JPWO2019030809A1

JPWO2019030809A1 - 放熱構造体

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Publication number: JPWO2019030809A1
Application number: JP2019535462A
Authority: JP
Inventors: 孝浩八木; 横山　清隆; 清隆横山; 章勝又; 渉伊村
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: JP6973865B2; WO2019030809A1; CN111034380A; US20200375065A1; US11425843B2

Abstract

放熱構造体（１０）は、発熱体（１）を収容する筐体（４）と、前記発熱体（１）から直接的または間接的に熱を吸熱し、前記筐体（４）とは非接触に対向し、前記筐体（４）の内部空間に存在する空気を介して前記筐体（４）に伝えるヒートシンク様式部品（２）と、を備え、前記発熱体（１）から熱が発せられたときに、前記内部空間（３）における温度が相対的に上昇し難い領域では、前記内部空間（３）における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、前記ヒートシンク様式部品（２）と前記筐体（４）との間の距離が近くなるように、前記ヒートシンク様式部品（２）および前記筐体（４）の少なくとも一方が構成されている。

Description

本発明は、放熱構造体に関する。

筐体の内部に発熱体およびヒートシンク様式部品を有し、発熱体から発せられた熱を、ヒートシンク様式部品を介して筐体に伝え、さらに筐体から外部の空気へと放熱させる放熱構造体が知られている。このような放熱構造体では、発熱体から発せられた熱をいかに効率よく外部の空気へと放熱させるか、が重要になる。

特許文献１には、発熱体（発熱部品）に対向する第１平面部と、第２平面部とを有し、第１平面部が第２平面部より発熱部品側へ突出している熱伝導シートを備え、第１平面部における発熱部品側の面は発熱部品に熱結合し、第２平面部における発熱部品とは逆側の面は収納体の内面に熱結合している放熱構造体（電子機器）が開示されている。

特開２０１６−０４２５８２号公報

ところで、発熱体から発せられた熱がヒートシンク様式部品を介して筐体に伝えられると、筐体の温度は上昇する。放熱構造体において、一般的に、筐体の外表面における上限温度（例えば、放熱構造体の表面温度の規格値）が規定されている。つまり、筐体の外表面の全ての領域において、上限温度以下になるようにする必要がある。

図８は、本発明が解決しようとする課題にかかる放熱構造体について説明する模式図（断面図）である。なお、図８に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。図８に示すように、放熱構造体９１０は、発熱体９０１を収容する筐体９０４と、発熱体９０１から直接的または間接的に熱を吸熱し、筐体９０４の内部空間９０３に存在する空気を介して筐体９０４に伝えるヒートシンク様式部品９０２と、を備えている。ヒートシンク様式部品９０２は、筐体９０４とは非接触に対向している。

内部空間９０３において、鉛直方向上方の空気は相対的に温度が高く、鉛直方向下方の空気は相対的に温度が低くなる。例えば、図８において、Ｘ軸方向が鉛直方向であるとする。内部空間９０３において、発熱体９０１や、発熱体９０１の熱を吸収したヒートシンク様式部品９０２により温められた空気は膨張して密度が小さくなるため、その密度差により浮力が生じて上昇（以降、この状態を自然対流と表記）する。このため、内部空間９０３における、鉛直方向上方（Ｘ軸方向のプラス側）の領域９０３ａにおける空気の温度が相対的に高く、鉛直方向下方（Ｘ軸方向のマイナス側）の領域９０３ｂにおける空気の温度が相対的に低くなる。このような状態の内部空間９０３に接触し、その空気を介して熱が伝えられる筐体９０４においても、同様に、鉛直方向上方の部位９０４ａの温度が相対的に高く、鉛直方向下方の部位９０４ｂの温度が相対的に低くなる。

