特許第6623051号(P6623051)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6623051
(24)【登録日】2019年11月29日
(45)【発行日】2019年12月18日
(54)【発明の名称】ヒートシンク
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/36 20060101AFI20191209BHJP
   H01L 23/427 20060101ALI20191209BHJP
   H05K 7/20 20060101ALI20191209BHJP
   F21V 29/503 20150101ALI20191209BHJP
   F21V 29/51 20150101ALI20191209BHJP
   F21V 29/71 20150101ALI20191209BHJP
   F21V 29/75 20150101ALI20191209BHJP
【FI】
   H01L23/36 Z
   H01L23/46 B
   H05K7/20 R
   F21V29/503
   F21V29/51
   F21V29/71
   F21V29/75
【請求項の数】10
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2015-236459(P2015-236459)
(22)【出願日】2015年12月3日
(65)【公開番号】特開2017-103383(P2017-103383A)
(43)【公開日】2017年6月8日
【審査請求日】2018年11月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100114292
【弁理士】
【氏名又は名称】来間 清志
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】内村 泰博
(72)【発明者】
【氏名】片山 敬大
【審査官】 正山 旭
(56)【参考文献】
【文献】 特開2008−135710(JP,A)
【文献】 特開2015−005449(JP,A)
【文献】 特開2012−138370(JP,A)
【文献】 特開2005−174995(JP,A)
【文献】 特開平08−255858(JP,A)
【文献】 特開2007−258034(JP,A)
【文献】 特開2012−044129(JP,A)
【文献】 特表2008−543000(JP,A)
【文献】 特開2012−227050(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2012/0043067(US,A1)
【文献】 米国特許出願公開第2008/0089077(US,A1)
【文献】 国際公開第2006/127785(WO,A2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 23/36
F21V 29/503
F21V 29/51
F21V 29/71
F21V 29/75
H01L 23/427
H05K 7/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、該受熱プレートと熱的に接続された放熱フィンと、前記受熱プレートと前記放熱フィンとを熱的に接続するヒートパイプと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記放熱フィンの一部の部位が突出し、前記放熱フィンの突出している部位に前記ヒートパイプの他方の端部が熱的に接続されているヒートシンク。
【請求項2】
前記放熱フィンが、一方の直線部と、他方の直線部と、前記一方の直線部と前記他方の直線部との間に形成された曲げ部と、を有している請求項に記載のヒートシンク。
【請求項3】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、該受熱プレートと熱的に接続された第1の放熱フィンと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部側において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部側と熱的に接続されることで該ヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された第2の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記第2の放熱フィンの一部の部位または全体が突出し、前記第2の放熱フィンの突出している部位に前記ヒートパイプの他方の端部が熱的に接続されているヒートシンク。
【請求項4】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、該受熱プレートと熱的に接続された第1の放熱フィンと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該ヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された複数の第2の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記複数の第2の放熱フィンのうちの一部の第2の放熱フィンまたは全部の第2の放熱フィンが突出しているヒートシンク。
【請求項5】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該ヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記放熱フィンの一部の部位または全体が突出し、前記放熱フィンの突出している部位に前記ヒートパイプの他方の端部が熱的に接続されているヒートシンク。
【請求項6】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該ヒートパイプを介して前記受熱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、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記複数の放熱フィンのうちの一部の放熱フィンまたは全部の放熱フィンが突出しているヒートシンク。
