(57)【要約】【課題】容易に大型化が可能な液冷ヒートシンク及びその製造方法を提供する。【解決手段】冷却流体を輸送するパイプ１１は、平面内を複数回往復蛇行したサーペンタイン形であり、互いに略平行に並んだ複数の直管部１１ａと曲管部１１ｂとからなる。第１プレート群１２は、パイプ１１の直管部１１ａが嵌合する溝１４が設けられた３個のベース板１２ａ〜１２ｃからなる。第２プレート群１３は、パイプ１１の直管部１１ａが嵌合する溝１５が設けられた４個のベース板１３ａ〜１３ｄからなる。第１プレート群１２の各ベース板１２ａ〜１２ｃが、ベース板１３ａ〜１３ｄの各境界部１８が略中央に位置するように配置し、第１プレート群１２と第２プレート群１３とを結合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却流体輸送管と、
前記冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられた複数のベース板からなる第１プレート群と、
前記冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられているとともに、前記第１プレート群のベース板とは配列が異なる複数のベース板からなる第２プレート群と、
前記冷却流体輸送管を挟持するように前記冷却流体輸送管を前記各溝に嵌合させた状態で、前記第１プレート群と前記第２プレート群とを結合する結合手段と、
を備えたことを特徴とする液冷ヒートシンク。
【請求項２】
前記冷却流体輸送管は、互いに略平行に並んだ複数の直管部を有し、前記第１及び第２プレート群の各ベース板に形成された前記溝は、前記直管部が嵌合するように略直線状となっていることを特徴とする請求項１記載の液冷ヒートシンク。
【請求項３】
前記冷却流体輸送管は、平面内を往復蛇行した形状であることを特徴とする請求項２記載の液冷ヒートシンク。
【請求項４】
前記第１及び第２プレート群の各ベース板は、前記溝に略直交する方向に一次元配列されていることを特徴とする請求項２または３記載の液冷ヒートシンク。
【請求項５】
前記第１及び第２プレート群の各ベース板は、前記溝に略平行な方向に一次元配列されていることを特徴とする請求項２または３記載の液冷ヒートシンク。
【請求項６】
前記第１プレート群の各ベース板は、前記第２プレート群のベース板同士の境界部が略中央に位置するように配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の液冷ヒートシンク。
【請求項７】
前記第１及び第２プレート群は、全体として、略矩形平板状となっていることを特徴とする請求項６記載の液冷ヒートシンク。
【請求項８】
前記第１プレート群の各ベース板は、略同一形状かつ略同一サイズであり、前記第２プレート群のベース板は、配列方向端部に位置するベース板以外が前記第１プレート群の各ベース板と略同一形状かつ略同一サイズであって、配列方向端部に位置するベース板は、前記第１及び第２プレート群の端面が一致するように、他のベース板を配列方向に略２等分した形状となっていることを特徴とする請求項７記載の液冷ヒートシンク。
【請求項９】
前記結合手段は、前記第１または第２プレート群のベース板に設けられた凸部と、前記ベース板に対向するベース板に設けられた凹部とからなることを特徴とする請求項１から８いずれか１項に記載の液冷ヒートシンク。
【請求項１０】
前記第１及び第２プレート群の各ベース板は、押し出し材からなることを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の液冷ヒートシンク。
【請求項１１】
冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられた複数のベース板からなる第１プレート群と、前記冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられているとともに、前記第１プレート群のベース板とは配列が異なる複数のベース板からなる第２プレート群とを、前記冷却流体輸送管を挟持するように配し、前記冷却流体輸送管を前記各溝に嵌合させた状態で、前記第１プレート群と前記第２プレート群とを結合することを特徴とする液冷ヒートシンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品を冷却するための液冷ヒートシンク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵやレーザダイオードなどの高熱を発する半導体部品を冷却するためのヒートシンクとして、放熱性能の高い液冷ヒートシンクが知られている。この液冷ヒートシンクは、冷却流体を輸送するためのパイプ（冷却流体輸送管）をプレートに取り付けてなる。このプレートへのパイプの取り付けは、ロー付けやかしめによって行われていたが、ロー付けは、生産性に問題があり、かしめは、パイプとプレートとの嵌合性に問題があった。
