JPH04313687A - 熱交換部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【産業上の利用分野】本発明は例えば大規模集積回路Ｌ
ＳＩ、ＩＣ、ＦＥＴ等の電子部品やモータ、エンジン等
の動力機器、あるいはクラッチ装置、ブレーキ装置等の
伝導機器、更には太陽熱エネルギーを利用するソーラ機
器等の放熱、吸熱等に利用できる熱交換部品に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】本出願人はこの種の主として放熱作用を
行う熱交換部品の開発を試み、すでに特開昭６４−２７
７３６号、特開平１−２６４２９６号、特開平１−２６
６９２２号として提案に及んでいる。これらのものは例
えばアルミニウム等の伸展性のよい材料を用いて基板部
に対し多数の放熱部たるピン状突起を形成したもの、及
びその製造法に関するものである。ところでこのような
放熱部の形成により相応の放熱効果は得られるものの、
例えば電子部品の放熱用として利用するにあたっては、
これら電子部品の集積度が向上するにつれ放熱部からの
自然放熱だけでは充分な冷却効果を得られなくなりつつ
ある。

【０００３】ところで前記先行発明のうち特開平１−２
６４２９６号、特開平１−２６６９２２号は、放熱部品
中にヒートパイプによる冷却機構をとり入れ得るように
しており、この場合にはより性能向上が期待し得る。し
かしながらヒートパイプをとり入れた場合、冷却フィン
先端部に熱交換した熱が集中しがちになり、この部分が
例えば外気に曝されて積極的な空冷状態となれば充分な
冷却作用が期待し得るものの、周辺に更に部品等が配設
されて高温の空気が滞りがちになると、充分な効果を上
げられなくなってしまう。

【０００４】

【開発を試みた技術的事項】本発明はこのような背景に
鑑みなされたものであって、放熱効果に優れたいわゆる
ヒートパイプの構造をとることを前提とし、更に放熱部
の先端側においても積極的に放熱し得る新規な構造を具
えた熱交換部品の開発を試みたものである。

【０００５】

【発明の構成】

【目的達成の手段】即ち本出願に係る熱交換部品の第一
の発明は、被熱交換部品を直接または間接的に支持する
基板部に対し、熱交換媒体を封入できる熱交換用突起を
形成し、その先端側には一種または二種以上の熱交換促
進部材を組み付けて成るものである。

【０００６】また本出願に係る熱交換部品の第二の発明
は前記要件に加え、前記熱交換用突起は複数本のピン状
であり、且つ熱交換媒体は一または二以上の区画に封入
されていることを特徴として成るものである。

【０００７】更にまた本出願に係る熱交換部品の第三の
発明は前記要件に加え、前記熱交換促進部材の一種は熱
交換媒体の通過管路を有することを特徴として成るもの
である。

【０００８】更にまた本出願に係る熱交換部品の第四の
発明は前記要件に加え、前記熱交換促進部材の一種は一
または二枚以上の板状体であることを特徴として成るも
のである。これら発明により前記目的を達成しようとす
るものである。

【０００９】

【発明の作用】本発明にあっては例えば冷却を必要とす
る被熱交換部品たる電子部品の熱が基板部から熱交換用
突起に至ると、まずいわゆるヒートパイプの作用により
、内部に封入された熱交換媒体の気化熱による冷却作用
がなされ、更に熱交換促進部材もその熱を積極的に吸収
排除し、優れた冷却効果を発揮する。

【００１０】

【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて具体的
に説明する。まず図１において本発明たる熱交換部品１
の使用状態の一例を示すものであって、このものは配線
用基板２上に取り付けられ、その周辺の発熱が著しい電
子部品３等を支持することによって、この電子部品３の
冷却を行うのである。勿論、電子部品３が冷却を必要と
する場合には当然冷却作用が求められるのであるが、例
えばこのような装置全体が寒冷地等における鉄道線路沿
いの屋外コントロールボックス等に設置される場合には
一定温度に維持するために加熱するような用いられ方も
可能である。

【００１１】以下この熱交換部品１について詳細に述べ
ると、この熱交換部品１は本体部１０と、熱交換促進部
材２０とが組み合わされて構成される。まず本体部１０
は例えばアルミニウム等の放熱効果が良好な材料によっ
て構成され、電子部品３が直接または間接的に支持され
る基板部１１に対しその一方または双方の面に熱交換用
突起１２を設けて成る。まず図１、２においてその基本
構成を説明すると、本体部１０はほぼ平板状を成す矩形
状または適宜の形状を有するものであって、そこに熱交
換用突起１２の一例であるピン１３が多数突出した構造
をとる。

