ヒートシンク用コア構造
【課題】ヒートシンクの厚み方向における伝熱性の向上と、冷却液の攪拌促進と、による熱交換性能の向上をはかったヒートシンク用コア構造の提供。
【解決手段】第1プレート1,第2プレート2の幅方向に並列して多数の縦部材1a,縦部材2aを設けると共に、隣り合う各縦部材1a間,縦部材2a間を斜め部材1b,斜め部材2bで一体的に形成する。そして第1プレート1,第2プレート2を積層し、夫々の縦部材1a,縦部材2aを整合して重ね合わせると共に、第1プレート1の斜め部材1bと第2プレート2の斜め部材2bとは、流れ方向に互いに離間して且つその向きを逆向きにする。
【解決手段】第1プレート1,第2プレート2の幅方向に並列して多数の縦部材1a,縦部材2aを設けると共に、隣り合う各縦部材1a間,縦部材2a間を斜め部材1b,斜め部材2bで一体的に形成する。そして第1プレート1,第2プレート2を積層し、夫々の縦部材1a,縦部材2aを整合して重ね合わせると共に、第1プレート1の斜め部材1bと第2プレート2の斜め部材2bとは、流れ方向に互いに離間して且つその向きを逆向きにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体チップ等のパワーデバイスを冷却するヒートシンクに関し、より詳しくはその内部に挿入されるコアに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のパワーモジュール用ヒートシンクは、内部に冷却液を流通させる偏平な矩形断面をなすケーシングの外面にパワーモジュールを搭載し、内部の冷媒流路にフィンを固定したものである。
一例として、下記特許文献1に示すものは、ケーシング内の冷媒流路内に薄肉のコルゲートフィンを配置し、そのコルゲートフィンに無数のルーバを配置したものである。
また、下記特許文献2に記載のものは、ケーシング内に平面網状プレートを多数積層したものであり、隣接するプレートの網目が互いに位置ずれしたものである。
【0003】
【特許文献1】特開2007−5673号公報
【特許文献2】特許第2862213号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前者のヒートシンクは、比較的薄肉のコルゲートフィンをインナーフィンとして内装するため、ケーシングの厚み方向における熱伝導が悪い欠点がある。ケーシング外面のパワーモジュールの熱は、ケーシングから波形フィンの立ち上がり面及び立ち下がり面を介して冷却液に伝達されるが、そのフィン自体の厚みが薄いため伝熱が良好に行われ難い欠点がある。
【0005】
これに対し、後者のヒートシンクは多孔の金属板を重ね合わせたものの、その重ね合わせ部が比較的小さく、伝熱性が充分でない。また、積層されたプレートの交差部が多く、内部を流通する冷却液の流通抵抗が過大になる欠点がある。
そこで本発明は、係る欠点を取り除くことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の本発明は、内部に冷却液が流通すると共に、外面に被冷却用の素子が取り付けられるケーシング(7) を有し、そのケーシング(7)内に、その内面に接触して挿入されるヒートシンク用コアにおいて、
それぞれ金属板の打ち抜き成形による平板状の第1プレート(1)と、第2プレート(2)との積層体からなり、
両プレート(1)(2)には、冷却液の流れ方向に直交する方向に互いに平行に離間して並列されると共に、それぞれ冷却液の流れ方向に位置された細長い多数の縦部材(1a)(2a)と、隣り合う縦部材(1a)(2a)間を斜めに接続する斜め部材(1b)(2b)とが一体に形成され、
両プレート(1)(2)は、それぞれの各縦部材(1a)(2a)が整合して重なり、夫々の斜め部材(1b)(2b)は前記流れ方向に互いに離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに配置されたことを特徴とするヒートシンク用コア構造である。
【0007】
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
積層方向に隣り合う第1プレート(1)の縦部材(1a)と、第2プレート(2)の縦部材(2a)との間のみにスペーサ(3)が介装されたヒートシンク用コア構造である。
請求項3に記載の本発明は、請求項1または請求項2において、
前記第1プレート(1)および第2プレート(2)の各縦部材(1a)(2a)が平面的に波形に曲折されてなるヒートシンク用コア構造である。
【0008】
請求項4に記載の本発明は、請求項1において、
所定長さのコア(4)が、流体の流通方向に断続的に配置されたヒートシンク用コア構造である。