放熱構造体９１０の筐体９０４において温度分布が不均一な状態となっている場合、筐体９０４における最も温度の高い鉛直方向上方の部位９０４ａが上限温度以下になるようにしなければならない。このため、筐体９０４における相対的に温度の低い鉛直方向下方の部位９０４ｂでは、温度が上限温度よりもずっと低い。つまり、筐体９０４における相対的に温度の低い鉛直方向下方の部位９０４ｂでは、まだ放熱することができる余地を残しており、放熱性能を十分に使い切れていない。

このように、筐体において温度分布が不均一な状態となっている場合、放熱構造体９１０の放熱効率は悪い。よって、放熱構造体において、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることが望まれる。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる放熱構造体を提供することを目的とする。

本発明は、放熱構造体であって、発熱体を収容する筐体と、前記発熱体から直接的または間接的に熱を吸熱し、前記筐体とは非接触に対向し、前記筐体の内部空間に存在する空気を介して前記筐体に伝えるヒートシンク様式部品と、を備え、前記発熱体から熱が発せられたときに、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域では、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、前記ヒートシンク様式部品と前記筐体との間の距離が近くなるように、前記ヒートシンク様式部品および前記筐体の少なくとも一方が構成されている、ものである。

また、本発明は、発熱体を収容する筐体と、前記発熱体から直接的または間接的に熱を吸熱し、前記筐体の内部空間に存在する空気を介して前記筐体に伝えるヒートシンク様式部品と、を備える放熱構造体の製造方法であって、前記発熱体から熱が発せられたときに、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域では、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域よりも、前記ヒートシンク様式部品と前記筐体との間の距離が近くなるように、前記ヒートシンク様式部品および前記筐体の少なくとも一方を形成するものである。

本発明によれば、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。

本発明の概要について説明する図である。実施の形態１にかかる放熱構造体の概略構成を示す平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。実施の形態２にかかる放熱構造体の概略構成を示す断面図である。実施の形態３にかかる放熱構造体の概略構成を示す断面図である。実施の形態４にかかる放熱構造体の概略構成を示す断面図である。実施の形態５にかかる放熱構造体の概略構成を示す断面図である。本発明が解決しようとする課題にかかる放熱構造体について説明する模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。

［本発明の特徴］
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。なお、本発明にかかる放熱構造体は、ヒートシンク様式部品を用いた自然空冷式のもので、特定分野の機器に限定されるものではなく、例えば、電子機器など、内部に発熱体を含む任意の機器である。このため、以下の説明では、放熱構造体の構造を可能な限り簡略化した形態としている。

図１は、本発明の概要について説明する図である。図１に示すように、放熱構造体１０は、発熱体１を収容する筐体４と、発熱体１から直接的または間接的に熱を吸熱し、筐体４の内部空間３に存在する空気を介して筐体４に伝えるヒートシンク様式部品２と、を備えている。ヒートシンク様式部品２は、筐体４とは非接触に対向している。

筐体４は、装置の外装である。筐体４は、通常複数の部品で構成・組立されているが、ここでは便宜上一体の構成要素として示す。また、効率的に自然空冷を行うため、筐体４には吸気および排気用の穴を形成するのが一般的であるが、本発明にかかる放熱構造体においては穴の有無に依らず所望の効果を発揮することが出来るため、以下では筐体４に吸気および排気用の穴が形成されていない場合について説明する。

発熱体１は、筐体４の内部に収納され、自ら発熱する部品であり、基板上の電子部品やモータなど多岐に渡る。電子機器などの装置では、一般的に、筐体４の内部には複数の発熱体が存在するが、簡略化のため、以下の説明では発熱体が１つとして説明する。ヒートシンク様式部品２は、形態に拠らず、熱の伝導・拡散・放熱の機能・役割を有する構造物全般を指す。

放熱構造体１０において、発熱体１とヒートシンク様式部品２との接触は、直接的な接触よりも、伝熱性のシートやグリス等の伝熱媒介部材を間に挟んだ間接的な接触の方が一般的である。しかしながら、本発明を説明する上で、発熱体１とヒートシンク様式部品２との接触が直接的であるか、間接的であるか、は特に影響しないため、伝熱媒介部材についての図示や説明は省略する。筐体４の内部空間３は、敷居や構造物などにより複数に分割されている場合も多いが、以下の説明および図では、便宜上、一体であるとして示す。

