(57)【要約】【課題】強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる放熱器を提供する。【解決手段】放熱器１が、ＸＹ平面に沿った広い面を有する板状の放熱器本体１０に対して多数の柱状の放熱体１１が凸設されて構成される。そして、各放熱体１１が、２辺によって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が冷媒流動方向の上流側に相当する＋Ｘ方向を指向する断面を有する。また、各放熱体１１の延設方向が冷媒流動方向に相当する−Ｘ方向に向けて傾斜している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、
放熱器本体と、
前記放熱器本体に対して凸設された放熱体と、
を備え、
前記放熱体が、２辺によって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が前記流動方向の上流側に相当する所定方向を指向する断面を有することを特徴とする放熱器。
【請求項２】
冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、
放熱器本体と、
前記放熱器本体に対して凸設された棒状の放熱体と、
を備え、
前記放熱体が、前記流動方向に相当する第１の方向に沿った長さが当該第１の方向に直交する長さよりも長い断面を有することを特徴とする放熱器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の放熱器であって、
前記放熱体が、前記流動方向に相当する第１の方向に直交する第２の方向に沿った幅が前記流動方向の上流側に相当する側で最小となる断面を有することを特徴とする放熱器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放熱器であって、
前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第１の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする放熱器。
【請求項５】
冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、
放熱器本体と、
前記放熱器本体に対して凸設された放熱体と、
を備え、
前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第１の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする放熱器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の放熱器であって、
前記放熱体が、前記流動方向の下流側に相当する側で凹部を有することを特徴とする放熱器。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の放熱器であって、
前記放熱体が、前記放熱器本体に対して多数凸設されることを特徴とする放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子回路等から放熱するための放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体を用いた回路等で構成される装置では、回路から発生する熱による悪影響を抑制するために、放熱部品としてのヒートシンクが多用されている。
【０００３】
このヒートシンクは、表面積（すなわち放熱面積）を増加させて効率良く放熱させるために、多くの場合、円柱や四角柱等の細い柱状の多数の部材（ピン）が、平面板に対して垂直に立設された構造を有する。
【０００４】
そして、冷媒（気体や流体）が流れる方向によらず放熱効果をほぼ等しく得るために、ヒートシンクに立設されるピンは、その断面が円や正方形等となるように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、各種ファン等によって冷媒を強制的に流動させる場合には、ピンが冷媒の流れの抵抗となる。そして、ファンのモーター等の出力が大きければ大きい程、強制的な冷媒の流動の度合いが大きくなるため、ヒートシンクによる放熱度合い（例えば、単位時間あたりの放熱量）が大きくなる。つまり、ヒートシンクによる放熱度合いとファンのモーター等の出力とがトレードオフの関係を有している。