JP6152647B2

JP6152647B2 - ヒートシンク

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Publication number: JP6152647B2
Application number: JP2013011372A
Authority: JP
Inventors: 秀満渡邉; 久則川崎; 泰之渡邉
Original assignee: APS JAPAN CO Ltd
Current assignee: APS JAPAN CO Ltd
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-01-24
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Description

本発明は、冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクに関する。

近年、ＬＥＤの発光効率が向上し、一般の照明用あるいは装飾用としてＬＥＤ照明装置が提供されている。このＬＥＤ照明装置は、筐体の先端側に複数のＬＥＤ素子が面実装されたＬＥＤモジュールと該モジュールを覆う透光性のレンズ体が取り付けられ、ＬＥＤ素子からの放射光を外部に出射する。ＬＥＤ素子は９０度以上に温度上昇することにより光出力が低下したり寿命が短くなってしまうため、５０度以下がよいとされている。また、筐体内に収納されるＬＥＤ用の電源回路部もコンデンサー等の発熱体があり、電源回路の温度が異常に上昇すると、この回路の動作信頼性及び寿命を損なう恐れがあることが知られている。

そこで、従来のＬＥＤ照明装置では、上記ＬＥＤ素子や電源回路の温度上昇を防止するべく、筐体の一部に金属製の放熱部が設けられ、ＬＥＤ素子や電源回路から伝わる熱を外部に放出する構造が採られている。しかしながら、従来のヒートシンク、とくに照明装置の内部において光源支持台の基端側に面接触され、光源からの熱を放熱する主要なヒートシンクとして用いられているものは、アルミダイキャスト等で成型されたものである（例えば、特許文献１、２参照。）。このようなアルミダイキャスト製のヒートシンクは、製造上の強度等の理由で薄型化、軽量化に限界があり、材料コスト、製造コストがかかり、複雑なフィン形状の形成も限界があり、材料選択の幅も狭いという課題があった。

特開２０１０−８６７１３号公報特開２００３−１７８６０２号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べて軽量で、且つ材料コスト、加工コストも低廉となり、複雑なフィン形状にも対応でき、表面積も容易に増大できるため冷却性能も高く、熱を効率よく放熱できるヒートシンクを提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクであって、前記冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面と反対側に突設される複数のフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の板状基材の一部をプレス加工により前記反対側に折り曲げて突出させた部位よりなり、前記フィンを形成した前記板状基材の残部を前記支持部としたことを特徴とするヒートシンクを構成した。

ここで、前記板状基材の外周部に複数の板状フィン部を突出形成し、プレス加工によって前記板状フィン部を突出基端部又はその近傍で前記反対側に向けて互いに干渉しないように所定角度折り曲げて起立させることにより前記複数のフィンを構成したものが好ましい。

特に、前記板状フィン部を前記板状基材の半径方向に対して所定の角度を有する斜め方向に突出するように形成したものが好ましい。

また、上記ヒートシンクを第一のヒートシンクとし、該ヒートシンクの前記支持部における前記冷却対象物に固定される面とは反対側の面に、該ヒートシンクと略相似形で且つサイズの小さい板状の支持部及び複数のフィンより構成される第二のヒートシンクを重ねて固定してなるヒートシンクも好ましい例である。

また本発明は、冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクであって、前記冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面とは反対側に突設される複数のフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の中空又は中実の柱状体であり、前記支持部を構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材に対し、前記柱状体をカシメ固定することにより前記反対側の面に当該柱状体を立設してなることを特徴とするヒートシンクをも構成した。特に、前記板状基材に対する前記柱状体の立設は、該板状基材をプレス加工して前記柱状体をカシメ固定することにより行なうものが好ましい。

ここで、前記板状基材に前記柱状体を挿入して固定するための取付穴を設け、該取付穴の内周縁に沿ってバーリング加工により厚肉部を形成し、前記柱状体を前記取付穴に挿入した状態において前記厚肉部を軸方向から圧縮プレス加工し、該厚肉部を取付穴中心方向に塑性変形させて柱状体の外周面に圧着させることによりカシメ固定してなるものが好ましい。また、前記板状基材に前記柱状体を挿入して固定するための取付穴を設け、該取付穴の周囲の全周にわたり又は一部に段差部を形成し、前記柱状体を前記取付穴に挿入した状態において前記段差部を軸方向から圧縮プレス加工し、該段差部を取付穴中心方向に塑性変形させて取付穴内周部を柱状体の外周面に圧着させることによりカシメ固定してなるものも好ましい。

また本発明は、冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクであって、前記冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面とは反対側に突設されるフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の板状基材をプレス加工により屈曲させた屈曲板体であり、前記支持部を構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材の前記反対側の面に前記屈曲板体を固定してなることを特徴とするヒートシンクをも構成した。

ここで、前記屈曲板体における屈曲部が延びている横方向の一方の端面を前記支持部を構成する板状基材の前記反対側の面に固定してなり、これにより前記屈曲部が当該屈曲板体の突出方向に沿って延びているものが好ましい。また、前記屈曲板体が、前記板状基材をプレス加工によって波板状に複数屈曲させたものが好ましい。

また本発明は、冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクであって、前記冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面とは反対側に突設される複数のフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の板状中実の柱状体であり、前記支持部を構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材に対し、前記反対側の面に当該柱状体を放射状又は略放射状に立設してなることを特徴とするヒートシンクをも提供する。ここで、板状基材に前記柱状体を挿入して固定するための取付穴を設け、該取付穴の周囲の全周にわたり又は一部に段差部を形成し、前記柱状体を前記取付穴に挿入した状態において前記段差部を軸方向から圧縮プレス加工し、該段差部を取付穴中心方向に塑性変形させて取付穴内周部を柱状体の外周面に圧着させることによりカシメ固定してなるものが好ましい。放射状とは板状である柱状体を支持部の中心から外側に向かう方向に沿うように立設することとし、略放射状とは、これに対して所定角度を有して中心を通らない線に沿うように立設することとする。

