JP7179170B2 - 自励振動ヒートパイプ冷却装置および当該冷却装置を搭載した鉄道車両 - Google Patents

自励振動ヒートパイプ冷却装置および当該冷却装置を搭載した鉄道車両 Download PDF

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Description

本発明は、自励振動ヒートパイプを利用する冷却装置に関し、鉄道車両に搭載する冷却装置として好適である。
冷却装置に用いる自励振動ヒートパイプについて、非特許文献１には、加熱部と冷却部との間に１本の細い流路を多数回往復させて、この流路を真空に排気して蒸発液体を流路体積の半分程度封入することで、表面張力効果により液スラグと蒸気プラグが形成され、加熱量の増加に伴い液スラグの振動が自励的に発生し、加熱部から冷却部へ熱を輸送することが説明されている。
また、非特許文献２では、内部流動モデルを用いた計算により、初期の気液分布の始動特性への影響を評価している。自励振動ヒートパイプが始動するためには、初期状態において各ターンのボイド率に違いがあること、または、液体スラグが加熱部に存在し沸騰による駆動力を得ること、が必要条件であると述べている。
一方、特許文献１には、複数のパワー半導体素子を受熱部材の一方側の面に配置し、受熱部材の他方側の反対面に自励振動ヒートパイプから成る放熱部を設置した構造を持つ自励振動ヒートパイプ冷却器が示されている。
特開２０１８－８８７４４号公報
長崎孝夫、「自励振動ヒートパイプの熱輸送に関するレビュー」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ、Ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．１８６（２００５年５月）、ｐｐ．１３－１７ 大丸拓郎、吉田周平、永井大樹、岡本篤、安藤麻紀子、杉田博之、「２Ｅ０１ 自励振動ヒートパイプのスタートアップに関する一考察」、第５８回宇宙科学技術連合講演会講演集（２０１４）、ｐｐ．５－９ Ｄａｉｍａｒｕ、Ｔ．、Ｙｏｓｈｉｄａ、Ｓ．、Ｎａｇａｉ、Ｈ．「Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｙｃｌｅ ｉｎ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ｈｅａｔ ｐｉｐｅｓ ｂｙ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ」、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｎｇ．、１１３（２０１７）、ｐｐ．１２１９－１２２７
非特許文献２に示されている知見は、逆に、例えば各ターンに液体スラグや蒸気プラグが均等に分布している場合、加熱部が加熱されても、液体スラグの両端に働く蒸気プラグの圧力は同じとなり、液体スラグの移動が起こらず、自励振動が発生しないことを表している。
また、特許文献１には、液体スラグや蒸気プラグの初期の分布が均一な場合の自励振動を発生させる構成については開示されていない。
本発明は、ヒートパイプ内の液体スラグや蒸気プラグの初期分布が均一な場合であっても、自励振動を発生させて始動性に優れた自励振動ヒートパイプ冷却装置を提供することを目的とする。
本発明に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置は、作動流体を封入し密閉される管を厚み方向に矩形波状に連通して波型形状に形成することで構成される受熱部と放熱部とが交互に配置される構造を有するヒートパイプと、受熱部に接合する受熱部材と、受熱部が接合する面と反対側の受熱部材の面に配置される発熱体とを備え、受熱部材における発熱体の配置をヒートパイプの長手方向の中央部に対して非対称にすることで、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部の温度分布を当該長手方向の中央部に対して非対称にして自励振動を発生させることを特徴とする。
本発明によれば、ヒートパイプ内の液体スラグや蒸気プラグの初期分布が均一な場合であっても、自励振動を発生させることができ、始動性の優れた自励振動ヒートパイプ冷却装置を提供することができる。