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる放熱器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、放熱器本体と、前記放熱器本体に対して凸設された放熱体とを備え、前記放熱体が、２辺によって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が前記流動方向の上流側に相当する所定方向を指向する断面を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、放熱器本体と、前記放熱器本体に対して凸設された棒状の放熱体とを備え、前記放熱体が、前記流動方向に相当する第１の方向に沿った長さが当該第１の方向に直交する長さよりも長い断面を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の放熱器であって、前記放熱体が、前記流動方向に相当する第１の方向に直交する第２の方向に沿った幅が前記流動方向の上流側に相当する側で最小となる断面を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の放熱器であって、前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第１の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、冷媒を強制的に所定の流動方向に流動させる環境で使用される放熱器であって、放熱器本体と、前記放熱器本体に対して凸設された放熱体とを備え、前記放熱体が、当該放熱体の延設方向が前記流動方向に相当する第１の方向に向けて傾斜状となるように、前記放熱器本体に対して凸設されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の放熱器であって、前記放熱体が、前記流動方向の下流側に相当する側で凹部を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の放熱器であって、前記放熱体が、前記放熱器本体に対して多数凸設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、放熱体が、２辺によって鋭角部を形成し当該鋭角部が冷媒の流動方向の上流側に相当する方向を指向する断面を有することで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明によれば、放熱体が、冷媒の流動方向に沿った長さが冷媒の流動方向に直交する方向に沿った長さよりも長い断面を有することで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明によれば、冷媒の流動方向に相当する方向に直交する幅が冷媒の流動方向の上流側に相当する側で最小となる断面を有することで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
【００１７】
また、請求項４又は請求項５に記載の発明によれば、放熱体の延設方向が冷媒の流通方向に相当する方向に向けて傾斜状となるように放熱体が凸設されることで、冷媒の流れに対する放熱体の抵抗を低減することができ、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明によれば、放熱体が、冷媒の流動方向の下流側に相当する側で凹部を有することで、放熱器の軽量化に資することができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明に係る多数の放熱体が放熱器本体に対して凸設されることで、多数の放熱体の間隙で冷媒が滞留し難くなり、放熱器に対して送られてくる冷媒が円滑に流れるため、強制的に冷媒を流動させる場合に、効率良く放熱させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係る放熱器１及び周辺構成の概要を示す図であり、図２は放熱器１の外観構成を示す斜視図である。図１及び図１以降の図では、方位関係を明確にするためにＸ，Ｙ，Ｚの直交する三軸を付しており、必要に応じて、冷媒（気体や液体等）の流れる方向（以下、「冷媒流動方向」とも称する）を実線矢印で示す。
【００２２】
図１及び図２に示すように、放熱器１は、例えば全体がアルミニウム系金属等の熱伝導性に優れた材料で形成され、下面（−Ｚ方向の面）が略平坦に形成されて半導体回路等の回路２を設置するための面（以下、「回路設置面」とも称する）１５として形成されている。そして、放熱器１は、ＸＹ平面に沿った広い面を有する板状の放熱器本体１０と、その放熱器本体１０に対して凸設される多数の柱状（棒状）の放熱体（「ピン」とも称する）１１とを備えて構成される。
【００２３】
また、図１に示すように、放熱器１は、冷却ファン３等によって、空気等の気体によって構成される冷媒がＸ方向から放熱器１に対して強制的に流される場合を想定して形成されている。つまり、放熱器１は、冷却ファン３等の駆動力によって冷媒が強制的に所定の冷媒流動方向に沿って流動する環境で使用される放熱器として構成される。
