JP2010287600A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで冷却性能に優れ、容易に製造可能なヒートシンクを提供する。
【解決手段】発熱体１２を冷却するためのヒートシンク１０であって、冷媒が内部を流れる中空角管２０と、中空角管２０の内部に上記冷媒の流路２６，２８を形成する仕切り板３０と、中空角管２０の幅方向に並んで、流路２６，２８に突き出す複数のフィン３２ａ，３４ａとを備え、複数のフィン３２ａ，３４ａのうち幅方向の端に位置する端フィン３２ｃ，３４ｃ（３２ｂ，３４ｂ）と中空角管２０との間隔は、フィン同士３２ａ，３４ａの間隔よりも広い。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体を冷却するためのヒートシンクに関する。

半導体を含む電子部品は、作動時に熱を発する。その熱が十分に放散されなければ、電子部品の性能は低下し、最悪の場合、電子部品は熱のために壊れてしまう。このような事態を防ぐために、電子部品を冷却するヒートシンクが使用される。

例えばハイブリッドカーのように複雑な制御を行う機器では、多数の電子部品が限定された空間に搭載されるため、コンパクトで優れた冷却性能を発揮できるヒートシンクへの需要が高まっている。

従来、電子部品等の発熱体を外部に密着させ、冷媒を内部に流すことによって、発熱体を冷却するヒートシンクが提案されている（例えば、特許文献１（第７欄第４６〜６２行、図５ａ〜５ｄ）参照）。

特許文献１に記載のヒートシンクの内部は、共通壁部によって分離された２つのチャンバを含む。共通壁部とともに伸びる複数のフィンがチャンバの各々に突出しており、冷媒はフィンが伸びる方向にチャンバ内を流れる。ヒートシンクの一端では、フィンと共通壁部とが取り除かれており、それによって、冷媒は２つのチャンバ間を流れる。ヒートシンクの外部に発熱体が取り付けられると、発熱体の熱は、チャンバを流れる冷媒に、フィンを介して伝達される。

このようなヒートシンクの場合、フィンとケーシングは、押出成形によって一体的に作られる。特許文献１に記載のヒートシンクは、例えば、チャンバを１つだけ含むケーシングを金型で押し出し成形し、そのようなケーシングを２つ組み合わせることによって製造される。

米国特許第６６７４１６４号明細書

ヒートシンクをコンパクトにしながら冷却性能を向上させるには、薄いフィンを狭い間隔で設けるとよい。しかしながら、フィンを押出成形で製造する場合、フィンの間隔を狭くし、かつ／又は、フィンを薄くすると、押し出す時の摩擦力等によって金型が破損してしまうことがあるため、ヒートシンクに設けることができるフィンの厚み及び／又は間隔には、製造上の制約がある。従って、押出成形によってフィンを製造するヒートシンクでは、冷却性能を向上させるには限界があるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされるものであり、コンパクトで冷却性能に優れ、容易に製造可能なヒートシンクを提供することを目的とする。

発熱体を冷却するためのヒートシンクであって、
冷媒が内部を流れる本体と、
上記本体の内部に上記冷媒の流路を形成する仕切り板と、
上記本体の幅方向に並んで、上記流路に突き出す複数のフィンとを備え、
上記複数のフィンのうち上記幅方向の端に位置する端フィンと上記本体との間隔は、上記フィン同士の間隔よりも広い。

本発明に係るヒートシンクは、流路に突き出す複数のフィンを備え、端フィンと本体との間隔はフィン同士の間隔よりも広い。そのため、フィン同士の間隔を狭くしても、押出成形する場合に金型に掛かる負荷を軽減することができ、その結果、金型を破損することなく容易に本体を製造することができる。そのため、全体的な冷却性能を維持又は向上させることが可能になるとともに、押し出し形成によって、本体とフィンとを容易に一体的に製造することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係るヒートシンクの一部を切り欠いた外観を示す斜視図である。 実施の形態１に係るヒートシンクを分解した状態で示す斜視図である。 実施の形態１に係るヒートシンクの側方断面図である。 実施の形態１の一変形例に係るヒートシンクに適用可能な、前方蓋体及び仕切り板を示す図である。 実施の形態１の前方蓋体を側方から見た断面図である。 本発明の実施の形態２に係るヒートシンクが備える仕切り板の外観を示す斜視図である。 実施の形態２に係る仕切り板が挿入された本体を示す正面図である。 実施の形態２の一変形例に係る仕切り板の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係るヒートシンクが備える仕切り板及びフィンを有する本体の外観を示す斜視図である。 実施の形態３に係る、前方蓋体を取外したヒートシンクの正面図である。 実施の形態３の一変形例に係る、前方蓋体を取外したヒートシンクの正面図である。 実施の形態３の他の変形例に係る、前方蓋体を取外したヒートシンクの正面図である。

本明細書において、特定の方向を意味する用語（例えば、「前」「後」「上」「下」「左」「右」）は、図に従って各部位の相対的な位置関係を説明するために使用されており、ヒートシンクの使用状態等を限定する趣旨ではない。

