JP7269422B1 - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】放熱フィンの熱交換性能に優れつつ、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失を低減できるヒートシンクを提供する。
【解決手段】発熱体と熱的に接続される受熱部と、前記受熱部と熱的に接続された、第１の主表面を有する平板状の第１の放熱フィンと、前記受熱部と熱的に接続された、第２の主表面を有する平板状の第２の放熱フィンであって、前記第２の主表面の面積が、前記第１の主表面の面積よりも小さい前記第２の放熱フィンと、を有するヒートシンクであり、複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第２の主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置されているヒートシンク。
【選択図】図１

Description

本発明は、発熱体を強制空冷で冷却するヒートシンクに関し、特に、優れた冷却特性を有しつつ、冷却風の圧力損失を低減できるヒートシンクに関する。

近年の電子機器の高機能化に伴い、電子機器内部には、電子部品等の発熱体を含め、多数の部品が高密度に搭載されている。また、電子機器の高機能化に伴い、電子部品等の発熱体の発熱量がますます増大している。電子部品等の発熱体を冷却する手段として、ヒートシンクが使用されることがある。

ヒートシンクとしては、冷却対象である発熱体と熱的に接続されるベースプレートと、ベースプレートと熱的に接続された複数の放熱フィンとを有し、放熱フィンに冷却風を供給することで、発熱体を冷却するものがある。また、ヒートシンクには、優れた冷却特性が要求されることから、放熱フィンとヒートパイプを設けた構造のヒートシンクが使用されることがある。

放熱フィンとヒートパイプを設けた構造のヒートシンクとしては、ベースプレートと、ベースプレートから突出するフィンとを有し、押出方向と直交する幅方向に並べて互いに接合された複数の押出型材を備え、前記複数の押出型材が、前記フィンを複数有するとともに、ヒートパイプを装着可能に形成された前記押出方向に延びる貫通孔を前記ベースプレートに有するヒートシンクが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、ヒートパイプの熱輸送機能により、各放熱フィンの熱負荷を分散、均一化させて、放熱フィンの局所的な温度上昇を抑制することで、放熱フィンの放熱特性を向上させて、ヒートシンクの冷却特性を向上させたものである。また、特許文献１のヒートシンクでは、複数の放熱フィンのフィンピッチは、略同じとなっている。

一方で、ヒートシンクの冷却特性を向上させるためには、放熱フィンの放熱特性を向上させるだけではなく、ヒートシンクに供給される冷却風が放熱フィン全体にわたって円滑に供給されて、放熱フィンの熱交換性能が十分に発揮されることも必要である。冷却風が放熱フィン全体にわたって円滑に供給されるためには、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失を低減させることが必要である。

複数の放熱フィンのフィンピッチが略同じとなっている特許文献１のヒートシンクでは、並列配置されている複数の放熱フィンのフィンピッチを大きくすることで、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失を低減させることができる。しかし、複数の放熱フィン間のフィンピッチを大きくすると、放熱フィンの設置枚数が制限されるので、放熱フィンの放熱特性を向上させることができないという問題があった。一方で、放熱フィンの放熱特性を向上させるために、放熱フィンの設置枚数を増大させると、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失が増大して、放熱フィンの熱交換性能が十分に発揮されないという問題があった。

国際公開第２０１９／０５３７９１号

本発明は上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、放熱フィンの熱交換性能に優れつつ、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失を低減できるヒートシンクを提供することを目的とする。

本発明の構成の要旨は、以下の通りである。
［１］発熱体と熱的に接続される受熱部と、
前記受熱部と熱的に接続された、第１の主表面を有する平板状の第１の放熱フィンと、
前記受熱部と熱的に接続された、第２の主表面を有する平板状の第２の放熱フィンであって、前記第２の主表面の面積が、前記第１の主表面の面積よりも小さい前記第２の放熱フィンと、
を有するヒートシンクであり、
複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第２の主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置されているヒートシンク。
［２］前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面全体が、複数の前記第１の放熱フィンの前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されている［１］に記載のヒートシンク。
［３］前記受熱部が、平板状のベースプレートであり、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に所定の間隔で並列配置されている［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［４］前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、熱伝導部材を介して前記受熱部と熱的に接続されている［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［５］前記第１の主表面が、前記第１の主表面の厚さ方向に形成された第１の貫通孔を有し、前記第２の主表面が、前記第２の主表面の厚さ方向に形成された第２の貫通孔を有し、前記熱伝導部材が、前記第１の貫通口及び前記第２の貫通孔に嵌挿されている［４］に記載のヒートシンク。
［６］前記熱伝導部材が、ヒートパイプまたはベーパーチャンバーである［４］に記載のヒートシンク。
［７］前記受熱部が、ヒートパイプの蒸発部であり、前記蒸発部と連続した前記ヒートパイプの断熱部を介して前記ヒートパイプの凝縮部が設けられ、前記凝縮部に前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが熱的に接続されている［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［８］前記ヒートパイプが複数設けられ、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとが熱的に接続されている前記ヒートパイプの本数が、前記第１の放熱フィンのみが熱的に接続されている前記ヒートパイプの本数よりも多い［７］に記載のヒートシンク。
［９］前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとが並列配置された一方の放熱フィン群と、前記一方の放熱フィン群に隣接した、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとが並列配置された他方の放熱フィン群と、が積層された放熱部を有し、前記一方の放熱フィン群と前記他方の放熱フィン群との間に、前記ヒートパイプの凝縮部が挿入されている［７］に記載のヒートシンク。
［１０］前記第１の主表面の周縁部の少なくとも一部領域に、前記第１の主表面の厚さ方向に突出した第１の突出片を有し、前記第２の主表面の周縁部の少なくとも一部領域に、前記第２の主表面の厚さ方向に突出した第２の突出片を有し、前記第１の突出片と前記第２の突出片が連結されることで、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、連結されて一体化されている［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［１１］複数の前記第１の放熱フィン同士の間のフィンピッチが、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとの間のフィンピッチの整数倍である［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［１２］前記発熱体と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置されている［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［１３］さらに、第３の主表面を有する平板状の第３の放熱フィンを有し、前記第３の主表面の面積が、前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面の面積よりも小さい［１］または［２］に記載のヒートシンク。
［１４］前記第３の放熱フィンが、複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第３の主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されている［１３］に記載のヒートシンク。
［１５］前記第３の放熱フィンの前記第３の主表面全体が、前記第１の放熱フィンの前記第１の主表面及び前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されている［１３］に記載のヒートシンク。
［１６］前記発熱体と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンと前記第３の放熱フィンが配置されている［１３］に記載のヒートシンク。
［１７］前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンに冷却風を供給するための送風ファンが、一体化されていない［１］または［２］に記載のヒートシンク。

