JP2002271065A - 冷却能力可変型放熱フィン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱ユニット固定板に実装する放熱ユニット
の数を調節可能とした冷却能力可変型放熱フィンを提供
する。 【解決手段】 冷却能力可変型放熱フィンを、放熱ブロ
ック１と、放熱ブロック固定板２とからなり、両者をそ
れぞれに対向して設けた固着手段により着脱自在に固着
して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子機器におけ
る発熱体の冷却に最適な放熱フィン構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の放熱フィンは、適用対象の要求す
る放熱能力が多岐にわたるにも拘らず、一定の放熱能力
で一定の形状を有していた。代表的なものとして、放熱
ユニットが断面櫛歯状の構造の放熱フィンがよく知られ
ている。この他に従来の放熱フィンの構造としては、図
４および図５に示すものがある。図４は、棒状放熱ユニ
ット固定板２９に棒状放熱ユニット３０を規則的に配列
した構造の放熱フィンであり、図５は、板状放熱ユニッ
ト固定板３２に板状放熱ユニット３１を規則的に平行配
列した構造の放熱フィンである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらは、全体を一体
成形する必要上、放熱ユニットの数が固定で、全体的に
中実タイプであったため、放熱能力（放熱する熱量の程
度）を調節することもできず、発熱源の発熱量に合った
放熱構造に調節することができなかった。図４、図５に
示す構造のものは、放熱ユニット固定板に対して放熱ユ
ニットの数を増加した点で空気などの冷却媒体の流れが
少し改善されたものではあるが、放熱する棒状や板状の
放熱ユニットが製造時のまま一定の数で一段配列された
だけの構造であり、且つ棒や板が中実であったため放熱
能力を調節しにくかった。

【０００４】以上述べた従来の放熱ユニットの構造で
は、以下に示す問題点があった。 １．放熱ユニットの数を調節できないため、発熱量の増
減に対応して、放熱ユニットの数を変えられないので、
発熱量が減少した場合でも必要以上に重量が重く、スペ
ースを占領してしまった。 ２．搭載した装置の冷却方式が自然空冷から強制空冷、
または強制空冷から自然空冷に変更になった場合でも放
熱ユニットの実装密度を変化させられないため、それぞ
れの冷却方式に対応した放熱ユニットの実装密度に変更
できなかった。

【０００５】本発明は、以上の問題点を解消するため
に、放熱ユニット固定板に実装する放熱ユニットの数を
調節可能とした冷却能力可変型放熱フィンを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決するために、（１）冷却能力可変型放熱フィンにおい
て、放熱ブロックと、放熱ブロック固定板とからなり、
両者をそれぞれに対向して設けた固着手段により着脱自
在に固着する手段、（２）上記請求項１記載の冷却能力
可変型放熱フィンにおいて、上記放熱ブロックに、放熱
ブロック相互の着脱可能な固着ができるように固着手段
を設け、上下の放熱ブロックを前記固着手段により着脱
自在に固着することにより放熱ブロックを多段積する手
段、（３）上記請求項１または２記載の冷却能力可変型
放熱フィンにおいて、上記放熱ブロックを、その構造の
一部に柱を組み込んだ柱組込型立方体放熱ブロックとす
る手段、（４）上記請求項１または２記載の冷却能力可
変型放熱フィンにおいて、上記放熱ブロックを、その構
造の一部に柱を組み込んだ柱組込型直方体放熱ブロック
とする手段、のそれぞれを採用する。

【０００７】

【発明の実施の形態】

【０００８】

【実施例】本発明の実施の態様を、図面を参照しながら
説明する。

【０００９】本発明の冷却能力可変型放熱フィンは、熱
伝導率のよい材料、例えば銅や鉄の合金、カーボンを含
む圧縮体等から構成され、基本的には、放熱ブロックと
放熱ブロック固定板とからなっている。