実施の形態１．

実施の形態１に係るヒートシンク１０は、外部に取り付けられた発熱体１２を冷却する装置である。ヒートシンク１０の内部には、発熱体１２の冷却を促進するための冷媒が流れる。ここで、発熱体１２は、冷却が必要なものであればよく、例えば半導体デバイス等である。また、冷媒は、熱を吸収して流れる液体又は気体であって、例えば水、エチレングリコール水溶液等である。

ヒートシンク１０は、前端部１４及び後端部１６が開放した中空角管２０と、中空角管２０の前端部１４の開口を塞ぐ前方蓋体２２ａと、中空角管２０の後端部１６の開口を塞ぐ後方蓋体２４と、中空角管２０の内部を部分的に上下に仕切ることによって上側流路２６及び下側流路２８を形成する仕切り板３０と、上側流路２６に突き出す複数の上部フィン３２ａ及び下側流路２８に突き出す複数の下部フィン３４ａとを備える。

中空角管（本体）２０は、前端部１４及び後端部１６が開放しており、前後方向３６から見た断面形状が長方形の角管であって、高さ方向３８に対向する上壁部４０及び下壁部４２と、幅方向４４に対向する左壁部４６及び右壁部４８とを有する。

上壁部４０及び下壁部４２は、ともに同じ寸法を有する前後方向に長い長方形の平板であって、互いに平行である。また、左壁部４６及び右壁部４８は、ともに同じ寸法を有する前後方向に長い長方形の平板であって、互いに平行である。上壁部４０及び下壁部４２と、左壁部４６及び右壁部４８との前後方向の長さは等しい。

上壁部４０の左端は、左壁部４６の上端に接続しており、上壁部４０の右端は、右壁部４８の上端に接続している。また、下壁部４２の左端は、左壁部４６の下端に接続しており、下壁部４２の右端は、右壁部４８の下端に接続している。

上部フィン３２ａは、上壁部４０の内面から下方へ向けて上壁部４０に対して垂直に、中空角管２０の前端部１４から後端部１６まで前後方向３６に連続的に突き出す突起である。下部フィン３４ａは、下壁部４２の内面から上方へ向けて下壁部４２に対して垂直に、中空角管２０の前端部１４から後端部１６まで前後方向３６に連続的に突き出す突起である。上部フィン３２ａ及び下部フィン３４ａの幅は、それぞれの基端から先端まで均一、又は基端から先端に向かって少しずつ薄くなる。

上部フィン３２ａ及び下部フィン３４ａの高さは、好ましくは、互いに等しく、それぞれが、中空角管２０の内部の高さの半分より低い。複数の上部フィン３２ａと複数の下部フィン３４ａとは、同じ数だけ設けられており、それぞれが互いに上下に対向する位置に設けられる。

そのため、複数の上部フィン３２ａの先端（下端）と複数の下部フィン３４ａの先端（上端）とは、互いに一定の高さ方向３８の間隔（フィン高さ間隔）を空けて対向する。本実施の形態では、上部フィン３２ａ及び下部フィン３４ａの高さが等しいため、フィン高さ間隔は、中空角管２０の高さ方向の中心に形成される。なお、フィン高さ間隔は、中空角管２０の高さ方向の中心に形成されなくてもよい。

左端上部フィン３２ｂは、複数の上部フィン３２ａのうち、左端に位置するフィンであって、左壁部４６の内面に対して、幅方向４４に一定の端間隔を空けて設けられる。また、右端上部フィン３２ｃは、複数の上部フィン３２ａのうち、右端に位置するフィンであって、右壁部４８の内面に対して、幅方向４４に一定の端間隔を空けて設けられる。左側及び右側の端間隔は等しい。

なお、左壁部４６または右壁部４８の一方に発熱体１２を寄せて配置する場合、発熱体１２から遠い側のフィンは発熱体１２の近くに配置した方が好ましいため、上記左側及び右側の端間隔は不均一であってもよい。

複数の上部フィン３２ａは、左端上部フィン３２ｂと右端上部フィン３２ｃとの間で互いに等しいフィン同士の幅方向４４の間隔（フィン間隔）で並べて設けられる。端間隔は、フィン間隔よりも幅方向に広い。

複数の下部フィン３４ａの各々は、上述のように上部フィン３２ａの各々に対向している。そのため、複数の下部フィン３４ａは、複数の上部フィン３２ａと同様に、左壁部４６及び右壁部４８の内面に対して端間隔を空けて設けられた左端下部フィン３４ｂと右端下部フィン３４ｃとの間に、端間隔よりも狭く互いに等しいフィン間隔で、幅方向４４に並べて設けられる。

上壁部４０から上部フィン３２ａへの熱伝導及び下壁部４２から下部フィン３４ａへの熱伝導の効率を向上させるために、中空角管２０とフィン３２ａ，３４ａとは、金属等の熱伝導率が大きい材料を用いて、一体的に形成されることが好ましい。そのため、中空角管２０とフィン３２ａ，３４ａとは、例えば銅、アルミニウム等の金属を用いて、押出形成によって製造される。