本発明の実施例１に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す側面図である。 本発明に係る実施例において採用する自励振動ヒートパイプ冷却装置の流路構造の一例を示す図である。 本発明に係る実施例において採用する自励振動ヒートパイプ冷却装置の流路構造の他の一例を示す図である。 図２または図３に示す自励振動ヒートパイプの断面構造を示す図である。 計算に用いた自励振動ヒートパイプの概略図および初期の気液分布を示す図である。 気液分布の時間変化の計算結果を示す図である。 自励振動開始時での受熱部の温度分布を計算した結果を示す図である。 ヒートパイプの中央部の左側から５番目と６番目の液体スラグ変位の時間変化の計算結果を示す図である。 本発明の実施例２に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す側面図である。 本発明の実施例３に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す側面図である。 本発明の実施例４に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す側面図である。 本発明の実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す側面図である。 本発明の実施例６に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置の構造を示す側面図である。
以下、本発明を実施するための形態として、実施例１乃至６について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明の実施例１に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００の構造を示す側面図である。
自励振動ヒートパイプ冷却装置１００は、自励振動をするヒートパイプ１２、受熱部材１０および発熱体１１から構成される。発熱体１１は、このヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称に配置されている。また、このヒートパイプ１２および受熱部材１０の材質としては、熱伝導性の良いアルミニウム合金や銅などの金属を用いる。
自励振動をするヒートパイプ１２は、その長手方向に亘って等間隔に複数回Ｕ字状に折り曲げられた形状となっている。ヒートパイプ１２の複数のＵ字状の折り曲げ部分の一方端が、受熱部材１０の一面とロウ付け等で接合され、ヒートパイプ１２に等間隔に複数の受熱部９を形成している。また、ヒートパイプ１２の受熱部９以外の等間隔の複数の部分は、空気１０１または１０２（紙面に対して両方向の風を示す）との熱交換を行う放熱部２０を形成している。また、折り曲げられたヒートパイプ１２どうしの間には、フィン１３がロウ付け等により固定され、ヒートパイプ１２とともに放熱部を形成している。
発熱体１１は、ヒートパイプ１２の受熱部９が接合する受熱部材１０の面とは反対側の面に配置される。発熱体１１の配置位置は、ヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称の位置として、一方の端部３側寄りである。その位置で発熱体１１は、グリース等の部材（図示せず）を介してねじ等（図示せず）により固定されている。ここにおいて、発熱体１１は、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳ－ＦＥＴなどのパワー半導体素子を備えたパワーモジュールである。
図２および図３は、本発明が後述する実施例において採用する自励振動ヒートパイプの流路構造の一例を示す図である。また、図４は、図２または図３に示す自励振動ヒートパイプの断面構造として、例えば図２のＡ－Ａ断面を示す図である。
図２および図３に示す自励振動ヒートパイプ１２は、多穴扁平管で構成している。構造としては、例えば、図２に示すように、平行並列に整列し、各列で相互に連通のない複数の流路により構成される場合と、図３に示すように、蛇行流路により構成される場合がある。また、本発明が採用する自励振動ヒートパイプを構成する管は、上記の多穴扁平管に限定されるものではなく、例えば図５に示すように、単一の円管による構成であってもよい。
隣り合う流路１の間には、仕切り部２が設けられ、流路径および仕切り部の幅（流路間ピッチ）は、それぞれｍｍオーダーであって、流路長は、流路径に比べて十分に長い。
また、自励振動ヒートパイプ１２の厚みは、図４に示すように、熱伝導性や加工容易性からｍｍオーダー程度に設定される。
密閉された流路１内には、流路体積の半分の量の作動流体（図示せず）が封入されている。
更に、自励振動ヒートパイプを波型に形成するに当たっては、多穴扁平管に対して曲げ工程を用いることなく、同じ長さを持つストレート形状の多穴扁平管を複数本厚み方向に並列に設置することによって構成してもよい。すなわち、複数本厚み方向に並列に設置した多穴扁平管の両端部それぞれを、多穴扁平管側にスリットを備えた端部封止部材のような部材を使用して固定し、このスリットにより多穴扁平管の両端それぞれにおいて隣接する多穴扁平管の端部同士を交互に連通させることにより、作動液の移動を可能にする。このようにして、流路が矩形波状に形成される（多穴扁平管の長手方向に沿って交互に折り返して延在する）密閉流路を持つ自励振動ヒートパイプを形成することができる。
