JP2005333113A - 放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィンピッチの異なる複数の放熱フィンを向かい合わせてファンにより強制空冷する放熱装置において、フィン近傍の風の流れを調節して、一方の放熱フィンだけが冷えることを防止する放熱装置を提供する。
【解決手段】 複数の突条フィン１２、２２を各底板１１、２１上にそれぞれ相互に平行となるように設けてなる放熱フィン１、２が、前記突条フィン１２、２２を向かい合わせて対向配置されると共に、該対向配置された両放熱フィン１、２で前記突条フィン１２、２２のピッチが異なっており、向かい合わせて配置された前記突条フィン１２、２２の間に風を流通させることで放熱を行い、ピッチの広い方の前記放熱フィン１に、流通する風量を調整する遮蔽板１３が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、送風することによって強制空冷する放熱装置に関するものである。

従来、車両用などの半導体素子を含む電子部品の冷却は、電子部品に冷却のための放熱フィンを取り付けることによって行われている。また、放熱フィンによる放熱効果が不足している場合には、放熱フィンに対して送風することで、放熱効果を向上させている。

しかし、放熱フィンが取り付けられた電子部品としてはさまざまなものが製造されており、これに伴って、例えばフィンピッチの広狭などが異なる多様な放熱フィンが設けられている。ここで、一般的に、フィンピッチの広いものはその流通抵抗が小さいことから風の通りがよく、フィンピッチの狭いものは風の通りが悪い。したがって、フィンピッチの異なる放熱フィンを互いに向かい合わせて強制空冷した場合、フィンピッチの狭い放熱フィンが取り付けられている電子部品の放熱効果がフィンピッチの広い放熱フィンに取り付けられている他方の電子部品と比較して低くなるという問題がある。

このような問題点を解決するために、強制空冷による風の通りを両放熱フィンで合わせることを目的として、フィンピッチの狭いものに合わせて両放熱フィンを形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。そして、この両放熱フィンに電子部品などの発熱体が取り付けられている。しかし、フィンピッチの狭いものは押し出し成形などで製造する必要があるため、製造が困難であると共に製造コストが高くなるという問題がある。
特開２００３−２５８４６４号公報

本発明は、フィンピッチの異なる複数の放熱フィンを向かい合わせてファンにより強制空冷する放熱装置において、フィン近傍の風の流れを調節して、一方の放熱フィンだけが冷えることを防止する放熱装置を提供するものである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の放熱装置は、複数の突条フィンを底板上に相互に平行となるように設けられてなる放熱フィンが、前記突条フィンを向かい合わせて対向配置されると共に、該対向配置された両放熱フィンで前記突条フィンのピッチが異なっており、向かい合わせて配置された前記突条フィンの間に風を流通させることで放熱を行う放熱装置において、ピッチの広い方の前記放熱フィンに、流通する風量を調整する風量調整機構が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、フィンピッチの異なる一対の放熱フィンを互いに向かい合わせて配置したときに、一方の放熱フィンに風量調整機構が設けられていることで、各放熱フィンの流通抵抗が調整される。これにより、各放熱フィンでの圧力分布が均衡する。したがって、フィンピッチが異なる場合であっても各放熱フィンにおける放熱効果を同等とし、一方の放熱フィンだけが過剰に冷却されることを防止する。

また、本発明の放熱装置は、前記風量調整機構が、風の流通を妨げる遮蔽板によって構成されていることが好ましい。
この発明によれば、遮蔽板を設けることによって放熱フィンへの風の流通に対する流通抵抗が大きくなる。これにより、放熱フィンに風を流通させると、風はこの遮蔽板を避けるように流通することとなる。ここで、フィンピッチの狭い放熱フィンを互いに向かい合わせて配置したときに、風が遮蔽板を避けるように流通することでフィンピッチの狭い放熱フィンに流通しやすくなる。したがって、各放熱フィンにおける圧力分布を調整し、各放熱フィンにおける放熱効果を均衡させることができる。
また、放熱フィンのフィンピッチを狭い方に合わせて製造する必要がないため、製造コストを削減することができる。

また、本発明の放熱装置は、前記風量調整機構により、前記２つの放熱フィンの入口または出口近傍の圧力損失差を、２．０Ｐａ以下とすることが好ましい。
この発明によれば、風量調整機構によってフィンピッチの広い方の放熱フィンの流通抵抗を大きくし、フィンピッチの狭い方の放熱フィンと比較して入口または出口における圧力損失差を２．０Ｐａ以下とすることによって、一方の放熱フィンだけが過剰に冷却されることを十分に防止できる。

