JP2014045136A

JP2014045136A - 発熱体と放熱体との接合体

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Publication number: JP2014045136A
Application number: JP2012187840A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Izumo; 洋助出雲; Ryosuke Abe; 亮輔安部; Tomoko Oishi; 智子大石; Hiroshi Ando; 宏安藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-03-13

Abstract

【課題】簡易な構成で、発熱体と放熱体とを接合することができる発熱体と放熱体との接合体を提供する。
【解決手段】発熱体と放熱体との接合体は、側方からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように配置された発熱体、を備えた。この場合、放熱体の孔が広がると、放熱体は自重により下方に移動する。当該移動により、放熱体は、発熱体との接触を維持する。このため、溶接やロウ付けを用いることなく、簡易な構成で、発熱体と放熱体との接合の経年劣化を防止できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、発熱体と放熱体との接合体に関するものである。

発熱体と放熱体の間に熱膨張係数の低い材料を積層し、ねじ等で固定された接合体が提案されている。当該接合体によれば、発熱体と放熱体とを強固に固定することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３６８１６６号公報

しかしながら、当該接合体においては、種々の材料の積層や構成部品の強度が必要となる。このため、接合体のコストも上がる。

また、ネジなどの固定治具を用いない接合手段であって、溶接やロウ付けではなく、圧入などの構造的な接合技術で形成した発熱体および放熱体においては、熱による膨張と収縮を繰返す発熱体により、放熱体の発熱体との接合部分が変形（放熱体の穴が広がる）して乖離し、接触面積が低下して発熱体と放熱体との熱交換能力が低下するという経年変化の課題がある。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、発熱体と放熱体とを接合することができる発熱体と放熱体との接合体を提供することである。

この発明に係る発熱体と放熱体との接合体は、側方からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように配置された発熱体、を備えたものである。

この発明によれば、簡易な構成で、発熱体と放熱体とを接合することができる。

また、簡易な構成で経年劣化による能力の低下を防止することができる。

この発明の実施の形態１における発熱体と放熱体との接合体の側面図である。この発明の実施の形態１における発熱体と放熱体との接合体の平面図である。この発明の実施の形態２における発熱体と放熱体との接合体に用いる発熱体を第１水平方向から見た際の側面図である。この発明の実施の形態２における発熱体と放熱体との接合体に用いる発熱体を第２水平方向から見た際の側面図である。この発明の実施の形態３における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。この発明の実施の形態４における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。この発明の実施の形態５における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。この発明の実施の形態６における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。この発明の実施の形態７における発熱体と放熱体との接合体の斜視図である。この発明の実施の形態７における発熱体と放熱体との接合体に用いる放熱体の平面図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における発熱体と放熱体との接合体の側面図である。

図１において、発熱体１は、円錐台状に形成される。発熱体１は、長手方向を鉛直方向にして配置される。すなわち、発熱体１は、長手方向を重力の働く方向にして配置される。その結果、側方からの投影面において、発熱体１の水平方向の長さは、上方に行くにつれて短くなる。すなわち、発熱体１の水平方向の長さは、重力による位置エネルギーが大きくなる方向に行くにつれて短くなる。

複数の放熱体２は、板状に形成される。複数の放熱体２は、水平面を形成するように、鉛直方向に並んで配置される。すなわち、複数の放熱体２は、重力の働く方向に並んで配置される。各放熱体２の中央には、接合部が形成される。接合部は、ボス３からなる。各ボス３は、放熱体２から上方に突き出すように形成される。

各ボス３には、孔４が形成される。各孔４は、鉛直方向に貫通するように形成される。すなわち、各孔４は、重力の働く方向にボス３を貫通するように形成される。各孔４は、発熱体１の外周面の一部と同等の形状の内周面を有する。この際、下方に配置された放熱体２の孔４の内径よりも上方に配置された放熱体２の孔４の内径が小さくなるように設定される。すなわち、重力による位置エネルギーが大きい位置に配置された放熱体２の孔４ほど、小さい内径を有する。

各孔４には、発熱体１が下方から嵌められる。その結果、発熱体１の外周面の一部は、各放熱体２の孔４の内周面と接触する。当該接触は、放熱体２の自重により維持される。当該接触により、発熱体１と複数の放熱体２との間の熱交換能力が確保される。この状態で、発熱体１と複数の放熱体２との側方から、気流が進入する。当該気流により、発熱体１と複数の放熱体２が冷却される。

次に、図２を用いて、発熱体１と放熱体２との接触状態を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における発熱体と放熱体との接合体の平面図である。

図２に示すように、重力の働く方向からの投影面において、発熱体１の外周と孔４の内周とは一致する。この状態で、発熱体１は、熱により膨張と収縮を繰り返す。その結果、放熱体２の孔４が塑性変形により広がる場合もある。この場合、放熱体２は自重により下方に移動する。当該移動により、発熱体１の外周と孔４の内周とは接触面積を低下させることなく密着した状態を維持する。その結果、発熱体１と放熱体２との間の熱交換能力は維持される。