請求項5に記載の本発明は、請求項1または請求項3において、
各プレート(1)(2)の各縦部材(1a)(2a)の側面に突起(5)を一体に設けたヒートシンク用コア構造である。
請求項6に記載の本発明は、請求項1〜請求項5のいずれかにおいて、
各プレート(1)(2)どうしが、積層方向にろう付け等の手段により接合されたヒートシンク用コア構造である。
【発明の効果】
【0009】
本発明のヒートシンク用コアは、平板状の第1プレート1と第2プレート2との積層体からなり、多数の夫々の縦部材1a,縦部材2aは互いに整合して重なり合うため、積層方向の熱伝達がよく、結果、ケーシング7との熱伝達が良好に行われる。そして、第1プレート1の斜め部材1b,第2プレート2の斜め部材2bは、互いに流れ方向に離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに対称に配置されているから、各縦部材間の流路6を流通する冷却液11は積層方向に規則的に蛇行すると共に、流路6の幅方向に規則的に蛇行し、結果として冷却液11は各流路6に沿って螺旋状に回転しながら流通し、熱交換を促進することができる。
【0010】
さらに、各斜め部材1b,斜め部材2bは夫々冷却液11の流通方向に対して斜めに配置されているため、それらの存在する各横断面は流路の入口側から出口側に向けて、図11の如く山形に、徐々に減少し次いで徐々に増加し、流路抵抗の急激な増加を防止して、冷却液の流通に伴う圧力損失を比較的低い値に維持できる。
また、斜め部材1b,斜め部材2bは流れ方向に互いに離間しているため、各斜め部材の全外周において冷却液11との熱交換が行われる。
【0011】
上記構成において、請求項2に記載のように第1プレート1の縦部材1aと第2プレート2の縦部材2aとの間のみにスペーサ3を介装した場合には、コア内部の冷却液11の圧力損失をさらに減少し得る。
上記構成において、請求項3に記載のように第1プレート1及び第2プレート2の各縦部材1a,縦部材2aを平面的に波形に曲折した場合には、伝熱面積が増加すると共に、各流路6を流通する冷却液11を幅方向にさらに蛇行させることにより、冷却液と伝熱部分の接触時間および接触距離が長くなり、熱交換性能を向上し得る。
【0012】
上記構成において、請求項4に記載のように所定長さのコア4を流体の流通方向に断続的に配置した場合には、必要に応じて適宜容量のヒートシンクを、コアの数の調整により容易に製造することができる。
上記構成において、請求項5に記載のように第1プレート1,第2プレート2の縦部材1a,2aの側面に突起5を一体に設けた場合には、伝熱面積の増加と、各流路6内の冷却液11の攪拌とにより熱交換を促進することができる。
上記構成において、請求項6に記載のように第1プレート1,第2プレート2どうしを積層方向にろう付け等の手段により接合した場合には、その積層方向の熱伝達をさらに向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図1は本発明のコア4を構成する第1プレート1の平面図、図2は同第2プレート2の平面図、図3は同コア4の平面図、図4はその斜視図、図5は一対の同コア4を内装したヒートシンクの分解斜視図、図6は同横断面図である。
このコア4は、第1プレート1と第2プレート2とを交互に積層したものである。第1プレート1,第2プレート2は夫々アルミニューム等の金属板の打ち抜き加工により形成されたものであり、両プレートには幅方向に多数の直線状の縦部材1a,2aが定間隔に並列されている。そして隣り合う縦部材1a間及び2a間を、斜め部材1b,2bによって一体に接続する。
【0014】
第1プレート1,第2プレート2が積層されたとき、図3に示す如く、第1プレート1の縦部材1aと第2プレート2の縦部材2aとは整合して重なり合い、第1プレート1の斜め部材1bと第2プレート2の斜め部材2bとは、その長手方向に互いに離間して配置されると共に、第1プレート1の斜め部材1bの向きと、第2プレート2の斜め部材2bの向きは逆向きの対称(傾斜角度が、縦部材に対して、一方をθとすれば他方は−θ)に形成されている。
なお、第2プレート2の斜め部材2bの位置は、第1プレート1の長手方向に隣り合う斜め部材1bの中間に存在する。また、この例では、両プレート1,2の厚みを同一としたが、それが異なったものでもよい。
このように第1プレート1,第2プレート2が積層されたコア4は、一例として図5及び図6に示す如く、ケーシング7の内部に収納される。この例では、ケーシング7は皿状のケーシング本体7aと平板状のケーシング蓋7bとからなる。ケーシング本体7aは外周及び中間部が立ち上げられ、それらの間に一対の溝部10が形成され、一対の溝部10の端部間は連通し、そこに両コア4共通のタンク部10aを設けている。そしてケーシング蓋7bには、その長手方向両端に冷却液の出入口9が形成され、それが前記タンク部10aに連通している。
