JP5653950B2 - Cooling system - Google Patents
Cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5653950B2 JP5653950B2 JP2012035333A JP2012035333A JP5653950B2 JP 5653950 B2 JP5653950 B2 JP 5653950B2 JP 2012035333 A JP2012035333 A JP 2012035333A JP 2012035333 A JP2012035333 A JP 2012035333A JP 5653950 B2 JP5653950 B2 JP 5653950B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat pipe
- cooling device
- cooling air
- radiating 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、発熱素子を強制空冷で冷却する冷却装置に関し、より具体的には、鉄道車両、航空機、船舶等の移動体に搭載された電力変換装置等の電気部品を、強制空冷で冷却する冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device that cools a heating element by forced air cooling, and more specifically, cools an electrical component such as a power conversion device mounted on a moving body such as a railway vehicle, an aircraft, or a ship by forced air cooling. The present invention relates to a cooling device.
従来の冷却装置として、図14、15に示す電気部品の冷却装置41(以下、従来例1ということがある)がある。この従来例1は、平板状の受熱ブロック42と、受熱ブロック42の表面に複数立設された側面視U字状のヒートパイプ43と、ヒートパイプ43へ受熱ブロック42表面に対して平行な方向に取り付けられた複数(図14では11枚)の放熱フィン47を有する放熱フィン群48とからなる。各放熱フィン47間の放熱フィンピッチは、いずれの部分も均一となるように形成されている(特許文献1)。従来例1では、側面視U字状のヒートパイプ43によって冷却風の圧力が損失してしまうのを抑えるために、側面視U字状のヒートパイプ43の側面が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、ヒートパイプ43が配置されている。
As a conventional cooling device, there is a
しかし、従来の冷却装置では、複数の発熱量の異なる発熱素子を実装すると、発熱量の大きい発熱素子の温度が高くなってしまうという問題がある。例えば、図16に示すように、従来例1の受熱ブロック42に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に1000Wの発熱素子400−1、200Wの発熱素子400−2、2000Wの発熱素子400−3がそれぞれ1つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に4列実装されている場合、最も風上側に実装された発熱素子と最も風下側に実装された発熱素子との間の温度差については4℃にとどまる。その一方で、2000Wの発熱素子400−3と、この2000Wの発熱素子400−3の隣に実装された200Wの発熱素子400−2との間には、25℃の温度差が生じてしまう。従って、従来例1では、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に配列された発熱素子間で温度差が大きくなってしまうという問題があり、特に、発熱量の大きい2000Wの発熱素子400−3の温度が高くなってしまうという問題がある。
However, in the conventional cooling device, when a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts are mounted, there is a problem that the temperature of the heat generating element having a large heat generation amount becomes high. For example, as shown in FIG. 16, the
そこで、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に配列された発熱素子間の温度差を抑えるために、図17、18に示すように、側面視U字状のヒートパイプ43′の側面が冷却風の流れ方向に対して直交方向となるように、受熱ブロック42′にヒートパイプ43′を配置し、放熱フィン47を取り付けた冷却装置41′(以下、従来例2ということがある)も考えられる。
Therefore, in order to suppress the temperature difference between the heating elements arranged in the direction orthogonal to the flow direction of the cooling air, as shown in FIGS. There is also a
図19に示すように、この態様では、2000Wの発熱素子400−3とこの2000Wの発熱素子400−3の隣に実装された200Wの発熱素子400−2との間の温度差は15℃と若干低減される。従来例2では、冷却風の抵抗となるヒートパイプ43′の本数は上記従来例1より減るので冷却風の圧力損失は減少するが、冷却風の流れ方向に対してはヒートパイプ43′による熱輸送がないため、最も風上側に実装された発熱素子と最も風下側に実装された発熱素子との間の温度差は10.5℃に広がってしまう。
As shown in FIG. 19, in this embodiment, the temperature difference between the 2000 W heating element 400-3 and the 200 W heating element 400-2 mounted next to the 2000 W heating element 400-3 is 15 ° C. Slightly reduced. In Conventional Example 2, the number of
従って、従来の冷却装置に発熱量の異なる発熱素子が複数実装されていると、発熱素子間の温度が不均一になり、冷却されにくく温度の低下が抑えられてしまう発熱素子が発生してしまうという問題がある。 Therefore, when a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts are mounted on the conventional cooling device, the temperature between the heat generating elements becomes non-uniform, and a heat generating element that is difficult to cool and suppresses a decrease in temperature is generated. There is a problem.
冷却されにくい発熱素子の位置に対応した受熱ブロック42の部位について、冷却装置41の冷却能力を高めるためには、当該部位については放熱フィン47の設置枚数を増加させる必要がある。しかし、当該部位の放熱フィン47の枚数を増やすと冷却装置41の寸法が大きくなり、重量も増してしまうという問題、さらには、設計の自由度が失われ、製造コストもかかってしまうという問題がある。
In order to increase the cooling capacity of the
本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、発熱量の異なる発熱素子が複数実装されても、各発熱素子間の温度が均一化され、冷却されにくい発熱素子の発生を防止できる冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and even when a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts are mounted, the temperature between the heat generating elements is made uniform, and the heat generating elements that are difficult to be cooled are generated. It is an object of the present invention to provide a cooling device that can be prevented.
本発明の態様は、発熱量の異なる複数の発熱素子に熱的に接続できる受熱ブロックと、前記受熱ブロックに熱的に接続された複数の側面視U字状のヒートパイプと、前記複数の側面視U字状のヒートパイプに熱的に接続された放熱フィンとを備え、前記受熱ブロックの表面に対して平行な方向に冷却風の流れが設定される冷却装置であって、前記受熱ブロックの表面に取り付けられた、前記複数の側面視U字状のヒートパイプの底部が、該表面に取り付けられた直線状ヒートパイプと当接されていることで該直線状ヒートパイプと熱的に接続され、該直線状ヒートパイプの長手方向が前記側面視U字状のヒートパイプの側面と直交する方向に設けられた該直線状ヒートパイプを介して前記複数の側面視U字状のヒートパイプが相互に熱的に接続されており、前記側面視U字状のヒートパイプ及び前記直線状ヒートパイプが取り付けられていない前記受熱ブロックの裏面は、前記発熱素子を実装するための面であり、前記直線状ヒートパイプが、発熱量が相対的に多い前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視U字状のヒートパイプから、発熱量が相対的に少ない前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視U字状のヒートパイプへ、前記受熱ブロックから伝達された熱が輸送されるように配置されることを特徴とする冷却装置である。 Aspects of the present invention include a heat receiving block that can be thermally connected to a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts, a plurality of U-shaped heat pipes that are thermally connected to the heat receiving block, and the plurality of side surfaces. A cooling device comprising a radiating fin thermally connected to a U-shaped heat pipe , wherein a flow of cooling air is set in a direction parallel to the surface of the heat receiving block. mounting et a in the surface, the bottom of the plurality of side view the U-shaped heat pipe, that said linear heat pipe and thermally in being mounted et the contact a linear heat pipe to the surface connected, the linear heat pipe in the longitudinal direction the side view the U-shaped through a straight linear heat pipe provided in a direction perpendicular to the side surface of the heat pipe of the plurality of side view the U-shaped heat pipe Are in thermal contact with each other Are, a back surface of the heat receiving block, wherein the side view the U-shaped heat pipe and the linear heat pipe is not attached is a surface for mounting the heat generating element, wherein the linear heat pipe, From the side-view U-shaped heat pipe that is thermally connected at the portion of the heat receiving block corresponding to the position of the heat generating element having a relatively large amount of heat generation, the heat generating element having a relatively small heat generation amount The heat receiving block is arranged so that the heat transferred from the heat receiving block is transported to the U-shaped heat pipe that is thermally connected to the heat receiving block corresponding to the position. It is a cooling device.