本発明に係るヒートシンクによれば、良熱伝導性金属製の板状基材からプレス加工で支持部及びフィンを形成するので、従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べ、軽量で且つ材料コスト、加工コストも低廉となり、複雑なフィン形状にも対応でき、表面積も容易に増大できるため冷却性能も高いものを提供できる。

また、板状基材の外周部に複数の板状フィン部を突出形成し、プレス加工によって板状フィン部を突出基端部又はその近傍で前記反対側に向けて互いに干渉しないように所定角度折り曲げて起立させることにより前記複数のフィンを構成したので、加工も簡単でありコスト削減でき、起立させた板状フィンの間に空気が流通し、該板状フィン表面及び支持部の表面から効率よく放熱することができる。

また、板状フィン部を前記板状基材の半径方向に対して所定の角度を有する斜め方向に突出するように形成したので、半径方向に沿って真っ直ぐに延ばしたものと比べて、同一面積の板状基材から同じ面積の板状フィンを同じ数だけ得るとした場合に、支持部の面積をより多く確保することができ、また同じ支持部の面積にした場合は板状フィンの面積を多く確保でき、且つ板状フィンの幅も大きく取ることができることから断面積を大きく確保することができ、支持部から板状フィンへの伝熱特性も良くなり、全体として放熱の特性をより向上させることができる。また、板状基材をより効率よく使用することができるため、同じ面積の板状フィン及び支持部を得るために必要な板状基材の大きさも小さくでき、材料コストを削減できる。すなわち、同じ材料コストにした場合は放熱効果が多く得られ、同じ放熱効果にした場合は材料コストが削減できる。これらの組み合わせは必要な放熱特性等、用途に応じて適宜選択できる。

また、上記したヒートシンクを第一のヒートシンクとし、該ヒートシンクの前記支持部における前記冷却対象物に固定される面とは反対側の面に、該ヒートシンクと略相似形で且つサイズの小さい板状の支持部及び複数のフィンより構成される第二のヒートシンクを重ねて固定したので、第一のヒートシンクが冷却対象物から支持部の全面で受け取った熱が、該第一のヒートシンクの複数のフィンで放熱されるとともに、支持部から第二のヒートシンクの支持部に伝熱され、該第二のヒートシンクの複数のフィンでも放熱される。したがって、二つのヒートシンクを重ねるだけで容易にフィンの数を増設させることができ、放熱効果に優れたヒートシンクを低コストで提供できる。また、各ヒートシンクにおいて隣接するフィンの間に空気の流路が形成されるだけでなく、ヒートシンク同士の隣接するフィンの間にも流路が形成され、フィンの周囲に空気流路が形成されることとなり、より効率良く放熱することができる。前記第二のヒートシンクは、前記第一のヒートシンクの支持部の範囲内に配置できるものであれば、放熱特性の必要等に応じて、例えばフィンの数を減らした形態でも良く、その形態に拘るものではないが、放熱効果をより高く得るためには第一のヒートシンクと相似形のものが好ましい。

また、冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面とは反対側に突設される複数のフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の中空又は中実の柱状体であり、前記支持部を構成する良熱伝導性金属製の板状基材に対し、該板状基材をプレス加工して前記柱状体をカシメ固定することにより前記反対側の面に当該柱状体を立設してなることを特徴とするので、良熱伝導性金属製の板状基材からプレス加工で柱状体をカシメて立設し、フィンとして構成することができ、したがって、従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べて軽量で且つ材料コスト、加工コストも低廉となり、表面積も増大できるため冷却性能も向上する。更に、板状の曲げ加工したフィンに比べてフィン自体の強度が向上し、用途も拡大しうる。また、柱状のフィンの間を流通する空気の抵抗は板状のフィンの間を流通する空気の抵抗に比べて少なく、空気流通が良くなり放熱による冷却性能を向上させることが可能となる。

また、板状基材に前記柱状体を挿入して固定するための取付穴を設け、該取付穴の内周縁に沿ってバーリング加工により厚肉部を形成し、前記柱状体を前記取付穴に挿入した状態において前記厚肉部を軸方向から圧縮プレス加工し、該厚肉部を取付穴中心方向に塑性変形させて柱状体の外周面に圧着させることにより、容易且つ低コストに柱状体を立設することができる。また、板状基材に前記柱状体を挿入して固定するための取付穴を設け、該取付穴の周囲の全周にわたり又は一部に段差部を形成し、前記柱状体を前記取付穴に挿入した状態において前記段差部を軸方向から圧縮プレス加工し、該段差部を取付穴中心方向に塑性変形させて取付穴内周部を柱状体の外周面に圧着させることによっても、容易且つ低コストに柱状体を立設することができ、特に取付穴よりも細い外形の柱状体を組み付けることができ、プレス穴径限界（例えばφ０．６ｍｍ）以下の外形の柱状体もカシメ固定することが可能となる。特に薄い板状の柱状体を組み付けるときに効果的である。

また、冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面とは反対側に突設されるフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の板状基材をプレス加工により屈曲させた屈曲板体であり、前記支持部を構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材の前記反対側の面に前記屈曲板体を固定してなることを特徴とするので、従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べて軽量で且つ材料コスト、加工コストも低廉となり、複雑なフィン形状にも対応でき、表面積も容易に増大できるため冷却性能も高いものを提供できる。更に、このように別途プレス加工により屈曲加工した板体を支持部に固定することで、フィン形状等の設計の自由度が増し、フィンをより密集して設けることも可能であり、これにより表面積を増大させて放熱特性を向上させることが可能となる。

