JP2018046199A - 放熱フィン及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を向上する。【解決手段】放熱フィンは、平板状の基部と、前記基部の第１面に立設された突起部と、を備え、前記第１面の第１部分が、前記基部の前記第１面の反対側の第２面に対して第１角度で傾斜し、前記第１面の第２部分が、前記第２面に対して前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜する。【選択図】図２Ｂ

Description

本発明は、放熱フィン及び電子機器に関する。

無線基地局装置等の電子機器において、近年、高性能化及び高密度化が進んでおり、更なる小型軽量化が要求されている。電子機器の高性能化及び高密度化が進むことで、電子機器の内部で発生する熱が増加する。また、電子機器の小型軽量化により電子機器の内部が狭くなってきているため、電子機器の内部に熱が籠り易い。そのため、電子機器が備える発熱部品からの熱を放熱フィンに伝え、放熱フィンから電子機器の外部に放熱することが行われている。放熱フィンは、熱交換効率を上げるために使用される金属の突起構造部品である。放熱フィンの放熱部分を突起構造とすることにより、放熱フィンの表面積を増大させて放熱効率を上昇させている。

特開２００１−１８５６６８号公報 特開２０１５−２０１４２７号公報

図７に示すように、電子機器の設置方法として、縦置き正面設置、天井吊り下げ設置及び水平置き設置がある。図７の（Ａ）〜（Ｃ）は、電子機器１００の斜視図である。図７の（Ａ）には、縦置き正面設置の電子機器１００が示されている。図７の（Ｂ）には、天井吊り下げ設置の電子機器１００が示されている。図７の（Ｃ）には、水平置き設置の電子機器１００が示されている。電子機器１００は、放熱フィン１０１を備える。従来、電子機器１００の設置方法として縦置き正面設置が多く用いられていたため、電子機器１００の設置方法として縦置き正面設置を用いた場合に、放熱フィン１０１の放熱効率が良くなるように放熱フィン１０１の設計が行われていた。

しかしながら、電子機器１００の設置条件の多様化により、電子機器１００の設置方法として天井吊り下げ設置及び水平置き設置を用いた場合にも、放熱フィン１０１の放熱効率が良好であることが要求されている。図８に示すように、水平置き設置の場合、電子機器１００が備える発熱部品１１０の発熱によって温まった空気が、放熱フィン１０１の基部１０２に設けられた複数の突起部１０３の間に溜まり易く、温まった空気が放熱フィン１０１の外部に逃げ難い。したがって、複数の突起部１０３の間に熱が籠り易いため、放熱フィン１０１の放熱効率の向上が求められている。また、縦置き正面設置や天井吊り下げ設置についても、放熱フィン１０１の放熱効率の向上が要求されている。

本願は、放熱効率を向上させることができる放熱フィン及び電子機器を提供することを目的とする。

本願の一観点によれば、平板状の基部と、前記基部の第１面に立設された突起部と、を備え、前記第１面の第１部分が、前記基部の前記第１面の反対側の第２面に対して第１角度で傾斜し、前記第１面の第２部分が、前記第２面に対して前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜する、放熱フィンが提供される。

本願の一観点によれば、平板状の基部、及び、前記基部の第１面に立設された突起部を有する放熱フィンと、前記放熱フィンと熱的に接続された第１発熱部品及び第２発熱部品と、を備え、前記第１面の第１部分が、前記基部の前記第１面の反対側の第２面に対して第１角度で傾斜し、前記第１面の第２部分が、前記第２面に対して前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜し、前記第２面の法線方向からの平面視において、前記第１発熱部品の少なくとも一部と前記第１面の前記第１部分の少なくとも一部とが重なり、前記第２面の法線方向からの平面視において、前記第２発熱部品の少なくとも一部と前記第１面の前記第２部分の少なくとも一部とが重なる、電子機器が提供される。

