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図面 (11)

課題

電気部品が取り付けられる取付け具に生じる問題を防ぐ。

解決手段

金属製熱伝導冷却板12は金属プレート12の両端間に延在する2組の平行な冷却剤通路18,20と、金属プレート12の両端に取り付けられている電気絶縁材料からなる非金属ヘッダー14,16とを持っている。ヘッダー14は1組の冷却剤通路への入口と他組の前記冷却剤通路からの出口を提供し、ヘッダー16は前記両組の冷却剤通路間を流体連通させることができる。ヘッダー14,16は、各ヘッダーと冷却板12の間に密封用ガスケットを有する噛み合い式連結具または接着剤により冷却板12に取り付けられ、且つ冷却板12とヘッダー14,16との組立体電気絶縁性ヘッダーに取り付けられた取付脚部28により絶縁状態に支持されている。

概要

背景

米国特許第5,111,280 号(発明者:Iversen )は半導体装置が取り付けられている複数枚の板でできた半導体装置の冷却装置を示し、前記板はその両端間に延在する冷却用流体流路を有し且つ三相電気システムの3本の脚部の1本についてターミナルを有する構造を開示している。セラミックプラスチックのような電気絶縁材料で作られた冷却剤の供給および放出用のマニホルドが、前記板の端部に取り付けられ、電気絶縁性確証するためフルオロカーボンのような絶縁性冷却剤を前記板の中の流路に通して板と板との間のスペース循環させるようにしている。この明細書は該マニホルドを金属板に取り付けることについて説明していない。

米国特許第4,989,070 号(発明者:Iverson 等)は金属ヒートシンクおよび冷却剤の通路を有するモジュールによる冷却用放熱機(heat sink )を開示しており、該金属ヒートシンクはその近くの表面から絶縁性継ぎ手を介して支持された半導体装置を有し、且つ該冷却剤の通路が半導体装置の絶縁された支持体の下を通って、板の1端の入口開口から該板の同じ端の出口開口へ延びている。

米国特許第4,453,911 号(発明者:Wolgemoth 等)はプラスチック材料で作られた冷却板が1端から他端に延びた冷却剤の通路を有し、この冷却剤通路が該冷却板の片側に取り付けられた動力電気部品の表面に沿って冷却剤を方向付けるようになつた冷却板装置を開示している。

米国特許第4,266,604 号(発明者:Sumikawa等)は耐錆性合成樹脂製タンクの間に取り付けられた金属板を有する複数個金属管からなる自動車用温水ラジエータのような熱交換器を開示している。

概要

電気部品が取り付けられる取付け具に生じる問題を防ぐ。

金属製熱伝導冷却板12は金属プレート12の両端間に延在する2組の平行な冷却剤通路18,20と、金属プレート12の両端に取り付けられている電気絶縁材料からなる非金属ヘッダー14,16とを持っている。ヘッダー14は1組の冷却剤通路への入口と他組の前記冷却剤通路からの出口を提供し、ヘッダー16は前記両組の冷却剤通路間を流体連通させることができる。ヘッダー14,16は、各ヘッダーと冷却板12の間に密封用ガスケットを有する噛み合い式連結具または接着剤により冷却板12に取り付けられ、且つ冷却板12とヘッダー14,16との組立体が電気絶縁性ヘッダーに取り付けられた取付脚部28により絶縁状態に支持されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
5件

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請求項1

冷却剤循環させるための冷却剤通路を備えた金属製冷却板と、冷却剤を入口ノズルから前記冷却板内の第1組の冷却剤通路へ供給し且つ前記冷却板内の第2組の冷却剤通路から冷却剤を受け入れ出口ノズルへ送るため、前記冷却板の1端に取り付けられた電気絶縁材料製の入口/出口ヘッダーと、前記第1組の冷却剤通路と第2組の冷却剤通路との間を連通させるため前記冷却板の他端に取り付けられた電気絶縁材料製の戻りヘッダーと、前記冷却板を電気絶縁状態に支持できるよう少なくとも1個の前記ヘッダーに設けた取り付け装置と、を含むことを特徴とする熱伝導冷却板装置。

