JP2014056858A - Cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話の基地局などの電子機器の冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device for an electronic device such as a mobile phone base station.
従来、この種の冷却装置は、ヒートパイプの原理を利用し、2枚の金属板をプレス加工してヒートパイプ流路を形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of cooling device is known in which a heat pipe flow path is formed by pressing two metal plates using the principle of a heat pipe (see, for example, Patent Document 1).
以下、その冷却装置について図10を参照しながら説明する。 Hereinafter, the cooling device will be described with reference to FIG.
図10に示すように、従来の冷却装置の筐体は二枚のプレート(内プレート101、外プレート102)を張り合わせ接合して構成されている。この二枚の内プレート101、外プレート102の間に冷媒の流路となる空間を形成するため、内プレート101を局部的に変形させてヒートパイプ103が形成されている。
As shown in FIG. 10, the housing of the conventional cooling device is configured by bonding and joining two plates (an
内プレート101と外プレート102は、ロウ材や接着剤等によって接合された構造となっている。そして、ヒートパイプ103の流路内部には水等の冷媒を封入して使用することになる。
The
発熱素子104は、ヒートパイプ103の下部に配置されて内プレート101のヒートパイプ103部分と接触するようになっている。図10においては、発熱素子104のほかに、ディスプレイ装置105を備える構成と成っている。
The heat generating
上記構成により、発熱素子104からの発熱により、ヒートパイプ103内の冷媒が蒸発する。このとき、発熱素子104が冷却される。蒸発した冷媒は、ヒートパイプ103内を循環する間に冷却されて凝縮し、冷却サイクルが形成される。
With the above configuration, the heat in the
このような従来の冷却装置においては、内プレート101、外プレート102は、薄い金属板をプレス加工することによって成形される。そして、ヒートパイプ103の部分は、凹凸を形成して強度を確保するためのリブの役割を果たしている。すなわち、表面(あるいは裏面)に、発熱体を接着させるとき、内プレート101(あるいは外プレート102)に接しない部分ができるという課題がある。
In such a conventional cooling device, the
また、高温の発熱体を冷却する場合には、裏面(場合によっては表面)にヒートシンクなどを設ける必要がある。しかしながら、プレス加工による成形では、上述の通り凹凸ができるため、ヒートシンクなどへの熱の伝達の効率が悪くなる。 In addition, when cooling a high-temperature heating element, it is necessary to provide a heat sink or the like on the back surface (or the surface in some cases). However, in the molding by press working, the unevenness is formed as described above, so that the efficiency of heat transfer to a heat sink or the like is deteriorated.
そして、この目的を達成するために、本発明は、
内部に冷媒を封入し、発熱体を外殻に密着させて冷却する冷却装置であって、
前記冷却装置は、箱型の第1プレートを平板状の第2プレートで蓋をするようにして形成し、
前記第1プレート内には、金属板をロウ付けして重ね合わせた補強部を備え、
前記第1プレートと前記補強部と前記第2プレートを貫通して、前記発熱体を固定するため、あるいは、冷却装置自体を固定するための複数の固定孔を有したものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
In order to achieve this object, the present invention
A cooling device that encloses a refrigerant and cools a heating element in close contact with the outer shell,
The cooling device is formed by covering a box-shaped first plate with a flat plate-like second plate,
In the first plate, a reinforcing portion is provided by brazing and overlapping metal plates,
A plurality of fixing holes for fixing the heating element or fixing the cooling device itself are provided through the first plate, the reinforcing portion, and the second plate. The purpose of the period is achieved.