【００２４】
各放熱体１１は、ＸＹ平面に沿った断面が二等辺三角形である三角柱状の形状を有し、延設方向が冷媒流動方向に相当する−Ｘ方向に向けて傾斜している。つまり、柱状の多数の放熱体１１が、各先端部が−Ｘ方向に倒れる方向に傾斜された状態でそれぞれ放熱器本体１０に対して凸設されている。このように、冷媒流動方向に対して傾けられて放熱体１１が凸設された構造により、放熱器１に向けて＋Ｘ方向から流れてくる冷媒の流れに対する放熱体１１の抵抗を低減することができる。
【００２５】
なお、例えば、多数の放熱体１１は、それぞれ同一の形状を有し、さらに、各放熱体１１におけるＸＹ平面に沿った断面の形状が、Ｚ軸方向の位置に拘わらず一定となっている。以下、多数の放熱体１１が上述したような形状を有するものと仮定して説明する。
【００２６】
図３は冷媒流動方向に沿ったＸＹ平面に係る放熱体１１の断面１１ＣＳを示す図である。断面１１ＣＳは、例えば、３辺Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃによって形成される二等辺三角形の形状を有し、２辺Ｌａ，Ｌｂの長さが等しく、２辺Ｌａ，Ｌｂによって鋭角が成されている。そして、２辺Ｌａ，Ｌｂによって成される鋭角の部分（以下、「鋭角部」とも称する）Ｅｄが、冷媒の上流側に相当するＸ方向を指向するように構成されている。換言すれば、放熱体１１は、鋭角を成す２面が冷媒流動方向の上流側に曝されるように構成される。
【００２７】
また、別の観点から言えば、冷媒流動方向に相当する−Ｘ方向に直交するＹ方向に沿った幅が、−Ｘ方向から＋Ｘ方向へと徐々に小さくなり、冷媒流動方向の上流側に相当する側（最も＋Ｘ方向に位置する端部）において最小となるように断面１１ＣＳが構成されている。言い換えれば、冷媒流動方向に相当する−Ｘ方向及び当該放熱体１１の延設方向（ここでは、軸方向）に直交する方向に沿った幅が冷媒流動方向の上流側に相当する側において最小となるように放熱体１１が構成されている。
【００２８】
さらに、放熱体１１の延設方向に垂直な断面における形状について言えば、２辺によって成された鋭角の部分が冷媒流動方向の上流側に相当する側に来ており、当該放熱体１１の延設方向に直交する幅が冷媒流動方向の上流側に相当する側において最小となっている。そして、ここでは、ＸＹ平面上のあらゆる方向から冷媒を流した場合における冷媒の流れに対する放熱体１１の表面の抵抗のうち、＋Ｘ方向から冷媒を流した場合における冷媒の流れに対する放熱体１１の表面の抵抗が最も小さくなるように放熱体１１の形状が設定されている。
【００２９】
このような形状を放熱体１１が有することにより、図３に示すように、＋Ｘ方向から流れてきた冷媒（実線矢印ＡＲ１）が、放熱体１１の表面で大きな抵抗を受けることなく円滑に流動することが可能である（破線矢印ＡＲ２）。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る放熱器１では、放熱体１１が、２辺Ｌａ，Ｌｂによって鋭角部を形成するとともに当該鋭角部が冷媒流動方向の上流側に相当する＋Ｘ方向を指向する断面１１ＣＳを有する。また、放熱体１１の断面１１ＣＳの＋Ｙ方向に沿った幅が、冷媒流動方向の上流側に向かって徐々に小さくなって、端部において最小となっている。その結果、冷媒の流れに対する放熱体１１の抵抗を低減することができるため、放熱器１に対して送られてくる冷媒が多数の放熱体１１の間隙で滞留し難くなり、円滑に放熱器１の放熱体１１の間隙を素早くすり抜けて流れることができる。
【００３１】
また、延設方向が冷媒流動方向に傾斜された状態で多数の放熱体１１が放熱器本体１０に対して凸設されている。その結果、冷媒の流れに対する放熱体１１の抵抗を低減することができるため、放熱器１に向けて＋Ｘ方向から流れてくる冷媒が多数の放熱体１１の間隙で滞留し難くなり、円滑に放熱体１１の間隙を流動する。
【００３２】
このように、円滑な冷媒の流動が実現すれば、冷却ファン３等の冷媒を強制的に流動させるための装置（以下、「強制流動装置」とも称する）の能力（冷媒を流動させるための駆動力）が同じであっても、放熱体１１の間隙を流動する冷媒の流速を高めることができるため、結果的に冷却能力を高めることができる。
【００３３】
また、強制流動装置の能力（冷媒を流動させるための駆動力）が低くとも従来の放熱器を用いた場合と同様な冷却効果を得ることができるため、冷媒を強制的に流動させるための消費エネルギーの低減を図ることもできる。また、強制流動装置の能力自体を低下させても従来の放熱器を用いた場合と同様な冷却効果を得ることができるため、強制流動装置の小型軽量化等にも資することができる。
【００３４】
したがって、放熱器１に対して設置される回路２から生じる熱を、冷却能力面及びエネルギー的な面から見て、効率良く放熱させることができる。
