(57)【要約】【課題】放熱装置を提供する。【解決手段】放熱装置は板状熱伝導部およびヒートシンクを備える。板状熱伝導部は相対する第一面および第二面を有する。ヒートシンクは板状熱伝導部の第一面に連結され、ヒートシンクは第一峰部、第二峰部、谷部および第一弧状面を有する。第一峰部と第二峰部は隣り合うように配置される。谷部は第一峰部と第二峰部との間に形成される。第一弧状面は第一峰部と谷部との間に連結される。第一弧状面の接線に垂直の延長線は第一峰部と第二峰部との間を通過する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状熱伝導部およびヒートシンクを備え、
前記板状熱伝導部は相対する第一面および第二面を有し、
前記ヒートシンクは前記板状熱伝導部の前記第一面に連結され、第一峰部、第二峰部、谷部および第一弧状面を有し、前記第一峰部と前記第二峰部は隣り合うように配置され、前記谷部は前記第一峰部と前記第二峰部との間に形成され、前記第一弧状面は前記第一峰部と前記谷部との間に連結され、前記第一弧状面の接線に垂直の延長線は前記第一峰部と前記第二峰部との間を通過することを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
前記第一弧状面の弧状側面は第一円形の一部分であり、前記第一円形の中心は第一所定範囲内に位置し、前記第一所定範囲は前記第二峰部が中心になり、前記第一円形の半径の二分の一が半径になり、前記第一所定範囲の半径は前記第一峰部から前記第二峰部までの距離より小さいか、それに等しいことを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記第一円形の中心は前記第一峰部と前記第二峰部との間の仮想連結線に位置することを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記第一円形の半径は前記第一円形の中心から前記谷部までの距離より小さいか、それに等しいことを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクはさらに補助面を有し、前記補助面は前記第一峰部と前記第一弧状面との間および前記第一弧状面と前記谷部との間またはそのうちのいずれか一つに連結されることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記ヒートシンクはさらに第二弧状面を有し、前記第二弧状面は前記第二峰部と前記谷部との間に連結され、前記第二弧状面の接線に垂直の延長線は前記第一峰部と前記第二峰部との間を通過することを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記第二弧状面の弧状側面は第二円形の一部分であり、前記第二円形の中心は第二所定範囲内に位置し、前記第二所定範囲は前記第一峰部が中心になり、前記第二円形の半径の二分の一が半径になり、前記第一円形および前記第二円形は半径が異なることを特徴とする請求項６に記載の放熱装置。
【請求項８】
前記第二所定範囲の半径は前記第一峰部から前記第二峰部までの距離より小さいか、それに等しいことを特徴とする請求項７に記載の放熱装置。
【請求項９】
前記第二円形の中心は前記第一峰部と前記第二峰部との間の仮想連結線に位置することを特徴とする請求項７に記載の放熱装置。
【請求項１０】
前記第二円形の半径は前記第二円形の中心から前記谷部までの距離より小さいか、それに等しいことを特徴とする請求項７に記載の放熱装置。
【請求項１１】
前記ヒートシンクはさらに補助面を有し、前記補助面は前記第二峰部と前記第二弧状面との間および前記第二弧状面と前記谷部との間またはそのうちのいずれか一つに連結されることを特徴とする請求項６に記載の放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置、特に熱輻射の制御による放熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子技術の進歩に伴って中央処理装置（ＣＰＵ）やグラフィックプロセッサー（ＧＰＵ）などの多くの電子部品は処理速度が速くなるか消費電力が大きくなるため、稼働の際に生じた熱エネルギーが大きくなる。熱エネルギーが積み重なって電子部品を損壊させることを抑制するには、従来の工業技術ではヒートシンク（heat sinkまたは放熱フィン）を有する放熱装置で熱を放散することが一般的である。
【０００３】
上述した放熱装置は別の駆動用エネルギーに頼らなくても熱を放散できるため、最も典型的な受動型放熱部品になる。また、電子工学設計の領域において、上述した放熱装置は「受動型放熱部品」に属するとされ、熱伝導性が良好で加工がしやすい軽量金属を発熱源の表面に付着させて熱を放散する複合式熱交換モードを採用することが特徴である。