自然空冷式の放熱構造体１０では、一般的に、内部空間３において温度分布が不均一な状態になっている。内部空間３において温度差が生じる要因は様々であるが、例えば、空気の自然対流が考えられる。すなわち、自然対流により、内部空間３における、相対的に温度の高い空気は上方に、相対的に温度の低い空気は下方に移動する。

放熱構造体１０において、発熱体１から熱が発せられたときに、内部空間３における温度が相対的に上昇し難い領域を低温領域３ｂ、内部空間３における温度が相対的に上昇しやすい領域を高温領域３ａとする。放熱構造体１０において、低温領域３ｂでは、高温領域３ａよりも、ヒートシンク様式部品２と筐体４との間の距離が近くなるように、ヒートシンク様式部品２および筐体４の少なくとも一方が構成されている。すなわち、低温領域３ｂにおけるヒートシンク様式部品２と筐体４との間の距離Ｌ２が、高温領域３ａにおけるヒートシンク様式部品２と筐体４との間の距離Ｌ１よりも近くなるように、ヒートシンク様式部品２および筐体４の少なくとも一方の形状が調整されている。

放熱構造体１０の製造において、発熱体１から熱が発せられたときに、内部空間３における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品２と筐体４との間の距離が近くなるように、ヒートシンク様式部品２および筐体４の少なくとも一方を形成する。

これにより、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。

［実施の形態１］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。

まず、本発明の実施の形態１にかかる放熱構造体の構成について説明する。
図２は、実施の形態１にかかる放熱構造体１１０の概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。ここで、Ｘ軸方向が鉛直方向である（Ｘ軸方向において、プラス側が上方、マイナス側が下方）。図２および図３に示すように、放熱構造体１１０は、発熱体１と、筐体４と、ヒートシンク様式部品１０２と、を備えている。

発熱体１の熱は部品間の熱伝導によりヒートシンク様式部品１０２に移動する。筐体４の内部空間１０３の空気は、発熱体１からの熱を吸収したヒートシンク様式部品１０２から熱が伝わって温められる。筐体４は、ヒートシンク様式部品１０２から、内部空間１０３の空気を介した熱伝達および輻射により熱を受けて温度上昇し、さらに外部の空気へと放熱する。

内部空間１０３において、自然対流により、相対的に温度の高い空気は上方に、相対的に温度の低い空気は下方に移動する。このため、図３に示す、筐体４の内部空間１０３において、鉛直方向上方が相対的に高温になる高温領域１０３ａに、鉛直方向下方が相対的に低温になる低温領域１０３ｃになる。また、鉛直方向中央部分は高温領域１０３ａと低温領域１０３ｃとの間の温度域である中温領域１０３ｂになる。

ヒートシンク様式部品１０２には、内部空間１０３における温度が相対的に上昇し難い領域（低温領域１０３ｃ）と接する表面において、筐体４に向かって延出し、先端部分が筐体４と非接触に対向する第１凸部１０５が形成されている。また、ヒートシンク様式部品１０２には、内部空間１０３における温度が相対的に上昇しやすい領域（高温領域１０３ａ）と接する表面において第１凹部１０６が形成されている。ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離を、高温領域１０３ａではＬ３、中温領域１０３ｂではＬ４、低温領域１０３ｃではＬ５とすると、それらの大小関係はＬ３＞Ｌ４＞Ｌ５となる。つまり、ヒートシンク様式部品１０２は、発熱体１から熱が発せられたときに、内部空間１０３における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間１０３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離が近くなるように構成されている。

ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間における熱移動量には、ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離が関係しており、ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離が、相対的に短い場合、相対的に長い場合よりも熱移動量が大きくなる。つまり、ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離を近づけると、ヒートシンク様式部品１０２から筐体４への熱移動量が増加する。

