(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却部品の熱が熱交換される冷媒が流通する冷媒路を非直線状に少なくとも２つ以上備え、この冷媒路間を接続する接続路を備えたヒートシンクにおいて、
前記接続路の冷媒が流入する側の流路は、前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路の流路に比べて該冷媒路により冷却される冷却部品の搭載面に対して垂直方向にその断面高さが拡大し、且つ前記接続路の冷媒が流出する側の端部に至るにつれて、前記接続路の流路を前記搭載面に対して垂直方向の断面高さが縮小するように形成した
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記冷媒が流入する側の接続路の流路の断面高さは、前記接続路と前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路との接続部から逐次増大する
ことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路の延長に位置する接続路の流路の断面は、前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路の流路の断面と略等しく、且つ、前記接続路の流路の断面高さ方向に湾曲して形成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路と、前記接続路の冷媒が流出する側の流路に接続される冷媒路が平行に配置された
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記冷媒路は、各々の上面に被冷却部品が備えられた
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項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ものである。特に、インバータに具備されるヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクは、電子部品等の被冷却部品を取り付けて冷却するものである。特に、ヒートシンク内部に冷却水を流通させる水冷式ヒートシンクは、空冷式ヒートシンクと比較して、安定した冷却ができること、装置内部の温度の影響を受けにくいこと等の利点を有する。【０００３】
図５に、特許文献１に記載の水冷式ヒートシンク２０の分解斜視図を示す。【０００４】
この水冷式ヒートシンク２０は、開口部１９が形成された金属製平板状のミドルプレート１３をアッパプレート１２とロアプレート１４が挟装することで、冷却水の流路を形成している。このミドルプレート１３の開口部１９には、インナーフィン１５、１６、１７が介装されている。【０００５】
アッパプレート１２には、図示省略の被冷却部品が備えられる。該被冷却部品の熱が、アッパプレート１２、インナーフィン１５、１６、１７を介して、低温の冷却水に熱交換されることにより、前記被冷却部品が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３５７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
冷却水を流通させて被冷却部品を冷却するヒートシンクにおいて、冷却水がスムーズに流通しない場合や冷却水が偏って流通した場合、水冷式ヒートシンクの冷却効率が低下する。【０００８】
例えば、特許文献１の水冷式ヒートシンク２０では、図５で示すように、ヒートシンク２０の流路のＵ字型にターンしている場所では、仕切り部分２２の近傍に冷却水が流れにくく、Ｕターン部分での圧力損失が大きい。【０００９】
そこで、特許文献１の水冷式ヒートシンク２０では、図６に示すように、冷却水がターンする部分にガイド溝２３、２４を階段状に形成することで、仕切り部分２２に近いインナーフィン１６に冷却水が流れやすい構造としている。したがって、冷却水がインナーフィン１６全体に対して均一に流入し、インナーフィン１６の熱交換効率が向上する。【００１０】
さらに、特許文献１では、図６に示すように、冷却水がターンする部分は、奥行きが確保されるように、その端部２１が突出した形状に形成されることで、圧力損失を低減している。【００１１】