以上で説明した実施の形態１によれば、発熱体１は、側方からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように配置される。この場合、放熱体２の孔４が広がると、放熱体２は自重により下方に移動する。当該移動により、発熱体１の外周と孔４の内周とは密着した状態を維持する。このため、溶接やロウ付けを用いることなく、簡易な構成で、発熱体１と放熱体２との接合の経年劣化を防止できる。また、接合体の製造時における作業の簡略化と部品点数の削減とを図ることができる。

また、孔４は、発熱体１の外周面の一部に嵌るように形成される。具体的には、孔４は、前記発熱体１の外周面の一部と同等の形状の内周面を有する。このため、発熱体１の外周と孔４の内周とを密着した状態に維持することができる。

また、下方に配置された放熱体２の孔４の内径よりも上方に配置された放熱体２の孔４の内径が小さい。このため、複数の放熱体２を鉛直方向に並べて配置させることができる。

また、放熱体２の接合部には、ボス３が形成される。このため、互いに隣接した放熱体２の間に鉛直方向の隙間を形成することができる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における発熱体と放熱体との接合体に用いる発熱体を第１水平方向から見た際の側面図である。図４はこの発明の実施の形態２における発熱体と放熱体との接合体に用いる発熱体を第２水平方向から見た際の側面図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１の発熱体１は、円錐台状に形成されていた。一方、実施の形態２の発熱体１は、四角錐台状に形成される。

図３に示すように、発熱体１は、第１水平方向からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように形成される。すなわち、発熱体１は、第１水平方向からの投影面において重力による位置エネルギーが大きい位置ほど水平方向の長さが短くなるように形成される。具体的には、発熱体１は、第１水平方向からの投影面において上部の水平方向の長さＸ_１が下部の水平方向の長さＸ_２よりも短くなるように形成される。

図４に示すように、発熱体１は、第１水平方向と直交する第２水平方向からの投影面において矩形状に形成される。具体的には、発熱体１は、第２水平方向からの投影面において上部の水平方向の長さＹ_１が下部の水平方向の長さＹ_２と同等になるように形成される。

本実施の形態においては、長さＸ_１と長さＹ_１とを設定する際の高さが同等となるように設定される。長さＸ_２と長さＹ_２とを設定する際の高さが同等となるように設定される。発熱体１は、第１水平方向の投影面における下部の水平方向の長さＸ_２が第２水平方向の投影面における上部の水平方向の長さＹ_１と同等となるように形成される。

以上で説明した実施の形態２によれば、発熱体１を円錐台状に形成しなくても、発熱体１と放熱体２との接合の経年劣化を防止できる。

なお、第２水平方向からの投影面において上方に行くにつれて短くなるように発熱体１を形成してもよい。すなわち、第２水平面において重力による位置エネルギーが大きい位置ほど水平方向の長さが短くなるように発熱体１を形成してもよい。具体的には、第２水平方向からの投影面において上部の水平方向の長さＹ_１が下部の水平方向の長さＹ_２よりも短くなるように発熱体１を形成してもよい。この場合も、発熱体１と放熱体２との接合の経年劣化を防止できる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。なお、実施の形態２と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態３の接合体は、実施の形態２の発熱体１に適した放熱体２を備えたものである。具体的には、図５に示すように、放熱体２の孔４の内面は、発熱体１の外面の傾斜に沿って傾斜するように形成される。その結果、孔４の内面は、発熱体１の外面に密着する。

以上で説明した実施の形態３によれば、放熱体２の孔４の内面は、発熱体１の外面の傾斜に沿って傾斜するように形成される。このため、発熱体１の外面と孔４の内面とを密着した状態に維持することができる。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。なお、実施の形態３と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態３のボス３は、放熱体２から上方に突き出すように形成されていた。一方、実施の形態４のボス３は、放熱体２から下方に突き出すように形成されている。ボス３の孔４の内面は、発熱体１の外面の傾斜に沿って傾斜するように形成される。その結果、孔４の内面は、発熱体１の外面に密着する。

以上で説明した実施の形態４によれば、下方に突き出したボス３においても、発熱体１の外面と孔４の内面とを密着した状態に維持することができる。

実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。なお、実施の形態３と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態３の孔４の内面は、発熱体１の外面の傾斜に沿って傾斜するように形成されていた。一方、実施の形態５の孔４の内面は、発熱体１の外面の傾斜に沿って傾斜するように形成されていない。

具体的には、図７に示すように、ボス３の上部において、孔４の水平方向の長さはＺ_１に設定される。これに対し、ボス３の下部において、孔４の水平方向の長さはＺ_２に設定される。本実施の形態においては、長さＺ_１よりも長さＺ_２が短くなるように設定される。