請求項2

前記冷却板が、対応する前記ヘッダーに収容され且つ取り付けられる幅狭の端部を各端に有することを特徴とする請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

請求項3

前記ヘッダーを前記冷却板の端部に噛み合い嵌合させる相互係合突起を前記冷却板端部および前記ヘッダーに設けたことを特徴とする請求項2記載の熱伝導冷却板装置。

請求項4

前記各ヘッダーとそれに近接する前記冷却板の端面との間にガスケットを配置し、対応する前記ヘッダーが前記冷却板端部に取り付け配置されているとき前記ガスケットが圧縮されて密封装置を構成することを特徴とする請求項3記載の熱伝導冷却板装置。

請求項5

前記ヘッダーと前記冷却板との間に接着密封部を形成するよう前記各ヘッダーとそれに近接する前記冷却板の端面との間に接着材の層を有することを特徴とする請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

請求項6

前記冷却板と前記ヘッダーとの組立体を電気絶縁状態に支持するため、前記各ヘッダーがその同じ側で且つその両端に配置された2個の取付脚部を有することを特徴とする請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

請求項7

入口区域出口区域から分離する一体構造仕切り壁を前記入口/出口ヘッダーに有することを特徴とする請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

請求項8

前記熱伝導冷却板の一方の側面に複数個取付け孔を有し、該取付け孔が前記熱伝導冷却板の前記側面と冷却剤通路との間の距離より短い深さを有することを特徴とする請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

請求項9

前記入口/出口ヘッダーが前記冷却板の冷却剤通路の平面に平行な平面上にそれぞれ方向付けられている入口ノズルおよび出口ノズルを有する請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

請求項10

前記入口/出口ヘッダーが前記冷却板の冷却剤通路に平行な平面に対し斜めに延在する入口ノズルおよび出口ノズルを有する請求項1記載の熱伝導冷却板装置。

技術分野

0001

電気部品類から熱を除くための熱伝導冷却板に関する。

背景技術

0002

米国特許第5,111,280 号(発明者:Iversen )は半導体装置が取り付けられている複数枚の板でできた半導体装置の冷却装置を示し、前記板はその両端間に延在する冷却用流体流路を有し且つ三相電気システムの3本の脚部の1本についてターミナルを有する構造を開示している。セラミックプラスチックのような電気絶縁材料で作られた冷却剤の供給および放出用のマニホルドが、前記板の端部に取り付けられ、電気絶縁性確証するためフルオロカーボンのような絶縁性冷却剤を前記板の中の流路に通して板と板との間のスペース循環させるようにしている。この明細書は該マニホルドを金属板に取り付けることについて説明していない。

0003

米国特許第4,989,070 号(発明者:Iverson 等)は金属ヒートシンクおよび冷却剤の通路を有するモジュールによる冷却用放熱機(heat sink )を開示しており、該金属ヒートシンクはその近くの表面から絶縁性継ぎ手を介して支持された半導体装置を有し、且つ該冷却剤の通路が半導体装置の絶縁された支持体の下を通って、板の1端の入口開口から該板の同じ端の出口開口へ延びている。

0004

米国特許第4,453,911 号(発明者:Wolgemoth 等)はプラスチック材料で作られた冷却板が1端から他端に延びた冷却剤の通路を有し、この冷却剤通路が該冷却板の片側に取り付けられた動力電気部品の表面に沿って冷却剤を方向付けるようになつた冷却板装置を開示している。

0005

米国特許第4,266,604 号(発明者:Sumikawa等)は耐錆性合成樹脂製タンクの間に取り付けられた金属板を有する複数個金属管からなる自動車用温水ラジエータのような熱交換器を開示している。

発明が解決しようとする課題

0006

熱伝導板および/または部品電気的に絶縁するばかりでなく、熱伝導板と取付け具の間を移動する迷走電流を防ぐように電気部品や電子部品が取りつけられている熱伝導板の取付け具が問題を起こしている。

