(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に取り付けられ、前記発熱体を冷却するヒートシンクであって、
第１の冷媒流路と前記第１の冷媒流路に隣接する第２の冷媒流路を形成するハウジングと、
前記第１と第２の冷媒流路の間に配置され、前記第１と第２の冷媒流路を隔離する隔壁と、
前記ハウジングに一体的に形成された、前記第１の冷媒流路に突出した複数の第１のフィンと前記第２の冷媒流路に突出した複数の第２のフィンと、
前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に設けられ、前記第１と第２の冷媒流路を連通する連通路と、を備え、
前記ハウジングは、前記第１の冷媒流路の上流側であって前記第２の冷媒流路の下流側に位置する第１の端部開口部と、前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に位置する第２の端部開口部を有し、
前記ハウジングは、前記第１と第２の端部開口部をそれぞれ塞ぐ第１と第２の蓋を有し、
前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部が前記第２の端部開口部から離間して配置されて前記連通路が形成されており、
前記第１の蓋は前記第１の冷媒流路に連通する第１の通路と前記第２の冷媒流路に連通する第２の通路を有し、
前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部に、前記第１または第２の流路に突出して形成された撹拌部が形成されている、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
発熱体に取り付けられ、前記発熱体を冷却するヒートシンクであって、
第１の冷媒流路と前記第１の冷媒流路に隣接する第２の冷媒流路を形成するハウジングと、
前記第１と第２の冷媒流路の間に配置され、前記第１と第２の冷媒流路を隔離する隔壁と、
前記ハウジングに一体的に形成された、前記第１の冷媒流路に突出した複数の第１のフィンと前記第２の冷媒流路に突出した複数の第２のフィンと、
前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に設けられ、前記第１と第２の冷媒流路を連通する連通路と、を備え、
前記ハウジングは、前記第１の冷媒流路の上流側であって前記第２の冷媒流路の下流側に位置する第１の端部開口部と、前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に位置する第２の端部開口部を有し、
前記ハウジングは、前記第１と第２の端部開口部をそれぞれ塞ぐ第１と第２の蓋を有し、
前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部が前記第２の端部開口部から離間して配置されて前記連通路が形成されており、
前記第１の蓋は前記第１の冷媒流路に連通する第１の通路と前記第２の冷媒流路に連通する第２の通路を有し、
前記隔壁は、前記第１および第２のフィンの少なくとも一方の間に乱流促進ピンを有する、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項３】
発熱体に取り付けられ、前記発熱体を冷却するヒートシンクであって、
第１の冷媒流路と前記第１の冷媒流路に隣接する第２の冷媒流路を形成するハウジングと、
前記第１と第２の冷媒流路の間に配置され、前記第１と第２の冷媒流路を隔離する隔壁と、
前記ハウジングに一体的に形成された、前記第１の冷媒流路に突出した複数の第１のフィンと前記第２の冷媒流路に突出した複数の第２のフィンと、
前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に設けられ、前記第１と第２の冷媒流路を連通する連通路と、を備え、
前記ハウジングは、前記第１の冷媒流路の上流側であって前記第２の冷媒流路の下流側に位置する第１の端部開口部と、前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に位置する第２の端部開口部を有し、
前記ハウジングは、前記第１と第２の端部開口部をそれぞれ塞ぐ第１と第２の蓋を有し、
前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部が前記第２の端部開口部から離間して配置されて前記連通路が形成されており、
前記第１の蓋は前記第１の冷媒流路に連通する第１の通路と前記第２の冷媒流路に連通する第２の通路を有し、
前記隔壁は、