また、フィン間隔が端間隔よりも狭い。そのため、左端上部フィン３２ｂ（左端下部フィン３４ｂ）と右端上部フィン３２ｃ（右端下部フィン３４ｃ）との間に上部フィン３２ａ（下部フィン３４ａ）を狭い間隔で設けても、中空角管２０と複数のフィン３２ａ，３４ａとを押出形成で一体的に押出形成する場合に金型のフィンを形成する部分に過剰な力が掛かることがない。従って、製造時に金型の破損を防ぐことができ、中空角管２０と複数のフィン３２ａ，３４ａとを押出形成によって、一体的に製造することが容易になる。

仕切り板３０は、上部フィン３２ａと下部フィン３４ａとの間に介在する平板である。仕切り板３０の長さは、中空角管２０の前後方向の長さよりも短く、これによって、中空角管２０の内部を部分的に上下に仕切る。

好ましくは、仕切り板３０の厚みは、フィン高さ間隔にほぼ等しく、仕切り板３０の幅は、左壁部４６及び右壁部４８の内面の間隔、即ち、中空角管２０の中空の幅にほぼ等しい。これによって、上部フィン３２ａの先端、下部フィン３４ａの先端、左壁部４６の内面、及び右壁部４８の内面に密着して固定される。

仕切り板３０の上面の左端近傍と右端近傍とには、上方へ向けて垂直に突き出す上部補助フィン５０が、仕切り板３０の前端部５４から後端部５６まで前後方向３６にわたって連続的に設けられる。上部補助フィン５０のそれぞれは、前後方向３６から見た場合に、仕切り板３０の左端及び右端から、端間隔よりも短い幅方向４４の範囲内に設けられ、前後方向３６及び高さ方向３８に均一な幅と、上部フィン３２ａに等しい高さとを有する。

ただし、製造誤差のため、仕切り板３０と中空角管２０の密着部の寸法を合わせることは難しい場合がある。そのときは、仕切り板３０を樹脂などの柔らかい材質で、中空角管２０よりも少しだけ大きめに製造し、中空角管２０で若干削りつつ仕切り板３０を挿入すると中空角管２０と仕切り板３０を密着させることができる。

上部補助フィン５０の高さが上部フィン３２ａの高さと等しいため、上部補助フィン５０と上壁部４０とが密着するとともに、上側流路２６のうち端間隔に形成された空間が幅方向４４に二分される。これによって、当該部分における冷媒の流速は速くなる。また、上部補助フィン５０と上壁部４０とが密着することによって、発熱体１２の熱は、上部補助フィン５０を介して冷媒に放散される。このように、冷媒の流速を速くし、放熱面を広くすることができるため、ヒートシンク１０の冷却性能を向上させることが可能になる。ただし、仕切り板３０を樹脂などの熱伝導率が小さい材料で製造した場合、補助フィンでの放熱する効果は小さくなる。

仕切り板３０の下面の左端近傍と右端近傍とには、下方へ向けて垂直に突き出す下部補助フィン５２が、仕切り板３０の前端部５４から後端部５６まで前後方向３６に連続的に設けられる。下部補助フィン５２のそれぞれは、上部補助フィン５０のそれぞれを上下方向に逆転させた構成を備え、上部補助フィン５０のそれぞれと同様の位置に設けられ、同様の形状及び寸法を有する。下部補助フィン５２によって、上述の上部補助フィン５０と同様に、下側流路２６のうち端間隔に形成された空間における冷媒の流速を速くし、発熱体１２の熱を冷媒に放散するための放熱面を広くすることができるため、ヒートシンク１０の冷却性能を向上させることが可能になる。

仕切り板３０と上部補助フィン５０と下部補助フィン５２とは、好ましくは、例えば銅、アルミニウム等の金属等の熱伝達率が大きい材料を用いて、押出成形によって一体的に製造される。

前方蓋体２２ａは、中空角管２０の前方を覆う平板５８と、平板５８と中空角管２０との間に空間を形成するために介在する外枠部６０と、平板５８と中空角管２０との間に形成された空間を平板５８の高さ方向３８の中心で二分する突出部６２とを有する。

平板５８は、一定距離（厚さ）で平行な前面及び後面を有する。前面及び後面はいずれも、中空角管２０の前端部１４と同じ寸法及び形状の長方形である。

平板５８には、冷媒の入り口となる流入口６４と、冷媒の出口となる流出口６６とが形成される。流入口６４は、平板５８の下半分の中心に設けられた円形の口であり、流出口６６は、平板５８の上半分の中心に設けられた円形の口である。

外枠部６０は、平板５８の後面に設けられた枠状の部分である。外枠部６０の外形は、平板５８の後面の外形と同じ寸法及び形状の長方形である。外枠部６０の内形（内側の形状）は、中空角管２０の内形と同じ寸法及び形状の長方形である。外枠部６０は、このような外形及び内形を有する同一断面で前後方向３６に伸びる。従って、外枠部６０の後端部６８と中空角管２０の前端部１４とは、間断なく連続して完全に密着することができる。

突出部６２は、平板５８の後面の高さ方向３８の中心に設けられる突き出た部位である。突出部６２は、前後方向３８に外枠部６０と同じ長さだけ、均一な高さ方向３８の長さ（厚さ）で突き出す。突出部６２の後端部７０は、平らである。