また、本発明の放熱装置は、前記風量調整機構が、前記出口近傍に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、出口近傍に遮蔽板を設けることでフィンピッチの狭い放熱フィンの方に効率よく風を流通させることができる。また、放熱フィンのフィンピッチを狭い方に合わせて製造する必要がないため、製造コストを削減することができる。

本発明によると、以下の効果を奏することができる。
フィンピッチの異なる放熱フィンであっても、フィンピッチの広い放熱フィンに風量調整機構を設けることによって、フィンピッチの狭い放熱フィンと同等の流通抵抗を持たせることで、両放熱フィンを同等に冷却することができる。

以下、本発明にかかる放熱装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
本実施形態による放熱装置は、図１に示すように、フィンピッチの異なる一対の放熱フィン１、２と、一対の放熱フィン１、２内に風を流通させるファン３とを備えている。なお、本実施形態では、放熱フィン１、２においてファン３が設けられている側の一端を出口側、他の一端を入口側とする。

放熱フィン１は、アルミニウムによって形成されており、底板１１と、底板１１に対して垂直に突設された複数の突条フィン１２と、突条フィン１２に設けられて同様に底板１１に対して垂直に設けられた遮蔽板（風量調整機構）１３とによって構成されている。また、放熱フィン１は、ダイカスト成形によって一体成形されている。
底板１１には、発熱体であるコンバータユニット１４が取り付けられている。コンバータユニット１４は、放熱フィン２に取り付けられた、後述するインバータユニット２４と比較して発熱量が少なく、放熱の要求が低くなっている。したがって、放熱フィン１のフィンピッチＬ１は、放熱フィン２のフィンピッチＬ２よりも大きくなるように形成されている。
遮蔽板１３は、突条フィン１２の出口側に設けられており、底板１１及び突条フィン１２に対してほぼ垂直な平面となるように形成されている。また、遮蔽板１３の高さは突条フィン１２の高さと比較して低くなるように形成されている。ここで、遮蔽板１３は、ファン３によって放熱フィン１、２に送風が行われる際、放熱フィン１、２の入口及び出口近傍の圧力損失差が２．０Ｐａ以下となるように形成されている。

放熱フィン２は、放熱フィン１と同様にアルミニウムによって形成されており、底板２１と、底板２１に対して垂直に突設された複数の突条である突条フィン２２とによって構成されている。
また、底板２１には、コンバータユニット１４よりも発熱量の多い発熱体であるインバータユニット２４が取り付けられている。
なお、図１において放熱フィン１、２の間に隙間が設けられているが、これは本願発明の説明を容易とするために設けたものあり、実際には放熱フィン１、２が互いに隣接するように配置されている。ただし、突条フィン１２、２２のフィンピッチが異なるため、突条フィン１２、２２の間に隙間が生じているものが存在している。ここで、上述のように、遮蔽板１３が突条フィン１２に対して低くなるように形成されているため、放熱フィン１、２を向かい合わせて配置したときに、突条フィン１２の上部に風が流通する隙間が形成される。

ファン３は、放熱フィン１、２の出口側に設けられており、空気を引き込むことによって放熱フィン１、２内に風を流通させるように構成されている。

放熱フィン１は上述したようにダイカスト成形によって製造されている。このダイカスト成形は溶融したアルミニウムを型枠に流して冷却することによって成形する方法である。したがって、安価に放熱フィン１を製造することができる。なお、遮蔽板１３は、突条フィン１２と同様に底板１１に対して垂直となるようにダイカスト成形によって容易に一体成形されている。ここで、突条フィン１２と遮蔽板１３とに若干の抜きテーパが設けられていることが好ましい。
一方、放熱フィン２は、フィン２１のフィンピッチＬ２に応じて上述したダイカスト成形または押し出し成形によって製造されている。例えば、フィンピッチＬ２が大きい場合には、ダイカスト成形によって製造される。また、フィンピッチＬ２が小さい場合には、底板２１と突条フィン２２とを一体的に押し出し成形によって製造する。そして、フィンピッチＬ２がさらに小さい場合には、底板２１と突条フィン２２とを別々に押し出し成形によって製造し、これらを接続することによって製造する。