【請求項7】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続された第1のヒートパイプと、前記第1のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該第1のヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された第3の放熱フィンと、一方の端部において前記受熱プレートと熱的に接続された第2のヒートパイプと、前記第2のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該第2のヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された第4の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記第3の放熱フィン及び/または前記第4の放熱フィンの一部の部位または全体が突出し、前記第3の放熱フィンの突出している部位に前記第1のヒートパイプの他方の端部が熱的に接続され及び/または前記第4の放熱フィンの突出している部位に前記第2のヒートパイプの他方の端部が熱的に接続されているヒートシンク。
【請求項8】
裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続された第1のヒートパイプと、前記第1のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該第1のヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された複数の第3の放熱フィンと、一方の端部において前記受熱プレートと熱的に接続された第2のヒートパイプと、前記第2のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続されることで該第2のヒートパイプを介して前記受熱プレートと熱的に接続された複数の第4の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであ
前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記第3の放熱フィン及び/または前記第4の放熱フィンのうちの一部の放熱フィンまたは全部の放熱フィンが突出しているヒートシンク。
【請求項9】
前記埋込穴を通過させて設置される、LED素子を用いた照明の冷却用である請求項1乃至のいずれか1項に記載のヒートシンク。
【請求項10】
請求項1乃至のいずれか1項に記載のヒートシンクの、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側を、前記埋込穴に通過させてから、前記受熱プレートを前記埋込穴に嵌合させてヒートシンクを設置する、ヒートシンクを用いた発熱体の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発熱体を冷却するヒートシンクに関し、例えば、天井に設置される発光ダイオード(LED)素子を用いた照明を冷却するヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【0002】
LED照明は、寿命や発光効率に熱の影響を受けやすいことから、許容範囲の温度に維持するよう、発光中は常に冷却することが必要である。LED照明の冷却には、ヒートシンクが用いられることがある。
【0003】
従来のヒートシンクとして、LED光源が正面側に配置された基板部と、基板部の背面側に突出する複数枚のフィン部より構成され、少なくとも1枚のフィン部の一部がフィン部本体から直角に折り曲げられたフィン部折曲片となっており、フィン部折曲片は、フィン部本体の放熱面並びに基板部の放熱面と直交する方向の放熱面を有している、アルミ押出材から形成されたLED照明用ヒートシンクが提案されている(特許文献1)。
【0004】
特許文献1のLED照明用ヒートシンクは、基板部の背面において垂直方向にフィン部が突出しているので、天井に設けられた所定のサイズの埋込穴を通過させることができ、結果、天井に設置されるLED照明の冷却に使用できる。一方で、ヒートシンクの冷却能力を向上させるためにフィン部の放熱面を増大させるには、天井面に対して垂直方向にフィン部を延在させる必要がある。しかし、天井に設置されるLED照明を冷却するためには、ヒートシンクは天井裏に取り付けられる必要があるが、天井裏においては、ヒートシンクの高さ方向の寸法には制約があるので、高出力のLED照明を十分に冷却できないという問題、すなわち、冷却可能なLED照明の出力に制約があるという問題があった。
【0005】
また、フィン部の先端側はLEDから離れて位置するので、フィン部のうち最も温度が低いのに対し、フィン部の先端側の空気は、LED側からフィン部の先端側へ、自然対流により熱交換しながら流れてきた空気なので、温度が高い。従って、フィン部の先端側は、LEDから離れて位置するほど周囲の空気との温度差が小さくなるので、基板部に対して垂直方向にフィン部を延長させても、冷却性能に十分に寄与させることはできず、フィン部の放熱効率が不十分であるという問題があった。
【0006】
さらに、アルミ押出材から形成されたヒートシンクは、フィン部の厚みが一定以上となってしまうので、軽量化することが難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2012−204509号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記事情に鑑み、本発明の目的は、放熱フィンの放熱効率に優れ、天井に設置される高出力のLED照明においても十分に冷却でき、さらに軽量化可能なヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、該受熱プレートと熱的に接続された放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記放熱フィンの一部の部位が突出しているヒートシンクである。
【0010】
上記態様では、平面視において、受熱プレート上から受熱プレートの外側まで、放熱フィンが延在している。さらに、平面視において、ヒートシンクが通過して設置される埋込穴の開口面に相当する領域上から該開口面に相当する領域の外側まで、放熱フィンが延在している。なお、本明細書中、「平面視」とは、放熱フィン及び/またはヒートパイプの設けられた受熱プレートの表面と対向する側から観た態様を意味する。従って、上記態様では、受熱プレートの表面に対して平行方向において、受熱プレートの外側まで放熱フィンが延在している。さらに、上記開口面に相当する領域に対して平行方向において、上記開口面の外側まで放熱フィンが延在している。
【0011】
本発明の態様は、前記受熱プレートと前記放熱フィンとを熱的に接続するヒートパイプが、さらに設けられているヒートシンクである。
