JPWO2015098824A1 - 受熱部構造及びヒートシンク - Google Patents
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Abstract
ヒートパイプと受熱部材間の十分な接触面積が確保でき、強度的に強固な受熱部構造及びヒートシンクを提供する。ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う凹状の内面７Ａ、８Ａを有し、この内面７Ａ、８Ａに連なる両側の延出部１１、１２がヒートパイプ３の径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びる受熱ブロック７、８を備え、この受熱ブロック７、８によりヒートパイプ３を両側から挟んで接合した。
Description
本発明は、ヒートシンクの受熱部の構造に関する。
従来のヒートパイプ・ヒートシンクの受熱部は、受熱ブロックに開けた孔にヒートパイプを挿入して構成されている（特許文献１）。この構成は、ヒートパイプの全周から熱を吸収できるため性能的に好ましい。受熱部をプレートとし、扁平したヒートパイプをこれに取り付ける、もしくはさらにその側面にブロックを取り付けて構成されたものも提案されている（特許文献２）。また、受熱ブロックにＵ字の溝を掘り、その中にヒートパイプを配置して構成されたものも提案されている（特許文献３）。
しかしながら、特許文献１では、ブロック形状であるため材料費がかかり、また孔を開けることが必要であるためブロックの加工費が高くなってしまう、固定や熱接合に用いるロウ材や熱伝導性接着剤がヒートパイプ挿入時にはみ出してしまう、など課題が多い。
また、特許文献２及び特許文献３は、いずれもヒートパイプは受熱面側までしか他の受熱部材に接しておらず、特許文献１と比較して接触面積が小さくなっているため、熱抵抗が高くなり性能が悪くなってしまう。また、ヒートパイプを引きはがす方向に力がかかった場合、受熱部材からヒートパイプが脱落しやすく、強度的に弱くなるという課題があった。さらに特許文献３の技術によれば、孔を開けるのと同等以上の加工時間が必要となり、高コストとなってしまう課題があった。
そこで、本発明の目的は、ヒートパイプと受熱部材間の十分な接触面積が確保でき、強度的に強固な受熱部構造及びヒートシンクを提供することにある。
また、特許文献２及び特許文献３は、いずれもヒートパイプは受熱面側までしか他の受熱部材に接しておらず、特許文献１と比較して接触面積が小さくなっているため、熱抵抗が高くなり性能が悪くなってしまう。また、ヒートパイプを引きはがす方向に力がかかった場合、受熱部材からヒートパイプが脱落しやすく、強度的に弱くなるという課題があった。さらに特許文献３の技術によれば、孔を開けるのと同等以上の加工時間が必要となり、高コストとなってしまう課題があった。
そこで、本発明の目的は、ヒートパイプと受熱部材間の十分な接触面積が確保でき、強度的に強固な受熱部構造及びヒートシンクを提供することにある。
本発明は、ヒートパイプが受熱部材で両側から挟まれて接合された受熱部構造において、少なくとも片側の受熱部材が、ヒートパイプの外形に沿う凹状の内面と、この内面の両側に向けてヒートパイプを覆って延びる延出部とを備えたことを特徴とする。
この構成では、受熱部材が、ヒートパイプの外形に沿う凹状の内面を有するため、ヒートパイプと受熱部材間に十分な接触面積を確保できる。
また、受熱部材の内面に連なる両側の延出部が、ヒートパイプの径方向の内方にヒートパイプを覆って延びる形態であるため、受熱部材の受熱面から得た熱を側面からもヒートパイプに入熱することができ、熱性能の改善が図られる。両側の受熱部材を発熱部に取り付けることにより、ヒートパイプが両サイドの受熱部材で保持される構造となるため、加工費用の高いロウ接や熱性能の劣る接着剤を使用することなくヒートパイプを安価に固定でき、熱性能の向上が図られる。
この構成では、受熱部材が、ヒートパイプの外形に沿う凹状の内面を有するため、ヒートパイプと受熱部材間に十分な接触面積を確保できる。
また、受熱部材の内面に連なる両側の延出部が、ヒートパイプの径方向の内方にヒートパイプを覆って延びる形態であるため、受熱部材の受熱面から得た熱を側面からもヒートパイプに入熱することができ、熱性能の改善が図られる。両側の受熱部材を発熱部に取り付けることにより、ヒートパイプが両サイドの受熱部材で保持される構造となるため、加工費用の高いロウ接や熱性能の劣る接着剤を使用することなくヒートパイプを安価に固定でき、熱性能の向上が図られる。
また、延出部によりヒートパイプが把持されるため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの引きはがし力に対しても強度が向上する。さらに、受熱部材を作製する際も、例えば、押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法が利用でき、材質の制限により切削加工で作製する際もパイプの側面部に相当する形状のみ加工すればよいので、切削加工時間が短縮できる。
例えば、底面に受熱プレートを取り付ける際にも、受熱部材と違う材料を組み合わせ、或いは、ダイカストや押し出し加工では実現できない厚さの板材を利用することもでき、設計の自由度が向上する。
例えば、底面に受熱プレートを取り付ける際にも、受熱部材と違う材料を組み合わせ、或いは、ダイカストや押し出し加工では実現できない厚さの板材を利用することもでき、設計の自由度が向上する。
前記受熱部材の受熱面に発熱体と熱的に結合される受熱プレートを備えてもよい。
