(57)【要約】【課題】放熱フィンの形状とヒートパイプの位置に工夫を施して、放熱効率を向上する。【解決手段】放熱フィン１であって、そのフィン中央の放熱口１１と、その周囲のヒートパイプ挿入孔１２と、そのヒートパイプ挿入孔１２に対し外周側が斜め下向きに傾斜する第１傾斜部１３と、ヒートパイプ挿入孔１２に対し放熱口１１を囲む内周側が斜め上向きに傾斜する第２傾斜部１４と、を備える。具体的には、円板状の放熱フィン１で、ヒートパイプ挿入孔１２が複数設けられて、その複数のヒートパイプ挿入孔１２が対称位置に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央の放熱口と、
周囲のヒートパイプ挿入孔と、
前記ヒートパイプ挿入孔に対し外周側が前記ヒートパイプ挿入孔を含む平面に対し第１の方向に傾斜する第１傾斜部と、
前記ヒートパイプ挿入孔に対し前記放熱口を囲む内周側が前記ヒートパイプ挿入孔を含む面に対し前記第１の方向とは反対側の第２の方向に傾斜する第２傾斜部と、を備えることを特徴とする放熱フィン。
【請求項２】
前記ヒートパイプ挿入孔が複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の放熱フィン。
【請求項３】
前記複数のヒートパイプ挿入孔が前記放熱孔の中心軸に対し軸対称位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載の放熱フィン。
【請求項４】
平面視円板状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放熱フィン。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱フィンを重ねて、前記ヒートパイプ挿入孔にヒートパイプを挿入し固定した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、放熱フィンと、その放熱フィンを用いた放熱器、例えば半導体素子等の放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートパイプの放熱部に取り付けた矩形フィン材であって、ヒートパイプに対し傾斜して取り付けられた放熱フィンが特許文献１に提案される。
特許文献１の放熱フィンは、矩形フィン材の一辺寄りに複数本のヒートパイプを装着する複数個の貫通孔を設けたヒートパイプ装着部と、該ヒートパイプ装着部に向けてその対向辺から貫通孔近傍まで切り込みを入れ、かつ該切り込み先端から左右にヒートパイプ装着部を越える所定長の切り込みを入れ、該左右の切り込み端からヒートパイプ装着部に対して所定角度折り曲げた左右の放熱フィンとで構成されている。
【０００３】
そして、ヒートパイプやヒートコラム等の熱導体の周りに設置された放熱フィンが特許文献２に提案される。
特許文献２の図１０の放熱フィンは、中空チャンバーを中心とし、夫々、中空チャンバーの表面と垂直になるように、中心から外へ延ばすように放射状に設けたものである。
また、特許文献２の図１１の放熱ファンは、中空チャンバーの周りに重ねて設けられるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８４１７号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の放熱フィンは、特殊な矩形フィン材であり、所定の切り込みを入れてから、所定角度折り曲げる等の面倒な加工が必要となる。
【０００６】
そして、特許文献２の図１０の放熱フィンは、冷却する対象物が小さい場合に細いヒートパイプを使用するとフィンの作り込みが難しくなり、また、放熱効率を上げるためにフィンを大きくしようとしても面積拡大率が小さいという問題が生じる。
さらに、特許文献２の図１１の放熱フィンは、中央にヒートパイプが配置されるタイプであって、フィン自体はフラットであり、自然対流により放熱する自冷機能は弱いため、特許文献２の図１２、図１３等に開示されるように、フィンの周辺に孔を開け、ファンを設けて強制的に放熱させている。
【０００７】
