JP3184826U

JP3184826U - 放熱器

Info

Publication number: JP3184826U
Application number: JP2013002518U
Authority: JP
Inventors: 陽介渡辺; 辰徳峰尾; 卓巳小山; 善法川口; 裕史高城
Original assignee: 水谷電機工業株式会社
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2023-05-08

Abstract

【課題】フィンピッチを狭めることなく、放熱フィンの表面積を増やすことができ、構成が簡素で安価な放熱器を提供する。
【解決手段】放熱器１は、上面部１１に、平行に複数凹設された固定溝１３と固定溝１３の両側に凹設されるかしめ溝部１４とを有する支持基板１０と、かしめ溝部１４の形成により、各固定溝１３内に固定される放熱フィン２０と、を有し、放熱フィン２０は、固定溝１３の奥行き長さ方向に沿って固定され、支持基板１０の上面部１１から立ち上がる薄板状の第一放熱部２１と、当該固定溝１３の奥行き長さ方向に沿って固定され、第一放熱部２１に対向するように支持基板１０の上面部１１から立ち上がる薄板状の第二放熱部２２とを備え、第一放熱部２１と第二放熱部２２が、支持基板１０上において、互いに他方に対し離間する方向に傾斜していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、例えば、トランジスタやＬＳＩ、マイクロプロセッサなどの、使用により発熱する半導体素子の冷却に用いる放熱器であって、特に、放熱フィンを備えた放熱器に関する。

半導体素子を冷却する放熱器には種々の形態があるが、半導体素子を取り付ける基板の裏面に放熱フィンを列設し、放熱フィンによって放熱面積を拡大して放熱効率を高めた放熱器が一般的に知られている。さらに、近年、前記した構成に加えて、放熱フィンの冷却用の冷却ファンを設置した冷却器が知られている。

例えば、図６に示す従来の放熱器１００は、支持基板１１０と、この支持基板１１０に固定された複数の薄板状の放熱フィン１２０とを備えている。支持基板１１０は、上面部１１１に所定間隔で凹設された固定溝１１３を備えており、この固定溝１１３内に放熱フィン１２０の下端部が嵌合された状態で、固定溝１１３の両側にかしめ溝部１１４が形成されることで、固定溝１１３に溝内側方向の押圧力が加えられ、この押圧力によって、放熱フィン１２０が固定溝１１３内に固定されている。このような従来の放熱器１００によれば、支持基板１１０の下面部１１２に当接された発熱部品Ｈで生じた熱が、支持基板１１０から複数の放熱フィン１２０に伝えられ、複数の放熱フィン１２０から空気中に放熱される。

また、近年、前記した構成に加えて、冷却ファンを設置した放熱器が知られている（特許文献１参照）。このような放熱器によれば、冷却ファンで発生させた冷却流体を、放熱器の奥行き長さ方向の一方側から放熱フィン間に供給することで、複数の放熱フィンに伝えられた熱が空気中に放熱される。

特開平８−２１０７４８号公報

このような従来の放熱フィンを有する放熱器では、放熱効率をさらに向上させることが求められている。その一方で、放熱器の製造コストを抑えることが求められており、製造工程数の削減、部品点数の削減、設備費用の節約等が重要な課題となっている。
例えば、放熱器の放熱効率を向上させるために、放熱フィンの表面積を増やすことが考えられるが、放熱器は、限られた設置スペースに収まるように設計しなければならず、放熱フィンの高さや幅を増やすことは容易でない。そのため、従来、フィンピッチをより狭くして放熱フィンの設置本数を増やすことにより、放熱フィンの表面積を増やすことが試みられている。

しかしながら、フィンピッチを狭くすることにより、種々の問題点が生じていた。
すなわち、フィンピッチを狭くすることに伴い、固定溝間に挿入するかしめ工具を薄くせざるを得ないため、かしめ強度の低下を招くおそれがあり、放熱フィンの支持基板への密着度及び固定強度の低下を招くおそれがあった。これにより、放熱フィンが支持基板から脱落するおそれや、放熱フィンと支持基板（固定溝）との間に隙間が生じることで熱伝導性が低下し、放熱効率の低下を招くおそれがあった。その一方で、十分なかしめ力を得るために、かしめ刃に高い圧力を加えた場合、かしめ刃に過大な負荷がかかってしまうため、工具寿命の低下につながり、ひいては製造コストの高騰につながるおそれがあった。
また、放熱フィンの設置数の増加に伴い、かしめ刃の数も増加させる必要があるため、製造コストの高騰につながっていた。
またさらに、フィンピッチを狭くすると、冷却ファンで発生させた冷却流体を、放熱フィン間に通過させにくくなり、放熱効率が低下するおそれがあった。
このように、フィンピッチを狭くすることで、放熱フィンの表面積を増やすことには、限界があった。

