JP2007073816A - ダクト型冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ダクト型冷却構造を軽量にする。
【解決手段】 冷媒の流れに直角な断面形状が矩形の筒状筐体２の外側の一面に発熱体３を接触させて取り付け、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起１を配置し、フィン状冷却突起１は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっており、フィン状冷却突起１は筒状筐体２の発熱体３のある面から生えて、筒状筐体２の対向する面に達している。
【選択図】 図２

Description

本発明は冷媒を流す筒状筐体の外面に発熱体を有するダクト型冷却構造に関する。

従来のダクト型冷却構造においては、矩形の筒状筐体の外側の一面に発熱体が接触していて、筒状筐体の発熱体に対応する内側の面に等間隔に放熱板が配置されている。

実開平５−３６８８７号公報

しかし、上記のような従来の構造では、放熱板の全ての部分が有効に放熱に寄与していることはなく、放熱板の発熱体から遠い部分は冷媒との温度差が少なくなり、放熱板として機能していない領域がある。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、軽量なダクト型冷却構造を提供することを目的としている。

この目的を達成するため、本発明においては、冷却突起は、冷媒流に沿って少なくとも発熱体より上流側では、上流側ほど背が低くなっている。

本発明によれば、冷却能力を落とさず、ダクト型冷却構造全体の重量を軽減することができる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を説明する図、図２は図１の線分Ａ−Ａで切った断面図である。図に示すように、冷媒の流れに直角な断面形状が矩形の筒状筐体２の外側の一面に発熱体３が接触して取り付けられている。また、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起（板状冷却突起、放熱板、冷却板とも呼ばれるが、同じものである）１が配置され、フィン状冷却突起１は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっている。従来のダクト型冷却構造においては、フィン状冷却突起の背は均一であるが、本発明では発熱体３より上流にあって冷却効果があまり期待できないフィン状冷却突起１の部位を削り、背を低くした。これによって、ダクト型冷却構造が軽量となる。

なお、図１、図２では、フィン状冷却突起１は筒状筐体２の発熱体３のある面から生えて、筒状筐体２の対向する面に達している。しかし、これは本質的ではなく、フィン状冷却突起が対向する面に達していても、いなくてもよい。

また、これだけではフィン状冷却突起１を削除した分、発熱体３から遠い側すなわち図１紙面上側ほど冷媒の摩擦抵抗が小さくなり、発熱体３から遠い側の冷媒の速度が大きくなり、結果的に発熱体３に近い側の冷媒の速度が小さくなってしまう傾向が気になる場合には、たとえば図３、図４に示すような構造をとる。図３は図２の線分Ｂ−Ｂで切り、上から見下ろした断面図に相当し、図３中の斜線部は切り口を示す。また、図４は図１と同様の正面図である。図に示すように、フィン状冷却突起１の冷媒流下流側の端部に冷媒流に対して直角方向に突出した副突起１１が設けられている。これはすなわち、フィン状冷却突起１に発熱体３から遠ざかるに従って冷媒流の摩擦を増やす働きをしている。このため、発熱体３から遠い側の摩擦抵抗を補償することができ、フィン全体に対して冷却速度を均一にできる。

なお、図４に示す副突起１１の形状は三角形状に描かれているが、実際にはフィン状冷却突起１と冷媒との熱伝達率、温度差、筒状筐体２やフィン状冷却突起１の寸法などを加味し、シミュレーションにより副突起の形状が決定される。

図５は別の実施の形態を示す横断面図（図２と同様の断面図）である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起４が配置され、フィン状冷却突起４は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど段階的に背が低くなっている。また、フィン状冷却突起４の冷媒流上流側の端部に冷媒流に対して直角方向に突出した副突起１２が取り付けられている。ここで、図示はしないが複数に別れた副突起１２の形状は段階的に図５紙面直角方向の大きさが変化し、発熱体３から遠い側すなわち図５紙面上側ほど副突起１２は横に大きく張り出している。すなわち、フィン状冷却突起４に発熱体３から遠ざかるに従って冷媒流の摩擦を増やす副突起１２が設けられている。