【０００３】
そこで、特許文献１では、パイプが嵌合する溝が形成された一対のプレートによりパイプを挟み込んだ構造の液冷ヒートシンクが提案されている。一方のプレートには凸部が設けられ、この凸部に対応した凹部が他方のプレートに設けられている。この液冷ヒートシンクを製造するには、パイプが溝に位置するように配置し、凸部と凹部とが結合するように両プレートを押圧するだけでよいので、ロー付けやかしめによる方法に比して、生産性及びパイプとプレートとの嵌合性が向上する。
【特許文献１】特開平９−２７１８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、レーザダイオードを使用するデジタル露光機などには、大型の液冷ヒートシンクが望まれている。しかしながら、特許文献１記載の従来の液冷ヒートシンクは、パイプを一対のプレートによって挟持した構造であるため、大型化を図るには、プレート自体を大型化するために、大きなプレートを形成するための成型機や、大きなプレート同士を結合するための圧入機等が必要となるといった製造上の問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、容易に大型化が可能な液冷ヒートシンク及びその製造方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の液冷ヒートシンクは、冷却流体輸送管と、前記冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられた複数のベース板からなる第１プレート群と、前記冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられているとともに、前記第１プレート群のベース板とは配列が異なる複数のベース板からなる第２プレート群と、前記冷却流体輸送管を挟持するように前記冷却流体輸送管を前記各溝に嵌合させた状態で、前記第１プレート群と前記第２プレート群とを結合する結合手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記冷却流体輸送管は、互いに略平行に並んだ複数の直管部を有し、前記第１及び第２プレート群の各ベース板に形成された前記溝は、前記直管部が嵌合するように略直線状となっていることが好ましい。また、前記冷却流体輸送管は、平面内を往復蛇行した形状であることが好ましい。
【０００８】
また、前記第１及び第２プレート群の各ベース板は、前記溝に略直交する方向に一次元配列されていることが好ましい。また、前記第１及び第２プレート群の各ベース板は、前記溝に略平行な方向に一次元配列されていることも好ましい。
【０００９】
また、前記第１プレート群の各ベース板は、前記第２プレート群のベース板同士の境界部が略中央に位置するように配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記第１及び第２プレート群は、全体として、略矩形平板状となっていることが好ましい。
【００１１】
また、前記第１プレート群の各ベース板は、略同一形状かつ略同一サイズであり、前記第２プレート群のベース板は、配列方向端部に位置するベース板以外が前記第１プレート群の各ベース板と略同一形状かつ略同一サイズであって、配列方向端部に位置するベース板は、前記第１及び第２プレート群の端面が一致するように、他のベース板を配列方向に略２等分した形状となっていることが好ましい。
【００１２】
また、前記結合手段は、前記第１または第２プレート群のベース板に設けられた凸部と、前記ベース板に対向するベース板に設けられた凹部とからなることが好ましい。
【００１３】
