JP5005356B2 - ヘリボーンタイプ液冷ヒートシンク - Google Patents

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本発明は、複数のヘリボーンタイプのインナーフィンを有するヒートシンクにおいて、その外表面にある一対のプレートまたはチューブの発熱体取付部における熱を、各インナーフィンおよび裏面側のプレート等に迅速に伝熱し得るヒートシンクに関する。
ヘリボーンタイプのヒートシンクとして、下記特許文献１に記載のものが知られている。これは内部に収納される一対のインナーフィンとして、夫々四周に枠部が形成されると共に、長手方向両端部に連通孔を有する。そして、枠内に網目状の突条が形成されている。さらに一対のインナーフィンは、その網目の各孔が整合しないように位置ずれして重ね合わされ、一対のインナーフィンの上側および下側にプレートを配置し、プレートの長手方向両端部に冷却液の出入口を設け、それを各インナーフィンの連通孔に連通されたものである。
特表平４−５０５０４６号公報
上記ヒートシンクは、発熱体の受熱面から各インナーフィンへの伝熱および、受熱面のインナーフィンに対する反対側の面への伝熱が充分ではない欠点があった。即ち、インナーフィンは多数の細い網目状のリブを有するが、発熱体に整合する位置のリブの面積が比較的小であるためインナーフィンへの伝熱が悪い欠点があった。
そこで本発明は、係る欠点を取り除き、発熱体から各インナーフィンへの伝熱を迅速に行えるもの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、幅方向の両縁に一対の平行で平坦な細長い縁部(1) が設けられ、両縁部(1) の間にその縁部に対して斜めに多数の細長い傾斜条部(2) が設けられ、各傾斜条部(2) 間にそれぞれスリット(3) が開口され、各傾斜条部(2) と前記縁部(1) とが面一に形成された少なくとも一対のインナーフィン(4) を有し、
一対の前記インナーフィン(4) はその傾斜条部(2) が互いに交差するように重ね合わされて、それらのインナーフィン(4) が一対のプレート(5) 間またはチューブ(6) 内に配置され、前記一対のプレート(5) 間または前記チューブ(6) 内に冷却液が流通し、それらの外面に発熱体(7) が接触固定されるヘリボーンタイプ液冷ヒートシンクにおいて、
前記各インナーフィン(4) は、一対の前記縁部(1) 間に、それらに平行な中心条部(10) が存在し、
前記発熱体(7) が前記プレート(5) またはチューブ(6) 外面に固定される取付部(8) に整合する位置で、それぞれの前記インナーフィン(4) に伝熱促進用の島部(9) が前記傾斜条部(2) または前記縁部(1) 或いは前記中心条部(10)に連結され且つ、それらと面一に設けられたことを特徴とするヘリボー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、
前記一対のインナーフィン(4) は同一形状に形成され、それらが互いに表裏または長手方向の前後を反対側に位置して重ね合わされたヘリボーンタイプ液冷ヒートシンクである。
本発明のヒートシンクは、発熱体７の取付部８に整合する位置でインナーフィン４に伝熱促進用の島部９が設けられたものであるから、発熱体７の熱が島部９を介して直接各インナーフィン４に伝熱されると共に、そのインナーフィンに対し取付部８の反対側におけるプレート５またはチューブ６に伝熱され、ヒートシンク各部における熱交換を促進し得る。それにより、熱交換性の高いヒートシンクとなり得る。
一例として、図２において、発熱体７で発熱した熱21はそれに隣接する上面のプレート５および島部９の積層体からなる伝熱柱18を通り、各インナーフィン４に迅速に伝熱されると共に、下面のプレート５に伝熱される。そして、各プレートおよびインナーフィン４と冷却液11との間に熱交換が行われるものである。
また、一対の前記縁部１間に、それらに平行な中心条部10が存在するから、その中心条部10を介して、熱が縁部１に平行な方向へも伝達される。
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要部分解斜視図である。また、図２はその組立て状態における横断面説明図であって、図３のII−II矢視断面図、図３は積層されたインナーフィン４の交差状態を示す平面図、図４はヒートシンクの縦断面図であって、図３のIV−IV矢視断面略図である。
このヒートシンクは、図１に示す如く複数のインナーフィン４（この例では４枚）と上下一対のプレート５との積層体からなる。各インナーフィン４は、四周に細長い縁部１が設けられると共に、その幅方向中間位置に中心条10が設けられ且つ、幅方向の両縁部１と中心条10とが多数の斜めに傾斜した細長い傾斜条部２で連結され、それら縁部１，中心条10，傾斜条部２が面一に形成されたものである。
そして、中心条10の適宜位置に円板状の島部９が一体に設けられている。この島部９の位置は、プレート５の外面に取付けられる発熱体７（図２）に整合する取付部８の位置に形成され、発熱体７以上の大きさである。なお、この島部９の形状は円形であるが、それを方形または矩形にすることもできる。さらに島部９は、縁部１に隣接して配置してもよい。
また、この例では各インナーフィン４は同一形状のものが用いられ、それらの互いに隣接する面が表裏逆向きに重ねあわされるものである。その結果、一対の隣接するインナーフィン４は、図３に示す如く夫々の傾斜条部２が互いに交差する。
なお、各インナーフィン４の長手方向両端位置には、傾斜条部２が存在しないタンク部19が設けられている。また、この例では、下側のプレート５の長手方向両端には開口12が設けられ、そこに入口パイプ13，出口パイプ14（図４参照）が接続されている。
このようにしてなる複数のインナーフィン４，一対のプレート５間は、互いに一体的にろう付け固定される。そして各インナーフィン４の島部９は互いに整合し、全体として厚み方向に伝熱柱18を形成する。そして、その伝熱柱18に整合するプレート５の取付部８に発熱体７が接合される。この例では、発熱体７の基部16とセラミック15の絶縁板とがろう付けまたはハンダ付け接合され、セラミック15とプレート５とが熱応力吸収プレート17を介して一体的にろう付け固定されている。
なお、この熱応力吸収プレート17は複数の図示しない弧状スリットが同心円上に配置され、セラミック15とプレート５との熱膨張差を熱応力吸収プレート17の変形により吸収するものである。そして図４において、液冷ヒートシンク20の入口パイプ13から冷却液11が流入し、各インナーフィン４のタンク部19から互いに交差する傾斜条部２間を上下方向に蛇行して迂回しながら、各インナーフィン４の他方のタンク部19より出口パイプ14に導かれ、その出口パイプ14から図示しない冷却液11の冷却用熱交換器を通過し、再び入口パイプ13に循環される。
そして図２において、発熱体７で発熱した熱21はそれに隣接する上面のプレート５および島部９の積層体からなる伝熱柱18を通り、各インナーフィン４に迅速に伝熱されると共に、下面のプレート５に伝熱される。そして、各プレートおよびインナーフィン４と冷却液11との間に熱交換が行われるものである。
（変形例）
次に、図５は上下一対のインナーフィン４の傾斜条部２が平面山形に形成されてなり、その傾斜条部２の適宜位置に島部９が設けられている。このような同一形状の一対のインナーフィン４を長手方向に前後反転し、各傾斜条部２が互いに交差するように交互に配置したものである。
次に、図６は本発明のヒートシンクの他の例であり、この例は夫々のインナーフィン４の長手方向両端部が開放され、一対のインナーフィン４がチューブ６に嵌入し、各接触部間が一体にろう付け固定されるものである。そしてインナーフィン４の島部９に整合する位置で、チューブ６の取付部８に発熱体７が接合固定されるものである。
本発明の液冷ヒートシンクの要部分解斜視図。 同組立て状態を示す横断面図であって、図３のII−II矢視における断面図。 同ヒートシンクに用いられるインナーフィン４の積層体を示す平面図。
同ヒートシンクの縦断面図であって、図３のIV−IV矢視における断面図。 本発明の他のヒートシンクにおけるインナーフィン４の積層状態を示す要部平面図。 本発明のさらに他のヒートシンクの要部分解斜視図。
符号の説明
１ 縁部
２ 傾斜条部
３ スリット
４ インナーフィン
５ プレート
６ チューブ
７ 発熱体
８ 取付部
９ 島部
10 中心条
11 冷却液
12 開口
13 入口パイプ
14 出口パイプ
15 セラミック
16 基部
17 熱応力吸収プレート
18 伝熱柱
19 タンク部
20 液冷ヒートシンク
21 熱

