JPH0511451U

JPH0511451U - 強制空冷形放熱器

Info

Publication number: JPH0511451U
Application number: JP5652991U
Authority: JP
Inventors: 正和村越; 富雄中山
Original assignee: 菊水電子工業株式会社
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量かつコンパクトで、製造，組立が容易で
あり、しかも効率の良い冷却効果が得られる廉価で安定
化電源に好適な強制空冷形放熱器の提供。【構成】櫛歯型成形部材１Ｂ，１Ｂを互いに天地した
形で組合せることにより一方の歯先と他方の歯型の付け
根部分との間に送風手段３からの空気が集中的に分配さ
れるようになし、この付け根部分となる外側の面１Ｅに
半導体素子２を配設させた強制空冷形放熱器１。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、強制空冷形放熱器に関し、特に、電子回路の電源として使用される直流あるいは交流の安定化電源等に組込まれて使用されるに好適な強制空冷形放熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電子回路の電源には多くの場合、直流が安定化して使用されるが、交流が使用されることもある。かかる電源では、負荷の変動が周囲温度の変化にかかわらず一定の電圧や電流が供給されるようにするために、トランジスタ等多くの半導体素子がその安定化回路に組込まれるが、これら半導体素子の接合部では大量の高熱が発生するために、これらから放熱冷却させる必要がある。

【０００３】図５は従来のこのような強制空冷形放熱器の構成の一例を示す。ここで、１０はその空冷形放熱器であり、放熱器１０は複数のフィン１０Ａが内部に向けて木の枝状に形成されたほぼ方形型の断面形状を有する４つの押出し成形部材１０Ｂの組合せで構成されている。なお、部材１０Ｂはアルミニウムかアルミニウム合金で形成されるもので、これらの部材１０Ｂを結合部材１０Ｃでねじ１１を用いて結合することにより、その内部に多数の放射状に分岐された空気通路１０Ｄが得られるようにしている。また、１０Ｅは各成形部材１０Ｂに形成され、これらに取付けられる不図示の半導体素子から熱を奪うために設けられた熱伝達部である。

【０００４】このように構成された放熱器１０に対し、その形成された空気通路１０Ｄの一方の端部に、固定部材１２を介して外形がほぼ方形をなすファン１３が取付けられ、強制空冷形の放熱装置として機能する。ちなみに、この従来例による放熱器１０の重量は３．８ｋｇ、その空気通路１０Ｄに直交する断面積は６３８０ｍｍ ² 、また、ファン１３は１２０ｍｍ角であった。

【０００５】そこで、かかる強制空冷形放熱装置では、ファン１３によって放熱器１０の一方側の空気通路１０Ｄから空気を強制的に送り込み、複雑に形成された放射状のフィン１０Ａを介して放熱器１０から熱を奪い去ることができ、その放熱に従い熱伝達部１０Ｅを介して不図示の半導体素子に発生する熱を外部に廃熱させるようにすることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記のような従来の強制空冷形放熱器では、フィン１０Ａの表面積を十分確保することで放熱効果が得られるように構成されているためその空冷形放熱器１０のフィン１０Ａ形成構造が複雑であり、さらに４つの成形部材を組立てるために重量的にも重くなる上、結合部材１０Ｃを介してねじ１１で４つの成形部材１０Ｂを組立てるようになっているため手間がかかる。また、各熱伝達部１０Ｅがそれぞれの成形部材１０Ｂから横に張出す状態となっているので、放熱器１０自体、特にその幅方向の占める空間容積が大きくなり、それだけ装置全体として嵩高いものとなる。さらにまた、放熱面積が大きい割には効率的に冷却が行われないという欠点があった。

【０００７】本考案の目的は、かかる従来の問題点に着目し、その解決を図るべく、コンパクトでしかも重量的にも軽く、製造，組立が容易で効率の良い冷却効果が得られ、廉価で安定化電源に好適な強制空冷形放熱器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するために、本考案は、送風手段により空気が供給される空気通路を有し、半導体素子から発生した熱を該半導体素子に接する熱伝達部から前記空気通路を介して放熱するようにした強制空冷形放熱器において、櫛歯型をなす成形ブロックをその一方の成形ブロックの歯型が他方の成形ブロックの歯型間の空間に介在する如く互いに天地して組み合わせ、前記熱伝達部の裏面側にあたる前記一方の歯型の歯先と前記他方の歯型の付け根間との間に形成される空気通路に前記送風手段からの空気が集中的に分配されるようにしたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

本考案によれば、送風手段により強制的に供給される空気の流れが、他の空気通路に比してその空気抵抗が十分低いように開放された形に形成される一方の各歯先と他方の歯型の付け根間の空気通路に集中するように構成したので、この空気通路に接する熱伝達部の外面に接して取付けられる半導体素子から伝達される熱を前記空気通路を介して効率良く廃熱させることができる。

【００１０】また、対をなす櫛の歯型押出し成形部材（以下で成形ブロックという）をその空気通路方向に沿って嵌合するだけで、双方を係合固着させて一体に組立てることができるもので、また、従来のような複雑な形状の空気通路形成の必要がなく、コンパクトでしかも軽量な放熱器が得られる。