次に、本発明に係る自励振動ヒートパイプが自励振動を開始するときの始動のメカニズムについて説明する。
図５乃至図８は、本発明に係る自励振動ヒートパイプの始動性に関係する計算結果を示す図である。ここで、計算に用いた計算モデルは、非特許文献３による。
図５は、計算に用いた自励振動ヒートパイプの概略図および初期の気液分布を示す図である。ここで、計算に用いた自励振動ヒートパイプは、内径１．０ｍｍ、外径１．６ｍｍの銅管で、１ターン長さ（ヒートパイプの隣り合うＵ字状の折り曲げ部間のヒートパイプ長手方向の距離）が２４０ｍｍ、ターン数が１０である。
１ターン当りについて、受熱部は８ｍｍ、放熱部は２０４ｍｍ、その他は断熱部である。また、ヒートパイプ両端には５０ｍｍ延長した部分を設け、蒸気チャンバ部としている。計算については、片側断熱の無しと有りの両方のケースで行った。片側断熱としては、ヒートパイプの右側端部の冷却部を１３ｍｍ断熱している（図５で、ハッチングを付した部分）。
ヒートパイプ内に封入する作動流体としては、Ｒ１３３６ｍｚｚ（Ｚ）を用い、封入率を０．５とした。ここで、Ｒ１３３６ｍｚｚ（Ｚ）は、規格に基づき、冷媒を示す冷媒番号に相当し、新冷媒の一つである。
上記の計算では、１ターン当り、１個の液体スラグが存在すると仮定し、液体スラグの長さを１ターン長さの半分の１２０ｍｍとした。初期の液体スラグの分布としては、均等分布を仮定し、各ターンの放熱部側に、１個の液体スラグを対称に分布させた。
受熱部の熱流束としては、１ターン当りのヒータ加熱量３Ｗに相当する値を与えた。放熱部の冷却温度は２０°Ｃ、熱伝達率は風速４ｍ／ｓｅｃの管外熱伝達率に相当する値を与えた。また、初期の蒸気プラグには、その周囲全体に厚さ５μｍの液膜が存在すると仮定した。ヒートパイプの初期温度は、冷却温度と同じとし、時間０ｓｅｃで加熱を開始した。
図６は、（ａ）に示す片側断熱無しと、（ｂ）に示す片側断熱有りにおける、気液分布の時間変化を示す図である。図の縦軸は、ヒートパイプの原点（蒸気チャンバ部を除いた左側端部）からの距離、図の横軸は、加熱開始後の時間である。図に示す、黒い部分が液体スラグ、白い部分が蒸気プラグ、を表す。加熱開始後、（ａ）に示す片側断熱無しでは、振動は発生せず、（ｂ）に示す片側断熱有りでは、時間１６ｓｅｃ付近で振動が発生している。
図７は、（ａ）に示す片側断熱無しと、（ｂ）に示す片側断熱有りにおける、自励振動開始時（１６ｓｅｃ付近）での受熱部の温度分布を計算した結果を示す図である。（ａ）に示す片側断熱無しでは、受熱部の温度分布は均等であるが、（ｂ）に示す片側断熱有りでは、右側端部の受熱部の温度が他の部分の受熱部の温度より高くなっている。
図８は、ヒートパイプの中央部の左側から５番目と６番目の液体スラグ変位として、２０ｓｅｃまでの時間変化の計算結果を示す図である。
（ａ）に示す片側断熱無しでは、時間９．６ｓｅｃ付近で５番目と６番目の液体スラグの変位は、ほぼ対称に－１ｍｍと＋１ｍｍを示し、その後、２ｍｍ程度の振幅の微小な振動が見られるが、大きな振動には至っていない。
ここで、５番目の液体スラグの変位が－１ｍｍ、６番目の液体スラグの変位が＋１ｍｍを示していることについて説明する。ヒートパイプ両端には蒸気チャンバ部があり、左端の１番目と右端の１１番目の蒸気プラグが他の蒸気プラグと同様に、液膜蒸発によって蒸気プラグの質量が増加しても、元々の体積が他の蒸気プラグより大きい。そのため、圧力上昇が小さく、液体スラグの両端に働く圧力差により、液体スラグがヒートパイプの中央から両端の方向に移動するためである。
一方で、（ｂ）に示す片側断熱有りでは、時間１０．０ｓｅｃ付近で両方の液体スラグの変位は共に－３ｍｍとなっている。これは、右端の局所的な断熱により、１１番目の蒸気プラグの圧力が他より高くなり、液体スラグの両端に働く圧力差により、全ての液体スラグがヒートパイプの右端から左端の方向に移動するためである。
時間１０．０ｓｅｃの後、液体スラグは３ｍｍ程度の正負の変位を２回繰り返した後、時間１２．７ｓｅｃから負の変位で振幅を少しずつ増加しながら振動する。その後、時間１５．７ｓｅｃ以降、５ｍｍ以上の大きな振幅で振動する。
このように、液体スラグの変位に伴い、蒸気プラグも移動し、蒸気プラグでは、壁温との温度差により液膜において蒸発と凝縮とが行われる。これにより、蒸気プラグの質量が増減し、それに伴い蒸気プラグの圧力の上昇と下降とが起こる。液体スラグの時間１５．７ｓｅｃ以降の振動は、液体スラグの両端に働く圧力差の変動が大きくなることにより始まる。