【0012】
本発明の態様は、前記放熱フィンが、一方の直線部と、他方の直線部と、前記一方の直線部と前記他方の直線部との間に形成された曲げ部と、を有しているヒートシンクである。
【0013】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、該受熱プレートと熱的に接続された第1の放熱フィンと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された第2の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記第2の放熱フィンの一部の部位または全体が突出しているヒートシンクである。
【0014】
上記態様では、第2の放熱フィンはヒートパイプを介して受熱プレートと熱的に接続されており、平面視において、上記開口面に相当する領域上から上記開口面に相当する領域の外側まで、第2の放熱フィンが延在しているか、または、平面視において、上記開口面に相当する領域の外側に、第2の放熱フィンが設置されている。従って、上記開口面に相当する領域に対して平行方向において、上記開口面に相当する領域の外側まで第2の放熱フィンが延在しているか、または上記開口面に相当する領域の外側に第2の放熱フィンが設置されている。
【0015】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、該受熱プレートと熱的に接続された第1の放熱フィンと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された複数の第2の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記複数の第2の放熱フィンのうちの一部の第2の放熱フィンまたは全部の第2の放熱フィンが突出しているヒートシンクである。
【0016】
上記態様では、複数の第2の放熱フィンは、いずれもヒートパイプを介して受熱プレートと熱的に接続されており、平面視において、上記開口面に相当する領域の外側に、複数の第2の放熱フィンのうちの一部の第2の放熱フィンまたは全部の第2の放熱フィンが設置されている。従って、上記開口面に相当する領域に対して平行方向において、上記開口面に相当する領域の外側に、複数の第2の放熱フィンのうちの一部の第2の放熱フィンまたは全部の第2の放熱フィンが設置されている。
【0017】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記放熱フィンの一部の部位または全体が突出しているヒートシンクである。
【0018】
上記態様では、放熱フィンはヒートパイプを介して受熱プレートと熱的に接続されており、平面視において、上記開口面に相当する領域上から上記開口面に相当する領域の外側まで、放熱フィンが延在しているか、または、平面視において、上記開口面に相当する領域の外側に、放熱フィンが設置されている。
【0019】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続されたヒートパイプと、前記ヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された複数の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記複数の放熱フィンのうちの一部の放熱フィンまたは全部の放熱フィンが突出しているヒートシンクである。
【0020】
上記態様では、複数の放熱フィンは、いずれもヒートパイプを介して受熱プレートと熱的に接続されており、平面視において、上記開口面に相当する領域の外側に、複数の放熱フィンのうちの一部の放熱フィンまたは全部の放熱フィンが設置されている。
【0021】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続された第1のヒートパイプと、前記第1のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された第3の放熱フィンと、一方の端部において前記受熱プレートと熱的に接続された第2のヒートパイプと、前記第2のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された第4の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記第3の放熱フィン及び/または前記第4の放熱フィンの一部の部位または全体が突出しているヒートシンクである。
【0022】
上記態様では、第1のヒートパイプと熱的に接続された第3の放熱フィンと第2のヒートパイプと熱的に接続された第4の放熱フィンは別体であり、いずれの放熱フィンも、ヒートパイプを介して受熱プレートと熱的に接続されている。また、上記態様では、平面視において、上記開口面に相当する領域上から上記開口面に相当する領域の外側まで、第3の放熱フィン及び/または第4の放熱フィンが延在しているか、または、平面視において、上記開口面に相当する領域の外側に、第3の放熱フィン及び/または第4の放熱フィンが設置されている。
【0023】
本発明の態様は、裏面側において発熱体と熱的に接続される受熱プレートと、前記受熱プレートの表面側に設けられ、一方の端部において該受熱プレートと熱的に接続された第1のヒートパイプと、前記第1のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された複数の第3の放熱フィンと、一方の端部において前記受熱プレートと熱的に接続された第2のヒートパイプと、前記第2のヒートパイプの他方の端部と熱的に接続された複数の第4の放熱フィンと、を有し、所定の埋込穴を通過して設置されるヒートシンクであって、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、前記第3の放熱フィン及び/または前記第4の放熱フィンのうちの一部の放熱フィンまたは全部の放熱フィンが突出しているヒートシンクである。
【0024】
上記態様では、第1のヒートパイプと熱的に接続された第3の放熱フィンと第2のヒートパイプと熱的に接続された第4の放熱フィンは別体であり、いずれの放熱フィンも、ヒートパイプを介して受熱プレートと熱的に接続されている。また、上記態様では、平面視において、上記開口面に相当する領域の外側に、複数の第3の放熱フィン及び/または複数の第4の放熱フィンのうちの一部の放熱フィンまたは全部の放熱フィンが設置されている。
【0025】
本発明の態様は、前記埋込穴を通過させて設置される、LED素子を用いた照明の冷却用であるヒートシンクである。
