JP6497238B2 - 発熱体冷却構造 - Google Patents
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Description
ここで、流通制限部材は対向面に接触する接触面を有し、流通制限部材の接触面からの高さが、放熱用突起部の先端と対向面との間隔よりも大きく、放熱面と対向面との間隔よりも小さい。これにより、放熱用突起部の先端と対向面との間及び放熱用突起部の先端付近における冷媒の流通が制限され、流通制限部材が配置されていない部分に比べて速い流速の冷媒が、流通制限部材よりも放熱面側を流通することになる。これにより、発熱体に熱的に接続された放熱面側に多くの冷媒を流すことができ、発熱体の冷却効果を高めることができる。
以上のとおり、上述の特徴構成により、流通制限部材という簡易な構成により冷媒路における冷媒の流通状態を均一に近づけて効果的に冷却を行うことが可能となる。
発熱体冷却構造の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1に示す発熱体冷却構造Sは、放熱体1と、冷媒路形成部材2と、流通制限部材4とを有する。そして放熱体1の放熱面11aを冷媒路形成部材2の対向面21が覆う形態にて、放熱体1に冷媒路形成部材2が取り付けられることにより、放熱面11aと対向面21との間に冷媒路3が形成される。
放熱体1は、放熱板11と放熱用突起部12とを有する。放熱板11は、板状の部材である。本実施形態では、放熱体1は、Z方向に見て矩形状とされている。放熱板11の冷媒路3側(ここでは−Z側)の面である放熱面11aに、複数の放熱用突起部12が設けられている。放熱用突起部12は、柱状、板状、錐状等の各種形状の突起部であり、放熱面11aから突出するように形成されている。本実施形態では、放熱用突起部12は、円柱状の部材であって、一方の端部が放熱面11aに固定されている。放熱用突起部12は、図2に示されるように、Z方向に見た場合における冷媒路3の全体に渡って複数が分散して配置されている。本実施形態では、複数の放熱用突起部12が、互いに均等な間隔で規則的に配置されている。また放熱用突起部12は、X方向に隣接する他の放熱用突起部12に対してY方向の位置をずらした状態で、互い違いに配置されている。放熱板11と放熱用突起部12とは、熱伝導率の高い材料で形成されており、例えば、アルミニウム、銅、又はこれらを主成分とする合金、或いは熱伝導性樹脂等で形成されている。
放熱板11の放熱面11aとは反対側の面である発熱体配置面11bには、発熱体Hとしての複数の素子が配置されている。本実施形態では、発熱体配置面11bには、6つのスイッチング素子5a〜5fと、6つの整流素子6a〜6fとが配置されている。これらの素子は、電動機を駆動するためのインバータ回路の一部を形成している。スイッチング素子5a〜5fは、発熱量の多い素子であり、放熱面11aに熱的に接続されている。これにより、発熱体Hが発熱体冷却構造Sにて冷却される。なお、放熱面11aが発熱体Hに熱的に接続されるとは、発熱体Hが発生した熱が直接又は間接的に、放熱面11aに伝達される状態をいう。
流通制限部材4は、対向面21に沿って特定の延在方向に延びた状態で配置される。そこで、流通制限部材4は特定の延在方向に比べて当該延在方向に直交する方向に短い形状に形成されている。本実施形態では、流通制限部材4は、細長い棒状とされている。詳しくは、流通制限部材4は、延在方向に直交する断面の形状が当該延在方向に沿って一定である柱状とされている。このような流通制限部材4として、例えば、断面が台形や矩形を含む四角形の他、三角形、五角形以上の多角形、円形、楕円形、半円形等の様々な断面形状の柱状部材を用いることができる。図示の例では、断面が矩形の柱状部材を用いている。流通制限部材4は、弾性及び耐熱性を有する材質で形成されており、例えばニトリルゴム(NBR)やエチレン・プロピレンゴム(EPDM)で形成されている。流通制限部材4の放熱体1側(ここでは+Z側)の面である放熱体側面41bには、放熱用突起部12の先端12aが嵌合する複数の嵌合凹部44が形成されている。嵌合凹部44の形状としては、放熱用突起部12の先端部が嵌合可能な形状であればよい。従って、円筒状、四角錐状、三角錐状、円錐状、スリット状等の各種形状が可能である。嵌合凹部44の形状は、放熱用突起部12の形状に合致する形状であることが好ましいが、嵌合凹部44の弾性変形により適合可能な範囲で放熱用突起部12の形状と異なっていてもよい。本実施形態では、嵌合凹部44は、放熱用突起部12の先端部の形状に合致する円柱状の凹部である。
冷媒路3は、放熱体1の放熱面11aと、放熱面11aを覆うように取り付けられた冷媒路形成部材2の対向面21との間に形成される空間である。すなわち、冷媒路3は、Z方向の両側をの対向面21と放熱面11aとに挟まれ、Z方向に直交する方向の周囲を冷媒路形成部材2の壁部22の内壁面によって囲まれた空間である。すなわち、冷媒路3は、流入口26及び排出口27を除き、放熱体1と冷媒路形成部材2とに囲まれて密閉された空間とされている。上記のとおり、本実施形態では、冷媒路形成部材2がZ方向に見て矩形状の箱状体とされている。そのため、冷媒路3は、当該冷媒路形成部材2の第一側壁面22aと、第二側壁面22bと、第三側壁面23aと、第四側壁面23bとによって周囲が囲まれたZ方向に見て矩形状の空間とされている。冷媒路3の幅方向(Y方向)の両側は、上述した一対の側壁面22a、22bにより区画されている。
