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CN106168364A - 散热器 - Google Patents

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CN106168364A
CN106168364A CN201610334369.5A CN201610334369A CN106168364A CN 106168364 A CN106168364 A CN 106168364A CN 201610334369 A CN201610334369 A CN 201610334369A CN 106168364 A CN106168364 A CN 106168364A
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cylinder
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radiator
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渡边泰之
渡边刚文
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APS JAPAN CO Ltd
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Abstract

本发明提供一种能够进一步提高散热性能的散热器。筒状体(3)在前端具有内外开放的开口部(3a)，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口(3b)，筒状体(3)竖立设置成如下所述的状态，即：基端侧贯通支承主体(3)而突出到间隙(s1)，贯通口(3b)在该间隙(s1)开口，并且前端侧在支承主体(3)的与间隙相反一侧的面上突出，使包含来自冷却对象物(9)的热的间隙(s1)内的气体通过贯通口(3b)流入筒状体(3)内部，在筒状体(3)的内部空间流通后，能够从前端的开口部(3a)向外部排出。

Description

散热器
技术领域
本发明涉及安装于冷却对象物而将从该冷却对象物传递的热散热至空气中的散热器。
背景技术
作为这种散热器，目前提供有如下所述的散热器，其包括：支承板，其与冷却对象物紧贴固定，由导热性良好的材料构成；多个板状、柱状、筒状的翅片，其竖立设置于该支承板，由导热性良好的材料构成，该散热器将从冷却对象物传递至支承板的热从翅片表面散热至空气中(例如，参照专利文献1、2)。例如，近年来LED照明广泛普及，还提供有仓库用的照明等高输出的照明。当输出提高时，发热量也变大，为了保护因热而寿命易于缩短的LED元件，更加要求散热器的散热性能的提高。
为了避免散热器的大型化且提高散热性能，考虑增加翅片的数量。增加翅片时散热面积增大，因此能够期待散热性能的提高。但是，增加翅片时，支承该翅片的支承板的强度降低，由此，存在翅片的支承强度也降低的问题。另外，当翅片密集时，热气在翅片之间驻留，特别是热气在基端侧的支承板附近驻留，来自冷却对象物的吸热性也降低，散热性能的提高产生一定的界限。另外，还能够设置风扇等送风机构来强制性地散热翅片间的热气，但是存在界限，且由于重量化或空间等关系，还存在不能设置这种送风机构的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-175450号公报
专利文献2：日本特开2014-78563号公报
发明内容
发明所要解决的课题
因此，鉴于上述状况，本发明要解决的点在于，提供能够更加提高散热性能的散热器。
用于解决课题的技术方案