【0026】
本発明の態様は、上記ヒートシンクの、前記埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側を、前記埋込穴に通過させてから、前記受熱プレートを前記埋込穴に嵌合させてヒートシンクを設置する、ヒートシンクを用いた発熱体の冷却方法である。
【発明の効果】
【0027】
本発明の態様によれば、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に放熱フィンが突出しているので、ヒートシンクの高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させ、ひいては、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。上記の通り、ヒートシンクの高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱効率を向上させることができるので、例えば、天井に設置される高出力のLED照明においても十分に冷却することができる。
【0028】
また、受熱プレート表面に対して垂直方向において、放熱フィンの先端部と受熱プレート間の距離が低減できることから、放熱フィンの先端部とその周囲の空気との間に温度差があるので、放熱フィンの先端部も冷却性能に十分に寄与でき、優れた放熱フィンの放熱効率が得られる。
【0029】
本発明の態様によれば、押出材から形成されたヒートシンクと比較して、放熱フィンの厚みを低減することが可能なので、軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
図1】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】本発明の第2実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。
図3】本発明の第3実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。
図4】本発明の第4実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。
図5】本発明の第5実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。
図6】本発明の第6実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。
図7】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。
図8】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9】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10】本発明の第10実施形態例に係るヒートシンクの斜視図である。
図11】本発明の第7実施形態例に係るヒートシンクの使用方法例の説明図である。
図12】本発明の第8実施形態例に係るヒートシンクの使用方法例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
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。図1に示すように、第1実施形態例に係るヒートシンク1は、受熱側の面(以下、「裏面側」という場合がある。)で発熱体(図示せず)と熱的に接続される平板状の受熱プレート10(図では、平面視略円形状)と、受熱プレート10の受熱側とは反対側の面(以下、「表面側」という場合がある。)にて受熱プレート10に立設された状態で受熱プレート10と熱的に接続された放熱フィン11とを備えている。ヒートシンク1は、埋込穴の開口面102を通過して設置される。従って、ヒートシンク1では、埋込穴の開口面102は、受熱プレート10表面と同じ寸法、形状であるか、または受熱プレート10表面と同じ形状であって受熱プレート10表面よりも大きな面積を有している。なお、図1では、埋込穴の開口面102は、受熱プレート10表面と同じ形状であって、受熱プレート10表面よりも大きな面積を有する構成となっている。
【0032】
放熱フィン11は、受熱プレート10の厚さよりも薄い平板状である。放熱フィン11は、端部が受熱プレート10に固定された一方の直線部12と、端部が自由端となっている他方の直線部14と、一方の直線部12と他方の直線部14との間に形成された曲げ部13とを有している。また、放熱フィン11は、曲げ部13を介して、一方の直線部12と他方の直線部14が直交方向の位置となるように形成されている。従って、放熱フィン11は、略L字状であり、受熱プレート10に一方の直線部12の端部が固定されることで、側面視略逆L字状の態様で受熱プレート10に熱的に接続されている。また、他方の直線部14は受熱プレート10の表面に対して平行方向または略平行方向に延在している。
【0033】
ヒートシンク1では、一方の直線部12の端部全体が受熱プレート10の表面側に固定されている。従って、一方の直線部12の端部は、受熱プレート10の外側へ、はみ出ていない、つまり、突出していない態様となっている。
【0034】
また、ヒートシンク1では、放熱フィン11は、複数設けられており、それぞれの放熱フィン11は、その表面が隣接する他の放熱フィン11の表面に対して平行方向または略平行方向に、並列に配置されている。それぞれの放熱フィン11は、他方の直線部14の端部が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側へ突出している。図1では、他方の直線部14の略全体(図では、半分超の部位)が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側へ突出している。
【0035】
上記から、ヒートシンク1では、平面視において、放熱フィン11の一方の直線部12は埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、放熱フィン11の他方の直線部14は、その略全体(図では、半分超の部位)が埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0036】
放熱フィン11の受熱プレート10への設置方法は、特に限定されず、例えば、一方の直線部12の端部の寸法、形状に対応した寸法、形状の溝部を受熱プレート10の表面側に形成し、該溝部に一方の直線部12の端部を嵌めてから、はんだ付け等により固定する方法が挙げられる。
【0037】