「熱伝導部材」とは、熱伝導性に優れた部材であり、例えば、ヒートパイプや、25℃の熱伝導率が100W/(m・K)以上の金属(例えば、アルミニウム、銅)が挙げられる。この態様では、複数の第1熱伝導部材が、1つの第2熱伝導部材と熱的に接続されているので、ある第1熱伝導部材から他の第1熱伝導部材への熱輸送が、1つの第2熱伝導部材を通じておこなわれる。 “Thermal conductive member” is a member having excellent thermal conductivity, such as a heat pipe or a metal (for example, aluminum or copper) having a thermal conductivity at 25 ° C. of 100 W / (m · K) or more. It is done. In this aspect, since the plurality of first heat conducting members are thermally connected to one second heat conducting member, heat transport from one first heat conducting member to another first heat conducting member is This is done through one second heat conducting member.
本発明の態様は、前記複数の第1熱伝導部材が、前記受熱ブロックの表面に配列された複数のヒートパイプであることを特徴とする冷却装置である。 An aspect of the present invention is the cooling device, wherein the plurality of first heat conducting members are a plurality of heat pipes arranged on a surface of the heat receiving block.
本発明の態様は、前記複数の第1熱伝導部材が、前記受熱ブロックの表面に配列された、複数の側面視U字状のヒートパイプであって、前記側面視U字の部分の幅方向の寸法が、前記冷却風の風下側に立設されたヒートパイプより前記冷却風の風上側に立設されたヒートパイプの方が大きい配列を有することを特徴とする冷却装置である。この態様では、受熱ブロック表面に、側面視U字状のヒートパイプからなる配列が形成されている。そして、このヒートパイプの配列は、U字形状のうち対向する部位で形成された間隔の寸法について、冷却風の風上側に立設されたヒートパイプの該寸法が、冷却風の風下側に立設されたヒートパイプの該寸法よりも大きくなっている配列部位を有している。 An aspect of the present invention is a plurality of U-shaped heat pipes in a side view, in which the plurality of first heat conducting members are arranged on the surface of the heat receiving block, and a width direction of the U-shaped portion in the side view The cooling apparatus is characterized in that the size of the heat pipes arranged on the leeward side of the cooling air is larger than the heat pipes erected on the leeward side of the cooling air. In this aspect, an array of heat pipes that are U-shaped in a side view is formed on the surface of the heat receiving block. The arrangement of the heat pipes is such that the dimensions of the heat pipes erected on the leeward side of the cooling air are set on the leeward side of the cooling air. It has the arrangement | positioning site | part which is larger than this dimension of the installed heat pipe.
本発明の態様は、前記第2熱伝導部材が、直線状ヒートパイプであることを特徴とする冷却装置である。 An aspect of the present invention is the cooling device, wherein the second heat conducting member is a linear heat pipe.
本発明の態様は、前記直線状ヒートパイプが、該直線状ヒートパイプの長手方向と前記側面視U字状のヒートパイプの側面とが直交する方向に設けられていることを特徴とする冷却装置である。 In an aspect of the present invention, the linear heat pipe is provided in a direction in which a longitudinal direction of the linear heat pipe and a side surface of the U-shaped heat pipe in a side view are orthogonal to each other. It is.
本発明の態様は、前記放熱フィンが複数設けられた放熱フィン群が、前記冷却風の流れ方向に沿って複数縦列配置され、前記複数の放熱フィン群のうち、前記冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、前記冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きいことを特徴とする冷却装置である。 In the aspect of the present invention, a plurality of radiating fin groups each provided with a plurality of radiating fins are arranged in tandem along the flow direction of the cooling air, and are arranged on the upstream side of the cooling air among the plurality of radiating fin groups. The cooling device is characterized in that a heat dissipation fin pitch of the heat dissipation fin group is larger than a heat dissipation fin pitch of the heat dissipation fin group disposed on the leeward side of the cooling air.
この態様では、複数の放熱フィン群が冷却風の流れ方向に対して平行またはほぼ平行に並べられている。また、前記放熱フィン群を構成する各放熱フィンの表面も冷却風の流れ方向に対して平行またはほぼ平行に取り付けられている。これにより、放熱フィン間を冷却風が円滑に流れる構成となっている。同じ放熱フィン群を構成する各放熱フィンの放熱フィンピッチは同じまたはほぼ同じであるが、放熱フィン群ごとについては放熱フィンピッチが相違する構成、つまり、放熱フィン群が異なれば隣接する放熱フィン間の放熱フィンピッチも異なる構成となっている。そして、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチは、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きくなっている。なお、「放熱フィン群」とは、表面が冷却風の流れ方向に対して平行またはほぼ平行に取り付けられている各放熱フィンを、冷却風の流れ方向に対して垂直方向に複数並べた放熱フィンの一群を意味する。 In this aspect, the plurality of radiating fin groups are arranged in parallel or substantially parallel to the flow direction of the cooling air. Moreover, the surface of each radiation fin which comprises the said radiation fin group is also attached in parallel or substantially parallel with respect to the flow direction of cooling air. Thereby, the cooling air flows smoothly between the radiating fins. The radiating fin pitch of each radiating fin constituting the same radiating fin group is the same or substantially the same, but the radiating fin pitch is different for each radiating fin group, that is, if the radiating fin group is different, between adjacent radiating fins The heat dissipating fin pitch is also different. And the radiation fin pitch of the radiation fin group arrange | positioned in the windward side of cooling air is larger than the radiation fin pitch of the radiation fin group arrange | positioned in the leeward side of cooling air. The "radiation fin group" is a radiation fin in which a plurality of radiation fins whose surfaces are attached in parallel or substantially parallel to the cooling air flow direction are arranged in a direction perpendicular to the cooling air flow direction. Means a group of
本発明の態様は、前記風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、前記風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチの整数倍であることを特徴とする冷却装置である。隣接する放熱フィン群の放熱フィンピッチを整数倍に設定されることで、放熱フィン群相互間の放熱フィンピッチの位相が揃えられている。 An aspect of the present invention is the cooling device characterized in that the radiating fin pitch of the radiating fin group arranged on the leeward side is an integral multiple of the radiating fin pitch of the radiating fin group arranged on the leeward side. . By setting the radiating fin pitch of adjacent radiating fin groups to an integral multiple, the phase of the radiating fin pitch between the radiating fin groups is aligned.
本発明の態様によれば、ある第1熱伝導部材から別の第1熱伝導部材への熱輸送が、第2熱伝導部材を通じておこなわれるので、発熱素子から受熱ブロックの所定部位に熱的に接続された第1熱伝導部材へ伝達された熱を、受熱ブロックの別の部位に熱的に接続された別の第1熱伝導部材へ熱輸送できる。従って、一つの受熱ブロックに発熱量の異なる発熱素子が複数実装されても、発熱素子間の温度差が低減され、所定の発熱素子、すなわち発熱量の多い発熱素子が、発熱量の少ない発熱素子よりも冷却されにくくなるのを防止できる。このように、各発熱素子間の冷却温度の均一化を図ることができるので、放熱フィンの長さが長い大型の冷却装置であっても風上側から風下側に至るまで確実に冷却能力を発揮できる。 According to the aspect of the present invention, heat transfer from one first heat conducting member to another first heat conducting member is performed through the second heat conducting member, so that the heat generating element is thermally transferred from the heating element to the predetermined portion of the heat receiving block. Heat transferred to the connected first heat conducting member can be transported to another first heat conducting member thermally connected to another part of the heat receiving block. Accordingly, even when a plurality of heating elements having different heating amounts are mounted on one heat receiving block, the temperature difference between the heating elements is reduced, and a predetermined heating element, that is, a heating element having a large heating amount, is a heating element having a small heating amount. It can prevent that it becomes difficult to be cooled. In this way, the cooling temperature between the heat generating elements can be made uniform, so that even a large cooling device with a long radiating fin length can reliably exhibit cooling capacity from the leeward side to the leeward side. it can.
冷却されにくい発熱素子の位置に対応した受熱ブロックの部位について、当該部位の放熱フィンの設置枚数を増加させなくてもよいので、冷却装置の小型化と軽量化が可能となり、また、製造コストも抑えることができる。さらには、冷却されにくい発熱素子の位置に対応して放熱フィンの枚数を調整しなくてもよいので、設計の自由度が向上する。 Since it is not necessary to increase the number of installed heat radiating fins for the part of the heat receiving block corresponding to the position of the heat generating element that is difficult to cool, the cooling device can be reduced in size and weight, and the manufacturing cost is also increased. Can be suppressed. Furthermore, since it is not necessary to adjust the number of radiating fins corresponding to the position of the heat generating element that is difficult to be cooled, the degree of freedom in design is improved.
