JP2004153218A - 放熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ２５と孔１０との隙間から冷却媒体が漏れる。
【解決手段】孔１０とねじ２５との間に形成される隙間へフィン２３の間に流れる冷却媒体が流入することを阻止する遮蔽体２６を有するとともに、この遮蔽体２６はベース部２２の他方の面上に設けられ、少なくとも孔１０と遮蔽体２６のいずれか一方にはねじ２５を固定するねじ部２８が形成されるものである。これにより、薄型でありながら放熱性の良い放熱器を提供することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱部品の放熱器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年機器の小型化の要求に伴って、発熱部品に取り付けられる放熱器も小型、薄型化が要求されるようになってきた。そこで本発明においては、発熱携帯電話等の基地局に用いられる大出力増幅器（以降ＰＡと言う）を発熱部品として搭載した基地局ユニットに用いる放熱器を一例として説明する。
【０００３】
近年の携帯電話の普及は目覚ましく、また、ＣＤＭＡ２０００などの新たな通信形態も登場し、基地局設備の増設が必要となってきている。しかしながら基地局を新たに増設するには、基地局設備を収める建家自体を新たに増設する必要があり、時間や費用が必要となる。そこで従来の基地局の建家の中に従来以上の基地局ユニットを収納できるように、基地局ユニットの小型・薄型化が望まれるようになってきた。そこで本発明は薄型化された放熱器を提供するものである。
【０００４】
以下に、従来の放熱器について図を用いて説明する。図９は、従来の放熱器の断面図であり、図１０は同、分解図である。
【０００５】
図９及び図１０において、１はＰＡである（発熱部品の一例として用いた）。
【０００６】
このＰＡ１は、プリント基板２上に形成される高周波増幅回路に接続される電子部品３と、この電子部品３をアルミ製のケース４に固定する電子部品固定用のねじ５と、前記ケース４の上方の開口部を覆う蓋６とから形成されている。なお、電子部品固定用のねじ５の先端は、ケース４の外周面より突出しないようにしてある。
【０００７】
そして７は、発熱部品１と放熱器８とを固定するねじである。このねじ７は、前記プリント基板に形成された孔９と、ケース４に設けられるとともに前記孔９と略同心に設けられた孔１０とを貫通し、放熱器８に締め付けされている。
【０００８】
この放熱器８は、引き抜き加工によって３ｍｍの厚みのベース部１２と、このベース部１２上に略５ｍｍの等間隔で設けられた厚み２．５ｍｍのフィン１３とが一体に形成されていた。そしてベース部１２には、孔９あるいは孔１０と略同心であるとともに前記ベース部１２を貫通したねじ孔１１が形成され、このねじ孔１１に前記ねじ７を締め付けて発熱部品１が固定されるものであった。これは、ねじ孔１１をベース部１２を貫通して設けることによって、充分に有効ねじ山数を確保し、発熱部品１と放熱器８とを隙間なく、確りと固定するためである。
【０００９】
そして、フィン１３の間の隙間１４と隣接した発熱部品１ａとの間に壁１５を設けることによって閉じた管路１６を形成し、この管路１６にファン（図示せず）等によって強制的に空気（冷却媒体の一例として用いた）を送り込む（あるいは引く）ことによって発熱部品１を冷却するものであった。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−１１２６７６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の放熱器では、ねじ孔１１がベース部１２を貫通するように設けられているので、ねじ７とねじ孔１１との固定部の要部を拡大した図１１に示されるように、ねじ孔１１とねじ７との間に生じる微少な隙間１７が生じてしまう。この微少な隙間１７から空気が漏れ、隙間１４を流れる空気の圧力損失によって圧力低下を生じ、流速が小さくなるので、隙間間の空気の流れが少なくなり、放熱性が悪くなってしまうという課題があった。
【００１３】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、薄型でありながら放熱性の良い放熱器を提供することを目的としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の放熱器は、孔と前記ねじとの間に形成される隙間へ前記フィンの間に流れる冷却媒体が流入することを阻止する遮蔽体を有するとともに、この遮蔽体は前記ベース部の他方の面上に設けられ、少なくとも前記孔と前記遮蔽体のいずれか一方には前記ねじを固定するねじ部が形成されるものである。