また、図６（図２と同様の断面図）、図７（図６の線分Ｃ−Ｃで切った断面図）、図８（正面図）は別の実施の形態を示す図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起５が配置され、フィン状冷却突起５は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっている。また、フィン状冷却突起５は波打っている。また、図８中の斜線部は波打ったフィン状冷却突起５の投影断面であり、発熱体３から遠い側ほどフィン状冷却突起５は大きく波打っている。すなわち、フィン状冷却突起５は冷媒の流れを妨げる方向に波打っており、その振幅は根本から先端へ進むに従って大きくなっており、フィン状冷却突起５の冷媒流に沿って見たときの投影断面形状の幅が根本付近より先端付近の方が大きくなっている。このため、発熱体３から遠い側の冷媒の摩擦抵抗を増やすことができるから、発熱体３に近い側の冷媒の速度が大きくなるので、冷却効率が向上する。

（第２の実施の形態）
図９は本発明の第２の実施の形態を説明する横断面図、図１０は図９の線分Ｄ−Ｄで切った断面図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔に矩形柱状冷却突起（複数に分割されたフィン状冷却突起）６が配置され、矩形柱状冷却突起６は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっている。また、矩形柱状冷却突起６の先端に冷媒流に対して直角方向に突出した副突起１３が付けられている。なお、図１０の斜線部は矩形柱状冷却突起６を切った断面、実線は図９の線分Ｄ−Ｄより低い矩形柱状冷却突起６の上面を示し、破線は図９の線分Ｄ−Ｄよりも背が高い矩形柱状冷却突起６の副突起１３の形状を暗示している。また、冷媒流下流側ほどに副突起１３の横への張出量を大きくしてある。

このダクト型冷却構造においては、矩形柱状冷却突起６は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっているから、ダクト型冷却構造が軽量となる。また、各矩形柱状冷却突起６の冷媒流方向の間に間隙があるから、冷媒の流れが乱れて冷却効率が高まる。また、矩形柱状冷却突起６の先端に副突起１３が付けられているから、発熱体３に近い側の冷媒の速度が大きくなるので、冷却効率が向上する。

図１１は別の実施の形態を示す断面図（図１０と同様の断面図）、図１２は図１１に示した実施の形態の楕円柱状冷却突起を示す斜視図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔に楕円柱状冷却突起７が配置され、楕円柱状冷却突起７は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっている。また、楕円柱状冷却突起７は楕円柱状をなし、発熱体３に近い根本の方は冷媒の流れにそって細長く、先端へゆくに従って、冷媒の流れを妨げるように幅が太くなっている。すなわち、図１１中の矢印の方向から眺めた投影断面図は前記図８と同等であり、楕円柱状冷却突起７の冷媒流に沿って見たときの投影断面形状の幅が根本付近より先端付近の方が大きい。なお、図１１中の斜線部、破線部の意味は図１０と同じである。また、楕円柱状冷却突起７は、内部まで導体が存在してもよく、あるいは中空であってもよい。

図１３はさらに別の実施の形態を示す断面図（図１０と同様の断面図）、図１４は図１３に示した実施の形態に矩形柱状冷却突起を示す斜視図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔に矩形柱状冷却突起（複数に分割されたフィン状冷却突起）８が配置され、矩形柱状冷却突起８は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっている。また、矩形柱状冷却突起８は先端へゆくに従ってねじれて、冷媒の流れを妨げるようになっている。すなわち、図１３中の矢印の方向から眺めた投影断面図は図８と同等であり、矩形柱状冷却突起８の冷媒流に沿って見たときの投影断面形状の幅が根本付近より先端付近の方が大きい。なお、フィン状冷却突起８の板を捻る方向は互い違いにしたが、フィン状冷却突起８の板を捻る方向は任意である。

