(57)【要約】【課題】発熱体から受熱したベースプレートが全体に渡って円滑に均熱化されることで、放熱フィンの放熱作用を向上させ、優れた冷却性能を発揮する冷却装置を提供する。【解決手段】基板に実装された発熱体を冷却するための冷却装置であって、一方の面に前記基板が熱的に接続される第１のベースプレートと、該第１のベースプレートの面に沿って熱伝導をする、該第１のベースプレートに熱的に接続された第１の熱伝導部材と、を有するベース部と、前記第１のベースプレートの他方の面と一方の面にて熱的に接続された第２のベースプレートと、該第２のベースプレートの面に沿って熱伝導をし、且つ前記第１の熱伝導部材と熱伝導方向の異なる、該第２のベースプレートに熱的に接続された第２の熱伝導部材と、該第２のベースプレートの他方の面に立設された放熱フィンと、を有するヒートシンク部と、を備えた冷却装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に実装された発熱体を冷却するための冷却装置であって、
一方の面に前記基板が熱的に接続される第１のベースプレートと、該第１のベースプレートの面に沿って熱伝導をする、該第１のベースプレートに熱的に接続された第１の熱伝導部材と、を有するベース部と、
前記第１のベースプレートの他方の面と一方の面にて熱的に接続された第２のベースプレートと、該第２のベースプレートの面に沿って熱伝導をし、且つ前記第１の熱伝導部材と熱伝導方向の異なる、該第２のベースプレートに熱的に接続された第２の熱伝導部材と、該第２のベースプレートの他方の面に立設された放熱フィンと、を有するヒートシンク部と、
を備えた冷却装置。
【請求項２】
前記第１の熱伝導部材が、ヒートパイプである請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第２の熱伝導部材が、ヒートパイプである請求項１または２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１のベースプレートに、前記第１の熱伝導部材を取り付けるための溝部または穴部が設けられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第２のベースプレートに、前記第２の熱伝導部材を取り付けるための溝部または穴部が設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記第１の熱伝導部材の熱伝導方向が、前記第２の熱伝導部材の熱伝導方向に対して垂直である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記基板が、前記第２の熱伝導部材の熱伝導方向の端部に対応する位置に接続される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項８】
ＬＥＤ照明の冷却用である請求項１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項９】
ＬＥＤ素子が実装された基板と、
前記ＬＥＤ素子を冷却するための冷却装置であって、一方の面に前記基板が熱的に接続される第１のベースプレートと、該第１のベースプレートの面に沿って熱伝導をする、該第１のベースプレートに熱的に接続された第１の熱伝導部材と、を有するベース部と、前記第１のベースプレートの他方の面と一方の面にて熱的に接続された第２のベースプレートと、該第２のベースプレートの面に沿って熱伝導をし、且つ前記第１の熱伝導部材と熱伝導方向の異なる、該第２のベースプレートに熱的に接続された第２の熱伝導部材と、該第２のベースプレートの他方の面に立設された放熱フィンと、を有するヒートシンク部と、を備えた冷却装置と、
を備えた照明装置。
【請求項１０】
前記基板の厚さが、２．０mm以上５．０mm以下である請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の照明装置において、前記基板に代えて、前記第１のベースプレートに、前記ＬＥＤ素子を接続するための電極と配線を備えた絶縁部が設けられ、該電極に前記ＬＥＤ素子が実装された照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体を冷却する冷却装置に関し、例えば、ＬＥＤ素子等の半導体素子を冷却する冷却装置に関するものである。また、本発明は、ＬＥＤ素子等の照明器具を冷却する冷却装置を備えた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷却装置として、アルミニウム等の熱伝導体で構成されたベースプレートに放熱フィンを設けたヒートシンクが用いられていた。該ヒートシンクを半導体素子等の発熱体に熱的に接続することにより、発熱体の熱は、ヒートシンクへ伝達され、放熱フィンから大気中へ放出されることにより、発熱体が冷却される。