また、屈曲板体における屈曲部が延びている横方向の一方の端面を前記支持部を構成する板状基材の前記反対側の面に固定してなり、これにより前記屈曲部が当該屈曲板体の突出方向に沿って延びているので、フィン自体の強度にも大変優れたヒートシンクとなる。また、屈曲板体が、前記板状基材をプレス加工によって波板状に複数屈曲させてなるので、フィンの放熱面積がより増大し、放熱特性に優れたヒートシンクが得られる。

また、冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクであって、前記冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面とは反対側に突設される複数のフィンとより構成され、前記フィンが、良熱伝導性金属製の板状中実の柱状体であり、前記支持部を構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材に対し、前記反対側の面に当該柱状体を放射状又は略放射状に立設してなることを特徴とするので、同じく従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べて軽量で且つ材料コスト、加工コストも低廉となり、複雑なフィン形状にも対応でき、表面積も容易に増大できるため冷却性能も高いものを提供できる。

第１実施形態に係る照明装置を示す側面図。同じく照明装置の内部構造を示す縦断面図。同じく内部の配線構造を示す簡略断面図。同じく照明装置の分解斜視図。同じく照明装置の要部の分解斜視図。同じく照明装置の内部構造の要部を示す断面図。支柱部材の貫通部を支持板にカシメ固定する様子を示す説明図。大きい方のヒートシンク部材の曲げ加工前の展開状態を示す説明図。大きい方のヒートシンク部材を光源支持台に取り付けた状態を示す説明図。小さい方のヒートシンク部材の曲げ加工前の展開状態を示す説明図。大小のヒートシンク部材を光源支持台に取り付けた状態を示す断面図。大小のヒートシンク部材を光源支持台に取り付けた状態を示す斜視図。第一のケースを構成する分割ケースを示す側面図。同じく分割ケースの斜視図。同じく分割ケースの横断面図。同じく分割ケースの要部を示す断面図。（ａ），（ｂ）ヒートシンク部材の変形例を示す説明図。（ａ）は第２実施形態に係る照明装置を示す側面図、（ｂ）は同じく第２実施形態に係るヒートシンク部材を示す斜視図。第３実施形態に係るヒートシンク部材を示す斜視図。同じく第３実施形態のヒートシンク部材の変形例を示す斜視図。第４実施形態に係るヒートシンク部材を示す斜視図。同じくヒートシンク部材の柱状体の変形例を示す断面図。（ａ）は同じくヒートシンク部材の平面図、（ｂ）、（ｃ）は支持部に柱状体をカシメ固定する方法を示す説明図。（ａ）は同じくヒートシンク部材の変形例を示す平面図、（ｂ）、（ｃ）は支持部に柱状体をカシメ固定する方法を示す説明図。（ａ）は同じくヒートシンク部材の他の変形例を示す平面図、（ｂ）、（ｃ）は支持部に柱状体をカシメ固定する方法を示す説明図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

尚、以下の実施形態においては、本発明に係るヒートヒンクを、大型の水銀灯タイプの型照明装置に内蔵され、光源を支持する光源支持台を冷却対象物としてこれに取り付けられるヒートシンク部材として構成した例を説明するが、本発明はこれに何ら限定されず、小型のＬＥＤ電球や投光器、自動車のヘッドライトなど種々の照明装置に好適に使用でき、また本例ではファンモータを内蔵してヒートシンク部材に強制空流を当てて放熱させる例であるが、このようなファンモータを省略し、自然な空気の流通により放熱させるものでもよい。また、照明装置以外の電気、機械器具など種々の発熱体又はこれを支持する支持部材に取り付けて使用できることは勿論である。

まず、図１〜１７に基づき、本発明の第１実施形態を説明する。

本発明に係るヒートシンクが内蔵される照明装置１は、図１に示すように、先端側に光源を覆うレンズ体２１を有し、且つ基端側に外部電源に接続される口金４０を有する電球型であり、図２〜４に示すように、アルミニウム等の良熱伝導性部材よりなる光源支持台２２の先端側の面２２ａに光源２０が支持され、該光源支持台２２及びレンズ体２１により光源２０が略密閉状態に収納されている。なお、略密閉とは、筐体内部空間や装置外部と連通する通気用の穴や隙間を積極的に設けない構造という趣旨であり、ゴムパッキン等で略完全に密閉したもの以外に、ゴムパッキン等がなく、ビス止めしたネジ孔とネジの間や係止爪と係止溝の間、配線孔と配線の間などに若干の隙間が生じているものも含む。

そして、光源支持台２２より基端側の筐体５０の壁面に吸／排気口５１、５２が設けられるとともに、筐体５０の内部にファンモータ１０が設けられ、このファンモータ１０によって吸／排気口５１、５２を通じて筐体５０内外に強制空流が生じ、光源２０から生じた熱が光源支持台２２の基端側の面２２ｂから前記強制空流によって筐体５０の外部に排熱される。このような構造により、光源支持台２２とレンズ体２１により光源２０を略密閉状態に収納して異物の侵入を防ぎつつ、光源２０より発生する熱は良熱伝導性部材の光源支持台２２に伝わり、光源支持台２２の基端側の面２２ｂから上記した強制空流によって筐体外部に排熱し、略密閉状態の光源を効率よく冷却することが可能に構成されている。

光源２０はＬＥＤモジュールよりなるものを採用できるが、その他、蛍光灯やフィラメントよりなるハロゲン灯、高輝度放電灯（高圧ナトリウム灯、メタルハライドランプ（マルチハロゲン灯）、水銀灯等）など、従来から照明装置の光源として公知のものを広く採用できる。また、レンズ体については従来から公知のものを採用できる。

本例では、レンズ体２１と光源支持台２２との間に、アルミニウム等の良熱伝導性部材よりなるレンズ固定部材２３をその外面が外部に露出する状態に介装され、光源支持台２２、レンズ固定部材２３及びレンズ体２１により光源２０が略密閉状態に収納されている。レンズ固定部材２３は、図５にも示すように、底面を有する円筒絞り状に形成されており、底面部２３ｂには、光源支持台２２に固定される光源２０を挟み込まないように逃がして先端側に突出させるための開口部２３ｃ及び光源２０への配線を通す通孔２３ｆが形成されている。

