JP2018031550A - Heat radiator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、機器の内部に配置された電子・電気部品を冷却する放熱装置に関する。 The present invention relates to a heat dissipation device that cools electronic / electrical components arranged inside an apparatus.
電気・電子分野等に搭載されている半導体素子等の部品は、発熱を伴う部品であり、温度による劣化を防ぐ必要性がある。このような熱源である素子の温度を下げるために、ヒートシンク等の放熱装置が発熱素子上に取り付けられ、周辺空気へと放熱するのが一般的である。 Components such as semiconductor elements mounted in the electric / electronic field are components that generate heat and need to prevent deterioration due to temperature. In order to lower the temperature of the element which is such a heat source, a heat radiating device such as a heat sink is generally mounted on the heat generating element and radiates heat to the surrounding air.
図8に示されるように、このような放熱装置100は、主にアルミ合金等の熱伝導率の高い素材で形成された6面体である筐体200を備えており、素子110を内部の所定の面上に配置させている。筐体200内の素子110には、アルミ合金等の熱伝導率の高い素材で形成された板状の放熱部材300が当接しており、この放熱部材300から熱が筐体200内の空気へと伝熱され、この温められた空気は筐体200の各内壁面から伝熱されて、筐体200の外部の空気へと伝熱されるようになっている。
As shown in FIG. 8, such a
しかし、このような放熱装置は、熱が空気を媒介にして筐体に伝熱されるため、特に所定の面に配置された発熱素子と対向する面には、その距離から伝熱しにくく、冷却効率が低いという問題があった。 However, in such a heat dissipation device, heat is transferred to the housing through the air, so that it is difficult to transfer heat from that distance, especially on the surface facing the heating element arranged on a predetermined surface, and cooling efficiency There was a problem of low.
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、熱源から筐体に効率よく伝熱を行うことができる放熱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a heat dissipation device capable of efficiently transferring heat from a heat source to a housing.
前記課題を解決するために、本発明の放熱装置は、
少なくとも1面に開口部を備えて熱源を覆う筐体と、該筐体内に配置されるヒートパイプとを備え、前記開口部はアルミ合金等で形成された蓋体により閉塞可能となっており、
前記ヒートパイプは、内部に冷媒が封入されるとともに、該冷媒の環流機構を有し、長手方向の一部で構成される受熱部が前記熱源に、当該ヒートパイプの外周面が前記蓋体の裏面に当接していることを特徴としている。
この特徴によれば、ヒートパイプの受熱部で加熱された冷媒は液体から気体へと状態変化し、この状態変化の際に生じる蒸発圧力により気体はヒートパイプの長手方向へ移動され、冷媒の環流機構により再度受熱部へと戻る。この機能を利用し、熱源からの熱をヒートパイプの外周面と当接する蓋体に効率的に移動させて筐体外部へ放熱させることができ、冷却効率が高い。
In order to solve the above-described problem, the heat dissipation device of the present invention includes:
A housing that includes an opening on at least one surface and covers a heat source, and a heat pipe disposed in the housing, the opening can be closed by a lid formed of aluminum alloy or the like,
The heat pipe is filled with a refrigerant and has a recirculation mechanism for the refrigerant. A heat receiving portion constituted by a part in the longitudinal direction is the heat source, and an outer peripheral surface of the heat pipe is the lid body. It is in contact with the back surface.
According to this feature, the state of the refrigerant heated at the heat receiving portion of the heat pipe changes from a liquid to a gas, and the gas is moved in the longitudinal direction of the heat pipe by the evaporation pressure generated at the time of the state change. The mechanism returns to the heat receiving part again. Utilizing this function, the heat from the heat source can be efficiently transferred to the lid contacting the outer peripheral surface of the heat pipe to be dissipated to the outside of the housing, and the cooling efficiency is high.
前記ヒートパイプは、1本で略コイル状に整形された蛇行細管型であり、該ヒートパイプは前記受熱部で束ねられており、前記蓋体の裏面に前記外周面が複数箇所で当接していることを特徴としている。
この特徴によれば、蛇行細管型であるヒートパイプ内では、気体の冷媒と液体の冷媒とが同方向へと流れるため、長距離即ち1本のヒートパイプの長手方向に渡って大量の熱を運ぶことができ、蓋体全体に効率的に熱を行き届かせることができる。
The heat pipe is a meandering tubule shape shaped into a substantially coil shape by one, the heat pipe is bundled at the heat receiving portion, and the outer peripheral surface is in contact with the back surface of the lid at a plurality of locations. It is characterized by being.