しかしながら、水冷式ヒートシンクの流路を奥行き方向に容積を広げることは、水冷式ヒートシンクの小型化を妨げている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、本発明のヒートシンクは、複数の冷媒路と、前記冷媒路を非直線状に接続する接続路とを備えたヒートシンクにおいて、前記接続路の冷媒が流入する側の流路の高さを、前記冷媒が流入する側の流路に接続される冷媒路の高さより高く形成し、前記接続路の流路の高さを、前記接続路の冷媒が流出する側の端部に至るにつれて減少するように形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上の発明によれば、ヒートシンクを大型化することなく、ヒートシンクの冷却効率を向上させることに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るヒートシンクの斜視図。
【図２】（ａ）本発明の実施形態１に係るヒートシンクの上面図、（ｂ）本発明の実施形態１に係るヒートシンクのＡ−Ａ断面図、（ｃ）本発明の実施形態１に係るヒートシンクのＢ−Ｂ断面図、（ｄ）本発明の実施形態１に係るヒートシンクのＣ−Ｃ断面図。
【図３】（ａ）本発明の実施形態２に係るヒートシンクの上面図、（ｂ）本発明の実施形態２に係るヒートシンクのＡ−Ａ断面図、（ｃ）本発明の実施形態２に係るヒートシンクのＢ−Ｂ断面図、（ｄ）本発明の実施形態２に係るヒートシンクのＣ−Ｃ断面図。
【図４】本発明の実施形態１に係る流路にフィンを備えたヒートシンクの上面図。
【図５】従来技術に係る水冷式ヒートシンクの分解斜視図。
【図６】従来技術に係るＵ字型流水路を有する水冷式ヒートシンクのＵターン部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、複数の冷媒路と、その冷媒路を非直線状に接続する接続路とを備えたヒートシンクに関するものである。
【００１６】
本発明に係るヒートシンクは、冷媒が流入する側の接続路の流路の高さを、前記流入する冷媒を流通させる冷媒路の流路の高さより大きく設定することで、該接続路での圧力損失を抑制している。
【００１７】
このように、冷媒が流入する側の接続路の高さを設定することで、前記接続路の流路の幅（奥行き）を拡大する必要がなくなり、ヒートシンクの大型化を回避することができる。
【００１８】
さらに、接続路の流路の高さを、当該接続路の前記冷媒の流出する側の端部に至るにつれて逐次減少するように形成することで、接続路から流出した冷媒を、該接続路の下流に連通して接続される冷媒路に均一に流通させることができる。
【００１９】
上記構成により、本発明に係るヒートシンクによれば、ヒートシンクを大型化することなく、冷却効率を向上させることができる。なお、以下の本発明の実施形態は、水冷式ヒートシンクに関するものであるが、本発明に係る冷媒は水に限るものではない。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る水冷式ヒートシンクについて、図１及び図２（ａ）〜（ｄ）を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る水冷式ヒートシンク１は、冷媒路２と冷媒路３が接続路４を介して、Ｕ字状に接続された構造となっている。そして、冷媒路２、冷媒路３、及び接続路４がＵ字状に接続されたことにより、仕切り部７が形成されている。
【００２２】
冷媒路２の一端には、冷媒路２と連通するように接続路４が接続される。そして、冷媒路２の他端には冷媒の入口配管５が接続されている。
【００２３】
冷媒路３の一端は接続路４の冷却水が流出する側の流路と連通している。そして、冷媒路３の接続路４が接続されていない端部には、冷却水の出口配管６が接続される。
【００２４】
図１において、冷媒路２、３は板状の筒体を成しているが、本発明に係るヒートシンク１の冷媒路２、３の形状はこれに限定されるものではなく、適宜任意の筒体を用いればよい。
【００２５】
