JP3185043B2 - ヒートパイプ利用放熱器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、放熱器、さらに詳し
くは、トランジスタ、サイリスタなどの半導体素子およ
び集積回路（ＩＣ）のような発熱体の冷却に用いられる
ヒートパイプ利用放熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業機械のうち例えばＮＣマシン
のサーボモータのコントロールに用いられる放熱器は、
大きい放熱量を必要とし、これは大型のアルミニウム押
出形材によりつくられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の放熱器では、高性能となりにくいうえに、重量が非
常に大きいものであるという問題があった。

【０００４】そこで、従来、直管状ヒートパイプの一端
部に発熱体取付用ブロック、同他端部に並列状板状フィ
ンを取り付けた放熱器が開発されたが、自然対流で、放
熱量を大きくするには限界があるという問題があった。

【０００５】この発明の目的は、上記の従来技術の問題
を解決し、放熱量が非常に大きく、高性能であり、しか
もコンパクトで、軽量化を果し得る、ヒートパイプ利用
放熱器を提供しようとするにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、下面に半導体素子等発熱体が取り付
けられるべき板状ベースと、これより上方に伸びる少な
くとも１つの立上がり壁とを有するアルミニウム押出型
材製放熱器本体を備えており、放熱器本体の内部に板状
ベースより立上がり壁に至る中空部が設けられ、中空部
の両端部が蓋板により塞がれるとともに、内部に作動流
体が封入されて、ヒートパイプ部が形成され、立上がり
壁の左右両面のうち少なくとも片面に、板状ベースと略
平行な板状フィンが設けられている、ヒートパイプ利用
放熱器を要旨としている。

【０００７】

【作用】上記放熱器によれば、放熱器本体の内部に板状
ベースより立上がり壁に至る中空部が設けられかつ内部
に作動流体が封入されて、ヒートパイプ部が形成されて
いる。従って、放熱器の板状ベースの下面に半導体素子
等発熱体を取り付けると、この発熱体より生じた熱が板
状ベースの壁部を通じて、該ベース側の中空部内の作動
流体に速やかに伝達され、作動流体が蒸発せしめられ
る。作動流体の蒸気は、ついで板状ベースの中空部より
上昇して立上がり壁の中空部に至り、そこで立上がり壁
自体およびこれと一体でかつ板状ベースと略平行な板状
フィンを介して放熱して、自らは凝縮して液体となる。
作動流体の凝縮液は、立上がり壁の中空部を今度は降下
して、板状ベースの中空部に戻り、再循環する。

【０００８】このように、放熱器の内部に板状ベースよ
り立上がり壁に至るヒートパイプ部が形成されているの
で、板状ベースでキャッチした熱が内部の作動流体に素
早く伝達され、これが立上がり壁で該壁および板状フィ
ンを介して速やかに放出されることになり、放熱量が非
常に大きく、しかも温度分布が放熱器全体として均一と
なり、放熱性能が大幅に向上するものである。

【０００９】また、放熱器本体はアルミニウム押出型材
製であり、かつ立上がり壁に板状フィンが、板状ベース
と略平行状に設けられているので、コンパクトであり、
また放熱器本体の内部に板状ベースより立上がり壁に至
る中空部が設けられているので、放熱器は非常に軽量で
ある。

【００１０】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面を参照して
説明する。

【００１１】図１は、この発明の第１実施例を示すもの
で、この発明によるヒートパイプ利用放熱器は、下面に
半導体素子等発熱体が取り付けられるべき板状ベース
(2) と、これより上方に伸びる少なくとも１つの立上が
り壁(3) とを有する正面よりみて略逆Ｔ形のアルミニウ
ム押出型材製放熱器本体(1) を備えている。

【００１２】放熱器本体(1) の内部に板状ベース(2) よ
り立上がり壁(3) に至る中空部(5)が設けられ、中空部
(5) の両端部が蓋板(6)(6)により塞がれている。そし
て、中空部(5) 一端の蓋板(6) に設けられた作動流体注
入部（図示略）より放熱器本体(1) に作動流体が封入さ
れて、放熱器本体(1) が全体としてヒ―トパイプとなさ
れている。また、立上がり壁(3) の左右両面に、板状ベ
ース(2) と略平行な多数の板状フィン(4) が、放熱器本
体(1) の長さ方向に全長にわたって設けられている。

