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【発明の名称】 放熱装置および無線機
【発明者】 【氏名】服部 剛

【氏名】平野 克弥

【氏名】黒木 擁祐
【要約】 【課題】小型化、軽量化を考慮した強制空冷方式の放熱装置を、必要に応じて、保守作業を不要とする自然空冷方式の放熱装置に簡易に変更可能とする。

【構成】発熱ユニット１１からの熱を冷却ファンにより放熱フィン１から強制的に放熱する強制空冷式の放熱装置を、冷却ファンを用いない自然空冷式の放熱装置に変更したい場合、放熱フィン１のフィンに嵌合する嵌合面を備えた自然空冷用の後付フィン３を、放熱フィン１に嵌合することによって取り付ける。放熱フィン１のフィン間隔を所定間隔よりも狭く、かつ、フィン高さも所定高さよりも低くし、一方、後付フィン３のフィン間隔を所定間隔よりも広く、かつ、フィンの放熱面積も所定面積よりも広くする。さらに、放熱フィン１のフィンと後付フィン３の嵌合面とにテーパ部を備えた構造としても良いし、後付フィン１の嵌合面に熱伝導シートを貼付したりシリコン膜を塗布したりしても良い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱ユニットからの熱を冷却ファンにより放熱フィンから強制的に放熱する強制空冷式の放熱装置において、前記放熱フィンのフィンに嵌合する嵌合面を備えた自然空冷用の後付フィンを、前記放熱フィンに嵌合することによって取り付けることにより、前記冷却ファンを用いる強制空冷式から前記冷却ファンを用いない自然空冷式に当該放熱装置を変更することを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放熱装置において、強制空冷用の前記放熱フィンのフィン間隔をあらかじめ定めた間隔よりも狭く、かつ、フィン高さをあらかじめ定めた高さよりも低くすることを特徴とする放熱装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放熱装置において、自然空冷用の前記後付フィンのフィン間隔をあらかじめ定めた間隔よりも広く、かつ、フィンの放熱面積をあらかじめ定めた面積よりも広くすることを特徴とする放熱装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の放熱装置において、強制空冷用の前記放熱フィンのフィンと自然空冷用の前記後付フィンの嵌合面とにテーパ部を備え、該テーパ部に沿って前記後付フィンの嵌合面を前記放熱フィンのフィンに圧入することにより、前記放熱フィンに前記後付フィンを取り付けることを特徴とする放熱装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の放熱装置において、自然空冷用の前記後付フィンを、前記放熱フィンに嵌合して取り付けた後、ネジによって、前記発熱ユニットに固定することを特徴とする放熱装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の放熱装置において、前記後付フィンの前記嵌合面に熱伝導シートを貼付するかまたはシリコン膜を塗布することを特徴とする放熱装置。
【請求項７】
発熱ユニットからの熱を冷却ファンにより放熱フィンから強制的に放熱する強制空冷式の放熱装置を備えた無線機において、前記放熱フィンのフィンに嵌合する嵌合面を備えた自然空冷用の後付フィンを、前記放熱フィンに嵌合することによって取り付けることにより、前記冷却ファンを用いる強制空冷式から前記冷却ファンを用いない自然空冷式に前記放熱装置を変更することを特徴とする無線機。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱装置および無線機に関し、特に、無線機などに搭載される発熱ユニットの放熱方式に代表されるように、設置環境に応じて放熱方式を変更可能とする放熱装置および無線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線機などの装置に実装される発熱ユニットの放熱方式としては、自然空冷方式と強制空冷方式とがある。顧客からの装置に対する要求は、小型化、軽量化を望む傾向にあるため、装置の放熱設計においては、大きなフィンを必要とする自然空冷方式は採用しないで、冷却ファンを用いた強制空冷方式を採用することが多い。
【０００３】