【００１０】上記放熱ブロックは柱組込型放熱ブロック
からなり、この柱組込型放熱ブロックは本発明の実施の
態様によればその実質的な形状に起因する柱組込型立方
体放熱ブロックと柱組込型直方体放熱ブロックとよりな
る。ただし、本発明の柱組込型放熱ブロックは、前記実
施の態様に限定されず、他の構成、例えば柱組込型三角
柱放熱ブロック、柱組込型円柱放熱ブロック等でもよ
い。ここでいう「柱」および「柱組込型」の定義につい
ては後述する。

【００１１】放熱ブロック固定板は、基本的に柱組込型
放熱ブロックの実施の態様によって異なり、本発明の実
施の態様によれば柱組込型立方体放熱ブロックと柱組込
型直方体放熱ブロックとで異なる形態となる。それは、
放熱ブロック固定板と柱組込型放熱ブロックとを着脱自
在に固定するための固着手段が基本的には柱組込型放熱
ブロックの形状に依存することになるからである。もち
ろん、固着手段を柱組込型放熱ブロックの形状にかかわ
らず共通の形状とすることは設計的に可能である。

【００１２】次に、本発明の実施態様について図１乃至
図３、図６および図７を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の放熱ブロックの１実施態
様となる柱組込型立方体放熱ブロック１を、本発明の放
熱ブロック固定板の１実施態様となる柱組込型立方体放
熱ブロック固定板２に着脱自在に嵌合固定して規則的に
配列した冷却能力可変型放熱フィンの実施の態様を示
す。

【００１４】図２は、本発明の放熱ブロックの１実施の
態様となる柱組込型立方体放熱ブロック１を相互に嵌合
固定し多段に積上げる実施の態様を示す。図３は、本発
明の柱組込型立方体放熱ブロック固定板２の実施の態様
を示す。図６は、図１に示した本発明の柱組込型立方体
放熱ブロック１を柱組込型立方体放熱ブロック固定板２
に嵌合固定して規則的に配列したものに、さらに図２の
ように柱組込型立方体放熱ブロック１を相互に嵌合固定
してブロックを２段積とした冷却能力可変型放熱フィン
の実施態様を示す。図７は、本発明の冷却能力可変型放
熱フィンにおける他の実施態様を示すもので、柱組込型
放熱ブロックの形状を内部に包含する空間も含めて実質
的に直方体とする形状に変更して柱組込型直方体放熱ブ
ロックとし、それに応じて柱組込型放熱ブロック固定板
の形状を変更して柱組込型直方体放熱ブロック固定板と
した実施態様を示す。

【００１５】本発明の放熱ブロックとなる柱組込型放熱
ブロックは、実施態様として、図１、図２及び図６に示
されるような柱組込型立方体放熱ブロック１と、図７に
示される柱組込型直方体放熱ブロック１５とから構成さ
れる。本発明の放熱ブロック固定板となる柱組込型放熱
ブロック固定板は、実施態様として、図１、図２及び図
６に示されるような柱組込型立方体放熱ブロック固定板
２と、図７に示される柱組込型直方体放熱ブロック固定
板１６とから構成される。

【００１６】ここで「柱組込型」の「柱」とは、例えば
家の柱と同様に、上にのる物体を支えるために立つ機能
を有し、断面形状は任意ながら細長い形状を呈するもの
をいう。断面形状としては、例えば、円形、楕円形、正
方形、長方形等任意の形状を採用できる。「柱組込型」
とは、柱組込型放熱ブロックにおいて上記の機能を奏す
るように柱として構造の一部に組込む構成を有するもの
をいう。

【００１７】この「柱」を発明の構成を特定する事項と
することにより、柱の周囲および柱と柱の間に空間を形
成することができ、この空間を介した冷却媒体の循環に
よって冷却および放熱作用を高めることができる。

【００１８】本発明の上側部材は前記柱を固定するため
に柱の上端を連結する機能および下側部材は前記柱を固
定するために柱の下端を連結する機能を有するものをい
う。

【００１９】（第１の実施態様）図１に、本発明の放熱
ブロックの１実施態様となる柱組込型立方体放熱ブロッ
ク１を１段１６個柱組込型立方体放熱ブロック固定板２
に規則的に配列した冷却能力可変型放熱フィンの実施態
様を示す。

