JPH0571871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、電気機器の冷却に使用することの
できるヒートパイプに関するものである。

従来の技術 種々の電気機器においては通電に伴う温度上昇
が容量の制限や特性の低下を招来することは周知
の通りであり、そこで例えば高電圧機器であるサ
イリスタにおいては温度上昇を防止するためにヒ
ートパイプを介して空冷することが行なわれてい
る。第５図は従来の冷却構造の一例を示すもので
あつて、複数のサイリスタ１は受熱ブロツク２を
挟み付けた状態で両側から荷重をかけてクランプ
されており、その各受熱ブロツク２には放熱フイ
ン３を取付けたヒートパイプ４の一端部（一般に
は下端部）が差し込まれ、さらにサイリスタ１と
受熱ブロツク２との間には、ヒートパイプ４が金
属管をコンテナとしていることにより、絶縁板５
が介在されている。したがつてサイリスタ１にお
いて生じた熱は、ヒートパイプ４によりその作動
流体の潜熱として輸送された後、放熱フイン３か
ら周囲の空気に伝達され、結果的にはサイリスタ
１は間接的に空冷される。

しかるに前記絶縁板５は電気的な絶縁を目的と
するものであるが、サイリスタ１は両側から荷重
をかけてクランプする関係上、絶縁板５の圧縮強
度を高くするために、絶縁板５として高価な材料
を使用しなければならない問題があり、そうでな
ければ絶縁板５を厚くしなければならない。また
効率の良い冷却を行なうためにはサイリスタ１か
ら空気までの伝熱抵抗を可及的に小さくすること
が望まれるが、前記絶縁板５はサイリスタ１と受
熱ブロツク２との間にあつて両者の間の熱授受を
阻害しており、その板厚を厚くした場合には熱伝
達が更に悪化する問題がある。

従来、このような不都合を解消するために、電
気的絶縁性を付与したヒートパイプが開発されて
おり、その例が例えば特開昭56−108098号公報や
実開昭57−19778号公報に記載されている。前者
の公報に記載されたヒートパイプは第６図に示す
ように、受熱ブロツク２に挿入した金属管６と放
熱フイン３を取付けた金属管７との間に、セラミ
ツクなどの絶縁材料からなる絶縁管８を介在さ
せ、さらにウイツクおよび作動流体を絶縁性のあ
るものとした構成である。また後者のヒートパイ
プは、絶縁管を中間部に介在させたコンテナ内の
ウイツクとして、中間部にガラス繊維を用い、か
つ両端部に金属繊維を用い、さらにこれらの繊維
を螺旋状バネによつて押え付けた構成である。

発明が解決しようとする問題点 しかるに上記各公報に記載されたヒートパイプ
は、セラミツクなどからなる絶縁管を介在させて
いるから、全体としての電気的絶縁性に優れる
が、その反面、上記の絶縁管は脆性の高い材料に
よつて構成されているから、振動や衝撃がかかつ
た場合に絶縁管が破損し易く、また絶縁管と金属
管とでは熱膨張係数が大きく異なるために、熱応
力や熱衝撃によつて両者の接合部の耐久性が低く
なるなどの問題があつた。

この発明は上記の問題を解消し、外力および熱
応力を吸収でき、したがつて耐久性の良好な電気
絶縁型ヒートパイプを提供することを目的とする
ものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、密
閉管に絶縁性を付与するべく中間部に介在させた
絶縁材料性スリーブとこれに隣接する少なくとも
一方の金属パイプとを非固着状態とし、かつそれ
らのスリーブと金属パイプとを、スリーブとほぼ
等しい熱膨張係数の金属材料によつて弾性変形可
能に構成した連結管によつて接続したことを特徴
とするものである。より具体的には、この発明
は、加熱部とされる第１の金属管と放熱部とされ
る第２の金属管との間に絶縁材料からなるスリー
ブを介在させて密閉容器を構成し、かつその密閉
容器の内部に作動流体を封入したヒートパイプに
おいて、前記スリーブと少なくともいずれか一方
の金属パイプとを非固着状態とするとともに、こ
れらのスリーブと金属パイプとを、前記スリーブ
とほぼ等しい熱膨張係数の金属材料によつて弾性
変形可能に構成した連結管によつて接続したこと
を特徴とするものである。