本発明の態様によれば、第1熱伝導部材、第2熱伝導部材としてヒートパイプを使用することで、冷却効率がさらに向上する。 According to the aspect of the present invention, the cooling efficiency is further improved by using the heat pipe as the first heat conducting member and the second heat conducting member.
本発明の態様によれば、側面視U字状のヒートパイプの、側面視U字の部分の幅方向の寸法が、冷却風の風下側のヒートパイプより冷却風の風上側のヒートパイプの方が大きいので、風上側に配置されたヒートパイプによって風下側で冷却風の圧力、風力が低減されるのを抑えることができ、よって、風上側と風下側との発熱素子間の温度をより均一化できる。 According to the aspect of the present invention, the widthwise dimension of the U-shaped heat pipe in the side view is larger in the width direction of the U-shaped heat pipe than the heat pipe on the leeward side of the cooling wind. Therefore, the heat pipe arranged on the leeward side can suppress the pressure of the cooling air and the reduction of the wind force on the leeward side, so that the temperature between the heating elements on the leeward side and the leeward side is more uniform. Can be
本発明の態様によれば、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きいので、風上側放熱フィン群によって風下側で冷却風の圧力、風力が低減されるのを抑えることができる。このように、風上側放熱フィン群による冷却風の圧力、風力の低減を抑制できるので、風下側の冷却能力がより向上し、風上側と風下側との発熱素子間の温度差をより低減できる。さらに風下側放熱フィン群の放熱面積が風上側放熱フィン群の放熱面積よりも大きい点からも、風上側と風下側との発熱素子間の温度差をより低減できる。 According to the aspect of the present invention, the radiating fin pitch of the radiating fin group arranged on the leeward side of the cooling air is larger than the radiating fin pitch of the radiating fin group arranged on the leeward side of the cooling air. It is possible to suppress the cooling wind pressure and wind power from being reduced on the leeward side by the fin group. In this way, since the pressure of the cooling wind and the reduction of the wind force by the windward radiating fin group can be suppressed, the cooling capacity on the leeward side is further improved, and the temperature difference between the heating elements on the windward side and the leeward side can be further reduced. . Further, the temperature difference between the heating elements on the leeward side and the leeward side can be further reduced from the point that the radiating area of the leeward side radiating fin group is larger than that of the leeward side radiating fin group.
風上側の放熱フィン群の放熱フィンピッチが、風下側の放熱フィン群の放熱フィンピッチの整数倍とすることで、風上側の放熱フィン群による冷却風の圧力、風力の低減を抑制できるので、風下側の放熱フィン群に冷却風を効率よく流すことができ、風上側と風下側との発熱素子間の温度差をより低減できる。 Since the radiating fin pitch of the leeward radiating fin group is an integral multiple of the radiating fin pitch of the leeward radiating fin group, the pressure of the cooling wind by the leeward radiating fin group and the reduction of the wind force can be suppressed. Cooling air can efficiently flow through the radiating fin group on the leeward side, and the temperature difference between the heating elements on the leeward side and the leeward side can be further reduced.
以下に、本発明の第1実施形態例に係る冷却装置について図面を用いながら説明する。
図1、2に示すように、本発明の第1実施形態例に係る冷却装置1は、ヒートパイプ式冷却装置であって、平板状の受熱ブロック2と、受熱ブロック2の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視U字形状をした第1ヒートパイプ3と、第1ヒートパイプ3に取り付けられた複数の放熱フィン7と、複数の第1ヒートパイプ3と熱的に接続された第2ヒートパイプ5とを備えている。第1実施形態例に係る冷却装置1では、第1ヒートパイプ3として、いずれも寸法と形状が同じものを使用している。また、第1ヒートパイプ3は、側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、直線上に複数(図2では6個または7個)配列されて、1つの第1ヒートパイプ群4が形成されている。さらに、この第1ヒートパイプ群4は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列(図2では19列)設けられている。また、第1ヒートパイプ群4は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態となっている。なお、第1ヒートパイプ3について、上記のような、いずれも同じ寸法と形状を有している態様に限定はされず、障害物の回避等、必要に応じて、所定の第1ヒートパイプ3の寸法、形状を、適宜、変更させてもよい。
The cooling device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、第2ヒートパイプ5は直線形状である。第2ヒートパイプ5は、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交するよう取り付けられている。第2ヒートパイプ5は、受熱ブロック2の表面部に複数(図2では14個)配置されて、1つの第2ヒートパイプ群6が形成されている。第2ヒートパイプ5は、第1ヒートパイプ群4を構成する6個または7個の第1ヒートパイプ3のうち、いずれか1つの第1ヒートパイプ3と熱的に接続されている。また、上記の通り、第1ヒートパイプ群4は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態としており、それぞれの第2ヒートパイプ5は、冷却風の流れ方向に対して直交方向に19列設けられた第1ヒートパイプ群4と、一つおきに熱的に接続されている。よって、第2ヒートパイプ5は、冷却風の流れ方向に対して直交方向に直線上に並べられたそれぞれの第1ヒートパイプ3すべてに対して熱的に接続されている。
As shown in FIG. 2, the
第2ヒートパイプ5が熱的に接続される第1ヒートパイプ3の部位は、側面視U字形状のうちの底部、側部、頂部等、特に限定されない。第1実施形態例では、第1ヒートパイプ3相互間の熱輸送を円滑にするために、第2ヒートパイプ5は、各第1ヒートパイプ3について、U字形状の底部の中間部(図1、2では、底部の中央部または中央部近傍)に位置するよう配置されている。つまり、第1ヒートパイプ3のU字形状の底部の長手方向に対して、第2ヒートパイプ5の長手方向が直交するように配置されている。従って、第2ヒートパイプ群6を形成する第2ヒートパイプ5は、それぞれ、所定の間隔(図1、2では、第1ヒートパイプ3のU字部分の略半分幅の間隔)で配列されている。ただし、風下側の冷却能力を向上させるために、最も風下側に設けられた第1ヒートパイプ5には、2本の第2ヒートパイプ5を設けている。
The site | part of the
第1ヒートパイプ3と第2ヒートパイプ5との熱的接続手段は特に限定されないが、図3に示すように、第1実施形態例では、第2ヒートパイプ5が第1ヒートパイプ3と当接されていることで熱的に接続されている。図3では、第2ヒートパイプ5の表面のうち放熱フィン7側と反対側の表面が、第1ヒートパイプ3のU字形状の底部であって、この底部の放熱フィン7側表面にて当接することで、第1ヒートパイプ3と第2ヒートパイプ5とが熱的に接続されている。
The thermal connection means between the
複数枚(図1では11枚)の放熱フィン7は、それぞれ受熱ブロック2表面に対して鉛直方向に等間隔に並べられ、さらに、いずれの放熱フィン7もその表面が受熱ブロック2表面に対して平行となるように配置されて、一つの放熱フィン群8を形成している。従って、それぞれの放熱フィン7間には、一定幅の空隙が受熱ブロック2表面に対して平行に伸びている。それぞれの放熱フィン7は、形状・寸法いずれも同一であり、放熱フィン7の縁部は、11枚が揃った状態となっている。
A plurality of (11 in FIG. 1) radiating