このような前方蓋体２２ａによって、突出部６２の下方に流入口６４と連通した分流空間７２が形成され、突出部６２の上方に流出口６６と連通した合流空間７４が形成される。

後方蓋体２４は、中空角管２０の後端部１６に取り付けられる平板であって、中空角管２０の後端部１６と同じ寸法及び形状の長方形の前面及び後面を有する。後方蓋体２４の前面は、中空角管２０の後端部１６に密着して固定され、これによって、中空角管２０の後方の開口を塞ぐ。

本実施の形態に係るヒートシンク１０は、これまで説明した部材を組み合わせることによって、図１に示すように概ね箱状に組み立てられる。ヒートシンク１０を組み立てる手順の一例を挙げて説明する。

まず、中空角管２０の左壁部４６及び右壁部４８と、上部フィン３２ａ及び下部フィン３４ａとの間に、仕切り板３０が圧入される。仕切り板３０は、中空角管２０の前端部１４と、仕切り板３０及び補助フィン５０，５２の前面とが一致するように、配置される。

これによって、仕切り板３０が、上部フィン３２ａの先端、下部フィン３４ａの先端、左壁部４６の内面、及び右壁部４８の内面に密着して固定されると同時に、仕切り板３０と一体に製造された補助フィン５０，５２についても、その前面が中空角管２０の前端部１４と一致するように、配置される。その結果、上部補助フィン５０は、その先端（上端）が中空角管２０の上壁部４０の内面に密着して、上側流路２６のうち端間隔に形成された空間を幅方向に二分し、下部補助フィン５２は、その先端（下端）が中空角管２０の下壁部４２の内面に密着して、下側流路２８のうち端間隔に形成された空間を幅方向に二分する。

次に、中空角管２０の後端部１６に、後方蓋体２４が、取り付けられる。後方蓋体２４は、その前面の外形が中空角管２０の後端部１６の外形と一致するように配置される。これによって、中空角管２０の後端部１６の開口が塞がれる。

ここで、後方蓋体２４の前面と中空角管２０の後端部１６とは、ろう付けや接着等によって、間断なく密着させて取り付けられる。これによって、冷媒は、後方蓋体２４と中空角管２０との取付部分から漏れることなく、ヒートシンク１０の内部を流れる。

最後に、前方蓋体２２ａが、中空角管２０の前端部１４に、取り付けられる。前方蓋体２２ａは、外枠部６０の後面の外形が中空角管２０の前端部１４の外形と一致するように配置される。これによって、中空角管２０の前端部１４の開口が塞がれる。

ここで、前方蓋体２２ａと中空角管２０とは、外枠部６０の後面と中空角管２０の前端部１４とが間断なく密着するように、後方蓋体２４の取り付けと同様にろう付けや接着等によって、取り付けられる。これによって、冷媒は、前方蓋体２２ａと中空角管２０との取付部分から漏れることがなくなり、その結果、流入口６４及び流出口６６を介してのみヒートシンク１０の内外を流れる。

このとき、前方蓋体２２ａの突出部６２の後端部７０と、仕切り板３０の前面とは、互いに間断なく密着しており、好ましくは、接着等によって取り付けられる。接着剤等を用いることによって、より確実に間断なく密着して取り付けることができる。そのため、分流空間７２及び下側流路２８と、合流空間７４及び上側流路２６とは、相互に分離される。これによって、冷媒が前方蓋体２２ａと仕切り板３０との取付部分から漏れることがなくなり、ヒートシンク１０に流入する冷媒とヒートシンク１０から流出する冷媒とが混合することによる冷却性能の低下を防ぐことができる。

このように組み立てることによって、ヒートシンク１０には、図３に示すように、流入口６４と、分流空間７２と、下側流路２８と、連通路７６と、上側流路２６と、合流空間７４と、流出口６６とが順に連通したヒートシンク１０の流路が形成される。

流入口６４は、前方蓋体２２ａに形成され、ヒートシンク１０の外部に接続された配管（図示せず）と分流空間７２とに連通する。配管からヒートシンク１０に流入する際に、冷媒は流入口６４を通過する。

分流空間７２は、前方蓋体２２ａに形成され、流入口６４と下側流路２８とに連通する。流入口６４から流入した冷媒は、分流空間７２を通過することによって、上下左右に広がる。これによって、後続する下側流路２８に突出する複数の下部フィン３４ａ及び複数の下部補助フィン５２の間を均等に流すことができる。

下側流路２８は、仕切り板３０の下方に形成される流路であって、下壁部４２と、左壁部４６と、右壁部４８と、仕切り板３０とによって形成される。下側流路２８は、分流空間７２と連通路７６とに連通する。下側流路２８を流れる冷媒には、複数の下部フィン３４ａと複数の下部補助フィン５２とを介して、下壁部４２の外部に取り付けられた発熱体１２の熱が放散される。

連通路７６は、仕切り板３０よりも後方に形成される流路であって、下壁部４２と、上壁部４０と、左壁部４６と、右壁部４８と、後方蓋体２４とによって形成される。連通路７６は、下側流路２８と上側流路２６とに連通する。連通路７６を通過することによって、前方から後方に下側流路２８を流れる冷媒の流れの方向が、後続する後方から前方に向かう上側流路２６の流れの方向に転換される。