しかしながら、設置場所によっては、冷却ファンの保守を必要としない放熱構造を要求される場面がある。すなわち、顧客は、小型化、軽量化の要求よりも、保守不要を優先とする場合がある。
【０００４】
そこで、装置の小型化、軽量化を考慮した強制空冷方式の装置を、必要に応じて、保守作業が不要になる自然空冷方式に簡易に変更することができる構造が必要になった。
【０００５】
従来の放熱装置としては、特許文献１の実開昭６３−３９９４９号公報「半導体部品の放熱装置」のように、半導体部品からの熱を筒型形状の放熱部により強制空冷するヒートシンクと該放熱部に嵌合可能なアダプタを介して自然空冷用ヒートシンクを装着する技術がある。
【０００６】
また、特許文献２の特開２００２−２４６１６６号公報「マグネトロン駆動用電源の放熱フィン」のように、マグネトロン駆動用電源の一部に設けた放熱フィンに関し、押し出し成形の放熱フィンと補助放熱フィンとに嵌め合い部分を有し、挿入ブロック化して放熱効果を強化する仕組みが提案されている。
【特許文献１】実開昭６３−３９９４９号公報（第５−７頁）
【特許文献２】特開２００２−２４６１６６号公報（第３−４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の技術では、次のような問題がある。前記特許文献１の技術のように、嵌合アダプタを介して自然空冷用ヒートシンクを装着しようとすると、嵌合部で温度差が発生してしまうため、強制空冷用のヒートシンクの放熱フィンを大きくしなければならないという欠点を解消することができない。また、前記特許文献２の技術は、冷却性能が悪いものに対し、補助放熱フィンを装着することによって、放熱の強化を図るという提案であり、強制空冷用のフィンに、別の補助放熱フィンを追加するだけであって、自然空冷方式に変更することにより、保守作業を不要にしようとする放熱フィン構造にはなっていない。また、前記特許文献１と同様、前記特許文献２のような補助放熱フィンの装着構造では嵌合部で温度差が発生するため、強制空冷用の放熱フィンを大きくしなければならないという欠点を解消することができない。
【０００８】
すなわち、従来の放熱技術では、以下のような問題点を解決することができない。
【０００９】
第1の問題点は、装置の小型化、軽量化を実現するという顧客からの要求を満足するための設計をした強制空冷方式の放熱装置を、特殊な場所に設置する場合には保守作業を不要な自然空冷方式の放熱装置に変更可能にするという顧客要求に対応することができないという点にある。
【００１０】
第２の問題点は、逆に、特殊な設置条件に合わせて保守不要を満足するための設計をした自然空冷方式の放熱装置を基本構造とした場合、設置機会が多い通常の場所に設置する場合には、小型化・軽量化することができず、大きく、かつ、重い装置になってしまうという点にある。
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、小型化、軽量化を考慮した強制空冷方式の放熱装置を備えた装置を、必要に応じて、保守作業を不要とする自然空冷方式の放熱装置を備えた装置に簡易に変更することができる放熱フィン構造の放熱装置および無線機を提供することに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の課題を解決するため、本発明による放熱装置および無線機は、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１３】
（１）発熱ユニットからの熱を冷却ファンにより放熱フィンから強制的に放熱する強制空冷式の放熱装置において、前記放熱フィンのフィンに嵌合する嵌合面を備えた自然空冷用の後付フィンを、前記放熱フィンに嵌合することによって取り付けることにより、前記冷却ファンを用いる強制空冷式から前記冷却ファンを用いない自然空冷式に当該放熱装置を変更する放熱装置。
（２）上記（１）の放熱装置において、強制空冷用の前記放熱フィンのフィン間隔をあらかじめ定めた間隔よりも狭く、かつ、フィン高さをあらかじめ定めた高さよりも低くする放熱装置。
（３）上記（１）または（２）の放熱装置において、自然空冷用の前記後付フィンのフィン間隔をあらかじめ定めた間隔よりも広く、かつ、フィンの放熱面積をあらかじめ定めた面積よりも広くする放熱装置。
