JPH0536897U - ヒートパイプ式放熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案は、ヒートシンクのフインにおける空気
の流れを改善して放熱効果を向上させたヒートパイプ式
放熱装置を提供することを目的とする。 【構成】ベース３およびこのベースに並列に並べて形成
された複数のフイン４を有するヒートシンク１と、この
ヒートシンクのベースに取付けられたヒートパイプ２と
を備え、ヒートシンクの各フインにはその長手方向に間
隔を存して複数の切欠部５が形成され、各フインに形成
された切欠部を結んでフインと交差する導風路が形成さ
れていることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はヒートパイプ式放熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

回路基板に設けられるトランジスタなどの半導体素子、ＩＣやＬＳＩなどの電 子部品ではヒートシンクに取付けて、前記素子や部品が発する熱をヒートシンク で吸収して外部に放出することが行われている。

【０００３】 ヒートシンクは熱伝導性が良い金属からなるもので、板状をなすベースの一面 に複数のフインが並列的に並べて形成された構成をなしている。複数のフインを 並列に並べるのは空気を流す導風路を形成するためである。

【０００４】 ヒートシンクのベ−スには半導体素子や電子部品が取付けられる。半導体素子 や電子部品で発生した熱はベースからフインを伝達して外部に放出される。とこ ろが、半導体素子や電子部品がベースの中央部に取付けられているために、半導 体素子や電子部品の熱がフインの長手方向中央部に伝達する度合が他の部分に伝 達する度合に比較して大きく、ベースおよびフインの長手方向中央部の温度が他 の部分に比較して上昇する。このため、ヒートシンク全体として放熱効果が不均 一になる。

【０００５】 そこで、最近ではヒートシンクのベースにフインの長手方向に沿ってヒートパ イプを取付けて、フインの長手方向に沿い放熱効果を均一化する方式が採用され ている。すなわち、ヒートパイプは溝付き金属パイプの内部に作動液を封入した もので、パイプの一部（入熱部）が加熱されると、パイプ内部の作動液が蒸発し てパイプの低温部（放熱部）に移動し、そこで作動液の蒸気が凝縮して液体とな り再びパイプの入熱部に戻ることにより、極めて大きい熱伝導によって熱を放出 するものである。このため、ヒートパイプをヒートシンクにフインの長手方向に 沿って取付けると、ヒートパイプがフインの長手方向中央に取付けた素子や部品 の熱をフインの長手方向両端部に伝導してフインの長手方向全体にわたり均一な 放熱を行うことができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

このようにヒートシンクとヒートパイプとを組合せた放熱装置においては次に 述べる問題がある。

【０００７】 ヒートシンクでは並列的に並ぶ複数のフインの間にその長手方向に沿って形成 された導風路に空気が流れて、フインからの熱の放出を促進するようになってい る。また、ヒートシンクにはフインの長手方向に沿ってヒートパイプが設けられ ている。そして、フインは長さ方向全体にわたりヒートパイプからの熱を受けて いる。このため、導風路を流れる空気はフインの放熱により熱せられて導風路を 流れる過程で温度上昇し、導風路を流れる空気を利用したヒートパイプの放熱の 度合が制約されて放熱効果の面で不利である。

【０００８】 また、空気が導風路を流れる時にフインの表面と接する空気の部分に境界層（ 空気が流れず停滞する層）が形成される。この境界層は空気が停滞することによ りフインから空気への熱伝達を阻害する。そして、空気がフインの長手方向に沿 って流れることにより、フインの長手方向全体にわたって境界層が発生するので 放熱効果の面で不利である。

【０００９】 さらに、導風路の方向がフインの長手方向に限定されるために、放熱装置の周 囲においてフインの長手方向とは交差する方向で対流が発生する場合には、この 対流の空気をヒートシンクに取込んで放熱に利用することができず放熱効果の面 で不利である。

【００１０】 本考案は前記事情に基づいてなされたもので、ヒートシンクのフインにおける 空気の流れを改善して放熱効果を向上させたヒートパイプ式放熱装置を提供する ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために本考案のヒートパイプ式放熱装置は、ベースおよび このベースに並列に並べて形成された複数のフインを有するヒートシンクと、こ のヒートシンクのベースに取付けられたヒートパイプとを備え、前記ヒートシン クの前記各フインにはその長手方向に間隔を存して複数の切欠部が形成され、前 記各フインに形成された前記切欠部を結んで前記フインと交差する導風路が形成 されていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】

ヒートシンクには、各フインの間のフイン長手方向に沿う導風路と、各フイン に形成された各切欠部を結んでフインと交差する導風路が存在し、フイン長手方 向およびフインと交差する方向に夫々空気が流れる。

【００１３】 従って、各フインの間の導風路を流れる空気は、その流れの途中でフインに形 成された切欠部毎に、フインと交差する導風路を流れる空気と組合さって冷却さ れる。このため、各フインの間の導風路を流れる空気の温度上昇を従来に比較し て抑制できてフインの放熱効果をより高めることができる。

