JP2005236156A - 放熱機能を持つ筐体 - Google Patents
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Abstract
【構成】この発明による放熱機能を持つ筐体1は、直方体状の外形の有底筒状体でその底部部分に壁部21が形成されている筐体部2、壁部21の中央部に鋳込み法により配設された放熱体3、複数の放熱フィン99および8を備え、放熱体3を除いてはADC12材を用いて一体にダイキャスト成形されている。放熱体3は6063材を用いて押出し成形により製作され、一体に形成された基部と複数の放熱フィン33とを有している。放熱フィン33では放熱フィン高さを従来例よりも高く、放熱フィン厚さT1を従来例よりも薄くし、放熱フィンピッチP1を従来例の場合の1/2にしている。
【選択図】 図1
Description
以下、図6〜図8により従来例の放熱機能を持つ筐体を説明する。ここで図6は従来例の放熱機能を持つ筐体を示す斜視図であり、図7は図6におけるP―P断面図であり、図8は図7におけるR―R断面図である。図6〜図8において、9は、筐体部91と複数の放熱フィン99とを備えた従来例の放熱機能を持つ筐体である。筐体部91は直方体状の外形を持つ有底筒状体としての形状を有し、その底部に当たる壁部92と四周を巡る側壁部94とで囲まれた収容空間95に半導体素子などの発熱体(不図示)や、発熱体が半導体素子の場合には、この半導体素子の制御用などの関連部材(不図示)などが収容される。壁部92の収容空間95側の面には発熱体を装着する装着面93が形成されており、壁部92の収容空間95に対する反対側の面には複数の放熱フィン99が一体に形成されている。
(ロ)壁部92などの壁部の単位面積当たり放熱能力を増大させるには、壁部に形成する放熱フィン(放熱フィン99など)の相互間隔(ピッチ)の短縮化による放熱フィン枚数の増加や放熱フィンの高さの増大により放熱面積の増大を図る必要がある。しかし、アルミニウム合金ダイキャスト成形により製作される壁部では、放熱フィンピッチ(N)と放熱フィン高さ(L)との間には、トング比(L/N)≦5を満足しなければならないとの制約条件が有り、また、抜き勾配(θ)を1度以上にする必要が有るとの制約もある{N,Lおよびθについては図9(図7のS部と同等部位を示した説明図)を参照。}。
1)発熱体を収容しこの発熱体で発生した熱を除去する放熱部が形成されたアルミニウム合金ダイキャスト成形用材製の壁部を有する放熱機能を持つ筐体において、前記壁部の前記発熱体の装着部と前記放熱部の少なくとも主要部とを含む部位に、アルミニウム合金ダイキャスト成形用材よりも高い熱伝導率を持つアルミニウム系材料が用いられた放熱体を備え、この放熱体は前記壁部がダイキャスト成形される際に一体に鋳込まれること、または、
2)前記1項に記載の手段において、前記放熱体に用いられるアルミニウム系材料はアルミニウム合金押出し成形用材であり、前記放熱体は押出し成形により形成されること、または、
3)発熱体を収容しこの発熱体で発生した熱を除去する放熱部が形成されたアルミニウム合金ダイキャスト成形用材製の壁部を有する放熱機能を持つ筐体において、前記壁部の前記発熱体の装着部が形成される部位にこの発熱体を装着するための装着面および放熱体を取付けるための取付面とを有してアルミニウム合金押出し成形用材と同等もしくはそれよりも高い熱伝導率を持つアルミニウム系材料が用いられた取付用部材を備えると共に、この取付用部材の取付面に取付けられた前記放熱体とを備え、前記取付用部材は前記壁部がダイキャスト成形される際に一体に鋳込まれ、前記放熱体は前記壁部に鋳込まれた取付用部材に取付けられること、さらにまたは、
4)前記3項に記載の手段において、前記放熱体に用いられる材料はアルミニウム合金押出し成形用材であり、前記放熱体は押出し成形により形成されることにより達成される。
(1)前記課題を解決するための手段の項の第(1)項,第(2)項による構成とすることで、放熱体は、例えば、押出し成形によって製作され、その用材としては6063材などのアルミニウム合金押出し成形用材が用いられる。押出し成形によって製作された放熱体の放熱フィンは、ダイキャスト成形によって製作される放熱フィンの場合とは異なってトング比や抜き勾配による制約を受けないことから、そのフィン形状としては放熱フィン高さを従来例の放熱フィンの場合よりも高く、放熱フィン厚さを従来例の放熱フィンの場合よりも薄くできる。さらに、この発明による放熱フィンでは、放熱フィン厚さを従来例の放熱フィンの場合よりも薄く,抜き勾配無しでできることから、放熱フィンピッチを、例えば、従来例の放熱フィンの場合の1/2にできる。これ等のことにより、放熱体の放熱面積を従来例の場合よりも大幅に増大することが可能になる。
