JP2001251079A - ヒートパイプを用いたヒートシンクとヒートパイプの製造方法 - Google Patents

ヒートパイプを用いたヒートシンクとヒートパイプの製造方法

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JP2001251079A
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heat
heat sink
flat
fan motor
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Yoshio Ishida
良夫 石田
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Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】コンテナ端部に配置するフィンや部品等の取り
付け寸法を十分に確保できる如く曲げRを小さくする
が、ヒートパイプの機能も併せて損なわないヒートシン
クを提供する。 【解決手段】立体的にねじり折り返した構造の扁平状ヒ
ートパイプ10を用いたヒートシンク100とする。ヒ
ートパイプ10の一端に受熱部を構成し、他端に放熱フ
ィン30を熱接合し、他端には放熱フィンを熱接合した
ヒートシンク200とファンモータ50を有し、放熱フ
ィン30の断面積をファンモータ50の吹き出し口と略
同一にしてもよい。また放熱フィン30とファンモータ
50風洞の一部を一体化してもよい。また、ヒートパイ
プ10の立体的に折り返した折り返し高さは、放熱フィ
ン30の高さと略同一にしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートパイプを
用いたヒートシンクに関するものであり、特に限られた
体積で構成しなければならない高性能ヒートシンクへの
応用に最適なヒートシンクに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パソコンに代表されるデジタル電
子通信機器の高性能化で、高性能のヒートシンクが要求
されるようになり、それらに用いられるヒートパイプの
直径も、従来の3mm程度のものから熱輸送量の大きい5
〜10mmなどの太いものが必要となってきた。
【0003】しかしヒートシンクを設置するための体積
は限られたものであり、放熱効率を良くするためには放
熱フィン周辺の空間を多くする必要から、ヒートシンク
全体は従来より小さく仕上げる必要が生じてきている。
【0004】このために本出願人らは、特開平11-17377
7、特開平11-183069などにより、上記太い径のヒートパ
イプを1mm程度の厚さに扁平化して蒸気通路を小さくし
ても、十分な性能を維持出来るヒートパイプを開発し、
ヒートシンクへ使用することが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来技術では、高さ方向に対しては優れた効果が期待で
きたが、水平方向へ曲げて熱移動したい時の対応が十分
では無かった。すなわち、従来例とする図6に示すよう
に、ヒートパイプコンテナの曲げRを小さくすると、当
該曲げ部分に座屈や、当該コンテナ内部に構成したウイ
ックの移動などにより、熱輸送量の低下が生じるので、
当該コンテナの曲げRを小さくできないことから、ヒー
トパイプに取り付けるフィン群の取付寸法が十分に得ら
れないことや、曲げR部近傍に他の部品配置が出来ない
などの不都合があった。
【0006】本発明はこのような課題に鑑み、コンテナ
端部に配置するフィンや部品等の取り付け寸法を十分に
確保できる如く曲げRを小さくするが、ヒートパイプの
機能も併せて損なわないヒートシンクを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、立体的にねじり折り返した構造
の扁平状ヒートパイプを用いたヒートシンクとする。当
該ヒートパイプの一端に受熱部を構成し、他端に放熱フ
ィンを熱接合してもよいし、前記他端には放熱フィンを
熱接合したヒートシンクとファンモータを有し、上記放
熱フィンの断面積をファンモータの吹き出し口と略同一
にしてもよい。また上記放熱フィンとファンモータ風洞
の一部を一体化してもよい。また、ヒートパイプの立体
的に折り返した折り返し高さは、放熱フィンの高さと略
同一としてもよい。
【0008】ヒートパイプの製造方法においては、扁平
状のヒートパイプの曲げ加工を施す曲げ部分をねじり角
を合わせて僅かに曲げてヒートパイプの内部の作動液を
曲げ部分に寄せた後、ヒートパイプ内部の作動液を凍結
させて当該内部の容積を氷で固定し最終形状に変形成形
を行うヒートパイプの製造方法としたり、扁平状のヒー
トパイプの少なくとも一部を立体的にねじり折り返した
ヒートパイプにおいて、当該扁平直状のヒートパイプ全
体を加熱し当該ヒートパイプ内部の作動液全体が蒸気化
して内部圧力を外気圧以上に十分に高めた状態で、当該
ヒートパイプの扁平度を増加させると共に最終形状に変
形成形を行うヒートパイプの製造方法とする。
【0009】
【発明の実施の形態】扁平状ヒートパイプの扁平化率に