周囲が壁で囲われる中空部と、前記第１のフィンに対向する位置であって当該壁に設けられるスロットと、前記第１の冷媒流路の下流側に開口を有する第１隔壁部と、
周囲が壁で囲われる中空部と、前記第２のフィンに対向する位置であって当該壁に設けられるスロットと、前記第２の冷媒流路の下流側に開口を有する第２隔壁部とから構成される、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項４】
発熱体に取り付けられ、前記発熱体を冷却するヒートシンクであって、
第１の冷媒流路と前記第１の冷媒流路に隣接する第２の冷媒流路を形成するハウジングと、
前記第１と第２の冷媒流路の間に配置され、前記第１と第２の冷媒流路を隔離する隔壁と、
前記ハウジングに一体的に形成された、前記第１の冷媒流路に突出した複数の第１のフィンと前記第２の冷媒流路に突出した複数の第２のフィンと、
前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に設けられ、前記第１と第２の冷媒流路を連通する連通路と、を備え、
前記ハウジングは、前記第１の冷媒流路の上流側であって前記第２の冷媒流路の下流側に位置する第１の端部開口部と、前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に位置する第２の端部開口部を有し、
前記ハウジングは、前記第１と第２の端部開口部をそれぞれ塞ぐ第１と第２の蓋を有し、
前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部が前記第２の端部開口部から離間して配置されて前記連通路が形成されており、
前記第１の蓋は前記第１の冷媒流路に連通する第１の通路と前記第２の冷媒流路に連通する第２の通路を有し、
前記隔壁は、前記ハウジングでの取り付け位置に案内する第１の係合部を有し、前記ハウジングは、前記第１の係合部と係合し、前記隔壁を案内する第２の係合部を有する、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項５】
前記隔壁は前記第１と第２の端部開口部の間で連続的に伸びており、前記連通路は前記隔壁に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記第１の通路は、前記第１の冷媒流路に直接連通して、前記第１の冷媒流路に冷媒を分散させる分流ヘッダを含み、前記第２の通路は、前記第２の冷媒流路に直接連通して、前記第２の冷媒流路から冷媒を回収する合流ヘッダを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部に、前記第１または第２の流路に突出して形成された撹拌部が形成されている、請求項２から６のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項８】
前記隔壁は、前記第１および第２のフィンの少なくとも一方の間に乱流促進ピンを有することを特徴とする請求項１、３、４から７のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項９】
前記隔壁は、
周囲が壁で囲われる中空部と、前記第１のフィンに対向する位置であって当該壁に設けられるスロットと、前記第１の冷媒流路の下流側に開口を有する第１隔壁部と、
周囲が壁で囲われる中空部と、前記第２のフィンに対向する位置であって当該壁に設けられるスロットと、前記第２の冷媒流路の下流側に開口を有する第２隔壁部とから構成されることを特徴とする請求項１、２、４から８のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項１０】
前記隔壁は、前記ハウジングでの取り付け位置に案内する第１の係合部を有し、前記ハウジングは、前記第１の係合部と係合し、前記隔壁を案内する第２の係合部を有することを特徴とする請求項１、２、３、５から９のいずれか１項に記載のヒートシンク。
【請求項１１】
発熱体を含む電気機器であって、
前記発熱体に取り付けられ、請求項１から１０のいずれか１項に記載のヒートシンクを備えたことを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスなどの電気機器で発生する熱を放散するヒートシンク、またヒートシンクを備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートシンクは、機械装置又は電気装置などの発熱体を有する装置に取り付けられ、発熱体を有する装置から熱を奪って発熱体やその周辺部品の温度を下げるものである。そのために、ヒートシンクの一形態として、ハウジングの内部に冷媒を流通させるものが提案されている。このようなヒートシンクでは、ハウジングを介して発熱装置の熱が冷媒に放熱される。この放熱を促進するため、ハウジング内部にハウジングと一体的に複数のフィンを設け、冷媒とハウジングとの接触面積を実質的に増加させるものがある。
