(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ平坦な金属板のプレス成形体よりなり、外周の少なくとも両側に枠部(1)を有し、その枠部(1) 内に多数の細長い縦骨部(2) が互いに離間して配置されると共に、各縦骨部(2) (2) 間が横骨部(3) で連結され、その枠部(1) と縦骨部(2) と横骨部(3) とが平面的に且つ一体に連結された複数の中間プレート(5)(6)(7) と、
積層された複数の中間プレート(5)(6)(7) の積層方向の両端に位置される一対の端プレート(8)(9) と、を具備し、
積層された中間プレート(5)(6)(7) の一端から、その各縦骨部(2) (2) 間の多数のスリット状の流路(16)を他端へ冷却液(10)が流通し、前記端プレート(8)に被冷却用の発熱体(15)が接触するプレート積層型ヒートシンクにおいて、
各中間プレート(5)(6)(7) は、細長い多数の縦骨部(2) が略同一位置で積層され、それぞれの横骨部(3) は互いに異なった位置で積層され、
一方の中間プレート(6)の横骨部(3) の位置で、それに隣接する他方の中間プレート(5)(7) の縦骨部(2) の幅が細くなる流体抵抗減少用のくびれ部(11)が設けられて、そこの流路(16)の幅が他の部分より広い幅広部(17)を有することを特徴とするプレート積層型ヒートシンク。
【請求項２】
請求項１のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記くびれ部(11)が縦骨部(2) の幅方向両側に存在するプレート積層型ヒートシンク。
【請求項３】
請求項１のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
隣接する中間プレート(5)(6)(7) の各縦骨部(2) の位置がその幅方向に僅かに位置ずれして、一方の中間プレート(6)の縦骨部(2) とそれに隣接する他方の中間プレート(5)(7) の縦骨部(2) とが、積層方向に重なる重部分(2a)と重ならない非重部分(2b)とを有するプレート積層型ヒートシンク。
【請求項４】
請求項３のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記くびれ部(11)が、縦骨部(2) の前記非重部分(2b)の側のみに存在するプレート積層型ヒートシンク。
【請求項５】
請求項１のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記縦骨部(2) が平面波形に曲折され、その波の頂部または谷部に前記横骨部(3) が平面千鳥状に位置されたプレート積層型ヒートシンク。
【請求項６】
請求項５のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記くびれ部(11)が、前記縦骨部(2) の前記横骨部(3)と反対の位置に配置されたプレート積層型ヒートシンク。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかのプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記縦骨部(2) の幅と流路(16)の幅が略同一であるプレート積層型ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプレート積層型のインナーフィンを一対の端板で挟持し、その端板に発熱体を接触固定すると共に、内部に冷却液を流通して、発熱体を冷却するヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に記載のプレート積層型のヒートシンクは、インナーフィンとして夫々四周に枠部が形成されると共に、長手方両端部に連通部を有する。そして枠内に網目状部が形成され、網目の各孔が整合しないように位置ずれして、複数のインナーフィンが積層され、それらの上下両端に端板を配し、プレートの長手方向両端部に冷却液の出入口を設けたものである。
また、本出願人は下記特許文献２に記載のものを既に提案している。これは、各インナーフィンの中間部に複数の伝熱促進用の島部を設け、各インナーフィンの島部が互いに整合するようにしたものである。
【０００３】
さらに、本出願人は下記特許文献３に記載のヒートシンクを提案している。これは、各インナーフィンが多数の並列した縦部材と、その縦部材間を連結する斜めの斜め部材とを有し、各縦部材が整合されると共に、斜部材は互いに重ならないように配置されたものである。
このように構成することにより厚み方向への伝熱性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平４−５０５０４６号公報
【特許文献２】特開２００８−１７００６０号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１４１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のヒートシンクは、発熱体の受熱面から各インナーフィンへの伝熱が十分でない欠点があった。これはインナーフィンに多数の細い網目状の部分を有し、発熱体との伝熱面積が比較的小さいため、伝熱が悪い欠点があった。