そこで、本考案は、フィンピッチを狭めることなく、放熱フィンの表面積を増やすことができ、構成が簡素で安価な放熱器を提供することを課題とする。

前記課題を解決した本考案の放熱器は、一面部に平行に複数凹設された固定溝とこの固定溝の両側に、前記固定溝に沿って凹設されるかしめ溝部とを有する支持基板と、前記かしめ溝部の形成により、複数の前記固定溝内にそれぞれ固定される放熱フィンと、を有し、奥行き長さ方向の一方側から固定された前記放熱フィンに冷却流体が供給されることで熱を放熱する放熱器であって、前記放熱フィンは、前記固定溝の幅方向中央に対し一方側に立設される薄板状の第一放熱部と、前記第一放熱部に対向するように前記固定溝の幅方向中央に対し他方側に立設される薄板状の第二放熱部とを備え、一の前記固定溝に固定された前記第一放熱部と前記第二放熱部のいずれか一方または両方が、前記支持基板上において、他方の放熱部と離間する方向に傾斜していることを特徴とする。

かかる構成によれば、放熱器は、放熱フィンが、固定溝に固定された薄板状の第一放熱部と、この第一放熱部に対向するように同じ固定溝に固定された薄板状の第二放熱部とを備えている。このように、一の固定溝に固定される放熱フィンを、第一放熱部と第二放熱部とで構成したことにより、フィンピッチを狭めることなく、放熱フィンの表面積（放熱面積）を増やすことができる。

また、一の固定溝に固定された第一放熱部と第二放熱部のいずれか一方または両方が、支持基板上において、他方の放熱部に対し離間する方向に傾斜しているので、放熱フィンに伝えられた熱を、第一放熱部と第二放熱部の全体を有効に利用して空気中に放熱させることができる。
また、第一放熱部と第二放熱部との間に空間が形成されることになるため、奥行き長さ方向の一方側から固定された放熱フィンに冷却流体が供給されたときに、第一放熱部と第二放熱部との間に冷却流体を取り入れやすくなる。これによって、放熱フィンに伝えられた熱を、効率よく空気中に放熱させることができる。

さらに、固定溝の両側にかしめ溝部が形成されていることにより、固定溝に溝内側方向への押圧力が作用するので、固定溝内に配置された放熱フィンの第一放熱部と第二放熱部とを、固定溝に密着させて堅固に固定することができる。

また、本考案の放熱器は、前記放熱フィンが、底部で折り返し状に折れ曲がっており、折り返された一方側が前記第一放熱部であり、他方側が前記第二放熱部であり、前記底部が前記固定溝に固定された構成となっていてもよい。

かかる構成によれば、放熱器は、放熱フィンの第一放熱部と第二放熱部とが一体として形成されているので、放熱フィンの強度を向上させることができる。また、放熱フィンが、折り返された底部により固定溝に固定されているので、折り返された底部が固定溝内でスプリングバックすることで、固定溝への密着度および固定強度をより向上させることができる。

さらに、本考案の放熱器は、前記第一の放熱部または前記第二の放熱部のいずれか一方の、前記冷却流体の取入側の先端部が、前記冷却流体の通過方向に所定量切り欠かれていてもよい。

かかる構成によれば、放熱器は、第一の放熱部または第二の放熱部のいずれか一方の、冷却流体の取入側の先端部が、冷却流体の通過方向に所定量切り欠かれているため、放熱フィンが支持基板に複数列設されたときに、第一放熱部の先端部の位置と第二放熱部の先端部の位置とが、冷却流体の通過方向で異なることとなる。これにより、第一放熱部の先端部の位置と第二放熱部の先端部の位置とを揃えた場合よりも、冷却流体の取入側における第一放熱部と第二放熱部との間隔（開口幅）を広くすることができる。

このようにすることで、冷却流体に空気中の塵埃が含まれる場合であっても、この塵埃が、放熱フィンの冷却流体の取入口付近に溜まって、目詰まりを引きおこすことを防止することができる。また、一の固定溝に固定される放熱フィンの一方の放熱部と、この固定溝に隣り合う他の固定溝に固定される放熱フィンの他方の放熱部との間隔を広くすることができるので、隣り合う放熱フィン間にも冷却流体を取り入れやすくすることができる。

また、さらに、本考案の放熱器は、前記放熱フィンにおいて、前記第一放熱部または前記第二放熱部が、前記支持基板上で、前記冷却流体の取入側に位置し、他方の放熱部に対し離間する方向に傾斜する取入部と、前記冷却流体の排出側に位置し、前記他方の放熱部に対し離間する方向に傾斜する排出部とに分割されており、前記排出部と前記他方の放熱部とでなす開き角度が、前記取入部と前記他方の放熱部とでなす開き角度よりも小さくなっていてもよい。

