JP2006196766A - ヒートシンクおよび冷却ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却システムをコンパクトし、かつ均熱性に優れたヒートシンクを提供する。また、コンパクト、かつ均熱性に優れた冷却ユニットを提供する。
【解決手段】 冷却流体送入口１に接続された分配用ヘッダ２と、冷却流体送出口６に接続され、分配用ヘッダ２と並行して隣接配置された合流用ヘッダ５と、発熱体取付け面を有すると共に、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とに接続された流路３を内部に有する伝熱容器４とによりヒートシンク１００を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子部品などで構成される発熱体を冷却するヒートシンク（冷却装置）に関するものであり、特に、強制対流を利用して冷却を行う構造のヒートシンクに関するものである。また、このようなヒートシンクを連結した冷却ユニットに関するものである。

従来のヒートシンクは、冷却流体送入口に接続された分配用ヘッダと、内部に流路が形成されると共に、上記流路内に伝熱促進体（フィンや乱流促進体など）が設けられた伝熱容器と、冷却流体送出口に接続された合流用ヘッダとを備えており、伝熱容器内の流路に冷却流体を通流させることにより、伝熱容器の表面に取付けた発熱体を冷却する構成をしている。従来のヒートシンクでは、分配用ヘッダおよび合流用ヘッダの位置を、流路が形成された伝熱容器を両側から挟み込むように、例えばヒートシンクの左右両端に配置し、流路を並列流路としていた。あるいは分配用ヘッダと合流用ヘッダとをヒートシンクの片側に分離して配置し、流路を直列流路としていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１７０９１５号公報（第３頁、図２，３）

従来のヒートシンクにおいて、分配用ヘッダと合流用ヘッダとが伝熱容器を挟み込むようにヒートシンク両端に設けられるものでは、冷却流体送入口および冷却流体送出口の配設位置が離れてしまい、冷却流体送入口への配管および冷却流体送出口への配管のスペースがそれぞれ必要となり、さらにメンテナンス時の通流管脱着を行うためのスペースもそれぞれ必要となるため、冷却システム全体の容積が大きくなるという問題があった。
また、上記構成の場合、ヒートシンクとポンプまたはファンとを一連状に配管して冷却システムを構成する際、冷却システムによっては、通流管長さが異なり、部品の共有化が困難であった。また、通流管長さが長くなり、冷却システム内で生じる圧力損失が増大し、冷却流体循環流量の低下および熱特性の悪化が生じるという問題があった。

また、分配用ヘッダと合流用ヘッダとは、流路内での偏流を抑制する役割を有しており、通常、流路の断面積より各ヘッダの通流断面積の方が大きい。そのため、伝熱容器の両端部にヘッダが形成されるものにおいては、両端部に凸部（ヘッダ部）が形成されるので、伝熱容器上に取付けられた発熱体の周辺のアクセス面が少ない、あるいは発熱体取付け部背面に無駄空間が生じるといった問題があった。

また、分配用ヘッダと合流用ヘッダとをヒートシンクの片側に分離して配置したものでは、伝熱容器内の流路が直列流路であるので、冷却流体が流路を通過中に発熱体より受熱して昇温し、冷却流体の流入部より流出部の冷却流体温度の方が高くなるため、発熱体取付け面内温度分布が大きくなるという問題があった。また、この問題を解消するために、伝熱容器内に複数の流路を形成して並列流路を形成する場合は、各流路が交錯するか、多重Ｕターン部が形成されるため、ヒートシンク容積が大きくなるという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、冷却システムをよりコンパクトにすることができるヒートシンクを提供することを目的としている。また、均熱性に優れたヒートシンクを提供することを目的としている。
また、コンパクトで、かつ均熱性に優れた冷却ユニットを提供することを目的としている。

この発明によるヒートシンクは、冷却流体送入口に接続された分配用ヘッダと、冷却流体送出口に接続され、上記分配用ヘッダと並行して隣接配置された合流用ヘッダと、発熱体取付け面を有すると共に、上記分配用ヘッダと上記合流用ヘッダとに接続された少なくとも１つ以上の流路を内部に有する伝熱容器とを備えたものである。

また、この発明の冷却ユニットは、分配用ヘッダと、上記分配用ヘッダと並行して隣接配置された合流用ヘッダと、発熱体取付け面を有すると共に、上記分配用ヘッダと上記合流用ヘッダとに接続された少なくとも１つ以上の流路を内部に有する伝熱容器とをそれぞれ備えた複数のヒートシンク、上記複数のヒートシンクにおけるヘッダ間を連結する接続口、上記複数のヒートシンクのいずれかの分配用ヘッダに接続された冷却流体送入口、および上記複数のヒートシンクのいずれかの合流用ヘッダに接続された冷却流体送出口を備え、上記複数のヒートシンクの伝熱容器内の流路が並列または直列に連通しているものである。

この発明のヒートシンクは、分配用ヘッダと合流用ヘッダとが並行して隣接配置されているので、冷却システムをよりコンパクトにすることができ、また均熱性に優れたヒートシンクを提供することができる。

また、各々、分配用ヘッダと合流用ヘッダとが並行して隣接配置された複数のヒートシンクを積層することにより、コンパクトで、かつ均熱性に優れた冷却ユニットを提供することが可能となる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図１（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図１（ａ）は図１（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図１（ｂ）は図１（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。また、図２はこの発明の実施の形態１によるヒートシンクの他の構成を示す図であり、図２（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図２（ａ）は図２（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図２（ｂ）は図２（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。

図１、図２において、ヒートシンク１００は、低温の冷却流体９を送入する冷却流体送入口１と、送入された冷却流体９を分流する分配用ヘッダ２と、発熱体取付け面に設置される発熱体８と熱的に結合し、内部に流路３が形成された伝熱容器４と、発熱体８から熱を吸収し高温になった冷却流体９を合流する合流用ヘッダ５と、合流した冷却流体９を送出する冷却流体送出口６とで一連の通流路を形成している。本実施の形態１の分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とは、ヒートシンク１００の側端部（ここでは左側端部）に並行して隣接配置されており、さらに図１では伝熱容器４の厚さ方向に上下に並行配置され、図２では伝熱容器４の伝熱面（発熱体取付け面）に対し同じ側に隣接して並行配置されている。図２の構成のほうが、ヒートシンク１００の厚さが薄くなり、よりコンパクトになる。また、流路３は複数の並列流路よりなり、各流路は、往路３ａと復路３ｂとがＵターン流路３ｃにより連結された構造であり、往路３ａと復路３ｂとが中板（隔壁）１０を介して上下に重なった二層構造になっている。また、冷却流体送入口１は分配用ヘッダ２の端部に設けられ、冷却流体送出口６は合流用ヘッダ５の端部に設けられている。冷却対象である発熱体８は伝熱容器４に接して取付けられ、熱的に結合されている。

