JPWO2016194158A1 - 液冷冷却器、及び液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
内部に冷却液を流通させる冷却液通路を備えたジャケットと、少なくとも一つの発熱素子に直接または間接的に接触すると共に前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液に接触するヒートシンクとを備え、前記発熱体が発生した熱を前記ヒートシンクを介して前記冷却液に伝達して放熱するようにした液冷冷却器であって、
前記ヒートシンクは、前記発熱素子に直接または間接的に接触する部位から前記冷却液に接触する部位に至る間の熱抵抗が、前記冷却液の流通する方向の異なる位置との間で異なる値に設定されている、
ことを特徴とする。
内部に冷却液を流通させるジャケットと、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液に接触するヒートシンクとを備え、発熱体が発生した熱を前記ヒートシンクを介して前記冷却液に伝達して放熱するようにした液冷冷却器であって、
前記ヒートシンクは、
前記ジャケットの内部に対向する第1の面部を有するヒートシンクベース部材と、
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に設けられ、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液に接触する複数の放熱フィンと、
を備え、
前記複数の放熱フィンは、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液の下流側に向かって傾斜している、
ことを特徴とする。
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に、前記第1の面部から所定の寸法で突出するプレート状の放熱フィン領域を形成し、
所定間隔で配置した直径が異なる複数の円形刃を回転させ、前記放熱フィン領域を前記複数の円形刃により、前記第1の面部に対して傾斜した角度で同時に切削して前記複数の放熱フィンを形成する、
ことを特徴とする。
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に、前記第1の面部から所定の寸法で突出する互いに平行に配置された複数の突条体を形成し、
前記複数の突条体は、前記第1の面部に接して設けられ、前記第1の面部に対して所定方向に傾斜して傾斜突条部と、前記傾斜突条部に接して設けられ、前記第1の面部に対して直立する直立突条部とからなり、
前記複数の突条体を切削加工することにより、前記複数の放熱フィンを形成する、
ことを特徴とする。
以下、この発明の実施の形態1による液冷冷却器について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、この発明の実施の形態1による液冷冷却器の分解斜視図、図2は、この発明の実施の形態1による液冷冷却器の平面図、図3は、図2のW−W線に沿う矢視断面を模式的に示す説明図である。図1及び図3に示す矢印Aは、水等の冷却液の流通方向を示している。図1、及び図2に於いて、液冷冷却器100は、内部に冷却液を流通させるジャケットとしてのウォータージャケット7と、ヒートシンク40と、冷却液入口パイプ8と、冷却液出口パイプ9とを備えている。
R1U>R1D>R2U>R2D>R3U>R3D
Tw1U<Tw1D<Tw2U<Tw2D<Tw3U<Tw3D
Tc1U<Tc1D<Tc2U<Tc2D<Tc3U<Tc3D
となり、発熱素子間に温度差が生ずる筈である。
Tc1U=Tc2U=Tc3U
Tc1D=Tc2D=Tc3D
とすることが出来る。その結果、発熱素子間の温度のばらつきに起因する発熱素子の寿命のばらつきや、発熱素子の特性のばらつきが抑制される。
Tc1U=Tc1D、Tc2U=Tc2D、Tc3U=Tc3D
とすることが出来る。その結果、発熱素子内の温度差に起因する、発熱素子内部の電流分布の悪化、電流集中による発熱素子の局部過熱による破壊、短絡耐量の低下が抑制される。
(1)放熱フィンの放熱能力を冷却液の流通方向の下流側に向かって順次大きくする。
(2)ヒートシンクベース部材4の肉厚を冷却液の流通方向の下流側に向かって漸次薄くする。
(3)異種材料を接合してヒートシンクベース部材4を形成することにより、ヒートシンクベース部材4の熱伝導率を冷却液の流通方向の下流側に向かって漸次大きくする。
(4)熱伝導フィラーをヒートシンクベース部材4の材料に混合し、ヒートシンクベース部材4の熱伝導率を冷却液の流通方向の下流側に向かって漸次大きくする。
次に、この発明の実施の形態2による液冷冷却器について説明する。この発明の実施の形態2による液冷冷却器は、冷却液の流通方向の最も上流側に配置した発熱素子から最も下流側に配置した発熱素子に至るまでの間に於いて、冷却液の温度上昇に応じて冷却液通路の断面積を変化させたことを特徴としている。
次に、この発明の実施の形態3による液冷冷却器について説明する。この発明の実施の形態3による液冷冷却器は、冷却液の流通方向の最も上流側に配置した発熱素子から最も下流側に配置した発熱素子に至るまでの間に於いて、冷却液の温度上昇に応じて放熱フィンの高さを変化させるようにしたことを特徴とする。
次に、この発明の実施の形態4による液冷冷却器について説明する。この発明の実施の形態4による液冷冷却器は、冷却液の流通方向の最も上流側に配置した発熱素子から最も下流側に配置した発熱素子に至るまでの間に於いて、冷却液の温度上昇に応じて、放熱フィンが配置される領域の単位面積当たりの放熱フィンの個数を変化させることを特徴とする。
次に、この発明の実施の形態5による液冷冷却器について説明する。この発明の実施の形態5による液冷冷却器は、冷却液の流通方向の最も上流側に配置した発熱素子から最も下流側に配置した発熱素子に至るまでの間に於いて、冷却液の温度上昇に応じて、放熱フィンの1個当たりの体積を変化させたことを特徴とする。
次に、この発明の実施の形態6による液冷冷却器について説明する。この発明の実施の形態6による液冷冷却器は、放熱フィンを冷却液の流通方向の下流側に向かって傾斜したことを特徴としている。
次に、この発明の実施の形態7による液冷冷却器について説明する。この発明の実施の形態7による液冷冷却器は、放熱フィンの形状を、三角柱、四角柱、若しくは六角柱とし、個々の放熱フィンの側面が、隣接する他の放熱フィンの側面と平行に配置するようにしたことを特徴としている。その他の構成は、前述の実施の形態1の場合と同様である。