以上により、片側断熱による自励振動の始動のメカニズムについてまとめる。
ヒートパイプの片側端部を断熱することにより、加熱後、液体スラグが同一方向に移動し、液体スラグの変位が一方向に揃っている状態となる。この液体スラグの移動により、蒸気プラグでは、管壁との温度差により、液膜において蒸発と凝縮が行われる。これによって、蒸気プラグの質量が増減し、それに伴い圧力の上昇と下降とが起こる。従って、液体スラグの両端に働く圧力差が変動し微小な振動が発生する。
この時、片側断熱有りでは、液体スラグの変位が一方向に揃っているため、各液体スラグの運動を打ち消し合うことなく、大きな振動に発展する。一方、片側断熱無しでは、振動しやすいヒートパイプの中央部で、液体スラグの変位が小さく、向きも逆向きのため、発生した微小な振動は打ち消し合い、大きな振動に発展しない。
本発明は、上記の計算結果を応用したものである。すなわち、本発明に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置は、図７の（ｂ）に示すように、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部の温度分布が、片側端部で他に比べて高くなる。すなわち、ヒートパイプの長手方向の中央部に対して非対称となる特性を有することで、優れた始動性を示すことになる。
本実施例１は、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部の温度分布がヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持たせるために、発熱体１１をヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称に配置している。
図５乃至図８に示したとおり、計算では、ヒートパイプとして単一の円管の１つの流路を用いたが、図２に示す多穴扁平管の複数の流路でも同じ効果が得られる。
一方、図３に示す蛇行流路では、扁平管端部におけるターン部の流動抵抗が大きく、扁平管の端部で作動流体が動作しづらいため、液体スラグの振動は、扁平管端部のターン部を除いた部分で主に発生する。
したがって、本実施例１は、円管や複数流路と同様に、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部の温度分布が、ヒートパイプの長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持たせる。これにより、加熱開始後、液体スラグが一方向に移動し、振動しやすい管中央部で液体スラグの変位が一方向に揃い、各液体スラグの運動を打ち消し合うことなく、発生した小さな振動が大きな振動に発展して自励振動が発生する。
次に、本発明の実施例２～５の構成および効果等について示す。その際に、実施例２～５においては、実施例１と異なる部分を説明し、実施例１と重複する部分の説明を省略する。
図９は、本発明の実施例２に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ａの構造を示す側面図である。
実施例２に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ａは、複数個の発熱体１１ａをヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称に配置するものである。図９では、２個の発熱体１１ａを配置した場合を示している。
このように、実施例２においても、先の実施例１と同様に、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部９の温度分布が、片側端部で高く、ヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持つため、自励振動が発生し始動性に優れる。
図１０は、本発明の実施例３に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｂの構造を示す側面図である。
実施例３に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｂは、ヒートパイプ１２の長手方向の一方の端部３に最も近いフィン１３ａの枚数を他より少なくしたものである。これにより、片側端部での放熱が抑えられ片側端部の温度が高くなる。
このように、実施例３においても、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部９の温度分布が、ヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持つため、自励振動が発生し始動性に優れる。