またこの発明では、前記連結管を、周辺部分を
内周リツプ部と外周リツプ部とを有するコ字状断
面とした環状体として構成し、その一方のリツプ
部を前記金属管に接合し、かつ他方のリツプ部を
前記スリーブに接合した構成とすることができ
る。

作 用 この発明のヒートパイプでは、加熱部とされる
金属パイプに与えた熱によつて内部の作動流体が
蒸発し、その蒸気が放熱部とされる第２の金属パ
イプ側に流れた後に放熱して凝縮することにより
熱の輸送を行ない、また各金属パイプがスリーブ
によつて電気的に絶縁されることは前述した従来
の絶縁型ヒートパイプと同様であるが、第１の金
属パイプもしくは第２の金属パイプに外力が作用
し、あるいは振動が作用した場合、さらにはスリ
ーブと各金属パイプとの間で熱膨張量に差が生じ
た場合、スリーブと金属管とが非固着状態である
うえに連結管が弾性変形可能であるから、連結管
が変形することにより、外力や熱膨張量の差を吸
収し、その結果、絶縁材料からなるスリーブの破
損が防止される。

実施例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図はこの発明の一実施例を示す部分断面図
であつて、ここに示すヒートパイプ１０は、第１
の金属パイプ１１と第２の金属パイプ１２との間
に絶縁スリーブ１３を介在させ、これらの金属パ
イプ１１，１２とスリーブ１３とを金属製連結管
１４によつて接続してなる密閉管をコンテナと
し、その内部に作動流体を封入し、かつ必要に応
じてウイツクを設けたものである。すなわち第１
の金属パイプ１１は外部から入熱のある加熱部と
され、また第２の金属パイプ１２は外部に対して
熱を放出する放熱部とされるものであつて、これ
らのパイプ１１，１２は銅などの金属によつて一
方の端部を密閉したパイプとして構成されてい
る。またスリーブ１３は各金属パイプ１１，１２
を電気的に絶縁するためのものであつて、絶縁材
料例えばアルミナなどのセラミツク材料を素材と
しており、その形状は、軸線方向での中間部の内
径を各金属パイプ１１，１２の内径とほぼ等しく
設定し、かつ両端部の内径を金属パイプ１１，１
２の外径より大きい内径（以下、仮にその部分を
大径部１３ａと記す）に設定した形状である。そ
して各金属パイプ１１，１２はその開口端をスリ
ーブ１３の大径部１３ａの内周側に非固着状態に
挿入して連結管１４によつてスリーブ１３に対し
て気密状態に連結されている。この連結管１４
は、前記スリーブ１３の素材とほぼ等しい熱膨張
係数の金属材料、例えばコバールや42Ni−Fe合
金などを素材として弾性変形可能に構成されてお
り、具体的には、第２図に拡大して示すように、
内周リツプ１４ａと外周リツプ１４ｂとを有する
よう周縁部をコ字状断面とした環状に形成されて
いる。そして連結管１４は、その内周リツプ１４
ａの内周面を金属パイプ１１，１２の外周面にロ
ー付けし、かつ外周リツプ１４ｂの内周面をスリ
ーブ１３の外周面にロー付けすることにより、各
金属パイプ１１，１２とスリーブ１３とを相対変
位可能でかつ気密状態に連結している。なお、第
１図および第２図に示す例では、各金属パイプ１
１，１２の端部および外周面とスリーブ１３との
間に隙間が設定されている。