なお、前記冷媒路３の端部に、さらに接続路４と同じ形状の接続路を接続して、他のヒートシンク１又は他の冷媒路を接続してもよい。また、本実施例において、冷媒路３は、冷媒路２と同一平面上かつ平行に配置されているが、冷媒路３の配置場所は任意に設定可能である。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、ヒートシンク１近傍には、被冷却部品８が備えられ、被冷却部品８の熱が、接続路２又は３を流通する冷却水に熱交換される。この熱交換に供される冷却水は、図２（ａ）に示すように、入口配管５から冷媒路２に流入し、接続路４、冷媒路３を通って出口配管６より流出する。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、接続路４の冷却水が流入する側の流路の高さは、冷媒路２の高さと比較して高く設定される。図示されたように、前記冷媒が流入する側の接続路４の流路の高さは、接続路４と冷媒路２との接続部４ａから逐次増大するように形成される。また、接続路４の近傍における冷媒路２の流路高さは、接続路４に近づくにつれて、その流路の高さが逐次増大するように形成される。
【００２８】
前記のように接続路４の冷却水が流入する側の流路の高さを逐次増大するように形成する際に、接続路４と冷媒路２との接続部４ａから流路の幅方向高さが等しくなるように接続路４の流路の高さを増大させると、冷媒路２から接続路４に流れ込む冷却水の流速が流路の左右で一定となる。同様に、冷媒路２の流路高さを逐次増大させるように形成する際にも、接続部４ａに至る冷媒路２流路の幅方向高さが等しくなるように増大させると冷媒路２を流通する冷却水の流速が流路の左右で一定となる。よって、接続路４での圧力損失を抑えることができるとともに、冷媒路２内を冷却水が均一に流通するようになる。
【００２９】
冷媒路２の上面には、図２（ｂ）、（ｃ）に例示されたように、被冷却部品８が備えられるため、接続路４をその高さ方向に増大させたとしても、水冷式ヒートシンク１の小型化を妨げることはない。
【００３０】
また、接続路４は、図２（ｄ）で示すように、接続路４の流れ方向の流路中央部４ｂから冷却水が流出する側の端部４ｃに近づくにつれて、接続路４の流路の高さが低くなるように形成されている。この接続路４の高さが減少する位置は、中央部４ｂに限定されず、冷媒路２から冷媒路３に至る接続路４の長手方向の任意の部分であればよい。このように、接続路４を狭めることにより、接続路４の流れ方向の流路中央部４ｂから冷却水が流出する側の端部４ｃまでの流路内の圧力損失が等しくなり、冷媒路３に冷却水を均一に流すことができる。
【００３１】
なお、接続路４の高さが低くなるように接続路４の流路を形成する場合、接続路４の形状は、本実施形態に限定されるものではなく、冷媒路３に冷却水が均一に流れる形状を適宜設定すればよい。すなわち、接続路４から冷媒路３に流れる冷却水は、接続路４を流通した冷却水の余勢により冷媒路３の仕切り部７近傍には流れにくい。そこで、接続路４の流れ方向の流路中央部４ｂから接続路４の冷却水が流出する側の端部４ｃに近づくにつれて流路内の圧力損失が等しくなる形状とし、冷媒路３に冷却水が均一に流れるようにすればよい。
【００３２】
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係るヒートシンクは、接続路の流路の形状が実施形態１に係るヒートシンク１と異なるものである。よって、実施形態２に係るヒートシンクを構成する各構成要素において、実施形態１に係るヒートシンク１と同様のものについては、同様の符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３３】
図３(ａ)に示すように、本発明の実施形態２に係るヒートシンク１０は、冷媒路２と冷媒路３が接続路１１を介して、Ｕ字状に接続された構造となっている。そして、冷媒路２、冷媒路３、及び接続路１１がＵ字状に接続されたことにより、仕切り部７が形成されている。
【００３４】
冷媒路２の一端には、冷媒路２と連通するように接続路１１が接続される。そして、冷媒路２の他端には冷媒の入口配管５が接続されている。
【００３５】
冷媒路３の一端は接続路１１の冷却水が流出する側の流路と連通している。そして、冷媒路３の接続路１１が接続されていない端部には、冷却水の出口配管６が接続される。
【００３６】
なお、前記冷媒路３の端部に、さらに接続路１１と同じ形状の接続路を接続して、他のヒートシンク又は他の冷媒路を接続してもよい。また、本実施例において、冷媒路３は、冷媒路２と同一平面上かつ平行に配置されているが、冷媒路３の配置場所は任意に設定可能である。
【００３７】