前記受熱プレートが銅または銅合金製であってもよい。
これら構成では、熱伝導効率が向上する。
前記受熱部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であってもよい。
この構成によれば、受熱部材を、押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法により制作できる。
前記受熱部材がヒートパイプの径方向に分割されていてもよい。
また、請求項１から５のいずれか一項に記載の受熱部構造を受熱部に備えたヒートシンクであってもよい。
前記受熱プレートが銅または銅合金製であってもよい。
これら構成では、熱伝導効率が向上する。
前記受熱部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であってもよい。
この構成によれば、受熱部材を、押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法により制作できる。
前記受熱部材がヒートパイプの径方向に分割されていてもよい。
また、請求項１から５のいずれか一項に記載の受熱部構造を受熱部に備えたヒートシンクであってもよい。
本発明では、受熱面から得た熱を側面からもヒートパイプに入熱することができ、熱性能が改善される。また、両側の受熱部材を発熱部に取り付けることによりヒートパイプが両サイドの受熱部材で保持される構造となるため、加工費用の高いロウ接や熱性能の劣る接着剤を使用することなくヒートパイプを安価に固定できる。また、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの引きはがし力に対しても強度が向上する。
さらに、受熱部材を作製する際も押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法が利用でき、切削加工で作製する際も、パイプの側面部に相当する形状のみ加工すればよいので、切削加工時間が短縮できる。
さらに、受熱部材を作製する際も押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法が利用でき、切削加工で作製する際も、パイプの側面部に相当する形状のみ加工すればよいので、切削加工時間が短縮できる。
この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
符号１は、ヒートシンクを示している。このヒートシンク１は、ヒートパイプ３と、ヒートパイプ３の放熱部に設けられた複数の放熱フィン５と、ヒートパイプ３の受熱部に設けられた受熱部構造１０とにより構成されている。
上記ヒートパイプ３は、熱伝導性が高い材質からなるパイプ中に作動液を封入したものであり、作動液の蒸発（潜熱の吸収）、作動液の凝縮（潜熱の放出）のサイクルを発生させて熱を移動する。例えば、ヒートパイプ３が銅製の場合は、作動液として水、メタノール、エタノール等が選択される。
図１は、本発明の一実施形態を示す図である。
符号１は、ヒートシンクを示している。このヒートシンク１は、ヒートパイプ３と、ヒートパイプ３の放熱部に設けられた複数の放熱フィン５と、ヒートパイプ３の受熱部に設けられた受熱部構造１０とにより構成されている。
上記ヒートパイプ３は、熱伝導性が高い材質からなるパイプ中に作動液を封入したものであり、作動液の蒸発（潜熱の吸収）、作動液の凝縮（潜熱の放出）のサイクルを発生させて熱を移動する。例えば、ヒートパイプ３が銅製の場合は、作動液として水、メタノール、エタノール等が選択される。
ヒートパイプ３の受熱部構造１０は、図２に示すように、ヒートパイプ３を長手方向の両側から一対の受熱ブロック（受熱部材）７、８により挟んで構成される。ヒートパイプ３と各受熱ブロック７、８の間には、熱伝導性に優れるロウ材９が設けられている。受熱ブロック７、８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、押し出し加工やダイカスト加工などにより容易に制作される。
ヒートパイプ３は断面が長円形状（平行線を円弧で結んだ形状）である。受熱ブロック７、８は、図中で左右対称に配置され、同一の構造を有している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、湾曲凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。延出部１１、１２の外縁、及び、ヒートパイプ３の長手側縁は面一であり、ヒートパイプ３の受熱部を構成している。ヒートパイプ３の受熱部には、発熱体１３が貼り設けられる。
受熱部構造１０の製造時には、ヒートパイプ３の受熱部、または、受熱ブロック７、８の内面７Ａ、８Ａのいずれか一方、または、両方にロウ材９を配置する。
そして、受熱ブロック７、８の内面７Ａ、８Ａを、ヒートパイプ３の外形３Ａに両側から当接させ、所定条件で加熱することで、受熱ブロック７、８とヒートパイプ３とがロウ材９によりロウ接合される。
そして、受熱ブロック７、８の内面７Ａ、８Ａを、ヒートパイプ３の外形３Ａに両側から当接させ、所定条件で加熱することで、受熱ブロック７、８とヒートパイプ３とがロウ材９によりロウ接合される。
本実施形態によれば、受熱ブロック７、８が、ヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う湾曲凹状の内面７Ａ、８Ａを有するため、ヒートパイプ３と受熱ブロック７、８間に十分な接触面積を確保できる。また、受熱ブロック７、８の受熱面から得た熱を、図２に破線の矢印Ｐで示すように、側面からもヒートパイプ３に入熱できる。したがって、熱性能の改善が図られる。また、受熱ブロック７、８に設けた延出部１１、１２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対しても強度が向上する。
