JP4495021B2 - Heat sink for vehicle mounting - Google Patents
Heat sink for vehicle mounting Download PDFInfo
- Publication number
- JP4495021B2 JP4495021B2 JP2005098829A JP2005098829A JP4495021B2 JP 4495021 B2 JP4495021 B2 JP 4495021B2 JP 2005098829 A JP2005098829 A JP 2005098829A JP 2005098829 A JP2005098829 A JP 2005098829A JP 4495021 B2 JP4495021 B2 JP 4495021B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- vehicle
- heat pipe
- traveling direction
- fin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、車両搭載用ヒートシンク、特に、走行方向に発熱素子が配列されるもので電車の下面または側面等に配置されるインバーター冷却用のヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink for mounting on a vehicle, and more particularly to a heat sink for cooling an inverter in which heating elements are arranged in a traveling direction and disposed on a lower surface or a side surface of a train.
車両用電力変換装置（インバーター）は、多数の半導体素子を備えており、十分に機能を発揮させるためには、放熱処理をし、常に一定の温度以下に維持する必要がある。図１１は、従来のインバーター冷却用ヒートシンクを説明する図である。図１１（ａ）は、インバーターを組み込んだ電車を説明する図である。図１１（ｂ）は、インバーターの断面図である。１１（ｃ）は、インバーターの下面図である。 A vehicle power conversion device (inverter) includes a large number of semiconductor elements, and in order to sufficiently perform its function, it is necessary to perform a heat dissipation process and always maintain the temperature below a certain temperature. FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional inverter cooling heat sink. FIG. 11A illustrates a train incorporating an inverter. FIG. 11B is a cross-sectional view of the inverter. 11 (c) is a bottom view of the inverter.
図１１（ａ）に示すように、電車の車体１０２の下部中央に配置された誘導電動機１０７の両側の車輪１０５の付近にインバーター１０６が配置されている。図１１（ｂ）に示すように、インバーター内には、導体１２０によって接続された半導体素子１１５が配置されている。半導体素子１１５にはそれぞれ金属ブロック１１６、１１８が熱的に接続されている。金属ブロック１１６には複数の放熱フィン１１７が熱的に接続されている。金属ブロック１１８にはＬ字型ヒートパイプの一端が埋め込まれ、他方の端部が放熱フィンを貫通して熱的に接続されている。
As shown in FIG. 11A,
放熱フィンは、電車の車体の外側に向かって配置され、走行時に空気によって放熱される。図１１（ｃ）に示すように、一方の端部が金属ブロックに埋め込まれ、他方の端部が放熱フィン１１７を貫通するように、複数のヒートパイプ１１９、１２１が車両の進行方向に直角に並列配置されている。
車両用のインバーターで発生する熱は、通常、インバーター装置１個あたり２〜１０ｋＷであり、一般的には６ｋＷ程度である。６ｋＷの熱を放熱、均熱化するためには、必要とされる放熱特性を満たすために１５．８８ｍｍ以上の径のヒートパイプを用いるのが普通であった。
The heat generated by the inverter for vehicles is usually 2 to 10 kW per inverter device, and is generally about 6 kW. In order to dissipate and equalize 6 kW of heat, it was common to use a heat pipe having a diameter of 15.88 mm or more in order to satisfy the required heat dissipation characteristics.
上述したように、従来のインバーター冷却用のヒートシンクは、車両の前傾、後傾、加速、減速によって作動液が偏りドライアウトを生じないように、半導体素子の熱を移動するヒートパイプが車両の進行方向に対しほぼ直角に配置されている。そのため、車両の発熱素子に対して個別に冷却を行っている。従って、走行風を利用することができるけれども、車両の走行方向（前後）において、発熱素子の熱を均熱化することが困難であった。更に、インバーターの半導体素子を車両の進行方向に高密度で配置することが困難であった。 As described above, the conventional heat sink for cooling the inverter has a heat pipe that moves the heat of the semiconductor element so that the hydraulic fluid is not biased due to the forward tilt, backward tilt, acceleration, and deceleration of the vehicle to cause dryout. It is arranged substantially perpendicular to the direction of travel. For this reason, cooling is individually performed on the heating elements of the vehicle. Accordingly, although traveling wind can be used, it has been difficult to equalize the heat of the heating elements in the traveling direction (front and rear) of the vehicle. Furthermore, it is difficult to arrange the semiconductor elements of the inverter with high density in the traveling direction of the vehicle.
従って、この発明の目的は、インバーターの発熱素子を車両の進行方向に高密度で配置することができ、車両の前傾、後傾、加速、減速によって作動液が偏りドライアウトを生じることなく、車両の走行方向において発熱素子の熱を均熱化することができ、放熱効率に優れた車両搭載用ヒートシンクを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to arrange the heating elements of the inverter with high density in the traveling direction of the vehicle, and the hydraulic fluid is not biased by the forward tilting, backward tilting, acceleration, and deceleration of the vehicle, causing dryout, An object of the present invention is to provide a vehicle-mounted heat sink that can equalize the heat of the heat generating element in the traveling direction of the vehicle and has excellent heat dissipation efficiency.
本発明者は、上述した従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、次の事項が判明した。即ち、細径のヒートパイプを車両の進行方向に配置することによって、ベース部の全体にわたって均熱化が可能になり、インバーターの発熱素子を車両の進行方向に高密度で配置することができる。ベース部に溝部を設け、その中に細径のヒートパイプを複数本並列に配置し、ヒートパイプの上面を覆うようにフィン部の底部を配置することによって、熱効率に優れたヒートシンクが得られる。 The present inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems of the prior art. As a result, the following matters were found. That is, by arranging the small-diameter heat pipes in the traveling direction of the vehicle, it becomes possible to equalize the temperature of the entire base portion, and the heating elements of the inverter can be disposed at high density in the traveling direction of the vehicle. A heat sink with excellent thermal efficiency can be obtained by providing a groove portion in the base portion, arranging a plurality of small-diameter heat pipes in parallel therein, and disposing the bottom portion of the fin portion so as to cover the upper surface of the heat pipe.