これにより、薄型でありながら放熱性の良い放熱器を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、発熱部品が搭載されるとともに、この発熱部品がねじで固定される金属製の放熱器であって、前記放熱器はその一方の面に前記発熱部品が搭載されるとともに、他方の面には複数のフィンが並んで立設されたベース部と、このベース部に設けられるとともに前記ねじが挿通される孔とを備え、この孔と前記ねじとの間に形成される隙間へ前記フィンの間に流れる冷却媒体が流入することを阻止する遮蔽体を有するとともに、この遮蔽体は前記ベース部の他方の面上に設けられ、少なくとも前記孔と前記遮蔽体のいずれか一方には前記ねじを固定するねじ部が形成される放熱器であり、これにより遮蔽体は孔と前記ねじとの間に形成される隙間へ冷却媒体が流入することを阻止するので、この隙間からの冷却媒体の漏れは発生せず、隙間を流れる空気の圧力損失を小さくすることができる。従って、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、隙間間の空気の流れを維持することができ、放熱性の良い放熱器を提供することができる。
【００１６】
また、隙間からの冷却媒体が漏れないので、小型ながら放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００１７】
更に、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、フィンの長さを短くするかあるいは、ベース部の厚みを薄くしても放熱性の良い放熱器を実現することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、フィンとベース部との接合部におけるフィンの厚みは、孔の直径以下とした請求項１に記載の放熱器であり、これによりフィンによって孔を覆えないような薄い厚みのフィンを有する放熱器に対しても、ねじと孔との間の隙間への冷却媒体の流入を阻止することができるので、フィンの厚みを薄くしても放熱性の良い放熱器を実現することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、ねじの先端は、ベース部の他方の面より突出した請求項１に記載の放熱器であり、これにより有効ねじ部を大きくすることができるので、確りと固定することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、放熱器はアルミ合金で形成された請求項１に記載の放熱器であり、これにより放熱性を大きくすることができる。また、加工性が良い。さらに、軽い放熱器を得ることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、ねじ部は孔と遮蔽体の双方に形成されるとともに、そのねじ部に締め付けられるねじはタッピングねじとした請求項４に記載の放熱器であり、これにより予めタップ加工を行う必要がないので安価な放熱器を実現することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、遮蔽体の外周側面と前記遮蔽体に隣接したフィンの壁面との間隔は、フィン同士の間隔以上とした請求項１に記載の放熱器であり、これにより遮蔽体を設けることによって生じる冷却媒体が通る通路の断面積の減少を小さくすることができるので、冷却媒体の圧力損失を小さくすることができる。従って、放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、壁面は、遮蔽体の外周側面と略平行とした請求項６に記載の放熱器であり、これにより冷却媒体が通る通路の断面積が急激に変化しないので、急激な断面積の変化による圧力損失が発生し難い。従って、冷却媒体の流れがスムーズとなるので、さらに放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、フィンは、冷却媒体の流れ方向と平行に、遮蔽体の上流から下流まで設けられ、前記フィンには遮蔽体の少なくとも上流と下流のいずれか一方側に冷却媒体の通路が設けられた請求項１に記載の放熱器であり、これにより遮蔽体を設けることによって生じる冷却媒体が通る通路の断面積の減少を小さくすることができるので、冷却媒体の圧力損失を小さくすることができる。従って、ベース部の厚みを薄くしても、放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、通路の幅は、フィンの略ピッチ寸法以上とした請求項１に記載の放熱器であり、これにより冷却媒体が通過する通路はフィンのピッチよりも細くならないので、冷却媒体の圧力損失を小さくすることができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、遮蔽体は尖頭部を有し、この尖頭部は、冷却媒体の流れの方向とした請求項１に記載の放熱器であり、これにより遮蔽体における冷却媒体の抵抗は小さくすることができ、圧力損失を小さくできる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明における冷却媒体が流入する側のフィンの端部は、この端部に向かって隣接したフィンとは離れる方向の傾斜を有した請求項１に記載の放熱器であり、これによりフィンへ冷却媒体を流れ込み易くすることができるので、放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００２８】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１について図を用いて説明する。