このような構成のヒートシンク１００に対し、ポンプまたはファンを通流管１０１により連結することによって、ヒートシンク１００内に冷却流体９を通流させ、発熱体８から発生する熱を周囲へ放出する冷却システム（開放型冷却システム）を構築することができる。
さらに、通流管１０１により放熱器と連結し、さらに循環する通流ループを形成することにより循環型冷却システムを構築することができる。また、通流ループ途中路にリザーバおよびフィルターを設けても良い。この場合、通流ループ内を冷却流体９が循環し、発熱体８から発生する熱を放熱器へ輸送し、放熱器から周囲へ熱を放出する。
また、上記実施の形態で示した構成の複数のヒートシンクを、通流管１０を介して直列または並列に連結して、直列型冷却ユニットまたは並列型冷却ユニットを構成してもよい。

なお、上記実施の形態では、二つの流路３が分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５に並列に連結した構成として示しているが、この構成に限定される必要はなく、単一流路、または三つ以上の流路を並列に連結した構成でも良い。

さらに、通流方向は特に限定されず、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５、および流路３の往路３ａと復路３ｂとの位置関係または役割が入れ替わっても良い。

また、一つの発熱体８に対して一つの流路３により冷却される構造として示しているが、この構成に限定される必要はなく、一つの発熱体８に対して二つ以上の流路３により冷却される構成でも良い。

さらに、上記実施の形態のヒートシンクは一体成形体であるものを示しているが、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５と伝熱容器４とを分割して製作後、一体に組立てても良い。また、伝熱容器４の製作時には、上板、中板、底板に分割して製作しても良く、クラッド材の積層構造として製作しても良い。ヒートシンクの製造方法、または分割された各要素の製造方法および各要素の組立手法（固定方法やシール方法など）は特に限定されない。

次に、本実施の形態のヒートシンク１００の動作を説明する。図１において、冷却流体送入口１から分配用ヘッダ２へ送入された冷却流体９（冷媒）は、伝熱容器４内の２つの流路３に分流される。伝熱容器４へ送入された冷却流体９は、往路３ａ（下段流路）を通過し、ヒートシンク１００端部のＵターン流路３ｃでＵターンし、復路３ｂ（上段流路）を通過し、合流用ヘッダ５で合流し、冷却流体送出口６へ移動する。その際、発熱体８と直接接触する伝熱容器４の復路３ｂ壁（発熱体８が設けられた側）は、受熱により温度上昇し、復路３ｂ内の冷却流体９と復路３ｂ壁との間に温度差が生じるため、復路３ｂ壁から冷却流体９へ熱が伝えられる。その結果、冷却流体９は高温へと昇温して冷却流体送出口６から送出される。一方、復路３ｂ中の冷却流体９が高温に昇温することから、復路３ｂ中の冷却流体９は往路３ａ（下段流路）中の冷却流体９より温度が高く、往路３ａと復路３ｂ間を仕切る中板１０を介して復路３ｂ中の冷却流体９から往路３ａ中の冷却流体９へ熱が伝えられる。その結果、往路３ａ中の冷却流体９は受熱して高温へ昇温し、逆に復路３ｂ中の冷却流体９は冷却されるため、復路３ｂ中の冷却流体９の温度上昇幅が小さくなり、発熱体８取付け面内の温度偏差が小さくなり、均熱性が向上する。したがって、冷却流体９は、冷却流体送入口１、分配用ヘッダ２、伝熱容器４内の流路３、合流用ヘッダ５および冷却流体送出口６を順次通流し、流路３を通過する間に高温に昇温し、高温の冷却流体９が連続的に送出されることになる。

流路内を通流する冷却流体が伝熱容器の流路壁（発熱体が設けられた側）から受熱して高温へ昇温する際、一般に上流側流路内冷却流体より下流側流路内冷却流体の温度が高くなる。そのため、流路上流側に位置する発熱体取付け面より下流側に位置する発熱体取付け面の温度が高く、発熱体取付け面内の温度偏差が大きかった。これは、例えば、発熱体として電子機器を用いた場合、この温度偏差により電気特性のばらつきが発生し、所望の機能を得ることができないという問題が生じる。また、この温度偏差により電気抵抗の偏差が生じ、発熱量の偏差（局所発熱）や熱暴走を引き起こすなどの問題が生じる。

これに対し、本実施の形態では、流路３を折返しの二層構造とし、中板１０を介して、往路３ａ内を通流する冷却流体９と復路３ｂ内を通流する冷却流体９との間で熱交換を行うので、往路３ａと復路３ｂとで内部の冷却流体９の温度変化幅が小さくなることから、発熱体８取付け面内の温度偏差が小さくなり、均熱性が向上し、上記のような問題を抑制することができる。

また、従来のヒートシンクでは、前述のように、冷却流体送入口と冷却流体送出口が離れて配設されるため、冷却システムに組み込む際の配管に必要とされるスペースが大きくなる。また、メンテナンス時に取り外しができるように通流管途中に脱着用コネクタを設けた場合、脱着作業を行うためのスペースをそれぞれ確保する必要があり、冷却システム容積が大きくなる。なお、従来のヒートシンクとして、一連状の蛇行流路を有するヒートシンクも使用されており、この場合、冷却流体送入口と冷却流体送出口とを隣接して配設することも可能であるが、ヒートシンクが大きく流路長が長くなる場合には圧力損失が大きくなり、冷却流体の循環流量が低下し、熱特性が悪化するという問題がある。また、前述したように、冷却流体の温度上昇による発熱体取付け面温度偏差が大きいという問題がある。さらに、圧力損失を低減するために、流路の冷却部内流路幅を大きくしたり、流路部分を並列流路にする場合もあるが、この場合、流路中の偏流が生じやすく、発熱体取付け面温度偏差が大きいという問題がある。

これに対し、本実施の形態では、ヒートシンク１００の片側に分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とを並行して隣接配置したことにより、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６とを近接して設けることができるため、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６とのそれぞれに必要とされる上記スペースを共有化することができ、冷却システムをコンパクトにすることができる。

また、本実施の形態では、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とをヒートシンク１００の片側に並設したことから、ヒートシンク１００に取付けられる発熱体８へのアクセス面が大きく、より柔軟に配線ができる。

さらに、図１に示すように、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６とを近接してヒートシンク１００の側面の隅に設けることができるため、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５との上方を通過する配線も容易に行うことができる。

さらに、本実施の形態では、流路部分を容易に互いに独立した並列流路にすることができるので、圧力損失が低減でき、さらに流路中の偏流を生じ難くすることができる。

また、図１では発熱体８を模式的に示しているが、発熱体８としては、例えば加熱ヒータ、電子機器、電子部品等の発熱源、およびそれらを集積した発熱源、またそれらの発熱源から熱輸送する機器の放熱部、熱交換器（本発明と同様のヒートシンクも含む）等であり、熱をヒートシンク１００へ印加するものであれば特にその構造および寸法には限定されない。

また、発熱体８は、伝熱容器４にハンダ付けまたはロー付け、さらには圧接等により固着されたり、サーマルグリースなどの接触熱抵抗低減剤（シートも含む）を介して熱的に接続されたりするものであり、発熱体８と冷却流体９とを熱的に結合することができれば特にその構造は限定されない。