上記態様における「平面視」とは、平板状である放熱フィンの主表面に対向する方向から、ヒートシンクを視認した状態を意味する。また、平板状の第１の放熱フィンが、放熱に寄与する主表面として第１の主表面を有し、平板状の第２の放熱フィンが、放熱に寄与する主表面として第２の主表面を有し、平板状の第３の放熱フィンが、放熱に寄与する主表面として第３の主表面を有している。

本発明のヒートシンクの態様では、複数の放熱フィンからなる放熱フィン群で形成されている放熱部は、第１の放熱フィンと第２の放熱フィンを有しており、第２の放熱フィンの第２の主表面の面積が第１の放熱フィンの第１の主表面の面積よりも小さい。また、第２の放熱フィンが、複数の第１の放熱フィン同士の間に、第２の主表面が第１の主表面と平面視にて重なり合った状態で配置されている。上記から、本発明のヒートシンクの態様では、放熱部には、第２の放熱フィンが存在している部位と第２の放熱フィンが存在していない部位とがあり、放熱部のうち、第２の放熱フィンが配置されている部位は放熱フィンのフィンピッチが狭く、第２の放熱フィンが配置されていない部位は放熱フィンのフィンピッチが広くなっている。従って、本発明のヒートシンクの態様によれば、放熱部のうち、第２の放熱フィンが配置されている部位では放熱フィンの熱交換性能に優れており、第２の放熱フィンが配置されていない部位では冷却風の圧力損失が低減されるので、放熱フィンの熱交換性能に優れつつ、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失を低減することができる。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面全体が、複数の前記第１の放熱フィンの前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されていることにより、放熱部における放熱フィンの熱交換性能がさらに向上する。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記受熱部が、平板状のベースプレートであり、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に所定の間隔で並列配置されていることにより、発熱体の設置場所にて発熱体の熱をヒートシンクから外部環境へ放出することができる。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが熱伝導部材を介して前記受熱部と熱的に接続されていることにより、発熱体からの熱が、受熱部から第１の放熱フィンと第２の放熱フィンへ確実に伝導される。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記第１の主表面が前記第１の主表面の厚さ方向に形成された第１の貫通孔を有し、前記第２の主表面が前記第２の主表面の厚さ方向に形成された第２の貫通孔を有し、前記熱伝導部材が前記第１の貫通口及び前記第２の貫通孔に嵌挿されていることにより、熱伝導部材と第１の放熱フィン及び第２の放熱フィンとの間の熱的接続性が向上し、熱伝導部材から第１の放熱フィンと第２の放熱フィンへより円滑に熱伝導される。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記熱伝導部材がヒートパイプまたはベーパーチャンバーであることにより、ヒートパイプまたはベーパーチャンバーの熱輸送機能によって、発熱体の熱が、受熱部から第１の放熱フィンと第２の放熱フィンへ輸送されて、ヒートシンクの冷却特性がさらに向上する。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記受熱部が、ヒートパイプの蒸発部であり、前記蒸発部と連続した前記ヒートパイプの断熱部を介して前記ヒートパイプの凝縮部が設けられ、前記凝縮部に前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが熱的に接続されていることにより、放熱フィンを設置できない狭小空間に発熱体が設置されていても、ヒートパイプが、狭小空間から狭小空間の外部へ熱輸送でき、前記外部で放熱できるので、狭小空間に設置されている発熱体であっても、優れた冷却特性を発揮できる。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記ヒートパイプが複数設けられ、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとが熱的に接続されている前記ヒートパイプの本数が、前記第１の放熱フィンのみが熱的に接続されている前記ヒートパイプの本数よりも多いことにより、ヒートパイプの熱的負荷の均一化が可能となり、ヒートシンクの冷却特性がさらに向上する。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記第１の主表面の周縁部の少なくとも一部領域に、前記第１の主表面の厚さ方向に突出した第１の突出片を有し、前記第２の主表面の周縁部の少なくとも一部領域に、前記第２の主表面の厚さ方向に突出した第２の突出片を有し、前記第１の突出片と前記第２の突出片が連結されることで、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、連結されて一体化されていることにより、ヒートシンクへの第１の放熱フィンと第２の放熱フィンの取り付けが容易化される。

本発明のヒートシンクの態様によれば、前記発熱体と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置されていることにより、ヒートシンクの放熱部の熱交換性能がさらに向上する。

本発明のヒートシンクの態様によれば、主表面の面積が前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面の面積よりも小さい第３の放熱フィンをさらに有し、複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第３の放熱フィンの主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されていることにより、放熱フィンの熱交換性能に優れつつ、冷却風が放熱フィンを流通する際に受ける圧力損失をさらに低減することができる。

本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第１の放熱フィンの平面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第１の放熱フィンの正面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第１の放熱フィンの側面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第２の放熱フィンの平面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第２の放熱フィンの正面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第２の放熱フィンの側面図である。 本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクにおける第１の放熱フィンと第２の放熱フィンの配置を説明する放熱部の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。 本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。 本発明の第４実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。 本発明の第５実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。 本発明の第６実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。 本発明の第７実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。 本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。 本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。 本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。 本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。 本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。 本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

以下に、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。図３は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。図４は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第１の放熱フィンの平面図である。図５は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第１の放熱フィンの正面図である。図６は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第１の放熱フィンの側面図である。図７は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第２の放熱フィンの平面図である。図８は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第２の放熱フィンの正面図である。図９は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクに搭載される第２の放熱フィンの側面図である。また、本発明の実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図では、いずれも、説明の便宜上、後述する、第１の主表面の厚さ方向に突出した第１の突出片、及び第２の主表面の厚さ方向に突出した第２の突出片を図示していない。

図１、２に示すように、第１実施形態例に係るヒートシンク１は、裏面で発熱体１００と熱的に接続される、ヒートシンク１の受熱部である平板状のベースプレート５０と、平板状のベースプレート５０の表面に設けられ、受熱部である平板状のベースプレート５０と熱的に接続された、第１の主表面１１を有する平板状の第１の放熱フィン１０と、受熱部である平板状のベースプレート５０と熱的に接続された、第２の主表面２１を有する平板状の第２の放熱フィン２０と、を有している。第１の放熱フィン１０は、主に、第１の放熱フィン１０の主表面である第１の主表面１１が放熱機能を有している。また、第２の放熱フィン２０は、主に、第２の放熱フィン２０の主表面である第２の主表面２１が放熱機能を有している。

ヒートシンク１では、受熱部は平板状のベースプレート５０であり、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が、ベースプレート５０の表面に対して鉛直方向に所定の間隔で並列配置されている。ベースプレート５０の表面に設けられた、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・から形成された放熱フィン群１９が、ヒートシンク１の放熱部となっている。