比例して、厚さ方向の曲げの自由度が向上することに着
目し、扁平状ヒートパイプを立体的にねじり折り返した
構造をとることにより、自由度の高い小型のヒートシン
クを構成し得る。
【0010】因みに、立体的にねじり折り返し上面視で
は、曲げR部が無い任意の角度の曲げ対応が可能で有
り、正面視の高さは扁平状ヒートパイプの厚さにより変
わり、厚さ1mmのヒートパイプでは数mmまで可能とな
る。
【0011】また、ヒートシンクの具体的構成は、立体
的にねじり折り返した構造の扁平状ヒートパイプの一端
に受熱部を構成し、他端に放熱フィンを熱接合したヒー
トシンクとする。
【0012】さらに、他の構成では、立体的にねじり折
り返した構造の扁平状ヒートパイプの一端に受熱部を構
成し、他端に放熱フィンを熱接合したヒートシンクとフ
ァンモータを有し、上記放熱フィンの断面積をファンモ
ータの吹き出し口と略同一にしたヒートシンクとする。
【0013】そして、立体的にねじり折り返した構造の
扁平状ヒートパイプの一端に受熱部を構成し、他端に放
熱フィンを熱接合したヒートシンクとファンモータを有
し、上記放熱フィンとファンモータ風洞の一部を一体化
したヒートシンクとすることにより、放熱効率の高いも
のとすることができる。
【0014】なお、上述のヒートパイプの立体的に折り
返した折り返し高さは、放熱フィンの高さと略同一とす
ることによりよりコンパクトなヒートシンクを構成でき
る。
【0015】
【実施例】図1(a)と(b)は、この発明の第1の実施例と
するヒートパイプを用いたヒートシンクの実施例であ
り、図1(a)は斜視図、図1(b)は側面図である。当該図
1において、ヒートパイプ10は扁平状で略L字状に立
体的にねじり折り返されており、当該ヒートパイプ10
の一端には、受熱プレート20が、また、この多端には
放熱フィン群30が熱接合されて基本的なヒートシンク
100を構成している。当該ヒートシンク100は、熱
伝導の良好なアルミニュームなどの金属板40の上に、
前記ヒートパイプ10の受熱プレート20を接合した一
端が面接合されるように熱接合され、多端の放熱フィン
群30の一面もまた金属板40に熱接合されている。さ
らに、上記L字状ヒートシンク100のコーナー部に位
置するように上部に穴あきカバー53を備える扁平状の
方向性ファンモータ50が、吹き出し口を放熱フィン群
30に対向して取り付けられており、冷却モジュール構
造のヒートシンク200を構成している。
【0016】図2は、上記ヒートシンク100の構成図
を示したものであり、次のとおり構成されている。すな
わち前述したように、ヒートパイプ10は前記略L字状
に立体的に折り返した扁平状のヒートパイプ10であ
り、この一端に受熱プレート20が配置される。当該受
熱プレート20は、ダイキャストまたは押し出し工法で
成型され、前記ヒートパイプ10の一端との接続部分に
溝21を構成し、当該溝21により前記ヒートパイプ1
0の一端に勘合されている。また、上記ヒートパイプ1
0の多端には、厚さ0.3mm程度のアルミニュームなどの
熱伝導の良好な薄板をコ字状に成形すると同時に、扁平
状のヒートパイプ10の断面に相当した孔31とこの孔
31の少なくとも長辺に折り返し部32有する放熱フィ
ン33が複数枚圧入挿入されて、L字状ヒートシンク1
00を構成している。よって、当該フィン群30は、コ
字状の底辺を金属板40に熱接合され、開口部の一方が
ファンモータ50の吹き出し口51に対向している。
【0017】上記ヒートシンク200の動作は、熱源に
当接された受熱プレート20の熱は、扁平状ヒートパイ
プ10と金属板40そして放熱フィン群30により均熱
分散され、ファンモータ50の駆動により、冷却空気を
吸い込み口52から取り入れ、吹き出し口51から排気
することにより、厚さの薄いヒートパイプ10と放熱フ
ィン群30からなる通風抵抗の少ない熱交換部を効率よ
く冷却し、受熱プレート20を冷却して温度上昇を防止
する。
【0018】図3は、この発明の第2の実施例であり、
全体構成は図1の第1の実施例と変わらないが、図1の
ファンモータ50の吸い込み口52を構成する穴あきカ
バー53を熱伝導に優れた金属板とすると同時に放熱フ
ィン群30をオーバーラップする長さのカバー54に置
き換え、風洞の一部を構成して吹き出し口51からの空
気漏れを防止すると同時に、放熱寄与面積を拡大したも
のである。
【0019】ここで、立体ねじり折り返した構造の扁平
状ヒートパイプ10を造る方法を説明する。直径6mm程
度の銅やアルミニュームなどの管状コンテナの内部に、
ウイックとなるグルーブ溝を構成したり編組線やメッシ
ュあるいはファイバー束などを固定するなどした後に、
当該コンテナ内部を減圧して水や代替えフロンなどの作
動液を所定量注入し、上記コンテナ両端を封止して一般
的な丸状ヒートパイプを完成する。次に、上記丸状ヒー
トパイプを1〜2mmの厚さに成形して直状扁平状ヒート
パイプに成形する。
【0020】そして、扁平したヒートパイプの厚さを固
定して曲げる時には、曲げ部分11をねじり角を合わせ
て僅かに曲げてヒートパイプ10の内部の作動液を曲げ
部分に寄せた後、作動液を凍結させて内容積を氷で固定
