特許 6406892 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6406892

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20181004BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 G

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-127491(P2014-127491)

(22)【出願日】2014年6月20日

(65)【公開番号】特開2016-9688(P2016-9688A)

(43)【公開日】2016年1月18日

【審査請求日】2017年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100114292

【弁理士】

【氏名又は名称】来間 清志

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】平澤 壮史

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 千佳

(72)【発明者】

【氏名】池田 匡視

【審査官】 梅本 章子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１１６１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１７９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７８４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０４６２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３９６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２３４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９３６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２９２０８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱体を収納する筐体と、該発熱体と該筐体の間に配置された仕切り板とを備え、該発熱体を強制冷却する機構を備えない冷却装置であって、
該仕切り板によって、該発熱体と該仕切り板との間に上下方向に形成された第１の空間部と、該仕切り板と前記筐体との間に上下方向に形成された第２の空間部と、前記第１の空間部と前記第２の空間部を前記筐体内の上部にて連通させる第３の空間部と、前記第１の空間部と前記第２の空間部を前記筐体内の下部にて連通させる第４の空間部と、が形成され、
前記第１の空間部の上下方向に対して直交方向の幅が、前記第２の空間部の上下方向に対して直交方向の幅よりも広く、前記筐体が、前記発熱体の、上下方向に対して直交方向の周囲を外部環境から隔てる、４つの矩形状の平板が平面視長方形状に配置された側壁部を備えた冷却装置。

【請求項2】

前記第１の空間部の上昇気流が、前記第３の空間部を通って前記第２の空間部へ流入し、前記第２の空間部へ流入した気流の熱が、前記筐体の壁面全体から放熱される請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記第３の空間部が、前記第４の空間部よりも上下方向の幅が広い請求項１または２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記筐体の角部が、曲面である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記筐体及び／または前記仕切り板に、フィン及び／またはヒートパイプが熱的に接続されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記筐体の外壁面にヒートシンクが熱的に接続されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項7】

前記筐体の壁面に、貫通孔が形成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱素子を冷却ファン等の強制冷却機構を設けずに冷却する冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の冷却装置として、発熱体を収納した筐体上部に冷却ユニットを設け、このユニットから発する冷気をファンにより、下方に吹き付けて筐体全体を冷却し、また、ヒートスポットを解消するために、放熱シートを発熱体全面に敷設する密閉型冷却装置がある（特許文献１）。

【0003】

特許文献１の冷却装置では、ファンにより筐体内部に循環流を発生させることで筐体から外部環境へ熱を放出させて発熱体を冷却する。しかし、特許文献１の冷却装置では、発熱体で暖められた筐体内の空気は、密閉容器中では、筐体上部に溜まることがあるので、安定して冷却を行うためには、筐体の表面積を大きくして、放熱能力を高める必要があった。また、上記冷却装置では、筐体内部の空気を、ファンを利用して強制的に循環させるので、ファンへの電源が、別途、必要となり、またファンの故障による冷却信頼性の低下という問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６０−２２４０９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、強制冷却機構を備えなくても、筐体の壁面全体から放熱し、筐体内の空気を循環させることで、発熱体の冷却効率が向上する冷却装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様は、発熱体を収納する筐体と、該発熱体と該筐体の間に配置された仕切り板とを備え、該発熱体を強制冷却する機構を備えない冷却装置であって、該仕切り板によって、該発熱体と該仕切り板との間に上下方向に形成された第１の空間部と、該仕切り板と前記筐体との間に上下方向に形成された第２の空間部と、前記第１の空間部と前記第２の空間部を前記筐体内の上部にて連通させる第３の空間部と、前記第１の空間部と前記第２の空間部を前記筐体内の下部にて連通させる第４の空間部と、が形成されている冷却装置である。

【0007】

上記「上下方向」とは、重力方向側とその反対側とを結ぶ方向を意味する。また、「下部」とは、筐体内のうち重力方向側の領域、「上部」とは、筐体内のうち重力方向と反対側の領域を意味する。