流通制限部材4は、冷媒路3における流入口26と排出口27との間に配置され、流入口26から排出口27へ向かう方向に交差する方向に延びた状態で配置される。本実施形態では、流通制限部材4を、流入口26から排出口27へ向かう方向(X方向)に対して直交する方向、すなわち、冷媒路3の幅方向(ここではY方向)に延びた状態で配置している。すなわち、本実施形態では、冷媒路3の幅方向が、上述した流通制限部材4の「特定の延在方向」となっている。なお、流通制限部材4を流入口26から排出口27へ向かう方向(X方向)に対して傾斜させて配置してもよい。また、本実施形態では、流通制限部材4は、冷媒路3の幅方向の全域にわたって連続的に配置されている。なお、流通制限部材4を、冷媒路3の幅方向の一部の領域のみに配置してもよい。
次に、発熱体冷却構造の第二の実施形態について、図6を用いて説明する。本実施形態では、流通制限部材4が上流側傾斜面45a及び下流側傾斜面45bを有する点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る流通制限部材4について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
次に、発熱体冷却構造の第三の実施形態について、図7及び図8を用いて説明する。本実施形態では、流通制限部材4の側壁接触面43a、43bが傾斜面とされている点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る流通制限部材4について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
次に、発熱体冷却構造の第四の実施形態について、図9を用いて説明する。本実施形態では、流通制限部材4の上流側側面42aと下流側側面42bとに嵌合凹部44が形成されている点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る流通制限部材4について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
次に、発熱体冷却構造の第五の実施形態について、図10を用いて説明する。本実施形態では、流通制限部材4が嵌合凹部44を有さない点と、冷媒路形成部材2の流入口26が第三側壁面23aに形成されている点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る発熱体冷却構造について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
本実施形態では流通制限部材4は、嵌合凹部44を有さない角棒状の部材として形成されている。流通制限部材4は弾性を有する材料で形成されているので、図10に示すように、流通制限部材4を弾性変形させて放熱用突起部12の間に嵌め込んで、流通制限部材4を冷媒路3に配置することができる。
本実施形態では流入口26が第三側壁面23aにおけるY方向の中央に形成されている。冷媒路3をZ方向から見た平面的形状は矩形状であって、流入口26が当該矩形状の一つの辺(第三側壁面23a)の中央に配置され、排出口27が隣接する辺(第一側壁面22a)の+X方向の端に配置されている。つまり本実施形態では、流入口26と排出口27とは冷媒路3の平面的形状からみて偏って配置されている。なお冷媒路3をZ方向から見た平面的形状の重心は、図10に示される重心Gである。本実施形態でも、重心Gを通りX方向と平行な基準直線Lに対して、一方側(紙面斜め左下側)に、流入口26及び排出口27の双方が形成されている。
次に、発熱体冷却構造の第六の実施形態について、図11及び図12を用いて説明する。本実施形態では、流通制限部材4の嵌合凹部44における凹部内壁面44aがZ方向に対して傾斜している点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、本実施形態に係る流通制限部材4について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
発熱体冷却構造のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
以下、上記において説明した発熱体冷却構造の概要について説明する。
2 :冷媒路形成部材
3 :冷媒路
4 :流通制限部材
11a :放熱面
12 :放熱用突起部
12a :先端
21 :対向面
22a :側壁面
22b :側壁面
26 :流入口
27 :排出口
41a :接触面
43a :側壁接触面
43b :側壁接触面
44 :嵌合凹部
45a :上流側傾斜面
45b :下流側傾斜面
B1 :発熱体列
B2 :発熱体列
G :重心
H :発熱体
L :基準直線
S :発熱体冷却構造
Claims (12)
- 発熱体に熱的に接続された放熱面と前記放熱面に形成された複数の放熱用突起部とを有する放熱体と、
