JP5285097B2 - ヒートシンク - Google Patents
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Description
本発明は、種々の発熱源の放熱用として適用可能であり、特に半導体素子の放熱用として好適なヒートシンクに関する。
従来、半導体素子などのような発熱源の放熱用としてヒートシンクが広く使用されており、近年、急速に普及しつつある発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明器具にも使用されている。ＬＥＤは、（i）発光時の発熱によって発光効率が低下しやすい、（ii）ＬＥＤ自体の温度が高くなりすぎると破損しやすい、（iii）ＬＥＤの表面に設けられる封止樹脂も高温に弱く、封止樹脂が熱で劣化すると光透過度が低下する、などの問題があるため、発熱対策が特に重要である。
従来のダウンライトやスポットライト用照明の発光面は円形が主流であり、ＬＥＤに置き換えた場合も同様に円形が多く、このため使われる放熱用ヒートシンクも円筒形が多いが、ダウンライトやスポットライトの高輝度化に伴い、ヒートシンクの大型化が進んでいる。（例えば、特許文献１）
従来のダウンライトやスポットライト用照明の発光面は円形が主流であり、ＬＥＤに置き換えた場合も同様に円形が多く、このため使われる放熱用ヒートシンクも円筒形が多いが、ダウンライトやスポットライトの高輝度化に伴い、ヒートシンクの大型化が進んでいる。（例えば、特許文献１）
一般にヒートシンクはアルミ合金などを素材とし、押出し成形法やダイカスト法で製造されるが、ダイカスト法で製造されるヒートシンクは、（i）ダイカスト内部に放熱特性を阻害する鬆が生じやすい、（ii）フィンを薄くできないので軽量化が難しい、（iii）フィン高さを高くできないため特性が悪い、などの問題がある。これに対して、押出し成形法で製造されるヒートシンクは、内部に鬆が生じることがなく、また、ダイカストよりも薄肉・軽量化が可能であるとともに、フィンを高くできるなどの利点がある。
ＬＥＤを使用したダウンライトやスポットライトなどのヒートシンクには、自然対流により放熱を行うタイプのものが用いられるが、その基本構造としては、内部にコードを通したりするための筒状の中央ベース部と、この中央ベース部の外面側に突設される複数のフィンからなるものが好ましい。このようなヒートシンクに要求される基本性能としては、（i）自然対流による放熱に最適な形態とフィンピッチの設計が可能であること、（ii）軽量で且つ低コストに製造できること、（iii）熱の放射率が高いこと、などが挙げられる。
しかし、上記のような構造のヒートシンクを押出し成形法で一体的に製造する場合、以下のような課題があり、特に比較的大型のヒートシンクを製造する場合に大きな問題となる。
（a）押出し成形時の自重を支えるために、中央ベース部やフィンの一部を厚くして強度を高める必要があり、これに伴い押出しのバランスをとるために他の部位の厚さも大きくする必要があり、これらの結果、ヒートシンクが重量化するとともに、材料コストも高くなる。
（b）金型強度を高める必要があり、このため放熱設計上の制限事項が増える。例えば、フィンピッチを狭くできず、放熱に適した最適なフィンピッチの設計ができなくなる。
（a）押出し成形時の自重を支えるために、中央ベース部やフィンの一部を厚くして強度を高める必要があり、これに伴い押出しのバランスをとるために他の部位の厚さも大きくする必要があり、これらの結果、ヒートシンクが重量化するとともに、材料コストも高くなる。
（b）金型強度を高める必要があり、このため放熱設計上の制限事項が増える。例えば、フィンピッチを狭くできず、放熱に適した最適なフィンピッチの設計ができなくなる。
（c）筒状の中央ベース部とその外面側に突設される複数のフィンからなるような押出し材は、金型を作るのが非常に難しく、また押出し技術の難易度も高い。このような面からも設計の自由度が小さく、中央ベース部やフィンの厚さを小さくできない、複雑な形状にできない、フィンピッチを最適化できない、などの問題がある。また同様の理由から、金型コストや表面処理コストが高くなる。
（d）重く且つ大きいため、作業効率（加工・移動等）が悪く、また、自重により疵や打痕がつき易い。
（e）通常、ヒートシンクには熱の放射率を高めるためにアルマイトなどの表面処理が施されるが、筒状の中央ベース部の内部は狭い空洞であるため、その内面に表面処理が付きにくい。
（f）筒状の中央ベース部の内部は狭い空洞であるため、その空洞部分にＬＥＤなどの電源を設置しようとしても、空洞部分の内側面へのネジ止め作業ができない等の作業上の制約から電源をうまく設置することができない。このため板金に電源を固定し、この板金をヒートシンクに固定することで、電源を設置するしかない。また、他の部品の設置についても同様である。
（d）重く且つ大きいため、作業効率（加工・移動等）が悪く、また、自重により疵や打痕がつき易い。
（e）通常、ヒートシンクには熱の放射率を高めるためにアルマイトなどの表面処理が施されるが、筒状の中央ベース部の内部は狭い空洞であるため、その内面に表面処理が付きにくい。
（f）筒状の中央ベース部の内部は狭い空洞であるため、その空洞部分にＬＥＤなどの電源を設置しようとしても、空洞部分の内側面へのネジ止め作業ができない等の作業上の制約から電源をうまく設置することができない。このため板金に電源を固定し、この板金をヒートシンクに固定することで、電源を設置するしかない。また、他の部品の設置についても同様である。
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、（i）設計の自由度が高く、自然対流による放熱に最適な形態とフィンピッチの設計が可能である、（ii）軽量で且つ低コストに製造できる、（iii）取り扱いが容易で作業効率が良く、疵や打痕がつきにくい、（iv）放熱量を大きくできる、（v）内部に電源などの部品を容易に設置することができる、といった性能・特性を備えたヒートシンクを提供することにある。
上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［1］筒状の中央ベース部（Ａ）と、この中央ベース部（Ａ）の外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィン（Ｂ）を有するヒートシンクであって、
同一形状の複数の構成部材（ｘ）が環状に連結されることにより構成され、
各構成部材（ｘ）は、中央ベース部（Ａ）の一部を構成するベース部（ａ）と、このベース部（ａ）に突設される複数のフィン（ｂ）と、ベース部（ａ）に形成され、他の構成部材（ｘ）の連結手段構成部（ｃ）と連結される連結手段構成部（ｃ）を有し、
各構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）のうちの一部のフィン（ｂ）は、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなり、
複数の構成部材（ｘ）は、隣接する構成部材（ｘ）のベース部（ａ）間で連結手段構成部（ｃ）を連結させることにより、環状に連結されるとともに、
複数の構成部材（ｘ）が環状に連結された状態で、連結された連結手段構成部（ｃ）を部分的に塑性変形させて連結手段構成部（ｃ）どうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とするヒートシンク。
［1］筒状の中央ベース部（Ａ）と、この中央ベース部（Ａ）の外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィン（Ｂ）を有するヒートシンクであって、
同一形状の複数の構成部材（ｘ）が環状に連結されることにより構成され、
各構成部材（ｘ）は、中央ベース部（Ａ）の一部を構成するベース部（ａ）と、このベース部（ａ）に突設される複数のフィン（ｂ）と、ベース部（ａ）に形成され、他の構成部材（ｘ）の連結手段構成部（ｃ）と連結される連結手段構成部（ｃ）を有し、
各構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）のうちの一部のフィン（ｂ）は、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなり、
複数の構成部材（ｘ）は、隣接する構成部材（ｘ）のベース部（ａ）間で連結手段構成部（ｃ）を連結させることにより、環状に連結されるとともに、
複数の構成部材（ｘ）が環状に連結された状態で、連結された連結手段構成部（ｃ）を部分的に塑性変形させて連結手段構成部（ｃ）どうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とするヒートシンク。
［2］上記［1］のヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）のベース部（ａ）が水平面上に置かれたときに、下記（Ｉ）又は（II）を満足することを特徴とするヒートシンク。
（Ｉ）構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）の全部が、フィン先端（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）先端、枝状フィン部（b2）先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さである。