【００２０】この柱組込型立方体放熱ブロック１は、図
２（ａ）の斜視図、図２（ｂ）の側面図から図２（ｄ）
に示す実施の態様をとり得る。

【００２１】前記柱組込型立方体放熱ブロック１は、図
２（ａ）に代表的に示されるように、断面略正方形の４
本の柱５と、その柱５の上部に連設される上側部材３
と、この上側部材３上に凸設される凸部６と、前記柱５
の下部に連設される下側部材４とからなる。前記柱組込
型立方体放熱ブロック１の各側面において、両側の柱
５、５と上側部材３と下側部材４により窓枠が形成され
る。見方を変えると、前記窓枠により側面開孔１１が形
成されることになる。結果として、実施例の場合、柱組
込型立方体放熱ブロック１は４つの側面開孔１１を有す
ることになる。

【００２２】柱組込型立方体放熱ブロック１の上側部材
３に設けた凸部６は、柱組込型立方体放熱ブロック固定
板２の基本凸部１４と同じ形状に形成され、柱組込型立
方体放熱ブロック１の下側部材４に設けた凹部７又は下
側開孔１２に嵌合される形状に形成されている。

【００２３】上記凸部６は、図２（ｂ）の実施の態様で
は中空凸部８となり、図２（ｃ）の実施の態様では中実
凸部９となり、図２（ｄ）の実施の態様では筒状凸部１
３となる。図２（ｂ）の実施の態様では、中空凸部８及
び上側部材３を貫通して上側開孔１０が形成され、下側
部材４には他の柱組込型立方体放熱ブロック１の中空凸
部８が嵌合する下側開孔１２が形成されている。下側開
孔１２は、下側部材４を貫通することになる。上記凸部
６は、図２（ｃ）の実施例では中実凸部９となり、他の
実施の態様となる柱組込型立方体放熱ブロック１の下側
部材４に設けた凹部７または下側開孔１２と嵌合する。
上記凸部６は、図２（ｄ）の柱組込型立方体放熱ブロッ
ク１の実施の態様では筒状凸部１３となり、他の柱組込
型立方体放熱ブロック１の下側部材４に設けた下側開孔
１２と嵌合する。

【００２４】図２（ｂ）の実施の態様は、上側開孔１０
および下側開孔１２が形成されている点で放熱面積が最
も大きくなる。図２（ｃ）の実施の態様は、凸部が中実
である点で取付強度が最も高くなる。図２（ｄ）の実施
の態様は、凸部のみが筒状に開口して放熱面積を少し大
きくする。まとめると、放熱面積の観点からみると、図
２（ｂ）＞図２（ｄ）＞図２（ｃ）の順であり、取付強
度の観点からみると、図２（ｃ）＞図２（ｄ）、図２
（ｃ）＞図２（ｂ）となる。

【００２５】また、柱組込型立方体放熱ブロック１の凸
部６の断面形状は、図２（ａ）のように正方形である必
要はなく、ブロック相互の嵌合機能を有する形状であれ
ばよく、長方形、円形等の任意の形状が採用できる。ま
た、側面開孔１１の形状を凸部６の形状と同じに形成す
ると、側面開孔１１に他の柱組込型立方体放熱ブロック
１の凸部６を嵌合固定することができる。このように連
結すると部分的な放熱効率を変更することができる。

【００２６】柱組込型立方体放熱ブロック１の前記柱組
込型立方体放熱ブロック固定板２に対する固着手段は、
柱組込型立方体放熱ブロック固定板２に設ける固着手段
が凸部となるか凹部となるかによって、必然的に決まる
ことになる。

【００２７】本発明のこの実施の態様によれば、放熱ブ
ロックを、その構造の一部に柱を組み込んだ柱組込型立
方体放熱ブロックとしたので、下側部材と柱組込型立方
体放熱ブロック固定板との接触面積を次に述べる柱組込
型直方体放熱ブロックに比し多くでき、固定板からの熱
の吸い上げ量を多くすることができる。