为了解决所述课题，本发明提供一种散热器，其特征在于，包括：支承主体，其由导热性良好的材料构成，以确保间隙的状态固定在冷却对象物；和单个或多个筒状体，其由导热性良好的材料构成，竖立设置于该支承主体，所述筒状体在前端具有内外开放的开口部，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口，所述筒状体竖立设置成如下所述的状态，即：基端侧贯通所述支承主体而突出到所述间隙，所述贯通口在该间隙开口，并且前端侧在所述支承主体的与所述间隙相反的一侧的面上突出，使包含来自所述冷却对象物的热的间隙内的气体通过所述贯通口流入筒状体的内部，在该筒状体的内部空间流通后，能够从前端的开口部向外部排出。
在此，优选将所述筒状体的基端固定成与冷却对象物抵接的状态。
本发明还提供一种散热器，其包括：支承主体，其由导热性良好的材料构成，固定冷却对象物；单个或多个筒状体，其由导热性良好的材料构成，竖立设置于该支承主体，所述筒状体在前端具有内外开放的开口部，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口，包括基端侧筒体和前端侧筒体的至少两个以上的筒体以内部空间连通的状态在轴向连结而构成所述筒状体，其中，所述基端侧筒体具有所述贯通口且固定于所述支承主体，所述前端侧筒体具有所述开口部，使包含从所述支承主体辐射的热的气体通过所述贯通口流入筒状体的内部，并且在该筒状体的内部空间流通后，能够从前端的开口部向外部排出。
在此，优选基端侧筒体的外径设定得比前端侧筒体的外径小，并且，基端侧筒体由导热性比前端侧筒体高的材料构成。
还优选在前端侧筒体的外周面，在周向隔开间隔地设有多个沿着轴向延伸的突条部。
另外，优选筒体彼此的连结是通过扩管铆接将相互的端部彼此固定而连结的。
另外，优选所述支承主体由能够通过压力加工而将所述筒状体铆接固定的支承板构成。
特别优选在支承板设置用于插入固定筒状体的安装孔，沿着该安装孔的内周缘通过翻边加工而形成厚壁部，在筒状体插入所述安装孔的状态下从轴向对厚壁部进行压缩压力加工，使该厚壁部向安装孔中心方向塑性变形而压接于筒状体的外周面，由此实现铆接固定。
发明效果
以上述方式构成的本申请发明的散热器中，筒状体在前端具有内外开放的开口部，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口，所述筒状体竖立设置成如下所述的状态，即：基端侧贯通所述支承主体而突出到所述间隙，所述贯通口在该间隙开口，并且前端侧在所述支承主体的与所述间隙相反的一侧的面上突出，因此，与现有那样使支承主体紧贴于冷却对象物的结构相比，能够比较自由地竖立设置筒状体，设计的自由度提高，并且冷却对象物的热通过支承主体及筒状体向外部散热，并且，特别是支承主体与冷却对象物之间的间隙内的热也从贯通口进入筒状体的内部空间，而成为向前端侧去的热流，能够从该前端的开口部向外部高效地散热，在该过程中，也使热通过筒状体的周壁向外部散热，不用增大筒状体的数量，就能够制成具有优异的散热效果的散热器。
另外，由于将筒状体的基端固定成与冷却对象物抵接的状态，所以筒状体将中途部固定于支承主体，并且基端成为与冷却对象物抵接的稳定的姿态，提高了筒状体的支承强度，筒状体的材料、外径、壁厚尺寸等也扩大选择幅度，设计的自由度提高。
另外，包括基端侧筒体和前端侧筒体的至少两个以上的筒体以内部空间连通的状态在轴向连结而构成筒状体，其中，所述基端侧筒体具有贯通口且固定于支承主体，所述前端侧筒体具有开口部，使包含从所述支承主体辐射的热的气体通过所述贯通口流入筒状体的内部，并且在该筒状体的内部空间流通后，能够从前端的开口部向外部排出，因此，可以使构成筒状体的多个筒体的材料或构造不同，采用与各位置相应的结构，能够实现不用增加筒状体的数量就可以抑制成本且具有优异的散热性的构造。