図１は、本実施の形態１における放熱器の断面図であり、図２は同、要部下面図であり、図３は同、要部拡大図であり、図４は同、フィンの端部の拡大図であり、図５は同、分解図であり、図６はフィンの要部詳細図を示している。なお、図１や図２あるいは図３と同じものについては同じ番号を付し、その説明は簡略化する。
【００２９】
図１から図４において、発熱部品１は携帯電話の基地局用のＰＡユニットであり、電子部品３（増幅器）によって高周波信号を増幅するものである。しかしながら一般にこのような増幅度の大きい増幅器の効率は、良くても１０％程度であるので、このＰＡユニットの消費電力は大きくなる。例えば、このＰＡユニットの出力が約３０Ｗである場合には、３００Ｗ程度の電力が必要である。つまり、消費電力３００Ｗの内、約２７０Ｗが熱に変換されることとなるので、非常に大きな熱が生じることとなる。さらに基地局においては、このようなＰＡユニットが複数台が隣り合って設置される。従って本発明では特に、このような大きな熱が生じる発熱部品の放熱に対して小型・薄型の放熱器を提供することを目的としている。
【００３０】
２１は、放熱性を良くするために熱伝導性に優れた材料であるアルミを用いて作製された放熱器である。この放熱器２１のベース部２２の上面は平坦になった面２１ａを有しており、この面２１ａの上に発熱部品１が搭載され、固定される。一方、ベース部２２の放熱部品１が搭載された面２１ａの反対面２１ｂには、図２に示されるように、発熱部品１の幅の全幅に対してフィン２３が形成されている。なお、このフィンの厚みは２．５ｍｍ、高さが１０ｍｍであり、フィンの間隔は５ｍｍとしている。この放熱器２１は、加工性に優れたアルミを用いているので、引き抜きあるいは押し出し加工等の安価な加工方法によって成形することができる。さらに非常に軽量な放熱器を得ることができる。
【００３１】
このベース部２２には、ケース４の孔１０と略同心であり、その直径が６．５ｍｍの孔２４が前記ベース部２２を貫通して設けられている。そしてこの孔２４と前記孔１０、孔９に直径が６ｍｍのねじ２５が挿通される。このねじ２５の先端はベース部２２の反対面２１ｂより突出し、その先端部を覆うように鉄製の遮蔽体２６が設けられる。
【００３２】
遮蔽体２６と反対面２１ｂとの間には円状のゴムパッキン２７が挿入され、遮蔽体２６に設けられたねじ部２８にねじ２５を締め付ける。なお、本実施の形態１において、ねじ２５はセルフタッピングねじとしている。これによって遮蔽体２６には予めタップ加工を施す必要がないので、安価な放熱器を得ることができる。しかしながら、セルフタッピングねじは締め付けられながらねじを転造するものであるので、一般に先端部近傍の不完全ねじ部が長く、かつ先端部は三角おむすび状の形状となっている。従って先端部付近では螺旋がかみ合わない状態となるが、本実施の形態１においては遮蔽体２６が鉄製であるので、遮蔽体２６の螺旋部の強度が高くなる。これによって、発熱部品１と放熱器２１とを確りと固定することができる。
【００３３】
なお、この遮蔽体２６は一般の六角レンチで締め付けることができるように、六角形としてある。これによりこの遮蔽体２６の固定には格段に特別な治具などが不要となる。ただし、六角形の角が空気の流れ方向に向くようにしておくことが重要である。こうしておけば、遮蔽体２６による空気抵抗を小さくすることができるので、遮蔽体２６による圧力損失を小さくすることができる。また、本実施の形態においては遮蔽体２６は六角形としているが、これはＨカットやあるいはＤカット型等でも良い。
【００３４】
そしてこの遮蔽体２６の周りには、フィン２３の不形成部２９が形成されている。この不形成部２９は、遮蔽体２６の外周面からフィンの間隔３０以上の寸法だけ大きな寸法としておくことが重要である。本実施の形態１においては、遮蔽体２６と隣接したフィンとの間の間隔３０を５ｍｍ以上となるようにしておくことが重要である。つまり冷却媒体が通過する通路はフィンの間隔３０よりも細くならないので、冷却媒体の圧力損失を小さくすることができるためである。なおここで、不形成部２９はフライス加工等によって略ベース部２２の厚さと同じ厚さとなるまでフィン２３を切削することによって容易に得ることができる。
【００３５】