両側の受熱ブロック７、８を発熱部に取り付けることにより、ヒートパイプ３が両サイドの受熱ブロック７、８で保持される構造となるため、加工費用の高いロウ接や熱性能の劣る接着剤を使用することなくヒートパイプ３を安価に固定できる。
受熱ブロック７、８を作製する際も、例えば、押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法が利用でき、材質の制限により切削加工で作製する際もヒートパイプ３の側面部に相当する形状のみ加工すればよいので、切削加工時間が短縮できる。
例えば、底面に受熱プレートを取り付ける際にも、ブロックと違う材料を組み合わせ、或いは、ダイカストや押し出し加工では実現できない厚さや面精度（平面度や表面粗さなど）の板材を利用することもでき、設計の自由度が向上する。
受熱ブロック７、８を作製する際も、例えば、押し出し加工やダイカスト加工などの安価な加工方法が利用でき、材質の制限により切削加工で作製する際もヒートパイプ３の側面部に相当する形状のみ加工すればよいので、切削加工時間が短縮できる。
例えば、底面に受熱プレートを取り付ける際にも、ブロックと違う材料を組み合わせ、或いは、ダイカストや押し出し加工では実現できない厚さや面精度（平面度や表面粗さなど）の板材を利用することもでき、設計の自由度が向上する。
図３は、別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
ヒートパイプ３は断面円形である。受熱ブロック７、８は、図中で左右対称に配置され、同一の構造を有している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、円弧凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。
本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の直径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
ヒートパイプ３は断面円形である。受熱ブロック７、８は、図中で左右対称に配置され、同一の構造を有している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、円弧凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。
本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の直径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
図４は、別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
断面が長円形状の複数のヒートパイプ３を長手方向に横一列にし、この横一列の物を、複数の受熱ブロック７、１９、８により挟持している。
両側の受熱ブロック７、８は、上記実施形態のものと同様の構成であり、中央部の受熱ブロック１９は、両端部に、それぞれヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、湾曲した凹状の内面１９Ａ、１９Ｂを有している。
本構成では、すべての受熱ブロック７、１９、８において、各内面７Ａ、８Ａ、１９Ａ、１９Ｂに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
断面が長円形状の複数のヒートパイプ３を長手方向に横一列にし、この横一列の物を、複数の受熱ブロック７、１９、８により挟持している。
両側の受熱ブロック７、８は、上記実施形態のものと同様の構成であり、中央部の受熱ブロック１９は、両端部に、それぞれヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、湾曲した凹状の内面１９Ａ、１９Ｂを有している。
本構成では、すべての受熱ブロック７、１９、８において、各内面７Ａ、８Ａ、１９Ａ、１９Ｂに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
図５〜図７は、それぞれ別の実施形態を示す。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
断面が長円形状の複数のヒートパイプ３を短手方向に横並びに配置し、横並びに配置した物を、複数の受熱ブロック７〜９により挟持している。
図５、図６の各形態では、２つのヒートパイプ３を２つの受熱ブロック７、８により長手方向の両側から挟持している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、円弧凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。
本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の直径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
断面が長円形状の複数のヒートパイプ３を短手方向に横並びに配置し、横並びに配置した物を、複数の受熱ブロック７〜９により挟持している。
