JPH0715959B2

JPH0715959B2 - 放熱フイン

Info

Publication number: JPH0715959B2
Application number: JP4684387A
Authority: JP
Inventors: 禎三藤井; 清暉浅井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-03
Filing date: 1987-03-03
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: JPS63213951A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、制御用素子等の熱源によつて生じた熱を冷却
用冷媒に伝熱放出する放熱フインに係り、特に、伝熱及
び放熱時の熱抵抗が小さく高効率な放熱フインに関す
る。

＜従来の技術＞放熱フイン、例えば電車用制御装置等に設けられ、大電
力GTO素子等の発熱体によつて生じた熱を冷媒に伝熱放
出する放熱フインは、GTO素子の熱的破壊から当該GTO素
子等自身を守り、基本性能を確保して連続運転を続行さ
せるための重要な熱回路部品であり、この放熱フインの
熱抵抗が熱回路の特性を大きく左右する。

第６図、第７図に示すものは、上記のような観点から高
効率な、すなわち熱抵抗の小さい放熱フインとして提案
されたもので、第６図は全体斜視図、第７図は要部拡大
斜視図である。これらの図に示す放熱フイン16は、熱伝
導率の高い素材の放熱面に、特殊表面加工を施してあ
る。すなわちその表面に、寸法のきわめて小さいトンネ
ル17と、このトンネル17に連通する細孔18とを形成し、
いわゆる“サーモエクセル”加工を施してあり、これに
より放熱効率を高め、熱抵抗を小さくする試みがなされ
れている。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかしながら、上述した従来の放熱フイン16は、冷媒と
の接触面、すなわち放熱面を平面的に形成するに過ぎ
ず、したがつて、大きな放熱面積を得る上で限界があ
る。つまり、大きな放熱面積を得るためには放熱フイン
16そのものを大きく形成しなければならず、装置全体が
非常に大型になる。

また、この放熱フイン６を大きくすると、当該放熱フイ
ン16の内部の伝熱抵抗により熱抵抗が上昇し、結局、大
容量GTO素子等の発熱量の大きな部品に対する冷却用に
は活用することが困難である。なお、“サーモエクセ
ル”加工を施した上記放熱フイン16の熱抵抗は、約0.1
℃/Wとなる。

また、上記した“サーモエクセル”加工自体が特殊加工
であるため、多大な製作工数を要し、量産性が乏しく、
製作原価が高くなるという問題もある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、大型化を招かず、熱抵抗を抑
制でき、しかも製作が容易で量産性に優れた放熱フイン
を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞この目的を達成するために本発明は、表面及び裏面のそ
れぞれに溝を有する複数の放熱板を積層し、これらの放
熱板を貫通する貫通穴を形成するとともに、該貫通穴の
寸法より若干大きい外殻寸法を有し、しかも上述した放
熱板と同等以上の熱膨張率を有するピンを該貫通穴に嵌
入させ、放熱板のそれぞれれの対向面を互いに密着させ
て一体化させた構成にしてある。

＜作用＞本発明は以上のように構成してあることから、放熱面を
立体的に形成でき、したがつて大きな放熱面積を比較的
小型に形成して得ることができ、また１つの放熱板当り
の熱抵抗が小さく、これらの放熱板どうしを密着させる
ようにしてあることから全体の熱抵抗を抑制でき、ま
た、放熱板の表裏面に溝を形成し、これらの放熱板を貫
通する貫通穴を形成し、これらの放熱板を一体化させる
かしめ用のピンを上述の貫通穴に嵌入するだけであるの
で製作が容易で、優れた量産性を得ることができる。

＜実施例＞以下、本発明の放熱フインを図に基づいて説明する。

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示す説明図で、第
１図はこの実施例の配置形態の一例を示す側断面図、第
２図はこの実実施例の全体構成を示す斜視図、第３図は
第２図のＡ部分を拡大して示す斜視図、第４図は要部平
面図、第５図は側断面図である。

第１図に示す冷却ユニツト４は、タンク６に冷媒５を収
容してあり、この冷媒５中に発熱量の比較的大きな素子
７と、この素子７に連設される後述の放熱フイン１を浸
漬させてあり、放熱フイン１を支持するガイドバー８、
このガイドバー８を締結するボルト９、及びナツト10か
らなるスタツク11を、タンク６の上部に配置したふた12
を介して保持させるようにしてある。