【0015】
コア4は、その積層方向である上下両面がケーシング本体7a,ケーシング蓋7bに接触し、全体が一体的にろう付け固定されている。即ち、第1プレート1と第2プレート2との間及びそれらとケーシング7内面との間が一体にろう付け固定される。そして、ケーシング7の一方の出入口9から冷却液が内部に導かれ、それが一対のコア4を流通して他方の出入口9から流出する。
なお、ケーシング7の外面にはパワーモジュール等の被冷却用の素子が取り付けられ、その発熱がコア4を介して冷却液に吸収させるものである。このとき冷却液は、図3,図4においてその長手方向に流通する。その冷却液11は、各第1プレート1,第2プレート2の隣り合う縦部材1aどうし及び、2aどうしの間の流路6を流通する。
【0016】
その冷却液11の流通の状態を図7及び図8に示す。図7はその要部縦断面図であり、図8はその要部平面図である。
図8において、隣り合う縦部材1aどうし及び縦部材2aどうしの間を流通する冷却液11は、斜め部材1b,2bの位置において、それらの存在により、図7の如く上下方向に蛇行すると共に、図8の如く平面方向にも蛇行する。これは斜め部材1b,2bが流路6に対して斜めに逆対称に配置されているためである。その結果、冷却液11は平面的に蛇行すると共に上下方向に蛇行し、結果として流路6内を螺旋状に流通するものである。
【0017】
このとき流路6の横断面積は、斜め部材1b,斜め部材2bの位置において、その上流側から中間部に次第に減少し、中間部から下流側に次第に増加する。このことを図9,図10で示す。図9はコア4の要部平面図であり、その流路6の図9におけるA位置の横断面は図10のAであり、斜め部材1bの存在しない位置と同一であり、B断面,C断面,D断面と次第にその流路断面積が斜め部材1bの存在により減少する。そして断面E〜Gでは最小となり、HにおいてDと同一断面となり、IにおいてCと同一断面であり、JにおいてBと同一であり、KにおいてAと同一となる。
【0018】
これを流路に沿って表現すると、図11の通りとなる。同図において、mはコア4の要部平面図であり、nはその流路断面積の変化を%で表したものである。これは、斜め部材1b、2bの存在しない位置における流路6の横断面を100%とし、それらが存在する場所での各流路断面の変化を表したものである。同図から明らかなように斜め部材1b,2bにおいて、その流路断面は下流側に次第に減少し、中間で一定となった後に次第に増加する。このことは流路6の急激な増減を避け、徐々の減少及び徐々の増加によって冷却液11の流通に伴う圧力損失を可及的に小さくしつつ、その攪拌効果を増大させるものである。
【0019】
次に、図12〜図14は本発明の第2の実施の形態のコアを示し、この例が前記第1の実施の形態と異なる点は、図12に示す如く第1プレート1と第2プレート2との間にスペーサ3を介装したものである。
このスペーサ3は、第1プレート1の縦部材1aと第2プレート2の縦部材2aの位置のみに介装され、それらが一体的にろう付け固定されたものである。このスペーサ3の存在により、冷却液11の流通に伴う流路抵抗をさらに減少させるものである。このときの流路断面の変化割合は、図14に示す如く、前記第1実施例のそれより少ない。即ち、流路変化の割合が小となっている。
【0020】
次に、図15〜図17は本発明の第3の実施の形態を示し、この例が前記第1の実施の形態と異なる点は、第1プレート1,第2プレート2の各縦部材1a,縦部材2aの側面に夫々突起5を一体に突出したものである。
そして、図17に示す如く、第1プレート1,第2プレート2を積層したとき、各プレート1,2の各突起5が整合するものである。その結果、各突起5が厚み方向に連続し凸条を形成する。その結果、流路内においてその凸状に基づいて冷却液11はその位置で蛇行し攪拌される。それによって、熱交換性能が向上する。
【0021】
次に、図18は本発明の第4の実施の形態を示す平面図であり、この例は所定長さのコア4を断続的に直列方向に配置したものである。このようにコア4を所定長さのブロックとすることにより、その接続数の増減によって適宜容量のヒートシンクを容易に製造することができる。
【0022】
次に、図19〜図22は本発明の第5の実施の形態を示し、図19はその第1プレート1の平面図、図20は第2プレート2の平面図、図21はその組み合わせ状態を示すコア4の平面図、図22は同コア4の斜視略図である。