図５、図６の各形態では、２つのヒートパイプ３を２つの受熱ブロック７、８により長手方向の両側から挟持している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの曲面に密着して沿う、円弧凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。
本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の直径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
図７の形態では、２つのヒートパイプ３を３つの受熱ブロック７、１９、８により短手方向の両側から挟持している。受熱ブロック７、１９、８は、長手方向に沿う分断線Ｌ１、Ｌ２によりヒートパイプ３の径方向に３分割されている。両側の受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の長手一側縁に密着している。
本構成では、すべての受熱ブロック７、１９、８において、各内面７Ａ、８Ａ、１９Ａ、１９Ｂに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
本構成では、すべての受熱ブロック７、１９、８において、各内面７Ａ、８Ａ、１９Ａ、１９Ｂに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
図８は、別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
ヒートパイプ３は断面が矩形である。受熱ブロック７、８は、図中で左右対称に配置され、同一の構造を有している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの矩形に密着して沿う、凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。
本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の直径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
ヒートパイプ３は断面が矩形である。受熱ブロック７、８は、図中で左右対称に配置され、同一の構造を有している。受熱ブロック７、８は、ヒートパイプ３の外形３Ａの矩形に密着して沿う、凹状の内面７Ａ、８Ａを有している。
本構成では、この内面７Ａ、８Ａに連なって延びる両側の延出部１１、１２が、共に、ヒートパイプ３の直径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。符号１３は、ヒートパイプ３の受熱部に配置された発熱体を示す。
図９は、別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
上記図２の実施形態では、受熱ブロック７、８の各々が、延出部１１、１２を備えている。しかし、本発明は、これに限定されず、図９に示すように、一方の受熱ブロック７だけが延出部１１、１２を備え、他方の受熱ブロック２８が延出部１１、１２を備えない構成も可能である。他方の受熱ブロック２８は断面矩形である。この受熱ブロック２８は、内面２８Ａが平坦である。この平坦な内面２８Ａが、ヒートパイプ３の外形３Ａに当接し、ヒートパイプ３と受熱ブロック２８がロウ材９により接合されている。
本実施形態では、一方の受熱ブロック７に設けた延出部１１、１２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対し強度が向上する。
上記図２の実施形態では、受熱ブロック７、８の各々が、延出部１１、１２を備えている。しかし、本発明は、これに限定されず、図９に示すように、一方の受熱ブロック７だけが延出部１１、１２を備え、他方の受熱ブロック２８が延出部１１、１２を備えない構成も可能である。他方の受熱ブロック２８は断面矩形である。この受熱ブロック２８は、内面２８Ａが平坦である。この平坦な内面２８Ａが、ヒートパイプ３の外形３Ａに当接し、ヒートパイプ３と受熱ブロック２８がロウ材９により接合されている。
本実施形態では、一方の受熱ブロック７に設けた延出部１１、１２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対し強度が向上する。
図１０、図１１は、別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
本実施形態による受熱部材は、図１０、図１１に示すように、板材を湾曲させた一対の湾曲板部材３７、３８により構成されている。湾曲板部材３７、３８の内面３７Ａ、３８Ａは、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う形状である。この内面３７Ａ、３８Ａに連なって延びる両側の延出部３１、３２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。延出部３１、３２の外縁、及び、ヒートパイプ３の長手側縁はロウ材９を介して面一であり、ヒートパイプ３の受熱部を構成している。ヒートパイプ３の受熱部には、発熱体１３が貼り設けられる。
本実施形態では、湾曲板部材３７、３８に設けた延出部３１、３２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対し強度が向上する。
