JP6867012B2 - ヒートシンク - Google Patents

Description

本発明は、列状の山部と谷部が交互に複数形成された金属板よりなり、谷部の凸面側の面を冷却対象物に向けて取り付けられるコルゲートタイプのヒートシンクに関するものである。

従来、この種のコルゲートタイプのヒートシンクは、山部の内側に熱が籠ってしまうという問題があった。ファン等で強制的に流体を流通させるものでは、このような熱の籠りを防止することが可能であるが、ファン等を設けずに自然対流型として使用するものでは、熱の籠りにより放熱能力が損なわれることが避けられない。

特許文献１のように、山部と谷部の間の中間壁部に切り起こしによりルーバを形成したものが提案されている。これは、強制的に流体を流通されるにあたり、流体を旋回させ、放熱効率を高めようとしたものである。しかし、自然対流型として使用した場合には、中間壁部にルーバの開口があるために空気の流通が当該開口から逃げてしまい、山部の内側において、より熱が溜まりやすくなってしまう。また、このように中間壁部のルーバを通じて熱を逃がすためには、中間壁部間に一定以上の間隔を確保しなければならない。したがって、当該間隔（ピッチ）を狭めて山部、谷部の数を増やし、表面積を稼ぐことには限界がある。

更に、このようなルーバは加工が難しく、連続した山部および谷部に曲げ加工する前に、ルーバを形成しておく必要があるが、このようなルーバ付きの板を曲げ加工することは曲げ方法に制約を受け、製造コストも上昇する。

特開２００７−５６７３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、コルゲートタイプのヒートシンクにおいて、自然対流型として使用する場合においても熱の籠りを防止して放熱能力を維持できるとともに、中間壁部間の間隔（ピッチ）を狭めて山部、谷部の数を増やし、表面積を稼ぐことも可能であり、さらに、効率よく低コストに製造できるヒートシンクを提供する点にある。

本発明は、以下の発明を包含する。
（１） 列状の山部と谷部が交互に複数形成された金属板よりなり、谷部の凸面側の面を冷却対象物に向けて取り付けられるヒートシンクであって、前記山部に、列方向に延びる貫通溝を有し、且つ、該貫通溝の開口縁部に、当該山部の凸面側に起立した起立片を有することを特徴とするヒートシンク。

（２） 前記起立片が、前記貫通溝を臨み互いに対向して列方向に延びる一対の開口縁部の双方にそれぞれ設けられている（１）記載のヒートシンク。

（３） 前記開口縁部の双方に設けられる起立片が、各開口縁部のほぼ全長にわたって延びる長片である（２）記載のヒートシンク。

（４） 前記開口縁部の双方に設けられる起立片の高さ寸法が、当該貫通溝の列方向に直交する幅方向の寸法の略半分の寸法である（２）又は（３）記載のヒートシンク。

（５） 前記起立片が、切り起こし片である（４）記載のヒートシンク。

（６） 前記起立片が、前記山部と前記谷部とを連結している中間壁部に対して略面一に突出している（１）〜（５）の何れかに記載のヒートシンク。

（７） 前記山部又は谷部に、前記貫通溝が列方向に間隔をおいて複数設けられている（１）〜（６）の何れかに記載のヒートシンク。

以上にしてなる本願発明に係るヒートシンクは、山部に列方向に延びる貫通溝を有し、且つ該貫通溝の開口縁部に当該山部の凸面側に起立した起立片を有するため、自然対流型として使用した場合においても山部の内側の熱を前記貫通溝を通じて外部に確実に排出でき、熱の籠りを解消できるとともに、山部−谷部間の中間壁部及び開口縁部の起立片の各内面と空気との接触面積が確保され、前記排出される流体に熱を伝え、流体とともに熱を効率よく排出することができ、放熱能力が大幅に向上する。中間壁部間の間隔（ピッチ）を狭めても貫通溝を通じた効率のよい放熱が確保できるため、山部、谷部の数を増やし、表面積を稼ぐことも可能となる。

また、山部に形成される貫通溝は、山部と谷部のコルゲート形状を形成した後であっても打ち抜き等で容易に形成することができ、プレス等の機械加工により効率よく低コストに製造することが可能となる。さらに、貫通溝の存在によりコルゲート形状に加工後に変形させることも容易であり、形状の自由度が高い。

また、起立片が貫通溝を臨み互いに対向して列方向に延びる一対の開口縁部の双方にそれぞれ設けられているものでは、貫通溝を通過する流体に対して双方から効率よく熱を受け渡すことができ、放熱能力をより高めることができる。

