(57)【要約】【課題】複数のヒートシンクを着脱自在に密着連結させることにより、ヒートシンク相互間の伝熱を良好にするとともに、電子機器の専有面積を最小限にし、さらに電子機器の交換を容易にする。【解決手段】金属体の両端部に位置する放熱フィン３の一端面側に一方向を向く第１嵌合溝４を設けて、該第１嵌合溝の一側面を形成する側壁を第１突条部４ａに構成するとともに、放熱フィンの他端面側に逆方向を向く第２嵌合溝を設けて、第２嵌合溝の一側面を形成する側壁を第２突条部４ｂに構成し、一つのヒートシンクの右側に隣接するヒートシンクの第２嵌合溝に第１突条部４ａを着脱自在に嵌合させるとともに、ヒートシンクの左側に隣接するヒートシンクの第１嵌合溝に第２突条部４ｂを着脱自在に嵌合させることにより複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属体から放熱フィンを突出するヒートシンクを複数並べて、前記放熱フィンの端面同士を突き合せた状態で、前記複数のヒートシンクを相互に着脱自在に密着させて熱的結合させたことを特徴とする電子機器の放熱構造。
【請求項２】
前記金属体の両端部に位置する放熱フィンの一端面側に一方向を向く第１嵌合溝を設けて、該第１嵌合溝の一側面を形成する側壁を第１突条部に構成するとともに、前記放熱フィンの他端面側に逆方向を向く第２嵌合溝を設けて、該第２嵌合溝の一側面を形成する側壁を第２突条部に構成し、一つのヒートシンクの一方の側に隣接するヒートシンクの前記第２嵌合溝に前記第１突条部を着脱自在に嵌合させるとともに、前記ヒートシンクの他方の側に隣接するヒートシンクの前記第１嵌合溝に前記第２突条部を着脱自在に嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
【請求項３】
前記金属体の端部に位置する放熱フィンを結合板に嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを結合板を介して熱的に結合させる電子機器の放熱構造であって、前記放熱フィンと前記結合板とのどちらか一方に凹部を、他方に前記凹部に着脱自在に嵌合可能な凸部を、それぞれ形成することにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
【請求項４】
前記金属体の端部に位置する放熱フィンに嵌合溝部を形成し、隣接する一対の放熱フィンの前記嵌合溝部に共通の取付具を着脱自在に嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
【請求項５】
前記金属体の端部に位置する放熱フィンに取付板を取り付けて、該取付板の一側に割溝を形成するとともに他側に嵌合部を形成し、隣接するヒートシンク間で前記嵌合部を前記割溝へ嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
【請求項６】
前記金属体の端部に位置する放熱フィン同士を連結部を介してねじで連結することにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させたことを特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
【請求項７】
前記金属体の端部に位置する放熱フィンに摺動溝を形成して、該摺動溝に金具を摺動自在に嵌合するとともに、該金具にフックを形成して、該フックをヒートシンク支持用の支持レールに着脱自在に係合させたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子機器の放熱構造。
【請求項８】
前記金属体の端部に位置する放熱フィンに、リレー本体に組み込まれた半導体素子を熱的に結合させたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のソリッドステートリレー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱素子が組み込まれた電子機器の放熱に使用される電子機器の放熱構造とそれを用いたソリッドステートリレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発熱素子は通電されると発熱・温上し、ある一定以上の温度になるとジャンクション破壊（＝故障）を起こしてしまう。そこで、発熱素子から発熱する熱を大気中に放散し、発熱素子の温度上昇をジャンクション破壊が生じない範囲内に抑制するためにヒートシンクが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１９７２８号公報
