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(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】
(24)【登録日】2022-11-16
(45)【発行日】2022-11-25
(54)【発明の名称】放熱器、冷却装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/473 20060101AFI20221117BHJP
   H05K 7/20 20060101ALI20221117BHJP
【FI】
H01L23/46 Z
H05K7/20 D
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2018221422
(22)【出願日】2018-11-27
(65)【公開番号】P2020088198
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2021-08-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000002004
【氏名又は名称】昭和電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100125346
【弁理士】
【氏名又は名称】尾形 文雄
(72)【発明者】
【氏名】田村 忍
【審査官】井上 和俊
(56)【参考文献】
【文献】特開2011-071386(JP,A)
【文献】特開2013-012695(JP,A)
【文献】特開平10-163388(JP,A)
【文献】特開2013-033960(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 23/473
H05K 7/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
板状であって板面に直交する方向に並んだ複数のフィンと、
前記複数のフィンのそれぞれの外側に突出する複数の突出部と、
を備え、
前記複数の突出部の内、隣接する突出部における前記複数のフィンの並び方向の端部が接触しており、
前記フィンは、矩形状であり、
前記突出部は、前記フィンの長手方向における端部から当該長手方向に外側に突出しており、
前記突出部は、前記複数のフィンの並び方向が板面に平行となる板状である、
放熱器。
【請求項2】
前記突出部における前記並び方向の一方側の端部は、前記フィンの板面に平行な一方側平行部と当該一方側平行部から突出した凸部とを有し、他方側の端部は、当該フィンの板面に平行な他方側平行部と当該他方側平行部から凹んだ凹部とを有し、
隣接する前記突出部の前記一方側平行部と前記他方側平行部とが接触した状態で、前記凸部と前記凹部とが嵌まり合っている
請求項1に記載の放熱器。
【請求項3】
前記突出部は、前記フィンの短手方向の中央部に設けられている
請求項1又は2に記載の放熱器。
【請求項4】
前記突出部は、前記フィンの短手方向における一方の端部に設けられている
請求項1又は2に記載の放熱器。
【請求項5】
隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されている
請求項1からのいずれか1項に記載の放熱器。
【請求項6】
板状であって板面に直交する方向に並んだ矩形状の複数のフィンと、
前記複数のフィンそれぞれの長手方向における端部から当該長手方向に外側に突出する複数の突出部と、
を備え、
前記突出部は、前記複数のフィンの並び方向が板面に平行となる板状であり、
前記複数の突出部の内、隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されている
放熱器。
【請求項7】
請求項1からのいずれか1項に記載の放熱器と、
前記放熱器を収容するとともに、当該放熱器の複数のフィン間に冷却液が流通するケースと、
を備える冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、放熱器、冷却装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力制御装置に用いられるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのパワーデバイス(半導体素子)を冷却する液冷式冷却装置用の放熱器として、複数のフィンプレートを有する物が提案されている。
例えば、特許文献1に記載された液冷式冷却装置用放熱器は、複数のフィンプレートと、全フィンプレートを一体に連結する連結部材とからなる。フィンプレートは、縦長方形の平板状プレート本体と、プレート本体の両端部に一体に設けられた幅狭部とによりなる。全フィンプレートを、プレート本体の板厚方向に間隔をおいて配置する。連結部材は、プレート本体の幅狭部と一体に設けられた平板部と、隣り合う平板部どうしを上下両端で交互に連結する円弧状部とからなるコルゲート状である。プレート本体、幅狭部および平板部の厚みが等しく、プレート本体の両側面、幅狭部の両側面および平板部の両側面は同一平面上に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2018-107365号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
複数のフィンを用いてパワーデバイス等の発熱体を冷却する装置においては、発熱体を均等に冷却することができるように、互いに隣接するフィン間の隙間に冷却水が均一に流れることが望ましい。それゆえ、複数のフィンの間隔は均一であることが望ましい。