【０００３】
一方で、近年、半導体素子等の発熱体の出力が増大し、また実装密度が高密度化していることから、ヒートシンクには、単位面積あたり、さらに高い放熱量が要求されている。そこで、一方の面に発熱体を保持し、かつ他方の面に放熱フィンを並設させたベースプレートを用いるヒートシンクであって、前記ベースプレートに対して少なくとも１本以上のヒートパイプをほぼ全長に亘って埋設配置させたことを特徴とするヒートパイプを備えるヒートシンクが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、発熱体からの熱をベースプレート全体に輸送することによって、放熱フィンによる放熱作用の向上を図り、結果、冷却性能を向上させるというものである。
【０００４】
しかし、特許文献１では、ベースプレートに設けられたヒートパイプの熱伝達方向が、ベースプレートの一定方向に限られるので、ベースプレートを均熱化するには十分ではなく、放熱フィンによる放熱作用の向上が十分ではないという問題があった。また、特に、大出力の半導体素子の冷却装置として特許文献１のヒートシンクを適用する場合には、放熱フィンによる放熱作用を改善するために、より多数のヒートパイプを設ける必要があるので、ヒートシンクの大型化、ベースプレートの加工費用及びヒートパイプ費用の増大による製造コストの増加等の問題があった。
【０００５】
また、高発熱密度の放熱方法として水冷方式を採用することも考えられるが、例えば、電気的装置に適用する場合は、電気部品の絶縁手段の追加設置、冷却水循環系の漏洩防止構造、冷却水循環ポンプの信頼性確保、水と空気の熱交換器設置などが必要となるという問題、空冷の冷却装置と比較して保守点検が煩雑となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７６９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、発熱体から受熱したベースプレートが全体に渡って円滑に均熱化されることで、放熱フィンの放熱作用を向上させ、優れた冷却性能を発揮する冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様は、基板に実装された発熱体を冷却するための冷却装置であって、一方の面に前記基板が熱的に接続される第１のベースプレートと、該第１のベースプレートの面に沿って熱伝導をする、該第１のベースプレートに熱的に接続された第１の熱伝導部材と、を有するベース部と、前記第１のベースプレートの他方の面と一方の面にて熱的に接続された第２のベースプレートと、該第２のベースプレートの面に沿って熱伝導をし、且つ前記第１の熱伝導部材と熱伝導方向の異なる、該第２のベースプレートに熱的に接続された第２の熱伝導部材と、該第２のベースプレートの他方の面に立設された放熱フィンと、を有するヒートシンク部と、を備えた冷却装置である。
【０００９】
上記態様では、冷却装置はヒートシンク構造を有し、発熱体の熱は発熱体から第１のベースプレートへ伝達され、第１のベースプレートに伝達された熱は、第１の熱伝導部材によって第１のベースプレートの面に沿って伝達される。第１のベースプレートの面に沿って伝達された熱は、第１のベースプレートから第２のベースプレートへ伝達され、第２の熱伝導部材によって第２のベースプレートの面に沿って伝達される。第２のベースプレートの面に沿って伝達された熱は、第２のベースプレートに立設された放熱フィンから、外部環境へ放出される。
【００１０】
本発明の態様は、前記第１の熱伝導部材が、ヒートパイプである冷却装置である。
【００１１】
本発明の態様は、前記第２の熱伝導部材が、ヒートパイプである冷却装置である。
【００１２】
本発明の態様は、前記第１のベースプレートに、前記第１の熱伝導部材を取り付けるための溝部または穴部が設けられている冷却装置である。
【００１３】
本発明の態様は、前記第２のベースプレートに、前記第２の熱伝導部材を取り付けるための溝部または穴部が設けられている冷却装置である。
【００１４】
上記態様では、第１のベースプレート、第２のベースプレートの溝部または穴部に、それぞれ、第１の熱伝導部材、第２の熱伝導部材が取り付けられることにより、第１のベースプレートに第１の熱伝導部材が熱的に接続され、第２のベースプレートに第２の熱伝導部材が熱的に接続される。
【００１５】
本発明の態様は、前記第１の熱伝導部材の熱伝導方向が、前記第２の熱伝導部材の熱伝導方向に対して垂直である冷却装置である。
【００１６】
本発明の態様は、前記基板が、前記第２の熱伝導部材の熱伝導方向の端部に対応する位置に接続され冷却装置である。
【００１７】
本発明の態様は、ＬＥＤ照明の冷却用である冷却装置である。
【００１８】