また、開口部２３ｃの周囲には、取付ネジ７０を貫通させて光源支持台２２の先端側の面２２ａの対応する位置に形成した螺孔２２ｃに螺合することにより当該底面部２３ｂを光源支持台２２に固定するための通孔２３ｄが形成され、更に円筒部２３ａが立ち上がる付近の所定の位置には、レンズ体２１の基端部２１ｃに突設した爪２１ｂが係合する係合溝２３ｅが形成されている。

そして、前記取付ネジ７０でレンズ固定部材２３を光源支持台２２に取り付けた後、該レンズ固定部材２３の円筒部２３ａ内面側に、図４に示すようにレンズ体基端部２１ｃを挿着し、前記爪２１ｂを係合溝２３ｅに係合させるとともに必要に応じて基端部２１ｃ外面と円筒部２３ａ内面との間に接着剤や防水用のパッキン等を設け、これによりレンズ体２１がレンズ固定部材２３を介して光源支持台２２に取り付けられる。この取り付けた状態においては、円筒部２３ａの外面が外部に露出した状態となり、レンズ体基端部２１ｃの取り付け箇所が不可視となり見栄えが良くなるとともにレンズ体基端部２１ｃを保護して破損を未然に防止している。また、光源からの熱はこのレンズ固定部材２３の外部に露出する円筒部２３ａにより排熱されるので、レンズへの熱ストレスも防止できるのである。

このようなレンズ固定部材２３は、必ずしも必須ではなく、レンズ体２１を光源支持台２２に直接取り付けることも勿論可能である。ただし、この場合には、上記したレンズ固定部材２３の円筒部２３ａと同様の円筒部を光源支持台２２に形成しておき、上記と同様の破損防止効果、熱ストレス回避効果を奏するものが好ましい例である。

光源支持台２２は、図５にも示すように、レンズ固定部材２３の底面部２３ｂと同一外形形状の円板部２４とその外周部から筒状に基端側に延びるブラケット部２５とより構成されている。円板部２４には、光源２０を取り付けるための取付ネジ７１が螺合する螺孔２４ａ、上記レンズ固定部材２３を取り付けるための取付ネジ７０が螺合する螺孔２２ｃ、同じくレンズ固定部材２３に設けられた通孔２３ｆに対応する位置に連通して設けられ、光源２０の配線を通すための通孔２４ｂ、後述する電源回路部６の支柱部材１２を貫通させてレンズ固定部材２３に取付ネジ７２で固定するための貫通孔２４ｃ、及び上記したレンズ固定部材２３の係合溝２３ｅに対応する位置に形成され、該係合溝２３ｅに係合したレンズ体２１の爪２１ｂの先端部を回避するための回避溝２４ｄがそれぞれ穿設されている。

また、円板部２４の基端側の面、すなわち光源支持台２２の基端側の面２２ｂには、図１１及び１２にも示すように、本発明のヒートシンクとして、アルミニウム等の良熱伝導性部材よりなるヒートシンク部材１１が設けられている。このようなヒートシンク部材１１を設けることで、光源支持台２２とヒートシンク部材１１の双方が筐体５０内の強制空流に接するヒートシンクとして機能し、光源の高い冷却効果が得られる。また、ブラケット部２５には、図５に示すように後述する分割ケース３Ａ、３Ｂの接合端辺の先端側の角部に対応する位置に、当該角部を取付ネジ７３にて取り付けるための螺孔２５ａ、及び当該端辺に形成される各分割ケース３Ａ，３Ｂの屈曲片３０ａ，３０ａの双方を受け入れて係合する係合溝２５ｂがそれぞれ形成されている。

本発明に係るヒートシンク部材１１は、光源支持台２２を冷却対象物として光源支持台２２の基端側の面２２ｂに取り付けられ、光源支持台２２から伝わる光源を発生源とする熱を外面より筐体内の空気中に放熱するヒートシンクである。具体的には、光源支持台２２の基端側の面２２ｂに固定される板状の支持部１１ｂと、該支持部１１ｂの光源支持台２２に固定される面と反対側、すなわち基端側に突設される複数の板状フィン１１ａとより構成される第一のヒートシンク部材１１Ａと、該ヒートシンク部材１１Ａの前記支持部１１ｂにおける前記基端側の面に、該ヒートシンク部材１１Ａと相似形で且つサイズの小さい板状の支持部１１ｂ及び複数の板状フィン１１ａより構成される第二のヒートシンク１１Ｂを中心を合わせて軸方向に支持部１１ｂを重ねて固定したものである。

各ヒートシンク部材１１Ａ、１１Ｂは、板状の支持部１１ｂの外周部に複数の板状フィン１１ａ、…を曲げ加工により一体的に形成したものであり、より詳しくは、図８又は図１０に示すように支持部１１ｂ及びその外周部から半径方向に対して所定の角度を有する斜め方向に延びる複数の板状フィン部１１ｃをアルミニウム等の一枚の金属板（板状基材）で平板状に形成した後、各板状フィン部１１ｃをプレス加工により根元近くで軸方向に向けて互いに干渉しないように所定角度折り曲げて起立させることにより板状フィン１１ａを構成し、残部を支持部１１ｂとしたものである。このようにプレス加工でフィンを形成したので、従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べて軽量で材料コスト、加工コストも低廉で、冷却性能も高いものを提供できる。