（第３の実施の形態）
図１５は本発明の第３の実施の形態を説明する正面図であり、図１５は図１と同様の正面図であり、図１５の線分Ｅ−Ｅで切った断面図は図２と同等である。図に示すように、筒状筐体２１の図１５紙面上部の寸法が図１５紙面下部の寸法よりも小さくなっている。また、筒状筐体２１の外側の一面に発熱体３が接触して取り付けられていて、筒状筐体２１の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起２２が配置され、フィン状冷却突起２２は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっており、フィン状冷却突起２２によって区切られた通路の図１５紙面上部の寸法が図１５紙面下部の寸法よりも小さくなっている。すなわち、筒状筐体２１の冷媒の流れに直角な断面形状が台形をなし、フィン状冷却突起２２は先端へゆくほど互いの間隔が狭くなるように配置されている。

このダクト型冷却構造においては、フィン状冷却突起２２は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど背が低くなっているから、ダクト型冷却構造が軽量となる。また、発熱体３から遠い側すなわち図１５紙面上部は、フィン状冷却突起２２が少ない分、そのままでは摩擦抵抗が小さくなって、冷却効率が低い部分に冷媒が多く流れてしまうことになるが、図１５に示すように発熱体３から遠い側の通路すなわち図１５紙面上部の通路を狭めているから、発熱体３に近い側の冷媒の速度が大きくなるので、冷却効率を維持することができ、さらに筒状筐体２１全体の重量を軽減することができる。

（第４の実施の形態）
図１６は本発明の第４の実施の形態を説明する横断面図であり、図１６は図２と同様の断面図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起３１が配置され、フィン状冷却突起３１に丸穴３２が設けられて（穿たれて）おり、丸穴３２は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど筒状筐体２の発熱体３が取り付けられた面の近くまで設けられている。すなわち、フィン状冷却突起３１中の冷却効率の低い領域を図２のように切り取る代わりに、丸穴３２をあけてある。

このダクト型冷却構造においては、フィン状冷却突起３１に丸穴３２が設けられているから、ダクト型冷却構造が軽量となる。また、従来のダクト型冷却構造の放熱板の発熱体３より上流側の上部の温度と冷媒の温度との温度差は小さいから、丸穴３２を冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど筒状筐体２の発熱体３が取り付けられた面の近くまで設けたとしても、冷却効率が低下することはない。また、フィン状冷却突起３１を筒状筐体２の２つの面で固定することができるので、ダクト型冷却構造の強度が増す。また、丸穴３２を設けることで副突起と同様に発熱体３から遠い側の摩擦抵抗を補償することができ、発熱体３に近い側の冷媒の速度が大きくなるから、冷却効率が向上する。

図１７は別の実施の形態を説明する横断面図、図１８は図１７の線分Ｆ−Ｆで切った断面図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起４１が配置され、フィン状冷却突起４１に四角い穴４２が設けられており、四角い穴４２は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど筒状筐体２の発熱体３が取り付けられた面の近くまで設けられている。すなわち、図１６では丸穴３２を空けたが、ここでは四角い穴４２を設け、格子のように残ったフィン状冷却突起４１の部分を捻って副突起と同等の機能をもたせてある。すなわち、四角い穴４２穴同士の間のフィン状冷却突起４１の一部が捻られている。

図１９はさらに別の実施の形態を説明する横断面図、図２０は図１９の線分Ｇ−Ｇで切った断面図である。図に示すように、筒状筐体２の発熱体３に対応する内側の面に等間隔にフィン状冷却突起５１が配置され、フィン状冷却突起５１に四角い穴５２が設けられており、四角い穴５２は冷媒流に沿って少なくとも発熱体３より上流側では、上流側ほど筒状筐体２の発熱体３が取り付けられた面の近くまで設けられている。そして、四角い穴５２を設けるためにフィン状冷却突起５１を切り取る部分を少し残し、その残した部分を折り曲げて副突起５３としている。すなわち、四角い穴５２の縁に副突起５３が設けられている。なお、本実施の形態では、フィン状冷却突起５１の切り取る部分を残した部分を折り曲げる方向を互い違いにしたが、折り曲げる方向は任意である。

