(57)【要約】【課題】  放熱フィンの各々の間に形成された溝の全体に冷媒を流通させることにより、放熱効率を高めることができる発熱体冷却装置を提供する。【解決手段】  発熱体冷却装置１は、金属板自体を掘り下げることによって起立させた板状の放熱フィン２ａが所定の間隔で多数条形成された放熱板２と、放熱フィン２ａの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を放熱板２の外周側に当接させて封止した皿状のカバー３と、多数条の放熱フィン２ａ幅方向両側に形成される液溜まり部４と、この液溜まり部４に対応位置するカバー３に形成された一対の透孔３ａとを備え、多数条の放熱フィン２ａの各々の隣接間に形成された溝２ｂに透口３ａを介して冷媒を通流させる。溝２ｂの底面の板厚は、金属板の板厚よりも薄く形成されるとともに、溝２ｂの両端付近には、金属板の一方面と溝２ｂ底面との間に斜面または円弧面を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り下げることによって起立させた板状の放熱フィンが所定の間隔で多数条形成された放熱板と、上記放熱フィンの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を上記放熱板の外周側に当接させて封止した皿状のカバーと、多数条の上記放熱フィン幅方向両側に形成される液溜まり部と、この液溜まり部に対応位置する上記カバーに形成された一対の透孔とを少なくとも備え、多数条の上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝に上記透口を介して冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置であって、
上記溝の底面の板厚は、上記放熱板の板厚よりも薄く形成されるとともに、上記溝の両端付近には、上記放熱板の一方面と上記底面との間に斜面または円弧面を形成したことを特徴とする発熱体冷却装置。
【請求項２】
上記放熱板に形成した上記放熱フィンの先端は、上記カバーの内部の底面に当接させて上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝を隔離した請求項１に記載の発熱体冷却装置。
【請求項３】
上記放熱板に形成した上記放熱フィンの先端を上記カバーの内部の底面に当接させるとともに、上記カバーの底面と上記放熱フィンの先端とをろう材等の封止材により封止した請求項２に記載の発熱体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば電子部品等の発熱体から生ずる熱を効率的に冷却するための発熱体冷却装置に関し、詳しくは、放熱板に一体に起立形成した多数条の放熱フィンの各々の隣接間に冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば半導体集積回路等の電子部品からなる発熱体から生ずる熱を冷却するための発熱体冷却構造として、発熱体と熱的に接続された放熱面に複数の放熱フィンを並列配置し、この複数の放熱フィンの各々の隣接間に冷媒を通流させて発熱体を冷却する発熱体冷却装置は、例えば、特開２０１０−１８２９８０号公報（特許文献１）に開示されている。【０００３】  特許文献１に示された発熱体冷却装置を図９に示す。発熱体冷却装置１００は、放熱板１０２と、この放熱板１０２に被冠される金属製のカバー１０３との周縁どうしを互いに接合すると共に封止され、その内部が中空の密閉構造に形成されている。カバー１０３は略皿状に形成されている。また、略平板状の放熱板１０２の内面には、複数条の板状のフィン１０４が形成され、これらフィン１０４の各々の間に溝１０５が形成されている。そして、カバー１０３の開口側端面と放熱板１０２の周縁部とを接合すると共に、溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止されている。【０００４】  さらに、カバー１０３には、一対の中空の筒部１０６が突出形成され、この筒部１０６は中空内部と外部とを連通させている。そして、一方の筒部１０６から純水等の冷媒を中空内部に流入して複数条の溝１０５を流通させた後、他方の筒部１０６から冷媒を流出させている。【０００５】  発熱体冷却装置１００は、放熱板１０２に半導体素子や集積回路等の発熱部品に接合され、この発熱部品が発熱すると、放熱板１０２を介して複数条の板状のフィン１０４に伝達する。発熱体冷却装置１００の密閉構造に形成された中空内部には冷媒が流通しているので、板状のフィン１０４を冷却することにより発熱部品の温度上昇を抑制している。【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８２９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  上述した発熱体冷却装置１００において、放熱効率を高めるためには、フィン１０４の各々の間に形成された溝１０５の全体に冷媒を流通させることが望ましい。ところが、特許文献１に示す発熱体冷却装置１００は、溝１０５の両端にほぼ直角な段差１０７が形成されていることから、各溝１０５の一方から流入させた冷媒が、カバー１０３側近傍を通過するために、溝１０５の底面は、段差１０７によって冷媒の淀みが生じることから、冷媒の流通が阻害される。