【0008】

本発明の態様は、前記第１の空間部の上下方向に対して直交方向の幅が、前記第２の空間部の上下方向に対して直交方向の幅よりも広い冷却装置である。

【0009】

本発明の態様は、前記第３の空間部が、前記第４の空間部よりも上下方向の幅が広い冷却装置である。

【0010】

本発明の態様は、前記筐体の角部が、曲面である冷却装置である。

【0011】

本発明の態様は、前記筐体及び／または前記仕切り板に、フィン及び／またはヒートパイプが熱的に接続されている冷却装置である。

【0012】

本発明の態様は、前記筐体の外壁面にヒートシンクが熱的に接続されている冷却装置である。

【0013】

本発明の態様は、前記筐体の壁面に、貫通孔が形成されている冷却装置である。

【発明の効果】

【0014】

本発明の態様によれば、筐体の壁面と発熱体の間に仕切り板を設けることにより、発熱体と仕切り板との間の第１の空間部では、雰囲気が発熱体によって加熱されて上昇気流が発生し、筐体の壁面と仕切り板との間の第２の空間部では、雰囲気が筐体及び／または仕切り板によって冷却されて下降気流が発生する。従って、仕切り板を設けることにより第３の空間部及び第４の空間部を介して、第１の空間部と第２の空間部との間で筐体内の空気が循環する、つまり、筐体と発熱体の間の空間に循環流が発生するので、筐体の壁面全体から放熱できるようになり、発熱体の冷却効率が向上する。また、上記のように、筐体内で雰囲気の循環流が発生することにより、発熱体や筐体壁面近傍における循環流の流速も向上するため、さらに発熱体の冷却効率が向上する。

【0015】

本発明の態様によれば、上昇気流が発生する第１の空間部の上下方向に対して直交方向の幅が、下降気流が発生する第２の空間部の上下方向に対して直交方向の幅よりも広い、すなわち、雰囲気が加熱されてその体積が相対的に膨張する第１の空間部が、雰囲気が冷却されてその体積が相対的に縮小する第２の空間部よりも幅広なので、筐体と発熱体の間の雰囲気が円滑に第１の空間部と第２の空間部との間を循環し、発熱体の冷却効率がさらに向上する。

【0016】

本発明の態様によれば、筐体の角部が曲面となっていることにより、循環流が第１の空間部と第２の空間部との間をより円滑に循環でき、結果、発熱体の冷却効率がさらに向上する。

【0017】

本発明の態様によれば、筐体及び／または前記仕切り板に、フィン及び／またはヒートパイプが熱的に接続されていることにより、筐体及び／または前記仕切り板がより効率的に冷却されるので、上記循環流による発熱体の冷却効率がさらに向上する。

【0018】

本発明の態様によれば、筐体の外壁面にヒートシンクが熱的に接続されていることにより、筐体がより効率的に冷却されるので、上記循環流による発熱体の冷却効率がさらに向上する。

【0019】

本発明の態様によれば、筐体の壁面に貫通孔が形成されていることにより、筐体の外部環境から、発熱体によって加熱されていない空気が、第２の空間部において冷却されつつ筐体内へ供給されるので、発熱体の冷却効率がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態例の冷却装置内部の平面図である。

【図2】本発明の第１実施形態例の冷却装置の側面断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態例の冷却装置内部の平面図である。

【図4】本発明の第３実施形態例の冷却装置の説明図である。

【図5】本発明の第３実施形態例の冷却装置内部の平面図である。

【図6】本発明の第４実施形態例の冷却装置の説明図である。

【図7】本発明の第５実施形態例の冷却装置の説明図である。

【図8】本発明の他の実施形態例の冷却装置の側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置について図面を用いながら説明する。図１、２に示すように、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置１は、発熱体１２を収納する筐体１０と、該発熱体１２と該筐体１０の間に配置された仕切りケース１１とを備え、該発熱体１２を強制冷却する機構は設けられていない。筐体１０は、矩形状の箱形容器であり、発熱体１２の、上下方向に対して直交する方向の周囲を外部環境から隔てる、４つの矩形状の平板が平面視長方形状に配置された側壁部１３と、側壁部１３の下部端面に設けられた底部１４と、側壁部１３の上部端面に設けられた上蓋部１５と、を備えている。底部１４または上蓋部１５を筐体１０の側壁部１３から取り外すことで、発熱体１２と仕切りケース１１を筐体１０内部へ収納することができる。側壁部１３に底部１４と上蓋部１５を取り付けることにより、筐体１０内部を閉鎖空間とすることができる。