本発明の課題は、放熱フィンの形状とヒートパイプの位置に工夫を施して、特に自然対流による放熱効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、中央の放熱口と、周囲のヒートパイプ挿入孔と、前記ヒートパイプ挿入孔に対し外周側が前記ヒートパイプ挿入孔を含む平面に対し第１の方向に傾斜する第１傾斜部と、前記ヒートパイプ挿入孔に対し前記放熱口を囲む内周側が前記ヒートパイプ挿入孔を含む面に対し前記第１傾斜部と反対側に傾斜する第２傾斜部と、を備える放熱フィンを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放熱フィンであって、前記ヒートパイプ挿入孔が複数設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放熱フィンであって、前記複数のヒートパイプ挿入孔が前記放熱孔の中心軸に対し軸対称位置に設けられることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の放熱フィンであって、平面視円板状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱フィンを重ねて、前記ヒートパイプ挿入孔にヒートパイプを挿入し固定した放熱器を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フィンの外周側から内周側に空気が流れて、放熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明を適用した放熱フィンの一実施形態の構成を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。
【図２】本発明を適用した放熱器を備える照明装置を示す斜視図である。
【図３】図２の照明装置の正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図４】図２の放熱器部の拡大図である。
【図５】放熱器の正面図で、Ａタイプを示した図（ａ）、Ｂタイプを示した図（ｂ）、Ｃタイプを示した図（ｃ）である。
【図６】ヒートパイプの配列を示す平面図で、Ａタイプを示した図（ａ）、Ｂタイプを示した図（ｂ）、Ｃ１タイプを示した図（ｃ１）、Ｃ２タイプを示した図（ｃ２）である。
【図７】Ａタイプの放熱フィンを示した平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図８】Ｂタイプの放熱フィンを示した平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図９】Ｃタイプの放熱フィンを示した平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した放熱フィンの一実施形態の構成を示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。図中、１は放熱フィン、２はヒートパイプである。
【００１６】
放熱フィン１は平面視円板状で、この放熱フィン１には、図示のように、中央に円形の放熱口１１が形成されて、その周囲の円板の中心軸に関し軸対称位置にヒートパイプ挿入孔１２が形成されている。
そして、ヒートパイプ挿入孔１２に対し外周側が前記ヒートパイプ挿入項孔を含む平面に対し第１の方向である斜め下向きに傾斜する第１傾斜部１３に形成されて、ヒートパイプ挿入孔１２に対し放熱口１１を囲む内周側が前記ヒートパイプ挿入孔を含む面に対し前記第１の方向とは反対側の第２の方向である斜め上向きに傾斜する第２傾斜部１４に形成されている。
【００１７】
以上の放熱フィン１が、図示のように上下に重ねられて、そのヒートパイプ挿入孔１２に下方からヒートパイプ２がそれぞれ圧入されている。
すなわち、ヒートパイプ挿入孔１２は下方からバーリング加工されていて、そのバーリング加工されたヒートパイプ挿入孔１２に下方からヒートパイプ２をそれぞれ圧入して接触良く嵌め合わせている。
【００１８】
ここで、放熱フィン１は、アルミニウム、銅等の良熱伝導体からなる。
また、ヒートパイプ２の容器は、銅管やアルミ管、鉄管、ステンレス管等の伝熱管等の熱輸送または熱伝導体からなる。
【００１９】
以上において、ヒートパイプ２に装着する放熱フィン１のピッチ（取り付け間隔）は、２〜１５ｍｍで、自然対流の場合には５〜８ｍｍとするとよい。
また、第１傾斜部１３・第２傾斜部１４の平板部分（水平部分）に対する傾斜角度は、１５〜７０°程度で、好ましくは３０〜４５°とするとよい。
【００２０】
図２及び図３は本発明を適用した放熱器を備える照明装置を示すもので、図中、３は受熱ブロック、４は放熱器、５はパワーＬＥＤ（発熱素子）、６はカバー、７はベース盤、８は起立フレーム、９は調節ねじである。
【００２１】
図示のように、受熱ブロック３の上に前記ヒートパイプ２を介し放熱フィン１を重ねて放熱器４が構成される。
この放熱器４の受熱ブロック３の下面には、複数（図示例では二個）の発熱素子であるパワーＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）５が取り付けられている。
【００２２】
そして、放熱器４には、受熱ブロック３の上面から放熱フィン１を囲むホルダを兼ねた逆Ｕ形のカバー６が備えられている。
さらに、放熱器４は、表面検査用等の照明装置のベース盤７の上の起立フレーム８に対し、カバー６を介して調節ねじ９で組み付けられている。
