JP4272988B2 - ヒートシンク、該ヒートシンク付き制御装置、該装置を備えた工作機械 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、ヒートシンクに関し、より詳細には、ＮＣ工作機械等の工作機械におけるサーボアンプ等の制御機器の発熱素子を冷却するのに好適に用いられるヒートパイプ式のヒートシンクに関する。また、本発明は、上記ヒートシンク付き制御装置、および該装置を備えた工作機械に関する。
背景技術
この種のヒートシンクとして、図１３および１４に示すように、発熱素子から発せられる熱を受ける受熱部（１０３）および受熱部（１０３）の横に連なりかつ上端が受熱部（１０３）の上端よりも上方に突出した放熱部（１０４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（１０２）と、放熱部（１０４）の両面または片面に設けられた放熱フィン（１０５）とを備え、ヒートシンク本体（１０２）内に受熱部（１０３）から受熱部（１０３）の横に位置する放熱部の下部領域（１０４ａ）を経て受熱部（１０３）よりも高い所に位置する放熱部の上部領域（１０４ｂ）まで達するように作動流体回路（１６１）が設けられるとともに、該回路（１６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（１０２）にヒートパイプ部（１０６）が形成されているものが知られている（特開平８−１８６２１０号公報参照）。
上記ヒートシンク（１０１）の作動流体回路（１６１）は、例えば図１４に示すようなパターンを有しているが、流路断面積はその場所にかかわらずほぼ同じとなっている。発熱素子から発せられた熱を受けることによって、受熱部（１０３）に設けられた作動流体回路部分（１６１Ｂ）内の作動流体が蒸発してガス状となる。このガス状作動流体は、放熱部下部領域（１０４ａ）に設けられた作動流体回路部分（１６１Ａ）の一部を通って、放熱部上部領域（１０４ｂ）に設けられた作動流体回路部分（１６１Ｃ）に移動し、ここで放熱フィン（１０５）を介して空気との熱交換が行われることにより、凝縮して液状となる。液状作動流体は、重力の作用によって、放熱部下部領域（１０４ａ）の作動流体回路部分（１６１Ａ）の他の一部を通って、受熱部（１０３）の作動流体回路部分（１６１Ｂ）へと環流する。但し、上記ヒートシンク（１０１）の場合、その構造上、放熱部下部領域（１０４ａ）の作動流体回路部分（１６１Ａ）にも、液状作動流体が溜まってしまう。
しかし、放熱部下部領域（１０４ａ）の作動流体回路部分（１６１Ａ）に液状作動流体が溜まる部分があっても、放熱には全く寄与しないため、構造上無駄である。しかも、液状作動流体の液面レベルを所定高さに確保するには、上記作動流体回路部分（１６１Ａ）に液状作動流体が溜まる分だけ、作動流体の封入量を多くする必要があった。
また、図１３に示すように、放熱フィン（１０５）は、放熱部（１０４）の両面または片面のほぼ全体にわたって設けられているため、放熱部下部領域（１０４ａ）にも放熱フィン（１０５）が存在することになる。しかし、放熱部下部領域（１０４ａ）に存在する放熱フィン（１０５）は、ほとんど放熱に寄与せず、構造上無駄になる上、かえって放熱フィン（１０５）間を流れる空気の圧力損失を増大させる要因となり、ひいては放熱性能の低下を招いている。
本発明の目的は、工作機械の制御装置等における発熱素子の冷却に用いられるヒートパイプ式ヒートシンクについて、放熱部下部領域の作動流体回路部分に生じる液状作動流体の滞留に起因する構造上の無駄、作動流体封入量の増大、空気の圧力損失の増大といった問題点を解消し、より低いコストで高い性能が得られるようにすることにある。
発明の開示
本発明による第１のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の平均流路断面積が、受熱部に設けられた作動流体回路部分の平均流路断面積よりも小さくなされていることを特徴としている。
このように、放熱部の下部領域に設けられる作動流体回路部分の平均流路断面積を、受熱部に設けられる作動流体回路部分の平均流路断面積よりも小さくすれば、従来技術と比べて、前者の作動流体回路部分に溜まる液状作動流体の量が少なくなるため、構造上無駄が少なく、ひいては作動流体の封入量を減らすことができる。
本発明による第１のヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底が、受熱部に設けられた作動流体回路部分の底よりも高い位置に設けられている場合がある。
このように、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底を、受熱部に設けられた作動流体回路部分の底よりも高い位置に設けておけば、前者の作動流体回路部分に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、上述した効果がより一層高められる。
また、本発明による第１のヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底が、受熱部に向かって下り勾配となされている場合もある。
このように、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底を、受熱部に向かって下り勾配としておけば、前記作動流体回路部分に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、上述した効果がより一層高められる。また、放熱部下部領域に設けられた作動流体回路部分から受熱部に設けられた作動流体回路部分への液状作動流体の環流をより速やかに行うことができる。
本発明による第２のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱フィンの下端が、放熱部の下部領域の下端よりも高くかつ該領域の上端と同じかこれよりも低い位置に設けられていることを特徴としている。
このように、放熱フィンの下端を、放熱部の下部領域の下端よりも高くかつ該領域の上端と同じかこれよりも低い位置に設けておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域の少なくとも下部に、放熱フィンが存在しないことになるため、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。さらに、空気の圧力損失が下がることに伴い、放熱フィンのフィンピッチを従来のヒートシンクのそれより小さく設定することが可能となり、それによって放熱性能の更なる向上を図ることもできる。
本発明による第３のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィンピッチが、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィンピッチよりも大きくなされていることを特徴としている。
このように、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィンピッチを、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィンピッチよりも大きくしておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域に存在する放熱フィンの放熱面積が小さくなるため、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。
本発明による第３のヒートシンクにおいて、さらに、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さが、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くなされている場合がある。