かかる構成によれば、放熱器は、放熱フィンにおいて、一方の放熱部が、支持基板上において、冷却流体の通過方向の前方に位置する取入部と後方に位置する排出部とに分割されており、排出部と他方の放熱部とでなす開き角度が、取入部と他方の放熱部とでなす開き角度よりも小さくなっている。つまり、排出部の傾斜角度が取入部の傾斜角度よりも小さく、排出部と他方の放熱部との間隔が、取入部と他方の放熱部との間隔よりも小さくなっている。そのため、取入部と他方の放熱部間を層流域で通過した冷却流体が、取入部と他方の放熱部間の開き幅よりも小さい、排出部と他方の放熱部間に流入するときに、排出部の端面に衝突することになる。このように、冷却流体を排出部の端面に強制的に衝突させることで、冷却流体の流れを変化させて乱流域に遷移させやすくすることができ、これにより、放熱フィンから冷却流体への熱伝達効率を向上させることができる。

本考案の放熱器によれば、フィンピッチを狭めることなく、放熱フィンの表面積、すなわち、放熱面積を増やすことができるので、放熱効率を向上させることができる。
また、本考案の放熱器によれば、放熱フィンの支持基板への密着度および固定強度を向上させることができるので、熱抵抗を小さくすることができ、放熱フィンから支持基板への熱伝達効率を向上させることができる。また、放熱フィンを支持基板に安定させて固定することができる。

さらに、本考案の放熱器によれば、放熱フィンの第一放熱部と第二放熱部との間、または、隣り合う放熱フィン間の目詰まりを防止することができるので、冷却流体を流しやすくすることができ、放熱効率をより向上させることができる。
また、さらに、本考案の放熱器によれば、放熱フィンから冷却流体への熱伝達効率を向上させることができ、放熱効率をより向上させることができる。
加えて、本考案の放熱器によれば、構成が簡素であり、高い放熱効率を有する放熱器を安価に得ることができる。

（ａ）は、本考案の第一実施形態に係る放熱器の全体構成を示し、放熱器を奥行き長さ方向の一方側から見た正面図であり、（ｂ）は、（ａ）における支持基板の構成を説明するための図である。本考案の第一実施形態に係る放熱器の形成の仕方を説明するための図であり、とくに放熱フィンが形成される様子を段階的に示した図である。（ａ）は、本考案の第二実施形態に係る放熱器の全体構成を示し、放熱器を奥行き長さ方向の一方側から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）を上方から見下ろしたときの概念図である。（ａ）は、本考案の第三実施形態に係る放熱器の全体構成を示し、放熱器を奥行き長さ方向の一方側から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の正面図である。（ａ）は、従来の放熱器における冷却流体の流れを説明するための図であり、（ｂ）は、本考案の第三実施形態に係る放熱器における冷却流体の流れを説明するための図である。従来の放熱器の一例を奥行き長さ方向の一方側から見た正面図である。

＜第一実施形態＞
以下、本考案の第一実施形態に係る放熱器の構成について、図１を参照して説明する。なお、以下の説明において、前後上下方向は、図面中の方向と同じであるものとする。

図１（ａ）に示すように、本考案の第一実施形態に係る放熱器１は、支持基板１０と、放熱フィン２０と、を備えている。この放熱器１は、奥行き長さ方向の一方側から、図示しない冷却ファンからの冷却流体が供給されるようになっている。

支持基板１０は、放熱器１の基台となるものであり、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの熱伝導性の高い素材からなる矩形状部材であって、予め上面部（一面部）１１に複数凹設される固定溝１３と、かしめ溝部１４とを有している。なお、支持基板１０の下面部（他面部）１２には、半導体素子等の発熱部品Ｈが当接される。また、支持基板１０の長さ及び幅は、放熱器１が使用される発熱部品Ｈに合わせて適宜設定することができる。

図１（ｂ）に示すように、固定溝１３は、上面部１１からそれぞれ立ち下がる左右の溝側壁部１３ａ，１３ａと、この溝側壁部１３ａ，１３ａの間に、上面部１１と平行に形成される溝底部１３ｂと、を有してなる。固定溝１３は、溝底部１３ｂが、上面部１１からの深さＤ１が一定となるように、支持基板１０の奥行き長さ方向に沿って形成されている。このように構成された固定溝１３は、その幅が、放熱フィン２０の底部２３の厚さと略同寸法、または、若干大きく形成されている。固定溝１３の設置間隔は、適宜設定できるが、４．０ｍｍ程度とすると好ましい。固定溝１３は、例えば、押出加工により、支持基板１０の上面部１１に所定の設置間隔で複数凹設される。

かしめ溝部１４は、かしめ加工により、固定溝１３の両側に、固定溝１３に沿って凹設される溝である。このかしめ溝部１４は、固定溝１３に放熱フィン２０の底部２３（図１（ａ）参照）が嵌合された状態で形成される。詳しくは後記する。

なお、図１（ｂ）では、固定溝１３の上面部１１からの深さＤ１とかしめ溝部１４の上面部１１からの深さＤ２との関係を分かりやすく説明するため、固定溝１３の一方側のかしめ溝部１４のみを示しており、固定溝１３の他方側の溝側壁部１３ａが、上面部１１まで連続している様子を仮想的に示している。

