(57)【要約】  周囲の空気を取り込み整流効果によって循環させ、熱移動によって効率のよい熱交換を行うことができるヒートシンクを提供する。本発明のヒートシンクは、金属線材がコイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部が形成されるとともに全体が略々筒状に配設され、熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなる筒状フィンと、筒状フィンの内側において前記空隙部を介して筒状外側から開放される状態で筒状の軸方向に向けて、前記熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなるブロック状の柱部材とを備える。【選択図】図１
2012067044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線材がコイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部が形成されるとともに全体が略々筒状に配設され、熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなる筒状フィンと、
該筒状フィンの内側において前記空隙部を介して筒状外側から開放される状態で筒状の軸方向に向けて、前記熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなるブロック状の柱部材とを備えるヒートシンク。
【請求項２】
前記筒状フィンは隣接する巻回単位が幅方向に湾曲しつつ配置され、空隙部と接触部が湾曲する筒状にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記筒状フィンは一重筒状に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記筒状フィンは多重筒状に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記筒状フィンは螺旋筒状に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記筒状フィンは単数の金属線材がコイル状に巻回される巻回単位から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項７】
前記柱部材は、前記筒状フィンと同軸に配置された支柱と、該支柱から放射状に伸張した複数の平板状の制御翼とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換素子としての種々の用途に用いられるヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータ装置などの半導体素子の冷却を主とする様々な用途に、熱交換素子としてヒートシンクが用いられている。従来のヒートシンクは、ファン等により気流を発生させてヒートシンクの周囲の空気を交換し、冷却効率を高めている。周囲に気流のない自然空冷下で冷却効率の高いヒートシンクを得ることができれば、ファン等の構成を省くことができ、エネルギーや配置スペースを節約することができるため、こうしたヒートシンクが求められている。【０００３】
特許文献１には、伝熱板の上面に、渦巻状曲率をもつ横断面形状の曲げ翼状に成形した複数の放熱フィンを、伝熱板の中心に向かう渦巻線上に沿って放射状に配列させて立設してなる構成のヒートシンクが開示されている。このヒートシンクは、接続された半導体パッケージからの熱で温度上昇して上部に上昇気流を形成する際に、外周方向から吸い込まれる気流を放熱フィン間を経て中央部に螺旋状に導き、その中央部で渦を生じさせて中心部における上昇気流を促進・強化でき、これにより放熱フィン表面からの熱移動を高めて、自然空冷下における冷却能力を向上させようとするものである。【０００４】
特許文献２には、剣山形状ピン群の根元から所定の高さまでを除くピン群の外周面を覆い、且つピン群の先端高さより所定の高さまで延長されてある薄肉筒状の対流制御管を挿着してなる剣山形ヒートシンクが開示されている。この剣山形ヒートシンクは、ピン群に対する対流流入部の面積が拡大され、ピン群内対流の一部又は総てがピン群に対し平行流に変換され圧力損失を低減し、複数配列の場合のヒートシンク相互間の熱的干渉を減少し、放熱性能を向上させようとするものである。【０００５】