また、発熱体８は、一つのヒートシンク１００に一つ、または複数設けても良く、さらにヒートシンク１００の上面、下面または両面のいずれかに設けることができる。
なお、ヒートシンク１００両面に発熱体８が設けられた場合、これらの発熱体８で挟み込むように固定されても良い。

伝熱容器４は前述のように、内部に流路３が形成されるものであり、冷却流体９の収容および冷却流体９が移動する通路の役割をするものであるが、発熱体８と冷却流体９とを熱的に接続したり、発熱体８から伝わる熱を熱拡散・均熱化したりする役割を果たす。したがって、流路には流路３の壁面から冷却流体９への伝熱を促進するために、流路３内に伝熱促進体１１を設けても良い。上記伝熱促進体１１としては、例えば、伝熱表面積拡大効果と乱流促進による熱伝達向上効果を合わせ持つフィン（流路壁に設けた略板状、略円柱状などの突起）、および乱流促進による熱伝達向上効果を有する乱流促進体（発熱体取付け面に対向する流路壁に設けた各種形状の突起、リボン、コイル、図３に示すインナーフィン、図４に示す各種形状の突起、複数の開口を有する基板などの内挿物等）を指している。

上記伝熱促進体１１を流路に設置する場合、複数に分割した伝熱促進体を隣接して設けても良く、任意の隙間を保って複数の伝熱促進体を設けても良い。さらに、伝熱促進体と伝熱促進体との間の隙間に、流路３の補強を主目的とした整流補強体を設けても良い。
整流補強体とは、流路３を構成する上下壁面を、ばね構造あるいは梁構造等により補強するものであり、通流路を確保しつつ流路３の上下壁面の変形を抑制するものであれば、特にその構造は限定されない。また、整流補強体は、冷却流体９の混合および整流作用の役割を担う場合もある。

中板１０は往路３ａ内の冷却流体９と復路３ｂ内の冷却流体９との間の熱交換をする役割を有しており、中板１０表面に、上記伝熱促進体と同様の構成の伝熱促進体を設けても良い。

なお、往路３ａと復路３ｂを連結するＵターン流路３ｃは、エルボ形状でもベンド形状でも良く、往路３ａと復路３ｂを連結する通路の役割を果たすものであれば、特にその形状および構造は限定されない。
また、伝熱容器４は、発熱体８および付随する部品を固定するために用いることもできる。さらに、周辺機器（例えば、冷却システムなど）に取付けるための貫通穴、ネジ穴などの固定冶具などを設けても良い。

なお、図１に示すヒートシンクは、発熱体８が伝熱容器４壁と接する構成（間接冷却）でああるが、図２に示すように、伝熱容器４に設けた開口１５に発熱体８を取付けた構成（直接冷却）でも良い。このようにすることにより、発熱体８下面が直接冷却流体９と接し、発熱体８から直接冷却流体９へ熱を伝えることから、間接冷却における発熱体８と伝熱容器４壁間に生じる接触熱抵抗を削除することができ、熱特性が向上する。なお、該開口１５もまた発熱体８同様に、ヒートシンク１００に一つまたは複数設けても良く、上面、下面または両面のいずれかに設けることができる。また、発熱体８の位置決めが容易になるように、上記開口１５周囲の伝熱容器表面に周回するまたは断続的な位置決め用の突起または窪みを設けても良い。

なお、上記直接冷却構造における伝熱容器４と発熱体８間の固定法としては、ボルト・ナット等の冶具により固定しても良く、板ばねなどを用いたばね構造により固定しても良い。また、伝熱容器４と発熱体８との間のシール法としては、固着（溶着、接着など）しても良い。また、ガスケットやＯリングを用いて脱着可能な構造にしても良く、冷却流体９の漏れを防止し、発熱体８と冷却流体９とを熱的に直接結合することができれば特にその構造は限定されない。

分配用ヘッダ２は、冷却流体送入口１から送入される冷却流体９を分流し流路３へ導く役割を有しており、さらに単一流路内の偏流、あるいは複数の並列流路３間の偏流を抑制する役割も有している。また、合流用ヘッダ５は、流路３から流出する冷却流体９を冷却流体送出口６へ導く役割を有しており、さらに分配用ヘッダ２同様、単一流路内の偏流、あるいは複数の並列流路３間の偏流を抑制する役割も有している。

なお、分配用ヘッダ２および合流用ヘッダ５内に、流路３内偏流を抑制するための整流構造体（例えば、複数の穴が設けられた板、複数のスリットが設けられた板、網状板、ヘッダ壁に設けた突起、またはこれらを複数組合せたもの等）を設けても良い。特に、流路３から流出する冷却流体９を合流用ヘッダ５内下流方向（略冷却流体送出口６方向）へその流出方向を変えるために、合流用ヘッダ５壁に湾曲した突起（案内羽）または曲がり流路を設けると良い。

なお、図１に示すヒートシンクにおいては、並設された分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とが中板１０に関し対称に設けられており、各ヘッダの断面が同一であるが、各ヘッダの断面は同一である必要は無く、偏平率が異ったり、いずれかの断面積が大きくても良い。また、断面形状も特に限定されず、円形、楕円形、矩形などでも良い。
また、図２に示すヒートシンクにおいては、並設された分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とが中板１０に対し同じ面側に設けられている。この場合、各ヘッダの断面形状は任意であっても良いが、図２に示すように、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とからなるヘッダ部の外枠の高さが一定である方が良く、発熱体８へ配線板等を取付ける際に取付けが容易となる。

冷却流体送入口１は、低温の冷却流体９を送入する役割を有し、一方、冷却流体送出口６は、高温の冷却流体９を送出する役割を有している。これらは、通流管１０１（円管、矩形管、フレキシブルチューブ、ホースなど）と連結されるが、分配用ヘッダ２断面、または合流用ヘッダ５断面が扁平した形状である場合は、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６は扁平した形状である方が望ましく、それに伴い通流管１０１もこれらとの連結部近傍で滑らかに扁平し連結されるパイプである方が望ましい。

また、図１、図２では、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６に通流管１０１が固着した構成、または一体構造物とした構成を示しているが、特にこの構造に限定されず、ニップル付通流管を固着する構成、あるいはＯリングやガスケットを用いて通流管１０１や同様のヒートシンク１００と連結される構成でも良い。

また、図１、図２では、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６は、左隅の上側面に隣接して設けられているが、この構成に限定されるものではなく、隣接した分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５の壁面上に、冷却システムを構成する上で適切にその配設位置を選択することができる。

ヒートシンク１００を構成する材料としては、熱伝導率の高い材料からなることが望ましく、例えばアルミニウム、銅などの金属、あるいはそれらを主材料とする複合材料など伝熱性の良好な材料で構成するとよい。特に、伝熱容器４の発熱体８取付け面、流路３壁、および中板１０は伝熱性の良好な材料で構成される方が望ましい。一方、それら以外の部分もまた同様の金属材料からなっても良いが、成形の容易さ、低コスト化の観点から、樹脂材料で成形しても良い。伝熱容器４の一部が樹脂材料により成形された場合、その表面の少なくとも一部に金属板（例えば、ステンレス板など）を設けても良い。