（II）構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）のうちの２つ以上のフィン（ｂ）が、フィン先端（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）先端、枝状フィン部（b2）先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さで且つ他のフィン（ｂ）よりも高さが高い。
（Ｉ）構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）の全部が、フィン先端（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）先端、枝状フィン部（b2）先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さである。
（II）構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）のうちの２つ以上のフィン（ｂ）が、フィン先端（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）先端、枝状フィン部（b2）先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さで且つ他のフィン（ｂ）よりも高さが高い。
［3］上記［2］のヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）のベース部（ａ）が水平面上に置かれたときに、（Ｉ）又は（II）を満足するフィン（ｂ）（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）又は枝状フィン部（b2））は鉛直状であることを特徴とするヒートシンク。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかのヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）は、ベース部（ａ）の一端側の下面と他端側の側端面に、それぞれ他の構成部材（ｘ）の連結手段構成部（ｃ）が連結される連結手段構成部（ｃ）を有することを特徴とするヒートシンク。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかのヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）は、ベース部（ａ）の一端側の下面と他端側の側端面に、それぞれ他の構成部材（ｘ）の連結手段構成部（ｃ）が連結される連結手段構成部（ｃ）を有することを特徴とするヒートシンク。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかのヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）間で連結される２つの連結手段構成部（ｃ）のうちの一方の連結手段構成部（ｃ）は、溝開口部（１０）が狭められた凹溝（１）からなり、他方の連結手段構成部（ｃ）は、基端部にくびれ部（２０）を有する突条（２）からなり、
突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、溝開口部（１０）の縁部がくびれ部（２０）に入り込み、突条（２）を凹溝（１）内に保持することを特徴とするヒートシンク。
［6］上記［5］のヒートシンクにおいて、突条（２）が、対向する１対の板状の突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）を有することを特徴とするヒートシンク。
突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、溝開口部（１０）の縁部がくびれ部（２０）に入り込み、突条（２）を凹溝（１）内に保持することを特徴とするヒートシンク。
［6］上記［5］のヒートシンクにおいて、突条（２）が、対向する１対の板状の突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）を有することを特徴とするヒートシンク。
［7］上記［6］のヒートシンクにおいて、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）は互い方向に湾曲した弧状の断面形状を有することを特徴とするヒートシンク。
［8］上記［6］又は［7］のヒートシンクにおいて、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）はベース部（ａ）に突設され、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）の基端部間の部位（４）は、ベース部（ａ）の外面（３）と面一であるか又は外面（３）よりも低い溝状であることを特徴とするヒートシンク。
［9］上記［6］〜［8］のいずれかのヒートシンクにおいて、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）の基端部近傍の部分の厚みが、それよりも上部の部分の厚みよりも小さいことを特徴とするヒートシンク。
［8］上記［6］又は［7］のヒートシンクにおいて、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）はベース部（ａ）に突設され、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）の基端部間の部位（４）は、ベース部（ａ）の外面（３）と面一であるか又は外面（３）よりも低い溝状であることを特徴とするヒートシンク。
［9］上記［6］〜［8］のいずれかのヒートシンクにおいて、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）の基端部近傍の部分の厚みが、それよりも上部の部分の厚みよりも小さいことを特徴とするヒートシンク。
［10］上記［6］〜［9］のいずれかのヒートシンクにおいて、突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、突条（２）の一端部側から両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間にピンを打ち込み又はネジをねじ込むことで、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間を押し広げ、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とするヒートシンク。
［11］上記［6］〜［9］のいずれかのヒートシンクにおいて、突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、突条（２）の一端部側から両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間に加工具を打ち込むことで両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間を押し広げ、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とするヒートシンク。
［12］上記［1］〜［11］のいずれかのヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）のベース部（ａ）及び／又はフィン（ｂ）に、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝（５）を有することを特徴とするヒートシンク。
［11］上記［6］〜［9］のいずれかのヒートシンクにおいて、突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、突条（２）の一端部側から両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間に加工具を打ち込むことで両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間を押し広げ、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とするヒートシンク。
［12］上記［1］〜［11］のいずれかのヒートシンクにおいて、構成部材（ｘ）のベース部（ａ）及び／又はフィン（ｂ）に、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝（５）を有することを特徴とするヒートシンク。
本発明のヒートシンクは、筒状の中央ベース部（Ａ）と、この中央ベース部（Ａ）の外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィン（Ｂ）を有するヒートシンクであって、同一形状の複数の構成部材（ｘ）を分割して製作し、これらを環状に組み立てる（連結又は組み合わせる）ことにより１つのヒートシンクが構成されるようにしたものであり、このような本発明のヒートシンクによれば、以下のような効果が得られ、特に比較的大型のヒートシンクに適用した場合にその効果が大きい。
（A）ヒートシンク全体に較べて構成部材（ｘ）は自重が小さいため、従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクのように押出し成形時の自重を支えるために中央ベース部やフィンを厚くする必要がなく、このため、ヒートシンクを軽量化することができ、材料コストも低く抑えることができる。