一方で、本発明者は特許文献３で、金属線材がコイル状に巻回されて巻回単位が形成されるとともに全体が扁平に形成され、隣接する巻回単位が相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有するフィンと、このフィンを設ける熱伝導性の基板とを備えたヒートシンクを開示している。このヒートシンクは、コイル状に巻回された金属線材を有効利用することにより、従来のような複雑な切削加工等を必要とせず、大きい表面積を有し、したがって放熱性能が高いヒートシンクを低コストに得ようとするものである。金属線材を扁平に形成し、隣接する巻回単位を相互に密着させたため、フィンの全体に熱が速やかに伝導し、放熱性能を向上させまた、扁平なフィンの場合には、基板に配列させる際に高い密度で設置し、さらに、フィンには通気孔として機能する空隙部が形成されるため、空気等の流路を確保しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−２９１４８号公報
【特許文献２】特開平６−２０４３６７号公報
【特許文献３】特許第４０５３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のヒートシンクは、取り込んだ空気を上昇気流とするための構造としているものの、空気を取り込みやすくし、気流を生じやすくするための特徴的な構造は設けられていない。螺旋等の構造を設けるために、表面積がフィンや剣山状の構造のみを密に充填したものよりも小さくなる。螺旋等の構造のため、全体の表面積に比して放熱フィンと伝熱板との接触面積が小さく、熱移動の効率も低い。そのため、高い放熱効率を得るためにはさらに表面積の大きいヒートシンクが望まれる。【０００８】
特許文献２のヒートシンクは、対流制御管が一定の高さより上にのみ設けられているため、それ以下の高さでは整流効果は生じず、放熱効率の向上は限られている。対流制御管は整流効果のみを担うため、ほぼ管状のみの形状であり、この形状は表面積が小さく熱交換効率を担うことができない。対流制御管は管内の気流を整流するが、管外から管内への気流は遮断するため、気流が流通しにくい。そのため、さらなる高い放熱効果を奏するヒートシンクが望まれる。【０００９】
そこで本発明者は、表面積が大きく、熱移動の効率が高いことで熱交換能力の高い特許文献３のヒートシンクを用いて、これらの先行技術での課題を解決できる構造を有するヒートシンクについて鋭意研究を進めていった。【００１０】
従って本発明の目的は、周囲の空気を取り込み整流効果によって循環させ、熱移動によって効率のよい熱交換を行うことができる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】
【００１１】
本発明のヒートシンクは、金属線材がコイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部が形成されるとともに全体が略々筒状に配設され、熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなる筒状フィンと、筒状フィンの内側において前記空隙部を介して筒状外側から開放される状態で筒状の軸方向に向けて、前記熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなるブロック状の柱部材とを備える。【００１２】
熱伝導性の基板又は被取付部材から固着された筒状フィンに熱が伝わり、筒状フィンを通じて熱交換が行われる。コイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部を形成された筒状フィンは周囲の空気との熱交換の効率が高い。筒状フィンの筒内の空気は対流し、あわせてブロック状の柱部材に気流を規制されるので、上昇気流となり筒状フィンの上端から放出される。筒状フィンは上端から空気を放出し、同時に筒状フィンは空隙部を介して筒状外側から開放されているので周囲から空気を取り込む煙突効果を生じる。筒状フィンが空隙部を有するので、筒状フィンに周囲の空気が対流に伴って取り込まれやすい。柱部材によって生じる気流のため空気が循環しやすく熱交換が効率よく行われるヒートシンクとなる。【００１３】
筒状フィンは隣接する巻回単位が幅方向に湾曲しつつ配置され、空隙部と接触部が湾曲する筒状にわたって形成されていることが好ましい。巻回単位が筒状となるよう幅方向に湾曲することで、巻回単位同士の間隔に設けられた空隙部が拡大され、筒状フィンの筒状外部の空気を取り込みやすくなる。【００１４】
筒状フィンは一重筒状に配設されていることが好ましい。空気の流通が筒状フィンの金属線材によって遮られにくいので筒状外側から内側への気流が発生しやすい。筒状フィンと柱部材の設置スペースに余裕がある。そのため、筒状フィンと柱部材の間を多くの気流を流れる広い空間になるように選択する、筒状フィンと柱部材について大型で熱容量の大きいものを選択する、又は小型で省スペースかつ製造コストの安価なものを選択することができる。【００１５】
