JP2020088198A - 放熱器、冷却装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に記載された液冷式冷却装置用放熱器は、複数のフィンプレートと、全フィンプレートを一体に連結する連結部材とからなる。フィンプレートは、縦長方形の平板状プレート本体と、プレート本体の両端部に一体に設けられた幅狭部とによりなる。全フィンプレートを、プレート本体の板厚方向に間隔をおいて配置する。連結部材は、プレート本体の幅狭部と一体に設けられた平板部と、隣り合う平板部どうしを上下両端で交互に連結する円弧状部とからなるコルゲート状である。プレート本体、幅狭部および平板部の厚みが等しく、プレート本体の両側面、幅狭部の両側面および平板部の両側面は同一平面上に位置している。
本発明は、複数のフィンの間隔を精度高く均一にすることができる放熱器等を提供することを目的とする。
ここで、前記フィンは、矩形状であり、前記突出部は、前記フィンの長手方向における端部から外側に突出していても良い。
また、前記突出部は、前記複数のフィンの並び方向が板面に平行となる板状であっても良い。
また、前記突出部における前記並び方向の一方側の端部は、前記フィンの板面に平行な一方側平行部と当該一方側平行部から突出した凸部とを有し、他方側の端部は、当該フィンの板面に平行な他方側平行部と当該他方側平行部から凹んだ凹部とを有し、隣接する前記突出部の前記一方側平行部と前記他方側平行部とが接触した状態で、前記凸部と前記凹部とが嵌まり合っていても良い。
また、前記フィンは、矩形状であり、前記突出部は、前記フィンの短手方向の中央部に設けられていても良い。
あるいは、前記フィンは、矩形状であり、前記突出部は、前記フィンの短手方向における一方の端部に設けられていても良い。
また、隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されていても良い。
また、他の観点から捉えると、本発明は、板状であって板面に直交する方向に並んだ矩形状の複数のフィンと、前記複数のフィンそれぞれの長手方向における端部から外側に突出する複数の突出部と、を備え、前記複数の突出部の内、隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されている放熱器である。
また、他の観点から捉えると、本発明は、上述した放熱器と、前記放熱器を収容するとともに、当該放熱器の複数のフィン間に冷却液が流通するケースと、を備える冷却装置である。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る液冷式冷却装置1の斜視図である。
図2は、図1のII−II部の断面図である。
図3は、図2のIII−III部の断面図である。
実施の形態に係る液冷式冷却装置1は、矩形状の複数のフィン11を有する放熱器10と、放熱器10を収納するケース20と、を備えている。また、液冷式冷却装置1は、ケース20の外部から内部に冷却液を流入させる入口ジョイント30と、ケース20の内部から外部に冷却液を流出させる出口ジョイント40と、を備えている。以下では、矩形状のフィン11の長手方向を左右方向、フィン11の短手方向を上下方向、複数のフィン11の並び方向を前後方向と称する場合がある。
ケース20は、絶縁部材Iを介して発熱体Pが装着されるケース本体21と、ケース本体21の開口部を覆うカバー22とを備えている。
ケース本体21は、平板状の頂部21aと、頂部21aにおける各端部から頂部21aに直交する方向(下方)に突出した側部21bと、側部21bにおける各端部から側部21bに直交する方向に外側に突出したフランジ部21cとを有している。頂部21aにおける、側部21bが設けられた側と反対側の面(上面)の中央部に、絶縁部材Iを介して発熱体Pが装着される。そして、頂部21aにおける、絶縁部材I及び発熱体Pが配置される部位よりも左右方向それぞれの外側には、ケース20の内部と外部とを連通するように貫通された、入口用貫通孔21dと出口用貫通孔21eとが形成されている。
そして、ケース本体21とカバー22とがろう付されることで、ケース20内における入口用貫通孔21dよりも下方には流入側空間23が形成され、ケース20内における出口用貫通孔21eよりも下方には流出側空間24が形成される。
入口ジョイント30は、円筒状の円筒状部31と、直方体状の直方体状部32とを有し、冷却液を流通させることが可能なように、内部が空洞に形成されている。円筒状部31の一方の端部(右端部)は開口しており、他方の端部は直方体状部32と接続している。直方体状部32における一面(下面)には、入口ジョイント30の内部と外部とを連通する貫通孔33が形成されている。入口ジョイント30は、貫通孔33が形成された面が、ケース本体21の頂部21aにおける発熱体Pが装着された面(上面)上に載せられた状態で、ケース本体21にろう付される。その際、入口ジョイント30の貫通孔33と、ケース本体21の入口用貫通孔21dとを介して、入口ジョイント30の内部とケース本体21の内部とが連通される。
