(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体が搭載されるダクト状の放熱ユニット内に熱交換用の空気を流通させると共に、その放熱ユニットの空気出口側に上記熱交換用空気流通路をシールするための枠状のパッキンを介してフィルタを配置して成る強制空冷用ヒートシンクにおいて、
前記放熱ユニットの空気出口側に、当該放熱ユニットの端面部に当接して熱交換用空気流通路の一部を構成する枠状の本体部及びこの本体部の周縁部から延出されたフランジ部を有するガイド部材を配置し、
前記パッキンを前記ガイド部材のフランジ部と前記フィルタの周縁部との間に介在させたことを特徴とする強制空冷用ヒートシンク。
【請求項２】
前記ガイド部材は、金属板を曲げ加工して形成したものであることを特徴とする請求項１記載の強制空冷用ヒートシンク。
【請求項３】
前記フランジ部及びパッキン間に当該パッキンに沿った枠状に形成されたプレート部材を介在させたことを特徴とする請求項１または２記載の強制空冷用ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体スイッチング素子などを含むパワーモジュールのような発熱体と空気との熱交換を強制的に行うための強制空冷用ヒートシンク、特には熱交換用空気流通路を流れる空気から塵埃などを除去するためのフィルタを設けた強制空冷用ヒートシンクに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、強制空冷用ヒートシンクの例として、アルミニウム製の櫛形ヒートシンクを用いて、その放熱フィン群を内側に配置した形態のダクト状放熱ユニットを構成し、その放熱ユニット上に冷却対象の発熱体を伝熱的に搭載すると共に、放熱ユニット内に送風機からの熱交換用の空気を流通させるようにしたものが提供されている。このような強制空冷用ヒートシンクを、クリーンな環境が要求される環境下（例えば半導体工場内）で使用する場合には、熱交換のために流通する空気から塵埃などを除去するためのフィルタを設置することが必要になり、また、フィルタの前段に位置した熱交換用空気流通路から汚れた空気が漏れないようにするためにフィルタの周りと櫛形ヒートシンクの端面との間にシール用のパッキンを設けることも必要となる。
【０００３】
上記のようなパッキンとしては、シール性に優れた独立気泡構造の熱可塑性樹脂フォームにより製造されたものを用いることが一般的である。ところが、このような材料より成るパッキンは耐熱性が低いという弱点があるのに対して、上記強制空冷用ヒートシンクは７０℃以上の高温になるという事情がある。このため、パッキンをヒートシンクの端面に直接的に接触させる構造とした場合には、そのパッキンが熱変形してシール性能の低下を招くことが避けられず、シール構造を長い期間にわたって保持することが困難になるという背景があった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換用空気流通路をシールするためのパッキンが熱劣化する事態を効果的に防止できて、シール性能を長期間にわたって維持可能になるなどの効果を奏する強制空冷用ヒートシンクを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の手段によれば、放熱ユニットの空気出口側に配置されたガイド部材は、その放熱ユニットの端面部、つまり熱交換用空気流通路を包囲した形態となる端面部に当接して当該熱交換用空気流通路の一部を構成する枠状の本体部と、この本体部の周縁部から延出されたフランジ部とを有した構成となっており、このガイド部材のフランジ部とフィルタの周縁部との間に、熱交換用空気流通路をシールするためのパッキンを配置する構成となっている。この結果、パッキンと放熱ユニットとの間に、ガイド部材が介在された形態となるから、放熱ユニットの熱がパッキンに伝わりにくくなる。このため、パッキンが熱劣化する事態を効果的に防止できるようになって、そのシール性能を長期間にわたって維持することが可能になる。
【０００６】
請求項２記載の手段によれば、前記ガイド部材は、金属板を曲げ加工したもので済むから、その製造コストを低減することができる。
【０００７】