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかの放熱装置において、強制空冷用の前記放熱フィンのフィンと自然空冷用の前記後付フィンの嵌合面とにテーパ部を備え、該テーパ部に沿って前記後付フィンの嵌合面を前記放熱フィンのフィンに圧入することにより、前記放熱フィンに前記後付フィンを取り付ける放熱装置。
（５）上記（１）ないし（４）のいずれかの放熱装置において、自然空冷用の前記後付フィンを、前記放熱フィンに嵌合して取り付けた後、ネジによって、前記発熱ユニットに固定する放熱装置。
（６）上記（１）ないし（５）のいずれかの放熱装置において、前記後付フィンの前記嵌合面に熱伝導シートを貼付するかまたはシリコン膜を塗布する放熱装置。
（７）発熱ユニットからの熱を冷却ファンにより放熱フィンから強制的に放熱する強制空冷式の放熱装置を備えた無線機において、前記放熱フィンのフィンに嵌合する嵌合面を備えた自然空冷用の後付フィンを、前記放熱フィンに嵌合することによって取り付けることにより、前記冷却ファンを用いる強制空冷式から前記冷却ファンを用いない自然空冷式に前記放熱装置を変更する無線機。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の放熱装置および無線機によれば、発熱ユニットを冷却ファンにより冷却放熱する小型化・軽量化を図った強制空冷式の放熱装置において、自然空冷用の後付フィンを強制空冷用の放熱フィンに嵌合することにより簡易に取り付ける取り付け手段を有しているので、強制空冷式の放熱装置を、必要に応じて、自然空冷式に容易に変更することができ、冷却ファンの保守等を不要にする放熱装置を簡易に実現することができる。
【００１５】
ここで、後付フィンを嵌合する際に、強制空冷用の放熱フィンのフィンと自然空冷用の後付フィンの嵌合面とを、嵌合アダプタを用いずに直接嵌合する構造であり、かつ、嵌合面の接触面積を十分に広くすることができるため、自然空冷式においても、効率的で最適な放熱フィン構造を実現することができる。
【００１６】
また、本発明は、強制空冷用の放熱フィンのテーパ部(型)を利用して後付フィンの嵌合面を圧入する構造とすることにより、互いの接触面積として十分な広さを確保することができるので、嵌合部の温度差を小さくすることができる。さらに、後付フィンの嵌合面すなわち嵌合取り付け部に熱伝導シートを貼付したり、シリコン膜を塗布したりすることにより、強制空冷用の放熱フィンと自然空冷用の後付フィンとの間の密着性を向上させ、嵌合隙間等で生じる熱抵抗を下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による放熱装置および無線機の好適実施形態例について添付図を参照して説明する。
【００１８】
(本発明の特徴）
まず、本発明の特徴について、その概要を説明する。本発明の放熱フィン構造においては、小型化、軽量化を考慮した強制空冷方式の放熱装置を、必要に応じて、保守作業が不要である自然空冷方式に簡易に変更することができることに、その特徴を有している。
【００１９】
より具体的には、設置環境に応じて放熱方式を変更したい装置例えば無線機のような装置において、強制空冷方式の放熱装置として、基本的に、冷却対象の装置内の電源や半導体素子などの発熱ユニットに対して強制空冷用の放熱フィンが設けられており、冷却ファンによって冷却用の風を放熱フィンに向かって流して放熱する手段を有している。この基本構造において、さらに、発熱ユニットに設けられた前記放熱フィンに嵌合する、自然空冷用の後付フィンを取り付けることが可能な取り付け手段を有することによって、必要に応じて、簡易に、自然空冷方式の装置に切り替えることができる構造としている。
【００２０】
かくのごとき基本構造とすることによって、設置機会が少ない特殊な場所に設置した場合において保守作業を不要にするという要求を満たすために、設置機会が多い通常の場所に設置した場合の装置まで、大きく重い装置にする必要がなく、通常の設置場所では装置の小型化・軽量化を図ることを可能としている。また、小型化・軽量化という要求条件と保守不要という要求条件とを実現するために、別設計をする必要もない。なぜならば、前述のように、通常の場所に設置するための強制空冷用の小型・軽量の放熱フィンに嵌合するように、自然空冷用の後付フィンを後から取り付ける取り付け手段を有することによって、特殊な場所に設置したい場合には、設置環境に対応して、自然空冷用の後付フィンを取り付けて、自然空冷方式に変更すれば良いからである。
【００２１】
(本発明の実施例）
