(57)【要約】【課題】  組立容易、且つ、製造コストを削減できると同時に、冷却水流路の設計自由度を容易に拡大できる水冷式ヒートシンクの提供。【解決手段】  平板状のミドルプレート３に開口部１０を設け、ミドルプレート３の開口部１０にインナーフィン5,6,7を介装した状態として、その一方側に平板状のアッパプレート２を重ねる一方、他方側に平板状のロアプレート４を重ねて冷却水流路を形成し、冷却水流路の互いに離間した位置に冷却水出入口2a,2bを設けた。【選択図】      図１
2008235725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のミドルプレートに開口部を設け、
前記ミドルプレートの開口部にインナーフィンを介装した状態として、その一方側に平板状のアッパプレートを重ねる一方、他方側に平板状のロアプレートを重ねて冷却水流路を形成し、
前記冷却水流路の互いに離間した位置に冷却水出入口を設けたことを特徴とする水冷式ヒートシンク。
【請求項２】
請求項１記載の水冷式ヒートシンクにおいて、
前記開口部の開口縁部に、冷却水流路を流れる冷却水を下流側へ均一に導く階段状のガイド溝を形成したことを特徴とする水冷式ヒートシンク。
【請求項３】
請求項２記載の水冷式ヒートシンクにおいて、
前記ミドルプレートの開口部の開口縁部から内側へ突出する蛇行用の仕切部を設けると共に、この仕切り部の両側に前記インナーフィンを設け、
前記仕切部の先端部と対向する開口部の開口縁部に前記ガイド溝を形成したことを特徴とする水冷式ヒートシンク。
【請求項４】
請求項２または３に記載の水冷式ヒートシンクにおいて、
前記アッパプレートまたはロアプレートの仕切部に対応する位置に、被冷却部品固定用の螺子孔を設けたことを特徴とする水冷式ヒートシンク。
【請求項５】
前記１〜４のうちのいずれかに記載の水冷式ヒートシンクにおいて、
前記アッパプレート、ミドルプレート、ロアプレート、及びインナーフィンをアルミ製とし、これらを一体的にろう付け固定したことを特徴とする水冷式ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の被冷却部品を取付けて冷却する水冷式ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、器状のケーシングの開口部を平板状のベースプレートで閉塞し、その内部に蛇行用の仕切部品とインナーフィンを収容した水冷式ヒートシンクの技術が公知になっている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７０９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の発明にあっては、組立に手間が掛かる上、特に器状のケーシングの製造コストが高く付くという問題点があった。
これにより、複雑な形状の冷却水流路を形成することができず、冷却水流路の設計自由度が小さい上、冷却水をスムーズに流すことができないという問題が生じていた。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、組立容易、且つ、製造コストを削減できると同時に、冷却水流路の設計自由度を容易に拡大できる水冷式ヒートシンクを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１記載の発明では、平板状のミドルプレートに開口部を設け、前記ミドルプレートの開口部にインナーフィンを介装した状態として、その一方側に平板状のアッパプレートを重ねる一方、他方側に平板状のロアプレートを重ねて冷却水流路を形成し、前記冷却水流路の互いに離間した位置に冷却水出入口を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の請求項１記載の発明にあっては、平板状のミドルプレートに開口部を設け、前記ミドルプレートの開口部にインナーフィンを介装した状態として、その一方側に平板状のアッパプレートを重ねる一方、他方側に平板状のロアプレートを重ねて冷却水流路を形成し、前記冷却水流路の互いに離間した位置に冷却水出入口を設けたため、組立容易、且つ、製造コストを削減できると同時に、冷却水流路の設計自由度を容易に拡大できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の水冷式ヒートシンクを示す斜視図、図２は同分解斜視図、図３は本実施例１のミドルプレートの内部を説明する断面図、図４は本実施例１のインナーフィンを示す斜視図である。