上側流路２６は、仕切り板３０の上方に形成される流路であって、上壁部４０と、左壁部４６と、右壁部４８と、仕切り板３０とによって形成される。上側流路２６は、連通路７６と合流空間７４とに連通する。上側流路２６を流れる冷媒には、複数の上部フィン３２ａと複数の上部補助フィン５０とを介して、上壁部４０の外部に取り付けられた発熱体１２の熱が放散される。

合流空間７４は、前方蓋体２２ａに形成され、上側流路２６と流出口６６とに連通する。上側流路２６を流れた冷媒は、合流空間７４において合流する。

流出口６６は、後方蓋体２４に形成され、ヒートシンク１０の外部に接続された配管（図示せず）と合流空間７４とに連通する。ヒートシンク１０から配管に流出する際に、冷媒は流出口６６を通過する。

このように、冷媒は、流入口６４から流入して、ヒートシンク１０の内部を通過して、流出口６６から流出する。ヒートシンク１０は、冷媒が内部を通過する間に、発熱体１２の熱を中空角管２０、上部フィン３２ａ、下部フィン３４ａ、上部補助フィン５０、及び下部補助フィン５２を介して冷媒に放散することによって、発熱体１２を冷却する。

なお、ヒートシンク１０を使用する場合、ヒートシンク１０は、いかなる方向を向けられてもよいが、高さ方向３８を鉛直方向に向けてヒートシンク１０が配置されるときには、本実施の形態で説明したように、流入口６４が流出口６６の下方となるように配置されることが好ましい。ヒートシンク１０の内部に残留する気体は、熱伝達率が低いために冷却性能を低下させる原因となり、冷媒の流れを阻害する原因となる。流出口６６と流入口６４とが上下の関係にあることによって、ヒートシンク１０の内部に残留する気体を排出し易くなり、ヒートシンク１０の冷却性能の低下を防ぐことができる。

本実施の形態のヒートシンク１０では、フィン間隔よりも広い端間隔を空けることによって、中空角管２０と上部及び下部フィン３２ａ，３４ａとの一体的な押出成形であっても、金型を損傷することなく、上部及び下部フィン３２ａ，３４ａを狭い間隔で設けることが可能になる。

上部及び下部フィン３２ａ，３４ａのフィン間隔を狭くすることによって、上部及び下部フィン３２ａ，３４ａの間を流れる冷媒の流速は速くなり、また冷媒に熱を伝える面積は広くなる。そのため、より多くの熱を効率的に冷媒に放散することができる。

また、多くの場合、発熱体１２は、発熱体１２の熱がフィンに伝わりやすい位置、すなわち、上壁部４０の外面の中央近傍に取り付けられる。そのため、左端上部フィン３２ｂと右端上部フィン３２ｃとを伝わる熱は少ない。本実施の形態のヒートシンク１０において、端間隔が広いために、左右の壁部４６，４８の近傍での熱の放散が減少したとしても、それによるヒートシンク１０の冷却性能の低下よりも、上部フィン３２ａを狭くすることによって向上することによって得られるヒートシンク１０の冷却性能の向上の方が大きい。このことは、下壁部４２に取り付けられる発熱体１２についても同様である。従って、ヒートシンク１０の全体的な冷却性能は、少なくとも維持され、多くの場合、向上する。

さらに、本実施の形態では、上部及び下部フィン３２ａ，３４ａが設けられない端間隔には、上部補助フィン５０及び下部補助フィン５２が設けられる。発熱体１２の熱は、上壁部４０及び下壁部４２から直接に冷媒へ放散されるだけでなく、上部及び下部フィン３２ａ，３４ａを介して、冷媒へ放散される。さらに、上部及び下部フィン３２ａ，３４ａによって、広い空間は狭い流路に分割されるため、冷媒の流速が遅くなることも抑制される。そのため、端間隔を広くすることは、本実施の形態に係るヒートシンク１０に係る冷却性能に殆ど影響せず、その結果、ヒートシンク１０の全体的な冷却性能は向上する。

以上、本発明の実施の形態１に係るヒートシンクについて、説明したが、本実施の形態は、これに限定されるものではない。

例えば、図４に示すように、互いに嵌り合うほぞ７８とほぞ穴８０とが、仕切り板３０と前方蓋体２２ｂとのそれぞれに設けられてもよい。

ほぞ７８は、仕切り板３０の前端部５４に設けられた突起である。ほぞ穴８０は、前方蓋体２２ｂの突出部６２に形成された溝である。ヒートシンクを組み立てる際に、ほぞ７８とほぞ穴８０とを利用することによって、前方蓋体２２の取り付け位置を容易に決定することが可能になる。また、ヒートシンク１０から流出する冷媒とヒートシンク１０に流入する冷媒とが前方蓋体２２ａと仕切り板３０との取付部分から漏れることよる冷却性能の低下を防ぐことができる。

また例えば、仕切り板の前端部と前方蓋体の突出部とは、互いに密着するように嵌り合う形状であればよく、前方蓋体の突出部は、中空角管の中の上部及び下部フィンの間に嵌合するように突き出してもよい。この場合、仕切り板は、前方蓋体の突出部が中空角管の中に突き出す長さに応じて、中空角管の中に陥没する。さらに、このような突出部の後端部と仕切り板の前端部とには、上述のように嵌合可能なほぞとほぞ穴とが設けられてもよい。