本願によれば、放熱フィン及び電子機器の放熱効率を向上させることができる。

図１Ａは、実施形態に係る電子機器の分解斜視図である。 図１Ｂは、実施形態に係る電子機器の側面図である。 図２Ａは、実施形態に係る放熱フィンの斜視図である。 図２Ｂは、実施形態に係る放熱フィンの側面図である。 図２Ｃは、実施形態に係る放熱フィンの側面図である。 図３Ａは、実施形態に係る放熱フィンの側面図である。 図３Ｂは、実施形態に係る放熱フィンの側面図である。 図４は、実施形態に係る放熱フィンの側面図である。 図５Ａは、実施形態に係る放熱フィン及び従来型の放熱フィンの側面図である。 図５Ｂは、実施形態に係る放熱フィン及び従来型の放熱フィンの側面図である。 図６Ａは、変形例１に係る放熱フィンの斜視図である。 図６Ｂは、変形例２に係る放熱フィンの斜視図である。 図６Ｃは、変形例３に係る放熱フィンの斜視図である。 電子機器の斜視図である。 電子機器の斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本願は、実施形態の構成に限定されない。

図１Ａは、実施形態に係る電子機器１の分解斜視図である。図１Ｂは、実施形態に係る電子機器１の側面図である。電子機器１は、放熱フィン２と、基板３と、発熱部品４Ａ、４Ｂと、カバー（筐体）５とを備える。電子機器１は、例えば、無線基地局装置である。放熱フィン２は、例えば、銅、アルミニウム等の金属材料を用いることができる。放熱フィン２は、ヒートシンクとも呼ばれる。基板３の上面には、発熱部品４Ａ、４Ｂが設置されている。発熱部品４Ａ、４Ｂは、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサや、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを含む電子部品である。基板３の下面に放熱フィン２が接触している。発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱は、基板３を介して放熱フィン２に伝わり、放熱フィン２によって大気中に放熱される。したがって、発熱部品４Ａ、４Ｂは、基板３を介して放熱フィン２と熱的に接続されている。カバー５は、発熱部品４Ａ、４Ｂを覆っており、周囲の水、湿気及び粉塵から発熱部品４Ａ、４Ｂを保護する。発熱部品４Ａは、第１発熱部品の一例である。発熱部品４Ｂは、第２発熱部品の一例である。

図２Ａは、実施形態に係る放熱フィン２の斜視図である。図２Ｂは、実施形態に係る放熱フィン２の側面図である。放熱フィン２は、平板状の基部２１と、基部２１の第１面２
２に立設された複数の突起部２３とを備える。基部２１は、厚板状のブロック部材である。突起部２３は、薄板状のフィン部材であり、基部２１の第１面２２から突起している。個々の突起部２３は、相互に平行に配列されており、隣接する突起部２３の間には、同一方向に伸びる通気路が区画形成されている。突起部２３によって放熱フィン２の表面積が増えるため、放熱フィン２の放熱効率が増加する。

基部２１の第１面２２の反対側の第２面２４は平面であり、基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して傾斜している。基部２１の第１面２２の第１部分２５が、基部２１の第２面２４に対して所定角度（θ１）で傾斜している。基部２１の第１面２２の第２部分２６が、基部２１の第２面２４に対して所定角度（θ２）で傾斜している。所定角度（θ１）と所定角度（θ２）とは異なっており、所定角度（θ１）は、所定角度（θ２）よりも大きい。所定角度（θ１）は、第１角度の一例である。所定角度（θ２）は、第２角度の一例である。

図２Ｃは、実施形態に係る放熱フィン２の側面図である。図２Ｃに示すように、基部２１の第２面２４側に発熱部品４Ａ、４Ｂが配置されている。基部２１の第２面２４の法線方向からの平面視において、発熱部品４Ａの少なくとも一部と、基部２１の第１面２２の第１部分２５の少なくとも一部とが重なっている。例えば、基部２１の第２面２４の法線方向からの平面視において、発熱部品４Ａの外縁（外周）が、基部２１の第１面２２の第１部分２５の外縁（外周）と一致又は略一致していてもよい。基部２１の第２面２４の法線方向からの平面視において、発熱部品４Ｂの少なくとも一部と、基部２１の第１面２２の第２部分２６の少なくとも一部とが重なっている。基部２１の第２面２４の法線方向からの平面視において、発熱部品４Ｂの外縁（外周）が、基部２１の第１面２２の第２部分２６の外縁（外周）と一致又は略一致していてもよい。