受熱プレート10及び放熱フィン11の材料は、いずれも熱伝導性のよい金属であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで製造されている。
【0038】
ヒートシンク1では、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に放熱フィン11(図1では、放熱フィン11の他方の直線部14)が突出しているので、ヒートシンク1の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィン11の放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィン11の放熱効率を得ることができる。また、ヒートシンク1では、受熱プレート10の表面側に形成した溝部に放熱フィン11の一方の直線部12の端部を嵌めることにより、受熱プレート10に放熱フィン11を立設できるので、放熱フィン11の厚さを薄くでき、押出材から形成されたヒートシンクと比較して軽量化が可能である。
【0039】
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1実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0040】
図2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、さらに、受熱プレート10と放熱フィン11とを熱的に接続するヒートパイプ15が設けられている。ヒートシンク2では、ヒートパイプ15が複数(図2では、2つ)設けられている。各ヒートパイプ15について、その一方の端部が受熱プレート10及び各放熱フィン11の一方の直線部12の端部と接することで蒸発部が形成され、他方の端部が各放熱フィン11の他方の直線部14と接すること凝縮部が形成されている。
【0041】
ヒートシンク2では、ヒートパイプ15の一方の端部の寸法、形状に対応した寸法、形状の溝部を受熱プレート10の表面側に形成し、該溝部にヒートパイプ15の一方の端部を嵌合することにより、ヒートパイプ15の一方の端部と受熱プレート10とが熱的に接続されている。また、各放熱フィン11の他方の直線部14には、ヒートパイプ15の他方の端部の寸法、形状に対応した寸法、形状の孔部が設けられ、該孔部にヒートパイプ15の他方の端部を嵌挿することにより、ヒートパイプ15の他方の端部と放熱フィン11とが熱的に接続されている。
【0042】
ヒートパイプ15のコンテナの材料も、受熱プレート10及び放熱フィン11と同様の金属材料で製造されている。ヒートパイプ15の作動流体としては、コンテナ材料への適合性を有する作動流体が減圧状態で封入される。作動流体としては、例えば、水、代替フロン等を挙げることができる。
【0043】
ヒートシンク2では、ヒートパイプ15によって、受熱プレート10から放熱フィン11の先端部へ熱が輸送されるので、放熱フィン11全体の放熱効率がさらに向上する。
【0044】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0045】
図3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2実施形態例に係るヒートシンク2で用いられた、一方の直線部12と、他方の直線部14と、一方の直線部12と他方の直線部14との間に形成された曲げ部13と、を有する放熱フィン11に代えて、一方の直線部と他方の直線部とが別体となった放熱フィンが設けられている。
【0046】
つまり、ヒートシンク3では、受熱プレート10の表面側に立設されて、受熱プレート10と熱的に接続された第1の放熱フィン21と、一方の端部が受熱プレート10と熱的に接続されているヒートパイプ15とを備え、ヒートパイプ15の他方の端部は、第1の放熱フィン21とは別体である第2の放熱フィン22と直接接することで熱的に接続されている。第1の放熱フィン21及び第2の放熱フィン22は、いずれも曲げ部を有さないので、略矩形状となっている。また、第2の放熱フィン22は受熱プレート10の表面に対して平行方向または略平行方向に延在している。
【0047】
ヒートシンク3では、第1の放熱フィン21が、受熱プレート10から第1の放熱フィン21へ伝達された熱を外部へ放出し、第2の放熱フィン22は、ヒートパイプ15が受熱プレート10から第2の放熱フィン22へ輸送した熱を外部へ放出する。
【0048】
ヒートシンク3では、第1の放熱フィン21及び第2の放熱フィン22は、いずれも複数設けられ、第1の放熱フィン21の表面と第2の放熱フィン22の表面は、相互に、平行または略平行に配置されている。
【0049】
ヒートシンク3では、第2の放熱フィン22が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側へ突出している。図3では、第2の放熱フィン22の略全体(図では、半分超の部位)が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側へ突出している。一方で、第1の放熱フィン21は、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の内側に配置されている。
【0050】
上記から、ヒートシンク3では、平面視において、第1の放熱フィン21は、その全体が、埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、第2の放熱フィン22は、その略全体(図では、半分超の部位)が、埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0051】
ヒートシンク3でも、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に第2の放熱フィン22(図3では、第2の放熱フィン22の略全体)が突出しているので、ヒートシンク3の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。
【0052】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0053】
図4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、第3実施形態例に係るヒートシンク3の第1の放熱フィン21の表面と第2の放熱フィン22の表面が、相互に、平行または略平行に配置されているのに代えて、第1の放熱フィン21の表面は、第2の放熱フィン22の表面に対して垂直方向または略垂直方向に配置されている。