上述したように、内部空間１０３において、高温領域１０３ａでは相対的に温度が高く、低温領域１０３ｃでは相対的に温度が低く、中温領域１０３ｂでは高温領域１０３ａと低温領域１０３ｃの間の温度域になっている。一方、ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離は、上述したようにＬ３＞Ｌ４＞Ｌ５なので、高温領域１０３ａでは筐体４における接触部位（部位４ａ）に相対的に熱が伝わりにくく、低温領域１０３ｃでは筐体４における接触部位（部位４ｃ）に相対的に熱が伝わりやすい。また、中温領域１０３ｂでは筐体４における接触部位（部位４ｂ）への熱の伝わりやすさは、高温領域１０３ａの場合と低温領域１０３ｃの場合との中間である。よって、内部空間１０３における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間１０３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品１０２と筐体４との間の距離を近づけて熱移動し難くすることにより、筐体４における温度分布を均一化することができる。

以上より、本実施の形態にかかる放熱構造体１１０に拠れば、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。

［実施の形態２］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１にかかる放熱構造体では、発熱体から熱が発せられたときに、内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品と筐体との間の距離が近くなるように、ヒートシンク様式部品の形状が調整されている。これに対し、実施の形態２にかかる放熱構造体では、ヒートシンク様式部品の形状ではなく、筐体の形状が調整されている。

図４は、実施の形態２にかかる放熱構造体２１０の概略構成を示す断面図である。なお、図４は、図３に示す実施の形態１における放熱構造体１１０の断面図に対応する。図４に示した右手系ｘｙｚ座標は、図３と一致しており、Ｘ軸方向が鉛直方向である。図４に示すように、放熱構造体２１０は、発熱体１と、筐体２０４と、ヒートシンク様式部品２と、を備えている。

内部空間２０３において、自然対流により、鉛直方向上方が、相対的に温度が上昇しやすい高温領域２０３ａに、鉛直方向下方が、相対的に温度が上昇し難い低温領域２０３ｃに、鉛直方向中央が、高温領域２０３ａと低温領域２０３ｃとの間の温度域である中温領域２０３ｂになる。筐体２０４には、内部空間２０３における温度が相対的に上昇し難い領域（低温領域２０３ｃ）と接する表面において、ヒートシンク様式部品２に向かって延出し、先端部分がヒートシンク様式部品２と非接触に対向する第２凸部２０７が形成されている。また、筐体２０４には、内部空間２０３における温度が相対的に上昇しやすい領域（高温領域２０３ａ）と接する表面において第２凹部２０８が形成されている。

ヒートシンク様式部品２と筐体２０４との間の距離を、高温領域２０３ａではＬ６、中温領域２０３ｂではＬ７、低温領域２０３ｃではＬ８とすると、Ｌ６＞Ｌ７＞Ｌ８となる。つまり、筐体２０４は、発熱体１から熱が発せられたときに、内部空間２０３における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間２０３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品２と筐体２０４との間の距離が近くなるように構成されている。ヒートシンク様式部品２と筐体２０４との間の距離を、内部空間２０３における温度が相対的に上昇し難い領域の方が、内部空間２０３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも近くなるようにすることで、実施の形態１にかかる放熱構造体１１０と同様に、筐体４における温度分布を均一化することができる。

以上より、本実施の形態にかかる放熱構造体２１０に拠れば、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。

［実施の形態３］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態２にかかる放熱構造体と同様に、実施の形態３にかかる放熱構造体では、発熱体から熱が発せられたときに、内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品と筐体との間の距離が近くなるように、筐体の形状が調整されている。

図５は、実施の形態３にかかる放熱構造体３１０の概略構成を示す断面図である。なお、図５は、図３に示す実施の形態１における放熱構造体１１０の断面図に対応する。図５に示した右手系ｘｙｚ座標は、図３と一致しており、Ｘ軸方向が鉛直方向である。図５に示すように、放熱構造体３１０は、発熱体１と、筐体３０４と、ヒートシンク様式部品２と、を備えている。