本発明の態様は、ＬＥＤ素子が実装された基板と、前記ＬＥＤ素子を冷却するための冷却装置であって、一方の面に前記基板が熱的に接続される第１のベースプレートと、該第１のベースプレートの面に沿って熱伝導をする、該第１のベースプレートに熱的に接続された第１の熱伝導部材と、を有するベース部と、前記第１のベースプレートの他方の面と一方の面にて熱的に接続された第２のベースプレートと、該第２のベースプレートの面に沿って熱伝導をし、且つ前記第１の熱伝導部材と熱伝導方向の異なる、該第２のベースプレートに熱的に接続された第２の熱伝導部材と、該第２のベースプレートの他方の面に立設された放熱フィンと、を有するヒートシンク部と、を備えた冷却装置と、を備えた照明装置である。
【００１９】
本発明の態様は、前記基板の厚さが、２．０mm以上５．０mm以下である照明装置である。
【００２０】
本発明の態様は、上記照明装置において、前記基板に代えて、前記第１のベースプレートに、前記ＬＥＤ素子を接続するための電極と配線を備えた絶縁部が設けられ、該電極に前記ＬＥＤ素子が実装された照明装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の冷却装置の態様によれば、第１のベースプレートに熱的に接続された第１の熱伝導部材の熱伝導方向と第２のベースプレートに熱的に接続された第２の熱伝導部材の熱伝導方向とは、相互に異なるので、第１の熱伝導部材と第２の熱伝導部材の伝熱作用により、ベース部を介して発熱体から受熱した第２のベースプレートは、その全体に渡って円滑に均熱化される。従って、第２のベースプレート面に立設された放熱フィンの放熱効率が向上するので、優れた冷却性能を発揮できる。このように、放熱フィンの放熱効率が向上するので、半導体素子等の発熱体の出力が増大し、また発熱体の実装密度が高密度化しても、熱伝導部材の増加によるヒートシンクの大型化と製造コストの増大を抑えつつ、優れた冷却性能を発揮できる。
【００２２】
本発明の態様によれば、第１の熱伝導部材、第２の熱伝導部材としてヒートパイプを使用することで、冷却効率がさらに向上する。
【００２３】
本発明の態様によれば、ベースプレートの溝部または穴部に熱伝導部材が取り付けられることで、ベースプレートと熱伝導部材とが直接接することができるので、ベースプレートと熱伝導部材間の熱的接続性が向上し、ベースプレートの均熱化がより円滑となる。
【００２４】
本発明の態様によれば、基板が第２の熱伝導部材の熱伝導方向の端部に対応する位置に接続されることで、冷却装置の設置姿勢が変化しても、第２の熱伝導部材の伝熱作用が確実に発揮される。
【００２５】
本発明の照明装置の態様によれば、ＬＥＤ素子が実装された基板と上記冷却装置とを備えることにより、基板に実装されたＬＥＤ素子の出力が増大し、また、その実装密度が高密度化しても、上記冷却装置は優れた冷却性能を有するので、ＬＥＤ素子を確実に冷却できる。
【００２６】
本発明の態様によれば、基板の厚さが２．０mm〜５．０mmであることにより、基板の剛性を維持して、第１のベースプレートへの基板の取り付けによる基板の変形を防止しつつ、基板の厚さ方向の熱抵抗の増大を防止できる。
【００２７】
本発明の態様によれば、基板に代えてＬＥＤ素子を接続するための電極と配線を備えた絶縁部が第１のベースプレートに設けられることにより、ＬＥＤ素子を、基板を介さずに第１のベースプレートに実装できるので、基板の熱膨張の影響を防止でき、ＬＥＤ素子から第１のベースプレートへ安定して熱伝導できる。よって、安定して放熱効率を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る冷却装置であって、発熱体を取り付けた状態の説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態例に係る冷却装置であって、発熱体を取り付けた状態の説明図である。
【図３】本発明の実施形態例に係る冷却装置を備えた、第２実施形態例に係る照明装置の部分説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明の第１実施形態例に係る冷却装置について図面を用いながら説明する。図１に示すように、第１実施形態例に係る冷却装置１は、発熱体１００が熱的に接続されるベース部１０と、ベース部１０と熱的に接続されたヒートシンク部２０と、を有している。
【００３０】
ベース部１０は、第１のベースプレート１１と、第１のベースプレート１１と熱的に接続された第１の熱伝導部材である第１のヒートパイプ１２とを有している。第１のベースプレート１１の形状は、特に限定されないが、冷却装置１では、平面視矩形状の板状部材となっている。第１のベースプレート１１は、平面状である一方の面１１−１（裏面）と一方の面１１−１の反対側である、同じく平面状である他方の面１１−２（表面）とを有している。第１のベースプレート１１の一方の面１１−１に、発熱体１００の実装された基板１０１が熱的に接続される。なお、本明細書中、「平面視」とは、第１のベースプレート１１の表面に対して鉛直方向から視認した態様を意味する。