このようにすることにより、樹脂材料の経年変化による変形を抑制することができる。特に、発熱体８または発熱体８固定用冶具と上記金属板とにより、伝熱容器４を挟み込むように固定すると、よりその効果が大きい。
なお、上記金属板が冷却流体９と接するように、金属板の一部が流路３に剥き出しになっても良く、このようにすることにより、発熱体８として電子機器等が設けられた場合に行われる絶縁（耐圧）試験が容易になる。

上記金属板は伝熱容器４に設けられていれば良く、特にその寸法および取付け方法は限定されず、ボルト等の固定冶具により固定されても良く、蒸着、溶着、接着など固着させても良い。また、金属板の一部が流路３に剥き出しになった場合は、該剥き出し部からの冷却流体９漏れを防止する構造である必要があり、Ｏリングやガスケットなどを介して密着させても良い。

冷却流体９は、蒸留水、不凍液、油、液化二酸化炭素、アルコールおよびアンモニアなどの液体、または空気、窒素ガスなどの気体である。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図５（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図５（ａ）は図５（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図５（ｂ）は図５（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。また、図６はこの発明の実施の形態２によるヒートシンクの他の構成を示す図であり、図６（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図６（ａ）は図６（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図６（ｂ）は図６（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。

本実施の形態２においては、図５、図６に示すように、伝熱容器４内に形成される流路３が同一面内に形成され、単一層の流路（単一流路平面）を形成している。すなわち、実施の形態１では伝熱容器４の厚さ方向に各流路３の往路３ａと復路３ｂとが形成され、厚さ方向で各流路３がＵターンする二層流路構成であったが、本実施の形態２では、伝熱容器４内の同一面内に往路３ａと復路３ｂとがあり、同一面内でＵターンする構成になっている。さらに、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とは、実施の形態１と同様、ヒートシンク１００の左側に並行して隣接配置されているが、本実施の形態２では、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５のうちのいずれかのヘッダが、単一流路平面に対しオフセット配置され、オフセット配置されたヘッダと上記単一流路とが連結路で連結した構成である。

図５では、単一流路平面を挟んで、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とが伝熱容器４の厚さ方向に上下に配置されると共に、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５との両方が上記単一流路平面との間に厚さ方向に所定の間隔を開けてオフセット配設されており、各ヘッダは、各ヘッダに設けられた連結口に接続された連結路１６により各流路３の往路３ａと復路３ｂとにそれぞれ連結された構成になっている。

図６の場合は、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とが伝熱容器４の伝熱面に対し同じ側に隣接して配置されると共に、外側に配置された分配用ヘッダ２は単一流路平面上の流路３の往路３ａと直接連結口で接続し、内側、すなわち伝熱容器５側に配置された合流用ヘッダ５は上記単一流路平面との間に厚さ方向に所定の間隔を開けてオフセット配設され、合流用ヘッダ５に設けられた連結口に接続された連結路１６により各流路３の復路３ｂに連結された構成になっている。

このようにすることにより、伝熱容器４の厚さが薄くなり、よりコンパクトになる。また、流路３を単一平面内に形成した構成であるにもかかわらず、複数の流路３を交錯させることなく、整然と並設することが可能となる。

なお、本実施の形態の構成では、往路３ａ中の冷却流体９より復路３ｂ中の冷却流体９が高温になるが、往路３ａとＵターン流路３ｃと復路３ｂとからなる一連の流路３を、複数隣接して並設することができるので、伝熱容器４の伝熱容器４または発熱体８中の熱拡散が効果的に働き、発熱体８取付け面内温度偏差が小さく、均熱性が向上する。特に、流路幅が小さく、より複数の流路３を並設した方が、均熱性が向上する。

複数の流路３の並設の仕方は、図５では、複数の流路３の往路３ａと復路３ｂとが互いに隣り合うように、順序良く配設されているが、図６に示すように、隣り合う流路の往路と往路、復路と復路とが向かい合うように対称に配設されても良く、特にその配設構成に関しては限定されない。

さらに、通流方向は特に限定されず、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５、および流路３の往路３ａと復路３ｂの位置関係または役割が入れ替わっても良い。

さらに、往路３ａと復路３ｂとを連結するＵターン流路３ｃは、エルボ形状でもベンド形状でも良く、特にその形状は限定されない。
なお、Ｕターン流路３ｃ中に案内羽（偏流および剥離流れ抑制用の翼形状突起）を設けた方が望ましい。

図７は、実施の形態２によるヒートシンクのさらに他の構成を示す構成図であり、図７（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図７（ａ）は図７（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図７（ｂ）は図７（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。
図５および図６では各ヘッダは伝熱容器４の一方の側に取付けられていたが、伝熱容器４の略中央にヘッダ部を設けても良い。図７は、並設された分配用ヘッダ２および合流用ヘッダ５を中心に翼形状の伝熱容器４が設けられたものである。
このようにすることにより、ヘッダ部両側に伝熱容器４、つまり発熱体８取付け面を設けることができ、さらに発熱体８のより自由な配置が可能になり、また発熱体８への配線などのアクセスが容易になる。

なお、図７では分配用ヘッダ２の連結口はＤの位置に、合流用ヘッダ５の連結口はＥの位置に隣合って設けられ、これら連結口Ｄ、Ｅを連結する流路３を２つ設けた構成とした。このような構成では、冷却流体９は分配用ヘッダ２から左側伝熱容器４Ａ内流路を通流し、ヘッダ部上部を通過し、右側伝熱容器４Ｂ内流路を通流し、合流用ヘッダ５へ送出される。
図示を省略するが、図７に示す流路３の流路端部Ｇを連結してループ流路としても良い。この場合は、分配用ヘッダ２の連結口はＤの位置に、合流用ヘッダ５の連結口の位置はＦに設ける構成とする。このようにすることによって、分配用ヘッダ２からループ流路に流入した冷却流体９は、左右二手に分流され、一方は左側伝熱容器４Ａ内流路とヘッダ部上部を通流して合流用ヘッダ５へ送出され、もう一方はヘッダ部上部と右側伝熱容器４Ｂ内流路を通流し、再び合流用ヘッダ５へ送出されるので、通流長さが短くなり、流動特性が向上し、均熱性を含む熱特性が向上する。

また、図７では、伝熱容器４が平板形状である例で示したが、この構成に限定されるものではなく、略Ｖ字状または略Ｕ字状、さらに略ロ字状または略Ｏ字状（伝熱容器両端が結合されたものも含む）でも良い。
図１〜６に関しても、伝熱容器４の形状に関して同様の形状が可能である。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３によるヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図８（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図８（ａ）は図８（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図８（ｂ）は図８（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。
実施の形態３によるヒートシンク１００は、流路３途中に、複数の流路における流路間を連結する混合槽１８を設けた構成になっている。複数の発熱体８を設け、各発熱体８での発熱量が異なる場合、各流路３における冷却流体９の温度上昇幅が異なる。そこで、流路３の途中で、各流路３中を通流する冷却流体９を混合することにより、冷却流体９の温度が均一になる。すなわち、冷却流体９の最大温度が低くなり、再び流路３へ混合された冷却流体９を送入することにより、ヒートシンク１００内の均熱性が向上し、熱特性が向上する。
図８では、図５におけるＵターン流路３ｃの替わりに、各流路３を連結した混合槽１８を設けた例を示しており、この混合槽１８の中で、往路３ａ中で昇温した冷却流体９が混合し、復路３ｂへ送出される構成になっている。

