JP2001127478A - 熱伝導冷却板装置 - Google Patents

熱伝導冷却板装置

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JP2001127478A
JP2001127478A JP2000261006A JP2000261006A JP2001127478A JP 2001127478 A JP2001127478 A JP 2001127478A JP 2000261006 A JP2000261006 A JP 2000261006A JP 2000261006 A JP2000261006 A JP 2000261006A JP 2001127478 A JP2001127478 A JP 2001127478A
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Dine Pieter Van
ヴァン ダイン ピーター
Edgar S Thaxton
エス サックストン エドガー
James S Smith
エス スミス ジェイムズ
Jeffrey Linkinhoker
リンキンホーカー ジェフリー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気部品が取り付けられる取付け具に生じる
問題を防ぐ。 【解決手段】 金属製熱伝導冷却板１２は金属プレート
１２の両端間に延在する２組の平行な冷却剤通路１８，
２０と、金属プレート１２の両端に取り付けられている
電気絶縁材料からなる非金属ヘッダー１４，１６とを持
っている。ヘッダー１４は１組の冷却剤通路への入口と
他組の前記冷却剤通路からの出口を提供し、ヘッダー１
６は前記両組の冷却剤通路間を流体連通させることがで
きる。ヘッダー１４，１６は、各ヘッダーと冷却板１２
の間に密封用ガスケットを有する噛み合い式連結具また
は接着剤により冷却板１２に取り付けられ、且つ冷却板
１２とヘッダー１４，１６との組立体が電気絶縁性ヘッ
ダーに取り付けられた取付脚部２８により絶縁状態に支
持されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】電気部品類から熱を除くため
の熱伝導冷却板に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第5,111,280 号（発明者：Iver
sen ）は半導体装置が取り付けられている複数枚の板で
できた半導体装置の冷却装置を示し、前記板はその両端
間に延在する冷却用流体の流路を有し且つ三相電気シス
テムの３本の脚部の１本についてターミナルを有する構
造を開示している。セラミックやプラスチックのような
電気絶縁材料で作られた冷却剤の供給および放出用のマ
ニホルドが、前記板の端部に取り付けられ、電気絶縁性
を確証するためフルオロカーボンのような絶縁性冷却剤
を前記板の中の流路に通して板と板との間のスペースに
循環させるようにしている。この明細書は該マニホルド
を金属板に取り付けることについて説明していない。
【０００３】米国特許第4,989,070 号（発明者：Iverso
n 等）は金属ヒートシンクおよび冷却剤の通路を有する
モジュールによる冷却用放熱機（heat sink ）を開示し
ており、該金属ヒートシンクはその近くの表面から絶縁
性継ぎ手を介して支持された半導体装置を有し、且つ該
冷却剤の通路が半導体装置の絶縁された支持体の下を通
って、板の１端の入口開口から該板の同じ端の出口開口
へ延びている。
【０００４】米国特許第4,453,911 号（発明者：Wolgem
oth 等）はプラスチック材料で作られた冷却板が１端か
ら他端に延びた冷却剤の通路を有し、この冷却剤通路が
該冷却板の片側に取り付けられた動力電気部品の表面に
沿って冷却剤を方向付けるようになつた冷却板装置を開
示している。
【０００５】米国特許第4,266,604 号（発明者：Sumika
wa等）は耐錆性合成樹脂製タンクの間に取り付けられた
金属板を有する複数個の金属管からなる自動車用温水ラ
