JP2013239496A - 発熱体冷却用容器 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえばコイル２０のような発熱体を効率良く冷却することができる発熱体冷却用容器１０を提供する。
【解決手段】発熱体冷却用容器１０は、コイル２０を収容し、そのコイル２０を放熱部材（ヒートシンク４０等）を介して冷却する。発熱体冷却用容器１０は、コイル２０を収容する収容部１０ａに放熱部材（ヒートシンク４０等）に接する接触部１０ｂが設けられている。その接触部１０ｂに、熱伝導性を備えた封止樹脂５０が充填される貫通部１０ｃが設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、たとえばコイルのような発熱体を収容し、そのコイルをたとえばヒートシンクのような放熱部材を介して冷却する発熱体冷却用容器に関する。

従来、ケースに収容したコイルをヒートシンクを介して冷却する場合、熱伝導率の良い媒体を、コイルとケースの間に介在させて、コイルの熱を放熱しやすくしている。たとえば、特許文献１では、発熱体に相当するコイルと磁性コアとを備えた組合体と、その組合体を収容するケースとを有するリアクトルにおいて、ケース内に絶縁性の樹脂を充填させる技術が開示されている。

特開２０１１−２４３９４３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、コイルの熱は絶縁性樹脂およびケースを伝導して外部のヒートシンクに伝達するものの、コイルとヒートシンクの間がケースで遮蔽されていることから、ケースの熱抵抗によりコイルを十分に冷却することは困難である。コイルが十分に冷却されない場合には、そのコイルの特性を十分に発揮させることができなくなる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、発熱体を効率良く冷却することができる発熱体冷却用容器の提供を目的とする。

上記目的を達成するための発熱体冷却用容器は、発熱体を収容し、当該発熱体を放熱部材を介して冷却する。発熱体冷却用容器は、発熱体を収容する収容部に、放熱部材に接する接触部が設けられている。その接触部に、熱伝導性を備えた媒体が充填される貫通部が設けられている。

本発明に係る発熱体冷却用容器は、発熱体を収容する収容部に放熱部材に接する接触部が設けられ、その接触部に熱伝導性を備えた媒体が充填される貫通部が設けられている。したがって、本発明に係る発熱体冷却用容器によれば、発熱体を効率良く冷却することができる。

本実施形態に係る発熱体冷却用容器の斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器の断面における斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器にコイルを収容した状態の斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器にコイルを収容した状態の断面における斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器にコイルを収容した状態の断面における側面図である。 図１に係る発熱体冷却用容器にコイルを収容する状態を部材毎に分解した断面における分解斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器の変形例に相当し固定用金具を用いない発熱体冷却用容器にコイルを収容した状態の斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器の他の変形例に相当し収容部の接触部が小さい発熱体冷却用容器の断面における斜視図である。 図１に係る発熱体冷却用容器の変形例に相当し外形が多角形状からなる発熱体冷却用容器の斜視図である。 図９に係る発熱体冷却用容器の断面における斜視図である。 図９に係る発熱体冷却用容器にコイルを収容した状態の斜視図である。 図９に係る発熱体冷却用容器の変形例に相当し固定用金具を用いない発熱体冷却用容器にコイルを収容した状態の斜視図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

まず、本実施形態の発熱体冷却用容器１０の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態の発熱体冷却用容器１０の斜視図である。図２は、図１に係る発熱体冷却用容器１０の断面における斜視図である。

発熱体冷却用容器１０は、たとえば、絶縁性の材料からなり、底面を有する円筒形状に形成されている。発熱体冷却用容器１０の上面に大きく開口した孔には、後述する発熱体に相当するコイル２０（後述の図３参照）を収容する収容部１０ａが設けられている。収容部１０ａは、発熱体冷却用容器１０の外形よりも少し小さく形成されている。したがって、発熱体冷却用容器１０は、肉厚が薄いケース状からなる。収容部１０ａの底面は、クモの巣状に形成された接触部１０ｂで形成されている。接触部１０ｂは、後述する放熱部材に接する。隣り合う接触部１０ｂの隙間に、貫通部１０ｃを複数有している。接触部１０ｂは、クモの巣状に形成することに限定されることはなく、たとえば、目の粗い網目状、十字状、三又状に形成してもよい。