また、前記第１及び第２プレート群の各ベース板は、押し出し材からなることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の液冷ヒートシンクの製造方法は、冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられた複数のベース板からなる第１プレート群と、前記冷却流体輸送管が嵌合する溝が設けられているとともに、前記第１プレート群のベース板とは配列が異なる複数のベース板からなる第２プレート群とを、前記冷却流体輸送管を挟持するように配し、前記冷却流体輸送管を前記各溝に嵌合させた状態で、前記第１プレート群と前記第２プレート群とを結合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液冷ヒートシンクは、複数のベース板からなる第１プレート群と、第１プレート群のベース板とは配列が異なる複数のベース板からなる第２プレート群とにより冷却流体輸送管を挟持したものであるから、容易に大型化することができる。つまり、現有の製造設備で取り扱い可能なサイズを超える大型の液冷ヒートシンクの製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１において、本発明の第１の実施形態に係わる液冷ヒートシンク１０は、水などの冷却流体を輸送するための中空のパイプ（冷却流体輸送管）１１と、このパイプ１１を間に挟んで保持し、かつ発熱部品が取り付けられる第１プレート群１２及び第２プレート群１３とからなる。パイプ１１は、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属からなり、平面内を複数回往復蛇行した、いわゆるサーペンタイン形となっている。つまり、パイプ１１は、互いに略平行に並んだ複数の直管部１１ａと、直管部１１ａを連結する曲管部１１ｂとからなる（図２参照）。
【００１７】
第１プレート群１２は、アルミニウムなどの押し出し材で形成され、一次元配列された略平板状の３個のベース板１２ａ〜１２ｃによって構成されており、各ベース板１２ａ〜１２ｃは、略同一形状でかつ略同一サイズとなっている。第２プレート群１３は、アルミニウムなどの押し出し材で形成され、一次元配列された略平板状の４個のベース板１３ａ〜１３ｄによって構成されており、このうち、配列方向（矢印Ａ方向）に関して内側に位置するベース板１３ｂ，１３ｃは、第１プレート群１２のベース板１２ａ〜１２ｃと略同一形状でかつ略同一サイズとなっており、配列方向端部に位置するベース板１３ａ，１３ｄは、ベース板１３ｂ，１３ｃを配列方向に関して略２等分した形状となっている。第１プレート群１２及び第２プレート群１３は、全体として、略矩形平板状となっている。
【００１８】
図２に示すように、第１プレート群１２の各ベース板１２ａ〜１２ｃには、略直線状の溝１４が複数形成されており、各溝１４は、ベース板１２ａ〜１２ｃの配列方向と略直交する方向に延在している。同様に、第２プレート群１３の各ベース板１３ａ〜１３ｄには、略直線状の溝１５が複数形成されており、各溝１５は、ベース板１３ａ〜１３ｄの配列方向と略直交する方向に延在している。溝１４，１５は、断面形状が略半円形であり、パイプ１１の直管部１１ａが嵌合する。なお、溝１４，１５の延在方向は、押し出し材の押し出し方向に対応する。
【００１９】
また、図２では図示を省略しているが、図３及び図４に示すように、第１プレート群１２の各ベース板１２ａ〜１２ｃには、溝１４の近傍に凸部１６が一体形成されており、第２プレート群１３の各ベース板１３ａ〜１３ｄには、凸部１６と対向する位置に、凸部１６とほぼ同一形状の凹部１７が形成されている。凸部１６及び凹部１７により、第１プレート群１２と第２プレート群１３とが結合される。凹部１７の断面形状は、略円弧状にやや曲がっており、凸部１６が凹部１７に圧入される際、凸部１６が凹部１７の形状に倣って可塑変形することにより、強固な結合力が得られる。なお、第１プレート群１２と第２プレート群１３との結合には、ネジ等を用いてもよい。
【００２０】
ベース板１２ａ〜１２ｃは、ベース板１３ａ〜１３ｄとは配列が異なる。具体的には、ベース板１２ａ〜１２ｃはそれぞれ、ベース板１３ａ〜１３ｄの各境界部１８が略中央に位置するように配置されている。この配置により、ベース板１２ａは、ベース板１３ａ，１３ｂと結合され、ベース板１２ｂは、ベース板１３ｂ，１３ｃと結合され、ベース板１２ｃは、ベース板１３ｃ，１３ｄと結合される。なお、同一のプレート群に属するベース板の境界には隙間が設けられており、これにより、互いに干渉することなく結合を行うことができる。また、ベース板の作成には高い寸法精度は要求されず、その結果、小型の製造設備を用いることができる。