【０００３】
複数のフィンが設けられたハウジングは、熱伝達効率および生産効率の観点から、一体的に押し出し成型されることが好ましいが、押し出し成型では長いフィンを密にハウジング内に設けることは困難である。そこで、例えば、特許文献１には、複数の第１のフィンを櫛状に有する第１の押し出し部材と、第２のフィンを櫛状に有する第２の押し出し部材を、第１のフィンと第２のフィンを交互に配置して組み合わせ、第１及び第２のフィンの先端を他方の押し出し部材に形成した溝に圧入して締結する熱交換機が提案されている。特許文献１に記載の熱交換機では、隣接する第１のフィンと第２のフィンとの間に形成される複数の空間を冷媒の流路とすることによって、ヒートシンクに応用できる。
【特許文献１】特開２００２−２６２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１に記載の熱交換器に関する技術はヒートシンクにも応用可能であるが、全てのフィンの先端を他方の押し出し部材に形成した溝に圧入する作業は多くの時間を要することから、生産性が悪いという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、小型で、組立が容易で、しかも高い冷却性能を有するヒートシンク、およびそれを備えた電気機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、発熱体に取り付けられ、前記発熱体を冷却するヒートシンクであって、第１の冷媒流路と前記第１の冷媒流路に隣接する第２の冷媒流路を形成するハウジングと、前記第１と第２の冷媒流路の間に配置され、前記第１と第２の冷媒流路を隔離する隔壁と、前記ハウジングに一体的に形成された、前記第１の冷媒流路に突出した複数の第１のフィンと前記第２の冷媒流路に突出した複数の第２のフィンと、前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に設けられ、前記第１と第２の冷媒流路を連通する連通路と、を備え、前記ハウジングは、前記第１の冷媒流路の上流側であって前記第２の冷媒流路の下流側に位置する第１の端部開口部と、前記第１の冷媒流路の下流側であって前記第２の冷媒流路の上流側に位置する第２の端部開口部を有し、前記ハウジングは、前記第１と第２の端部開口部をそれぞれ塞ぐ第１と第２の蓋を有し、前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部が前記第２の端部開口部から離間して配置されて前記連通路が形成されており、前記第１の蓋は前記第１の冷媒流路に連通する第１の通路と前記第２の冷媒流路に連通する第２の通路を有し、前記第１の流路の下流側であって前記第２の流路の上流側に位置する前記隔壁の端部に、前記第１または第２の流路に突出して形成された撹拌部が形成されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ヒートシンクは、第１と第２の冷媒流路の間に隔壁を配置するという簡単な作業によって組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
【０００９】
図１〜３を参照して実施の形態１のヒートシンクを説明する。図示するヒートシンク１０は、発熱体１２で発生する熱を放散するものである。発熱体１２には種々の機器が考えられるが、実施の形態では、例えばインバータやコンバータを構成する半導体装置を発熱体として想定している。
【００１０】
ヒートシンク１０の構成を具体的に説明すると、ヒートシンク１０は、伝熱性に優れた材料（好ましくは、金属材料）からなるハウジング１４を有する。ハウジング１４は、概略、中空の筒部１６と、２つの蓋（第１の蓋１８，第２の蓋２０）を有する。筒部１６は、直線状の中心軸２２に沿って伸びる内空部２４と、内空部２４の両端に位置する端部開口部（第１の端部開口部２６と第２の端部開口部２８）を有し、これら端部開口部２６，２８が蓋１８，２０で塞がれている。実施の形態において、筒部１６は横断面が四角形の外形を有するが、任意の外形断面を採り得る。また、内空部２４は四角形の横断面を有するが、横断面は任意の形状を採り得る。
【００１１】