かしめ溝部１４の上面部１１からの深さＤ２は、固定溝１３の深さＤ１に対し、１／８以上１以下となるように形成するとよい。かしめ溝部１４の深さＤ２が、固定溝１３の深さＤ１の１／８より小さいと、かしめ力が有効に得られず、放熱フィン２０（図１（ａ）参照）が固定溝１３から脱落するおそれがあるためである。

一方、かしめ溝部１４の深さＤ２が、固定溝１３の深さＤ１より大きいと、かしめ溝部１４の形成により、固定溝１３の溝底部１３ｂに対して下方から押し上げるような押圧力が作用することで、固定溝１３が変形してしまうおそれがあるためである。このように固定溝１３が変形してしまうと、固定溝１３に嵌合された放熱フィン２０の姿勢が安定せず、また、放熱フィン２０（図１（ａ）参照）と固定溝１３との間に隙間が生じやすくなり、熱伝導性が低下してしまうおそれがあるため好ましくない。

なお、かしめ溝部１４の形状は、断面視略Ｖ字状であってもよいし、断面視略Ｕ字状であってもよく、とくに限定されない。かしめ溝部１４の形状を断面視略Ｖ字状とすると、固定溝１３の溝側壁部１３ａ，１３ａを上面部１１まで連続させることができるので、より好ましい。このようにすると、固定溝１３と放熱フィン２０との接触面積をより増やすことができるので、支持基板１０から放熱フィン２０に、発熱部品Ｈからの熱を効率よく伝えることができるとともに、放熱フィン２０をより安定させて固定溝１３に固定することができる。

また、図１（ａ）に示すように、放熱フィン２０は、銅、銅合金、アルミニウム、または、アルミニウム合金等の熱伝導性の高い素材からなる薄板状部材であって、固定溝１３の奥行き長さ方向に沿って設けられ、支持基板１０の上面部１１から立ち上がる薄板状の第一放熱部２１と、固定溝１３の奥行き長さ方向に沿って設けられ、第一放熱部２１と対向するように、支持基板１０の上面部１１から立ち上がる薄板状の第二放熱部２２とを備えている。

放熱フィン２０は、ここでは、底部２３で折り返し状に折れ曲がっており、折り返された一方側が、前記した第一放熱部２１となり、折り返された他方側が、前記した第二放熱部２２となっている。また、放熱フィン２０は、底部２３が、支持基板の固定溝１３に嵌合固定されている。この第一放熱部２１は、固定溝１３の幅方向中央に対し一方側に配置され、第二放熱部２２は、固定溝１３の幅方向中央に対し他方側に配置されている。

また、放熱フィン２０は、底部２３が支持基板１０の固定溝１３に嵌合固定された状態で、第一放熱部２１と第二放熱部２２とが、支持基板１０の上面部１１の上方で互いに離間する方向に傾斜して対向しており、断面視略Ｖ字状をなしている。放熱フィン２０の第一放熱部２１と第二放熱部２２との間隔、つまり、開き幅は、支持基板１０の上面部１１から離れるにつれて徐々に大きくなっている。

放熱フィン２０は、ここでは、第一放熱部２１と第二放熱部２２の支持基板１０の上面部１１からの高さが、略等しくなっている。なお、この高さは、放熱効果を得るために十分な高さであれば特に限定はなく、設置場所等を考慮して適宜設定することができる。

放熱フィン２０の第一放熱部２１と第二放熱部２２のそれぞれの厚さＴ１は、適宜設定することができるが、およそ０．５ｍｍとすると、放熱フィン２０の強度を確保しつつ、放熱器１を軽量化することができるため好ましい。
なお、放熱フィン２０は、底部２３の厚さが、第一放熱部２１と第二放熱部２２の厚さＴ１の倍（ここでは、およそ１．０ｍｍ）となっている。よって、固定溝１３の幅は、前記したように、底部２３の厚さに合わせておよそ１．０ｍｍで形成されている。なお、固定溝１３の幅は、底部２３を嵌合しやすくするために、底部２３の厚さよりも若干大きく形成されていてもよい。

ここで、隣り合う固定溝１３，１３に固定された放熱フィン２０，２０間の間隔Ｐ１と、第一放熱部２１と第二放熱部の上端部間の間隔Ｐ２との関係について説明する。この間隔Ｐ２は、第一放熱部２１と第二放熱部との開き幅が最も大きくなる部分の間隔を示すものである。

この間隔Ｐ２は、間隔Ｐ１よりも大きく設定されているものとする。間隔Ｐ１が広く、間隔Ｐ２が狭すぎると、第一放熱部２１と第二放熱部２２の間に冷却流体を取り入れにくくなってしまい、放熱効率が低下してしまうため、好ましくないためである。このとき、間隔Ｐ２を大きくした結果、間隔Ｐ１が０となってもよい。間隔Ｐ１が０となっていると、隣り合う固定溝１３に固定された放熱フィン２０同士が接触することとなるため、剛性を増すことができる。