請求項３記載の手段によれば、フランジ部及びパッキン間に当該パッキンに沿った枠状に形成されたプレート部材を介在させた構成、換言すれば、パッキンと放熱ユニットの間にガイド部材及びプレート部材の双方が介在された構成となっているから、放熱ユニットの熱がパッキンへ一段と伝わりにくくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を産業ロボット用のモータ制御装置のための強制空冷用ヒートシンクに適用した一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１及び図２には要部の縦断面図及び分解斜視図が示されている。これら図１及び図２において、筐体１（図１にのみ示す）は、産業用ロボットのためのモータ制御装置及びその強制空冷用ヒートシンク、並びに他の制御部品などを収納するためもので、その一側壁に、強制空冷用ヒートシンクを構成するダクト状の放熱ユニット２から排出される空気（熱交換後の空気）を排出するための開口部１ａが形成されている。
【０００９】
上記放熱ユニット２は、アルミニウムの押出により形成した同一形状の２個の櫛形ヒートシンク３及び４を、それぞれの放熱フィン群３ａ及び４ａが互いに対向するように配置し、この配置状態で両者を金属製（例えばアルミニウム製）の側板５及び６（図２参照）により一体化することによって、長手方向の両端面が開口された矩形箱状に構成されている。尚、上記放熱フィン群３ａ及び４ａが、放熱ユニット２の長手方向（送風方向）に延びた形態になっていることは言うまでもなく、これにより、放熱ユニット２は内部を熱交換用空気流通路とした送風ダクトとして機能するようになっている。また、上記側板５及び６は、櫛形ヒートシンク３及び４のプレート状ベース部３ｂ及び４ｂにネジ止めにより固定されるものである。
【００１０】
そして、このように構成された放熱ユニット２には、図１に示すように、例えば、その上面にモータ制御装置のためのパワーモジュール（ＩＧＢＴのような電力用スイッチング素子や大容量ダイオードなどを含む）を備えた制御ユニット７（発熱体に相当）が伝熱的に搭載され、下面に制御対象のモータのための回生電流用抵抗ユニット８（発熱体に相当）が伝熱的に搭載される。
上記放熱ユニット２は、筐体１内に、その一方の端面が前記開口部１ａに臨むように配置される。この場合、放熱ユニット２は、上記一方の端面が、筐体１における開口部１ａが形成された側壁面と平行し、且つ当該側壁面の外面より所定寸法Δｄだけ内方に位置するように配置される。また、図示しないが、放熱ユニット２の他方の端面側には、当該放熱ユニット２内に図中矢印Ａ方向（開口部１ａ方向）へ送風するための強制空冷用送風機が設置される。
【００１１】
放熱ユニット２における開口部１ａ側の端面には、ガイド部材９が例えば４本のネジ１０により取り付けられる。このガイド部材９は、金属板（例えばステンレス鋼板）に対し打ち抜き加工及び曲げ加工を施すことにより形成されるもので、深さ寸法が前記寸法Δｄと等しくされた浅底な矩形容器状の本体部９ａと、この本体部９ａの開口縁部の四辺から外方へ折曲された４個のフランジ部９ｂとを備えた形状となっており、その取り付け状態では、本体部９ａが開口部１ａ内に入り込んで、当該本体部９ａの底面相当部分が放熱ユニット２の端面に当接すると共に、フランジ部９ｂが筐体１における開口部１ａの周縁部にその外面側から当接する形態となっている。
【００１２】
また、ガイド部材９における本体部９ａ底面相当部分には、当該ガイド部材９が放熱ユニット２に取り付けられた状態で当該放熱ユニット２端面の開口領域（放熱フィン３ａ及び４ａを含む矩形状の領域）に対向した形態となる矩形状の通風口９ｃが形成されている。これにより、ガイド部材９の本体部９ａは、熱交換用空気流通路の一部を構成するようになる。さらに、上記本体部９ａにおける通風口９ｃの縁部には、ガイド部材９を放熱ユニット２に対しネジ１０により取り付け固定するための４個のネジ挿通孔９ｄ（図２参照）が形成されており、放熱ユニット２におけるベース部３ａ及び４ｂには、上記ネジ挿通孔９ｄに対応した部位にネジ孔１０ａ（図２参照）が形成されている。尚、ガイド部材９の上下の各フランジ部９ｂにも、筐体１に対して後述するプレート１１及びフィルタカバー１２を固定するネジ１３のためのネジ挿通孔９ｅ（図２参照）が２個ずつ形成されている。
【００１３】