【０００４】
従来の放熱フィンは熱伝導または熱対流に基づいて設計される。図1に示すように、従来の放熱装置１０は板状熱伝導部１１、複数の放熱フィン１２および複数の放熱フィン１２の間の気流通路１３から構成される。板状熱伝導部１１は放熱源の表面に接触して熱エネルギーを放熱装置１０の全体に拡散させる。放熱フィン１２は相互に平行しながら板状熱伝導部１１に配置されるため、放熱装置１０の表面積を増加させ、放熱効果を向上させることができる。
【０００５】
一方、熱輻射（heat radiation）による熱伝導、即ち熱輻射によって放熱する方法は材料そのものだけで熱エネルギーを吸収し、電磁放射線（例えば光エネルギー）に転換して外部へ放散することによって放熱効果を発揮することである。熱輻射によって熱エネルギーを伝達する方式は媒質に頼る必要がない。物体の温度が絶対零度以上でさえあれば熱を放散できる。熱輻射による放熱方式は主な材料、即ちグラフェンを放熱装置に分布させることが一般的である。
【０００６】
しかしながら、複数の放熱フィン１２は相互に平行に配置され、輻射光を遮断または吸収するため、本来の放熱効果を低下させてしまう。従って、熱輻射の制御によって放熱効率の向上が実現できる放熱装置を如何に生み出すかということは重要な課題の一つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は熱輻射の制御によって熱輻射効率および放熱効果を向上させる放熱装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、放熱装置は板状熱伝導部およびヒートシンクを備える。板状熱伝導部は相対する第一面および第二面を有する。ヒートシンクは板状熱伝導部の第一面に連結され、第一峰部、第二峰部、谷部および第一弧状面を有する。第一峰部と第二峰部は隣り合うように配置される。谷部は第一峰部と第二峰部との間に形成される。第一弧状面は第一峰部と谷部との間に連結される。第一弧状面の接線に垂直の延長線は第一峰部と第二峰部との間を通過する。
【０００９】
本発明の一実施形態において、第一弧状面の弧状側面は第一円形の一部分である。第一円形の中心は第一所定範囲内に位置する。第一所定範囲は第二峰部が中心になり、第一円形の半径の二分の一が半径になる。つまり、第一所定範囲の半径は第一峰部から第二峰部までの距離より小さいか、それに等しい。
【００１０】
本発明の一実施形態において、複数のヒートシンクはさらに第二弧状面を有する。第二弧状面は第二峰部と谷部との間に連結される。第二弧状面の接線に垂直の延長線は第一峰部と第二峰部との間を通過する。
【００１１】
本発明の一実施形態において、第二弧状面の弧状側面は第二円形の一部分である。第二円形の中心は第二所定範囲内に位置する。第二所定範囲は第一峰部が中心になり、第二円形の半径の二分の一が半径になる。つまり、第二所定範囲の半径は第一峰部から第二峰部までの距離より小さいか、それに等しい。第一円形および第二円形は半径が同じであるとは限らず、異なってもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態において、第一所定範囲の定義にかかわる第一円形の半径は第一円形の中心から谷部までの距離より小さいか、それに等しい。第二所定範囲の定義にかかわる第二円形の半径は第二円形の中心から谷部までの距離より小さいか、それに等しい。
【００１３】
本発明の一実施形態において、第一円形または第二円形の半径は第一峰部から第二峰部までの距離と一致する。
【００１４】
本発明の一実施形態において、第一円形または第二円形の中心は第一峰部と第二峰部との間の仮想連接線に位置する。
【００１５】
本発明の一実施形態において、複数のヒートシンクはさらに少なくとも一つの補助面を有する。少なくとも一つの補助面はそれぞれ第一峰部と第一弧状面との間、第一弧状面と谷部との間、第二峰部と第二弧状面との間および第二弧状面と谷部との間に連結されるか、そのうちのいずれか一つに連結される。補助面は平面状、曲面状または波状である。
【００１６】
本発明の一実施形態において、複数のヒートシンクの第一峰部、第二峰部または谷部は平面、曲面、鋭角またはそれらの組み合わせから構成される。
【００１７】
本発明の一実施形態において、板状熱伝導部またはヒートシンクまたは両者は輻射転熱が可能な材料から製作される。
【００１８】
本発明の一実施形態において、放熱装置はさらに輻射転熱層を備える。輻射転熱層は板状熱伝導部およびヒートシンクの少なく一部分の表面を被覆するように配置される。
【００１９】