ヒートシンク１では、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・が、それぞれ、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に所定の間隔にて並列に配置されている。また、いずれの第１の放熱フィン１０も、その主表面１１が、ベースプレート５０表面に対して略平行となるように並列に配置されている。複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・の間隔は、特に限定されないが、ヒートシンク１では、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・が、略等間隔にて並べられている。従って、第１の放熱フィン１０のフィンピッチは、略等間隔となっている。

第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の面積は、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１の面積よりも小さい態様となっている。すなわち、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１の面積は、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の面積よりも大きく、第１の放熱フィン１０の放熱特性は、第２の放熱フィン２０の放熱特性よりも大きい態様となっている。

図１～３に示すように、ヒートシンク１では、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に所定の間隔にて並列に配置されている複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・同士の間に、第２の放熱フィン２０が配置されている。すなわち、第２の放熱フィン２０は、第１の放熱フィン１０と第１の放熱フィン１０との間に装入されている。第２の放熱フィン２０の装入の頻度は、特に限定されないが、ヒートシンク１では、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に沿って、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が交互に配置されている。

複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・は、それぞれベースプレート５０表面に対して鉛直方向に所定の間隔にて並列に配置されている。また、いずれの第２の放熱フィン２０も、その主表面２１が、ベースプレート５０表面及び第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１に対して略平行となるように並列に配置されている。複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・の間隔は、特に限定されないが、ヒートシンク１では、複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が、略等間隔にて並べられている。従って、第２の放熱フィン１０のフィンピッチは、略等間隔となっている。

また、第２の放熱フィン２０は、第２の主表面２１が第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１と平面視にて重なり合う位置に配置されている。上記から、ヒートシンク１では、放熱部である放熱フィン群１９には、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０と第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１とがある。放熱フィン群１９のうち、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０における放熱フィンのフィンピッチは、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１における放熱フィンのフィンピッチよりも狭くなっている。第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１における放熱フィンのフィンピッチは、第１の放熱フィン１０のフィンピッチなっている。ヒートシンク１では、放熱フィン群１９の中央部が、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０であり、放熱フィン群１９の両端部が、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１となっている。

複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・同士の間のフィンピッチと第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０との間のフィンピッチとの関係は、特に限定されない。例えば、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・同士の間のフィンピッチが、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０との間のフィンピッチの整数倍（例えば、２倍）であることが挙げられる。すなわち、放熱フィン群１９では、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１のフィンピッチは、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０のフィンピッチの整数倍（例えば、２倍）であることが挙げられる。

ヒートシンク１では、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１全体が、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・の第１の主表面１１、１１、１１・・・と平面視にて重なり合う位置に配置されている。従って、放熱フィン群１９の外観形状は、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に並列に配置されている複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・にて形成されている。

複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・は、熱伝導部材を介して受熱部であるベースプレート５０と熱的に接続されている。すなわち、放熱フィン群１９は、熱伝導部材を介して受熱部であるベースプレート５０と熱的に接続されている。

ヒートシンク１では、熱伝導部材として複数のヒートパイプ３０、３０、３０・・・が使用されている。ヒートパイプ３０は管状体であり、ヒートパイプ３０の長手方向の形状は、直線状、Ｌ字状、Ｕ字状等、特に限定されない。ヒートパイプ３０は、ベースプレート５０からベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延している部位を有している。

ヒートパイプ３０のうち、ベースプレート５０に取り付けられている部位が、蒸発部として機能し、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延している部位であって、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が熱的に接続されている部位が、凝縮部として機能する。ヒートパイプ３０は、その内部空間が、密封されており、さらに減圧処理された熱輸送部材である。ヒートパイプ３０の内部空間は、蒸発部から凝縮部まで連通しており、作動流体が封入されている。ヒートパイプ３０は、その熱輸送特性により、発熱体１００からの熱を、蒸発部から凝縮部へ、すなわち、ベースプレート５０から複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・へ輸送する。

ヒートパイプ３０に複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・を熱的に接続させる構造は、特に限定されない。図１、４～６に示すように、ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１が、第１の主表面１１の厚さ方向に形成された第１の貫通孔１２を有している。第１の貫通孔１２は、ヒートパイプ３０の径方向の形状に対応した形状を有している。また、第１の貫通孔１２は、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延しているヒートパイプ３０の部位に対応した第１の主表面１１の部位に形成されている。上記から、第１の貫通孔１２は、複数設けられている。ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延しているヒートパイプ３０の部位が第１の貫通孔１２に嵌挿されていることで、ヒートパイプ３０に複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・が熱的に接続されている。なお、第１の貫通孔１２に形成されている切り欠き部１３は、ヒートパイプ３０に第１の放熱フィン１０を固定する際に、はんだ等の接着材料を使用する場合に、はんだ等の接着材料を供給するための供給部である。

ヒートパイプ３０に複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・を熱的に接続させる構造は、特に限定されない。図１、７～９に示すように、ヒートシンク１では、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１が、第２の主表面２１の厚さ方向に形成された第２の貫通孔２２を有している。第２の貫通孔２２は、ヒートパイプ３０の径方向の形状に対応した形状を有している。また、第２の貫通孔２２は、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延しているヒートパイプ３０の部位に対応した第２の主表面２１の部位に形成されている。上記から、第２の貫通孔２２は、複数設けられている。ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延しているヒートパイプ３０の部位が第２の貫通孔２２に嵌挿されていることで、ヒートパイプ３０に複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が熱的に接続されている。上記から、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延しているヒートパイプ３０の部位は、第１の貫通孔１２と第２の貫通孔２２に嵌挿されている。なお、第２の貫通孔２２に形成されている切り欠き部２３は、ヒートパイプ３０に第２の放熱フィン２０を固定する際に、はんだ等の接着材料を使用する場合に、はんだ等の接着材料を供給するための供給部である。

ヒートシンク１の放熱フィン群１９では、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に並列に配置されている、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が、連結されて一体化されている。上記から、放熱フィン群１９全体が、一体の構造となっている。

図１、５、６に示すように、第１の放熱フィン１０は、第１の主表面１１の周縁部の少なくとも一部領域に、第１の主表面１１の厚さ方向に突出した第１の突出片１４を有している。第１の放熱フィン１０では、第１の主表面１１の周縁部のうち、冷却風の流れ方向と略平行である周縁部に、第１の突出片１４を有している。第１の突出片１４の突出寸法は、第１の突出片１４の突出方向に隣接している他の放熱フィンとの間のフィンピッチに対応する寸法である。ヒートシンク１では、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０に対応する領域では、第１の突出片１４の突出寸法は、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０との間のフィンピッチに対応する寸法である。一方で、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１に対応する領域では、第１の突出片１４の突出寸法は、第１の放熱フィン１０と第１の放熱フィン１０との間のフィンピッチに対応する寸法である。