According to this feature, a gas refrigerant and a liquid refrigerant flow in the same direction in a heat pipe of a meandering capillary type, so that a large amount of heat is generated over a long distance, that is, in the longitudinal direction of one heat pipe. It can be carried and heat can be efficiently distributed to the entire lid.
前記ヒートパイプは、該ヒートパイプを構成するアルミ又はアルミ合金により形成される中空の管部材の内部に、空間を仕切る隔壁が長手方向に渡り形成されており、前記蓋体の裏面に複数箇所配置される固定部材により長手方向に渡り前記蓋体に対して押圧固定されていることを特徴としている。
この特徴によれば、ヒートパイプを構成する管部材が変形させ易いアルミ又はアルミ合金により形成されていることに加え、管部材が長手方向に渡り内部を仕切る隔壁により径方向の強度が高められていることから、管部材の径方向の塑性変形を防止しながら、蓋体の裏面に沿わせて管部材を長手方向に渡り当接させることができ、高い伝熱効率でヒートパイプから熱交換部材へ伝熱させることができる。
In the heat pipe, a partition wall that partitions the space is formed in the inside of a hollow tube member formed of aluminum or an aluminum alloy constituting the heat pipe, and is arranged at a plurality of positions on the back surface of the lid body. It is characterized by being pressed and fixed to the lid body in the longitudinal direction by a fixing member.
According to this feature, in addition to the tube member constituting the heat pipe being formed of aluminum or an aluminum alloy that is easily deformed, the strength of the radial direction is increased by the partition wall that partitions the tube member in the longitudinal direction. Therefore, the pipe member can be brought into contact with the back surface of the lid body in the longitudinal direction while preventing the plastic deformation of the pipe member in the radial direction, and from the heat pipe to the heat exchange member with high heat transfer efficiency. Heat can be transferred.
前記隔壁は、前記管部材の内部を複数の空間に仕切る断面形状であることを特徴としている。
この特徴によれば、管部材の周方向に渡り、径方向の塑性変形を防止できる。
The partition wall has a cross-sectional shape that partitions the inside of the pipe member into a plurality of spaces.
According to this feature, plastic deformation in the radial direction can be prevented over the circumferential direction of the pipe member.
前記隔壁は、前記管部材の内部を4つに仕切る断面略十字形状であることを特徴としている。
この特徴によれば、管部材の径方向への強度が高く、隣接する放熱部材を積層した際に、管部材の変形を確実に防止することができる。
The partition is characterized by having a substantially cross-shaped cross section that partitions the inside of the pipe member into four.
According to this feature, the strength of the pipe member in the radial direction is high, and deformation of the pipe member can be reliably prevented when the adjacent heat radiating members are stacked.
本発明に係る放熱装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION The form for implementing the thermal radiation apparatus which concerns on this invention is demonstrated below based on an Example.
実施例に係る放熱装置につき、図1から図7を参照して説明する。 The heat radiating device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
図1及び図2に示されるように、放熱装置1は、筐体2と熱移動装置3とにより主に構成されている。筐体2は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料により成る1面に開口部4aを備える筐体本体4と、開口部4aを閉塞する蓋体5とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the heat radiating device 1 is mainly composed of a housing 2 and a