このコア4を構成する第1プレート1,第2プレート2は、夫々の縦部材1a,2aが平面視、定ピッチで波形に曲折されている。そして隣り合う縦部材1aどうし及び縦部材2aどうしを、斜め部材1b,斜め部材2bによって一体に接続したものである。この例でも、第1プレート1,第2プレート2の縦部材1a,縦部材2aどうしは図21の如く互いに整合する。そして第1プレート1の斜め部材1bと、第2プレート2の斜め部材2bは流路6の流れ方向に互いに離間して配置されている。この例では、縦部材1a,縦部材2aが蛇行状に形成されているため、その蛇行された流路6に対し斜め部材1b,2bは、その蛇行流れに対しそれぞれ傾斜し且つ、両斜め部材1b,2bはその蛇行流れに対して互いに向きが逆向きに形成されている。
【0023】
次に、図23は図6のヒートシンクの変形例であり、この例はコアの長手方向の中間におけるヒートシンクの横断面である。この例では、ケーシング本体7a,ケーシング蓋7bが平板状に形成されたものを用いている。そして冷却水の流通方向の一端及び他端に、図示しない冷却液の導出入用ヘッダをもうけるものである。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明のコア4を構成する第1プレート1の平面図。
【図2】同第2プレート2の平面図。
【図3】同コア4の平面図。
【図4】同コア4の斜視略図。
【0025】
【図5】同コア4を有するヒートシンクの分解斜視図。
【図6】同ヒートシンクの横断面略図。
【図7】同ヒートシンク内における冷却液11の流れ状態を示す縦断面説明図。
【図8】同流れ状態の平面的説明図。
【0026】
【図9】同コア4の流路6の要部拡大平面図。
【図10】図9のA〜Kにおける各横断面の減少割合を示す説明図。
【図11】同コア4の斜め部材1b,斜め部材2bの位置と減少割合との関係を%で示した説明図。
【図12】本発明の第2の実施の形態を示す横断面説明図。
【0027】
【図13】同平面図。
【図14】同実施例の各流路6の斜め部材1b,斜め部材2bにおける流路断面の減少割合を示す説明図。
【図15】本発明の第3の実施の形態を示す第1プレート1の平面図。
【図16】同第2プレート2の平面図。
【0028】
【図17】同コア4の平面図。
【図18】本発明の第4の実施の形態を示す平面的説明図。
【図19】本発明の第5の実施の形態を示す第1プレート1の平面図。
【図20】同第2プレート2の平面図。
【0029】
【図21】同コア4の平面図。
【図22】同コア4の斜視略図。
【図23】本発明の第6のヒートシンクの横断面略図。
【符号の説明】
【0030】
1 第1プレート
1a 縦部材
1b 斜め部材
2 第2プレート
2a 縦部材
2b 斜め部材
【0031】
3 スペーサ
4 コア
5 突起
6 流路
7 ケーシング
7a ケーシング本体
7b ケーシング蓋
【0032】
9 出入口
10 溝部
10a タンク部
11 冷却液
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体チップ等のパワーデバイスを冷却するヒートシンクに関し、より詳しくはその内部に挿入されるコアに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のパワーモジュール用ヒートシンクは、内部に冷却液を流通させる偏平な矩形断面をなすケーシングの外面にパワーモジュールを搭載し、内部の冷媒流路にフィンを固定したものである。
一例として、下記特許文献1に示すものは、ケーシング内の冷媒流路内に薄肉のコルゲートフィンを配置し、そのコルゲートフィンに無数のルーバを配置したものである。
また、下記特許文献2に記載のものは、ケーシング内に平面網状プレートを多数積層したものであり、隣接するプレートの網目が互いに位置ずれしたものである。
【0003】
【特許文献1】特開2007−5673号公報
【特許文献2】特許第2862213号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前者のヒートシンクは、比較的薄肉のコルゲートフィンをインナーフィンとして内装するため、ケーシングの厚み方向における熱伝導が悪い欠点がある。ケーシング外面のパワーモジュールの熱は、ケーシングから波形フィンの立ち上がり面及び立ち下がり面を介して冷却液に伝達されるが、そのフィン自体の厚みが薄いため伝熱が良好に行われ難い欠点がある。
【0005】
これに対し、後者のヒートシンクは多孔の金属板を重ね合わせたものの、その重ね合わせ部が比較的小さく、伝熱性が充分でない。また、積層されたプレートの交差部が多く、内部を流通する冷却液の流通抵抗が過大になる欠点がある。
