JP2010114121A - Heat radiator of electrical component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和機などに使用される電装部品の放熱器に関するものである。 The present invention relates to a radiator for an electrical component used in an air conditioner or the like.
インバータ回路など、空気調和機にはプリント基板にパワーデバイスを実装した電装部品が使用される。電装部品の動作により、相当量の発熱が生じる。電装部品の破壊や誤動作を防止するために、電装部品に放熱器が取り付けられ、電装部品で発生した熱を強制的に放熱させる(図3)。 In an air conditioner such as an inverter circuit, an electrical component having a power device mounted on a printed board is used. A considerable amount of heat is generated by the operation of the electrical components. In order to prevent the destruction and malfunction of the electrical component, a radiator is attached to the electrical component, and the heat generated by the electrical component is forcibly radiated (FIG. 3).
放熱器50は、伝熱板52と冷却部材54を備える。伝熱板52の一面に電装部品16が取り付けられ、伝熱板52の他面に冷却部材54が密着される。また、空気調和機には蒸気圧縮式の冷凍サイクルをおこなうために、フロンなどの高圧冷媒を循環させる配管が備えられている。この配管は冷却部材54の溝(図示せず)にはめ込まれて密着され、電装部品16の熱を配管内に流れる冷媒に伝熱させる。
The
冷却部材54に配管を固定するには、プレス、ロウ付け、溶接、ねじ止めなどをおこなう。電装部品16は、プリント基板にパワーデバイスを実装する必要があり、冷却部材54とは異なる製造工程が必要になる。また、電装部品16には伝熱板52が取り付けられ、伝熱板52を露出させた状態で、電装部品16がケース(図示せず)に収納される。電装部品16を輸送し、伝熱板52と冷却部材54をねじ62によって締結する。ねじ62は電装部品16の周辺に取り付けられる。
In order to fix the piping to the
しかし、ねじ62を締め付けた箇所は伝熱板52と冷却部材54が引っ張り合い、ねじ62から離れるにしたがって伝熱板52と冷却部材54に隙間が生じる(図3(c))。熱伝導が悪くなり、電装部品16の冷却がおこなえない。隙間を生じさせないために伝熱板52の強度を高めると、伝熱板52の厚みが厚くなる。伝熱板52が重くなったりコストアップになったりする。また、ねじ62の本数を増やして隙間を生じさせないようにすると、コストアップと作業の手間となる。さらに、伝熱板52と冷却部材54の間に伝熱用のグリスを塗ることが考えられるが、作業上、手間である。
However, at the location where the
なお、冷却部材54を輸送すれば冷却部材54に電装部品16を直接取り付けられるが、冷却部材54には配管が密着されており、電装部品16よりも輸送に手間がかかるので好ましくない。
If the
下記の特許文献1に、スイッチング素子で発生した熱を熱伝導板、絶縁シート、放熱板を介して、放熱板を通過する冷却水に伝える技術が開示されている。保持板がスイッチング素子を熱伝導板の方向に加圧することによって、スイッチング素子、熱伝導板、絶縁シート、放熱板が密着される。しかし、保持板はスイッチング素子の一部を加圧するだけであり、スイッチング素子、熱伝導板、絶縁シート、放熱板の一部しか密着されないおそれがある。スイッチング素子からの放熱量が小さくなり、スイッチング素子の破壊や誤動作のおそれがある。 Patent Document 1 below discloses a technique for transferring heat generated by a switching element to cooling water passing through a heat dissipation plate via a heat conductive plate, an insulating sheet, and a heat dissipation plate. The holding plate pressurizes the switching element in the direction of the heat conduction plate, so that the switching element, the heat conduction plate, the insulating sheet, and the heat dissipation plate are brought into close contact with each other. However, the holding plate only pressurizes a part of the switching element, and there is a possibility that only a part of the switching element, the heat conducting plate, the insulating sheet, and the heat radiating plate are in close contact with each other. The amount of heat dissipated from the switching element is reduced, and the switching element may be destroyed or malfunctioned.
本発明の目的は、伝熱板に不要な変形を生じさせず、従来と比較して伝熱板と冷媒ジャケットとの密着性を向上させた電装部品の放熱器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a radiator for an electrical component that does not cause unnecessary deformation in the heat transfer plate and has improved adhesion between the heat transfer plate and the refrigerant jacket as compared with the conventional one.
本発明の放熱器は、一面と他面とを有し、電装部品が該一面に取り付けられる板状の伝熱板と、前記伝熱板の他面に取り付けられ、冷媒の流れる配管が設けられた冷却部材とを備える。前記伝熱板と冷却部材とが締結部材で固定され、電装部品と締結部材とが伝熱板を貫く垂直線上に設けられる。 The radiator of the present invention has one surface and the other surface, and an electrical component is attached to the one surface, and is attached to the other surface of the heat transfer plate, and a pipe through which the refrigerant flows is provided. And a cooling member. The heat transfer plate and the cooling member are fixed by a fastening member, and the electrical component and the fastening member are provided on a vertical line passing through the heat transfer plate.