上記放熱フィン7及び受熱ブロック2は、いずれも熱伝導性のよい金属材料の平板であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。第1ヒートパイプ3のコンテナ材料及び第2ヒートパイプ5のコンテナ材料も、放熱フィン7及び受熱ブロック2と同様の金属材料で製造されている。第1ヒートパイプ3と第2ヒートパイプ5の作動液には、コンテナ材料との適合性に合せた作動液が減圧状態で封入される。例えば、コンテナが銅である場合には、作動液は純水を用いている。
The
第1ヒートパイプ3及び第2ヒートパイプ5が取り付けられていない側に相当する受熱ブロック2の裏面には、被冷却体である発熱素子100を実装させることで、熱的接続が可能となる。
A heat connection is possible by mounting a heating element 100 as a cooled object on the back surface of the
第1実施形態例に係る冷却装置1では、受熱ブロック2の寸法は、幅500mm、長さ1000mm、厚さ25mmであり、側面視U字状である第1ヒートパイプ3の寸法は、パイプ径12.7mm、高さ170mm、側面視U字の部分の幅方向の寸法100mmである。直線状である第2ヒートパイプの寸法は、パイプ径6mm、長さ400mmである。第1ヒートパイプ3と第2ヒートパイプ5のパイプの断面形状は、いずれも円形である。放熱フィン7の寸法は、幅450mm、長さ900mm、厚さ0.5mmであり、放熱フィン7間の空隙は6mmである。
In the
第1実施形態例に係る冷却装置1では、冷却風が図1、2の矢印方向にて供給される。さらに、冷却風の向きが、受熱ブロック2表面に対して平行または略平行の方向と一致するように、すなわち、冷却風が放熱フィン7の表面に対して平行または略平行方向に流れるように、冷却装置1は設置される。これにより、冷却風は、それぞれの放熱フィン7間の空隙を円滑に通り抜けることができる。
In the
次に、第1実施形態例に係る冷却装置1に複数の発熱量の異なる発熱素子を実装した場合について説明する。ここでは、従来例1の場合と同様に、図2、4に示すように、冷却装置1の受熱ブロック2に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に1000Wの発熱素子100−1、200Wの発熱素子100−2、2000Wの発熱素子100−3がそれぞれ1つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に4列実装されている場合を例にとって説明する。
Next, a case where a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts are mounted on the
第1実施形態例に係る冷却装置1では、長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交するよう配置されている第2ヒートパイプ5は、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に19列設けられた第1ヒートパイプ群4に対して、一つおき、すなわち、それぞれの第2ヒートパイプ5は、9または10個の第1ヒートパイプ3と熱的に接続されている。一方、各発熱素子100から放出された熱は、各発熱素子100と熱的に接続された受熱ブロック2に伝達される。受熱ブロック2に伝達された熱は、受熱ブロック2と熱的に接続された側面視U字状の第1ヒートパイプ3の底部、すなわち第1ヒートパイプ3の加熱部へ伝達される。すると、第1ヒートパイプ3の熱輸送系が作動し、第1ヒートパイプ3の加熱部に吸収された熱は、該加熱部から延びている第1ヒートパイプ3の冷却部を介して、冷却風の流れを受けている、第1ヒートパイプ3と熱的に接続された放熱フィン7へと伝達され、放熱フィン7から冷却装置1の外部へと放出される。
In the
このとき、複数の発熱素子100のうち、2000Wの発熱素子100−3の発熱量は、200Wの発熱素子100−2、1000Wの発熱素子100−1の発熱量よりも相対的に多く、2000Wの発熱素子100−3の隣に実装された200Wの発熱素子100−2の発熱量は、2000Wの発熱素子100−3、1000Wの発熱素子100−1の発熱量よりも相対的に少ない。従って、受熱ブロック2のうち、相対的に発熱量の多い発熱素子100の位置に対応した部位に伝達される熱量は、相対的に発熱量の少ない発熱素子100の位置に対応した部位に伝達される熱量よりも多くなる。同一の第2ヒートパイプ5に熱的に接続された複数の第1ヒートパイプ3のうち、発熱量が相対的に多い発熱素子100の位置に対応した受熱ブロック2の部位にて熱的に接続された第1ヒートパイプ3には、発熱量が相対的に少ない発熱素子100の位置に対応した受熱ブロック2の部位にて熱的に接続された第1ヒートパイプ3よりも多くの熱が受熱ブロック2から伝達される。
At this time, among the plurality of heating elements 100, the heating amount of the 2000W heating element 100-3 is relatively larger than the heating amount of the 200W heating element 100-2 and the 1000W heating element 100-1, and is 2000W. The heating amount of the 200 W heating element 100-2 mounted next to the heating element 100-3 is relatively smaller than that of the 2000 W heating element 100-3 and the 1000 W heating element 100-1. Therefore, the amount of heat transmitted to the part corresponding to the position of the heat generating element 100 having a relatively large amount of heat generation in the
これにより、第2ヒートパイプ5の熱輸送系が作動して、発熱量が相対的に多い発熱素子100の位置に対応した受熱ブロック2の部位にて熱的に接続された第1ヒートパイプ3から、発熱量が相対的に少ない発熱素子100の位置に対応した受熱ブロック2の部位にて熱的に接続された第1ヒートパイプ3へ、受熱ブロック2から伝達された熱が輸送される。この発熱量が相対的に少ない発熱素子100の位置に対応した第1ヒートパイプ3へ輸送された熱は、該第1ヒートパイプ3の熱輸送系を用いて冷却装置1の外部へ放出される。その結果、発熱量の異なる発熱素子100間の温度差が低減されて、各発熱素子100間の温度が均一化され、冷却されにくい発熱素子100の発生を防止できる。従って、第2ヒートパイプ5は、冷却装置1に実装された各発熱素子100間の冷却温度を平準化する効果、すなわち発熱素子100間の均熱効果を有する、均熱用ヒートパイプである。
Thereby, the heat transport system of the
図4に示すように、第1実施形態例に係る冷却装置1に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に1000W、200W、2000Wの順で発熱素子100−1、100−2、100−3がそれぞれ1つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に4列実装されている場合、最も風上側に実装された発熱素子100と最も風下側に実装された発熱素子100との間の温度差は上記従来例1と同じ値である4℃を維持しつつ、2000Wの発熱素子100−3と2000Wの発熱素子100−3の隣に実装された200Wの発熱素子100−2との間の温度差は10℃となり、上記従来例1(温度差25℃)と比較して大きく低減した。
As shown in FIG. 4, in the
次に、本発明の第2実施形態例に係る冷却装置について、図面を用いながら説明する。第1実施形態例の冷却装置1では、いずれの第1ヒートパイプ3も、全て同じ寸法と形状を有しており、第1ヒートパイプ群4は、全て同じ寸法と形状を有する第1ヒートパイプ3から構成されていた。図5、6に示すように、本発明の第2実施形態例に係る冷却装置21では、これに代えて、冷却風の風上側に取り付けられた第1ヒートパイプ23と冷却風の風下側に取り付けられた第1ヒートパイプ23とで、寸法が異なる態様、すなわち、第2実施形態例に係る冷却装置21の第1ヒートパイプ群24では、側面視U字の部分の幅方向の寸法が、冷却風の風上側に設けられた第1ヒートパイプ23よりも冷却風の風下側に設けられた第1ヒートパイプ23の方が小さくなっている第1ヒートパイプ23の配列部位を有している。
Next, a cooling device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the
本発明の第2実施形態例に係る冷却装置21は、冷却装置1と同様に、平板状の受熱ブロック22と、受熱ブロック22の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視U字形状をした第1ヒートパイプ23と、第1ヒートパイプ23に取り付けられた複数(図5では11枚)の放熱フィン27と、複数の第1ヒートパイプ23と熱的に接続された第2ヒートパイプ25とを備えている。また、第1ヒートパイプ23は、側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、直線上に複数(図6では6個)配列されて1つの第1ヒートパイプ群24が形成されている。さらに、この第1ヒートパイプ群24は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列(図6では19列)設けられている。第1ヒートパイプ群24は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態となっている。
The
図6に示すように、冷却装置21は、冷却装置1と同様に、第2ヒートパイプ25は直線形状である。また、第2ヒートパイプ25は、受熱ブロック22の表面部に、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数(図6では15個)配置されて、1つの第2ヒートパイプ群26が形成されている。
As shown in FIG. 6, in the
一方で、冷却装置21は、複数(図5、6では6個)の第1ヒートパイプ23が冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に配列されている第1ヒートパイプ群24のうち、冷却風の風上側に取り付けられた第1ヒートパイプ23−1(図5、6では、6個のうち、風上側の2個)は、冷却風の風上側と風下側との中間部に取り付けられた第1ヒートパイプ23−2(図5、6では、6個のうち、風上側と風下側の中間部にある2個)よりも側面視U字の部分の幅方向の寸法が大きくなっている。また、冷却風の風上側と風下側の中間部に取り付けられた第1ヒートパイプ23−2は、冷却風の風下側に取り付けられた第1ヒートパイプ23−3(図5、6では、6個のうち、風下側の2個)よりも側面視U字の部分の幅方向の寸法が大きくなっている。