なお、フィン２３間の隙間３１は、この放熱器２１に隣接した発熱部品１ａとの間に設けられた壁３３によって閉じられ、管路３４が形成される。そしてこの管路３４にファン（図示せず）等によって強制的に空気（冷却媒体の一例として用いた）を送り込む（あるいは引く）ことによって発熱部品１が冷却されることとなる。なおここで、フィンの冷却媒体流入側端部２３ａには冷却媒体の流入抵抗を小さくする為に、隣り合うフィンとは離れる方向の傾斜が設けられた形状としている。本実施の形態１においては、半円状の形状としているが、これは図４に示されるように尖ったような形状でも良い。また、図４において傾斜は両面に形成されているが、片側でも良い。この場合、フィン厚みが薄くても加工できる。さらに、冷却媒体の流出側のフィン端部にも同様の傾斜を設けてやればさらに、冷却媒体の抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
以上の構成により、遮蔽体２６を有するとともに、この遮蔽体２６とベース部２２との間にゴムパッキン２７が挿入されて発熱部品１と放熱器２１とが固定されているので、孔２４とねじ２５との間に形成される微少な隙間３２へ冷却媒体が流入することを阻止し、この微少な隙間３２からの冷却媒体の漏れは発生せず、フィンの隙間３１を流れる空気の圧力損失を小さくすることができる。従って、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、フィンの隙間３１を流れる空気の流れが減少せず、放熱性の良い放熱器を提供することができる。
【００３７】
また、微少な隙間３２からの冷却媒体が漏れないので、小型ながら放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００３８】
さらに、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、フィンの長さを短くするかあるいは、ベース部２２の厚みを薄くしても放熱性の良い放熱器を実現することができる。
【００３９】
さらにまた、本実施の携帯のフィン２３の厚みより孔２４の直径の方が大きいが、このように孔２４を覆えないような薄い厚みのフィン２３を有するような放熱器であっても、ねじ２５と孔２４との間の微少な隙間３２への冷却媒体の流入を阻止することができるので、フィン２３の厚みを薄くしても放熱性の良い放熱器を実現することができる。
【００４０】
また、遮蔽体２６の外周側面と遮蔽体２６に隣接したフィンの壁面との間隔は、フィンの間隔３０以上としているので、これにより遮蔽体２６を設けることによって生じる冷却媒体が通る通路の断面積の減少を小さくすることができるので、冷却媒体の圧力損失を小さくすることができる。従って、放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００４１】
さらに不形成部２９は、遮蔽体２６の外周側面と略平行となるように設けられているので、冷却媒体が通る通路の断面積が急激に変化せず、急激な断面積の変化による圧力損失が発生し難い。従って、冷却媒体の流れがスムーズとなるので、さらに放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２について図を用いて説明する。図７は実施の形態２における断面図であり、図８は遮蔽部の要部拡大図である。図７、図８において図１から図６と同じものについては同じ番号を付し、その説明は簡略化する。
【００４３】
図７において、５０はアルミダイキャスト製の放熱器であり、放熱器５０のベース部２２上に遮蔽体５１が一体で形成されている。これによって別途遮蔽体を設ける必要がないので安価な放熱器を実現することができる。
【００４４】
ここで、一般的にアルミダイキャストは柔らかいので、螺旋強度は弱い、その上さらにダイキャストでは、良好な型の抜け性を得るためにねじの下穴には開放端に向かって広がったテーパを有している。従って、本実施の形態２においては、放熱器をアルミダイキャスト製としたことによる取付強度の減少を防ぐために、遮蔽体５１とベース部２２とを一体とするとともにその双方にねじを形成させるものである。
【００４５】
なお、本実施の形態２においてもねじ２５はセルフタッピングねじとしているが、遮蔽体５１とベース部２２とを一体とするとともにその双方にねじを形成しているので、確りと発熱部品１と放熱器５０とを固定することができる。
【００４６】
そして実施の形態１と同様に、放熱器５０のフィン２３の隙間３１へファン（図示せず）などによって強制的に冷却媒体を流し込み、発熱部品を冷却する。
【００４７】
以上の構成によって、遮蔽体５１とベース部２２とが一体に形成されているので、孔２４とねじ２５との間に形成される微少な隙間３２へ冷却媒体が流入することを阻止し、この微少な隙間３２からの冷却媒体の漏れは発生せず、フィンの隙間３１を流れる空気の圧力損失を小さくすることができる。従って、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、フィンの隙間３１を流れる空気の流れが減少せず、放熱性の良い放熱器を提供することができる。