そこで本発明は、係る欠点を取り除くことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の本発明は、内部に冷却液が流通すると共に、外面に被冷却用の素子が取り付けられるケーシング(7) を有し、そのケーシング(7)内に、その内面に接触して挿入されるヒートシンク用コアにおいて、
それぞれ金属板の打ち抜き成形による平板状の第1プレート(1)と、第2プレート(2)との積層体からなり、
両プレート(1)(2)には、冷却液の流れ方向に直交する方向に互いに平行に離間して並列されると共に、それぞれ冷却液の流れ方向に位置された細長い多数の縦部材(1a)(2a)と、隣り合う縦部材(1a)(2a)間を斜めに接続する斜め部材(1b)(2b)とが一体に形成され、
両プレート(1)(2)は、それぞれの各縦部材(1a)(2a)が整合して重なり、夫々の斜め部材(1b)(2b)は前記流れ方向に互いに離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに配置されたことを特徴とするヒートシンク用コア構造である。
【0007】
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
積層方向に隣り合う第1プレート(1)の縦部材(1a)と、第2プレート(2)の縦部材(2a)との間のみにスペーサ(3)が介装されたヒートシンク用コア構造である。
請求項3に記載の本発明は、請求項1または請求項2において、
前記第1プレート(1)および第2プレート(2)の各縦部材(1a)(2a)が平面的に波形に曲折されてなるヒートシンク用コア構造である。
【0008】
請求項4に記載の本発明は、請求項1において、
所定長さのコア(4)が、流体の流通方向に断続的に配置されたヒートシンク用コア構造である。
請求項5に記載の本発明は、請求項1または請求項3において、
各プレート(1)(2)の各縦部材(1a)(2a)の側面に突起(5)を一体に設けたヒートシンク用コア構造である。
請求項6に記載の本発明は、請求項1〜請求項5のいずれかにおいて、
各プレート(1)(2)どうしが、積層方向にろう付け等の手段により接合されたヒートシンク用コア構造である。
【発明の効果】
【0009】
本発明のヒートシンク用コアは、平板状の第1プレート1と第2プレート2との積層体からなり、多数の夫々の縦部材1a,縦部材2aは互いに整合して重なり合うため、積層方向の熱伝達がよく、結果、ケーシング7との熱伝達が良好に行われる。そして、第1プレート1の斜め部材1b,第2プレート2の斜め部材2bは、互いに流れ方向に離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに対称に配置されているから、各縦部材間の流路6を流通する冷却液11は積層方向に規則的に蛇行すると共に、流路6の幅方向に規則的に蛇行し、結果として冷却液11は各流路6に沿って螺旋状に回転しながら流通し、熱交換を促進することができる。
【0010】
さらに、各斜め部材1b,斜め部材2bは夫々冷却液11の流通方向に対して斜めに配置されているため、それらの存在する各横断面は流路の入口側から出口側に向けて、図11の如く山形に、徐々に減少し次いで徐々に増加し、流路抵抗の急激な増加を防止して、冷却液の流通に伴う圧力損失を比較的低い値に維持できる。
また、斜め部材1b,斜め部材2bは流れ方向に互いに離間しているため、各斜め部材の全外周において冷却液11との熱交換が行われる。
【0011】
上記構成において、請求項2に記載のように第1プレート1の縦部材1aと第2プレート2の縦部材2aとの間のみにスペーサ3を介装した場合には、コア内部の冷却液11の圧力損失をさらに減少し得る。
上記構成において、請求項3に記載のように第1プレート1及び第2プレート2の各縦部材1a,縦部材2aを平面的に波形に曲折した場合には、伝熱面積が増加すると共に、各流路6を流通する冷却液11を幅方向にさらに蛇行させることにより、冷却液と伝熱部分の接触時間および接触距離が長くなり、熱交換性能を向上し得る。
【0012】
上記構成において、請求項4に記載のように所定長さのコア4を流体の流通方向に断続的に配置した場合には、必要に応じて適宜容量のヒートシンクを、コアの数の調整により容易に製造することができる。
上記構成において、請求項5に記載のように第1プレート1,第2プレート2の縦部材1a,2aの側面に突起5を一体に設けた場合には、伝熱面積の増加と、各流路6内の冷却液11の攪拌とにより熱交換を促進することができる。
上記構成において、請求項6に記載のように第1プレート1,第2プレート2どうしを積層方向にろう付け等の手段により接合した場合には、その積層方向の熱伝達をさらに向上し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図1は本発明のコア4を構成する第1プレート1の平面図、図2は同第2プレート2の平面図、図3は同コア4の平面図、図4はその斜視図、図5は一対の同コア4を内装したヒートシンクの分解斜視図、図6は同横断面図である。