上記プレート１１は、金属板（例えばステンレス鋼板或いは冷間圧延鋼板）を矩形枠状に加工したもので、その上下枠部分に前記ネジ１３のためのネジ挿通孔１１ａ（図２参照）が２個ずつ形成されている。
上記フィルタカバー１２は、金属板（例えば冷間圧延鋼板）に対し打ち抜き加工及び曲げ加工を施すことにより形成されるもので、フィルタ１４を収納するための矩形容器状の本体部１２ａと、この本体部１２ａの開口縁部の上下二辺から外方へ折曲された２個のフランジ部１２ｂとを備えた形状となっている。また、フィルタカバー１２における本体部１２ａ底面相当部分には、通風用の開口部１２ｃが形成されている。さらに、フィルタカバー１２の各フランジ部１２ｂには、当該フィルタカバー１２を前記プレート１１と共に筐体１に固定するネジ１３のためのネジ挿通孔１２ｄが２個ずつ形成されている。
【００１４】
上記フィルタカバー１２内に収納されるフィルタ１４は、矩形状の枠体１４ａ内にコルゲート加工されたペーパー状フィルタ部材１４ｂを配置した周知構成のものであり、その枠体１４ａの前後方向（通風方向）の両面に形成されたフランジ部１４ｃ（図１参照）には、矩形枠状のパッキン１５及び１６がそれぞれ接着などにより固定されている。上記パッキン１５及び１６は、安価で且つシール性が良好な材料である例えば独立気泡構造の熱可塑性樹脂フォームを材料としたものである。
【００１５】
そして、上記フィルタ１４は、前記ガイド部材９の通風口９ｃを覆うように装着されるものであり、その装着時には、パッキン１５及び１６が固定された状態のフィルタ１４をフィルタカバー１２内に収納すると共に、プレート１１をパッキン１６に当接させた位置に配置し、この状態でフィルタカバー１４のネジ挿通孔１２ｄ、プレート１１のネジ挿通孔１１ａ及びガイド部材９のネジ挿通孔９ｅに挿通したネジ１３を筐体１側に形成されたネジ孔１３ａ（図１参照）に螺合する。これにより、図１に示すよう取り付け状態となる。この状態では、放熱ユニット２から排出される空気が、ガイド部材９の本体部９ａに形成された通風口９ｃ、プレート１１の枠内、フィルタ１４内及びフィルタカバー１２の開口部１２ｃを通じて外部に排出されることになり、その排出空気がクリーン化されることになる。この場合、フィルタ１４の装着部分での気密性の保持は、パッキン１５及び１６によって行われる構成となっている。
【００１６】
このような構成とした本実施例による強制空冷ヒートシンクによれば、放熱ユニット２内から排出される空気の通路にフィルタ１４が設けられているから、半導体製造工場などのようなクリーンな環境が要求される条件下での使用に耐え得るようになる。この場合、パッキン１５及び１６の耐熱温度である７０℃程度を越えて高温となる放熱ユニット２と、この放熱ユニット２からの熱の影響を受けやすいパッキン１６との間に、ガイド部材９及びプレート１１が介在されている。このため、放熱ユニット２からの熱がパッキン１６に伝わりにくくなって、そのパッキン１６の熱劣化を効果的に防止できる。この結果、パッキン１５、１６によるシール性を長期間にわたって良好な状態に維持できる。また、ガイド部材９は、金属板に対し打ち抜き加工及び曲げ加工を施して形成されるものであるから、その製造コストを低減することができる。
【００１７】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、以下に述べるような変形或いは拡張が可能である。
プレート１１は必要に応じて設ければ良い。また、ガイド部材９、プレート１１、フィルタカバー１２、パッキン１５及び１６などの材質は上記実施例で述べたものに限定されないことは勿論である。さらに、発熱体の例として産業用ロボットのためのモータ制御装置の制御回路ユニット７や回生電流用抵抗ユニット８を挙げたが、このような例に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す要部の縦断面図
【図２】要部の分解斜視図
【符号の説明】
１は筐体、２は放熱ユニット、３、４は櫛形ヒートシンク、７は制御ユニット（発熱体）、８は回生電流用抵抗ユニット（発熱体）、９はガイド部材、９ａは本体部、９ｂはフランジ部、１１はプレート、１２はフィルタカバー、１４はフィルタ、１５、１６はパッキンを示す。
【図１】
0003633567.tif 000002
【図２】
0003633567.tif 000003