具体的に、実施の形態では、筒部１６は、中心軸を挟んで対向する下壁３０と上壁３２および左右の側壁３４を有する。これらの壁に囲まれた内空部２４は、中心軸２２と平行に伸びる上下の冷媒通路（第１の冷媒通路又は下部冷媒通路３６、第２の冷媒通路又は上部冷媒通路３８）を有し、冷媒通路３６，３８のそれぞれに複数の放熱板（第１のフィン４０、第２のフィン４２）が配置されている。フィン４０，４２は、筒部１６の下壁３０、上壁３２に一体的に形成されており、それぞれ他方の壁に向かって伸びている。実施の形態では、フィン４０，４２はそれぞれ、中心軸２２と平行に、且つ、一方の端部開口部２６から他方の端部開口部２８の全長又はほぼ全長に亘って連続的に伸びている。実施の形態では、フィン４０，４２は等間隔に配置されているが、間隔は任意である。また、各フィン４０，４２の厚みはほぼ一定であるが、基端側（壁に近い端部）で厚く、末端側で薄くしてもよい。
【００１２】
ヒートシンク１０は、冷媒通路３６，３８を隔離する隔壁４４を有する。実施の形態では、隔壁４４は、フィン４０、４２の間に形成された空間に、第１の端部開口部２６から挿入され、上下のフィン４０、４２によって実質的に上下に移動できない状態で支持されている。隔壁４４の幅は、側壁３４の間隔とほぼ等しいことが好ましい。隔壁４４の厚さは、製造上の観点からは厚い方が好ましく、冷媒通路を広く確保するには薄い方が好ましい。そのため、これらの要素の他、複数の冷媒通路間の熱伝達などを考慮して、適宜、隔壁４４の厚さを、決定してよい。隔壁４４の長さは、図２に示すように、隔壁４４の一端４６が第１の端部開口部２６に位置した状態で、隔壁４４の他端４８が第２の端部開口部２８から所定の間隔をあけて離間し、これにより隔壁４４の他端４８と第２の蓋２０との間に冷媒通路３６，３８を連通する連通路５０を形成するように調整されている。
【００１３】
このように、上下のフィン４０，４２で隔壁４４を図示する位置に安定的に支持するために、隔壁４４が位置する領域にあるフィン４０，４２の少なくとも一部は、隔壁４４が筒部１６に装着された状態でフィン４０，４２の末端が隔壁４０の上面及び下面にそれぞれ接触する長さを有することが好ましい。
【００１４】
このような構成を有する筒部１６は、押し出し成型によって精度良く加工できる。当然、筒部１６を上下に二分割し、２つの分割部分を別々に押し出し成型又は射出成型によって形成し、後に適宜連結手段で連結することもできる。
【００１５】
図１，２に示すように、蓋１８，２０は、筒部１６の端面形状に対応した大きさを有する板状の部材からなり、筒部１６に隔壁４４を装着した後ボルト等の固定手段で筒部１６の端部に固定される。筒部１６と蓋１８，２０の対向面に、環状のゴムリング等のシール手段を配置して密閉することが好ましい。蓋２０は単なる板であるが、第１の端部開口部２６を閉じる蓋１８は、装着された状態で冷媒通路３６，３８にそれぞれ対応する場所に冷媒流入路（第１の冷媒通路）５２、冷媒流出路（第２の冷媒通路）５４を有する。
【００１６】
以上のように構成されたヒートシンク１０の使用時、図１に示すように、下壁３０の外面と上壁３２の外面の両方又はそれらのいずれか一方に、発熱体１２である半導体装置が固定される。ヒートシンク１０には、図示しない冷媒供給源から供給された冷媒５６が冷媒流入路５２を介して下部冷媒通路３６に供給される。通常、冷媒５６には液体（例えば、水）又は気体が使用される。下壁３０及びフィン４０は、下部の発熱体１２から伝導した熱を、下部冷媒通路３６を流れる冷媒５６に放熱する。次に、冷媒５６は、下部冷媒通路３６の下流側端部で連通路５０を介して上部冷媒通路３８に移動し、冷媒流出路５４に向かって逆方向に流れる。上壁３２及びフィン４２は、上壁３２に取り付けた発熱体１２から伝導した熱を、上部冷媒通路３８を流れる冷媒５６に放熱する。以上のように、ヒートシンク１０は、発熱体１２から伝導する熱を冷媒５６に放熱し、これによって、発熱体１２を冷却する。
【００１７】
以上のように、実施の形態１のヒートシンク１０によれば、一つのハウジング１４の中で流路を略Ｕ字状に折り返した長い冷媒流路が形成される。そのため、折り返すことなく例えば並列の二つの流路を一方向に冷媒を流す場合よりも、冷媒の流速が速くなり、高い冷却能力が得られる。また、ヒートシンク１０は、押し出し成型又は射出成型された筒部１６に隔壁４４を挿入し、蓋１８，２０を取り付けるといった簡単な作業で組み立てられるので、製造に要する手間が格段と少ない。
【００１８】
なお、吸熱前の冷媒５６は吸熱後の冷媒５６に比べて温度が低く、高い吸熱性を有する。したがって、図１に示すように、ヒートシンク１０の上下に発熱体１２を取り付ける場合、より低温の冷媒５６が流れる下部冷媒通路３６の近傍に発熱量の多い発熱体、または耐熱性能が低い装置を配置し、より高温の冷媒５６が流れる上部冷媒通路３８の近傍に発熱量の少ない発熱体、または耐熱性能が高い装置を配置してもよい。また、より多くの熱量を回収すべき発熱体を下部冷媒通路３６の近傍に配置し、より少ない熱量を回収すべき発熱体を上部冷媒通路３８の近傍に配置してもよい。さらに、以上の説明では、下部に冷媒流入路５２、上部に冷媒流出路５４を配置し、冷媒５６を下部冷媒通路３６から上部冷媒通路３８に向かって流すものとしたが、逆に、上部冷媒流路３８から下部冷媒流路３６に向けて冷媒５６を流してもよい。