この結果、冷媒がフィン１０４の一部を流通することになり、想定した放熱効率が得られない問題があった。【０００８】  そこで、本発明の課題は、放熱フィンの各々の間に形成された溝の全体に冷媒を流通させることにより、放熱効率を高めることができる発熱体冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記の課題を解決するために、本発明にかかる発熱体冷却装置は、金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り下げることによって起立させた板状の放熱フィンが所定の間隔で多数条形成された放熱板と、上記放熱フィンの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を上記放熱板の外周側に当接させて封止した皿状のカバーと、多数条の上記放熱フィン幅方向両側に形成される液溜まり部と、この液溜まり部に対応位置する上記カバーに形成された一対の透孔とを少なくとも備え、多数条の上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝に上記透口を介して冷媒を通流させるように構成した発熱体冷却装置であって、上記溝の底面の板厚は、上記放熱板の板厚よりも薄く形成されるとともに、上記溝の両端付近には、上記放熱板の一方面と上記底面との間に斜面または円弧面を形成している。【００１０】  また、上記放熱板に形成した上記放熱フィンの先端は、上記カバーの内部の底面に当接させて上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝を隔離している。【００１１】  上記放熱板に形成した上記放熱フィンの先端を上記カバーの内部の底面に当接させるとともに、上記カバーの底面と上記放熱フィンの先端とをろう材等の封止材により封止することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】  本発明にかかる発熱体冷却装置によれば、放熱板に形成した多数条の放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝の両端付近に、斜面または円弧面を形成したことにより、溝の一方から流入した冷媒を、斜面または円弧面に沿って、円滑に溝の底面まで流通させることができる。このため、溝の全体に冷媒を流通させることから、放熱フィンの熱を冷媒によって速やかに放熱させることができるので、効率を高めることができる。【００１３】  また、放熱板に形成した多数条の放熱フィンの先端をカバーの内部の底面に当接させることにより、各放熱フィンの間の溝が隔離されるので、冷媒が溝を確実に流通することから、放熱効率を安定的に維持させることが可能となる。【００１４】  さらにまた、各放熱フィンの先端とカバーの底面とを、ろう材等の封止材により封止することにより、溝が確実に隔離されるとともに、各放熱フィンの先端とカバーと一体化されるので、肉薄な放熱フィンであっても機械的な強度が高められることから、溝の変形等が防止され、安定して冷媒を流通させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明にかかる発熱体冷却装置の一例を示す正面断面図である。
【図２】放熱板にカバーを被冠する状態を示す分解斜視図である。
【図３】図１における発熱体冷却装置の側断面図である。
【図４】カバー内面と放熱フィン先端とを封止した状態を示す部分断面図である。
【図５】冷媒の流通状態を示す説明図である。
【図６】放熱フィンの起立形成方法の概要を示す斜視図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、放熱フィンの起立形成方法を示す工程図である。
【図８】本発明にかかる発熱体冷却装置の他の実施例を示す正面断面図である。
【図９】従来の発熱体冷却装置における冷媒の流通状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】  発熱体冷却装置は、金属板の一方面に、上記金属板自体を掘り下げることによって起立させた板状の放熱フィンが所定の間隔で多数条形成された放熱板と、上記放熱フィンの先端を内部の底面に当接させて被冠するとともに開口の端面を上記放熱板の外周側に当接させて封止した皿状のカバーと、多数条の上記放熱フィン幅方向両側に形成される液溜まり部と、この液溜まり部に対応位置する上記カバーに形成された一対の透孔とを少なくとも備え、多数条の上記放熱フィンの各々の隣接間に形成された溝に上記透口を介して冷媒を通流させるように構成している。上記溝の底面の板厚は、上記放熱板の板厚よりも薄く形成されるとともに、上記溝の両端付近には、上記放熱板の一方面と上記底面との間に斜面または円弧面を形成している。【００１７】  次に、図面を参照して本発明にかかる発熱体冷却装置について詳細に説明する。【００１８】  図１は、本発明による発熱体冷却装置の一実施例を示す正面断面図である。