内部空間３０３において、自然対流により、鉛直方向上方に向かうに従って温度が高くなる。筐体３０４におけるヒートシンク様式部品２と対向する壁面３０４ａは、ヒートシンク様式部品２と筐体４との間の距離が鉛直方向上方に向かうに従って末広がりになるように形成されている。これにより、ヒートシンク様式部品２と筐体３０４との間の距離を、内部空間３０３における温度が相対的に上昇し難い領域の方が、内部空間３０３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも近くなるようにすることができる。以上より、本実施の形態にかかる放熱構造体３１０に拠れば、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。
［実施の形態４］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態にかかる放熱構造体は、実施の形態１にかかる放熱構造体のヒートシンク様式部品と実施の形態２にかかる放熱構造体の筐体とを組み合わせた構造を有する。

図６は、実施の形態４にかかる放熱構造体４１０の概略構成を示す断面図である。なお、図６は、図３に示す実施の形態１における放熱構造体１１０の断面図に対応する。図６に示した右手系ｘｙｚ座標は、図３と一致しており、Ｘ軸方向が鉛直方向である。図６に示すように、放熱構造体４１０は、発熱体１と、筐体２０４と、ヒートシンク様式部品１０２と、を備えている。

上述したように、ヒートシンク様式部品１０２における、低温領域４０３ｃと接する部分には第１凸部１０５が形成され、高温領域４０３ａと接する部分には第１凹部１０６が形成されている。また、筐体２０４における、低温領域４０３ｃと接する部分には第２凸部２０７が形成され、高温領域４０３ａと接する部分には第２凹部２０８が形成されている。

ヒートシンク様式部品１０２と筐体２０４との間の距離を、高温領域４０３ａではＬ９、中温領域４０３ｂではＬ１０、低温領域４０３ｃではＬ１１とすると、Ｌ９＞Ｌ１０＞Ｌ１１となる。つまり、ヒートシンク様式部品１０２および筐体２０４は、発熱体１から熱が発せられたときに、内部空間４０３における温度が相対的に上昇し難い領域では、内部空間４０３における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、ヒートシンク様式部品１０２と筐体２０４との間の距離が近くなるように構成されている。以上より、本実施の形態にかかる放熱構造体２１０に拠れば、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。

本実施の形態にかかる放熱構造体４１０において、ヒートシンク様式部品１０２と筐体２０４との材質が異なる場合、より調整の幅が広がるという副次的な効果が得られる。これは、部材の熱伝導率は材質によって異なるからである。例えば、ヒートシンク様式部品１０２に設けた第１凸部１０５の長さを筐体２０４の方に１ｍｍ延ばす場合と、筐体２０４に設けた第２凸部２０７をヒートシンク様式部品１０２の方に１ｍｍ延ばす場合と、では、低温領域４０３ｃにおけるヒートシンク様式部品１０２と筐体２０４との間の距離Ｌ１１は同じであるが、実現される筐体２０４の表面温度がそれぞれ異なる。

［実施の形態５］
以下、図面を参照して本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態１から実施の形態４にかかる放熱構造体では、ヒートシンク様式部品が筐体と対向する一の方向のみにおいて、ヒートシンク様式部品と筐体との間の距離を調整しているが、これに限るものではない。ヒートシンク様式部品が筐体と対向する複数の方向のそれぞれにおいて、ヒートシンク様式部品と筐体との間の距離が温度の大小に応じて調整されていてもよい。