電装部品が駆動して発熱すると、伝熱板を介して冷却部材に設けられた配管内を流れる冷媒に熱が伝導される。最も熱の伝導が生じるところで締結部材によって伝熱板と冷却部材とが密着されており、熱伝導がスムーズにおこなわれる。 When the electrical component is driven to generate heat, heat is conducted to the refrigerant flowing in the piping provided in the cooling member via the heat transfer plate. The heat transfer plate and the cooling member are brought into close contact with each other by the fastening member at the place where the most heat conduction occurs, so that the heat conduction is performed smoothly.
前記締結部材がねじを含む螺合部材である。ねじの中心軸と前記垂直線が一致する。 The fastening member is a screwing member including a screw. The central axis of the screw coincides with the vertical line.
本発明の放熱器は、伝熱板において、電装部品の反対側で伝熱板と冷却部材とが締結されるため、最も熱量が多い箇所が密着され、伝熱板から冷却部材への熱伝導を効率よくおこなうことができる。電装部品で発生した熱を効率よく放熱することができる。締結部材の数を減らすことも可能であり、製造を簡略化できる。 In the heat radiator of the present invention, since the heat transfer plate and the cooling member are fastened on the opposite side of the electrical component in the heat transfer plate, the portion with the most heat is in close contact, and heat conduction from the heat transfer plate to the cooling member is achieved. Can be performed efficiently. It is possible to efficiently dissipate the heat generated by the electrical components. It is also possible to reduce the number of fastening members, and the manufacturing can be simplified.
本発明について図面を用いて説明する。本発明の放熱器は空気調和機などに使用される電装部品を冷却するものである。 The present invention will be described with reference to the drawings. The radiator of the present invention cools electrical components used in air conditioners and the like.
図1に示すように、放熱器10は伝熱板12と冷却部材14とを備える。伝熱板12は板状になっており、伝熱板12の一面に電装部品16が取り付けられ、他面に冷却部材14が密着される。
As shown in FIG. 1, the
電装部品16の2カ所または4カ所など、複数箇所にねじの取り付け穴(図示せず)が設けられており、電装部品16は伝熱板12にねじ止めされる。電装部品16が伝熱板12に密着できるように、電装部品16と伝熱板12との接触面を平面にすることが好ましい。
Screw mounting holes (not shown) are provided at a plurality of locations such as two or four locations of the
伝熱板12は電装部品16よりも広い面積を有し、伝熱板12の中央部に電装部品16が取り付けられる。これは、電装部品16が発熱源であり、熱が1方向ではなく種々の方向に広がりながら伝熱されるためである。図1(b)においては、電装部品16の上方から45度程度の角度で熱が広がるため、電装部品16の上方部分の伝熱性能が最も重要である。
The
冷却部材14は、扁平な直方体形状である。また、冷却部材14には溝18が形成されており、この溝18には冷媒が循環する配管20が取り付けられている。その取り付けは、配管20を溝18にはめ込み、冷却部材14と配管20とをプレスすることによっておこなう。図1では2本の溝18が形成されているが、溝18の本数は限定されない。また、溝18および配管20を蛇行させて、冷却部材14と配管20との接触面積を広くしても良い。
The
伝熱板12、冷却部材14、配管20はアルミニウムなどの金属で形成されている。アルミニウムを使用することにより、軽量かつ放熱性の良い放熱器となる。
The
伝熱板12と冷却部材14とは締結部材22によって密着させる。伝熱板12を貫く一の垂直線Yの上に締結部材22と電装部品16が配置される。締結部材22が1つであれば、一の垂直線Yは電装部品16の中心を通過する。垂直線Yの本数は締結部材22の数と同じである。締結部材22としては螺合部材、特にねじ(ボルト、ビス)が挙げられる。以下、ねじ22を例に説明する。
The
ねじ22の中心軸の延長線上に電装部品16が配置される。ねじ22の中心軸は、伝熱板12の一面に対して垂直方向を向いており、一の垂直線Yとねじ22の中心軸とが一致する。図1(a)のように、冷却部材14から放熱器10を見た場合、電装部品16とねじ22とが重なる。
The
ねじ22を締め付けたとき、ねじ22がある付近で最も伝熱板12と冷却部材14とが密着される。電装部品16で発生した熱が最も伝導される位置でねじ22が締め付けられており、最も伝熱板12から冷却部材14に熱が伝導しやすくなっている。電装部品16の放熱の効率が最も良くなる。
When the
ねじ22は伝熱板12の中央部で締め付けられているため、伝熱板12の端部が反るおそれがある。しかし、伝熱板12の端部に伝熱される熱量は小さく、電装部品16の放熱に悪影響を与えない。
Since the