【０００９】
図５は本実施例１の水冷式ヒートシンクと被冷却部品の固定を示す図、図６はインサート部材付近を説明する断面図、図７は本実施例１の冷却水流路を説明する図であり、作用を説明する図である。
【００１０】
先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、本実施例１の水冷式ヒートシンク１では、アッパプレート２と、ミドルプレート３と、ロアプレート４と、インナーフィン5,6,7と、入出力ポート8,9等が備えられている。
【００１１】
アッパプレート２は、アルミ製で略長方形の平板状に形成される他、その対角上の離間した位置にそれぞれ対応する入出力ポート8,9が連通接続された円形状の冷却水出入口2a,2bが設けられている。
また、アッパプレート２には、その中央に上下方向に貫通した貫通孔２ｃが形成されると共に、この貫通孔２ｃの周囲には、上下方向に貫通した複数の螺子孔２ｄが形成されている。
【００１２】
ミドルプレート３は、アルミ製でアッパプレート２と一致する外形を有して平板状に形成される他、上下方向に開口した開口部１０が形成されている。
図３に示すように、ミドルプレート３の開口部１０の一端側は、冷却水出入口２ａに対応する位置まで延設される一方、他端側は冷却水出入口２ｂに対応する位置まで延設されている。
また、開口部１０の対向する開口縁部１０ａには、内側へ相反する方向へ突出した蛇行用の仕切部11,12が形成されると共に、仕切部11,12の両側にインナーフィン5,6,7が介装され、これにより、インナーフィン5,6,7を挟んだ各室Ｒ１〜Ｒ４が形成される。
【００１３】
従って、開口部１０には、冷却水出入口２ａから室Ｒ１に流入した冷却水が、インナーフィン５、室Ｒ２、インナーフィン６、室Ｒ３、インナーフィン７の順番で蛇行しながら室Ｒ４の冷却水出入口２ｂへ排出される冷却水流路が形成されている。
【００１４】
そして、室Ｒ１に対応する開口部１０の開口縁部１０ａには、冷却水の下流側へ行くにつれて徐々にインナーフィン５側へ狭くなる階段状のガイド溝１３が形成されている。
【００１５】
また、室R2,R3にそれぞれ対応し、且つ、蛇行用の仕切部11,12の先端部11a,12aと対向する開口縁部１０ａには、冷却水の下流側へ行くにつれて徐々にそれぞれ対応するインナーフィン6,7側へ狭くなる階段状のガイド溝14,15が形成されている。
また、インナーフィン６には後述する略円盤状のインサート部材１８を介装するための開口部６ａが形成されている。
【００１６】
図４に示すように、インナーフィン5,6,7は、それぞれアルミ製で波板状に形成される他、その高さはミドルプレート３の厚みよりも僅かに高くなるように製造されている。なお、各インナーフィン5,6,7にパンチング孔を設けても良い。
【００１７】
ロアプレート４は、アルミ製でアッパプレート２及びミドルプレート３と一致する外形を有して平板状に形成されている。
【００１８】
その他、少なくともインナーフィン5,6,7及びミドルプレート３の表裏面には、ろう材から成るクラッド層（ブレージングシート）が設けられている。
【００１９】
このように構成された水冷式ヒートシンク１を製造する際は、ミドルプレート３の開口部１０にインナーフィン5,6,7及びアルミ製略円盤状のインサート部材１８を介装した状態として、その一方側にアッパプレート２を重ねる一方、他方側にロアプレート４を重ねてこれら三者を仮組みした後、図外の加熱炉で熱処理することにより、これら者を一体的にろう付け固定する。
この際、インナーフィン5,6,7は、ミドルプレート３の厚みよりも僅かに高くなるように製造されているため、アッパプレート２とロアプレート４にインナーフィン5,6,7の波の頂部を当接させた状態としてこれら三者を確実にろう付け固定できる。
【００２０】
次に、アッパプレート２の冷却水出入口2a,2bにそれぞれ対応する入出力ポート8,9を溶接して固定することにより、所望の水冷式ヒートシンク１を得る（図１参照）。
なお、入出力ポート8,9は前述した加熱処理時にアッパプレート２と共にろう付け固定しても良い。