上記フィンピッチに加えて、さらに、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さを、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くしておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域に存在する放熱フィンの放熱面積が更に小さくなるため、上述した効果がより一層高められる。
本発明による第４のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さが、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くなされていることを特徴としている。
このように、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さを、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くしておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域に存在する放熱フィンの放熱面積が小さくなるため、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。
本発明による上記第１〜第４のヒートシンクにおいて、ヒートシンク本体が、ロールボンドパネルによって構成されており、作動流体回路が、ロールボンドパネルの少なくとも一方の面側に突出するように形成された管状膨出部によって構成されている場合がある。また、ヒートシンク本体が、２枚の金属板を接合して形成された合わせ板によって構成されており、少なくとも一方の金属板の接合面に作動流体回路形成用凹部が設けられている場合もある。もっとも、ヒートシンク本体の構成は、上記のものには限定されない。
本発明による上記第１〜第４のヒートシンクにおいて、放熱フィンが、放熱部の少なくとも一方の面に接合された平板状ベース部とベース部の外面にベース部と一体に形成された複数のフィン部とよりなる金属押出形材製フィンユニットの前記フィン部によって構成されている場合がある。また、放熱フィンが、放熱部の少なくとも一方の面に直接または平板状ベース部材を介して接合された波形板状フィン部材によって構成されている場合もある。もっとも、放熱フィンの構成は、上記のものには限定されない。
本発明には、発熱素子を備え、本発明による上記ヒートシンクがその受熱部で発熱素子から発せられる熱を受け得るように取り付けられていることを特徴とする制御装置も含まれる。制御装置としては、例えば、サイリスタ、トランジスタ等の発熱素子を備えたサーボアンプが挙げられる。
さらに、本発明には、本発明による上記制御装置を備えていることを特徴とする工作機械も含まれる。工作機械としては、例えば、ＮＣ工作機械が挙げられる。
発明を実施するための最良の形態
図１〜４は、本発明の第１の実施形態を示すものである。図１〜３に示すように、本発明によるヒートシンク（１）は、受熱部（３）および受熱部（３）の横に連なりかつ上端が受熱部（３）の上端よりも上方に突出した放熱部（４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（２）と、放熱部（４）の両面に設けられた放熱フィン（５）とを備えている。ヒートシンク本体（２）内には、受熱部（３）から受熱部（３）の横に位置する放熱部の下部領域（４ａ）を経て受熱部（３）よりも高い所に位置する放熱部の上部領域（４ｂ）まで達するように作動流体回路（６１）が設けられるとともに、該回路（６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（２）にヒートパイプ部（６）が形成されている。そして、放熱部の下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の平均流路断面積が、受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）の平均流路断面積よりも小さくなされている。ヒートシンク本体（２）は、ロールボンドパネル（２０）によって構成されており、作動流体回路（６１）が、ロールボンドパネル（２０）の両面側に突出するように形成された管状膨出部（６１０）によって構成されている。放熱フィン（５）は、放熱部（３）の両面それぞれに接合された平板状ベース部（５０１）とベース部（５０１）の外面にベース部（５０１）と一体に形成された複数のフィン部（５０２）よりなる２つのアルミニウム（アルミニウム合金を含む。以下同じ。）押出形材製フィンユニット（５０）の前記フィン部（５０２）によって構成されている。
ヒートシンク本体（２）は、図３に示すように、正面より見て左右逆向きのＬ字形をしており、図３の左方に突出した正方形状部分が受熱部（３）となされ、残りの縦長方形状部分が放熱部（４）となされている。作動流体回路（６１）は、ヒートシンク本体（２）のほぼ全体にわたって設けられており、図３に示すような格子状のパターンを有している。作動流体回路（６１）の流路断面は、図２に示すように、ほぼ６角形をしており、ヒートシンク本体（２）の両面側に突出した部分に、フィンユニット（５０）のベース部（５０１）が接合される平坦面（６１０Ａ）が設けられている。放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）は、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）とほぼ同じ高さ領域に設けられている。したがって、ヒートパイプ部（６）の作動中、この部分（６１Ａ）に、環流途中の液状作動流体が溜まることになる。液状作動流体は、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）のうち、図３の右端に位置する垂直流路（６１１）および最下位の水平流路（６１２）に最も多く流れ、次いで、前記垂直流路（６１１）の左隣の垂直流路（６１３）および前記水平流路（６１２）の上の水平流路（６１４）に多く流れる。放熱部下部領域（４ａ）の左上に位置するカーブ流路（６１５）には、主として、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）から放熱部上部領域（４ｂ）の作動流体回路部分（６１Ｃ）へ向かうガス状作動流体が流れるようになっており、液状作動流体はほとんど流れない。この実施形態では、図３に示すように、実質的に液状作動流体の環流路として機能する前記２つの垂直流路（６１１）（６１３）および前記２つの水平流路（６１２）（６１４）の流路断面積が、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）を構成する流路の流路断面積よりも小さくなされており、その結果、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）の平均流路断面積が、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）の平均流路断面積よりも小さくなっている。
フィンユニット（５０）は、これらのベース部（５０１）がヒートシンク本体（２）の放熱部（４）とほぼ同じ大きさを有している。複数のフィン部（５０２）は、それぞれベース部（５０１）の外面からこれに対して直角に突出しかつ垂直方向に伸びた板状のものであって、ベース部（５０１）の幅方向に所定間隔おきに並列状に配置されている。フィンユニット（５０）のベース部（５０１）は、通常、ろう付けによって、ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）に接合される。