また、図１、８、９に示すように、第２の放熱フィン２０は、第２の主表面２１の周縁部の少なくとも一部領域に、第２の主表面２１の厚さ方向に突出した第２の突出片２４を有している。第２の放熱フィン２０では、第２の主表面２１の周縁部のうち、冷却風の流れ方向と略平行である周縁部に、第２の突出片２４を有している。第２の突出片２４の突出寸法は、第２の突出片２４の突出方向に隣接している他の放熱フィンとの間のフィンピッチに対応する寸法である。ヒートシンク１では、第２の突出片２４の突出寸法は、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０との間のフィンピッチに対応する寸法である。

第１の放熱フィン１０の第１の突出片１４が、第１の突出片１４の突出方向に隣接している他の放熱フィン（ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０及び／または第２の放熱フィン１０）と連結され、第２の放熱フィン２０の第２の突出片２４が、第２の突出片２４の突出方向に隣接している他の放熱フィン（ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０）と連結されることで、所定のフィンピッチを得つつ、放熱フィン群１９全体が一体化されている。第１の突出片１４と第２の突出片２４を用いた連結方法としては、例えば、第１の突出片１４と第２の突出片２４を、かしめて連結することが挙げられる。

ベースプレート５０のうち、発熱体１００を熱的に接続する位置としては、ヒートシンク１では、発熱体１００と平面視にて重なり合う位置に第２の放熱フィン２０が配置されるように、発熱体１００を熱的に接続することが挙げられる。すなわち、放熱フィン群１９のうち、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０と平面視にて重なり合う位置に発熱体１００を熱的に接続することが挙げられる。

図２、３に示すように、ヒートシンク１では、冷却風Ｆは、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１の延在方向及び第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の延在方向に沿って、放熱フィン群１９へ供給される。すなわち、冷却風Ｆは、ベースプレート５０表面の延在方向に沿って放熱フィン群１９へ供給される。ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０に冷却風Ｆを供給するための送風ファン（図示せず）は、ヒートシンク１と一体化されてはいない。ヒートシンク１では、冷却風Ｆの流れ方向において、放熱フィン群１９の中央部が、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０であり、放熱フィン群１９の両端部が、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１である。

第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０の材質は、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属を挙げることができる。また、ベースプレート５０の材質は、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等の金属を挙げることができる。ヒートパイプ３０に使用されるコンテナの材質としては、特に限定されず、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス等の金属を挙げることができる。また、ヒートパイプ３０のコンテナに封入される作動流体としては、コンテナの材料との適合性に応じて、適宜選択可能であり、例えば、水、フルオロカーボン類、シクロペンタン、エチレングリコール、これらの混合物等を挙げることができる。

次に、ヒートシンク１の放熱フィン群１９の作製方法について説明する。なお、図１０は、本発明の第１実施形態例に係るヒートシンクにおける第１の放熱フィンと第２の放熱フィンの配置を説明する放熱部の分解斜視図である。

図１０に示すように、第１の貫通孔１２と第１の突出片１４を有する複数の第１の放熱フィン１０の間に、第２の貫通孔２２と第２の突出片２４を有する第２の放熱フィン２０が配置されるように、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０を重ねて、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・からなる放熱フィン積層構造体１９’を形成する。ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０を交互に重ねている。このとき、第１の貫通孔１２と第２の貫通孔２２が平面視にて重ね合わされ、第１の突出片１４と第２の突出片２４が同一面上に位置するように、放熱フィン積層構造体１９’を形成する。

次に、第１の放熱フィン１０の第１の突出片１４と第２の放熱フィン２０の第２の突出片２４をかしめることで、放熱フィン積層構造体１９’を構成している複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・を連結して、全ての放熱フィンが一体化された構造の放熱フィン群１９を作製することができる。

なお、上記のように作製した放熱フィン群１９の第１の貫通孔１２と第２の貫通孔２２に、ベースプレート５０に取り付けられているヒートパイプ３０（ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延しているヒートパイプ３０の部位）を嵌挿することで、ヒートシンク１を製造することができる。

次に、第１実施形態例に係るヒートシンク１が冷却対象である発熱体１００を冷却するメカニズムについて説明する。発熱体１００からの熱は、発熱体１００と熱的に接続されたベースプレート５０に伝達される。ベースプレート５０に伝達された熱は、ベースプレート５０と熱的に接続されたヒートパイプ３０の蒸発部へ伝達される。ベースプレート５０からヒートパイプ３０の蒸発部へ熱が伝達されると、ヒートパイプ３０の熱輸送系が作動し、ヒートパイプ３０の蒸発部にて吸収された熱は、ヒートパイプ３０の蒸発部から凝縮部へ輸送される。ヒートパイプ３０の凝縮部へ輸送された熱は、冷却風Ｆの流れを受けている、ヒートパイプ３０の凝縮部と熱的に接続された第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０へ伝達され、さらに、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０からヒートシンク１の外部環境へと放出される。

ヒートシンク１では、放熱部である放熱フィン群１９のうち、発熱体１００に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れている。一方で、放熱フィン群１９のうち、発熱体１００から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風Ｆの圧力損失が低減される。従って、ヒートシンク１では、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れつつ、冷却風Ｆが放熱フィン群１９を流通する際に受ける圧力損失を低減することができるので、優れた冷却特性を発揮できる。また、ヒートシンク１では、放熱フィン群１９のフィンピッチが小さい領域が放熱フィン群１９の一部に限られている点でも、冷却風Ｆの圧力損失を低減することができる。また、ヒートシンク１では、冷却風Ｆの圧力損失を低減できることに応じて、放熱フィン群１９に供給される冷却風Ｆの風量が増大する点でも、優れた冷却特性を発揮できる。

また、ヒートシンク１では、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１全体が、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・の第１の主表面１１、１１、１１・・・と平面視にて重なり合う位置に配置されているので、放熱部である放熱フィン群１９における放熱フィンの熱交換性能がさらに向上する。

また、ヒートシンク１では、ヒートシンク１の受熱部がベースプレート５０であり、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０がベースプレート５０の表面に対して鉛直方向に並列配置されているので、発熱体１００の熱は発熱体１００の高さ方向にて放出されることから、発熱体１００の設置場所にて発熱体１００の熱をヒートシンク１から外部環境へ放出することができる。

また、ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０がヒートパイプ３０を介してベースプレート５０と熱的に接続されているので、ヒートパイプ３０の熱輸送機能によって、発熱体１００の熱がベースプレート５０から第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０へ積極的に輸送され、ヒートシンク１の冷却特性がさらに向上する。