ねじ22は熱を伝熱させるために金属製であり、ねじ22の数は限定されない。電装部品16の大きさに合わせて適宜ねじ22の数を調節する。従来、電装部品16の周縁にねじが配置されるようになっていたが、本願は電装部品16の大きさによってはねじ22が1〜2本になり、伝熱板12と冷却部材14とのねじ止めが容易になる。ねじ22の本数が少なくなれば、製造コストを下げることも可能である。
The
ねじ22を締め付けるために、伝熱板14の他面にはタップによってねじ穴24を形成する。冷却部材14には、ねじ22の軸が通過し、ねじ22の頭が通過しない穴26を設ける。冷却部材14の穴26からねじ22を通し、伝熱板12のねじ穴24に入れて、締め付ける。ねじ22が電装部品16の取り付けのじゃまにならないようになる。
In order to tighten the
伝熱板12と冷却部材14との接触面はできるだけ平滑にする。例えば、伝熱板12と冷却部材14との接触面の表面粗さRaを約50〜100μmにする。ねじ22の締め付け力が弱くなっても、伝熱板12と冷却部材14との密着性がよい。平滑にする箇所は、伝熱板12と冷却部材14の接触面の全体であっても良いが、ねじ22が取り付けられる穴24,26の周縁だけを平滑にしても良い。その平滑にする面積は電装部品16の面積と同じか1周り大きな面積である。最も熱伝導がおこなわれる位置の密着性を良くする。
The contact surface between the
上記の説明では1つの放熱器10に1つの電装部品16を取り付けたが、1つの放熱器10に複数の電装部品16を取り付けても良い。電装部品16ごとに、電装部品16とねじ22が同一の垂直線Yの上に設けられる。
In the above description, one
以上のように、本発明は最も熱伝導が生じる箇所で伝熱板12と冷却部材14との密着性を良くする構成となっているため、電装部品16で発生した熱を効率よく放熱することができる。従来と比べてねじ22の本数が少なくなれば、製造も容易になる。また、従来であれば伝熱板12と冷却部材14の間に伝熱用のグリスを塗る必要があるが、本発明ではグリスを使用しない場合もあり、製造が容易になる。なお、空気調和機を例に説明したが、他の装置であっても本願の放熱器10を使用することができ、同じ効果を得ることができる。
As described above, the present invention is configured to improve the adhesion between the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、締結部材22としてねじを挙げたが、テーパーピンを使用しても良い。冷却部材14から伝熱板12に穴を設け、その穴にテーパーピンを圧入させて締結する。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment. For example, although the screw was mentioned as the
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。 In addition, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and changes are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist thereof.
次に、本発明と従来の放熱器でおこなった熱抵抗の計測について説明する。図2(a)が本発明の放熱器10であり、図2(b)が従来の放熱器50である。X印の位置がねじ止めした位置である。本発明の放熱器10は電装部品16A,Bの中央でねじ止めされており、従来の放熱器50は電装部品16A,Bの周囲でねじ止めされている。電装部品16Aと16Bの駆動時に求めた熱抵抗を表1に示す。具体的には、
熱抵抗=(電装部品の温度−冷媒の温度)/電装部品の消費電力
で求めている。
Next, the measurement of the thermal resistance performed by the present invention and the conventional radiator will be described. FIG. 2A shows the
Thermal resistance = (temperature of electrical component−temperature of refrigerant) / power consumption of electrical component.
表1より、いずれの電装部品16A,Bにおいても、本発明の放熱器10の熱抵抗が従来の放熱器50の熱抵抗よりも15%程度低い。従来の放熱器50よりも本発明の放熱器10の方が、電装部品16A,Bの冷却能力が高い。
From Table 1, the thermal resistance of the
10:放熱器
12:伝熱板
14:冷却部材
16、16A、16B:電装部品
18:溝
20:配管
22:締結部材(ねじ)
10: radiator 12: heat transfer plate 14: cooling
Claims (3)
前記伝熱板の他面に取り付けられ、冷媒の流れる配管が設けられた冷却部材と、
を備え、
前記伝熱板と前記冷却部材とが締結部材で固定され、前記電装部品と前記締結部材とが前記伝熱板を貫く一の垂直線上に設けられた電装部品の放熱器。 A plate-like heat transfer plate having one surface and the other surface, and electrical components are attached to the one surface;
A cooling member attached to the other surface of the heat transfer plate and provided with a pipe through which a refrigerant flows;
With
The radiator of the electrical component in which the heat transfer plate and the cooling member are fixed by a fastening member, and the electrical component and the fastening member are provided on one vertical line that penetrates the heat transfer plate.
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