更に、ベース部の溝部内に配置される細径の複数本のヒートパイプ群の配置を車両の進行方向に２以上配置する、または、個々のヒートパイプの長さを変化させることによって、作動液が実質的にベース部の全般にわたって配置され、車両の前傾、後傾、加速、減速によって作動液が偏っても、偏った作動液がベース部の全般に位置するので、ドライアウトを生じることがない。 Furthermore, by disposing two or more small-diameter heat pipe groups arranged in the groove portion of the base portion in the traveling direction of the vehicle, or by changing the length of each heat pipe, the hydraulic fluid Is arranged over the entire base, and even if the hydraulic fluid is biased due to forward, backward, acceleration, or deceleration of the vehicle, the biased hydraulic fluid is located throughout the base, resulting in dryout. There is no.
この発明は、上記研究結果に基づいてなされたものであって、以下の（１）〜（５）の車両用ヒートシンクを提供する。
（１）一方の面に車両の進行方向に沿って配置された複数個の発熱素子が熱的に接続され、他方の面に、車両の進行方向に沿って形成された溝部を有するベース部と、前記溝部に、前記進行方向に沿うように収納された外径が１２．７ｍｍ以下の複数本のヒートパイプと、前記溝部に収納された前記ヒートパイプの上面を覆うように配置され、前記ヒートパイプと熱的に接続される底部および複数のフィンからなるフィン部とを備えた車両搭載用ヒートシンクであって、前記複数のヒートパイプを並列配置してなる群が、前記進行方向に２以上配置されている車両搭載用ヒートシンク。
（２）一方の面に車両の進行方向に沿って配置された複数個の発熱素子が熱的に接続され、他方の面に、車両の進行方向に沿って形成された溝部を有するベース部と、前記溝部に、前記進行方向に沿うように収納された外径が１２．７ｍｍ以下の複数本のヒートパイプと、前記溝部に収納された前記ヒートパイプの上面を覆うように配置され、前記ヒートパイプと熱的に接続される底部および複数のフィンからなるフィン部とを備えた車両搭載用ヒートシンクであって、前記複数本のヒートパイプが、複数本の第１ヒートパイプ、及び当該第１ヒートパイプよりも長い、複数本の第２ヒートパイプから構成され、前記第１ヒートパイプ及び前記第２ヒートパイプを、前記進行方向に直列配置してなる第１列と、前記第１ヒートパイプ及び前記第２ヒートパイプの前記進行方向の配置が、前記第１列と反転している第２列とが交互に並列配置された構造を有することを特徴とする、車両搭載用ヒートシンク。
（３）前記溝部内に、前記ヒートパイプが扁平形状になるように押し付けて固定した、（１）又は（２）に記載のヒートシンク。
（４）前記ヒートパイプが、前記ベース部と前記フィン部の底部間に、ハンダで固定されている、（１）〜（３）何れかに記載の車両用ヒートシンク。
（５）前記溝部の底部には、長手方向に形成された突起部があり、突起部が隣り合う前記ヒートパイプの間の隙間を埋めて、ヒートパイプとベース部の伝熱性を向上させている、（１）〜（４）何れかに記載の車両用ヒートシンク。
The present invention has been made based on the above research results, and provides the following heat sinks for vehicles (1) to (5).
(1) A base portion having a groove formed on one surface along the traveling direction of the vehicle, and a plurality of heating elements arranged along the traveling direction of the vehicle are thermally connected to each other; A plurality of heat pipes having an outer diameter of 12.7 mm or less accommodated in the groove portion along the traveling direction and an upper surface of the heat pipe accommodated in the groove portion, A heat sink for mounting on a vehicle having a bottom part thermally connected to a pipe and a fin part composed of a plurality of fins, wherein two or more groups in which the plurality of heat pipes are arranged in parallel are arranged in the traveling direction Heat sink for vehicle mounting.
(2) A base portion having a groove portion formed along the traveling direction of the vehicle and a plurality of heating elements arranged along the traveling direction of the vehicle thermally connected to the one surface; A plurality of heat pipes having an outer diameter of 12.7 mm or less accommodated in the groove portion along the traveling direction and an upper surface of the heat pipe accommodated in the groove portion, A heat sink for mounting on a vehicle having a bottom portion thermally connected to a pipe and a fin portion including a plurality of fins, wherein the plurality of heat pipes are a plurality of first heat pipes and the first heat. A first row composed of a plurality of second heat pipes that are longer than the pipe, wherein the first heat pipe and the second heat pipe are arranged in series in the traveling direction, the first heat pipe and the
(3) The heat sink according to (1) or (2), wherein the heat pipe is pressed and fixed in the groove so as to have a flat shape.
(4) The vehicle heat sink according to any one of (1) to (3), wherein the heat pipe is fixed by solder between the base portion and the bottom portion of the fin portion.
(5) There is a protrusion formed in the longitudinal direction at the bottom of the groove, and the gap between the heat pipes adjacent to the protrusion is filled to improve the heat transfer between the heat pipe and the base. (1)-(4) The heat sink for vehicles in any one.
