(57)【要約】【課題】  放熱フィンの間を流通させる冷却媒体を流路内で旋回させるようにして放熱効率を高めることができる放熱フィンを有する放熱器を提供する。【解決手段】  放熱フィン３を有する放熱器１は、金属板２から板状に形成された複数の放熱フィン３が各々離間させて起立形成され、放熱フィン３は、金属板２の平面からの起立角度を幅方向の左右で異ならせる。【選択図】図１
2019102775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板から板状に形成された複数の放熱フィンを各々離間させて起立形成した放熱器であって、
前記放熱フィンは、前記金属板の平面からの起立角度を幅方向の左右で異ならせたことを特徴とする放熱フィンを有する放熱器。
【請求項２】
複数の前記放熱フィンの間には、冷却媒体を流通させる流路が形成され、前記流路の一方側から他方側に流通する前記冷却媒体を前記流路内で旋回させる請求項１に記載の放熱フィンを有する放熱器。
【請求項３】
複数の前記放熱フィンは、前記金属板の素材によって一体に起立形成され、各放熱フィン間の前記流路の底部の板厚を前記金属板の素材の板厚よりも小さく形成した請求項１に記載の放熱フィンを有する放熱器。
【請求項４】
複数の前記放熱フィンの前記流路の底部の前記金属板を屈曲し、前記放熱フィンが内方または外方に起立するように筒状に形成され、前記冷却媒体を前記流路内で旋回させる請求項１乃至３のいずれかに記載の放熱フィンを有する放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば電子部品等から生ずる熱を効率的に放熱するための放熱フィンを有する放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】  例えば、半導体集積回路等の電子部品から生ずる熱を放熱するために、従来一般に実用に供されている放熱器は、ベース上に多数の櫛歯状の放熱フィンを垂直に立設している。この放熱器を電子部品等に直接又は間接的に接合することによって、放熱器の放熱フィンを介して外方に放熱するようにしている。この放熱器は、通常、アルミニウムからなる熱伝導率が良好な金属材を、押し出し加工や鋳造加工を施すことによって放熱フィンが製造されている。【０００３】  また、掘り起こし工具を用いて放熱フィンを形成する放熱器は、特開２００１−１５６２２４（特許文献１）や特開２００５−１４２２４７号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１に示された放熱器は、金属板から切削工具を用いて複数の板状の放熱フィンを一体に起立形成されている。【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５６２２４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上述した特許文献１及び２に示される放熱器の放熱フィンは、所定の間隔で平行に形成され、金属板の裏面から、例えば電子部品等の熱源から生ずる熱が金属板を介して放熱フィンから放熱されるようにしている。この放熱器は、熱を垂直方向に上昇させて放熱フィンから放熱させる自然冷却としている。しかしながら、自然冷却では冷却効率が乏しいことから、複数の放熱フィンの間に空気等の気体や水などの液体を流通して強制冷却させる空冷或いは液冷の手段によって冷却効率を高めている。【０００６】  ところが、上述した特許文献１及び２に示される放熱器は、各放熱フィンが金属板に対してほぼ垂直に形成されていることから、複数の放熱フィンの一方の側方から投入する冷却媒体がストレートに他方に通り過ぎる。このため、放熱フィンの間の中央には冷却媒体が接触しないことから、放熱フィンから放熱される熱を十分に送出することができず、やはり冷却効率を大幅に高めることができない課題があった。【０００７】  そこで、本発明の課題は、放熱フィンの間を流通させる冷却媒体を流路内で旋回させるようにして放熱効率を高めることができる放熱フィンを有する放熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記の課題を解決するために、請求項１の発明にかかる放熱フィンを有する放熱器は、金属板から板状に形成された複数の放熱フィンが各々離間させて起立形成され、前記放熱フィンは、前記金属板の平面からの起立角度を幅方向の左右で異ならせたことを要旨としている。【０００９】  また、請求項２に記載の発明は、複数の前記放熱フィンの間には、冷却媒体を流通させる流路が形成され、前記流路の一方側から他方側に流通する前記冷却媒体を前記流路内で旋回させるように構成されている。【００１０】  さらに、請求項３に記載の発明は、複数の前記放熱フィンは、前記金属板の素材によって一体に起立形成され、各放熱フィン間の前記流路の底部の板厚を前記金属板の素材の板厚よりも小さく形成している。【００１１】  さらにまた、請求項４に記載の発明は、複数の前記放熱フィンの前記流路の底部の前記金属板を屈曲し、前記放熱フィンが内方または外方に起立するように筒状に形成され、前記冷却媒体を前記流路内で旋回させるように構成されている。