また、ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１が第１の貫通孔１２を有し、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１が第２の貫通孔２２を有し、ヒートパイプ３０が第１の貫通口１２と第２の貫通孔２２に嵌挿されているので、ヒートパイプ３０と第１の放熱フィン１０及び第２の放熱フィン２０との間の熱的接続性が向上し、ヒートパイプ３０から第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０へ、さらに円滑に熱伝導される。

また、ヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１の周縁部に、第１の主表面１１の厚さ方向に突出した第１の突出片１４を有し、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の周縁部に、第２の主表面２１の厚さ方向に突出した第２の突出片２４を有し、第１の突出片１４と第２の突出片２４がかしめ等により連結されていることで、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が一体化されている。従って、ヒートシンク１への第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０の取り付け作業が容易化される。

また、ヒートシンク１では、発熱体１００と平面視にて重なり合う位置に第２の放熱フィン１０が配置されている、すなわち、発熱体１００と平面視にて重なり合う位置における放熱フィン群１９のフィンピッチが小さいので、放熱部である放熱フィン群１９の熱交換性能がさらに向上する。

次に、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第２実施形態例に係るヒートシンクについて、第１実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１１は、本発明の第２実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

第１実施形態例に係るヒートシンク１では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が交互に配置されていたが、これに代えて、図１１に示すように、第２実施形態例に係るヒートシンク２では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、複数（図１１では、２枚）の第２の放熱フィン２０が所定の間隔にて並列に配置されている。このように、本発明のヒートシンクでは、冷却対象である発熱体の発熱量や冷却風の圧力損失の程度に応じて、隣接する第１の放熱フィン１０の間に配置する第２の放熱フィン２０の枚数を適宜選択することができる。

ヒートシンク２の放熱フィン群１９では、例えば、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１のフィンピッチは、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０のフィンピッチの整数倍（例えば、３倍）であることが挙げられる。

ヒートシンク２でも、放熱フィン群１９のうち、発熱体に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、発熱体から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。

次に、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第３実施形態例に係るヒートシンクについて、第１、第２実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１、第２実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１２は、本発明の第３実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

第１、第２実施形態例に係るヒートシンク１、２では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に第２の放熱フィン２０が配置されていたが、これに代えて、図１２に示すように、第３実施形態例に係るヒートシンク３では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０に加えて、さらに、第３の主表面６１を有する平板状の第３の放熱フィン６０を有している。第３の放熱フィン６０の主表面である第３の主表面６１の面積は、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の面積よりも小さい態様となっている。

ヒートシンク３の放熱フィン群１９では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に第２の放熱フィン２０が配置されている部位と、隣接する第１の放熱フィン１０の間に第３の放熱フィン６０が配置されている部位と、がある。ヒートシンク３では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に１枚の第２の放熱フィン２０が配置されて、第３の放熱フィン６０は配置されていない部位と、隣接する第１の放熱フィン１０の間に１枚の第３の放熱フィン６０が配置されて、第２の放熱フィン２０は配置されていない部位と、がある。上記から、ヒートシンク３では、ヒートシンク１の複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・の一部を第３の放熱フィン６０に代えた構成となっている。

第３の放熱フィン６０は、隣接する複数の第１の放熱フィン１０同士の間であって、第３の主表面６１が第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１と平面視にて重なり合う位置に配置されている。より具体的には、第３の放熱フィン６０は、第３の放熱フィン６０の第３の主表面６１全体が、第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１及び第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１と平面視にて重なり合う位置に配置されている。ヒートシンク３でも、放熱部である放熱フィン群１９には、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０と第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１とがあり、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０に第３の放熱フィン６０も存在している。

このように、本発明のヒートシンクでは、冷却対象である発熱体の発熱量や冷却風の圧力損失の程度に応じて、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、第２の放熱フィン２０が配置された部位と、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の面積よりも小さい第３の放熱フィン６０が配置された部位と、を形成してもよい。ヒートシンク３では、ヒートシンク１の複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・の一部を第３の放熱フィン６０に代えた構成となっているので、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０における冷却風の圧力損失も抑制することができる。なお、放熱フィン群１９における第３の放熱フィン６０の設置数は、１枚でもよく、複数でもよい。

ヒートシンク３では、例えば、発熱体と平面視にて重なり合う位置に、第２の放熱フィン２０と第３の放熱フィン６０が配置されている。

ヒートシンク３でも、放熱フィン群１９のうち、発熱体に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、発熱体から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。また、ヒートシンク３では、第３の放熱フィン６０の第３の主表面６１が第１の主表面１１と平面視にて重なり合う位置に配置されているので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れつつ、冷却風が放熱フィン群１９を流通する際に受ける圧力損失をさらに低減することができる。

次に、本発明の第４実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第４実施形態例に係るヒートシンクについて、第１～第３実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１～第３実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１３は、本発明の第４実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

第３実施形態例に係るヒートシンク３では、放熱フィン群１９は、隣接する第１の放熱フィン１０の間に第２の放熱フィン２０が配置されて第３の放熱フィン６０は配置されていない部位と、隣接する第１の放熱フィン１０の間に第３の放熱フィン６０が配置されて第２の放熱フィン２０は配置されていない部位と、を有していたが、これに代えて、図１３に示すように、第４実施形態例に係るヒートシンク４では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、第２の放熱フィン２０と第３の放熱フィン６０が配置されている。より具体的には、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、１枚の第２の放熱フィン２０と１枚の第３の放熱フィン６０が配置されている。ヒートシンク４でも、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０に第３の放熱フィン６０も存在している。

このように、本発明のヒートシンクでは、冷却対象である発熱体の発熱量や冷却風の圧力損失の程度に応じて、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、第２の放熱フィン２０と、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の面積よりも小さい主表面を有する第３の放熱フィン６０と、が配置された構成としてもよい。ヒートシンク４では、ヒートシンク２の複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・の一部を第３の放熱フィン６０に代えた構成となっているので、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０における冷却風の圧力損失も抑制することができる。

ヒートシンク４でも、例えば、発熱体と平面視にて重なり合う位置に、第２の放熱フィン２０と第３の放熱フィン６０が配置されている。

ヒートシンク４でも、放熱フィン群１９のうち、発熱体に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、発熱体から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。

次に、本発明の第５実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第５実施形態例に係るヒートシンクについて、第１～第４実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１～第４実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１４は、本発明の第５実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

第２実施形態例に係るヒートシンク２では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、複数（２枚）の第２の放熱フィン２０が所定の間隔にて並列に配置されていたが、図１４に示すように、第５実施形態例に係るヒートシンク５では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に、複数（２枚）の第２の放熱フィン２０が配置され、複数（２枚）の第２の放熱フィン２０の間に、さらに第３の放熱フィン６０が配置されている。ヒートシンク５では、隣接する第２の放熱フィン２０の間に、さらに、１枚の第３の放熱フィン６０が配置されている。ヒートシンク５でも、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０に第３の放熱フィン６０も存在している。

