JPH0888301A - 放熱フィン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自然空冷での放熱能力が向上するようなフィ
ンの構造配列を有する放熱フィンを得ることを目的とす
る。 【構成】 発熱体と接するベース２と、ベース２に複数
個配列されるフィン３において、あるフィンの発熱で温
められた空気が自然対流現象で上昇し、上のフィン３に
衝突することを特徴とする放熱フィン。 【効果】 あるフィン３の発熱で温められた空気が自然
対流現象で上昇し、上のフィン３に衝突するためその部
分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子機器の自然空冷
放熱に使用する放熱フィンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、例えば特開平４−１９９７３
６号公報に示された、従来のピン形放熱フィンの構造を
示す斜視図であり、図１４は同じく特開平４−１９９７
３６号公報に示された、従来のピン形放熱フィンの他の
構造を示す斜視図である。図１３において、１は複数本
のピン、２はピン１と構造的に結合しているベースであ
る。ベース２上のピン１とは対面側に発熱体（図示せ
ず）が取り付けられている。同様に図１４においても、
１はピン、２はピン１と構造的に結合しているベースで
ある。ベース２上のピン１とは対面側に発熱体（図示せ
ず）が取り付けられている。

【０００３】次に作用について説明する。図１３におい
て、発熱体（図示せず）の熱はベース２からピン１へ伝
導する。そして次に熱はピン１表面から空気などの流体
へ伝達される。この現象は図１４においても全く同様で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の放熱フィンは以
上のように構成されているが、ファンを使用しない自然
空冷での放熱能力を向上させるためには、より具体的な
フィンの構造や配列が必要となる。しかし従来の放熱フ
ィンはファンを使用する強制空冷を主に対象としてお
り、自然空冷を対象として考えられていないので、効果
的なフィンの構造や配列が全く不明であった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、自然空冷での放熱能力が向上す
るようなフィンの構造配列を有する放熱フィンを得るこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の放熱フィン
は、一面に発熱体が取り付けられたベースと、このベー
スの他面に立設されたフィンとを備え、フィンはベース
が鉛直に置かれた場合、自然対流現象で上昇する空気が
フィンに衝突可能に配設されたものである。

【０００７】請求項２の放熱フィンは、フィンが斜めエ
字状に配設されたものである。

【０００８】請求項３の放熱フィンは、フィンが交互に
約４５度の角度で配設されたものである。

【０００９】請求項４の放熱フィンは、フィンがハ字状
に配設されたものである。

【００１０】請求項５の放熱フィンは、フィンがノ字状
に配設されたものである。

【００１１】請求項６の放熱フィンは、フィンがＸ字状
に配設されたものである。

【００１２】請求項７の放熱フィンは、フィンがイ字状
に配設されたものである。

【００１３】請求項８の放熱フィンは、フィンがレ字状
に配設されたものである。

【００１４】請求項９の放熱フィンは、フィンが＊字状
に配設されたものである。

【００１５】請求項１０の放熱フィンは、フィンが請求
項２〜８のいずれかに記載のフィンが組み合わされて配
設されたものである。

【００１６】請求項１１の放熱フィンは、ベース及びフ
ィンが底部から高さ方向に距離が離れる程斜めに外側へ
出っ張ることを特徴とする。

【００１７】請求項１２の放熱フィンは、フィンが底部
から高さ方向に距離が離れる程斜めに外側へ出っ張るこ
とを特徴とする。

【００１８】請求項１３の放熱フィンは、上部と下部が
開口し、フィンを囲む構造部材を備えたことを特徴とす
る。

【００１９】

【作用】請求項１の放熱フィンは、自然対流現象で上昇
する空気がフィンに衝突し、そこで乱流が発生する。

【００２０】請求項２の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気が斜めエ字状に配設されたフィンに衝突
し、そこで乱流が発生する。

【００２１】請求項３の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気が交互に約４５度の角度で配設されたフィ
ンに衝突し、そこで乱流が発生する。

【００２２】請求項４の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気がハ字状に配設されたフィンに衝突し、そ
こで乱流が発生する。