本発明は、複数のフィンの間隔を精度高く均一にすることができる放熱器等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】
【0005】
かかる目的のもと完成させた本発明は、板状であって板面に直交する方向に並んだ複数のフィンと、前記複数のフィンのそれぞれの外側に突出する複数の突出部と、を備え、前記複数の突出部の内、隣接する突出部における前記複数のフィンの並び方向の端部が接触している放熱器である。
ここで、前記フィンは、矩形状であり、前記突出部は、前記フィンの長手方向における端部から外側に突出していても良い。
また、前記突出部は、前記複数のフィンの並び方向が板面に平行となる板状であっても良い。
また、前記突出部における前記並び方向の一方側の端部は、前記フィンの板面に平行な一方側平行部と当該一方側平行部から突出した凸部とを有し、他方側の端部は、当該フィンの板面に平行な他方側平行部と当該他方側平行部から凹んだ凹部とを有し、隣接する前記突出部の前記一方側平行部と前記他方側平行部とが接触した状態で、前記凸部と前記凹部とが嵌まり合っていても良い。
また、前記フィンは、矩形状であり、前記突出部は、前記フィンの短手方向の中央部に設けられていても良い。
あるいは、前記フィンは、矩形状であり、前記突出部は、前記フィンの短手方向における一方の端部に設けられていても良い。
また、隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されていても良い。
また、他の観点から捉えると、本発明は、板状であって板面に直交する方向に並んだ矩形状の複数のフィンと、前記複数のフィンそれぞれの長手方向における端部から外側に突出する複数の突出部と、を備え、前記複数の突出部の内、隣接する突出部同士は溶着又は接着にて接合されている放熱器である。
また、他の観点から捉えると、本発明は、上述した放熱器と、前記放熱器を収容するとともに、当該放熱器の複数のフィン間に冷却液が流通するケースと、を備える冷却装置である。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、複数のフィンの間隔を精度高く均一にすることができる放熱器等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】第1の実施形態に係る液冷式冷却装置の斜視図である。
図2図1のII-II部の断面図である。
図3図2のIII-III部の断面図である。
図4】放熱器の製造方法を説明するための図である。
図5】放熱器の製造方法を説明するための図である。
図6】レーザ溶接にて突出部同士を溶着する様子を示す斜視図である。
図7】屈曲片の拡大図である。
図8】突出部の変形例を示す図である。
図9】第2の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。
図10】放熱器とカバーとを接合させた状態を示す図である。
図11】第3の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。
図12】第4の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。
図13】第5の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。
図14】第6の実施形態に係る放熱器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る液冷式冷却装置1の斜視図である。
図2は、図1のII-II部の断面図である。
図3は、図2のIII-III部の断面図である。
実施の形態に係る液冷式冷却装置1は、矩形状の複数のフィン11を有する放熱器10と、放熱器10を収納するケース20と、を備えている。また、液冷式冷却装置1は、ケース20の外部から内部に冷却液を流入させる入口ジョイント30と、ケース20の内部から外部に冷却液を流出させる出口ジョイント40と、を備えている。以下では、矩形状のフィン11の長手方向を左右方向、フィン11の短手方向を上下方向、複数のフィン11の並び方向を前後方向と称する場合がある。
【0009】
液冷式冷却装置1は、平板状の絶縁部材Iを介してケース20の外面(本実施の形態においては上面)に装着された発熱体Pを、ケース20の内部に流通させる冷却液及び放熱器10を用いて冷却する装置である。発熱体Pは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor))等のパワー半導体デバイスであることを例示することができる。また、発熱体Pは、IGBTと、このIGBTを制御する制御回路とがパッケージ化されたIGBTモジュールや、このIGBTモジュールと自己保護機能とがパッケージ化されたインテリジェントパワーモジュールであることを例示することができる。
【0010】
(ケース20)
ケース20は、絶縁部材Iを介して発熱体Pが装着されるケース本体21と、ケース本体21の開口部を覆うカバー22とを備えている。
ケース本体21は、平板状の頂部21aと、頂部21aにおける各端部から頂部21aに直交する方向(下方)に突出した側部21bと、側部21bにおける各端部から側部21bに直交する方向に外側に突出したフランジ部21cとを有している。頂部21aにおける、側部21bが設けられた側と反対側の面(上面)の中央部に、絶縁部材Iを介して発熱体Pが装着される。そして、頂部21aにおける、絶縁部材I及び発熱体Pが配置される部位よりも左右方向それぞれの外側には、ケース20の内部と外部とを連通するように貫通された、入口用貫通孔21dと出口用貫通孔21eとが形成されている。