このように、本発明のヒートシンクでは、冷却対象である発熱体の発熱量や冷却風の圧力損失の程度に応じて、隣接する第１の放熱フィン１０の間に装入される第２の放熱フィン２０の枚数と第３の放熱フィン６０の枚数を、適宜選択することができる。ヒートシンク５でも、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０における冷却風の圧力損失も抑制することができる。

また、ヒートシンク５でも、例えば、発熱体と平面視にて重なり合う位置に、第２の放熱フィン２０と第３の放熱フィン６０が配置されている。

ヒートシンク５でも、放熱フィン群１９のうち、発熱体に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、発熱体から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。

次に、本発明の第６実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第６実施形態例に係るヒートシンクについて、第１～第５実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１～第５実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１５は、本発明の第６実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。

上記各実施形態例では、冷却風Ｆの流れ方向において、放熱フィン群１９の中央部が、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０であり、放熱フィン群１９の両端部が、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１であったが、図１５に示すように、第６実施形態例に係るヒートシンク６では、冷却風Ｆの流れ方向において、放熱フィン群１９の中央部が、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１であり、放熱フィン群１９の両端部が、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０となっている。すなわち、ヒートシンク６では、放熱フィン群１９の中央部を介して冷却風Ｆの風上側端部と風下側端部に、それぞれ、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０が形成されている。ヒートシンク６では、ベースプレート５０のうち、冷却風Ｆの流れ方向における両端部に、それぞれ、発熱量の高い発熱体１００－１が熱的に接続され、冷却風Ｆの流れ方向における中央部に、発熱量の低い発熱体１００－２が熱的に接続されていることに対応している。

ヒートシンク６でも、ヒートシンク１と同じく、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・同士の間に、第２の放熱フィン２０が配置されている。一方で、ヒートシンク６では、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・同士の間のうち、冷却風Ｆの流れ方向において、第１の放熱フィン１０の一端部と他端部に、それぞれ、第２の放熱フィン２０が装入され、第１の放熱フィン１０の中央部には第２の放熱フィン２０は配置されていない。

このように、本発明のヒートシンクでは、ベースプレート５０のホットスポットに、放熱フィン群１９の第２の放熱フィン２０が存在している部位４０が位置するように、放熱フィン群１９の第２の放熱フィン２０が存在している部位４０と第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１を、適宜変更することができる。

ヒートシンク６でも、放熱フィン群１９のうち、ホットスポットに近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、ホットスポットから比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。

次に、本発明の第７実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第７実施形態例に係るヒートシンクについて、第１～第６実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１～第６実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１６は、本発明の第７実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。

第７実施形態例に係るヒートシンク７では、ヒートシンク７の受熱部は、ベースプレートに代えて、ヒートパイプ７０の一端７１に位置するヒートパイプ７０の蒸発部となっている。また、ヒートパイプ７０の一端７１に位置する蒸発部と連続したヒートパイプ７０の中間部（断熱部）７３を介して、ヒートパイプ７０の他端７２にヒートパイプ７０の凝縮部が設けられている。ヒートパイプ７０の他端７２に位置する凝縮部に、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０を有する放熱フィン群１９が熱的に接続されている。ヒートパイプ７０は、一端７１と、他端７２と、一端７１と他端７２を繋ぐ中間部７３と、を有し、一端７１と中間部７３と他端７２の内部空間は、相互に連通している。ヒートパイプ７０の一端７１は、受熱ブロック１１０表面に取り付けられ、カバー部１１１にて保護されている。受熱ブロック１１０裏面の中央部に、冷却対象である発熱体１００が熱的に接続される。ヒートパイプ７０は、その内部空間が、密封されており、さらに減圧処理された熱輸送部材である。ヒートパイプ７０の内部空間には、作動流体が封入されている。ヒートパイプ７０は、その熱輸送特性により、発熱体１００からの熱を、蒸発部から凝縮部へ輸送する。

ヒートシンク７では、複数のヒートパイプ７０、７０、７０・・・がヒートパイプ７０の径方向に沿って並列に設けられている。それぞれのヒートパイプ７０について、放熱フィン群１９と熱的に接続された他端７２に、ヒートパイプ７０の長手方向における曲げ部が形成されている。従って、複数のヒートパイプ７０、７０、７０・・は、いずれも、略Ｌ字状となっている。また、右側に位置するヒートパイプ７０の曲げ部は、右方向の曲げであるのに対し、左側に位置するヒートパイプ７０の曲げ部は、左方向の曲げである。つまり、右側に位置するヒートパイプ７０と左側に位置するヒートパイプ７０について、曲げ部の曲げ方向が反対となっている。

複数のヒートパイプ７０、７０、７０・・・は、いずれも、曲げ部により、放熱フィン群１９の長手方向に対して略平行方向に他端７２が延びる態様となっている。ヒートシンク７では、ヒートパイプ７０の他端７２が、放熱フィン群１９の長手方向の端部まで達している。

第１の放熱フィン１０の第１の主表面１１が、ヒートパイプ７０の一端７１の伸延方向に対して略平行方向に配置されるように、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・が並列配置されている。また、第２の放熱フィン２０の第２の主表面が、ヒートパイプ７０の一端７１の伸延方向に対して略平行方向に配置されるように、複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が並列配置されている。放熱フィン群１９では、複数の第１の放熱フィン１０同士の間に、第２の放熱フィン２０が配置されている。ヒートシンク７では、説明の便宜上、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が交互に配置されている。ヒートシンク７の放熱フィン群１９では、冷却風Ｆの風上に位置する部位が第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１であり、冷却風Ｆの風下に位置する部位が第２の放熱フィン２０が存在している部位４０となっている。

図１６に示すように、ヒートシンク７では、複数のヒートパイプ７０、７０、７０・・・が設けられており、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０とが熱的に接続されているヒートパイプ７０の本数が、第１の放熱フィン１０のみが熱的に接続されているヒートパイプ７０の本数よりも多い態様となっている。すなわち、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０に熱的に接続されているヒートパイプ７０の本数が、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１に熱的に接続されているヒートパイプ７０の本数よりも多い態様となっている。図１６では、例えば、右側３本のヒートパイプ７０のうち、右側から２本目のヒートパイプ７０と３本目のヒートパイプ７０には、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が熱的に接続され、右側から１本目のヒートパイプ７０には、第１の放熱フィン１０のみが熱的に接続されている。第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が熱的に接続されているヒートパイプ７０では、その一端７１は発熱体１００に近い位置にて受熱ブロック１１０を介して発熱体１００と熱的に接続されている。従って、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が熱的に接続されているヒートパイプ７０は、熱的負荷が大きくなっている。一方で、第１の放熱フィン１０のみが熱的に接続されているヒートパイプ７０では、その一端７１は発熱体１００から遠い位置にて受熱ブロック１１０を介して発熱体１００と熱的に接続されている。従って、第１の放熱フィン１０のみが熱的に接続されているヒートパイプ７０は、熱的負荷が比較的小さくなっている。

