JP3835952B2

JP3835952B2 - 発熱体冷却装置

Info

Publication number: JP3835952B2
Application number: JP20356499A
Authority: JP
Inventors: 浩生山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001036271A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やインバータ等の発熱する電子部品を冷却する発熱体冷却装置（以下、冷却装置と略す。）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、発熱体の冷却装置として既に特願平１１−９６８４４号を出願しているが、この出願では、電子部品が接合される放熱プレートにコルゲートフィンをろう付け接合した後、ボックスファン等の送風手段を支持する支持ケーシングを放熱プレートに溶接又はねじ結合している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記出願では、電子部品が接合される放熱プレートにコルゲートフィンをろう付け接合した後に、支持ケーシングを放熱プレートに溶接又はねじ結合しているので、冷却装置の製造工数（組み付け工数）が大きく、製造原価低減を図ることが難しいという問題を有している。
【０００４】
この問題に対して、コルゲートフィンと放熱プレートとを接合すると同時に支持ケーシングをコルゲートフィンに接合すれば、製造工数の低減を図ることが可能となるが、この手段では、支持ケーシングとコルゲートフィンとの接触面積が小さいため、支持ケーシングをコルゲートフィンに対して十分な接合強度を持たせた状態で接合することが難しい。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、支持ケーシングとフィンとを接合することにより冷却装置の製造工数低減を図りつつ、支持ケーシングとフィンとの間に十分な接合強度を確保することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜４に記載の発明では、発熱体が接合される放熱プレート（１１０）と、放熱プレート（１１０）に向けて空気を送風する送風手段（１２０）と、放熱プレート（１１０）のうち送風手段（１２０）側に設けられ、放熱プレート（１１０）から送風手段（１２０）側に向けて突出して放熱プレート（１１０）からの放熱を促進し、波状に形成されたコルゲートフィン（１３０）と、フィン（１３０）と送風手段（１２０）との間に配設され、コルゲートフィン（１３０）の先端側に接合された状態で送風手段（１２０）を支持する支持ケーシング（１４０）とを備え、支持ケーシング（１４０）は、送風手段（１２０）からコルゲートフィン（１３０）側に向かうほど、その通路断面積が拡大するように末広がり状に形成された末広がり状の部分と、コルゲートフィンの波の進行方向と略直交する方向の両端側においてコルゲートフィンの頂部と接合され、コルゲートフィンの波の進行方向と略同じ方向に延びる放熱プレート（１１０）と平行な平面部（１４１）と、末広がり状の部分のうち平面部（１４１）どうしの間に形成された第２の平面部（１４１ａ）とを有することを特徴とする。
【０００７】
これにより、支持ケーシング（１４０）とフィン（１３０）との接触面積を拡大することができるので、放熱プレート（１１０）、フィン（１３０）及び支持プレート（１４０）を一体接合すれば、発熱体冷却装置の製造工数低減を図りつつ、支持ケーシング（１４０）とフィン（１３０）との間に十分な接合強度を確保することができる。
また、平面部（１４１）がフィン（１３０）の山部の頂部を連ねた尾根方向端部に接合されているので、フィン（１３０）を放熱プレート（１１０）に接合する際に、開口部（１４４）に対応する部位と、平面部（１４１）に対応する部位との複数箇所にてフィン（１３０）を押圧して、フィン（１３０）を放熱プレート（１１０）に仮固定することができ、支持ケーシング（１４０）とフィン（１３０）とに加えて、フィン（１３０）と放熱プレート（１１０）とも確実に接合することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、支持ケーシング（１４０）のうち送風手段（１２０）に対応する部位には、送風空気を導入する開口部（１４４）が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
なお、請求項３に記載のごとく、平面部（１４１）の端部に平面部（１４１）から放熱プレート（１１０）まで延びて支持ケーシング（１４０）を放熱プレート（１１０）に対して固定する支柱部（１４２）を設けてもよい。
【００１３】
これにより、支持プレート（１４０）をより強固に放熱プレート（１１０）及びフィン（１３０）に接合することができる。
【００１４】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を発熱体として、このＭＰＵを冷却する発熱体冷却装置（以下、冷却装置と略す。）に本発明を適用したものであって、図１は冷却装置１００の斜視図である。
【００１６】
図１中、１１０はアルミニウム等の非鉄系金属にて正方形に形成された放熱プレート（以下、プレートと略す。）であり、ＭＰＵ（図示せず。）は、後述する冷却フィンと反対側にてプレート１１０の略中央に熱的に接合される。
【００１７】
１２０は、プレート１１０の板面に対して略直交する方向からプレート１１０に向けて冷却空気を吹き出す軸流型のボックスファン（送風手段）であり、このボックスファン１２０（以下、ファン１２０と略す。）は、図２に示すように、直方体状のボックス１２１内に、軸流ファン１２２及びこの軸流ファン１２２を駆動する小型電動モータ１２３を収納した周知のものである。
【００１８】
そして、ファン１２０とプレート１１０（板面１１１）との間には、アルミニウム薄板材を波状にローラ成形してプレート１１０からの放熱を促進するコルゲート冷却フィン（以下、フィンと略す。）１３０が配設されており、このフィン１３０には、図１に示すように、空気流れを所定方向に転向させる周知のルーバ１３１が多数個形成されている。
【００１９】
なお、フィン１３０の谷部をプレート１１０側に位置させることにより、フィン１３０のうち谷部から山部に至る部位（ルーバ１３１が形成されている部位）は、プレート１１０からファン１２０側に向けて突出した形状となる。
【００２０】
また、１４０はフィン１３０とファン１２０との間に配設されてファン１２０を支持するとともに、ファン１２０から吹き出す空気の通路を形成するアルミニウム製の支持ケーシングであり、この支持ケーシング１４０は、図２に示すように、ファン１２０からフィン１３０側に向かうほど、その通路断面積が拡大するようにテーパ状（末広がり状）に形成されている。
【００２１】