この発明の車両搭載用ヒートシンクによると、インバーターの発熱素子を車両の進行方向に高密度で配置することができ、車両の前傾、後傾、加速、減速によって作動液が偏りドライアウトを生じることなく、車両の走行方向において発熱素子の熱を均熱化することができ、放熱効率に優れた車両搭載用ヒートシンクを提供することができる。即ち、ヒートパイプを車両の進行方向に沿って配置することによって、進行方向における発熱素子の熱を均熱化することができる。 According to the heat sink for mounting on a vehicle according to the present invention, the heating elements of the inverter can be arranged with high density in the traveling direction of the vehicle, and the hydraulic fluid is biased and causes dryout due to forward tilt, backward tilt, acceleration, and deceleration of the vehicle. In addition, the heat of the heat generating element can be equalized in the traveling direction of the vehicle, and a vehicle-mounted heat sink excellent in heat dissipation efficiency can be provided. That is, by disposing the heat pipe along the traveling direction of the vehicle, the heat of the heating element in the traveling direction can be equalized.
更に、短いヒートパイプを車両の進行方向に沿って、複数本ならべることにより、作動液の偏りが生じても、全体として、偏った作動液が分散配置されるので、ドライアウトが生じ難くなる。更に、ヒートパイプの径を１２．７ｍｍ以下、望ましくは９．５３ｍｍや６．３５ｍｍ、６．０ｍｍ等の細径にすることにより、１５．８８ｍｍ以上の太径のヒートパイプにくらべて毛細管力が高くなり、ドライアウトが生じ難くなる。ヒートパイプの径が細いと、ドライアウトが生じ難くなるけれども、一方で、熱輸送量が小さくなるので、ヒートパイプを横に複数本ならべ、放熱に見合う熱輸送量を確保した。 Further, by arranging a plurality of short heat pipes along the traveling direction of the vehicle, even if the hydraulic fluid is biased, the biased hydraulic fluid is dispersed and arranged as a whole, so that it is difficult for dryout to occur. Furthermore, by making the diameter of the heat pipe 12.7 mm or less, desirably 9.53 mm, 6.35 mm, 6.0 mm, etc., the capillary force is greater than that of a large diameter heat pipe of 15.88 mm or more. It becomes high and it becomes difficult to produce dryout. If the diameter of the heat pipe is thin, dryout is less likely to occur, but on the other hand, the amount of heat transport becomes small, so a plurality of heat pipes are arranged side by side to ensure a heat transport amount commensurate with heat dissipation.
この発明の車両搭載用ヒートシンクを図面を参照しながら説明する。
この発明の車両搭載用ヒートシンクの１つの態様は、一方の面に車両の進行方向に沿って配置された複数個の発熱素子が熱的に接続され、他方の面に車両の進行方向に沿って少なくとも１本のヒートパイプが収納される溝部を備えたベース部と、溝部に収納されたヒートパイプの上面を覆うように配置され、ヒートパイプと熱的に接続される底部および複数のフィンからなるフィン部とを備えた車両搭載用ヒートシンクである。
A heat sink for mounting on a vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In one aspect of the heat sink for mounting on a vehicle according to the present invention, a plurality of heat generating elements arranged along the traveling direction of the vehicle is thermally connected to one surface and the traveling direction of the vehicle is aligned with the other surface. A base portion having a groove portion in which at least one heat pipe is accommodated, and a bottom portion and a plurality of fins which are disposed so as to cover the upper surface of the heat pipe accommodated in the groove portion and are thermally connected to the heat pipe. A heat sink for mounting on a vehicle including a fin portion.
図１は、この発明の車両搭載用ヒートシンクを説明する図である。図１に示すように、この発明の車両搭載用ヒートシンク１は、ベース部２とフィン部４からなっている。ベース部２は、下面に車両の進行方向（図中、矢印で示す方向）に配置された複数個の発熱素子（例えば、半導体素子）が熱的に接続され、上面にヒートパイプ７が収納される溝部３を備えている。フィン部４は、溝部３に収納されたヒートパイプ７の上面を覆うように配置されて、ヒートパイプに熱的に接続される底部５および複数のフィン６からなっている。
FIG. 1 is a diagram for explaining a vehicle-mounted heat sink according to the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle-mounted heat sink 1 of the present invention includes a
図１に示す態様においては、ベース部２は、幅広の複数の溝部３を備えており、それぞれの溝部には、複数本の細径のヒートパイプが並列に配置されている。ヒートパイプとヒートパイプの間、および、ヒートパイプの上面とフィン部の底部の間には低融点ロウ付け等を配置して、ベース部、ヒートパイプ、フィン部の底部の間の熱抵抗を小さくする。低融点ロウ付けとしては、例えば、ハンダ付けがあり、ハンダ付けとして具体的には、クリームハンダを塗布してハンダ付けがある。なお、クリームハンダは、ハンダ粉末をフラックスで練ってペースト状にしたものであり、塗布後、加熱してハンダ付けされる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
図２は、この発明の車両搭載用ヒートシンクの端部の部分拡大図である。図２に示すように、ベース部２の上に底部５およびフィン６からなるフィン部４が、熱抵抗が小さくなるように熱的に接続されて配置されている。ベース部２には、複数の溝部３が設けられ、溝部の各々に複数の細径のヒートパイプ７が並列配置されている。複数のヒートパイプは隣接するヒートパイプと相互に側面が接触して、配置されている。溝部の表面とヒートパイプの表面との間の隙間には、例えばクリームハンダが配置されて、熱伝導性を高めている。溝部に複数の細径ヒートパイプが並列配置されたベース部の上面には、フィン部の底部の一方の面が、熱抵抗が小さくなるように、押し付けられている。溝部３、ヒートパイプ７、底面５の間の間隙は、同様に、クリームハンダ等によって、充填されて、熱抵抗を小さくして熱的に接続している。フィン部４は、底部５に矩形の溝が形成されて、その溝にフィンが挿入され、ハンダ付けによって接合されている。
FIG. 2 is a partially enlarged view of an end portion of the vehicle-mounted heat sink according to the present invention. As shown in FIG. 2, the
図２に示すように、ベース部に進行方向に沿って形成された溝部に細径の複数のヒートパイプを並列に配置することによって、高密度で配置された半導体素子の熱がベース部の材質中を移動してヒートパイプの吸熱部内に位置する作動液を蒸発させ、蒸発した作動液が放熱部に移動してフィン部の底部およびフィンに移動して空気中に放熱される。即ち、細径のヒートパイプは毛管力が高く、しかも、複数のヒートパイプが並列配置されているので、所望の量の熱輸送が可能である。 As shown in FIG. 2, by arranging a plurality of small-diameter heat pipes in parallel in a groove portion formed in the traveling direction in the base portion, the heat of the semiconductor elements arranged at a high density can be used as the material of the base portion. The working fluid located inside the heat absorbing portion of the heat pipe is evaporated to move, the evaporated working fluid moves to the heat radiating portion, moves to the bottom of the fin portion and the fin, and is radiated into the air. That is, a small-diameter heat pipe has a high capillary force, and a plurality of heat pipes are arranged in parallel, so that a desired amount of heat can be transported.