【0022】

仕切りケース１１は、４つの矩形状かつ平板状の仕切り板１７が平面視長方形状に配置された仕切り部１６と、該仕切り部１６を筐体１０の底部１４に設置するための脚部１８とを備えている。仕切り部１６の平面視の寸法は、筐体１０の側壁部１３の平面視の寸法よりも小さい構造となっている。また、仕切り部１６の平面視の寸法は、発熱体１２の平面視の寸法よりも大きく、発熱体１２に当接することなく、発熱体１２を収納できる寸法となっている。従って、仕切りケース１１は、筐体１０に収納されることができ、また発熱体１２を収納することもできる。

【0023】

仕切り部１６の仕切り板１７の表面部が、筐体１０の側壁部１３の表面部と対向するように、すなわち、仕切り部１６の仕切り板１７の表面部が、筐体１０の側壁部１３の表面部に対して平行方向または略平行方向となるように、仕切りケース１１が筐体１０内部に配置されている。従って、仕切り部１６の仕切り板１７により、発熱体１２と仕切り板１７との間に上下方向に第１の空間部２０が形成され、仕切り板１７と筐体１０との間に上下方向に第２の空間部２１が形成される。

【0024】

また、仕切り板１７の上下方向の長さは側壁部１３の上下方向の長さよりも短く、仕切りケース１１の上下方向の長さも側壁部１３の上下方向の長さよりも短くなっている。従って、仕切り板１７の上部端面と上蓋部１５との間に第３の空間部２２、仕切り板１７の下部端面と底部１４との間に、それぞれ、第４の空間部２２’が形成されている。

【0025】

図１、２に示すように、筐体１０の側壁部１３と発熱体１２の間に仕切り板１７を設けることにより、発熱体１２が発熱すると、発熱体１２と仕切り板１７との間に形成された第１の空間部２０では、雰囲気（空気）が加熱されて上昇気流が発生する。一方で、筐体１０の側壁部１３と仕切り板１７との間に形成された第２の空間部２１では、雰囲気（空気）が含む発熱体１２由来の熱が筐体１０の側壁部１３から外部環境へ移動するので、雰囲気が筐体１０の側壁部１３及び／または仕切り板１７によって冷却されて下降気流が発生する。従って、仕切り板１７を設けることにより、第１の空間部２０で発生した上昇気流の温度は第１の空間部２０を上昇するにつれて上昇していく（図１、２中の破線の矢印から実線の矢印への変化が上昇気流の温度上昇を意味する。）。第１の空間部２０の最上部域に達した上昇気流は、筐体１０上部の第３の空間部２２を介して、第２の空間部２１へ流入する。第２の空間部２１へ流入した気流は、第２の空間部にて冷却されて下降気流となり、下降気流の温度は第２の空間部２１を下降するにつれて低下していく（図１、２中の実線の矢印から破線の矢印への変化が下降気流の温度低下を意味する。）。第２の空間部２１の最下部域に達した下降気流は、筐体１０下部の第４の空間部２２’を介して、第１の空間部２０へ、再度、流入する。すなわち、第１の空間部２０と第２の空間部２１との間で筐体１０内の空気が循環する。