本実施形態による受熱部材は、図１０、図１１に示すように、板材を湾曲させた一対の湾曲板部材３７、３８により構成されている。湾曲板部材３７、３８の内面３７Ａ、３８Ａは、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う形状である。この内面３７Ａ、３８Ａに連なって延びる両側の延出部３１、３２が、共に、ヒートパイプ３の長手径方向の内方にヒートパイプ３を覆って延びている。延出部３１、３２の外縁、及び、ヒートパイプ３の長手側縁はロウ材９を介して面一であり、ヒートパイプ３の受熱部を構成している。ヒートパイプ３の受熱部には、発熱体１３が貼り設けられる。
本実施形態では、湾曲板部材３７、３８に設けた延出部３１、３２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対し強度が向上する。
図１２は、更に別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、一方の受熱部材が湾曲板部材４７で構成され、他方の受熱部材が平坦な板材４８で構成されている。湾曲板部材４７は、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う凹状の内面４７Ａを備えている。この内面４７Ａの両側には、ヒートパイプ３を覆って延びる延出部４１、４２が連続する。
この延出部４１、４２は、ヒートパイプ３の長手方向に、ヒートパイプ３の長径を超えて延びている。板材４８は、内面４８Ａが平坦である。この平坦な内面４８Ａが、ヒートパイプ３の外形３Ａに当接し、ヒートパイプ３と延出部４１、４２と板材４８とがロウ材９により接合されている。
本実施形態では、一方の湾曲板部材４７に設けた延出部４１、４２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対し強度が向上する。
この実施形態では、一方の受熱部材が湾曲板部材４７で構成され、他方の受熱部材が平坦な板材４８で構成されている。湾曲板部材４７は、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う凹状の内面４７Ａを備えている。この内面４７Ａの両側には、ヒートパイプ３を覆って延びる延出部４１、４２が連続する。
この延出部４１、４２は、ヒートパイプ３の長手方向に、ヒートパイプ３の長径を超えて延びている。板材４８は、内面４８Ａが平坦である。この平坦な内面４８Ａが、ヒートパイプ３の外形３Ａに当接し、ヒートパイプ３と延出部４１、４２と板材４８とがロウ材９により接合されている。
本実施形態では、一方の湾曲板部材４７に設けた延出部４１、４２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの双方向（矢印Ｘ）への引きはがし力に対し強度が向上する。
図１３は、別の実施形態を示している。なお、図９と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、図９の構成と同様に、一方の受熱ブロック７だけが延出部１１、１２を備え、他方の受熱ブロック２８は断面矩形である。受熱ブロック７、２８の受熱面には、ヒートパイプ３、および、受熱ブロック７、２８間に跨いで、発熱体（不図示）と熱的に結合される受熱プレート１５が設けられる。
受熱ブロック７、２８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、受熱プレート１５は熱伝導に優れる銅または銅合金製が望ましい。
この構成では、受熱ブロック７、２８を、押し出し加工やダイカスト加工などにより安価に制作できると共に、受熱プレート１５が、熱伝導に優れる銅または銅合金製であれば、熱性能を向上できる。
なお、本実施形態では、一方の受熱ブロック７だけが延出部１１、１２を備え、他方の受熱ブロック２８は断面矩形としたが、両方の受熱ブロックが延出部を備えるものであってもよい。この場合は、図１に示す実施形態に受熱プレートを設けた構成となる。
この実施形態では、図９の構成と同様に、一方の受熱ブロック７だけが延出部１１、１２を備え、他方の受熱ブロック２８は断面矩形である。受熱ブロック７、２８の受熱面には、ヒートパイプ３、および、受熱ブロック７、２８間に跨いで、発熱体（不図示）と熱的に結合される受熱プレート１５が設けられる。
受熱ブロック７、２８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、受熱プレート１５は熱伝導に優れる銅または銅合金製が望ましい。
この構成では、受熱ブロック７、２８を、押し出し加工やダイカスト加工などにより安価に制作できると共に、受熱プレート１５が、熱伝導に優れる銅または銅合金製であれば、熱性能を向上できる。
なお、本実施形態では、一方の受熱ブロック７だけが延出部１１、１２を備え、他方の受熱ブロック２８は断面矩形としたが、両方の受熱ブロックが延出部を備えるものであってもよい。この場合は、図１に示す実施形態に受熱プレートを設けた構成となる。
図１４は、別の実施形態を示している。なお、図１３と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、一方の受熱部材が、板材を湾曲させた湾曲板部材５７により構成されている。湾曲板部材５７の内面５７Ａは、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う形状である。この内面５７Ａには延出部５１、５２が連なる。一方の延出部５１は、ヒートパイプ３の長手径方向の内方に、ヒートパイプ３の図中上部を覆って延び、ヒートパイプ３の長手径の略中央部で終端している。