また、発熱体冷却用容器１０の収容部１０ａの内面には、コイル２０の外周面２０ａを支持する棒状の突起１０ｄが所定の間隔ごとに複数設けられている。突起１０ｄは、収容部１０ａの底面から上面に向けて直線状に形成されている。突起１０ｄの先端に相当する突出端はコイル２０の外周面２０ａを支持し、コイル２０を収容部１０ａ内で位置決めする。したがって、コイル２０の外周面２０ａと収容部１０ａの内面との距離（隙間）は、収容部１０ａの全周に亘って突起１０ｄの突出長さと同一となる。発熱体冷却用容器１０の下端から一定の寸法を隔てて、発熱体冷却用容器１０を後述する固定用金具３０（後述の図３参照）に取り付けるための取付部１０ｆが、発熱体冷却用容器１０の外周面１０ｅに１２０度毎に３個設けられている。取付部１０ｆの中央には、ネジを挿通するためのネジ孔１０ｇが開口されている。

つぎに、発熱体冷却用容器１０にコイル２０を収容しそのコイル２０を冷却する構成について、図３〜図６を参照しながら説明する。

図３は、図１に係る発熱体冷却用容器１０にコイル２０を収容した状態の斜視図である。図４は、図１に係る発熱体冷却用容器１０にコイル２０を収容した状態の断面における斜視図である。図５は、図１に係る発熱体冷却用容器１０にコイル２０を収容した状態の断面における側面図である。図６は、図１に係る発熱体冷却用容器１０にコイル２０を収容する状態を部材毎に分解した断面における分解斜視図である。

コイル２０を収容部１０ａに収容した発熱体冷却用容器１０は、取付部１０ｆのネジ孔１０ｇを介して図示せぬネジを用いてネジ留めすることで固定用金具３０に取り付けられる。固定用金具３０は、発熱体冷却用容器１０を後述するヒートシンク４０に装着容易とするものであり、金属からなり板状に形成されている。固定用金具３０は、放熱部材を兼ねている。固定用金具３０の上面には、円形状に突出した載置部３０ａが同一円上に３個設けられている。固定用金具３０の載置部３０ａは、その中央にネジ溝３０ｂが形成されている。発熱体冷却用容器１０は、その取付部１０ｆが固定用金具３０の載置部３０ａに載置された上で、図示せぬネジを用いてネジ溝３０ｂにネジ留めされる。固定用金具３０の上面の端部には、円形に開口した係止孔３０ｃが複数設けられている。

ヒートシンク４０は、コイル２０の熱を吸収し外部に放熱する放熱部材であり、金属からなり肉厚が太い板状に形成されている。ヒートシンク４０は、その上面の端部にネジ溝４０ａが複数設けられている。固定用金具３０は、ヒートシンク４０の上面に載置された状態で、図示せぬネジを用い、係止孔３０ｃを介してネジ溝４０ａにネジ留めされる。発熱体冷却用容器１０は、固定用金具３０を介して、ヒートシンク４０に直接ネジ留めする構成としてもよい。

熱伝導性を備えた媒体が、発熱体冷却用容器１０の収容部１０ａとコイル２０との隙間、および貫通部１０ｃに、それぞれ充填される。熱伝導性を備えた媒体には、たとえば、エポキシ樹脂からなる封止樹脂５０を用いる。発熱体冷却用容器１０の収容部１０ａには封止樹脂５０をあらかじめ供給しておき、その後で、収容部１０ａにコイル２０を収容する。また、封止樹脂５０は、発熱体冷却用容器１０の収容部１０ａにコイル２０を収容した状態で、発熱体冷却用容器１０の収容部１０ａとコイル２０との隙間に充填してもよい。さらに、封止樹脂５０は、コイル２０を収容した発熱体冷却用容器１０を固定用金具３０に取り付ける前に、発熱体冷却用容器１０の裏面側から貫通部１０ｃに充填してもよい。