【０００４】
ヒートシンクは、通常、熱伝導率が高いＣｕやＡｌなどの金属を素材としており、特に加工性の観点からＡｌが多く使用されている。図１８はヒートシンクｈの典型例を示すもので、一般に大気中への放熱性を上げるために放熱フィンｆが形成されている。
【０００５】
発熱素子を備えた電子機器は、一般に上記のようなヒートシンクｈを備えており、ヒートシンクｈの一端に位置する放熱フィンｆに発熱素子が熱的に結合されている。このような電子機器を複数並べて使用する場合には、図１９に示すように、ヒートシンクｈ相互はできるだけ間隔をあけないように配列される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにヒートシンク同士をできるだけ近接させて配列する場合においても、図２０に示すように各々のヒートシンク間に隙間が発生してその間に空気層が形成されることが避けられず、言い換えれば、ヒートシンク相互は完全に密着していないため熱的に結合しておらず、従って隣接するヒートシンク相互間での伝熱は悪いものとなっている。
【０００７】
このため、両側のヒートシンクに挟まれて大気中への放熱が遮られた中央に位置するヒートシンクは、両側のヒートシンクへの伝熱もほとんど行われないため、大気中への放熱が良好に行われる両側のヒートシンクに比べて半導体素子の温度上昇が大きくなってしまう。
【０００８】
そこで従来では、中央に位置するヒートシンクが十分に熱を発散できるように両側に位置するヒートシンクとの間隔を十分に大きくするか、あるいは放熱能力を向上させるためにヒートシンク自体を大きくするなどの対策が採られていた。
【０００９】
しかし、放熱能力が確保されるように、ヒートシンク同士の間隔を十分に大きく設定した場合、次のような問題が生ずる。
▲１▼例えば、ソリッドステートリレー等の半導体素子を用いた電子機器の専有面積が非常に大きくなる。
▲２▼電子機器間の間隔が設置者によって区々となるため、間隔が不安定となって放熱能力の保証が困難となる。また、ヒートシンクを大きくする場合にはコストアップが避けられない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、高い放熱能力を維持しつつ、電子機器の距離間隔が一定で、かつ電子機器の専有面積を最小限にすることができるとともに、電子機器の着脱が容易で、かつコスト低減が図れる電子機器の放熱構造とそれを用いたソリッドステートリレーを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、金属体から放熱フィンを突出するヒートシンクを複数並べて、前記放熱フィンの端面同士を突き合せた状態で、前記複数のヒートシンクを相互に着脱自在に密着させて熱的結合させている。
【００１２】
従って、本発明は、ヒートシンクを密着させて熱的結合させたので、発熱素子からの熱が隣接するヒートシンクに良好に伝熱されることになり、よって各ヒートシンクの温度上昇が均一化されて複数のヒートシンクはあたかも１つのヒートシンクを形成するかのように構成されるため、ヒートシンクを複数並べて使用する場合でも、単一のヒートシンクと同等の放熱能力が維持される。また、ヒートシンクは密着されているため、ヒートシンクの専有面積を最小限にすることができるとともに、ヒートシンク相互間の距離間隔を常に一定にすることができる。さらに、ヒートシンク相互は着脱自在であるから、ヒートシンクの交換取付けが容易に行える。
【００１３】
また、本発明は、前記金属体の両端部に位置する放熱フィンの一端面側に一方向を向く第１嵌合溝を設けて、該第１嵌合溝の一側面を形成する側壁を第１突条部に構成するとともに、前記放熱フィンの他端面側に逆方向を向く第２嵌合溝を設けて、該第２嵌合溝の一側面を形成する側壁を第２突条部に構成し、一つのヒートシンクの一方の側に隣接するヒートシンクの前記第２嵌合溝に前記第１突条部を着脱自在に嵌合させるとともに、前記ヒートシンクの他方の側に隣接するヒートシンクの前記第１嵌合溝に前記第２突条部を着脱自在に嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させることが考えられる。
【００１４】
従って、本発明は、ヒートシンク相互を嵌合溝と突条部とで結合させるため、ヒートシンク相互の交換取付けがより一層容易に行える。
【００１５】