発熱体冷却装置１は、板状の肉薄な放熱フィン２ａが所定の間隔で多数条形成された放熱板２と、内部に空間を形成する皿状のカバー３によって構成されている。放熱板２は、熱伝導率が良好な、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の金属板素材により形成されている。また、カバー３も同様に塑性加工が可能なアルミニウム、銅、あるいはステンレス鋼等の金属板素材をプレス加工することにより形成されている。【００１９】  放熱板２の一方面に形成されている多数条の板状の肉薄な放熱フィン２ａは、各々の隣接間に溝２ｂが形成されている。この溝２ｂの底面の板厚は、後述する形成方法により、金属板自体を掘り下げることによって形成することから、放熱板２の板厚よりも薄く形成されている。また、このような多数条の板状の肉薄な放熱フィン２ａは、図２に示すように、幅方向の寸法が平坦な放熱板２の幅寸法よりも小さく形成され、両側には後述する液溜まり部４となる平坦部２ｃが形成されている。さらに、放熱板２の前後方向の寸法と、多数条の放熱フィン２ａの前後方向の寸法は、図３に示すように、ほぼ同じ寸法に設定されている。【００２０】  そして、図１に示すように、溝２ｂの両端付近には、平坦部２ｃと溝２ｂの底面との間に斜面２ｄが形成されている。この斜面２ｄと溝２ｂの底面とがなす開角度は、１１０度乃至１６０度に設定されている。【００２１】  一方、カバー３は、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等から選択された金属板素材から、プレスによる周知の絞り加工により皿状に形成される。また、カバー３の開口側の寸法は、前述した放熱板２の外形寸法と同じに設定され、開口側の端面は平坦に形成されている。さらに、多数条の板状の放熱フィン２ａの両側とカバー３の内側面との間は、図１に示すように、所定寸法離間させて液溜まり部４が形成されている。そして、このカバー３には、上面の両側に一対の透孔３ａが穿設される。この透孔３ａの位置は、液溜まり部４に対応している。また、透孔３ａは、後述する冷媒を多数条の放熱フィン２ａの各隣接間に形成された溝２ｂに通流させるために設けられている。各々の透孔３ａには、図示しないポンプ等と連結させるためのチューブを接続するための円筒状の流通管５が各々配設されている。【００２２】  このようなカバー３を放熱板２の多数条の放熱フィン２ａの上方から被冠し、放熱板２の端面に軽圧入もしくは圧入的に嵌合すると、放熱フィン２ａの先端がカバー３の内部の底面に当接され、各放熱フィン２ａの間の溝２ｂが隔離される。このとき、放熱板２の前後方向の寸法と、多数条の放熱フィン２ａの前後方向の寸法がほぼ同じ寸法に設定されているので、図３に示すように、前後端における放熱フィン２ａの面と、カバー３の内壁との間にも変形した溝が形成される。この状態で、放熱板２の端面とカバー３とを封止材により封止する。この封止材としては、例えば銀ろう、リン銅ろう、黄銅ろう等から適宜に選択される。【００２３】  なお、各放熱フィン２ａの間の溝２ｂを確実に隔離するためには、図４に示すように、放熱フィン２ａの先端とカバー３の内部の底面とをろう材等の封止材６により封止しても良い。これにより、カバー３と放熱フィン２ａが一体化される。この封止材６としては、例えば銀ろう、リン銅ろう、黄銅ろう等から適宜に選択される。なお、放熱板２の多数条の放熱フィン２ａが肉薄なことから、熔融温度が放熱板２やカバー３よりも低いろう材であって、ぬれ性の良いろう材を選択することが望ましい。このような条件を満たすものであれば、ハンダであっても良い。【００２４】  このように、放熱フィン２ａの先端とカバー３の底面とをろう材等の封止材により封止することにより、肉薄な放熱フィン２ａがカバー３によって一体的に支持されるので、放熱フィン２ａの変形が防止され、冷媒が溝２ｂを確実に流通することから、放熱効率を安定的に維持させることが可能となる。【００２５】  以上のように構成した発熱体冷却装置１の放熱板２には、例えば電子機器等に配設される図示しない発熱体が面接合状態で取り付けられる。ポンプ等から送出された冷媒が、チューブおよび流通管５を介して一方の透孔３ａに流入する。冷媒はカバー３と放熱板２との間の内部に形成される液溜まり部４を充満すると共に、多数条の放熱フィン２ａの各々の隣接間の溝２ｂを通流し、やがて他方の透孔３ａから流出し、流通管５およびチューブを介して冷媒冷却装置に戻される。冷媒が多数条の溝２ｂを通流するときに、上記発熱体から伝達された熱が放熱フィン２ａによって冷却される。【００２６】  本発明においては、溝２ｂの両端付近における平坦部２ｃと溝２ｂの底面との間に斜面２ｄが形成されている。このような斜面２ｄを形成すると、冷媒が一方の液溜まり部４から溝２ｂに通流するとき、及び、溝２ｂから他方の液溜まり部４に流通するとき、図５において点線で示すように、冷媒が斜面２ｄに沿って溝２ｂの底面側に流入し、底面側に沿って流通した冷媒が、やがて他方の斜面２ｄに沿って他方の液溜まり部４に流出する。また、カバー３の内面に近い溝２ｂの上方に流入した冷媒は、円滑に溝２ｂ内を流通し、他方の液溜まり部４に流出する。このように、冷媒が溝２ｂの全体を流通することになり、従来、放熱効率を阻害する要因であった、溝２ｂ内における冷媒の淀みを解消することができるので、放熱効率を向上することができる。