そして、支持ケーシング１４０のうちフィン１３０の山部（先端部）に接触する部位には、図１に示すように、プレート１１０と略平行、かつ、フィン１３０の尾根部（山部の頂部を連ねた部位）の長手方向に対して略直交する方向（以下、この方向をコルゲートフィン進行方向と呼ぶ。）に延びる２つの平面部１４１が形成されており、これら２の平面部１４１の長手方向両端部には、平面部１４１からプレート１１０まで延びて支持ケーシング１４０をプレート１１０に対して固定する支柱部１４２が形成されている。なお、平面部１４１は、フィン１３０の尾根部のうち尾根方向両端側にてフィン１３０に接合されているとともに、支持ケーシング１４０のテーパ状（末広がり状）部分のうち、両平面部１４１間にも平面部１４１ａが形成されている。
【００２２】
また、ファン１２０は、ボックス１２１を貫通して支持ケーシング１４０に至るビス（小ねじ）１２４により支持ケーシング１４０に固定されており。支持ケーシング１４０のうちファン１２０に対応する部位には、図３に示すように、ビス１２４が螺合する雌ねじ部１４３、及び送風空気を導入する開口部１４４が形成されている。なお、以下、図３に示すようにファン１２０を取り外した状態（プレート１１０、フィン１３０及び支持ケーシング１４０のみの状態）のものを冷却ユニットと呼ぶ。
【００２３】
次に、冷却ユニットの製造法について述べる。
【００２４】
少なくとも片面側にろう材をクラッド（被覆）してクラッド面が形成されたアルミニウム板材をプレス成形して、フィン１３０側にクラッド面が位置するように支持ケーシング１４０を成形する。一方、プレート１１０のうち少なくともフィン１３０側にろう材をクラッドしてプレート１１０にクラッド面を形成する。
【００２５】
そして、プレート１１０のクラッド面上にフィン１３０を配設するとともに、このフィン１３０の尾根側に支持ケーシング１４０の平面部１４１を接触させた状態で、図４に示すように、治具２００にてプレート１１０、フィン１３０及び支持ケーシング１４０を仮固定する。
【００２６】
ここで、治具２００は、開口部１４４にて支持ケーシング１４０を位置決めするとともに開口部１４４を貫通してフィン１３０を押圧する第１押圧部２１０、及び平面部１４１を押圧する第２押圧部２２０を有し、支持ケーシング１４０及びフィン１３０をプレート１１０に仮固定するものである。
【００２７】
次に、治具にて仮固定された冷却ユニットを真空炉内で加熱して、プレート１１０、フィン１３０及び支持ケーシング１４０を一体ろう付けする。
【００２８】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００２９】
本実施形態によれば、支持ケーシング１４０に形成された平面部１４１にて支持ケーシング１４０とフィン１３０とが接触してろう付け接合されているので、支持ケーシング１４０とフィン１３０との接触面積を、上記出願に比べて拡大することができる。
【００３０】
したがって、プレート１１０、フィン１３０及び支持ケーシング１４０を一体ろう付けすることにより冷却装置１００の製造工数低減を図りつつ、支持ケーシング１４０とフィン１３０との間に十分な接合強度を確保することができる。
【００３１】
また、平面部１４１からプレート１１０まで延びて支持ケーシング１４０をプレート１１０に対して固定する支柱部１４２が支持ケーシング１４０に形成されているので、支持ケーシング１４０をより強固にプレート１１０及びフィン１３０に接合することができる。
【００３２】
ところで、本実施形態に係るフィン１３０に限らず、一般的にコルゲートフィンは、薄板をローラ成形機等により連続的に折り曲げることにより成形されているので、尾根方向及びコルゲートフィンの進行方向と略直交する方向に向けて凸となるように変形し（そり）易い。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、平面部１４１がフィン１３０の尾根方向と直交する方向（コルゲートフィンの進行方向）に向けて延びるように形成されているので、フィン１３０の変形を防止することができ、確実に平面部１４１（支持ケーシング１４０）、フィン１３０及びプレート１１０をろう付けすることができる。
【００３４】
また、仮固定時に、フィン１３０は、治具２００の第１押圧部２１０及び平面部１４１を介して第２押圧部２２０により押圧されるので、尾根方向において３カ所にてプレート１１０に向けて押圧された状態となる。したがって、フィン１３０をプレート１１０に確実に押圧することができるので、フィン１３０をプレート１１０に確実にろう付け接合できる。
【００３５】
さらに、治具２００の第２押圧部２２０にて平面部１４１を押圧することができるので、支持ケーシング１４０を確実にフィン１３０及びプレート１１０に仮固定することができる。したがって、支持ケーシング１４０、フィン１３０及びプレート１１０の三者を強固にろう付けすることができる。
【００３６】
因みに、支持ケーシング１４０に平面部１４１が設けられていないときには、図５に示すように、フィン１３０の中央部（開口部１４４に対応する部位）のみしか押圧することができないので、破線で囲まれた部位にて支持ケーシング１４０、フィン１３０及びプレート１１０間にろう付け不良が発生するおそれがある。
【００３７】
ところで、図６に示すように、上述の実施形態に係る治具２００の第１押圧部２１０に板状の治具プレート３００を配設することにより、フィン１３０を尾根方向全域に渡って押圧するようにしてもい。これにより、より確実にフィン１３０をプレート１１０に仮固定することができるので、より確実にフィン１３０をプレート１１０にろう付け接合することができる。
【００３８】
また、上述の実施形態では、プレート１１０を矩形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、円などその他の形状であってもよい。
【００３９】
また、発熱体は電子部品に限定されるものではなく、その他の発熱体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施形態に係る発熱体冷却装置の斜視図である。
【図２】図１を電動モータの軸方向にて切断した断面図である。
【図３】発明の実施形態に係る発熱体冷却装置からファンを取り外した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る支持ケーシング、フィン及びプレートを仮固定した状態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態の比較例に係る支持ケーシング、フィン及びプレートを仮固定した状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態の変形例に係る支持ケーシング、フィン及びプレートを仮固定した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１０…放熱プレート、１２０…ボックスファン（送風手段）、
１３０…フィン、１４０…支持ケーシング、１４１…平面部。