（B）従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクを製造するには高い金型強度が必要であるのに対して、金型強度をあまり高くする必要がないため、放熱設計上の制限が少なく、自然対流による放熱に最適な形態とフィンピッチの設計が可能となる。
（C）ヒートシンク全体に較べて構成部材（ｘ）は断面形状が単純で、且つ筒状の中央ベース部もないため、押出し金型を作るのが容易であり、また押出し技術の難易度も高くない。この点で、従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクに較べて設計の自由度が大きく、中央ベース部やフィンの厚さを小さくでき、また、複雑な形状に設計することやフィンピッチの最適化ができる、などの利点がある。
（A）ヒートシンク全体に較べて構成部材（ｘ）は自重が小さいため、従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクのように押出し成形時の自重を支えるために中央ベース部やフィンを厚くする必要がなく、このため、ヒートシンクを軽量化することができ、材料コストも低く抑えることができる。
（B）従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクを製造するには高い金型強度が必要であるのに対して、金型強度をあまり高くする必要がないため、放熱設計上の制限が少なく、自然対流による放熱に最適な形態とフィンピッチの設計が可能となる。
（C）ヒートシンク全体に較べて構成部材（ｘ）は断面形状が単純で、且つ筒状の中央ベース部もないため、押出し金型を作るのが容易であり、また押出し技術の難易度も高くない。この点で、従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクに較べて設計の自由度が大きく、中央ベース部やフィンの厚さを小さくでき、また、複雑な形状に設計することやフィンピッチの最適化ができる、などの利点がある。
（D）分割された同一形状の構成部材（ｘ）を押出し成形するだけでよく、構成部材（ｘ）には筒状の中央ベース部もないため、金型コストや表面処理コストが非常に低くて済み、特に金型コストについては、従来の一体的に押出し成形されるヒートシンクに較べて約１／４以下にでき、超低コスト化を実現できる。
（E）一体的に押出し成形されるヒートシンクの場合、形状が複雑であるため押出し速度が制限されること、押出しの難易度が高いこと、大型の押出し装置が必要であること、などの理由で押出し技術料（いわゆるロールマージン）が非常に高くなるのに対して、構成部材（ｘ）は形状が単純であり、押出しの難易度も高くなく、また大型の押出し装置も必要ないため、一体的に押出し成形されるヒートシンクに較べて押出し技術料を６〜７割程度にでき、この点からも低コスト化できる。
（F）各構成部材（ｘ）は軽く且つコンパクトであるため、取り扱いが容易で作業効率（加工・移動等）が良く、疵や打痕がつきにくい。
（G）各構成部材（ｘ）にアルマイトなどの表面処理を施せばよいため、筒状の中央ベース部の内面についても適正な表面処理層を形成でき、その分ヒートシンクの放射率を高めることができる。
（H）複数の構成部材（ｘ）を組み立てる際に、筒状の中央ベース部の内部に電源などの部品を容易に設置することができる。このため電源などの発熱をヒートシンクで放熱可能となる。
（E）一体的に押出し成形されるヒートシンクの場合、形状が複雑であるため押出し速度が制限されること、押出しの難易度が高いこと、大型の押出し装置が必要であること、などの理由で押出し技術料（いわゆるロールマージン）が非常に高くなるのに対して、構成部材（ｘ）は形状が単純であり、押出しの難易度も高くなく、また大型の押出し装置も必要ないため、一体的に押出し成形されるヒートシンクに較べて押出し技術料を６〜７割程度にでき、この点からも低コスト化できる。
（F）各構成部材（ｘ）は軽く且つコンパクトであるため、取り扱いが容易で作業効率（加工・移動等）が良く、疵や打痕がつきにくい。
（G）各構成部材（ｘ）にアルマイトなどの表面処理を施せばよいため、筒状の中央ベース部の内面についても適正な表面処理層を形成でき、その分ヒートシンクの放射率を高めることができる。
（H）複数の構成部材（ｘ）を組み立てる際に、筒状の中央ベース部の内部に電源などの部品を容易に設置することができる。このため電源などの発熱をヒートシンクで放熱可能となる。
本発明のヒートシンクは、筒状の中央ベース部Ａと、この中央ベース部Ａの外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィンＢ（放熱用のフィン）を有し、同一形状の複数の構成部材ｘが環状に組み立てられることにより構成されるものであるが、（α）各構成部材ｘが連結手段構成部ｃを有し、複数の構成部材ｘを、互いの連結手段構成部ｃを介して連結することにより環状に連結されるタイプ（第一のタイプ）、（β）各構成部材ｘが係合部ｄを有し、複数の構成部材ｘを、互いの係合部ｄを係合させることにより、環状に組み合わされるタイプ（第二のタイプ）、という構造が異なる２つのタイプがある。
本発明のヒートシンクを構成する同一形状の構成部材ｘの数は、２つ以上であれば任意であり、いずれの場合も、それら複数の構成部材ｘが環状に組み立てられる（連結又は組み合わされる）ことによりヒートシンクが構成される。
本発明のヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘが環状に組み立てられることにより構成されるので、通常、その平面形状（連結構成部ｃ、係合部ｄ、凹溝５等の細部を除く基本的な平面形状）は、中央ベース部Ａの中心を通る線を対称軸とした線対称となるか、若しくは中央ベース部Ａの中心を対称中心とした点対称となる。
本発明のヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘが環状に組み立てられることにより構成されるので、通常、その平面形状（連結構成部ｃ、係合部ｄ、凹溝５等の細部を除く基本的な平面形状）は、中央ベース部Ａの中心を通る線を対称軸とした線対称となるか、若しくは中央ベース部Ａの中心を対称中心とした点対称となる。
まず、上記（α）の第一のタイプのヒートシンクについて説明する。
図１〜図４は、本発明のヒートシンクの一実施形態を示すものであり、図１は平面図、図２はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図、図３は１つの構成部材ｘを分離した状態で示す斜視図、図４は連結されるべき１対の連結手段構成部ｃ（図４（ア））とそれらの連結状態（図４（イ））を示す平面図である。
本発明のヒートシンクは、筒状の中央ベース部Ａと、この中央ベース部Ａの外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィンＢ（放熱用のフィン）を有する。各フィンＢは筒状の中央ベース部Ａの全長に沿って設けられており、これら複数のフィンＢを含めたヒートシンク全体の立体形状（輪郭）は短柱形状である。
図１〜図４は、本発明のヒートシンクの一実施形態を示すものであり、図１は平面図、図２はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図、図３は１つの構成部材ｘを分離した状態で示す斜視図、図４は連結されるべき１対の連結手段構成部ｃ（図４（ア））とそれらの連結状態（図４（イ））を示す平面図である。
本発明のヒートシンクは、筒状の中央ベース部Ａと、この中央ベース部Ａの外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィンＢ（放熱用のフィン）を有する。各フィンＢは筒状の中央ベース部Ａの全長に沿って設けられており、これら複数のフィンＢを含めたヒートシンク全体の立体形状（輪郭）は短柱形状である。
筒状の中央ベース部Ａは、フィンＢを支持するとともに、その内部に配線コードを通すことができ、さらに、本発明のヒートシンクの場合には、後述するように電源などの部品を配置することもできる。複数のフィンＢは、中央ベース部Ａから外方に向かってほぼ放射状に延出している。通常、このヒートシンクの筒軸方向の一端側の端面にはスプレッダ（実装基板）が固定される。このスプレッダを通じて発熱源（例えば、ＬＥＤ）の熱がヒートシンクに移動し、放熱がなされる。
本発明の第一のタイプのヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘが環状に連結されることにより構成され、本実施形態では６つの構成部材ｘが環状に連結される。
図２に示すように、各構成部材ｘは、筒状の中央ベース部Ａの一部（筒周方向での一部）を構成するベース部ａと、このベース部ａに突設される複数のフィンｂと、ベース部ａに形成され、他の構成部材ｘの連結手段構成部ｃと連結される連結手段構成部ｃを有している。そして、複数の構成部材ｘは、隣接する構成部材ｘのベース部ａ間で連結手段構成部ｃを連結させることにより、環状に連結される。各構成部材ｘは、押出し成形で製造されるもので、通常は、アルミ合金からなる。
このヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘを分割して製作し、これらを環状に連結することにより１つのヒートシンクが構成されるようにしたものであるため、さきに（A）〜（H）として挙げたような効果が得られる。