このような構成を有する各ヒートシンク部材１１Ａ，１１Ｂは、支持部１１ｂが光源支持台２２の基端側の面２２ｂおよび支持部１１ｂ、１１ｂ同士が全面で当接して熱を効率よく受け取り、各板状フィン１１ａは基端側に起立し、表面から熱が効率よく排熱される。特に、大小２つの部材１１Ａ，１１Ｂを重ねて取り付けることで、各部材の周方向に隣接する板状フィン１１ａ、１１ａ間に強制空流が通過する流路が形成され、各板状フィン１１ａに伝達された熱が効率よく排熱されると同時に、ヒートシンク部材１１Ａ，１１Ｂ間の半径方向に隣接する板状フィン１１ａ，１１ａの間にも流路が形成され、すべての板状フィン１１ａの周囲に強制空流が通過する流路が形成され、より効率よく排熱することができるように構成されている。更に、ヒートシンク部材１１Ａ、１１Ｂの中心は光源２０の発光部の中心と略同一に配置されているので、光源２０から発生する熱を光源支持台２２を介してヒートシンク部材１１Ａ，１１Ｂに略直接的に伝達でき、放熱効率が高くなる。

また、本例では、上記のとおり各ヒートシンク部材１１Ａ、１１Ｂの板状フィン１１ａを構成する板状フィン部１１ｃを支持部１１ｂ半径方向に対して所定角度斜めの方向に延びるように形成したので、半径方向に沿って真っ直ぐに延ばしたものと比較して、同一面積の円板基材から同じ面積の板状フィンを同じ数だけ得るとした場合に、支持部１１ｂの面積をより多く確保することができ、且つ板状フィンの幅も大きく取ることができるので断面積を大きく確保でき、支持部から板状フィンへの伝熱特性も良くなり、全体として放熱の特性をより向上させることができる。また、板状基材をより効率よく使用することができるため、同じ面積の板状フィン及び支持部を得るために必要な板状基材の大きさも小さくすることができ、材料コストを削減することができる。

尚、本例では上記のとおり２つのヒートシンク部材１１Ａ，１１Ｂを重ねて構成したが、３つ以上重ねてもよいし、或いは１つのみ、すなわちヒートシンク部材１１Ａのみとしても勿論よい。また、各ヒートシンク部材１１Ａ，１１Ｂは円板基材で形成する板状フィン部１１ｃを支持部１１ｂの半径方向に対して所定角度斜めの方向に延びるように形成したが、図１７に示すように半径方向に沿って真っ直ぐに延ばして形成したものでも勿論よい。この例の場合についても単独で用いてもよいし、相似形で且つサイズの小さいものを重ねて構成しても良い。また、本実施例では、ヒートシンク部材１１Ａ，１１Ｂのフィン部１１ａは先端に向かって径方向外側に開いた形状に屈曲形成されているが、この形状に限定されるものではなく、必要に応じて他の形態、例えば軸方向を向くように支持部１１ｂに対して直角に屈曲形成しても勿論良い。また、前記ヒートシンク１１Ｂのフィンの数も放熱特性の必要性等に応じて、適宜選択してもよく、必ずしもヒートシンク１１Ａのフィンの数に合わす必要も無い。但し、放熱効果を高く得るためには、本実施例のように相似形に形成することが好ましい。

筐体５０は、図１〜４に示すように先端部に光源支持台２２が接続される第一のケース３と、基端部に口金４０が設けられる第二のケース４とより構成されており、第一のケース３及び第二のケース４の各側壁部に、それぞれ吸／排気口５１、５２が設けられている。そして、筐体５０の内部における第一のケース３の吸／排気口５１と第二のケース４の吸／排気口５２との間の位置にファンモータ１０が配置され、該ファンモータ１０の回転方向に応じて、吸／排気口５１又は５２から外気を取り入れて、吸／排気口５２又は５１から排気する強制空流が筐体内部に発生可能に構成されている。本例では第一のケース３内における第二のケース４の接続境界に近い位置に、中央部が開口したアルミニウム等の良熱伝導性部材よりなる支持板１３が設けられ、該開口を塞ぐように前記ファンモータ１０が取付ネジ７５により支持板１３に固定されている。この支持板１３はファンモータ１０のヒートシンクとして機能する。

第一のケース３は、アルミニウム等の良熱伝導性部材より構成され、当該ケース自体も光源支持台から伝わる光源の熱をケース内面に接する強制空流及びケース外面に接する外気に排熱するヒートシンクとして機能する。より具体的には、第一のケース３は、同一構造に形成した２つの分割ケース３Ａ、３Ｂ（軸方向に沿った縦割りの形態）を組み付けて筒状に構成されており、各分割ケースは、図１３〜１６に示すように板材をプレス加工して構成されている。このように同一構造の分割ケースを組み付けて筒状に構成することで、プレス加工、ダイキャスト加工等により同一の金型で各分割ケースを効率よく作製でき、精度も高く、組み立て作業も容易になり生産性が良く効率的となる。本例では２つの分割ケースより構成したが、３つ以上の同一構造の分割ケースを組み付けて構成してもよい。また分割構成することなく１つの筒状ケースを一体的に構成しても勿論よい。

各分割ケース３Ａ，３Ｂの内周面には、軸方向に延びる複数のフィン３１、…が突設され、各フィン３１に沿って同じく軸方向に延びる複数の貫通溝３２、…が形成されている。これら各貫通溝３２が第一のケース３の吸／排気口５１である。より具体的には、図１６に示すように、各フィン３１、…は断面視逆ハの字状に突出する一対のフィン３１、３１を周方向に沿って複数形成して構成されており、このように斜めに突出したフィン３１とケース本体との隙間に貫通溝３２が形成されることで異物等が侵入することを防止できる構造とされている。

また、同じく筐体５０内部の吸／排気口５１と吸／排気口５２の間の位置には電源回路部６が配置され、ファンモータ１０により生じる強制空流によって該電源回路部６から生じる熱も筐体５０外部に排熱される。本例では電源回路部６は、図４に示すように中央部が開口した中空円環状の樹脂ケース６０内に同じく中央部が開口した環状板状の回路基板６１を内装したものである。樹脂ケース６０は、取付ネジ７６により互いに組み付けられる先端側のケース本体６０Ａと基端側のカバー体６０Ｂとより構成され、図６の断面図にも示すようにケース本体６０Ａが複数の支柱部材１２により光源支持台２２の基端側の面に連結されることにより、当該電源回路部６が第二のケース３内における第一のケース３の接続境界に近い位置に配置される。