(2)前記課題を解決するための手段の項の第(3)項,第(4)項による構成とすることで、放熱体が筐体部のダイキャスト成形工程に直接に関わらずに済むのでその形状・寸法・用材・構成などの自由な設定が可能になる。このことにより、例えば、6063材などを用いて押出し成形によって製作された放熱体を採用する場合には、前記(1)項の場合よりも放熱体の放熱能力が増大されるように、その放熱フィン高さ,放熱フィン厚さ,放熱フィンピッチや、放熱フィン枚数,放熱フィン長さを設定することができる。また、用材にアルミニウム材や銅材などを用い、その構成に冷却技術分野では周知の冷却液循環式,沸騰冷却式,ヒートパイプ式などを適用した放熱体を採用する場合には、その放熱能力のさらなる増大が可能になる。こうしたことにより、この発明が対象とする放熱機能を持つ筐体を適用可能なインバータ装置などの最大出力値を、前記(1)項の場合よりも増大することが可能になる。
『実施の形態1』図1はこの発明の実施の形態の一例による放熱機能を持つ筐体を示す斜視図であり、図2は図1におけるA―A断面図であり、図3は図2におけるB―B断面図である。図1〜図3において、1は、筐体部2,放熱体3と複数の放熱フィン99および8とを備えたこの発明による放熱機能を持つ筐体である。筐体部2は直方体状の外形を持つ有底筒状体としての形状を有し、その底部に当たる壁部21と四周を巡る側壁部94とによって収容空間95が形成されていることは、従来例の筐体9の場合と同様である。筐体部2の壁部21のほぼ中央部には、この発明による筐体1の特徴的な構成要素である放熱体3が鋳込み法によって配設されている。
また放熱体3は押出し成形によって製作され、その用材としては6063材などのアルミニウム合金押出し成形用材が用いられる。押出し成形によって製作された放熱体3の放熱フィン33は、ダイキャスト成形によって製作される放熱フィン99の場合とは異なって前記トング比や抜き勾配による制約を受けないことから、そのフィン形状としては放熱フィン高さL1を放熱フィン99の場合よりも高く、放熱フィン厚さT1を放熱フィン99の場合よりも薄くしている。そうして放熱フィン33では、放熱フィン厚さT1を放熱フィン99の場合よりも薄くしていることから、放熱フィンピッチP1を放熱フィン99の場合の1/2程度にしている。
すなわち、アルミニウム合金押出し成形用材を用いて押出し成形によって製作される放熱体3を適用することにより、筐体1は放熱面積の増大と熱伝導率値の増大とを同時に獲得することができ、これによって筐体1の放熱能力が大幅に増大されるので、放熱部が形成されたダイキャスト成形用材製の壁部を有する放熱機能を持つ筐体を、より大容量のインバータ装置などに適用することができるようになる。発明者の検討結果によれば、従来例の筐体9を適用したインバータ装置の最大出力値は5kW前後程度であるのに対して、この発明による筐体1を適用したインバータ装置の場合には最大出力値を数十kW級にすることができる。
『実施の形態2』図4はこの発明の実施の形態の異なる例による放熱機能を持つ筐体を示すその縦断面図であり、図5は図4におけるC―C断面図である。図4,図5において、4は、筐体部5,取付用部材6および放熱体7を備えたこの発明による放熱機能を持つ筐体である。筐体部5は直方体状の外形を持つ有底筒状体としての形状を有し、その底部に当たる壁部51と四周を巡る側壁部94とによって収容空間95が形成されていることは、従来例の筐体9の場合と同様である。筐体部5の壁部51のほぼ中央部には、放熱体7と共にこの発明による筐体4の特徴的な構成要素である取付用部材6が鋳込み法によって配設されている。
筐体4では、筐体部5には筐体9の場合と同様に、ADC12材などのアルミニウム合金ダイキャスト成形用材が用いられる。取付用部材6には、例えば、A1050P材(JIS H 4000)などの商用純アルミニウム材製の板材や条材などが用いられる。A1050P材の熱伝導率値(25℃)は234W/m・℃程度であり、6063材の熱伝導率値の200W/m・℃程度に対しても17%程度大きい。また、放熱体7はこの発明の筐体1の放熱体3と同様に押出し成形によって製作され、その用材としては6063材などのアルミニウム合金押出し成形用材が用いられる。