この間隔Ｐ２は、放熱フィン２０の第一放熱部２１と第二放熱部２２とでなす開き角度θ１と関係している。ここでは、開き角度θ１が、およそ５度となっている。このようにすると、間隔Ｐ２が適度に確保され、かつ、放熱フィン２０の第一放熱部２１と第二放熱部２２との間の空間に、冷却流体を取り入れやすくなる。また、支持基板１０上における放熱フィン２０の設置数を適度に確保することができる。

次に、図２を参照して、放熱器１を形成する過程において、とくに放熱フィン２０が形成される様子を説明する。図２では、図１（ａ）に示す放熱フィン２０を形成する各過程の放熱フィンを、放熱フィン２０´と呼称する。この放熱フィン２０´は、金属製の薄板が幅方向の略中央部で折り返されることで形成された、第一放熱部２１´と、第二放熱部２２´と、底部２３とを有している。なお、放熱フィン２０´において、第一放熱部２１´と、第二放熱部２２´との間には、冷却流体が通過可能な空間が形成されておらず、垂直断面視Ｉ字状となっている。また、図２では、かしめ溝部１４が形成される前の支持基板を支持基板１０´と表記する。

まず、図２（ａ）に示すように、放熱フィン２０´の底部２３を、支持基板１０´の固定溝１３に嵌合する。
次に、図２（ｂ）に示すように、かしめ機（図示せず）に取り付けた、先端が垂直断面視Ｖ字状に尖ったかしめ刃３１で、支持基板１０´の固定溝１３の両側を所定量圧潰して、図２（ｃ）に示すようなかしめ溝部１４，１４を形成する。これにより、図１（ａ）に示すような支持基板１０が得られる。また、このようなかしめ溝部１４，１４の形成により、固定溝１３の溝側壁部１３ａ，１３ａ（図１（ｂ）参照）に、幅方向内側への押圧力が作用する。この溝側壁部１３ａ，１３ａ（図１（ｂ）参照）からの押圧力によって、固定溝１３内に嵌合された放熱フィン２０´の底部２３が、固定溝１３に堅固に圧接固定される。また、放熱フィン２０´の底部２３が、固定溝１３内でスプリングバックすることで、固定溝１３に、より密着して固定される。

この状態で、図２（ｃ）に示すように、かしめ機（図示せず）に取り付けた開き刃３２を放熱フィン２０´の第一放熱部２１´と第二放熱部２２´との間に挿入して所定量押圧することで、第一放熱部２１´と第二放熱部２２´とを幅方向に押し広げて冷却流体が通過可能な空間を形成する。図２（ｃ）に示すように、ここでは、開き刃３２の先端形状は、垂直断面視Ｖ字状となっている。なお、開き刃３２の先端部分の角度θ２１は、図１（ａ）に示した放熱フィン２０の第一放熱部２１と第二放熱部２２とでなす開き角度θ１に応じて適宜選択することができる。

このようにして、図１（ａ），図２（ｄ）に示すような、第一放熱部２１と第二放熱部２２と底部２３とを備える放熱フィン２０が形成されるとともに、放熱器１が得られる。

以上説明した第一実施形態に係る放熱器１によれば、図６に示したような従来の放熱器１００と比べて、フィンピッチを狭めることなく、放熱フィン２０の表面積を略２倍に増やすことができるので、放熱効率を向上させることができる。

また、放熱器１は、放熱フィン２０の第一放熱部２１と第二放熱部２２との間に冷却流体が通過可能な空間が形成されているので、冷却流体を放熱フィン２０の全体に行き渡らせることができる。そのため、発熱部品（図示せず）で発生し、支持基板１０から放熱フィン２０に伝えられた熱を、効率よく放熱することができる。

さらに、放熱器１は、かしめ溝部１４の形成により生じた押圧力により、放熱フィン２０が固定溝１３に堅固に固定されているので、放熱フィン２０が支持基板１０から脱落するのを防止することができる。また、放熱フィン２０の底部２３が、固定溝１３内でスプリングバックすることで、固定溝１３により密着させることができる。

また、さらに、放熱器１は、フィンピッチが適度に確保されているので、かしめ溝部１４を形成するためのかしめ刃３１を極端に薄くする必要がないことから、かしめ刃３１に過度の負担をかけずに、放熱フィン２０を支持基板１０に固定することができる。
加えて、放熱器１は、構成が簡素であり、安価に製造することができる。

