JP5141537B2 - Heat sink - Google Patents
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Description
本発明は、発熱体に接触しているときに当該発熱体の熱を拡散する放熱板に関するものである。 The present invention relates to a heat radiating plate that diffuses the heat of the heating element when in contact with the heating element.
従来、発熱体(例えば、電気ハイブリッド自動車用インバータ、電気自動車用インバータの発熱素子)を冷却するために、熱拡散装置(ヒートスプレッダ)が広く用いられている。例えば、特許文献1、2に記載のように、熱拡散装置に放熱フィンやヒートパイプを設けて放熱効率を上げる技術が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat diffusion device (heat spreader) has been widely used to cool a heating element (for example, an inverter for an electric hybrid vehicle or a heating element of an inverter for an electric vehicle). For example, as disclosed in
また、特許文献3には、熱拡散装置内に熱輸送媒体としての冷媒の流路を設け、機械式のマイクロポンプによって冷媒を正逆方向に流動させることで放熱効率を上げる技術が記載されている。
しかし、特許文献3に用いられているマイクロポンプには可動部品があるため、耐久性が低い。本発明は上記点に鑑み、放熱板内で熱輸送媒体を流動させることで放熱効果を上げる技術において、放熱板の耐久性を向上させることを目的とする。 However, since the micropump used in Patent Document 3 has movable parts, its durability is low. In view of the above points, an object of the present invention is to improve the durability of a heat radiating plate in a technique for increasing the heat radiating effect by flowing a heat transport medium in the heat radiating plate.
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、発熱体(2)に接触しているとき
に当該発熱体(2)の熱を拡散するための放熱板である。この放熱板は、内部に電気流体
力学(Electorhydrodynamic,略してEHD)効果を示すEHD流体を封入するための板形状のケーシング(11)と、EHD流体に電圧を印加することでEHD流体を流動させる電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)と、ケーシング(11)の内部に設けられ、EHD流体の流れを規制する整流部材(12、13、15a〜15h、16a〜16h)と、を備えている。
The invention described in
そして、整流部材(12、13、15a〜15h、16a〜16h)は、ケーシング(
11)の内部を第1の層(31)と第2の層(32)に仕切る仕切り板(12)を有し、
前記発熱体(2)は前記第1の層(31)および前記第2の層(32)のうち前記第1の層の側に配置されており、仕切り板(12)は、ケーシング(11)の板面方向の中央部(21)および板面方向の端部(22a〜22d)において、第1の層(31)と第2の層(32)とを連通させるようになっており、電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)は、第2の層(32)において当該端部から当該中央部にEHD流体を流動させ、第2の層(32)から中央部(21)を通って第1の層(31)にEHD流体を流動させると共に、第1の層(31)から端部(22a〜22d)を通って第2の層(32)にEHD流体を流動させるように配置されていることを特徴とする。
And a rectification member (12, 13, 15a-15h, 16a-16h) is a casing (
11) having a partition plate (12) for partitioning the inside of the first layer (31) and the second layer (32) ;
The heating element (2) is disposed on the first layer side of the first layer (31) and the second layer (32), and the partition plate (12) is a casing (11). The first layer (31) and the second layer (32) are communicated with each other at the center portion (21) in the plate surface direction and the end portions (22a to 22d) in the plate surface direction. (14a-14e, 18a- 18t, 17a- 17t) causes the EHD fluid to flow from the end portion to the central portion in the second layer (32), and from the second layer (32) to the central portion (21). To flow the EHD fluid through the first layer (31) through the first layer (31) and through the ends (22a-22d) to the second layer (32). It is characterized by being arranged in.
このように、本発明においては、EHD流体に電圧を印加することでEHD流体を流動
させる電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)を、ポンプとして用い
るので、熱輸送媒体としてのEHD流体を流動させるために可動部を必要としない。した
がって、放熱板の耐久性が向上する。
As described above, in the present invention, the electrodes (14a to 14e , 18a to 18t, 17a to 17t) that flow the EHD fluid by applying a voltage to the EHD fluid are used as a pump. No moving parts are required to make the fluid flow. Therefore, the durability of the heat sink is improved.
また、電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)のポンプ作用により
、仕切り板(12)の中央部(21)を通って第2の層(32)から第1の層(31)に
EHD流体が流動するので、ケーシング(11)の第1の層(31)側の部分に、EHD
流体が当たる。さらにEHD流体は、第1の層(31)において仕切り板(12)に沿っ
てケーシング(11)の端部(22a〜22d)まで流動し、その端部(22a〜22d
)において、第1の層(31)から第2の層(32)に戻る。
The second layer (32) through the first layer (31) pass through the central portion (21) of the partition plate (12) by the pumping action of the electrodes (14a- 14e , 18a-18t, 17a- 17t). Since the EHD fluid flows in the casing, the EHD fluid is placed on the first layer (31) side portion of the casing (11).