ジエータのような熱交換器を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】熱伝導板および／また
は部品を電気的に絶縁するばかりでなく、熱伝導板と取
付け具の間を移動する迷走電流を防ぐように電気部品や
電子部品が取りつけられている熱伝導板の取付け具が問
題を起こしている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明の目
的は従来技術の欠点を解決する熱伝導冷却板装置を提供
することにある。
【０００８】本発明の別の目的は簡便な構造の熱伝導冷
却板装置を提供することにある。
【０００９】本発明のこれらの目的およびその他の目的
は、冷却板を有し、該冷却板がその両端に配置されてい
る非金属製の電気絶縁性ヘッダーにより周囲から電気絶
縁され、前記ヘッダーが流体を冷却板の中を通って２方
向に、片方のヘッダーの入口から戻りヘッダーへ、さら
に最初のヘッダーの出口に戻るよう流れを方向付け、装
置全体が前記電気絶縁性ヘッダーに取り付けた１個以上
の取付け装置により支持される構造の熱伝導冷却板装置
を提供することにより達成される。
【００１０】一つの実施の形態において、冷却板装置は
両端面間に延在する複数の内部水路の列を持った金属板
と、該金属板の両端に取り付けられた電気絶縁性複合材
料で作られた非金属製ヘッダーとを含み、一方のヘッダ
ーが流体流入通路と流体流出通路を提供し、他方のヘッ
ダーが前記流体流入通路から供給される冷却板の水路
と、前記流体流出通路に連結された水路との間に流体連
通を可能にするよう構成されている。前記ヘッダーは接
着剤または噛合い嵌合式連結具により圧縮状態のガスケ
ットと共に前記金属板の端部に密封状に取り付けられ
る。冷却しようとする発熱部品は例えば前記金属板の表
面のねじ孔により該金属板に取り付けられる。近接して
いる部品間を電気絶縁させるため、電気絶縁性ヘッダー
に取り付けた脚により装置全体を支持する。
【００１１】本発明の目的と効果は添付図面を参照した
次の記載を熟読することにより明瞭となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜４に示す本発明の代表的な
実施の形態において、熱伝導冷却板装置１０は金属製熱
伝導冷却板１２と、熱伝導冷却板１２の１端に取り付け
られた電気絶縁性の入口／出口ヘッダー１４と、熱伝導
冷却板１２の他端に取り付けられた戻りヘッダー１６
と、を含んでいる。図示の熱伝導冷却板装置１０におい
て、熱伝導冷却板１２は６個の線状流体流入通路１８と
６個の線状流体戻り通路２０とを有し、該流体流入通路
と流体戻り通路はそれぞれ冷却板の１端から他端へ延び
且つこれらの通路はすべて本質的に冷却板の両側の中間
にある同一平面上に配置されている。流体流入通路１８
および流体戻り通路２０の数量と大きさは熱伝導冷却板
１２の厚さと同様に、適用例独自の要求に合致するよう
変えることができる。
【００１３】入口／出口ヘッダー１４は入口ノズル２
２、出口ノズル２４および内部隔壁２６を備え、該内部
隔壁２６は、ヘッダー１４を冷却板１２の１端の適所に
取り付ける場合、入口ノズル２２からヘッダー１４を通
過して流体流入通路１８に至る流通路を、流体戻り通路
すなわち流出通路２０からヘッダー１４を通過して出口
ノズル２４に至る流通路から分離するものである。冷却
板１２の他端に取り付けた戻りヘッダー１６には内部隔
壁が無く、流入通路１８からの流体が自由に戻りヘッダ
ー１６を通過して戻り通路２０に流れることができる。
【００１４】入口／出口ヘッダー１４と戻りヘッダー１
６はなるべく、使用に適する強化合成ポリマー樹脂材料
のような複合材料、すなわちシステムの作動中発生する
流体の圧力および温度に耐えることができる材料で作ら
れる。最も重要なことはヘッダーに使用される材料は導
電性を有するべきでなく、非常に微小な吸水性を有する
べきである。
【００１５】図示している実施の形態において、各ヘッ
ダーは、なるべくその同一の側に配置され且つその両端
に配置された２個の取付脚部２８を有する。取付脚部２
８は金属または絶縁性合成材料で作られ、該脚部２８が
冷却板装置全体とその上に取り付けた電気部品を十分に