筒状フィンは多重筒状に配設されていることも好ましい。筒状フィンが多重の筒の質量の合計により熱容量が大きく、さらに多重筒の表面積の合計により表面積が大きいため熱交換の効率が高い。さらに、柱部材及び多重筒に相互に挟まれた空間のうち、柱部材に近い側では柱部材の作用による上昇気流が発生しているので、柱部材に近い側の空間では気圧が低くなり遠い側の空間では気圧が高くなる気圧差が生じ、外から気流が流れ込む気流の発生が促進される。【００１６】
筒状フィンは螺旋筒状に配設されていることも好ましい。多重筒状と同様に筒に挟まれた空間が複数設けられつつ、熱的に一体で、一重筒状や多重筒状と比べて熱容量及び表面積の大きい一体の筒状フィンとなっているので熱交換の効率が高い。【００１７】
筒状フィンは単数の金属線材がコイル状に巻回される巻回単位から形成されていることが好ましい。金属線材をコイル状に巻回することで表面積が大きく空隙部と接触部を有し表面積が大きい筒状フィンを製造することができ、単数の金属線材からなる筒状フィンは任意の形状に加工しやすく、製造が容易でコスト面で有利である。【００１８】
柱部材は、筒状フィンと同軸に配置された支柱と、支柱から放射状に伸張した複数の平板状の制御翼とを備えていることが好ましい。制御翼によって、筒状フィンに取り込まれた空気が筒状フィンの軸方向に沿って上昇する気流を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熱伝導性の基板又は被取付部材から固着された筒状フィンに熱が伝わり、筒状フィンを通じて熱交換が行われる。コイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部を形成された筒状フィンは周囲の空気との熱交換の効率が高い。筒状フィンの筒内の空気は対流し、あわせてブロック状の柱部材に気流を規制されるので、上昇気流となり筒状フィンの上端から放出される。筒状フィンは上端から空気を放出し、同時に筒状フィンは空隙部を介して筒状外側から開放されているので周囲から空気を取り込む煙突効果を生じる。筒状フィンが空隙部を有するので、筒状フィンに周囲の空気が対流に伴って取り込まれやすい。柱部材によって生じる気流のため空気が循環しやすく熱交換が効率よく行われるヒートシンクとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。
【図２】図１のヒートシンクの平面図である。
【図３】図１のヒートシンクの正面図である。
【図４】図１のヒートシンクのフィンコイルを示す概略図である。
【図５】図１のヒートシンクの作用を示す正面断面図である。
【図６】図５のヒートシンクの作用のうち筒状フィンの要部の作用を示す平面断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるヒートシンクを示す平面図である。
【図８】図７のヒートシンクの作用を示す正面断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態におけるヒートシンクの筒状フィンを示す平面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態におけるヒートシンクの筒状フィン及び柱部材を示す平面図及びその柱部材の正面図である。
【図１１】本発明のまたさらに他の実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態におけるヒートシンクを示す斜視図である。同図において、ヒートシンク１は基板２と、筒状フィン３と、柱部材４とを備えて概略構成される。
【００２２】
基板２は、熱伝導性の平板であり、熱交換する対象上に設置及び保持されて熱的に接続されているか、又は熱交換する対象の備える平面の一部であっても良い。基板２には、熱伝導性の高い材質を適宜選択して用いることができる。具体的には、アルミニウム、銅、銀若しくは金等の金属材料、これらとニッケル、マグネシウム、亜鉛若しくはケイ素等との合金、又は炭素材料等を挙げることができる。本実施形態では、基板２は、ステンレスを構成素材とする円形状の平板である。
【００２３】
筒状フィン３は、基板２上に立設して固着されている。固着は、溶接や各種の接着などの種々の方法によって実施され、特に基板２上に熱結合して固着する手段である。本実施形態では、筒状フィン３の筒状の下端部分がその円周に沿って半田２１によって基板２上に半田付けされることで、熱結合して固着されている。
【００２４】
筒状フィン３は、フィンコイル３０によって全体が略々筒状に配設されてなる。本実施形態では、筒状は単一筒状で軸方向の上下端が開口されている。フィンコイル３０は、図４に示すように、金属線材３１及び３２により、空隙部３３及び接触部３４を有する扁平な帯状に形成されている。本実施形態では、この扁平な帯状のフィンコイル３０を全体が環状となるように折り曲げて両端を繋げることで、全体が略々筒状の筒状フィン３を構成している。即ち、所定長さの扁平な帯状のフィンコイル３０を全体が環状となるように折り曲げ、その両端を溶接などで互いに固着することにより、円筒状の筒状フィン３が形成される。