【００３５】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００３６】
◎例えば、上述した実施形態では、放熱体１１のＸＹ平面に沿った断面１１ＣＳが二等辺三角形となるように構成されたが、これに限られるものではなく、例えば、放熱体１１のＸＹ平面に沿った断面が、図４に示すように、冷媒流動方向に相当する＋Ｘ方向が長軸の方向となる楕円形状となるようなものであっても良い。このように、冷媒流動方向に相当する＋Ｘ方向に沿った長さＬｘが＋Ｙ方向に沿った長さＬｙよりも長くなるような断面を放熱体１１が有することにより、冷媒の流れに対する放熱体１１の抵抗を低減させることができる。すなわち、放熱器１に対して設置される回路２から生じる熱を効率良く放熱させることができる。
【００３７】
なお、放熱体１１の断面１１ＣＳが図４に示すような形状をとった場合においても、上述した実施形態と同様に、断面１１ＣＳは、冷媒流動方向に相当する−Ｘ方向に直交するＹ方向に沿った幅が冷媒流動方向の上流側に相当する側において最小となる。
【００３８】
◎また、上述した実施形態では、放熱体１１は延設方向が傾斜された三角柱で形成されたがこれに限られるものではなく、例えば、放熱体１１が、冷媒流動方向の下流側に対応する側に窪んだ形状、すなわち凹部を有するようにしても良い。例えば、図３に示すような断面１１ＣＳを有する放熱体１１に凹部１１ｂを付加した場合には、放熱体１１のＸＹ平面に沿った断面形状は、図５に示すようなものとなる。また、図４に示すような断面１１ＣＳを有する放熱体１１に凹部１１ｃを付加した場合には、放熱体１１のＸＹ平面に沿った断面形状は、図６に示すようなものとなる。つまり、放熱体１１のＸＹ平面に沿った断面１１ＣＳが冷媒流動方向の下流側に対応する側（−Ｘ方向の側）に凹んだ部分を有するようにしても良い。このような構成としても、上述した実施形態と同様に冷媒の流れに対する放熱体１１の抵抗を低減させることが可能であり、さらに、放熱体１１の容積の低減によって放熱器１の軽量化に資することができる。その結果、放熱効率の向上と、放熱器１が取り付けられる各種機器の軽量化とに寄与することができる。
【００３９】
◎また、上述した実施形態では、多数の放熱体１１がそれぞれ同一の形状を有したが、これに限られず、例えば、延設方向の長さが相互に異なっても良い。
【００４０】
◎また、上述した実施形態では、冷媒は、空気等の気体によって構成されたが、これに限られるものではなく、例えば、空気以外の各種気体や、各種液体によって構成されても良い。
【００４１】
◎なお、鋭角の部分を成す２辺には、直線状の線分だけでなく、若干の曲率を持って形成されるもの（曲線状のもの）も含まれる。
【００４２】
◎また、上述した実施形態では、図３〜図６に示すように、放熱体１１の断面１１ＣＳの形状が、±Ｙ方向について対象、すなわち図３〜図６において上下対象となっていたが、これに限られず、±Ｙ方向について非対象であっても、上述した実施形態と同様な効果を奏することができる。つまり、例えば、図３，図５，図６に示す断面１１ＣＳを、それぞれ図７〜図９に示すように、±Ｙ方向について非対象（図７〜図９中において上下非対称）となるようにしても良い。具体的には、例えば図７に示すように、断面１１ＣＳの２辺Ｌａ，Ｌｂの長さが異なり、２辺Ｌａ，Ｌｂによって鋭角が成されていても上述した実施形態と同様な効果を奏することができる。すなわち、図３における断面１１ＣＳの形状は二等辺三角形に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る放熱器及び周辺構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る放熱器の外観構成を示す斜視図である。
【図３】放熱体の断面模式図である。
【図４】変形例に係る放熱体の断面模式図である。
【図５】変形例に係る放熱体の断面模式図である。
【図６】変形例に係る放熱体の断面模式図である。
【図７】変形例に係る放熱体の断面模式図である。
【図８】変形例に係る放熱体の断面模式図である。
【図９】変形例に係る放熱体の断面模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  放熱器
２  回路
３  冷却ファン
１０  放熱器本体
１１  放熱体
１１ｂ，１１ｃ  凹部
１１ＣＳ  断面
Ｅｄ  鋭角部
【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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【図９】
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