図２においては、溝部に４本の細径のヒートパイプが並列配置されているが、複数のヒートパイプを各種組み合わせて使用してもよい。その際には、組み合わせが、２個以上の発熱素子の配置に対応して、ヒートパイプの数、長さ、径、および／または配置位置において変化させて、ベース部の長軸中心に関して、対称または非対称に配列することからなっている。
例えば、４本の並列配置したヒートパイプの群を、車両の走行方向に沿って、２以上配置してもよい。
In FIG. 2, four small-diameter heat pipes are arranged in parallel in the groove, but a plurality of heat pipes may be used in various combinations. In this case, the combination is symmetric with respect to the center of the major axis of the base portion by changing the number, length, diameter, and / or arrangement position of the heat pipe corresponding to the arrangement of two or more heating elements. Or it consists of asymmetrical arrangement.
For example, two or more groups of four heat pipes arranged in parallel may be arranged along the traveling direction of the vehicle.
図３は、ベース部の溝部に配置されるヒートパイプの組み合わせの例を示す図である。
図３に示すように、ベース部２の一方の面には、車両の進行方向に沿って伸びる複数の溝部３が形成されている。溝部３のそれぞれには、並列に配置された細径の５本のヒートパイプからなる群が、進行方向に沿って複数個（図の場合は２個）重畳に配置されている。更に、ヒートパイプの上面を覆うようにして底部およびフィンからなるフィン部が配置される。このように配置されたヒートパイプ、溝部、フィン部の底部の間の間隙をクリームハンダによって埋めて、熱移動面積を広くして、熱伝導性を高める。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a combination of heat pipes arranged in the groove portion of the base portion.
As shown in FIG. 3, a plurality of
図３に示すように、このように溝部を形成し、複数のヒートパイプを配置することによって、概ねベース部の全域にわたってヒートパイプを配置することができる。上述したように、毛管力の高い細径ヒートパイプをベース部の概ね全域に配置することによって、所望の量の熱輸送を確保しながら極めて効率の高い放熱機能を備えることができる。従って、インバーターに使用される半導体素子を高密度で配置しても十分効果的に放熱することができる。 As shown in FIG. 3, the heat pipe can be arranged over the entire base portion by forming the groove portion and arranging the plurality of heat pipes. As described above, by disposing a small diameter heat pipe having a high capillary force over substantially the entire area of the base portion, it is possible to provide a highly efficient heat dissipation function while ensuring a desired amount of heat transport. Therefore, even if the semiconductor elements used for the inverter are arranged at a high density, the heat can be sufficiently effectively radiated.
図４は、車両に搭載された場合に、車両の減速、加速によって生じる作動液の偏りの状態を示す図である。図３を参照して説明したように、ベース部２の一方の面には、車両の進行方向に沿って伸びる複数の溝部３が形成されている。溝部３のそれぞれには、並列に配置された細径の５本のヒートパイプからなる群が、進行方向に沿って複数個（図の場合は２個）重畳に配置されている。更に、ヒートパイプの上面を覆うようにして底部およびフィンからなるフィン部が配置される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of bias of hydraulic fluid caused by deceleration and acceleration of the vehicle when mounted on the vehicle. As described with reference to FIG. 3, a plurality of
このように配置されたヒートシンクが車両に搭載され、急速に減速した場合には、個々のヒートパイプの進行方向の最先端部に作動液８が溜まる。その結果、ベース部２の先端部分および中央部分に実質的に作動液が存在した状態になる。ヒートパイプの長さが相対的に短く、更に、細径のヒートパイプは毛管力が高いので、このように作動液の偏りが生じた状態でも、速やかに作動液が放熱部側に移行して、効果的に放熱機能を果すことができる。
When the heat sink arranged in this way is mounted on the vehicle and decelerates rapidly, the
図５は、ベース部の溝部に配置されるヒートパイプの組み合わせの他の１つの例を示す図である。
図５に示すように、ベース部２の一方の面には、車両の進行方向に沿って伸びる複数の（図の場合は３つの）溝部３が形成されている。溝部３のそれぞれには、並列に配置された細径の長さの異なる５本のヒートパイプからなる群が、進行方向に沿って複数個（図の場合は２個）重畳に配置されている。即ち、１つの群の短いヒートパイプと他の群の長いヒートパイプが組み合わされて、概ねベース部の全体にわったってヒートパイプが存在するように配置されている。このように組み合わされたヒートパイプの上面を覆うようにして底部およびフィンからなるフィン部が配置される。このように配置されたヒートパイプ、溝部、フィン部の底部の間の間隙をクリームハンダによって埋めて、熱移動面積を広くして、熱伝導性を高める。
FIG. 5 is a diagram showing another example of a combination of heat pipes arranged in the groove portion of the base portion.
