JP5344999B2 - heatsink - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a heat sink for cooling a heating element.
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。 Electronic components including semiconductors generate heat during operation. If the heat is not dissipated sufficiently, the performance of the electronic component will be degraded, and in the worst case, the electronic component will break due to the heat. In order to prevent such a situation, a heat sink for cooling the electronic component is used.
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。 For example, in a device that performs complex control such as a hybrid car, since a large number of electronic components are mounted in a limited space, there is an increasing demand for a heat sink that is compact and can exhibit excellent cooling performance.
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)。
2. Description of the Related Art Conventionally, a heat sink that cools a heating element by bringing a heating element such as an electronic component into close contact with the outside and flowing a refrigerant therein has been proposed (for example, Patent Document 1 (column 7,
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。 The inside of the heat sink described in Patent Document 1 includes two chambers separated by a common wall portion. A plurality of fins extending together with the common wall project into each chamber, and the refrigerant flows in the chamber in the direction in which the fins extend. At one end of the heat sink, the fins and the common wall are removed, so that the coolant flows between the two chambers. When the heating element is attached to the outside of the heat sink, the heat of the heating element is transmitted to the refrigerant flowing through the chamber through the fins.
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。 In the case of such a heat sink, the fin and the casing are integrally formed by extrusion molding. The heat sink described in Patent Document 1 is manufactured, for example, by extruding a casing including only one chamber with a mold and combining two such casings.
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。 In order to improve the cooling performance while making the heat sink compact, it is preferable to provide thin fins at narrow intervals. However, when manufacturing fins by extrusion molding, if the distance between the fins is narrowed and / or the fins are thinned, the die may be damaged due to frictional force during extrusion, etc. There are manufacturing restrictions on the thickness and / or spacing of the fins that can be produced. Therefore, there is a problem that a heat sink that manufactures fins by extrusion has a limit in improving cooling performance.
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。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a heat sink that is compact, has excellent cooling performance, and can be easily manufactured.
本発明は、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く、
上記ヒートシンクはさらに、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ものである。
The present invention is a heat sink for cooling a heating element,
A main body through which refrigerant flows,
A partition plate forming a flow path for the refrigerant in the main body;
A plurality of fins juxtaposed in the width direction of the main body and projecting into the flow path,
Distance between the end fin and the body located on the edge of the width direction among the plurality of fins, widely than the distance between the fins,
The heat sink further includes auxiliary fins that are disposed between the end fins and the main body and are formed on the partition plate at a height that contacts the inner surface of the main body .
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。 The heat sink according to the present invention includes a plurality of fins protruding into the flow path, and the distance between the end fin and the main body is wider than the distance between the fins. Therefore, even if the interval between the fins is narrowed, the load applied to the mold when extrusion molding can be reduced, and as a result, the main body can be easily manufactured without damaging the mold. Therefore, it becomes possible to maintain or improve the overall cooling performance and to easily manufacture the main body and the fins integrally by extrusion.
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。 In the present specification, terms (for example, “front”, “back”, “up”, “down”, “left”, “right”) that mean a specific direction are used to describe the relative positional relationship of each part according to the drawings. It is not intended to limit the state of use of the heat sink.
実施の形態1. Embodiment 1 FIG.
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。
The
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。
The
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。
The hollow rectangular tube (main body) 20 is a rectangular tube whose
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。
The
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。
The left end of the
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。
The upper fin 32a is a protrusion that continuously protrudes in the front-
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。
The heights of the upper fins 32a and the lower fins 34a are preferably equal to each other, and each is lower than half of the internal height of the hollow
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。
For this reason, the tips (lower ends) of the plurality of upper fins 32a and the tips (upper ends) of the plurality of lower fins 34a are opposed to each other with a certain interval in the height direction 38 (fin height interval). In the present embodiment, since the heights of the upper fin 32 a and the lower fin 34 a are equal, the fin height interval is formed at the center in the height direction of the hollow
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。
The left end upper fin 32 b is a fin located at the left end among the plurality of upper fins 32 a, and is provided with a constant end interval in the
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。
When the
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。
The plurality of upper fins 32a are arranged side by side at equal intervals in the width direction 44 (fin intervals) between the left end upper fin 32b and the right end
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。
Each of the plurality of lower fins 34a faces each of the upper fins 32a as described above. Therefore, the plurality of lower fins 34a, like the plurality of upper fins 32a, are a left end lower fin 34b and a right end
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。
In order to improve the efficiency of heat conduction from the
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。
Further, the fin interval is narrower than the end interval. Therefore, even if the upper fins 32a (lower fins 34a) are provided at a narrow interval between the left end upper fin 32b (left end lower fin 34b) and the right end
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。
The
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。
Preferably, the thickness of the
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。
Upper
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。
However, due to manufacturing errors, it may be difficult to match the dimensions of the close contact portions of the
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。
Since the height of the upper
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。
Lower
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。
The
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。
The front lid 22a includes a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The protruding
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。
By such a front lid 22 a, a
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。
The
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。
The
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。
First, the
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。
As a result, the
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。
Next, the
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。
Here, the front surface of the
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。
Finally, the front lid 22 a is attached to the
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。
Here, the front lid 22a and the hollow
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。
At this time, the
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。
By assembling in this way, as shown in FIG. 3, the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
As described above, the refrigerant flows in from the
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。
When the
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。
In the
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。 By narrowing the gap between the upper and lower fins 32a and 34a, the flow rate of the refrigerant flowing between the upper and lower fins 32a and 34a is increased, and the area for transferring heat to the refrigerant is increased. Therefore, more heat can be efficiently dissipated to the refrigerant.
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。
In many cases, the
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。
Further, in the present embodiment, the upper
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。 As mentioned above, although the heat sink concerning Embodiment 1 of this invention was demonstrated, this Embodiment is not limited to this.
