(57)【要約】【課題】  熱伝導効率を高めることのできる放熱構造体を提供する。【解決手段】  少なくとも１以上の表面を具える本体と、該表面に設けられる熱伝導強化部とによってなり、該熱伝導強化部が、該表面に間隔を開けて、かつ該表面よりやや高く突起して設けられる少なくとも１以上の凸部と、該表面の該凸部を設ける位置を除く箇所に、該表面から窪むように設けられる複数の鱗状部とを含んでなり、該鱗状部が表面に所定の角度を形成して傾斜するとともに、端縁部と尖端部とを具え、かつ該尖端部が隣り合う鱗状部の端縁部に接するように形成する。【選択図】  図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１以上の表面を具える本体と、該表面に設けられる熱伝導強化部とによってなる放熱構造体であって、
該熱伝導強化部が、該表面に間隔を開けて、かつ該表面よりやや高く突起して設けられる少なくとも１以上の凸部と、該表面の該凸部を設ける位置を除く箇所に、該表面から窪むように設けられる複数の鱗状部とを含み、
該鱗状部が表面に迎角を形成するとともに、端縁部と尖端部とを具え、かつ該尖端部が隣り合う鱗状部の端縁部に接するように形成され、
該凸部と該鱗状部とによって、該表面に近づく流体に渦流と二次流とを発生させ、かつ厚さを増す境界層を破壊して熱伝導効率を高めるように構成することを特徴とする放熱構造体。
【請求項２】
前記鱗状部が前後に交錯するように設けられ、かつそれぞれの尖端部が、その前に位置する鱗状部の端縁部に向かい、対応するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項３】
前記鱗状態が分散して配設されることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項４】
前記鱗状部が単一方向に傾斜して該本体表面に配設されることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項５】
前記鱗状部が相対的に傾斜して配設されることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項６】
前記凸部が、少なくとも１以上の第１凸部を具え、且つ該第１凸部が該表面の一方の側辺から他方の側辺に延伸することを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項７】
前記凸部が、少なくとも１以上の第１凸部と第２凸部とを具え、かつ該第１凸部と第２凸部とが該表面の両側から該表面の長手方向の中央線に向かって延伸して交わり、左右対称に形成されることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項８】
前記第１凸部と第２凸部とが交わる箇所に夾角が形成されることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項９】
前記鱗状部が円形か、菱形か、三角形から選択されるか、もしくはこれらを交錯させて組み合わせることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項１０】
前記鱗状部の表面が平面であることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項１１】
前記凸部が方形であることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【請求項１２】
前記凸部が半円形であることを特徴とする請求項１に記載の放熱構造体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、熱伝導効率を高める放熱構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子素子が精密になるにつれて、電子素子から発生する熱もますます多くなった。このため、自然に、もしくは強制的に対流で周囲の環境に放熱するだけでは足らなくなった。このため、電子装置自体の放熱効果を高めなければならなくなった。既存する方法は、そのほとんどが熱の発生源に放熱手段を設けて熱を導いて放出する方法である。即ち、放熱手段のフィンを利用して自然に、もしくは強制的に対流で熱を周囲の環境に放出する方式である。
【０００３】
しかしながら、既存のファンを有する放熱手段は、解決することのできない一部の問題を有する。例えば、フィンの表面と放熱手段を流れる気流の温度差は、僅か摂氏５度〜１０度であって、温度の段階が不足するという問題が挙げられる。また、放熱手段自体の材料と構造によって、放熱が阻止されるという問題も存在する。これら問題によって、既存の放熱手段は放熱効率を更に高めることが難しくなっている。このため、発熱量の高い電子素子の放熱問題を解決するに足りないものということができる。
【０００４】