図４は、上記ヒートシンク（１）をＮＣ工作機械（７）のサーボアンプ（８）に取り付けた状態を示すものである。サーボアンプ（８）は、その内部にサイリスタ等の発熱素子（８１）を有しており、ＮＣ工作機械（７）のケーシング（７１）内に収容されている。ヒートシンク（１）は、ヒートシンク本体（２）の受熱部（３）が発熱素子（８１）から発せられる熱を受け得るようにサーボアンプ（８）に取り付けられており、ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）および放熱フィン（５）は、サーボアンプ（８）の外に配されている。放熱フィン（５）には、その下方に配されたファン（９）からの風が当たるようになっている。
サーボアンプ（８）の作動に伴って発熱素子（８１）から発せられた大量の熱は、ヒートシンク本体（２）の受熱部（３）に伝わり、その熱によって受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）内の液状作動流体が蒸発して、ガス状となる。ガス状作動流体は、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の一部を経て、放熱部上部領域（４ｂ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｃ）に移動し、該部分（６１Ｃ）で放熱フィン（５）を介して空気との熱交換が行われることにより、凝縮して液状となる。液状作動流体は、重力の作用によって下降し、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）の他の一部に溜まった後、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）に環流する。
本発明によるヒートシンク（１）の場合、上記の通り、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の平均流路断面積が、受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）の平均流路断面積よりも小さくなされているから、図１３および１４に示す従来技術と比べると、前者の作動流体回路部分（６１Ａ）に溜まる液状作動流体の量が少なくなるため、構造上無駄が少なく、ひいては作動流体の封入量を減らすことができる。
図５は、本発明の第２の実施形態を示すものである。この実施形態のヒートシンク（１１）は、図５に示すように、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の底（６１６）が、受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）の底（６１７）よりも高い位置に設けられている。このヒートシンク（１１）によれば、前者の作動流体回路部分（６１Ａ）に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、第１実施形態について上述した効果がより一層高められる。
図６は、本発明の第３の実施形態を示すものである。この実施形態のヒートシンク（１２）は、図６に示すように、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の底（６１８）が、受熱部（３）に向かって下り勾配となされている。このヒートシンク（１２）によれば、前記作動流体回路部分（６１Ａ）に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、第１実施形態について上述した効果がより一層高められる。また、このヒートシンク（１２）の場合、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）から受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）への液状作動流体の環流がより速やかに行われる。
図７〜９は、本発明の第４の実施形態を示すものである。これらの図に示すヒートシンク（１３）は、受熱部（３）および受熱部（３）の横に連なりかつ上端が受熱部（３）の上端よりも上方に突出した放熱部（４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（２）と、放熱部（４）の両面に設けられた放熱フィン（５Ａ）とを備えている。ヒートシンク本体（２）内に受熱部（３）から受熱部（３）の横に位置する放熱部の下部領域（４ａ）を経て受熱部（３）よりも高い所に位置する放熱部の上部領域（４ｂ）まで達するように作動流体回路（６１）が設けられるとともに、該回路（６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（２）にヒートパイプ部（６）が形成されている。そして、図９に示すように、放熱フィン（５Ａ）の下端（５００）が、放熱部の下部領域（４ａ）の下端（４０１）よりも高くかつ該領域（４ａ）の上端（４０２）よりも低い位置に設けられている。
ヒートシンク本体（２）は、図１〜３に示すヒートシンク（１）のヒートシンク本体（２）と基本的に同じ構成を有しているが、作動流体回路（６１）については、図１３および１４に示す従来のヒートシンクのそれとほぼ同じになっている（図９参照）。もっとも、この実施形態において、作動流体回路（６１）を、図１〜３、５、６に示す各ヒートシンク（１）（１１）（１２）の作動流体回路（６１）と同様の構成にすることも可能である。
放熱フィン（５Ａ）は、ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）の各面に平板状ベース部材（５０１Ａ）を介して接合された波板状フィン部材（５０２Ａ）（コルゲートフィン）によって構成されている。ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）へのベース部材（５０１Ａ）の接合およびベース部材（５０１Ａ）へのフィン部材（５０２Ａ）の接合は、通常、ろう付けによって行われる。ベース部材（５０１Ａ）は、例えば、アルミニウム板の両面にろう材がクラッドされたブレージングシートによって構成される。フィン部材（５０２Ａ）は、例えば、ロールフォーミングによって波形に成形されたアルミニウム板によって構成される。波板形フィン部材（５０２Ａ）は、その山部と谷部とが水平方向に交互に並ぶような状態で、各谷部がベース部材（５０１Ａ）の外面に接合されている。
上記ヒートシンク（１３）も、例えば、図４に示したものと同様に、ＮＣ工作機械のサーボアンプに取り付けられて、サーボアンプ内部のサイリスタ等の発熱素子を冷却するのに用いられる。
この実施形態のヒートシンク（１３）の場合、上記の通り、放熱フィン（５Ａ）の下端（５００）が、放熱部の下部領域（４ａ）の下端（４０１）よりも高くかつ該領域（４ａ）の上端（４０２）よりも低い位置に設けられているので、図１３および１４に示す従来技術と比べると、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン（５Ａ）間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。さらに、空気の圧力損失が下がることに伴い、放熱フィン（５Ａ）のフィンピッチ（Ｐ）を従来のものより小さくすることが可能であり、それによっても放熱性能の更なる向上を図り得る。