另外，基端侧筒体的外径设定得比前端侧筒体的外径小，并且，基端侧筒体由导热性比前端侧筒体高的材料构成，因此，对于使固定于支承主体的基端侧筒体的外径比前端侧筒体小来防止固定筒体的支承主体本身的强度降低(铆接固定用的孔较大时，强度降低。)，并且为了维持筒状体内部空间而减薄壁厚的点，能够选择导热性更高的材料作为原材料，补充来自支承主体的热的吸热效果，而维持优异的吸热性、导热性。
进而，前端侧筒体选择例如导热性比筒体低的、但价格便宜的材料，设为大径的尺寸，可以维持截面面积。特别是将例如以价格高的材料构成的基端侧筒体设为具有固定于支承主体的部位、设置贯通口的部位、连结筒体的部位的最小限的长度，其它能够用由比较廉价的材料构成的筒体构成，由此，可以如上述那样提高吸热性、导热性并且实现低成本化。
另外，在前端侧筒体的外周面，在周向隔开间隔地设有多个沿着轴向延伸的突条部，因此表面积变大，散热性变高。由此，能够提高进入内部空间的热气向前端侧流通的过程中通过管壁向外部散热的效果。其结果是，进一步促进筒状体内部空间的热气的流通，由此，能够进一步提高基端侧的热气的进入、向前端侧的移动和排出这一连串的散热效果。
另外，由于筒体彼此的连结是通过扩管铆接将相互的端部彼此固定而连结的，因此，与粘接剂等相比，能够进一步提高两者间的连结强度、导热性，还能够高效地进行制造。
另外，由于支承主体由能够通过压力加工而将筒状体铆接固定的支承板构成，因此，同样地与粘接剂等相比，能够进一步提高两者间的连结强度、导热性，还能够高效地进行制造。
另外，在支承板设置用于插入固定筒状体的安装孔，沿着该安装孔的内周缘通过翻边加工而形成厚壁部，在筒状体插入所述安装孔的状态下从轴向对厚壁部进行压缩压力加工，使该厚壁部向安装孔中心方向塑性变形而压接于筒状体的外周面，由此实现铆接固定，因此，支承板的壁厚部内表面和筒状体的外周面的接触面积变大，由此能够提高支承强度，并且能够将支承板所吸收的热向筒状体侧高效地传热，能够进一步提高散热效果。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的散热器的立体图。
图2是从冷却对象物侧观察该散热器的立体图。
图3是该散热器的截面图。
图4是表示该散热器的筒状体的立体图。
图5是表示将该筒状体铆接固定于支承主体(支承板)的步骤的说明图。
图6是表示本发明第二实施方式的散热器的立体图。
图7是表示该散热器的截面图。
图8(a)是表示该散热器的筒状体的立体图，(b)是表示构成筒状体的筒体彼此的接合方法的纵截面图。
图9是表示本发明第三实施方式的散热器的立体图。
图10是从冷却对象物侧观察该散热器的立体图。
图11是表示该散热器的截面图。
图12(a)是表示该散热器的筒状体的立体图，(b)是表示构成筒状体的筒体彼此的接合方法的纵截面图。
图13是表示将该筒状体铆接固定于支承主体(支承板)的步骤的说明图。
符号说明
1、1A、1B 散热器
2 支承主体
3 筒状体
3a 开口部
3b 贯通口
3c 基端
4 支承板
5、6 筒体
9 冷却对象物
20、21 面
30 固定部分
31、32 位置
40 安装孔
41 壁厚部
42 脚部
60 凹凸表面
61 突条部
90 框架板
91 基板
s1 间隙
具体实施方式
接着，基于附图详细说明本发明的实施方式。此外，以下的各实施方式中，对将本发明的散热器应用于用于将LED照明装置的LED基板发出的热散热的构造的例子进行说明，但是本发明不被这种LED照明装置的散热器任何限定，例如能够广泛用作功率放大器等的功率IC、各种电子电路或电子/电气设备的散热器等各种类型的散热器，能够根据用途适宜选择具体的形状、尺寸、材料等。
首先，基于图1～图5说明本发明的第一实施方式。
如图1～图3所示，本实施方式的散热器1包括由导热性良好的材料构成的支承主体2和竖立设置于该支承主体2的、由导热性良好的材料构成的单个或多个筒状体3，支承主体2以相对于冷却对象物9确保有间隙s1的状态固定于冷却对象物9。作为上述支承主体2和筒状体3的导热性良好的材料，例如优选铝、铜、铁等金属材料。