なお、混合槽１８中に、混合促進体（例えば、複数の穴が設けられた板、複数のスリットが設けられた板、網、ねじりテープ、コイルなどの内挿物、混合槽１８内壁に設けた突起、またはこれらを複数組合せたもの）を装着した方が望ましい。また、混合促進体は実施の形態１で述べた整流補強体と同一構造でも良い。

図９はこの発明の実施の形態３によるヒートシンクの他の構成を示す図であり、図９（ｅ）はヒートシンクを上方から見た図、図９（ａ）は図９（ｅ）中のＡ−Ａ線での断面図、図９（ｂ）は図９（ｅ）中のＢ−Ｂ線での断面図、図９（ｃ）は図９（ｅ）中のＣ−Ｃ線での断面図、図９（ｄ）は図９（ｅ）中のＤ−Ｄ線での断面図である。
図９に示すヒートシンクは、中央の二つの復路３ｂと連結する混合槽１８内の側壁に突起（混合促進体）１９を設けることにより、混合槽１８内に上段通路２０と下段通路２１を形成する。一方、ヒートシンク１００両端の二つの往路３ａと連結する混合槽１８内には、復路３ｂと往路３ａとを仕切るための仕切り板２２が設けられ、各往路３ａが上段通路２０または下段通路２１のどちらか一方ずつと連結されるように、上記仕切り板２２に開口２３を設けた構成である。

このようにすることにより、ヒートシンク１００両端の二つの往路３ａを通流した冷却流体９が、それぞれ仕切り板２２に設けられた開口２３から混合槽１８内上段通路２０または下段通路２１へ流入し、復路３ｂと連結する混合槽１８内で混合し、混合した冷却流体９が復路３ｂ中を通流することができる。

なお、図９において、通流方向は特に限定されず、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５、および流路３の往路３ａと復路３ｂの位置関係または役割が入れ替わっても同様の効果がある。

図１０はこの発明の実施の形態３によるヒートシンクのさらに他の構成を示す図であり、図１０（ｅ）はヒートシンクを上方から見た図、図１０（ａ）は図１０（ｅ）中のＡ−Ａ線での断面図、図１０（ｂ）は図１０（ｅ）中のＢ−Ｂ線での断面図、図１０（ｃ）は図１０（ｅ）中のＣ−Ｃ線での断面図、図１０（ｄ）は図１０（ｅ）中のＤ−Ｄ線での断面図である。
図１０に示すヒートシンクは、中央の二つの復路３ｂと連結する混合槽１８内に複数の開口２４を設けた仕切り板２５を２枚設け、上段、中段、下段の三段の流路を構成する。一方、ヒートシンク１００両端の二つの往路３ａと連結する混合槽１８内には、復路３ｂと往路３ａとを仕切るための仕切り板２２が設けられ、各往路３ａが上段通路２０または下段通路２１のいずれか一方ずつに連結されるように、その仕切り板２２に開口２３を設けた構成である。この場合、ヒートシンク１００両端の二つの往路３ａを通流した冷却流体９が、それぞれ仕切り板２２に設けられた開口２３から混合槽１８内上段通路２０または下段通路２１へ流入し、仕切り板２５に複数設けられた開口２４から中段通路２６へそれぞれ流出し、復路３ｂと連結する混合槽１８内で混合し、混合した冷却流体９が復路３ｂ中を通流することができる。

なお、図１０においても、通流方向は特に限定されず、冷却流体送入口１と冷却流体送出口６、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５、および流路３の往路３ａと復路３ｂの位置関係または役割が入れ替わっても同様の効果がある。

なお、一つの流路の場合でも流路断面内で冷却流体の温度分布が大きな場合には上記効果があり、また三つ以上の流路３を並設した場合でも、適切に仕切り板２２と開口２３を設けることで、図９および図１０と同様の効果が得られる。

実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４によるヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図１１（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図１１（ａ）はヒートシンクを左方向から見た側面図、図１１（ｂ）は図１１（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。また、図１２はこの発明の実施の形態４による他のヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図１２（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図１２（ａ）はヒートシンクを左方向から見た側面図、図１２（ｂ）は図１２（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。

この実施の形態４によるヒートシンク１００は、図１１、図１２に示すように、ヒートシンク１００の左側に分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とが流路３配設面に対しオフセット並設され、さらに左側（外側）のヘッダが右側（内側）のヘッダより長さが短い構成をしている。また、図１１に示すように、長い方の内側のヘッダに通流管１０１を接続、あるいは図１２に示すように、長い方の内側のヘッダをＬ字状（またはコの字状）にして左側端面に導くことにより、ヒートシンク１００の左側端面（各ヘッダが隣接配置される方向に直交する面）に冷却流体送入口１と冷却流体送出口６とを設けることができ、より柔軟に配管することができるので、冷却システムをコンパクトにすることが可能となる。

なお、図１１に示すように左側端部に配管を設けたヒートシンク１００を複数積層し（スタック構造）、複数のヒートシンクを連結した冷却ユニットにした場合、各ヒートシンク１００の配管取付け位置を左側上部または下部に統一することができ、冷却システムがよりコンパクトになる。また、図６（図８〜図９）に示すヒートシンクでは配管可能な面は４面であるが、本実施の形態では左側面も可能となり、配管可能な面が５面になるため、より柔軟に配管が可能となる。また、スタック構造の場合は、この左側面と上面、下面の三面だけが全てのヒートシンクが見える面であり、各ヒートシンクを、上記各ヒートシンクとは分離して設置した冷却流体循環ループにおける別置型ヘッダに連結する場合は特に有効である。

また、図１〜６、図８〜１０に示すヒートシンク１００では、伝熱容器４厚さよりヘッダ厚さが厚いことからヒートシンク１００両面の形状が異なり、ヒートシンク１００が方向性を有する。したがって、同一方向に積層する場合には一種類のヒートシンク１００を用い上記構造を構成することができるが、向かい合せに積層する場合、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６の配設位置が異なる二種類のヒートシンク１００を用いなければならない。しかし、図１１、図１２に示すように、両ヘッダの上下両端部にそれぞれ冷却流体送入口１、１’および冷却流体送出口６、６’を設けると、向かい合わせた積層構造においても、スタック構造化したヒートシンク１００左側の上部および下部の同一高さ位置に冷却流体送入口および冷却流体送出口がそれぞれ配設された構成になることから、配管時に上部または下部の冷却流体送入口と冷却流体送出口とを選択し配管することができ、選択しなかったもう一組の冷却流体送入口と冷却流体送出口とは止水キャップ等（ドレインバルブも含む）により密閉することにより、より柔軟にヒートシンクを組合せて冷却ユニットを構成することができる。図１〜６、図８〜１０に対しても、同様に、上下両端部にそれぞれ冷却流体送入口１、１’および冷却流体送出口６、６’を設けることにより、同様の効果がある。

