JP2008140803A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】フィン部の一部に部品設置用の空間を設けた場合でも、部品配置用空間の近傍のフィン部における風速低下を抑制できるヒートシンクを提供する。
【解決手段】ヒートシンク２０には、ベース部２１の一方の面に発熱部品が配置されるとともに、ベース部２１の他方の面に複数のフィン部２２と部品配置用空間２３が設けられる。この部品配置用空間２３近傍の側端フィン部２２ｂに、側面から吸気または排気を行なうための吸気用の切欠き２４または排気用の切欠き２５を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷却ファンにより強制空冷されるヒートシンクに関し、特に、商用電源などからの交流電力を任意の周波数・電圧の交流電力に変換して電動機などに給電するインバータ装置のヒートシンクに関する。

図４は、この種のインバータ装置の代表的な回路構成図であり、このインバータ装置１０には商用電源などから端子台１９（図５参照）の端子１９ａを介して印加される交流電圧を整流する順変換器１１、この整流された電圧を平滑する電解コンデンサ１２、この平滑された電解コンデンサ１２の両端電圧を所望の周波数の交流電圧に変換して端子台１９の端子１９ｂを介して出力する逆変換器１４、この逆変換器１４を構成するＩＧＢＴなどを所望の動作状態に制御する制御回路１５、逆変換器１４へのゲート電源および制御回路１５への制御電源などを生成する電源回路としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１６を備えている。また、１３はインバータ装置１０の負荷からの回生電力などにより電解コンデンサ１２の両端電圧が規定値以上に上昇するのを抑制するための制動抵抗１３ａ，トランジスタ１３ｂなどからなる抵抗放電回路である。このようなインバータ装置において、ヒートシンクのフィン部先端側に設けたエアガイド板に制動抵抗を取り付けて、制動抵抗を冷却するようにしたものが特許文献１に示されている。

一方、ヒートシンクのフィン部側に制動抵抗を設置するための部品配置用空間を設けて制動抵抗を冷却することも行なわれており、以下に図５〜８を用いて説明する。図５は、インバータ装置１０が組み込まれた従来のインバータ装置の断面図であり、図６はヒートシンクを上部からみた斜視図、図７はヒートシンクを下部からみた斜視図、図８はヒートシンクの下面図である。
図において、２０はヒートシンクであり、ベース部２１の一方の面には順変換器１１および逆変換器１４の発熱部品などが配置されるとともに、ベース部２１の他方の面には平板状の複数のフィン部２２が互いに適当な間隔を保ってほぼ並行に整列配置され、かつ、フィン部２２側の一部には制動抵抗１３ａ等の部品を設置するための部品配置用空間２３が設けられている。

一方、筐体ケース１内の主変換回路・電源回路基板１７の部品実装面（表面）には端子台１９，電解コンデンサ１２，ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を形成する絶縁トランス１６ａおよび電解コンデンサ１６ｂなどが図示のように配置され、また、主変換回路・電源回路基板１７の裏面には主変換回路としてパワーモジュールで形成された順変換器１１および逆変換器１４が配置され、これら順変換器１１および逆変換器１４の一方の面がヒートシンク２０のベース部２１の取付け面に密着して固定されている。さらに、制御回路基板１８には図４に示した制御回路１５が配置され、この制御回路基板１８は筐体ケース１に固着された筐体隔壁２により保持され、主変換回路・電源回路基板１７の発熱の影響が制御回路基板１８に及ぶのを防止している。
一般に、インバータ装置１０は、図５に示すように端子台１９側を下側にした縦向きの姿勢で盤内の取付けフレーム３に固定され、ヒートシンク２０は図５の下から上に向かう自然対流により発熱部品から発生した熱を放熱するようにしている。インバータ装置１０に用いられるヒートシンク２０は、特に適用するモータの容量が小さく、その体格も小さいインバータ装置の場合、アルミダイカストと呼ばれる製造方法によりヒートシンク２０が製作されることが多い。アルミダイカストにより製作したヒートシンク２０は、アルミ薄板をベース面にカシメたりロウ付けしたりして製作される櫛型フィンに比較して、放熱部品としての機能のみならず、各種部品の取付部、すなわち筐体としての機能も保有するという利点を伴うこととなる。
特開２００４−１８７４６２号公報