【００２１】
従って、本実施例１の水冷式ヒートシンク１では、各プレート2,3,4をそれぞれ安価に製造できる上、簡単に組み立てることができる。
【００２２】
次に、作用を説明する。
図５に示すように、このように構成された水冷式ヒートシンク１には、電子部品等の被冷却部品１６がアッパプレート２に密着した状態で、各螺子孔２ｄに被冷却部品１６を介した螺子１７が螺合されることにより、該被冷却部品１６が水冷式ヒートシンク１に取り付けられる。
この際、螺子孔２ｄのうちの螺子孔２ｅ（図１、２参照）に螺合される螺子１７ａの台座として蛇行用の仕切部11,12を利用できる。
【００２３】
また、図６に示すように、貫通孔２ｃ（図１、２参照）に挿入する螺子１７ｂを被冷却部品１６を介してインサート部材１８の螺子孔１８ａに螺合することにより固定できる。
【００２４】
また、水冷式ヒートシンク１の入出力ポート８は、冷却水の供給側接続管（図示せず）に接続される一方、入出力ポート９は、冷却水の排出側接続管（図示せず）に接続される。
【００２５】
そして、図３に示すように、入出力ポート８から冷却水出入口２ａを介して室Ｒ１に流入した低温な冷却水が、室R2,R3を介して蛇行しながら室Ｒ４の冷却水出入口２ｂを介して入出力ポート９へ排出される間にインナーフィン5,6,7及びアッパプレート２を介して高温な被冷却部品１６と熱交換することにより、被冷却部品１６を冷却でき、水冷式ヒートシンクとして機能する。
【００２６】
この際、室Ｒ１に流入した冷却水をガイド溝１３でインナーフィン５の短手方向（波の稜線と直交する方向）へ分散させて均一に流すことができる。
【００２７】
また、室Ｒ２に流入した冷却水をガイド溝14,15でそれぞれ対応するインナーフィン6,7の短手方向（波の稜線と直交する方向）へ分散させて均一に流すことができる。
【００２８】
これによって、冷却水をスムーズに流すことができると同時に、インナーフィン5,6,7の熱交換率を向上でき、ひいては、水冷式ヒートシンクの冷却性能を向上できる。
【００２９】
ここで、従来の発明にあっては、組立に手間が掛かる上、特に器状のケーシングの製造コストが高く付くという問題点があった。
これにより、複雑な形状の冷却水流路を形成することができず、冷却水流路の設計自由度が小さい上、冷却水をスムーズに流すことができないという問題が生じていた。
【００３０】
これに対し、本実施例１では、ミドルプレート３の開口部１０の形状を設計変更するだけで冷却水流路を容易に設計変更できる上、細部の複雑な形状も容易に形成できる。
【００３１】
また、各プレート2,3,4を重ねて固定するだけで冷却水流路を形成でき、組立が容易となる。
【００３２】
また、各蛇行用の仕切部11,12は、開口部１０の開口縁部１０ａから内側へ突出して形成されるため、冷却水流路の蛇行数によって仕切部品の増加に伴う部品点数及び組み付け工数が増えることがなく、冷却水の蛇行数を容易に増やすことができる。
【００３３】
また、従来品では、特に冷却水が蛇行用の仕切部部品でターンする室で圧力損失が大きくなり、冷却水流路の流動解析を行った結果、特にインナーフィンの仕切部部品に近接した部位に冷却水があまり流れていないことが判明した。
【００３４】
これに対し、本実施例１では、冷却水がターンする部屋R2,R3にガイド溝14,15を形成したため、冷却水をそれぞれ対応するインナーフィン6,7側へ分散させて均一に流すことができ、室R2,R3の圧力損失を低く抑えることができると同時に、インナーフィン5,6の熱交換率を向上させることができ、ひいては水冷式ヒートシンクの冷却性能を向上できる。
【００３５】
なお、実験の結果、ガイド溝14,15を直線状に形成したものに比べて本発明品は冷却水の圧力損失を約半分に減らすことができた。
【００３６】
次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の水冷式ヒートシンク１にあっては、金属製平板状のミドルプレート３に開口部１０を設け、ミドルプレート３の開口部１０にインナーフィン5,6,7を介装した状態として、その一方側に金属製平板状のアッパプレート２を重ねる一方、他方側に金属製平板状のロアプレート４を重ねて冷却水流路を形成し、冷却水流路の互いに離間した位置に冷却水出入口2a,2bを設けたため、組立容易、且つ、製造コストを削減できると同時に、冷却水流路の設計自由度を容易に拡大できる。