し最終形状に変形成形を行う。
【0021】また、扁平したヒートパイプの厚さを変更
してよい時には、扁平直状ヒートパイプ全体を加熱する
ことにより、作動液全体が蒸気化して内部圧力を外気圧
以上に十分に高めた状態で、厚さ2mmのものを1.5mmあ
るいはそれ以上に扁平化すると同時に、最終形状に変形
成形できる。
【0022】これらの工法により得られる立体ねじり構
造の扁平状ヒートパイプ10を示す図4(a)の平面図の
角度θは任意に設定できるが、図4(b)の側面図のねじ
り高さhの最小値は、扁平状ヒートパイプ10の最終厚
さに比例するが、上記凍結させた工法では数mmまで小さ
く出来る。
【0023】図5は、この発明の第3の実施例であり、
図5(a)は斜視図、図5(b)は側面図であり、前述の第1
の実施例との違いは、立体的にねじり折り返し部分11
を2箇所有することである。当該実施例の2箇所の折り
返し高さhは必ずしも同一にする必要は無く、必要に応
じて選択される。
【0024】上述の第1と第2の実施例では、金属板4
0やファンモータ50を用いているが、取付面方向は限
定されるものでは無いし、放熱フィン群30の大きさに
よっては必ずしも必要では無く、また金属板40を用い
る場合は受熱プレート20は必ずしも必要では無い。
【0025】さらに放熱フィン群30は、通常のアルミ
ニュームの押し出しフィンやダイキャストフィンおよび
コルゲートフィンなど汎用の種々フィンが用いられる事
は勿論、ファンモータ50を使用する時には特別なフィ
ンを用いることなく、ファンモータハウジング全体をダ
イキャストなどの金属などで構成し、当該ハウジングに
ヒートパイプ10を熱接合することで放熱フィンを代用
できる。
【0026】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、ヒートパイプのコンテナ座屈や、コンテナ内部に構
成したウイックの移動がなく、熱抵抗値が悪くなる事の
少ない曲げ角度の自在なヒートパイプが得られることか
ら、ヒートパイプに取り付けるフィン群の取付寸法を自
在に設定できると同時に、周辺部品配置の自由度が大幅
に向上するヒートシンクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例とするヒートシンクの構
成図を示す
【図2】図1のヒートパイプ部分を展開した構成図を示
【図3】本発明の第2の実施例とするヒートシンクの側
面図を示す
【図4】立体ねじり折り返した構造の扁平状ヒートパイ
プを示す
【図5】本発明の第3の実施例とするヒートパイプを示
【図6】従来のヒートパイプを曲げた構成図を示す
【符号の説明】
図において同一符号は同一、または相当部分を示す。 10 ヒートパイプ 11 曲げ部分 20 受熱プレート 21 溝 30 放熱フィン群 31 孔 32 折り返し部 33 放熱フィン 40 金属板 50 ファンモータ 51 吹き出し口 52 吸い込み口 53 穴あきカバー 54 カバー 100 ヒートシンク 200 ヒートシンク

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】立体的にねじり折り返した構造の扁平状ヒ
    ートパイプを用いたヒートシンク。
  2. 【請求項2】立体的にねじり折り返した構造の扁平状ヒ
    ートパイプの一端に受熱部を構成し、他端に放熱フィン
    を熱接合したヒートパイプを用いたヒートシンク。
  3. 【請求項3】立体的にねじり折り返した構造の扁平状ヒ
    ートパイプの一端に受熱部を構成し、他端に放熱フィン
    を熱接合したヒートシンクとファンモータを有し、上記
    放熱フィンの断面積をファンモータの吹き出し口と略同
    一にしたヒートパイプを用いたヒートシンク。
  4. 【請求項4】立体的にねじり折り返した構造の扁平状ヒ
    ートパイプの一端に受熱部を構成し、他端に放熱フィン
    を熱接合したヒートシンクとファンモータを有し、上記
    放熱フィンとファンモータ風洞の一部を一体化したヒー
    トパイプを用いたヒートシンク。
  5. 【請求項5】ヒートパイプの立体的に折り返した折り返
    し高さは、放熱フィンの高さと略同一とした請求項2か
    ら4に記載のヒートパイプを用いたヒートシンク。
  6. 【請求項6】扁平状のヒートパイプの曲げ加工を施す曲
    げ部分をねじり角を合わせて僅かに曲げてヒートパイプ
    の内部の作動液を曲げ部分に寄せた後、ヒートパイプ内
    部の作動液を凍結させて当該内部の容積を氷で固定し最
    終形状に変形成形を行うヒートパイプの製造方法。
  7. 【請求項7】扁平状のヒートパイプの少なくとも一部を
    立体的にねじり折り返したヒートパイプにおいて、当該
    扁平直状のヒートパイプ全体を加熱し当該ヒートパイプ
    内部の作動液全体が蒸気化して内部圧力を外気圧以上に
    十分に高めた状態で、当該ヒートパイプの扁平度を増加
    させると共に最終形状に変形成形を行うヒートパイプの
    製造方法。
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