【0011】
カバー22は、平板状であり、かつ、矩形状であり、ケース本体21のフランジ部21cよりも大きい。カバー22における4つの角部には、液冷式冷却装置1を他の部材に取り付けるためのボルト等を通す貫通孔221が形成されている。
【0012】
ケース20は、ケース本体21のフランジ部21cとカバー22とがろう付されることで、内部に放熱器10を収納可能なように箱状に構成される。ケース本体21及びカバー22は、アルミニウムブレージングシートを使用して成形されることを例示することができる。その際、少なくとも、互いに対向する一面にろう材層が位置する。
そして、ケース本体21とカバー22とがろう付されることで、ケース20内における入口用貫通孔21dよりも下方には流入側空間23が形成され、ケース20内における出口用貫通孔21eよりも下方には流出側空間24が形成される。
【0013】
(入口ジョイント30)
入口ジョイント30は、円筒状の円筒状部31と、直方体状の直方体状部32とを有し、冷却液を流通させることが可能なように、内部が空洞に形成されている。円筒状部31の一方の端部(右端部)は開口しており、他方の端部は直方体状部32と接続している。直方体状部32における一面(下面)には、入口ジョイント30の内部と外部とを連通する貫通孔33が形成されている。入口ジョイント30は、貫通孔33が形成された面が、ケース本体21の頂部21aにおける発熱体Pが装着された面(上面)上に載せられた状態で、ケース本体21にろう付される。その際、入口ジョイント30の貫通孔33と、ケース本体21の入口用貫通孔21dとを介して、入口ジョイント30の内部とケース本体21の内部とが連通される。
【0014】
(出口ジョイント40)
出口ジョイント40は、円筒状の円筒状部41と、直方体状の直方体状部42とを有し、冷却液を流通させることが可能なように、内部が空洞に形成されている。円筒状部41の一方の端部(左端部)は開口しており、他方の端部は直方体状部42と接続している。直方体状部42における一面(下面)には、出口ジョイント40の内部と外部とを連通する貫通孔43が形成されている。出口ジョイント40は、貫通孔43が形成された面が、ケース本体21の頂部21aにおける発熱体Pが装着された面(上面)上に載せられた状態で、ケース本体21にろう付される。その際、出口ジョイント40の貫通孔43と、ケース本体21の出口用貫通孔21eとを介して、出口ジョイント40の内部とケース本体21の内部とが連通される。
【0015】
(放熱器10)
放熱器10は、板状であって板面に直交する方向に並んだ複数のフィン11と、複数のフィン11のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部12と、フィン11と突出部12とを接続する接続部13とを有している。
【0016】
フィン11は、矩形状であり、フィン11の短手方向が図1に示した上下方向、フィン11の長手方向が図1に示した左右方向となるように配置されている。また、複数のフィン11は、フィン11の表面に直交する方向に、予め定められた間隔(以下、「所定間隔」と称する場合がある。)で並べられている。複数のフィン11は、並び方向が図1に示した前後方向となるように配置されている。
【0017】
突出部12は、フィン11の長手方向における両端部それぞれから外側に突出した、左側突出部12lと、右側突出部12rとを有している。左側突出部12lと、右側突出部12rとは、左右対称である。以下では、代表して、左側突出部12lについて説明する。また、左側突出部12lと右側突出部12rとをまとめて突出部12と称する場合もある。
【0018】
突出部12は、複数のフィン11の並び方向(前後方向)が板面に平行となる板状である。突出部12における並び方向の一方側の端部121は、フィン11の板面に平行な一方側平行部121aと、一方側平行部121aから突出した凸部121bとを有している。また、突出部12における並び方向の他方側の端部122は、フィン11の板面に平行な他方側平行部122aと、他方側平行部122aから凹んだ凹部122bとを有している。図3(b)に示すように、凸部121b及び凹部122bは、半円状に形成されている。
【0019】
そして、複数のフィン11それぞれに設けられた複数の突出部12の内、隣接する突出部12におけるフィン11の並び方向の端部が接触している。つまり、一の突出部12における一方側平行部121aと、この一の突出部12の前側に配置された突出部12における他方側平行部122aとが接触している。また、一の突出部12における他方側平行部122aと、この一の突出部12の後側に配置された突出部12における一方側平行部121aとが接触している。
【0020】
それゆえ、一のフィン11と、この一のフィン11の前後に配置されたフィン11との間の間隔は、一のフィン11の外側に設けられた突出部12における、フィン11の並び方向(前後方向)の大きさで定まる。そして、複数の突出部12の大きさが均一である場合には、複数のフィン11間の間隔が均一となる。
本実施の形態に係る放熱器10においては、突出部12が、後で説明するように、プレス抜きにより成形されるので、複数の突出部12の大きさが均一となり、複数のフィン11間の間隔が均一となるように構成されている。
また、放熱器10においては、隣接する突出部12の一方側平行部121aと他方側平行部122aとが接触した状態で、凸部121bと凹部122bとが嵌まり合っている。これにより、複数のフィン11が、互いに、フィン11の長手方向(左右方向)にずれ難い。
突出部12は、上下方向には、フィン11の短手方向の略中央部に設けられている。