このコア4は、第1プレート1と第2プレート2とを交互に積層したものである。第1プレート1,第2プレート2は夫々アルミニューム等の金属板の打ち抜き加工により形成されたものであり、両プレートには幅方向に多数の直線状の縦部材1a,2aが定間隔に並列されている。そして隣り合う縦部材1a間及び2a間を、斜め部材1b,2bによって一体に接続する。
【0014】
第1プレート1,第2プレート2が積層されたとき、図3に示す如く、第1プレート1の縦部材1aと第2プレート2の縦部材2aとは整合して重なり合い、第1プレート1の斜め部材1bと第2プレート2の斜め部材2bとは、その長手方向に互いに離間して配置されると共に、第1プレート1の斜め部材1bの向きと、第2プレート2の斜め部材2bの向きは逆向きの対称(傾斜角度が、縦部材に対して、一方をθとすれば他方は−θ)に形成されている。
なお、第2プレート2の斜め部材2bの位置は、第1プレート1の長手方向に隣り合う斜め部材1bの中間に存在する。また、この例では、両プレート1,2の厚みを同一としたが、それが異なったものでもよい。
このように第1プレート1,第2プレート2が積層されたコア4は、一例として図5及び図6に示す如く、ケーシング7の内部に収納される。この例では、ケーシング7は皿状のケーシング本体7aと平板状のケーシング蓋7bとからなる。ケーシング本体7aは外周及び中間部が立ち上げられ、それらの間に一対の溝部10が形成され、一対の溝部10の端部間は連通し、そこに両コア4共通のタンク部10aを設けている。そしてケーシング蓋7bには、その長手方向両端に冷却液の出入口9が形成され、それが前記タンク部10aに連通している。
【0015】
コア4は、その積層方向である上下両面がケーシング本体7a,ケーシング蓋7bに接触し、全体が一体的にろう付け固定されている。即ち、第1プレート1と第2プレート2との間及びそれらとケーシング7内面との間が一体にろう付け固定される。そして、ケーシング7の一方の出入口9から冷却液が内部に導かれ、それが一対のコア4を流通して他方の出入口9から流出する。
なお、ケーシング7の外面にはパワーモジュール等の被冷却用の素子が取り付けられ、その発熱がコア4を介して冷却液に吸収させるものである。このとき冷却液は、図3,図4においてその長手方向に流通する。その冷却液11は、各第1プレート1,第2プレート2の隣り合う縦部材1aどうし及び、2aどうしの間の流路6を流通する。
【0016】
その冷却液11の流通の状態を図7及び図8に示す。図7はその要部縦断面図であり、図8はその要部平面図である。
図8において、隣り合う縦部材1aどうし及び縦部材2aどうしの間を流通する冷却液11は、斜め部材1b,2bの位置において、それらの存在により、図7の如く上下方向に蛇行すると共に、図8の如く平面方向にも蛇行する。これは斜め部材1b,2bが流路6に対して斜めに逆対称に配置されているためである。その結果、冷却液11は平面的に蛇行すると共に上下方向に蛇行し、結果として流路6内を螺旋状に流通するものである。
【0017】
このとき流路6の横断面積は、斜め部材1b,斜め部材2bの位置において、その上流側から中間部に次第に減少し、中間部から下流側に次第に増加する。このことを図9,図10で示す。図9はコア4の要部平面図であり、その流路6の図9におけるA位置の横断面は図10のAであり、斜め部材1bの存在しない位置と同一であり、B断面,C断面,D断面と次第にその流路断面積が斜め部材1bの存在により減少する。そして断面E〜Gでは最小となり、HにおいてDと同一断面となり、IにおいてCと同一断面であり、JにおいてBと同一であり、KにおいてAと同一となる。
【0018】
これを流路に沿って表現すると、図11の通りとなる。同図において、mはコア4の要部平面図であり、nはその流路断面積の変化を%で表したものである。これは、斜め部材1b、2bの存在しない位置における流路6の横断面を100%とし、それらが存在する場所での各流路断面の変化を表したものである。同図から明らかなように斜め部材1b,2bにおいて、その流路断面は下流側に次第に減少し、中間で一定となった後に次第に増加する。このことは流路6の急激な増減を避け、徐々の減少及び徐々の増加によって冷却液11の流通に伴う圧力損失を可及的に小さくしつつ、その攪拌効果を増大させるものである。
【0019】
次に、図12〜図14は本発明の第2の実施の形態のコアを示し、この例が前記第1の実施の形態と異なる点は、図12に示す如く第1プレート1と第2プレート2との間にスペーサ3を介装したものである。