The fluid hits. Further, the EHD fluid flows along the partition plate (12) in the first layer (31) to the end portions (22a to 22d) of the casing (11), and the end portions (22a to 22d).
) Return from the first layer (31) to the second layer (32).
このように、ケーシング(11)の第1の層(31)に対応する部分にEHD流体が当たること、および、そのEHD流体が仕切り板(12)に導かれてケーシング(11)の端部(22a〜22d)まで移動することにより、発熱体(2)の熱が効率よく放熱板内を伝達し、ひいては、放熱板の放熱効果が向上する。 In this way, the EHD fluid hits the portion corresponding to the first layer (31) of the casing (11), and the EHD fluid is guided to the partition plate (12) to end the casing (11) ( 22a to 22d), the heat of the heating element (2) is efficiently transmitted through the heat radiating plate, and the heat radiating effect of the heat radiating plate is improved.
また、請求項1に記載のように、電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜1
7t)は、陰極と陽極の対を成す電極の組を有し、当該組において対を成す陰極と陽極は
、前記ケーシング(11)の板面に平行に、かつ、前記中央部(21)に対して放射状に
(すなわち、中央部(21)からその周囲に放出する形状に)配置されていてもよい。
Moreover, as described in
7t) has a pair of electrodes that form a pair of a cathode and an anode, and the pair of cathode and anode in the pair is parallel to the plate surface of the casing (11) and at the center (21). On the other hand, they may be arranged radially (that is, in a shape that discharges from the central portion (21) to the periphery thereof).
このようになっていることで、中央部(21)に周囲からEHD流体が集中するようになり、EHD流体の流量が大きくなる。 As a result, the EHD fluid is concentrated from the periphery in the central portion (21), and the flow rate of the EHD fluid is increased.
また、請求項1に記載のように、陰極と陽極の組は、中央部(21)を中心として同心
円状に配置された平面パターンとして形成されていてもよい。電極を平面パターンとして
実現することで、電極の構成が簡易になり、ひいては放熱板の製造が容易になる。また、
電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17)を同心円状に配置することで、
EHD流体の流量をより大きくすることができる。
Further, as set forth in
By arranging the electrodes (14a- 14e , 18a-18t, 17a- 17) concentrically,
The flow rate of the EHD fluid can be increased.
また、請求項2に記載のように、EHD流体は、電界共役流体(Electro−Co
njugate Fluid)であってもよい。EHD流体のうちでも、ECFは、電圧
を印加することで流動する効果が非常に高い。したがって、ECFは、放熱板に使用する
のに適している。なお、電界共役流体に電圧を印加することで電界共役流体を移動させる
ポンプは、特許文献4に記載されている。
In addition, as described in
njugate Fluid). Among EHD fluids, ECF has a very high effect of flowing when a voltage is applied. Therefore, ECF is suitable for use in a heat sink. A pump that moves the electric field conjugate fluid by applying a voltage to the electric field conjugate fluid is described in Patent Document 4.
また、請求項3に記載のように、前記第1の層(31)および前記第2の層(32)の
うち、電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17)が設けられている層では
、電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)が配置されている部分にお
ける、ケーシング(11)の板面に垂直な方向の幅が、当該層の他の部分よりも狭くなっ
ていてもよい。
Moreover, the electrode (14a- 14e , 18a-18t, 17a- 17) is provided among the said 1st layer (31) and the said 2nd layer (32) as described in Claim 3. In the layer, the width in the direction perpendicular to the plate surface of the casing (11) in the portion where the electrodes (14a to 14e , 18a to 18t, 17a to 17t) are arranged is narrower than the other portions of the layer. It may be.
このように、ポンプの部分における流路が狭くなっていると、その部分におけるECFの単位時間当たりの流量が増大する。したがって、このようにすることで、より放熱効果が向上する。 Thus, if the flow path in the pump portion is narrow, the flow rate per unit time of the ECF in that portion increases. Therefore, by doing in this way, the heat dissipation effect improves more.
また、請求項4に記載のように、EHD流体を構成要件に含めたものとして放熱板を捉えてもよい。
Further, as described in claim 4 , the heat radiating plate may be regarded as including the EHD fluid as a constituent requirement.
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis in the said and the claim shows the correspondence of the term described in the claim, and the concrete thing etc. which illustrate the said term described in embodiment mentioned later. .