【００２７】  ここで、放熱フィン２ａの形成方法を説明する。放熱板２は、まず所定の板厚と大きさを有する金属板の一方面に多数条の板状の放熱フィン２ａを掘り下げ工具７によって起立することにより形成される。金属板は、熱伝導率が良好な、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等から選択される。【００２８】  掘り下げ工具７は、図６に示すように、底面側の先端に移動方向と直角な刃部７ａが形成されている。さらに、刃部７ａの両側には、テーパ面７ｂが各々形成されている。そして、このように構成された掘り下げ工具７は、図６に示すように、放熱板２が形成される金属板に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられる。掘り下げ工具７の傾斜角度θは、放熱フィン２の高さ、板厚、或いは、金属板の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定される。【００２９】  そして、掘り下げ工具７の刃部７ａを、図７（Ａ）に示すように、金属板の一方面に当接させた後、図７（Ｂ）に示すように、掘り下げ工具７を駆動装置により所定の角度で金属板の多方面方向に向けて挿入させ、図７（Ｃ）に示すように、所定の深さに達するまで移動させることにより、所定の高さを有する放熱フィン２ａが起立形成される。次いで、掘り下げ工具７を上流側の位置に移動すると共に、所定の深さに達するまで移動させる掘り下げ工程を順次繰り返すことによって、順次放熱フィン２ａが同一高さ、同一角度、かつ、同一間隔に起立形成され、各放熱フィン２ａの間には溝２ｂが形成される。このように、各放熱フィン２ａの間に形成される溝２ｂの底面における板厚は、掘り下げ工具７により金属板を掘り下げて放熱フィン２ａを形成することから、金属板、すなわち、放熱板２の板厚よりも薄く形成される。このような工程によって放熱板２が形成される。【００３０】  このとき、掘り下げ工具７の刃部７ａの両側には、テーパ面７ｂが各々形成されているので、刃部７ａを金属板の一方面に当接させた後、図７（Ｃ）に示す所定の深さに達するまで移動させることにより、溝２ｂの両端付近には、テーパ面７ｂと同じ角度の斜面２ｄが形成される。この斜面２ｄは、平坦部２ｃと溝２ｂの底面との間に形成される。【００３１】  このように、平坦部２ｃと溝２ｂの底面との間に形成される斜面２ｄを段差なく形成するためには、図７（Ｃ）に示すように、掘り下げ工具７のテーパ面７ｂの高さを、各放熱フィン２ａの間に形成される溝２ｂの底面の深さよりも大きく形成することが望ましい。【００３２】  以上のような放熱フィン２ａの形成方法を採用した場合、金属板の一方面に掘り下げ工具７の刃部７ａを当接させて、所定の深さに達するまで移動させる掘り起こすとき、金属板との間に生ずる摩擦によって、放熱フィン２ａは、放熱板２側の基部から先端に至るに従って徐々に肉薄に形成される。放熱フィン２ａをこのような形状に形成することによって、発熱体から放熱板２を介して伝達した熱が、まず、比較的肉厚の熱容量が大きい放熱フィン２ａの基部から放熱し、その後、肉薄な先端側に向かって熱が冷却されながら伝達するので、効率の良い冷却が可能となる。【００３３】  図８は、本発明による発熱体冷却装置��の他の実施例を示している。図１に示した実施例と相違する点は、溝２ｂの両端付近の平坦部２ｃと溝２ｂの底面との間に円弧面２ｅを形成したことである。このような円弧面２ｅであっても、前述した実施例と同様に、液溜まり部４から冷媒が円弧面２ｅに沿って溝２ｂの底面側に流入した後、他方の液溜まり部４に流出させることができる。このため、冷媒が溝２ｂ内に淀みなく全体を流通することから、放熱効率を向上することができる。【００３４】  なお、溝２ｂの両端付近の平坦部２ｃと溝２ｂの底面との間に円弧面２ｅを形成するには、前述した掘り下げ工具７の刃部７ａの両側を円弧面７ｂに形成し、この掘り下げ工具７によって、放熱フィン２ａを起立形成することにより、円弧面が形成される。【００３５】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、前述した実施例では、溝の両端付近の平坦部と溝の底面との間に斜面もしくは円弧面を形成したが、斜面の場合は、溝の中央と両側の平坦部を結ぶ斜面として、溝の底面を略Ｖ字状に形成しても良い。また、円湖面の場合は、溝全体をＵ字状に形成しても良い。また、放熱フィンの特に先端側をカーリングさせても良い。この場合は、カーリング部分がカバーの内面に当接するので、各溝の隔離が容易になる。
【符号の説明】
【００３６】１    発熱体冷却装置
２    放熱板
２ａ  放熱フィン
２ｂ  溝
２ｃ  平坦部
２ｄ  斜面
３    カバー
３ａ  透孔
４    液溜まり部
【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】
2013153116.tif 000009
【図８】
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【図９】
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