【００１９】
上下いずれに冷媒流入路５２、冷媒流出路５４を配置するかは、冷媒の性質によって決めてもよい。例えば、気体冷媒を使用する場合、下部に冷媒流入路５２、上部に冷媒流出路５４を配置し、逆に、液体冷媒を使用する場合、上部に冷媒流入路５２、下部に冷媒流出路５４を配置してもよい。例えば、冷却能力の低い気体冷媒を使用する場合、吸熱して比重の軽くなった気体冷媒を効率良く排出するためには、吸熱前の気体冷媒を下部の冷媒流入路５２から供給し、吸熱後の気体冷媒を上部の冷媒流出路５４から排出することが好ましい。
【００２０】
上述した実施の形態１のヒートシンク１０は、種々改変可能である。
【００２１】
実施の形態２．
【００２２】
実施の形態１では、下部冷媒通路３６と上部冷媒通路３８を連通する連通路５０は、隔壁４４の他端４８を第２の蓋２０から離間させることよって形成したが、隔壁４４を第１の端部開口部２６から第２の端部開口部２８まで連続的に延在する長さとするとともに、隔壁４４の第２の端部開口部２８近傍に一つ又は複数の連通孔（円形又は矩形の孔、または流れの方向に沿って長いスロット）を形成し、この連通孔を通じて下部冷媒通路３６から上部冷媒通路３８に冷媒５６を流してもよい。複数の連通孔は、冷媒通路の幅方向に均等に配置してもよいし、不均等に配置してもよい。また、連通孔は、隣接するフィン４０の間を流れる冷媒５６がより少ない抵抗を受けながら下部から上部の冷媒通路にスムーズに移動し、それによってより高い冷却性が得られるように、中心軸２２と平行な方向（以下、「中心軸２２方向」という。）から見たとき、隣接するフィン４０の間に位置していることが好ましい。
【００２３】
実施の形態３．
【００２４】
図４に示すように、蓋１８には、冷媒流入路５２から供給された冷媒５６を横方向に出来るだけ均等に分散するために、冷媒流路３６及びフィン４０の上流側に位置する分流ヘッダ（凹部）５８を形成してもよい。また、蓋１８には、冷媒通路３８の全域（幅方向の全域）から冷媒流出路５４に効率良く冷媒５６を回収するために、冷媒通路３８の及びフィン４２の下流側に位置する合流ヘッダ（凹部）５９を形成してもよい。このような構成を採用することにより、冷媒５６の圧力損失が低下し、ポンプ動力一定の場合は冷媒５６の流量が増加し、引いてはヒートシンク１０の冷却能力を上げることができる。当然のことであるが、分流ヘッダ５８と合流ヘッダ５９の間には蓋１８の一部（隔壁部６０）が存在し、冷媒通路３６，３８の間を遮断している。なお、分流ヘッダと合流ヘッダは、フィン４０，４２を第１の端部開口部２６から後退させることによって形成することもできる。
【００２５】
実施の形態４．
【００２６】
図５，６に示すように、蓋１８の隔壁部６０を筒体内部に向けて突出して突出隔壁部６２を形成するとともに、この突出隔壁部６２に横方向に伸びる溝６４を形成し、隔壁４４の対応する箇所には溝６４に嵌め込まれる突条６６を形成し、隔壁４４が装着された筒部１６に蓋１８を取り付ける際、突条６６を溝６４に嵌め込むようにしてもよい。この場合、隔壁４４と蓋１８の間のシール性が更に良くなる。この変形例において、突出隔壁部６２は必ずしも必要ではなく、例えば図７に示すように、隔壁部６０に突条６６が嵌め込まれる溝６７を形成してもよい。
【００２７】
実施の形態５．
【００２８】
冷媒通路を流れる冷媒は、フィンの基端から末端に向かう方向に拡散し、例えば、第１の冷媒通路ではフィンの基端近傍を通過した冷媒を第２の冷媒通路ではフィンの末端側を流れるように、少なくとも一部を入れ替えることによって冷媒の吸熱能力を最大限に活用することが好ましい。そのため、例えば、図８に示すように、隔壁４４は、冷媒流路３６，３８を連通する連通路５０の近傍であって第２の冷媒流路３８の上流側端部に、冷媒流路３８に向かって突出して形成された四角形縦断面（中心軸２２方向の横断面が四角形）の撹拌部６８を有する。図示するように、撹拌部６８は横方向に連続的に設けられてもよいし、図示しないが、横方向に間欠的に設けられてもよい。フィン４２との干渉を避けるために、撹拌部６８にはフィン４２に対応する位置にフィン挿入スロット７０を形成し、フィン４２の末端をスロット７０に挿入するようにしてもよい。撹拌部６８の形状（縦断面）は図８に示すものに限定されるものでなく、例えば、図９に示す三角形、図１０に示す円弧状であってもよい。
【００２９】