As shown in FIG. 5, a plurality of (three in the illustrated example)
図５に示すように、このように溝部を形成し、複数のヒートパイプを配置することによって、概ねベース部の全域にわたってヒートパイプを配置することができる。上述したように、毛管力の高い細径ヒートパイプをベース部の概ね全域に配置することによって、所望の量の熱輸送を確保しながら極めて効率の高い放熱機能を備えることができる。従って、インバーターに使用される半導体素子を高密度で配置しても十分効果的に放熱することができる。 As shown in FIG. 5, by forming the groove portion in this way and disposing a plurality of heat pipes, the heat pipe can be disposed substantially over the entire area of the base portion. As described above, by disposing a small diameter heat pipe having a high capillary force over substantially the entire area of the base portion, it is possible to provide a highly efficient heat dissipation function while ensuring a desired amount of heat transport. Therefore, even if the semiconductor elements used for the inverter are arranged at a high density, the heat can be sufficiently effectively radiated.
図６は、車両に搭載された場合に、車両の減速、加速によって生じる作動液の偏りの状態を示す図である。図５を参照して説明したように、ベース部２の一方の面には、車両の進行方向に沿って伸びる複数の溝部３が形成されている。溝部３のそれぞれには、並列に配置された長さの異なる細径の５本のヒートパイプからなる群が、進行方向に沿って複数個（図の場合は２個）重畳に配置されている。即ち、１つの群の短いヒートパイプと他の群の長いヒートパイプが組み合わされて、概ねベース部の全体にわったってヒートパイプが存在するように配置されている。
FIG. 6 is a diagram showing a biased state of hydraulic fluid generated by deceleration and acceleration of the vehicle when mounted on the vehicle. As described with reference to FIG. 5, a plurality of
更に、ヒートパイプの上面を覆うようにして底部およびフィンからなるフィン部が配置される。このように配置されたヒートシンクが車両に搭載され、急速に減速した場合には、個々のヒートパイプの進行方向の最先端部に作動液８が溜まる。ヒートパイプは長いヒートパイプおよび短いヒートパイプが組み合わされているので、図に示す３箇所において作動液８が溜まる状態になる。即ち、実質的に、短いヒートパイプの群を３つ配置したのと同じ状態になる。ヒートパイプの長さが相対的に短く、更に、細径のヒートパイプは毛管力が高いので、このように作動液の偏りが生じた状態でも、速やかに作動液が放熱部側に移行して、効果的に放熱機能を果すことができる。
Further, a fin portion including a bottom portion and fins is disposed so as to cover the upper surface of the heat pipe. When the heat sink arranged in this way is mounted on the vehicle and decelerates rapidly, the
なお、図に示した以外のヒートパイプの組み合わせも可能である。即ち、上述したように、ヒートパイプの組み合わせは、２個以上の発熱素子の配置に対応して、ヒートパイプの数、長さ、径、および／または配置位置において変化させて、ベース部の長軸中心に関して、対称または非対称に配列するようにすることができる。 Note that combinations of heat pipes other than those shown in the figure are possible. That is, as described above, the combination of heat pipes can be changed in the number, length, diameter, and / or arrangement position of the heat pipes corresponding to the arrangement of two or more heat generating elements, and the length of the base portion. With respect to the axial center, they can be arranged symmetrically or asymmetrically.
図７は、ベース部に溝部に突起部を備えた態様を示す図である。図７に示すように、ベース部２の溝部３の底面には並列に配置される複数のヒートパイプ７の間に突起部９が設けられている。突起部の形状は、ヒートパイプの外形に対応して設定され、例えば、並列配置された隣接するヒートパイプの間隙を埋めるような形状が望ましい。このように突起部を形成することによって、ベース部とヒートパイプの接触面積が拡大し、発熱素子からベース部に移動した熱がヒートパイプに移動しやすくなり、熱伝導性が高まる。
FIG. 7 is a view showing a mode in which a protrusion is provided in the groove portion in the base portion. As shown in FIG. 7, a
図８は、この発明の車両搭載用ヒートシンクのフィンの１つの形状を示す部分拡大図である。図８に示すように、ヒートシンクのフィン部のフィンが板状フィンからなっており、板状フィンの表面に長手方向の溝が形成されている。その断面形状が波形からなっている。このようなフィンを使用することによってアスペクト比の大きいフィンが形成され、フィンの放熱量を大きくすることができる。 FIG. 8 is a partially enlarged view showing one shape of the fin of the vehicle-mounted heat sink of the present invention. As shown in FIG. 8, the fin of the fin part of the heat sink is formed of a plate-like fin, and a longitudinal groove is formed on the surface of the plate-like fin. The cross-sectional shape is a waveform. By using such a fin, a fin with a large aspect ratio is formed, and the heat radiation amount of the fin can be increased.
