JP4777264B2 - フィンタイプ液冷ヒートシンク - Google Patents

Description

本発明は、サイリスタや各種電力用コンデンサ等を取付けて冷却する液冷ヒートシンクに関し、そのヒートシンク本体の内部にインナーフィンを設けたものに関する。

本出願人は、既に下記特許文献１に示すフィンタイプ液冷ヒートシンクを提案している。このヒートシンクのインナーフィンは、帯状金属板を波形に曲折したものである。このようなインナーフィンを有するヒートシンクの性能を向上させるためには、インナーフィンのフィンピッチを小さくし、その波の振幅を大きくしてインナーフィンの伝熱面積を拡大する方法や、インナーフィンの板厚を厚くしてフィン効率を上げる方法或いは、フィン表面に凹凸やルーバ等を加工して熱伝達率を向上させる方法が一般的である。

特開２００５−１２３２６０号公報

しかしながら、フィンの伝熱面積を拡大する方法はコスト上昇をまねく欠点がある。
また、フィンの表面にルーバ等を加工する場合、通常波の立ち上がり面および立ち下がり面に形成するため、偏平な流路の高さ方向の攪拌効果が少なく、その偏平流路の平坦面に設けられる受熱面直下の乱流効果は期待できず、ヒートシンクの性能向上にはつながらない欠点があった。
そこで本発明は、係る問題点を取り除いたヒートシンクを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、偏平な冷却液流通路(1) を有するヒートシンク本体(2) に、インナーフィン(3) が内装され、その本体(2) の外周の平坦な取付面(4) に発熱体(5) が接触固定されるフィンタイプ液冷ヒートシンクにおいて、
前記インナーフィン(3) は、矩形波状に曲折形成され、その波の山部(3a)が冷却液(6)の前記流通路(1) に沿って、前記取付面(4) の裏面側に接触固定され、その波の谷部(3b)に多数の切り起こし部(7) がその流通路(1) に沿って互いに離間して配置されると共に、
その各切り起こし部(7) は、その付根(7a)が前記冷却液(6)の上流側に位置し、先端(7b)が下流側で且つ前記取付面(4) の裏面側に向かって傾斜して配置されたフィンタイプ液冷ヒートシンクである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記発熱体(5)を接触固定する位置のみに、前記インナーフィン(3) の前記切り起こし部(7) が形成されたフィンタイプ液冷ヒートシンクである。
請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
前記切り起こし部(7) が存在しない部分のフィンピッチを、それが存在する部分のフィンピッチより小としたフィンタイプ液冷ヒートシンクである。
請求項４に記載の本発明は、請求項１において、
前記インナーフィン(3) は、その谷部(3b)の幅が山部(3a)の幅より大に形成されたフィンタイプ液冷ヒートシンクである。

本発明のフィンタイプ液冷ヒートシンクは、そのインナーフィン３の谷部3bに設けた多数の切り起こし部７が夫々傾斜し、その付根7aが冷却液６の上流側に位置し、先端7bが下流側で且つ取付面４の裏面側に向かって傾斜して配置されたから、冷却液６は切り起こし部７の傾斜面に沿って案内され、取付面４の裏面側に衝突するように導かれるので、取付面４の裏面側に近い冷却液６が効果的に攪拌され、発熱体５の冷却効果が高くなる。

上記構成において、発熱体５を接触固定する位置のみにインナーフィン３の切り起こし部７を形成することができる。この場合には、発熱体５の接触固定された位置を集中的に冷却することができる。
上記構成において、切り起こし部７が存在しない部分のピッチを、それが存在する部分よりも小とすることができる。それにより、発熱体５の接触固定された場所以外において、放熱面積を増大させ全体として熱交換を促進させる効果がある。

上記構成において、インナーフィン３の谷部3bの幅を山部3aの幅より大に形成することができる。この場合には、谷部3bに設ける切り起こし部７の幅を広くして、取付面４の裏面側の冷却液６の乱流効果を大とし、切り起こし部７の存在しない山部3aの伝熱面積を大として熱交換を促進し得る。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明のヒートシンクの縦断面図であって、図２のＩ−Ｉ矢視断面図、図２は同ヒートシンクの横断面図、図３は同ヒートシンクに用いられるインナーフィン３の斜視略図である。
このヒートシンクは、細長い皿状に形成された第１プレート８と、その開口を被嵌する第２プレート９とによりヒートシンク本体２を構成する。そしてそのヒートシンク本体２内にインナーフィン３が内装され、第２プレート９の外面である平坦な取付面４に発熱体５がろう付けまたはハンダ付け等の手段により接合される。