つぎに、前述した発熱体冷却用容器１０の変形例に相当し固定用金具３０を用いない発熱体冷却用容器１１の構成について、図７を参照しながら説明する。

図７は、図１に係る発熱体冷却用容器１０の変形例に相当し固定用金具３０を用いない発熱体冷却用容器１１にコイル２０を収容した状態の斜視図である。

発熱体冷却用容器１１は、図３に示す固定用金具３０を用いることなく、図７に示すヒートシンク４１に直接取り付けられる。発熱体冷却用容器１１は、取付部１１ｆが配設された位置が若干異なることを除き、前述した発熱体冷却用容器１０と同一の構成である。取付部１１ｆは、前述した発熱体冷却用容器１０の取付部１０ｆと異なり、発熱体冷却用容器１１の外周の下端に、１２０度毎に３個設けられている。すなわち、発熱体冷却用容器１０の取付部１０ｆは、その外周面１０ｅの下端から少し上方に配設され、仮にヒートシンク４０に直接取り付けた場合には少し隙間が生じる構成である。一方、発熱体冷却用容器１１の取付部１１ｆは、その外周面１１ｅの下端に沿って配設されていることから、ヒートシンク４１に取り付けた場合に隙間は生じない。取付部１１ｆは、ヒートシンク４１に当接し、そのヒートシンク４１に図示せぬネジを用いて取り付けられる。このように、発熱体冷却用容器１１は、ヒートシンク４１に直接取り付ける構成である。この場合、コイル２０は熱伝導性の封止媒体を介して、ヒートシンク４１に接続される。実現方法はヒートシンク４１の上に直接接続する方法の他に、離型剤を塗布がされた別の金型などを用意して、その上で作業し、封止媒体が固まった後に金型から取り外し、その後にヒートシンク４１に実装することも可能である。

つぎに、前述した発熱体冷却用容器１０の他の変形例に相当し収容部１２ａの接触部１２ｂが小さい発熱体冷却用容器１２の構成について、図８を参照しながら説明する。

図８は、図１に係る発熱体冷却用容器１０の他の変形例に相当し収容部１２ａの接触部１２ｂが小さい発熱体冷却用容器１２の断面における斜視図である。

発熱体冷却用容器１２は、その収容部１２ａの内面から中心に向かう方向に突出した接触部１２ｂが複数設けられている。この接触部１２ｂは、コイル２０を支持する。接触部１２ｂの突出距離は、収容部１２ａに設けられた貫通部１２ｃの径と比較して、十分に短い。接触部１２ｂは、前述したコイル２０の下面の端部を支持する。この構成では、収容部１２ａの貫通部１２ｃが非常に大きいため、コイル２０の下面とヒートシンク４０等が対向する領域が非常に大きく、その隙間に封止樹脂５０を充填する。

つぎに、前述した発熱体冷却用容器１０の変形例に相当し外形が多角形状からなる発熱体冷却用容器１３の構成について、図９〜図１１を参照しながら説明する。

図９は、図１に係る発熱体冷却用容器１０の変形例に相当し外形が多角形状からなる発熱体冷却用容器１３の斜視図である。図１０は、図９に係る発熱体冷却用容器１３の断面における斜視図である。図１１は、図９に係る発熱体冷却用容器１３にコイル２０を収容した状態の斜視図である。

発熱体冷却用容器１３は、その外形を８角形状に形成している。発熱体冷却用容器１３は、その外形形状と突起１３ｄｂを除き、前述した発熱体冷却用容器１０と同様の構成である。発熱体冷却用容器１３の側面は、４つの主面１３ｈと、隣接する主面１３ｈの接合部分を面取りして形成された４つの面取面１３ｉから形成されている。主面１３ｈには突起１３ｄａが設けられ、面取面１３ｉには突起１３ｄｂが設けられている。突起１３ｄａおよび１３ｄｂは、収容部１３ａの底面から上面に向けて直線状に形成されている。発熱体冷却用容器１３の収容部１３ａの内面に交互に設けられた４個の突起１３ｄａおよび４個の突起１３ｄｂを用いて、コイル２０の外周面２０ａを支持する。面取面１３ｉに設けられた突起１３ｄｂは、主面１３ｈに設けられた突起１３ｄａよりも、その突出した距離が長い。

発熱体冷却用容器１３の取付部１３ｆは、発熱体冷却用容器１０の取付部１０ｆと異なり、外周面１３ｅの上端と下端との中心付近に、対面同一に２個設けられている。発熱体冷却用容器１３の取付部１３ｆは、固定用金具３１の両端からそれぞれＬ字状に突出して設けられた支持部３１ｄに当接し、その支持部３１ｄに図示せぬネジを用いて取り付けられる。固定用金具３１は、ヒートシンク４２の上面に載置された状態で、図示せぬネジを用い、係止孔３１ｃを介してヒートシンク４２に取り付けられる。