【００２５】
フィンコイル３０についても、上記基板２の場合と同様に種々の材質から構成することができる。具体的には、アルミニウム、銅、銀若しくは金等の金属材料、又はこれらとニッケル、マグネシウム、亜鉛若しくはケイ素等との合金等を挙げることができる。本実施形態では、フィンコイル３０は、熱伝導性が高くかつ低コストのアルミニウムを構成素材としている。
【００２６】
図４に示すように、フィンコイル３０は、コイル状に巻回される巻回単位３５ａ及び３５ｂが隣接する巻回単位３５ａ及び３５ｂに相互に位置ずれして空隙部３３及び接触部３４が形成されている。巻回単位３５ａ及び３５ｂは、金属線材３１及び３２がそれぞれコイル状に巻回されたときの金属線材３１及び３２の１回転する単位を指す。本実施形態では、フィンコイル３０はこのコイル状の金属線材３１及び３２が全体が扁平となるように連続形成され、各巻回単位３５ａ、３５ｂ及び３５ｃが相互に幅方向と長手方向に位置ずれして交差して、空隙部３３と接触部３４とを形成している。特に、各巻回単位３５ａ、３５ｂ及び３５ｃが相互に位置ずれしているため多数の空隙部３３及び接触部３４が形成される。そして、金属線材３１及び３２が扁平に形成されているため、各巻回単位が相互に接触した接触部３４の接触面積が大きくなる。
【００２７】
具体的には、図４に示すように左巻きに巻回されたコイル状の金属線材３１と、右巻きに巻回されたコイル状の金属線材３２とが組み合わされる。そして、圧延等の手段により各金属線材３１及び３２を扁平に形成することによって、帯状のフィンコイル３０が得られる。この圧延の際には、金属線材３２及び３３の帯形の中心部分が内側（重合わせの内部側）に折曲げられるとともに、金属線材３１及び３２の重合わせの表側の部分が圧潰されて中心部分に扁平な面が形成される。また、外側に突出している金属線材３１及び３２の中心部分が内側に折曲げられて厚さが削減され、端部に金属線材が複雑に錯綜した凹凸構造が形成される。
【００２８】
なお、各巻回単位３５ａ、３５ｂ及び３５ｃが相互に接触した接触部３４は、半田付け、半田メッキ、接着剤又は粘着剤等の接着手段や、振動溶接又はフラッシュ溶接等の接合手段を用いて接触した線材同士が離れないように固定することで、伝熱抵抗を減少させるための熱的結合を行なうことができる。接触部３４が固定されることで、巻回単位３５ａ、３５ｂ及び３５ｃの相互の密着が確実に行われ、フィンコイル３０全体の機械的安定性が向上し、また接触部３４を介した熱伝導性も向上する。
【００２９】
フィンコイル３０のコイル径ｒは、特に限定されることなく、要求される放熱性能に応じて適宜設定することができる。一般には、コイル径ｒが大きくなると表面積が増加し、放熱性が向上する。具体的には、ヒートシンクの用途によっても異なるが、数ｍｍ〜数ｃｍ程度が適当である。金属線材の径ｄも特に限定されることはなく、径ｄを小さくしてフィンコイル３０を密にするほど表面積が増加し放熱性が向上するので、素材の強さや放熱性に応じて設計する。
【００３０】
柱部材４は、ブロック状の部材で、筒状フィン３の内側で筒状の軸方向に向けて基板２上に固着されてなる。本実施形態では、柱部材４はアルミニウムで構成され、長尺方向が筒状フィン３の高さと略同尺の長さを有し、その長尺方向が基板２と垂直となるよう立設され、基板２に半田付けによって固着され熱的に接続されている。
【００３１】
柱部材４は、空隙部３３を介して筒状フィン３の筒状外側から開放される状態で設置されている。筒状外側から開放されるとは、筒状外側の空間と柱部材４の設置された空間が連続しており、特にこれらの空間の間で通気される状態であることを指す。具体的には、空隙部３３を有する筒状フィン３の内側に設置されていることで、空隙部３３を通じて筒状外側と柱部材４の設置された空間が連続し、空隙部３３を通じて筒状外側から柱部材４の設置された空間に対して通気される状態となっている。
【００３２】
この柱部材４は、筒状フィン３内の気流を筒状フィン３の軸方向に流れるように規制可能に構成されている。具体的には、柱部材４は、筒状フィン３の軸方向に沿って立設されたフィン部材や、軸方向に螺旋を構成するフィン部材などを備える。本実施形態では、柱部材４は、筒状フィン３の中央に同軸に設けられた支柱４０と、この支柱４０の軸中心から放射状に伸張し、軸方向に沿って立設された複数の平板状の制御翼４１とを備えている。本実施形態では、１２枚の制御翼４１が設けられている。さらに、柱部材４は熱伝達容量が大なるよう構成されている。本実施形態では、柱部材４が柱状に制御翼４１を備えることで熱容量が大きく、下部端面が基板２に半田付けによって熱的に接続されていることで大きな熱伝達容量を得ている。