【００１１】

【実施例】

以下に、図面を参照しつつ本考案の実施例を具体的に説明する。

【００１２】図１は本考案による強制空冷形放熱装置の構成を示す。ここで、１は本考案による強制空冷形放熱器の一例を、一体に組立てた状態で示す。

【００１３】すなわち、本実施例による空冷形放熱器１は、この図に示すように上下一対のほぼ櫛歯型断面をなす、例えばアルミニウムまたはその合金によって押出し成形された部材（以下で成形ブロックという）１Ｂと１Ｂとの組合せによって構成されるものである。なお、これらの成形ブロック１Ｂ，１Ｂはいずれも同一型材を用いて同一断面同一形状に押出し成形可能である。図２の（Ａ）に本例による成形ブロック１Ｂおよび１Ｂを互いに天地させて組立てた状態を示す。

【００１４】このように、それぞれの成形ブロック１Ｂ，１Ｂは図１に示すように複数のトランジスタなどの半導体素子２が放熱のために取付けられる平板状の熱伝達部１Ｅを有し、その熱伝達部１Ｅの一方の面には所定の間隔Ｐを保つようにして所定の厚さＴに形成された放熱フィン１Ａが複数列設けられている。しかして、これらのフィン１Ａのうち最外部に位置するもの（以下で外壁形成部という）には天地の形で組立てられる相手側の成形ブロックとの間で互いに係合可能なように嵌合形係着部１Ｆおよび１Ｇが放熱器１の長手方向に沿って形成されている。

【００１５】なお、本例の放熱器１における特色は、熱伝達部１Ｅ裏面側の櫛歯型放熱フィン１Ａが配設される付け根部分の間と他方の放熱フィン１Ａの先端部との間に他より広い空気通路１Ｈを設けたことにある。このことは、その他の放熱器１内では一方の部材１Ｂの放熱フィン１Ａと他方の部材の放熱フィン１Ａとがその間に所定の狭い間隔を保つように互いに平行して配置され、双方のフィン１Ａ間に狭い空気通路１Ｋが形成されるのに対し空気通路１Ｈでは放熱フィン１Ａが介在しないので空気通路１Ｋに比して空気抵抗が少なく、十分な風量の空気を流通させることが可能となる。

【００１６】また、このような空冷形放熱器１の組立にあたっては、本実施例の場合、２つの同形をなす成形ブロック１Ｂ，１Ｂを互いに天地させた状態に保つと共に係着部１Ｇと１Ｆとの上下方向の係着位置を一致させるようになして、図３に示すように係着部１Ｇと１Ｆとを互いに白抜き矢印で示すように嵌め合わせればよい。

【００１７】図２の（Ｂ）は他の実施例による空冷形放熱器の組立例を示す。本例は係着部１Ｆおよび１Ｇの位置をそれぞれ両側の上下端に近い隅部に設けたもので、その他の構成については（Ａ）に示す例と変わりはない。本実施例によるものでは空冷形放熱器１の両側面を平坦に形成することができる。なお、（Ａ），（Ｂ）いずれの場合にあっても、嵌合組立てたあとは、その係着部１Ｆ，１Ｇの両端部をポンチ等で鋏めるか、あるいは全長部を鋏めるなり、双方向を金属接着するなりして固定すればよい。

【００１８】再び図１に戻り、強制空冷形放熱装置の全体的な構成について説明する。上述のようにして組立てられた放熱器１の一方の面にはファン３が装着されると共に、この図で上下となる熱伝達部１Ｅにはトランジスタなどの半導体素子２がその接続端子２Ａを外方に向けた状態で取付けられる。４はこれらの半導体素子２の一面を放熱のために放熱器１の熱伝達部１Ｅに押圧するためのばね性を有する押え部材、５は押え部材４を熱伝達部１Ｅに固定するための固定ねじである。

【００１９】なおここで、半導体素子２の熱伝達部１Ｅへの取付けにあたっては、放熱器１の上下面に形成される各熱伝達部１Ｅに半導体素子２が例えば図１に示す位置を占めるように予め不図示の治具を用いて各半導体素子２を位置決めしておく。そして、上下双方の半導体素子２の列に対し、それぞれの接続端子２Ａを配線基板６とその回路上の所定の位置に設けられた不図示のスルーホールを介して接続する。

【００２０】かくして、基板６に予め接続された半導体素子２の列を放熱器１の上下の熱伝達部１Ｅに配列させるようになした上、押え部材４および固定ねじ５により、これらを固定するものである。なお、図３に上述の押え部材４により各半導体素子２の列を熱伝達部１Ｅ上に固定するときの状態を示したが、ここでは組立内容を分り易くするために配線基板６にかかわる部分やファンは省略されている。

【００２１】このように構成した強制空冷形放熱装置においては、その放熱器１およびファン３などは例えば不図示のケースに収納固定される。また、ケースに関連して設けられたフレームに不図示のホルダ部材を介して配線基板６を保持させることができる。そして、ファン３により強制的に空気通路１Ｈおよび１Ｋに空気が送り込まれるが、ここで、半導体素子２から伝達される熱で最も高温となるのは熱伝達部１Ｅの半導体素子２と接する部分である。