このような撹拌部６８を設けることにより、連通路５０を通じて第２の冷媒通路３８に移動した冷媒５６は、第１の冷媒通路３６でフィン末端側を通過した冷媒の一部が第２の冷媒通路３８ではフィン基端側に移動し、逆に、第１の冷媒通路３６でフィン基端側を通過した冷媒の一部が第２の冷媒通路３８ではフィン末端側に移動することにより、温度が高いフィン基端部での熱交換が促進され、全体としてヒートシンク１０の冷却能力が一段と向上する。
【００３０】
実施の形態６．
【００３１】
ヒートシンク１０の冷却能力を更に向上するために、図１１に示すように、隔壁４４の両面に棒状の乱流促進ピン７２を設けてもよい。乱流促進ピン７２は、流路での冷媒の流れを乱し、フィン４０，４２の周りでの温度境界層の発達を抑制する。当然、隔壁４４を筒部１６に装着する際に乱流促進ピン７２がフィン４０，４２と干渉するのを防止するために、乱流促進ピン７２は隣接するフィン４０，４０、４２，４２の間に位置するようにする。
【００３２】
乱流促進ピン７２の間隔（中心軸２２方向の間隔）、長さ、太さ、形状は、乱流促進ピン７２の冷媒５６の流れに対する抵抗、特にフィン４０，４２の周りでの冷媒の流れを考慮して決定する。例えば、乱流促進ピン７２の太さ（径）は、隣接するフィン４０又は４２との間に、例えば約０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の隙間が確保されるように決定する。
【００３３】
このように、フィン４０，４２の間に乱流促進ピン７２を配置することにより、フィン４０，４２の表面付近に形成される温度境界層を乱し、フィンと冷媒の熱交換を促進し、ヒートシンク１０の冷却性能をより向上することができる。図１２に示すように、中心軸２２と直交する方向に関して、乱流促進ピン７２はフィン４０，４２の両側に接近し、隣接するフィンの間で隣接する乱流促進ピン７２の間に出来るだけ大きな流路を確保することが好ましい。乱流促進ピン７２をフィン間流路の中央付近に配置すると、フィンと冷媒との熱交換は促進される反面、冷媒の圧力損失が増大するためである。
【００３４】
好適な乱流促進ピン７２が横断面形状は、図１３に示す三角形、図１４に示す翼形状（翼の断面を有する形状）で、冷媒の流れる方向に関して、上流側から下流側に向かってフィン４０，４２に次第に接近する傾斜面７４を有する。このような形状によれば、図の矢印方向に流れる冷媒が、フィン４０，４２の近傍でピンの前方傾斜面７４によって偏向されると共にその速度を増し、フィン４０，４２の表面に勢いよく衝突する。その結果、フィン表面の温度境界層が効率良く破壊されることにより、フィンの熱交換能力が常に良好に維持される。また、傾斜面７４の反対側では、冷媒５６の流れに乱れが生じて、フィンから回収された熱が効率良く拡散される。
【００３５】
実施の形態７．
【００３６】
図１５，１６に示すように、隔壁４４は、上部隔壁部７８と下部隔壁部８０の２つの部材で構成することができる。なお、図１６に示す下部隔壁部８０は、図１５に示す上部隔壁部７８を、中心軸２２と直交する水平な軸を中心に上下反転したもので、上部隔壁部７８と下部隔壁部８０は実質的に同一の部材である。
【００３７】
図１５を参照すると、上部隔壁部７８は、上壁８２、下壁８４、左右の側壁８６、及び中心軸２２方向の一端側でそれら４つの壁を連結する端壁８８を有し、これらの５つの壁の間に扁平な空間の中空部９０が形成されている。また、上壁８２は、端壁８８の反対側の端面９２から端壁８８に向かって中心軸２２と平行に伸びる複数のスロット９４が、中心軸２２と直交する方向に所定の間隔をあけて形成されている。スロット９４の間隔は対応するフィン４０，４２の間隔と実質的に同一で、ハウジング１４に装着された状態で、フィン４０，４２の末端がスロット９４に嵌り込むように配置されている。
【００３８】
このように構成された上部隔壁部７８は、上述のように、この隔壁部を上下および前後を反転して得られる下部隔壁部８０と重ね合わされ、第１の端部開口部２６（第１の蓋１８に近い開口部）から、上部隔壁部７８のスロット開口９８および下部隔壁部８０のスロット末端９６を手前（挿入方向手前）に向けて、上下のフィン４０，４２の間に挿入することによって装着される。装着された状態で、隔壁部７８，８０のスロット９４には、フィン４０，４２の末端が嵌っている。
【００３９】
スロット９４の幅は、後述するようにフィン４０，４２の幅に応じて決定され、例えばフィン４０，４２の幅より０．１mm〜１ｍｍ程度大きい。そのため、スロット９４がフィン４０，４２の末端で埋められることはない。したがって、スロット９４は、中空部９０に冷媒５６が流れ込むための流路となる。また、上述のように、スロット末端９６が冷媒の流れ方向の上流側に、スロット開口９８が冷媒の流れ方向の下流側になるように取り付けることによって、中空部９０の圧力はフィン４０，４２近傍を流れる冷媒５６の圧力より低くなる。このような圧力勾配により、フィン４０、４２近傍から、スロット９４の中空部９０に流入する流れが生じる。