支柱部材１２は、ファンモータ１０の支持板１３を貫通させると共に当該貫通部をカシメ等で固定し、貫通した基端側の端面に電源回路部６を固定したものである。つまり支柱部材１２によりファンモータ１０及び電源回路部６が支持されている。カシメの方法としては、例えば図７に示すように支持板１３に貫通孔を設けてその孔周囲をバーリング加工により圧肉とし、該圧肉部を軸方向に圧縮して支柱部材１２に圧着させる方法が効率的で好ましい。支柱部材１２の先端側の端部は、図６から分かるように光源支持台２２の貫通孔２４ｃを貫通してレンズ固定部材２３に当接し、該レンズ固定部材２３の対応する位置に設けた通孔２３ｇを基端側に向けて貫通する取付ネジ７２を端面の螺孔１２ａに螺合して固定され、また支柱部材１２の基端側の端部は電源回路部６の樹脂ケース６０のケース本体６０Ａに当接し、該ケース本体６０Ａの対応する位置に設けた通孔６０ａを先端側に向けて貫通する取付ネジ７７を端面の螺孔１２ｂに螺合して固定されている。

第二のケース４は、絶縁性の合成樹脂成型品とされ、図１〜４に示すように先端開口部から基端側に向けて連続的に縮径する略ドーム状の先端側ケース部４Ａと、該先端側ケース部４Ａから連続して基端側に延び、途中で単又は複数の段差を介して縮径するとともに基端部の外周に口金４０を取り付けるための雄ネジ部４１が形成された略筒状の基端側ケース部４Ｂとを備えている。先端側ケース部４Ａの開口周端部には、図４に示すように分割ケース３Ａ、３Ｂの接合端辺の基端側の角部に対応する位置に、当該角部を取付ネジ７４にて取り付けるための螺孔４２ａ、及び当該端辺に形成される各分割ケース３Ａ，３Ｂの屈曲片３０ａ，３０ａの双方を受け入れて係合する係合溝４２ｂがそれぞれ形成されている。

また、第一のケース３の分割ケース３Ａ，３Ｂの各先端側の縁部、基端側の縁部には、図６に示すように、それぞれ屈曲片３０ｂ、３０ｃが形成されており、屈曲片３０ｂは上述した光源支持台２２とレンズ固定部材２３との隙間に係止され、他方の屈曲片３０ｃは、先端側ケース部４Ａの開口周端部の対応する位置に設けられる係合溝４２ｃに係合される。先端側ケース部４Ａの電源回路部６が配される位置よりも基端側の位置の壁面には、内外貫通する複数の貫通孔４３,…が設けられており、吸／排気口５２として機能する。この貫通孔４３が形成される領域には、図４に示すように内側から同じく略ドーム状に形成された防塵網４５が固定片４６により密着した状態に取り付けられ、貫通孔４３から埃その他の異物が侵入することを防止している。尚、上記の貫通孔４３は、先端側ケース部４Ａではなく基端側ケース部４Ｂの壁面に形成することも好ましい。また貫通孔４３ではなく貫通溝としてもよい。

配線構造については、図３の簡略図に示すように、電源回路部６から口金４０に向けて電力入力用のリード線８０が配され、電源回路部６からファンモータ１０、光源２０に向けてそれぞれ電力供給用のリード線８１、８２が配されている。また、光源支持台２２の基端側の面２２ｂには温度センサ８４が取り付けられ、該センサから電源回路部６に対してセンサ信号を入力するためのリード線８３が配されている。

また、電源回路部には該センサ信号を受けてファンモータ１０や光源２０の動作を制御する制御部が設けられており、例えば所定の温度以下ではファンモータ１０を停止させることや、所定の温度以上では光源２０の光量を低減或いは消灯させることなど、ファンモータ１０や光源２０を長期間有効に動作させるための工夫がなされている。リード線８１〜８３を配線するためにアルミニウム等の良熱伝導性部材に設けた配線穴には配線保護用の絶縁ブッシュが適宜設けられる。

次に、図１８に基づき、本発明の第２実施形態を説明する。

本実施形態では、ヒートシンク部材１１として、同じく光源支持台２２を冷却対象物として光源支持台２２の基端側の面２２ｂに取り付けられ、光源支持台２２から伝わる光源を発生源とする熱を外面より筐体内の空気中に放熱するヒートシンクであり、上記第１実施形態の板状フィン１１ａを設ける代わりに、フィンとして良熱伝導性金属製の中空又は中実の柱状体１１ｄを用い、支持部１１ｂを構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材に対し、該板状基材をプレス加工して前記柱状体１１ｄをカシメ固定することにより該板状基材の基端側に当該柱状体１１ｄを立設したものである。このカシメ固定は、基本的には図７に基づいて説明した上記支柱部材１２と支持板１３のカシメ加工と同様のプレスカシメ工法が利用できる。

より具体的には、支持部１１ｂを構成する板状基材に柱状体１１ｄを挿入して固定するための取付穴を設け、該取付穴の内周縁に沿ってバーリング加工により厚肉部１１ｅを形成し、柱状体１１ｄを前記取付穴に挿入した状態において厚肉部１１ｅを軸方向から圧縮プレス加工し、該厚肉部１１ｅを取付穴中心方向に塑性変形させて柱状体の外周面に圧着させることによりカシメ固定されている。尚、このようなカシメ固定以外に、接着剤やはんだ付け、ろう付け、その他の溶接、ネジ止め、ピン止めなど種々の固定方法を採用可能である。