【００２８】（放熱ブロックの固定板への固着態様）本
発明の図１〜図３に図示の実施の態様によれば、前記柱
組込型立方体放熱ブロック１は、固着手段の一方となる
下側部材４に設けた下側開孔１２又は凹部７を、固着手
段の他方となる図３に示す柱組込型立方体放熱ブロック
固定板２の基本凸部１４に嵌合することにより取り付け
られる。なお、固着手段は前記のとおり相互に交換でき
る。

【００２９】（放熱ブロックの多段積態様）以上の実施
の態様は、柱組込型立方体放熱ブロック１を柱組込型立
方体放熱ブロック固定板２に１段だけ規則的に配列する
実施の態様であったが、本発明の柱組込型立方体放熱ブ
ロック１は、さらに図２に示したように複数段に積み重
ねることができる。一例を示すと、図６は、図１の実施
の態様において、柱組込型立方体放熱ブロック１を図２
のように２段に積重ねた実施の態様である。多段積時、
柱組込型立方体放熱ブロック１の上側部材３に設けた凸
部６をその上の柱組込型立方体放熱ブロック１の下側部
材４に設けた凹部７または下側開孔１２と嵌合する。

【００３０】なお、柱組込型立方体放熱ブロック１をさ
らに３段以上に積み重ねる態様がとれることは、その凸
部と下側開孔および凹部の構造から明らかである。

【００３１】本発明の柱組込型立方体放熱ブロック１
は、構成部材として柱を用いているため、側面開孔が形
成され、必要に応じさらには上側開孔および下側開孔が
形成されるため、空気等の冷却媒体の流れが良くなり、
放熱効率が向上する。

【００３２】本発明の柱組込型立方体放熱ブロック１
は、着脱自在に構成されていることから、その柱組込型
立方体放熱ブロック１の整列数、階層数は、各種電子機
器の発熱量に応じて増減させることができ、さらに、自
然冷却の場合は、柱組込型立方体放熱ブロック１の整列
密度（固定板表面積に対する各段毎の放熱ブロックの占
める面積の比）を低くし、強制空冷の場合は、整列密度
が高くなるように調整することも可能である。

【００３３】（他の実施の態様）本発明の他の実施の態
様を図７（ａ）、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示す。
図７（ａ）は、本発明における柱組込型放熱ブロックの
他の実施の態様である柱組込型直方体放熱ブロック１５
を、本発明における柱組込型放熱ブロック固定板の他の
実施の態様である柱組込型直方体放熱ブロック固定板１
６上に規則的に配列した実施の態様を示す。図７（ｂ）
は、柱組込型直方体放熱ブロック１５と柱組込型直方体
放熱ブロック固定板１６との固着態様を示す。図７
（ｃ）は、柱組込型直方体放熱ブロック１５を２段に積
み重ねる実施の態様を示す。

【００３４】柱組込型直方体放熱ブロック１５は、４本
の柱５と、この柱５の先端を連結する上側部材となる長
梁２１および短梁２２と、からなり、その内部の空間も
含めて実質的に直方体の形状となっている。この上側部
材については前記第１の実施の態様のものと同じく柱の
連結を行う機能を有する。

【００３５】この上側部材に含まれる「梁」とは、柱を
固定するために柱上に架する水平材をいい、断面形状は
任意ながら細長い形状を呈するものをいう。断面形状と
しては、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形等任意
の形状を採ることができる。柱組込型直方体放熱ブロッ
ク１５には、各柱５の下端面と、各長梁２１と短梁２２
との交差する領域とに固着手段が設けられている。この
固着手段は、前記実施の態様と同様に柱組込型直方体放
熱ブロック固定板に設けるもう一方の固着手段の形状に
応じて決まる。

【００３６】本発明の図７に示される実施の態様では、
柱組込型直方体放熱ブロック１５の各柱５の下端面に凹
部１８と、各長梁２１と短梁２２との交差する領域に前
記実施の態様における凸部６と相似形の凸部１９が形成
されている。また、柱組込型直方体放熱ブロック固定板
１６の一側面には、基本凸部１７が設けられている。こ
の凸部１９、１７の断面形状は、例えば、円形、楕円
形、正方形、長方形等任意の形状、および前記実施の態
様における凸部６のように中空凸部、中実凸部、筒状凸
部等の任意の形状を採りうる。