【0026】

つまり、発熱体１２から発せられた熱は、第１の空間部２０の雰囲気へ移動し、第１の空間部２０の雰囲気を上昇気流とさせる。発熱体１２から受熱した上昇気流は、筐体１０上部の第３の空間部２２を通って第２の空間部２１へ流入する。第２の空間部２１へ流入した気流に含まれる発熱体１２由来の熱は、筐体１０の側壁部１３から外部環境へ放出され、仕切り板１７が筐体１０の外部と熱的に接続されている場合には、側壁部１３と仕切り板１７から外部環境へ放出されていく。熱が放出された気流は冷却されるので、下降気流となる。冷却された下降気流は、筐体１０下部の第４の空間部２２’を通って、再び第１の空間部２０へ戻る。発熱体１２から発せられた熱が、第１の空間部２０へ戻ってきた気流へ移動し、再び、上昇気流を発生させる。

【0027】

このように、第１の空間部２０と第２の空間部２１との間で循環流が発生するので、筐体１０の壁面全体から放熱ができるようになり、発熱体１２の冷却効率が向上する。また、上記のように、筐体内で雰囲気の循環流が発生することにより、発熱体１２や筐体１０側壁部１３近傍における循環流の流速も速くなっていくため、さらに発熱体の冷却効率が向上する。

【0028】

第１の空間部２０と第２の空間部２１の上下方向に対して直交方向の幅は、適宜選択可能であるが、第１実施形態例に係る冷却装置１では、第１の空間部２０の前記幅を、第２の空間部２１の前記幅よりも広くしている。第１の空間部２０では、雰囲気が発熱体１２により加熱されてその体積が相対的に膨張するのに対し、第２の空間部２１では、雰囲気が筐体１０の側壁部１３等により冷却されてその体積が相対的に縮小するので、上記構成とすることで、循環流をより円滑に循環させることができ、結果、筐体１０の大きさを抑えながらも、発熱体１２の冷却効率がさらに向上する。

【0029】

筐体１０の材質は特に限定されず、例えば、樹脂やコンクリート、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属を挙げることができる。また、仕切りケース１１の材質も特に限定されず、例えば、樹脂やコンクリート、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属を挙げることができる。第１実施形態例に係る冷却装置１では、筐体１０、仕切りケース１１ともにアルミニウム製としている。

【0030】

また、冷却装置１の寸法は、発熱体１２の寸法や発熱量等に応じて適宜選択可能である。第１実施形態例に係る冷却装置１では、例えば、発熱体１２は２００×３００×１６０ｍｍ、筐体１０の寸法は２５０×３５０×２１０ｍｍ、仕切りケース１１の寸法は２３０×３３０×１８０ｍｍ、第３の空間部２２及び第４の空間部２２’の上下方向の幅は１５ｍｍである。

【0031】

発熱体１２としては、特に限定されないが、例えば、半導体素子若しくは部品、基板、発光素子、ヒーター、通信機器、内燃機関、充電池、燃料電池等が挙げられる。

【0032】

次に、本発明の第２実施形態例について説明する。なお、以下、第１実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。

【0033】

図３に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置１００では、筐体１０の角部、すなわち、平面視長方形状の側壁部１３の４つの角部と、平面視長方形状の仕切り部１６の４つの角部とが、それぞれ、直角ではなく、曲面３０、３０’となっている。前記角部の角を取って曲面に加工することで、筐体１０の四隅において下降気流が滞留することを防止し、仕切り部１６の四隅において上昇気流が滞留することを防止するので、循環流が第１の空間部と第２の空間部との間をより円滑に循環できる。

【0034】

また、図示しないが、側壁部１３の曲面３０と仕切り部１６の曲面３０’に加えて、または側壁部１３の曲面３０と仕切り部１６の曲面３０’に代えて、側壁部１３と底部１４の境界部及び側壁部１３と上蓋部１５の境界部が、それぞれ、直角ではなく、曲面となっていてもよい。前記境界部の角を取って曲面に加工することで、循環流が筐体の前記境界部にて流れの方向を変える際の抵抗を低減でき、循環流の流れを上下方向からその直交方向へまた直交方向から上下方向へ円滑に変えることができる。よって、循環流の流速がさらに増し、さらに第１の空間部２０と第２の空間部２１との間を効率よく循環できるので、結果、発熱体１２の冷却効果が一層向上する。