特許文献２に記載の発明は、それを補うため発熱体の位置で、インナーフィンに円形等の島部を設け、発熱体の伝熱が積層方向に直接伝熱するようにしたものである。しかしながら、それ以外の部分での伝熱性が期待できない欠点があった。
【０００６】
特許文献３に記載のヒートシンクは、多数の縦部材が積層方向に一致するため、積層方向への伝熱性が向上する特徴がある。しかしながら、斜め部材の位置で冷却液はが積層方向に分流または合流するとき、その位置での流体抵抗が比較的大きくなり、冷却液の円滑な流通を疎外する欠点があった。
そこで本発明は、これらの欠点を取り除き、伝熱性が良く且つ、冷却液側の圧力損失の小さな、性能の良いヒートシンクを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、それぞれ平坦な金属板のプレス成形体よりなり、外周の少なくとも両側に枠部(1)を有し、その枠部(1) 内に多数の細長い縦骨部(2) が互いに離間して配置されると共に、各縦骨部(2) (2) 間が横骨部(3) で連結され、その枠部(1) と縦骨部(2) と横骨部(3) とが平面的に且つ一体に連結された複数の中間プレート(5)(6)(7) と、
積層された複数の中間プレート(5)(6)(7) の積層方向の両端に位置される一対の端プレート(8)(9) と、を具備し、
積層された中間プレート(5)(6)(7) の一端から、その各縦骨部(2) (2) 間の多数のスリット状の流路(16)を他端へ冷却液(10)が流通し、前記端プレート(8)に被冷却用の発熱体(15)が接触するプレート積層型ヒートシンクにおいて、
各中間プレート(5)(6)(7) は、細長い多数の縦骨部(2) が略同一位置で積層され、それぞれの横骨部(3) は互いに異なった位置で積層され、
一方の中間プレート(6)の横骨部(3) の位置で、それに隣接する他方の中間プレート(5)(7) の縦骨部(2) の幅が細くなる流体抵抗減少用のくびれ部(11)が設けられて、そこの流路(16)の幅が他の部分より広い幅広部(17)を有することを特徴とするプレート積層型ヒートシンクである。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記くびれ部(11)が縦骨部(2) の幅方向両側に存在するプレート積層型ヒートシンクである。
請求項３に記載の本発明は、請求項１のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
隣接する中間プレート(5)(6)(7) の各縦骨部(2) の位置がその幅方向に僅かに位置ずれして、一方の中間プレート(6)の縦骨部(2) とそれに隣接する他方の中間プレート(5)(7) の縦骨部(2) とが、積層方向に重なる重部分(2a)と重ならない非重部分(2b)とを有するプレート積層型ヒートシンクである。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、請求項３のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記くびれ部(11)が、縦骨部(2) の前記非重部分(2b)の側のみに存在するプレート積層型ヒートシンクである。
請求項５に記載の本発明は、請求項１のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記縦骨部(2) が平面波形に曲折され、その波の頂部または谷部に前記横骨部(3) が平面千鳥状に位置されたプレート積層型ヒートシンクである。
【００１０】
請求項６に記載の本発明は、請求項５のプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記くびれ部(11)が、前記縦骨部(2) の前記横骨部(3)と反対の位置に配置されたプレート積層型ヒートシンクである。
請求項７に記載の本発明は、請求項１〜請求項６のいずれかのプレート積層型ヒートシンクにおいて、
前記縦骨部(2) の幅と流路(16)の幅が略同一であるプレート積層型ヒートシンクである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプレート積層型ヒートシンクは、細長い多数の縦骨部２が略同一位置で積層され、各縦骨部２間に冷却液10の流路16が存在するため、発熱体15からの熱が各縦骨部２に直接伝わり、冷却液10との間の熱交換を促進できる。
そのうえ、各プレートの横骨部３は互いに異なった位置で積層され、一方の中間プレート６の横骨部３の位置で、それに隣接する他方の中間プレート５，７は縦骨部２にくびれ部11が設けられている。そして、そこに流路の幅が広い幅広部17が形成されたから、それがない場合、本来、流路の流体抵抗の大きな横骨部３の位置で、その流体抵抗を減少させ、流体の流通を円滑にして、全体として圧力低下の小さな性能の良いヒートシンクを提供できる。
【００１２】
上記構成において請求項２に記載のように、くびれ部11を縦骨部２の幅方向両側に形成した場合には、より効果的に横骨部３の位置での流体抵抗を減少することができる。