課題を解決するための手段

0007

したがって、本発明の目的は従来技術の欠点を解決する熱伝導冷却板装置を提供することにある。

0008

本発明の別の目的は簡便な構造の熱伝導冷却板装置を提供することにある。

0009

本発明のこれらの目的およびその他の目的は、冷却板を有し、該冷却板がその両端に配置されている非金属製の電気絶縁性ヘッダーにより周囲から電気絶縁され、前記ヘッダーが流体を冷却板の中を通って2方向に、片方のヘッダーの入口から戻りヘッダーへ、さらに最初のヘッダーの出口に戻るよう流れを方向付け、装置全体が前記電気絶縁性ヘッダーに取り付けた1個以上の取付け装置により支持される構造の熱伝導冷却板装置を提供することにより達成される。

0010

一つの実施の形態において、冷却板装置は両端面間に延在する複数の内部水路の列を持った金属板と、該金属板の両端に取り付けられた電気絶縁性複合材料で作られた非金属製ヘッダーとを含み、一方のヘッダーが流体流入通路流体流出通路を提供し、他方のヘッダーが前記流体流入通路から供給される冷却板の水路と、前記流体流出通路に連結された水路との間に流体連通を可能にするよう構成されている。前記ヘッダーは接着剤または噛合い嵌合式連結具により圧縮状態ガスケットと共に前記金属板の端部に密封状に取り付けられる。冷却しようとする発熱部品は例えば前記金属板の表面のねじ孔により該金属板に取り付けられる。近接している部品間を電気絶縁させるため、電気絶縁性ヘッダーに取り付けた脚により装置全体を支持する。

0011

本発明の目的と効果は添付図面を参照した次の記載を熟読することにより明瞭となる。

発明を実施するための最良の形態

0012

図1〜4に示す本発明の代表的な実施の形態において、熱伝導冷却板装置10は金属製熱伝導冷却板12と、熱伝導冷却板12の1端に取り付けられた電気絶縁性の入口/出口ヘッダー14と、熱伝導冷却板12の他端に取り付けられた戻りヘッダー16と、を含んでいる。図示の熱伝導冷却板装置10において、熱伝導冷却板12は6個の線状流体流入通路18と6個の線状流体戻り通路20とを有し、該流体流入通路と流体戻り通路はそれぞれ冷却板の1端から他端へ延び且つこれらの通路はすべて本質的に冷却板の両側の中間にある同一平面上に配置されている。流体流入通路18および流体戻り通路20の数量と大きさは熱伝導冷却板12の厚さと同様に、適用例独自の要求に合致するよう変えることができる。

0013

入口/出口ヘッダー14は入口ノズル22、出口ノズル24および内部隔壁26を備え、該内部隔壁26は、ヘッダー14を冷却板12の1端の適所に取り付ける場合、入口ノズル22からヘッダー14を通過して流体流入通路18に至る流通路を、流体戻り通路すなわち流出通路20からヘッダー14を通過して出口ノズル24に至る流通路から分離するものである。冷却板12の他端に取り付けた戻りヘッダー16には内部隔壁が無く、流入通路18からの流体が自由に戻りヘッダー16を通過して戻り通路20に流れることができる。

0014

入口/出口ヘッダー14と戻りヘッダー16はなるべく、使用に適する強化合成ポリマー樹脂材料のような複合材料、すなわちシステムの作動中発生する流体の圧力および温度に耐えることができる材料で作られる。最も重要なことはヘッダーに使用される材料は導電性を有するべきでなく、非常に微小吸水性を有するべきである。

0015

図示している実施の形態において、各ヘッダーは、なるべくその同一の側に配置され且つその両端に配置された2個の取付脚部28を有する。取付脚部28は金属または絶縁性合成材料で作られ、該脚部28が冷却板装置全体とその上に取り付けた電気部品を十分に支持できる強度を有するべきである。ヘッダーは電気絶縁材料で作られているので、電気絶縁材料にする必要のない脚部28は、電気的干渉短絡事故を起こさずに金属支持構造物に固定されるであろう。