上述する問題を改善する技術として、台湾実用新案公告第９０２２０８９８号公報に開示される技術が挙げられる。該公報に開示される技術は渦流現象を発生させる熱交換フィンを提供するものであって、フィンの表面に複数の凹部と凸部とが分布して形成され、係る構成のフィンを２枚、もしくは２枚以上組み合わせる。この場合、隣り合う２枚のフィンの対向する面においてそれぞれの凸部が当接するように設ける。このため、複数のフィンが連なり熱交換機能を提供する。熱交換が行われる場合、熱を運ぶ気流は両フィンの凸部と凹部とによってなる阻害部を含まない空間に形成される通路を流れる。また、該気流が凸部、凹部が当接して形成される阻害部に衝突すると、流れる角度が変わり、本来の流動する方向と速度が変化する。このため熱を運ぶ気流が乱れる現象が発生し、気流とそれぞれのフィンとの間の熱対流効果を高めることができる。
【０００５】
但し、上述する構造は実際に使用する上で、問題が存在する。即ち、フィンの間の気流の通路に複数の阻害部が存在するため、本来提供できる気流の流動空間が縮減し、対流が流入する場合かなりの大きさの逆圧力が発生する。よって、流体の流入量が減損する。
【０００６】
また、気流が複数の阻害部の周囲を流動するため、フィン表面に摩擦による抗力が発生するのみならず、阻害部表面との流動摩擦による抗力によって二次元の流動摩擦抗力が存在し、流動体の減速を発生させる。
【０００７】
さらに、境界層の厚さも流動する距離の増加にしたがって、熱伝導効果を低減させる。このため熱を効率よく放出することができなくなり、使用者の需要に合わなくなる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
この考案は、熱伝導効率を高めることのできる放熱構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本考案者は従来の技術に見られる欠点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、
少なくとも１以上の表面を具える本体と、該表面に設けられる熱伝導強化部とによってなり、該熱伝導強化部が、該表面に間隔を開けて、かつ該表面よりやや高く突起して設けられる少なくとも１以上の凸部と、該表面の該凸部を設ける位置を除く箇所に、該表面から窪むように設けられる複数の鱗状部とを含みんでなり、該鱗状部が表面に迎角を形成するとともに、端縁部と尖端部とを具え、かつ該尖端部が隣り合う鱗状部の端縁部に接するように形成される放熱構造体の構造によって課題を解決できる点に着眼し、係る知見に基いて本考案を完成させた。
【００１０】
以下この考案について具体的に説明する。
請求項１に記載する放熱構造体は、少なくとも１以上の表面を具える本体と、該表面に設けられる熱伝導強化部とによってなる放熱構造体であって、
該熱伝導強化部が、該表面に間隔を開けて、かつ該表面よりやや高く突起して設けられる少なくとも１以上の凸部と、該表面の該凸部を設ける位置を除く箇所に、該表面から窪むように設けられる複数の鱗状部とを含み、
該鱗状部が表面に迎角を形成して傾斜するとともに、端縁部と尖端部とを具え、かつ該尖端部が隣り合う鱗状部の端縁部に接するように形成され、
該凸部と該鱗状部とによって、該表面に近づく流体に渦流と二次流とを発生させ、かつ厚さを増す境界層を破壊して熱伝導効率を高めるように構成する。
【００１１】
請求項２に記載する放熱構造体は、請求項１における鱗状部が前後に交錯するように設けられ、かつそれぞれの尖端部が、その前に位置する鱗状部の端縁部に向かい、対応するように設けられる。
【００１２】
請求項３に記載する放熱構造体は、請求項１における鱗状態が分散して配設される。
【００１３】
請求項４に記載する放熱構造体は、請求項１における鱗状部が単一方向に傾斜して該本体表面に配設される。
【００１４】
請求項５に記載する放熱構造体は、請求項１における鱗状部が相対的に傾斜して配設される。
【００１５】
請求項６に記載する放熱構造体は、請求項１における凸部が、少なくとも１以上の第１凸部を具え、且つ該第１凸部が該表面の一方の側辺から他方の側辺に延伸する。
【００１６】
請求項７に記載する放熱構造体は、請求項１における凸部が、少なくとも１以上の第１凸部と第２凸部とを具え、かつ該第１凸部と第２凸部とが該表面の両側から該表面の長手方向の中央線に向かって延伸して交わり、左右対称に形成される。
【００１７】
請求項８に記載する放熱構造体は、請求項１における第１凸部と第２凸部とが交わる箇所に夾角が形成される。
【００１８】
請求項９に記載する放熱構造体は、請求項１における鱗状部が円形か、菱形か、三角形から選択されるか、もしくはこれらを交錯させて組み合わせる。
【００１９】
請求項１０に記載する放熱構造体は、請求項１における鱗状部の表面が平面である。
【００２０】
請求項１１に記載する放熱構造体は、請求項１における凸部が方形である。
【００２１】
請求項１２に記載する放熱構造体は、  請求項１における凸部が半円形である。
【考案の効果】
【００２２】
この考案による放熱構造体は、境界層を破壊して熱伝導に対する阻害を低下させることができ、また流体が鱗状部の周辺に沿って流れる場合に回転渦流を発生させ、メインフィールドと混合して二次流を形成して熱伝導効率を高め、これらによって、好ましい熱伝導効果が得られる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１、２に開示するように、この考案による放熱構造体は、少なくとも１以上の表面と、該表面に設けられた熱伝導強化部とを具える本体１０を含む。
【００２４】