冷却对象物9在本例中是构成LED照明装置的LED基板91和用于安装该LED基板91的金属制的框架板90，在框架板90的与LED基板91相反侧的面固定支承主体2，在支承主体2的与该固定面20相反侧的面21竖立设置有筒状体3。当然，也可以将作为热源的LED基板91直接固定于支承主体2。
支承主体2由能够通过压力加工将筒状体3铆接固定的金属制的支承板4构成。支承板4在相对的端边设有截面图中大致L字状的脚部42，利用该脚部42在框架板90的与上述LED基板91相反侧的面上以维持有间隙s1的状态被固定。支承主体2和冷却对象物9的固定机构，本例中脚部42在框架板90固定的固定机构除了螺钉固定、销钉固定之外，能够广泛应用通过粘接剂、焊接、钎焊、熔接等进行的接合等各种固定机构。
更具体而言，筒状体3与支承板4的铆接固定的构造如图5所示，在支承板4设置用于插入固定筒状体3的安装孔40，沿着该安装孔40的内周缘通过翻边加工形成壁厚部41，在将筒状体3插入到安装孔40的状态下从轴向对壁厚部41进行压缩压力加工，使该壁厚部41向安装孔中心方向塑性变形，而压接于筒状体3的外周面，由此铆接固定。
根据这种铆接固定的构造，能够使支承板4的壁厚部41内表面与筒状体3的外周面的接触面积充分发挥作用，能够提高支承强度并且将支承板4所吸收的热向筒状体3侧高效地传递，能够提高散热效果。这种铆接固定的构造中，支承板4需要由金属材料构成，但筒状体3也可以由金属材料以外的材料例如高导热性树脂构成。
筒状体3在前端具有内外开放的开口部3a，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口3b。更具体而言，成为筒状体3的基端侧贯通支承板4而突出到间隙s1，且基端3c与冷却对象物抵接的状态。筒状体3的前端侧竖立设置成从支承板4的与所述冷却对象物9相反侧的面21突出的状态。
而且，贯通口3b设于铆接固定部分30与基端3c之间的位置32，即在间隙s1的空间开口的位置。本例中，贯通口3b如图12所示构成为在基端3c开放的切槽。
根据本实施方式的结构，冷却对象物9的热直接传递至与冷却对象物9抵接的筒状体3，通过该筒状体3及支承板4向外部散热，并且在支承板4与冷却对象物9(框架板90)之间的间隙s1停滞的热从筒状体3的贯通口3b进入筒状体3的内部空间，而成为向前端侧去的热流，从该前端的开口部3a向外部高效地散热，并且在该过程中通过筒状体3的周壁向外部散热。
另外，本实施方式中，利用支承板4固定筒状体3的中途部，且使基端3c与冷却对象物9抵接，因此，筒状体3的支承强度显著提高。当然，也可以采用不使基端3c与冷却对象物9抵接而浮起的构成。
筒状体5在本例中为圆筒形状，但不限定于截面为圆形，当然也可以是椭圆形或方形、多边形、其它形状。另外，也能够采用由不同的材料构成的内外双层管、三层以上的管。
接着，基于图6～图8说明本发明的第二实施方式。
本实施方式的散热器1A如图6～图8所示，包括基端侧筒体5和前端侧筒体6的至少两个以上的筒体以内部空间连通的状态在轴向连结而构成筒状体3，其中，基端侧筒体5具有贯通口3b且固定于支承主体2，前端侧筒体6的前端具有开口部3a。通过采用这种连结的构造，可以使筒体的材料或构造不同，采用与各位置相应的结构。
本实施方式中，对于使固定于支承主体2(支承板4)的基端侧筒体5的外径比前端侧筒体小来防止固定该筒体5的支承主体2本身的强度降低(铆接固定用的孔较大时，强度降低。)，并且为了维持内部空间而减薄壁厚的点，选择导热性更高的材料作为原材料，补充来自支承主体2的热的吸热效果。