【００３１】
冷却装置１では、第１のベースプレート１１の表面部、すなわち、他方の面１１−２に、第１のヒートパイプ１２が配置されている。第１のヒートパイプ１２の平面視の形状は、直線状である。また、第１のベースプレート１１の他方の面１１−２の長手方向に沿って、他方の面１１−２の一方の端部から該一方の端部に対向する他方の端部まで、直線状の第１のヒートパイプ１２が延在している。従って、冷却装置１では、第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向は、第１のベースプレート１１の他方の面１１−２に対して平行方向であり、第１のベースプレート１１の長手方向となっている。
【００３２】
冷却装置１では、他方の面１１−２に、第１のヒートパイプ１２の形状と寸法に対応した溝部１３が設けられている。第１のヒートパイプ１２が溝部１３に嵌合されることで、第１のヒートパイプ１２が第１のベースプレート１１に取り付けられ、第１のヒートパイプ１２が第１のベースプレート１１に熱的に接続されている。溝部１３に嵌合された第１のヒートパイプ１２の第１のベースプレート１１から露出した外面と第１のベースプレート１１の他方の面１１−２とは、略同一平面上に位置している。
【００３３】
第１のヒートパイプ１２の設置数は、特に限定されないが、冷却装置１では、複数設置されている。また、各第１のヒートパイプ１２は、相互に、略等間隔且つ略平行に配置されている。
【００３４】
図１に示すように、ヒートシンク部２０は、第２のベースプレート２１と、第２のベースプレート２１と熱的に接続された第２の熱伝導部材である第２のヒートパイプ２２と、第２のベースプレート２１に立設された放熱フィン２４と、を有している。第１のベースプレート１１の他方の面１１−２に第２のベースプレート２１が熱的に接続されることで、ヒートシンク部２０は、ベース部１０と熱的に接続されている。第２のベースプレート２１は、平面状である一方の面２１−１（裏面）と一方の面２１−１の反対側である、同じく平面状である他方の面２１−２（表面）とを有している。ヒートシンク部２０は、例えば、第１のベースプレート１１の他方の面１１−２に第２のベースプレート２１の一方の面２１−１が直接接することで、ベース部１０と熱的に接続されている。従って、冷却装置１では、第１のベースプレート１１と第２のベースプレート２１が、積層された構造となっている。第１のベースプレート１１への第２のベースプレート２１の固定手段としては、例えば、ねじ止め等を挙げることができる。
【００３５】
第２のベースプレート２１の形状は、特に限定されないが、冷却装置１では、平面視四角形状の板状部材となっている。また、第２のベースプレート２１の平面視の面積は、第１のベースプレート１１の平面視の面積よりも大きくなっている。また、第１のベースプレート１１の長手方向の長さは、第１のベースプレート１１の長手方向に対し平行方向の第２のベースプレート２１の長さと略同じであり、第１のベースプレート１１の長手方向の端面と、第１のベースプレート１１の長手方向に対し平行方向の第２のベースプレート２１の端面とは、相互に、同一平面上に位置している。
【００３６】
冷却装置１では、第２のベースプレート２１の裏面部、すなわち、第１のベースプレート１１の他方の面１１−２と対向する一方の面２１−１に、第２のヒートパイプ２２が配置されている。第２のヒートパイプ２２の平面視の形状は、直線状である。また、第２のベースプレート２１の一方の面２１−１に沿って、一方の面２１−１の所定の端部から該所定の端部に対向する他の端部まで、直線状の第２のヒートパイプ２２が延在している。従って、第２のヒートパイプ２２の熱輸送方向は、第２のベースプレート１１の一方の面２１−１に対して平行方向となっている。
【００３７】
また、平面視において、第２のヒートパイプ２２の熱輸送方向が、第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向に対して平行とならないように、第２のヒートパイプ２２が配置されている。すなわち、第２のヒートパイプ２２の熱輸送方向は、第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向とは異なっている。冷却装置１では、第２のヒートパイプ２２の熱輸送方向が、第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向に対し、略直交するように、第２のヒートパイプ２２が配置されている。すなわち、直線状であるそれぞれの第２のヒートパイプ２２は、直線状であるそれぞれの第１のヒートパイプ１２と平面視において略直交するように、配置されている。