このスペーサ3は、第1プレート1の縦部材1aと第2プレート2の縦部材2aの位置のみに介装され、それらが一体的にろう付け固定されたものである。このスペーサ3の存在により、冷却液11の流通に伴う流路抵抗をさらに減少させるものである。このときの流路断面の変化割合は、図14に示す如く、前記第1実施例のそれより少ない。即ち、流路変化の割合が小となっている。
【0020】
次に、図15〜図17は本発明の第3の実施の形態を示し、この例が前記第1の実施の形態と異なる点は、第1プレート1,第2プレート2の各縦部材1a,縦部材2aの側面に夫々突起5を一体に突出したものである。
そして、図17に示す如く、第1プレート1,第2プレート2を積層したとき、各プレート1,2の各突起5が整合するものである。その結果、各突起5が厚み方向に連続し凸条を形成する。その結果、流路内においてその凸状に基づいて冷却液11はその位置で蛇行し攪拌される。それによって、熱交換性能が向上する。
【0021】
次に、図18は本発明の第4の実施の形態を示す平面図であり、この例は所定長さのコア4を断続的に直列方向に配置したものである。このようにコア4を所定長さのブロックとすることにより、その接続数の増減によって適宜容量のヒートシンクを容易に製造することができる。
【0022】
次に、図19〜図22は本発明の第5の実施の形態を示し、図19はその第1プレート1の平面図、図20は第2プレート2の平面図、図21はその組み合わせ状態を示すコア4の平面図、図22は同コア4の斜視略図である。
このコア4を構成する第1プレート1,第2プレート2は、夫々の縦部材1a,2aが平面視、定ピッチで波形に曲折されている。そして隣り合う縦部材1aどうし及び縦部材2aどうしを、斜め部材1b,斜め部材2bによって一体に接続したものである。この例でも、第1プレート1,第2プレート2の縦部材1a,縦部材2aどうしは図21の如く互いに整合する。そして第1プレート1の斜め部材1bと、第2プレート2の斜め部材2bは流路6の流れ方向に互いに離間して配置されている。この例では、縦部材1a,縦部材2aが蛇行状に形成されているため、その蛇行された流路6に対し斜め部材1b,2bは、その蛇行流れに対しそれぞれ傾斜し且つ、両斜め部材1b,2bはその蛇行流れに対して互いに向きが逆向きに形成されている。
【0023】
次に、図23は図6のヒートシンクの変形例であり、この例はコアの長手方向の中間におけるヒートシンクの横断面である。この例では、ケーシング本体7a,ケーシング蓋7bが平板状に形成されたものを用いている。そして冷却水の流通方向の一端及び他端に、図示しない冷却液の導出入用ヘッダをもうけるものである。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明のコア4を構成する第1プレート1の平面図。
【図2】同第2プレート2の平面図。
【図3】同コア4の平面図。
【図4】同コア4の斜視略図。
【0025】
【図5】同コア4を有するヒートシンクの分解斜視図。
【図6】同ヒートシンクの横断面略図。
【図7】同ヒートシンク内における冷却液11の流れ状態を示す縦断面説明図。
【図8】同流れ状態の平面的説明図。
【0026】
【図9】同コア4の流路6の要部拡大平面図。
【図10】図9のA〜Kにおける各横断面の減少割合を示す説明図。
【図11】同コア4の斜め部材1b,斜め部材2bの位置と減少割合との関係を%で示した説明図。
【図12】本発明の第2の実施の形態を示す横断面説明図。
【0027】
【図13】同平面図。
【図14】同実施例の各流路6の斜め部材1b,斜め部材2bにおける流路断面の減少割合を示す説明図。
【図15】本発明の第3の実施の形態を示す第1プレート1の平面図。
【図16】同第2プレート2の平面図。
【0028】
【図17】同コア4の平面図。
【図18】本発明の第4の実施の形態を示す平面的説明図。
【図19】本発明の第5の実施の形態を示す第1プレート1の平面図。
【図20】同第2プレート2の平面図。
【0029】
【図21】同コア4の平面図。
【図22】同コア4の斜視略図。
【図23】本発明の第6のヒートシンクの横断面略図。
【符号の説明】
【0030】
1 第1プレート
1a 縦部材
1b 斜め部材
2 第2プレート
2a 縦部材
2b 斜め部材
【0031】
3 スペーサ
4 コア
5 突起
6 流路
7 ケーシング
7a ケーシング本体
7b ケーシング蓋
【0032】
9 出入口
10 溝部
10a タンク部
11 冷却液