図１１は、本発明の実施例４に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｃの構造を示す側面図である。
実施例４に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｃは、ヒートパイプ１２の長手方向の一方の端部３に最も近いヒートパプ１２の放熱部２０の一部に断熱部材１４を設けたものである。これにより、片側端部での放熱が抑えられ片側端部の温度が高くなる。
ここで、放熱部２０の一部に断熱部材１４を設けるための手法は、限定されるものではない。例えば、図１１では、断熱部材１４を放熱部２０の一部に貼り付ける手法を用いたものである。
このように、実施例４においても、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部９の温度分布が、ヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持つため、自励振動が発生し始動性に優れる。
図１２は、本発明の実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｄの構造を示す側面図である。
実施例５に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｄは、ヒートパイプ１２の一方の端部３側の受熱部材１０ａの端部の長さを短くして、ヒートパイプ１２の長手方向の両端部それぞれに対応する受熱部材１０ａの両端部それぞれの長さが異なるものである。これにより、片側端部での熱抵抗が増加し片側端部の温度が高くなる。
このように、実施例５においても、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部９の温度分布が、ヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持つため、自励振動が発生し始動性に優れる。
図１３は、本発明の実施例６に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｅの構造を示す側面図である。
実施例６に係る自励振動ヒートパイプ冷却装置１００ｅは、ヒートパイプ１２の長手方向の一方の端部３に位置する受熱部の面積を、他の受熱部より広くしたものである。これにより、片側端部での受熱量が増加し温度が高くなる。
ここで、上記した受熱部の面積を広くするための手法は、限定されるものではない。例えば、図１３では、ヒートパイプ１２の長手方向の一方の端部３の受熱部９ｂに、受熱部材１０に設けた突起部１０ｂをロウ付け等で接合することにより、一方の端部３の受熱面積を増加させている。
このように、実施例５においても、ヒートパイプの長手方向に対する受熱部９の温度分布が、ヒートパイプ１２の長手方向の中央部に対して非対称となる特性を持つため、自励振動が発生し始動性に優れる。
さらに、実施例１～６として説明した自励振動ヒートパイプ冷却装置１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄおよび１００ｅは、鉄道車両が搭載する駆動用のパワーモジュール（ＩＧＢＴやＭＯＳ－ＦＥＴなどのパワー半導体素子を備えたパワーモジュール）の冷却用として好適である。
例えば、このパワーモジュールを発熱体１１として受熱部材１０に実装した自励振動ヒートパイプ冷却装置１００、１００ａ～１００ｅを、鉄道車両の床下に搭載する。これにより、多種類の機器を搭載する鉄道車両の床下にあっても、パワーモジュール用の冷却装置としてコンパクトに装備することが可能となる。
１ 密閉流路、２ 仕切り部、３ ヒートパイプの一方の端部、
９，９ｂ 受熱部、１０ 受熱部材、１０ｂ 突起、
１１，１１ａ 発熱体、１２ 自励振動ヒートパイプ、
１３，１３ａ フィン、１４ 断熱部材、２０ 放熱部、
１００，１００ａ～１００ｅ 自励振動ヒートパイプ冷却装置

Claims (11)

  1. 作動流体を封入し密閉される管を厚み方向に矩形波状に連通して波型形状に形成することで構成される受熱部と放熱部とが交互に配置される構造を有するヒートパイプと、
    前記受熱部に接合する受熱部材と、
    前記受熱部が接合する面と反対側の前記受熱部材の面に配置される発熱体と
    を備え、
    前記受熱部材における前記発熱体の配置を前記ヒートパイプの長手方向の中央部に対して非対称にすることで、前記ヒートパイプの長手方向に対する前記受熱部の温度分布を当該長手方向の中央部に対して非対称にして自励振動を発生させる