図２に示すように、各構成部材ｘは、筒状の中央ベース部Ａの一部（筒周方向での一部）を構成するベース部ａと、このベース部ａに突設される複数のフィンｂと、ベース部ａに形成され、他の構成部材ｘの連結手段構成部ｃと連結される連結手段構成部ｃを有している。そして、複数の構成部材ｘは、隣接する構成部材ｘのベース部ａ間で連結手段構成部ｃを連結させることにより、環状に連結される。各構成部材ｘは、押出し成形で製造されるもので、通常は、アルミ合金からなる。
このヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘを分割して製作し、これらを環状に連結することにより１つのヒートシンクが構成されるようにしたものであるため、さきに（A）〜（H）として挙げたような効果が得られる。
ベース部ａは板状（平板状）に構成され、この板状のベースａの一方の面に複数のフィンｂが突設され、他方の面（以下、「下面」という場合がある）が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面六角形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で５枚突設され、そのうちの１枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
ヒートシンクにおいて、フィンｂ（フィンＢ）による放熱性能を高めるには、フィンｂの周りに速度境界層が生じて自然対流による放熱が阻害されることを防止する必要があり、これには、（i）フィンｂどうしの間隔をなるべく広くすること、（ii）フィンｂとベース部ａとの間で鋭角のコーナー部をなるべく作らないようにすること、などが有効である。このうち（i）については、フィンの設置数に関係するため、配慮するとしても限度があるので、特に（ii）について配慮することが好ましい。
本実施形態では、図２で示すようにベース部ａが水平面上に置かれたときに（以下、便宜上、この状態のベース部ａを「水平状のベース部ａ」という場合がある）、ベース部ａに突設された５枚のフィンｂのうち、４枚が鉛直状に構成されている。一方、全部のフィンｂをベース部ａに対して鉛直状に設けると、構成部材ｘどうしを連結したときに、構成部材ｘ間にフィンｂが疎らな領域が生じてしまうので、ベース部ａの一端部側のフィンｂは、水平状のベース部ａに対して傾斜状に設けられるとともに、その途中から枝状のフィン部が延びている。すなわち、この傾斜したフィンｂは、ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される複数の枝状フィン部b2からなる。本実施形態では、左右１対の枝状フィン部b2が幹状フィン部b1の幅方向（高さ方向）で２段設けられている。
押出し成形法により構成部材ｘを製造する場合、長尺の押出し材を切断機により構成部材ｘの長さに切断する必要がある。図１９に、この押出し材ｙの切断方法を示すが、切断時の押出し材ｙは位置ズレを起こさず、且つ肉厚の薄いフィン等の曲がりが発生しないように固定される必要がある。このため、複数本の押出し材ｙを支持台８上に平行に並べるとともに、上部を抑え板９で拘束して固定し、この状態で複数本の押出し材ｙの幅方向をカッターで同時に切断するものである。抑え板９で押出し材ｙを確実に固定するには、抑え板９により各押出し材ｙの複数のフィンを拘束する必要があり、このため、構成部材ｘのベース部ａが水平面上に置かれたときに、下記（Ｉ）又は（II）の条件を満足することが好ましい。
（Ｉ）構成部材ｘが有する複数のフィンｂの全部が、フィン先端（ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される枝状フィン部b2からなるフィンｂにあっては、幹状フィン部b1先端、枝状フィン部b2先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さである。
（II）構成部材ｘが有する複数のフィンｂのうちの２つ以上のフィンｂが、フィン先端（ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される枝状フィン部b2からなるフィンｂにあっては、幹状フィン部b1先端、枝状フィン部b2先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さで且つ他のフィンｂよりも高さが高い。
（II）構成部材ｘが有する複数のフィンｂのうちの２つ以上のフィンｂが、フィン先端（ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される枝状フィン部b2からなるフィンｂにあっては、幹状フィン部b1先端、枝状フィン部b2先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さで且つ他のフィンｂよりも高さが高い。
図１９の押出し材ｙ（構成部材ｘ）は上記（II）の条件を備えており、３枚のフィンｂのフィン先端が抑え板９に拘束される。一方、本実施形態（図１〜図３）の構成部材ｘは上記（Ｉ）の条件を備えており、したがって、その押出し材ｙの切断時には、全部のフィンｂ（うち１枚は枝状フィン部b2を有するフィンｂ）のフィン先端が抑え板９に拘束される。
また、切断時の応力によりフィンｂの曲がり等が生じないようにするため、構成部材ｘのベース部ａが水平面上に置かれたときに、上記（Ｉ）又は（II）の条件を満足するフィンｂ（但し、ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される枝状フィン部b2からなるフィンｂにあっては、幹状フィン部b1又は枝状フィン部b2）は鉛直状であることが好ましい。本実施形態でも、フィン先端が同じ高さのフィンｂと枝状フィン部b2は、すべて鉛直状に構成されている。
また、切断時の応力によりフィンｂの曲がり等が生じないようにするため、構成部材ｘのベース部ａが水平面上に置かれたときに、上記（Ｉ）又は（II）の条件を満足するフィンｂ（但し、ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される枝状フィン部b2からなるフィンｂにあっては、幹状フィン部b1又は枝状フィン部b2）は鉛直状であることが好ましい。本実施形態でも、フィン先端が同じ高さのフィンｂと枝状フィン部b2は、すべて鉛直状に構成されている。
各構成部材ｘは、ベース部ａの一端側の下面と他端側の側端面に、それぞれ他の構成部材ｘの連結手段構成部ｃが連結される連結手段構成部ｃを有している。図４（ア）に示すように、構成部材ｘ間で連結される２つの連結手段構成部ｃのうちの一方の連結手段構成部ｃは、溝開口部１０が狭められた凹溝１からなり、他方の連結手段構成部ｃは、基端部にくびれ部２０を有する突条２からなっている。一方の構成部材ｘの突条２は、他方の構成部材ｘの端面から凹溝１内にスライドさせるようにして挿入され、図４（イ）に示すように、突条２が凹溝１内に嵌め込まれた状態で、溝開口部１０の縁部がくびれ部２０に入り込み（両者が係合可能な状態となる）、突条２を凹溝１内に保持する。
本実施形態の突条２は、対向する１対の板状の突条部２１Ａ，２１Ｂで構成され、両突条部２１Ａ，２１Ｂは互い方向に湾曲した弧状の断面形状を有している。両突条部２１Ａ，２１Ｂはベース部ａに突設されるが、両突条部２１Ａ，２１Ｂの基端部間の部位４は、突条部２１Ａ，２１Ｂがその基端部付近で容易に塑性変形できるように、ベース部ａの外面３と面一であるか又は外面３よりも低い溝状となっている。また、同様の理由から、両突条部２１Ａ，２１Ｂは、その基端部近傍の部分の厚みｔ１が、それよりも上部の部分の厚みｔ２よりも小さくなっている。
また、構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂには、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝５が設けられている。
また、構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂには、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝５が設けられている。
連結手段構成部ｃは、本実施形態に限らず種々の構造のものとすることができる。図５（ア）〜（カ）は、連結手段構成部ｃの他の実施形態を示すもので、図５（ア）は、一方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃを断面Ｃ字状の突条２（１対の突条部２２Ａ，２２Ｂを有する突条２）で構成し、他方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃをその突条２が嵌め込まれる凹溝１で構成したものである。また、図５（イ），（ウ）は、一方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃを断面リング状の突条２で構成し、他方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃをその突条２が嵌め込まれる凹溝１で構成したものである。このうち図５（ウ）は、断面リング状の突条２の基端部の内側の部位６を、ベース部ａの外面３と面一であるか又は外面３よりも低い溝状としたものである。また、図５（エ）は、一方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃである突条２は図４と同様であるが、他方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃである凹溝１については、その内面に凸条１１を設けたものである。また、図５（オ），（カ）は、一方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃを中実の突条２で構成したものである。このうち図５（オ）は、一方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃを断面略円形状の突条２で構成し、他方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃをその突条２が嵌め込まれる凹溝１で構成したものである。また、図５（カ）は、一方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃを断面逆台形状の突条２で構成し、他方の構成部材ｘの連結手段構成部ｃをその突条２が嵌め込まれる凹溝１で構成したものである。なお、突条２や凹溝１の断面形状は弧状に限らず、三角形、多角形など任意である。