他方の延出部５２は、ヒートパイプ３の長手径方向の内方に、ヒートパイプ３の図中下部を覆って延び、延出部５２の張り出し部５２Ａには、図１３と同様に、受熱ブロック７が配置されている。ヒートパイプ３は、受熱ブロック７と湾曲板部材５７の間に挟まれ、ロウ材を介して接合されている。
本実施形態では、湾曲板部材５７、および、受熱ブロック７に設けた延出部５１、５２、１１、１２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの引きはがし力に対し強度が向上する。
この実施形態では、一方の受熱部材が、板材を湾曲させた湾曲板部材５７により構成されている。湾曲板部材５７の内面５７Ａは、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う形状である。この内面５７Ａには延出部５１、５２が連なる。一方の延出部５１は、ヒートパイプ３の長手径方向の内方に、ヒートパイプ３の図中上部を覆って延び、ヒートパイプ３の長手径の略中央部で終端している。
他方の延出部５２は、ヒートパイプ３の長手径方向の内方に、ヒートパイプ３の図中下部を覆って延び、延出部５２の張り出し部５２Ａには、図１３と同様に、受熱ブロック７が配置されている。ヒートパイプ３は、受熱ブロック７と湾曲板部材５７の間に挟まれ、ロウ材を介して接合されている。
本実施形態では、湾曲板部材５７、および、受熱ブロック７に設けた延出部５１、５２、１１、１２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からの引きはがし力に対し強度が向上する。
図１５は、更に別の実施形態を示している。なお、図１４と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、ヒートパイプ３が、湾曲板部材５７と受熱ブロック５８とにより両側から挟んで構成されている。この受熱ブロック５８は断面矩形である。
この実施形態では、ヒートパイプ３が、湾曲板部材５７と受熱ブロック５８とにより両側から挟んで構成されている。この受熱ブロック５８は断面矩形である。
図１６は、更に別の実施形態を示している。
この実施形態では、受熱プレート２５と、受熱プレート２５にロウ接される、一対の湾曲板部材６７、６８とにより構成されている。
湾曲板部材６７、６８は、板材を湾曲させて構成されている。湾曲板部材６７、６８の内面６７Ａ、６８Ａは、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う形状である。この内面６７Ａ、６８Ａには延出部６１、６２が連なる。一方の延出部６１は、ヒートパイプ３の長手径方向の内方に、ヒートパイプ３の図中上部を覆って延び、ヒートパイプ３の長手径の略中央部で終端している。他方の延出部６２は、受熱プレート２５と協働して、ヒートパイプ３の図中下部を覆って延びている。
本実施形態では、湾曲板部材６７、６８に設けた延出部６１、６２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からのヒートパイプ３の引きはがし力に対し強度が向上する。
この実施形態では、受熱プレート２５に、一対の湾曲板部材６７、６８がロウ接されている。しかし、受熱プレート２５を採用せずに、発熱体（不図示）自体に、一対の湾曲板部材６７、６８をロウ接等してもよい。
この実施形態では、受熱プレート２５と、受熱プレート２５にロウ接される、一対の湾曲板部材６７、６８とにより構成されている。
湾曲板部材６７、６８は、板材を湾曲させて構成されている。湾曲板部材６７、６８の内面６７Ａ、６８Ａは、ヒートパイプ３の外形３Ａに沿う形状である。この内面６７Ａ、６８Ａには延出部６１、６２が連なる。一方の延出部６１は、ヒートパイプ３の長手径方向の内方に、ヒートパイプ３の図中上部を覆って延び、ヒートパイプ３の長手径の略中央部で終端している。他方の延出部６２は、受熱プレート２５と協働して、ヒートパイプ３の図中下部を覆って延びている。
本実施形態では、湾曲板部材６７、６８に設けた延出部６１、６２により、ヒートパイプ３を把持するため、ロウ接などとの併用の場合は受熱面からのヒートパイプ３の引きはがし力に対し強度が向上する。
この実施形態では、受熱プレート２５に、一対の湾曲板部材６７、６８がロウ接されている。しかし、受熱プレート２５を採用せずに、発熱体（不図示）自体に、一対の湾曲板部材６７、６８をロウ接等してもよい。
図１７は、別の実施形態を示している。なお、図２と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
この形態では、受熱部構造１０において、受熱ブロック７、８の受熱面に、ヒートパイプ３の長手一側縁、および、受熱ブロック７、８間に跨いで、発熱体１３と熱的に結合される受熱プレート１５が設けられる。
受熱ブロック７、８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、受熱プレート１５は熱伝導に優れる銅または銅合金製であることが望ましい。
この構成では、受熱ブロック７、８を、押し出し加工やダイカスト加工などにより安価に制作できると共に、受熱プレート１５が、熱伝導に優れる銅または銅合金製であれば、熱性能を向上できる。
この形態では、受熱部構造１０において、受熱ブロック７、８の受熱面に、ヒートパイプ３の長手一側縁、および、受熱ブロック７、８間に跨いで、発熱体１３と熱的に結合される受熱プレート１５が設けられる。
受熱ブロック７、８は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、受熱プレート１５は熱伝導に優れる銅または銅合金製であることが望ましい。