つぎに、前述した発熱体冷却用容器１３の変形例に相当し固定用金具３１を用いない発熱体冷却用容器１４の構成について、図１２を参照しながら説明する。

図１２は、図９に係る発熱体冷却用容器１３の変形例に相当し固定用金具３１を用いない発熱体冷却用容器１４にコイル２０を収容した状態の斜視図である。

発熱体冷却用容器１４は、図１１に示す固定用金具３１を用いることなく、図１２に示すヒートシンク４３に直接取り付けられる。発熱体冷却用容器１４は、取付部１４ｆが配設された位置を除き、前述した発熱体冷却用容器１３と同一の構成である。取付部１４ｆは、発熱体冷却用容器１３の取付部１３ｆと異なり、発熱体冷却用容器１４の外周の下端に、対面同一に２個設けられている。取付部１４ｆは、ヒートシンク４３に当接し、そのヒートシンク４３に図示せぬネジを用いて取り付けられる。このように、発熱体冷却用容器１４は、ヒートシンク４３に直接取り付けられる。

上述した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

（１）発熱体冷却用容器１０は、コイル２０を収容する収容部１０ａの接触部１０ｂに貫通部１０ｃを設けている。さらに、収容部１０ａに設けた貫通部１０ｃには、熱伝導性を備えた封止樹脂５０が充填される。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、コイル２０を効率良く冷却することができる。すなわち、発熱体冷却用容器１０によれば、貫通部１０ｃに封止樹脂５０を充填することにより、コイル２０で発生した熱は封止樹脂５０を経てヒートシンク４０を介し効率良く冷却される。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１〜１４も有している。

また、発熱体冷却用容器１０によれば、コイル２０を収容した状態で、ヒートシンク４０を介して図示せぬ電源装置等に固定することにより、コイル２０の設置が容易であり、生産コストの低減につながる。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１〜１４も有している。

（２）発熱体冷却用容器１０は、貫通部１０ｃを収容部１０ａの接触部１０ｂに複数設ける構成とすることができる。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、複数の貫通部１０ｃにそれぞれ封止樹脂５０が充填された状態で、コイル２０で発生した熱は各封止樹脂５０を介して効率良くヒートシンク４０等に伝導する。すなわち、たとえば、収容部１０ａに貫通部１０ｃを１個設けるよりも、クモの巣状に形成された接触部１０ｂにより広範囲に貫通部１０ｃを複数設ける方が、コイル２０の下面から均等に熱引きを行うことができる。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１〜１４も有している。

（３）発熱体冷却用容器１２は、接触部１２ｂを収容部１２ａの内面から中心に向かう方向に突出して複数設ける構成とすることができる。このように構成した発熱体冷却用容器１２によれば、収容部１２ａの貫通部１２ｃが非常に大きいため、コイル２０の下面とヒートシンク４０等が対向する領域を非常に大きくすることができ、その隙間に封止樹脂５０を十分に充填することができる。すなわち、コイル２０で発生した熱を封止樹脂５０を介してヒートシンク４０等に十分に伝導することができる。

（４）発熱体冷却用容器１０は、その収容部１０ａとコイル２０との間の隙間に、封止樹脂５０が充填される構成とすることができる。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、コイル２０の周囲に充填する封止樹脂５０の量を削減することができる。

（５）発熱体冷却用容器１０は、その収容部１０ａの内面が、コイル２０の外周面２０ａに沿うように形成する構成とすることができる。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、コイル２０の周囲に充填する封止樹脂５０の量を最小限に抑制することができる。さらに、発熱体冷却用容器１０によれば、コイル２０の周囲に充填する封止樹脂５０の量が略均等になり、コイル２０の周囲から均等に効率良く熱引きを行うことができる。すなわち、発熱体冷却用容器１０によれば、収容したコイル２０の冷却性能を略均等にすることが可能であり、コイル２０の温度特性を良好に保つことができる。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１および１２も有している。