【００２２】これに対し、ファン３から送られる空気の送風量は熱伝達部１Ｅの裏面側にあたる最も空気抵抗の少ない１Ｈで多くなりそれによってこの近傍から最も多くの熱が放熱されると共に、また、このような空気冷却によって比較的温度が低いフィン１Ａによって形成される空気通路１Ｋでは空気抵抗が大きいために空気通路１Ｈに比して送風量が抑制される。

【００２３】以上述べたように、高温となる部分から効率的に熱を奪い外部に廃熱させる構成としたため、従来に比して、軽量かつコンパクトな放熱器により効果的に放熱廃熱を行わせることができると共に、組立が容易で、廉価な強制空冷形放熱器を提供することができる。

【００２４】なお、以上に述べた実施例では、好適例としていずれも放熱器１を構成する成形ブロック１Ｂ，１Ｂをその嵌合型係着部１Ｆ，１Ｇを含めて全くの同形とし、１つの押出し型で成形可能なようにすると共に、互いに天地した状態で空気通路方向から双方を嵌め合わせて固着するようにしたが、嵌合型係着部に関しては必ずしも２つの成形部材１Ｂ，１Ｂが同一形状である必要はなく、所定の間隔を保って交互に組合される櫛歯型と、半導体素子２が装着される伝達面とに関してのみ同一形状に保たれるものであればよい。さらにまた、これらの上下の成形ブロックを別の係着部材を介して固定するように構成することができることは勿論である。

【００２５】本考案者等は、実験として図２の（Ａ）に示すような断面を有し、その外法寸法Ｃ×Ｄが８０ｍｍ×７５ｍｍ、各フィン１Ａの平均厚さが約２．５〜３．０ｍｍ、空間スペース比が約１／３、空気通路長２５０ｍｍの放熱器１においてその熱伝達部１Ｅの厚さＡおよび空気通路１Ｈにおける高さＢをそれぞれ下記に示す表１および表２のように変化させて、熱伝達部１Ｅに装着した半導体素子（上下の面にそれぞれ８個ずつ）の平均温度および最高温度を測定した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】なお、上記の実験でファンによる送風，風量は一定に保ったが、ちなみに本装置に装着されるトランジスタではその寿命が通常１０℃上がると半減するといわれており、従って、いかにこれらの平均温度および最高温度を低く押えるべく冷却するかが重量な課題となる。

【００２９】表１および表２に示した結果は図４に（Ａ）および（Ｂ）のグラフで示したが、これらのグラフから分るように、本例の場合は、熱伝達部１Ｅの厚さＡを６ｍｍ、空気通路１Ｈにおける高さＢを１５ｍｍとしたときに最高の冷却効果が得られることを確認した。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、断面が櫛歯型をなす成形ブロックの一対をその一方の成形ブロックの歯型が他方の成形ブロックの歯型間の空間に介在する如く互いに天地して組み合わせ、前記熱伝達部の裏面側にあたる前記一方の歯型の歯先と前記他方の歯型の付け根間との間に形成される空気通路に前記送風手段からの空気が集中的に分配されるようにしたので、効率良く半導体素子から熱を奪ってその延命を図ることができ、安定化電源等に好適な強制空冷形放熱器を提供することができる。しかも従来に比して軽量かつコンパクトで、組立が容易であり、コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例としてその組立られた放熱装
置の構成を示す斜視図である。

【図２】本考案による強制空冷形放熱器の断面形状を２
例示す断面図である。

【図３】本考案による構成の組立順序を示す説明図であ
る。

【図４】本考案による実験結果を示すグラフである。

【図５】従来例による放熱装置の構成例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１放熱器１Ａ放熱フィン１Ｂ組立部材１Ｅ熱伝達部１Ｆ，１Ｇ係着部１Ｈ，１Ｋ空気通路２半導体素子（トランジスタ）２Ａ接続端子３ファン４押え部材５固定ねじ６配線基板

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】送風手段により空気が供給される空気通
路を有し、半導体素子から発生した熱を該半導体素子に
接する熱伝達部から前記空気通路を介して放熱するよう
にした強制空冷形放熱器において、断面が櫛歯型をなす成形ブロックをその一方の成形ブロ
ックの歯型が他方の成形ブロックの歯型間の空間に介在
する如く互いに天地して組み合わせ、前記熱伝達部の裏
面側にあたる前記一方の歯型の歯先と前記他方の歯型の
付け根間との間に形成される空気通路に前記送風手段か
らの空気が集中的に分配されるようにしたことを特徴と
する強制空冷形放熱器。
【請求項２】前記成形ブロックは歯列の両外側に前記
空気通路の方向に沿ってその全長にわたり形成された係
合部を有し、該係合部同士を前記空気通路の方向に沿っ
て嵌合することにより係着固定されることを特徴とする
請求項１に記載の強制空冷形放熱器。