支持できる強度を有するべきである。ヘッダーは電気絶
縁材料で作られているので、電気絶縁材料にする必要の
ない脚部２８は、電気的干渉や短絡事故を起こさずに金
属支持構造物に固定されるであろう。
【００１６】図１〜６に示す実施の形態において、ヘッ
ダー１４、１６と冷却板１２との間を流体密封するた
め、流体通路１８、２０を含む冷却板１２の端部３４が
冷却板１２の外側部の近接端面３６より突出しており、
且つガスケット３８が図５、６に示すように端面３６に
取り付けられている。この実施の形態において、冷却板
１２の端部３４は傾斜状外面を持った拡大隆起部４０を
有し、且つヘッダー１４、１６は傾斜状の内側隆起部４
２を備え、したがって図５に示すように冷却板１２の外
側部分の端面３６に圧縮状態にガスケット３８を嵌めた
後で、前記内側隆起部４２がヘッダーの対向側を押し開
いて拡大隆起部４０の上から噛み合い嵌合する。このよ
うな取り付け構造であるから、ヘッダーを冷却板に取り
付けるためのファスナーを必要としない。
【００１７】図７に示す実施の形態において、冷却板１
２の端部３４とヘッダーの内面は非傾斜状嵌合部を有す
るが、代わりに冷却板１２の端面３６とヘッダーの係合
面に塗布されている接着密封材料４６の層により結合さ
れている。この構造もヘッダーを冷却板に取り付けるた
めにファスナーを必要としない。
【００１８】図８は熱伝導冷却板１２の表面に設けた電
気部品または電子部品の取付け孔４８の代表的配置を示
す。孔４８の最大深さは熱伝導冷却板１２の上面と、流
体通路１８、２０を有する突出部３４の上面と、の間の
距離を示す矢印５０により表示されており、取付け孔４
８は流体通路１８、２０を遮らないようになっている。
【００１９】図１に示す実施の形態において、入口ノズ
ル２２と出口ノズル２４が入口／出口ヘッダー１４の端
面から垂直に突出している。必要に応じ、特定の用途に
適するように、図１０にノズル５４で示すように入口／
出口ヘッダー１４の１側面から斜めに突出してもよい。
このように斜めになった入口ノズルと出口ノズルはヘッ
ダーの両端で同じ側からどちらに延びてもよく、且つ取
付脚部２８を配置している同じ側に、または反対面に延
びてもよい。
【００２０】作動時に、熱を発生する電気部品または電
子部品が取付用ねじ孔４８を使用して冷却板１２の片面
または両面に取り付けられ、該部品と冷却板１２の間に
良好な熱伝導を得るようにしている。冷却水のような冷
却剤やその他の伝熱流体が入口ノズル２２に供給され且
つ部品を希望の最高温度やそれ以下の温度に保持できる
よう冷却板から熱を除去できる十分な流量を流入通路１
８および戻り通路２０に流す。希望の熱伝導特性を提供
し且つ冷却板やヘッダーに反応しないかまたは腐食させ
ない任意の熱伝導流体が使用される。冷却剤の循環速度
は、所望であれば、冷却板の表面の検知温度に基づい
て、自動的に制御される。冷却板組立体を取り付けてい
る任意の構造物から装着電気部品および電子部品を電気
的に絶縁させるには、冷却板に対し電気絶縁ヘッダーを
設けるか、電気絶縁ヘッダーに取り付けられた取付脚部
を使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱伝導冷却板装置の代表的な実施
の形態を示す概要平面図
【図２】図１のII-II 線上断面図
【図３】ヘッダーを除去し反対方向に見たガスケット装
置を示す図２の冷却板のＡ部分の拡大部分図
【図４】ヘッダーを除去した図１の熱伝導冷却板の端部
を示す部分斜視図
【図５】冷却板に取り付けたヘッダーを示す図１のV-V
線上拡大断面図
【図６】ヘッダーを冷却板の近接端部に取り付け中の状
態を示す図５に類似の拡大部分断面図
【図７】本発明の別の実施の形態を示す図６に類似の拡
大部分断面図
【図８】冷却板の片面の電気部品および電子部品の取り
付け孔の配置を示す図１の冷却板の斜視図
【図９】図１に示した熱伝導冷却板装置の戻りヘッダー
を示す斜視図
【図１０】本発明による熱伝導冷却板装置の別の実施の
形態を示す側面図
【符号の説明】