【００３８】
冷却装置１では、第２のベースプレート２１の一方の面２１−１のうち、それぞれの第２のヒートパイプ２２の中央部に対応する位置に、第１のベースプレート１１（第１のベースプレート１１の他方の面１１−２）が熱的に接続されている。
【００３９】
冷却装置１では、第２のベースプレート２１の一方の面２１−１に、第２のヒートパイプ２２の形状と寸法に対応した溝部２３が設けられている。第２のヒートパイプ２２が溝部２３に嵌合されることで、第２のヒートパイプ２２が第２のベースプレート２１に取り付けられ、第２のヒートパイプ１２が第２のベースプレート２１に熱的に接続されている。溝部２３に嵌合された第２のヒートパイプ２２の第２のベースプレート２１から露出した外面と第２のベースプレート２１の一方の面２１−１とは、略同一平面上に位置している。
【００４０】
また、第２のヒートパイプ２２の設置数は特に限定されないが、冷却装置１では、複数設置されている。また、各第２のヒートパイプ２２は、相互に、略等間隔且つ略平行に配置されている。また、いずれの第２のヒートパイプ２２も、その中央部が、平面視において第１のベースプレート１１と重なり合う位置に設けられている。
【００４１】
第２のベースプレート２１の他方の面２１−２には、平板状の放熱フィン２４が立設されている。第２のベースプレート２１の表面部に放熱フィン２４が立設されることで、第２のベースプレート２１と放熱フィン２４が熱的に接続されている。放熱フィン２４は、第２のベースプレート２１の他方の面２１−２に対し鉛直方向に立設されている。すなわち、放熱フィン２４は、その表面が第２のベースプレート２１の他方の面２１−２に対し略垂直となるように設けられている。また、放熱フィン２４は、平面視において第２のヒートパイプ２２の延在方向に対して略直交するように立設されている。従って、放熱フィン２４は、平面視において第１のヒートパイプ１２の延在方向に対して略平行に立設されている。
【００４２】
放熱フィン２４の設置数は、特に限定されないが、冷却装置１では、複数設置されている。また、各放熱フィン２４は、相互に、略等間隔且つ略平行に配置されている。
【００４３】
放熱フィン２４の第２のベースプレート２１への取り付け方法は、特に限定されないが、例えば、はんだ付け、ろう付け、溶接等の接合手段や、第２のベースプレート２１の他方の面２１−２に条溝を設け、該条溝に放熱フィン２４の端部を嵌める嵌合手段等を挙げることができる。
【００４４】
第１のベースプレート１１、第２のベースプレート２１、放熱フィン２４は、いずれも熱伝導性のよい金属材料であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ２２のコンテナ材料も、  第１のベースプレート１１、第２のベースプレート２１、放熱フィン２４と同様の金属材料で製造されている。第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ２２の内部には、コンテナ材料との適合性に合せた作動流体が減圧状態で封入されている。作動流体の例として、水を挙げることができる。
【００４５】
第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ２２の断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、円形を扁平加工した扁平形状等を挙げることができる。冷却装置１では、第１のヒートパイプ１２、第２のヒートパイプ２２ともに、ベースプレートから露出した面について、円形を扁平加工した形状となっている。
【００４６】
第１実施形態例に係る冷却装置１の寸法は、特に限定されないが、例えば、第１のベースプレート１１は１５０mm×３５０mm×厚さ１０mm、第２のベースプレート２１は３５０mm×３５０mm×厚さ１０mm、放熱フィン２４は高さ１５０mm×幅３５０mm×厚さ０．５mm等を挙げることができる。また、放熱フィン２４のフィンピッチは、特に限定されないが、例えば、５〜２０mmを挙げることができる。
【００４７】
次に、第１実施形態例に係る冷却装置１の動作について説明する。冷却装置１では、第１のベースプレート１１の一方の面１１−１のうち、長手方向の一方の端部に、発熱体１００の実装された基板１０１が熱的に接続された場合を例にとって説明する。
【００４８】
発熱体１００の熱は、発熱体１００から第１のベースプレート１１の一方の端部へ伝達され、第１のベースプレート１１の一方の端部に伝達された熱は、第１のヒートパイプ１２によって、第１のベースプレート１１の一方の面１１−１に沿って、一方の端部から該一方の端部に対向する他方の端部方向（図１では縦方向）へ輸送される。第１のベースプレート１１は、第１のヒートパイプ１２の熱輸送により、一方の端部が冷却されて、一方の端部と他方の端部が均熱化される。第１のベースプレート１１の、一方の端部から他方の端部方向へ拡散された熱は、第１のベースプレート１１から第２のベースプレート２１へ伝達される。従って、第２のベースプレート２１は、第１のベースプレート１１と重なり合う部位全体が、略均等に受熱する。