【００２１】
また、図４に示すように、溝１４，１５の表面には、複数の小突起１４ａ，１５ａが設けられている。パイプ１１を挟んで第１プレート群１２と第２プレート群１３とを結合する際、パイプ１１の表面には小突起１４ａ，１５ａが押圧され、小突起１４ａ，１５ａに対応した溝が刻み込まれる。これにより、パイプ１１の表面積が増大し、第１プレート群１２及び第２プレート群１３との接触面積が増すため、熱効率（冷却効率）が向上する。
【００２２】
液冷ヒートシンク１０は、複数のベース板からなる一対のプレート群によってパイプを挟持したものであるので、容易に大型化が可能となる。例えば、ベース板１２ａ〜１２ｃを現有の製造設備で取り扱い可能な最大の大きさとすると、液冷ヒートシンク１０は、従来の約３倍の大きさとなる。
【００２３】
次に、図５に、発熱部品として複数のＬＤ（レーザダイオード）ユニット２０を液冷ヒートシンク１０に取り付けた例を示す。ＬＤユニット２０は、レーザ光を変調することにより感光体上にパターン露光を行うデジタル露光装置に用いられるものであり、アルミニウムなどからなる平板状の基体２１に設けられた４個のＬＤモジュール２２と、各ＬＤモジュール２２から引き出された光ファイバケーブル２３と、この光ファイバケーブル２３を巻き取り、長さを調節するための余処理リール２４と、光ファイバケーブル２３の端部に接続されたコネクタ２５などからなる。
【００２４】
ＬＤユニット２０の基体２１は、第１プレート群１２の各ベース板１２ａ〜１２ｃに取り付けられている。基体２１は、各ベース板１２ａ〜１２ｃに設けられたネジ穴２６を用いて締結されている。基体２１と各ベース板１２ａ〜１２ｃとの密着性を確保するために、各ベース板１２ａ〜１２ｃの境界部上には基体２１を配置しないことが好ましい。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１プレート群１２及び第２プレート群１３の配列方向の端面が一致するように、ベース板１３ａ，１３ｂを他のベース板の半分の大きさとしているが、これに限られず、全てのベース板を同一形状でかつ同一サイズとしてもよい。また、各プレート群のベース板の数は適宜変更してよい。
【００２６】
次に、図６は、本発明の第２の実施形態に係わる液冷ヒートシンク３０を示す。上記第１の実施形態では、溝の延在方向（押し出し方向）と略直交する方向にベース板を配列している。本第２の実施形態は、溝の延在方向に沿うように各ベース板を配列している点が第１の実施形態とは異なる。
【００２７】
液冷ヒートシンク３０は、水などの冷却流体を輸送するための中空のパイプ３１と、このパイプ３１を間に挟んで保持し、かつ発熱部品が取り付けられる第１プレート群３２及び第２プレート群３３とからなる。パイプ３１は、銅、アルミニウム、ステンレスなどの金属からなり、平面内を複数回往復蛇行した、いわゆるサーペンタイン形となっている。つまり、パイプ３１は、互いに略平行に並んだ複数の直管部３１ａと、直管部３１ａを連結する曲管部３１ｂとからなる（図７参照）。
【００２８】
第１プレート群３２は、アルミニウムなどの押し出し材で形成され、一次元配列された略平板状の２個のベース板３２ａ，３２ｂによって構成されており、各ベース板３２ａ，３２ｂは、略同一形状でかつ略同一サイズとなっている。第２プレート群３３は、アルミニウムなどの押し出し材で形成され、一次元配列された略平板状の３個のベース板３３ａ〜１３ｃによって構成されており、このうち、配列方向（矢印Ｂ方向）に関して中央のベース板３３ｂは、第１プレート群３２のベース板３２ａ，３２ｂと略同一形状でかつ略同一サイズとなっており、配列方向端部に位置するベース板３３ａ，３３ｃは、ベース板３３ｂを配列方向に関して略２等分した形状となっている。第１プレート群３２及び第２プレート群３３は、全体として、略矩形平板状となっている。
【００２９】
図７に示すように、第１プレート群３２の各ベース板３２ａ，３２ｂには、略直線状の溝３４が複数形成されており、各溝３４は、ベース板３２ａ，３２ｂの配列方向と略平行な方向に延在している。同様に、第２プレート群３３の各ベース板３３ａ〜３３ｃには、略直線状の溝３４が複数形成されており、各溝３５は、ベース板３３ａ〜３３ｃの配列方向と略平行な方向に延在している。溝３４，３５は、断面形状が略半円形であり、パイプ３１の直管部３１ａが嵌合する。