蓋体5は、板状の基面部6と基面部6から上方に複数立ち上がる放熱フィン7,7,…とにより構成されており、ネジ10,10,…により筐体本体4の開口部4aを構成する側壁上縁4b,4b,…に固定されている。
The
図2及び図3に示されるように、筐体本体4は、略直方体形状であり、内部に熱移動装置3が内包されている。熱移動装置3は、ヒートパイプ8と、ヒートパイプ8の胴部を一体に結束する受熱板9と、この受熱板9が接する熱源である素子11とが内包されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the housing body 4 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and the
放熱装置1は、熱移動装置3のヒートパイプ8と接する熱源である素子11から伝達された熱を、ヒートパイプ8に充填された作動流体の移動によりヒートパイプ8の長手方向に移動させ、更にヒートパイプ8の外周面3a(図3参照)に当接する蓋体5に熱を伝熱させ、表面積の大きく、かつ放熱に適した素材により形成された蓋体5から外気に熱を熱伝達させて効果的に放熱を行うことを目的としたものである。尚、放熱装置1はファン等の送風手段を用いて強制対流によって放熱される態様であってもよいし、送風手段を用いずに自然対流によって放熱される態様であってもよい。
The heat dissipation device 1 moves the heat transmitted from the
ヒートパイプ8は、始端から終端まで略コイル状に整形された1本のヒートパイプであり、ヒートパイプ8の胴部が受熱板9内に埋設されるようにして複数本が一体に結束されており、結束されたヒートパイプ8の一部と受熱板9とで受熱部12が構成されている。尚、ヒートパイプ8の受熱部12と対向する部位(図では筐体本体4の開口部4a側)が略放射状に拡げられた状態で、後に詳述する固定部材13を用いて蓋体5に固定されており、蓋体5と共に放熱部を構成している。
The
また、図3に示されるように、ヒートパイプ8の受熱部12と対向する部位、即ち蓋体5の裏面6bと対向する部位は、蓋体5の長さ方向に渡り配置されており、蓋体5との当接面積が確保されている。
Further, as shown in FIG. 3, the portion of the
また、ヒートパイプ8は所謂、蛇行細管型でありヒートパイプ8内では、気体の冷媒と液体の冷媒とが同方向へと流れるため、長距離即ち1本のヒートパイプ8の長手方向に渡って大量の熱を運ぶことができるようになっている。
Further, the
図4に示されるように、固定部材13は、所謂サドルバンドであり、半円状の湾曲部13aと、湾曲部13aの左右から平板状に延出する固定片13b,13bと、を備えて構成されており、図3に示されるように、ヒートパイプ8の長手方向に2箇所所定距離離間して配置されている。固定片13b,13bには、それぞれ後述する固定ネジ15,15と螺合する孔13c,13cが穿設されている。
As shown in FIG. 4, the
図5,図6に示されるように、固定片13b,13bに設けられた孔13c,13cは、蓋体5の基面部6を上下に貫通して所定距離離間して複数穿設された孔部6a,6a,…と対応する位置に配置される。上方から固定ネジ15,15が孔部6a,6aを挿通し、先端部が孔13c,13cと螺合し、この螺合により固定部材13が基面部6と相対的に近接される構造となっている。尚、孔部6a,6a,…は、放熱フィン7,7,…の間に形成されている(図3参照)。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図1及び図3に示されるように、ヒートパイプ8における蓋体5の裏面6bと対向する部位は、放熱フィン7,7,…とそれぞれ直交して配置されており、ヒートパイプ8の長手方向に移動される熱を放熱フィン7,7,…に効率よく伝熱させることができることに加え、複数本のヒートパイプ8における蓋体5の裏面6bと対向する部位がそれぞれ全ての放熱フィン7,7,…と交差するため、偏りなく放熱フィン7,7,…に伝熱させることができる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the portions of the
湾曲部13a上に配置されたヒートパイプ8は、前述した固定部材13と基面部6との近接により、その外周面3aが蓋体5の基面部6の下端面に押圧支持されることになる。このとき、ヒートパイプ8の外周面3aは、固定部材13の湾曲部の長手方向に渡って蓋体5の基面部6の裏面6bに押圧支持される(図7参照)ため、ヒートパイプ8の外周面3aを基面部6の裏面6bの形状に沿わせ易く、ヒートパイプ8から蓋体5への効率のよい伝熱に必要な接触面積を確保することができる。
The
図4に示されるように、ヒートパイプ8には、配管本体30の内部を仕切る隔壁31,31,31,31が、配管本体30の中心軸から配管本体30の内周面30aにかけて放射状に設けられている。これら隔壁31,31,31,31によりヒートパイプ8の径方向への強度が高められている。そのため、固定ネジ15と固定部材13の孔13cとの螺合による固定部材13と基面部6との近接の際にヒートパイプ8の径方向に掛かる押圧力によっても、ヒートパイプ8がつぶれにくくなっており、ヒートパイプ8内に充填された作動流体の流動を阻害しないようになっている。
As shown in FIG. 4, the
また、隔壁31,31,31,31によりヒートパイプ8の断面形状が保持されるため、大きい曲率で湾曲させてもヒートパイプ8がつぶれにくく、ヒートパイプ8を筐体2の内部形状に合わせてコンパクトな形状とすることができる。尚、これら隔壁31,31,31,31は、配管本体30の長手方向の大部分に渡り設けられているが、これに限らず、例えば配管本体30の長手方向において固定部材13と基面部6とに挟まれる位置以外では省略されてもよい。
Moreover, since the cross-sectional shape of the
また、ヒートパイプ8は、蛇行細管型であるため内部に所謂ウィックを持たない構造であり、どの方向に湾曲させても冷媒の移動が妨げられることがない。そのため、1本のヒートパイプを筐体2の形状に合わせて略コイル状に成形させることができる。
Moreover, since the