出口ジョイント40は、円筒状の円筒状部41と、直方体状の直方体状部42とを有し、冷却液を流通させることが可能なように、内部が空洞に形成されている。円筒状部41の一方の端部(左端部)は開口しており、他方の端部は直方体状部42と接続している。直方体状部42における一面(下面)には、出口ジョイント40の内部と外部とを連通する貫通孔43が形成されている。出口ジョイント40は、貫通孔43が形成された面が、ケース本体21の頂部21aにおける発熱体Pが装着された面(上面)上に載せられた状態で、ケース本体21にろう付される。その際、出口ジョイント40の貫通孔43と、ケース本体21の出口用貫通孔21eとを介して、出口ジョイント40の内部とケース本体21の内部とが連通される。
放熱器10は、板状であって板面に直交する方向に並んだ複数のフィン11と、複数のフィン11のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部12と、フィン11と突出部12とを接続する接続部13とを有している。
本実施の形態に係る放熱器10においては、突出部12が、後で説明するように、プレス抜きにより成形されるので、複数の突出部12の大きさが均一となり、複数のフィン11間の間隔が均一となるように構成されている。
また、放熱器10においては、隣接する突出部12の一方側平行部121aと他方側平行部122aとが接触した状態で、凸部121bと凹部122bとが嵌まり合っている。これにより、複数のフィン11が、互いに、フィン11の長手方向(左右方向)にずれ難い。
突出部12は、上下方向には、フィン11の短手方向の略中央部に設けられている。
また、放熱器10の板厚は、0.3〜1.2mmであることを例示することができる。液冷式冷却装置1全体の大きさや、ケース20を流通する冷却液の種類、又はフィン11の熱伝導率に応じて適宜変更される。
図4、図5は、放熱器10の製造方法を説明するための図である。
本実施の形態に係る製造方法においては、一のフィン11、この一のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13と、この一のフィン11の隣の他のフィン11、この他のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13と、をつなぐ屈曲片17を一旦形成する。屈曲片17は、両端部それぞれが隣接する突出部12に接続されるとともに、中央部に屈曲した屈曲部171を有する。
そして、その後、屈曲片17を切断することにより、複数のフィン11、突出部12、及び、接続部13とから構成される放熱器10を取り出す。
なお、第1工程と第2工程の順序、及び、第1工程と第2工程のタイミングは特に限定されない。
なお、第2工程と第3工程の順序、及び、第2工程と第3工程のタイミングは特に限定されない。
なお、第5工程においては、突出部12に、突出部12の表面に平行な方向(フィン11の表面に直交な方向)の力を加えることで、屈曲片17の屈曲部171を屈曲させると良い。これにより、フィン11に力を加える必要がないので、フィン11が変形することが抑制される。
図6に示すように、隣接する突出部12同士を接触させた部位の内、凸部121bと凹部122bとが嵌まり合っている部位に向けて、レーザ装置150のレーザヘッド151からレーザ光Lを照射する。そして、レーザヘッド151を、複数のフィン11の並び方向(複数の突出部12の並び方向)、言い換えれば、フィン11の表面に直交する方向に移動させることで、レーザ光Lを連続的に照射する。
なお、レーザ装置150のレーザ源は特に限定されない。YAGレーザ、CO2レーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ、半導体レーザであることを例示することができる。また、レーザ光Lの照射方向は、突出部12の表面に対して直交する方向でも良いし、直交方向に対して傾斜した方向であっても良い。
屈曲片17の屈曲部171に、内面から凹んだ切り欠き172を形成すると良い。これにより、屈曲部171を屈曲させて、隣り合う突出部12同士を接触させ易くなる。また、屈曲片17の両端部それぞれにおける突出部12との接続部位に、内面から凹んだ切り欠き173を形成すると良い。これにより、屈曲片17を突出部12から切り離す際に容易に切り離すことが可能になる。
上記製造方法を用いて製造された放熱器10によれば、複数のフィン11間の間隔は均一である可能性が高い。つまり、上記放熱器10の形状によれば、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部12同士を接触させることでフィン11間の間隔が定まるので、複数のフィン11間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器10によれば、発熱体Pから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Pが一様に冷却される。