図６及び図７は、本発明のヒートシンクの他の実施形態を示すもので、図６は平面図、図７はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。この実施形態のヒートシンクは４つの構成部材ｘからなり、これらが環状に連結される。
図１〜図４の実施形態と同様、ベース部ａは板状（平板状）に構成され、この板状のベースａの一方の面と一方の側端面に複数のフィンｂが突設され、他方の面が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面正方形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で５枚突設され、そのうちの１枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
本実施形態では、図７に示すようにベース部ａが水平面上に置かれたときに（以下、便宜上、この状態のベース部ａを「水平状のベース部ａ」という場合がある）、ベース部ａに突設された５枚のフィンｂのうち、４枚が鉛直状または水平状に構成されている。一方、全部のフィンｂをベース部ａに対して鉛直状又は水平状に設けると、構成部材ｘどうしを連結したときに、構成部材ｘ間にフィンｂが疎らな領域が生じてしまうので、ベース部ａの一端側から２番目のフィンｂは、水平状のベース部ａに対して傾斜状に設けられるとともに、ベース部ａに突設される幹状フィン部b1と、この幹状フィン部b1に突設される複数の枝状フィン部b2から構成されている。本実施形態では、左右１対の枝状フィン部b2が幹状フィン部b1の幅方向（高さ方向）で２段設けられている。
本実施形態の構成部材ｘは、さきに図１〜図４の実施形態の説明において挙げた（II）の条件を備えており、したがって、その押出し材ｙの切断時には、３枚のフィンｂのフィン先端が抑え板９に拘束される。また、これらフィン先端が同じ高さの３枚のフィンｂは、水平状のベース部ａに対してすべて鉛直状に構成されている。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図８及び図９は、本発明のヒートシンクの他の実施形態を示すもので、図８は平面図、図９はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。この実施形態のヒートシンクも４つの構成部材ｘからなり、これらが環状に連結される。
図１〜図４の実施形態と同様、ベース部ａは板状（平板状）に構成され、この板状のベースａの一方の面と一方の側端面に複数のフィンｂが突設され、他方の面が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面正方形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で４枚突設され、そのうちの１枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
図１〜図４の実施形態と同様、ベース部ａは板状（平板状）に構成され、この板状のベースａの一方の面と一方の側端面に複数のフィンｂが突設され、他方の面が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面正方形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で４枚突設され、そのうちの１枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
本実施形態では、図９に示すようにベース部ａが水平面上に置かれたときに（以下、便宜上、この状態のベース部ａを「水平状のベース部ａ」という場合がある）、ベース部ａに突設された４枚のフィンｂの全部が鉛直状又は水平状に構成されている。一方、全部のフィンｂをベース部ａに対して鉛直状又は水平状に設けると、構成部材ｘどうしを連結したときに、構成部材ｘ間にフィンｂが疎らな領域が生じてしまうので、ベース部ａの一端側の水平状のフィンｂ（幹状フィン部b1）の片面に、高さが異なる複数の枝状フィン部b2が、フィン幅方向で間隔をおいて突設されている。これら枝状フィン部b2も水平状のベース部ａに対して鉛直状であり、したがって、この実施形態では、枝状フィン部b2を含めた全てのフィンｂが水平状のベース部ａに対して鉛直状又は水平状である。
本実施形態の構成部材ｘは、さきに図１〜図４の実施形態の説明において挙げた（II）の条件を備えており、したがって、その押出し材ｙの切断時には、３枚のフィンｂのフィン先端が抑え板９に拘束される。また、これらフィン先端が同じ高さの３枚のフィンｂは、水平状のベース部ａに対してすべて鉛直状に構成されている。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図１０及び図１１は、本発明のヒートシンクの他の実施形態を示すもので、図１０は平面図、図１１はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。この実施形態のヒートシンクは３つの構成部材ｘからなり、これらが環状に連結される。
図１〜図４の実施形態と同様、ベース部ａは板状（平板状）に構成され、この板状のベースａの一方の面に複数のフィンｂが突設され、他方の面が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面正三角形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で９枚突設され、そのうちの２枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
図１〜図４の実施形態と同様、ベース部ａは板状（平板状）に構成され、この板状のベースａの一方の面に複数のフィンｂが突設され、他方の面が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面正三角形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で９枚突設され、そのうちの２枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
本実施形態では、図１１に示すようにベース部ａが水平面上に置かれたときに（以下、便宜上、この状態のベース部ａを「水平状のベース部ａ」という場合がある）、ベース部ａに突設された９枚のフィンｂのうち８枚が鉛直状に構成されている。一方、全部のフィンｂをベース部ａに対して鉛直状に設けると、構成部材ｘどうしを連結したときに、構成部材ｘ間にフィンｂが疎らな領域が生じてしまうので、ベース部ａの一端側のフィンｂは水平状のベース部ａに対して傾斜状に設けられるとともに、その隣のフィンとベース部ａの他端側のフィンｂの各片面に、高さが異なる複数の枝状フィン部b2が、フィン幅方向（高さ方向）で間隔をおいて突設されている。
本実施形態の構成部材ｘは、さきに図１〜図４の実施形態の説明において挙げた（II）の条件を備えており、したがって、その押出し材ｙの切断時には、４枚のフィンｂのフィン先端が抑え板９に拘束される。また、これらフィン先端が同じ高さの４枚のフィンｂは、水平状のベース部ａに対してすべて鉛直状に構成されている。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図１２及び図１３は、本発明のヒートシンクの他の実施形態を示すもので、図１２は平面図、図１３はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。この実施形態のヒートシンクも３つの構成部材ｘからなり、これらが環状に連結される。
ベース部ａは断面円弧状に構成され、この断面円弧状のベースａの外周面側に複数のフィンｂが突設され、内周面側が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面円形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で７枚突設され、そのうちの２枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
ベース部ａは断面円弧状に構成され、この断面円弧状のベースａの外周面側に複数のフィンｂが突設され、内周面側が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面円形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で７枚突設され、そのうちの２枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