図１０〜１２は、本発明の第５の実施形態を示すものである。これらの図に示すヒートシンク（１４）は、受熱部（３）および受熱部（３）の横に連なりかつ上端が受熱部（３）の上端よりも上方に突出した放熱部（４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（２Ａ）と、放熱部（４）の一方の面に設けられた放熱フィン（５Ｂ）とを備えている。ヒートシンク本体（２Ａ）内に受熱部（３）から受熱部（３）の横に位置する放熱部下部領域（４ａ）を経て受熱部（３）よりも高い所に位置する放熱部上部領域（４ｂ）まで達するように作動流体回路（６１）が設けられるとともに、該回路（６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（２Ａ）にヒートパイプ部（６）が形成されている。そして、図１０に示すように、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ２）よりも大きくなされているとともに、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ２）よりも低くなされている。
ヒートシンク本体（２Ａ）は、図１１に示すように、２枚の金属板（２１１）（２１２）を接合して形成された合わせ板（２１）によって構成されており、一方の金属板（２１１）の接合面に作動流体回路形成用凹部（６１０Ｂ）が設けられている。各金属板（２１１）（２１２）は、例えば、アルミニウム板によって構成され、一方のアルミニウム板には、プレス加工等により、前記凹部（６１０Ｂ）が形成される。２枚の金属板（２１１）（２１２）どうしの接合は、例えば、ろう付けや溶接等によって行われる。ヒートシンク本体（２Ａ）の作動流体回路（６１）は、図１３および１４に示す従来のヒートシンクのそれとほぼ同じになっている（図１２参照）。もっとも、この実施形態においても、作動流体回路（６１）を、図１〜３、５、６に示す各ヒートシンク（１）（１１）（１２）の作動流体回路（６１）と同様の構成にすることが可能である。作動流体回路（６１）の流路断面は、図１１に示すように、ほぼ台形をしており、一方の金属板（２１１）における作動流体形成用凹部の底が、ベース部材（５０１Ａ）が接合される平坦面（６１０Ａ）となされている。なお、ヒートシンク本体を、３枚以上の金属板を接合して形成された合わせ板によって構成することも可能である。この場合、例えば、中間の金属板に作動流体回路形成用切欠部を設けるとともに、該切欠部に作動流体回路形成用インナーフィン部材を配置することによって、ヒートシンク本体に作動流体回路を形成することができる。
放熱フィン（５Ｂ）は、ヒートシンク本体（２Ａ）の放熱部（４）の一方の面に平板状ベース部材（５０１Ａ）を介して接合された上下２種類の波板状フィン形成部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）によって構成されている。ヒートシンク本体（２Ａ）の放熱部（４）へのベース部材（５０１Ａ）の接合およびベース部材（５０１Ａ）へのフィン部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）の接合は、通常、ろう付けによって行われる。ベース部材（５０１Ａ）は、例えば、アルミニウム板の両面にろう材がクラッドされたブレージングシートによって構成されており、ヒートシンク本体（２Ａ）の放熱部（４）とほぼ同じ大きさを有している。各フィン部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）は、例えば、ロールフォーミングによって波形に成形されたアルミニウム板によって構成される。各フィン部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）は、それの山部と谷部とが水平方向に交互に並ぶような状態で、各谷部がベース部材（５０１Ａ）の外面に接合されている。下側のフィン部材（５０２Ｂ）が、ベース部材（５０１Ａ）の外面における放熱部下部領域（４ａ）に対応する部分に接合され、上側のフィン部材（５０２Ｃ）が放熱部上部領域（４ｂ）に対応する部分に接合されている。下側のフィン部材（５０２Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ１）は、上側のフィン部材（５０２Ｃ）のフィンピッチ（Ｐ２）よりも大きくなされている。また、下側のフィン部材（５０２Ｂ）のフィン高さ（Ｈ１）は、上側のフィン部材（５０２Ｃ）のフィン高さ（Ｈ２）よりも低くなされている。
上記ヒートシンク（１４）も、例えば、図４に示したものと同様に、ＮＣ工作機械のサーボアンプに取り付けられて、サーボアンプ内部のサイリスタ等の発熱素子を冷却するのに用いられる。
この実施形態のヒートシンク（１４）の場合、上記の通り、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ２）よりも大きくなされているとともに、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ２）よりも低くなされているので、図１３および１４に示す従来技術と比べると、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン（５Ｂ）間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。
上記の各実施形態はあくまでも例示にすぎず、請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更の上、本発明を実施することは勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態を示すヒートシンクの上方斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うヒートシンクの水平断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うヒートシンクの垂直断面図である。図４は、図１のヒートシンクが取り付けられたサーボアンプを備えたＮＣ工作機械の概略を示す垂直断面図である。図５は、本発明の第２の実施形態を示すものであって、図３に相当するヒートシンクの垂直断面図である。図６は、本発明の第３の実施形態を示すものであって、図３に相当するヒートシンクの垂直断面図である。図７は、本発明の第４の実施形態を示すヒートシンクの下方斜視図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿うヒートシンクの水平断面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿うヒートシンクの垂直断面図である。図１０は、本発明の第５の実施形態を示すヒートシンクの下方斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿うヒートシンクの水平断面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿うヒートシンクの垂直断面図である。図１３は、従来のヒートシンクを分解して示す上方斜視図である。図１４は、従来のヒートシンクを示す垂直断面である。
本発明は、ヒートシンクに関し、より詳細には、ＮＣ工作機械等の工作機械におけるサーボアンプ等の制御機器の発熱素子を冷却するのに好適に用いられるヒートパイプ式のヒートシンクに関する。また、本発明は、上記ヒートシンク付き制御装置、および該装置を備えた工作機械に関する。
背景技術
この種のヒートシンクとして、図１３および１４に示すように、発熱素子から発せられる熱を受ける受熱部（１０３）および受熱部（１０３）の横に連なりかつ上端が受熱部（１０３）の上端よりも上方に突出した放熱部（１０４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（１０２）と、放熱部（１０４）の両面または片面に設けられた放熱フィン（１０５）とを備え、ヒートシンク本体（１０２）内に受熱部（１０３）から受熱部（１０３）の横に位置する放熱部の下部領域（１０４ａ）を経て受熱部（１０３）よりも高い所に位置する放熱部の上部領域（１０４ｂ）まで達するように作動流体回路（１６１）が設けられるとともに、該回路（１６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（１０２）にヒートパイプ部（１０６）が形成されているものが知られている（特開平８−１８６２１０号公報参照）。