【発明の効果】
【００１２】  本発明にかかる放熱フィンを有する放熱器によれば、各々離間させて起立形成された複数の放熱フィンが、金属板の平面からの起立角度を幅方向の左右で異ならせているので、放熱フィンの間を流通させる冷却媒体を流路内で旋回させることができる。このため、複数の放熱フィンの一方の側方から投入する冷却媒体が他方に通り過ぎるときに放熱フィンに接触するので、放熱フィンから放熱される熱を十分に送出することができ、放熱効率を大幅に高めることが可能となる。【００１３】  また、複数の放熱フィンの間には、冷却媒体を流通させる流路が、放熱フィンの起立角度を幅方向の左右で異ならせていることから旋回するように形成されるので、複数の放熱フィンの一方側から他方側に冷却媒体を流通させたときに流路内で旋回することから、放熱フィンの側面に沿って円滑に流通させることができ、放熱効率を高めることができる。【００１４】  さらに、複数の放熱フィンを金属板の素材によって一体に起立形成していることから、各放熱フィン間の流路の底部の板厚が金属板の素材の板厚よりも小さく形成される。このため、例えば電子部品等の熱源から生ずる熱が金属板から放熱フィンに素早く伝達されることによって、放熱効率が一層高められる。【００１５】  さらにまた、金属板を筒状に屈曲形成して、複数の放熱フィンを内方または外方に起立するように形成すると、複数の放熱フィンの間の流路が旋回するように形成されるので、この流路を流通する冷却媒体が旋回することによって、各放熱フィンからの放熱を円滑にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】  本発明にかかる放熱フィンを有する放熱器を示す平面図である。
【図２】  放熱フィンの放熱状態を示す説明図である。
【図３】  本発明にかかる放熱フィンを有する放熱器を示す斜視図である。
【図４】  （Ａ）〜（Ｅ）は、放熱フィンの形成工程を示す工程説明図である。
【図５】  （Ａ）〜（Ｃ）は、押圧部材により放熱フィンの起立角度を変化させる工程を示す説明図である。
【図６】  本発明の放熱フィンを内方に形成した筒状の放熱器を示す平面図である。
【図７】  図６に示す筒状の放熱器を示す断面図である。
【図８】  本発明の放熱フィンを外方に形成した筒状の放熱器を示す平面図である。
【図９】  図８に示す筒状の放熱器を示す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  本発明にかかる放熱フィンを有する放熱器は、金属板から板状に形成された複数の放熱フィンが各々離間させて起立形成され、前記放熱フィンは、前記金属板の平面からの起立角度を幅方向の左右で異ならせている。【００１８】  以下、図面を参照して本発明にかかる放熱フィンを有する放熱器について詳細に説明する。図１は、本発明による放熱フィンを有する放熱器を示している。放熱器１は、熱伝導率が良好な、例えばアルミニウム、銅などからなる金属板２から板状に形成された複数の放熱フィン３が各々離間させて起立形成されている。そして、各放熱フィン３は、金属板２の平面からの起立角度が、図示上下の幅方向の左右で異なるように形成されている。すなわち、幅方向の図示上側の左側Ａは、金属板２の平面からからの起立角度θ１は、例えば１２０度の開角で形成され、図示下側の右側Ｂは、金属板２の平面からの起立角度θ２が、例えば６０度の開角で形成されている。さらに、幅方向の中央Ｃは、金属板２の平面からの起立角度θ３は、９０度とした垂直に形成されている。これら各放熱フィン３の起立角度θ１、θ２、θ３は、幅方向の左側Ａの１２０度から中央Ｃの９０度、さらに右側Ｂの６０度と順次起立角度を変化させている。なお、この起立角度は、他の任意の角度に設定可能である。【００１９】  複数の放熱フィン３の間は、所定寸法離間させることにより、各放熱フィン３の間に冷却媒体を流通させるための流路３ａが形成されている。この流路３ａは、図１に示すように、幅方向の左側Ａ、右側Ｂにおいては略平行四辺形に形成され、中央Ｃにおいては長方形に形成されていることから、流路３ａは恰も旋回するように捻られている。【００２０】  この流路３ａには、図２に示すように、例えば一方側の左側Ａから他方側の右側Ｂに、冷却用の気体や液体からなる冷却媒体Ｆを流通させる。