図4,図5に示すこの発明の実施の形態の異なる例による放熱機能を持つ筐体4では前述の構成としたので、放熱体7の放熱能力はこの発明の筐体1の放熱体3の場合よりも増大される。そうして発熱体で発生した熱は、発熱体→装着面61→取付用部材6→取付面62→装着面73→放熱体7(基部71→放熱フィン72)→外気の経路で外気に放散される。取付用部材6内を流れる熱は、大きな熱伝導率値を持つA1050P材などで作製された取付用部材6中では僅かな温度降下によって取付面62に伝わる。また、放熱体7ではこの発明の筐体1の放熱体3と同様の熱伝導率値の大きな材料が用いられているので、放熱体7に伝えられた熱は、従来例の筐体9の冷却フィン99の場合よりも小さい温度降下によって放熱フィン72の放熱面まで伝えられる。放熱フィン72に伝えられた熱は、冷却フィン99の場合より広いことは勿論のこと、放熱体3の放熱フィン33よりも広い放熱面積を持つ放熱フィン72から外気に放散される。このことにより、筐体4はこの発明の筐体1の場合よりもさらに大容量のインバータ装置などに適用することができるようになる。
また前述の説明では、筐体4が備える放熱体7はアルミニウム合金押出し成形用材を用いて押出し成形によって製作されるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、用材には銅材などを用いてもよく、またその構成は、冷却技術分野では周知の高い熱伝達性能を持つ冷却液循環式,沸騰冷却式,ヒートパイプ式などを適用したものであってもよいものである。こうしたことにより、この発明が対象とする放熱機能を持つ筐体を適用可能なインバータ装置などの最大出力値のさらなる増大が可能になる。さらにまた、前述の説明では、筐体4が備える筐体部5には放熱フィン(放熱フィン99など)が設けられないとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、必要な場合には適宜の放熱フィンを設けてもよいことは勿論のことである。
2 筐体部
21 壁部
3 放熱体
33 放熱フィン
8 放熱フィン
99 放熱フィン
Claims (4)
- 発熱体を収容しこの発熱体で発生した熱を除去する放熱部が形成されたアルミニウム合金ダイキャスト成形用材製の壁部を有する放熱機能を持つ筐体において、
前記壁部の前記発熱体の装着部と前記放熱部の少なくとも主要部とを含む部位に、アルミニウム合金ダイキャスト成形用材よりも高い熱伝導率を持つアルミニウム系材料が用いられた放熱体を備え、この放熱体は前記壁部がダイキャスト成形される際に一体に鋳込まれることを特徴とする放熱機能を持つ筐体。 - 請求項1に記載の放熱機能を持つ筐体において、前記放熱体に用いられるアルミニウム系材料はアルミニウム合金押出し成形用材であり、前記放熱体は押出し成形により形成されることを特徴とする放熱機能を持つ筐体。
- 発熱体を収容しこの発熱体で発生した熱を除去する放熱部が形成されたアルミニウム合金ダイキャスト成形用材製の壁部を有する放熱機能を持つ筐体において、
前記壁部の前記発熱体の装着部が形成される部位にこの発熱体を装着するための装着面および放熱体を取付けるための取付面とを有してアルミニウム合金押出し成形用材と同等もしくはそれよりも高い熱伝導率を持つアルミニウム系材料が用いられた取付用部材を備えると共に、この取付用部材の取付面に取付けられた前記放熱体とを備え、前記取付用部材は前記壁部がダイキャスト成形される際に一体に鋳込まれ、前記放熱体は前記壁部に鋳込まれた取付用部材に取付けられることを特徴とする放熱機能を持つ筐体。 - 請求項3に記載の放熱機能を持つ筐体において、前記放熱体に用いられる材料はアルミニウム合金押出し成形用材であり、前記放熱体は押出し成形により形成されることを特徴とする放熱機能を持つ筐体。
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- 2004-02-23 JP JP2004045650A patent/JP2005236156A/ja not_active Withdrawn
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