本発明によれば、箱型の第1プレートを平板状の第2プレートで蓋をするようにして形成し、前記第1プレート内には、金属板をロウ付けして重ね合わせた補強部を備え、前記第1プレートと前記補強部と前記第2プレートを貫通して、前記発熱体を固定する、あるいは、冷却装置自体を固定する複数の固定孔を有したことにより、冷却装置の外殻は平面で形成でき、発熱体を密着させて冷却効果を高めることが出来る。また、冷却装置を固定しやすく、例えば、ヒートシンクなどの放熱器にも容易に、かつ、密着させて取り付けられるので、さらに冷却効果を高めることが可能になる。 According to the present invention, a box-shaped first plate is formed so as to be covered with a flat plate-like second plate, and a reinforcing portion formed by brazing and overlapping metal plates in the first plate is provided. An outer shell of the cooling device having a plurality of fixing holes that pass through the first plate, the reinforcing portion, and the second plate to fix the heating element or to fix the cooling device itself. Can be formed in a flat surface, and the heating effect can be brought into close contact with the cooling effect. In addition, since the cooling device can be easily fixed and attached to a radiator such as a heat sink easily and in close contact, the cooling effect can be further enhanced.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1および図2に示すように、本実施の形態における電子機器50は、ヒートシンク3で外殻を形成し、内部には、発熱体2を密着させた冷却装置1が設けられている。発熱体2は、例えば、携帯電話の基地局における高発熱体、すなわち、通信デバイスである。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
冷却装置1は、外観は箱状で、金属(例えばアルミニウム)で形成される。そして、冷却装置1は、一面に発熱体2を密着させて固定し、対向する面をヒートシンク3に密着して固定される。
The
図3に示すように、冷却装置1の外観は、平たい箱状であって、発熱体2を固定する、あるいは、冷却装置1自身を固定するため、複数のの固定孔4が設けられている。なお、冷媒を封入する前には、冷媒封入管5が設けられているが、冷媒を封入した後に閉じられることになる。
As shown in FIG. 3, the external appearance of the
そして、冷却装置1は、図4に示すように、箱型の第1プレート6と平板の第2プレート7とで構成されている。第1プレート6は、第2プレート7を被せて蓋をするようにして閉じられる。
And the
第2プレート7は、金属の平板で、複数の貫通孔(固定孔8)が設けられている。図4では、代表的なものに符号をつけてある。また、端部には第1プレート6に被せるときの位置決め用の引掛部9が設けられている。
The
第1プレート6は、平たい箱型、言わば皿状に周囲に壁が設けられたものである。そして、内部には数箇所に畝状に盛り上がったビード部10が設けられている。また、第2プレート7の固定孔8に対応する位置には、固定孔8と連通する固定孔11を設けた補強材12が設けられている。この補強材12は、第1プレート6の空間を確保するように、距離の近い固定孔8をグループにして1つの補強材12が設けられる。
The
なお、第1プレート6の周囲の壁は、一体壁23のように、プレス成形によって形成してもよい。さらに、積層壁24のように、補強材12によって形成してもよい。
The wall around the
図5を用いて、さらに詳しく説明する。図5は、第1プレート6と補強材12の分解図となっている。第1プレート6の深さは、補強材12の厚さと同じで、本実施の形態では、薄板の補強材A12a、12b、12cを3枚重ねて第1プレート6の深さに対応している。第1プレート6側には、第1プレート6の箱内側に向けて突出する複数の突起A14が設けられる。さらに、第1プレート6には、補強材12の固定孔11、第2プレート7の固定孔8と連通する固定孔15が設けられる。補強材12には、一方から押し出したように形成される突起B17を設ける。すなわち、突起B17は、補強材12の一方の面で突出し、その裏側で窪んだ形状となっている。そして、第1プレート6には、突起B17に対応する部分に嵌合穴16が設けられている。この嵌合穴16は、第1プレート6を貫通する孔であっても、貫通せず窪んだ穴であってもよい。
This will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 5 is an exploded view of the
ビード部10は、第1プレート6の外側の面から押し出したように畝状に形成される。このビード部10の高さは、第1プレート6の深さよりも低くなっている。
The