また例えば、仕切り板３０は、幅方向と平行に圧入されることとしたが、仕切り板は、高さ方向と平行に挿入されてもよい。この場合、フィンは、中空角管の幅方向の中央近傍に仕切り板を挿入するために、幅方向の中央近傍にも広い間隔を空けて設けられる。

また、高さ方向と平行に仕切り板を挿入する代わりに、中空角管を左中空角管と右中空角管とに等分したものを組み合わせることによって、ヒートシンクが製造されてもよい。この場合、高さ方向と平行な仕切り板に相当する仕切り壁が、左中空角管と右中空角管とのそれぞれに一体的に形成される。このような仕切り壁を備える左中空角管と右中空角管とは、それぞれ、押出形成によって製造できるが、仕切り壁から一定の間隔だけフィンを設けない空間を形成することによって、金型の損傷を防止することができる。

実施の形態２．

図６及び図７に示すように、実施の形態２に係るヒートシンク１１０ａでは、上部補助フィン１５０ａ及び下部補助フィン１５２ａがその先端部に切り欠き部１８２ａ，１８４ａを有する。ここでは、本実施の形態に特徴的な上部補助フィン１５０ａ、下部補助フィン１５２ａ及び切り欠き部１８２ａ，１８４ａについて説明し、実施の形態１に係るヒートシンク１０と同様の部位に関する説明は省略する。

本実施の形態に係る上部補助フィン１５０ａ及び下部補助フィン１５２ａは、実施の形態１と同様の仕切り板３０に設けられており、実施の形態１に係る上部補助フィン５０及び下部補助フィン５２と同様の位置に設けられる。

本実施の形態に係る上部補助フィン１５０ａ及び下部補助フィン１５２ａの形状及び寸法は、実施の形態１に係る上部補助フィン５０及び下部補助フィン５２と概ね同様である。

また、仕切り板３０と上部補助フィン１５０ａと下部補助フィン１５２ａとは、好ましくは実施の形態１と同様に、例えば銅、アルミニウム等の金属等の熱伝達率が大きい材料を用いて、押出成形によって一体的に製造される。

本実施の形態に係る上部補助フィン１５０ａは、先端（上端）部の一部を前後方向に連続的に切り欠いた上切り欠き部１８２ａを有する。上切り欠き部１８２ａは、前後方向から見た場合に、断面がほぼ長方形である切り欠きを先端の内側に形成する。

上部補助フィン１５０ａの上切り欠き部１８２ａによって、上部補助フィン１５０ａと上壁部４０との間の接触を維持しながら、上部補助フィン１５０ａと上壁部４０との間に小流路１８６ａを形成することができる。小流路１８６ａに冷媒が流れることによって、上部補助フィン１５０ａを介することなく、上壁部４０から直接的に冷媒へ伝わる発熱体１２の熱が増加する。そのため、上壁部４０と上部補助フィン１５０ａとの接触状態に依存することなく、安定した冷却性能を発揮することが可能になる。

本実施の形態に係る下部補助フィン１５２ａは、上述の上部補助フィン１５０ａと同様に、先端（下端）部の一部を前後方向に連続的に切り欠いた下切り欠き部１８８ａを有する。下部補助フィン１５２ａの形状及び効果も、上部補助フィン１５０ａと同様であるため、その詳細な説明は省略する。

なお、補助フィンの先端部の一部を前後方向に連続的に切り欠いた切り欠き部の具体例は、上述の実施の形態に限られない。例えば、補助フィンは、図８及び図９に示す切り欠き部１８６ｂ，１８８ｂを備えてもよい。

実施の形態２の変形例に係る補助フィン１５０ｂ，１５２ｂは、前後方向から見た場合に、断面がほぼ長方形である切り欠きを先端の中央に形成する切り欠き部１８２ｂ，１８４ｂを有する。本変形例に係る切り欠き部１８２ｂ，１８４ｂによって、補助フィン１５０ｂ，１５２ｂの先端部の両端近傍において上壁部４０又は下壁部４２との間の接触を維持しながら、補助フィン１５０ｂ，１５２ｂの先端部の中央部分と上壁部４０との間に小流路１８６ｂ，１８８ｂを形成することができる。

本変形例においても、実施の形態２と同様に、小流路１８６ｂ，１８８ｂに冷媒が流れることによって、安定した冷却性能を発揮することが可能になる。また、温度境界層によるヒートシンク１１０ｂの冷却性能への影響を限定することができ、その結果、ヒートシンク１１０ｂの冷却性能を向上させることが可能になる。

実施の形態３．

図１０に示すように、実施の形態３に係るヒートシンク２１０ａは、高さが異なる上部フィン２３２ａ及び下部フィン２３４ａと、上部フィン２３２ａ及び下部フィン２３４ａの高さの変化に応じて厚みが変化する仕切り板２３０ａと、上切り欠き部２８２ａを有する上部補助フィン２５０ａと、下切り欠き部２８４ａを有する下部補助フィン２５２ａとを備えており、その他の部位の構成は、実施の形態１に係るヒートシンク１０と概ね同様である。ここでは、本実施の形態に特徴的な上述の部位について説明し、実施の形態１に係るヒートシンク１０と同様の部位に関する説明は省略する。

