(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水の流入部分に連結され、第１フィンが多数個配列された第１領域と、
冷却水の排出部分に連結され、前記第１フィンより表面積が大きい第２フィンが多数個配列された第２領域と、を含み、
前記第２領域で前記冷却水の移動方向と垂直に面する第２フィンの間の総面積は、前記第１領域で前記冷却水の移動方向と垂直に面する第１フィンの間の総面積より広いヒートシンク。
【請求項２】
前記第１領域と前記第２領域との間には、前記第１フィンより表面積が大きく、前記第２フィンよりは表面積が小さいフィンが多数個配列された一つ以上の領域をさらに含む請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記第１領域に配列された前記第１フィン間の間隔は、前記第２領域に配列された前記第２フィン間の間隔より広い請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記第１領域及び第２領域をカバーするカバー部材をさらに含む請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記ヒートシンクは、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなる請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項６】
冷却水の流入部分に連結され、第１フィンが多数個配列された第１領域と、
前記第１フィンより表面積が大きい第２フィンが多数個配列され、前記第１領域に隣接して形成された第２領域と、
冷却水の排出部分に連結され、前記第２フィンより表面積が大きい第３フィンが多数個配列され、前記第２領域に隣接して形成された第３領域と、を含み、
前記第２領域で前記冷却水の移動方向と垂直に面する第２フィンの間の総面積は、前記第１領域で前記冷却水の移動方向と垂直に面する第１フィンの間の総面積より広く、
前記第３領域で前記冷却水の移動方向と垂直に面する第３フィンの間の総面積は、前記第２領域で前記冷却水の移動方向と垂直に面する第２フィンの間の総面積より広いヒートシンク。
【請求項７】
前記第１領域、第２領域及び第３領域における前記第１フィン、第２フィン及び第３フィンは、それぞれ一定間隔で配列形成される請求項６に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記第１領域に配列された第１フィン間の間隔は、前記第２領域に配列された第２フィン間の間隔より広い請求項６に記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記第２領域に配列された第２フィン間の間隔は、前記第３領域に配列された第３フィン間の間隔より広い請求項６に記載のヒートシンク。
【請求項１０】
前記ヒートシンクは、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなる請求項６に記載のヒートシンク。
【請求項１１】
前記ヒートシンクは、前記第１領域、第２領域及び第３領域をカバーするカバー部材をさらに含む請求項６に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー制御ユニット（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ；ＰＣＵ）は、電池から供給されるＤＣ電流をモータを駆動するためのＡＣ電流に変換するインバータと、これを効率的に変換するための制御装置とを含む、電気自動車になくてはならない必須要素である。
【０００３】
近年、自動車の効率を向上するために、パワー制御ユニット（ＰＣＵ）の軽量化、小型化及び高集積化が進められており、それとともにパワー素子の高集積化に伴う放熱問題が注目されている。
【０００４】
一方、特許文献１には、従来方式のヒートシンクが開示されている。
【０００５】
前記特許文献１に開示されているように、従来方式のヒートシンクは、薄いフィン（ｆｉｎ）型のカラムまたは一定直径を有するピン（ｐｉｎ）型のカラムを一定間隔で配列した構造で製造される。
【０００６】
しかし、このような構造を有するヒートシンクは、冷却水が注入される部分の発熱部の温度は減少される反面、冷却水が排出される方向に向かって発熱部の温度が増加するという短所がある。
【０００７】