なお、取付面４の表面に図示しない金属製の熱応力吸収プレートおよびセラミック板を介してサイリスタや各種電力用コンデンサ等の電子部品が取付けられる場合がある。
第１プレート８の長手方向両端には一対の出入口が開口し、夫々に入口パイプ10，出口パイプ11の一端が接続されている。

このようなヒートシンクにおいて本発明の特徴とするところは、そのインナーフィン３の形状および冷却液６の流通方向である。
インナーフィン３は、図３に示す如く、帯状金属板が矩形波状に曲折され、その谷部3bに多数の切り起こし部７が、その長手方向に互いに離間して配置されている。この切り起こし部７は、谷部3bの平面に対して傾斜してなる。そして、そのインナーフィン３がヒートシンク本体２に内装されて、冷却液６が図１の矢印方向に流通する。すると、その流通方向において切り起こし部７の付根7aがその上流側に位置し、先端7bが下流側に位置する。そして付根7aは、取付面４の裏面側に近づくように位置する。

なお、この例では切り起こし部７は図３に示す如く、付根7aの幅よりも先端7bの幅の方が長く、逆台形状に形成されている。そして、入口パイプ10から流入した冷却液６はヒートシンク本体２の一方側から他方側に流通し、出口パイプ11から流出して、図示しない冷却液６の冷却用熱交換器との間を循環する。
図１において、入口パイプ10から流入した冷却液６は、切り起こし部７の斜面に案内され、矢印の如く取付面４の裏面側に衝突するように導かれ、取付面４の裏面側の冷却液６の攪拌を促進する。それにより、発熱体５と冷却液６との熱伝達を促進する。
なお、インナーフィン３の山部3aは第２プレート９の内面にろう付け固定され、谷部3bは第１プレート８の内面にろう付け固定されている。

（変形例）
次に、図４は本発明の第２の実施の形態を示す横断面図であって、この例が図２のそれと異なる点は、インナーフィン３の谷部3bの幅が山部3aのそれよりも広く形成されている点である。それにより、切り起こし部７の幅をより広くして、取付面４の下面側の冷却液６の攪拌効果を促進させるものである。それと共に、切り起こし部７の存在しない山部3a部分の放熱面積を増大させ、全体として熱交換を促進させるものである。

次に、図５はさらに本発明の他の例を示す横断面図であって、この例が図４のそれと異なる点は、発熱体５の存在する位置の直下のみに切り起こし部７が形成された点および、切り起こし部７が存在しない部分ではフィンピッチが小さくされた点である。
発熱体５の直下のみ、冷却液６の攪拌効果を増大させ、発熱体５の放熱効果を促進させる。それと共に、他の部分においてはインナーフィン３の伝熱面積を増大させ、全体として熱交換を促進させるものである。

本発明のヒートシンクの縦断面図であって、図２のＩ−Ｉ矢視断面図。 同ヒートシンクの横断面図であって、図２のII−II矢視断面図。 同ヒートシンクに用いられるインナーフィン３の斜視略図。 同ヒートシンクの他の例を示す横断面図。 同ヒートシンクのさらに他の例を示す横断面図。

符号の説明

１ 流通路
２ ヒートシンク本体
３ インナーフィン
3a 山部
3b 谷部
４ 取付面
５ 発熱体
６ 冷却液

７ 切り起こし部
7a 付根
7b 先端
８ 第１プレート
９ 第２プレート
10 入口パイプ
11 出口パイプ
12 フィンタイプ液冷ヒートシンク

Claims (4)

1. 偏平な冷却液流通路(1) を有するヒートシンク本体(2) に、インナーフィン(3) が内装され、その本体(2) の外周の平坦な取付面(4) に発熱体(5) が接触固定されるフィンタイプ液冷ヒートシンクにおいて、
   前記インナーフィン(3) は、矩形波状に曲折形成され、その波の山部(3a)が冷却液(6)の前記流通路(1) に沿って、前記取付面(4) の裏面側に接触固定され、その波の谷部(3b)に多数の切り起こし部(7) がその流通路(1) に沿って互いに離間して配置されると共に、
   その各切り起こし部(7) は、その付根(7a)が前記冷却液(6)の上流側に位置し、先端(7b)が下流側で且つ前記取付面(4) の裏面側に向かって傾斜して配置されたフィンタイプ液冷ヒートシンク。
2. 請求項１において、
   前記発熱体(5)を接触固定する位置のみに、前記インナーフィン(3) の前記切り起こし部(7) が形成されたフィンタイプ液冷ヒートシンク。
3. 請求項２において、
   前記切り起こし部(7) が存在しない部分のフィンピッチを、それが存在する部分のフィンピッチより小としたフィンタイプ液冷ヒートシンク。
4. 請求項１において、
   前記インナーフィン(3) は、その谷部(3b)の幅が山部(3a)の幅より大に形成されたフィンタイプ液冷ヒートシンク。

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