発熱体2は、第1プレート6の外側であって、発熱体取付部30に取り付けられることになる。ビード部10の発熱体取付部30側の先端は、細くなっている。
The
このような構成による冷却装置1の製造方法について、図6を用いて説明する。
A method of manufacturing the
1枚目、すなわち、第1プレート6側の補強材A12aは、まず、突起A14に外周が接するように位置決めされる。このとき、突起B17は、嵌合穴16に嵌合することになり、位置決めが完成する。2枚目の補強材B12b、3枚目の補強材C12cは、それぞれ突起B17と突起B17の裏側の凹部が嵌合するように位置決めされる。なお、補強材A12aは、少なくとも3つの突起A14で位置決めされる。
The first sheet, that is, the reinforcing material A12a on the
さらに、位置決め用治具18を用いると位置決め作業が簡易化できる。位置決め用治具18には、固定孔15、固定孔11に対応する位置にピン19が設けられている。すなわち、位置決め用治具18のピン19に、第1プレート6、補強材12を通して位置決めを容易に行なうことが出来る。このピン19は、後述のロウ付工程では、抜くことになる。
Furthermore, if the
また、補強材A12a、12b、12cは、プレス成形によって型抜きして外形を形作る。その際には、図7で示すように、外周には少なからずバリ21ができる。そして、補強材A12a、12b、12cのバリ21が形成された面には、ロウ付けするときのロウ材22を設ける。このようにして、バリ21が形成された面を平面化するのである。そして、補強材A12a、12b、12cをロウ付けしたときには、外周からロウ材22ははみ出さずに補強材A12a、12b、12c同士が密着することになる。
Further, the reinforcing materials A12a, 12b, and 12c are die-cut by press molding to form an outer shape. In that case, as shown in FIG. 7, not a
なお、図8で示すように、冷却装置1を立てて使用する場合、発熱体取付部30よりも下方になる部分は、補強材12−2で第1プレート6の内部空間を埋めるようにしている。
As shown in FIG. 8, when the
また、電子機器50は、いろいろな電子部品を搭載している。この電子部品の形状に応じて、第1プレート6には複数の電子部品用孔51が設けられている。
In addition, the
次に、第2プレート7を、第1プレート6に蓋をするようにして固定する。この状態で、前述の位置決め用治具18を外し、高温炉に投入し、ロウ付けを行なう。このロウ付工程が完了すると、冷媒封入管部分のみを開口し、第1プレート6、第2プレート7とで密閉された空間が出来上がる。そして、冷媒封入管から冷媒を注入し、注入し終えたら冷媒封入管を閉じることになる。
Next, the
このような構成により、冷却装置1の作用について説明する。
With such a configuration, the operation of the
まず、図8に示すように、冷却装置1を立てて置く場合の動作を説明する。
First, as shown in FIG. 8, the operation when the
冷却装置1を図8のように縦置きした場合には、冷媒は、発熱体取付部30あたりに液体の状態で存在する。この状態で発熱体2を動作させると、発熱体2の発熱を受けて、冷媒が蒸発し始める。この冷媒の蒸発の際、蒸発潜熱により発熱体2の熱を奪って発熱体2は冷却されるのである。蒸発した冷媒は、気体となって上昇する。上昇した気体状態の冷媒は、上部で冷やされて液体となる。液体となった冷媒は滴下して、再び発熱体取付部30あたりに溜まることになる。このような冷媒の循環サイクルによって、発熱体2は冷却されることになる。
When the
なお、ビード部10では、表面で気体の冷媒が凝縮して液化すると、ビード部10の表面を流下する。ビード部10の先端は、細くなっているので、先端部分で冷媒が集まって流下しやすくなっている。
In the
次に、図9に示すように、冷却装置1を寝かせて置く場合の動作を説明する。
Next, as shown in FIG. 9, the operation when the
冷却装置1を図9のように寝かせて横置きした場合には、第1プレート6(すなわち、発熱体2側)を下にして配置する。この状態で発熱体2を動作させると、縦置きの場合と同様、発熱体2の発熱を受けて、冷媒が蒸発し始める。この冷媒の蒸発の際、蒸発潜熱により発熱体2の熱を奪って発熱体2は冷却される。蒸発した冷媒は、気体となって上昇する。上昇した気体状態の冷媒は、上部、すなわち、第2プレート7側で冷やされて液体となる。液体となった冷媒は滴下して、再び第1プレート6側に溜まることになる。このような冷媒の循環サイクルによって、発熱体2は冷却されることになる。
When the
なお、ビード部10は、第2プレート7に接する程度の高さを有している。そのため、第2プレート7で液化した冷媒は、ビード部10の頂部で第1プレート6側に接することになる。すなわち、ビード部10から第1プレート6へ流下しやすくなっている。
The
このような冷却装置1によれば、平板状の第1プレート6と第2プレート7によって構成されているので、表裏にヒートシンク3などの放熱器を密着させることができる。そして、密着させたヒートシンク3から効率的に放熱することが出来る。
According to such a
また、第1プレート6、第2プレート7、補強材12は、プレス加工によって成形ができるので、安価で様々な形状に加工ができるという顕著な効果を有している。