図4、図5を用いて説明した製造方法においては、一のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13と、この一のフィン11の隣の他のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13とをつなぐ屈曲片17を一旦形成し、隣接する突出部12同士を接合した後に切断している。しかしながら、放熱器10の製造方法は、かかる態様に限定されない。例えば、板材Mにプレス加工を施すことによって、フィン11、突出部12及び接続部13の周りを打ち抜くとともに、フィン11の表面の角度が突出部12の表面に対して交差する角度(例えば90度)となるようにフィン11を回転させることで、1つのフィン11、突出部12及び接続部13から構成される単一フィン部材(不図示)を成形する。その後、複数の単一フィン部材を、隣り合う突出部12同士が接触するように組み合わせた後に、突出部12同士を溶着又は接着して接合させても良い。
このようにして製造された放熱器10であっても、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部12同士を接触させることでフィン11間の間隔が定まるので、複数のフィン11間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器10によれば、発熱体Pから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Pが一様に冷却される。
図8は、突出部12の変形例を示す図である。
上述した突出部12は、一方側の端部121に凸部121bを、他方側の端部122に凹部122bを有しているが、図8に示すように、凸部121bと凹部122bとを有していなくても良い。かかる構成であっても、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部12同士を接触させることでフィン11間の間隔が定まるので、複数のフィン11間の間隔が均一となり易い。
図9は、第2の実施形態に係る放熱器200の概略構成図である。
第2の実施形態に係る放熱器200は、第1の実施形態に係る放熱器10に対して、突出部12に相当する突出部212が異なる。以下、放熱器10と異なる点について説明する。第2の実施形態と第1の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
突出部212は、第1の実施形態に係る放熱器10の突出部12に対して、フィン211に対する位置が異なる。突出部212は、フィン211の短手方向における最下端部に設けられている。また、突出部212の下面と、フィン211の下端面とが同一高さとなるように設けられている。
また、放熱器200においては、突出部212は、フィン211の短手方向における最下端部に設けられているので、流入側空間23から流出側空間24へ至る冷却液の流れの妨げになり難い。
放熱器200においては、突出部212が、フィン211の短手方向における最下端部に設けられており、突出部212の下面とフィン211の下端面とが同一高さである。ゆえに、複数のフィン211とカバー22とをろう付する際には、突出部212の下面とカバー22とが溶着される。それゆえ、放熱器200によれば、放熱器200とカバー22とを溶着又は接着することで、放熱器200とカバー22との位置が精度高く定まる。
なお、放熱器200とカバー22とを接合させる手法は、ろう付に限定されない。例えば、圧着、接着、ろう付以外の溶着であっても良い。
図11は、第3の実施形態に係る放熱器300の概略構成図である。
第3の実施形態に係る放熱器300は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、接続部213に相当する接続部313が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。第3の実施形態と第2の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
接続部313は、第2の実施形態に係る放熱器200の突出部212と同様に、突出部312の下面とフィン311の下端面とが同一高さとなるように、フィン211の短手方向における最下端部に設けられている。また、接続部313は、第1の実施形態に係る放熱器10の接続部13と同様に、フィン311における短手方向の部位に接続する第1接続部331と、突出部312に接続する第2接続部332とを有する、L字状である。第2接続部332は、90度に曲げられている。これにより、フィン311の表面と突出部312の表面とが90度をなす。
また、放熱器300においては、突出部312は、フィン311の短手方向における最下端部に設けられているので、流入側空間23から流出側空間24へ至る冷却液の流れの妨げになり難い。