上記ヒートシンク（１０１）の作動流体回路（１６１）は、例えば図１４に示すようなパターンを有しているが、流路断面積はその場所にかかわらずほぼ同じとなっている。発熱素子から発せられた熱を受けることによって、受熱部（１０３）に設けられた作動流体回路部分（１６１Ｂ）内の作動流体が蒸発してガス状となる。このガス状作動流体は、放熱部下部領域（１０４ａ）に設けられた作動流体回路部分（１６１Ａ）の一部を通って、放熱部上部領域（１０４ｂ）に設けられた作動流体回路部分（１６１Ｃ）に移動し、ここで放熱フィン（１０５）を介して空気との熱交換が行われることにより、凝縮して液状となる。液状作動流体は、重力の作用によって、放熱部下部領域（１０４ａ）の作動流体回路部分（１６１Ａ）の他の一部を通って、受熱部（１０３）の作動流体回路部分（１６１Ｂ）へと環流する。但し、上記ヒートシンク（１０１）の場合、その構造上、放熱部下部領域（１０４ａ）の作動流体回路部分（１６１Ａ）にも、液状作動流体が溜まってしまう。
しかし、放熱部下部領域（１０４ａ）の作動流体回路部分（１６１Ａ）に液状作動流体が溜まる部分があっても、放熱には全く寄与しないため、構造上無駄である。しかも、液状作動流体の液面レベルを所定高さに確保するには、上記作動流体回路部分（１６１Ａ）に液状作動流体が溜まる分だけ、作動流体の封入量を多くする必要があった。
また、図１３に示すように、放熱フィン（１０５）は、放熱部（１０４）の両面または片面のほぼ全体にわたって設けられているため、放熱部下部領域（１０４ａ）にも放熱フィン（１０５）が存在することになる。しかし、放熱部下部領域（１０４ａ）に存在する放熱フィン（１０５）は、ほとんど放熱に寄与せず、構造上無駄になる上、かえって放熱フィン（１０５）間を流れる空気の圧力損失を増大させる要因となり、ひいては放熱性能の低下を招いている。
本発明の目的は、工作機械の制御装置等における発熱素子の冷却に用いられるヒートパイプ式ヒートシンクについて、放熱部下部領域の作動流体回路部分に生じる液状作動流体の滞留に起因する構造上の無駄、作動流体封入量の増大、空気の圧力損失の増大といった問題点を解消し、より低いコストで高い性能が得られるようにすることにある。
発明の開示
本発明による第１のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の平均流路断面積が、受熱部に設けられた作動流体回路部分の平均流路断面積よりも小さくなされていることを特徴としている。
このように、放熱部の下部領域に設けられる作動流体回路部分の平均流路断面積を、受熱部に設けられる作動流体回路部分の平均流路断面積よりも小さくすれば、従来技術と比べて、前者の作動流体回路部分に溜まる液状作動流体の量が少なくなるため、構造上無駄が少なく、ひいては作動流体の封入量を減らすことができる。
本発明による第１のヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底が、受熱部に設けられた作動流体回路部分の底よりも高い位置に設けられている場合がある。
このように、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底を、受熱部に設けられた作動流体回路部分の底よりも高い位置に設けておけば、前者の作動流体回路部分に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、上述した効果がより一層高められる。
また、本発明による第１のヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底が、受熱部に向かって下り勾配となされている場合もある。
このように、放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分の底を、受熱部に向かって下り勾配としておけば、前記作動流体回路部分に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、上述した効果がより一層高められる。また、放熱部下部領域に設けられた作動流体回路部分から受熱部に設けられた作動流体回路部分への液状作動流体の環流をより速やかに行うことができる。
本発明による第２のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱フィンの下端が、放熱部の下部領域の下端よりも高くかつ該領域の上端と同じかこれよりも低い位置に設けられていることを特徴としている。
このように、放熱フィンの下端を、放熱部の下部領域の下端よりも高くかつ該領域の上端と同じかこれよりも低い位置に設けておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域の少なくとも下部に、放熱フィンが存在しないことになるため、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。さらに、空気の圧力損失が下がることに伴い、放熱フィンのフィンピッチを従来のヒートシンクのそれより小さく設定することが可能となり、それによって放熱性能の更なる向上を図ることもできる。
本発明による第３のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィンピッチが、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィンピッチよりも大きくなされていることを特徴としている。
このように、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィンピッチを、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィンピッチよりも大きくしておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域に存在する放熱フィンの放熱面積が小さくなるため、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。
本発明による第３のヒートシンクにおいて、さらに、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さが、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くなされている場合がある。
上記フィンピッチに加えて、さらに、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さを、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くしておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域に存在する放熱フィンの放熱面積が更に小さくなるため、上述した効果がより一層高められる。
本発明による第４のヒートシンクは、受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さが、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くなされていることを特徴としている。