【００４８】
また、微少な隙間３２からの冷却媒体が漏れないので、小型ながら放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００４９】
さらに、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、フィンの長さを短くするかあるいは、ベース部２２の厚みを薄くしても放熱性の良い放熱器を実現することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態２においても本実施の形態１と同様に遮蔽体５１の周辺にフィン２３の不形成部２９が設けられている。これによって、遮蔽体５１が冷却媒体の流れを堰き止めることはなく、冷却媒体の圧力損失を小さくすることができる。なお、本実施の形態２において放熱器５０はダストキャストによって成型されているので、前記フィン２３の不形成部２９の形成は別途加工工程は必要としないので、安価な放熱器を実現することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、孔と前記ねじとの間に形成される隙間へ前記フィンの間に流れる冷却媒体が流入することを阻止する遮蔽体を有するとともに、この遮蔽体は前記ベース部の他方の面上に設けられ、少なくとも前記孔と前記遮蔽体のいずれか一方には前記ねじを固定するねじ部が形成されるものである。
【００５２】
これにより、遮蔽体は孔と前記ねじとの間に形成される隙間へ冷却媒体が流入することを阻止するので、この隙間からの冷却媒体の漏れは発生せず、隙間を流れる空気の圧力損失を小さくすることができる。従って、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、隙間間の空気の流れを維持することができ、放熱性の良い放熱器を提供することができる。
【００５３】
また、隙間からの冷却媒体が漏れないので、小型ながら放熱性の良好な放熱器を得ることができる。
【００５４】
更に、冷却媒体の圧力低下を小さくし、流速が小さくなることを防止することができるので、フィンの長さを短くするかあるいは、ベース部の厚みを薄くしても放熱性の良い放熱器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における放熱器の断面図
【図２】同、要部下面図
【図３】同、要部拡大図
【図４】同、フィンの端部の要部拡大図
【図５】同、分解図
【図６】同、フィン不形成部の詳細図
【図７】実施の形態２における断面図
【図８】同、要部下面図
【図９】従来の放熱器の断面図
【図１０】同、分解図
【図１１】ねじとねじ孔との詳細図
【符号の説明】
１ 発熱部品
２１ 放熱器
２２ ベース部
２３ フィン
２４ 孔
２５ ねじ
２６ 遮蔽体
２８ ねじ部
３２ 隙間

Claims (11)

1. 発熱部品が搭載されるとともに、この発熱部品がねじで固定される金属製の放熱器であって、前記放熱器はその一方の面に前記発熱部品が搭載されるとともに、他方の面には複数のフィンが並んで立設されたベース部と、このベース部に設けられるとともに前記ねじが挿通される孔とを備え、この孔と前記ねじとの間に形成される隙間へ前記フィンの間に流れる冷却媒体が流入することを阻止する遮蔽体を有するとともに、この遮蔽体は前記ベース部の他方の面上に設けられ、少なくとも前記孔と前記遮蔽体のいずれか一方には前記ねじを固定するねじ部が形成される放熱器。
2. フィンとベース部との接合部におけるフィンの厚みは、孔の直径以下とした請求項１に記載の放熱器。
3. ねじの先端は、ベース部の他方の面より突出した請求項１に記載の放熱器。
4. 放熱器はアルミ合金で形成された請求項１に記載の放熱器。
5. ねじ部は孔と遮蔽体の双方に形成されるとともに、そのねじ部に締め付けられるねじはタッピングねじとした請求項４に記載の放熱器。
6. 遮蔽体の外周側面と前記遮蔽体に隣接したフィンの壁面との間隔は、フィン同士の間隔以上とした請求項１に記載の放熱器。
7. 壁面は、遮蔽体の外周側面と略平行とした請求項６に記載の放熱器。
8. フィンは、冷却媒体の流れ方向と平行に、遮蔽体の上流から下流まで設けられ、前記フィンには遮蔽体の少なくとも上流と下流のいずれか一方側に冷却媒体の通路が設けられた請求項１に記載の放熱器。
9. 通路の幅は、フィンの略ピッチ寸法以上とした請求項１に記載の放熱器。
10. 遮蔽体は尖頭部を有し、この尖頭部は、冷却媒体の流れの方向とした請求項１に記載の放熱器。
11. 冷却媒体が流入する側のフィンの端部は、この端部に向かって隣接したフィンとは離れる方向の傾斜を有した請求項１に記載の放熱器。

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