【００１４】 各フインの間の導風路を流れる空気は、その流れの途中でフインに形成された 切欠部毎に、フインと交差する方向の導風路を流れる空気と衝突して乱流を生じ る。このため、空気がフインの表面に接触する部分に境界層は、フインの各切欠 部毎に乱流によってフイン表面から剥離される。このため、フイン表面の長手方 向全体に形成されていた境界層を大幅に減少させてフインの放熱効果をより高め ることができる。

【００１５】 各フインに形成された各切欠部を結んでフインと交差する方向の導風路を形成 して、ヒートシンクにおける空気の流れる方向を広げている。そして、放熱装置 の周囲においてフインと交差する方向で対流が発生した場合には、この対流の空 気をヒートシンクに取込んで放熱に利用することができ、フインの放熱効果を向 上させることができる。

【００１６】

【実施例】

本考案の実施例を図面を参照して説明する。

【００１７】 本考案の放熱装置の一実施例について図１ないし図３を参照して説明する。

【００１８】 図中１はヒートシンク、２はヒートパイプである。

【００１９】 ヒートシンク１はアルミニウムまたはその合金からなるもので、矩形板状をな すベース３の一面に複数のフイン４が並列的に並べて形成された構成をなし、押 出し成形法により成形されている。

【００２０】 各フイン４はベース３の表面から所定高さで直角に起立するとともにベース３ の長手方向全体にわたり直線に延びるもので、ベース３の幅方向に間隔を存して 平行に並べて形成されている。このため、各フイン４の間には夫々フイン４の長 手方向（ベース３の長手方向）に沿う導風路Ａが形成される。また、各フイン４ には夫々例えば同じ幅の切欠部５が例えば同じ間隔を存して同じ数をもって形成 されている。すなわち、各フイン４には夫々対向する複数の位置に切欠部５が形 成されている。この切欠部５はフイン４をその先端から根元まで高さ方向全体に わたって切欠して形成されている。このため、各フイン４における長手方向に間 隔を存した各位置には、各フイン４の対向する各切欠部５を結んでフイン長手方 向に対して直角に交差する導風路Ｂが夫々形成されている。各フイン４の各切欠 部５は機械加工により形成する。

【００２１】 ベース３におけるフイン形成面とは逆の面には、長手方向全体に延びるヒート パイプ取付け用の一対の溝６が幅方向に間隔を存して並べて形成されている。こ れら各溝６には夫々ヒートパイプ２が嵌合固定されている。ヒートパイプ２は内 面に長手方向に沿う溝が形成された金属パイプからなるもので、内部に作動液が 封入されている。この実施例ではヒートパイプ２は断面四角形をなす金属パイプ からなっている。ヒートパイプ２は例えば接着剤で溝６に接着固定されている。

【００２２】 このように構成された放熱装置では、ヒートシンク１のベ−ス３のフイン形成 面とは反対側の面に例えば半導体素子Ｔｒが適宜な方法で取付けられる。

【００２３】 そして、半導体素子Ｔｒで発生した熱はベース３から各フイン４を伝達して外 部に放出される。また、ヒートパイプ２をヒートシンク１をフイン４の長手方向 に沿って取付けると、ヒートパイプ２がフイン４の長手方向中央に取付けた半導 体素子Ｔｒの熱をフイン４の長手方向両端部に伝導してフイン４の長手方向全体 にわたり均一な放熱を行うことができる。

【００２４】 ヒートシンク１では、空気が各フイン４の間のフイン長手方向に沿う導風路Ａ を通って流れるとともに、各フインに形成された各切欠部を結んでフイン４と直 角に交差する方向の導風路Ｂを通って流れる。各フイン４は導風路Ａを通る空気 と導風路Ｂを通る空気に熱を伝達して外部に放出する。

【００２５】 本実施例の放熱装置では、次に述べる効果が得られる。

【００２６】 ヒートシンク１において各フイン４の間に形成されたフイン長手方向に沿う導 風路Ａを流れる空気は、その流れの途中でフイン４に形成された切欠部５毎に、 フイン４の長手方向と交差する方向の導風路Ｂを流れる空気と組合さって冷却さ れる。このため、各フイン４の間の導風路Ａを流れる空気は従来に比較して温度 上昇の度合いがが小さくフイン４の放熱効果をより高めることができる。

【００２７】 各フイン４の間の導風路Ａを流れる空気は、その流れの途中でフイン４の切欠 部５毎にフイン４と交差する方向の導風路Ｂを流れる空気と衝突して乱流を生じ る。このため、空気がフイン４の表面に接触する部分に形成される境界層は、フ イン４の各切欠部５毎に乱流によって表面から剥離される。このため、従来フイ ン４の表面の長手方向全体に形成されていた境界層を大幅に減少させることがで き、フイン４の放熱効果をより高めることができる。

【００２８】 各フイン４に形成された各切欠部５を結んでフイン４と交差する方向の導風路 Ｂを形成し、ヒートシンク１における空気の流れる方向を広げている。そして、 放熱装置の周囲においてフイン４と交差する方向で対流が発生した場合には、こ の対流の空気をヒートシンク１に取込んで放熱に利用することができ、フイン４ の放熱効果を向上させることができる。