【００２３】請求項５の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気がノ字状に配設されたフィンに衝突し、そ
こで乱流が発生する。

【００２４】請求項６の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気がＸ字状に配設されたフィンに衝突し、そ
こで乱流が発生する。

【００２５】請求項７の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気がイ字状に配設されたフィンに衝突し、そ
こで乱流が発生する。

【００２６】請求項８の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気がレ字状に配設されたフィンに衝突し、そ
こで乱流が発生する。

【００２７】請求項９の放熱フィンは、自然対流現象で
上昇する空気が＊字状に配設されたフィンに衝突し、そ
こで乱流が発生する。

【００２８】請求項１０の放熱フィンは、自然対流現象
で上昇する空気がフィンに衝突し、そこで乱流が発生す
る。

【００２９】請求項１１の放熱フィンは、新鮮な空気が
フィンに当たりやすくなる。

【００３０】請求項１２の放熱フィンは、新鮮な空気が
フィンに当たりやすくなる。

【００３１】請求項１３の放熱フィンは、直接高温部の
フィンに手を触れることがない。

【００３２】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１を示す正面図であ
り、図２はこの発明の実施例１を示す左側面図である。
図１、図２において、２は前記従来装置と同一のベース
である。２ａはベース２において発熱体（図示せず）が
取り付けられている面である。２ｂは発熱体が取り付け
られているベース面２ａと反対側のベース面である。３
はベース面２ｂと構造的に結合しているリブ状フィンで
あり、交互に約４５度程度の角度で配列されており、正
面から見て斜めの「エ」の字形に見える。

【００３３】次に作用について説明する。放熱用ファン
を用いていない自然空冷では、風が通り易いようにベー
ス面２ｂは大体鉛直に固定される。つまりこの自然空冷
放熱状態では、空気の流れは矢印Ａの方向に流れる。こ
の放熱フィンは、リブ状フィン３が約４５度の角度で
「エ」の字形に取り付けられているので、鉛直方向へ自
然対流現象で空気が上昇するとき、空気がフィン３に衝
突するためその部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きく
なる。

【００３４】図３は以上示した実施例１の放熱実験結果
である。この実験に用いた実施例１の寸法は、図１にお
いて、フィンピッチＦｐ＝１０（ｍｍ）、フィン長さＦ
L ＝８（ｍｍ）、フィン厚さＦｔ＝１（ｍｍ）、フィン
高さＦｈ＝１０（ｍｍ）、ベース寸法Ｄ＝Ｌ＝４０（ｍ
ｍ）である。図３において横軸はベース温度と周囲空気
温度との差ΔＴであり、縦軸は熱伝達率ｈである。温度
差ΔＴが変化するにつれて熱伝達率ｈも変化するが、実
施例１のほうが従来よりも２倍程度熱伝達率ｈが良いこ
とが分かる。その結果、フィン表面積の小さな小型で軽
量な放熱フィンを得ることができる。

【００３５】以上のように実施例１では鉛直方向へ自然
対流現象で空気が上昇するとき、リブ状フィン３が約４
５度の角度で「エ」の字形に取り付けられているので、
空気がフィン３に衝突するためその部分で乱流が発生
し、熱伝達率が大きくなる。