【００１３】また、板状ベース(2) の左右両側縁部に下
孔(9) があけられていて、トランジスタ、サイリスタの
ような半導体素子等発熱体（図示略）を取り付ける場合
には、板状ベース(2) の下面に発熱体を押し当てて、発
熱体取付用タッピンねじ（図示略）をこれらの下孔(9)
にねじ込めばよい。

【００１４】上記放熱器によれば、放熱器本体(1) の内
部にヒートパイプ部(8) が形成されているので、板状ベ
ース(2) の下面にトランジスタ、サイリスタのような半
導体素子等発熱体（図示略）を取り付けると、この発熱
体より生じた熱が板状ベース(2) の壁部を通じて、該ベ
ース(2) 側の中空部(5) 内の作動流体に速やかに伝達さ
れ、作動流体が蒸発せしめられる。作動流体の蒸気は、
ついで板状ベース(2)の中空部(5) より上昇して立上が
り壁(3) の中空部(5) に至り、そこで立上がり壁(3) 自
体およびこれと一体でかつ板状ベース(2) と略平行な多
数の板状フィン(4) を介して放熱して、自らは凝縮して
液体となる。作動流体の凝縮液は、立上がり壁(3) の中
空部(5) を今度は降下して、板状ベース(2) の中空部
(5) に戻り、再循環せしめられる。

【００１５】こうした放熱器のヒートパイプ部(8) の作
用により、板状ベース(2) でキャッチした熱が内部の作
動流体に素早く伝達され、これが立上がり壁(3) で該壁
(3)および板状フィン(4) を介して速やかに放出される
ことになり、放熱量が非常に増大するものである。そし
て温度分布が放熱器全体として均一となり、放熱性能が
大幅に向上する。

【００１６】ここで、具体的に、この発明による放熱器
と、従来の放熱器について、性能を評価した。

【００１７】この発明による放熱器は、正面よりみて略
逆Ｔ形の放熱器本体(1) の板状ベース(2) が、幅（Ｗ）
９０mm×長さ（Ｌ）３３０mm×高さ（Ｈ）１２５mmを有
するものであり、また板状ベース(2) と略平行な板状フ
ィン(4) は立上がり壁(3) の左右両面に１３枚ずつ設け
られ、各板状フィン(4) は、幅（Ｗ）３４mm×長さ
（Ｌ）２８０mmを有するものである。板状ベース(2) の
下面に取り付けたトランジスタよりなる発熱体の放熱量
は６０Ｗであった。

【００１８】これに対して従来の放熱器は、アルミニウ
ム押出形材によりつくられたもので、板状ベースとこれ
の片面より上方に伸びるように櫛歯状に設けられた１３
枚の板状フィンとよりなるものである。そして板状ベー
スが、幅（Ｗ）１２５mm×長さ（Ｌ）３８０mm×高さ
（Ｈ）９０mmを有し、かつ各板状フィンが、高さ（Ｈ）
９０mm×長さ（Ｌ）３３０mmを有するものであった。板
状ベースの下面には、上記と同じ放熱量６０Ｗのトラン
ジスタよりなる発熱体を取り付けた。

【００１９】この結果、この発明による放熱器によれ
ば、板状ベース(2) の発熱体取り付け部分付近の温度が
７６℃であるのに対し、従来の放熱器では、板状ベース
の発熱体取り付け部分付近の温度は７９℃であった。

【００２０】このように、この発明のヒートパイプ利用
放熱器によれば、従来の放熱器に比べて放熱性能が約３
０％増大し、また温度も３〜５℃低下して、トランジス
タにも良い影響を与えるものであった。

【００２１】また、放熱器本体(1) はアルミニウム押出
型材製で、かつ立上がり壁(3) に板状フィン(4) が、板
状ベース(2) と略平行状に設けられているので、放熱器
はコンパクトであるとともに、放熱器本体(1) の内部に
中空部(5) が存在することにより、放熱器は非常に軽量
となり、この発明による放熱器によれば、従来の放熱器
に比べて約２０〜２５％の軽量化を達成することができ
た。

【００２２】図２は、この発明の第２実施例を示すもの
である。ここで、上記第１実施例の場合と異なる点は、
放熱器本体(1) の立上がり壁(3) の左右両面に板状ベー
ス(2) と略平行な板状フィン(4) が３枚ずつ設けられて
いる点にある。