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。
For example, as shown in FIG. 4, a
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。
The
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。 In addition, for example, the front end of the partition plate and the protrusion of the front lid may have a shape that fits in close contact with each other, and the protrusion of the front lid is formed by the upper and lower fins in the hollow rectangular tube. You may protrude so that it may fit in between. In this case, the partition plate is recessed in the hollow rectangular tube according to the length of the protrusion of the front lid projecting into the hollow rectangular tube. Furthermore, the mortise and the mortise which can be fitted as mentioned above may be provided in the rear-end part of such a protrusion part, and the front-end part of a partition plate.
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。
Further, for example, the
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。 Further, instead of inserting the partition plate in parallel with the height direction, the heat sink may be manufactured by combining a hollow square tube equally divided into a left hollow square tube and a right hollow square tube. In this case, a partition wall corresponding to a partition plate parallel to the height direction is formed integrally with each of the left hollow square tube and the right hollow square tube. The left hollow square tube and the right hollow square tube having such a partition wall can be manufactured by extrusion forming, respectively, but by forming a space in which no fins are provided at a certain distance from the partition wall, damage to the mold is caused. Can be prevented.
実施の形態2. Embodiment 2. FIG.
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。
As shown in FIGS. 6 and 7, in the heat sink 110 a according to the second embodiment, the upper
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。
The upper
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。
The shapes and dimensions of the upper
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。
Further, the
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。
The upper
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。
A small flow path 186a is formed between the upper
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。
The lower
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。
In addition, the specific example of the notch part which notched a part of front-end | tip part of the auxiliary fin continuously in the front-back direction is not restricted to the above-mentioned embodiment. For example, the auxiliary fin may include
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。
The
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。
Also in the present modification, as in the second embodiment, the refrigerant flows through the
実施の形態3. Embodiment 3 FIG.
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。
As shown in FIG. 10, the heat sink 210a according to the third embodiment includes an
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。
The plurality of
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。
In this way, by changing the height of the upper and
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。
Further, since the
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。
Further, when a liquid having high cooling performance such as water or an aqueous ethylene glycol solution is used as the refrigerant, the heat transfer amount is small in the
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。
The partition plate 230a extends from the vicinity of the center to the vicinity of both ends so as to come into contact with the thin flat portions at both ends protruding in the width direction with a short length and the tips of the
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。
When the flat portions abut against the
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。
The upper auxiliary fins 250a and the lower auxiliary fins 252a are both ends of the deformed portion of the partition plate 230a, and the notches 282a and 284a are formed on the upper auxiliary fins 250a and the lower auxiliary fins 252a as in the second embodiment. A part of each tip (upper end) is continuously cut out in the front-rear direction. The upper auxiliary fins 250a and the lower auxiliary fins 252a have the same effects as the upper
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。
In the third embodiment, the deformed portion of the partition plate 230a is gradually increased in thickness from the vicinity of the center toward the vicinity of both end portions. However, the deformed portion of the partition plate is formed at the tip of each
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。
FIG. 11 shows a view from the front with the front lid of the heat sink 210b removed, and when viewed from the front, the deformed portion of the
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。
11 and 12, also in the case of the third embodiment, the
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。
Similarly to the case of the third embodiment, the
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。
In the present embodiment, each of the plurality of
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。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
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。 For example, in the first to third embodiments, the fin intervals between the plurality of fins 32a, 34a (132a, 134a, 232a, 234a) are equal to each other, the left and right end intervals are equal, and the upper fins The case where 32a (132a, 232a) and the lower fin 34a (134a, 234a) are provided at positions facing each other in the vertical direction has been described. However, if all of the plurality of fin intervals are narrower than any of the left and right end intervals. The plurality of fin intervals may include different widths in the width direction, the left and right end intervals may be different, and the upper fin and the lower fin include those shifted from the vertically opposed positions. But you can.
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。 If any of the end intervals is wider in the width direction than any fin interval, when the hollow square tube and the plurality of fins are integrally formed by extrusion, an excessive amount is formed in the portion where the fins of the mold are formed. Power is not applied. Therefore, it becomes possible to manufacture easily without damaging the mold.
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。 The heat sink according to the present invention can be used for cooling a heating element such as a semiconductor device used in a hybrid car, a household electric appliance, a computer or the like.
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
10, 110a, 110b, 210a, 210b, 210c
Claims (6)
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く、
上記ヒートシンクはさらに、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
ことを特徴とするヒートシンク。 A heat sink for cooling the heating element,
A main body through which refrigerant flows,
A partition plate forming a flow path for the refrigerant in the main body;
A plurality of fins juxtaposed in the width direction of the main body and projecting into the flow path,
Distance between the end fin and the body located on the edge of the width direction among the plurality of fins, widely than the distance between the fins,
The heat sink further includes auxiliary fins disposed between the end fins and the main body and formed on the partition plate at a height contacting the inner surface of the main body .
ことを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。 All the tips of the auxiliary fins are in contact with the inner surface of the main body.
The heat sink according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク。 The tip of the auxiliary fin has a notch that forms a small channel with the inner surface of the main body.
The heat sink according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のヒートシンク。 The height of the plurality of fins decreases as the distance from the attachment portion to which the heating element is attached is decreased.
The heat sink according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat sink is provided .
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のヒートシンク。 The tip portions of the plurality of fins are in contact with the partition plate.
The heat sink according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat sink is characterized in that:
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5のいずれか1項に記載のヒートシンク。 A lid attached to one end of the main body,
Each of the lid and the partition plate includes a portion having a corresponding shape that fits into each other.
The heat sink according to any one of claims 1 to 5, wherein:
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