また、図１１では、冷却流体９が分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５とに直交するように流入または流出する配管構成になっており、分配用ヘッダ２への冷却流体９送入方向と流路３内への送入方向が同一であることから、分配用ヘッダ２内の冷却流体９送入部に近接する流路３へより多くの冷却流体９が送入され、流路３内および各流路３間の偏流が生じる場合がある。そこで、図１３に示すように、冷却流体送入口１と分配用ヘッダ２間に曲がり流路２７を設け、分配用ヘッダ２長手方向（流路３における通流方向と直交する方向）に冷却流体９が送入される構成にすると、分配用ヘッダ２内の冷却流体９移動方向と流路３内の冷却流体９移動方向とが異なることから、各流路３端部における流れ状態が比較的類似した状態になり、上記偏流を抑制することができる。
外側に合流用ヘッダ５が設けられる場合も、合流用ヘッダと冷却流体送出口との連結部に曲がり流路２７を設けてもよい。

実施の形態５．
図１４はこの発明の実施の形態５によるヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図１４（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図１４（ａ）は図１４（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図１４（ｂ）は図１４（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。

実施の形態５では、複数の発熱源を有する発熱体８を本発明のヒートシンク１００に配置する際の最適な配置例を示す。高発熱密度である典型的な電子機器として、パワーモジュールがある。パワーモジュールは、主にＩＧＢＴとダイオードとの二つのチップが基板上に配設されたものであり、比較的規則正しく偶数列に配置されていることが多い。パワーモジュールの使用状況により異なるが、ＩＧＢＴとダイオードとのいずれか一方がより発熱している場合が多く、通常、いずれかの高発熱源２８の温度を許容温度以下に保つようにヒートシンク１００を用いて冷却している。本実施の形態では、発熱量がより大きなものではなく、発熱流束（単位面積あたりの発熱量）がより大きなものを高発熱源２８と呼ぶ。低発熱源２９は、高発熱源２８以外の発熱源を含むものとする。
図１４では、このような高発熱源２８列直下に往路３ａを、低発熱源２９列直下に復路３ｂを配設している。

このような構成にすることにより、低温の冷却流体９は往路３ａを通過中に、主に高発熱源２８列から受熱し昇温する。昇温した冷却媒体９はＵターン流路３ｃにてＵターンし、復路３ｂを通過中に低発熱源２９列から受熱してさらに昇温し、高温度の冷却流体９が合流用ヘッダ５を介して冷却流体送出口６から送出される。したがって、より低温の冷却流体９により高発熱源２８列が冷却され、一方往路３ａを通流中に受熱し昇温した冷却流体９により低発熱源２９列が冷却されることから、両発熱源を往路または復路のいずれか一方の流路で冷却した場合に比べ、低発熱源２９列中の最大温度は上昇するが、高発熱源２８列中の最大温度は低下し、発熱体８中の温度偏差が小さくなり、均熱性が促進されると共に、最も重要な高発熱源２８の最大温度が低下し、熱特性が向上する。

また、図１５はこの発明の実施の形態５による他のヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図１５（ｃ）はヒートシンクを上方から見た図、図１５（ａ）は図１５（ｃ）中のＡ−Ａ線での断面図、図１５（ｂ）は図１５（ｃ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。図１５は、複数の発熱源を有する発熱体８において、高発熱源２８を含む主発熱源群直下に往路３ａを配設し、上記主発熱源周辺部直下に復路３ｂを配設したものである。また、図１４では二つの往路３ａと二つの復路３ｂをそれぞれ二つのＵターン流路３ｃにより連結された構成であり、図１５でも同様の流路構成でも良いが、図１５では一つの往路３ａと二つの復路３ｂとを一つのＵターン流路３ｃで連結した構成になっている。このような構成でも上記と同様の効果が得られる。

また、図１４および図１５では、中央に高発熱源２８が設けられた例で示したが、外側に高発熱源２８を設けても良く、高発熱源２８または主発熱源群直下を往路３ａにより主に冷却し、低発熱源２９または主発熱源周辺部直下を復路３ｂにより主に冷却する構造であれば良い。言い換えると、許容温度を最も満足することが難しい発熱源取付け部を往路３ａにより冷却し、それ以外の部分を復路３ｂにより冷却する構造であれば良い。

実施の形態６．
図１６はこの発明の実施の形態６によるヒートシンクを模式的に示す構成図であり、図１６（ａ）は図１１（ｂ）中のＡ−Ａ線での断面構成図である。また、図１６（ａ）には伝熱促進体１１および整流構造体１３の斜視図もあわせて示す。

実施の形態６によるヒートシンク１００は、発熱体取付け面直下の流路内に、通流方向における発熱体取付け長さ（複数の発熱源（ＩＧＢＴなど）を含む発熱体（パワーモジュールなど）の場合は、最上流側に位置する発熱源と最下流側に位置する発熱源との間の伝熱面と熱的に接続された流路の長さ）とほぼ同じ長さの伝熱促進体１１を設けると共に、図１６に示すように、上記伝熱促進体１１の上流または下流の少なくともいずれかに伝熱促進体１１と隙間を開けて整流構造体１３を設けたものである。また、伝熱促進体１１および整流構造体１３の端部が位置する流路３壁に固定用突起３０を設けたものである。

このようにすることにより、流路３中の偏流を整流構造体１３により整流され、均流化された冷却流体９が、伝熱促進体１１を通過することから、発熱体８から冷却流体９へ効果的に熱が伝えられ、熱伝達特性が向上する。また、偏流または剥離に伴うホットスポットを抑制することができる。

なお、図１６では、流路３壁に固定用突起３０を設けたが、伝熱促進体１１および整流構造体１３が装着できる固定用窪みを流路３壁に設けても良い。
また、実施の形態１で述べた整流補強体に関しても、同様の固定用突起３０または固定用窪みを用いて流路中に固定しても良い。

また、伝熱促進体１１は通流方向の長さが発熱体取付け長さより長い伝熱促進体であってもよいが、その場合、発熱体周辺部が過剰に冷却されてしまい、発熱体取付け面内温度偏差が大きくなる。また、圧力損失が増大し、流体特性および伝熱特性が悪化する。しかし、本実施の形態では、通流方向の発熱体取付け長さとほぼ同じ長さ（図１６では発熱体取付け長さよりやや短い長さ）の伝熱促進体１１を設けると共に、伝熱促進体１１と隙間を開けて、発熱体とほとんど熱的に接続されない部分に整流構造体１３を設けることにより、整流構造体１３による偏流の抑制ができると共に、上記冷却過剰部分が無く、発熱体取付け面内温度偏差が小さくなり、均熱性が向上する。

なお、この隙間の長さとしては、整流構造体１３内水力相当直径の２倍以上の長さが望まれ、上記長さで整流効果が得られる。さらに隙間の長さは上記水力相当直径の５倍以上の長さである方がその効果が大きい。