第３図および第４図は上記のヒートパイプ１０
をサイリスタ１の冷却装置に用いた例を示すもの
で、サイリスタ１はクランプ金具１５によつて締
付けた一対の受熱ブロツク２に密着状態に挟み付
けられており、各受熱ブロツク２には複数本のヒ
ートパイプ１０における第１の金属パイプ１１が
挿入され、また各ヒートパイプ１０の第２の金属
パイプ１２には放熱フイン１６が取付けられてい
る。したがつてサイリスタ１で生じた熱は受熱ブ
ロツク２からヒートパイプ１０に伝達されるか
ら、ヒートパイプ１０における第２の金属パイプ
１２側に冷却空気を流しておくことにより、ヒー
トパイプ１０は第１の金属パイプ１１側が加熱部
となるとともに第２の金属パイプ１２側が放熱部
となつて両者の間で熱輸送を行ない、結局、サイ
リスタ１で発生した熱はヒートパイプ１０を介し
て冷却空気に伝達され、サイリスタ１が空冷され
ることになる。そして第２の金属パイプ１２側に
外力がかかり、もしくは全体に振動が作用した場
合、上記のヒートパイプ１０では、前記連結管１
４が例えば第２図に鎖線で示すように撓むため
に、外力や振動が連結管１４の変形として吸収さ
れ、その結果、脆性の高いスリーブ１３が破損す
ることを防止できる。またスリーブ１３と金属パ
イプ１１，１２との間に熱膨張量の差が生じた場
合、連結管１４がその差に応じて撓むためにスリ
ーブ１３に過大な熱応力が作用することがなく、
したがつてこの場合でもスリーブ１３の破損を防
止することができる。

なお、上記の実施例では、連結管１４を周辺部
がコ字状断面をなす環状体として形成した場合を
例に取つて説明したが、この発明における連結管
は要は弾性変形し得る形状であればよいのであつ
て、上記の実施例で示した構成に限定されるもの
ではない。また上記の実施例では第１の金属パイ
プ１１および第２の金属パイプ１２とスリーブ１
３との各接続部に連結管を介在させた構成とした
が、この発明は上記の実施例に限定されるもので
はなく、外力のみを考慮すればよい場合には、ス
リーブといずれか一方の金属パイプとの間に連結
管１４を介在させればよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明のヒー
トパイプによれば、電気的絶縁性のあるスリーブ
と金属パイプとを、スリーブとほぼ等しい熱膨張
係数の金属材料で弾性変形可能に形成した連結管
によつて接続したから、外力や振動もしくは熱応
力をその連結管の変形として吸収することができ
るため、スリーブやスリーブと金属パイプとの接
続部などに過大な応力が生じることがなく、した
がつてこの発明によれば、破損の危険が少なく、
しかも耐久性に優れた電気絶縁型ヒートパイプを
得ることができる。またこの発明のヒートパイプ
を高圧電気機器の放熱手段として使用すれば、高
圧電気機器との間に絶縁材料を介在させる必要が
ないので、安価でしかも放熱効率の良好な放熱器
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す部分断面
図、第２図はそのスリーブの近傍の拡大断面図、
第３図はそのヒートパイプをサイリスタの放熱器
として使用した例の正面図、第４図はその側面
図、第５図は従来のヒートパイプ式サイリスタ放
熱器の一例を示す略解図、第６図は従来の電気絶
縁型ヒートパイプを用いたサイリスタ放熱器を示
す略解図である。 １０…ヒートパイプ、１１，１２…金属パイ
プ、１３…スリーブ、１４…連結管、１４ａ…内
周リツプ、１４ｂ…外周リツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱部とされる第１の金属管と放熱部とされ
   る第２の金属管との間に絶縁材料からなるスリー
   ブを介在させて密閉容器を構成し、かつその密閉
   容器の内部に作動流体を封入したヒートパイプに
   おいて、 前記スリーブと少なくともいずれか一方の金属
   パイプとを非固着状態とするとともに、これらの
   スリーブと金属パイプとを、前記スリーブとほぼ
   等しい熱膨張係数の金属材料によつて弾性変形可
   能に構成した連結管によつて接続したことを特徴
   とする電気絶縁型ヒートパイプ。 ２ 前記連結管が、周辺部分を内周リツプ部と外
   周リツプ部とを有するコ字状断面とした環状体と
   して構成され、その一方のリツプ部が前記金属管
   に接合され、かつ他方のリツプ部が前記スリーブ
   に接合されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の電気絶縁型ヒートパイプ。