【００４０】
フィン４０、４２の近傍の冷媒は、フィンからの熱を受け、高温となっている。その高温となったフィン４０、４２の表面近傍の冷媒の一部がスロット９４を介して中空部９０に流れ込む。結果として、フィン４０、４２の間を中心軸２２と平行な方向に流れる冷媒の温度が低下し（温度境界層の発達が抑制され）、フィンと冷媒の熱交換が促進される。中空部９０の冷媒５６は、下流側の中空部開口に向かって進行し、この中空部開口を通過すると、下部冷媒通路３６を通過した冷媒と合流して連通路５０を通過し、上部冷媒通路３８に進入する。上部冷媒通路３８では、上述した下部冷媒通路３６における冷媒５６の流れと同様に、フィン４０の基端から末端に向かう冷媒５６の流れが形成され、その流れによってフィン４２の表面に形成される温度境界層の発達が抑制される。また、中空部９０の冷媒５６は、下流側の中空部開口に向かって進行し、この中空部開口を通過すると、上部冷媒通路３８を通過した冷媒と合流して冷媒流出路５４から排出される。
【００４１】
スロット９４の幅は、上述のようにフィン４０，４２の幅より大きいが、大きくしすぎると、中空部９０に流れ込む冷媒５６が多くなり、スロット９４より基端側のフィン４０，４２の周囲を流れる冷媒５６の流速が遅くなる。そのため、フィン４０，４２の高さ方向の圧力勾配によって温度境界層の発達の抑制にして得られる冷却性能の向上と、冷媒５６の流速の低下による冷却性能の低下とを考慮して、結果的にヒートシンクの冷却性能が向上するように、スロット９４の幅は決定されるとよい。
【００４２】
また、スロット９４の幅は、スロット末端９６（上流側）からスロット開口９８（下流側）にかけて次第に広くなってもよい。上流側は一般に温度境界層があまり発達していないため、スロット末端９６側のスロット９４の幅を狭くすることによって、冷媒５６の流速を速くすることでヒートシンクの冷却性能は向上する。また、下流側は一般に温度境界層が発達するため、スロット開口９８側のスロット９４の幅を広くすることによって、温度境界層の発達を抑えることでヒートシンクの冷却性能は向上する。このように、冷媒５６の上流から下流にかけて次第にスロット９４の幅を広くすることによって、ヒートシンクの冷却性能を向上させることが可能になる。
【００４３】
以上のような隔壁によれば、フィン表面において、下流に向かって拡大していく温度境界層の発達を抑制でき、フィンと冷媒の伝熱を促進することによって、ヒートシンクの冷却性能をさらに向上することができる。
【００４４】
このように、本実施の形態によれば、フィンに沿ってその基端から末端に向かう冷媒の流れによってフィンの表面に形成される温度境界層の発達が抑制されるため、フィンの放熱能力が最大限に利用され、ヒートシンク１０の冷却能力が効率良く発揮される。
【００４５】
また、本実施の形態では、隔壁４４は上下のフィン４０，４２から離間して配置されるため、図１７に示すように、隔壁４４にはハウジング筒部１６の側壁３４に対向する位置に被ガイド用突起１００又は突条（第１の係合部）を設け、他方、これに対向するハウジング側壁３４にはガイド溝１０２（第２の係合部）を設け、これら突起１００とガイド溝１０２の協働によって、隔壁４４をハウジング筒部１６に安定して支持することが好ましい。本実施の形態で説明した上部隔壁部７８および下部隔壁部８０は、樹脂、アルミ、銅などからなり、押し出し成型、射出成型、またはダイキャストなどによって形成される。
【００４６】
実施の形態８．
【００４７】
これまでの実施の形態では、隔壁は実質的に平板であり、すなわち中心軸２２方向から見た隔壁の断面形状が平らな長方形であったが、隔壁の形状はこれに限られない。例えば、図１８は、中心軸２２方向から見た隔壁の断面形状が「Ｈ」型である隔壁の斜視図である。隔壁１０４は、平板部１０６と、その両端の辺に設けられる充填部１０８とを備える。充填部１０８は、平板部１０６の両端の辺に設けられ、左右の側壁３４に密着して、下壁３０と上壁３２に向けて突き出した部位であり、中心軸２２方向から見た両端のフィン４０，４２と左右の側壁３４との空間を充填する。
【００４８】
このような隔壁１０４は、例えば、中心軸２２方向から見た筒部１６の断面において、フィン４０，４２が筒部１６の中央部分に設けられ、両端近傍には設けられない場合に用いられる。充填部１０８を有する隔壁１０４により、筒部１６の両端に位置するフィン４０，４２と側壁３４の内面との空間を充填部１０８で充填することができ、上部冷媒通路３８および下部冷媒通路３６を流れる冷媒５６の流速を速くすることができる。したがって、ヒートシンクの冷却性能を向上させることが可能になる。発熱体１２が、下壁３０外面の中央部分、上壁３２の外面の中央部分またはそれらのいずれか一方に配置される場合に特に有効である。
