JP2012104592A

JP2012104592A - ヒートシンク

Info

Publication number: JP2012104592A
Application number: JP2010250898A
Authority: JP
Inventors: Kanichi Okumura; 貫一奥村; Hirosuke Igarashi; 啓輔五十嵐
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-05-31

Abstract

【課題】アルミダイキャストの成形によるヒートシンクにおいて、製造上及び組み付け時に問題がなく且つ放熱効率が高い廉価な構造を提供することにある。
【解決手段】発熱体からの熱を受熱する受熱面１０を有する受熱部２から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された複数の第１の放熱フィン３からなる第１の放熱部４と、複数の第１の放熱フィン３の夫々の先端部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された複数の第２の放熱フィン５からなる第２の放熱部６と、複数の第１の放熱フィン３の夫々に第１の放熱フィン３の厚み方向と直交する平面方向で且つ受熱部２に沿う方向に延びる、所定の間隔で互いに平行に並設された複数の貫通孔８を備えた構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートシンクに関するものであり、詳しくは、車両用灯具の光源による発熱を効率よく放熱できる比較的大型のヒートシンクに関する。

従来、この種のヒートシンクとしては、例えば、図８に示す車両用灯具に使用されている構造のものがある。

そのヒートシンク部材８０は、アルミダイキャスト製からなり、光源、リフレクタ８２及び投影レンズ８３を集約的に配置する基台を兼ねると共に、光源の取付面８５とリフレクタ８２の取付面８６を形成しており、下面から背面に亘って複数の放熱フィン８７が車幅方向に適宜等間隔に列設された構造とされるものである。

これにより、光源からの発熱は一部が直接ヒートシンク部材８０に伝導され、一部はリフレクタ８２を経てヒートシンク部材８０に伝導され、一部はレンズホルダー８８を経てヒートシンク部材８０に伝導される。そして、ヒートシンク部材８０に伝導された熱は主に複数個の放熱フィン８７を介して放熱される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−８００７５号公報

ところで、放熱フィン部８９は総表面積によって放熱効率が決まる。そのため、放熱効率を高めるためには、各放熱フィン８７の厚みを薄く且つ隣り合う放熱フィン８７同士の間隔を狭くすることが効果的である。

その場合、アルミダイキャスト製の放熱フィン８７は、各放熱フィン８７が立ち上がる本体部９０からの長さ及び幅に対して、厚みが所定の厚みよりも薄い場合あるいは隣り合う放熱フィン８７同士の間隔が所定の間隔よりも狭い場合は、製造上、金型の強度が弱くなり破損、変形する可能性があると共に、成形時に材料の流れが悪いために充填不足により完全な放熱フィンを形成できない可能性がある。

そこで、本体部に、ろう付け接合によって極めて薄い放熱フィンを極めて狭い間隔で配設して放熱フィンの個数を増やすことにより放熱効率を高めることが考えられるが、薄い放熱フィンを個数を多く配設すると各放熱フィン自体の強度が弱くなり、組み付け時に変形や破損を生じる恐れがある。また、組み立て工数が多く、生産効率の低下により製造コストを上昇させることにもなる。

そこで、本発明は上記問題に鑑みて創案なされたもので、その目的とするところは、アルミダイキャストの成形によるヒートシンクにおいて、製造上及び組み立て上に問題がなく且つ放熱性能が良好で放熱効率が高い廉価な構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載された発明は、発熱体からの熱を受熱する受熱部と、前記受熱部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された板状の複数の第１の放熱フィンからなる第１の放熱部を有し、前記複数の第１の放熱フィンの夫々には、厚み部分に、該厚み部分を前記第１の放熱フィンの厚み方向と直交する平面方向で且つ前記受熱部に沿う方向に延びて貫通する複数の貫通孔が所定の間隔で互いに平行に並設されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記貫通孔を除く少なくとも前記受熱部と前記第１の放熱部は、アルミダイキャストにより一体に成形されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載された発明は、請求項１において、前記複数の第１の放熱フィンの夫々の先端部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された板状の複数の第２の放熱フィンからなる第２の放熱部を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載された発明は、請求項３において、前記貫通孔を除く少なくとも前記受熱部と前記第１の放熱部と前記第２の放熱部は、アルミダイキャストにより一体に成形されていることを特徴とするものである。

本発明のアルミダイキャストの成形によるヒートシンクの構成を、発熱体からの熱を受熱する受熱部と、受熱部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された複数の第１の放熱フィンからなる第１の放熱部と、複数の第１の放熱フィンの夫々の先端部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された複数の第２の放熱フィンからなる第２の放熱部と、複数の第１の放熱フィンの夫々に第１の放熱フィンの厚み方向と直交する平面方向で且つ受熱部に沿う方向に延びる、所定の間隔で互いに平行に並設された複数の貫通孔を備えた構成とした。

そのため、第１の放熱フィンの側面と第２の放熱フィンの側面と貫通孔の内側面の面積の総和は、従来のアルミダイキャストの成形によるヒートシンクの表面積よりも大きくなり、放熱性能の向上が図られて放熱効率が高まった。