On the other hand, the
第2実施形態例に係る冷却装置21では、風上側にU字部分の幅方向の寸法が大きい第1ヒートパイプ23が配置されているので、風上側に配置された第1ヒートパイプ23によって冷却風の流れが阻害されることが抑制され、風下側における冷却風の圧力、風力の低減を抑えることができる。その結果、風上側の冷却能力を損なうことなく風下側の冷却能力がより向上して、風上側と風下側との発熱素子200間の温度をより均一化できる。
In the
図6に示すように、第2実施形態例に係る冷却装置21に、側面視U字の部分の幅方向の寸法が、それぞれ、150mmの第1ヒートパイプ23−1、125mmの第1ヒートパイプ23−2、100mmの第1ヒートパイプ23−3を取り付け、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に1000W、200W、2000Wの順で発熱素子200−1、200−2、200−3がそれぞれ1つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に4列実装されている場合を例にして、冷却装置21の冷却能力について説明する。
As shown in FIG. 6, in the
図7に示すように、この場合、最も風上側に実装された発熱素子200と最も風下側に実装された発熱素子200との間の温度差は上記従来例1の温度差及び冷却装置1の温度差よりも低い3℃となり、2000Wの発熱素子200−3と2000Wの発熱素子200−3の隣に実装された200Wの発熱素子200−2との間の温度差は、冷却装置1の温度差と同じ値である10℃を維持した。なお、冷却装置1と同様に、冷却装置21でも、第1ヒートパイプ23のパイプ径は12.7mm、高さは170mmである。
As shown in FIG. 7, in this case, the temperature difference between the heating element 200 mounted on the most leeward side and the heating element 200 mounted on the most leeward side is the temperature difference of the conventional example 1 and the
次に、本発明の第3実施形態例に係る冷却装置について、図8、9を用いながら説明する。第1実施形態例の冷却装置1では、それぞれの放熱フィン7は、受熱ブロック2表面に対して鉛直方向に等間隔に並べられている。すなわち、冷却装置1では、放熱フィンピッチはいずれの部位も同じであったが、これに代えて、図8に示すように、第3実施形態例に係る冷却装置31は、放熱フィンを等間隔に複数設けた放熱フィン群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数配置され、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチが、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群の放熱フィンピッチよりも大きくなっている。
Next, a cooling device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the
本発明の第3実施形態例に係る冷却装置31は、冷却装置1と同様に、平板状の受熱ブロック32と、受熱ブロック32の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視U字形状をした第1ヒートパイプ33と、第1ヒートパイプ33に取り付けられた複数の放熱フィン37と、複数の第1ヒートパイプ33と熱的に接続された第2ヒートパイプ35とを備えている。また、第1ヒートパイプ33は、いずれも同じ寸法と形状を有しており、側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように、直線上に複数(図9では6個)配列されて1つの第1ヒートパイプ群34が形成されている。さらに、この第1ヒートパイプ群34は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列(図9では19列)設けられている。第1ヒートパイプ群34は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態となっている。
The
図9に示すように、冷却装置31は、冷却装置1と同様に、第2ヒートパイプ35は直線形状である。また、第2ヒートパイプ35は、受熱ブロック32表面部に、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数(図9では15個)配置されて、1つの第2ヒートパイプ群36が形成されている。
As shown in FIG. 9, in the
一方で、図8に示すように、冷却装置31は、放熱フィン37を等間隔に並べた、すなわち、等しい放熱フィンピッチにて放熱フィン37を複数設けた放熱フィン群38が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数(図8では3個)縦列配置されている。冷却風の最も風上側に配置された放熱フィン群38−1の放熱フィンピッチが、その風下側に隣接して配置された放熱フィン群38−2の放熱フィンピッチよりも大きくなっている。冷却風の最も風下側に配置された放熱フィン群38−3の放熱フィンピッチが、その風上側に隣接して配置された放熱フィン群38−2の放熱フィンピッチよりも小さくなっている。すなわち、冷却風の風上側に配置された放熱フィン群38は、冷却風の風下側に配置された放熱フィン群38よりも、放熱フィンピッチが大きくなっている。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the
冷却風の最も風上側に配置された第1放熱フィン群38−1には複数枚(図8では6枚)の第1放熱フィン37−1が設けられている。冷却風の風上側と風下側の中間部に配置された第2放熱フィン群38−2には、第1放熱フィン群38−1の第1放熱フィン37−1よりも枚数の多い(図8では11枚)第2放熱フィン37−2が設けられている。冷却風の最も風下側に配置された第3放熱フィン群38−3には、第2放熱フィン群38−2の第2放熱フィン37−2よりも枚数の多い(図8では21枚)第3放熱フィン37−3が設けられている。 A plurality (six in FIG. 8) of first radiating fins 37-1 are provided in the first radiating fin group 38-1 arranged on the most upstream side of the cooling air. The number of the second radiating fin group 38-2 arranged in the intermediate portion between the cooling wind and the leeward side is larger than that of the first radiating fin 37-1 of the first radiating fin group 38-1 (FIG. 8). 11 sheets) second radiation fins 37-2 are provided. The third radiating fin group 38-3 arranged on the most leeward side of the cooling air has a larger number than the second radiating fins 37-2 of the second radiating fin group 38-2 (21 in FIG. 8). Three radiation fins 37-3 are provided.
図8に示すように、第3実施形態例に係る冷却装置31では、第1放熱フィン群38−1と第2放熱フィン群38−2の放熱フィンピッチが整数倍の関係、かつ第2放熱フィン群38−2と第3放熱フィン群38−3の放熱フィンピッチが整数倍の関係(図8では、第1放熱フィン群38−1、第2放熱フィン群38−2、第3放熱フィン群38−3のフィンピッチは4:2:1)に配置されている。各放熱フィン群38の具体的な放熱フィンピッチは、冷却装置31の必要とする冷却能力に応じて、適宜選択可能である。ここでは、第1放熱フィン群38−1の放熱フィンピッチは12mm、第2放熱フィン群38−2の放熱フィンピッチは6mm、第3放熱フィン群38−3の放熱フィンピッチは3mmである。
As shown in FIG. 8, in the
さらに、第1放熱フィン群38−1、第2放熱フィン群38−2及び第3放熱フィン群38−3は、相互に放熱フィンピッチの位相が揃えられている。つまり、それぞれの第1放熱フィン37−1の同一平面上には、所定の第2放熱フィン群38−2の第2放熱フィン37−2及び所定の第3放熱フィン群38−3の第3放熱フィン38−3が配置されている。さらに第1放熱フィン37−1間の空隙を2等分する部位に別の第2放熱フィン37−2と第3放熱フィン38−3が配置されている。そして、第1放熱フィン37−1間の空隙を4等分する部位に、さらに別の第3放熱フィン37−3が配置されている。 Furthermore, the first radiating fin group 38-1, the second radiating fin group 38-2, and the third radiating fin group 38-3 have the same radiating fin pitch phase. That is, on the same plane of each first radiation fin 37-1, the second radiation fin 37-2 of the predetermined second radiation fin group 38-2 and the third of the predetermined third radiation fin group 38-3. Radiating fins 38-3 are arranged. Further, another second heat radiation fin 37-2 and a third heat radiation fin 38-3 are arranged at a portion that divides the gap between the first heat radiation fins 37-1 into two equal parts. Further, another third heat radiating fin 37-3 is arranged at a part that divides the gap between the first heat radiating fins 37-1 into four equal parts.