【0054】
ヒートシンク4でも、ヒートシンク3と同様に、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に第2の放熱フィン22(図4では、第2の放熱フィン22の略全体)が突出しているので、ヒートシンク4の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。
【0055】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0056】
図5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、第2の放熱フィン32が複数設けられ、複数の第2の放熱フィン32のうち、一部の第2の放熱フィン32は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の内側に配置され、他の一部の第2の放熱フィン32は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に配置されている。
【0057】
ヒートシンク5では、上記したヒートシンク3、4と同様に、受熱プレート10の表面側に立設されて、受熱プレート10と熱的に接続された第1の放熱フィン21は、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の内側に配置されている。
【0058】
上記から、ヒートシンク5では、平面視において、第1の放熱フィン21は、その全体が、埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、第2の放熱フィン32は、複数の第2の放熱フィン32のうち、一部の第2の放熱フィン32が埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、他の一部の第2の放熱フィン32が埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0059】
ヒートシンク5では、第1の放熱フィン21の表面は、第2の放熱フィン32の表面に対して垂直方向または略垂直方向に配置されている。また、第1の放熱フィン21の形状は略矩形状である。第2の放熱フィン32の形状は、受熱プレートの形状に対応した形状(図では、略円形状)となっているが、該形状は、特に限定されず、例えば、略矩形状でもよい。
【0060】
ヒートシンク5でも、ヒートシンク3、4と同様に、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に一部の第2の放熱フィン32が突出しているので、ヒートシンク5の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。
【0061】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0062】
図6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、ヒートシンク5の第1の放熱フィン21の表面が、第2の放熱フィン32の表面に対して垂直方向または略垂直方向に配置されているのに代えて、第1の放熱フィン21の表面は、第2の放熱フィン32の表面に対して平行方向または略平行方向に配置されている。
【0063】
ヒートシンク6でも、上記したヒートシンク5と同様に、ヒートシンク5の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。
【0064】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0065】
図7に示すように、第7実施形態例に係るヒートシンク7では、一方の端部が受熱プレート10と直接接することで熱的に接続されているヒートパイプ15(図では、複数(2つ))を備え、ヒートパイプ15の他方の端部は、放熱フィン41と直接接することで熱的に接続されている。複数のヒートパイプ15は、それぞれ同じ放熱フィン41と熱的に接続されている。ヒートシンク7の放熱フィン41は、受熱プレート10とは直接接していない。また、放熱フィン41の直線部44は受熱プレート10の表面に対して平行方向または略平行方向に延在している。受熱プレート10の表面側には、放熱フィンは立設されておらず、従って、受熱プレート10と直接接する放熱フィンは形成されていない。
【0066】
ヒートシンク7では、ヒートパイプ15が受熱プレート10から放熱フィン41へ熱輸送をし、放熱フィン41へ輸送された熱は、放熱フィン41から外部へ放出される。
【0067】
ヒートシンク7では、放熱フィン41は、複数設けられ、各放熱フィン41の表面は、隣接する他の放熱フィン41の表面に対して、平行または略平行に配置されている。また、放熱フィン41の形状は、1つの直線部44と1つの曲げ部43を有する形状となっているが、該形状は、特に限定されず、例えば、略矩形状でもよい。
【0068】
ヒートシンク7では、放熱フィン41が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側へ突出している。図7では、放熱フィン41の一部の部位(図では、直線部44の部位)が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側へ突出している。一方で、放熱フィン41の上記以外の部位(図では曲げ部43の部位)が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の内側に配置されている。
【0069】
上記から、ヒートシンク7では、平面視において、放熱フィン41の曲げ部43は埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、放熱フィン41の直線部44は埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0070】
ヒートシンク7でも、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に放熱フィン41の一部(図7では、放熱フィン41の直線部44)が突出しているので、ヒートシンク7の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。
【0071】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0072】