（６）発熱体冷却用容器１０は、収容部１０ａの内面に沿って突起１０ｄが複数設けられ、突起１０ｄの先端は、コイル２０コイル２０の外周面２０ａを支持する構成とすることができる。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、収容部１０ａの内面とコイル２０との隙間が、コイルの全周にわたり均一になり、コイル２０の周囲から均一に非常に効率良く熱引きを行うことができる。すなわち、発熱体冷却用容器１０によれば、収容したコイル２０の冷却性能を均一にすることが可能であり、コイル２０の温度特性を最良に保つことができる。また、発熱体冷却用容器１０の突起１０ｄは、封止樹脂５０に対して突出する構成であることから、封止樹脂５０を強固に保持することができる。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１〜１４も有している。

（７）発熱体冷却用容器１０の収容部１０ａの突起１０ｄは、コイル２０を挿入する方向に沿って線状に設ける構成とすることができる。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、収容部１０ａの突起１０ｄをガイドにして、コイル２０の外周面２０ａを突起１０ｄに沿わせて容易に挿入させることができる。さらに、発熱体冷却用容器１０によれば、封止樹脂５０を収容部１０ａの突起１０ｄに沿わせて充填することにより、コイル２０と収容部１０ａの隙間における封止樹脂５０の充填不良を防止することができる。すなわち、発熱体冷却用容器１０によれば、コイル２０と収容部１０ａの隙間に封止樹脂５０が部分的に充填されず、収容したコイル２０の冷却性能が部分的に劣化することを防止することができる。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１〜１４も有している。

（８）発熱体冷却用容器１０は、少なくとも収容部１０ａが、絶縁性を有する。このように構成した発熱体冷却用容器１０によれば、導電性のコイル２０と、導電性の固定用金具３０またはヒートシンク４０の間で、電気的に短絡することを防止できる。すなわち、収容部１０ａとコイル２０の間に充填する封止樹脂５０に、必ずしも絶縁性の材質を用いる必要がなく、その封止樹脂５０の選択の幅を広げることができる。特に、このように構成した発熱体冷却用容器１０は、収容部１０ａの内面に沿って突起１０ｄが複数設けられ、突起１０ｄの先端がコイル２０を支持するような場合に有効である。なお、上記の効果は、発熱体冷却用容器１１〜１４も有している。

以上、本発明における好適な実施形態を説明したが、これらは本発明を説明するための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。すなわち、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上述した本実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１０，１１，１２，１３，１４ 発熱体冷却用容器、
１０ａ，１２ａ，１３ａ 収容部、
１０ｂ，１２ｂ，１３ｂ 接触部、
１０ｃ，１２ｃ，１３ｃ 貫通部、
１０ｄ，１２ｄ，１３ｄａ，１３ｄｂ 突起、
１０ｅ，１２ｅ，１３ｅ 外周面、
１０ｆ，１１ｆ，１２ｆ，１３ｆ，１４ｆ 取付部、
１０ｇ，１１ｇ，１２ｇ，１３ｇ，１４ｇ ネジ孔、
１３ｈ 主面、
１３ｉ 面取面、
２０ コイル、
２０ａ 外周面、
３０，３１ 固定用金具、
３０ａ 載置部、
３０ｂ ネジ溝、
３０ｃ，３１ｃ 係止孔、
３１ｄ 支持部、
４０，４１，４２，４３ ヒートシンク、
４０ａ ネジ溝、
５０ 封止樹脂。

Claims (8)

1. 発熱体を収容し、当該発熱体を放熱部材を介して冷却する発熱体冷却用容器であって、
   前記発熱体を収容する収容部に、前記放熱部材に接する接触部が設けられ、
   前記接触部に、熱伝導性を備えた媒体が充填される貫通部が設けられていることを特徴とする発熱体冷却用容器。
2. 前記貫通部は、前記収容部の前記接触部に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発熱体冷却用容器。
3. 前記接触部は、収容部の内面から中心に向かう方向に突出して複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の発熱体冷却用容器。
4. 前記収容部と前記発熱体との間の隙間に、前記媒体が充填されること特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発熱体冷却用容器。
5. 前記収容部の内面は、前記発熱体の外周面に沿うように形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発熱体冷却用容器。
6. 前記収容部の内面に沿って突起が複数設けられ、
   前記突起の先端は、前記発熱体の外周面を支持することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の発熱体冷却用容器。
7. 前記突起は、前記発熱体を挿入する方向に沿って線状に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の発熱体冷却用容器。
8. 少なくとも前記収容部は、絶縁性を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発熱体冷却用容器。