図７に示すように、発熱体１の外周は、ボス３の下部において孔４の内周と接触する。この状態で、発熱体１は、熱により膨張と収縮を繰り返す。その結果、孔４が広がる場合もある。この場合、放熱体２は自重により下方に移動する。当該移動により、発熱体１の外周は、ボス３の上部において孔４と密着した状態に維持される。その結果、発熱体１と放熱体２との間の熱交換能力は維持される。

以上で説明した実施の形態５によれば、孔４が広がると、放熱体２は自重により下方に移動する。このため、発熱体１の外面と孔４の内面とを密着した状態に維持することができる。

なお、長さＺ_１と長さＺ_２とを同等に設定してもよい。この場合も、発熱体１の外面と孔４の内面とを密着した状態に維持することができる。

実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６における発熱体と放熱体との接合体を第１水平方向から見た際の断面図である。なお、実施の形態５と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態５のボス３は、放熱体２から上方に突き出すように形成されていた。一方、実施の形態６のボス３は、放熱体２から下方に突き出すように形成されている。

以上で説明した実施の形態６によれば、下方に突き出したボス３においても、発熱体１の外面と孔４の内面とを密着した状態に維持することができる。

実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７における発熱体と放熱体との接合体の斜視図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１の放熱体２には、ボス３が形成されていた。一方、実施の形態７の放熱体２には、切り込み５が形成されている。当該切り込み５には、発熱体１が下方から圧入される。その結果、切り込み５近傍において、放熱体２の一部が発熱体１の各外面の傾斜に沿って傾斜するように配置される。

次に、図１０を用いて、切り込み５を説明する。
図１０はこの発明の実施の形態７における発熱体と放熱体との接合体に用いる放熱体の平面図である。

図１０に示すように、切り込み５は、第１直線部５ａ、第２直線部５ｂ、第３直線部５ｃ、第４直線部５ｄ、第５直線部５ｅからなる。

第１直線部５ａは、放熱体２の中央に形成される。第２直線部５ｂは、第１直線部５ａに対する角度が鈍角となるように第１直線部５ａの一端に連結して形成される。第３直線部５ｃは、第１直線部５ａに対して第２直線部５ｂと対称となるように形成される。第４直線部５ｄは、第１直線部５ａに対する角度が鈍角となるように第１直線部５ａの他端に連結して形成される。第５直線部５ｅは、第１直線部５ａに対して第４直線部５ｄと対称となるように形成される。

以上で説明した実施の形態７によれば、発熱体１の外周面の一部に嵌るように放熱体２に切り込み５が形成される。このため、発熱体１が鉛直投影面において三角形や多角形等の多角形状に形成された場合でも、製造上の課題があるボス３を形成することなく、発熱体１の外面と孔４の内面とを密着した状態に維持することができる。

なお、複数の放熱体２を利用する際には、下方に配置された放熱体２の切り込み５よりも上方に配置された放熱体２の切り込み５を小さくすればよい。この場合、ボス３を形成することなく、互いに隣接した放熱体２の間に鉛直方向の隙間を形成することができる。

１発熱体
２放熱体
３ボス
４孔
５切り込み
５ａ〜５ｅ第１〜第５直線部５ｅ

Claims

側方からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように配置された発熱体、
を備えた発熱体と放熱体との接合体。
前記発熱体の外周面に嵌るように形成された孔を有した放熱体、
を備えた請求項１に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記孔は、前記発熱体の外周面の一部と同等の形状の内周面を有した請求項２に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記放熱体は、鉛直方向に複数配置され、
前記孔は、複数の放熱体の各々に形成され、
下方に配置された放熱体の孔の内径よりも上方に配置された放熱体の孔の内径が小さい請求項３に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記放熱体は、鉛直方向に突き出し、前記孔が形成されたボスを備えた請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記ボスは、前記放熱体から上方又は下方に突き出した請求項５に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記孔は、上部の内径が下部の内径と同等以下に設定された請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記発熱体は、第１水平方向からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように形成され、前記第１水平方向と直交する第２水平方向からの投影面において矩形状に形成され、前記第１水平方向の投影面における下部の水平方向の長さが前記第２水平方向の投影面における上部の水平方向の長さと同等となるように形成された請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記発熱体は、第１水平方向からの投影面において上方に行くにつれて水平方向の長さが短くなるように形成され、前記第１水平方向と直交する第２水平方向からの投影面において上方に行くにつれて短くなるように形成され、前記第１水平方向の投影面における下部の水平方向の長さが前記第２水平方向の投影面における上部の水平方向の長さと同等となるように形成された請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記発熱体の外周面の一部に嵌るように形成された切り込みを有した放熱体、
を備えた請求項１に記載の発熱体と放熱体との接合体。
前記放熱体は、鉛直方向に複数配置され、
前記切り込みは、複数の放熱体の各々に形成され、
下方に配置された放熱体の切り込みよりも上方に配置された放熱体の切り込みが小さい請求項１０に記載の発熱体と放熱体との接合体。