第3実施形態例に係る冷却装置31では、第1放熱フィン37−1の寸法は、幅450mm、長さ150mm、厚さ0.5mmであり、第1放熱フィン37−1間の空隙は12mm、第2放熱フィン37−2の寸法は、幅450mm、長さ350mm、厚さ0.5mmであり、第2放熱フィン37−2間の空隙は6mm、第3放熱フィン37−3の寸法は、幅450mm、長さ400mm、厚さ0.5mmであり、第3放熱フィン37−3間の空隙は3mmである。
In the
このような放熱フィンの配置とすることで、第2放熱フィン37−2、第3放熱フィン37−3が、冷却風の流れの障壁となるのを防止し、冷却風の風量及び風速が第2放熱フィン37−2、第3放熱フィン37−3の圧力を受けて損失してしまうのを抑えることができる。従って、第1放熱フィン群38−1中を通り抜けた冷却風が、第1放熱フィン群38−1の風下側に配置された第2放熱フィン群38−2中及び第2放熱フィン群38−2の風下側に配置された第3放熱フィン群38−3中に、円滑に流れて風下側の冷却能力がより向上する。さらに、風下側の放熱フィン群38ほど放熱フィン37の設置枚数が増えることで放熱フィン37の放熱面積が広がっていくので、この点からも風下側の冷却能力がより向上する構成となっている。この結果、風上側の冷却能力を損なうことなく風下側の冷却能力がより向上して、風上側と風下側との発熱素子300間の温度をより均一化できる。
By adopting such a radiation fin arrangement, the second radiation fin 37-2 and the third radiation fin 37-3 are prevented from becoming a barrier to the flow of the cooling air, and the amount and speed of the cooling air are reduced. The loss due to the pressure of the second radiation fin 37-2 and the third radiation fin 37-3 can be suppressed. Therefore, the cooling air that has passed through the first radiating fin group 38-1 is in the second radiating fin group 38-2 and the second radiating fin group 38-disposed on the leeward side of the first radiating fin group 38-1. In the third radiating fin group 38-3 arranged on the
次に、本発明の第4実施形態例に係る冷却装置について、図10、11を用いながら説明する。上記各実施形態例に係る冷却装置1、21、31では、第1ヒートパイプ3、23、33は、いずれも、側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向となるように配列されていたが、これに代えて、図10、11に示すように、第4実施形態例に係る冷却装置51の第1ヒートパイプ53は、側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して直交するように配列されている。これに応じて、上記各実施形態例では、第2ヒートパイプ5、25、35は、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交するよう取り付けられていたが、これに代えて、第4実施形態例に係る冷却装置51の第2ヒートパイプ55は、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して平行方向に取り付けられている。
Next, a cooling device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the
本発明の第4実施形態例に係る冷却装置51は、冷却装置1と同様に、平板状の受熱ブロック52と、受熱ブロック52の表面に鉛直方向に取り付けられた複数の側面視U字形状をした第1ヒートパイプ53と、第1ヒートパイプ53に取り付けられた複数の放熱フィン57と、複数の第1ヒートパイプ53と熱的に接続された第2ヒートパイプ55とを備えている。
The
第4実施形態例に係る冷却装置51では、図11に示すように、第1ヒートパイプ53には、側面視U字の部分の幅方向の寸法が相対的に小さい第1ヒートパイプ53−1と、側面視U字の部分の幅方向の寸法が相対的に大きい第1ヒートパイプ53−2とが使用されている。冷却装置51では、第1ヒートパイプ53−1が、相互に、冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に並べられた領域を有し、同様に、第1ヒートパイプ53−2についても、相互に、冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に並べられた領域を有している。また、冷却装置1と同様、冷却装置51の第2ヒートパイプ55は直線形状である。第2ヒートパイプ55は、受熱ブロック52の表面部に、その長手方向が冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数(図11では6個)配置されて、1つの第2ヒートパイプ群56が形成されている。第2ヒートパイプ55は、第1ヒートパイプ53のU字形状の底部に位置するように配置されている。なお、第4実施形態例に係る冷却装置51では、風上側は、風下側と比較して相対的に冷却能力が高いことから、風上側に設けられた所定の第1ヒートパイプには、第2ヒートパイプ55は配置されていない。
In the
図10に示すように、冷却装置51は、放熱フィン57を等間隔に並べた、すなわち、等しい放熱フィンピッチにて放熱フィン57を複数設けた放熱フィン群58が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に複数(図10では2個)縦列配置されている。2個の放熱フィン群58について、放熱フィン57−1を有する風上側の放熱フィン群58−1の放熱フィンピッチは、放熱フィン57−2を有する風下側の放熱フィン群58−2の放熱フィンピッチの2倍となっている。また、放熱フィン群58−1の放熱フィンピッチと、風下側の放熱フィン群58−2の放熱フィンピッチとは、相互に、放熱フィンピッチの位相が揃えられている。
As shown in FIG. 10, the
第4の実施形態例に係る冷却装置51では、第1ヒートパイプ53の側面視U字状となっている側面部が、冷却風の流れ方向に対して直交するように配列され、第2ヒートパイプ55の長手方向が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に配列されることで、第2ヒートパイプ55が冷却風の流れ方向に対して平行方向の熱輸送を行なう。従って、冷却装置51は、上記各実施形態例に係る冷却装置1、21、31と同様に、発熱素子間の均熱効果、特に、冷却風の風上側の発熱素子と風下側の発熱素子との間の均熱効果を有する。
In the
図12に示すように、第4実施形態例に係る冷却装置51に、冷却風の流れ方向に対して直交する方向に1600W、800W、1500Wの順で発熱素子500−1、500−4、500−7がそれぞれ1つずつ配置された発熱素子群が、冷却風の流れ方向に対して平行方向に3列実装されている場合、すなわち、1600Wの発熱素子が風上側から風下側へ500−1、500−2、500−3と3列、800Wの発熱素子が風上側から風下側へ500−4、500−5、500−6と3列、1500Wの発熱素子が風上側から風下側へ500−7、500−8、500−9と3列、それぞれ実装されている場合を例にとって、冷却装置51の冷却能力を説明する。
As shown in FIG. 12, in the
第4実施形態例に係る冷却装置51としては、受熱ブロック52の寸法は、幅500mm、長さ1000mm、厚さ25mmであり、54本設けた第1ヒートパイプ53−1の寸法は、パイプ径12.7mm、高さ170mm、側面視U字の部分の幅方向の寸法100mm、21本設けた第1ヒートパイプ53−2の寸法は、パイプ径12.7mm、高さ170mm、側面視U字の部分の幅方向の寸法150mmである。直線状である第2ヒートパイプ55の寸法は、パイプ径6mm、長さ400mmである。第1ヒートパイプ53と第2ヒートパイプ55のパイプの断面形状は、いずれも円形である。なお、放熱フィン57−1の枚数は20枚、放熱フィン57−2の枚数は39枚とし、その寸法は、いずれも幅450mm、長さ350mm、厚さ0.5mmとした。放熱フィン57−1間の空隙、すなわち放熱フィンピッチは6mmとし、放熱フィン57−2の放熱フィンピッチは3mmとした。
In the
上記第4実施形態例に係る冷却装置51では、最も温度が上昇した発熱素子500は、発熱素子500−6であり54.7℃、最も温度の上昇を抑えることができた発熱素子500は、発熱素子500−7であり47.3℃であった。従って、冷却装置51では、発熱素子500間の最大温度差は7.4℃であった。一方、上記冷却装置51について、第1ヒートパイプを側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して平行方向に配列を変更し、第2ヒートパイプをその長手方向が冷却風の流れ方向に対して直交方向に配列を変更した冷却装置では、最も温度が上昇した発熱素子500は、発熱素子500−6であり59.6℃、最も温度の上昇を抑えることができた発熱素子500は、発熱素子500−8であり52.4℃であった。従って、この冷却装置では、発熱素子500間の最大温度差は7.2℃であった。従って、側面視U字状となっている側面部が冷却風の流れ方向に対して直交するように、第1ヒートパイプ53が配列され、それに応じて、第2ヒートパイプ55が、冷却風の流れ方向に対して長手方向が平行方向に配列されても、上記各実施形態例に係る冷却装置1、21、31と同等程度の均熱効果を発揮する。
In the
次に、本発明の冷却装置の製造方法例について、図13を用いて説明する。ここでは、実施形態例1の冷却装置1を例にとって説明する。図13(a)に示すように、受熱ブロック2の表面には、側面視U字状の第1ヒートパイプ3の取り付け位置に対応する箇所に、それぞれ凹部11が形成されている。凹部11は、U字である第1ヒートパイプ3の底部と嵌合可能な寸法・形状となっている。また、直線状の第2ヒートパイプ5の取り付け位置に対応する箇所に、凹部11に対して直交方向にそれぞれ溝部12が形成されている。溝部12は、第2ヒートパイプ5全体が嵌合可能な寸法・形状となっている。溝部12の深さは凹部11の深さよりも、第1ヒートパイプ3のパイプ径の分だけ浅くなっている。
Next, an example of a method for manufacturing the cooling device of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the
まず、受熱ブロック2表面のそれぞれの凹部11に、第1ヒートパイプ3の底部をそれぞれ嵌め込むことで受熱ブロック2表面に対して鉛直方向に複数の第1ヒートパイプ3を立設、固定する(図13(b))。次に、受熱ブロック2表面のそれぞれの溝部12に、第2ヒートパイプ5を嵌め込むことで受熱ブロック2に複数の第2ヒートパイプ5を配置、固定する。このとき、溝部12の深さは凹部11の深さよりも、第1ヒートパイプ3のパイプ径の分だけ浅くなっているので、第1ヒートパイプ3の底部表面と第2ヒートパイプ5の表面が当接し、第1ヒートパイプ3と第2ヒートパイプ5が熱的に接続された状態となる(図13(c))。放熱フィン7には、第1ヒートパイプ3のパイプの断面形状に対応した形状の孔部(図示せず)が、第1ヒートパイプ3の寸法とその配置に対応した位置に設けられている。全ての凹部11に第1ヒートパイプ3を、全ての溝部12に第2ヒートパイプ5を、それぞれ設置後(図13(d))、設置された第1ヒートパイプ3を、放熱フィン7の孔部に嵌めて、放熱フィン7を第1ヒートパイプ3に取り付ける。このとき、第1ヒートパイプ3の表面が放熱フィン7の孔部内壁面と当接することで、第1ヒートパイプ3と放熱フィン7とが熱的に接続される(図13(e))。このように、受熱ブロックへ第1ヒートパイプと第2ヒートパイプを設置し、設置された第1ヒートパイプに放熱フィンを取り付けることで本発明の冷却装置を製造する。