本実施形態では、図１３に示すようにベース部ａが水平面上に置かれたときに（以下、便宜上、この状態のベース部ａを「水平状のベース部ａ」という場合がある）、ベース部ａに突設された７枚のフィンｂのうち６枚が鉛直状に構成されている。一方、全部のフィンｂをベース部ａに対して鉛直状に設けると、構成部材ｘどうしを連結したときに、構成部材ｘ間にフィンｂが疎らな領域が生じてしまうので、ベース部ａの一端側のフィンｂは水平状のベース部ａに対して傾斜状に設けられるとともに、その隣のフィンｂとベース部ａの他端側のフィンｂの各片面に、高さが異なる複数の枝状フィン部b2が、フィン幅方向（高さ方向）で間隔をおいて突設されている。
本実施形態の構成部材ｘは、さきに図１〜図４の実施形態の説明において挙げた（II）の条件を備えており、したがって、その押出し材ｙの切断時には、４枚のフィンｂのフィン先端が抑え板９に拘束される。また、これらフィン先端が同じ高さの４枚のフィンｂは、水平状のベース部ａに対してすべて鉛直状に構成されている。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図１４及び図１５は、本発明のヒートシンクの他の実施形態を示すもので、図１４は平面図、図１５はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。この実施形態のヒートシンクは２つの構成部材ｘからなり、これらが環状に連結される。
ベース部ａは断面円弧状に構成され、この断面円弧状のベースａの外周面側に複数のフィンｂが突設され、内周面側が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面円形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で１０枚突設され、そのうちの４枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
ベース部ａは断面円弧状に構成され、この断面円弧状のベースａの外周面側に複数のフィンｂが突設され、内周面側が筒状の中央ベース部Ａの内面を構成する。本実施形態では、ベース部ａどうしが連結手段構成部ｃを介して筒状に連結されることで、断面円形状の中央ベース部Ａが構成される。フィンｂはベース部ａに対して所定の間隔で１０枚突設され、そのうちの４枚は、後述するように枝状のフィンを有している。
本実施形態では、図１５に示すようにベース部ａが水平面上に置かれたときに（以下、便宜上、この状態のベース部ａを「水平状のベース部ａ」という場合がある）、ベース部ａに突設された１０枚のフィンｂのうち８枚が鉛直状又は水平状に構成されている。一方、全部のフィンｂをベース部ａに対して鉛直状又は水平状に設けると、構成部材ｘどうしを連結したときに、構成部材ｘ間にフィンｂが疎らな領域が生じてしまうので、ベース部ａの両端側から３番目のフィンｂはベース部ａに対して傾斜状に設けられるとともに、これらのフィンｂの両隣のフィンｂの各片面に、高さが異なる複数の枝状フィン部b2が、フィン幅方向（高さ方向）で間隔をおいて突設されている。
本実施形態の構成部材ｘは、さきに図１〜図４の実施形態の説明において挙げた（II）の条件を備えており、したがって、その押出し材ｙの切断時には、２枚のフィンｂのフィン先端が抑え板９に拘束される。また、これらフィン先端が同じ高さのフィンｂは、水平状のベース部ａに対してすべて鉛直状に構成されている。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
各構成部材ｘの他の構成と構成部材ｘどうしの連結構造などは、図１〜図４の実施形態と同様なので、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明の第一のタイプのヒートシンクは、構成部材ｘどうしが連結手段構成部ｃで連結されたまま（例えば、突条２が凹溝１に嵌め込まれたまま）でもよいが、連結された構成部材ｘどうしが簡単に分離しないように固定されることが好ましく、その固定構造としては以下のような形態がある。
（1）複数の構成部材ｘが環状に連結された状態で、連結された連結手段構成部ｃを部分的に塑性変形させ、連結手段構成部ｃどうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
（2）複数の構成部材ｘが環状に連結された状態で、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
（1）複数の構成部材ｘが環状に連結された状態で、連結された連結手段構成部ｃを部分的に塑性変形させ、連結手段構成部ｃどうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
（2）複数の構成部材ｘが環状に連結された状態で、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
以下、これら（1）及び（2）の固定構造を、上述した実施形態のヒートシンクを例に説明する。
図１６は、上記（1）の固定構造のうち連結手段構成部ｃどうしを半固定的な連結状態とする場合の例を示しており、図１６（ア）に示すように突条２が凹溝１内に嵌め込まれた状態で、図１６（イ）に示すように突条２の一端部側から両突条部２１Ａ，２１Ｂ間にポンチなどのような加工具７を打ち込むことで、両突条部２１Ａ，２１Ｂ間を押し広げ（突条部２１Ａ，２１Ｂを外側方向に塑性変形させる）、構成部材ｘどうしが相互に固定されるようにする。このような半固定的な連結状態とすることにより、ヒートシンク形状の微調整が可能となる。
図１６は、上記（1）の固定構造のうち連結手段構成部ｃどうしを半固定的な連結状態とする場合の例を示しており、図１６（ア）に示すように突条２が凹溝１内に嵌め込まれた状態で、図１６（イ）に示すように突条２の一端部側から両突条部２１Ａ，２１Ｂ間にポンチなどのような加工具７を打ち込むことで、両突条部２１Ａ，２１Ｂ間を押し広げ（突条部２１Ａ，２１Ｂを外側方向に塑性変形させる）、構成部材ｘどうしが相互に固定されるようにする。このような半固定的な連結状態とすることにより、ヒートシンク形状の微調整が可能となる。
図１７は、上記（1）の固定構造のうち連結手段構成部ｃどうしを固定的な連結状態とする場合の例を示しており、突条２が凹溝１内に嵌め込まれた状態で、突条２の一端部側から両突条部２１Ａ，２１Ｂ間にピンｐを打ち込む（又はネジをねじ込む）ことで、両突条部２１Ａ，２１Ｂ間を押し広げ（突条部２１Ａ，２１Ｂを外側方向に塑性変形させる）、構成部材ｘどうしが相互に固定されるようにする。
図１８は、上記（2）の固定構造の例を示しており、各構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂに設けられた凹溝５の端部をネジ穴とし、スプレッダＳをこれらのネジ穴を利用して各構成部材ｘにネジ止めし（ネジｑ）、各構成部材ｘをスプレッダＳに固定することにより、構成部材ｘどうしが相互に固定されるようにする。
図１８は、上記（2）の固定構造の例を示しており、各構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂに設けられた凹溝５の端部をネジ穴とし、スプレッダＳをこれらのネジ穴を利用して各構成部材ｘにネジ止めし（ネジｑ）、各構成部材ｘをスプレッダＳに固定することにより、構成部材ｘどうしが相互に固定されるようにする。
次に、さきに（β）として挙げた第二のタイプ（各構成部材ｘが係合部ｄを有し、複数の構成部材ｘを、互いの係合部ｄを係合させることにより、環状に組み合わされるタイプ）のヒートシンクについて説明する。
図２０及び図２１は、この第二のタイプのヒートシンクの一実施形態を示すもので、図２０は平面図、図２１はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。さきに説明した第一のタイプのヒートシンクと同様、このヒートシンクも、筒状の中央ベース部Ａと、この中央ベース部Ａの外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィンＢ（放熱用のフィン）を有するもので、各フィンＢは筒状の中央ベース部Ａの全長に沿って設けられており、これら複数のフィンＢを含めたヒートシンク全体の立体形状（輪郭）は短柱形状である（ヒートシンクの立体形状は、図３を参照）。
このヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘからなる点は、さきに挙げた第一のタイプのヒートシンクと同様であるが、ベース部ａが連結手段構成部ｃを持たず、係合部ｄを介して環状に組み合わされることにより構成される。本実施形態は６つの構成部材ｘが環状に組み合わされたものであり、さきに説明した第一のタイプの図１〜図３の実施形態に対応するものである。
図２０及び図２１は、この第二のタイプのヒートシンクの一実施形態を示すもので、図２０は平面図、図２１はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。さきに説明した第一のタイプのヒートシンクと同様、このヒートシンクも、筒状の中央ベース部Ａと、この中央ベース部Ａの外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィンＢ（放熱用のフィン）を有するもので、各フィンＢは筒状の中央ベース部Ａの全長に沿って設けられており、これら複数のフィンＢを含めたヒートシンク全体の立体形状（輪郭）は短柱形状である（ヒートシンクの立体形状は、図３を参照）。
このヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘからなる点は、さきに挙げた第一のタイプのヒートシンクと同様であるが、ベース部ａが連結手段構成部ｃを持たず、係合部ｄを介して環状に組み合わされることにより構成される。本実施形態は６つの構成部材ｘが環状に組み合わされたものであり、さきに説明した第一のタイプの図１〜図３の実施形態に対応するものである。
図２１に示すように、各構成部材ｘは、筒状の中央ベース部Ａの一部（筒周方向での一部）を構成するベース部ａと、このベース部ａに突設される複数のフィンｂと、ベース部ａに形成され、他の構成部材ｘの係合部ｄと係合することができる係合部ｄを有している。そして、複数の構成部材ｘは、隣接する構成部材ｘのベース部ａ間で係合部ｄを係合させることにより、環状に組み立てられる。
各構成部材ｘのベース部ａに設けられる係合部ｄは、隣接する構成部材ｘの係合部ｄどうしが係合することで両構成部材ｘの位置決めができるようなものであればよく、例えば、係合可能な凹部・凸部や段部などで構成することができる。本実施形態の係合部ｄは、係合可能な凹部・凸部で構成されている。すなわち、ベース部ａの一端側の下面に凹溝状の係合部ｄを有し、ベース部ａの他端側の側端面に凸条状の係合部ｄを有しており、これらの係合部ｄは、それぞれ隣接する他の構成部材ｘの係合部ｄと係合可能となっている。
なお、各構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂには、図２に示すような、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝５が設けられるが、図２０及び図２１では図示を省略してある。
各構成部材ｘのベース部ａに設けられる係合部ｄは、隣接する構成部材ｘの係合部ｄどうしが係合することで両構成部材ｘの位置決めができるようなものであればよく、例えば、係合可能な凹部・凸部や段部などで構成することができる。本実施形態の係合部ｄは、係合可能な凹部・凸部で構成されている。すなわち、ベース部ａの一端側の下面に凹溝状の係合部ｄを有し、ベース部ａの他端側の側端面に凸条状の係合部ｄを有しており、これらの係合部ｄは、それぞれ隣接する他の構成部材ｘの係合部ｄと係合可能となっている。
なお、各構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂには、図２に示すような、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝５が設けられるが、図２０及び図２１では図示を省略してある。
図２２及び図２３は、本発明の第二のタイプのヒートシンクの他の実施形態を示すもので、図２２は平面図、図２３はヒートシンクを構成する複数の構成部材ｘのうちの１つの構成部材ｘを示す平面図である。本実施形態は４つの構成部材ｘが環状に組み合わされたものであり、さきに説明した第一のタイプの図６及び図７の実施形態に対応するものである。この実施形態でも、各構成部材ｘは、ベース部ａの一端側の下面に凹溝状の係合部ｄを有し、ベース部ａの他端側の側端面に凸条状の係合部ｄを有しており、これらの係合部ｄは、それぞれ隣接する他の構成部材ｘの係合部ｄと係合可能となっている。
なお、各構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂには、図２に示すような、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝５が設けられるが、図２２及び図２３では図示を省略してある。
なお、各構成部材ｘのベース部ａ及び／又はフィンｂには、図２に示すような、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝５が設けられるが、図２２及び図２３では図示を省略してある。
以上述べた本発明の第二のタイプのヒートシンクのその他の構成は、さきに説明した第一のタイプのヒートシンクと同様であるので、同一の符合を付し、詳細な説明は省略する。
以上のような本発明の第二のタイプのヒートシンクは、構成部材ｘどうしの連結手段を有しないため、通常は、複数の構成部材ｘが環状に組み合わされた状態で、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
このヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘを分割して製作し、これらを環状に組み合わせることにより１つのヒートシンクが構成されるようにしたものであるため、さきに（A）〜（H）として挙げたような効果が得られる。
以上のような本発明の第二のタイプのヒートシンクは、構成部材ｘどうしの連結手段を有しないため、通常は、複数の構成部材ｘが環状に組み合わされた状態で、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
このヒートシンクは、同一形状の複数の構成部材ｘを分割して製作し、これらを環状に組み合わせることにより１つのヒートシンクが構成されるようにしたものであるため、さきに（A）〜（H）として挙げたような効果が得られる。
本発明のヒートシンクは、半導体素子の放熱用として好適であり、とりわけＬＥＤを用いた照明器具の放熱用として好適であるが、これに限らず種々の電気機器やその他の発熱源の放熱用として適用可能である。また、本発明は押出し成形が難しい比較的大型のヒートシンク（例えば、図１などに示されるヒートシンク平面形状の外接円の直径が１００ｍｍ以上、特に１２０ｍｍ以上のもの）として特に有用である。
本発明の第一のタイプのヒートシンクの製造方法は、押出し成形で製造された同一形状の複数の構成部材ｘを、隣接する構成部材ｘのベース部ａ間で連結手段構成部ｃを連結させることにより、環状に連結する。さらに好ましくは、環状に連結した構成部材ｘを以下のようにして固定する。
（1）複数の構成部材ｘを環状に連結した状態で、連結された連結手段構成部ｃを部分的に塑性変形させ、連結手段構成部ｃどうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材ｘどうしを相互に固定する。
（2）複数の構成部材ｘを環状に連結した状態で、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしを相互に固定する。
これら（1）、（2）の固定方法については、さきに図１６〜図１８を用いて説明した通りである。
（1）複数の構成部材ｘを環状に連結した状態で、連結された連結手段構成部ｃを部分的に塑性変形させ、連結手段構成部ｃどうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材ｘどうしを相互に固定する。
（2）複数の構成部材ｘを環状に連結した状態で、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしを相互に固定する。
これら（1）、（2）の固定方法については、さきに図１６〜図１８を用いて説明した通りである。
本発明の第二のタイプのヒートシンクの製造方法では、押出し成形で製造された同一形状の複数の構成部材ｘを、隣接する構成部材ｘのベース部ａ間で係合部ｄを係合させることにより、環状に組み合わせる。また、各構成部材ｘを連結固定するために、例えば、各構成部材ｘをスプレッダに固定することにより、構成部材ｘどうしを相互に固定する。
次に、本発明のヒートシンクを利用した電気機器について説明する。
図２４〜図２６は、本発明の第一のタイプのヒートシンクを利用した電気機器及びその製造方法の一実施形態を示している。このうち図２４は、電気機器の部品を取り付けた１つの構成部材ｘを示すものであり、図２４（ア）は平面図、図２４（イ）は側面図である。また、図２５は、図２４の構成部材ｘを含む複数の構成部材ｘを連結して構成されたヒートシンクを示す平面図である。また、図２６は、図２５のヒートシンクにスプレッダを取り付けた状態を示すもので、図２６（ア）は平面図、図２６（イ）は側面図である。
図２４〜図２６は、本発明の第一のタイプのヒートシンクを利用した電気機器及びその製造方法の一実施形態を示している。このうち図２４は、電気機器の部品を取り付けた１つの構成部材ｘを示すものであり、図２４（ア）は平面図、図２４（イ）は側面図である。また、図２５は、図２４の構成部材ｘを含む複数の構成部材ｘを連結して構成されたヒートシンクを示す平面図である。また、図２６は、図２５のヒートシンクにスプレッダを取り付けた状態を示すもので、図２６（ア）は平面図、図２６（イ）は側面図である。
この電気機器では、複数の構成部材ｘを環状に組み立てる前に、図２４に示すように１又は２以上の構成部材ｘのベース部ａ（筒状の中央ベース部Ａの内側となる面）に部品ｅをネジ止めなどで固定し、しかる後、図２５に示すように、複数の構成部材ｘを環状に組み立てて連結する。これにより、筒状の中央ベース部Ａの内部に部品ｅを容易に設置することができる。このように組み立てられたヒートシンクに対して、図２６に示されるようにスプレッダＳが装着され（スプレッダＳの装着法は図１８の説明参照）、これにより構成部材ｘどうしが相互に固定される。本実施形態ではＬＥＤが装着されたスプレッダＳが装着されているが、これに限定されるものではない。