このように、放熱部の下部領域における放熱フィンのフィン高さを、放熱部の上部領域における放熱フィンのフィン高さよりも低くしておけば、放熱に寄与しない作動流体回路部分を有する放熱部下部領域に存在する放熱フィンの放熱面積が小さくなるため、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。
本発明による上記第１〜第４のヒートシンクにおいて、ヒートシンク本体が、ロールボンドパネルによって構成されており、作動流体回路が、ロールボンドパネルの少なくとも一方の面側に突出するように形成された管状膨出部によって構成されている場合がある。また、ヒートシンク本体が、２枚の金属板を接合して形成された合わせ板によって構成されており、少なくとも一方の金属板の接合面に作動流体回路形成用凹部が設けられている場合もある。もっとも、ヒートシンク本体の構成は、上記のものには限定されない。
本発明による上記第１〜第４のヒートシンクにおいて、放熱フィンが、放熱部の少なくとも一方の面に接合された平板状ベース部とベース部の外面にベース部と一体に形成された複数のフィン部とよりなる金属押出形材製フィンユニットの前記フィン部によって構成されている場合がある。また、放熱フィンが、放熱部の少なくとも一方の面に直接または平板状ベース部材を介して接合された波形板状フィン部材によって構成されている場合もある。もっとも、放熱フィンの構成は、上記のものには限定されない。
本発明には、発熱素子を備え、本発明による上記ヒートシンクがその受熱部で発熱素子から発せられる熱を受け得るように取り付けられていることを特徴とする制御装置も含まれる。制御装置としては、例えば、サイリスタ、トランジスタ等の発熱素子を備えたサーボアンプが挙げられる。
さらに、本発明には、本発明による上記制御装置を備えていることを特徴とする工作機械も含まれる。工作機械としては、例えば、ＮＣ工作機械が挙げられる。
発明を実施するための最良の形態
図１〜４は、本発明の第１の実施形態を示すものである。図１〜３に示すように、本発明によるヒートシンク（１）は、受熱部（３）および受熱部（３）の横に連なりかつ上端が受熱部（３）の上端よりも上方に突出した放熱部（４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（２）と、放熱部（４）の両面に設けられた放熱フィン（５）とを備えている。ヒートシンク本体（２）内には、受熱部（３）から受熱部（３）の横に位置する放熱部の下部領域（４ａ）を経て受熱部（３）よりも高い所に位置する放熱部の上部領域（４ｂ）まで達するように作動流体回路（６１）が設けられるとともに、該回路（６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（２）にヒートパイプ部（６）が形成されている。そして、放熱部の下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の平均流路断面積が、受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）の平均流路断面積よりも小さくなされている。ヒートシンク本体（２）は、ロールボンドパネル（２０）によって構成されており、作動流体回路（６１）が、ロールボンドパネル（２０）の両面側に突出するように形成された管状膨出部（６１０）によって構成されている。放熱フィン（５）は、放熱部（３）の両面それぞれに接合された平板状ベース部（５０１）とベース部（５０１）の外面にベース部（５０１）と一体に形成された複数のフィン部（５０２）よりなる２つのアルミニウム（アルミニウム合金を含む。以下同じ。）押出形材製フィンユニット（５０）の前記フィン部（５０２）によって構成されている。
ヒートシンク本体（２）は、図３に示すように、正面より見て左右逆向きのＬ字形をしており、図３の左方に突出した正方形状部分が受熱部（３）となされ、残りの縦長方形状部分が放熱部（４）となされている。作動流体回路（６１）は、ヒートシンク本体（２）のほぼ全体にわたって設けられており、図３に示すような格子状のパターンを有している。作動流体回路（６１）の流路断面は、図２に示すように、ほぼ６角形をしており、ヒートシンク本体（２）の両面側に突出した部分に、フィンユニット（５０）のベース部（５０１）が接合される平坦面（６１０Ａ）が設けられている。放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）は、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）とほぼ同じ高さ領域に設けられている。したがって、ヒートパイプ部（６）の作動中、この部分（６１Ａ）に、環流途中の液状作動流体が溜まることになる。液状作動流体は、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）のうち、図３の右端に位置する垂直流路（６１１）および最下位の水平流路（６１２）に最も多く流れ、次いで、前記垂直流路（６１１）の左隣の垂直流路（６１３）および前記水平流路（６１２）の上の水平流路（６１４）に多く流れる。放熱部下部領域（４ａ）の左上に位置するカーブ流路（６１５）には、主として、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）から放熱部上部領域（４ｂ）の作動流体回路部分（６１Ｃ）へ向かうガス状作動流体が流れるようになっており、液状作動流体はほとんど流れない。この実施形態では、図３に示すように、実質的に液状作動流体の環流路として機能する前記２つの垂直流路（６１１）（６１３）および前記２つの水平流路（６１２）（６１４）の流路断面積が、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）を構成する流路の流路断面積よりも小さくなされており、その結果、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）の平均流路断面積が、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）の平均流路断面積よりも小さくなっている。
フィンユニット（５０）は、これらのベース部（５０１）がヒートシンク本体（２）の放熱部（４）とほぼ同じ大きさを有している。複数のフィン部（５０２）は、それぞれベース部（５０１）の外面からこれに対して直角に突出しかつ垂直方向に伸びた板状のものであって、ベース部（５０１）の幅方向に所定間隔おきに並列状に配置されている。フィンユニット（５０）のベース部（５０１）は、通常、ろう付けによって、ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）に接合される。
図４は、上記ヒートシンク（１）をＮＣ工作機械（７）のサーボアンプ（８）に取り付けた状態を示すものである。サーボアンプ（８）は、その内部にサイリスタ等の発熱素子（８１）を有しており、ＮＣ工作機械（７）のケーシング（７１）内に収容されている。ヒートシンク（１）は、ヒートシンク本体（２）の受熱部（３）が発熱素子（８１）から発せられる熱を受け得るようにサーボアンプ（８）に取り付けられており、ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）および放熱フィン（５）は、サーボアンプ（８）の外に配されている。放熱フィン（５）には、その下方に配されたファン（９）からの風が当たるようになっている。