この冷却媒体Ｆは、図２に示す矢示のように、流路３ａの一方側から他方側に流通するとき流路３ａ内で旋回する。このため、冷却媒体Ｆは流路３ａ内を通り過ぎるときに放熱フィン３に接触するので、放熱フィン３から放熱される熱を十分に他方側に送出することができ、放熱効率を大幅に高めることができる。【００２１】  また、図３に示すように、複数の放熱フィン３は、金属板２の素材によって一体に起立形成されていて、各放熱フィン３間の流路３ａの底部の板厚ｔ１が金属板２の素材の板厚ｔ２よりも薄くなるよう小さく形成している。これは、後述する放熱フィン３の形成方法によって形成される。このように、複数の放熱フィン３が金属板２の素材によって一体に起立形成され、しかも、各放熱フィン３間の流路３ａの底部の板厚ｔ１が金属板２の素材の板厚ｔ２よりも小さく形成していることから、例えば電子部品等の熱源から生ずる熱が金属板２から放熱フィン３に素早く伝達されることによって、放熱効率を一層高めることができる。【００２２】  次に、図３、図４により、放熱フィンを有する放熱器の放熱フィン３の形成方法について説明する。放熱フィン３を形成するための放熱フィン形成装置は、移動方向の先端側に刃部１１ａが形成された掘り起こし工具１１と、掘り起こし工具１１を保持するとともに、金属板２の平面に対して所定の角度を有した状態で進退移動させる移動部１０と、金属板２を掘り起こすことにより起立形成される傾斜した板状の放熱フィン３を押圧するように、掘り起こし工具１１の前進側に離間して設けられた押圧部材１２とを備え、押圧部材１２は、掘り起こし工具１１を前進させて金属板２を掘り起こすことにより板状の放熱フィン３を起立形成した後、掘り起こし工具１１により次の放熱フィン３を起立形成するときに、掘り起こし工具１１とともに前進させて、前に起立形成された事前の傾斜した放熱フィン３に当接させて金属板３の平面からの起立角度を幅方向の左右で異ならせるように押圧するために、前端面１２ａが前進方向に対して所定の角度θ４傾斜させている。【００２３】  放熱フィン形成装置の移動部１０は、図示しない駆動装置に取り付けられていて、金属板２の平面に対して所定の角度を有した状態で進退移動する。この移動部１０の移動方向（図示右側方向）の先端側には、掘り起こし工具１１が取り付けられ、移動方向の先端側には刃部１１ａが形成されている。この刃部１１ａの幅は、図３に示すように、金属板２の幅よりも小さく設定されている。なお、刃部１１ａの幅は、放熱フィン３の幅に応じて設定される。【００２４】  掘り起こし工具１１の前進側には、押圧部材１２が離間して設けられている。この押圧部材１２は、金属またはプラスチックにより形成され、図示の実施例においてはＬ字状に屈曲形成して、図４に示すように、短辺側を揺動部１３の上面に添設するとともに、長辺側の内面を揺動部１３の側面に添設し、長辺側が常時は前端面１２ａが垂直になるようにビス５によって取り付けられている。そして、押圧部材１２の前端面１２ａは、前端面１２ａを前進方向に対して所定の角度θ傾斜させている。また、押圧部材１２は、掘り起こし工具１１の刃部１１ａの前進側に離間して設けられている。この押圧部材１２は、下端位置が放熱フィン３の高さ方向の２分の１から３分の２程度に当接するように設定されている。また、押圧部材１２の幅は掘り起こし工具１１の刃部１１ａの幅と同じにすることが望ましい。【００２５】  揺動部１３は、移動部１３の先端に設けられ、押圧部材１２が前進方向に所定の角度傾斜するように支軸１３ａを支点として揺動する。この揺動部１３は、常時は後端側を移動部１に当接させ、押圧部材１２が垂直になるようにしている。【００２６】  掘り起こし工具１１には、刃部１１ａから上面に傾斜した摺接面１１ｂが形成されている。この摺接面１１ｂは、放熱フィン３を掘り起こし形成する際に抵抗にならないように摩擦係数を低くしている。このように、摺接面１１ｂの摩擦を小さくすることにより、放熱フィン３を掘り起こし形成するときに、摺接面１１ｂの抵抗を受けることなく金属板２が摺接面１１ｂに沿って摺接するので、平坦な板状の放熱フィン３を起立形成することが可能となる。また、移動部１３及び掘り起こし工具１１の傾斜角度θは、後述する放熱フィン３の高さ、板厚、或いは、金属板２の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定されている。なお、上記掘り起こし工具１１の幅方向両側はほぼ直角に形成されているが、刃部１１ａが形成されている底面側の両側を底面に至るに従って幅狭となるテーパ���、或いは円弧状に形成しても良い。【００２７】  次に、図４を参照して、放熱器１の放熱フィン３の起立形成方法について説明する。