0016

図1〜6に示す実施の形態において、ヘッダー14、16と冷却板12との間を流体密封するため、流体通路18、20を含む冷却板12の端部34が冷却板12の外側部の近接端面36より突出しており、且つガスケット38が図5、6に示すように端面36に取り付けられている。この実施の形態において、冷却板12の端部34は傾斜状外面を持った拡大隆起部40を有し、且つヘッダー14、16は傾斜状の内側隆起部42を備え、したがって図5に示すように冷却板12の外側部分の端面36に圧縮状態にガスケット38を嵌めた後で、前記内側隆起部42がヘッダーの対向側を押し開いて拡大隆起部40の上から噛み合い嵌合する。このような取り付け構造であるから、ヘッダーを冷却板に取り付けるためのファスナーを必要としない。

0017

図7に示す実施の形態において、冷却板12の端部34とヘッダーの内面は非傾斜状嵌合部を有するが、代わりに冷却板12の端面36とヘッダーの係合面に塗布されている接着密封材料46の層により結合されている。この構造もヘッダーを冷却板に取り付けるためにファスナーを必要としない。

0018

図8は熱伝導冷却板12の表面に設けた電気部品または電子部品の取付け孔48の代表的配置を示す。孔48の最大深さは熱伝導冷却板12の上面と、流体通路18、20を有する突出部34の上面と、の間の距離を示す矢印50により表示されており、取付け孔48は流体通路18、20を遮らないようになっている。

0019

図1に示す実施の形態において、入口ノズル22と出口ノズル24が入口/出口ヘッダー14の端面から垂直に突出している。必要に応じ、特定の用途に適するように、図10ノズル54で示すように入口/出口ヘッダー14の1側面から斜めに突出してもよい。このように斜めになった入口ノズルと出口ノズルはヘッダーの両端で同じ側からどちらに延びてもよく、且つ取付脚部28を配置している同じ側に、または反対面に延びてもよい。

0020

作動時に、熱を発生する電気部品または電子部品が取付用ねじ孔48を使用して冷却板12の片面または両面に取り付けられ、該部品と冷却板12の間に良好な熱伝導を得るようにしている。冷却水のような冷却剤やその他の伝熱流体が入口ノズル22に供給され且つ部品を希望最高温度やそれ以下の温度に保持できるよう冷却板から熱を除去できる十分な流量を流入通路18および戻り通路20に流す。希望の熱伝導特性を提供し且つ冷却板やヘッダーに反応しないかまたは腐食させない任意の熱伝導流体が使用される。冷却剤の循環速度は、所望であれば、冷却板の表面の検知温度に基づいて、自動的に制御される。冷却板組立体を取り付けている任意の構造物から装着電気部品および電子部品を電気的に絶縁させるには、冷却板に対し電気絶縁ヘッダーを設けるか、電気絶縁ヘッダーに取り付けられた取付脚部を使用すればよい。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明による熱伝導冷却板装置の代表的な実施の形態を示す概要平面図
図2図1のII-II 線上断面図
図3ヘッダーを除去し反対方向に見たガスケット装置を示す図2の冷却板のA部分の拡大部分図
図4ヘッダーを除去した図1の熱伝導冷却板の端部を示す部分斜視図
図5冷却板に取り付けたヘッダーを示す図1のV-V 線上拡大断面図
図6ヘッダーを冷却板の近接端部に取り付け中の状態を示す図5に類似の拡大部分断面図
図7本発明の別の実施の形態を示す図6に類似の拡大部分断面図
図8冷却板の片面の電気部品および電子部品の取り付け孔の配置を示す図1の冷却板の斜視図
図9図1に示した熱伝導冷却板装置の戻りヘッダーを示す斜視図
図10本発明による熱伝導冷却板装置の別の実施の形態を示す側面図

--

0022

10熱伝導冷却板装置
12 金属製熱伝導冷却板
14 入口/出口ヘッダー
16戻りヘッダー
18 線状流体流入通路
20 線状流体戻り通路
22入口ノズル22
24出口ノズル
28取付脚部
34 端部
36 端面
38ガスケット
40 拡大隆起部
42内側隆起部
46粘着性密封材料
48取り付け孔
54 ノズル

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