【００３７】
また、開口部１０の開口縁部１０ａに、冷却水流路を流れる冷却水を下流側へ均一に導く階段状のガイド溝１３〜１５を形成したため、冷却水の圧力損失を低く抑えて下流側へスムーズに流すことができる。
【００３８】
また、ミドルプレート３の開口部１０の開口縁部１０ａから内側へ突出する蛇行用の仕切部11,12を設けると共に、この仕切り部11,12の両側にインナーフィン5,6,7を設け、仕切部11,12の先端部と対向する開口部１０の開口縁部１０ａにガイド溝14,15を形成したため、冷却水がターンする際に圧力損失が増加するのを防止できると同時に、冷却水をインナーフィン6,7へ均一に流して熱交換率を向上させることができる。
【００３９】
また、アッパプレート２の仕切部11,12に対応する位置に、被冷却部品固定用の螺子孔２ｅを設けたため、蛇行用の仕切部11,12を螺子１７ａの台座として利用できる。
【００４０】
また、アッパプレート３、ミドルプレート３、ロアプレート４、インナーフィン5,6,7をアルミ製とし、これらを一体的にろう付け固定したため、組立に掛かる手間を大幅に軽減できる。
【００４１】
なお、少なくともミドルプレート３とインナーフィン5,6,7のみをろう付け固定するだけでも組立に掛かる手間を軽減できる。
【００４２】
以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例１では、アッパプレート２に被冷却部品１６を設けたが、アッパプレート２とロアプレート４の両方に設けても良い。
【００４３】
また、各構成部品の寸法、設置数、形状、材質等については適宜設定でき、これらを追加・変更したものは全て本発明の範疇となる。
【００４４】
また、インサート部材１８の代わりに、図７に示すように、両プレート2,4の間に円筒状のインサート部材２０を挿入してろう付け固定した後、プレート2,4と共に螺子溝２０ａを加工して形成しても良い。なお、ロアプレート４についてはこの限りではない。
或いは、図８に示すように、両プレート2,4の間に円筒状のインサート部材２１を挿入してろう付け固定した後、該インサート部材２１の内側にナット２２等をロアプレート４の貫通孔２３を介して挿入しても良い。この際、アッパプレート２には螺子１７ｂを挿入するための貫通孔２４を形成しておく。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１の水冷式ヒートシンクを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の水冷式ヒートシンクを示す分解斜視図である。
【図３】本実施例１のミドルプレートの内部を説明する断面図である。
【図４】本実施例１のインナーフィンを示す斜視図である。
【図５】本実施例１の水冷式ヒートシンクと被冷却部品の固定を示す図である。
【図６】インサート部材付近を説明する断面図である。
【図７】その他の実施例のインサート部材付近を説明する断面図である。
【図８】その他の実施例のインサート部材付近を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４  室
１  水冷式ヒートシンク
２  アッパプレート
２ａ、２ｂ  冷却水出入口
２ｃ  貫通孔
２ｄ、２ｅ  螺子孔
３  ミドルプレート
４  ロアプレート
５、６、７  インナーフィン
６ａ  開口部
８、９  入出力ポート
１０  開口部
１０ａ  開口縁部
１１、１２  蛇行用の仕切部
１３、１４、１５  ガイド溝
１６  被冷却部品
１６ａ  固定部
１７、１７ａ、１７ｂ  螺子
１８  インサート部材
１８ａ  （インサート部材の）螺子孔
２０、２１  インサート部材
２０ａ  螺子孔
２２  ナット
【図１】
2008235725.tif 000003
【図２】
2008235725.tif 000004
【図３】
2008235725.tif 000005
【図４】
2008235725.tif 000006
【図５】
2008235725.tif 000007
【図６】
2008235725.tif 000008
【図７】
2008235725.tif 000009
【図８】
2008235725.tif 000010