上述したとおり、本発明による放熱装置において、ヒートシンクは峰部と谷部との間に弧状面を有する。弧状面は側面が円弧形、即ち円形の一部分である。円形の中心は第一峰部と第二峰部との間に位置する。上述した構造特徴により、弧状面に生じた輻射熱はヒートシンクに遮断または吸収されず、第一峰部と第二峰部との間から放散されるため、放熱効果を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来の放熱装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第1実施形態による放熱装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による放熱装置を示す側面図の一部分である。
【図４】本発明の第２実施形態による放熱装置を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態においての放熱装置の峰部の様々な形態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態においての放熱装置のヒートシンクの別の形態を示す側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による放熱装置を示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態において放熱装置に開口部が配置された状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による放熱装置を図面に基づいて説明する。図中の同じ符号は同じ部品または類似した部品のまたはその構造特徴を示す。一方、本発明の技術特徴を明確にするために、実施形態により提示された図面の比率と実物の比率とは一致しない。
【００２２】
（第1実施形態）
図２に示すように、本発明の第1実施形態による放熱装置２０は板状熱伝導部２１およびヒートシンク２２を備える。板状熱伝導部２１およびヒートシンク２２は結合可能な単一部品であるか、一体成型である。本実施形態において、板状熱伝導部２１およびヒートシンク２２は一体成型である。
【００２３】
放熱装置２０は熱輻射の制御による放熱装置であるため、板状熱伝導部２１およびヒートシンク２２は輻射転熱が可能な材料、例えば多孔質アルミナから製作されるか、表面が一層の輻射転熱層によって被覆される。輻射転熱層の材質は液体セラミック（liquid ceramic）またはグラフェンである。輻射転熱層は板状熱伝導部２１およびヒートシンク２２の表面全体または指定した部位（例えば下記実施形態により掲示される第一弧状面および第二弧状面）に分布するように配置される。
【００２４】
図２に示すように、板状熱伝導部２１は相対する第一面２１１および第二面２１２を有する。ヒートシンク２２はカップリング方式（coupling）によって板状熱伝導部２１の第一面２１１に連結される。本実施形態において、カップリング方式とは接触方式（contacting）、接続方式（connecting）、一体成型方式または別の媒質か部品によって熱伝達を実現させる方式のことである。
【００２５】
ヒートシンク２２は複数の峰部、谷部および弧状面から構成される。詳しく言えば、ヒートシンク２２は第一峰部２２１、第二峰部２２２、谷部２２３、第一弧状面２２４および第二弧状面２２５を有する。
【００２６】
第一峰部２２１と第二峰部２２２は隣り合うように配置される。谷部２２３は第一峰部２２１と第二峰部２２２との間に形成される。第一弧状面２２４は第一峰部２２１と谷部２２３との間に連結される。第二弧状面２２５は第二峰部２２２と谷部２２３との間に連結される。つまり、第一弧状面２２４および第二弧状面２２５は相対するように配置される。
【００２７】
図２および図３に示すように、側面から放熱装置２０を見れば、第一弧状面２２４は側面が第一弧状側面２２６である。第二弧状面２２５は側面が第二弧状側面２２７である。第一弧状側面２２６と第二弧状側面２２７は谷部２２３に連結される。
【００２８】
第一弧状側面２２６は第一円形の一部分である。第一弧状側面２２６の接線Ｌ０１に垂直の延長線は第一峰部２２１と第二峰部２２２との間を通過する。第一円形の中心Ｃ１は第一所定範囲内に位置する。第一所定範囲は第二峰部２２２が中心になり、第一円形の半径Ｌ１１の二分の一が半径になる。詳しく言えば、第一所定範囲の半径が第一峰部２２１から第二峰部２２２までの距離より小さいか、それに等しければ比較的好ましい。つまり、第一所定範囲はヒートシンク２２の範囲を含まず、中心になる第二峰部２２２から第一峰部２２１の方向へ広がる。円の中心は実際のニーズおよび状況に応じて変わってもよい。円の中心が異なれば弧状面の曲率および面積が異なるため、放熱効果が異なる。