First, a plurality of
次に、本発明の冷却装置の使用方法を説明する。ここでは、本発明の上記実施形態例に係る冷却装置1、21、31が、移動体(例えば鉄道車両)に搭載された電気部品(例えば電力変換装置)を冷却する使用方法を例にとって説明する。鉄道車両の床下面には外部と遮断された電力制御用の筐体が固定され、筐体内には電力変換装置等、電力を制御するための各種電気部品が格納されている。これら電気部品は稼動時に発熱し、そのまま発熱を放置すると昇温して正常な作動ができなくなるばかりか、最悪の場合には素子が熱により破壊される可能性がある。そこで、これら電気部品を冷却する必要がある。
Next, the usage method of the cooling device of this invention is demonstrated. Here, the
冷却装置1、21、31の受熱ブロック2、22、32裏面側に前記電気部品(以下、発熱素子という)を当接させて受熱ブロック2、22、32と熱的に接続する。発熱素子が格納された筐体内には、冷却装置1、21、31に冷却風を供給するためのファンが設置されている。このとき、ファンから送風された冷却風の流れ方向が、受熱ブロック2、22、32表面に対して平行方向となるように、ファンと冷却装置1、21、31を設置する。なお、冷却装置31の場合には、さらに、放熱フィンピッチの大きい第1放熱フィン群38−1が冷却風の風上側となるように設置する。
The electrical components (hereinafter referred to as heating elements) are brought into contact with the heat receiving blocks 2, 22, 32 of the
次に、本発明のその他の実施態様例について説明する。上記第1実施形態例〜第3実施形態例では、第2ヒートパイプは、冷却風の流れ方向に対して直交方向に直線上に並べられたそれぞれの第1ヒートパイプすべてに対して熱的に接続されていたが、第2ヒートパイプを熱的に接続する第1ヒートパイプは、冷却装置に実装する複数の発熱素子の発熱状態に応じて、適宜選択可能である。たとえば、上記態様に代えて、前記直線上に並べられたそれぞれの第1ヒートパイプすべてではなく、このうち、発熱素子間の温度差が大きい受熱ブロックの領域に熱的に接続された一部の第1ヒートパイプ間に特定して、第2ヒートパイプを配置してもよい。また、第4実施形態例では、風上側に設けられた所定の第1ヒートパイプには、第2ヒートパイプは配置されていなかった、すなわち、第2ヒートパイプは熱的に接続されていなかったが、風上側に設けられた第1ヒートパイプを含めた、冷却風の流れ方向に対して平行方向に直線上に並べられたそれぞれの第1ヒートパイプすべてに対して、第2ヒートパイプが熱的に接続されていてもよい。 Next, other embodiments of the present invention will be described. In the first to third embodiment examples, the second heat pipe is thermally applied to all the first heat pipes arranged in a straight line in a direction orthogonal to the flow direction of the cooling air. Although connected, the 1st heat pipe which connects the 2nd heat pipe thermally can be suitably selected according to the exothermic state of a plurality of exothermic elements mounted in a cooling device. For example, instead of all the first heat pipes arranged on the straight line instead of the above-described aspect, some of the first heat pipes that are thermally connected to the region of the heat receiving block where the temperature difference between the heating elements is large A second heat pipe may be arranged specifically between the first heat pipes. In the fourth embodiment, the second heat pipe is not arranged in the predetermined first heat pipe provided on the windward side, that is, the second heat pipe is not thermally connected. However, for each of the first heat pipes arranged in a straight line in a direction parallel to the flow direction of the cooling air, including the first heat pipe provided on the windward side, the second heat pipe is heated. May be connected to each other.
上記第1実施形態例〜第3実施形態例では、第1ヒートパイプ群は冷却風の流れ方向に対して直交方向に複数列設けられ、第1ヒートパイプ群は冷却風の流れ方向に対して平行方向に交互に特定間隔ずらした状態としたが、第1ヒートパイプの配置関係はこれに限定されず、適宜選択可能である。例えば、上記配置関係に代えて、第1ヒートパイプ群は、冷却風の流れ方向に対して直交方向以外の所定の角度ずらした状態にて複数列並べてもよい。この場合、第2ヒートパイプは、第1ヒートパイプのU字形状の底部の長手方向に対して、その長手方向が直交方向以外の所定の角度、すなわち、冷却風の流れ方向に対して直交方向以外の所定の角度を有するよう配置してもよい。 In the first embodiment to the third embodiment, the first heat pipe group is provided in a plurality of rows in a direction orthogonal to the flow direction of the cooling air, and the first heat pipe group is formed with respect to the flow direction of the cooling air. Although the specific intervals are alternately shifted in the parallel direction, the arrangement relationship of the first heat pipes is not limited to this, and can be appropriately selected. For example, instead of the arrangement relationship, the first heat pipe group may be arranged in a plurality of rows in a state where the first heat pipe group is shifted by a predetermined angle other than the orthogonal direction with respect to the flow direction of the cooling air. In this case, the second heat pipe is perpendicular to the longitudinal direction of the U-shaped bottom portion of the first heat pipe, the longitudinal direction being a predetermined angle other than the orthogonal direction, that is, the cooling air flow direction. You may arrange | position so that it may have predetermined angles other than.
上記各実施形態例では、第1熱伝導部材及び第2熱伝導部材として、いずれもヒートパイプを用いたが、これに代えて、熱伝導性に優れた金属、例えば、25℃の熱伝導率が100W/(m・K)以上である、アルミニウム、銅などを用いてもよい。また、上記各実施形態例では、側面視U字状の第1ヒートパイプの底部であって、該底部の放熱フィン側に第2ヒートパイプを配置したが、これに代えて、該底部の放熱フィン側とは反対側に第2ヒートパイプを配置してもよく、該底部の放熱フィン側と該底部の放熱フィン側とは反対側との両方に第2ヒートパイプを配置してもよい。 In each of the above embodiments, the heat pipe is used as the first heat conducting member and the second heat conducting member, but instead, a metal having excellent heat conductivity, for example, heat conductivity at 25 ° C. Aluminum, copper, or the like having a power of 100 W / (m · K) or more may be used. Moreover, in each said embodiment, although the 2nd heat pipe was arrange | positioned in the bottom part of the 1st heat pipe of the U-shape by the side view, and this heat sink side of this bottom, it replaces with this and heat dissipation of this bottom part The second heat pipe may be disposed on the side opposite to the fin side, and the second heat pipe may be disposed on both the bottom side of the radiating fin side and the side of the bottom side opposite to the radiating fin side.