この構成では、受熱ブロック７、８を、押し出し加工やダイカスト加工などにより安価に制作できると共に、受熱プレート１５が、熱伝導に優れる銅または銅合金製であれば、熱性能を向上できる。
この受熱プレート１５は、図２の形態の受熱部構造１０に限定されず、図示は省略したが、図３〜図８の形態の受熱部構造１０等、すべての形態において、受熱ブロック７、８の受熱面に設けることが好適である。また、受熱プレート１５と受熱ブロック７、８とは異種金属で構成したが、同種金属で構成してもよい。例えば、すべてをアルミニウムまたはアルミニウム合金等により製作してもよい。
また、上述の受熱部構造１０を受熱部に備えたヒートシンク１であれば、放熱部の形態にかかわらず、上述した良好な効果が得られる。
また、上述の受熱部構造１０を受熱部に備えたヒートシンク１であれば、放熱部の形態にかかわらず、上述した良好な効果が得られる。
図１８は、別の実施形態を示している。なお、図１４と同一部分には同一符号を付して示し、説明を省略する。
この実施形態では、一方の受熱部材が、板材を湾曲させた湾曲板部材５７により構成されている。湾曲板部材５７は、一方の延出部５１が予め想像線で示すように起立する。そして、受熱ブロック７との間にヒートパイプ３を挟んだ後に、一方の延出部５１が実線で示すように折り曲げられ、組み立て完了時に図１４に示す実施形態を実現できる。
この実施形態では、一方の受熱部材が、板材を湾曲させた湾曲板部材５７により構成されている。湾曲板部材５７は、一方の延出部５１が予め想像線で示すように起立する。そして、受熱ブロック７との間にヒートパイプ３を挟んだ後に、一方の延出部５１が実線で示すように折り曲げられ、組み立て完了時に図１４に示す実施形態を実現できる。
また、図１５に示す実施形態についても、同様に、一方の延出部５１を予め起立（不図示）させておいて、受熱ブロック５８との間にヒートパイプ３を挟んだ後に、一方の延出部５１を折り曲げて、組み立て完了時に図１５に示す実施形態を実現できる。さらに、図１６に示す実施形態についても、同様に、湾曲板部材６７、６８をあらかじめ起立させておいて、ヒートパイプ３を配置した後に、一対の延出部６１を折り曲げて、組み立て完了時に図１６に示す実施形態を実現できる。
この構成によっても、受熱面からの引きはがし力に対し強度が向上する。
この構成によっても、受熱面からの引きはがし力に対し強度が向上する。
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものでないことは明らかである。
例えば図１３、１４を参照し、一方の受熱ブロック７の上側の延出部１１を、予め起立させておいて、ヒートパイプ３を取付けた後に上側の延出部１１をカシメ変形させ、組み立て完了時に本実施形態を実現できればよい。また、図１６において、延出部６１を、予め起立させておいて、ヒートパイプ３を取付けた後に上側の延出部６１をカシメ変形させ、組み立て完了時に本実施形態を実現できればよい。図１６において、受熱プレート２５と、一対の湾曲板部材６７、６８とはロウ接されている。ロウ接に限定されず、例えば受熱プレート２５と、一対の湾曲板部材６７、６８とをあらかじめ一体構造とし、延出部６１を、予め起立させておいて、ヒートパイプ３を取付けた後に上側の延出部６１をカシメ変形させ、組み立て完了時に本実施形態を実現できればよい。
例えば図１３、１４を参照し、一方の受熱ブロック７の上側の延出部１１を、予め起立させておいて、ヒートパイプ３を取付けた後に上側の延出部１１をカシメ変形させ、組み立て完了時に本実施形態を実現できればよい。また、図１６において、延出部６１を、予め起立させておいて、ヒートパイプ３を取付けた後に上側の延出部６１をカシメ変形させ、組み立て完了時に本実施形態を実現できればよい。図１６において、受熱プレート２５と、一対の湾曲板部材６７、６８とはロウ接されている。ロウ接に限定されず、例えば受熱プレート２５と、一対の湾曲板部材６７、６８とをあらかじめ一体構造とし、延出部６１を、予め起立させておいて、ヒートパイプ３を取付けた後に上側の延出部６１をカシメ変形させ、組み立て完了時に本実施形態を実現できればよい。
次に、本発明の実施例について説明する。
図１９はヒートパイプ３に受熱プレート１５のみを設けた形態を示しており、本発明を適用しない比較例を示している。図２０は、受熱プレート１５に一対の湾曲板部材６７、６８を設けた形態を示しており、図１６に示す形態と同様である。図２１は、ヒートパイプ３の両側に湾曲凹状の内面７Ａ、８Ａを有する一対の受熱ブロック７、８を配置するとともに、ヒートパイプ３および受熱ブロック７、８間に跨いで、受熱プレート１５を配置した形態を示している。図２２は、一側に受熱ブロック７、８を設けるとともに、他側に板材を湾曲させた湾曲板部材５７を設けた形態を示しており、図１４に示す形態と同様である。
これら図１９から図２２に示した各ヒートシンク１の受熱プレート１５に、測定用の銅製のヒータブロックにセラミックヒータを取り付けたダミー素子を取り付けるとともに、フィン５に風を当ててヒートパイプ３の温度が７０℃になるように保持した。ヒータブロックの側面中央部に形成した穴に熱電対を差し込んで、ヒータブロックの内部温度を測定した。
なお、ダミー素子のサイズは２０ｍｍ×２０ｍｍ、ダミー素子の発熱量は３０Ｗ、受熱プレート１５のサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍ、湾曲板部材の厚さは０．３ｍｍ、受熱ブロック７、８の厚さは４ｍｍとし、受熱ブロック７、８はアルミニウム製、受熱プレート１５は銅製とした。また、１枚のフィン５のサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ、フィン５の枚数は２０枚、各フィン５のピッチは１．５ｍｍ、フィン５の材質はアルミニウムとした。