【００２９】
第一円形の中心Ｃ１は第一峰部２２１と第二峰部２２２との間に位置し、かつ第二峰部２２２に近いため、第一弧状側面２２６のすべての接線に垂直の延長線はヒートシンク２２に触れず第一円形の中心Ｃ１を通過する。上述した構造特徴により、赤外線または遠赤外線を第一弧状面２２４から外部へ放散する熱輻射方式を採用する際、熱はヒートシンク２２に遮断または吸収されず、直接空気中に伝達されるため、放熱効果を向上させることができる。
【００３０】
続いて、第一弧状面２２４の構造および効果に類似した第二弧状面２２５について説明を進める。
【００３１】
第二弧状側面２２７は第二円形の一部分である。第二弧状側面２２７の接線Ｌ０２に垂直の延長線は第一峰部２２１と第二峰部２２２との間を通過する。第二円形の中心Ｃ２は第二所定範囲内に位置する。第二所定範囲は第一峰部２２１が中心になり、第二円形の半径Ｌ１２の二分の一が半径になる。詳しく言えば、第二所定範囲の半径が第一峰部２２１から第二峰部２２２までの距離より小さいか、それに等しければ比較的好ましい。つまり、第二所定範囲はヒートシンク２２の範囲を含まず、中心になる第一峰部２２１から第二峰部２２２の方向へ広がる。本実施形態において、第一円形の半径Ｌ１１は第二円形の半径Ｌ１２に等しいため、第一弧状面２２４と第二弧状面２２５は構造が対称的である。円の中心は実際のニーズおよび状況に応じて変わってもよい。円の中心が異なれば弧状面の曲率および面積が異なるため、造形または放熱効果が異なる。例えば、第一円形の中心と第二円形の中心が第一峰部から第二峰部までの連接線の二分の一の所（即ち同じ所）に位置すれば、第一弧状面および第二弧状面の側面がそれぞれ一つの半円形になる。
【００３２】
第二円形の中心Ｃ２は第一峰部２２１と第二峰部２２２との間に位置し、かつ第一峰部２２１に近いため、第二弧状側面２２７のすべての接線に垂直の延長線はヒートシンク２２に触れず第二円形の中心Ｃ２を通過する。上述した構造特徴により、赤外線または遠赤外線を第二弧状面２２５から外部へ放散する熱輻射方式を採用する際、熱はヒートシンク２２に遮断または吸収されず、直接空気中に伝達されるため、放熱効果を向上させることができる。
【００３３】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態による放熱装置２０ａを示す側面図である。第１実施形態との違いは次のとおりである。第２実施形態において、放熱装置２０ａのヒートシンク２２はさらに少なくとも一つの補助面、即ち第一補助面２２８および第二補助面２２９を有する。ヒートシンク２２の谷部２２３は平面状を呈する。補助面の役割は全体の外観および造形を整合し、構造を強化するか、放熱効果を補助することである。
【００３４】
第２実施形態において、第一補助面２２８は第一弧状面２２４と谷部２２３との間に連結され、第二補助面２２９は第二弧状面２２５と谷部２２３との間に連結されるが、これに限定されない。別の実施形態において、補助面は第一峰部と第一弧状面との間または第二峰部と第二弧状面との間に連結されてもよい。補助面と板状熱伝導部の第一面との間の夾角は実際のニーズおよび状況に応じて０度から９０度の間に設計されてもよい。
【００３５】
第２実施形態において、補助面は平面状を呈するが、これに限定されず、別の実施形態において曲面状、波状またはそれらの組み合わせの形になってもよい。つまり、同じ放熱装置に曲面状の補助面および平面状の補助面を配置することも可能である。補助面が曲面状である場合、曲率は第一弧状面または第二弧状面と異なる。補助面が波状である場合、補助面の表面は連なる波状である。
【００３６】
ヒートシンク２２の谷部２２３は平面状に限定されず、別の実施形態において、図２に示した鋭角または曲面になってもよい。
【００３７】
峰部は上述した実施形態に限定されず、図５に示すように、鋭角の峰部３２ａ、曲面状の峰部３２ｂ、平面状の峰部３２ｃまたはこれらの形態の組み合わせになってもよい。つまり、上述した峰部および谷部の形態は実際のニーズおよび状況に応じて同じ放熱装置に同時に存在するように配置されてもよい。
【００３８】
第１実施形態および第２実施形態において、第一円形および第二円形は半径が同じであるが、これに限定されず、異なってもよい。図６に示すように、第一円形の中心Ｃ３から第二峰部２２２ａまでの距離は第二円形の中心Ｃ４から第一峰部２２１ａまでの距離より短い。つまり、第一円形の半径Ｌ２１は第二円形の半径Ｌ２２より大きい。半径が異なるにもかかわらず、第一弧状面２２４ａのすべての接線に垂直の延長線はヒートシンク２２ａに触れず第一円形の中心Ｃ３を通過する。第二弧状面２２５ａのすべての接線に垂直の延長線はヒートシンク２２ａに触れず第二円形の中心Ｃ４を通過するため、放熱効果を向上させることができる。