図７は、実施の形態５にかかる放熱構造体５１０の概略構成を示す断面図である。なお、図７は、図３に示す実施の形態１における放熱構造体１１０の断面図に対応する。図７に示した右手系ｘｙｚ座標は、図３と一致しており、Ｘ軸方向が鉛直方向である。図７に示すように、放熱構造体５１０は、発熱体１と、筐体４と、ヒートシンク様式部品５０２と、を備えている。ここで、放熱構造体５１０の内部空間５０３において、自然対流の影響などによりＸ軸方向およびＹ軸方向に温度差が生じており、Ｘ軸方向ではプラス側がマイナス側よりも温度が高く、Ｙ軸方向ではマイナス側がプラス側よりも温度が高いとする。放熱構造体５１０では、ヒートシンク様式部品５０２が筐体４と対向する複数の方向（図中矢印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で示す方向）のそれぞれにおいて、ヒートシンク様式部品５０２と筐体４との間の距離が温度の大小に応じて調整されている。

ヒートシンク様式部品５０２が筐体４と対向する矢印Ｐ１の方向（Ｙ軸方向プラス側）に存在する内部空間５０３において、相対的に温度の高い領域を高温領域５０３ａａ、相対的に温度の低い領域を低温領域５０３ａｃ、高温領域５０３ａａと低温領域５０３ａｃとの間の温度域である領域を中温領域５０３ａｂとする。ヒートシンク様式部品５０２は、高温領域５０３ａａと接する部分に凹部５０６ａ、低温領域５０３ａｃと接する部分に凸部５０５ａが設けられている。これにより、筐体４における矢印Ｐ１の方向と垂直な面の温度分布が均一化される。

同様に、ヒートシンク様式部品５０２が筐体４と対向する矢印Ｐ２の方向（Ｙ軸方向マイナス側）に存在する内部空間５０３において、相対的に温度の高い領域を高温領域５０３ｂａ、相対的に温度の低い領域を低温領域５０３ｂｃ、高温領域５０３ｂａと低温領域５０３ｂｃとの間の温度域である領域を中温領域５０３ｂｂとする。ヒートシンク様式部品５０２は、高温領域５０３ｂａと接する部分に凹部５０６ｂ、低温領域５０３ｂｃと接する部分に凸部５０５ｂが設けられている。これにより、筐体４における矢印Ｐ２の方向と垂直な面の温度分布が均一化される。

同様に、ヒートシンク様式部品５０２が筐体４と対向する矢印Ｐ３の方向（Ｘ軸方向プラス側）に存在する内部空間５０３において、相対的に温度の高い領域を高温領域５０３ｃａ、相対的に温度の低い領域を低温領域５０３ｃｃ、高温領域５０３ｃａと低温領域５０３ｃｃとの間の温度域である領域を中温領域５０３ｃｂとする。ヒートシンク様式部品５０２は、高温領域５０３ｃａと接する部分に凹部５０６ｃ、低温領域５０３ｃｃと接する部分に凸部５０５ｃが設けられている。これにより、筐体４における矢印Ｐ３の方向と垂直な面の温度分布が均一化される。

同様に、ヒートシンク様式部品５０２が筐体４と対向する矢印Ｐ４の方向（Ｘ軸方向マイナス側）に存在する内部空間５０３において、相対的に温度の高い領域を高温領域５０３ｄａ、相対的に温度の低い領域を低温領域５０３ｄｃ、高温領域５０３ｄａと低温領域５０３ｄｃとの間の温度域である領域を中温領域５０３ｄｂとする。ヒートシンク様式部品５０２は、高温領域５０３ｄａと接する部分に凹部５０６ｄ、低温領域５０３ｄｃと接する部分に凸部５０５ｄが設けられている。これにより、筐体４における矢印Ｐ４の方向と垂直な面の温度分布が均一化される。

以上より、本実施の形態にかかる放熱構造体５１０に拠れば、筐体の温度分布が均一な状態に近づくように、ヒートシンク様式部品から筐体へ熱移動させることができる。

なお、本実施の形態において、当然ながら、実施の形態２のように筐体の形状を調整するようにしても良く、実施の形態４のようにヒートシンク様式部品および筐体の形状を調整するようにしても良い。また、ヒートシンク様式部品５０２が筐体４と対向する複数の方向が４方向より多くても良いのはもちろんである。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明にかかる放熱構造体おいて、筐体やヒートシンク様式部品などの構成要素の材質は任意である。構成要素の材質が変わると熱伝導率や輻射率などの熱移動に関わる物性値が変わるが、筐体の温度分布を均一化することを可能にする本発明のメカニズムにおいて、これらの熱移動に関わる物性値の変更は関係していない。従って、本発明は、放熱構造体おける構成要素の材質によらず適用が可能である。