本発明の第１の実施の形態を説明する図である。 図１の線分Ａ−Ａで切った断面図である。 別の実施の形態を示す断面図である。 図３に示した実施の形態を示す正面図である。 別の実施の形態を説明する横断面図である。 さらに別の実施の形態を説明する横断面図である。 図６の線分Ｃ−Ｃで切った断面図である。 図６に示した実施の形態を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態を説明する横断面図である。 図９の線分Ｄ−Ｄで切った断面図である。 別の実施の形態を説明する断面図である。 図１１に示した実施の形態における放熱突起の形状を説明する斜視図である。 さらに別の実施の形態説明する断面図である。 図１３に示した実施の形態における放熱突起の形状を説明する斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を説明する正面図である。 本発明の第４の実施の形態を説明する横断面図である。 別の実施の形態を説明する横断面図である。 図１７の線分Ｆ−Ｆで切った断面図である。 さらに別の実施の形態を説明する横断面図である。 図１９の線分Ｇ−Ｇで切った断面図である。

符号の説明

１…フィン状冷却突起 ２…筒状筐体
３…発熱体 ４…フィン状冷却突起
５…フィン状冷却突起 ６…矩形柱状冷却突起
７…楕円柱状冷却突起 ８…矩形柱状冷却突起
１１…副突起 １２…副突起
１３…副突起 ２１…筒状筐体
２２…フィン状冷却突起 ３１…フィン状冷却突起
３２…丸穴 ４１…フィン状冷却突起
４２…四角い穴 ５１…フィン状冷却突起
５２…四角い穴 ５３…副突起

Claims (9)

1. 冷媒を流す筒状筐体の外面に発熱体を有し、
   前記発熱体に対応する前記筒状筐体の内面に冷却突起を有し、
   前記冷却突起は、前記冷媒流に沿って少なくとも前記発熱体より上流側では、上流側ほど背が低くなっている、
   ことを特徴とする、ダクト型冷却構造。
2. 前記冷却突起がフィン状冷却突起または柱状冷却突起である、
   ことを特徴とする、前記請求項１に記載のダクト型冷却構造。
3. 前記冷却突起に前記発熱体から遠ざかるに従って冷媒流の摩擦を増やす副突起を有する、
   ことを特徴とする、前記請求項１または２に記載のダクト型冷却構造。
4. 前記冷却突起の、前記冷媒流に沿って見たときの投影断面形状の幅が、根本付近より先端付近の方が大きい、
   ことを特徴とする、前記請求項１または２に記載のダクト型冷却構造。
5. 前記フィン状冷却突起が、前記冷媒の流れを妨げる方向に波打っており、その振幅は根本から先端へ進むに従って大きくなっている、
   ことを特徴とする、前記請求項２に記載のダクト型冷却構造。
6. 前記筒状筐体の前記冷媒の流れに直角な断面形状が台形をなし、前記冷却突起は先端へゆくほど互いの間隔が狭くなるように配置された、
   ことを特徴とする、前記請求項１または２に記載のダクト型冷却構造。
7. 冷媒を流す筒状筐体の外面に発熱体を有し、
   前記発熱体に対応する前記筒状筐体の内面に対向する面へ至るフィン状冷却突起を設け、
   前記フィン状冷却突起には穴が設けられており、
   前記穴は、前記冷媒流に沿って少なくとも前記発熱体より上流側では、上流側ほど前記筒状筐体の前記発熱体が取り付けられた面の近くまで設けられている、
   ことを特徴とする、ダクト型冷却構造。
8. 前記穴同士の間の前記フィン状冷却突起の一部が捻られている、
   ことを特徴とする、前記請求項７に記載のダクト型冷却構造。
9. 前記穴の縁に副突起が設けられている、
   ことを特徴とする、前記請求項７に記載のダクト型冷却構造。

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