【0035】

次に、本発明の第３実施形態例について説明する。図４、５に示すように、第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、仕切り板１７の表面部に放熱用のフィン３１が設けられている。冷却装置２００では、筐体１０の長手方向及び短手方向を形成する側壁部１３に対向する側の仕切り板１７表面部に、フィン３１が、複数、設けられている。従って、フィン３１は、第２の空間部２１に配置された態様となっている。冷却装置２００では、フィン３１は、側面視L字状であり、仕切り板１７の表面部の略全面に配置されている。また、第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、フィン３１のピッチは適宜選択可能であるが、下降気流の流れを阻害しない程度、例えば、５〜３０ｍｍである。冷却装置２００でも、側壁部１３に底部１４と上蓋部１５とを取り付けることにより、筐体１０内部を閉鎖空間とすることができる。

【0036】

さらに、冷却装置２００では、仕切り板１７と筐体１０の外部とを熱的に接続するため、すなわち、仕切り板１７から筐体１０の外部へ熱を輸送するためのヒートパイプ３２が設けられている。ヒートパイプ３２は、側面視I字状であり、一方の端部及び端部近傍が仕切り板１７と熱的に接続され、他方の端部及び端部近傍が筐体１０の上蓋部１５から筐体外部へ突出されている。ヒートパイプ３２は、仕切り部１６の４つの角部にそれぞれ設けられており、上蓋部１５にはバーリングが形成されたヒートパイプ３２挿入用の孔部が設けられている。また、他方の端部及び端部近傍には、放熱用である平板状のフィン３１’が、複数、熱的に接続されている。仕切り板１７からヒートパイプ３２の一方の端部及び端部近傍へ輸送された熱は、該一方の端部及び端部近傍から他方の端部及び端部近傍へ輸送され、放熱用のフィン３１’から筐体１０の外部へ放出される。

【0037】

第１の空間部２０から第２の空間部２１へ流入した気流に含まれる発熱体１２の熱は、筐体１０の壁面全体から外部環境へ放出されるだけではなく、フィン３１を介して仕切り板１７へ移動し、仕切り板１７へ移動した熱は、ヒートパイプ３２によって仕切り板１７から放熱用のフィン３１’へ熱輸送され、放熱用のフィン３１’から筐体１０の外部環境へ放出される。従って、冷却装置２００では、第２の空間部２１の冷却効果がさらに向上し、循環流の流速が一層増して、発熱体１２の冷却効率をさらに向上させることができる。

【0038】

フィン３１、３１’の材質は特に限定されず、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属、カーボン、樹脂、コンクリート、複合素材等を挙げることができる。第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、アルミニウム製のフィン３１、３１’を使用している。ヒートパイプ３２のコンテナ材料も、特に限定されず、適宜選択可能であり、例えば、上記金属材料で製造されている。ヒートパイプ３２の作動液には、コンテナ材料との適合性に合せた作動液が減圧状態で封入される。第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、コンテナが銅、作動液は純水を用いている。

【0039】

次に、本発明の第４実施形態例について説明する。図６に示すように、第４の実施形態例に係る冷却装置３００では、第１の実施形態例に係る冷却装置１の筐体１０に、ヒートシンク３３が熱的に接続され、仕切り板１７から筐体１０の上蓋部１５へ熱を輸送するための側面視U字状のヒートパイプ３２’が仕切りケース１１に設けられている。ヒートパイプ３２’では、側面視U字形状のうち、底辺部を形成する部位は上蓋部１５と熱的に接続され、該底辺部から突設した部位は仕切りケース１１と熱的に接続されている。第４の実施形態例に係る冷却装置３００では、筐体１０の上蓋部１５にヒートシンク３３が設けられている。ヒートシンク３３は、筐体１０の上蓋部１５と熱的に接続された受熱ブロック３４と受熱ブロック３４の表面にて受熱ブロックと熱的に接続された放熱用のフィン３５を備えている。ヒートシンクのフィン３５は、受熱ブロック３４の表面に複数立設されることで、ヒートシンク３３の冷却効果を発揮する。