また、伝熱促進体１１として内装物を用いる場合、図１６に示すように、固定用突起３０または固定用窪みを設けることにより、伝熱促進体１１および整流構造体１３の位置決めが正確になり、また製作作業も容易になる。
また、図１７に示すように、整流構造体１３と伝熱促進体１１とを接続部１２で接続した一体構造物を用いても良い。

実施の形態７．
図１８はこの発明の実施の形態７によるヒートシンクを模式的に示す斜視図である。また、図１９はこの発明の実施の形態７による他のヒートシンクを模式的に示す斜視図である。

本実施の形態７によるヒートシンクは、図１８に示すように、伝熱容器４が略Ｓ字状に成形され、略Ｓ字状の伝熱容器４の平坦部分に発熱体８を設けたものである。このようにすることにより、複数の発熱体を冷却するコンパクトなヒートシンクを提供することができる。
また、図１９は上記Ｓ字状の伝熱容器４を複数に分割し、分割された伝熱容器４ａ、４ｂ、４ｃを連結して構成したヒートシンク（または冷却ユニット）であり、分割することにより製作が容易になる。

なお、発熱体８は片面からのみ冷却される構成でも良く、また両面から冷却される構成でも良い。

また、本実施の形態では、伝熱容器４が可とう性を有する材料からなる方が望ましい。すなわち、伝熱容器４間を若干開き、発熱体８を装着し、全体を一括して挟み込むことにより、発熱体８と伝熱容器４間の熱的接触を向上させることができる。また、伝熱容器４に実施の形態１で述べた開口１５が設けられている場合は、流路３の気密性を向上させることができる。さらに、伝熱容器４が分割されている場合は、分割された伝熱容器４ａ、４ｂ、４ｃ間の連結を容易にすることができる。

図１８および図１９に示した上記実施の形態では伝熱容器４を略Ｓ字状として示したが、略Ｕ字状または略Ｗ字状など略波状の折返し構造をし、折り返された層間に発熱体を挟む構造であれば、特にその他の構造に関しては限定されない。

実施の形態８．
図２０はこの発明の実施の形態８による冷却ユニットを模式的に示す図であり、構成要素ごとの図である。図２０（ａ）が上段のヒートシンク１００ａ、図２０（ｂ）が中段のヒートシンク１００ｂ、図２０（ｃ）が下段のヒートシンク１００ｃを示し、それぞれのヒートシンクを三段重ねして冷却ユニットを形成する。また、図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）では、各段のヒートシンクをそれぞれ上方から見た図、Ａ−Ａ線での断面図、およびＢ−Ｂ線での断面図を示している。

図２０（ｃ）に示すヒートシンク１００ｃ（下段のヒートシンク）は、例えば実施の形態２の図６に示したものと同様の構成のヒートシンクに対し、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５との上面（中段のヒートシンク１００ｂとの積層面）に接続口３２を設けた構成である。図２０（ｂ）に示すヒートシンク１００ｂ（中段のヒートシンク）は、例えば実施の形態２の図６に示したものと同様の構成のヒートシンクに対し、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６が無く、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５との上下面（上下段のヒートシンク１００ａ、１００ｃとの積層面）に接続口３２を設けた構成である。図２０（ａ）に示すヒートシンク１００ａ（上段のヒートシンク）は、例えば実施の形態２の図６に示したものと同様の構成のヒートシンクに対し、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６が無く、分配用ヘッダ２と合流用ヘッダ５の下面（中段のヒートシンク１００ｂとの積層面）に接続口３２を設けた構成である。本実施の形態の図２０に示す冷却ユニットは、上記構成のヒートシンク１００ａ、１００ｂ、１００ｃを三段重ねし、各ヒートシンク１００ａ、１００ｂ、１００ｃの流路３が接続口３２を介して並列になるように構成されている。

図２１はこの発明の実施の形態８による他の冷却ユニットを模式的に示す図であり、構成要素ごとの図である。図２１（ａ）が上段のヒートシンク１００ｄ、図２１（ｂ）が中段のヒートシンク１００ｅ、図２１（ｃ）が下段のヒートシンク１００ｆを示し、それぞれのヒートシンクを三段重ねして冷却ユニットを形成する。また、図２１（ａ）（ｂ）（ｃ）では、各段のヒートシンクをそれぞれ上方から見た図、Ａ−Ａ線での断面図、およびＢ−Ｂ線での断面図を示している。

図２１（ｃ）に示すヒートシンク１００ｆ（下段のヒートシンク）は、分配用ヘッダ２端部に冷却流体送入口１を設け（図２１（ｃ）では、冷却流体送入口１をヘッダ２の上端面に設置しているが、反対側の端面に設置しても良い）、合流用ヘッダ５の上面（中段のヒートシンク１００ｅとの積層面）に接続口３２０を設けると共に、上記合流用ヘッダ５と分離してヒートシンク上面（中段のヒートシンク１００ｅとの積層面）に設けた接続口３２１と冷却流体送出口６とを連通させた構成である。図２１（ｂ）に示すヒートシンク１００ｅ（中段のヒートシンク）は、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６が無く、分配用ヘッダ２の下面（下段のヒートシンク１００ｆとの積層面）に接続口３２０を設けると共に、合流用ヘッダ５の上面（上段のヒートシンク１００ｄとの積層面）に接続口３２２を設け、さらに上記分配用ヘッダ２および合流用ヘッダ５と分離して下段のヒートシンク１００ｆの接続口３２１と上段のヒートシンク１００ｄの接続口３２１とを連結する連結路３２１０を設けた構成である。図２１（ａ）に示すヒートシンク１００ｄ（上段のヒートシンク）は、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６が無く、分配用ヘッダ２の下面（中段のヒートシンク１００ｅとの積層面）に接続口３２２を設けると共に、合流用ヘッダ５の下面（中段のヒートシンク１００ｅとの積層面）に接続口３２１を設けた構成である。図２１に示す冷却ユニットは、上記構成のヒートシンク１００ｄ、１００ｅ、１００ｆを三段重ねし、各ヒートシンク１００ｄ、１００ｅ、１００ｆの流路３が直列になるように構成されている。

図２２はこの発明の実施の形態８によるさらに他の冷却ユニットを模式的に示す図であり、構成要素ごとの図である。図２２（ａ）が上段のヒートシンク１００ｇ、図２２（ｂ）が中段のヒートシンク１００ｈ、図２２（ｃ）が下段のヒートシンク１００ｉを示し、それぞれのヒートシンクを三段重ねして冷却ユニットを形成する。また、図２２（ａ）（ｂ）（ｃ）では、各段のヒートシンクをそれぞれ上方から見た図、Ａ−Ａ線での断面図、およびＢ−Ｂ線での断面図を示している。