さらにまた、本発明は、前記金属体の端部に位置する放熱フィンを結合板に嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを結合板を介して熱的に結合させる電子機器の放熱構造であって、前記放熱フィンと前記結合板とのどちらか一方に凹部を、他方に前記凹部に着脱自在に嵌合可能な凸部を、それぞれ形成することにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させることが考えられる。
【００１６】
さらにまた、本発明は、前記金属体の端部に位置する放熱フィンに嵌合溝部を形成し、隣接する一対の放熱フィンの前記嵌合溝部に共通の取付具を着脱自在に嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させることが考えられる。
【００１７】
さらにまた、本発明は、前記金属体の端部に位置する放熱フィンに取付板を取り付けて、該取付板の一側に割溝を形成するとともに他側に嵌合部を形成し、隣接するヒートシンク間で前記嵌合部を前記割溝へ嵌合させることにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させることが考えられる。
【００１８】
さらにまた、本発明は、前記金属体の端部に位置する放熱フィン同士を連結部を介してねじで連結することにより前記複数のヒートシンクを着脱自在に熱的結合させることが考えられる。
【００１９】
さらにまた、本発明は、前記金属体の端部に位置する放熱フィンに摺動溝を形成して、該摺動溝に金具を摺動自在に嵌合するとともに、該金具にフックを形成して、該フックをヒートシンク支持用の支持レールに着脱自在に係合させることが考えられる。
【００２０】
従って、本発明は、ヒートシンクが支持レールに取り付けられている場合でも、ヒートシンクの交換が容易に行える。
【００２１】
さらにまた、本発明は、前記金属体の端部に位置する放熱フィンに、リレー本体に組み込まれた半導体素子を熱的に結合させることが考えられる。
【００２２】
従って、本発明は、ヒートシンクが相互に密着されているため、電子機器の占有面積を最小限にすることができ、また電子機器相互の間隔を常に一定にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るヒートシンクの実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１および図２は第１の実施形態を示す。
【００２５】
図１は単体のヒートシンク１を示すもので、ヒートシンク１は、金属板体２の両側面から複数の放熱フィン３を突出しており、金属板体２の両端に位置する放熱フィンはベース３ａを構成している。それぞれのベース３ａの両端面側には両端開口の第１および第２嵌合溝４が形成されていて、図面において右側に位置する第１嵌合溝４は図面において上向きに形成され、左側に位置する他方の第２嵌合溝４は下向きに形成されている。そして、図面において右側に位置する第１嵌合溝４の側壁を第１突条部４ａに構成するとともに、図面において左側に位置する第２嵌合溝４ｂの側壁を第２突条部４ｂに構成する。
【００２６】
図２は図１に示すヒートシンク１を複数、例えば３つ結合させたもので、相隣れる一対のヒートシンク１の放熱フィン３の端面を突き合わせるとともに、中央に位置するヒートシンク１のベース３ａに形成された第１突条部４ａが右側に位置するヒートシンク１の第２嵌合溝４に着脱自在に嵌合され、また第２突条部４ｂが左側に位置するヒートシンク１の第１嵌合溝４に着脱自在に嵌合されている。
【００２７】
相隣の一対のヒートシンク１の嵌合溝と突条部とを嵌合させるには、上向きの嵌合溝と下向きの嵌合溝との前後方向における端面同士を突き合わせた後、一方のヒートシンク１を他方のヒートシンクに沿うように嵌合溝の長手方向沿いに前後方向に摺動させればよい。
【００２８】
なお、各放熱フィン３および嵌合溝４のそれぞれの突合せ面は、熱的結合を良好にするため鏡面加工仕上げやシリコングリース塗布をすることが好ましい。この鏡面加工仕上げやシリコングリース塗布は後述する実施形態においても実行するのが望ましい。また、それぞれのヒートシンク１のベース３ａの一方には半導体素子５が配置される。
【００２９】
次に作用について説明する。
【００３０】