また、フィン（ｆｉｎ）型のカラムが配列されたヒートシンクは、冷却水の流れ圧力を損失させるため、相対的に高いポンピングパワー（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ）が要求されるという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国登録特許第０５９８５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであり、冷却水の流れ圧力損失を最小化するとともに、放熱効果を増大できるヒートシンクを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、発熱部の全体面積の温度偏差を最小化することができるヒートシンクを提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例によるヒートシンクは、冷却水の流入部分に連結され、第１フィンが多数個配列された第１領域と、冷却水の排出部分に連結され、前記第１フィンより表面積が大きい第２フィンが多数個配列された第２領域と、を含む。
【００１２】
この際、前記第１領域と前記第２領域との間には、前記第１フィンより表面積が大きく、前記第２フィンよりは表面積が小さいフィンが多数個配列された一つ以上の領域をさらに含むことができる。
【００１３】
ここで、前記第１領域に配列された前記第１フィン間の間隔は、前記第２領域に配列された前記第２フィン間の間隔より広くてもよい。
【００１４】
また、前記第２領域で前記冷却水が垂直に面する面の総面積は、前記第１領域で前記冷却水が垂直に面する面の総面積より広くてもよい。
【００１５】
また、前記第１領域及び第２領域をカバーするカバー部材をさらに含むことができる。
【００１６】
また、前記ヒートシンクは、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなってもよい。
【００１７】
また、本発明の他の実施例によるヒートシンクは、第１フィンが多数個配列された第１領域と、前記第１フィンより表面積が大きい第２フィンが多数個配列され、前記第１領域に隣接して形成された第２領域と、前記第２フィンより表面積が大きい第３フィンが多数個配列され、前記第２領域に隣接して形成された第３領域と、を含む。
【００１８】
この際、前記第１領域は冷却水の流入部分に連結され、前記第３領域は冷却水の排出部分に連結され、前記第２領域で前記冷却水に面する面の総面積は、前記第１領域で前記冷却水に面する面の総面積より広くてもよい。
【００１９】
また、前記第１領域は冷却水の流入部分に連結され、前記第３領域は冷却水の排出部分に連結され、前記第３領域で前記冷却水に面する面の総面積は、前記第２領域で前記冷却水に面する面の総面積より広くてもよい。
【００２０】
また、前記第１領域、第２領域及び第３領域における前記第１フィン、第２フィン及び第３フィンは、それぞれ一定間隔で配列形成されることができる。
【００２１】
また、前記第１領域に配列された第１フィン間の間隔は、前記第２領域に配列された第２フィン間の間隔より広くてもよい。
【００２２】
また、前記第２領域に配列された第２フィン間の間隔は、前記第３領域に配列された第３フィン間の間隔より広くてもよい。
【００２３】
ここで、前記ヒートシンクは、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなってもよい。
【００２４】
また、前記ヒートシンクは、前記第１領域、第２領域及び第３領域をカバーするカバー部材をさらに含むことができる。
【００２５】
本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明によってさらに明らかになるであろう。
【００２６】
本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に用いられた用語や単語は、通常的かつ辞書的な意味に解釈されてはならず、発明者が自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって本発明の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されるべきである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、流入された冷却水が移動する際に面する総面積が、流入された部分から排出された部分に向かって徐々に増加する構造を有しているため、冷却水の流れに対抗して発生する抵抗が減少され、これにより冷却水の流れ圧力損失を減少できるという効果を有する。
【００２８】
また、本発明は、上記のように、冷却水の流れ圧力損失を減少させることにより、消費されるポンプパワー（ｐｕｍｐ  ｐｏｗｅｒ）の量を減少できるという効果を有する。
【００２９】
更に、本発明は、フィンの表面積を徐々に増加させる構造を有することにより、発熱部の最大温度を減少させるとともに、全体発熱面積の温度偏差を減少できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例によるヒートシンクの内部構造を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施例によるヒートシンクの内部構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によりヒートシンク内に流入された冷却水の流速分布を示す写真である。