前記放熱面を覆う対向面を有し、前記放熱面との間に冷媒路を形成する冷媒路形成部材と、
前記冷媒路に開口し、前記冷媒路に冷媒を供給する流入口と、
前記冷媒路に開口し、前記冷媒路から冷媒を排出する排出口と、
前記冷媒路における前記流入口と前記排出口との間に配置され、前記流入口から前記排出口へ向かう方向に交差する方向に延びた状態で配置される流通制限部材とを有し、
前記流通制限部材は、前記対向面に接触する接触面と、前記放熱用突起部の先端が嵌合する複数の嵌合凹部とを有し、
前記流通制限部材の前記接触面からの高さが、前記放熱用突起部の先端と前記対向面との間隔よりも大きく、前記放熱面と前記対向面との間隔よりも小さい発熱体冷却構造。 - 発熱体に熱的に接続された放熱面と前記放熱面に形成された複数の放熱用突起部とを有する放熱体と、
前記放熱面を覆う対向面を有し、前記放熱面との間に冷媒路を形成する冷媒路形成部材と、
前記冷媒路に開口し、前記冷媒路に冷媒を供給する流入口と、
前記冷媒路に開口し、前記冷媒路から冷媒を排出する排出口と、
前記冷媒路における前記流入口と前記排出口との間に配置され、前記流入口から前記排出口へ向かう方向に交差する方向に延びた状態で配置される流通制限部材とを有し、
前記流通制限部材は、前記対向面に接触する接触面を有し、
前記冷媒路における、前記流入口から前記排出口へ向かう方向に交差する方向を幅方向として、
前記冷媒路形成部材は、前記幅方向の両側を区画する一対の側壁面を有し、
前記流通制限部材は、前記幅方向の両端部に形成された一対の側壁接触面を有し、
一対の前記側壁接触面のそれぞれが前記側壁面に押し付けられた状態で接触し、前記流通制限部材の両端部が弾性変形した状態とされ、
一対の前記側壁接触面のそれぞれは、前記側壁面に接触していない状態で、前記接触面側の端縁から前記放熱面側へ向かうに従って前記幅方向の外側へ向かう傾斜面とされ、
前記流通制限部材の前記接触面からの高さが、前記放熱用突起部の先端と前記対向面との間隔よりも大きく、前記放熱面と前記対向面との間隔よりも小さい発熱体冷却構造。 - 前記流通制限部材が、前記流入口から前記排出口へ向かう方向に交差する方向における前記冷媒路の全域に渡って連続的に配置されている請求項1又は2に記載の発熱体冷却構造。
- 前記流通制限部材が、前記流入口側の端縁から前記排出口側へ向かうに従って前記放熱面側へ次第に近づく上流側傾斜面を有する請求項1から3のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。
- 前記流通制限部材が、前記排出口側の端縁から前記流入口側へ向かうに従って前記放熱面側へ次第に近づく下流側傾斜面を有する請求項1から4のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。
- 前記流通制限部材が、前記放熱用突起部の先端と前記対向面との間において、弾性変形した状態で挟まれている請求項1から5のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。
- 前記冷媒路における、前記流入口から前記排出口へ向かう方向に交差する方向を幅方向として、
前記冷媒路形成部材は、前記幅方向の両側を区画する一対の側壁面を有し、
前記流通制限部材は、前記幅方向の両端部に形成された一対の側壁接触面を有し、
一対の前記側壁接触面のそれぞれが前記側壁面に押し付けられた状態で接触し、前記流通制限部材の両端部が弾性変形した状態とされている請求項1に記載の発熱体冷却構造。 - 一対の前記側壁接触面のそれぞれは、前記側壁面に接触していない状態で、前記接触面側の端縁から前記放熱面側へ向かうに従って前記幅方向の外側へ向かう傾斜面とされている請求項7に記載の発熱体冷却構造。
- 前記対向面に直交する方向に見た前記冷媒路の平面的形状の重心を通る基準直線に対して一方側に前記流入口及び前記排出口の双方が形成されている請求項1から8のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。
- 前記流通制限部材が、前記放熱面に直交する方向に見て前記発熱体と重なる位置に配置されている請求項1から9のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。
- 前記流入口から前記排出口へ向かう方向に沿って複数の前記発熱体が並ぶように配置されており、
複数の前記発熱体のうち前記流入口から前記排出口へ向かう方向に沿う並び順が最下流側である前記発熱体に対して、前記放熱面に直交する方向に見て重なる位置に、前記流通制限部材が配置されている請求項1から10のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。 - 前記流入口から前記排出口へ向かう方向に交差する方向に沿って3つの前記発熱体が並ぶように配置されて、発熱体列が形成され、
2つの前記発熱体列が、前記流入口から前記排出口へ向かう方向に沿って並ぶように配置されている請求項1から11のいずれか一項に記載の発熱体冷却構造。
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