【００３３】
次に、本実施形態のヒートシンク１の作用について説明する。
【００３４】
図５に示すように、基板２の熱、又は基板２と熱的に接続している熱交換される対象の熱は、基板２を介して筒状フィン３及び柱部材４に伝熱される。筒状フィン３は基板２上に熱結合し、柱部材４は熱伝達容量が大きいので、この伝熱が速やかに効率的に行われる。
【００３５】
ここで、筒状フィン３内の空気は、フィンコイル３０及び柱部材４の表面を介して温められ、筒状フィン３内には対流によって気流５１が生じる。
【００３６】
筒状フィン３内の気流５１は、軸方向に流れるように規制されている。具体的には、筒状フィン３内の気流は、筒状フィン３の軸中央付近で、柱部材４の支柱４０に衝突し、柱部材４に沿って流れる。このため、気流５１は柱部材４に沿って上方に流れ、筒状フィン３の上端開口から放出される。
【００３７】
気流５１が筒状フィン３の上端開口から放出されると、筒状フィン３には、外部から内部へ空気を取り込もうとする、いわゆる煙突効果が働く。そのため、筒状フィン３のフィンコイル３０の空隙部３３を介して、低温の気流５２が筒状フィン３内に流れ込む。気流５２は、基板２、フィンコイル３０及び柱部材４といったヒートシンク１の部材と接触して熱交換し、気流５１となって柱部材４に沿って筒状フィン３の上端開口から放出される。これらの作用によって、筒状フィン３内の空気が交換、循環しながら熱交換が行われ、効率的に基板２や放熱する対象の熱を交換する。
【００３８】
特にフィンコイル３０は扁平化されていることで、熱交換面積を削減することなく軸中心部分の空間にコイルが充填されているので表面積が大きく、また隣接する巻回単位の密着部分を通じて熱が速やかに伝導する。
【００３９】
図６に示すように、筒状フィン３を構成するフィンコイル３０は、隣接する巻回単位３５ａ、３５ｃ及び３５ｂが幅方向に湾曲しつつ配置され、空隙部３３が湾曲する筒状にわたって形成されている。巻回単位３５ａ、３５ｃ及び３５ｂが幅方向に湾曲することで、空隙部３３が拡大されている。すなわち、フィンコイル３０が筒状の内側に向けて湾曲することにより、空隙部３３のうち、筒状外部の空隙部３３ａは筒状内部の空隙部３３ｂよりも拡大されている。そのため、筒状外部から内部に向かう気流５２が発生しやすくなり、筒状フィン３の筒状外部の空気を取り込みやすくなっている。
【００４０】
フィンコイル３０は、それぞれ異なる向きに巻回され、扁平なコイル状の金属線材３１及び３２を組み合わせることで、金属線材３１及び３２が密集して密に形成され、そのため金属線材３１及び３２との相互の間で熱が伝導しやすく、フィンコイル３０全体に伝熱され、放熱性能も高くなっている。フィンコイル３０は、空気との接触面積が大きくなり、空気の通気孔としての機能も高くなっている。したがって、空気はフィンコイル３０の空隙部を通過し、筒状フィン３や基板２の熱を速やかに除去することが可能となる。また、それぞれ左巻き及び右巻きの金属線材３５ａ及び３５ｂ同士が良好に絡み合っているため、形態の安定性が付与されている。そのため製造しやすいほか、使用している際も破損しにくい。
【００４１】
筒状フィン３は単一の筒である、すなわち一重筒状に配設されていることで、筒状フィン３と柱部材４の間の空間６を広くすることができるので、多くの空気量を流通させ、また速い気流５１及び５２を生じさせることができ、熱交換の効率が高くなっている。
【００４２】
柱部材４は熱伝導性の良好なアルミニウムで構成され、基板２に熱的に接続されているので、柱部材４も、基板２の熱を接触する空気と熱交換する作用を有する。このとき制御翼４１は、気流５１を上昇させるよう制御するのみならず、柱部材４の表面積が大きいので気流５１との間の熱交換の効率を高くする。
【００４３】
この実施形態の変更態様として、フィンコイル３０の金属線材の材質として、耐蝕性の金属を用いることもできる。ヒートシンクの用途によっては、腐食しやすい環境、例えば腐蝕性ガスが存在するような環境等で使用される場合があるため、そうした場合に好適に使用されるヒートシンクが得られる。なお、耐蝕性の金属とは、酸、アルカリ等によって容易に侵されない金属をいい、具体的には、チタン及びその合金、ステンレス等が含まれる。
【００４４】
フィンコイル３０を構成する金属線材には、必要に応じて、熱伝導性、耐蝕性を高めるために表面処理を施すことができる。具体的には、銅めっき又は銀めっき等が挙げられる。また、アルミニウム又はその合金を素材とする場合には、表面に陽極酸化皮膜処理（アルマイト処理）を施すことが好ましい。これにより、耐蝕性が向上するとともに、巻回単位３５ａ及び３５ｂの相互に密着する接触部３４の熱抵抗が低下し、全体の放熱性をさらに高めることができる。処理の方法は、既知の工程を採用することができ、具体的には、処理物を陽極として、シュウ酸や硫酸、リン酸等の液中で電解を行うことにより酸化皮膜を形成することができる。なお、陽極酸化皮膜処理には、いわゆる白色アルマイトと黒色アルマイトとがあるが、いずれも適用可能である。アルミニウム又はその合金による心材を備えることで、金属線材として熱伝導性が高くかつ低コストの材質が選択され、表面処理により耐蝕性が付与される。