另外，前端侧筒体6选择导热性比筒体5低但价格便宜的材料，并设为外嵌在为了补充导热性的筒体5的端部的大径的尺寸，维持截面面积。特别是将由价格高的材料构成的筒体5设为具有固定于支承主体2(支承板4)的部位、设置贯通口3b的部位、连结筒体6的部位的最小限的长度，其它用由比较廉价的材料构成的筒体6构成，由此，可以如上述那样提高导热性并且实现低成本化。
筒体5和筒体6的连结在本例中如上述那样为在筒体5的端部外嵌筒体6的端部的构造，如图8(b)所示，通过扩径变形而铆接结合的扩管铆接使嵌合的部分的筒体5端部相互紧贴固定，能够维持两者之间的优异的连结强度和导热性。本例的筒体5设为利于支承板4的的铆接固定以及与筒体6的扩管铆接这两者的圆筒形状。
另外，前端侧筒体6在需要增大表面积来提高散热性的外周面具有凹凸表面60，凹凸表面60在周向隔开间隔地设有多个沿着轴向延伸的突条部61。由此，能够提高进入到内部空间的热气在向前端侧流通的中途通过筒体6的管壁向外部散热的效果，结果是，能够进一步促进内部空间中的热气的流通，并提高积存于间隙S1的热气的进入、向前端侧的移动、排出所带来的散热效果。
筒体6的内周面为在与上述筒体5的扩管铆接中需要通过使相互的内外周面彼此紧贴来提高导热性的没有凹凸的面，但也可以构成为，将除该连结部分以外的部位或全部部位以同样的凹凸表面构成，且在使进入到内部空间的热气向前端侧流通的过程中从筒体6的内周面高效地吸热，并从外周面向外部散热。
筒体5、6在本例中基本上为圆筒形状，但不限定于截面为圆形，当然也可以是椭圆形或方形、多边形、其它形状。另外，还能够采用由不同的材料构成的内外双层管、三层以上的管。
筒体5在支承主体2(支承板4)的铆接固定、筒体5、6彼此的扩管铆接连结的步骤中，可以先进行任一步，也能够将筒体5铆接固定在支承板4后将筒体6通过扩管铆接进行固定，且还能够将已经通过扩管铆接连结有筒体6的筒体5铆接固定于支承板4上。
本例中，将两个筒体5、6相互连结，但当然也可以由在筒体5、6间插设有一个以上的筒体的三个以上的筒体连结构成。其它结构、变形例等基本上与上述第一实施方式相同，对相同构造标注相同的符号并省略其说明。
接着，基于图9～图13说明本发明的第三实施方式。
本实施方式的散热器1B如图9～图11所示，支承主体2以不隔开间隙地紧贴的状态固定在冷却对象物9。具体而言，将作为固定有筒状体3的支承主体2的支承板4的与该筒状体3的竖立设置面相反侧的面以与作为冷却对象物9的框架板90面接触状态固定。由此，从LED基板91传递至框架板90的热高效地移动至支承板4，且如后述那样通过支承板4的表面及筒状体5高效地散热。
与第二实施方式一样，包括基端侧筒体5和前端侧筒体6的至少两个以上的筒体以内部空间连通的状态在轴向连结而构成筒状体3，其中，基端侧筒体5具有贯通口3b且固定于支承主体2(支承板4)，前端侧筒体6的前端具有开口部3a。
本实施方式中，筒体5不使其基端3c从支承板4的一个面(用于固定于冷却对象物9的一侧的面即固定面20)突出，而设为被铆接固定于该支承板4内且仅在支承板4的另一个面21侧突出的状态。支承板4从框架板90吸收的热从另一个面21的表面向空气中散热，并且向筒体5传热，并从包括筒体6的筒状体3向空气中散热。
具体而言，筒体5与支承板4的铆接固定的构造如图13所示，在支承板4设置用于插入固定筒体5的安装孔40，沿着该安装孔40的内周缘通过翻边加工而形成壁厚部41，在将筒体5插入到安装孔40的状态下从轴向对壁厚部41进行压缩压力加工，使该壁厚部41向安装孔中心方向塑性变形而压接于筒状体3的外周面，由此进行铆接固定。
根据这种铆接固定的构造，能够使支承板4的壁厚部41内表面与筒体5的外周面的接触面积充分发挥作用，能够提高支承强度并且将支承板4所吸收的热向筒体5侧高效地传热，能够提高散热效果。这种铆接固定的构造中，需要将支承板4由金属材料构成，但筒体5也可以由金属材料以外的材料例如高导热性树脂构成。