【0021】
接続部13は、L字状であり、フィン11に接続する第1接続部131と、突出部12に接続する第2接続部132とを有する。第1接続部131は、フィン11における短手方向の略中央部に接続している。第2接続部132は、90度に曲げられている。これにより、フィン11の表面と突出部12の表面とが90度をなす。
【0022】
なお、放熱器10の材質は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム材であることを例示することができる。また、放熱器10の材質は、銅、アルミニウム又はアルミニウム合金とカーボンとの複合材であっても良い。また、フィン11の部分がアルミニウムカーボン複合材で、突出部12及び接続部13がアルミニウム材であっても良い。
また、放熱器10の板厚は、0.3~1.2mmであることを例示することができる。液冷式冷却装置1全体の大きさや、ケース20を流通する冷却液の種類、又はフィン11の熱伝導率に応じて適宜変更される。
【0023】
放熱器10は、複数のフィン11の上端部がケース本体21の頂部21aにおける、発熱体Pが装着される面とは反対側の面(下面)にろう付され、複数のフィン11の下端部がカバー22の上面にろう付されることで、ケース20内に固定される。ろう付する際には、複数のフィン11の上端部とケース本体21とのろう付、複数のフィン11の下端部とカバー22とのろう付、ケース本体21とカバー22とのろう付を全て同時に行うことを例示することができる。
【0024】
以上のように構成された液冷式冷却装置1においては、入口ジョイント30の内部及び入口用貫通孔21dを通ってケース20内の流入側空間23に冷却液が流入する。そして、放熱器10における、複数のフィン11の内の互いに隣接するフィン11間の隙間にて形成されるフィン間流路14内を左方向に流れ、流出側空間24に至る。また、放熱器10における最も前側のフィン11とケース本体21の側部21bとの間にて形成される前側流路15、及び、放熱器10における最も後側のフィン11とケース本体21の側部21bとの間の隙間にて形成される後側流路16を通って左方向に流れ、流出側空間24に至る。流出側空間24に至った冷却液は、出口用貫通孔21e及び出口ジョイント40の内部を通ってケース20の外に流出する。
【0025】
そして、発熱体Pから発せられた熱は、絶縁部材I、ケース本体21の頂部21a、及び、放熱器10のフィン11を経て、フィン間流路14、前側流路15、及び、後側流路16を流れる冷却液に放熱される。これにより、発熱体Pが冷却される。
【0026】
(放熱器10の製造方法)
図4図5は、放熱器10の製造方法を説明するための図である。
本実施の形態に係る製造方法においては、一のフィン11、この一のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13と、この一のフィン11の隣の他のフィン11、この他のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13と、をつなぐ屈曲片17を一旦形成する。屈曲片17は、両端部それぞれが隣接する突出部12に接続されるとともに、中央部に屈曲した屈曲部171を有する。
そして、その後、屈曲片17を切断することにより、複数のフィン11、突出部12、及び、接続部13とから構成される放熱器10を取り出す。
【0027】
より具体的には、図4に示すように、先ず、アルミニウム材からなる板材Mにプレス加工を施すことによって、複数のフィン11、突出部12及び接続部13の周りを打ち抜く(第1工程)。その際、フィン11の長手方向が板材Mの短手方向、フィン11の短手方向が板材Mの長手方向となるように矩形状に打ち抜く。板材Mの板厚が例えば0.3~1.2mmである場合に、フィン11の短手方向の大きさは、3~12mmであることを例示することができる。なお、図4においては、第1工程にて、3つのフィン11、突出部12、及び、接続部13の周りを打ち抜くことを例示しているが、特に3つには限定されない。
【0028】
また、板材Mにプレス加工を施すことによって、屈曲片17よりも内側の部分、言い換えれば、屈曲片17と突出部12との間の部分を打ち抜く(第2工程)。なお、図4においては、第2工程にて、第1工程にて生成された3つの突出部12間に設けられる少なくとも2つの屈曲片17の内側を打ち抜くことを例示している。このように、第2工程においては、第1工程にて成形された突出部12の数に応じて、打ち抜く範囲を設定すると良い。
なお、第1工程と第2工程の順序、及び、第1工程と第2工程のタイミングは特に限定されない。
【0029】
その後、第1工程にて成形したフィン11の表面の角度が板材Mの板面に対して交差する角度となるようにフィン11を回転させる(第3工程)。第3工程においては、接続部13の第2接続部132における突出部12側の端部を、突出部12に対して曲げることにより、フィン11、及び、接続部13におけるフィン11側の部位(第1接続部131)を、板材Mの板面、言い換えれば突出部12に対して交差する角度となるように回転させる。その際、突出部12を押さえながら、接続部13の第2接続部132における突出部12側の端部を曲げると良い。これによれば、フィン11に力を加える必要がないので、フィン11が変形することが抑制される。なお、本実施の形態においては、フィン11を、板材Mに対して90度回転させることを例示することができる。
なお、第2工程と第3工程の順序、及び、第2工程と第3工程のタイミングは特に限定されない。
【0030】
