７ |
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