【００３０】
また、図示を省略するが、上記第１の実施形態と同様に、溝３４，３５の近傍には、第１プレート群３２と第２プレート群３３とを結合するために、凸部及び凹部がそれぞれ形成されている。また、図示を省略するが、溝３４，３５の表面には、上記第１の実施形態と同様に、パイプ３１との接触面積を増加させるために、複数の小突起がそれぞれ設けられている。なお、第１プレート群３２と第２プレート群３３との結合には、ネジ等を用いてもよい。
【００３１】
また、ベース板３２ａ，３２ｂは、ベース板３３ａ〜３３ｃとは配列が異なる。具体的には、ベース板３２ａ，３２ｂはそれぞれ、ベース板３３ａ〜３３ｃの各境界部３６が略中央に位置するように配置されている。この配置により、ベース板３２ａは、ベース板３３ａ，３３ｂと結合され、ベース板３２ｂは、ベース板３３ｂ，３３ｃと結合される。なお、同一のプレート群に属するベース板の境界には隙間が設けられており、これにより、互いに干渉することなく結合を行うことができる。また、ベース板の作成には高い寸法精度は要求されず、その結果、小型の製造設備を用いることができる。
【００３２】
液冷ヒートシンク３０は、複数のベース板からなる一対のプレート群によってパイプを挟持したものであるので、容易に大型化が可能となる。例えば、ベース板３２ａ，３２ｂを現有の製造設備で取り扱い可能な最大の大きさとすると、液冷ヒートシンク３０は、従来の約２倍の大きさとなる。
【００３３】
液冷ヒートシンク３０への発熱部品の取り付けに関しては、上記第１の実施形態と同様である。図示を省略するが、第１プレート群３２の各ベース板３２ａ，３２ｂにはネジ穴が設けられており、ＬＤユニット２０などの発熱部品が取り付け可能となっている。密着性を確保するために、ベース板３２ａ，３２ｂの境界部上には発熱部品を配置しないことが好ましい。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１プレート群３２及び第２プレート群３３の配列方向の端面が一致するように、ベース板３３ａ，３３ｂをベース板３３ｂの半分の大きさとしているが、これに限られず、全てのベース板を同一形状でかつ同一サイズとしてもよい。また、各プレート群のベース板の数は適宜変更してよい。
【００３５】
また、上記第１及び第２の実施形態では、パイプ（冷却流体輸送管）をサーペンタイン形としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、パイプの形状は適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる液冷ヒートシンクの概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わる液冷ヒートシンクの分解斜視図である。
【図３】ベース板の配列方向に沿う縦断面図である。
【図４】ベース板の要部の拡大断面図である。
【図５】ＬＤユニットが取り付けられた液冷ヒートシンクの概略斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係わる液冷ヒートシンクの概略斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係わる液冷ヒートシンクの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  液冷ヒートシンク
１１  パイプ
１２  第１プレート群
１２ａ〜１２ｃ  ベース板
１３  第２プレート群
１３ａ〜１３ｄ  ベース板
１４，１５  溝
１４ａ  小突起
１６  凸部（結合手段）
１７  凹部（結合手段）
１８  境界部
２０  ＬＤユニット
２６  ネジ穴
３０  液冷ヒートシンク
３１  パイプ
３２  第１プレート群
３２ａ，３２ｂ  ベース板
３３  第２プレート群
３３ａ〜３３ｃ  ベース板
３４，３５  溝
３６  境界部
【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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