另外，支承板4的另一个面21的表面附近即筒体5的根部附近的空气由于被散热的热而成为高温，但该热气如后述那样从筒体5的贯通口3b进入内部，从筒体6的前端的开口部3a排出。即，筒状体3将来自前端侧表面的热散热，并且使该根部附近的热进入内部并从前端开口部排出至外部，而显著提高散热效果。
贯通口3b设置成在支承板的表面21侧中的与筒体5的基端部的铆接固定部分30邻接的位置31开口。由此，支承板4的表面21附近的热气通过该贯通口3b高效地进入到内部空间，成为由于该内部空间的热的偏差而产生的向前端侧去的气流并移动，在该过程中从筒状体3(筒体5、6)的内壁向外部散热，并且从开口部3a向外部排出。
因此，使这种筒状体3密集来提高散热效果，并且通过密集，即使不设置风扇等强制性的送风机构，在基端侧的支承部件表面附近趋于停滞的热气，也能够通过该筒状体3的内部空间向前端侧高效地散热，可以以低成本实现散热效果优异的散热器。
其它结构、变形例等基本上与上述第一实施方式相同，且特别是筒状体的结构、变形例基本上与上述第二实施方式相同，对相同构造标注相同的符号并省略其说明。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于这样的实施例，当然还可以在组装有风扇等强制性的送风机构的装置等中、在不脱离本发明宗旨的范围内以各种形式实施。

Claims (8)

1.一种散热器，其特征在于，包括：
支承主体，其由导热性良好的材料构成，以确保间隙的状态固定在冷却对象物；和
单个或多个筒状体，其由导热性良好的材料构成，竖立设置于该支承主体，
所述筒状体在前端具有内外开放的开口部，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口，
所述筒状体竖立设置成如下所述的状态，即：基端侧贯通所述支承主体而突出到所述间隙，所述贯通口在该间隙开口，并且前端侧在所述支承主体的与所述间隙相反的一侧的面上突出，
使包含来自所述冷却对象物的热的间隙内的气体通过所述贯通口流入筒状体的内部，在该筒状体的内部空间流通后，能够从前端的开口部向外部排出。
2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于：
所述筒状体的基端固定成与冷却对象物抵接的状态。
3.一种散热器，其包括：
支承主体，其由导热性良好的材料构成，固定冷却对象物；和
单个或多个筒状体，其由导热性良好的材料构成，竖立设置于该支承主体，
所述筒状体在前端具有内外开放的开口部，并且在基端侧的侧壁设有使内外连通的贯通口，
包括基端侧筒体和前端侧筒体的至少两个以上的筒体以内部空间连通的状态在轴向连结而构成所述筒状体，其中，所述基端侧筒体具有所述贯通口且固定于所述支承主体，所述前端侧筒体具有所述开口部，
使包含从所述支承主体辐射的热的气体通过所述贯通口流入筒状体的内部，并且在该筒状体的内部空间流通后，能够从前端的开口部向外部排出。
4.如权利要求3所述的散热器，其特征在于：
基端侧筒体的外径设定得比前端侧筒体的外径小，并且，基端侧筒体由导热性比前端侧筒体高的材料构成。
5.如权利要求3或4所述的散热器，其特征在于：
在前端侧筒体的外周面，在周向隔开间隔地设有多个沿着轴向延伸的突条部。
6.如权利要求3～5中任一项所述的散热器，其特征在于：
筒体彼此的连结是通过扩管铆接将相互的端部彼此固定而连结的。
7.如权利要求1～6中任一项所述的散热器，其特征在于：
所述支承主体由能够通过压力加工而将所述筒状体铆接固定的支承板构成。
8.如权利要求7所述的散热器，其特征在于：
在支承板设置用于插入固定筒状体的安装孔，沿着该安装孔的内周缘通过翻边加工而形成厚壁部，在筒状体插入所述安装孔的状态下从轴向对厚壁部进行压缩压力加工，使该厚壁部向安装孔中心方向塑性变形而压接于筒状体的外周面，由此实现铆接固定。
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