Claims

発熱体を冷却する発熱体冷却装置であって、
前記発熱体が接合される放熱プレート（１１０）と、
前記放熱プレート（１１０）に向けて空気を送風する送風手段（１２０）と、
前記放熱プレート（１１０）のうち前記送風手段（１２０）側に設けられ、前記放熱プレート（１１０）から前記送風手段（１２０）側に向けて突出して前記放熱プレート（１１０）からの放熱を促進し、波状に形成されたコルゲートフィン（１３０）と、
前記フィン（１３０）と前記送風手段（１２０）との間に配設され、前記コルゲートフィン（１３０）の先端側に接合された状態で前記送風手段（１２０）を支持する支持ケーシング（１４０）とを備え、
前記支持ケーシング（１４０）は、前記送風手段（１２０）から前記コルゲートフィン（１３０）側に向かうほど、その通路断面積が拡大するように末広がり状に形成された末広がり状の部分と、前記コルゲートフィンの波の進行方向と略直交する方向の両端側において前記コルゲートフィンの頂部と接合され、前記コルゲートフィンの波の進行方向と略同じ方向に延びる前記放熱プレート（１１０）と平行な平面部（１４１）と、前記末広がり状の部分のうち前記平面部（１４１）どうしの間に形成された第２の平面部（１４１ａ）とを有することを特徴とする発熱体冷却装置。
前記支持ケーシング（１４０）のうち前記送風手段（１２０）に対応する部位には、送風空気を導入する開口部（１４４）が形成さ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装置。
前記平面部（１４１）の端部には、前記平面部（１４１）から前記放熱プレート（１１０）まで延びて前記支持ケーシング（１４０）を前記放熱プレート（１１０）に対して固定する支柱部（１４２）が形成さ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装置。
前記放熱プレート（１１０）、前記コルゲートフィン（１３０）及び前記支持プレート（１４０）は、ろう付け接合にて一体化されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発熱体冷却装置。