まず、本発明の放熱装置を適用した場合の装置の放熱フィン構造は、前述したように、発熱ユニットに設けた強制空冷用の放熱フィンに、冷却ファンで風を流して放熱する強制空冷方式を基本構造としている。この基本構造において、発熱ユニットに備えた放熱フィンに嵌合することが可能な後付フィンを、自然空冷用として取り付けることを可能とする取り付け手段を有していることにより、自然空冷方式の装置に簡易に切り替えることができる。
【００２２】
ここで、強制空冷用の放熱フィンのフィンに対する自然空冷用の後付フィンの嵌合面は、放熱フィンと合致する形状を有しており、かかる形状の嵌合面を通して、強制空冷用の放熱フィンから対面の自然空冷用の後付フィン側へ熱を運ぶ。
【００２３】
なお、嵌合面は、面粗さの対策として、熱伝導シートを貼付したり、シリコン膜を塗布したりして、熱抵抗値を下げることができるが、特に、かかる対策を適用する場合に限定するものではない。また、自然空冷用の後付フィンの発熱ユニットへの取り付け固定構造は、本実施例においては、発熱ユニット側にネジ穴を設けて、ネジによって固定する場合について説明するが、取り付け固定構造としては、特にかかる構造に限定するものでもない。
【００２４】
（実施例の構成）
次に、本発明の放熱装置の構成例について説明する。図１は、本発明の放熱装置における放熱フィン構造の一例を示す構成図であり、例えば、無線通信装置などの装置の発熱部に、強制空冷用の放熱フィンを取り付けた場合の基本構造を示している。図１（Ａ）は、斜め上から装置を眺めた場合の斜視図であり、図１（Ｂ）は、装置の前面から眺めた場合の正面図であり、図１（Ｃ）は、図１(Ｂ）の正面図のＡ−Ａ断面から下方を矢視した場合の平面図である。
【００２５】
図１に示すように、本発明においては、無線機などの装置１０の放熱フィン構造として、装置１０の発熱ユニット１１に設けられた強制空冷用の放熱フィン１の上部に、冷却ファン２を取り付けて、冷却用の風を吹き付けることによって、発熱した熱を放熱するという強制空冷方式を基本構造としている。
【００２６】
また、図２は、本発明の放熱装置における基本構造に自然空冷用の後付フィンを取り付ける構造の一例を示す構成図であり、図１の発熱ユニット１１に設けられた強制空冷用の放熱フィン１に対して、自然空冷用の後付フィンを取り付けた構造を示している。図２（Ａ）は、斜め上から装置を眺めた場合の斜視図であり、図２（Ｂ）は、装置の前面から眺めた場合の正面図であり、図２（Ｃ）は、図２(Ｂ）の正面図のＢ−Ｂ断面から下方を矢視した場合の平面図である。
【００２７】
図２に示すように、装置１０の発熱ユニット１１に設けられた強制空冷用の放熱フィン１に対して、自然空冷用の後付フィン３を、後から取り付けることによって、自然空冷用方式の装置に変更することができる。
【００２８】
ここに、強制空冷用の放熱フィン１に対して、自然空冷用の後付フィン３を取り付ける取り付け手段として、後付フィン３の放熱フィン１のフィンとの嵌合面は、図３に示すような構造を有している。図３は、本発明の放熱装置における基本構造に自然空冷用の後付フィンを取り付ける取り付け手段の一例を示す模式図である。図３（Ａ）は、自然空冷用の後付フィン３を取り付ける前の状態を示し、図３（Ｂ）は、自然空冷用の後付フィン３を取り付けた後の状態を示している。
【００２９】
図３（Ａ）に示すように、強制空冷用の放熱フィン１のフィンに対する自然空冷用の後付フィン３の嵌合面３１は、強制空冷用の放熱フィン１の放熱面（フィン）と合致する形状を有しており、かかる嵌合面３１を通して、自然空冷用の後付フィン３へ放熱フィン１側からの熱を伝達する。なお、放熱フィン１のフィンのテーパ部(型)の形状を利用して、該テーパ部に沿って自然空冷用の後付フィン３の嵌合面３１を圧入する構造として、互いの接触面積として十分な接触面積を有するようにすることによって、嵌合面３１における両者の温度差を小さくすることができる。
【００３０】
なお、前述したように、嵌合面３１には、嵌合面の面粗さを緩和して、相互の密着性を向上させる対策として、必要に応じて、熱伝導シートを貼付したり、シリコン膜を塗布したりしても良いが、本発明は、かかる対策を必須とすることに特に限定するものではない。また、自然空冷用の後付フィン３を装置１０の発熱ユニット１１側へ取り付けて固定する固定構造として、具体的には、ネジによる固定を行う場合を想定しているが、かかる固定構造に限定するものではない。
【００３１】
（実施例の動作の説明）