【００３９】
第１実施形態および第２実施形態において、第一円形の中心および第二円形の中心は第一峰部と第二峰部の仮想連接線に位置するが、これに限定されない。図６に示すように、第一峰部２２１ａと第二峰部２２２ａの仮想連接線ＶＬ３１に第二円形の中心Ｃ４が位置し、第一円形の中心Ｃ３が仮想連接線ＶＬ３１から外れれば、第一弧状面２２４ａおよび第二弧状面２２５ａは表面積が異なる。
【００４０】
（第３実施形態）
図７は本発明の第３実施形態による放熱装置２０ｂの一部分を示す側面図である。第１実施形態との違いは次のとおりである。放熱装置２０ｂにおいて、第一峰部２２１ｂは鋭角状である。第一弧状面２２４ｂは第一円形の中心Ｃ５を基準として円弧状に形成される。第一円形の中心Ｃ５は第一所定範囲（図中未表示）内に位置する。第一所定範囲は第二峰部２２２ｂが中心になり、第一弧状面２２４ｂをもとにして形成した第一円形の半径の二分の一が半径になる。第二弧状面２２５ｂは第二円形の中心Ｃ６および半径Ｌ３２を基準として円弧状に形成される。第二円形の中心Ｃ６は第二所定範囲Ｒ２内に位置する。第二所定範囲Ｒ２は第一峰部２２１ｂが中心になり、第一峰部２２１ｂから第二峰部２２２ｂまでの距離の二分の一が半径になる。放熱装置２０ｂはさらに第二弧状面２２５ｂと第二峰部２２２ｂとの間に第二補助面２２９ａを有する。上述した構造特徴により、放熱装置２０ｂは表面積が上述した実施形態より大きいため、熱輻射面積が増大する。言い換えれば、放熱装置の造形は実際のニーズおよび状況に応じて調整されてもよい。放熱装置は峰部、谷部および弧状面の配置方式によって表面積および放熱効果を増大させることができる。
【００４１】
放熱装置２０は発熱源の表面に取り付けられる。図８に示すように、放熱装置２０はさらに板状熱伝導部２１を貫通する開口部２０１、２０２を有する。開口部２０１、２０２はねじ孔である。ボルトによって発熱源の表面に放熱装置２０を締め付けることができる。放熱装置と発熱源の結合方式は上述に限定されない。別の実施形態において、放熱装置は熱伝導性が良好な接着剤、例えば放熱グリスによって発熱源の表面に接着されてもよい。
【００４２】
上述をまとめてみると、本発明による放熱装置において、ヒートシンクは峰部と谷部との間に弧状面を有する。弧状面は側面が円弧形、即ち円形の一部分である。円形の中心は第一峰部と第二峰部との間に位置する。赤外線または遠赤外線などの輻射によって弧状面から電磁波を放散する際、電磁波の放散方向は任意の点を通る円の接線に垂直である。上述した構造特徴により、弧状面に生じた輻射熱はヒートシンクに遮断または吸収されず、第一峰部と第二峰部との間から放散されるため、放熱効果を大幅に向上させることができる。本発明による放熱装置は上述に限定されず、廃熱回収、熱エネルギー伝導または加熱器などの熱に関連する領域にも適用できる。
【００４３】
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１０：放熱装置、  
１１：板状熱伝導部、  
１２：放熱フィン、  
１３：気流通路１３、  
２０、２０ａ、２０ｂ：放熱装置、  
２０１、２０２：開口部、  
２１：板状熱伝導部、  
２１１：第一面、  
２１２：第二面、  
２２、２２ａ：ヒートシンク、  
２２１、２２１ａ、２２１ｂ：第一峰部、  
２２２、２２２ａ、２２２ｂ：第二峰部、  
２２３：谷部、  
２２４、２２４ａ、２２４ｂ：第一弧状面、  
２２５、２２５ａ、２２５ｂ：第二弧状面、  
２２６：第一弧状側面、  
２２７：第二弧状側面、  
２２８：第一補助面、  
２２９、２２９ａ：第二補助面、  
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：峰部、  
Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５：第一円形の中心、  
Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６：第二円形の中心、  
Ｌ０１、Ｌ０２：接線、  
Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ３１：第一円形の半径、  
Ｌ１２、Ｌ２２、Ｌ３２：第二円形の半径、  
ＶＬ３１：仮想連接線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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