【００４５】
また、金属線材３１及び３２の表面には、必要に応じて、フェライトを含む塗膜を形成することもできる。これにより、フェライトが電磁波吸収能を有するため、全体として電磁波を効果的に吸収し、周囲の熱線も吸収して熱交換可能なヒートシンクを得ることができる。特に、フィンコイル３０の表面は、金属線材３１、３２から構成するがゆえに凹凸形状であるため、電磁波が乱反射されて、電磁波吸収の効果が相乗的に大きくなる。なお、フェライトとしては、軟磁性フェライト（ソフトフェライト）と、硬磁性フェライト（ハードフェライト）とが知られているが、いずれか一方を用いても良いし、複数種を混合して用いても良い。また、フェライトを分散させるバインダとしては、特に限定されることなく、アクリル樹脂又はシリコーン樹脂等の一般的な物質を用いることができる。
【００４６】
さらに、金属線材の表面には、必要に応じて、フィンコイル３０中を伝導する熱を速やかに外部へ放熱してフィンによる放熱をさらに促進するために、熱放射性の塗膜を形成することができる。このような塗膜は、熱放射効果を有する種々の顔料を含有させた塗料から形成することができる。顔料の例としては、カーボンブラック、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、ジルコン、マグネシア、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）及びチタン酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＯ２）等を挙げることができる。これらは、いずれかを単独で用いても良いし、複数を複合して用いても良い。また、塗料中の顔料の量は、所望の熱放射性に応じて適宜設定することができ、一般には塗膜の乾燥質量に対して１０〜９０質量％程度が適当である。また、バインダとしては、熱によって劣化し難い物質が好ましく、例として、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はフッ素樹脂等が挙げられる。なお、熱放射性の塗膜の厚さは、１〜５０μｍが適当である。１μｍ未満であると、熱放射効果が小さくなり好ましくない。
【００４７】
コイル状を形成する金属線材は、単線又は縒線とすることができる。単線は一本の線材からなるもので、曲げやすくある程度の太さのあるものであれば縒線よりも一定の形状に整えやすく維持しやすい。そのため単線による金属線材は加工が容易である。また、単線による金属線材はコストが低廉である。縒線（又は撚線）は２本以上の複数の線材をまとめ、又は縒り合わせた線材を指す。単線をまとめ又は縒り合わせた後に上述した被覆を行ったものや、上述した被覆を行った単線をまとめ又は縒り合わせたもの（撚対線）を含む。縒線は表面に凹凸が多く単線よりも表面積が大きいためより高い熱交換効率を得られ、単線よりも耐久性も高い。
【００４８】
（第２の実施形態）
図７に示すように、本発明の第２の実施形態に係るヒートシンク１０は、筒状フィン３が多重筒状に配設されている。図に示した例では、筒状フィン３は、柱部材４を囲むように配置された内側の筒状フィン３Ａ及び内側の筒状フィン３Ａを囲むように配置された外側の筒状フィン３Ｂの２つの筒状フィン３を備え、この筒状フィン３Ａ及び３Ｂによって二重筒状となっている。
【００４９】
本実施形態では、筒状フィン３が筒状フィン３Ａ及び３Ｂの質量の合計により熱容量が大きく、筒状フィン３Ａ及び３Ｂの表面積の合計により表面積が大きいため熱交換の効率が高い。さらに、柱部材４、筒状フィン３Ａ及び３Ｂの相互に挟まれた空間６Ａ及び６Ｂのうち、柱部材４に近い側、すなわち柱部材４と筒状フィン３Ａに挟まれた空間６Ａでは柱部材の作用による上昇気流が発生しているので、この空間６Ａでは気圧が低くなっている。柱部材４に遠い側、すなわち筒状フィン３Ａ及び筒状フィン３Ｂに挟まれた空間６Ｂでは空間６Ａよりも気圧が高いが、筒状フィン３Ｂの外側よりも気圧が低い。すなわち、柱部材４から離れるほど段階的に気圧が高くなるので、外から気流５２が流れ込む気流発生が促進される。
【００５０】
本実施形態では、筒状フィン３Ａ及び３Ｂを設け、多重筒を二重筒としていることで、筒状フィン３が単一の場合と比べて前述の気流についての利点を得つつ、筒状フィン３が単一の場合に比べてほとんど余分なスペースを要さず、生産の手間及びコストを要しない。
【００５１】
（他の実施形態）