１０ 熱伝導冷却板装置 １２ 金属製熱伝導冷却板 １４ 入口／出口ヘッダー １６ 戻りヘッダー １８ 線状流体流入通路 ２０ 線状流体戻り通路 ２２ 入口ノズル２２ ２４ 出口ノズル ２８ 取付脚部 ３４ 端部 ３６ 端面 ３８ ガスケット ４０ 拡大隆起部 ４２ 内側隆起部 ４６ 粘着性密封材料 ４８ 取り付け孔 ５４ ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドガー エス サックストン アメリカ合衆国 ロードアイランド州 02808 ブラッドフォード ウェイランド ストリート ３ (72)発明者 ジェイムズ エス スミス アメリカ合衆国 コネティカット州 06371 オールド ライム マイル クリ ーク ロード 264 (72)発明者 ジェフリー リンキンホーカー アメリカ合衆国 コネティカット州 06382 アンカスヴィル トーリー ドラ イヴ ３

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却剤を循環させるための冷却剤通路を
    備えた金属製冷却板と、 冷却剤を入口ノズルから前記冷却板内の第１組の冷却剤
    通路へ供給し且つ前記冷却板内の第２組の冷却剤通路か
    ら冷却剤を受け入れ出口ノズルへ送るため、前記冷却板
    の１端に取り付けられた電気絶縁材料製の入口／出口ヘ
    ッダーと、 前記第１組の冷却剤通路と第２組の冷却剤通路との間を
    連通させるため前記冷却板の他端に取り付けられた電気
    絶縁材料製の戻りヘッダーと、 前記冷却板を電気絶縁状態に支持できるよう少なくとも
    １個の前記ヘッダーに設けた取り付け装置と、を含むこ
    とを特徴とする熱伝導冷却板装置。
  2. 【請求項２】 前記冷却板が、対応する前記ヘッダーに
    収容され且つ取り付けられる幅狭の端部を各端に有する
    ことを特徴とする請求項１記載の熱伝導冷却板装置。
  3. 【請求項３】 前記ヘッダーを前記冷却板の端部に噛み
    合い嵌合させる相互係合突起を前記冷却板端部および前
    記ヘッダーに設けたことを特徴とする請求項２記載の熱
    伝導冷却板装置。
  4. 【請求項４】 前記各ヘッダーとそれに近接する前記冷
    却板の端面との間にガスケットを配置し、対応する前記
    ヘッダーが前記冷却板端部に取り付け配置されていると
    き前記ガスケットが圧縮されて密封装置を構成すること
    を特徴とする請求項３記載の熱伝導冷却板装置。
  5. 【請求項５】 前記ヘッダーと前記冷却板との間に接着
    密封部を形成するよう前記各ヘッダーとそれに近接する
    前記冷却板の端面との間に接着材の層を有することを特
    徴とする請求項１記載の熱伝導冷却板装置。
  6. 【請求項６】 前記冷却板と前記ヘッダーとの組立体を
    電気絶縁状態に支持するため、前記各ヘッダーがその同
    じ側で且つその両端に配置された２個の取付脚部を有す
    ることを特徴とする請求項１記載の熱伝導冷却板装置。
  7. 【請求項７】 入口区域を出口区域から分離する一体構
    造の仕切り壁を前記入口／出口ヘッダーに有することを
    特徴とする請求項１記載の熱伝導冷却板装置。
  8. 【請求項８】 前記熱伝導冷却板の一方の側面に複数個
    の取付け孔を有し、該取付け孔が前記熱伝導冷却板の前
    記側面と冷却剤通路との間の距離より短い深さを有する
    ことを特徴とする請求項１記載の熱伝導冷却板装置。
  9. 【請求項９】 前記入口／出口ヘッダーが前記冷却板の
    冷却剤通路の平面に平行な平面上にそれぞれ方向付けら
    れている入口ノズルおよび出口ノズルを有する請求項１
    記載の熱伝導冷却板装置。
  10. 【請求項１０】 前記入口／出口ヘッダーが前記冷却板
    の冷却剤通路に平行な平面に対し斜めに延在する入口ノ
    ズルおよび出口ノズルを有する請求項１記載の熱伝導冷
    却板装置。
JP2000261006A 1999-08-30 2000-08-30 熱伝導冷却板装置 Withdrawn JP2001127478A (ja)

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