また、放熱器300とカバー22とを溶着又は接着することで、放熱器300とカバー22との位置が精度高く定まる。
上述した第1の実施形態に係る放熱器10、第2の実施形態に係る放熱器200、第3の実施形態に係る放熱器300においては、一方側の端部121に半円状の凸部121bを、他方側の端部122に半円状の凹部122bを形成している。そして、凸部121bと凹部122bとを嵌め合わせることで、フィン11、211、311の長手方向のずれを抑制している。しかしながら、凸部121b及び凹部122bの形状は、半円状に限定されない。
第4の実施形態に係る放熱器400は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、突出部212に相当する突出部412が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。
図13は、第5の実施形態に係る放熱器500の概略構成図である。
第5の実施形態に係る放熱器500は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、フィン211に相当するフィン511が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。第5の実施形態と第2の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、図4、図5を用いて説明した製造方法において、フィン511を波形状にする工程を、第1工程の後や第2工程の後に設けることで、精度高く波形状を成形することが可能となる。
また、第1の実施形態に係るフィン11、第3の実施形態に係るフィン311及び第4の実施形態に係るフィン411も、フィン511と同様に波形状としても良い。
図14は、第6の実施形態に係る放熱器600の概略構成図である。
第6の実施形態に係る放熱器600は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、フィン211に相当するフィン611が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。第6の実施形態と第2の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
そして、このように、フィン611が菱形の柱状部611bを複数有することにより、フィン611間を流れる冷却液が満遍なく柱状部611bに接触するので、発熱体Pをより冷却することができる。
また、第1の実施形態に係るフィン11、第3の実施形態に係るフィン311及び第4の実施形態に係るフィン411も、フィン611と同様に複数の柱状部611bを有しても良い。
Claims (9)
- 板状であって板面に直交する方向に並んだ複数のフィンと、
前記複数のフィンのそれぞれの外側に突出する複数の突出部と、
を備え、
前記複数の突出部の内、隣接する突出部における前記複数のフィンの並び方向の端部が接触している
放熱器。 - 前記フィンは、矩形状であり、
前記突出部は、前記フィンの長手方向における端部から外側に突出している
請求項1に記載の放熱器。 - 前記突出部は、前記複数のフィンの並び方向が板面に平行となる板状である
請求項1又は2に記載の放熱器。 - 前記突出部における前記並び方向の一方側の端部は、前記フィンの板面に平行な一方側平行部と当該一方側平行部から突出した凸部とを有し、他方側の端部は、当該フィンの板面に平行な他方側平行部と当該他方側平行部から凹んだ凹部とを有し、
隣接する前記突出部の前記一方側平行部と前記他方側平行部とが接触した状態で、前記凸部と前記凹部とが嵌まり合っている
請求項1から3のいずれか1項に記載の放熱器。 - 前記フィンは、矩形状であり、
前記突出部は、前記フィンの短手方向の中央部に設けられている
請求項1から4のいずれか1項に記載の放熱器。 - 前記フィンは、矩形状であり、
前記突出部は、前記フィンの短手方向における一方の端部に設けられている
請求項1から4のいずれか1項に記載の放熱器。 - 隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されている
請求項1から6のいずれか1項に記載の放熱器。 - 板状であって板面に直交する方向に並んだ矩形状の複数のフィンと、
前記複数のフィンそれぞれの長手方向における端部から外側に突出する複数の突出部と、
を備え、
前記複数の突出部の内、隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されている
放熱器。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の放熱器と、
前記放熱器を収容するとともに、当該放熱器の複数のフィン間に冷却液が流通するケースと、
を備える冷却装置。
Priority Applications (4)
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