その後、屈曲片17よりも外側の部分を、板材Mにプレス加工を施すことによって打ち抜く(第4工程)。これにより、複数のフィン11、複数の突出部12、複数の接続部13、及び、複数の屈曲片17の周りが打ち抜かれた状態となる。
【0031】
その後、屈曲片17の屈曲部171をさらに屈曲させて隣接する突出部12同士を接触させる(第5工程)。第5工程においては、一の突出部12における一方側平行部121aと、この一の突出部12の前側に配置された突出部12における他方側平行部122aとを接触させる(図3(b)参照)。また、一の突出部12における他方側平行部122aと、この一の突出部12の後側に配置された突出部12における一方側平行部121aとを接触させる(図3(b)参照)。その際、一方側平行部121aと他方側平行部122aとが接触した状態で、凸部121bと凹部122bとが嵌まり合うように、屈曲部171を屈曲させる。この第5工程により、隣接するフィン11間の間隔が縮まり、その間隔が、予め定められた大きさ(突出部12の一方側平行部121aと他方側平行部122aとの間の大きさ)となる。
なお、第5工程においては、突出部12に、突出部12の表面に平行な方向(フィン11の表面に直交な方向)の力を加えることで、屈曲片17の屈曲部171を屈曲させると良い。これにより、フィン11に力を加える必要がないので、フィン11が変形することが抑制される。
【0032】
その後、所定間隔にされたフィン11の枚数が予め定められた枚数(以下、「所定枚数」と称する場合がある。)になった場合には、所定枚数のフィン11、及び、所定枚数のフィン11から突出した、突出部12、接続部13及び屈曲片17を、切り離す(第6工程)。切り離す際には、所定枚数目のフィン11から突出した突出部12及び接続部13と、(所定枚数+1)枚目のフィン11から突出した突出部12及び接続部13と、を接続する屈曲片17を切断する。屈曲片17を切断する箇所は、特に限定されないが、例えば、屈曲片17と突出部12との接続箇所や、屈曲部171であることを例示することができる。
【0033】
その後、隣接する突出部12同士を接触させた状態で、突出部12同士を溶着又は接着して接合させる(第7工程)。突出部12同士を接着する手法としては、突出部12に接着剤を塗布することを例示することができる。また、突出部12同士を溶着する手法としては、突出部12にレーザ溶接や超音波溶接を施すことを例示することができる。
【0034】
第7工程にて突出部12同士を接合させた後、屈曲片17を切断する(第8工程)。この第8工程においては、突出部12を押さえた状態で、屈曲片17の先端部を、突出部12に対して、上方又は下方に曲げることにより(フィン11の短手方向に力を加えることにより)、屈曲片17と突出部12との接続部を破断させることを例示することができる。
【0035】
図6は、レーザ溶接にて突出部12同士を溶着する様子を示す斜視図である。
図6に示すように、隣接する突出部12同士を接触させた部位の内、凸部121bと凹部122bとが嵌まり合っている部位に向けて、レーザ装置150のレーザヘッド151からレーザ光Lを照射する。そして、レーザヘッド151を、複数のフィン11の並び方向(複数の突出部12の並び方向)、言い換えれば、フィン11の表面に直交する方向に移動させることで、レーザ光Lを連続的に照射する。
なお、レーザ装置150のレーザ源は特に限定されない。YAGレーザ、COレーザ、ファイバレーザ、ディスクレーザ、半導体レーザであることを例示することができる。また、レーザ光Lの照射方向は、突出部12の表面に対して直交する方向でも良いし、直交方向に対して傾斜した方向であっても良い。
【0036】
以上説明した製造方法を用いて製造された放熱器10によれば、複数のフィン11間の間隔を均一にすることができる。すなわち、一のフィン11の外側に突出した突出部12の一方側平行部121aと他方側平行部122aとの間の大きさで、隣のフィン11との間の隙間が定まるが、この突出部12の形状は、プレス加工にて打ち抜くことにより形成される。そして、プレス加工にて打ち抜くことにより成形する場合の寸法は、例えば、曲げ加工にて塑性変形させることにより成形する場合の寸法よりも、所望の大きさ(設計図の寸法)になり易い。それゆえ、上記製造方法を用いて製造された放熱器10によれば、複数のフィン11間の間隔を均一にすることができる。
【0037】
また、上記製造方法によれば、屈曲片17の屈曲部171を屈曲させて隣接する突出部12同士を接触させることで、フィン11間の間隔が定まる。つまり、突出部12に、突出部12の表面に平行な方向の力を加えて、隣り合う突出部12に突き当てることでフィン11間の間隔が定まる。それゆえ、容易にフィン11間の間隔を定めることが可能である。
【0038】
また、突出部12同士を溶着又は接着して接合させる第7工程を行う際には、突出部12の表面に平行な方向の力を突出部12に加えることで、複数のフィン11が所定間隔に並べられた状態に維持(拘束)することができるので、精度高く所定間隔となるように接合させることが可能である。
【0039】
また、隣り合う突出部12の凸部121bと凹部122bとが嵌り合うように形成されていることにより、突出部12同士を接触させるべく、突出部12に力を加えて突出部12の表面に平行な方向に押したとしても、フィン11が長手方向にずれることが抑制される。それゆえ、複数のフィン11が真っ直ぐ並び易くなる。
【0040】
図7は、屈曲片17の拡大図である。
屈曲片17の屈曲部171に、内面から凹んだ切り欠き172を形成すると良い。これにより、屈曲部171を屈曲させて、隣り合う突出部12同士を接触させ易くなる。また、屈曲片17の両端部それぞれにおける突出部12との接続部位に、内面から凹んだ切り欠き173を形成すると良い。これにより、屈曲片17を突出部12から切り離す際に容易に切り離すことが可能になる。