サーボアンプ（８）の作動に伴って発熱素子（８１）から発せられた大量の熱は、ヒートシンク本体（２）の受熱部（３）に伝わり、その熱によって受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）内の液状作動流体が蒸発して、ガス状となる。ガス状作動流体は、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の一部を経て、放熱部上部領域（４ｂ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｃ）に移動し、該部分（６１Ｃ）で放熱フィン（５）を介して空気との熱交換が行われることにより、凝縮して液状となる。液状作動流体は、重力の作用によって下降し、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）の他の一部に溜まった後、受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）に環流する。
本発明によるヒートシンク（１）の場合、上記の通り、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の平均流路断面積が、受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）の平均流路断面積よりも小さくなされているから、図１３および１４に示す従来技術と比べると、前者の作動流体回路部分（６１Ａ）に溜まる液状作動流体の量が少なくなるため、構造上無駄が少なく、ひいては作動流体の封入量を減らすことができる。
図５は、本発明の第２の実施形態を示すものである。この実施形態のヒートシンク（１１）は、図５に示すように、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の底（６１６）が、受熱部（３）に設けられた作動流体回路部分（６１Ｂ）の底（６１７）よりも高い位置に設けられている。このヒートシンク（１１）によれば、前者の作動流体回路部分（６１Ａ）に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、第１実施形態について上述した効果がより一層高められる。
図６は、本発明の第３の実施形態を示すものである。この実施形態のヒートシンク（１２）は、図６に示すように、放熱部下部領域（４ａ）に設けられた作動流体回路部分（６１Ａ）の底（６１８）が、受熱部（３）に向かって下り勾配となされている。このヒートシンク（１２）によれば、前記作動流体回路部分（６１Ａ）に溜まる液状作動流体の量が更に少なくなるため、第１実施形態について上述した効果がより一層高められる。また、このヒートシンク（１２）の場合、放熱部下部領域（４ａ）の作動流体回路部分（６１Ａ）から受熱部（３）の作動流体回路部分（６１Ｂ）への液状作動流体の環流がより速やかに行われる。
図７〜９は、本発明の第４の実施形態を示すものである。これらの図に示すヒートシンク（１３）は、受熱部（３）および受熱部（３）の横に連なりかつ上端が受熱部（３）の上端よりも上方に突出した放熱部（４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（２）と、放熱部（４）の両面に設けられた放熱フィン（５Ａ）とを備えている。ヒートシンク本体（２）内に受熱部（３）から受熱部（３）の横に位置する放熱部の下部領域（４ａ）を経て受熱部（３）よりも高い所に位置する放熱部の上部領域（４ｂ）まで達するように作動流体回路（６１）が設けられるとともに、該回路（６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（２）にヒートパイプ部（６）が形成されている。そして、図９に示すように、放熱フィン（５Ａ）の下端（５００）が、放熱部の下部領域（４ａ）の下端（４０１）よりも高くかつ該領域（４ａ）の上端（４０２）よりも低い位置に設けられている。
ヒートシンク本体（２）は、図１〜３に示すヒートシンク（１）のヒートシンク本体（２）と基本的に同じ構成を有しているが、作動流体回路（６１）については、図１３および１４に示す従来のヒートシンクのそれとほぼ同じになっている（図９参照）。もっとも、この実施形態において、作動流体回路（６１）を、図１〜３、５、６に示す各ヒートシンク（１）（１１）（１２）の作動流体回路（６１）と同様の構成にすることも可能である。
放熱フィン（５Ａ）は、ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）の各面に平板状ベース部材（５０１Ａ）を介して接合された波板状フィン部材（５０２Ａ）（コルゲートフィン）によって構成されている。ヒートシンク本体（２）の放熱部（４）へのベース部材（５０１Ａ）の接合およびベース部材（５０１Ａ）へのフィン部材（５０２Ａ）の接合は、通常、ろう付けによって行われる。ベース部材（５０１Ａ）は、例えば、アルミニウム板の両面にろう材がクラッドされたブレージングシートによって構成される。フィン部材（５０２Ａ）は、例えば、ロールフォーミングによって波形に成形されたアルミニウム板によって構成される。波板形フィン部材（５０２Ａ）は、その山部と谷部とが水平方向に交互に並ぶような状態で、各谷部がベース部材（５０１Ａ）の外面に接合されている。
上記ヒートシンク（１３）も、例えば、図４に示したものと同様に、ＮＣ工作機械のサーボアンプに取り付けられて、サーボアンプ内部のサイリスタ等の発熱素子を冷却するのに用いられる。
この実施形態のヒートシンク（１３）の場合、上記の通り、放熱フィン（５Ａ）の下端（５００）が、放熱部の下部領域（４ａ）の下端（４０１）よりも高くかつ該領域（４ａ）の上端（４０２）よりも低い位置に設けられているので、図１３および１４に示す従来技術と比べると、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン（５Ａ）間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。さらに、空気の圧力損失が下がることに伴い、放熱フィン（５Ａ）のフィンピッチ（Ｐ）を従来のものより小さくすることが可能であり、それによっても放熱性能の更なる向上を図り得る。
図１０〜１２は、本発明の第５の実施形態を示すものである。これらの図に示すヒートシンク（１４）は、受熱部（３）および受熱部（３）の横に連なりかつ上端が受熱部（３）の上端よりも上方に突出した放熱部（４）を有する垂直板状ヒートシンク本体（２Ａ）と、放熱部（４）の一方の面に設けられた放熱フィン（５Ｂ）とを備えている。ヒートシンク本体（２Ａ）内に受熱部（３）から受熱部（３）の横に位置する放熱部下部領域（４ａ）を経て受熱部（３）よりも高い所に位置する放熱部上部領域（４ｂ）まで達するように作動流体回路（６１）が設けられるとともに、該回路（６１）に作動流体（図示略）が封入されることにより、ヒートシンク本体（２Ａ）にヒートパイプ部（６）が形成されている。そして、図１０に示すように、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ２）よりも大きくなされているとともに、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ２）よりも低くなされている。
ヒートシンク本体（２Ａ）は、図１１に示すように、２枚の金属板（２１１）（２１２）を接合して形成された合わせ板（２１）によって構成されており、一方の金属板（２１１）の接合面に作動流体回路形成用凹部（６１０Ｂ）が設けられている。各金属板（２１１）（２１２）は、例えば、アルミニウム板によって構成され、一方のアルミニウム板には、プレス加工等により、前記凹部（６１０Ｂ）が形成される。２枚の金属板（２１１）（２１２）どうしの接合は、例えば、ろう付けや溶接等によって行われる。ヒートシンク本体（２Ａ）の作動流体回路（６１）は、図１３および１４に示す従来のヒートシンクのそれとほぼ同じになっている（図１２参照）。もっとも、この実施形態においても、作動流体回路（６１）を、図１〜３、５、６に示す各ヒートシンク（１）（１１）（１２）の作動流体回路（６１）と同様の構成にすることが可能である。作動流体回路（６１）の流路断面は、図１１に示すように、ほぼ台形をしており、一方の金属板（２１１）における作動流体形成用凹部の底が、ベース部材（５０１Ａ）が接合される平坦面（６１０Ａ）となされている。なお、ヒートシンク本体を、３枚以上の金属板を接合して形成された合わせ板によって構成することも可能である。この場合、例えば、中間の金属板に作動流体回路形成用切欠部を設けるとともに、該切欠部に作動流体回路形成用インナーフィン部材を配置することによって、ヒートシンク本体に作動流体回路を形成することができる。