基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して傾斜しているので、発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱によって温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇する。これにより、隣接する突起部２３の間を空気が流れるため、隣接する突起部２３の間に空気が溜まらず、隣接する突起部２３の間に熱が籠るのを抑制することができる。隣接する突起部２３の間を流れる空気は放熱フィン２の側方から排出される。発熱部品４Ａで発生した熱によって温められた空気は、基部２１の第１面２２の第１部分２５の傾斜に沿って上昇すると共に、基部２１の第１面２２の第２部分２６の傾斜に沿って上昇するため、隣接する突起部２３の間を流れる空気が均熱化される。

発熱部品４（４Ａ、４Ｂ）の発熱量が大きいほど、基部２１の第１面２２の傾斜が大きくなっている。図２Ｃでは、発熱部品４Ａの発熱量が発熱部品４Ｂの発熱量よりも大きいので、基部２１の第１面２２の第１部分２５の傾斜角度が、基部２１の第１面２２の第２部分２６の傾斜角度よりも大きい。基部２１の第１面２２の傾斜角度が大きいほど、温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇し易い。発熱部品４Ａ、４Ｂの発熱量に応じて、基部２１の第１面２２の第１部分２５及び第２部分２６の傾斜角度が其々決定してもよい。発熱部品４Ａ、４Ｂの発熱量に応じて、基部２１の第１面２２の第１部分２５及び第２部分２６の傾斜角度を其々決定することにより、放熱フィン２の放熱効率をより向上することができる。また、発熱部品４Ａ、４Ｂのサイズに応じて、基部２１の第１面２２の第１部分２５及び第２部分２６の面積を其々決定してもよい。

基部２１の第１面２２に突起部２３が設けられているため、突起部２３の基端が基部２１の第２面２４に対して傾斜している。突起部２３の先端は、基部２１の第２面２４と平行である。基部２１の第１面２２に配列された複数の突起部２３は、基部２１の第１面２２の傾斜に沿って延びている。すなわち、突起部２３の延伸方向と、基部２１の第１面２２の傾斜方向とが同じである。突起部２３が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って延びて
いるため、発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱によって温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇すると共に、隣接する突起部２３の間を空気が流れることができる。なお、突起部２３の延伸方向と、基部２１の第１面２２の傾斜方向とが直交する場合、発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱によって温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇する際、突起部２３によって空気の上昇が遮られてしまう。

基部２１の第１面２２の第１部分２５と基部２１の第１面２２の第２部分２６とが連続している。そのため、発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱によって温められた空気が、基部２１の第１面２２の第１部分２５と基部２１の第１面２２の第２部分２６との境界で滞留せずに基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇する。

図３Ａ及び図３Ｂは、実施形態に係る放熱フィン２の側面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、基部２１の第１面２２の第１部分２５と基部２１の第１面２２の第２部分２６との間に、基部２１の第１面２２の第３部分２７が位置してもよい。発熱部品４Ａ、４Ｂの発熱量に応じて、基部２１の第１面２２の第１部分２５及び第２部分２６の傾斜角度を其々決定してもよい。また、発熱部品４Ａ、４Ｂのサイズに応じて、基部２１の第１面２２の第１部分２５及び第２部分２６の面積を其々決定してもよい。基部２１の第１面２２の第３部分２７が、基部２１の第２面２４と平行であってもよいし、基部２１の第２面２４に対して傾斜してもよい。図３Ａ及び図３Ｂに示す放熱フィン２の構造例では、基部２１の第１面２２の第３部分２７が、基部２１の第２面２４と平行である。また、基部２１の第１面２２の第３部分２７が、基部２１の第２面２４に対して所定角度（θ１）及び所定角度（θ２）の其々と異なる所定角度で傾斜してもよい。