特に、開口縁部の双方に設けられる起立片が、各開口縁部のほぼ全長にわたって延びる長片であるものでは、上記流体との接触面積をより確実に確保できる。

更に、前記開口縁部の双方に設けられる起立片の高さ寸法が、当該貫通溝の列方向に直交する幅方向の寸法の略半分の寸法であるものでは、より効率よく接触面積を確保できるとともに、起立片を切り起こし片とする場合には、母材を無駄にすることなく、接触面積を最大限に維持することができる。

また、前記起立片が切り起こし片であるものでは、当該起立片をろう付け等することなく機械加工で効率よく低コストに形成することができ、例えば、山部と谷部のコルゲート形状をプレス加工で形成する際に、プレスと同時に山部を打ち抜き、効率よく起立片を形成することが可能となる。

また、前記起立片が、前記山部と前記谷部とを連結している中間壁部に対して略面一に突出しているものでは、熱の溜まる段差等の箇所がなくなり、流体も貫通溝をスムーズに流れるようになり、優れた放熱効果を得ることができる。

また、山部又は谷部に貫通溝が列方向に間隔をおいて複数設けられているものでは、間に母材が橋渡しされる構造となるため保形性を高めることが可能となる。

本発明の代表的実施形態に係るヒートシンクを示す斜視図。 同じく平面図。 同じく縦断面図。 （ａ）、（ｂ）は山部内側の流体が熱を吸熱しながら貫通溝を通じて外部に放出される様子を矢印で示した説明図。 同じくヒートシンクの要部の斜視図。 （ａ）は、同じくヒートシンクを変形させた一使用形態を示す説明図、（ｂ）は、同じく他の使用形態を示す説明図。 （ａ）はさらに他の使用形態を示す説明図であり、（ｂ）はこれを下面側からみた斜視図。 ヒートシンクの変形例を示す要部の断面図。 ヒートシンクの他の変形例を示す要部の斜視図。

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。

本発明のヒートシンク１は、図１〜図５に示すように、列状の山部２０と谷部２１が交互に複数形成された金属板２の前記山部２０に、流体を通過させるための列方向に延びる貫通溝１０を設けるとともに、該貫通溝１０の開口縁部１１に、当該山部２０の凸面側に起立する起立片３０を設けたものであり、谷部２１の凸面側の面を冷却対象物４に向けて取り付けられる。

本実施形態では、ヒートシンク１は、谷部２１の凸面側を冷却対象物４に直接当接させた状態に取り付けて用いる例を示しているが、これに何ら限定されるものではなく、例えば図示しないが、さらに谷部２１の凸面に当接する同じく金属製等の良熱伝導性のベース部材を設けたものとし、該ベース部材を冷却対象物に固定するように構成したものでもよい。

また、本発明のヒートシンク１は、流体を強制的に流して用いることもできるし、流体を強制的に流さず、自然対流型として使用することもできる。本発明のヒートシンク１は、強制的に流体を流す場合は勿論のこと自然対流型として用いる場合においても、山部２０に形成した貫通溝１０を通じて熱の内部を効率よく排出し、内部に熱が籠ることを防止し、放熱性能を高めたものである。強制的の流す場合も自然対流型とする場合も、空冷式、水冷式等、液体その他の流体を介して冷却を行うことができる。

また、本発明のヒートシンク１では、山部２０と谷部２１による凹凸表面によって、内面側に熱を放出する大きな表面積を備えると同時に、その山部２０に形成される貫通溝１０の内面、開口縁部の起立片３０の分も、強制的に流れる流体又は自然対流との接触面積が増えており、放熱効果を損なうことなく貫通溝を形成したことを特徴としている。中間壁部間の間隔（ピッチ）をさらに狭めて山部、谷部の数を増やし、表面積を稼ぐことも勿論可能である。

山部２０及び谷部２１よりなる凹凸形状（コルゲート形状）、及び山部２０の起立片３０は、プレス加工により低コストに形成することができる。特に起立片３０は、凹凸形状のプレス加工と同時、または直後に、打ち抜きによる切り起こし加工により、効率よく形成することができる。勿論、このような加工方法、加工手順に限定されるものではない。

本例では、山部２０及び谷部２１を角張った方形状に曲げ加工して全体として凹凸形状が構成されているが、山部及び谷部がなだらかな連続した曲面形状に曲げ加工して構成したものでもよい。「山部」及び「谷部」は、凹凸形状の凹凸面の冷却対象物４に固定される側の一方の面を下面、他方の面を上面として、上面側に突出した部位を「山部」、下面側に突出した部位を「谷部」とする。山部や谷部の幅寸法（列方向に直交する幅方向の寸法）に対する、山部の高さや谷部の深さの寸法、すなわち中間壁部の高さ寸法を、図示した比率のものよりもさらに大きく設定したり小さく設定することもできる。