次に、図１ないし図３に示す本実施例における放熱装置の動作について説明する。本発明における放熱装置の基本的な構造は、図１に示すように、装置１０の発熱ユニット１１に設けられた強制空冷用の放熱フィン１に、冷却ファン２によって冷却用の風を吹き付けて放熱する強制空冷方式の構造を用いている。この放熱フィン１は、フィン間隔をあらかじめ定めた間隔よりも狭く、かつ、フィン高さをあらかじめ定めた高さよりも低くした構造からなる強制空冷用として設計するものとし、放熱装置としての小型化、軽量化を実現している。なお、放熱フィン１は、外側に向かってフィン間隔が広くなるテーパ部を備えた構造となっている。
【００３２】
一方、冷却ファン２の保守を不要にするために、自然空冷方式の装置へ変更したい場合には、図２、図３に示すように、強制空冷方式を基本構造として発熱ユニット１１に設けられた強制空冷用の放熱フィン１のフィン（放熱面）に対して、自然空冷用の後付フィン３の嵌合面３１を嵌め込むようにして、後から取り付ける。自然空冷用の後付フィン３は、フィン間隔をあらかじめ定めた間隔よりも広く、かつ、フィンの放熱面積をあらかじめ定めた面積よりも十分に広くした構造からなる自然空冷用として設計するものとする。
【００３３】
なお、自然空冷用の後付フィン３の嵌合面３１は、発熱ユニット１１に設けられた放熱フィン１のテーパ部と合致する形状を有していて、該テーパ部に圧入するように装着する構造とされていても良く、かかるテーパ部を形成することにより、互いの接触面積をより広くすることができ、十分な接触面積が確保された該嵌合面３１を通して、放熱フィン１から自然空冷用の後付フィン３へ熱が伝達される。
【００３４】
なお、嵌合面３１には、放熱フィン１と接触する面粗さを緩和する対策として、熱伝導シートを貼付したり、シリコン膜を塗布したりして、熱抵抗値を下げることができる。また、自然空冷用の後付フィン３の装置１０の発熱ユニット１１へ取り付け構造としては、具体的には、ネジによる固定を行うようにしても良い。
【００３５】
（本実施例による効果の説明）
第一の効果は、放熱装置として小型化、軽量化を実現するという顧客要求を満足するとともに、同時に、特殊な場所に設置する場合の保守作業を不要にしたいという顧客要求にも、柔軟に対応することができることにある。その理由は、小型化、軽量化の顧客要求を満足するような基本構造の設計をした強制空冷方式の装置に対して、設置環境に応じて保守作業を不要とするために、強制空冷用の放熱フィンに嵌合する自然空冷用の後付フィンを後から取り付け可能な構造を有しているからである。
【００３６】
第二の効果は、特殊な設置場所においては保守作業を不要にしたいという顧客要求を満たすための自然空冷方式の装置を基本構造として採用する必要はなく、設置機会が多い通常の設置場所における基本構造として、小型化、軽量化が可能な強制空冷方式の装置を採用することができることにある。その理由は、前述したように、保守作業を不要にしたいという特殊な設置場所に適用するための自然空冷用の後付フィンを、基本構造の強制空冷用の放熱フィンに後から取り付けることが可能な構造を有しているからである。
【００３７】
以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の放熱装置における放熱フィン構造の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の放熱装置における基本構造に自然空冷用の後付フィンを取り付ける構造の一例を示す構成図である。
【図３】本発明の放熱装置における基本構造に自然空冷用の後付フィンを取り付ける取り付け手段の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 放熱フィン
２ 冷却ファン
３ 後付フィン
１０ 装置
１１ 発熱ユニット
３１ 嵌合面
【出願人】 【識別番号】０００００４２３７
【氏名又は名称】日本電気株式会社
【識別番号】３０３０１３７６３
【氏名又は名称】ＮＥＣエンジニアリング株式会社
【出願日】 平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【代理人】 【識別番号】１０００８１７１０
【弁理士】
【氏名又は名称】福山 正博
【公開番号】 特開２００８−６６５０１（Ｐ２００８−６６５０１Ａ）
【公開日】 平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願番号】 特願２００６−２４２４３２（Ｐ２００６−２４２４３２）