放熱フィン（５Ｂ）は、ヒートシンク本体（２Ａ）の放熱部（４）の一方の面に平板状ベース部材（５０１Ａ）を介して接合された上下２種類の波板状フィン形成部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）によって構成されている。ヒートシンク本体（２Ａ）の放熱部（４）へのベース部材（５０１Ａ）の接合およびベース部材（５０１Ａ）へのフィン部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）の接合は、通常、ろう付けによって行われる。ベース部材（５０１Ａ）は、例えば、アルミニウム板の両面にろう材がクラッドされたブレージングシートによって構成されており、ヒートシンク本体（２Ａ）の放熱部（４）とほぼ同じ大きさを有している。各フィン部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）は、例えば、ロールフォーミングによって波形に成形されたアルミニウム板によって構成される。各フィン部材（５０２Ｂ）（５０２Ｃ）は、それの山部と谷部とが水平方向に交互に並ぶような状態で、各谷部がベース部材（５０１Ａ）の外面に接合されている。下側のフィン部材（５０２Ｂ）が、ベース部材（５０１Ａ）の外面における放熱部下部領域（４ａ）に対応する部分に接合され、上側のフィン部材（５０２Ｃ）が放熱部上部領域（４ｂ）に対応する部分に接合されている。下側のフィン部材（５０２Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ１）は、上側のフィン部材（５０２Ｃ）のフィンピッチ（Ｐ２）よりも大きくなされている。また、下側のフィン部材（５０２Ｂ）のフィン高さ（Ｈ１）は、上側のフィン部材（５０２Ｃ）のフィン高さ（Ｈ２）よりも低くなされている。
上記ヒートシンク（１４）も、例えば、図４に示したものと同様に、ＮＣ工作機械のサーボアンプに取り付けられて、サーボアンプ内部のサイリスタ等の発熱素子を冷却するのに用いられる。
この実施形態のヒートシンク（１４）の場合、上記の通り、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィンピッチ（Ｐ２）よりも大きくなされているとともに、放熱部下部領域（４ａ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ１）が、放熱部上部領域（４ｂ）における放熱フィン（５Ｂ）のフィン高さ（Ｈ２）よりも低くなされているので、図１３および１４に示す従来技術と比べると、構造上無駄が少なく、コストを抑えることができる上、ヒートシンクの軽量化にも寄与し得る。また、放熱フィン（５Ｂ）間を流れる空気の圧力損失を低下させることができ、それによって放熱性能が高められる。
上記の各実施形態はあくまでも例示にすぎず、請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜に変更の上、本発明を実施することは勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施形態を示すヒートシンクの上方斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うヒートシンクの水平断面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うヒートシンクの垂直断面図である。図４は、図１のヒートシンクが取り付けられたサーボアンプを備えたＮＣ工作機械の概略を示す垂直断面図である。図５は、本発明の第２の実施形態を示すものであって、図３に相当するヒートシンクの垂直断面図である。図６は、本発明の第３の実施形態を示すものであって、図３に相当するヒートシンクの垂直断面図である。図７は、本発明の第４の実施形態を示すヒートシンクの下方斜視図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿うヒートシンクの水平断面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿うヒートシンクの垂直断面図である。図１０は、本発明の第５の実施形態を示すヒートシンクの下方斜視図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿うヒートシンクの水平断面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿うヒートシンクの垂直断面図である。図１３は、従来のヒートシンクを分解して示す上方斜視図である。図１４は、従来のヒートシンクを示す垂直断面である。
Claims (7)
- 受熱部および受熱部の横に連なりかつ上端が受熱部の上端よりも上方に突出した放熱部を有する垂直板状ヒートシンク本体と、放熱部の少なくとも一方の面に設けられた放熱フィンとを備え、ヒートシンク本体内に受熱部から受熱部の横に位置する放熱部の下部領域を経て受熱部よりも高い所に位置する放熱部の上部領域まで達するように作動流体回路が設けられるとともに、該回路に作動流体が封入されることにより、ヒートシンク本体にヒートパイプ部が形成されているヒートシンクにおいて、
放熱部の下部領域に設けられた作動流体回路部分が、主として受熱部の作動流体回路部分から放熱部の上部領域の作動流体回路部分へ向かうガス状作動流体が流れるガス状作動流体流路と、主として放熱部の上部領域の作動流体回路部分から受熱部の作動流体回路部分へ還る液状作動流体が流れる液状作動流体環流路とで構成され、
液状作動流体環流路の流路断面積が、受熱部の作動流体回路部分を構成する流路の流路断面積よりも小さくなされていることを特徴とする、ヒートシンク。 - ヒートシンク本体が、ロールボンドパネルによって構成されており、作動流体回路が、ロールボンドパネルの少なくとも一方の面側に突出するように形成された管状膨出部によって構成されていることを特徴とする、請求項１記載のヒートシンク。
- ヒートシンク本体が、２枚の金属板を接合して形成された合わせ板によって構成されており、少なくとも一方の金属板の接合面に作動流体回路形成用凹部が設けられていることを特徴とする、請求項１記載のヒートシンク。
- 放熱フィンが、放熱部の少なくとも一方の面に接合された平板状ベース部とベース部の外面にベース部と一体に形成された複数のフィン部とよりなる金属押出形材製フィンユニットの前記フィン部によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のヒートシンク。
- 放熱フィンが、放熱部の少なくとも一方の面に直接または平板状ベース部材を介して接合された波形板状フィン部材によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のヒートシンク。
- 発熱素子を備え、請求項１〜５のいずれか１つに記載のヒートシンクがその受熱部で発熱素子から発せられる熱を受け得るように取り付けられていることを特徴とする、ヒートシンク付き制御装置。
- 請求項６記載のヒートシンク付き制御装置を備えていることを特徴とする、工作機械。
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