従来例のように、フィン部２２側に制動抵抗等の部品を設置するための部品配置用空間２３を設けた場合、部品配置用空間２３の下流側に形成されたフィン部２２ａの一点鎖線で示した領域Ａにて冷却風の流れに淀みが生じ、フィン部２２表面の熱伝達率が局所的に低下するという問題があった。
この発明は上記問題点を解決し、フィン部の一部に部品設置用の空間を設けた場合でも、部品配置用空間の近傍のフィン部における風速低下を抑制できるヒートシンクを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためこの発明は、ベース部の一方の面に発熱部品が配置されるとともに、ベース部の他方の面に複数のフィン部と部品配置用空間とを備えたヒートシンクにおいて、前記部品配置用空間近傍の前記フィン部の側端フィン部に側面から吸気または排気を行なう切欠きを設けるものである。

この発明によれば、前記部品配置用空間近傍の前記フィン部の側端フィン部に側面から吸気または排気を行なう切欠きを設けることにより、この切欠き部とその周囲のフィン部とにより上昇気流の流路が形成され、部品配置用空間の周囲における冷却風滞留域の発生を緩和できフィン表面熱伝達率の低下が抑制されるとともに、ヒートシンクからの放熱量が増加してヒートシンクの放熱能力を高めることができる。その結果、発熱部品の温度上昇値を一定値以下に抑えるために必要なヒートシンクの小型化やそれに伴う材料コストの低減を図ることができる。

図１はこの発明の実施の形態を示すヒートシンクの斜視図であり、図２はヒートシンクの下面図であり、この図において、図４〜８と同一部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
図において、ヒートシンクのフィン部２２側には、自然対流の上流側に制動抵抗１３ａを取り付けるための部品配置用空間２３が設けられ、その下流側に部品配置用空間２３と所定の距離を置いてフィン部２２ａが形成されている。２２ｂはフィン部２２の外側に形成された側端フィン部であり、この側端フィン部２２ｂは筐体ケース１（図４参照）とともにインバータ装置の筐体を構成しており、筐体の一部としての機能も有している。部品配置用空間２３近傍の側端フィン部２２ｂには、外部空間と連通する吸気用の切欠き２４が設けられている。

このため、温度上昇により密度が低下した部品設置用空間２３の下流側の空気に対し、側面に設けた切欠き２４から外部空気が吸気され上部へ抜ける上昇気流Ｂの流路が形成される。これによって、従来技術で生じていた空気の滞留域が解消され、ヒートシンクの放熱能力が向上する。
また、図３はこの発明の異なる実施の形態を示すヒートシンクの下面図であり、ヒートシンクのフィン部２２側には、自然対流の下流側に制動抵抗１３ａを取り付けるための部品配置用空間２３が設けられ、その上流側に部品配置用空間２３と所定の距離を置いてフィン部２２ａが形成されているとともに、部品配置用空間２３近傍の側端フィン部２２ｂには、外部空間と連通する排気用の切欠き２５が設けられている。
この場合、図１，２の実施の形態とは逆に、フィン部２２ａから切欠き２５を介して外部に抜ける上昇気流Ｃの流路が形成される。これによって、従来技術で生じていた空気の滞留域が解消され、ヒートシンクの放熱能力が向上する。

この発明の第１の実施の形態を示すヒートシンクの斜視図 この発明の実施の形態を示すヒートシンクの下面図 この発明の異なる実施の形態を示すヒートシンクの下面図 インバータ装置の回路構成図 従来のインバータ装置の断面図 従来のヒートシンクを上部からみた斜視図 従来のヒートシンクを下部からみた斜視図 従来のヒートシンクの下面図

符号の説明

２０・・・ヒートシンク
２１・・・ベース部
２２・・・フィン部
２３・・・部品設置用空間
２４・・・切欠き
２５・・・切欠き

Claims (1)

1. ベース部の一方の面に発熱部品が配置されるとともに、ベース部の他方の面に複数のフィン部と部品配置用空間とを備えたヒートシンクにおいて、
   前記部品配置用空間近傍の前記フィン部の側端フィン部に側面から吸気または排気を行なう切欠きを設けることを特徴とするヒートシンク。

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