これにより、発熱体の温度上昇が抑制されて、発熱体が搭載された装置全体の信頼性の向上に寄与するものとなった。また、従来の構成のヒートシンクの放熱性能と同等の放熱性能を得るには、ヒートシンク全体の寸法を従来のヒートシンクよりも大幅に小さくできる。その結果、発熱体及びヒートシンクが搭載された装置全体の小型化及び軽量化が実現できた。

本発明の実施形態に係わるヒートシンクの上面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。比較例の上面図である。比較例の側面図である。実施例の上面図である。実施例の側面図である。他の実施形態の上面図である。従来例の説明図である。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図７を参照しながら、詳細に説明する（同一部分については同じ符号を付す）。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限られるものではない。

図１は本発明の実施形態に係わるヒートシンクの上面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態のヒートシンク１は、発熱体からの熱を受熱する受熱面１０を有する略平板ブロック状の受熱部２と、受熱部２から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された厚板状の複数の第１の放熱フィン３からなる第１の放熱部４を備えている。

更に、複数の第１の放熱フィン３の夫々の先端部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された薄板状の複数の第２の放熱フィン５からなる第２の放熱部６を備えている。

そして、夫々の第１の放熱フィン３は、厚み部分７に、該厚み部分７を第１の放熱フィン３の厚み方向と直交する平面方向で且つ受熱部２に沿う方向に延びて貫通する複数の貫通孔８が所定の間隔で互いに平行に並設されている。

そこで、発熱体から直接或いは伝熱経路を経てヒートシンク１の受熱面１０に伝導された熱は、受熱部２内を伝導されて第１の放熱部４の夫々の第１の放熱フィン３に移動し、第１の放熱フィン３内を第２の放熱部６の夫々の第２の放熱フィン５の方向に伝導される。

このとき、夫々の第１の放熱フィン３内を伝導中の熱は、その一部がその側面３ａから外部に放散されると同時に夫々の貫通孔８の内側面８ａから外部に放散される。

そして、第１の放熱フィン３の側面３ａ及び貫通孔８の内側面８ａのいずれにおいても放散されなかった熱は、第２の放熱部６の夫々の第２の放熱フィン５に移動し、第２の放熱フィン５内を伝導されてその側面５ａから外部に放散される。

このように、ヒートシンク１の受熱面１０で受熱された熱は、複数の第１の放熱フィン３の夫々の側面３ａ及び第１の放熱フィン３の夫々に設けられた複数の貫通孔８の内側面８ａで放散されると共に、複数の第２の放熱フィン５の夫々の側面５ａでも放散される。

その結果、上記構成のヒートシンク１は、優れた放熱性能により高い放熱効率を有するものであり、それにより発熱体の温度上昇を抑制して信頼性の向上に寄与するものである。

なお、複数の第１の放熱フィン３は必ずしも全てが同一の長さである必要はなく、ヒートシンク１が配置されるスペースに基づいて適宜適当な長さに設定される。また、複数の第２の放熱フィン５についても同様に、必ずしも全てが同一の長さである必要はなく、ヒートシンク１が配置されるスペースに基づいて適宜適当な長さに設定される

次に、従来の構成からなるヒートシンク（比較例）と上記の構成からなる実施形態のヒートシンク（実施例）との放熱性能の比較を下記に記す。具体的には、ヒートシンクの放熱性能は熱を放散する面の総面積に大きく依存するため、その総面積を比較することにより放熱性能の違いを把握するものである。

まず、全体の寸法を、長さＬ＝５８ｍｍ、幅Ｗ＝６４ｍｍ、高さＨ＝８０ｍｍとし、比較例のヒートシンク２０を図３（上面図）及び図４（側面図）に示すように、平行に並設された７つの放熱フィン２１で構成した。これは、長さを５８ｍｍとした放熱フィンをアルミダイキャストで成形する場合の、金型の強度や充填材料の流れ等を考慮した現実的な構成である。

そして、１つの放熱フィン２１は長さＬ＝５８ｍｍ、高さＨ＝８０ｍｍであり、各放熱フィン２１の側面の片面の面積ｓ１はｓ１＝５８ｍｍ×８０ｍｍ＝４６４０ｍｍ^２となる。そこで、比較例の熱放散に係わる面の総面積Ｓ１は放熱フィン２１の側面が１４面あるので、Ｓ１＝ｓ１×１４＝４６４０ｍｍ^２×１４＝６４９６０ｍｍ^２となる。

一方、実施例のヒートシンク１は、図５（上面図）及び図６（側面図）に示すように、第１の放熱部４は４つの第１の放熱フィン３からなり、各放熱フィン３の側面の片面の面積ｓ２_１はｓ２_１＝２５ｍｍ（Ｌ）×８０ｍｍ（Ｈ）＝２０００ｍｍ^２となる。そこで、第１の放熱フィン３の側面の総面積ｓ２（１）は放熱フィン３の側面が全部で８面あるので、ｓ２（１）＝ｓ２_１×８＝２０００ｍｍ^２×８＝１６０００ｍｍ^２となる。