【００２３】図３は、この発明の第３実施例を示すもの
である。ここで、上記第２実施例の場合と異なる点は、
板状ベース(2) より立上がり壁(3) に至る中空部(5) の
内壁が、実施例２では平坦面となされているのに対し、
多数の凹凸部が設けられていて、放熱性能の向上および
強度アップが図られている点にある。

【００２４】図４は、この発明の第４実施例を示すもの
である。ここで、上記第２実施例の場合と異なる点は、
下面に半導体素子等発熱体が取り付けられるべき板状ベ
ース(2) に対して第１と第２の２つの立上がり壁(3)(3)
が設けられている点、および第１と第２立上がり壁(3)
(3)の左右両面に、それぞれ板状ベース(2) と略平行な
板状フィン(4) が設けられ、かつ両立上がり壁(3)(3)同
志の間の板状フィン(4)が、両立上がり壁(3)(3)にまた
がって設けられている点にある。

【００２５】上記第２実施例〜第４実施例のその他の点
は上記第１実施例の場合と同様であるので、図面におい
て同一のものには同一の符号を付した。

【００２６】なお、上記実施例においては、放熱器本体
(1) の板状ベース(2) に対して１つまたは２つの立上が
り壁(3) が設けられているが、場合によっては、立上が
り壁(3) は３つ以上設けられることもある。また実施例
では、板状ベース(2) と略平行な板状フィン(4) が、立
上がり壁(3) の左右両面に設けられているが、このよう
な板状フィン(4) は、立上がり壁(3) の左右両面のうち
少なくとも片面に設けられておれば良い。

【００２７】

【発明の効果】この発明によるヒートパイプ利用放熱器
は、上述のように、下面に半導体素子等発熱体が取り付
けられるべき板状ベースと、これより上方に伸びる少な
くとも１つの立上がり壁とを有するアルミニウム押出型
材製放熱器本体を備えており、放熱器本体の内部に板状
ベースより立上がり壁に至る中空部が設けられ、中空部
の両端部が蓋板により塞がれるとともに、内部に作動流
体が封入されて、ヒートパイプ部が形成され、立上がり
壁の左右両面のうち少なくとも片面に、板状ベースと略
平行な板状フィンが設けられているものであるから、こ
の発明による放熱器の板状ベースの下面に半導体素子等
発熱体を取り付けると、板状ベースでキャッチされた熱
が内部の作動流体に素早く伝達され、これが立上がり壁
において該壁および板状フィンを介して速やかに放出さ
れることになり、従って自然対流で、放熱量を充分大き
くすることができて、温度分布が放熱器全体として均一
となり、放熱性能が大幅に向上する。

【００２８】またこの発明による放熱器は、放熱器本体
がアルミニウム押出型材製であるとともに、立上がり壁
に板状フィンが、板状ベースと略平行状に設けられてい
るので、非常にコンパクトであり、かつ放熱器本体の内
部に板状ベースより立上がり壁に至る中空部が設けられ
ているので、放熱器は非常に軽量であるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す分解斜視図であ
る。

【図２】この発明の第２実施例を示す要部拡大斜視図で
ある。

【図３】この発明の第３実施例を示す要部拡大斜視図で
ある。

【図４】この発明の第４実施例を示す要部拡大斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ アルミニウム押出型材製放熱器本体 ２ 板状ベース ３ 立上がり壁 ４ 板状フィン ５ 中空部 ６ 蓋板 ８ ヒートパイプ部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下面に半導体素子等発熱体が取り付けら
   れるべき板状ベース(2) と、これより上方に伸びる少な
   くとも１つの立上がり壁(3) とを有するアルミニウム押
   出型材製放熱器本体(1) を備えており、放熱器本体(1)
   の内部に板状ベース(2) より立上がり壁(3) に至る中空
   部(5) が設けられ、中空部(5) の両端部が蓋板(6)(6)に
   より塞がれるとともに、内部に作動流体が封入されて、
   ヒートパイプ部(8) が形成され、立上がり壁(3) の左右
   両面のうち少なくとも片面に、板状ベース(2) と略平行
   な板状フィン(4) が設けられている、ヒートパイプ利用
   放熱器。