【００２９】 具体的な一例について説明する。

【００３０】 ヒートシンク１はアルミニウム合金Ａ６０６３（ＡｌーＳーＭｇ合金）で押出 し成形された長さ１００mmのものである。ヒートパイプ２は縦２５mm×横５mmの 断面をもつもので、ヒートシンク１の溝６に接着剤で固定した。ヒートシンク１ のフイン４には幅８mmの切欠部５を８mmの間隔で形成し、各切欠部５を結んでフ イン４の長手方向に対して直角な方向に導風路Ｂを形成した。ヒートシンク１の 中央部には縦３０mm×横３０mmの大きさの半導体素子を取付けた。

【００３１】 切欠部５を形成していないヒートシンク１における各フイン４の間の導風路Ａ に空気を流した時のフイン４の温度は３５℃、切欠部５を形成したヒートシンク １における導風路Ａに加えて導風路Ｂにも空気を流した時のフイン４の温度３０ ℃であった。

【００３２】 ヒートシンクにヒートパイプを取付ける形態は図１ないし図３に示す実施例に 限定されない。

【００３３】 図４に示す実施例は、図１ないし図３に示す実施例において角棒形のヒートパ イプに代えて丸棒形のヒートパイプ７が用いられている。図４において図２と同 じ部分は同じ符号を付している。

【００３４】 図５および図６に示す実施例は、ヒートシンクのフイン形成面にヒートパイプ を取付けたものである。

【００３５】 図中１１はヒートシンク、１２はヒートパイプ、１３はヒートシンク１１のベ ース、１４はベース１３に並列して形成された複数のフイン、１５は各フイン１ ５に夫々形成された切欠部である。各切欠部１５は同じ幅で間隔をもって形成さ れている。各フイン１４の間には導風路Ａが形成され、各フイン１５の各切欠部 １５を結んで導風路Ｂが形成されている。ベース１１のフイン形成面には一対の 溝１６が形成されている。各溝１６はフイン１４の根元においてベース１１の長 手方向に沿って形成されている。ヒートパイプ１２は熱伝導性グリースを塗布さ れて各溝１６に嵌合され、溝１６の開口の両側の縁をかしめることにより固定さ れている。ベース１３には例えば半導体素子Ｔｒが取付けられる。

【００３６】 図７に示す実施例は、ヒートシンクの縁部にヒートパイプが取付けられたもの である。

【００３７】 図中２１はヒートシンク、２２はヒートパイプ、２３はヒートシンク２１のベ ース、２４はベース２３に並列して形成された複数のフイン、２５は各フイン２ ５に夫々形成された切欠部である。各切欠部２５は同じ幅で間隔をもって形成さ れている。各フイン２４の間には導風路Ａが形成され、各フイン２５の各切欠部 ２５を結んで導風路Ｂが形成されている。ベース２１の幅方向の両側に位置する 縁部には夫々一対の溝２６が長手方向に沿って形成されている。ヒートパイプ２ ２は熱伝導性グリースを塗布されて各溝２６に嵌合され、溝２６の開口の両側の 縁をかしめることにより固定されている。

【００３８】 なお、ヒートシンクのベースに形成する切欠部の形態は前述した各実施例に限 定されない。例えば各フインの各切欠部を結んでフイン長手方向に対して傾斜し た方向に導風路を形成できる。あるいは各フインの各切欠部を結んでジグザグ状 の導風路を形成することもできる。また、切欠部はフインの高さ方向の全体に形 成せず、高さ方向の中間までに形成しても良い。さらに、切欠部の幅および間隔 は必ずしも一定である必要はなく、様々な幅および間隔を持つ切欠部を組合せる ことができる。

【００３９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案のヒートパイプ式放熱装置によれば、ヒートシンク の各フインにはその長手方向に間隔を存して複数の切欠部が形成され、各フイン に形成された切欠部を結んでむすんでフインと交差する導風路が形成されている ので、ヒートシンクのフインにおける空気の流れを改善して放熱効果を向上させ ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の放熱装置の一実施例を示す平面図。

【図２】同側面図。

【図３】同正面図。

【図４】本考案の放熱装置の他の実施例を示す側面図。

【図５】本考案の放熱装置の異なる他の実施例を示す側
面図。

【図６】同正面図。

【図７】本考案の放熱装置のさらに異なる他の実施例を
示す斜視図。

【符号の説明】

１…ヒートシンク、２…ヒートパイプ、３…ベース、４
…フイン、５…切欠部、Ａ…導風路、Ｂ…導風路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースおよびこのベースに並列に並べて
   形成された複数のフインを有するヒートシンクと、この
   ヒートシンクのベースに取付けられたヒートパイプとを
   備え、前記ヒートシンクの前記各フインにはその長手方
   向に間隔を存して複数の切欠部が形成され、前記各フイ
   ンに形成された前記切欠部を結んで前記フインと交差す
   る導風路が形成されているヒートパイプ式放熱装置。