【００３６】実施例２．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、図４に示す様な、ベース２に垂直な視点
から見て「ハ」の字形にリブ状フィン３が配列されてい
るものも考えられる。これも鉛直方向へ自然対流現象で
空気が上昇するとき、空気がフィン３に衝突するためそ
の部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００３７】実施例３．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、図５に示す様な、ベース２に垂直な視点
から見てリブ状フィン３が「ノ」の字形に取り付けられ
ているものも考えられる。鉛直方向へ自然対流現象で空
気が上昇するとき、空気がフィン３に衝突するためその
部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００３８】実施例４．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、図６に示す様な、ベース２に垂直な視点
から見て「Ｘ」の字形にリブ状フィン３が配列されてい
るものも考えられる。これも空気がフィン３に衝突する
ためその部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００３９】実施例５．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、図７に示す様な、ベース２に垂直な視点
から見て「イ」の字形にリブ状フィン３が配列されてい
るものも考えられる。これも空気がフィン３に衝突する
ためその部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００４０】実施例６．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、図８に示す様な、ベース２に垂直な視点
から見て「レ」の字形にリブ状フィン３が配列されてい
るものも考えられる。これも空気がフィン３に衝突する
ためその部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００４１】実施例７．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、図９に示す様な、ベース２に垂直な視点
から見て「＊」の字形にリブ状フィン３が配列されてい
るものも考えられる。これも空気がフィン３に衝突する
ためその部分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００４２】実施例８．実施例１と同様な効果が得られ
るものとして、上記実施例１から実施例７までの形状の
フィン３が最低２種類以上組み合わされているものも考
えられる。これも空気がフィン３に衝突するためその部
分で乱流が発生し、熱伝達率が大きくなる。

【００４３】実施例９．上記実施例１から実施例８で
は、リブ状フィンのベース上の配列によって放熱効果を
高めることを狙ったが、ベース及びフィンの取付角度を
変更することによっても放熱効果を高めることができ
る。図１０はこの実施例９を示した側面図で、図に向か
って下側が地面方向である。この放熱フィンは地面（図
示せず）から高さ方向へ距離が離れるほど、ベース２も
フィン３も斜めに外側へ出っ張るような構造になってい
る。矢印Ａのように鉛直方向へ自然対流現象で空気が上
昇しても、フィン３には常に周囲の新鮮な空気が当たり
易くなるので、放熱効果が高くなる。

【００４４】これを図３を用いて詳しく説明すると次の
ようになる。もしベース２もフィン３も鉛直方向に立っ
ているとすると、フィン３間を通過する空気の温度はフ
ィン３の熱で次第に温められるので、自然対流現象で上
に行くほど上昇する。そのため、下側のフィン３よりも
上側のフィン３ではΔＴが小さくなる。すると図３を見
ても分かるようにΔＴが小さくなるにつれて、熱伝達率
ｈも小さくなってしまうのである。一方実施例９の様な
取付方法にすれば、フィン３には常に周囲の新鮮な空気
が矢印のように当たり易くなるのでΔＴは常に一定とな
る。つまり上側のフィン３でも下側と同じ熱伝導率ｈの
値が得られる。

【００４５】実施例１０．実施例９ではベース２もフィ
ン３も斜めに外側へ出っ張るような構造をしているもの
を示したが、図１１に示すように、ベース２自体は鉛直
に立っているが、地面から離れるほどフィン３だけが斜
めに外側へ出っ張っているような構造をしているもので
もよい。効果は実施例９と同様である。

【００４６】実施例１１．実施例１から実施例１０まで
はリブ状フィンが空気中に暴露状態であるので、この構
造のままではもしリブ状フィンが高温の場合火傷をおっ
てしまう。そこで図１２に示すようにリブ状フィン３を
煙突のように構造部材４で囲む。この構造部材４の上面
４ａと下面４ｂは開口部となっている。自然対流の空気
は矢印Ａの方向に下面開口部４ｂから流入し上面開口部
４ａへ抜けることができる。これにより放熱性能を低下
させることなく、直接高温部のフィンに手を触れる可能
性の少ない、怪我の心配のない放熱フィンを得ることが
できる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の放熱フィンは、一面に発熱体
が取り付けられたベースと、このベースの他面に立設さ
れたフィンとを備え、フィンはベースが鉛直に置かれた
場合、自然対流現象で上昇する空気がフィンに衝突可能
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００４８】請求項２の放熱フィンは、フィンが斜めエ
字状に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が
大きくなる。

【００４９】請求項３の放熱フィンは、フィンが交互に
約４５度の角度で配設された構成にしたので、フィンの
熱伝達率が大きくなる。

【００５０】請求項４の放熱フィンは、フィンがハ字状
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００５１】請求項５の放熱フィンは、フィンがノ字状
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００５２】請求項６の放熱フィンは、フィンがＸ字状
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００５３】請求項７の放熱フィンは、フィンがイ字状
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００５４】請求項８の放熱フィンは、フィンがレ字状
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００５５】請求項９の放熱フィンは、フィンが＊字状
に配設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大き
くなる。