Claims (2)

  1. 幅方向の両縁に一対の平行で平坦な細長い縁部(1) が設けられ、両縁部(1) の間にその縁部に対して斜めに多数の細長い傾斜条部(2) が設けられ、各傾斜条部(2) 間にそれぞれスリット(3) が開口され、各傾斜条部(2) と前記縁部(1) とが面一に形成された少なくとも一対のインナーフィン(4) を有し、
    一対の前記インナーフィン(4) はその傾斜条部(2) が互いに交差するように重ね合わされて、それらのインナーフィン(4) が一対のプレート(5) 間またはチューブ(6) 内に配置され、前記一対のプレート(5) 間または前記チューブ(6) 内に冷却液が流通し、それらの外面に発熱体(7) が接触固定されるヘリボーンタイプ液冷ヒートシンクにおいて、
    前記各インナーフィン(4) は、一対の前記縁部(1) 間に、それらに平行な中心条部(10) が存在し、
    前記発熱体(7) が前記プレート(5) またはチューブ(6) 外面に固定される取付部(8) に整合する位置で、それぞれの前記インナーフィン(4) に伝熱促進用の島部(9) が前記傾斜条部(2) または前記縁部(1) 或いは前記中心条部(10)に連結され且つ、それらと面一に設けられたことを特徴とするヘリボーンタイプ液冷ヒートシンク。
  2. 請求項１において、
    前記一対のインナーフィン(4) は同一形状に形成され、それらが互いに表裏または長手方向の前後を反対側に位置して重ね合わされたヘリボーンタイプ液冷ヒートシンク。
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