このように構成された放熱装置において、ファン３を駆動させて放熱フィン１、２内に風を流通させた場合、遮蔽板１３を設けないときには、フィンピッチの広い放熱フィン１の方がフィンピッチの狭い放熱フィン２よりも流通抵抗が小さいことから、風が放熱フィン１の方に流通しやすくなる。本実施形態では、放熱フィン１の出口側に遮蔽板１３が設けられているので、風が遮蔽板１３に衝突し、これを乗り越えるように流通することとなり、放熱フィン１側の流通抵抗が大きくなる。この流通抵抗をどの程度とするかは、取り付けられる部材の発熱量などとの関係で定められるが、遮蔽板１３の高さを適宜に設定することにより、フィンピッチの広い放熱フィン１とフィンピッチの狭い放熱フィン２との流通抵抗を同等とすることができる。以上より、放熱フィン１が放熱フィン２と比較してフィンピッチが広い場合であっても、各放熱フィン１、２間で同等の風量とすることができる。したがって、コンバータユニット１４及びインバータユニット２４の放熱効果が均衡する。

以上より、本実施形態の放熱装置によれば、互いにフィンピッチが異なる場合であっても、フィンピッチが広い放熱フィン１に遮蔽板１３を設けることによって、放熱フィン１と放熱フィン２とで圧力分布を均衡させることができる。したがって、放熱フィン１、２の放熱効果を同等とし、一方が過剰に冷却されることを防止する。ここで、遮蔽板１３が放熱フィン１、２の入口または出口近傍の圧力損失差が２．０Ｐａ以下となるように形成されているので、放熱フィン１、２のうちの一方が過剰に冷却されることを十分に防止できる。

次に、本発明にかかる放熱装置を、実施例により具体的に説明する。
放熱フィン１、２の各測定位置における圧力を、以下の条件において、入口側と出口側とで測定した。ここで、放熱フィン１の突条フィン１２の数を２９本とし、放熱フィン２の突条フィン２２の数を５５本とした。また、突条フィン１２、２２の高さを共に３５ｍｍとし、遮蔽板１３の高さを１５ｍｍとした。測定環境は、測定温度を２５℃、ファン３による放熱フィン１、２の入口側における風速を０．９９ｍ／ｓとしている。

このような条件における測定結果を、表１に示す。なお、表１において、先端とは各フィンの先端での圧力を、中間とは各フィンの中央での圧力を、基端とは各フィンの付け根での圧力を、それぞれ示している。

表１に示すように、遮蔽板１３を設けることで放熱フィン１、２のフィンピッチが異なっていても、各放熱フィン１、２の間で圧力損失を均衡させ、同等の風量とすることができることがわかる。これにより、各放熱フィン１、２での放熱効果を同等とし、放熱フィン１、２のうちの一方が過剰に冷却されることを回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、遮蔽板は風の流通を妨げるように設けられていればよく、図２に示すような遮蔽板３１を備える放熱フィン３２であってもよく、図３に示すような遮蔽板３３を備える放熱フィン３４であってもよい。
また、遮蔽板は、取り付ける発熱体の発熱量や発熱体の発熱による温度分布、放熱フィンのフィンピッチなどに応じて、高さや幅などの形状や配置位置などを適宜変更してもよい。
また、フィンピッチの広い方の放熱フィンにのみ遮蔽板を設けているが、双方の放熱フィンに遮蔽板を設けることで各放熱フィンの圧力損失を均衡させるような構成であってもよい。
また、空気を引き込むことによって風を流通させるファンを用いたが、空気を吹き出すことによって風を流通させるファンを用いてもよい。

本発明の一実施形態における放熱装置を示す斜視図である。 本発明を適用可能な、他の放熱フィンを示す斜視図である。 同様に、本発明を適用可能な、他の放熱フィンを示す斜視図である。

符号の説明

１、２、３２、３４ 放熱フィン
３ ファン
１１、２１ 底板
１２、２２ 突条フィン
１３、３１、３３ 遮蔽板（風量調整機構）

Claims (4)

1. 複数の突条フィンを底板上に相互に平行となるように設けられてなる放熱フィンが、前記突条フィンを向かい合わせて対向配置されると共に、該対向配置された両放熱フィンで前記突条フィンのピッチが異なっており、向かい合わせて配置された前記突条フィンの間に風を流通させることで放熱を行う放熱装置において、
   ピッチの広い方の前記放熱フィンに、流通する風量を調整する風量調整機構が設けられていることを特徴とする放熱装置。
2. 前記風量調整機構が、風の流通を妨げる遮蔽板によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
3. 前記風量調整機構により、前記２つの放熱フィンの入口または出口近傍の圧力損失差を、２．０Ｐａ以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の放熱装置。
4. 前記風量調整機構が、前記出口近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放熱装置。
   

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