図8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、一方の端部が受熱プレート10と直接接することで熱的に接続されているヒートパイプ15(図では、複数(2つ))を備え、ヒートパイプ15の他方の端部は、放熱フィン51と直接接することで熱的に接続されている。複数のヒートパイプ15は、それぞれ同じ放熱フィン51と熱的に接続されている。ヒートシンク8の放熱フィン51は、受熱プレート10とは直接接していない。受熱プレート10の表面側には、放熱フィンは立設されておらず、従って、受熱プレート10と直接接する放熱フィンは形成されていない。
【0073】
ヒートシンク8では、ヒートパイプ15が受熱プレート10から放熱フィン51へ熱輸送をし、放熱フィン51へ輸送された熱は、放熱フィン51から外部へ放出される。
【0074】
放熱フィン51は複数設けられ、複数の放熱フィン51のうち、一部の放熱フィン51は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の内側に配置され、他の一部の放熱フィン51は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に配置されている。
【0075】
上記から、ヒートシンク8では、平面視において、複数の放熱フィン51のうち、一部の放熱フィン51が埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、他の一部の放熱フィン51が埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0076】
ヒートシンク8では、放熱フィン51の形状は、受熱プレート10の形状に対応した形状(図では、略円形状)となっているが、該形状は、特に限定されず、例えば、略矩形状でもよい。
【0077】
ヒートシンク8でも、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域100の外側に一部の放熱フィン51が突出しているので、ヒートシンク8の高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させることができ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができる。
【0078】
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ついては、同じ符号を用いて説明する。
【0079】
図9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、第7実施形態例に係るヒートシンク7の、複数のヒートパイプ15が、それぞれ同じ放熱フィン41と熱的に接続された態様に代えて、複数(図では2つ)のヒートパイプ15が、それぞれ異なる放熱フィンと熱的に接続されている。すなわち、複数のヒートパイプ15のうち、第1のヒートパイプ15−1が、第3の放熱フィン61−1と直接接することで熱的に接続され、第2のヒートパイプ15−2が、第3の放熱フィン61−1とは別体である第4の放熱フィン61−2と直接接することで熱的に接続されている。
【0080】
ヒートシンク9では、第3の放熱フィン61−1が、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域の外側へ突出している。一方で、第4の放熱フィン61−2は、埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置されている。
【0081】
上記から、ヒートシンク9では、平面視において、第4の放熱フィン61−2は埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、第3の放熱フィン61−1は埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0082】
ヒートシンク9では、第3の放熱フィン61−1と第4の放熱フィン61−2とは別体であり、第3の放熱フィン61−1と第4の放熱フィン61−2との間に空間62が形成されていることにより、該空間62に部材(例えば、受熱プレート10に熱的に接続する発熱体の電源装置等)を配置できるので、省スペース化が可能となる。
【0083】
次に、本発明の第10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1〜第9実施形態例に係るヒートシンクと同じ構成要素については、同じ符号を用いて説明する。
【0084】
図10に示すように、第10実施形態例に係るヒートシンク9’では、第8実施形態例に係るヒートシンク8の、複数のヒートパイプ15が、それぞれ同じ複数の放熱フィン51と熱的に接続された態様に代えて、複数(図では2つ)のヒートパイプ15が、それぞれ異なる複数の放熱フィンと熱的に接続されている。すなわち、複数のヒートパイプ15のうち、第1のヒートパイプ15−1が、複数の第3の放熱フィン71−1と直接接することで熱的に接続され、第2のヒートパイプ15−2が、第3の放熱フィン71−1とは別体である複数の第4の放熱フィン71−2と直接接することで熱的に接続されている。
【0085】
複数の第3の放熱フィン71−1のうち、一部の第3の放熱フィン71−1は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置され、他の一部の第3の放熱フィン71−1は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域の外側に配置されている。また、複数の第4の放熱フィン71−2のうち、一部の第4の放熱フィン71−2は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置され、他の一部の第4の放熱フィン71−2は、その全体が埋込穴の開口面102に対して垂直方向に形成される領域の外側に配置されている。
【0086】
上記から、ヒートシンク9’では、平面視において、複数の第3の放熱フィン71−1及び複数の第4の放熱フィン71−2のうち、一部の第3の放熱フィン71−1と一部の第4の放熱フィン71−2が埋込穴の開口面102と重なり合う位置に配置され、他の一部の第3の放熱フィン71−1と他の一部の第4の放熱フィン71−2が埋込穴の開口面102とは重なり合わない位置に配置されている。
【0087】
ヒートシンク9’でも、ヒートシンク9と同様に、第3の放熱フィン71−1と第4の放熱フィン71−2とは別体であり、第3の放熱フィン71−1と第4の放熱フィン71−2との間に空間72が形成されていることにより、該空間72に部材(例えば、受熱プレート10に熱的に接続する発熱体の電源装置等)を配置できるので、省スペース化が可能となる。