上記構成において請求項３に記載のように、中間プレート５，６，７の各縦骨部２の位置をその幅方向に僅かに位置ずれさせ、各縦骨部２が重部分2aと非重部分2bとを有するようにした場合には、非重部分2bにより冷却液10との接触面積を広くして、熱交換を促進すると共に、重部分2aによって発熱体15との伝熱性を良好にし得る。
【００１３】
上記構成において請求項４に記載のように、くびれ部11を縦骨部２の非重部分2bの側のみに配置した場合には、縦骨部２と冷却液10との接触面積を広く確保すると共に、横骨部３における冷却液10の流体抵抗を効果的に減少することができる。
上記構成において請求項５に記載のように、縦骨部２を平面波形に曲折し、その波の頂部または谷部に横骨部３を平面千鳥状に配置した場合には、各縦骨部２間に形成される多数の流路16の流路長を長くし、且つその蛇行により冷却液10の攪拌効果が増大し伝熱性が向上する。
【００１４】
上記構成において請求項６に記載のように、そのくびれ部11を縦骨部２の横骨部３と反対側の位置に配置した場合には、横骨部３により流路16の幅広部17近傍を補強し且つ、流路抵抗を効果的に減少させることができる。
上記構成において請求項７に記載のように、縦骨部２の幅と流路16とを略同じにした場合には、流路抵抗と伝熱性とのバランスのよいヒートシンクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例のヒートシンク12の分解斜視図。
【図２】同ヒートシンク12の正面図。
【図３】同ヒートシンク12の各プレートの平面図。
【図４】図３のＡ〜Ｃ部の拡大図及び、その組立て状態を示す平面図並びに、図４（Ｄ）のＥ−Ｅ，Ｆ−Ｆ，Ｇ−Ｇの各矢視断面図。
【図５】同第１実施例の作用を示す説明図。
【図６】本発明の第２実施例の各プレートの平面図。
【図７】図６のＡ〜Ｃ部の拡大図及び、その組立て状態を示す平面図並びに、図７（Ｄ）のＥ−Ｅ〜Ｋ−Ｋの各矢視断面図。
【図８】同第２実施例の作用を示す説明図。
【図９】本発明の第３実施例の各プレートの平面図。
【図１０】図９のＡ〜Ｃ部の拡大図及び、その組立て状態を示す平面図。
【図１１】図１０（Ｄ）のＥ−Ｅ〜Ｍ−Ｍの各矢視断面図。
【図１２】同第３実施例の作用を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図１〜図５は本発明のヒートシンク12の第１の実施の形態を示す。
このヒートシンク12は、複数の中間プレート５，６，７（この例では３枚）が厚み方向に積層され、その上下両端に一対の端プレート８，９が配置され、それらの間が一体にろう付け固定されるものである。各中間プレート５，６，７は四周に枠部１を有し、その枠部１内に多数の縦骨部２が互いに略縦骨部の幅の空間で離間して平行に配置されると共に、各縦骨部２，２間が横骨部３で連結されている。
この例では、横骨部３が夫々一直線上に配置されているが、それに代えて各横骨部３を千鳥状に配置しても良い。
【００１７】
そして、夫々の縦骨部２間にはスリット状の流路16が図４（Ａ）〜（Ｄ）の如く存在し、各流路16は横骨部３によって閉じられている。そして図３および図４から明らかなように、上段の中間プレート５の横骨部３と、中段の中間プレート６の横骨部３と、下段の中間プレート７の横骨部３とは、夫々互いに長手方向に位置が異なるように配置されている。これに対して、各中間プレート５，６，７の夫々の縦骨部２は積層されたとき、それが互いに整合する位置に配置されている。各中間プレートの長手方向両端部にはタンク部４が設けられ、そこには何れの骨部も存在しない。
【００１８】
次に、本発明の特徴は、図３及び図４に示されている。
図４の（Ａ）〜（Ｃ）に記載されている如く、上段の中間プレート５の横骨部３と同じ位置において、中段ならびに下段の中間プレート６，７の縦骨部２には、その両側にくびれ部11が設けられている。このくびれ部11は、縦骨部２の幅が細くなるように滑らかにくびれており、その結果、隣り合う縦骨部２間には幅広部17が形成される。即ち、上段の中間プレート５の横骨部３の位置において、中段および下段の中間プレート６，７には幅広部17が配置される。同様に、中段の中間プレート６の横骨部３の位置では、上段と下段の中間プレート５，７にくびれ部11が設けられ、そこに幅広部17が形成される。さらには、下段の中間プレート７の横骨部３の位置に置いて、上段および中段の中間プレート５，６に前記同様のくびれ部11が形成され、そこに幅広部17が形成される。そして同図（Ｄ）（Ｇ）の如く、それらの中間プレート５，６，７が積層される。
【００１９】
このとき各中間プレートの横骨部３の位置は、互いに長手方向に異なると共に、その位置でそれに隣接する他の中間プレートには幅広部17が形成される。そして、その上下両端に端プレート８，９が積層され、それらの間に冷却液10が流通する。このとき図４（Ｇ）に示す如く、冷却液10は各横骨部３によって、流路16が閉塞され、その位置で上下方向に流路変更し、隣接する中間プレートの流路16内に迂回して円滑に流通する。上段の中間プレート５の横骨部３を冷却液10が迂回するとき、それが中段および下段の中間プレート６，７の各流路16を図において下方に移動する。その横骨部３を迂回して、隣接する中間プレート５の流路16に流入し、各中間プレートの流路16内を流通する。そして中段の中間プレート６の横骨部３に冷却液10が達すると、その上下両側の中間プレート５，７を迂回し、各プレートの流路16内を流入する。同様に下段の中間プレート７の横骨部３を迂回するときは、中段および上段の中間プレート５，６の幅広部17を流通する。