【００１２】尚この本体部１０の構成手法は例えば本出
願人が前記先行技術等において開示した鍛造による成形
手法のほか、鋳造による方法あるいは基板部１１とピン
１３とを別体としてこれをロウ付けしたり、更にはこれ
を摩擦溶融接着あるいはいわゆる機械加工による削り出
し等によって構成することも可能である。この熱交換用
突起１２の芯部にはヒートパイプを構成するように熱交
換媒体Ｈを真空状態に封入する芯孔１３ａを形成する。

【００１３】そしてこのような本体部１０における熱交
換用突起１２の先端側に熱交換促進部材２０を組み付け
る。このものは前記基本形態である図１、２に示すもの
は平板状の熱交換促進板２１を層状に何枚か取り付けて
成る。

【００１４】このような熱交換部品１がすでに述べた図
１に示すような用法に従って用いられるときには、電子
部品３で発生した熱が基板部１１から熱交換用突起１２
の一つであるピン１３に至り、ここでヒートパイプの作
用により冷却が図られ、更にこのピン１３の熱は伝達さ
れた熱を熱交換促進部材２０である熱交換促進板２１に
よって更に吸収され、その放熱を確実に行うのである。

【００１５】本発明は以上述べた構成をその一例とする
が、以下各部において種々の実施例がとり得る。そして
これら各実施例がそれぞれ適宜組み合わされることが可
能となるのである。 ｉ）基板部における実施例 まず本体部１０の基板部１１はすでに述べた実施例では
平板状の部材であったが、このものは更に基板部１１自
体が例えば図３（ａ）に示すように電子部品３の搭載側
に筋状の取付段部１１ａが形成されていてもよい。また
この基板部１１は必ずしもすべてが平板状である必要が
なく、例えば図３（ｂ）に示すように部品形状に合わせ
て側面Ｌ字形に屈曲したような形状のものであったり、
あるいは図３（ｃ）に示すように円環状のものであって
もよい。

【００１６】更に特殊な例としては、基板部１１をいわ
ば二層構造としてその内部に支持孔１１ｂを設け、ここ
に電子部品３を格納するような状態とするとともに、そ
の双方に熱交換用突起１２を形成するようにしてもよい
。勿論このような場合片面のみに熱交換用突起１２が形
成されていてもよい。更に図３（ｅ）に示すように平板
状の基板部１１に対し、その双方に熱交換用突起１２が
形成されていてもよい。勿論この場合被熱交換部品たる
電子部品３を取り付ける部分において、熱交換用突起１
２が邪魔な場合にはその部分のみそれを除去した形状の
ものが用いられる。

【００１７】ｉｉ）熱交換用突起の実施例次に熱交換用
突起１２についても種々の実施例がとり得る。ピン１３
を適用したものであっても、その外形形状について種々
の形態がとり得る。まず図４（ａ）に示すものは、その
断面形状を四角形としたいわば四角柱状に突出したピン
１３である。また図４（ｂ）に示すものはピン１３が更
に放射状にリブ１３ｂを具えたものである。更に図４（
ｃ）〜（ｆ）はピン１３に形成した芯孔１３ａについて
の種々の形態を示すものである。

【００１８】まず図４（ｃ）は単純な円孔を芯孔１３ａ
とし、ここに熱交換媒体の毛細管現象による移動を促進
するように網体１３ｃをウィックとして挿入したもので
ある。また図４（ｄ）はほぼ四角形の頂点部がスリット
状に更にえぐり込まれたものであり、図４（ｅ）はセレ
ーション状のものであり、図４（ｆ）は円孔の一部に切
り込み部が設けられたもの等の形態がとり得る。これら
の芯孔１３ａの隅窪み部も毛細管現象を生じさせるよう
に作用している。尚これら芯孔１３ａは図４（ｇ）に示
すように一カ所のみでなく、二カ所以上形成されていて
もよい。この場合において芯孔１３ａは図４（ｇ）のよ
うに独立形成されていてもよいし、図４（ｈ）のように
下方で連通しているものでもよい。

【００１９】ここでいわゆるヒートパイプについて簡単
に述べる。このものは真空密閉空間たる芯孔１３ａに熱
交換媒体Ｈたる凝縮性液体例えば常温域を中心とする場
合にはエチルアルコール、水等を封入しておくと、この
熱交換媒体Ｈが沸騰して蒸気の状態で放熱側に至り、こ
こで放熱凝縮される。そして凝縮されて液状に戻った熱
交換媒体Ｈはウイックたる網体１３ｃ等の介在による毛
細管現象や図４（ｄ）（ｅ）（ｆ）に示すような隅窪み
部における毛細管現象で加熱側に戻り、このヒートサイ
クルを繰り返して放熱を繰り返すのである。