図１９はヒートパイプ３に受熱プレート１５のみを設けた形態を示しており、本発明を適用しない比較例を示している。図２０は、受熱プレート１５に一対の湾曲板部材６７、６８を設けた形態を示しており、図１６に示す形態と同様である。図２１は、ヒートパイプ３の両側に湾曲凹状の内面７Ａ、８Ａを有する一対の受熱ブロック７、８を配置するとともに、ヒートパイプ３および受熱ブロック７、８間に跨いで、受熱プレート１５を配置した形態を示している。図２２は、一側に受熱ブロック７、８を設けるとともに、他側に板材を湾曲させた湾曲板部材５７を設けた形態を示しており、図１４に示す形態と同様である。
これら図１９から図２２に示した各ヒートシンク１の受熱プレート１５に、測定用の銅製のヒータブロックにセラミックヒータを取り付けたダミー素子を取り付けるとともに、フィン５に風を当ててヒートパイプ３の温度が７０℃になるように保持した。ヒータブロックの側面中央部に形成した穴に熱電対を差し込んで、ヒータブロックの内部温度を測定した。
なお、ダミー素子のサイズは２０ｍｍ×２０ｍｍ、ダミー素子の発熱量は３０Ｗ、受熱プレート１５のサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍ、湾曲板部材の厚さは０．３ｍｍ、受熱ブロック７、８の厚さは４ｍｍとし、受熱ブロック７、８はアルミニウム製、受熱プレート１５は銅製とした。また、１枚のフィン５のサイズは３０ｍｍ×３０ｍｍ、フィン５の枚数は２０枚、各フィン５のピッチは１．５ｍｍ、フィン５の材質はアルミニウムとした。
以上の条件下において、ヒータブロックの内部温度を測定した実験結果を図２３に示す。
一般に、受熱プレート１５にヒータブロックなどを設置すると熱抵抗が加わるため、温度が上昇することが知られている。
この実験結果によれば、図１９に示す比較例と比べて、各実施形態の上昇温度を低減させることができ、熱抵抗を低減させることができることがわかる。
具体的には、図１９に示す比較例では、ヒータブロックの温度が８６℃に上昇し、大きな熱抵抗が加わっていることがわかる。
これに対して、図２０に示す形態では８４℃の上昇に抑えることができ、図２１および図２２に示す形態では８２℃の上昇に抑えることができることがわかる。その結果、図１９に示す比較例では、熱抵抗が０．５３℃／Ｗであるのに対して、図２０から図２２に示す形態では、熱抵抗が０．４１〜０．４５℃／Ｗとなり、本実施形態のような構成することにより、熱抵抗を低減させることができ、熱性能を向上させることがわかる。
一般に、受熱プレート１５にヒータブロックなどを設置すると熱抵抗が加わるため、温度が上昇することが知られている。
この実験結果によれば、図１９に示す比較例と比べて、各実施形態の上昇温度を低減させることができ、熱抵抗を低減させることができることがわかる。
具体的には、図１９に示す比較例では、ヒータブロックの温度が８６℃に上昇し、大きな熱抵抗が加わっていることがわかる。
これに対して、図２０に示す形態では８４℃の上昇に抑えることができ、図２１および図２２に示す形態では８２℃の上昇に抑えることができることがわかる。その結果、図１９に示す比較例では、熱抵抗が０．５３℃／Ｗであるのに対して、図２０から図２２に示す形態では、熱抵抗が０．４１〜０．４５℃／Ｗとなり、本実施形態のような構成することにより、熱抵抗を低減させることができ、熱性能を向上させることがわかる。
１ ヒートシンク
３ ヒートパイプ
５ 放熱フィン
７、８、１９、２８、５８ 受熱ブロック（受熱部材）
７Ａ、８Ａ、９Ａ、９Ｂ 内面
１０ 受熱部構造
１１、１２、５１、５２、６１、６２ 延出部
１３ 発熱体
１５ 受熱プレート
３７、３８ 湾曲板部材（受熱部材）
３ ヒートパイプ
５ 放熱フィン
７、８、１９、２８、５８ 受熱ブロック（受熱部材）
７Ａ、８Ａ、９Ａ、９Ｂ 内面
１０ 受熱部構造
１１、１２、５１、５２、６１、６２ 延出部
１３ 発熱体
１５ 受熱プレート
３７、３８ 湾曲板部材（受熱部材）
Claims (8)
- ヒートパイプが受熱部材で両側から挟まれて接合された受熱部構造において、少なくとも片側の受熱部材が、ヒートパイプの外形に沿う凹状の内面と、この内面の両側に向けてヒートパイプを覆って延びる延出部とを備えたことを特徴とする受熱部構造。
- 前記受熱部材の受熱面に発熱体と熱的に結合される受熱プレートを備えたことを特徴とする請求項１に記載の受熱部構造。
- 前記受熱プレートが銅または銅合金製であることを特徴とする請求項２に記載の受熱部構造。
- 前記受熱部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の受熱部構造。
- 前記受熱部材がヒートパイプの径方向に分割されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の受熱部構造。
- 前記受熱部材が受熱ブロックで構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の受熱部構造。
- 前記受熱部材が板材を湾曲させた湾曲板部材により構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の受熱部構造。
- 請求項１から７のいずれか一項に記載の受熱部構造を受熱部に備えたことを特徴とするヒートシンク。
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