半導体素子５に電流が通電されると、半導体素子５が発熱して温上する。この熱はヒートシンク１に伝導され、両側に位置するヒートシンク１は放熱フィン３を介して大気中に熱を放散する。一方、中央に位置するヒートシンク１は、両側にヒートシンク１が位置するため大気中への放熱は遮られるが、嵌合溝と突条部との嵌合により両側に位置するヒートシンク１に密着されて熱的に結合されているため、両側のヒートシンク１への熱伝導が良好に行われ、したがって、ヒートシンク相互間に温度差が生じない。
【００３１】
なお、半導体素子５の温上によりヒートシンク１も昇温して膨張するため、放熱フィン３の突合せ面および嵌合溝４の嵌合面は圧接状態となり隙間が生じる余地はない。
【００３２】
図３はヒートシンク１にソリッドステート等の電子機器６が搭載された状態を示すもので、電子機器６の交換等のために隣接する一方のヒートシンク１を他方から取り外すには、一方のヒートシンク４を嵌合溝４の長手方向沿いに引っ張り出せばよい。
【００３３】
図４は第２実施形態を示す。第２実施形態では、ヒートシンク１のベース３ａの一方に凹部を形成するとともに、別途用意した結合板７にヒートシンク１と同数の凸部８を形成して、ヒートシンク１の凹部を凸部８に着脱自在に嵌合させることによりヒートシンク１同士を熱的に結合させる。その際、隣接する一対のヒートシンク１の放熱フィン３の端面相互を突き合せる。
【００３４】
図５は第３実施形態を示す。第２実施形態では、ヒートシンク１のベース３ａの一方に凹部を、また結合板７に凸部８を、それぞれ形成したが、第３実施形態では、ヒートシンク１のベース３ａの一方に凸部を、結合板７に凹部９を、それぞれ形成して、凸部を凹部９に着脱自在に嵌合させることによりヒートシンク１同士を熱的に結合させる。
【００３５】
図６は第４実施形態を示す。本実施形態では、ヒートシンク１のベース３ａの一方の左右両端面側に両端開口の長溝部１０を形成し、かつ隣接する一対のヒートシンク１の放熱フィン３の端面相互を突き合せた状態で、横断面下向きコ字形状の取付具１１を隣接する一対の長溝部１０に着脱自在に嵌合させることによりヒートシンク１同士を熱的に結合させる。
【００３６】
図７は第５実施形態を示す。第４実施形態では、ベース３ａの長手方向の全長にわたって長溝部１０を設け、かつ長溝部１０と同一長さの取付具を使用するが、本実施形態では、溝部を長さが短い短溝部１０ａで構成する。そして、この短溝部１１をベース３ａの前後両端部に設けるとともに、短溝部１０ａの一端をベース３ａの端面に開口させる。
【００３７】
また、取付具としては楕円形状のリングを半割にしたＵ字形状の取付具１２を用い、この取付具１２を短溝部１０ａに着脱自在に嵌合させることによりヒートシンク１同士を熱的に結合させる。
【００３８】
図８および図９は第６実施形態を示す。本実施形態では、ヒートシンク１のベース３ａの一方に両端開口の摺動用溝１３を形成するとともに、この摺動用溝１３の両端部に取付板１４を取り付けて、その先端部をベース３ａから外方へ突出させ、かつこの突出部の一側に先端面を閉塞させた割溝１５を、他側に嵌合板部１６を、それぞれ形成する。隣接する一対のヒートシンク１は嵌合板部１６を割溝１５に着脱自在に嵌合させることにより熱的に結合される。
【００３９】
さらに摺動用溝１３の両端部に金具１７を摺動自在に嵌合させ、かつ両金具１７の内端から内方へフック１８を突出させる。このフック１８はヒートシンク１が取り付けられるレール１９に着脱自在に嵌合させるためのものである。
【００４０】
隣接する一対のヒートシンク１のうち一方を取り外すには、まず両金具１７を外方へ摺動させてレール１９からフック１８を離脱させた後、一方のヒートシンク１を図面において上方へ持ち上げることにより嵌合板部１６を割溝１５から離脱させればよい。
【００４１】
図１０および図１１は第７実施形態を示す。本実施形態では、金具１７から連結板２０を立設してその先端部をＬ字状に折曲するとともに、このＬ字状部の先端部を上面視コ字状に形成して挟持部２１に形成し、さらにヒートシンク１のベース板３ａの他方を箱形に形成して、隣接する一対の箱形部の一対の側壁を挟持部２１で挟持させることによりヒートシンク１の一方のベース３ａだけでなく、他方のベース３ａも隣接するヒートシンク１に固定させることが可能になる。
【００４２】
図１２は第８実施形態を示す。本実施形態ではヒートシンク１のベース３ａの一方の両端面側を、図面において上方に折曲して連結部２２に形成し、かつ隣接する連結部２２を接触させた状態でボルト・ナット２３で締結することにより隣接するヒートシンク１を熱的に結合させる。
【００４３】