図２２（ｃ）に示すヒートシンク１００ｉ（下段のヒートシンク）は、冷却流体送出口６が無く、分配用ヘッダ２端部に冷却流体送入口１を設け、合流用ヘッダ５の上面（中段のヒートシンク１００ｈとの積層面）に接続口３２を設けた構成である。図２２（ｂ）に示すヒートシンク１００ｈ（中段のヒートシンク）は、冷却流体送入口１および冷却流体送出口６が無く、分配用ヘッダ２の下面（下段のヒートシンク１００ｉとの積層面）と合流用ヘッダ５の上面（上段のヒートシンク１００ｇとの積層面）とに接続口３２を設けた構成である。図２２（ａ）に示すヒートシンク１００ｇ（上段のヒートシンク）は、冷却流体送入口１が無く、分配用ヘッダ２の下面（中段のヒートシンク１００ｈとの積層面）に接続口３２を設け、合流用ヘッダ５端部に冷却流体送出口６を設けた構成である。図２２に示す冷却ユニットは、上記構成のヒートシンク１００ｇ、１００ｈ、１００ｉを三段重ねし、各ヒートシンク１００ｇ、１００ｈ、１００ｉの流路３が直列になるように構成されている。

このようにすることにより、複数のヒートシンクを容易に積層することができ、コンパクトな冷却ユニットを提供できる。

なお、上記接続口３２、３２０、３２１、３２２は、接続口同士を連結し、冷却流体９を通流するものであれば良く、特にその構造および接続方法は限定されない。例えば、二つの接続口を直接固着、またはＯリング・ガスケットなどを介して接続しても良く、通流パイプ（ベンド、エルボも含む）を介して接続しても良い。

さらに、上記実施の形態では、ヘッダ部の上面または下面に接続口３２を配設した例を示したが、特にこの構成に限定されるものではなく、ヘッダ部の側壁に接続口を設け、接続口間をＵ字ベンドにより、各ヒートシンクの流路３が直列または並列に連通する構成の冷却ユニットでも良い。

また、上記実施の形態では、複数のヒートシンクを積層したスタック構造の例で説明したが、任意の面内に複数のヒートシンクを配設し、これらを互いに接続しても良い。
また、ヘッダ部が向かい合うように、任意の面内に複数のヒートシンクを配設し、これらを互いに接続しても良く、複数のヒートシンクが組合わされて構成された冷却ユニットであれば、特にその集積構成には限定されない。

また、各ヒートシンクの取付け方法は特に限定されず、固定用冶具（ボルト・ナットなど）を用いてそれぞれを連結しても良く、またフレーム等に取付けられても良い。
また、ヒートシンクの少なくとも四隅部のいずれかに別のヒートシンクと接する突起を設け、ヒートシンクの変形を抑制しても良い。

さらに、ヒートシンクの一部を樹脂成形した場合、構造上の強度が低下することから、例えば、複数のヒートシンクを積層した冷却ユニットにおいて、両端のヒートシンクの外側に、固定用板を設け、この固定用板により冷却ユニットを挟み込み、冷却ユニットを固定するとよい。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素の断面形状、流路形状、相対的な大きさ等は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

この発明の実施の形態１によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係わる伝熱促進体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係わる他の伝熱促進体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態２によるさらに他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態３による他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態３によるさらに他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態４による他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態４によるさらに他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態５によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態５による他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態６によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態６に係わる整流構造体と伝熱促進体との一体構造物を示す斜視図である。 この発明の実施の形態７によるヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態７による他のヒートシンクを示す構成図である。 この発明の実施の形態８による冷却ユニットを示す図である。 この発明の実施の形態８による他の冷却ユニットを示す図である。 この発明の実施の形態８によるさらに他の冷却ユニットを示す図である。

符号の説明

１ 冷却流体送入口、２ 分配用ヘッダ、３ 流路、３ａ 往路、３ｂ 復路、３ｃ Ｕターン流路、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 伝熱容器、５ 合流用ヘッダ、６ 冷却流体送出口、８ 発熱体、９ 冷却流体、１０ 中板、１１ 伝熱促進体、１２ 接続部、１３ 整流構造体、１５ 開口、１６ 連結路、１８ 混合槽、１９ 混合促進体、２０ 上段通路、２１ 下段通路、２２，２５ 仕切り板、２３，２４ 開口、２６ 中段通路、２７ 曲がり流路、２８ 高発熱源、 ２９ 低発熱源、３０ 固定用突起、３２，３２０，３２１，３２２ 接続口、３２１０ 連結路、１００、１００ａ〜１００ｉ ヒートシンク、１０１ 通流管。

Claims (10)

1. 冷却流体送入口に接続された分配用ヘッダと、冷却流体送出口に接続され、上記分配用ヘッダと並行して隣接配置された合流用ヘッダと、発熱体取付け面を有すると共に、上記分配用ヘッダと上記合流用ヘッダとに接続された少なくとも１つ以上の流路を内部に有する伝熱容器とを備えたことを特徴とするヒートシンク。
2. 伝熱容器内の流路は分配用ヘッダに接続された往路と合流用ヘッダに接続された復路とを備え、上記往路と上記復路とは、隔壁を介して、上記伝熱容器の発熱体取付け面に垂直な方向に重なった二層構造であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
3. 伝熱容器内の流路は分配用ヘッダに接続された往路と合流用ヘッダに接続された復路とを備え、上記往路と上記復路とは、上記伝熱容器の発熱体取付け面に沿った同一面内に配設されると共に、上記分配用ヘッダと上記合流用ヘッダとの少なくともいずれかのヘッダが伝熱容器内の流路面に対しオフセット配設され、オフセット配置されたヘッダと上記伝熱容器内の流路とが連結路で連結した構成であることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
4. 伝熱容器の発熱体取付け面に開口を設け、上記開口を発熱体により塞ぐ構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシンク。
5. 伝熱容器内の流路は分配用ヘッダに接続された複数の往路と合流用ヘッダに接続された複数の復路とを備えると共に、上記複数の往路と上記複数の復路とを連結する混合槽を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のヒートシンク。
6. 分配用ヘッダと合流用ヘッダのうち、一方のヘッダの長さを他方のヘッダの長さより短くして、各ヘッダが隣接配置される方向に直交する面に冷却流体送入口と冷却流体送出口とを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のヒートシンク。
7. 分配用ヘッダの長手方向に冷却流体が送入、または合流用ヘッダの長手方向に冷却流体が流出する構成としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のヒートシンク。
8. 発熱源が配置される発熱体取付け面直下の流路内に伝熱促進体を設け、上記伝熱促進体の上流または下流の少なくともいずれかに、上記伝熱促進体と隙間を開けて整流構造体を設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のヒートシンク。
9. 伝熱容器は折返し構造であり、折り返された層間に発熱体を挟む構造であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のヒートシンク。
10. 分配用ヘッダと、上記分配用ヘッダと並行して隣接配置された合流用ヘッダと、発熱体取付け面を有すると共に、上記分配用ヘッダと上記合流用ヘッダとに接続された少なくとも１つ以上の流路を内部に有する伝熱容器とをそれぞれ備えた複数のヒートシンク、
    上記複数のヒートシンクにおけるヘッダ間を連結する接続口、
    上記複数のヒートシンクのいずれかの分配用ヘッダに接続された冷却流体送入口、
    および上記複数のヒートシンクのいずれかの合流用ヘッダに接続された冷却流体送出口を備え、
    上記複数のヒートシンクの伝熱容器内の流路が並列または直列に連通していることを特徴とする冷却ユニット。

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