【図４】本発明の一実施例によるヒートシンクの全体面積の温度分布を示す写真である。
【図５】従来方式のヒートシンク内に流入された冷却水の流速分布を示す写真である。
【図６】従来方式のヒートシンクの全体面積の温度分布を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素と区分するために用いられるものであって、構成要素が前記用語により制限されるものではない。また、本発明を説明するにあたり、係わる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にする可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。
【００３２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施例によるヒートシンクの内部構造を示す平面図であり、図２は、本発明の一実施例によるヒートシンクの内部構造を示す斜視図であり、図３は、本発明の一実施例によるヒートシンク内に流入された冷却水の流速分布を示す写真であり、図４は、本発明の一実施例によるヒートシンクの全体面積の温度分布を示す写真である。
【００３４】
図１を参照すると、本実施例によるヒートシンク１００は、多数個の第１フィン１０１が配列された第１領域Ａと、多数個の第２フィン１０３が配列された第２領域Ｂと、多数個の第３フィン１０５が配列された第３領域Ｃとを含む。
【００３５】
図１では、本実施例によるヒートシンク１００が、第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び第３領域Ｃの三つの領域を含んでいると図示しているが、冷却水の流入部分１０７に連結された第１領域Ａと、冷却水の排出部分１０９に連結された第３領域Ｃとの間に２つ以上の領域を形成することも可能である。
【００３６】
ここで、第２領域Ｂは、第１領域Ａに隣接して形成することができ、第３領域Ｃは、第２領域Ｂに隣接して形成することができる。即ち、第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び第３領域Ｃは、図１のように順に形成される。
【００３７】
また、第２領域Ｂに配列された第２フィン１０３の表面積は、第１領域Ａに配列された第１フィン１０１の表面積より大きくてもよく、第３領域Ｃに配列された第３フィン１０５の表面積もまた第２領域Ｂに配列された第２フィン１０３の表面積より大きくてもよい。
【００３８】
万が一、第２フィン１０３が形成された第２領域Ｂと、第３フィン１０５が形成された第３領域Ｃとの間に、第４フィン（不図示）が設けられた第４領域（不図示）が形成された場合、第４フィン（不図示）の表面積は、第２フィン１０３の表面積よりは大きく、第３フィン１０５の表面積よりは小さくてもよい。
【００３９】
即ち、冷却水の流入部分１０７に連結された第１領域Ａから冷却水の排出部分１０９に連結された第３領域Ｃに向かって、放熱性能を向上させるために、フィンの表面積を増加させる。
【００４０】
図１及び図２では、第１領域Ａに配列された第１フィン１０１を六角形のカラム状で示したが、これは一つの実施例に過ぎず、フィンの形状は、特にこれに限定されるものではない。例えば、フィンの断面は、円形、三角形、四角形などであってもよい。
【００４１】
本実施例では、図１の平面図を参照すると、第１領域Ａに配列された第１フィン１０１の縦方向の直径は、第２領域Ｂに配列された第２フィン１０３の縦方向の直径より大きく、第２フィン１０３の縦方向の直径は、第３領域Ｃに配列された第３フィン１０５の縦方向の直径より大きくてもよい。
【００４２】
一方、図１を参照すると、第１領域Ａに配列された第１フィン１０１の横方向の直径は、第２領域Ｂに配列された第２フィン１０３の横方向の直径より小さく、第２フィン１０３の横方向の直径は、第３領域Ｃに配列された第３フィン１０５の横方向の直径より小さくてもよい。
【００４３】
即ち、図１を参照すると、第１フィン１０１から第３フィン１０５の方向に向かって、フィンの縦方向の直径が減少されるとともに横方向の直径は増加して、フィンは、ピン（ｐｉｎ）形状からフィン（ｆｉｎ）形状を有するように形成される。
【００４４】
これは、第１領域Ａ、第２領域Ｂを経て第３領域Ｃに向かって、フィンの表面積、即ち、熱伝逹面積を増大して熱伝導度を増加させることにより、放熱効率を高めるためである。
【００４５】
また、本実施例では、図１及び図２に図示したように、第１領域Ａで冷却水が垂直に面する面（これは、第１フィン１０１と第１フィン１０１との間、即ち、冷却水が移動する部分の垂直断面を意味する。）の面積を合計した総面積より、第２領域Ｂで冷却水が垂直に面する面の面積を合計した総面積が大きい。
【００４６】
また、第２領域Ｂで冷却水が垂直に面する面の面積を合計した総面積より、第３領域Ｃで冷却水が垂直に面する面の面積を合計した総面積がより大きくてもよい。