図９は、この発明の車両搭載用ヒートシンクのフィンの他の１つの形状を示す部分拡大図である。図９に示すように、ヒートシンクのフィン部のフィンが板状フィンからなっており、板状フィンの断面の形状が底部側が広く、底部から離れるに従って次第に薄くなっている。このようなフィンを使用することによって、同様にアスペクト比の大きいフィンが形成され、フィンの放熱量を大きくすることができる。 FIG. 9 is a partially enlarged view showing another shape of the fin of the vehicle-mounted heat sink according to the present invention. As shown in FIG. 9, the fins of the fin portion of the heat sink are formed of plate-like fins, and the cross-sectional shape of the plate-like fins is wide on the bottom side and gradually becomes thinner as the distance from the bottom portion increases. By using such a fin, a fin with a large aspect ratio is similarly formed, and the heat radiation amount of the fin can be increased.
図１０は、この発明の車両搭載用ヒートシンクのフィンの他の１つの形状を示す部分拡大図である。図１０に示すように、フィンが板状フィンからなっており、板状フィンの断面形状が階段状になっている。断面形状が波形のフィンと同様にアスペクト比の大きいフィンが形成され、フィンの放熱量を大きくすることができる。
なお、底部とフィンを別々に製作し、底部の面にフィン用の溝部を形成して、溝部にフィンを挿入してハンダ等によって接合してもよい。同様に溝部を形成し、溝部にフィンを挿入して、フィンが挿入された溝部の両端部を機械的にカシメてフィンを固定しても良い。また、押し出し成形によって、底部とフィンが一体型のフィン部であってもよい。
FIG. 10 is a partially enlarged view showing another shape of the fin of the heat sink for mounting on a vehicle according to the present invention. As shown in FIG. 10, the fin is a plate-like fin, and the cross-sectional shape of the plate-like fin is stepped. A fin having a large aspect ratio is formed in the same manner as a fin having a corrugated cross-sectional shape, and the heat radiation amount of the fin can be increased.
Alternatively, the bottom portion and the fin may be manufactured separately, a fin groove portion may be formed on the bottom surface, and the fin may be inserted into the groove portion and joined by solder or the like. Similarly, a groove portion may be formed, a fin may be inserted into the groove portion, and both ends of the groove portion into which the fin is inserted are mechanically crimped to fix the fin. Further, the bottom portion and the fin may be an integrated fin portion by extrusion molding.
上述したように、この発明の車両搭載用ヒートシンクにおいては、ヒートパイプを進行方向に沿って配置し、発熱素子の熱を進行方向に均熱化する。更に、相対的に短い複数のヒートパイプを１つの群として、進行方向に複数のヒートパイプ群を重畳して配置することによって、作動液の偏りをベース部全体に分散させて、ドライアウトが生じ難くしている。 As described above, in the vehicle-mounted heat sink according to the present invention, the heat pipe is arranged along the traveling direction, and the heat of the heating element is soaked in the traveling direction. Furthermore, by arranging a plurality of relatively short heat pipes as one group and overlapping the plurality of heat pipe groups in the advancing direction, the hydraulic fluid is distributed over the entire base portion, resulting in dryout. It is difficult.
更に、ヒートパイプの径を１２．７ｍｍ以下、望ましくは９．５３ｍｍや６．３５ｍｍ、６．０ｍｍ等にすることにより、従来使用されている１５．８８ｍｍ以上の太い径のヒートパイプに比べて毛細管力が高くなり、ドライアウトが生じ難くしている。上述したヒートパイプ群の配置と併用するとより効果的である。
ヒートパイプの径が細いと、ドライアウトが生じ難くなる一方、熱輸送量が小さくなるので、細径のヒートパイプを横に複数本ならべて、所望の放熱に見合う熱輸送量を確保した。
Furthermore, by setting the diameter of the heat pipe to 12.7 mm or less, preferably 9.53 mm, 6.35 mm, 6.0 mm, etc., the capillary tube is larger than the conventionally used thick heat pipe of 15.88 mm or more. Power is increased, making it difficult for dryout to occur. It is more effective when used in combination with the arrangement of the heat pipe group described above.
If the diameter of the heat pipe is thin, dryout is less likely to occur, but the amount of heat transport becomes small. Therefore, a plurality of thin heat pipes are arranged side by side to ensure the amount of heat transport commensurate with the desired heat dissipation.
１つのベースの溝部の中に複数本のヒートパイプを隣接して並列配置することによって、幅の大きさに制限があるヒートシンクのベース部に、より多数本のヒートパイプを埋め込むことができ、発熱素子の熱をより効率的に均熱化することができる。上述したように、溝部の底部に長手方向に突起を形成することによって、隣り合うヒートパイプの間の隙間を埋めて、ヒートパイプとベース部の伝熱性能を向上させ、ベース部全体にわたってより効果的に発熱素子の熱を均熱化することができる。 By arranging a plurality of heat pipes adjacent to each other in the groove portion of one base, a larger number of heat pipes can be embedded in the base portion of the heat sink with a limited width. The heat of the element can be soaked more efficiently. As described above, by forming a protrusion in the longitudinal direction at the bottom of the groove, the gap between adjacent heat pipes is filled, improving the heat transfer performance of the heat pipe and the base, and more effective over the entire base. In particular, the heat of the heating element can be equalized.
使用するヒートパイプの径を細くすることによって、ヒートシンクを構成するベース部を薄く、軽量化し、ヒートシンク全体のサイズを小さく、軽量化することができる。
フィン部を底部と板状フィンに分け、底部に形成した溝に板状のフィンをはめ込み、ハンダやロウで接合することで、押出しやダイキャストではできない、アスペクト比の大きいフィンを形成し、フィンの放熱量を大きくすることができる。
板状フィンの表面に長手方向の溝を形成することによって、フィンの表面積を増加して、フィンの放熱量を大きくすることができる。
By reducing the diameter of the heat pipe to be used, the base portion constituting the heat sink can be made thinner and lighter, and the overall size of the heat sink can be made smaller and lighter.