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に冷却液が流通すると共に、外面に被冷却用の素子が取り付けられるケーシング(7) を有し、そのケーシング(7)内に、その内面に接触して挿入されるヒートシンク用コアにおいて、
それぞれ金属板の打ち抜き成形による平板状の第1プレート(1)と、第2プレート(2)との積層体からなり、
両プレート(1)(2)には、冷却液の流れ方向に直交する方向に互いに平行に離間して並列されると共に、それぞれ冷却液の流れ方向に位置された細長い多数の縦部材(1a)(2a)と、隣り合う縦部材(1a)(2a)間を斜めに接続する斜め部材(1b)(2b)とが一体に形成され、
両プレート(1)(2)は、それぞれの各縦部材(1a)(2a)が整合して重なり、夫々の斜め部材(1b)(2b)は前記流れ方向に互いに離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに配置されたことを特徴とするヒートシンク用コア構造。
【請求項2】
請求項1において、
積層方向に隣り合う第1プレート(1)の縦部材(1a)と、第2プレート(2)の縦部材(2a)との間のみにスペーサ(3)が介装されたヒートシンク用コア構造。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、
前記第1プレート(1)および第2プレート(2)の各縦部材(1a)(2a)が平面的に波形に曲折されてなるヒートシンク用コア構造。
【請求項4】
請求項1において、
所定長さのコア(4)が、流体の流通方向に断続的に配置されたヒートシンク用コア構造。
【請求項5】
請求項1または請求項3において、
各プレート(1)(2)の各縦部材(1a)(2a)の側面に突起(5)を一体に設けたヒートシンク用コア構造。
【請求項6】
請求項1〜請求項5のいずれかにおいて、
各プレート(1)(2)どうしが、積層方向にろう付け等の手段により接合されたヒートシンク用コア構造。
【請求項1】
内部に冷却液が流通すると共に、外面に被冷却用の素子が取り付けられるケーシング(7) を有し、そのケーシング(7)内に、その内面に接触して挿入されるヒートシンク用コアにおいて、
それぞれ金属板の打ち抜き成形による平板状の第1プレート(1)と、第2プレート(2)との積層体からなり、
両プレート(1)(2)には、冷却液の流れ方向に直交する方向に互いに平行に離間して並列されると共に、それぞれ冷却液の流れ方向に位置された細長い多数の縦部材(1a)(2a)と、隣り合う縦部材(1a)(2a)間を斜めに接続する斜め部材(1b)(2b)とが一体に形成され、
両プレート(1)(2)は、それぞれの各縦部材(1a)(2a)が整合して重なり、夫々の斜め部材(1b)(2b)は前記流れ方向に互いに離間して配置されると共に、その向きが互いに逆向きに配置されたことを特徴とするヒートシンク用コア構造。
【請求項2】
請求項1において、
積層方向に隣り合う第1プレート(1)の縦部材(1a)と、第2プレート(2)の縦部材(2a)との間のみにスペーサ(3)が介装されたヒートシンク用コア構造。
【請求項3】
請求項1または請求項2において、
前記第1プレート(1)および第2プレート(2)の各縦部材(1a)(2a)が平面的に波形に曲折されてなるヒートシンク用コア構造。
【請求項4】
請求項1において、
所定長さのコア(4)が、流体の流通方向に断続的に配置されたヒートシンク用コア構造。
【請求項5】
請求項1または請求項3において、
各プレート(1)(2)の各縦部材(1a)(2a)の側面に突起(5)を一体に設けたヒートシンク用コア構造。
【請求項6】
請求項1〜請求項5のいずれかにおいて、
各プレート(1)(2)どうしが、積層方向にろう付け等の手段により接合されたヒートシンク用コア構造。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【公開番号】特開2010−114174(P2010−114174A)
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−283929(P2008−283929)
【出願日】平成20年11月5日(2008.11.5)
【出願人】(000222484)株式会社ティラド (289)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年5月20日(2010.5.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年11月5日(2008.11.5)
【出願人】(000222484)株式会社ティラド (289)
【Fターム(参考)】
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