【0041】
(放熱器10の作用・効果)
上記製造方法を用いて製造された放熱器10によれば、複数のフィン11間の間隔は均一である可能性が高い。つまり、上記放熱器10の形状によれば、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部12同士を接触させることでフィン11間の間隔が定まるので、複数のフィン11間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器10によれば、発熱体Pから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Pが一様に冷却される。
【0042】
また、放熱器10において、突出部12は、フィン間流路14、前側流路15及び後側流路16を通って、流入側空間23から流出側空間24へ至る冷却液の流れの妨げになることが考えられるが、突出部12におけるフィン11の短手方向の大きさは、板材Mの板厚(例えば0.3~1.2mm)と同じ大きさであり、フィン11の短手方向の大きさよりもかなり小さいため(一例として略10%)、妨げになり難い。
【0043】
(放熱器10の製造方法の変形例)
図4図5を用いて説明した製造方法においては、一のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13と、この一のフィン11の隣の他のフィン11から外側に突出した突出部12及び接続部13とをつなぐ屈曲片17を一旦形成し、隣接する突出部12同士を接合した後に切断している。しかしながら、放熱器10の製造方法は、かかる態様に限定されない。例えば、板材Mにプレス加工を施すことによって、フィン11、突出部12及び接続部13の周りを打ち抜くとともに、フィン11の表面の角度が突出部12の表面に対して交差する角度(例えば90度)となるようにフィン11を回転させることで、1つのフィン11、突出部12及び接続部13から構成される単一フィン部材(不図示)を成形する。その後、複数の単一フィン部材を、隣り合う突出部12同士が接触するように組み合わせた後に、突出部12同士を溶着又は接着して接合させても良い。
このようにして製造された放熱器10であっても、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部12同士を接触させることでフィン11間の間隔が定まるので、複数のフィン11間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器10によれば、発熱体Pから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Pが一様に冷却される。
【0044】
(突出部12の変形例)
図8は、突出部12の変形例を示す図である。
上述した突出部12は、一方側の端部121に凸部121bを、他方側の端部122に凹部122bを有しているが、図8に示すように、凸部121bと凹部122bとを有していなくても良い。かかる構成であっても、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部12同士を接触させることでフィン11間の間隔が定まるので、複数のフィン11間の間隔が均一となり易い。
【0045】
<第2の実施形態>
図9は、第2の実施形態に係る放熱器200の概略構成図である。
第2の実施形態に係る放熱器200は、第1の実施形態に係る放熱器10に対して、突出部12に相当する突出部212が異なる。以下、放熱器10と異なる点について説明する。第2の実施形態と第1の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0046】
第2の実施形態に係る放熱器200は、複数のフィン211と、複数のフィン211のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部212と、フィン211と突出部212とを接続する接続部213とを有している。
突出部212は、第1の実施形態に係る放熱器10の突出部12に対して、フィン211に対する位置が異なる。突出部212は、フィン211の短手方向における最下端部に設けられている。また、突出部212の下面と、フィン211の下端面とが同一高さとなるように設けられている。
【0047】
接続部213は、L字状であり、フィン211に接続する第1接続部231と、突出部212に接続する第2接続部232とを有する。第1接続部231は、フィン211における長手方向の端部に接続しており、90度曲げられている。第2接続部232は、突出部12と同じ平面上となるように設けられている。
【0048】
また、接続部213がフィン211における長手方向の端部に接続し、90度に曲げられていることに起因して、フィン211における接続部213が接続された部位周辺には、切り欠き211aが形成されている。これにより、接続部213におけるフィン211に接続する辺を突出部212に対して曲げ易くなっており、フィン211の表面と突出部212の表面とが90度をなすように成形し易い。
【0049】
このように構成された放熱器200においても、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部212同士を接触させることでフィン211間の間隔が定まるので、複数のフィン211間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器200によれば、発熱体Pから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Pが一様に冷却される。