また、図5及び図6に示されるように、固定ネジ15は蓋体5の外側から孔部6aから挿入され、筐体2の内側の固定部材13を蓋体5の内側に固定できる構造となっている。そのため、組み立て時には、ヒートパイプ8を挟んだ状態で固定部材13を固定ネジ15により蓋体5の基面部6に仮固定し、蓋体5を筐体本体4に固定した後に固定ネジ15を増し締めすることで、ヒートパイプ8を基面部6の裏面6bに押圧させることができる。これによれば、筐体2の形状に合わせてコンパクトにヒートパイプ8を整形可能であることに加え、基面部6の裏面6bの全体に渡ってヒートパイプ8の外周面3aを当接させることで、蓋体5全体に効率的に熱を行き届かせることができる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the fixing
また、反対に素子11のメンテナンス時等の放熱装置1の分解時には、固定部材13と蓋体5との固定を解き、蓋体5を筐体本体4から取り外すことで、素子11にアクセスすることができる。
On the other hand, when the heat dissipation device 1 is disassembled during maintenance of the
また、ヒートパイプ8はアルミ合金で形成されて形状を変形させ易いことに加え、内部に隔壁31,31,31,31を備えて座屈し難い構造であることから、メンテナンス時にヒートパイプ8を完全に取り去った後に、同様のヒートパイプ8を所定の形状に整形し直すことで再利用することができ、コスト安となる。
In addition, the
また、1本のヒートパイプ8を略コイル状に整形して筐体2内に配置することから、ヒートパイプ8の長手方向に渡り移動する熱が、ヒートパイプ8の周辺空気に一部伝熱されることになり、ヒートパイプ8がそれぞれ近接する筐体本体4の各内壁への伝熱効率が高く、筐体2全体での冷却効果が高められている。
In addition, since one
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and modifications and additions within the scope of the present invention are included in the present invention. It is.
例えば、前記実施例におけるヒートパイプ8は、1本のヒートパイプが、筐体2内で略コイル状に整形されて配置されているが、ヒートパイプの数はこれに限らず、例えば短尺の複数本のヒートパイプの一端を受熱板9で結束し、他端をそれぞれ蓋体5に対して固定してもよい。
For example, the
また、前記実施例において放熱装置1の組み立ては、ヒートパイプ8を挟んだ状態で固定部材13を固定ネジ15により蓋体5の基面部6に仮固定し、蓋体5を筐体本体4に固定した後に固定ネジ15を増し締めすることで、ヒートパイプ8を基面部6の裏面6bに押圧させる態様で説明したが、この態様に限らず、例えば、予め固定ネジ15を増し締めした状態で蓋体5を筐体本体4に固定してもよい。
In the embodiment, the heat radiating device 1 is assembled by temporarily fixing the fixing
また、筐体本体4に形成された開口部4aは、素子11が配置される面と対向する面に形成されることに限らず、例えば、図3における左右の側壁のいずれかに左右方向に形成されていてもよい。
Further, the
また、ヒートパイプは、前記実施例のように、配管本体30の内部を4つに仕切る隔壁を備えた構造のものに限らず、例えば、配管本体30の内部を3つに仕切る構成でもよいし、短尺の複数のヒートパイプを用いる場合には、曲率の大きい湾曲を必要としないため仕切る構造を備えないものであってもよい。
Further, the heat pipe is not limited to a structure having a partition wall that divides the inside of the
また、ヒートパイプ8における蓋体5の裏面6bと対向する部位は、放熱フィン7,7,…とそれぞれ直交して配置される構成に限らず、例えば放熱フィン7,7,…とそれぞれ並行に配置されていてもよいし、それぞれ斜めに交差して配置される構成でもよい。
Moreover, the part facing the
1 放熱装置
2 筐体
3 熱移動装置
3a 外周面
4 筐体本体
4a 開口部
5 蓋体
6 基面部
6b 基面部裏面
6a,6a,… 孔部
7,7, 放熱フィン
8 ヒートパイプ
9 受熱板
10,10, ネジ
11 素子
12 受熱部
13 固定部材
13a 湾曲部
13b,13b 固定片
13c,13c 孔
15 固定ネジ
30 配管本体
30a 内周面
31,31,… 隔壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat radiating device 2 Housing | casing 3
Claims (5)
前記ヒートパイプは、内部に冷媒が封入されるとともに、該冷媒の環流機構を有し、長手方向の一部で構成される受熱部が前記熱源に、当該ヒートパイプの外周面が前記蓋体の裏面に当接していることを特徴とする放熱装置。 A housing that includes an opening on at least one surface and covers a heat source, and a heat pipe disposed in the housing, the opening can be closed by a lid formed of aluminum alloy or the like,
The heat pipe is filled with a refrigerant and has a recirculation mechanism for the refrigerant. A heat receiving portion constituted by a part in the longitudinal direction is the heat source, and an outer peripheral surface of the heat pipe is the lid body. A heat dissipating device that is in contact with the back surface.
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