なお、ここでは、図１（ａ）に示すように、放熱器１は、一つの固定溝１３の両側にかしめ溝部１４，１４が形成されており、上面部１１を挟んで他の固定溝１３の両側にかしめ溝部１４，１４が形成されているが、これに限られない。例えば、放熱器１は、固定溝１３，１３間の間隔が、かしめ溝部１４の形成幅と同等となっており、固定溝１３とかしめ溝部１４とが上面部１１の幅方向に連続して、交互に形成されていてもよい。この場合、放熱器１は、固定溝１３，１３の間のかしめ溝部１４の形成によって、固定溝１３，１３のかしめ溝部１４側の溝側壁部１３ａ，１３ａのそれぞれが、対応する固定溝１３，１３の溝内側方向にそれぞれ押圧されることとなる。これによれば、かしめ溝部１４の形成数を少なくすることができるので、放熱器１がさらに安価となる。

また、ここでは、図１（ａ）に示すように、放熱器１は、固定溝１３と、この固定溝１３の両側に形成されたかしめ溝部１４，１４とが連続して形成されているが、これに限られない。例えば、放熱器１は、固定溝１３と、かしめ溝部１４，１４との間に上面部１１が介在していてもよい。

＜第二実施形態＞
次に、本考案の第二実施形態に係る放熱器１Ａの構成について、図３を参照して説明する。
放熱器１Ａの説明において、第一実施形態に係る放熱器１と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図３（ｂ）では、冷却流体の通過方向を中抜きの矢印で示している。

図３（ａ）に示すように、第二実施形態に係る放熱器１Ａは、支持基板１０と、放熱フィン２０Ａとを備えて構成される。以下では、放熱フィン２０Ａにおいて、冷却流体の取入側の開口部分を「取入口」と呼称し、冷却流体の排出側の開口部分を「排出口」と呼称する。

図３（ａ）に示すように、放熱フィン２０Ａは、熱を放熱するための第一放熱部２１Ａと、熱を放熱するための第二放熱部２２と、底部２３とを備えている。放熱フィン２０Ａは、底部２３が支持基板１０の固定溝１３に嵌合固定された状態で、第一放熱部２１Ａと第二放熱部２２とが、上面部１１の上方で互いに離間する方向に傾斜して対向しており、断面視略Ｖ字状となっている。

ここで、放熱フィン２０Ａの第一放熱部２１Ａは、冷却流体の取入側の先端部分における、支持基板１０の上面部１１よりも上方に位置する部分が、所定量（ここでは、長さＬ１（図３（ｂ）参照）分）切り欠かれている。

これによって、放熱フィン２０Ａは、図３（ｂ）に示すように、支持基板１０に固定された状態で、第一放熱部２１Ａの取入口側の先端部２１ａが、第二放熱部２２の取入口側の先端部２２ａよりも、冷却流体の通過方向（矢印方向）側へ、長さＬ１分後方に位置している。ここで、冷却流体の通過方向に対して前方とは、風上側であり、後方とは、風下側である。

このように、冷却流体の通過方向に対して、第一放熱部２１の先端部２１ａと第二放熱部２２の先端部２２ａとの位置をずらすことで、図３（ｂ）に示すように、第一放熱部２１Ａの先端部２１ａと第二放熱部２２の先端部２２ａとの間隔Ｐ３を、第一放熱部２１Ａと第二放熱部２２との間隔Ｐ２よりも大きくすることができる。これによって、放熱フィン２０Ａにおける冷却流体の取入口を広くすることができるので、この冷却流体の取入口付近に塵埃が溜まって、目詰まりが生じるのを防止することができる。

放熱フィン２０Ａは、第一放熱部２１Ａの先端部２１ａと第二放熱部２２の先端部２２ａとの間隔Ｐ３（冷却流体の取入口の幅）が、間隔Ｐ２に対し、１．２倍以上〜２倍以下程度となるように長さＬ１を設定すると好ましい。間隔Ｐ３が、間隔Ｐ２の１．２倍より小さいと、第一放熱部２１Ａと第二放熱部２２との間に塵埃が溜まりやすくなるおそれがあるためである。一方、間隔Ｐ３が、間隔Ｐ２の２倍より大きいと、放熱フィン２０Ａの表面積が小さくなり、放熱効率が低下してしまうためである。

放熱フィン２０Ａのその他の寸法については、図１（ａ）に示した第一実施形態に係る放熱器１における放熱フィン２０と同様に設定することができる。また、放熱フィン２０Ａは、図２を参照して説明した第一実施形態に係る放熱器１と同様の方法により、支持基板１０の固定溝１３に嵌合固定されている。

以上説明した第二実施形態に係る放熱器１Ａによれば、放熱フィン２０Ａにおける冷却流体の取入口の幅を広くすることができる。そのため、空気中の塵埃を含んだ冷却流体が放熱フィン２０Ａに供給された場合に、この塵埃が取入口付近に溜まって目詰まりが生じるのを防止することができる。これによって、放熱フィン２０Ａの全体に冷却流体を行き渡らせることができるので、放熱効率を向上させることができる。

なお、ここでは、放熱フィン２０Ａは、さらに、第一放熱部２１Ａの後端部と第二放熱部２２の後端部との位置がずれていてもよい。例えば、放熱フィン２０Ａにおいて、第二放熱部２２の冷却流体の排出口側の後端部を所定量切り欠くことで、冷却流体の通過方向に対して、第一放熱部２１Ａの後端部と第二放熱部２２の後端部との位置をずらすことができる。