他の実施形態として、筒状フィン３を、略筒状のその他の形状とすることもできる。例えば、図９（ａ）に示すように筒状フィン３Ｃのような３重筒や、それ以上の多重筒とすることもできる。この場合、筒状フィン３の熱容量及び表面積が大きくなり、熱交換の効率が高くなる。
【００５２】
図９（ｂ）に示すように、筒状フィン３Ｄのような螺旋形状とすることもできる。この場合、１つの金属線材を用いて筒状フィン３Ｄを形成することができ、筒状フィン３Ｄがひとつの部材からなり熱容量が高く、かつ多重筒と同様の表面積や気流５２の形成についての利点も得られる。
【００５３】
図９（ｃ）に示すように、筒状フィン３Ｅのような平面からは楕円形状の筒状とすることもできる。楕円形状とすることで楕円の短径の方向のスペースを省きつつ、筒状フィン３Ｅの表面積が大きく、筒状フィン３Ｅの筒状内側の空間が広いので熱交換効率が高い。楕円その他の形状は設置場所等に応じて選択することができる。
【００５４】
図９（ｄ）に示すように、筒状フィン３Ｆのように一部が切り欠かれた多重の筒からなり、全体として筒状となっている。この筒状フィン３Ｆでは、切り欠かれた部分を通じて空気の流通量が多くなる。
【００５５】
さらに他の実施形態として、柱部材４をその他の形状とすることもできる。図１０（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）、（ｋ）、（ｍ）及び（ｏ）にさらに他の実施形態のヒートシンクの平面図、（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｈ）、（ｊ）、（ｌ）、（ｎ）及び（ｐ）にそれぞれのヒートシンクの柱部材の正面図を示す。図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、柱部材４Ｂは円柱状の支柱に軸方向の溝を設けることもできる。この柱部材４Ｂでは気流５１は溝に沿って発生する。この柱部材４Ｂは、熱容量を大きなものとすることができる。
【００５６】
図１０（ｃ）及び（ｄ）に示すように、柱部材４Ｃは円柱状とすることもできる。この柱部材４Ｃは熱容量を特に大きなものとすることができる。
【００５７】
図１０（ｅ）及び（ｆ）に示すように、柱部材４Ｄは支柱から放射状に伸張した複数の平板状の制御翼が螺旋状となるよう曲面状に形成することもできる。柱部材４Ｄはこの螺旋状にしたがって気流５１が発生し、気流発生が促進される。
【００５８】
図１０（ｇ）及び（ｈ）に示すように、柱部材４Ｅは支柱から放射状に伸張した複数の平板状の制御翼が螺旋状となるよう折辺を有する鉤状に形成することもできる。柱部材４Ｄはこの螺旋状にしたがって気流が発生し、折辺によって形成される空間に滞留した空気が上昇するので、気流がより制御される。
【００５９】
図１０（ｉ）及び（ｊ）に示すように、柱部材４Ｆは角柱状の支柱から角柱の各面に垂直な制御翼が伸張した構成、又は図１０（ｋ）及び（ｌ）に示す柱部材４Ｇは角柱状の支柱の各面に溝を穿った形状とすることもできる。これらは加工が容易で気流制御の作用が得られる。
【００６０】
図１０（ｍ）及び（ｎ）に示すように、柱部材４Ｈは円錐台状の支柱に放熱コイル７を巻きつけた構成、又は図１０（ｏ）及び（ｐ）に示す柱部材４Ｉは円柱状の支柱の周囲に放熱部材７を熱結合させた状態で固着した構成とすることができる。放熱部材７は熱交換率が高い部材で、表面積の大きい金属からなる部材などを用いることができ、本実施形態ではフィンコイル３０と同様の金属線材の巻回単位を位置ずれさせて幅方向に湾曲した筒状にした部材を支柱に巻きつけたものである。この柱部材４Ｈ及び４Ｉでは、柱部材４Ｈ及び４Ｉと周囲の空気との対する熱交換の効率が特に高い。
【００６１】
また他の実施形態として、基板２にかえて、その他の取付部材２２に対して、筒状部材３と柱部材４を設置することもできる。図１１に示した例では、取付部材２２はヒートシンク１１を設置する機器２３の部材の一部で、熱伝導性の部材である。筒状部材３と柱部材４とは、この取付部材２２に対して直接、半田２１によって固着されている。なお、筒状部材３と柱部材４とは、金属線材を構成素材とする位置調整部材（図示せず）により結合され、筒状部材３と柱部材４との位置関係を定め、これらを取付部材２２に対して設置する前に取り扱いやすくなっている。ヒートシンク１１のその他の構成及び作用効果については、第２の実施形態のヒートシンク１０のものと同じである。
【００６２】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、生活や工業、農業における冷房などの温度調整に幅広く役立ち、生活や工業、農業に貢献するのみならずエネルギー対策、環境問題にも貢献できるものである。
【符号の説明】
【００６４】
１、１０、１１    ヒートシンク
２    基板
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ  筒状フィン