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  2. 請求項１に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
    複数の前記発熱体による前記配置が、前記非対称である
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  3. 作動流体を封入し密閉される管を厚み方向に矩形波状に連通して波型形状に形成することで構成される受熱部と放熱部とが交互に配置される構造を有するヒートパイプと、
    前記受熱部に接合する受熱部材と、
    前記受熱部が接合する面と反対側の前記受熱部材の面に配置される発熱体と
    を備え、
    全ての前記放熱部は、隣り合う前記放熱部の間に設置されるフィンを有し、
    前記ヒートパイプの長手方向の一方の端部に最も近い位置に設置される前記フィンの枚数を他の位置に設置される前記フィンの枚数より少なくすることで、前記ヒートパイプの長手方向に対する前記受熱部の温度分布を当該長手方向の中央部に対して非対称にして自励振動を発生させる
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  4. 作動流体を封入し密閉される管を厚み方向に矩形波状に連通して波型形状に形成することで構成される受熱部と放熱部とが交互に配置される構造を有するヒートパイプと、
    前記受熱部に接合する受熱部材と、
    前記受熱部が接合する面と反対側の前記受熱部材の面に配置される発熱体と
    を備え、
    前記ヒートパイプの長手方向の一方の端部に最も近い前記放熱部に断熱部材を設けることで、前記ヒートパイプの長手方向に対する前記受熱部の温度分布を当該長手方向の中央部に対して非対称にして自励振動を発生させる
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  5. 作動流体を封入し密閉される管を厚み方向に矩形波状に連通して波型形状に形成することで構成される受熱部と放熱部とが交互に配置される構造を有するヒートパイプと、
    前記受熱部に接合する受熱部材と、
    前記受熱部が接合する面と反対側の前記受熱部材の面に配置される発熱体と
    を備え、
    前記ヒートパイプの長手方向の両端部それぞれに対応する前記受熱部材の両端部それぞれの長さを異ならせることで、前記ヒートパイプの長手方向に対する前記受熱部の温度分布を当該長手方向の中央部に対して非対称にして自励振動を発生させる
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  6. 作動流体を封入し密閉される管を厚み方向に矩形波状に連通して波型形状に形成することで構成される受熱部と放熱部とが交互に配置される構造を有するヒートパイプと、
    前記受熱部に接合する受熱部材と、
    前記受熱部が接合する面と反対側の前記受熱部材の面に配置される発熱体と
    を備え、
    前記ヒートパイプの長手方向の一方の端部に最も近い前記受熱部の面積を他の前記受熱部の面積より広くすることで、前記ヒートパイプの長手方向に対する前記受熱部の温度分布を当該長手方向の中央部に対して非対称にして自励振動を発生させる
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
    前記ヒートパイプの前記波型形状は、前記管を自らの長手方向に前記矩形波状に複数回曲げることで形成される
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  8. 請求項１～６のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置において、
    前記ヒートパイプの前記波型形状は、前記管を複数本厚み方向に並列に設置し当該管の隣接する両端部それぞれを交互に前記矩形波状に連通することで形成される
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
    前記管は多穴扁平管である
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  10. 請求項１～９のいずれか１項に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置であって、
    前記発熱体は、パワー半導体素子を備えたパワーモジュールである
    ことを特徴とする自励振動ヒートパイプ冷却装置。
  11. 請求項１０に記載の自励振動ヒートパイプ冷却装置を搭載した鉄道車両。
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