このように構成された電気機器は、部品ｅがＬＥＤ照明器具などの電源である場合には、電源などの発熱をヒートシンクで放熱することも可能となる。
また、図２０〜図２３に示すような本発明の第二のタイプのヒートシンクを利用した電気機器についても、複数の構成部材ｘを環状に組み立てる前に、１又は２以上の構成部材ｘのベース部ａ（筒状の中央ベース部Ａの内側となる面）に部品ｅをネジ止めなどで固定し、しかる後、図２０や図２２に示すように、複数の構成部材ｘを環状に組み合わせ、この状態のヒートシンクに対してスプレッダＳが装着され（スプレッダＳの装着法は図１８の説明参照）、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
また、図２０〜図２３に示すような本発明の第二のタイプのヒートシンクを利用した電気機器についても、複数の構成部材ｘを環状に組み立てる前に、１又は２以上の構成部材ｘのベース部ａ（筒状の中央ベース部Ａの内側となる面）に部品ｅをネジ止めなどで固定し、しかる後、図２０や図２２に示すように、複数の構成部材ｘを環状に組み合わせ、この状態のヒートシンクに対してスプレッダＳが装着され（スプレッダＳの装着法は図１８の説明参照）、構成部材ｘどうしが相互に固定される。
本発明のヒートシンクと従来の一体型ヒートシンクの性能を比較した試験結果を以下に示す。
図１、図６、図１０、図１２、図１４に示す各タイプのヒートシンク（本発明例）と図２７に示す従来の一体型ヒートシンクをＬＥＤ照明器具に適用し、温度上昇量や熱抵抗などを調べた。その結果を表１に示すが、本発明のヒートシンクは、従来の一体型ヒートシンクに較べて放熱特性に優れ、また同じ放熱特性であればサイズ（長さＬ）を相当程度小さくできることが判る。なお、ヒートシンクの長さＬとは、筒状の中央ベース部Ａ及びフィンＢの全長である（図２６（イ）を参照）。
図１、図６、図１０、図１２、図１４に示す各タイプのヒートシンク（本発明例）と図２７に示す従来の一体型ヒートシンクをＬＥＤ照明器具に適用し、温度上昇量や熱抵抗などを調べた。その結果を表１に示すが、本発明のヒートシンクは、従来の一体型ヒートシンクに較べて放熱特性に優れ、また同じ放熱特性であればサイズ（長さＬ）を相当程度小さくできることが判る。なお、ヒートシンクの長さＬとは、筒状の中央ベース部Ａ及びフィンＢの全長である（図２６（イ）を参照）。
Ａ 中央ベース部
Ｂ フィン
ｘ 構成部材
ａ ベース部
ｂ フィン
b1 幹状フィン部
b2 枝状フィン部
ｃ 連結手段構成部
ｄ 係合部
ｅ 部品
ｙ 押出し材
Ｓ スプレッダ
ｐ ピン
ｑ ネジ
１ 凹溝
２ 突条
３ 外面
４ 部位
５ 凹溝
６ 部位
７ 加工具
８ 支持台
９ 抑え板
１０ 溝開口部
１１ 凸条
２０ くびれ部
２１Ａ，２１Ｂ 突条部
２２Ａ，２２Ｂ 突条部
Ｂ フィン
ｘ 構成部材
ａ ベース部
ｂ フィン
b1 幹状フィン部
b2 枝状フィン部
ｃ 連結手段構成部
ｄ 係合部
ｅ 部品
ｙ 押出し材
Ｓ スプレッダ
ｐ ピン
ｑ ネジ
１ 凹溝
２ 突条
３ 外面
４ 部位
５ 凹溝
６ 部位
７ 加工具
８ 支持台
９ 抑え板
１０ 溝開口部
１１ 凸条
２０ くびれ部
２１Ａ，２１Ｂ 突条部
２２Ａ，２２Ｂ 突条部
Claims (12)
- 筒状の中央ベース部（Ａ）と、この中央ベース部（Ａ）の外面側に筒周方向で間隔をおいて突設される複数のフィン（Ｂ）を有するヒートシンクであって、
同一形状の複数の構成部材（ｘ）が環状に連結されることにより構成され、
各構成部材（ｘ）は、中央ベース部（Ａ）の一部を構成するベース部（ａ）と、このベース部（ａ）に突設される複数のフィン（ｂ）と、ベース部（ａ）に形成され、他の構成部材（ｘ）の連結手段構成部（ｃ）と連結される連結手段構成部（ｃ）を有し、
各構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）のうちの一部のフィン（ｂ）は、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなり、
複数の構成部材（ｘ）は、隣接する構成部材（ｘ）のベース部（ａ）間で連結手段構成部（ｃ）を連結させることにより、環状に連結されるとともに、
複数の構成部材（ｘ）が環状に連結された状態で、連結された連結手段構成部（ｃ）を部分的に塑性変形させて連結手段構成部（ｃ）どうしを固定的又は半固定的な連結状態とすることにより、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とするヒートシンク。 - 構成部材（ｘ）のベース部（ａ）が水平面上に置かれたときに、下記（Ｉ）又は（II）を満足することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
（Ｉ）構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）の全部が、フィン先端（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）先端、枝状フィン部（b2）先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さである。
（II）構成部材（ｘ）が有する複数のフィン（ｂ）のうちの２つ以上のフィン（ｂ）が、フィン先端（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）先端、枝状フィン部（b2）先端のうちの少なくとも１つ）が同じ高さで且つ他のフィン（ｂ）よりも高さが高い。 - 構成部材（ｘ）のベース部（ａ）が水平面上に置かれたときに、（Ｉ）又は（II）を満足するフィン（ｂ）（但し、ベース部（ａ）に突設される幹状フィン部（b1）と、この幹状フィン部（b1）に突設される枝状フィン部（b2）からなるフィン（ｂ）にあっては、幹状フィン部（b1）又は枝状フィン部（b2））は鉛直状であることを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
- 構成部材（ｘ）は、ベース部（ａ）の一端側の下面と他端側の側端面に、それぞれ他の構成部材（ｘ）の連結手段構成部（ｃ）が連結される連結手段構成部（ｃ）を有する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。
- 構成部材（ｘ）間で連結される２つの連結手段構成部（ｃ）のうちの一方の連結手段構成部（ｃ）は、溝開口部（１０）が狭められた凹溝（１）からなり、他方の連結手段構成部（ｃ）は、基端部にくびれ部（２０）を有する突条（２）からなり、
突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、溝開口部（１０）の縁部がくびれ部（２０）に入り込み、突条（２）を凹溝（１）内に保持する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。 - 突条（２）が、対向する１対の板状の突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）を有することを特徴とする請求項５に記載のヒートシンク。
- 両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）は互い方向に湾曲した弧状の断面形状を有することを特徴とする請求項６に記載のヒートシンク。
- 両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）はベース部（ａ）に突設され、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）の基端部間の部位（４）は、ベース部（ａ）の外面（３）と面一であるか又は外面（３）よりも低い溝状であることを特徴とする請求項６又は７に記載のヒートシンク。
- 両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）の基端部近傍の部分の厚みが、それよりも上部の部分の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のヒートシンク。
- 突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、突条（２）の一端部側から両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間にピンを打ち込み又はネジをねじ込むことで、両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間を押し広げ、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のヒートシンク。
- 突条（２）が凹溝（１）内に嵌め込まれた状態で、突条（２）の一端部側から両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間に加工具を打ち込むことで両突条部（２１Ａ），（２１Ｂ）間を押し広げ、構成部材（ｘ）どうしが相互に固定されることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のヒートシンク。
- 構成部材（ｘ）のベース部（ａ）及び／又はフィン（ｂ）に、溝端部にスプレッダ固定用のネジを取り付けるための凹溝（５）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のヒートシンク。
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