【００２３】
図４は放熱器４を拡大して示したものである。
【００２４】
図５は放熱器４を正面から示したものである。
すなわち、図５（ａ）は放熱フィン１の外径が小径で枚数が１０枚と少ないＡタイプを示している。
図５（ｂ）は放熱フィン１の外径が中程度で枚数が１８枚と多いＢタイプを示している。
図５（ｃ）は放熱フィン１の外径が大径で枚数が２２枚と最も多いＣタイプを示している。
【００２５】
図６はヒートパイプ２の配列を示す平面図である。
すなわち、図６（ａ）はＡタイプを示したもので、受熱ブロック３の上面に平行に形成された二本の溝に沿って、伝熱面積が大となるよう配慮したＬ形のヒートパイプ２をそれぞれ接合して直径方向に対向して起立させている。
図６（ｂ）はＢタイプを示したもので、受熱ブロック３の上面に平行に形成された四本の溝に沿って、伝熱面積が大となるよう配慮したＬ形のヒートパイプ２をそれぞれ接合して直径方向に各々対向して起立させている。
【００２６】
図６（ｃ１）はＣ１タイプを示したもので、受熱ブロック３の上面に各々平行に形成された三組六本の溝に沿って、伝熱面積が大となるよう配慮したＬ形のヒートパイプ２をそれぞれ接合して直径方向に各々対向して起立させている。
図６（ｃ２）はＣ２タイプを示したもので、受熱ブロック３の上面に各々平行に形成された三組六本の溝に沿って、伝熱面積が大となるよう配慮したＬ形のヒートパイプ２をそれぞれ接合して直径方向に各々対向して起立させている。
【００２７】
なお、ヒートパイプ２をＬ形としたが、伝熱面積が大となるよう配慮したＵ形のヒートパイプ２として直径方向に二本、二組四本、三組六本が対向するように配置してもよい。
【００２８】
図７（ａ）及び（ｂ）はＡタイプの放熱フィン１を示したもので、直径方向に対向する二個のヒートパイプ挿入孔１２が形成されている。
【００２９】
図８（ａ）及び（ｂ）はＢタイプの放熱フィン１を示したもので、直径方向に対向する二組四個のヒートパイプ挿入孔１２が円周方向等間隔に形成されている。
【００３０】
図９（ａ）及び（ｂ）はＣタイプの放熱フィン１を示したもので、直径方向に対向する三組六個のヒートパイプ挿入孔１２が円周方向等間隔に形成されている。
【００３１】
以上の放熱フィン１において、ヒートパイプ挿入孔１２のフィン上面部周囲は、前述した下方からのバーリング加工によって、図示のように、上方に若干突出するバリ部１２ｂとなっている。
従って、下方からヒートパイプ２をヒートパイプ挿入孔１２に圧入すると、バーリング部先端１２ｂまで接触良く嵌め合わされる。
【００３２】
以上、実施形態の放熱器４によれば、パワーＬＥＤ５の通電により発生する熱は、受熱ブロック３からヒートパイプ２を経て放熱フィン１に伝達され、放熱フィン１での空気の自然対流により放散される。
【００３３】
そして、放熱フィン１の間において、図１に矢印で示したように、空気が、フィン外周側に設けた斜め下向きに傾斜する第１傾斜部１３から、フィン周囲に設けたヒートパイプ挿入孔１２に挿入されるヒートパイプ２で分流し、フィン内周側に設けた斜め上向きに傾斜する第２傾斜部１４を経て、フィン中央に設けた放熱口１１に流れ、上方に排出される。
【００３４】
このように、フィンの外周からフィン中央の放熱口に空気が自然対流してトンネル効果により対流が促進されて、放熱効率が向上する。
【００３５】
また、放熱器４は横置きでも使える。この場合には、ファンなどの強制対流装置を設けても良い。
【００３６】
なお、ヒートパイプのウイック（毛細管構造）は通常グルーブ（溝）であるが、これを焼結金属とすれば、縦置き、水平配置、斜め配置、トップヒート配置等あらゆる傾斜配置においても熱輸送性能の変動が小さい放熱器が得られる。
【００３７】
以上の実施形態においては、照明装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、サイリスタなど他の発熱素子を備える装置に適用してもよい。
また、実施形態では、放熱フィンの形状を円板状としたが、多角形状でもよい。
さらに、放熱フィン中央の放熱口にファンを設けて強制空冷してもよく、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１  放熱フィン
１１  放熱口
１２  ヒートパイプ挿入孔
１２ｂ  バーリング部先端
１３  第１傾斜部
１４  第２傾斜部
２  ヒートパイプ
３  受熱ブロック
４  放熱器
５  発熱素子
６  カバー
７  ベース盤
８  起立フレーム
９  調節ねじ
【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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