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について説明する。図1に、本実施形態に係る放熱板1および発熱体2の斜視図を示す。発熱体2は、発熱素子等の発熱する物である。具体的には、本実施形態の発熱体2は、電気ハイブリッド自動車用インバータまたは電気自動車用インバータに用いられるスイッチング素子である。この発熱体2は、放熱板1に接触している。具体的には、放熱板1に半田付けされている。発熱体2と放熱板1との接触は、直接接触でもよいし、他の熱伝導性の高い部材を介在させた間接的な接触でもよい。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described below. In FIG. 1, the perspective view of the
放熱板1は、発熱体2において発生した熱を拡散および放出するための板部材である。本実施形態においては、この放熱板1は、スイッチング素子が電気的に接続される電極としても使用される。
The
以下、放熱板1の構成について、図2〜図6を用いて詳細に説明する。図2は、放熱板1および発熱体2の平面図である。図3は、図2のX−X断面図である。図4は、放熱板1を図3のA−A断面で切った場合の断面図である。図5は、放熱板1を図3のB−B断面で切った場合の断面図である。図6は、放熱板1を図3のC−C断面で切った場合の断面図である。
Hereinafter, the structure of the
放熱板1は、ケーシング11、縦方向仕切り板12、整流板13、電極14a、電極14b、および図示しない電界共役流体(Electro−Conjugate Fluid)を有している。
The
ケーシング11は放熱板1の板形状の外形を構成する金属製の部材である。具体的には、ケーシング11の外観は、扁平な直方体となっており、直方体の6面のうち最も広い2面のうち一方の面に、発熱体2が取り付けられている。以下、発熱体2が取り付けられている面を接触面といい、接触面の反対側の面を放熱面といい、それ以外の4面を側面という。
The
また、ケーシング11は、その内部において、ケーシング11の外形とほぼ相似の直方体の空間(以下、内部空間という)を囲んでいる。この内部空間に、縦方向仕切り板12、整流板13、電極14a、電極14bが設けられ、さらに、電界共役流体が充填および封入される。
Further, the
電界共役流体(以下、ECFという)としては、例えば、特許文献4に記載のように、横軸が導電率σであり縦軸が粘度ηであって作動温度における流体の導電率σと粘度ηとの関係を示すグラフにおいて、導電率σ=4×10−10S/m、粘度η=1×100Pa・sで表される点P、導電率σ=4×10−10S/m、粘度η=1×10−4Pa・sで表される点Q、導電率σ=5×10−6S/m、粘度η=1×10−4Pa・sで表される点Rを頂点とする直角三角形の内部に位置する導電率σおよび粘度ηを有する化合物、または、当該三角形の内部に位置する導電率σおよび粘度ηを有するように調製された二種類以上の化合物の混合物を用いることができる。例えば、デカン2酸ジブチル(dibutyl decane−dioate)を、ECFとして用いることができる。また、難燃性・不燃性の含ハロゲン(フッ素、塩素、臭素など)化液体をECFとして用いることができる。 As an electric field conjugate fluid (hereinafter referred to as ECF), for example, as described in Patent Document 4, the horizontal axis is the conductivity σ, the vertical axis is the viscosity η, and the conductivity σ and the viscosity η of the fluid at the operating temperature. In the graph showing the relationship, the conductivity σ = 4 × 10 −10 S / m, the point P expressed by the viscosity η = 1 × 10 0 Pa · s, the conductivity σ = 4 × 10 −10 S / m point is represented by the viscosity η = 1 × 10 -4 Pa · s Q, conductivity σ = 5 × 10 -6 S / m, the point R is expressed by viscosity η = 1 × 10 -4 Pa · s A compound having conductivity σ and viscosity η located inside a right triangle having a vertex, or a mixture of two or more compounds prepared to have conductivity σ and viscosity η located inside the triangle Can be used. For example, dibutyl decane-dioate can be used as the ECF. A flame-retardant / non-flammable halogen-containing liquid (fluorine, chlorine, bromine, etc.) can be used as the ECF.
縦方向仕切り板12は、ケーシング11の板面にほぼ平行に配置された円盤状の板である。この円盤の周縁部12aのうち4箇所が、ケーシング11に接触して固定されている。縦方向仕切り板12は、樹脂等の絶縁体から成る。
The
この縦方向仕切り板12によって、ケーシング11の内部空間が、接触面に近い第1の層31と、放熱面に近い第2の層32に仕切られている。つまり、縦方向仕切り板12が、ケーシング11の内部空間を縦方向に分けている。このように、第1の層31および第2の層32は、ケーシング11の板面に平行に、ケーシング11を挟んで、配置されている。なお、ケーシング11の板に平行な方向を板面方向といい、板面方向に垂直な方向を縦方向という。
The
ただし、縦方向仕切り板12の板面方向中央には、開口部12cが形成されており、この開口部12cによってできた穴21を通じて、第1の層31と第2の層32とが連通している。この穴21の位置は、ケーシング11の板面方向の中央部に相当する。
However, an
また、開口部12cは、図3に示すように、第2の層32から第1の層31に近づくほど径が小さくなっており、また、第1の層31に向かって突出した形状となっている。なお、開口部12cの第1の層31側への突出は、縦方向仕切り板12が円12bの内側において第1の層31側に盛り上がっていることで、実現される。このようになっていることで、穴21を第2の層32から第1の層31に移動するECFの流れがスムースになり、ECFが逆流しにくくなる。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、縦方向仕切り板12の周縁部12aの外側に該当する部分、すなわち、ケーシング11の板面方向の端部の四隅に対応する端部22a、22b、22c、22dにおいても、第1の層31と第2の層32とが連通している。
In addition, the portion corresponding to the outside of the
また、ケーシング11の内面(すなわち、内部空間に面している面)のうち、ケーシング11を挟んで放熱面と背中合わせとなっている面(以下、内側底面という)には、整流板13が設けられている。より詳しくは、整流板13は、内側底面の板面方向中央部に設けられ、内側底面に固定されている。
A rectifying
この整流板13は、樹脂等の絶縁体から成り、図6に示すように、円盤形状となっている。ただし、図3に示すように、穴21の直下の部分(すなわち、穴21への入口の部分)においては、穴21に向かって尖った形状となっている。このように、整流板13が穴21に向かって尖った形状をしていることで、第2の層32から穴21へ入るECFの流れがスムースになる。
The
また、図3、図6に示すように、整流板13の表面には、電極14aおよび電極14bが取り付けられている。この電極14a、14bは、整流板13の表面上に、プリント、塗布、蒸着等によって配置された平面導体パターンである。
As shown in FIGS. 3 and 6, an
より詳しくは、電極14a、14bは、板面方向中央部(すなわち、穴21の直前の入口部分)を中心とする2つの同心円環として配置されている。電極14aが外側の円環に相当し、電極14bが内側の円環に相当する。そして、この電極14a、14bには、図示しない導線が接続されており、その導線は、ケーシング11の外部に出て、図示しない直流電源のプラス端子およびマイナス端子に接続されている。直流電源によって電極14aと14bとの間に印加される電圧(すなわち、電極14aと14bの間にあるECFに印加される電圧)は、例えば、数キロボルトである。
More specifically, the
このように、電極14aが陰極となり、電極14bが陽極となる。つまり、電極14aと電極14bとは、陽極と陰極の対を成す電極の組となっている。なお、陰極と陽極の対を成す電極の組14a、14bが、同心円状に配置されているということは、すなわち、電極の組14a、14bが、同心円の中心から、その周囲の複数方向に放出する形状に(すなわち、放射形状に)配置されていることにもなる。
Thus, the
ここで、縦方向仕切り板12の構成について更に説明する。縦方向仕切り板12における、電極14a、14bの直上の部分における縦方向の厚さは、その部分よりも板面方向外側にある部分の縦方向の厚さよりも大きくなっている。そして、その厚さが大きい分だけ、電極14a、14bのある位置においては、ケーシング11の内側底面から縦方向仕切り板12までの縦方向の距離が、ケーシング11内の他の部分に比べて短くなっている。
Here, the configuration of the
すなわち、電極14a、14bが設けられている第2の層32では、電極14a、14bが配置されている部分の縦方向の幅が、第2の層32の他の部分よりも狭くなっている。
That is, in the
以下、このような構成の放熱板1の作動について、図7〜図10を用いて説明する。図7〜図10は、それぞれ、図3〜図6に対応する図中におけるECFの移動方向を矢印で示す図である。なお、図8、図9中の、丸印に×印が重ねられた図形は、その図形の位置において紙面奥方向が流体の移動方向であることを示す図形である。また、図9中の、丸印の中心に点が重ねられた図形は、その図形の位置において紙面手前方向が流体の移動方向であることを示す図形である。
Hereinafter, the operation of the
ケーシング11内においてECFが満たされた状態で、円環状の電極14a、14b間に電圧が印加されると、円環状の電極14a、14b間にあるECFは、陽極14aから陰極14bへの方向に付勢されて移動する。
When a voltage is applied between the
電極14a、電極14bは、穴21の直下を中心として放射状に配置されており、外側の電極14aが陽極となっているので、第2の層32において、板面方向の端部から中心部に集中するECFの流れが発生する。
The
そして、中心部に集中したECFは、整流板13によって穴21内に導かれ、穴21を通って第1の層31に入り、発熱体2が接触している部分に衝突する。すなわち、第2の層32から穴21を通って第1の層31に到達するECFの噴流が、ケーシング11の発熱体2に接触している部分に衝突する。このように、ECFの縦方向の噴流が、ケーシング11の発熱体2に接触している部分に衝突することで、発熱体2の熱を効率よくECFに伝達することができる。すなわち、熱輸送能力が向上する。
The ECF concentrated in the central portion is guided into the
そして、衝突したECFは、第1の層31において板面方向端部に流れ、板面方向の四隅の端部22a〜22dを通って、第1の層31から第2の層32に戻る。このように、発熱体2の直下への噴流は、ケーシング11の内壁面衝突後、放射状に周辺(すなわち、第1の層31と第2の層32の間の連通部21、22a〜22dのうち、発熱素子2から遠い方の連通部21、22a〜22d)へ向かって流れるので、発熱体2の熱を効果的に拡散することができ、ひいては、放熱板1の冷却性能が向上する。第2の層32に戻ったECFは、再度第2の層32の中央部に集中する。
The collided ECF flows to the plate surface direction end portion in the
このように、本発明においては、EHD(Electro Hydro Dynamics)流体の1つであるECFに電圧を印加することでECFを流動させる電極14a、14bを、ポンプとして用いるので、熱輸送媒体としてのECFを流動させるために可動部を必要としない。したがって、放熱板1の耐久性が向上する。
As described above, in the present invention, the
また、電極14a、14bのポンプ作用により、縦方向仕切り板12の中央部にある穴21を通って第2の層32から第1の層31にECFが流動するので、ケーシング11の第1の層31側の部分に、ECFが当たる。さらにECFは、第1の層31において縦方向仕切り板12に沿ってケーシング11の端部22a〜22dまで流動する。
In addition, the ECF flows from the
このように、ケーシング11の第1の層31に対応する部分にECFが当たること、および、そのECFが縦方向仕切り板12に導かれてケーシング11の端部22a〜22dまで移動することにより、発熱体2の熱が効率よく放熱板内を伝達し、ひいては、放熱板1の放熱効果が向上する。
Thus, the ECF hits the portion corresponding to the
また、電極14a、14bが設けられている第2の層32では、電極14a、14bが配置されている部分の縦方向の幅が、第2の層32の他の部分よりも狭くなっている。ECF効果の特徴として、電極14a、14bの組から成るポンプ部の隙間が広いほどジェット(すなわちECFの流れ)が弱まり、狭いと強くなる。したがって、ポンプ部のみ他の流路より隙間を狭くすることで、そのポンプ部におけるECFの単位時間当たりの流量が増大すると共に、他の流路での圧力損失を抑え、かつ強いECFジェットが得られ、放熱板1の放熱効果が向上する。
Further, in the
また、陰極14aと陽極14bの対を成す電極の組14a、14bは、ケーシング11の板面方向に平行に、第2の層32中の板面方向中央部に対して放射状に配置されている。このようになっていることで、中央部に周囲からECFが集中するようになり、ECF流体の流量が大きくなる。
In addition, the electrode pairs 14 a and 14 b forming a pair of the
また、陰極14aと陽極14bの組は、中央部21を中心として同心円状に配置された平面パターンとして形成されている。電極を平面パターンとして実現することで、電極14a、14bの構成が簡易になり、放熱板1の製造が容易になる。また、電極14a、14bを同心円状に配置することで、ECFの流量を更に大きくすることができる。
Moreover, the set of the
また、本実施形態では、熱輸送媒体としてのEHD流体の例として、ECFを用いている。電圧の印加によって流動する流体として周知であるEHD流体のうちでも、ECFは、電圧を印加することで流動する効果が非常に高い。したがって、ECFは、放熱板に使用するのに適している。 In this embodiment, ECF is used as an example of an EHD fluid as a heat transport medium. Among EHD fluids known as fluids that flow by applying a voltage, ECF has a very high effect of flowing when a voltage is applied. Therefore, ECF is suitable for use in a heat sink.
また、電極14a、14bは、絶縁体としての縦方向仕切り板12および整流板13によって挟まれた部分に取り付けられている。したがって、電極14a、14b間に印加される電圧がケーシング11の金属によって悪影響を受けてしまう可能性が低減される。
The
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、第1実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態が第1実施形態と異なるのは、本実施形態の放熱板1が支柱15a〜15h、支柱16a〜16hを有していることである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
図1、図2、図5に現れている構成については、第1実施形態においても本実施形態においても同じである。図11に、本実施形態の放熱板1についての図2におけるX−X断面図を示し、図12に、本実施形態の放熱板1を図3のA−A断面で切った場合の断面図を示し、図13に、放熱板1を図3のC−C断面で切った場合の断面図である。
The configurations appearing in FIGS. 1, 2, and 5 are the same in the first embodiment and the present embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 2 for the
複数の支柱15a〜15hは、縦方向仕切り板12の第1の層31側の面に固定されており、また、ケーシング11の内壁(より詳しくは、ケーシング11を挟んで発熱体2との接触面と背中合わせになる内壁)にも固定されている。
The plurality of
支柱15a〜15hの材質は、樹脂等の絶縁体であってもよいし、金属等の導体であってもよい。図12に示すように、支柱15a〜15hは、穴21を中心とする周方向に複数配置され、支柱15a〜15hのそれぞれは、穴21に先端を向けた薄い楔形の形状を有している。したがって、支柱15a〜15hの長手方向は、ECFの移動方向に対してほぼ平行に向いている。
The material of the
複数の支柱16a〜16hは、縦方向仕切り板12の第2の層32側の面に固定されており、また、ケーシング11の内壁(より詳しくは、ケーシング11の内側底面の壁)にも固定されている。
The plurality of
支柱16a〜16hの材質は、樹脂等の絶縁体であってもよいし、金属等の導体であってもよい。図13に示すように、支柱16a〜16hは、穴21を中心とする周方向に複数配置され、支柱16a〜16hのそれぞれは、穴21に先端を向けた薄い楔形の形状を有している。したがって、支柱16a〜16hの長手方向は、ECFの移動方向に対してほぼ平行に向いている。
The material of the
このように、支柱15a〜15h、16a〜16hが、縦方向仕切り板12およびケーシング11の内壁の両方に固定されていることで、縦方向仕切り板12が強固に保持され、また、放熱板1の強度が向上する。
As described above, since the
また、支柱15a〜15h、16a〜16hのそれぞれの長手方向が、ECFの移動方向に平行に向いているので、ECFの流れがスムースになる。
In addition, since the longitudinal directions of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について、第1、2実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態の放熱板1が第1、2実施形態の放熱板1と異なるのは、電極の形状である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the first and second embodiments. The
具体的には、本実施形態の放熱板1は、第1、2実施形態の電極14a、14bに代えて、それぞれ電極14a、14bと同じ位置に、平面導体パターンの電極14c、14dが設けられている。
Specifically, the
本実施形態の電極14c、電極14dも、第1実施形態と同様、穴21の直下の部分を中心とする2つの同心円となっている。しかし、外側の平面状の円環である陰極14cは、内縁の複数箇所が電極14dに向かって尖っている。以下、これら電極14dに向かって尖っている複数の部分のそれぞれを、突端部という。そして、内側の平面状の円環である陽極14dは、外縁の複数箇所において、電極14cの突端部の先端から当該外縁までの距離が等距離となるよう、内側に窪んでいる。
Similarly to the first embodiment, the
このように、電極の一方が尖っており、電極の他方の縁が、その突端部の先端から等距離となる窪み形状を有していることで、突端部の先端から窪み部の方向に、より強いECFの流れが発生する。したがって、電極14cから電極14dの方向に、より強いECFの流れが発生する。
Thus, one of the electrodes is pointed, and the other edge of the electrode has a hollow shape that is equidistant from the tip of the protruding end, so that the tip of the protruding end is in the direction of the recessed portion. A stronger ECF flow occurs. Therefore, a stronger ECF flow is generated in the direction from the
なお、本実施形態においては、電極14c、14dの極性を入れ替えても、ECFの流れの方向に変化はない。特に、デカン二酸ジブチルや難燃性・不燃性の含ハロゲン(フッ素、塩素、臭素など)化液体などのECFでは、陽極から陰極への方向に関わらず、先端の尖った電極から他方の電極への強い流れが発生する。
In the present embodiment, there is no change in the direction of ECF flow even if the polarities of the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について、第3実施形態と異なる点について説明する。本実施形態の放熱板1が第4実施形態の放熱板1と異なるのは、電極の配置および形状である。
(Fourth embodiment)
Next, differences of the fourth embodiment of the present invention from the third embodiment will be described. The
具体的には、本実施形態の放熱板1は、第3実施形態の電極14c、14dに加えて、電極14eを有している。また、電極14dの内縁の形状も、第3実施形態と異なっている。
Specifically, the
また、電極14eは、電極14dよりも更に内側に配置された、円環状の平面導体パターンである。電極14c、14d、14eによって、3つの同心円が形成される。また、電極14dは、内縁の複数箇所において、電極14eに向かって尖った突端部を有している。そして、電極14eは、外縁の複数箇所において、電極14dの突端部の先端から当該外縁までの距離が等距離となるよう、内側に窪んでいる。
The
また、この電極14eは、電極14cと等電位になるよう、電極14cから延びた導線が接続されている。この導線は、ケーシング11に埋め込まれていてもよい。したがって、電極14eは、電極14cと同じく陰極となる。
The
このように、本実施形態においては、3つの同心円から成る平面導体パターン14c〜14eが形成され、同心円のそれぞれが1つの電極となり、各電極の極性は、同心円の並び順に交互にプラスとマイナスが切り替わっている。
Thus, in this embodiment, the
第3実施形態においても説明した通り、電極の一方が尖っており、電極の他方の縁が、その突端部の先端から等距離となる窪み形状を有していることで、突端部の先端から窪み部の方向に、より強いECFの流れが発生する。したがって、電極14cから電極14dの方向にECFが強く付勢され、さらに、電極14dから電極14eの方向にECFが強く付勢される。
As described in the third embodiment, one of the electrodes is pointed, and the other edge of the electrode has a hollow shape that is equidistant from the tip of the protruding end. A stronger ECF flow is generated in the direction of the depression. Therefore, the ECF is strongly biased in the direction from the
したがって、ECFが多重に付勢されるので、ECFの流れがより強くなる。特に、デカン二酸ジブチルや難燃性・不燃性の含ハロゲン(フッ素、塩素、臭素など)化液体などのECFでは、陽極から陰極への方向に関わらず、先端の尖った電極から他方の電極への強い流れが発生するので、この効果が高い。 Therefore, since the ECF is energized multiple times, the flow of the ECF becomes stronger. In particular, in ECFs such as dibutyl decanedioate and flame-retardant / non-flammable halogen-containing (fluorine, chlorine, bromine, etc.) liquids, the sharp electrode from the tip to the other electrode regardless of the direction from the anode to the cathode This effect is high because a strong flow occurs.
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について、第1実施形態と異なる点について説明する。本実施形態の放熱板1が第1実施形態の放熱板1と異なるのは、電極の配置および形状である。より具体的には、本実施形態の電極は、平面導体パターンではなく、立体的に構成された電極である。
(Fifth embodiment)
Next, a difference between the fifth embodiment of the present invention and the first embodiment will be described. The
図16に、本実施形態に係る放熱板1における針電極17a〜17t、円筒電極18a〜18tの構成を、図14、図15と同じ形式で示す。また、図17に、針電極17a〜17t、円筒電極18a〜18tの構成を、図3と同じ形式で示す。
In FIG. 16, the structure of the
本実施形態においては、陽極としての針電極17a〜17tと、陰極としての円筒電極18a〜18tとが、1対1で組になる。したがって、放熱板1は、針電極17aと円筒電極18aの組から、針電極17tと円筒電極18tの組まで、20個の電極の組を有している。それら20個の組は、第2の層32のうち、整流板13と縦方向仕切り板12とに挟まれた部分に設置され、穴21の直下の部分(すなわち、第2の層32の中央部)を中心とする円周上に等間隔に配置されている。
In the present embodiment,
個々の組においては、針電極17から対応する円筒電極18への方向が、上記円周の中心を向いている。したがって、20個の組は、陽極と陰極が、ケーシング11の板面方向の中央部から放射状に配置されていることになる。
In each group, the direction from the
図18に、1組の針電極17と円筒電極18の構造を斜視図で示す。この図に示すように、針電極17は、細い棒(すなわち針)の形状を有しており、整流板13から上方に延び、その後、対応する円筒電極18の方向に曲がっている。また、円筒電極18は、円筒形状となっており、内側の穴が針電極17の方向を向いている。そして、円筒の側面の一部が接着等で整流板13に固定され、反対側の一部が縦方向仕切り板12に接着等で固定されている。
FIG. 18 is a perspective view showing the structure of a pair of
このように、組となる電極のうち針電極17が尖っており、他方円筒電極18が円筒形状となっていることで、針電極17の先端から円筒電極18の方向に、より強いECFの流れが発生する。
In this way, the
なお、本実施形態においては、針電極17a〜17t、円筒電極18a〜18tの極性を入れ替えても、ECFの流れの方向に変化はない。特に、デカン二酸ジブチルや難燃性・不燃性の含ハロゲン(フッ素、塩素、臭素など)化液体などのECFでは、陽極から陰極への方向に関わらず、先端の尖った電極から他方の電極への強い流れが発生する。
In the present embodiment, even if the polarities of the
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の各発明特定事項の機能を実現し得る種々の形態を包含するものである。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the scope of the present invention is not limited only to the said embodiment, The various form which can implement | achieve the function of each invention specific matter of this invention is included. It is.
例えば、発熱体2は、電気ハイブリッド自動車、電気自動車のインバータに用いられるスイッチング素子に限らず、発熱する物であれば、他の半導体素子であってもよいし、半導体素子以外の発熱する物であってもよい。
For example, the
また、電極は、第2の層32ではなく第1の層31に設けられていてもよい。その場合も、第2の層32から穴21を通って第1の層31にECFが移動するよう、電極が配置されていれば、放熱板1の直下の壁にECFの噴流が衝突する。この場合は、第1の層31で、電極が配置されている部分における、板面に垂直な方向の幅が、当該層の他の部分よりも狭くなっていることで、ECFの単位時間当たりの流量が増加する。
Further, the electrode may be provided on the
また、第3実施形態では、3つの同心円から成る平面導体パターン14c〜14eが形成され、同心円のそれぞれが1つの電極となり、各電極の極性は、同心円の並び順に交互にプラスとマイナスとで切り替わっている。しかし、4つ以上の同心円から成る平面導体パターン14c〜14eが形成され、同心円のそれぞれが1つの電極となり、各電極の極性は、同心円の並び順に交互にプラスとマイナスとで切り替わっているようになっていてもよい。
Further, in the third embodiment,
また、上記実施形態においては、EHD流体の一例としてECFが用いられているが、ケーシング11内に封入される熱輸送媒体は、ECF以外のEHD流体であってもよい。ただし、ECF以外のEHD流体のほとんどは、陰極から陽極の方向に移動する傾向にあるので、例えば、第1〜第3実施形態において、ECF以外のEHD流体を用いる場合、電極の配置は陰極を外側、陽極を内側とする。
Moreover, in the said embodiment, although ECF is used as an example of EHD fluid, the heat transport medium enclosed in the
1 放熱板
2 発熱体
11 ケーシング
12 縦方向仕切り板
12a 周縁部12a
12c 開口部12c
13 整流板13
14 電極14
15a〜15h、16a〜16h 支柱15
17 針電極
18 円筒電極
21 穴
22 端部
31 第1の層
32 第2の層
DESCRIPTION OF
13
14 Electrode 14
15a-15h, 16a-16h Prop 15
17
Claims (4)
って、
内部に電気流体力学(Electorhydrodynamic,略してEHD)効果を示すEHD流体を封入するための板形状のケーシング(11)と、
前記EHD流体に電圧を印加することで前記EHD流体を流動させる電極(14a〜1
4e、18a〜18t、17a〜17t)と、
前記ケーシング(11)の内部に設けられ、前記EHD流体の流れを規制する整流部材
(12、13、15a〜15h、16a〜16h)と、を備え、
前記整流部材(12、13、15a〜15h、16a〜16h)は、前記ケーシング(
11)の内部を第1の層(31)と第2の層(32)に仕切る仕切り板(12)を有し、
前記発熱体(2)は前記第1の層(31)および前記第2の層(32)のうち前記第1の層の側に配置されており、
前記仕切り板(12)は、前記ケーシング(11)の板面方向の中央部(21)および
板面方向の端部(22a〜22d)において、前記第1の層(31)と前記第2の層(3
2)とを連通させるようになっており、
前記電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)は、前記第2の層(32)において前記端部から前記中央部に前記EHD流体を流動させ、前記第2の層(32)から前記中央部(21)を通って前記第1の層(31)に前記EHD流体を流動させると共に、前記第1の層(31)から前記端部(22a〜22d)を通って前記第2の層(32)に前記EHD流体を流動させるように配置されており、
前記電極(14a〜14e、18a〜18t、17a〜17t)は、陰極と陽極の対を
成す電極の組を有し、当該組において対を成す陰極と陽極は、前記ケーシング(11)の
板面に平行に、かつ、前記中央部(21)に対して放射状に、配置されており、
前記陰極と陽極の組は、前記中央部(21)を中心として同心円状に配置された平面パ
ターンとして形成されていることを特徴とする記載の放熱板。 A heat radiating plate for diffusing the heat of the heating element (2) when in contact with the heating element (2),
A plate-shaped casing (11) for enclosing an EHD fluid exhibiting an electrohydrodynamic (EHD for short) effect inside;
Electrodes (14a-1) that flow the EHD fluid by applying a voltage to the EHD fluid
4e, 18a-18t , 17a-17t),
A rectifying member (12, 13, 15a to 15h, 16a to 16h) provided inside the casing (11) for regulating the flow of the EHD fluid,
The flow regulating members (12, 13, 15a to 15h, 16a to 16h)
11) having a partition plate (12) for partitioning the inside of the first layer (31) and the second layer (32) ;
The heating element (2) is disposed on the first layer side of the first layer (31) and the second layer (32),
The partition plate (12) includes the first layer (31) and the second layer at the plate surface direction center portion (21) and the plate surface direction end portions (22a to 22d) of the casing (11). Layer (3
2) to communicate with
The electrodes (14a to 14e , 18a to 18t, 17a to 17t) cause the EHD fluid to flow from the end portion to the central portion in the second layer (32), and from the second layer (32). The EHD fluid flows through the central portion (21) to the first layer (31) and from the first layer (31) through the ends (22a-22d) to the second layer. Arranged to cause the EHD fluid to flow in the layer (32) ;
The electrodes (14a to 14e, 18a to 18t, 17a to 17t) are a pair of cathode and anode.
A cathode and an anode which are paired in the set, and are formed on the casing (11).
Parallel to the plate surface and radially with respect to the central portion (21),
The set of the cathode and the anode is a flat plate arranged concentrically around the central portion (21).
The heat radiating plate according to claim 1, wherein the heat sink is formed as a turn .
、18a〜18t、17a〜17)が設けられている層では、前記電極(14a〜14e
、18a〜18t、17a〜17t)が配置されている部分における、前記ケーシング(
11)の板面に垂直な方向の幅が、当該層の他の部分よりも狭いことを特徴とする請求項
1または2に記載の放熱板。 Of the first layer (31) and the second layer (32), the electrodes (14a to 14e)
, 18a to 18t, 17a to 17), the electrodes (14a to 14e)
, 18a to 18t, 17a to 17t), the casing (
The width of the direction perpendicular | vertical to the plate surface of 11) is narrower than the other part of the said layer, The heat sink of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
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