ヒートシンク７の放熱部である放熱フィン群１９の外観形状は略直方体である。放熱フィン群１９は、外観形状が略直方体であり、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が交互に並列配置された一方の放熱フィン群１９－１と、一方の放熱フィン群１９－１に隣接し、外観形状が略直方体であり、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が交互に並列配置された他方の放熱フィン群１９－２とが積層された構造となっている。一方の放熱フィン群１９－１も他方の放熱フィン群１９－２も、平板状の支持体７５上に取り付けられた複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が、放熱フィン群１９の長手方向に対して略平行方向に並列配置されている構造となっている。

一方の放熱フィン群１９－１と他方の放熱フィン群１９－２との間に、ヒートパイプ７０の凝縮部である他端７２が挿入されている。一方の放熱フィン群１９－１と他方の放熱フィン群１９－２との間に、ヒートパイプ７０の他端７２が配置されることで、放熱フィン群１９とヒートパイプ７０が熱的に接続されている。

ヒートシンク７では、放熱フィン群１９のうち、熱的負荷の大きいヒートパイプ７０が熱的に接続されている、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、熱的負荷の小さいヒートパイプ７０が熱的に接続されている、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風Ｆの圧力損失が低減される。従って、ヒートシンク７でも、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れつつ、冷却風Ｆが放熱フィン群１９を流通する際に受ける圧力損失を低減することができるので、優れた冷却特性を発揮できる。

また、ヒートシンク７では、放熱フィン群１９を設置できない狭小空間に発熱体１００が設置されていても、ヒートパイプ７０が、狭小空間から狭小空間の外部へ熱輸送でき、前記外部で放熱フィン群１９の熱交換作用により放熱できるので、狭小空間に設置されている発熱体１００であっても、優れた冷却特性を発揮できる。

また、ヒートシンク７では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０が熱的に接続されているヒートパイプ７０の本数が、第１の放熱フィン１０のみが熱的に接続されているヒートパイプ７０の本数よりも多いことにより、複数のヒートパイプ７０、７０、７０・・・の熱的負荷の均一化が可能となり、ヒートシンク７の冷却特性がさらに向上する。

次に、本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第８実施形態例に係るヒートシンクについて、第１～第７実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１～第７実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図１７は、本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。図１８は、本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。図１９は、本発明の第８実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

上記各実施形態例では、熱伝導部材として、管状体である、複数のヒートパイプ３０、３０、３０・・・が使用されていたが、図１７、１８、１９に示すように、第８実施形態例に係るヒートシンク８では、熱伝導部材として、平面型の形状である、複数のベーパーチャンバー８０、８０、８０・・・が使用されている。具体的には、ヒートシンク８では、第１実施形態例に係るヒートシンク１のヒートパイプ３０に代えて、板状の熱輸送部材であるベーパーチャンバー８０が使用されている態様となっている。

ベーパーチャンバー８０のうち、ベースプレート５０に取り付けられている部位が、蒸発部として機能し、ベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延している部位であって、複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・が熱的に接続されている部位が、凝縮部として機能する。ベーパーチャンバー８０は、その内部空間が、密封されており、さらに減圧処理された熱輸送部材である。ベーパーチャンバー８０の内部空間は、蒸発部から凝縮部まで連通しており、作動流体が封入されている。ベーパーチャンバー８０は、その熱輸送特性により、発熱体１００からの熱を、蒸発部から凝縮部へ、すなわち、ベースプレート５０から複数の第１の放熱フィン１０、１０、１０・・・と複数の第２の放熱フィン２０、２０、２０・・・へ輸送する。

ベーパーチャンバー８０の熱輸送方向の形状は、直線状、Ｌ字状、Ｕ字状等、特に限定されない。ベーパーチャンバー８０は、ベースプレート５０からベースプレート５０表面に対して鉛直方向に伸延している部位を有している。

ヒートシンク８でも、ヒートシンク１と同様に、放熱フィン群１９の中央部に、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０が形成され、放熱フィン群１９の中央部を介して冷却風Ｆの風上側端部と風下側端部に、それぞれ、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１が形成されている。ヒートシンク８では、放熱フィン群１９における第２の放熱フィン２０の位置に対応して、ベースプレート５０のうち、冷却風Ｆの流れ方向における両端部に、それぞれ、発熱量の低い発熱体１００－２が熱的に接続され、冷却風Ｆの流れ方向における中央部に、発熱量の高い発熱体１００－１が熱的に接続されている。

ヒートシンク８でも、放熱フィン群１９のうち、発熱量の高い発熱体１００－１に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、発熱量の高い発熱体１００－１から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。また、ヒートシンク８では、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０がベーパーチャンバー８０を介してベースプレート５０と熱的に接続されているので、ベーパーチャンバー８０の熱輸送機能によって、発熱体１００の熱がベースプレート５０から第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０へ積極的に輸送され、ヒートシンク１の冷却特性がさらに向上する。

次に、本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクについて、図面を用いながら説明する。なお、第９実施形態例に係るヒートシンクについて、第１～第８実施形態例に係るヒートシンクと主要な構成は同じなので、第１～第８実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素に関しては、同じ符号を用いて説明する。図２０は、本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。図２１は、本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクの正面図である。図２２は、本発明の第９実施形態例に係るヒートシンクにおける放熱フィンの配置の概要を正面から示す説明図である。

第１～第７実施形態例では、熱伝導部材として、管状体である、複数のヒートパイプ３０、３０、３０・・・が使用されていたが、図２０、２１、２２に示すように、第９実施形態例に係るヒートシンク９では、熱伝導部材として、平面型の形状である、複数のベーパーチャンバー８０、８０、８０・・・が使用されている。具体的には、ヒートシンク９では、第６実施形態例に係るヒートシンク６のヒートパイプ３０に代えて、板状の熱輸送部材であるベーパーチャンバー８０が使用されている態様となっている。

上記から、ヒートシンク９では、冷却風Ｆの流れ方向において、放熱フィン群１９の中央部が、第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１であり、放熱フィン群１９の両端部が、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０となっている。具体的には、ヒートシンク９では、放熱フィン群１９の中央部を介して冷却風Ｆの風上側端部と風下側端部に、それぞれ、第２の放熱フィン２０が存在している部位４０が形成されている。ヒートシンク９では、ベースプレート５０のうち、冷却風Ｆの流れ方向における両端部に、それぞれ、発熱量の高い発熱体１００－１が熱的に接続され、冷却風Ｆの流れ方向における中央部に、発熱量の低い発熱体１００－２が熱的に接続されていることに対応している。