【0088】
次に、本発明のヒートシンクの使用方法例について、以下に説明する。本発明のヒートシンクは、例えば、天井に設置するLED照明を冷却するために使用することができる。本発明のヒートシンクを天井に設置するLED照明を冷却するために使用する場合、天井に受熱プレートの形状と寸法に対応する埋込穴を形成し、まず、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側を、その先端部から上記埋込穴へ挿入し、次に、放熱フィンの形状、配置に沿うように本発明のヒートシンクを動かしながら、埋込穴へさらに挿入させていく。そして、受熱プレートが上記埋込穴の位置に達したら、受熱プレートを上記埋込穴に嵌合させることで、LED照明を冷却するためのヒートシンクを天井裏に設置することができ、受熱プレートの裏面側に被冷却体であるLED照明を熱的に接続する。上記のように、天井裏等、高さの制限された空間であっても、本発明のヒートシンクを設置して発熱体(被冷却体)を冷却できる。
【0089】
なお、図11、12に示すように、第7、第8実施形態例に係るヒートシンク7、8では、受熱プレート10の表面側には、放熱フィンは立設されていないので、省スペース化のために、受熱プレート10の表面側に部材101(例えば、受熱プレート10に熱的に接続する発熱体の電源装置等)を配置してもよい。
【0090】
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。上記第3、第4実施形態例に係るヒートシンクでは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に、第2の放熱フィンの略全体が突出していたが、これに代えて、第2の放熱フィンの一部の部位(例えば、半分以下の部位)のみが突出していてもよく、第2の放熱フィンの全体が突出していてもよい。また、上記第5、第6実施形態例に係るヒートシンクでは、複数の第2の放熱フィンのうち、一部の第2の放熱フィンは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置され、他の一部の第2の放熱フィンは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出していたが、これに代えて、全ての第2の放熱フィンが、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出してもよい。
【0091】
また、上記第7実施形態例に係るヒートシンクでは、放熱フィンの一部の部位が、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出していたが、これに代えて、放熱フィンの全体が突出していてもよい。また、上記第8実施形態例に係るヒートシンクでは、複数の放熱フィンのうち、一部の放熱フィンは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置され、他の一部の放熱フィンは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出していたが、これに代えて、全ての放熱フィンが、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出してもよい。
【0092】
また、上記第9実施形態例に係るヒートシンクでは、第3の放熱フィンの全体が、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側へ突出し、第4の放熱フィンの全体が、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置されていたが、これに代えて、第3の放熱フィンの一部の部位のみが埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側へ突出してもよく、第3の放熱フィンの全体と第4の放熱フィンの一部の部位が埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側へ突出してもよく、第3の放熱フィンの全体と第4の放熱フィンの全体が埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側へ突出してもよい。
【0093】
また、上記第10実施形態例に係るヒートシンクでは、複数の第3の放熱フィン及び複数の第4の放熱フィンのうち、一部の第3の放熱フィン及び一部の第4の放熱フィンは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の内側に配置され、他の一部の第3の放熱フィン及び他の一部の第4の放熱フィンは、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出されていたが、これに代えて、全ての第3の放熱フィン及び全ての第4の放熱フィンが、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出してもよく、全ての第3の放熱フィン及び一部の第4の放熱フィンが、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出してもよく、一部の第3の放熱フィン及び全ての第4の放熱フィンが、埋込穴の開口面に対して垂直方向に形成される領域の外側に突出してもよい。
【0094】
上記第2〜10実施形態例に係るヒートシンクでは、受熱プレートから放熱フィンへの熱輸送手段としてヒートパイプが用いられていたが、これに代えて、銅等の金属部材を用いてもよい。また、上記各実施形態例に係るヒートシンクでは、受熱プレートは平面視略円形状であったが、受熱プレートの形状は特に限定されず、例えば、平面視矩形状であってもよい。例えば、本発明のヒートシンクを天井に設置するLED照明を冷却するために使用する場合、受熱プレートの平面視の形状と寸法を天井の埋込穴の形状と寸法に対応させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明のヒートシンクは、高さ方向の寸法を増大させることなく、放熱フィンの放熱面を増大させ、優れた放熱フィンの放熱効率を得ることができるので、例えば、天井に設置されるLED照明を冷却する分野で、特に、利用価値が高い。
【符号の説明】
【0096】
1 ヒートシンク
10 受熱プレート
11 放熱フィン
15 ヒートパイプ


図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12