【0040】

仕切りケース１１の仕切り板１７から筐体１０の上蓋部１５へヒートパイプ３２’により熱輸送された熱は、ヒートシンク３３（ヒートシンクのフィン３５）によって、筐体１０の上蓋部１５から効率的に外部環境へ放出される。従って、冷却装置３００では、発熱体１２の冷却効率をさらに向上させることができる。

【0041】

受熱ブロック３４の材料もヒートシンクのフィン３５の材料も、特に限定されず、適宜選択可能であり、例えば、上記金属材料で製造されている。第４の実施形態例に係る冷却装置３００では、アルミニウムで製造されている。

【0042】

次に、本発明の第５実施形態例について説明する。図７に示すように、第５の実施形態例に係る冷却装置４００は、第４の実施形態例に係る冷却装置３００の筐体１０の長手方向を形成する側壁部１３に、貫通孔３６が形成されている態様である。貫通孔３６を設けることにより、筐体１０の外部環境から第２の空間部２１内へ加熱されていない空気が新たに供給されるので、発熱体１２の冷却効率をさらに向上させることができる。また、外部環境から第２の空間部２１へ新たな空気を円滑に導入するために、筐体１０の上蓋部１５に通気口（図示せず）を設けてもよい。なお、冷却装置４００では、筐体１０の底部１４にヒートシンク３３が設けられているので、仕切り板１７から筐体１０の底部１４へ側面視U字状のヒートパイプ３２’により熱輸送された熱は、ヒートシンク３３（ヒートシンクのフィン３５）によって、筐体１０の底部１４から効率的に外部環境へ放出される。

【0043】

貫通孔３６を設ける位置は、適宜選択可能であり、例えば、第２の空間部２１を下降する気流の温度が、新たに供給される空気の温度よりも高くなるような位置に、貫通孔３６を設けることで、第２の空間部２１を下降する気流の温度をさらに効率よく低下させることができる。第５の実施形態例に係る冷却装置４００では、長手方向を形成する１つの側壁部１３あたり、仕切り板１７の仕切り板１７の最上部近傍の１カ所に、貫通孔３６を設けることで、第２の空間部２１を下降する気流に、その温度よりも低い温度の空気を新たに供給している。

【0044】

また、冷却装置４００では、上記位置に貫通孔３６を設けることで、筐体１０の外部環境から第２の空間部２１へ新たに供給される空気が、仕切り板１７及び筐体１０の側壁部１３内壁面と接触することにより、仕切り板１７及び筐体１０の側壁部１３による下降気流の冷却効果がさらに向上する。

【0045】

次に、本発明の冷却装置の使用方法を説明する。ここでは、装置に取り付けられた半導体素子を冷却する場合を例にとって説明する。まず、装置から取り外した半導体素子を、底部１４または上蓋部１５を外した状態の筐体１０に収納し、適宜固定する、あわせて、４つの仕切り板１７が平面視長方形状に配置された仕切り部１６内に半導体素子が収納されるように、筐体１０内部に仕切りケース１１を挿入し、適宜固定する。仕切りケース１１の挿入後、底部１４または上蓋部１５を筐体１０にねじ止め等の所定の方法で取り付けることで、冷却装置に半導体素子が収納される。その後、冷却装置を装置に取り付けることで、半導体素子を冷却することができる。

【0046】

次に、本発明のその他の実施態様例について説明する。上記各実施形態例では、筐体１０は矩形状であり、仕切りケース１１は平面視長方形状であったが、筐体及び仕切りケースの形状は特に限定されず、例えば、平面視円形状であってもよい。また、上記各実施形態例では、仕切り板１７は平板状であったが、これに代えて、仕切り板の上下方向の中央部から上部の領域を、筐体の側壁部側へ曲げ加工して、第１の空間部の上部が、その下部よりも幅の広い態様としてもよい。この態様により、第１の空間部にて発熱体１２から受熱して上昇とともに膨張していく上昇気流は、円滑に第１の空間部を上昇することができる。また、第１実施形態例に係る冷却装置１では、第３の空間部と第４の空間部とは上下方向の幅が同じ寸法であったが、これに代えて、第３の空間部が、前記第４の空間部よりも上下方向の幅が広い態様でもよい。上記態様により、第１の空間部と第２の空間部との間の雰囲気の循環を、より円滑化することができる。