上記では、基板３の上面に発熱部品４Ａ、４Ｂが設置されている例を示したが、図４に示すように、基板３の上面に３つ以上の発熱部品４（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ）が設置されてもよい。図４は、実施形態に係る放熱フィン２の側面図である。図４に示す例では、基部２１の第１面２２の第３部分２７が、基部２１の第２面２４に対して所定角度（θ１）及び所定角度（θ２）の其々と異なる所定角度（θ３）で傾斜する。基部２１の第２面２４の法線方向からの平面視において、発熱部品４Ｃの少なくとも一部と、基部２１の第１面２２の第３部分２７の少なくとも一部とが重なっている。例えば、基部２１の第２面２４の法線方向からの平面視において、発熱部品４Ｃの外縁（外周）が、基部２１の第１面２２の第３部分２７の外縁（外周）と一致又は略一致していてもよい。また、基板３の上面に４つ以上の発熱部品４が設置されてもよく、発熱部品４の個数に応じて、基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して複数の角度で傾斜してもよい。

放熱フィン２の体積及び重さを変更せずに、放熱フィン２を偏肉してもよい。すなわち、基部２１の体積及び重さを変更せずに、基部２１の第１面２２を傾斜させると共に、突起部２３の基端部を傾斜させてもよい。基部２１の体積及び重さを変更せずに、放熱フィン２を偏肉することにより、放熱フィン２の小型化を維持しながら、放熱フィン２の放熱効率を向上することができる。また、上記では、基板３の上面に発熱部品４Ａ、４Ｂを設置する例を示したが、これに限らず、基板３の上面に発熱部品４Ａ、４Ｂの何れか一方を設置してもよい。

上記では、放熱フィン２を水平置き設置で使用する場合について説明したが、放熱フィン２を縦置き正面設置又は天井吊り下げ設置で使用してもよい。図５Ａは、実施形態に係る放熱フィン２及び従来型の放熱フィン１０１の側面図である。図５Ａに示すように、放熱フィン２及び放熱フィン１０１を縦置き正面設置で使用している。放熱フィン１０１は、基部１０２及び突起部１０３を備える。放熱フィン２及び放熱フィン１０１を縦置き正面設置で使用する場合、放熱フィン２の上方に対する実効面積は、放熱フィン１０１の上方に対する実効面積よりも大きいため、放熱フィン２の放熱効率は、放熱フィン１０１の
放熱効率よりも高い。

図５Ｂは、実施形態に係る放熱フィン２及び従来型の放熱フィン１０１の側面図である。図５Ｂに示すように、放熱フィン２及び放熱フィン１０１を天井吊り下げ設置で使用している。放熱フィン２及び放熱フィン１０１を天井吊り下げ設置で使用する場合、放熱フィン２の上方に対する実効面積は、放熱フィン１０１の上方に対する実効面積と同じであるため、放熱フィン２の放熱効率は、従来型の放熱フィン１０１の放熱効率と同等である。

実施形態に係る電子機器１及び放熱フィン２によれば、放熱フィン２にファン等の送風機を取り付けることなく、電子機器１及び放熱フィン２の放熱効率を向上することができる。そのため、製造コストを増加せずに、放熱効率を向上させることができる放熱フィン２及び放熱フィン２を備えた電子機器１を提供することができる。

〈変形例１〉
図６Ａは、変形例１に係る放熱フィン２の斜視図である。図６Ａに示すように、基部２１の第２面２４は平面であり、基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して傾斜している。基部２１の第１面２２の第１部分２５及び基部２１の第１面２２の第２部分２６が、基部２１の第２面２４に対して同一角度で傾斜している。基板３の上面に、発熱部品４Ａ、４Ｂを設置してもよいし、発熱部品４Ａ、４Ｂの何れか一方を設置してもよい。発熱部品４Ａ、４Ｂの設置位置は、図２Ｃと同様である。基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して傾斜しているので、発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱によって温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇する。これにより、隣接する突起部２３の間を空気が流れるため、隣接する突起部２３の間に空気が溜まらず、隣接する突起部２３の間に熱が籠るのを抑制することができる。隣接する突起部２３の間を流れる空気は放熱フィン２の側方から排出される。