本例では柱状体１１ｄを中空パイプ状とし、表面積の増大を図っているが、中実でもよい。また本例では柱状体１１ｄが中空パイプ状で且つ支持部１１ｂを貫通し、支持部１１ｂの表裏空間が柱状体１１ｄを通じて連通しているので、柱状体１１ｄが熱の高い方から低い方へ空気を流通させるエントツ効果を奏し、より冷却を促進することが可能である。本例の構造では光源支持台２２の面２２ｂに密着しているので空気の流通がなくエントツ効果は発生しないが、冷却対象物の構造によっては可能となる。また、図示しないが各柱状体１１ｄの根元近傍の外壁に空気の入り口となる穴を形成すれば、エントツ効果で柱状体１１ｄの内部を空気が流通し、柱状体１１ｄが有する熱を外部に放出する放熱効果を促進させることが可能となる。

本実施形態によれば、上記第１実施形態に比べてフィンの強度が向上し、用途が拡大しうる。また、フィン間に流通する空気は、本例のようにフィンが柱状であれば、上記第１実施形態のように板状のものに比べて流れの抵抗がなく、空気流通がよくなり冷却性能を向上させることが可能となる。尚、本例では柱状体の断面が円形であるが方形、楕円形、異形その他でも勿論よい。

次に、図１９、２０に基づき、本発明の第３実施形態を説明する。

本実施形態では、図１９に示すように、ヒートシンク部材１１として、同じく光源支持台２２を冷却対象物として光源支持台２２の基端側の面２２ｂに取り付けられ、光源支持台２２から伝わる光源を発生源とする熱を外面より筐体内の空気中に放熱するヒートシンクであり、上記第１実施形態の板状フィン１１ａを設ける代わりに、フィンとして良熱伝導性金属製の板状基材をプレス加工により屈曲させた屈曲板体１１ｆとし、支持部１１ｂを構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材に屈曲板体１１ｆを固定したものである。このように別途プレスで屈曲加工した板体を支持部に固定することで、第１実施形態のヒートシンク部材よりもフィン形状等の設計の自由度が増し、フィンをより密集して設けることが可能であり、これにより表面積を増大させて放熱特性を向上させることが可能となる。

本例では、屈曲板体１１ｆとして、図１９に示すように板状基材をプレス加工して断面視略Ｕ字状に屈曲したものとされている。そして、この屈曲板体１１ｆの屈曲部１１ｈが延びている横方向の一方の端面１１ｇを支持部に固定することにより、各屈曲板体１１ｆの略Ｕ字状の開放部分が半径方向外側を向くようにして放射状又は略放射状に複数立設されている。このように端面１１ｇを固定して屈曲部１１ｈが突出方向を向くことで強度にも大変優れ、且つ開放部分が外側を向くことで放熱特性にも優れたヒートシンクとなる。

尚、屈曲板体１１ｆを屈曲部が底となるように横倒しにして当該屈曲部を支持部に固定し、開放部分が突出方向を向くように構成することも好ましい実施例である。また図２０は、屈曲板体１１ｆとして、板状基材をプレス加工によって波板状に複数屈曲させたものとした変形例である。これにより、放熱面積がより増大し、放熱特性に優れたヒートシンクが得られる。屈曲板体と支持部との固定手段はカシメや接着剤、はんだ付け、ろう付け、その他の溶接など種々の固定方法を採用可能である。図１９及び図２０で示したヒートシンク部材１１の屈曲板体１１ｆの屈曲部及びフィン面（上下並びに端の端面ではなく側面）には空流の必要性等に応じて適宜、開口を設けても良く、その開口の形状、数量等も必要に応じて適宜、選択できる。

次に、図２１〜図２５に基づき、本発明の第４実施形態を説明する。

本実施形態では、ヒートシンク部材１１として、同じく光源支持台２２を冷却対象物として光源支持台２２の基端側の面２２ｂに取り付けられ、光源支持台２２から伝わる光源を発生源とする熱を外面より筐体内の空気中に放熱するヒートシンクであり、上記第１実施形態の板状フィン１１ａを設ける代わりに、フィンとして良熱伝導性金属製の板状中実の柱状体１１ｄを用い、支持部１１ｂを構成する同じく良熱伝導性金属製の板状基材に対し、該板状基材をプレス加工して放射状又は略放射状に配置した板状の各柱状体１１ｄをカシメ固定することにより該板状基材の基端側に当該柱状体１１ｄを立設したものである。

このカシメ固定は、具体的には、図２３（ｂ）、（ｃ）に示すように、支持部１１ｂを構成する板状基材に板状の柱状体１１ｄを挿入して固定するための取付穴１１ｋ（角穴）を設け、該取付穴１１ｋの周囲に段差部１１ｉを形成し、板状の柱状体１１ｄを支持部１１ｂの取付穴１１ｋに挿入して組付位置にセットし、更に段差部１１ｉを軸方向から圧縮プレスして取付穴１１ｋ中心方向に塑性変形させることにより、図中（ｃ）のように取付穴内周部を柱状体１１ｄの外周面に締め付け固着させることによりカシメ固定されている。ここで、板状の柱状体１１ｄの支持部１１ｂにより締め付け固着される基端部に貫通孔を設けておけば、該貫通孔に塑性変形した段差部１１ｉが食い込み、支持強度をより高めることができる。尚、このようなカシメ固定以外に、接着剤やはんだ付け、ろう付け、その他の溶接、ネジ止め、ピン止めなど種々の固定方法を採用可能である。

本例では柱状体１１ｄをストレート（矩形状）の平板部材としているが、図２２に示すように断面視Ｕ字状のものやＬ字状のもの、或いはこれらの組み合わせでもよい。この場合、取付穴１１ｋを下端部の幅広な部位を挿通できる大きさとし、同様に支持部１１ｂの段差部１１ｉの塑性変形により当該下端部を圧着してカシメ固着することができる。このような断面視Ｕ字状又はＬ字状の柱状体は、支持部１１ｂ上に載置し、図９に示すような固着方法で固定したものでも勿論よい。