本実施の形態のヒートシンク２１０ａに設けられた複数の上部フィン２３２ａ及び複数の下部フィン２３４ａは、それぞれ、互いに等しいフィン間隔で幅方向に並んでおり、図１０に示すように、幅方向（図１０の左右方向）に、中空角管２０の中央から両端の左壁部４４又は右壁部４６に近づくに従って、低くなっている。各フィン４４，４６の高さは、前後方向では一定である。

このように、上部及び下部フィン２３２ａ，２３４ａの高さを幅方向で変化させることによって、上部及び下部フィン２３２ａ，２３４ａ同士の間隔が狭くても、金型を破損することなく、上部及び下部フィン２３２ａ，２３４ａと中空角管２０とを一体に押出成形で製造することができる。

また、発熱体１２は上下の壁部４０，４２の幅方向の中央近傍に取り付けられるため、左壁部４６に近い左端上部フィン２３２ｂ又は左端上部２３４ｂ、及び右壁部４４に近い右端上部フィン２３２ｃ又は右端下部フィン２３４ｃへ伝わる熱量より、中央近傍の上部又は下部フィン２３２ａ，２３４ａへ伝わる熱量の方が多い。そのため、中央近傍の上部又は下部フィン２３２ａ，２３４ａによる放熱量が、ヒートシンク２１０ａの全体での冷却効率に大きく影響する。そのため、左壁部４６又は右壁部４４に近い左端の上部及び下部フィン２３２ｂ，２３４ｂ、又は右端の上部及び下部フィン２３２ｃ，２３４ｃの高さを低くしても、中央近傍に狭い間隔で高いフィン２３２ａ，２３４ａを設けることによって、ヒートシンク２１０ａの冷却効率を向上させることが可能になる。

また、水、エチレングリコール水溶液等の冷却性能の高い液体を冷媒に使用する場合、左壁部４６又は右壁部４４近いフィン２３２ｂ，２３４ｂ，２３２ｃ，２３４ｃでは伝熱量が少ないため、それらの基端近傍から先端にかけて冷却効果が著しく低下してしまい、先端近傍で放熱量が非常に小さくなる。従って、左壁部４６又は右壁部４４に近いフィン２３２ｂ，２３４ｂ，２３２ｃ，２３４ｃの高さを低くすることによる、ヒートシンク２１０ａの冷却効率への影響は小さい。

仕切り板２３０ａは、短い長さで幅方向に突き出した両端部の薄い平らな部分と、各上部フィン２３２ａの先端及び各下部フィン２３４ａの先端に当接するように、中央近傍から両端部の近傍へ向かって段階的に厚さを増す変形部分とを有し、実施の形態１と同様に、上部フィン２３２ａ及び各下部フィン２３４ａの間に圧入される。

平らな部分が中空角管２０の左壁部４６及び右壁部４４に当接することによって、仕切り板２３０ａは幅方向に固定され、上側流路２２６ａ及び下側流路２２８ａとは冷媒が漏れないように分離される。また、変形部分が上部フィン２３２ａ及び各下部フィン２３４ａに当接することによって、仕切り板２３０ａは高さ方向に固定されるとともに、仕切り板２３０ａの上下に形成される上側流路２２６ａ及び下側流路２２８ａはそれぞれ複数の流路に分離される。分離された上側流路２２６ａ及び下側流路２２８ａにおける冷媒の流速は、分離されていない場合よりも速くなる。それによって、ヒートシンク２１０ａの冷却性能を向上させることができる。

上部補助フィン２５０ａ及び下部補助フィン２５２ａは、仕切り板２３０ａの変形部分の両端部であって、切り欠き部２８２ａ，２８４ａは、実施の形態２と同様に、上部補助フィン２５０ａ及び下部補助フィン２５２ａのそれぞれの先端（上端）部の一部を前後方向に連続的に切り欠いた部分である。上部補助フィン２５０ａ及び下部補助フィン２５２ａは、実施の形態２に係る上部補助フィン１５０ａ及び下部補助フィン１５２ａと同様の効果を奏し、切り欠き部２８２ａ，２８４ａは、切り欠き部１８２ａ，１８４ａと同様の効果を奏する。

なお、実施の形態３では、仕切り板２３０ａの変形部分が、中央近傍から両端部の近傍へ向かって段階的に厚さを増すとしたが、仕切り板の変形部分は、各上部フィン２３２ａの先端及び各下部フィン２３４ａの先端に当接するように、中央近傍から両端部の近傍へ向かって厚さを増せばよい。例えば、図１１又は図１２に示すように、変形部分は、中央近傍から両端部の近傍へ向かって連続的に厚さを増してもよい。

図１１は、ヒートシンク２１０ｂの前方蓋体を取外した状態で正面から見た図を示しており、正面から見た場合に、仕切り板２３０ｂの変形部分が中央近傍から両端部の近傍へ向かって直線的に厚さを増す例を示す。また、図１２には、ヒートシンク２１０ｃの前方蓋体を取外した状態で正面から見た図を示しており、正面から見た場合に、仕切り板２３０ｃの変形部分が中央近傍から両端部の近傍へ向かって滑らかな曲線に沿って厚さを増す例を示す。