The fin part is divided into a bottom part and a plate-like fin. By inserting the plate-like fin into the groove formed in the bottom part and joining with solder or solder, a fin with a large aspect ratio that cannot be extruded or die cast is formed. The amount of heat released can be increased.
By forming a groove in the longitudinal direction on the surface of the plate-like fin, the surface area of the fin can be increased, and the heat radiation amount of the fin can be increased.
この発明によると、インバーターの発熱素子を車両の進行方向に高密度で配置することができ、車両の前傾、後傾、加速、減速によって作動液が偏りドライアウトを生じることなく、車両の走行方向において発熱素子の熱を均熱化することができ、放熱効率に優れた車両搭載用ヒートシンクを提供することができ、産業上利用価値が高い。 According to this invention, the heating elements of the inverter can be arranged with high density in the traveling direction of the vehicle, and the hydraulic fluid is not biased due to forward leaning, backward leaning, acceleration, or deceleration of the vehicle, causing dryout, and driving The heat of the heating element can be equalized in the direction, and a heat sink for mounting on a vehicle having excellent heat dissipation efficiency can be provided, which is highly industrially useful.
１ この発明の車両搭載用ヒートシンク
２ ベース部
３ 溝部
４ フィン部
５ 底部
６ 放熱フィン
７ ヒートパイプ
８ 作動液
９ 突起部
１０２ 車体
１０５ 車輪
１０６ インバーター
１０７ 誘導電動機
１１５ 半導体素子
１１６ 金属ブロック
１１７ 放熱フィン
１１８ 金属ブロック
１１９ ヒートパイプ
１２０ 導体
１２１ ヒートパイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記溝部に、前記進行方向に沿うように収納された外径が１２．７ｍｍ以下の複数本のヒートパイプと、
前記溝部に収納された前記ヒートパイプの上面を覆うように配置され、前記ヒートパイプと熱的に接続される底部および複数のフィンからなるフィン部とを備えた車両搭載用ヒートシンクであって、
前記複数のヒートパイプを並列配置してなる群が、前記進行方向に２以上配置されていることを特徴とする、車両搭載用ヒートシンク。 A plurality of heating elements arranged along the traveling direction of the vehicle is thermally connected to one surface, and a base portion having a groove formed along the traveling direction of the vehicle on the other surface;
A plurality of heat pipes having an outer diameter of 12.7 mm or less housed in the groove portion along the traveling direction;
A vehicle-mounted heat sink including a bottom portion and a fin portion including a plurality of fins, arranged to cover the upper surface of the heat pipe housed in the groove portion, and thermally connected to the heat pipe ,
A heat sink for mounting on a vehicle , wherein two or more groups of the plurality of heat pipes arranged in parallel are arranged in the traveling direction .
前記溝部に、前記進行方向に沿うように収納された外径が１２．７ｍｍ以下の複数本のヒートパイプと、
前記溝部に収納された前記ヒートパイプの上面を覆うように配置され、前記ヒートパイプと熱的に接続される底部および複数のフィンからなるフィン部とを備えた車両搭載用ヒートシンクであって、
前記複数本のヒートパイプが、複数本の第１ヒートパイプ、及び当該第１ヒートパイプよりも長い、複数本の第２ヒートパイプから構成され、
前記第１ヒートパイプ及び前記第２ヒートパイプを、前記進行方向に直列配置してなる第１列と、前記第１ヒートパイプ及び前記第２ヒートパイプの前記進行方向の配置が、前記第１列と反転している第２列とが交互に並列配置された構造を有することを特徴とする、車両搭載用ヒートシンク。 A plurality of heat generating elements arranged along the traveling direction of the vehicle is thermally connected to one surface, and a base portion having a groove formed along the traveling direction of the vehicle on the other surface;
A plurality of heat pipes having an outer diameter of 12.7 mm or less housed in the groove portion along the traveling direction;
A heat sink for mounting on a vehicle comprising a bottom part and a fin part composed of a plurality of fins, arranged to cover the upper surface of the heat pipe housed in the groove part, and thermally connected to the heat pipe ,
The plurality of heat pipes are composed of a plurality of first heat pipes and a plurality of second heat pipes that are longer than the first heat pipes,
A first row in which the first heat pipe and the second heat pipe are arranged in series in the traveling direction, and an arrangement in the traveling direction of the first heat pipe and the second heat pipe is the first row. A vehicle-mounted heat sink, wherein the second row and the inverted second row are alternately arranged in parallel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005098829A JP4495021B2 (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Heat sink for vehicle mounting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005098829A JP4495021B2 (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Heat sink for vehicle mounting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006278923A JP2006278923A (en) | 2006-10-12 |
| JP4495021B2 true JP4495021B2 (en) | 2010-06-30 |
Family
ID=37213321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005098829A Active JP4495021B2 (en) | 2005-03-30 | 2005-03-30 | Heat sink for vehicle mounting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4495021B2 (en) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4927650B2 (en) * | 2007-06-25 | 2012-05-09 | 古河電気工業株式会社 | Heat dissipation structure of surface heat source |
| EP2412597B1 (en) | 2009-03-24 | 2016-01-06 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Heat sink |
| CN102484105A (en) * | 2010-02-26 | 2012-05-30 | 古河电气工业株式会社 | Heat sink |
| CN101893398A (en) * | 2010-07-14 | 2010-11-24 | 上海嘉豪鹏耀新能源科技有限公司 | Profile heat pipe integrated radiator |
| US8955346B2 (en) | 2010-11-04 | 2015-02-17 | International Business Machines Corporation | Coolant-buffered, vapor-compression refrigeration apparatus and method with controlled coolant heat load |
| US8833096B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-09-16 | International Business Machines Corporation | Heat exchange assembly with integrated heater |
| US8783052B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-07-22 | International Business Machines Corporation | Coolant-buffered, vapor-compression refrigeration with thermal storage and compressor cycling |
| US8813515B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-08-26 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric-enhanced, vapor-compression refrigeration apparatus facilitating cooling of an electronic component |