【００３７】本発明のこの実施の態様においては、放熱
ブロックを、その構造の一部に柱を組み込み、その柱を
上側部材である梁だけで連結する柱組込型直方体放熱ブ
ロックとしたので、前記柱組込型立方体放熱ブロックと
比べ開孔部分が大きくなり、冷却媒体の流れがより良く
なる効果があり、さらに、柱組込型直方体放熱ブロック
固定板と柱組込型直方体放熱ブロックの接触部分が柱の
端面程度なので、放熱位置を特定して放熱することがで
きる効果もある。

【００３８】（放熱ブロックの固定板への固着態様）図
７（ｂ）に示す本発明の他の実施の態様では、柱組込型
直方体放熱ブロック１５における柱５の下端面に設けた
凹部１８と、柱組込型直方体放熱ブロック固定板１６の
一側面に設けた基本凸部１７とを嵌合する。なお、この
固着手段の態様が相互に交換可能であることは前記実施
の態様の場合と同じである。

【００３９】（ブロックの多段積態様）図７（ｃ）に示
す本発明の他の実施の態様では、多段積時、下側の柱組
込型直方体放熱ブロック１５の長梁２１と短梁２２との
交差する領域に形成した凸部１９を、上側の柱組込型直
方体放熱ブロック１５における柱５の下端面の凹部１８
と嵌合固定する。このようにすると、任意の段数の多段
積が可能となる。

【００４０】なお、柱組込型直方体放熱ブロック１５と
柱組込型直方体放熱ブロック固定板１６との固着手段
は、図７（ｂ）および図７（ｃ）の態様以外にも両者が
固着でき、且つ柱組込型直方体放熱ブロック１５を多段
積可能とする手段であれば適宜適用でき、前記第１の実
施の態様の固着手段もサイズを変えて適用できる。

【００４１】図７（ａ）の実施の態様では、柱組込型直
方体放熱ブロック１５の外側各側面からみて、両側の柱
５と長梁２１と柱組込型直方体放熱ブロック固定板１６
とにより側面開孔２３が形成され、両側の柱５と短梁２
２と柱組込型直方体放熱ブロック固定板１６とにより側
面開孔２４が形成される。同じく長梁２１と短梁２２で
上側開孔２５が形成される。これによって空気等の冷却
媒体の流れを良くし放熱効率を高めることができる。

【００４２】（放熱作用）本発明の前記第１及び第２の
実施の態様においては、発熱部品が熱を発生すると、熱
は、本発明の各形状用の柱組込型放熱ブロック固定板か
らこれに取り付けられた各形状の柱組込型放熱ブロック
へと順次伝わり、柱により画成される開孔を流れる冷却
媒体によって熱が急速に奪われることになる。これによ
り、発熱部品温度上昇が効果的に抑えられる。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたとおり、本発明の冷却能力可
変型放熱フィンは、放熱ブロックと、放熱ブロック固定
板とからなり、両者をそれぞれに対向して設けた固着手
段により着脱自在に固着すること、放熱ブロックに、放
熱ブロック相互の着脱可能な固着ができるようにさらに
固着手段を設け、上下の放熱ブロックを前記固着手段に
より着脱自在に嵌合固着することにより放熱ブロックを
多段積すること、によって、以下に示す効果が得られ
る。

【００４４】１．発熱量に応じて、放熱ブロックの配置
位置、配列数および段数を増減でき、放熱能力の任意調
節ができる。

【００４５】２．放熱ブロックは同じ形状に統一できる
ので、共用化することができ、大量生産で低コストに製
作できる。

【００４６】３．放熱ブロックと放熱ブロック固定板は
着脱可能な固定手段を採ったため、放熱ブロックの配列
および段積構造の調節ができ、自然冷却または強制冷却
等の冷却方式に合わせた最適放熱ブロックにすることが
できる。