また、第２の放熱部６は８つの第２の放熱フィン５からなり、各放熱フィン５の側面の片面の面積ｓ２_２はｓ２_２＝３３ｍｍ（Ｌ）×８０ｍｍ（Ｈ）＝２６４０ｍｍ^２となる。そこで、第２の放熱フィン５の側面の総面積ｓ２（２）は放熱フィン５の側面が全部で１６面あるので、ｓ２（２）＝ｓ２_１×１６＝２６４０ｍｍ^２×１６＝４２２４０ｍｍ^２となる。

更に、各第１の放熱フィン３には直径Ｄが８ｍｍで長さＨが８０ｍｍの貫通孔８が３個設けられており、各貫通孔８の内側面８ａの面積ｓ２_３はｓ２_３＝８×π×８０＝２０１０ｍｍ_２となる。そこで、貫通孔８の内側面８ａの総面積ｓ２（３）は貫通孔８が全部で１２個あるので、ｓ２（３）＝ｓ２_３×１２＝２０１０ｍｍ^２×１２＝２４１２０ｍｍ^２となる。

そこで、実施例の熱放散に係わる面の総面積Ｓ２はＳ２＝ｓ２（１）＋ｓ２（２）＋ｓ２（３）＝１６０００ｍｍ^２＋４２２４０ｍｍ^２＋２４１２０ｍｍ^２＝８２３６０ｍｍ^２となる。

以上より、比較例のヒートシンクの総面積Ｓ１＝６４９６０ｍｍ^２と実施例のヒートシンクの総面積Ｓ２＝８２３６０ｍｍ^２を比較すると、実施例は比較例に対して８２３６０ｍｍ^２／６４９６０ｍｍ^２≒１．２６倍、およそ２６％熱放散に係わる面積が大きいことがわかる。つまり、実施例のヒートシンクは比較例のヒートシンクに対して放熱性能が改善されて放熱効率が約２６％向上し、極めて優れた放熱性能を発揮するものとなる。

このような、放熱性能が良好な構成からなるヒートシンクを用いて放熱効率を高めることにより、発熱体の温度上昇が大幅に抑制されて、発熱体が搭載された装置全体の信頼性を高めることができる。

また、従来の構成のヒートシンクの放熱性能と同等の放熱性能を得るには、ヒートシンク全体の寸法を従来のヒートシンクよりも大幅に小さくできる。その結果、発熱体及びヒートシンクが搭載された装置全体の大幅な小型化及び軽量化が実現できる。

なお、他の実施形態として、図７のような構成のヒートシンク３０も考えられる。これは、上述した実施形態のヒートシンクから第２の放熱部を削除して第１の放熱部のみで構成したものである。

この場合、複数（本実施形態では４つ）の放熱フィン３１の夫々に複数（本実施形態では３つ）の貫通孔３２が設けられており、この放熱フィン３１の側面３１ａと貫通孔３２の内側面３２ａとで熱を放散する面の総面積の拡大を図ったものである。

ヒートシンクをこのよう構成にすることによっても、従来の構成のヒートシンクよりも熱を放散する面の総面積を拡大することができ、放熱性能を改善して放熱効率を向上させることが可能となる。

なお、複数の放熱フィン３１は必ずしも全てが同一の長さである必要はなく、ヒートシンク３０が配置されるスペースに基づいて適宜適当な長さに設定される。

１… ヒートシンク
２… 受熱部
３… 第１の放熱フィン
３ａ… 側面
４… 第１の放熱部
５… 第２の放熱フィン
５ａ… 側面
６… 第２の放熱部
７… 厚み部分
８… 貫通孔
８ａ… 内側面
１０… 受熱面
２０… ヒートシンク
２１… 放熱フィン
３０… ヒートシンク
３１… 放熱フィン
３１ａ… 側面
３２… 貫通孔
３２ａ… 内側面

Claims

発熱体からの熱を受熱する受熱部と、
前記受熱部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された板状の複数の第１の放熱フィンからなる第１の放熱部を有し、
前記複数の第１の放熱フィンの夫々には、厚み部分に、該厚み部分を前記第１の放熱フィンの厚み方向と直交する平面方向で且つ前記受熱部に沿う方向に延びて貫通する複数の貫通孔が所定の間隔で互いに平行に並設されていることを特徴とするヒートシンクの構造。
前記貫通孔を除く少なくとも前記受熱部と前記第１の放熱部は、アルミダイキャストにより一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクの構造。
前記複数の第１の放熱フィンの夫々の先端部から立ち上がり、所定の間隔で互いに平行に並設された板状の複数の第２の放熱フィンからなる第２の放熱部を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンクの構造。
前記貫通孔を除く少なくとも前記受熱部と前記第１の放熱部と前記第２の放熱部は、アルミダイキャストにより一体に成形されていることを特徴とする請求項３に記載のヒートシンクの構造。