【００４７】
即ち、冷却水が流入される部分から冷却水が排出される部分に向かって、冷却水が移動する総面積が大きくなることである。
【００４８】
上記のように、冷却水が流入される部分から冷却水が排出される部分に向かって、フィンの表面積と冷却水が移動する面の総面積が増加することにより、表面熱伝逹効率が増加して放熱特性を向上することができる。
【００４９】
また、本実施例では、図１及び図２に図示したように、第１領域Ａに配列された第１フィン１０１間の間隔ａは、第２領域Ｂに配列された第２フィン１０３間の間隔ｂより広く、第２領域Ｂに配列された第２フィン１０３間の間隔ｂは、第３領域Ｃに配列された第３フィン１０５間の間隔ｃより広くてもよい。
【００５０】
このように、第１フィン１０１間の間隔が広いため、第１領域Ａを移動する冷却水の流速は、第２領域Ｂを移動する冷却水の流速より速く、第２領域Ｂを移動する冷却水の流速は、第３領域Ｃを移動する冷却水の流速より速い。従って、第２領域Ｂを通過して第３領域Ｃに移動する冷却水の流れ圧力（ｆｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）損失を最小化することができるため、消費するポンプパワー（ｐｕｍｐ  ｐｏｗｅｒ）の量を低減することができる。
【００５１】
即ち、本実施例によるヒートシンク１００は、第１領域Ａが冷却水の流入部分１０７に直結された領域であり低温の冷却水が流れるため、第１フィン１０１の表面積が相対的に小さく流速が速くても、第１フィン１０１から流入された冷却水への熱伝逹を比較的容易に行うことができ、前記流入された冷却水の温度が第２領域Ｂを通過して第３領域Ｃに向かって徐々に増加しても、フィンの表面積及び冷却水の移動面積を増加させて熱伝逹を難なく容易に行うように具現したものである。
【００５２】
本実施例によるヒートシンク１００の内部に流入された冷却水の流速分布に対する実験結果及びヒートシンク１００の全体面積の温度分布に対する実験結果を、図３及び図４に示した。
【００５３】
先ず、図３を見ると、第１領域Ａの第１フィン１０１の間を移動する流速は速く、第２領域Ｂの第２フィン１０３の間を移動する流速は、第１領域Ａを移動する流速よりは多少遅く、第３領域Ｃの第３フィン１０５の間を移動する流速は、第２領域Ｂを移動する流速よりさらに遅いことが分かる。
【００５４】
これに比べて、従来方式のヒートシンクの内部に流入された冷却水の流速分布を示す図５を見ると、全体的に流速が遅いことが分かる。
【００５５】
また、図４を見ると、本実施例によるヒートシンク１００の第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び第３領域Ｃ全体に亘り温度が均一に分布されていることが分かる。
【００５６】
これに比べて、従来方式のヒートシンクの温度分布を示す図６を見ると、冷却水が排出される方向(矢印方向)に行く程、温度が増加することが分かる。
【００５７】
また、図１及び図２では、ヒートシンク１００の内部構造を説明するために内部が露出された構造に図示したが、第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び第３領域Ｃをカバーするカバー部材（不図示）をさらに備えることができることは、当業者であれば誰でも認識することができる。
【００５８】
また、本実施例によるヒートシンク１００は、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなってもよく、特にこれに限定されず、伝導性（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）に優れた材質であれば何れも使用することができる。
【００５９】
また、本実施例によるヒートシンク１００は、該当形状を有する金型を利用する射出成形により製造することができ、特にこれに限定されるものではない。
【００６０】
以上、本発明を好ましい実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるヒートシンクは、これに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
【００６１】
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、ヒートシンクに適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  ヒートシンク
１０１  第１フィン
１０３  第２フィン
１０５  第３フィン
１０７  冷却水の流入部分
１０９  冷却水の排出部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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