【００４９】
実施の形態９．
【００５０】
蓋１８，２０は、筒部１６の端面形状に対応した大きさを有するとしたが、蓋１８は少なくとも筒部１６の端面を塞ぐ大きさであればよく、図１９に示すように、筒部１６の端面形状より大きくてもよい。冷媒５６は、冷媒流入路５２に接続されるホース（図示せず）から第１の冷媒通路３６へ送り込まれ、第２の冷媒流路３８から冷媒流出路５４に接続されるホース（図示せず）へ排出される。ホースの断面形状が例えば円形である場合、第１の冷媒通路３６に十分な圧力で冷媒を送り込み、また、第２の冷媒流路３８から円滑に冷媒を排出するには、各冷媒流路３６，３８の高さよりも大きい直径を有するホースを使用し、それを蓋１８に接続する必要がある。そのため、蓋１８は、十分に大きい直径を有するホースを接続できるように、筒部１６の端面より大きくなる。
【００５１】
実施の形態１０．
【００５２】
本発明は、これまでの実施の形態において説明したヒートシンクが取り付けられた電気機器として実現することもできる。電気機器は、発熱体としてのインバータ、コンバータ、電気回路、半導体デバイスなどを含む機器である。発熱体は、ヒートシンクの周囲に接して取り付けられる。
【００５３】
なお、以上では複数の実施の形態を個別に説明したが、これら複数の実施の形態はそれぞれ、単独でも実施できるし、他の実施の形態と組み合わせて実施できる。当然、複数の実施の形態が組み合わされた実施例は、複数の実施の形態の個々の効果を発揮し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１のヒートシンクの外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１のヒートシンクの全体を示す側方断面図である。
【図３】実施の形態１の隔壁が取り付けられた中空角管の斜視図である。
【図４】実施の形態３の第１の蓋の外観を示す斜視図である。
【図５】実施の形態４の第１の蓋の斜視図である。
【図６】実施の形態４の隔壁の斜視図である。
【図７】実施の形態４の変形例の第１の蓋の側方断面図である。
【図８】実施の形態５の隔壁の第１の例の斜視図である。
【図９】実施の形態５の隔壁の第２の例の斜視図である。
【図１０】実施の形態５の隔壁の第３の例の側面図である。
【図１１】実施の形態６の隔壁の第１の例を示す斜視図である。
【図１２】実施の形態６の第１の例の隔壁を筒部に取り付けた状態を示す正面図である。
【図１３】実施の形態６の隔壁の第２の例を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態６の隔壁の第３の例を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態７の隔壁の上部隔壁部を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態７の隔壁の下部隔壁部を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態７の隔壁を筒部に取り付けた状態を示す正面図である。
【図１８】実施の形態８の隔壁の斜視図である。
【図１９】実施の形態９の蓋の側方断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０：ヒートシンク
１２：発熱体
１４：ハウジング
１６：筒部
１８：第１の蓋
２０：第２の蓋
２２：中心軸
２４：内空部
２６：第１の端部開口部
２８：第２の端部開口部
３０：下壁
３２：上壁
３４：側壁
３６：第１の冷媒通路
３８：第２の冷媒通路
４０：第１のフィン
４２：第２のフィン
４４：隔壁
４６：隔壁の一端
４８：隔壁の他端
５０：連通路
５２：冷媒流入路（第１の冷媒通路）
５４：冷媒流出路（第２の冷媒通路）
５６：冷媒
５８：分流ヘッダ
５９：合流ヘッダ
６０：隔壁部
６２：突出隔壁部
６４，６７：溝
６６：突条
６８：撹拌部
７０：フィン挿入スロット
７２：乱流促進ピン
７４：傾斜面
７８：上部隔壁部
８０：下部隔壁部
８２：上壁
８４：下壁
８６：側壁
８８：端壁
９０：中空部
９２：端壁
９４：スロット
９６：スロット開口
９８：スロット末端
１００：突起
１０２：ガイド溝
１０４：隔壁
１０６：平板部
１０８：充填部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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