該熱伝導強化部は、少なくとも１以上の凸部１１と、複数の鱗状部１２とを含む。本体１０は必要に応じて適宜な厚さとすることができ、その形状は図示する形状に限らず、如何なる幾何形状であってもよい。例えば、方形、長方形、円形、菱形などから選択することができる。実施例においては長方形の場合を例とする。
【００２５】
凸部１１は、該表面において、間隔を開けて、かつ該表面よりやや高く突出して設ける。好ましくは、図示するように第１凸部１１１と第２凸部１１２から成る。第１凸部１１１、第２凸部１１２は、それぞれ該表面の両側から該表面の長手方向の中央線に向かって延伸して交わり、左右対称に形成されるとともに、両者が交わる箇所に夾角θを形成する。該夾角θは、好ましくは９０度より大きくならないようにし、凸部１１をＶ字状に形成して本体１０表面に設ける。
【００２６】
鱗状部１２は、該表面の凸部１１を設ける位置を除く箇所に設け、かつ該表面から窪むように設ける。それぞれの鱗状部１２は、図２に示したように、表面に迎角αを形成する。また、端縁部１２１と尖端部１２２とを具え、尖端部１２２は隣り合う鱗状部１２の端縁部１２１に接するように形成される。鱗状部１２の表面１２３は平面である。
【００２７】
実施例において鱗状部１２を本体１０の表面に配置する場合は、前後に交錯するように設け、かつそれぞれの尖端部１２２が、その前に位置する鱗状部１２の端縁部１２１に向かい、対応するように設ける。凸部１１の設置（例えば前述するＶ字状）と相対的に傾斜させて本体１０の表面に配設する。
【００２８】
また、鱗状部１２は、好ましくは円形か、菱形か、三角形から選択するか、もしくはこれらを交錯させて組み合わせる。鱗状部１２の迎角αは鱗状部１２と流体通路との比較値、鱗状部１２のピッチと高さとの比較値、及び鱗状部１２の直径とピッチとの比較値とに基いて設定する。
【００２９】
ここで併せて説明すると、凸部１１は図面によれば方形を呈するが、これに限らず、例えば半円形であってもよい。その形態は少なくとも１以上の第１凸部１１１だけであって、本体の一方の端縁部から他方の端縁部に延伸するように形成してもよい。即ち、凸部が単一方向に傾斜し、本体表面に並列して設けられる。この場合、鱗状部１２は凸部１１に合わせて単一方向に傾斜して本体表面に配設される。さらに、鱗状部１２は上述する形態に限らず、本体表面に分散するように配設してもよい。
【００３０】
図３、４に開示するように、流体が流れ（図示するように該夾角方向に相対して流れる流体）、本体１０の表面を通過する場合、流体はそれぞれの鱗状部１２の尖端突起の部位を通過する。本体１０の表面に近づく流体はそれぞれの鱗状部１２の端縁部１２１の傾斜の制限を受けて流れる。よって、流体は突起の端縁部１２１を通過した後、次の尖端部１２２によって分割され周期性の流動が発生する。また、尖端部１２２によって流体の横方向の流動が発生し、鱗状部１２の凹状部において流体部に渦流が循環して発生する（即ち、流体が凹状部を通過するたびにフィールドが乱れて渦対流が発生する）。渦流量はレイノルズ数にしたがって増加し、高くなる。
【００３１】
また、本体１０より高い表面の流体が混合して二次流（Secondary  flows）を形成して流体の乱れを強め、放熱の効率を高める。
【００３２】
傾斜した鱗状部１２の表面は熱伝導面積を増加するのみならず、境界層（boundary  layer）を周期的に破壊し、境界層を改めて発展させる。係る流動形態は渦流量の増加にしたがって流体間の混合を高め、改善して熱伝導の効率を高めることができる。
【００３３】
また、流体が凸部１１を通過すると、流体は表面中央線に向かって集中させられる。さらに反転してメインフィールドの方向に向かって流動し、メインフィールドの流体と混合して二次流（Secondary  flows）を発生させ、均一な流れを破壊する。このため境界層が破壊されて高乱流（Turbulence  intensity）の強度を高める。これに加え、余剰の熱伝導面積が与えられ、熱伝導機能が改善される。
【００３４】
以上は、この考案の好ましい実施の形態であって、この考案の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、または変更であって、この考案の精神の下においてなされ、この考案に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの考案の実用新案登録請求の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この考案による放熱構造体の斜視図である。
【図２】図１に開示する放熱構造体の側面説明図である。
【図３】図１に開示する放熱構造体の表面の局部拡大図である。
【図４】この考案による放熱構造体において渦流の発生する状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０      本体
１１      凸部
１１１    第１凸部
１１２    第２凸部
１２      鱗状部
１２１    端縁部
１２２    尖端部
１２３    表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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