| US20120111038A1 (en) * | 2010-11-04 | 2012-05-10 | International Business Machines Corporation | Vapor-compression refrigeration apparatus with backup air-cooled heat sink and auxiliary refrigerant heater |
| US8899052B2 (en) | 2010-11-04 | 2014-12-02 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric-enhanced, refrigeration cooling of an electronic component |
| US20150219400A1 (en) * | 2012-12-06 | 2015-08-06 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Heat sink |
| JP2015038396A (en) * | 2012-12-21 | 2015-02-26 | 古河電気工業株式会社 | Heat sink |
| CN103501118B (en) * | 2013-09-29 | 2016-03-23 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | A kind of heat tube type wind power converter power unit |
| JP2015223863A (en) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 三菱電機株式会社 | Air conditioner for vehicle |
| USD793350S1 (en) | 2015-07-01 | 2017-08-01 | Denso International America, Inc. | Heat sink |
| JP6890248B2 (en) * | 2016-04-18 | 2021-06-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Cooling device and projection type image display device |
| JP6919190B2 (en) * | 2016-04-28 | 2021-08-18 | 富士電機株式会社 | Power converter for railroad vehicles |
| JP6735721B2 (en) * | 2017-10-31 | 2020-08-05 | 富士電機株式会社 | Electric power converter for railway vehicle and railway vehicle |
| CN116917686A (en) * | 2021-02-25 | 2023-10-20 | 尼得科株式会社 | cooling device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001025254A (en) * | 1999-07-06 | 2001-01-26 | Toshiba Transport Eng Inc | Cooler for power conversion device |
| JP2001260877A (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Transport Eng Inc | Power conversion device for rolling stock |
| JP2001267772A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Fujitsu Ltd | Heat-radiation structure of electronic part |
| JP2002262583A (en) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Toshiba Transport Eng Inc | Power converter |
| JP2002315114A (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-25 | Toshiba Transport Eng Inc | Power converter for railway vehicle |
| JP2002344186A (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Sharp Corp | Electronic equipment |
| JP2006032798A (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Furukawa Sky Kk | Heat pipe heatsink |
-
2005
- 2005-03-30 JP JP2005098829A patent/JP4495021B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001025254A (en) * | 1999-07-06 | 2001-01-26 | Toshiba Transport Eng Inc | Cooler for power conversion device |
| JP2001267772A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Fujitsu Ltd | Heat-radiation structure of electronic part |
| JP2001260877A (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Toshiba Transport Eng Inc | Power conversion device for rolling stock |
| JP2002262583A (en) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Toshiba Transport Eng Inc | Power converter |
| JP2002315114A (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-25 | Toshiba Transport Eng Inc | Power converter for railway vehicle |
| JP2002344186A (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-29 | Sharp Corp | Electronic equipment |
| JP2006032798A (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Furukawa Sky Kk | Heat pipe heatsink |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006278923A (en) | 2006-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4495021B2 (en) | Heat sink for vehicle mounting | |
| JP4608641B2 (en) | Power module heat sink | |
| JP4881583B2 (en) | Power module heat sink | |
| JP6247090B2 (en) | Liquid cooling type cooling device and manufacturing method of radiator for liquid cooling type cooling device | |
| US8593812B2 (en) | Heat exchanger, semiconductor device, method for manufacturing the heat exchanger, and method for manufacturing the semiconductor device | |
| JP6735664B2 (en) | Radiator for liquid cooling type cooling device and manufacturing method thereof | |
| WO2020158324A1 (en) | Heat sink for self-oscillating heat pipe | |
| JP4382891B2 (en) | Flat heat pipe and manufacturing method thereof | |
| JP2004311718A (en) | Heat sink | |
| JP6917230B2 (en) | Dissipator and liquid-cooled cooling device using it | |
| JP2008277442A (en) | Heat dissipation board | |
| JP2001352020A (en) | Manufacturing method of heat radiating element | |
| JP2010129806A (en) | Power semiconductor device and process of manufacturing the same | |
| JP5942792B2 (en) | Battery pack cooling structure | |
| JP7010974B2 (en) | Manufacturing method of power converter and self-excited vibration heat pipe | |
| JP2003234443A (en) | Heat sink with fin | |
| JP2010129584A (en) | Working device for heat sink and working method | |
| JPH10190265A (en) | Pin fin type heat radiator | |
| JP4585881B2 (en) | Heat sink for element cooling | |
| JP3879080B2 (en) | Cooling device for exothermic electrical equipment for vehicles | |
| JP7273151B2 (en) | Cooling device for moving body and power conversion device for railway vehicle | |
| JP2004226032A (en) | Plate type heat pipe and manufacturing method thereof | |
| JP2572766Y2 (en) | heatsink | |
| JP2004087553A (en) | Power converter device for for vehicle | |
| JP4513236B2 (en) | Joining method for dissimilar metal joints |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080328 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20081021 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091215 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100323 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100408 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4495021 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |