JP5488599B2 - heatsink - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートシンクに関するものである。特に、インバータに具備されるヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink. In particular, the present invention relates to a heat sink provided in an inverter.
ヒートシンクは、電子部品等の被冷却部品を取り付けて冷却するものである。特に、ヒートシンク内部に冷却水を流通させる水冷式ヒートシンクは、空冷式ヒートシンクと比較して、安定した冷却ができること、装置内部の温度の影響を受けにくいこと等の利点を有する。 The heat sink is for cooling by attaching a component to be cooled such as an electronic component. In particular, a water-cooled heat sink that circulates cooling water inside the heat sink has advantages such as stable cooling and being less susceptible to the temperature inside the apparatus, compared to an air-cooled heat sink.
図5に、特許文献1に記載の水冷式ヒートシンク20の分解斜視図を示す。
FIG. 5 shows an exploded perspective view of the water-cooled
この水冷式ヒートシンク20は、開口部19が形成された金属製平板状のミドルプレート13をアッパプレート12とロアプレート14が挟装することで、冷却水の流路を形成している。このミドルプレート13の開口部19には、インナーフィン15、16、17が介装されている。
The water-cooled
アッパプレート12には、図示省略の被冷却部品が備えられる。該被冷却部品の熱が、アッパプレート12、インナーフィン15、16、17を介して、低温の冷却水に熱交換されることにより、前記被冷却部品が冷却される。
The
冷却水を流通させて被冷却部品を冷却するヒートシンクにおいて、冷却水がスムーズに流通しない場合や冷却水が偏って流通した場合、水冷式ヒートシンクの冷却効率が低下する。 In the heat sink that circulates the cooling water and cools the component to be cooled, when the cooling water does not flow smoothly or when the cooling water flows unevenly, the cooling efficiency of the water-cooled heat sink decreases.
例えば、特許文献1の水冷式ヒートシンク20では、図5で示すように、ヒートシンク20の流路のU字型にターンしている場所では、仕切り部分22の近傍に冷却水が流れにくく、Uターン部分での圧力損失が大きい。
For example, in the water-cooled
そこで、特許文献1の水冷式ヒートシンク20では、図6に示すように、冷却水がターンする部分にガイド溝23、24を階段状に形成することで、仕切り部分22に近いインナーフィン16に冷却水が流れやすい構造としている。したがって、冷却水がインナーフィン16全体に対して均一に流入し、インナーフィン16の熱交換効率が向上する。
Therefore, in the water-cooled
さらに、特許文献1では、図6に示すように、冷却水がターンする部分は、奥行きが確保されるように、その端部21が突出した形状に形成されることで、圧力損失を低減している。
Furthermore, in
しかしながら、水冷式ヒートシンクの流路を奥行き方向に容積を広げることは、水冷式ヒートシンクの小型化を妨げている。 However, increasing the volume of the flow path of the water-cooled heat sink in the depth direction hinders downsizing of the water-cooled heat sink.
そこで、本発明のヒートシンクは、複数の冷媒路と、前記冷媒路を非直線状に接続する接続路とを備えたヒートシンクにおいて、前記接続路の冷媒が流入する側の流路の高さを、前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路の高さより高く形成し、前記接続路の流路の高さを、前記接続路の冷媒が流出する側の端部に至るにつれて減少するように形成したことを特徴としている。 Accordingly, the heat sink of the present invention is a heat sink comprising a plurality of refrigerant paths and a connection path that connects the refrigerant paths in a non-linear manner, the height of the flow path on the side into which the refrigerant flows in the connection path, It is formed higher than the height of the refrigerant path connected to the flow path on the side where the refrigerant flows in, and the height of the flow path of the connection path decreases as it reaches the end of the connection path where the refrigerant flows out. It is characterized by being formed as follows.
以上の発明によれば、ヒートシンクを大型化することなく、ヒートシンクの冷却効率を向上させることに貢献する。 According to the above invention, it contributes to improving the cooling efficiency of a heat sink, without enlarging a heat sink.
本発明は、複数の冷媒路と、その冷媒路を非直線状に接続する接続路とを備えたヒートシンクに関するものである。 The present invention relates to a heat sink including a plurality of refrigerant paths and a connection path that connects the refrigerant paths in a non-linear manner.
本発明に係るヒートシンクは、冷媒が流入する側の接続路の流路の高さを、前記流入する冷媒を流通させる冷媒路の流路の高さより大きく設定することで、該接続路での圧力損失を抑制している。 In the heat sink according to the present invention, the height of the flow path of the connection path on the refrigerant inflow side is set larger than the height of the flow path of the refrigerant path for circulating the inflowing refrigerant, so that the pressure in the connection path Loss is suppressed.
このように、冷媒が流入する側の接続路の高さを設定することで、前記接続路の流路の幅(奥行き)を拡大する必要がなくなり、ヒートシンクの大型化を回避することができる。 Thus, by setting the height of the connection path on the side into which the refrigerant flows, it is not necessary to increase the width (depth) of the flow path of the connection path, and an increase in the size of the heat sink can be avoided.
さらに、接続路の流路の高さを、当該接続路の前記冷媒の流出する側の端部に至るにつれて逐次減少するように形成することで、接続路から流出した冷媒を、該接続路の下流に連通して接続される冷媒路に均一に流通させることができる。 Furthermore, by forming the height of the flow path of the connection path so as to gradually decrease toward the end of the connection path where the refrigerant flows out, the refrigerant flowing out of the connection path can be reduced. It can be made to circulate uniformly through the refrigerant path connected in communication with the downstream.
上記構成により、本発明に係るヒートシンクによれば、ヒートシンクを大型化することなく、冷却効率を向上させることができる。なお、以下の本発明の実施形態は、水冷式ヒートシンクに関するものであるが、本発明に係る冷媒は水に限るものではない。 With the above configuration, according to the heat sink according to the present invention, the cooling efficiency can be improved without increasing the size of the heat sink. The following embodiment of the present invention relates to a water-cooled heat sink, but the refrigerant according to the present invention is not limited to water.
(実施形態1)
本発明の実施形態1に係る水冷式ヒートシンクについて、図1及び図2(a)〜(d)を参照して詳細に説明する。(Embodiment 1)
The water-cooled heat sink according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 (a) to 2 (d).
図1に示すように、本発明の実施形態1に係る水冷式ヒートシンク1は、冷媒路2と冷媒路3が接続路4を介して、U字状に接続された構造となっている。そして、冷媒路2、冷媒路3、及び接続路4がU字状に接続されたことにより、仕切り部7が形成されている。
As shown in FIG. 1, the water-cooled
冷媒路2の一端には、冷媒路2と連通するように接続路4が接続される。そして、冷媒路2の他端には冷媒の入口配管5が接続されている。
A
冷媒路3の一端は接続路4の冷却水が流出する側の流路と連通している。そして、冷媒路3の接続路4が接続されていない端部には、冷却水の出口配管6が接続される。
One end of the
図1において、冷媒路2、3は板状の筒体を成しているが、本発明に係るヒートシンク1の冷媒路2、3の形状はこれに限定されるものではなく、適宜任意の筒体を用いればよい。
In FIG. 1, the
なお、前記冷媒路3の端部に、さらに接続路4と同じ形状の接続路を接続して、他のヒートシンク1又は他の冷媒路を接続してもよい。また、本実施例において、冷媒路3は、冷媒路2と同一平面上かつ平行に配置されているが、冷媒路3の配置場所は任意に設定可能である。
In addition, you may connect the connection path of the same shape as the
図2(b)に示すように、ヒートシンク1近傍には、被冷却部品8が備えられ、被冷却部品8の熱が、接続路2又は3を流通する冷却水に熱交換される。この熱交換に供される冷却水は、図2(a)に示すように、入口配管5から冷媒路2に流入し、接続路4、冷媒路3を通って出口配管6より流出する。
As shown in FIG. 2B, a component to be cooled 8 is provided in the vicinity of the
図2(b)に示すように、接続路4の冷却水が流入する側の流路の高さは、冷媒路2の高さと比較して高く設定される。図示されたように、前記冷媒が流入する側の接続路4の流路の高さは、接続路4と冷媒路2との接続部4aから逐次増大するように形成される。また、接続路4の近傍における冷媒路2の流路高さは、接続路4に近づくにつれて、その流路の高さが逐次増大するように形成される。
As shown in FIG. 2B, the height of the flow path on the side into which the cooling water flows in the
前記のように接続路4の冷却水が流入する側の流路の高さを逐次増大するように形成する際に、接続路4と冷媒路2との接続部4aから流路の幅方向高さが等しくなるように接続路4の流路の高さを増大させると、冷媒路2から接続路4に流れ込む冷却水の流速が流路の左右で一定となる。同様に、冷媒路2の流路高さを逐次増大させるように形成する際にも、接続部4aに至る冷媒路2流路の幅方向高さが等しくなるように増大させると冷媒路2を流通する冷却水の流速が流路の左右で一定となる。よって、接続路4での圧力損失を抑えることができるとともに、冷媒路2内を冷却水が均一に流通するようになる。
As described above, when the height of the flow path on the side into which the cooling water flows in the
冷媒路2の上面には、図2(b)、(c)に例示されたように、被冷却部品8が備えられるため、接続路4をその高さ方向に増大させたとしても、水冷式ヒートシンク1の小型化を妨げることはない。
As illustrated in FIGS. 2B and 2C, since the
また、接続路4は、図2(d)で示すように、接続路4の流れ方向の流路中央部4bから冷却水が流出する側の端部4cに近づくにつれて、接続路4の流路の高さが低くなるように形成されている。この接続路4の高さが減少する位置は、中央部4bに限定されず、冷媒路2から冷媒路3に至る接続路4の長手方向の任意の部分であればよい。このように、接続路4を狭めることにより、接続路4の流れ方向の流路中央部4bから冷却水が流出する側の端部4cまでの流路内の圧力損失が等しくなり、冷媒路3に冷却水を均一に流すことができる。
Further, as shown in FIG. 2 (d), the
なお、接続路4の高さが低くなるように接続路4の流路を形成する場合、接続路4の形状は、本実施形態に限定されるものではなく、冷媒路3に冷却水が均一に流れる形状を適宜設定すればよい。すなわち、接続路4から冷媒路3に流れる冷却水は、接続路4を流通した冷却水の余勢により冷媒路3の仕切り部7近傍には流れにくい。そこで、接続路4の流れ方向の流路中央部4bから接続路4の冷却水が流出する側の端部4cに近づくにつれて流路内の圧力損失が等しくなる形状とし、冷媒路3に冷却水が均一に流れるようにすればよい。
In addition, when forming the flow path of the
(実施形態2)
本発明の実施形態2に係るヒートシンクは、接続路の流路の形状が実施形態1に係るヒートシンク1と異なるものである。よって、実施形態2に係るヒートシンクを構成する各構成要素において、実施形態1に係るヒートシンク1と同様のものについては、同様の符号を付し詳細な説明は省略する。(Embodiment 2)
The heat sink according to
図3(a)に示すように、本発明の実施形態2に係るヒートシンク10は、冷媒路2と冷媒路3が接続路11を介して、U字状に接続された構造となっている。そして、冷媒路2、冷媒路3、及び接続路11がU字状に接続されたことにより、仕切り部7が形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
冷媒路2の一端には、冷媒路2と連通するように接続路11が接続される。そして、冷媒路2の他端には冷媒の入口配管5が接続されている。
A
冷媒路3の一端は接続路11の冷却水が流出する側の流路と連通している。そして、冷媒路3の接続路11が接続されていない端部には、冷却水の出口配管6が接続される。
One end of the
なお、前記冷媒路3の端部に、さらに接続路11と同じ形状の接続路を接続して、他のヒートシンク又は他の冷媒路を接続してもよい。また、本実施例において、冷媒路3は、冷媒路2と同一平面上かつ平行に配置されているが、冷媒路3の配置場所は任意に設定可能である。
In addition, you may connect the connection path of the same shape as the
図3(b)に示すように、ヒートシンク10近傍には、被冷却部品8が備えられ、被冷却部品8の熱が、接続路2又は3を流通する冷却水に熱交換される。この熱交換に供される冷却水は、図3(a)に示すように、入口配管5から冷媒路2に流入し、接続路4、冷媒路3を通って出口配管6より流出する。
As shown in FIG. 3B, a component to be cooled 8 is provided in the vicinity of the
図3(b)に示すように、冷却水が流入する側の接続路11の高さは、冷媒路2の高さと比較して高く形成される。図示されたように、前記冷媒が流入する側の接続路11の高さは、接続路11と冷媒路2との接続部11bから逐次増大するように形成される。また、接続路11の近傍における冷媒路2の高さは、接続路11に近づくにつれて逐次増大するように形成される。
As shown in FIG. 3B, the height of the
冷媒路2の上面には、被冷却部品8が備えられるため、接続路11をその高さ方向に増大させたとしても、水冷式ヒートシンク10の小型化を妨げることはない。
Since the
このように、冷却水が流入する側の接続路11の高さを逐次増大するように形成する際に、幅方向(図3(c)の矢印E方向)の高さが等しくなるように接続路11の高さを増大させるとともに、冷媒路2の延長上に位置する接続路11の流路を接続路11の高さ方向にそり上がるように形成する。冷媒路2と接続路11の接続部11bから冷却水が突き当る接続路11の上端部11aに至るまで、この流路の断面を冷媒路2の流路の断面と略等しく形成することで、冷媒路2を流通した冷却水が接続路11の上端部11aに至るまで、冷却水の流速を略一定とすることができ、当該接続路11を流通する冷却水を略均一に流すことができる。
Thus, when forming so that the height of the
接続路11は、図3(d)で示すように、接続路11の流れ方向中央部11cから冷却水が流出する側の端部11dに近づくにつれて、接続路11の流路の高さが低くなるように形成されている。この接続路11の高さが減少する位置は、中央部11cに限定されず、冷媒路2から冷媒路3に至る接続路11の長手方向の任意の部分であればよい。このように、接続路11を狭めることにより、接続路4の流れ方向の流路中央部11cから冷却水が流出する側の端部11dまでの流路内の圧力損失が等しくなり、冷媒路3に冷却水を均一に流すことができる。
As shown in FIG. 3 (d), the
なお、接続路11の形状は本実施形態に限定されるものではなく、冷媒路3に冷却水が均一に流れる形状を適宜設定すればよい。すなわち、接続路11の流れ方向中央部11cから接続路11の冷却水が流出する側の端部11dに近づくにつれて、冷却水の圧力損失が等しくなる形状とし、冷媒路3において冷却水が均一に流れるようにすればよい。
In addition, the shape of the
以上、実施形態1、2を例示して詳細に説明したように、本発明のヒートシンクによれば、ヒートシンクを流通する冷媒の圧力損失を抑えるとともに、冷媒路に均一に冷媒が流れるようになる。よって、ヒートシンクの冷却効率を向上させることができる。また、奥行き方向の容積(ヒートシンクの冷媒の流路がUターンしている部分の奥行き)の増大を極力抑えることが可能となり、ヒートシンクをコンパクト化できる。よって、温度分布が均一で、省スペースかつ圧力損失が少ないヒートシンクを得ることができる。 As described above in detail by exemplifying Embodiments 1 and 2, according to the heat sink of the present invention, the pressure loss of the refrigerant flowing through the heat sink is suppressed, and the refrigerant flows uniformly in the refrigerant path. Therefore, the cooling efficiency of the heat sink can be improved. Moreover, it becomes possible to suppress the increase in the volume in the depth direction (the depth of the portion where the refrigerant flow path of the heat sink has a U-turn) as much as possible, and the heat sink can be made compact. Therefore, a heat sink having a uniform temperature distribution, space saving, and low pressure loss can be obtained.
なお、本発明に係るヒートシンクは、ヒートシンクの冷媒が流通する流路に係る発明であり、本発明の効果を損なわない範囲で適宜その構成を変更してもよい。例えば、箇体内部を仕切ることにより、冷媒路2、3及び接続路4と同形の流路を形成させたヒートシンクの形態としてもよい。
The heat sink according to the present invention is an invention related to the flow path through which the refrigerant of the heat sink circulates, and the configuration thereof may be changed as appropriate without departing from the effect of the present invention. For example, it is good also as a form of the heat sink which formed the flow path same shape as the
また、冷媒路2、3及び接続路4の流路内若しくは流路面上に、図4に図示したような複数のフィン9を形成すると、被冷却部品(図示省略)の熱がフィン9を介して冷媒に熱交換されるので、冷却効率が向上する。
Further, when a plurality of
さらに、本発明のヒートシンクに係る接続路の形状は、実施例で説明したように冷媒がUターンする場合にのみ適応するものではなく、冷媒の流れる方向が変化する場所であれば適宜用いることができる。そして、冷媒路、接続路は、それぞれ別々に構成されてもよいが、冷媒路と接続路を一体に形成してもよい。 Furthermore, the shape of the connection path related to the heat sink of the present invention is not only applicable when the refrigerant makes a U-turn as described in the embodiment, and may be used as long as the direction in which the refrigerant flows changes. it can. And although a refrigerant path and a connection path may each be comprised separately, you may form a refrigerant path and a connection path integrally.
1、10…ヒートシンク
2、3…冷媒路
4、11…接続路
7…仕切り部
8…被冷却部品
9…フィンDESCRIPTION OF
Claims (5)
前記接続路の冷媒が流入する側の流路は、前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路の流路に比べて該冷媒路により冷却される冷却部品の搭載面に対して垂直方向にその断面高さが拡大し、且つ前記接続路の冷媒が流出する側の端部に至るにつれて、前記接続路の流路を前記搭載面に対して垂直方向の断面高さが縮小するように形成した
ことを特徴とするヒートシンク。 In a heat sink comprising at least two or more non-linear refrigerant paths through which a refrigerant through which heat of the components to be cooled flows is exchanged, and a connection path connecting the refrigerant paths,
The flow path on the side into which the refrigerant flows in the connection path is in comparison with the mounting surface of the cooling component cooled by the refrigerant path compared to the flow path on the refrigerant path connected to the flow path on the side into which the refrigerant flows . As the cross-sectional height increases in the vertical direction and reaches the end of the connection path where the refrigerant flows out , the cross-sectional height in the direction perpendicular to the mounting surface of the flow path of the connection path decreases. A heat sink characterized by being formed as described above.
ことを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。 The cross-sectional height of the flow path of the connection path on the refrigerant inflow side sequentially increases from the connection portion between the connection path and the refrigerant path connected to the flow path on the refrigerant flow side. The heat sink according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のヒートシンク。 The cross section of the flow path of the connection path located in the extension of the refrigerant path connected to the flow path on the refrigerant inflow side is the cross section of the flow path of the refrigerant path connected to the flow path on the refrigerant inflow side. The heat sink according to claim 1, wherein the heat sink is formed to be substantially equal and curved in the cross-sectional height direction of the flow path of the connection path.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のヒートシンク。 The refrigerant path connected to the flow path on the side where the refrigerant flows in and the refrigerant path connected to the flow path on the side where the refrigerant flows out of the connection path are arranged in parallel. The heat sink according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のヒートシンク。 The heat sink according to any one of claims 1 to 4, wherein the refrigerant path includes a part to be cooled on each upper surface.
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