このようにすると、塵埃を含んだ冷却流体が排出口を通過しても、塵埃が排出口付近に溜まって目詰まりすることを防止することができる。また、このようにすると、金属薄板から放熱フィン２０Ａの材料取りをする際に、金属薄板を効率よく使うことができるので、放熱器１Ａが安価となる。

また、ここでは、放熱フィン２０Ａの第一放熱部２１の先端部２１ａが長さＬ１分だけ切り欠かれていたが、これにかえて、第二放熱部２２の先端部２２ａが長さＬ１分だけ切り欠かれていても、同様の効果を得ることができる。

＜第三実施形態＞
次に、本考案の第三実施形態に係る放熱器１Ｂの構成について、図４，５を参照して説明する。
放熱器１Ｂの説明において、第一実施形態に係る放熱器１と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図４（ｂ）では、冷却流体の通過方向を中抜きの矢印で示している。

図４（ａ）に示すように、第三実施形態に係る放熱器１Ｂは、支持基板１０と、放熱フィン２０Ｂとを備えて構成される。以下では、放熱フィン２０Ｂにおいて、冷却流体の取入側の開口部分を「取入口」と呼称し、冷却流体の排出側の開口部分を「排出口」と呼称する。

図４（ａ）に示すように、放熱フィン２０Ｂは、熱を放熱するための第一放熱部２１Ｂと、熱を放熱するための第二放熱部２２Ｂと、底部２３とを備えている。放熱フィン２０Ｂは、底部２３が支持基板１０の固定溝１３に嵌合固定された状態で、第二放熱部２２Ｂが、支持基板１０上に略直立しており、第一放熱部２１Ｂが第二放熱部２２Ｂに対して離間する方向に傾斜している。

放熱フィン２０Ｂは、第一放熱部２１Ｂの取入部２１１と第二放熱部２２Ｂとの間隔Ｐ４が、図１（ａ）に示した、第一実施形態に係る放熱器１の放熱フィン２０における、第一放熱部２１と第二放熱部２２との間隔Ｐ２と同等となっている。

また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、放熱フィン２０Ｂは、第一放熱部２１Ｂが、支持基板１０上で、放熱器１Ｂの長さ方向の略中央部で、冷却流体の取入側（矢印方向手前側）に位置する取入部２１１と、冷却流体の排出側（矢印方向後ろ側）に位置する排出部２１２とに分割されている。

さらに、図４（ｃ）に示すように、放熱フィン２０Ｂは、第一放熱部２１Ｂの取入部２１１と第二放熱部２２Ｂとでなす開き角度θ２が、第一放熱部２１Ｂの排出部２１２と第二放熱部２２Ｂとでなす開き角度θ３より大きくなっている。例えば、開き角度θ２が１０度であるときに、開き角度θ３が５度となっている。このように冷却流体の取入側の開き角度を大きくすることで冷却流体が取り入れやすくなり、冷却流体の排出側の開き角度を取入側の開き角度よりも小さくすることで、取り入れた冷却流体を乱流域に遷移させやすくなる。

次に、図５を参照して、放熱器１Ｂにおける冷却流体の流れ方と、図６に示したような従来の放熱器１００における冷却流体の流れ方とを対比説明する。なお、図５では、冷却流体の通過方向を矢印で示している。

図５（ａ）に示すように、従来の放熱器１００は、上面部１１１側から見下ろしたときに、隣接する放熱フィン１２０，１２０間の間隔が、冷却流体の取入口から排出口まで一定となっている。したがって、従来の放熱器１００では、取入口から流入した冷却流体は、放熱フィン１２０，１２０の内表面を沿って流れ、排出口から排出される。つまり、放熱フィン１２０，１２０間を通過するときの冷却流体の流れは、常に層流域となる。

これに対し、図５（ｂ）に示すように、第三実施形態に係る放熱器１Ｂは、上面部１１側から見下ろしたときに、放熱フィン２０Ｂの冷却流体の排出口側の幅が、取入口側の幅よりも狭くなっている。したがって、放熱フィン２０Ｂの取入口側（第一放熱部２１Ｂの取入部２１１と第二放熱部２２Ｂとの間）を層流域で流れた冷却流体が、排出口側（第一放熱部２１Ｂの排出部２１２と第二放熱部２２Ｂとの間）に流入されるときに、排出部２１２の端面に衝突し、排出部２１２の左右と排出口内とに流れが分散される。
このようにして、冷却流体を、排出部２１２の端面に強制的に衝突させることで、冷却流体の流れを乱流域に遷移させることができる。そして、このように、冷却流体の流れを乱流域に遷移させることで、放熱フィン２０Ｂから冷却流体への熱伝達率を飛躍的に向上させることができる。