図３（ｂ）に示すように、ヒートシンク１０近傍には、被冷却部品８が備えられ、被冷却部品８の熱が、接続路２又は３を流通する冷却水に熱交換される。この熱交換に供される冷却水は、図３（ａ）に示すように、入口配管５から冷媒路２に流入し、接続路４、冷媒路３を通って出口配管６より流出する。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、冷却水が流入する側の接続路１１の高さは、冷媒路２の高さと比較して高く形成される。図示されたように、前記冷媒が流入する側の接続路１１の高さは、接続路１１と冷媒路２との接続部１１ｂから逐次増大するように形成される。また、接続路１１の近傍における冷媒路２の高さは、接続路１１に近づくにつれて逐次増大するように形成される。
【００３９】
冷媒路２の上面には、被冷却部品８が備えられるため、接続路１１をその高さ方向に増大させたとしても、水冷式ヒートシンク１０の小型化を妨げることはない。
【００４０】
このように、冷却水が流入する側の接続路１１の高さを逐次増大するように形成する際に、幅方向（図３（ｃ）の矢印Ｅ方向）の高さが等しくなるように接続路１１の高さを増大させるとともに、冷媒路２の延長上に位置する接続路１１の流路を接続路１１の高さ方向にそり上がるように形成する。冷媒路２と接続路１１の接続部１１ｂから冷却水が突き当る接続路１１の上端部１１ａに至るまで、この流路の断面を冷媒路２の流路の断面と略等しく形成することで、冷媒路２を流通した冷却水が接続路１１の上端部１１ａに至るまで、冷却水の流速を略一定とすることができ、当該接続路１１を流通する冷却水を略均一に流すことができる。
【００４１】
接続路１１は、図３（ｄ）で示すように、接続路１１の流れ方向中央部１１ｃから冷却水が流出する側の端部１１ｄに近づくにつれて、接続路１１の流路の高さが低くなるように形成されている。この接続路１１の高さが減少する位置は、中央部１１ｃに限定されず、冷媒路２から冷媒路３に至る接続路１１の長手方向の任意の部分であればよい。このように、接続路１１を狭めることにより、接続路４の流れ方向の流路中央部１１ｃから冷却水が流出する側の端部１１ｄまでの流路内の圧力損失が等しくなり、冷媒路３に冷却水を均一に流すことができる。
【００４２】
なお、接続路１１の形状は本実施形態に限定されるものではなく、冷媒路３に冷却水が均一に流れる形状を適宜設定すればよい。すなわち、接続路１１の流れ方向中央部１１ｃから接続路１１の冷却水が流出する側の端部１１ｄに近づくにつれて、冷却水の圧力損失が等しくなる形状とし、冷媒路３において冷却水が均一に流れるようにすればよい。
【００４３】
以上、実施形態１、２を例示して詳細に説明したように、本発明のヒートシンクによれば、ヒートシンクを流通する冷媒の圧力損失を抑えるとともに、冷媒路に均一に冷媒が流れるようになる。よって、ヒートシンクの冷却効率を向上させることができる。また、奥行き方向の容積（ヒートシンクの冷媒の流路がＵターンしている部分の奥行き）の増大を極力抑えることが可能となり、ヒートシンクをコンパクト化できる。よって、温度分布が均一で、省スペースかつ圧力損失が少ないヒートシンクを得ることができる。
【００４４】
なお、本発明に係るヒートシンクは、ヒートシンクの冷媒が流通する流路に係る発明であり、本発明の効果を損なわない範囲で適宜その構成を変更してもよい。例えば、箇体内部を仕切ることにより、冷媒路２、３及び接続路４と同形の流路を形成させたヒートシンクの形態としてもよい。
【００４５】
また、冷媒路２、３及び接続路４の流路内若しくは流路面上に、図４に図示したような複数のフィン９を形成すると、被冷却部品（図示省略）の熱がフィン９を介して冷媒に熱交換されるので、冷却効率が向上する。
【００４６】
さらに、本発明のヒートシンクに係る接続路の形状は、実施例で説明したように冷媒がＵターンする場合にのみ適応するものではなく、冷媒の流れる方向が変化する場所であれば適宜用いることができる。そして、冷媒路、接続路は、それぞれ別々に構成されてもよいが、冷媒路と接続路を一体に形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１、１０…ヒートシンク
２、３…冷媒路
４、１１…接続路
７…仕切り部
８…被冷却部品
９…フィン
【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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