ヒートシンク９でも、放熱フィン群１９のうち、発熱量の高い発熱体１００－１に近い第２の放熱フィン２０が存在している部位４０では、放熱フィンの設置枚数が多く、フィンピッチが小さいので、放熱フィン群１９の熱交換性能に優れ、発熱量の高い発熱体１００－１から比較的遠い第２の放熱フィン２０が存在していない部位４１では、フィンピッチが大きいので、冷却風の圧力損失が低減される。また、ヒートシンク９でも、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０がベーパーチャンバー８０を介してベースプレート５０と熱的に接続されているので、ベーパーチャンバー８０の熱輸送機能によって、発熱体１００の熱がベースプレート５０から第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０へ積極的に輸送され、ヒートシンク１の冷却特性がさらに向上する。

次に、本発明のヒートシンクの他の実施形態例について説明する。上記した第７実施形態例に係るヒートシンク７では、放熱フィン群１９は、第１の放熱フィン１０と第２の放熱フィン２０を有していたが、これに代えて、さらに、第２の放熱フィン２０の第２の主表面２１の面積よりも小さい主表面を有する第３の放熱フィンを有していてもよい。上記態様では、隣接する第１の放熱フィン１０の間に第３の放熱フィンが配置されていてもよく、隣接する第２の放熱フィン２０の間に第３の放熱フィンが配置されていてもよい。

本発明のヒートシンクは、高発熱量の発熱体に対しても優れた冷却性能を発揮できるので、広汎な分野で利用可能であり、例えば、鉄道車両、航空機、自動車等の移動体、電子機器やサーバ等に搭載された電子部品を冷却する分野で利用価値が高い。

１、２、３、４、５、６、７、８、９ ヒートシンク
１０ 第１の放熱フィン
１１ 第１の主表面
２０ 第２の放熱フィン
２１ 第２の主表面
３０、７０ ヒートパイプ
５０ ベースプレート
８０ ベーパーチャンバー

Claims (17)

1. 発熱体と熱的に接続される受熱部と、
   前記受熱部と熱的に接続された、第１の主表面を有する平板状の第１の放熱フィンと、
   前記受熱部と熱的に接続された、第２の主表面を有する平板状の第２の放熱フィンであって、前記第２の主表面の面積が、前記第１の主表面の面積よりも小さい前記第２の放熱フィンと、
   を有するヒートシンクであり、
   複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第２の主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置され、
   前記発熱体と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置され、
   放熱フィン群が、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンを有し、
   前記放熱フィン群のうち、平面視にて、前記第２の放熱フィンが存在していない部位が前記第２の放熱フィンが存在している部位よりも前記発熱体から遠い、ヒートシンク。
2. 発熱体と熱的に接続される受熱部と、
   前記受熱部と熱的に接続された、第１の主表面を有する平板状の第１の放熱フィンと、
   前記受熱部と熱的に接続された、第２の主表面を有する平板状の第２の放熱フィンであって、前記第２の主表面の面積が、前記第１の主表面の面積よりも小さい前記第２の放熱フィンと、
   を有するヒートシンクであり、
   複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第２の主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置され、
   前記発熱体と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンが配置され、
   放熱フィン群が、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンを有し、
   前記放熱フィン群のうち、平面視にて、前記第２の放熱フィンが存在していない部位が前記第２の放熱フィンが存在している部位よりも前記発熱体から遠く、
   前記受熱部に熱的に接続される前記発熱体が１つであるヒートシンク。
3. 前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面全体が、複数の前記第１の放熱フィンの前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されている請求項１または２に記載のヒートシンク。
4. 前記受熱部が、平板状のベースプレートであり、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、前記ベースプレートの表面に対して鉛直方向に所定の間隔で並列配置されている請求項１または２に記載のヒートシンク。
5. 前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、熱伝導部材を介して前記受熱部と熱的に接続されている請求項１または２に記載のヒートシンク。
6. 前記第１の主表面が、前記第１の主表面の厚さ方向に形成された第１の貫通孔を有し、前記第２の主表面が、前記第２の主表面の厚さ方向に形成された第２の貫通孔を有し、前記熱伝導部材が、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔に嵌挿されている請求項５に記載のヒートシンク。
7. 前記熱伝導部材が、ヒートパイプまたはベーパーチャンバーである請求項５に記載のヒートシンク。
8. 前記受熱部が、ヒートパイプの蒸発部であり、前記蒸発部と連続した前記ヒートパイプの断熱部を介して前記ヒートパイプの凝縮部が設けられ、前記凝縮部に前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが熱的に接続されている請求項１または２に記載のヒートシンク。
9. 前記ヒートパイプが複数設けられ、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとが熱的に接続されている前記ヒートパイプの本数が、前記第１の放熱フィンのみが熱的に接続されている前記ヒートパイプの本数よりも多い請求項８に記載のヒートシンク。
10. 前記第１の主表面の周縁部の少なくとも一部領域に、前記第１の主表面の厚さ方向に突出した第１の突出片を有し、前記第２の主表面の周縁部の少なくとも一部領域に、前記第２の主表面の厚さ方向に突出した第２の突出片を有し、前記第１の突出片と前記第２の突出片が連結されることで、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンが、連結されて一体化されている請求項１または２に記載のヒートシンク。
11. 複数の前記第１の放熱フィン同士の間のフィンピッチが、前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンとの間のフィンピッチの整数倍である請求項１または２に記載のヒートシンク。
12. さらに、第３の主表面を有する平板状の第３の放熱フィンを有し、前記第３の主表面の面積が、前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面の面積よりも小さい請求項１または２に記載のヒートシンク。
13. 前記第３の放熱フィンが、複数の前記第１の放熱フィン同士の間であって、前記第３の主表面が前記第１の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されている請求項１２に記載のヒートシンク。
14. 前記第３の放熱フィンの前記第３の主表面全体が、前記第１の放熱フィンの前記第１の主表面及び前記第２の放熱フィンの前記第２の主表面と平面視にて重なり合う位置に配置されている請求項１２に記載のヒートシンク。
15. 前記発熱体と平面視にて重なり合う位置に、前記第２の放熱フィンと前記第３の放熱フィンが配置されている請求項１２に記載のヒートシンク。
16. 前記第１の放熱フィンと前記第２の放熱フィンに冷却風を供給するための送風ファンが、一体化されていない請求項１または２に記載のヒートシンク。
17. 前記第２の放熱フィンが存在していない部位が、前記発熱体と平面視にて重なり合わない位置に配置されている請求項１または２に記載のヒートシンク。

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