以上説明したような、第三実施形態に係る放熱器１Ｂによれば、冷却流体が第一放熱部２１Ｂと第二放熱部２２Ｂとの間を通過するときに、乱流域に遷移させることができるので、放熱フィン２０Ｂから冷却流体への熱伝達率を向上させることができる。そのため、放熱器１Ｂの放熱効率を向上させることができる。

なお、第三実施形態では、放熱フィン２０Ｂは、第一放熱部２１Ｂが、取入部２１１と排出部２１２とを一つずつ備えていることとしたが、これに限られず、取入部２１１と排出部２１２とを、冷却流体の通過方向に、交互に複数備えていてもよい。

以上、本考案の各実施形態について説明したが、本考案は、前記した各実施形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記した各実施形態の放熱器は、放熱する部材が、支持基板と別体として形成される放熱フィンのみで構成されていたが、これに限られず、放熱フィンに加えて支持基板の一部に一体として形成されるフィン部を備えて構成されていてもよい。

このような放熱器は、例えば、支持基板の上面部に、上面部に対して垂直に立ち上がる板状のフィン部が所定間隔で複数形成され、隣り合うフィン部間の上面部に固定溝が形成されており、この固定溝に、各実施形態で説明した放熱フィンのいずれか一つが固定されて構成されている。この支持基板は、金属板を押出加工することで、フィン部と固定溝とを一体的に成形することができるので、形成が容易である。

このような放熱器によれば、放熱フィンの他に支持基板に一体として形成されたフィン部を備えるため、放熱器の強度剛性を向上させることができるとともに、支持基板に別途固定する放熱フィンの数を少なくすることができるので、放熱器の製造がより容易となる。なお、支持基板の幅方向における両端部にフィン部が形成されていると、放熱器の強度剛性をより向上させることができるため好ましい。

また、前記した各実施形態では、放熱器は、支持基板の固定溝に固定された状態で、放熱フィンの第一放熱部の上端部の高さ位置と第二放熱部の上端部の高さ位置とが略同じであったが、これに限られず、第一放熱部の上端部の高さ位置と第二放熱部の上端部の高さ位置とが異なっていてもよい。

このように、支持基板の固定溝に固定された状態で、放熱フィンの第一放熱部の上端部の高さ位置と第二放熱部の上端部の高さ位置とがずれていると、放熱フィンを形成する過程で、第一放熱部と第二放熱部との間にかしめ刃を呼び込みやすくすることができる。そのため、放熱フィンの形成がより容易となる。

さらに、前記した各実施形態では、放熱器は、放熱フィンの第一放熱部と第二放熱部とが一部材で形成されていたが、これに限られず、第一放熱部と第二放熱部とが別部材で形成されていてもよい。これによれば、放熱フィンの製造工程を簡素化できる。

１，１Ａ，１Ｂ放熱器
１０支持基板
１１上面部
１２下面部
１３固定溝
１３ａ溝側壁部
１３ｂ溝底部
１４かしめ溝部
２０，２０Ａ，２０Ｂ放熱フィン
２１，２１Ａ，２１Ｂ第一放熱部
２１ａ先端部
２１１取入部
２１２排出部
２２，２２Ａ第二放熱部
２２ａ先端部
２３底部

Claims

一面部に平行に複数凹設された固定溝とこの固定溝の両側に、前記固定溝に沿って凹設されるかしめ溝部とを有する支持基板と、前記かしめ溝部の形成により、複数の前記固定溝内にそれぞれ固定される放熱フィンと、を有し、奥行き長さ方向の一方側から固定された前記放熱フィンに冷却流体が供給されることで熱を放熱する放熱器であって、
前記放熱フィンは、前記固定溝の幅方向中央に対し一方側に立設される薄板状の第一放熱部と、前記第一放熱部に対向するように前記固定溝の幅方向中央に対し他方側に立設される薄板状の第二放熱部とを備え、一の前記固定溝に固定された前記第一放熱部と前記第二放熱部のいずれか一方または両方が、前記支持基板上において、他方の放熱部と離間する方向に傾斜していることを特徴とする放熱器。
前記放熱フィンは、
底部で折り返し状に折れ曲がっており、折り返された一方側が前記第一放熱部であり、他方側が前記第二放熱部であり、前記底部が前記固定溝に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
前記放熱フィンは、
前記第一放熱部または前記第二放熱部のいずれか一方の前記冷却流体の取入側の先端部が、前記冷却流体の通過方向に所定量切り欠かれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放熱器。
前記放熱フィンは、
前記第一放熱部または前記第二放熱部のいずれか一方が、前記支持基板上で、前記冷却流体の取入側に位置し、他方の放熱部に対し離間する方向に傾斜する取入部と、前記冷却流体の排出側に位置し、前記他方の放熱部に対し離間する方向に傾斜する排出部とに分割されており、前記排出部と前記他方の放熱部とでなす開き角度が、前記取入部と前記他方の放熱部とでなす開き角度よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放熱器。