〈変形例２〉
図６Ｂは、変形例２に係る放熱フィン２の斜視図である。図６Ｂに示すように、基部２１の第２面２４は平面であり、基部２１の第１面２２の一部が基部２１の第２面２４に対して傾斜している。基部２１の第１面２２の第１部分２５が、基部２１の第２面２４と平行であり、基部２１の第１面２２の第２部分２６が、基部２１の第２面２４に対して傾斜している。基部２１の第１面２２の第２部分２６が、曲面であってもよい。すなわち、基部２１の第１面２２の傾斜面が、曲面であってもよい。基板３の上面には、発熱部品４Ｂが設置される。発熱部品４Ｂの設置位置は、図２Ｃと同様である。基部２１の第１面２２の一部が基部２１の第２面２４に対して傾斜しているので、発熱部品４Ｂで発生した熱によって温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿って上昇する。これにより、隣接する突起部２３の間を空気が流れるため、隣接する突起部２３の間に空気が溜まらず、隣接する突起部２３の間に熱が籠るのを抑制することができる。隣接する突起部２３の間を流れる空気は放熱フィン２の側方から排出される。

〈変形例３〉
図６Ｃは、変形例３に係る放熱フィン２の斜視図である。図６Ｃに示すように、基部２１の第１面２２の反対側の第２面２４は平面であり、基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して傾斜している。基部２１の第１面２２の第１部分２５及び基部２１の第１面２２の第２部分２６が、曲面である。すなわち、基部２１の第１面２２の傾斜面が、曲面である。基板３の上面に、発熱部品４Ａ、４Ｂを設置してもよいし、発熱部品４Ａ、４Ｂの何れか一方を設置してもよい。発熱部品４Ａ、４Ｂの設置位置は、図２Ｃと同様である。基部２１の第１面２２が基部２１の第２面２４に対して傾斜しているので、発熱部品４Ａ、４Ｂで発生した熱によって温められた空気が基部２１の第１面２２の傾斜に沿
って上昇する。これにより、隣接する突起部２３の間を空気が流れるため、隣接する突起部２３の間に空気が溜まらず、隣接する突起部２３の間に熱が籠るのを抑制することができる。隣接する突起部２３の間を流れる空気は放熱フィン２の側方から排出される。

１ 電子機器
２ 放熱フィン
３ 基板
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 発熱部品
５ カバー
２１ 基部
２２ 第１面
２３ 突起部
２４ 第２面
２５ 第１部分
２６ 第２部分
２７ 第３部分

Claims (7)

1. 平板状の基部と、
   前記基部の第１面に立設された突起部と、
   を備え、
   前記第１面の第１部分が、前記基部の前記第１面の反対側の第２面に対して第１角度で傾斜し、
   前記第１面の第２部分が、前記第２面に対して前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜することを特徴とする放熱フィン。
2. 前記突起部は、前記第１面の傾斜に沿って延びていることを特徴とする請求項１に記載の放熱フィン。
3. 前記第１面の前記第１部分と前記第１面の前記第２部分とが連続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱フィン。
4. 前記第１面の第３部分が、前記第１面の前記第１部分と前記第１面の前記第２部分との間に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の放熱フィン。
5. 前記第１面の前記第３部分が、前記第２面と平行であることを特徴とする請求項４に記載の放熱フィン。
6. 前記第１面の前記第３部分が、前記第２面に対して前記第１角度及び前記第２角度の其々と異なる第３角度で傾斜することを特徴とする請求項４に記載の放熱フィン。
7. 平板状の基部、及び、前記基部の第１面に立設された突起部を有する放熱フィンと、
   前記放熱フィンと熱的に接続された第１発熱部品及び第２発熱部品と、
   を備え、
   前記第１面の第１部分が、前記基部の前記第１面の反対側の第２面に対して第１角度で傾斜し、
   前記第１面の第２部分が、前記第２面に対して前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜し、
   前記第２面の法線方向からの平面視において、前記第１発熱部品の少なくとも一部と前記第１面の前記第１部分の少なくとも一部とが重なり、
   前記第２面の法線方向からの平面視において、前記第２発熱部品の少なくとも一部と前記第１面の前記第２部分の少なくとも一部とが重なることを特徴とする電子機器。

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