【００４９】
第２のヒートパイプ２２の中央部に対応する位置に第１のベースプレート１１が熱的に接続されているので、第２のヒートパイプ２２のうち、その中央部が蒸発部、両端部が凝縮部として機能する。従って、第２のベースプレート２１に伝達された熱は、第２のヒートパイプ２２によって、第２のベースプレート２１の一方の面２１−１に沿って第２のベースプレート２１の中央部から両端部方向へ、すなわち、第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向に対して略直交方向（図１では横方向）へ輸送される。第２のベースプレート２１を第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向に対して略直交方向に拡散した熱は、第２のベースプレート２１から放熱フィン２４へ伝達され、放熱フィン２４から外部環境へ放出される。
【００５０】
第１のベースプレート１１に熱的に接続された第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向と第２のベースプレート２１に熱的に接続された第２のヒートパイプ２２の熱輸送方向とは、異なる（冷却装置１では、略直交の関係）ので、第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ２２の熱輸送作用により、ベース部１０を介して発熱体１００から受熱した第２のベースプレート２１は、その全体に渡って円滑に均熱化される。従って、第２のベースプレート２１に立設された放熱フィン２４の放熱効率が向上するので、冷却装置１は、優れた冷却性能を発揮できる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態例に係る冷却装置について、図面を用いながら説明する。なお、第１実施形態例に係る冷却装置と同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【００５２】
第１実施形態例に係る冷却装置１では、第２のベースプレート２１のうち、それぞれの第２のヒートパイプ２２の中央部に対応する位置に、第１のベースプレート１１が熱的に接続されていたが、これに代えて、図２に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置２では、第２のベースプレート２１のうち、第２のヒートパイプ２２の一方の端部に対応する位置に、第１のベースプレート１１が熱的に接続されている。従って、冷却装置２では、基板１０１は、第２のヒートパイプ２２の端部に対応する位置に熱的に接続される。
【００５３】
また、第１実施形態例に係る冷却装置１では、放熱フィン２４は平面視において第２のヒートパイプ２２の延在方向に対して直交するように立設されていたが、これに代えて、図２に示すように、第２実施形態例に係る冷却装置２では、放熱フィン２４は平面視において第２のヒートパイプ２２の延在方向に対して略平行方向に立設されている。従って、冷却装置２では、放熱フィン２４は、平面視において第１のヒートパイプ１２の延在方向に対して直交するように立設されている。
【００５４】
第２実施形態例に係る冷却装置２の動作について説明する。冷却装置２では、第１のベースプレート１１の一方の面１１−１のうち、長手方向の中央部に、発熱体１００の実装された基板１０１が熱的に接続された場合を例にとって説明する。
【００５５】
発熱体１００の熱は、発熱体１００から第１のベースプレート１１の中央部へ伝達され、第１のベースプレート１１の中央部に伝達された熱は、第１のヒートパイプ１２によって、第１のベースプレート１１の一方の面１１−１に沿って、その中央部から両端部方向（図２では横方向）へ輸送される。第１のベースプレート１１は、第１のヒートパイプ１２の熱輸送により、中央部が冷却されて、中央部と両端部が均熱化される。第１のベースプレート１１の、中央部から両端部方向へ拡散された熱は、第１のベースプレート１１から第２のベースプレート２１へ伝達される。従って、第２のベースプレート２１は、第１のベースプレート１１と重なり合う部位全体が、略均等に受熱する。
【００５６】