【００５６】請求項１０の放熱フィンは、フィンが請求
項２〜８のいずれかに記載のフィンが組み合わされて配
設された構成にしたので、フィンの熱伝達率が大きくな
る。

【００５７】請求項１１の放熱フィンは、ベース及びフ
ィンが底部から高さ方向に距離が離れる程斜めに外側へ
出っ張る構成にしたので、放熱効率が高くなる。

【００５８】請求項１２の放熱フィンは、フィンが底部
から高さ方向に距離が離れる程斜めに外側へ出っ張る構
成にしたので、放熱効率が高くなる。

【００５９】請求項１３の放熱フィンは、上部と下部が
開口し、フィンを囲む構造部材を備えた構成にしたの
で、怪我の心配がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による放熱フィンを示す
正面図である。

【図２】 この発明の実施例１による放熱フィンを示す
左側面図である。

【図３】 この発明の実施例１による放熱実験結果を示
す図である。

【図４】 この発明の実施例２による放熱フィンを示す
正面図である。

【図５】 この発明の実施例３による放熱フィンを示す
正面図である。

【図６】 この発明の実施例４による放熱フィンを示す
正面図である。

【図７】 この発明の実施例５による放熱フィンを示す
正面図である。

【図８】 この発明の実施例６による放熱フィンを示す
正面図である。

【図９】 この発明の実施例７による放熱フィンを示す
正面図である。

【図１０】 この発明の実施例９による放熱フィンを示
す側面図である。

【図１１】 この発明の実施例１０による放熱フィンを
示す側面図である。

【図１２】 この発明の実施例１１による放熱フィンを
示す斜視図である。

【図１３】 従来のピン形放熱フィンの構造を示す斜視
図である。

【図１４】 従来のピン形放熱フィンの他の構造を示す
斜視図である。

【符号の説明】

２ ベース、３ リブ状フィン、４ 構造部材。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面に発熱体が取り付けられたベース
   と、このベースの他面に立設されたフィンと、を備え、
   前記フィンは、前記ベースが鉛直に置かれた場合、自然
   対流現象で上昇する空気が該フィンに衝突可能に配設さ
   れたことを特徴とする放熱フィン。
2. 【請求項２】 フィンは、斜めエ字状に配設されたこと
   を特徴とする請求項１記載の放熱フィン。
3. 【請求項３】 フィンは、交互に約４５度の角度で配設
   されたことを特徴とする請求項２記載の放熱フィン。
4. 【請求項４】 フィンは、ハ字状に配設されたことを特
   徴とする請求項１記載の放熱フィン。
5. 【請求項５】 フィンは、ノ字状に配設されたことを特
   徴とする請求項１記載の放熱フィン。
6. 【請求項６】 フィンは、Ｘ字状に配設されたことを特
   徴とする請求項１記載の放熱フィン。
7. 【請求項７】 フィンは、イ字状に配設されたことを特
   徴とする請求項１記載の放熱フィン。
8. 【請求項８】 フィンは、レ字状に配設されたことを特
   徴とする請求項１記載の放熱フィン。
9. 【請求項９】 フィンは、＊字状に配設されたことを特
   徴とする請求項１記載の放熱フィン。
10. 【請求項１０】 フィンは、請求項２〜８のいずれかに
    記載のフィンが組み合わされて配設されたことを特徴と
    する請求項１記載の放熱フィン。
11. 【請求項１１】 ベース及びフィンは、底部から高さ方
    向に距離が離れる程、斜めに外側へ出っ張ることを特徴
    とする請求項１記載の放熱フィン。
12. 【請求項１２】 フィンは、底部から高さ方向に距離が
    離れる程、斜めに外側へ出っ張ることを特徴とする請求
    項１記載の放熱フィン。
13. 【請求項１３】 上部と下部が開口し、フィンを囲む構
    造部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の放熱フ
    ィン。