JP2012021698A - Radiation fin and radiator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a radiating fin and a radiator using the radiating fin, for example, a radiator such as a semiconductor element.
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。
The heat dissipating fin of
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。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 proposes a heat dissipating fin installed around a heat conductor such as a heat pipe or a heat column.
The heat dissipating fins of FIG. 10 of
Further, the heat dissipating fan of FIG. 11 of
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。
However, the heat dissipating fin of
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。
The heat dissipating fin of FIG. 10 of
Further, the heat dissipating fin of FIG. 11 of
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。 An object of the present invention is to devise the shape of the radiating fins and the position of the heat pipe to improve the radiating efficiency by natural convection.
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。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
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。 A second aspect of the present invention is the heat dissipating fin according to the first aspect, wherein a plurality of the heat pipe insertion holes are provided.
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。 A third aspect of the present invention is the heat dissipating fin according to the second aspect, wherein the plurality of heat pipe insertion holes are provided at axially symmetrical positions with respect to a central axis of the heat dissipating hole.
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。 A fourth aspect of the present invention is the heat dissipating fin according to any one of the first to third aspects, wherein the fin has a disk shape in plan view.
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。
The invention according to claim 5 is characterized by a radiator in which the heat dissipating fins according to any one of
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。 According to the present invention, air flows from the outer peripheral side of the fin to the inner peripheral side, and heat dissipation efficiency can be improved.
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。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1A and 1B show a configuration of an embodiment of a heat radiation fin to which the present invention is applied. FIG. 1A is a side view, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of FIG. In the figure, 1 is a radiation fin and 2 is a heat pipe.
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。
The radiating
The outer peripheral side of the heat
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。
The
That is, the heat
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。
Here, the
The container of the
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。
In the above, the pitch (attachment interval) of the
The inclination angle of the first
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。 2 and 3 show an illuminating device including a radiator to which the present invention is applied. In the figure, 3 is a heat receiving block, 4 is a radiator, 5 is a power LED (heating element), 6 is a cover, and 7 is a cover. A base board, 8 is a standing frame, and 9 is an adjusting screw.
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。
As shown in the figure, a
On the lower surface of the
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。
The
Further, the
図4は放熱器4を拡大して示したものである。
FIG. 4 is an enlarged view of the
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。
FIG. 5 shows the
That is, FIG. 5A shows an A type in which the
FIG. 5B shows a B type in which the outer diameter of the
FIG.5 (c) has shown C type with the largest outer diameter of the
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。
FIG. 6 is a plan view showing the arrangement of the
That is, FIG. 6A shows the A type, and an L-shaped heat pipe that takes into consideration that the heat transfer area is increased along two grooves formed in parallel to the upper surface of the
FIG. 6B shows the B type, and an L-shaped
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。
FIG. 6 (c 1) shows the C1 type, and an L-shaped heat that takes into account the large heat transfer area along three sets of six grooves formed in parallel on the upper surface of the
FIG. 6 (c2) shows the C2 type, and an L-shaped heat that takes into account the large heat transfer area along three sets of six grooves formed in parallel on the upper surface of the
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。
Although the
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。
FIGS. 7A and 7B show an
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。
FIGS. 8A and 8B show a B-
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。
FIGS. 9A and 9B show a C-type
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。
In the
Therefore, when the
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。
As described above, according to the
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。
And, as indicated by the arrows in FIG. 1, between the
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。 In this way, air naturally convects from the outer periphery of the fin to the heat radiating port in the center of the fin, and convection is promoted by the tunnel effect, thereby improving heat dissipation efficiency.
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。
The
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。 In addition, the wick (capillary structure) of the heat pipe is usually a groove (groove), but if this is a sintered metal, the heat transport performance can be achieved in any inclined arrangement such as vertical, horizontal, oblique, and top heat arrangement. A heat radiator with a small fluctuation is obtained.
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。
In the above embodiment, although it applied to the illuminating device, this invention is not limited to this, You may apply to an apparatus provided with other heat generating elements, such as a thyristor.
In the embodiment, the shape of the radiating fin is a disc shape, but may be a polygonal shape.
Further, a fan may be provided at the heat radiating port in the center of the heat radiating fins for forced air cooling, and it is needless to say that other specific detailed structures can be changed as appropriate.
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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 The center heat dissipation port,
Surrounding heat pipe insertion holes,
A first inclined portion whose outer peripheral side is inclined in a first direction with respect to a plane including the heat pipe insertion hole with respect to the heat pipe insertion hole;
An inner peripheral side surrounding the heat radiation port with respect to the heat pipe insertion hole includes a second inclined portion inclined in a second direction opposite to the first direction with respect to a surface including the heat pipe insertion hole. A heat dissipating fin.
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JP2018037211A (en) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | コイト電工株式会社 | Floodlight device |
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