Moreover, since the
本発明にかかる冷却装置は、外殻を平面で形成できるので、高い発熱量を持つ電子機器、例えば、通信機の基地局、電気自動車等に用いられるパワー半導体の冷却用として有用である。 The cooling device according to the present invention can form the outer shell in a plane, and is thus useful for cooling power semiconductors used in electronic devices having a high calorific value, such as base stations for communication devices, electric vehicles and the like.
1 冷却装置
2 発熱体
3 ヒートシンク
6 第1プレート
7 第2プレート
8 固定孔
10 ビード部
11 固定孔
12 補強材
12a 補強材A
12b 補強材B
12c 補強材C
14 突起A
15 固定孔
16 嵌合穴
17 突起B
18 位置決め用治具
19 ピン
21 バリ
22 ロウ材
30 発熱体取付部
50 電子機器
DESCRIPTION OF
12b Reinforcement material B
12c Reinforcement material C
14 Protrusion A
15
18
Claims (9)
前記冷却装置は、箱型の第1プレートを平板状の第2プレートで蓋をするようにして形成し、
前記第1プレート内には、金属板をロウ付けして重ね合わせた補強部を備え、
前記第1プレートと前記補強部と前記第2プレートを貫通して、前記発熱体を固定するため、あるいは、冷却装置自体を固定するための複数の固定孔を有した冷却装置。 A cooling device that encloses a refrigerant and cools a heating element in close contact with the outer shell,
The cooling device is formed by covering a box-shaped first plate with a flat plate-like second plate,
In the first plate, a reinforcing portion is provided by brazing and overlapping metal plates,
A cooling device having a plurality of fixing holes for fixing the heating element or fixing the cooling device itself through the first plate, the reinforcing portion, and the second plate.
プレス加工によって形成されるバリが突出する側に前記ロウ材を設けた請求項3記載の冷却装置。 The reinforcing material is stamped by pressing,
The cooling device according to claim 3, wherein the brazing material is provided on a side from which a burr formed by pressing is projected.
前記補強材のロウ付け面を平面にした請求項4記載の冷却装置。 The reinforcing material is provided with the brazing material so as not to protrude from the burr,
The cooling device according to claim 4, wherein a brazing surface of the reinforcing material is flat.
補強材を重ね合わせるときに、一方の面に出来た凹部に他方の面に出来た突起を嵌合させる請求項2〜4いずれかひとつに記載の冷却装置。 The reinforcing material is extruded from one surface during pressing, and a protrusion is projected on the other surface.
The cooling device according to any one of claims 2 to 4, wherein when the reinforcing material is overlaid, a protrusion formed on the other surface is fitted into a recess formed on one surface.
前記補強部は、この突起の少なくとも3つに外周が接するように位置決めされる請求項1または2記載の冷却装置。 The first plate is provided with a plurality of protrusions protruding to the inner side,
The cooling device according to claim 1, wherein the reinforcing portion is positioned so that an outer periphery thereof is in contact with at least three of the protrusions.
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