貫通溝１０は、本例では山部２０の全てに形成しているが、これに何ら限定されない。一つ又は二つ以上の山部２０を飛ばして形成してもよい。冷却対象物４の種類やヒートシンクの大きさ等に応じた適した保形性や放熱性能が得られるように、適宜貫通溝１０の寸法や数、配置などを決めることができる。

本例では、貫通溝１０を列方向に長い溝とし、図１の基本形状に加工した後、図６（ａ），（ｂ），図７のように適宜な形状に容易に変形されることができるように構成されている。ただし、このような貫通溝１０の形態以外にも、例えば列に直交する幅方向に長い溝を列方向に間隔をあけて複数断続的に設けたものでも勿論よい。

本例では、一つの山部２０に対して列方向に長い貫通溝１０を二つ、間隔をあけて連設し、間に形成される橋渡し部２３（当該山部２０における貫通溝１０間の残部）によって全体として保形性を維持できる構造としている。ただし、板厚やその他の寸法、求められる保形性の程度に応じて、貫通溝１０の長さや間隔を適宜決めることができ、例えば、列方向に貫通溝１０を三つ以上連設してもよいし、一つのみ構成したものでもよい。

起立片３０は、貫通溝１０を臨んで互いに対向して列方向に延びる一対の開口縁部１１、１１の双方にそれぞれ設けられ、貫通溝１０を通過する流体（強制的い流される流体や自然対流の流体を含む）に対し、開口縁部１１、１１の双方から接触し、効率よく熱を渡すことができるように構成されている。ただし、図８に示すように、一方の開口縁部１１にのみ設けることも勿論できる。切り起こしの場合、当該一方の開口縁部１１に形成する起立片３０、３１の突出長さを最大限長くすることができる。

開口縁部の双方に設けられる起立片３０は、各開口縁部のほぼ全長にわたって延びる長片とされているが、図９に示すように、間隔をあけて複数の起立片３０を設けることも勿論できる。この場合、図９のように、両開口縁部１１に交互に（千鳥状に）突出長さの長い起立片３０を切り起こしにより形成することができる。

起立片３０は、別途形成した片をろう付け等することもできるが、切り起こし片とすることで機械加工により効率良く低コストに形成できる。具体的には、山部２０の中央に沿って両側に切り裂くように起立片３０を切り起こし形成し、これにより貫通溝１０を形成するものである。中央から両側に切り起こす結果、形成される貫通溝１０の両側の開口縁部１１、１１の双方に設けられる起立片３０の高さ寸法は、同じ寸法となり、具体的には当該貫通溝の列方向に直交する幅方向の寸法の略半分の寸法となる。

このように起立片３０を切り起こし加工により形成することで母材を無駄なく用いて形成することができ、内外の流体に対する接触面積を最大限に高めることが可能となる。起立片３０は、山部と谷部とを連結している中間壁部２２に対して略面一に突出している。すなわち、起立片３０及び貫通溝１０は、山部２０の頂面（底面）の幅すべてを使って切り起こして形成され、貫通溝１０と中間壁部２２との段差が存在しないように構成されている。

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 ヒートシンク
２ 金属板
４ 冷却対象物
１０ 貫通溝
１１ 開口縁部
２０ 山部
２１ 谷部
２２ 中間壁部
２３ 橋渡し部
３０ 起立片

Claims (6)

1. 列状の山部と谷部が交互に複数形成された金属板よりなり、谷部の凸面側の面を冷却対象物に向けて取り付けられるヒートシンクであって、
   前記山部に、列方向に延びる貫通溝を有し、且つ、該貫通溝の開口縁部に、当該山部の凸面側に起立した起立片を有し、
   前記起立片が、前記山部と前記谷部とを連結している中間壁部に対して略面一に突出していることを特徴とするヒートシンク。
2. 前記起立片が、前記貫通溝を臨み互いに対向して列方向に延びる一対の開口縁部の双方にそれぞれ設けられている請求項１記載のヒートシンク。
3. 前記開口縁部の双方に設けられる起立片が、各開口縁部のほぼ全長にわたって延びる長片である請求項２記載のヒートシンク。
4. 前記開口縁部の双方に設けられる起立片の高さ寸法が、当該貫通溝の列方向に直交する幅方向の寸法の略半分の寸法である請求項２又は３記載のヒートシンク。
5. 前記起立片が、切り起こし片である請求項４記載のヒートシンク。
6. 前記山部又は谷部に、前記貫通溝が列方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１〜５の何れか１項に記載のヒートシンク。
   

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