第２のヒートパイプ２２の一方の端部に対応する位置に第１のベースプレート１１が熱的に接続されているので、第２のヒートパイプ２２のうち、その一方の端部が蒸発部、他方の端部が凝縮部として機能する。従って、第２のベースプレート２１に伝達された熱は、第２のヒートパイプ２２によって、第２のベースプレート２１の一方の面２１−１に沿って、第２のベースプレート２１の所定の端部から該所定の端部に対向する他の端部方向へ、すなわち、第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向に対して略直交方向（図２では縦方向）へ輸送される。第２のベースプレート２１を第１のヒートパイプ１２の熱輸送方向に対して略直交方向に拡散した熱は、第２のベースプレート２１から放熱フィン２４へ伝達され、放熱フィン２４から外部環境へ放出される。
【００５７】
冷却装置２でも、冷却装置１と同様に、第１のヒートパイプ１２と第２のヒートパイプ２２の熱輸送作用により、第２のベースプレート２１は、その全体に渡って円滑に均熱化されるので、優れた冷却性能を発揮できる。
【００５８】
次に、本発明の実施形態例に係る冷却装置を備えた照明装置の例について図面を用いながら説明する。図１、２に示すように、発熱体１００としてＬＥＤ素子の実装された基板１０１が、第１のベースプレート１１の一方の面１１−１に熱的に接続されることで、冷却装置１、２を備えた、本発明の第１実施形態例に係る照明装置とすることができる。
【００５９】
ＬＥＤ素子は、寿命や発光効率に熱の影響を受けやすいことから、許容範囲の温度に維持するよう、発光中は常に冷却することが要求されるところ、冷却装置１、２によって基板１０１に実装されたＬＥＤ素子を冷却することで、ＬＥＤ素子を許容範囲の温度に維持することができる。
【００６０】
基板１０１の厚さは、特に限定されないが、基板１０１の剛性を維持して、第１のベースプレート１１への基板１０１の取り付けによる基板１０１の変形を防止する点から２．０mm以上が好ましく、基板１０１の厚さ方向の熱抵抗の増大を防止する点から５．０mm以下が好ましい。
【００６１】
次に、本発明の実施形態例に係る冷却装置を備えた、第２実施形態例に係る照明装置について図面を用いながら説明する。図３に示すように、第２実施形態例に係る照明装置として、発熱体１００であるＬＥＤ素子の実装された基板１０１に代えて、第１のベースプレート１１に、発熱体１００であるＬＥＤ素子を接続するための電極１０２と配線１０３とを備えた絶縁部１０４を設けてもよい。図３では、絶縁部１０４は、第１のベースプレート１１上に層状に設けられている。絶縁部１０４の材質としては、例えば、樹脂を挙げることができる。ＬＥＤ素子を、はんだ付け１０５等により電極１０２に実装することで、本発明の実施形態例に係る冷却装置を備えた照明装置とすることができる。
【００６２】
次に、本発明の冷却装置の他の実施形態例について説明する。上記各実施形態例の冷却装置では、ヒートパイプが、ベースプレートの面上に形成された溝部に嵌合されることでベースプレートに取り付けられていたが、溝部に代えて、ベースプレートの平面方向に沿って、ベースプレート内部に、ヒートパイプの形状と寸法に対応した穴部を設けてもよい。
【００６３】
また、上記各実施形態例の冷却装置では、第２のヒートパイプの熱輸送方向と第１のヒートパイプの熱輸送方向とが、平面視において、相互に、略直交するように配置されていたが、第２のヒートパイプの熱輸送方向と第１のヒートパイプの熱輸送方向とが、平面視において、異なっていればよく、すなわち、平行でなければよく、例えば、４５°以上９０°未満でもよい。
【００６４】
上記各実施形態例では、第２のベースプレートの平面視の面積は、第１のベースプレートの平面視の面積よりも大きくなっていたが、これに代えて、同じ面積としてもよい。
【００６５】
上記各実施形態例では、第１の熱伝導部材及び第２の熱伝導部材として、いずれもヒートパイプを用いたが、これに代えて、熱伝導性に優れた金属、例えば、２５℃の熱伝導率が１００W／（ｍ・K）以上である、アルミニウム、銅などを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の冷却装置は、発熱体から受熱したベースプレートが全体に渡って円滑に均熱化され、放熱フィンの放熱作用を向上させることで、優れた冷却性能を発揮するので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、ＬＥＤ照明等、発熱量の大きい発熱体を冷却する分野で利用価値が高い。
【符号の説明】
【００６７】
１、２            冷却装置
１０              ベース部
１１              第１のベースプレート
１２              第１のヒートパイプ
２０              ヒートシンク部
２１              第２のベースプレート
２２              第２のヒートパイプ
２４              放熱フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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