また、放熱器200においては、突出部212は、フィン211の短手方向における最下端部に設けられているので、流入側空間23から流出側空間24へ至る冷却液の流れの妨げになり難い。
【0050】
放熱器200は、第1の実施形態に係る放熱器10と同様に、複数のフィン211の上端部がケース本体21の頂部21aにろう付され、複数のフィン211の下端部がカバー22の上面にろう付されることで、ケース20内に固定される。また、上述したように、複数のフィン211とケース本体21とのろう付、複数のフィン211とカバー22とのろう付、及び、ケース本体21とカバー22とのろう付のタイミングは特に限定されない。
【0051】
図10は、放熱器200とカバー22とを接合させた状態を示す図である。
放熱器200においては、突出部212が、フィン211の短手方向における最下端部に設けられており、突出部212の下面とフィン211の下端面とが同一高さである。ゆえに、複数のフィン211とカバー22とをろう付する際には、突出部212の下面とカバー22とが溶着される。それゆえ、放熱器200によれば、放熱器200とカバー22とを溶着又は接着することで、放熱器200とカバー22との位置が精度高く定まる。
なお、放熱器200とカバー22とを接合させる手法は、ろう付に限定されない。例えば、圧着、接着、ろう付以外の溶着であっても良い。
【0052】
<第3の実施形態>
図11は、第3の実施形態に係る放熱器300の概略構成図である。
第3の実施形態に係る放熱器300は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、接続部213に相当する接続部313が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。第3の実施形態と第2の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0053】
第3の実施形態に係る放熱器300は、複数のフィン311と、複数のフィン311のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部312と、フィン311と突出部312とを接続する接続部313とを有している。
接続部313は、第2の実施形態に係る放熱器200の突出部212と同様に、突出部312の下面とフィン311の下端面とが同一高さとなるように、フィン211の短手方向における最下端部に設けられている。また、接続部313は、第1の実施形態に係る放熱器10の接続部13と同様に、フィン311における短手方向の部位に接続する第1接続部331と、突出部312に接続する第2接続部332とを有する、L字状である。第2接続部332は、90度に曲げられている。これにより、フィン311の表面と突出部312の表面とが90度をなす。
【0054】
このように構成された放熱器300においても、プレス加工にて打ち抜くことにより形成された突出部312同士を接触させることでフィン311間の間隔が定まるので、複数のフィン311間の間隔が均一となり易い。その結果、放熱器300によれば、発熱体Pから発せられた熱が一様に放熱され、発熱体Pが一様に冷却される。
また、放熱器300においては、突出部312は、フィン311の短手方向における最下端部に設けられているので、流入側空間23から流出側空間24へ至る冷却液の流れの妨げになり難い。
また、放熱器300とカバー22とを溶着又は接着することで、放熱器300とカバー22との位置が精度高く定まる。
【0055】
<第4の実施形態>
上述した第1の実施形態に係る放熱器10、第2の実施形態に係る放熱器200、第3の実施形態に係る放熱器300においては、一方側の端部121に半円状の凸部121bを、他方側の端部122に半円状の凹部122bを形成している。そして、凸部121bと凹部122bとを嵌め合わせることで、フィン11、211、311の長手方向のずれを抑制している。しかしながら、凸部121b及び凹部122bの形状は、半円状に限定されない。
【0056】
図12は、第4の実施形態に係る放熱器400の概略構成図である。
第4の実施形態に係る放熱器400は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、突出部212に相当する突出部412が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。
【0057】
第4の実施形態に係る放熱器400は、複数のフィン411と、複数のフィン411のそれぞれの外側に設けられた複数の突出部412と、フィン411と突出部412とを接続する接続部413とを有している。フィン411、接続部413は、それぞれ、第2の実施形態に係るフィン211、接続部213と同一であるので詳細な説明は省略する。
【0058】
突出部412における並び方向の一方側の端部421は、フィン411の板面に平行な一方側平行部421aと、一方側平行部421aから突出した凸部421bとを有している。また、突出部412における並び方向の他方側の端部422は、フィン411の板面に平行な他方側平行部422aと、他方側平行部422aから凹んだ凹部422bとを有している。凸部421bは、1/4円弧状に突出しており、凹部422bは、1/4円弧状に凹んでいる。
【0059】
以上のように構成された突出部412においても、一の突出部412における一方側平行部421aと、この一の突出部412の前側に配置された突出部412における他方側平行部422aとが接触している。また、一の突出部412における他方側平行部422aと、この一の突出部412の後側に配置された突出部412における一方側平行部421aとが接触している。そして、複数の突出部412の大きさが均一である場合には、複数のフィン211間の間隔が均一となる。