放熱器１として使用される金属板２は、塑性加工が可能であり、しかも熱伝導率が良好な金属素材として、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅合金あるいはステンレス鋼等の素材により形成された、所定の板厚を有する素材が使用される。【００２８】  まず、図４（Ａ）に示すように、掘り起こし工具１１の刃部１１ａを金属板２の一端側よりも離間した一方面の所定位置に当接させた後、掘り起こし工具１１を移動部１０により所定の角度θとした矢示の方向で刃部１１ａが金属板２の所定の深さに達するまで前進移動させることにより、所定の高さを有する放熱フィン３が起立形成される。なお、図４（Ａ）は、放熱フィン３の形成工程の途中の状態であり、図示した放熱フィン３の右方には予め放熱フィン３が形成されているが省略している。【００２９】  その後、先に形成された放熱フィン３よりも上流側の掘り起こし代が得られる位置から掘り起こし工具１１の刃部１１ａを金属板２に当接させた後、傾斜角度を保ちながら所定の深さに達するまで前進移動させて次の放熱フィン３を形成する。このとき、掘り起こし工具１１と一体に前進移動するので、図５（Ａ）に示すように、まず、押圧部材１２の図示上方の一方側が先に形成された傾斜した放熱フィン３の先端に当接して矢示の方向に押圧する。押圧部材１２は、前端面１２ａを前進方向に対して所定の角度に傾斜しているので、押圧部材１２を進行させるに連れて、図５（Ｂ）に示すように、まず、放熱フィン３の一方側から押圧して起立角度を変化させ、さらに中央部を押圧して起立角度を変化させる。押圧部材１２は、放熱フィン３の高さ方向の上方に当接するように設定されているので、前進させるに従って、放熱フィン３の起立角度が拡大する。さらに、図５（Ｂ）に示すように、押圧部材１２を進行させると、押圧部材１２の図示下方の他方側は、前端面１２ａが放熱フィン３に接触するか或いは軽く押圧する程度の状態で停止する。この停止のタイミングは、次の放熱フィン３の起立形成が完了したされたときと同じである。【００３０】  このように、前端面１２ａを前進方向に対して所定の角度に所定の角度に傾斜させた押圧部材１２によって放熱フィン３を押圧することにより、放熱フィン３の一方側は、押圧部材１２の進行によって押圧距離が大きくなるので、金属板２の平面からからの起立角度が、前述したように、例えば１２０度の開角で形成される。そして、中央部では垂直の状態まで押圧され、放熱フィン３の他方側では、押圧部材１２の押圧距離が少ないために、起立角度が小さく形成される。放熱フィン３は、一方側から他方側に至るまで、傾斜した前端面１２ａによって連続して押圧されるので、図示のように、放熱フィン３の先端が押圧部材１２の前端面１２ａの傾斜角度とほぼ同じに傾斜し、放熱フィン３の基端は掘り起こし工具１１の刃部１１ａと同じ直角に形成されるので、放熱フィン３の先端が捻られた状態に形成される。【００３１】  このように、放熱フィン３を起立形成した後、掘り起こし工具１１を上流側に後退させるが、このとき押圧部材１２が放熱フィ���３に当たってしまう。そのため、押圧部材１２を退避させるようにしている。すなわち、押圧部材１２を取り付けた揺動部１３は、掘り起こし工具１１を後退させるときに、支軸１３ａを支点として、図４（Ｃ）に示すように、反時計方向に揺動させて、押圧部材１２の先端を放熱フィン３の先端に接しない位置まで持ち上げる。この状態で掘り起こし工具１１を後退させることができる。【００３２】  そして、掘り起こし工具１１の刃部１１ａを先に形成された放熱フィン３よりも上流側に後退させて次の放熱フィン３を起立するために金属板２に当接させた状態では、押圧部材１２は、図４（Ｄ）に示すように、垂直な状態に復帰させている。その後、図４（Ｅ）に示すように、再び掘り起こし工具１１の刃部１１ａを先に形成された放熱フィン３よりも上流側に後退させて、次の放熱フィン３の起立形成に移行する。【００３３】  以上のように、放熱フィン３の形成工程を行うことにより、図１、図２に示すような、金属板２から板状に形成された複数の放熱フィン３が各々離間させて起立形成され、各放熱フィン３は、金属板２の平面からの起立角度が、幅方向の左右で異なるように形成される。【００３４】  また、複数の放熱フィン３が、掘り起こし工具１１の刃部１１ａによって金属板２の素材を掘り起こすことにより一体に起立形成されことから、各放熱フィン３間の流路３ａの底部の板厚ｔ１が金属板２の素材の板厚ｔ２よりも小さく形成される。このため、例えば電子部品等の熱源から生ずる熱が金属板２から放熱フィン３に素早く伝達されることによって、放熱効率を高めることができる。