図１３は第９実施形態を示す。本実施形態では隣接する一対のヒートシンク１のベース３ａの一方の端面を互いに突き合せた状態で、隣接する一対のベース３ａの境界部に固定板２４を載置し、この固定板２４とベース３ａとをボルト・ナット２３で締結することにより隣接するヒートシンク１を熱的に結合させる。
【００４４】
図１４は第１０実施形態を示す。本実施形態では図１３で示す固定板２４を載置するベース３ａ部分に凹部を形成して、この凹部に固定板２５を嵌合させて、この固定板２５とベース３ａとをボルト・ナット２３で締結することにより隣接するヒートシンク１を熱的に結合させる。
【００４５】
図１５は第１１実施形態を示す。本実施形態では図１４で示す凹部を同図よりも大きく形成し、この凹部に固定板２６を載置して、この固定板２６とベース３ａとをボルト・ナット２３で締結することにより隣接するヒートシンク１を熱的に結合させる。
【００４６】
図１６は第１２実施形態を示す。本実施形態では図１３で示す各ベース３ａの凹部を連結させて段部に形成し、この段部に固定板２７を載置して、この固定板２７とベース３ａとをボルト・ナット２３で締結することにより隣接するヒートシンク１を熱的に結合させる。
【００４７】
図１７は第１３実施形．態を示す。本実施形態ではヒートシンク１のベース３ａの他方に支持板２８を取り付けて先端部をベース板３ａから外方に突出させるとともに、隣接する一対の突出部２９にコ字状板３０を嵌合させ、このコ字状板５と突出部２９とをボルト・ナット２３で締結することにより隣接するヒートシンク１を熱的に結合させる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、ヒートシンクを密着させて熱的結合させたので、発熱素子からの熱が隣接するヒートシンクに良好に伝熱されることになり、よって各ヒートシンクの温度上昇が均一化されて複数のヒートシンクはあたかも１つのヒートシンクを形成するかのように構成されるため、ヒートシンクを複数並べて使用する場合でも、単一のヒートシンクと同等の放熱能力が維持される。また、ヒートシンクは密着されているため、ヒートシンクの専有面積を最小限にすることができるとともに、ヒートシンク相互間の距離間隔を常に一定にすることができる。さらに、ヒートシンク相互は着脱自在であるから、ヒートシンクの交換取付けが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートシンクの斜視図である。
【図２】同じく、ヒートシンクを複数連結した状態を示す斜視図である。
【図３】同じく、図１のヒートシンクに電子機器を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態を示す斜視図である。
【図５】第３実施形態を示す斜視図である。
【図６】第４実施形態を示す斜視図である。
【図７】第５実施形態を示す斜視図である。
【図８】第６実施形態を示す斜視図である。
【図９】第６実施形態を示すもので、図８を裏面から見た斜視図である。
【図１０】第７実施形態を示す斜視図である。
【図１１】第７実施形態を示すもので、ヒートシンクを取り外した状態を示す斜視図である。
【図１２】第８実施形態を示す斜視図である。
【図１３】第９実施形態を示す斜視図である。
【図１４】第１０実施形態を示す斜視図である。
【図１５】第１３実施形態を示す斜視図である。
【図１６】第１１実施形態を示す斜視図である。
【図１７】第１２実施形態を示す斜視図である。
【図１８】従来のヒートシンクを示す斜視図である。
【図１９】図１８のヒートシンクを複数連結した状態を示す斜視図である。
【図２０】図１９のＡ部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１  ヒートシンク
３  放熱フィン
４  嵌合溝
【図１】
2004158757.tif 000003
【図２】
2004158757.tif 000004
【図３】
2004158757.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004158757.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004158757.tif 000018
【図１７】
2004158757.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004158757.tif 000021
【図２０】
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