上述の放熱フイン１は、第５図等に例示するように、熱
伝導性の比較的高い素材例えば純銅からなる複数の放熱
板２を積層してあり、これらの放熱板２を貫通する貫通
穴15を形成し、放熱板２の互いの対向面が密着するよう
にして、すなわち互いの対向面間に熱抵抗となるすき間
を生じない状態にしておいて、これらの貫通穴15の寸法
より若干大きい外殻寸法すなわち外径寸法を有し、しか
も放熱板２の熱膨張係数と同等以上の熱膨張係数を有す
るピン３をこれらの貫通穴15に嵌入して、一体化させて
ある。なお、ピン３と貫通穴15との寸法関係は、放熱フ
イン１の使用温度範囲で、放熱板２間に一定に面圧を確
保しうる締め代の関係に設定してある。また、上記した
放熱板２のそれぞれは、表面および裏面に板厚の1/2以
上の深さを有する溝13a、13bを形成してあり、これらの
溝13a、13bは第４図に示すように互いに直交するように
配置してあり、これらの溝13a、13bが交差する交点に、
溝13a、13bに連通する連通穴14を形成してある。また、
上述の放熱板２は隣り合う対向面のそれぞれの溝13a、1
3bが互いに直交するように積層してある。

上述した放熱フイン１を備えた第１図に示す冷却ユニツ
ト４にあつては、素子７で発生した熱が放熱フイン１に
伝熱され、この放熱フインを形成する放熱板２の溝13
a、13bを含む表裏面、連通穴14を含む面によつて形成さ
れる放熱面により冷媒５に放熱される。放熱をうけた冷
媒５は温度上昇し、蒸発し、冷却ユニツト４外へ取出さ
れ、図示しない凝縮器を介して外気に放熱され、再度、
低温の液体となつてタンク６内に戻るという循環をくり
返す。このようにして素子７は冷却される。

上記のように構成してある放熱フイン１にあつては、上
述のように溝13a、13b、連通穴14等によつて放熱板２の
表面、裏面及び板厚方向に立体的に放熱面を形成でき、
したがつて大きな放熱面積を比較的小型に形成して得る
ことができる。

また、放熱板２間がすき間を生じることなく密着するよ
うにピン３を介して放熱板２を一体に積層してあること
から、全体の熱抵抗を抑制できる。

また、この放熱フイン１は、放熱板２の表裏面に溝13
a、13bを形成し、これらの放熱板２に貫通穴15を形成
し、かしめ用のピン３を貫通穴15に嵌入するだけでるの
で、製作が容易であり、優れた量産性を確保できる。

また、放熱板２が純銅から成るので、この放熱フイン１
を素子７の電気的接合用コネクタとして兼用することが
できる。

なお、上記した実施例にあつては、放熱板２の溝13a、1
3bが交わる交点に連通穴14を形成してあるが、この連通
穴14を設けない構成とすることもできる。

また、上記実施例にあつては、放熱板２の溝13a、13bが
互いに直交するように設けてあるが、本発明はこれに限
らず、直交しない形態に形成してもよい。

また、上記では、隣り合う放熱板２の対向面の溝13a、1
3bが互いに直交するようになつているが、これらは互い
に直交しないようにしてもよい。

また、上記では、放熱板２の溝13a、13bの深さを板厚の
1/2以上に設定してあるが、溝13a、13bの一方を、ある
いは双方を、板厚の1/2よりも小さい深さにするように
してもよい。

＜発明の効果＞本発明の放熱フインは、上記のように構成してあること
から、大型化を招かず、したがつて、この放熱フインが
装着される冷却ユニツトの小型化を図ることができ、ま
た伝熱及び放熱時の熱抵抗を抑制でき、したがつて従来
に比べて高効率化を図ることができ、また、従来に比べ
て製作が容易で製作工数が少なくて済み、量産性に優
れ、したがつて製作原価が安くて済む効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の放熱フインの一実施例を示す
説明図で、第１図はこの実施例の配置形態の一例を示す
側断面図、第２図はこの実施例の全体構成を示す斜視
図、第３図は第２図のＡ部分を拡大して示す斜視図、第
４図は要部平面図、第５図は側断面図、第６図及び第７
図は従来の放熱フインを示す説明図で、第６図は全体斜
視図、第７図は要部拡大斜視図である。１……放熱フイン、２……放熱板、３……ピン、４……
冷却ユニツト、13a、13b……溝、14……連通穴、15……
貫通穴。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換をおこなう放熱フインにおいて、表
面及び裏面のそれぞれに溝を有する複数の放熱板を積層
し、これらの放熱板を貫通する貫通穴を形成するととも
に、該貫通穴の寸法より若干大きい外殻寸法を有し、し
かも上記放熱板と同等以上の熱膨張率を有するピンを該
貫通穴に嵌入させ、上記放熱板のそれぞれの対向面を互
いに密着させて一体化したことを特徴とする放熱フイ
ン。
【請求項２】放熱板の表面の溝と裏面の溝とを互いに交
差するように設けるとともに、これらの溝の交差によつ
て形成される交点に、これらの溝を互いに連通させる連
通穴を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の放熱フイン。
【請求項３】放熱板の表面の溝と裏面の溝とを互いに直
交するように形成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の放熱フイン。
【請求項４】隣接される放熱板のそれぞれの対向面に形
成される溝を互いに直交するように、これらの放熱板を
配置することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
放熱フイン。