【００２０】
図５は冷却液10の流通状態示すものであり、横骨部３の位置に存在する他の中間プレートのくびれ部11によって、その流通が円滑に行われる様子を示している。そしてその冷却液10は、流路16を流通する間に厚み方向に移動し、攪拌されて熱交換が促進される。
従来のヒートシンクでは、このように冷却液10が各横骨部３を迂回するとき、その流通抵抗が増大する。しかしながら、本発明ではその位置の中間プレートの流路16には幅広部17が存在するため、その分だけ冷却液10の流通に伴う圧力抵抗を低減することができる。
【００２１】
なお、この例では上端の端プレート８には接合板18を介してパワートランジスタ等の発熱体15が接合される。接合板18は電気絶縁性であると共に、伝熱性の良い薄肉のセラミック材等が用いられる。
下端の端プレート９にはその両端部に出入口14が形成され、そこにパイプ13が接続される。
また、この例では３枚の中間プレートが積層されているが、それが２枚であっても、４枚以上の多数枚であっても良い。そして端プレート８上の発熱体15の熱は、端プレート８及び夫々の縦骨部２を介して伝熱される。そして各中間プレートの流路16内を流通する冷却液10との間に熱交換が行われるものである。
【００２２】
この例では、各中間プレートにタンク部４が設けられているが、それに代えて端プレート８又は端プレート９にそれを設けて良い。その場合には、一例として端プレート８，９の四周を皿状に立ち上げ、各中間プレートの積層体をその内部に収納することが出きる。
また、図２において発熱体15が上端の端プレート８のみに接続されているが、それに加えて下端の端プレート９に発熱体15を接触固定しても良い。
【００２３】
次に、図６〜図８は本発明の第２実施例であって、この例が前記第１実施例と異なる点は、くびれ部11の形状及び各中間プレートにおける縦骨部２どうしの積層状態である。そして他は前記第１実施例と全く同一である。
この例では、図７（Ａ）〜（Ｄ）に示す如く、くびれ部11が夫々の縦骨部２の幅方向の片側のみに配置されている。さらに同図（Ｅ）〜（Ｊ）に示す如く、中段の中間プレート６の縦骨部２と、上段、下段の中間プレート５，７の縦骨部２とがその幅方向に僅かに位置ずれし、同図（Ｆ）に示す如く、積層状態で三つの縦骨部２が重なる重部分2aと夫々が重ならない非重部分2bとを有する。この例では、非重部分2bより重部分2aが大である。
各縦骨部２をこのように積層することにより、冷却液10との接触面積が非重部分2b分に相当する面積分だけ広くなる。それによって熱交換が促進される。
【００２４】
次に、各中間プレートのくびれ部11はその向きを互いに異にする。図７（Ａ）に示す如く、上段の中間プレート５ではくびれ部11が図において、上方に向き、中段の中間プレート６では（Ｂ）の如くそれが下方に向き、下段の中間プレート７では（Ｃ）の如く、それが上方に向いている。そしてそれらが重ね合わされたとき、同図（Ｄ）の如く、各くびれ部11は非重部分2b側に配置されている。このように構成することにより、各中間プレートの横骨部３を迂回するとき、より円滑に冷却液10を流通し得る。
図８はその流通状態を示すものである。
【００２５】
次に、図９〜図１２は本発明の第３実施例であり、この例が前記第１及び第２実施例と異なる点は、縦骨部２が蛇行状に形成されていると共に、横骨部３は千鳥状に形成されている点である。さらには、くびれ部11の位置が横骨部３の存在する縦骨部２の一方側にのみ配置され、その位置に幅広部17が形成されている点である。
各中間プレートの縦骨部２は僅かに波形に蛇行すると共に、図１０（Ｄ）の如く各縦骨部２は互いに整合する。しかしながら、各横骨部３は積層した際に互いに離間して配置される。
【００２６】
なお、各横骨部３は曲折する縦骨部２の波の頂部または谷部に配置されている。そして一例として、中段の中間プレート６の横骨部３に整合する位置で、上段および下段の中間プレート５，７にはその流路16にくびれ部11が形成され、そこに幅広部17が存在する。それにより、冷却液10が各横骨部３を積層方向に迂回するとき、その流体抵抗を減ずることができる。その冷却液10の流通状態を図１２に示す。
【符号の説明】
【００２７】
１  枠部
２  縦骨部
2a  重部分
2b  非重部分
３  横骨部
４  タンク部
５，６，７  中間プレート
８，９  端プレート
【００２８】
10  冷却液
11  くびれ部
12  ヒートシンク
13  パイプ
14  出入口
15  発熱体
16  流路
17  幅広部
18  接合板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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