次に、この発明の実施の形態8による液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法について説明する。実施の形態8による液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法は、直径の異なる複数の円形刃を有する切削工具を用いて放熱フィンを製造することを特徴としており、前述の実施の形態1及び実施の形態2による液冷冷却器に於ける放熱フィンのように、放熱フィンがヒートシンクベース部材の第1の面部から冷却液の流通方向の下流側に向かって全体的に傾斜している場合の、液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法である。
前述の実施の形態8による液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法は、放熱フィンがヒートシンクベース部材の第1の面部から冷却液の流通方向の下流側に向かって全体的に傾斜している場合の、液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法に関するものであり、直径の異なる複数の円形刃を有する切削工具を用いて放熱フィンを製造することを特徴としている。しかしながら、円形刃の枚数を多くすると、直径が極めて大きい円形刃や直径が極めて小さい円形刃が必要となる。作業性を考慮すれば、直径が過度に大きい円形刃や直径が過度に小さい円形刃を用いることが出来ないので、実用上、直径の異なる円形刃の枚数には限度があり、従って、一度に加工できる溝の数は限定されることになる。
Claims (12)
- 内部に冷却液を流通させる冷却液通路を備えたジャケットと、少なくとも一つの発熱素子に直接または間接的に接触すると共に前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液に接触するヒートシンクとを備え、前記発熱体が発生した熱を前記ヒートシンクを介して前記冷却液に伝達して放熱するようにした液冷冷却器であって、
前記ヒートシンクは、前記発熱素子に直接または間接的に接触する部位から前記冷却液に接触する部位に至る間の熱抵抗が、前記冷却液の流通する方向の異なる位置との間で異なる値に設定されている、
ことを特徴とする液冷冷却器。 - 前記ヒートシンクの前記熱抵抗の値は、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液の下流側に向かって減少するように設定されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の液冷冷却器。 - 前記ヒートシンクの前記熱抵抗の値の減少は、前記冷却液の流通する方向に対して直交する方向に於ける前記冷却液通路の断面積を減少させることにより行われる、
ことを特徴とする請求項2に記載の液冷冷却器。 - 前記ヒートシンクは、前記冷却液に接触する複数個の放熱フィンを備え、
前記冷却液通路の前記断面積の減少は、前記冷却液の流通する方向に対して直交する方向に、前記複数個の放熱フィンの長さを増大させることにより行われる、
ことを特徴とする請求項3に記載の液冷冷却器。 - 前記ヒートシンクは、前記冷却液に接触する複数個の放熱フィンを備え、
前記冷却液通路の断面積の減少は、前記冷却液通路の単位面積当たりに配置される前記放熱フィンの個数を増大させることにより行われる、
ことを特徴とする請求項3に記載の液冷冷却器。 - 前記ヒートシンクは、前記冷却液に接触する複数個の放熱フィンを備え、
前記冷却液通路の断面積の減少は、前記放熱フィンの1個当たりの体積を増大させることにより行われる、
ことを特徴とする請求項3記載の液冷冷却器。 - 前記発熱体は、複数個設けられており、
前記ヒートシンクは、前記冷却液の流通する方向の異なる位置で個々の前記発熱素子に直接または間接的に接触しており、
前記ヒートシンクの前記異なる位置に於ける前記熱抵抗は、前記複数個の発熱素子の冷却優先順位に応じて、異なる値に設定されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の液冷冷却器。 - 内部に冷却液を流通させるジャケットと、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液に接触するヒートシンクとを備え、発熱体が発生した熱を前記ヒートシンクを介して前記冷却液に伝達して放熱するようにした液冷冷却器であって、
前記ヒートシンクは、
前記ジャケットの内部に対向する第1の面部を有するヒートシンクベース部材と、
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に設けられ、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液に接触する複数の放熱フィンと、
を備え、
前記複数の放熱フィンは、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液の下流側に向かって傾斜している、
ことを特徴とする液冷冷却器。 - 前記放熱フィンは、三角柱、四角柱、若しくは六角柱により構成され、
前記放熱フィンの側面は、隣接する他の放熱フィンの側面に対して平行である、
ことを特徴とする請求項8に記載の液冷冷却器。 - 前記放熱フィンは、
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に接し、前記ジャケットの内部を流通する前記冷却液の下流側に向かって傾斜する傾斜部と、
前記傾斜部から前記第1の面部に対して直立する直立部と、
を備えている、
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の液冷冷却器。 - 請求項8又は9に記載の液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法であって、
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に、前記第1の面部から所定の寸法で突出するプレート状の放熱フィン領域を形成し、
所定間隔で配置した直径が異なる複数の円形刃を回転させ、前記放熱フィン領域を前記複数の円形刃により、前記第1の面部に対して傾斜した角度で同時に切削して前記複数の放熱フィンを形成する、
ことを特徴とする液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法。 - 請求項10に記載の液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法であって、
前記ヒートシンクベース部材の前記第1の面部に、前記第1の面部から所定の寸法で突出する互いに平行に配置された複数の突条体を形成し、
前記複数の突条体は、前記第1の面部に接して設けられ、前記第1の面部に対して所定方向に傾斜して傾斜突条部と、前記傾斜突条部に接して設けられ、前記第1の面部に対して直立する直立突条部とからなり、
前記複数の突条体を切削加工することにより、前記複数の放熱フィンを形成する、
ことを特徴とする液冷冷却器に於ける放熱フィンの製造方法。
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