上記実施の形態において、ヒートシンク様式部品の、内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域と接する部分は、内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域と接する部分よりも熱伝導率が高い材質で形成されていてもよい。このようにすることで、筐体の温度分布をより均一に近づけるような調整もできる。

本発明にかかる放熱構造体おいて、ヒートシンク様式部品または筐体に設けた凸部の形状は縦リブ、箱型といった一般的な形状のみに限定されるものではない。例えば、横リブ、十字リブ、円柱、半円注などの任意の凸形状とすることができる。また、ヒートシンク様式部品または筐体に設けた凹部の形状は直方体溝といった一般的な形状のみに限定されるものではない。例えば、十字溝、円柱溝、半円注溝などの任意の凹形状とすることができる。また、凸部、凹部のサイズについても任意である。これらの数・形状・サイズにより、より細かい範囲や温度帯で調整することももちろん可能である。

本発明の放熱構造体を入れ子にした構造としてもよい。すなわち、放熱構造体Ａが放熱構造体Ｂの筐体の内部にあり、放熱構造体Ａが放熱構造体Ｂにおける発熱体となるような構造である。

上記実施の形態においては、発熱体を収容する筐体の内部空間において、空気の自然対流によって温度差が生じている場合について説明したが、本発明の適用対象は必ずしもそのような場合に限定するものではない。発熱体を収容する筐体の内部空間において、空気の自然対流以外の理由で温度差が生じている場合についても、本発明にかかる放熱構造体を適用することで筐体の温度分布を均一な状態に近づけることができるのはもちろんである。

１発熱体
２ヒートシンク様式部品
３内部空間
４筐体
１０放熱構造体

Claims

発熱体を収容する筐体と、
前記発熱体から直接的または間接的に熱を吸熱し、前記筐体とは非接触に対向し、前記筐体の内部空間に存在する空気を介して前記筐体に伝えるヒートシンク様式部品と、を備え、
前記発熱体から熱が発せられたときに、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域では、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、前記ヒートシンク様式部品と前記筐体との間の距離が近くなるように、前記ヒートシンク様式部品および前記筐体の少なくとも一方が構成されている、放熱構造体。
前記ヒートシンク様式部品には、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域と接する表面において、前記筐体に向かって延出し、先端部分が前記筐体と非接触に対向する第１凸部が形成されている、請求項１に記載の放熱構造体。
前記ヒートシンク様式部品には、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域と接する表面において第１凹部が形成されている、請求項１または２に記載の放熱構造体。
前記筐体には、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域と接する表面において、前記ヒートシンク様式部品に向かって延出し、先端部分が前記ヒートシンク様式部品と非接触に対向する第２凸部が形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の放熱構造体。
前記筐体には、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域と接する表面において第２凹部が形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の放熱構造体。
前記ヒートシンク様式部品の、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域と接する部分は、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域と接する部分よりも熱伝導率が高い材質で形成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の放熱構造体。
発熱体を収容する筐体と、前記発熱体から直接的または間接的に熱を吸熱し、前記筐体の内部空間に存在する空気を介して前記筐体に伝えるヒートシンク様式部品と、を備える放熱構造体の製造方法であって、
前記発熱体から熱が発せられたときに、前記内部空間における温度が相対的に上昇し難い領域では、前記内部空間における温度が相対的に上昇しやすい領域よりも、前記ヒートシンク様式部品と前記筐体との間の距離が近くなるように、前記ヒートシンク様式部品および前記筐体の少なくとも一方を形成する、放熱構造体の製造方法。