【0047】

さらに、仕切りケースは必ずしも発熱体の全周を覆う必要はなく、例えば１面のみもしくは一部のみであってもよい。また、上記各実施形態例では、第２の空間部２１や第３の空間部２２を形成する仕切り板１７の仕切り位置は同一平面にあったが、必ずしもこれに限定されるものではなく、仕切り面における仕切り位置が同じ仕切り面の中でも異なっている態様でもよく、また、仕切りの一部の高さが他の仕切り位置の高さと異なる態様でもよい。さらに、仕切りケースを構成するものとして、必ずしもその機能が仕切りケースに限定されるものを用いる必要はなく、電子基板や温度センサー、発光パネルなど、仕切り以外の機能を有するもの、もしくはその組み合わせを用いてもよい。

【0048】

第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、仕切り板１７の表面部に、フィン３１が設けられていたが、これに代えて、筐体１０の側壁部１３の内壁面及び／または外壁面にフィンを設けてもよく、仕切り板１７の表面部だけでなく筐体１０の外壁面にもフィンを設けてもよい。第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、フィン３１は、仕切り板１７の表面部の略全面に配置されていたが、これに代わり、表面部の一部にのみフィン３１を配置してもよい。また、第３の実施形態例に係る冷却装置２００では、フィン３１とヒートパイプ３２ともに設けられていたが、これに代えて、フィン３１のみ、またはヒートパイプ３２のみを設ける態様としてもよい。さらに、上記実施形態例では、ヒートパイプを使用したが、これに限られず、他の沸騰冷却器を用いてもよく、また、冷却源としては、ヒートシンクに代えて、ペルチェ素子を用いてもよい。

【0049】

また、第５の実施形態例に係る冷却装置４００では、長手方向を形成する１つの側壁部１３あたり、１カ所の貫通孔３６が形成されていたが、これに限定されず、２カ所でもよく、３カ所以上でもよい。

【0050】

また、第５の実施形態例に係る冷却装置４００では、筐体１０の側壁部１３に貫通孔３６を設けたが、図８に示すように、第１の空間部２０を流れる上昇気流の温度の上がりすぎも抑えるために、筐体１０の側壁部１３の貫通孔３６だけではなく、さらに、仕切り板１７にも貫通孔３６’を設けた冷却装置４００’としてもよい。

【0051】

冷却装置４００’では、仕切り板１７の貫通孔３６’は、仕切り板１７の上下方向の中央部近傍に設けられており、仕切り板１７の最上部近傍の貫通孔３６から第２の空間部２１へ導入された外部環境の新たな空気は、第２の空間部２１を下降していき、仕切り板１７の貫通孔３６’を通って、第１の空間部２０へ導入される。第１の空間部２０へ導入された外部環境の新たな空気は、発熱体１２から熱を受けつつ、上昇気流を形成する。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明の冷却装置は、あらゆる分野で広く利用可能であるが、例えば、電池を冷却する分野、装置中の回路基板や車両に搭載される発熱体を冷却する分野等、高い冷却信頼性が要求され、かつ発熱体に冷却部品を直接接触させて冷却することを控えたい分野でも、利用することができる。さらに、安全性の高い加熱源や、ビルや住宅などの居住空間においては省エネで快適な室温を実現するためにも利用することができる。

【符号の説明】

【0053】

１、１００、２００、３００、４００、４００’ 冷却装置
１０ 筐体
１７ 仕切り板
２０ 第１の空間部
２１ 第２の空間部
２２ 第３の空間部
２２’ 第４の空間部
３１ フィン
３２、３２’ ヒートパイプ
３３ ヒートシンク
３６、３６’ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】