上記各実施形態例では、第1ヒートパイプの形状は、側面視U字状であったが、これ代えて、側面視L字状でもよい。また、上記各実施形態例では、放熱フィンは等間隔に配置されていたが、放熱フィンの間隔に適宜変化を設けてもよい。 In each of the above embodiments, the shape of the first heat pipe is a U shape when viewed from the side, but may be an L shape when viewed from the side instead. Moreover, in each said embodiment, although the radiation fin was arrange | positioned at equal intervals, you may provide a change suitably in the space | interval of a radiation fin.
発熱量の異なる発熱素子が複数実装されても、各発熱素子間の温度が均一化され、冷却されにくい発熱素子の発生を防止できるので、多種類の発熱素子を冷却する冷却装置、例えば、鉄道車両に搭載された多数の発熱体を強制空冷で冷却する冷却装置などの分野で利用価値が高い。 Even when a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts are mounted, the temperature between the heat generating elements is made uniform and the generation of heat generating elements that are difficult to be cooled can be prevented. Therefore, a cooling device that cools various types of heat generating elements, for example, railways The utility value is high in fields such as a cooling device that cools a large number of heating elements mounted on a vehicle by forced air cooling.
1、21、31、51 冷却装置
2、22、32、52 受熱ブロック
3、23、33、53 第1ヒートパイプ
5、25、35、55 第2ヒートパイプ
7、27、37、57 放熱フィン
8、28、38、58 放熱フィン群
1, 21, 31, 51
Claims (4)
前記受熱ブロックの表面に取り付けられた、前記複数の側面視U字状のヒートパイプの底部が、該表面に取り付けられた直線状ヒートパイプと当接されていることで該直線状ヒートパイプと熱的に接続され、該直線状ヒートパイプの長手方向が前記側面視U字状のヒートパイプの側面と直交する方向に設けられた該直線状ヒートパイプを介して前記複数の側面視U字状のヒートパイプが相互に熱的に接続されており、
前記側面視U字状のヒートパイプ及び前記直線状ヒートパイプが取り付けられていない前記受熱ブロックの裏面は、前記発熱素子を実装するための面であり、前記直線状ヒートパイプが、発熱量が相対的に多い前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視U字状のヒートパイプから、発熱量が相対的に少ない前記発熱素子の位置に対応した前記受熱ブロックの部位にて熱的に接続された前記側面視U字状のヒートパイプへ、前記受熱ブロックから伝達された熱が輸送されるように配置されることを特徴とする冷却装置。 A heat receiving block that can be thermally connected to a plurality of heat generating elements having different heat generation amounts, a plurality of side-view U-shaped heat pipes that are thermally connected to the heat-receiving block, and the plurality of side-view U-shaped heats A cooling device comprising a heat radiation fin thermally connected to a pipe , wherein a flow of cooling air is set in a direction parallel to the surface of the heat receiving block,
Said mounting et al is the surface of the heat receiving block, the plurality of bottom of the side view the U-shaped heat pipe, the linear heat pipe by being mounted et the contact a linear heat pipe to the surface and is thermally connected, the plurality of side view the U-through straight linear heat pipe provided in the direction in which the longitudinal direction of the linear heat pipe is orthogonal to the side surface of the side view the U-shaped heat pipe Shaped heat pipes are thermally connected to each other,
The back surface of the heat receiving block to which the U-shaped heat pipe and the linear heat pipe are not attached is a surface for mounting the heat generating element, and the linear heat pipe has a relative calorific value. From the U-shaped heat pipe that is thermally connected at the portion of the heat receiving block corresponding to the position of the heat generating element that is relatively large, it corresponds to the position of the heat generating element that generates a relatively small amount of heat. A cooling device , wherein the heat transferred from the heat receiving block is transported to the U-shaped heat pipe that is thermally connected to the heat receiving block .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012035333A JP5653950B2 (en) | 2011-06-21 | 2012-02-21 | Cooling system |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011137672 | 2011-06-21 | ||
JP2011137672 | 2011-06-21 | ||
JP2012035333A JP5653950B2 (en) | 2011-06-21 | 2012-02-21 | Cooling system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013030736A JP2013030736A (en) | 2013-02-07 |
JP5653950B2 true JP5653950B2 (en) | 2015-01-14 |
Family
ID=47787462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012035333A Active JP5653950B2 (en) | 2011-06-21 | 2012-02-21 | Cooling system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5653950B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104869791A (en) * | 2015-05-18 | 2015-08-26 | 鞍山鞍明实业有限公司 | Heat pipe radiating module for ship power supply |
KR20160008112A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤 | Light irradiation apparatus |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015156411A (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | 株式会社日立製作所 | Power converter and railway vehicle mounting the same |
JP6599379B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-10-30 | Hoya Candeo Optronics株式会社 | Heat dissipation device and light irradiation device including the same |
JP6423900B2 (en) * | 2016-03-31 | 2018-11-14 | Hoya Candeo Optronics株式会社 | Heat dissipation device and light irradiation device including the same |
JP6266044B2 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-24 | 古河電気工業株式会社 | Heat sink structure |
CN212673920U (en) * | 2017-12-28 | 2021-03-09 | 古河电气工业株式会社 | Heat radiator |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04225790A (en) * | 1990-12-27 | 1992-08-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Heat pipe type radiator and manufacture thereof |
JP3020790B2 (en) * | 1993-12-28 | 2000-03-15 | 株式会社日立製作所 | Heat pipe type cooling device and vehicle control device using the same |
JP2004254387A (en) * | 2003-02-19 | 2004-09-09 | Hitachi Ltd | Power converter |
-
2012
- 2012-02-21 JP JP2012035333A patent/JP5653950B2/en active Active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160008112A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤 | Light irradiation apparatus |
KR101985823B1 (en) | 2014-06-30 | 2019-06-04 | 호야 칸데오 옵트로닉스 가부시키가이샤 | Light irradiation apparatus |
CN104869791A (en) * | 2015-05-18 | 2015-08-26 | 鞍山鞍明实业有限公司 | Heat pipe radiating module for ship power supply |
CN104869791B (en) * | 2015-05-18 | 2017-04-26 | 鞍山鞍明实业有限公司 | Heat pipe heat dissipation module for ship power supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013030736A (en) | 2013-02-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5653950B2 (en) | Cooling system | |
JP4948625B2 (en) | Cooling device having a plurality of fin pitches | |
JP6117288B2 (en) | Cooling system | |
JP6349161B2 (en) | Liquid cooling system | |
US10809011B2 (en) | Heat sink | |
US20130175021A1 (en) | Servo amplifier with heat sink having two sets of heat-releasing plates perpendicular to each other | |
JP6358872B2 (en) | Boiling cooler for heating element | |
JP2008171840A (en) | Liquid-cooling heat sink and design method thereof | |
JP2006148047A (en) | Modularization radiator | |
WO2017047756A1 (en) | Heat sink | |
JP2007208116A (en) | Air-cooled cooler | |
TWI498519B (en) | Heat dissipating module | |
JP4177337B2 (en) | Heat sink with heat pipe | |
JP5148931B2 (en) | Heat pipe cooler | |
JP5653852B2 (en) | Cooling system | |
JP5654180B2 (en) | Cooling system | |
JP5589647B2 (en) | Cooling system | |
JP3198319U (en) | Radiator | |
JP2010118497A (en) | Heat exchanger equipped with fin with louvers | |
JP2010275872A (en) | Thermoelectric unit | |
JP7157591B2 (en) | heatsink | |
JP2014045134A (en) | Flow passage member, heat exchanger using the same, and semiconductor device | |
CN211352922U (en) | Novel radiator structure for photovoltaic inverter | |
TW201433252A (en) | Cooling apparatus and heat sink thereof | |
KR20120024157A (en) | Thermoelectric element module for vehicles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130621 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131009 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140123 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140212 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20140214 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140403 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140623 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140818 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140826 |
|
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: 20141104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141119 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5653950 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
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 |