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ、４Ｉ  柱部材
２１    半田
２２    取付部材
２３    機器
３０    フィンコイル
３１、３２  金属線材
３３、３３ａ、３３ｂ  空隙部
３４    接触部
３５ａ、３５ｂ  巻回単位
４０    支柱
４１    制御翼
５１、５２  気流
６、６Ａ、６Ｂ  空間
７    放熱部材
【図１】
2012067044.tif 000003
【図２】
2012067044.tif 000004
【図３】
2012067044.tif 000005
【図４】
2012067044.tif 000006
【図５】
2012067044.tif 000007
【図６】
2012067044.tif 000008
【図７】
2012067044.tif 000009
【図８】
2012067044.tif 000010
【図９】
2012067044.tif 000011
【図１０】
2012067044.tif 000012
【図１１】
2012067044.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月16日(2012.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左巻きに巻回されたコイル状の金属線材と右巻きに巻回されたコイル状の金属線材とが組み合わされ、前記金属線材がコイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部を有する扁平な帯状に形成されるとともに全体が円筒状に配設され、熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなる筒状フィンと、
該筒状フィンの内側において前記空隙部を介して筒状外側から開放される状態で円筒状の軸方向に向けて、前記熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなるブロック状の柱部材とを備え、
前記筒状フィンは隣接する巻回単位が幅方向に湾曲しつつ配置され、空隙部と接触部が湾曲する円筒状にわたって形成されていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記筒状フィンは一重筒状に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記筒状フィンは多重筒状に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記柱部材は、前記筒状フィンと同軸に配置された支柱と、該支柱から放射状に伸張した複数の平板状の制御翼とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項８】
金属線材がコイル状に巻回される巻回単位が隣接する巻回単位に相互に位置ずれして空隙部及び接触部が形成されるとともに全体が略々筒状に配設され、熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなる筒状フィンと、
該筒状フィンの内側において前記空隙部を介して筒状外側から開放される状態で筒状の軸方向に向けて、前記熱伝導性の基板又は被取付部材上に固着されてなるブロック状の柱部材とを備え、
前記柱部材は、前記筒状フィンと同軸に配置された支柱と、該支柱から放射状に伸張した複数の平板状の制御翼とを備えていることを特徴とするヒートシンク。
【請求項９】
前記筒状フィンは隣接する巻回単位が幅方向に湾曲しつつ配置され、空隙部と接触部が湾曲する筒状にわたって形成されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートシンク。
【請求項１０】
前記筒状フィンは一重筒状に配設されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートシンク。
【請求項１１】
前記筒状フィンは多重筒状に配設されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートシンク。
【請求項１２】
前記筒状フィンは螺旋筒状に配設されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートシンク。
【請求項１３】
前記筒状フィンは単数の金属線材がコイル状に巻回される巻回単位から形成されていることを特徴とする請求項８に記載のヒートシンク。
【国際調査報告】
2012067044.tif 000014
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