【００３５】  上述した放熱フィン３の起立形成方法では、金属板２から所定の高さの放熱フィン３を形成した状態から、次の放熱フィン３を掘り起こし形成すると共に、前の放熱フィン３の起立角度を変える工程を説明したが、平坦な金属板２の面から放熱フィン３を形成することも可能であり、その概要を説明する。前述した掘り起こし工具１１の刃部１１ａを金属板２の一端側よりも離間した一方面の所定位置に当接させた後、掘り起こし工具１１を移動部１０により所定の角度θとした方向で刃部１１ａを金属板２の一方面に食い込ませることにより、高さが低く肉薄な小形フィンを起立形成する。次いで、掘り起こし工具１１を前進移動し、刃部１１ａを上流側の掘り起こし代が得られる位置に当接させ、先の小形フィンを起立形成したときよりも深く食い込ませることにより、先の小形フィンよりも高い次の小形フィンを起立形成する。その後、順次掘り起こし工具１１を深く食い込ませながら、先に起立形成した小形フィンの起立形成を繰り返し、刃部１１ａが所定の深さに達した時点で終了させる。これにより、所定の高さの放熱フィン３が形成される。なお、小形フィンの高さが前述した押圧部材１２の前端面１２ａに当接するまで大きくなった以後は、小形フィンであっても前述したように、金属板２の平面からの起立角度を幅方向の左右で異なるように形成する。【００３６】  図６〜図９は、本発明による放熱フィンを有する放熱器の応用例を示し、図６、図７は、放熱フィンを内方に形成した筒状の放熱器を示し、図８、図９は、放熱フィンを外方に形成した筒状の放熱器を示している。前���したように、複数の放熱フィン３が、掘り起こし工具１１の刃部１１ａによって金属板２の素材を掘り起こすことにより一体に起立形成されことから、各放熱フィン３間の流路３ａの底部の板厚ｔ１が金属板２の素材の板厚ｔ２よりも小さく形成される。このため、流路３ａの底部は容易に屈曲可能な状態となっている。前述した放熱フィン３を有する放熱器を全体として所定の長さのフープ状に形成し、各流路３ａの底部を屈曲することにより、筒状の放熱器を形成することができる。【００３７】  図６、図７に示す放熱器２０は、放熱フィン３が内方になるように屈曲形成した例である。この筒状の放熱器２０の一方側開口から、冷却用の気体や液体からなる冷却媒体Ｆを流通させると、冷却媒体Ｆは、各放熱フィン３の間の流路３ａを通過する際に、図６に示す矢示のように、旋回しながら他方側から放出される。この結果、放熱フィン３から放熱される熱を十分に他方側に送出することができ、放熱効率を大幅に高めることができる。【００３８】  図８、図９に示す放熱器３０は、放熱フィン３が外方になるように屈曲形成した例である。この筒状の放熱器３０は、内方に放熱したい発熱体を挿入し、外方の周囲の一方側から冷却用の気体や液体からなる冷却媒体Ｆを流通させる。冷却媒体Ｆは、各放熱フィン３の間の流路３ａを通過する際に、図８に示す矢示のように、旋回しながら他方側から流出される。この結果、放熱フィン３から放熱される熱を十分に他方側に送出することができるので、放熱効率を大幅に高めることができる。なお、図示した放熱器２０、放熱器３０は円筒状に屈曲形成しているが、三角形、四角形等の多角形に形成しても良い。【００３９】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、金属板として、板状の熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属素材の他に、加工が施された或いは後加工が施される、例えば、上記金属素材をコアとするプリント配線基板、発光素子等の発熱を放熱するために金属製保持部材、放熱機能を必要とする筐体等の一部に放熱フィンを形成するようにしても良い。また、前述した実施例においては、複数の放熱フィンを金属板の一端に対して平行に形成したが、所定の角度で形成するようにしても良い。さらに、複数のフィン群を形成するとき、第１のフィン群と第２のフィン群を互いに直行させる等、形成角度を適宜に異ならせて形成しても良い。
【符号の説明】
【００４０】１    放熱器
２    金属板
３    放熱フィン
３ａ  流路
１０  移動部
１１  掘り起こし工具
１２  押圧部材
【図１】
2019102775.tif 000003
【図２】
2019102775.tif 000004
【図３】
2019102775.tif 000005
【図４】
2019102775.tif 000006
【図５】
2019102775.tif 000007
【図６】
2019102775.tif 000008
【図７】
2019102775.tif 000009
【図８】
2019102775.tif 000010
【図９】
2019102775.tif 000011