また、図２４に示すように、半抜きによる段差部１１ｉを方形の取付穴１１ｋの周囲における柱状体１１ｄの一方の面側にのみ形成し、当該一方の側からのみ締め付け固着させたものも好ましい例である。これにより他方の取付穴１１ｋの内面が切断面のまま維持されており、該内面に押付けられる柱状体１１ｄの位置精度及び垂直度が良好に維持される。また、図２５に示すように段差部１１ｉは柱状体１１ｄの両側に設けておき、一方の側のみプレスして当該一方の側からのみ締め付け固着させたものも同様に好ましい例である。これによれば他方にも段差部１１ｉが形成されており、前記柱状体１１ｄの幅方向の両端が前記取付穴１１ｋの両端に位置され、該取付穴１１ｋの両端には前記段差部１１ｉが形成されていないので（図２３〜図２５の例では、段差部１１ｉは柱状体１１ｄの全幅にわたって設けられているのではなく、図２５（ｄ）に示すように両端部を除く中間の所定範囲に設けられている。）、前記支持部１１ｂの底面から当該他方の側の上端の間（図２５（ｄ）のスパンｄ１）で支持され、且つ前記一方からの締め付け圧力は該スパン及び前記柱状体１１ｄの幅中央付近で加圧されるので、前記スパンが大きく成ると共に圧力支持のバランスも良く、更に精度が良好となる。尚、図２３〜図２５の例は、上記のとおり段差部１１ｉを柱状体１１ｄの両端部を除く中間の所定範囲を加圧するように構成されているが、段差部１１ｉの幅を柱状体１１ｄの幅と一致させてもよく、例えば図２５（ｅ）に示すように取付穴１１ｋに挿着される板状体１１ｄ下端部の幅のみ狭めて段差部１１ｉの幅を柱状体１１ｄの下端部の幅と一致させたものも好ましい。また図２５（ｅ）の前記柱状体１１ｄの形態で前記穴１１ｋと段差部１１ｉの関係を図２５（ｄ）のようにすると前記と同様にスパンｄ１で支持され更に精度が良好に成るのは言うまでも無い。また、柱状体６ａはストレートの板状のもの以外に、図４０に示すように断面視Ｕ字状のものやＬ字状のものでもよい。この場合、取付穴を下端部の幅広な部位を挿通できる大きさとし、同様に板状基材６ｂの段差部の塑性変形により当該下端部を圧着してカシメ固着することができる。図２５（ｆ）は柱状体１１ｄに凹部ｈ１を設けて段差部を食い込ませた変形例である。凹部ｈ１は貫通しても非貫通でもよく、その数や形状はサイズや用途等に応じて適宜設定すればよい。穴形状も角穴以外に丸穴その他異形穴等でも勿論よい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１照明装置
３第一のケース
３Ａ，３Ｂ分割ケース
４第二のケース
４Ａ先端側ケース部
４Ｂ基端側ケース部
６電源回路部
１０ファンモータ
１１ヒートシンク部材
１１Ａ，１１Ｂヒートシンク部材
１１ａ板状フィン
１１ｂ支持部
１１ｃ板状フィン部
１１ｄ柱状体
１１ｅ厚肉部
１１ｆ屈曲板体
１１ｇ端面
１１ｈ屈曲部
１１ｉ段差部
１１ｋ取付穴
１２支柱部材
１２ａ螺孔
１２ｂ螺孔
１３支持板
２０光源
２１レンズ体
２１ｂ爪
２１ｃ基端部
２１ｃ基端部
２２光源支持台
２２ａ先端側の面
２２ｂ基端側の面
２２ｃ螺孔
２３レンズ固定部材
２３ａ円筒部
２３ｂ底面部
２３ｃ開口部
２３ｄ通孔
２３ｅ係合溝
２３ｆ通孔
２３ｇ通孔
２４円板部
２４ａ螺孔
２４ｂ通孔
２４ｃ貫通孔
２４ｄ回避溝
２５ブラケット部
２５ａ螺孔
２５ｂ係合溝
３０ａ〜３０ｃ屈曲片
３１フィン
３２貫通溝
４０口金
４１雄ネジ部
４２ａ螺孔
４２ｂ係合溝
４２ｃ係合溝
４３貫通孔
４５防塵網
４６固定片
５０筐体
５１排気口
５２排気口
６０樹脂ケース
６０Ａケース本体
６０Ｂカバー体
６０ａ通孔
６１回路基板
７０〜７７取付ネジ
８０リード線
８１リード線
８３リード線
８４温度センサ

Claims

冷却対象物に取り付けられ、該冷却対象物から伝わる熱を外面より空気中に放熱するヒートシンクにおいて、
前記冷却対象物に固定される板状の支持部と、該支持部の前記冷却対象物に固定される面と反対側に突設される複数のフィンとより構成され、
前記フィンが、良熱伝導性金属製の板状基材の一部をプレス加工により前記反対側に折り曲げて突出させた部位よりなり、前記フィンを形成した前記板状基材の残部を前記支持部としたヒートシンクであって、
前記板状基材の外周部に複数の板状フィン部を突出形成し、プレス加工によって前記板状フィン部を突出基端部又はその近傍で前記反対側に向けて互いに干渉しないように所定角度折り曲げて起立させることにより前記複数のフィンを構成してなり、
前記複数の板状フィン部は、それぞれの突出基端部から前記板状基材の半径方向に対して所定の角度を有する方向に突出するように形成してなることを特徴とするヒートシンク。
請求項１記載のヒートシンクを第一のヒートシンクとし、該ヒートシンクの前記支持部における前記冷却対象物に固定される面とは反対側の面に、該ヒートシンクと略同じ形状である略相似形で且つサイズの小さい板状の支持部及び複数のフィンより構成される第二のヒートシンクを重ねて固定してなるヒートシンク。