【００２０】更に熱交換用突起１２の他の実施例として
は前述したようなピン１３のほか、フィン１４を用いた
ものが適用できる。まず図５（ａ）に示すものは平板状
のフィン１４が基板部１１から直角に立ち上げられて、
それが複数枚形成されている。また図５（ｂ）は散点状
に短寸のフィン１４が突出したような形状をとる。また
図５（ｃ）は平面から見て基板部１１に対しフィン１４
が放射状に形成されている。また図５（ｄ）は側面から
見てフィン１４が放射状に形成されている。また図５（
ｅ）は平面から見てフィン１４が同心円状に配設されて
いる。更に図５（ｆ）は円環状に多層に配設されるフィ
ン１４がそれぞれ分断したような形状となっている。

【００２１】ｉｉｉ）熱交換促進部材の実施例次に熱交
換促進部材２０の実施例について説明する。まず先に述
べた実施例のほか、図６（ａ）に示すように流体の通過
経路を有する流体ジャケット２２が適用され得るもので
あって、偏平な形状部材の内部を適宜の仕切２２ａによ
って仕切り、熱交換促進媒体たる流体あるいは気体等が
一例としてジグザグ状に流れ得るような流体通路２２ｂ
を構成して成るものである。また図６（ｂ）に示すよう
に銅、アミル等の板材をジグザグ状に曲げて成る熱交換
促進用フィン２３を前記熱交換用突起１２の先端側の間
に組み付ける実施例が存在する。また図６（ｃ）は金属
部材例えばアルミニウム細線等を用いた絡み線状マット
２４を熱交換用突起１２の先端に設けたものである。更
に図６（ｄ）は通常の熱交換用の流体が通過する管路で
あるコイル２５に対し熱交換促進用フィン２３を組み合
わせたものである。

【００２２】また図６（ｅ）はこれら各種の熱交換促進
部材２０を複合的に取り付け得ることを示す一例である
。具体的には熱交換用突起１２の頂点部側に流体ジャケ
ット２１を取り付けるとともに、その下方に熱交換促進
用フィン２３を組み付けたものである。更に図６（ｇ）
は本体部１０と同様部品を更に本体部１０におけるピン
１３の先端側に積層させるようにして組み合わせたもの
である。更に他の全体構成のバリエーションとしては前
記図６（ｆ）に示すような熱交換促進部材２０を中央に
設け、その両側に本体部１０を接することにより、その
本体部１０における基板部１１の両側にそれぞれ被熱交
換部品たる電子部品３を搭載できるようにしたものであ
る。

【００２３】本発明は以上述べたような各部の種々の実
施例を適宜組み合わせて完成し得るものであり、目的に
応じて好ましい熱交換性能を発揮し得る部品を本発明の
技術思想内において実現し得るものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上述べたような構成を有する
から、例えば発熱した被熱交換部品たる電子部品３の発
熱を基板部から熱交換用突起１２を経て熱交換促進部材
２２に至らせ、そして途中においてはヒートパイプよる
熱交換をも行って積極的な放熱を図ることにより充分な
冷却性能を発揮し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換部品の使用状態を示す斜視図あ
る。

【図２】本発明の熱交換部品を別の方向から見た状態を
示す斜視図である。

【図３】基板部の形状を異ならせた他の種々の実施例を
示す断面図である。

【図４】熱交換用突起の形状構造を異ならせた他の種々
の実施例を示す一部破断斜視図である。

【図５】熱交換用突起の形状を異ならせた更に他の種々
の実施例を示す斜視図である。

【図６】熱交換促進部材として流体ジャケットを用いた
実施例並びに熱交換促進用フィンを組み込んだ種々の実
施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　熱交換部品 ２　　　　配線用基板 ３　　　　電子部品 １０　　　　本体部 １１　　基板部 １１ａ　　取付段部 １１ｂ　　支持孔 １２　　　　熱交換用突起 １３　　　　ピン １３ａ　　芯孔 １３ｂ　　リブ １３ｃ　　網体 １４　　　　フィン ２０　　　　熱交換促進部材 ２１　　　　熱交換促進板 ２２　　　　流体ジャケット ２２ａ　　仕切 ２２ｂ　　流体通路 ２３　　　　熱交換促進用フィン ２４　　　　絡み線状マット ２５　　　　コイル Ｈ　　　　熱交換媒体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被熱交換部品を直接または間接的に支
   持する基板部に対し、熱交換媒体を封入できる熱交換用
   突起を形成し、その先端側には一種または二種以上の熱
   交換促進部材を組み付けて成る熱交換部品。
2. 【請求項２】　　前記熱交換用突起は複数本のピン状で
   あり、且つ熱交換媒体は一または二以上の区画に封入さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の熱交換部品。
3. 【請求項３】　　前記熱交換促進部材の一種は熱交換媒
   体の通過管路を有することを特徴とする請求項１または
   ２記載の熱交換部品。
4. 【請求項４】　　前記熱交換促進部材の一種は一または
   二枚以上の板状体であることを特徴とする請求項１、２
   または３記載の熱交換部品。