【００４７】４．放熱ブロックの種類、整列数および多
段積数を調整することにより、放熱量を最大にできる。

【００４８】５．一度設定した冷却能力可変型放熱フィ
ン構造は、必要に応じて放熱ブロックを取り外すことが
できるので重量減がはかれ、省スペース、小型化でき
る。

【００４９】また、本発明の冷却能力可変型放熱フィン
において、放熱ブロックを、その構造の一部に柱を組み
込んだ柱組込型放熱ブロックとすることにより、柱周り
または柱と柱の間に空間を形成することができ、冷却媒
体の流通を効率的に行うことができる。

【００５０】また、本発明の冷却能力可変型放熱フィン
において、放熱ブロックを、その構造の一部に柱を組み
込んだ柱組込型立方体放熱ブロックとすることにより、
下側部材と柱組込型立方体放熱ブロック固定板との接触
面積を次に述べる柱組込型直方体放熱ブロックに比し多
くできるので、固定板からの熱の吸い上げ量を多くでき
る。

【００５１】更に、本発明の冷却能力可変型放熱フィン
において、放熱ブロックを、その構造の一部に柱を組み
込んだ柱組込型直方体放熱ブロックとすることにより、
前記柱組込型立方体放熱ブロックと比べ開孔部分が大き
いので冷却媒体の流れがより良く、さらに、柱組込型直
方体放熱ブロック固定板と柱組込型直方体放熱ブロック
の接触部分が柱の端面程度なので、放熱位置を特定して
放熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷却能力可変型放熱フィンの１
実施の態様である柱組込型立方体放熱ブロックを柱組込
型立方体放熱ブロック固定板に規則的に配列実装した例
を示す図である。

【図２】 本発明における柱組込型立方体放熱ブロック
の構成と、その多段積態様を示す図である。

【図３】 本発明における柱組込型立方体放熱ブロック
固定板の構成を示す図である。

【図４】 従来技術である棒状放熱ユニットを棒状放熱
ユニット固定板に規則的に配列実装した例を示す図であ
る。

【図５】 従来技術である板状放熱ユニットを板状放熱
ユニット固定板に規則的に配列実装した例を示す図であ
る。

【図６】 本発明の１実施の態様を示す図１において、
柱組込型立方体放熱ブロックを図２のように多段積した
実施の態様を示す図である。

【図７】 本発明の他の実施の態様を示す柱組込型直方
体放熱ブロックを規則的に配列実装した例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 柱組込型立方体放熱ブロック ２ 柱組込型立方体放熱ブロック固定板 ３ 上側部材 ４ 下側部材 ５ 柱 ６、１９ 凸部 ７、１８ 凹部 ８ 中空凸部 ９ 中実凸部 １０、２５ 上側開孔 １１、２３、２４ 側面開孔 １２ 下側開孔 １３ 筒状凸部 １４、１７ 基本凸部 １５ 柱組込型直方体放熱ブロック １６ 柱組込型直方体放熱ブロック固定板 ２１ 長梁 ２２ 短梁

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【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月１９日（２００１．３．１
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却能力可変型放熱フィンにおいて、放
   熱ブロックと、放熱ブロック固定板とからなり、両者を
   それぞれに対向して設けた固着手段により着脱自在に固
   着することを特徴とする冷却能力可変型放熱フィン。
2. 【請求項２】 上記請求項１記載の冷却能力可変型放熱
   フィンにおいて、上記放熱ブロックに、放熱ブロック相
   互の着脱可能な固着ができるように固着手段を設け、上
   下の放熱ブロックを前記固着手段により着脱自在に固着
   することにより放熱ブロックを多段積することを特徴と
   する冷却能力可変型放熱フィン。
3. 【請求項３】 上記請求項１または２記載の冷却能力可
   変型放熱フィンにおいて、上記放熱ブロックを、その構
   造の一部に柱を組み込んだ柱組込型立方体放熱ブロック
   とすることを特徴とする冷却能力可変型放熱フィン。
4. 【請求項４】 上記請求項１または２記載の冷却能力可
   変型放熱フィンにおいて、上記放熱ブロックを、その構
   造の一部に柱を組み込んだ柱組込型直方体放熱ブロック
   とすることを特徴とする冷却能力可変型放熱フィン。