【0060】
また、放熱器400においては、隣接する突出部412の一方側平行部421aと他方側平行部422aとが接触した状態で、凸部421bと凹部422bとが嵌まり合っている。そして、この構造は、フィン211の長手方向における両端部それぞれから外側に突出した、左側突出部12lと、右側突出部12rとで左右対称である。それゆえ、一のフィン411における左右両端部それぞれから突出した突出部412の凹部422bは、それぞれ、この一のフィン11の後に配置されたフィン411における左右両端部それぞれから突出した突出部412の凸部421bから内側に押される。その結果、複数のフィン411が、互いに、フィン411の長手方向(左右方向)にずれ難い。
【0061】
このように構成された放熱器400は、図4図5を用いて説明した製造方法にて製造することが可能である。また、1つのフィン411、突出部412及び接続部413から構成される単一フィン部材(不図示)を成形した後に、複数の単一フィン部材を、隣り合う突出部412同士が接触するとともに、凸部421bと凹部422bとが嵌まり合うように組み合わせた後に、突出部412同士を溶着又は接着して接合させても良い。
【0062】
なお、放熱器400の接続部413を、第1の実施形態に係る接続部13や、第3の実施形態に係る接続部313と同様に、構成しても良い。また、第1の実施形態に係る突出部12と同様に、突出部412をフィン411の短手方向の略中央部に設けても良い。
【0063】
<第5の実施形態>
図13は、第5の実施形態に係る放熱器500の概略構成図である。
第5の実施形態に係る放熱器500は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、フィン211に相当するフィン511が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。第5の実施形態と第2の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0064】
第2の実施形態に係るフィン211は、長手方向に直線状であるが、第5の実施形態に係るフィン511は、上下方向に見た場合、山部と谷部とが長手方向に連続的に形成された波形状である(前後方向に見た場合に矩形状であるのはフィン211と同様である)。このように、フィン511が波形状であることにより、直線状である場合よりも表面積が増えるので、発熱体Pをより冷却することができる。
なお、図4図5を用いて説明した製造方法において、フィン511を波形状にする工程を、第1工程の後や第2工程の後に設けることで、精度高く波形状を成形することが可能となる。
また、第1の実施形態に係るフィン11、第3の実施形態に係るフィン311及び第4の実施形態に係るフィン411も、フィン511と同様に波形状としても良い。
【0065】
<第6の実施形態>
図14は、第6の実施形態に係る放熱器600の概略構成図である。
第6の実施形態に係る放熱器600は、第2の実施形態に係る放熱器200に対して、フィン211に相当するフィン611が異なる。以下、放熱器200と異なる点について説明する。第6の実施形態と第2の実施形態とで、同じ機能を有する物については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0066】
第6の実施形態に係るフィン611は、左右方向に延びる棒状のベース部611aと、ベース部611aから上方に突出した柱状の複数の柱状部611bとを有している。複数の柱状部611bは、左右方向に、予め定められた間隔で並べられている。柱状部611bは、上下方向に見た場合の形状が菱形であり、菱形における短い対角線の長さは、ベース部611aの厚み、ひいては板材Mの板厚よりも大きい。また、複数のフィン611の内の互いに隣接するフィン611に設けられた柱状部611bにおける短い対角線同士は、左右方向にずれている。例えば、一のフィン611における、隣接する柱状部611bと柱状部611bとの間に、この一のフィン611の隣の他のフィン611における柱状部611bが配置されている。なお、柱状部611bの菱形における短い対角線の長さは、板材Mの板厚と同じであっても良い。
そして、このように、フィン611が菱形の柱状部611bを複数有することにより、フィン611間を流れる冷却液が満遍なく柱状部611bに接触するので、発熱体Pをより冷却することができる。
【0067】
なお、図4図5を用いて説明した製造方法において、フィン611に複数の柱状部611bを成形する工程を、第1工程の後や第2工程の後に設けることで、精度高く柱状部611bを成形することが可能となる。
また、第1の実施形態に係るフィン11、第3の実施形態に係るフィン311及び第4の実施形態に係るフィン411も、フィン611と同様に複数の柱状部611bを有しても良い。
【符号の説明】
【0068】
1…液冷式冷却装置、10,200,300,400,500,600…放熱器、11,211,311,411,511,611…フィン、12,212,312,412…突出部、13,213,313,413…接続部、20…ケース、30…入口ジョイント、40…出口ジョイント、P…発熱体、I…絶縁部材
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
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図14