図１１及び図１２に示す変形例の場合も、実施の形態３の場合と同様に、仕切り板２３０ｂ，２３０ｃは、左壁部４６と、右壁部４４と、上部フィン２３２ａと、下部フィン２３４ａとによって固定される。

また、実施の形態３の場合と同様に、仕切り板２３０ｂ，２３０ｃによって、仕切り板２３０ｂ，２３０ｃの上下のそれぞれに、上部流路２２６ｂ，２２６ｃ及び下部流路２２８ｂ，２２８ｃが分離して形成される。上部流路２２６ｂ，２２６ｃ及び下部流路２２８ｂ，２２８ｃは、それぞれ、上部フィン２３２ａ及び下部フィン２３４ａによって、さらに流路に分離される。分離された上側流路２２６ｂ，２２６ｃ及び下側流路２２８ｂ，２２８ｃにおける冷媒の流速は、分離されていない場合よりも速くなる。それによって、ヒートシンク２１０ｂ，２１０ｃの冷却性能を向上させることができる。

なお、本実施の形態において、複数の上部フィン２３２ａ及び複数の下部フィン２３４ａは、それぞれ、中央近傍において最も高く左壁部４６又は右壁部４４に近づくに従って低くなることとしたが、左右のいずれかに偏った部分の上部フィン及び下部フィンの高さが最も高く、左壁部４６又は右壁部４４に近づくに従って低くなってもよい。好ましくは、発熱体の取付部分は、上部フィン及び下部フィンが最も高い部分の近傍である。これによっても、高いフィンで多くの熱を放散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とともに、金型の破損を抑えながら、中空角管とフィンとの一体的な押出形成が可能になる。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、実施の形態１から実施の形態３では、複数のフィン３２ａ，３４ａ（１３２ａ，１３４ａ，２３２ａ，２３４ａ）の間のフィン間隔が互いに等しく、かつ、左右の端間隔が等しく、かつ、上部フィン３２ａ（１３２ａ，２３２ａ）と下部フィン３４ａ（１３４ａ，２３４ａ）とが互いに上下に対向する位置に設けられる場合について説明したが、複数のフィン間隔のすべてが左右の端間隔のいずれよりも狭ければ、複数のフィン間隔は異なる幅方向の広さを含んでもよく、また、左右の端間隔が異なっていてもよく、また、上部フィンと下部フィンとは上下に対向する位置からずれたものを含んでもよい。

端間隔のいずれもが任意のフィン間隔よりも幅方向に広ければ、中空角管と複数のフィンとを押出形成で一体的に押出形成する場合に、金型のフィンを形成する部分に過剰な力が掛からない。そのため、金型を破損することなく、容易に製造することが可能になる。

本発明に係るヒートシンクは、ハイブリッドカー、家電製品、コンピュータ等に使用される半導体デバイス等の発熱体を冷却するために利用できる。

１０，１１０ａ，１１０ｂ，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ ヒートシンク
２０ 中空角管
２２ａ，２２ｂ 前方蓋体
２４ 後方蓋体
２６，２２６ａ，２２６ｂ，２２６ｃ 上側流路
２８，２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ 下側流路
３０，２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ 仕切り板
３２ａ，２３２ａ，２３２ｂ，２３２ｃ 上部フィン
３４ａ，２３４ａ，２３４ｂ，２３４ｃ 下部フィン
５０，１５０ａ，１５０ｂ，２５０ 上部補助フィン
５２，１５２ａ，１５２ｂ，２５２ 下部補助フィン
６２ 突出部
６４ 流入口
６６ 流出口
７２ 分流空間
７４ 合流空間
７６ 連通路
７８ ほぞ
８０ ほぞ穴
１８２ａ，１８２ｂ 上切り欠き部
１８４ａ，１８４ｂ 下切り欠き部

Claims (7)

1. 発熱体を冷却するためのヒートシンクであって、
   冷媒が内部を流れる本体と、
   上記本体の内部に上記冷媒の流路を形成する仕切り板と、
   上記本体の幅方向に並んで、上記流路に突き出す複数のフィンとを備え、
   上記複数のフィンのうち上記幅方向の端に位置する端フィンと上記本体との間隔は、上記フィン同士の間隔よりも広い
   ことを特徴とするヒートシンク。
2. 上記端フィンと上記本体との間に配置され、上記本体の内面に接する高さで、上記仕切り板に形成された補助フィンを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
3. 上記補助フィンの先端部の全てが、上記本体の内面に接する
   ことを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
4. 上記補助フィンの先端部は、上記本体の内面との間に小流路を形成する切り欠き部を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
5. 上記複数のフィンの高さは、上記発熱体が取り付けられる取付部分から離れるに従って低くなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のヒートシンク。
6. 上記複数のフィンの先端部は、仕切り板に当接する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のヒートシンク。
7. 上記本体の一端部に取り付けられる蓋体を備え、
   上記蓋体と上記仕切り板とは、それぞれ、互いに嵌り合う対応した形状を有した部位を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のヒートシンク。

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