放熱装置
【課題】放熱装置において、取付け時の調整作業を簡略化すると共に発熱体の放熱効率を高める。
【解決手段】放熱装置は、発熱体（１００）に固定されるベース部（１０）と、発熱体（１００）から発せられる熱を放熱する可動放熱部（２０）と、可動放熱部（２０）を発熱体（１００）に向けて付勢する第１の付勢機構（３６，３８）と、この第１の付勢機構（３６，３８）の付勢方向とは異なる方向に、可動放熱部（２０）をベース部（１０）に向けて付勢する第２の付勢機構（３４，３５）と、を備える。
【解決手段】放熱装置は、発熱体（１００）に固定されるベース部（１０）と、発熱体（１００）から発せられる熱を放熱する可動放熱部（２０）と、可動放熱部（２０）を発熱体（１００）に向けて付勢する第１の付勢機構（３６，３８）と、この第１の付勢機構（３６，３８）の付勢方向とは異なる方向に、可動放熱部（２０）をベース部（１０）に向けて付勢する第２の付勢機構（３４，３５）と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記述された実施態様は、可動放熱部を備える放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージに発熱量の大きい部品が搭載されている場合は、通常、放熱フィンを搭載することによって部品の発熱を放熱している。
放熱フィンの固定方法にはいろいろな種類があるが、例えば、以下の２つの固定方法が挙げられる。
【０００３】
１番目の固定方法は、発熱する部品の高さを測定して、その高さに合わせたスペーサを放熱フィンと発熱体との間に介在させて、ネジなどで放熱フィンを発熱体に固定するものである。
【０００４】
２番目の固定方法は、コイルスプリングや板バネなどで放熱フィンを部品側に常に付勢した状態で発熱体に固定するものである。
図１３は、放熱フィン２１０及び基板ユニット２００を示す概略平面図である。
【０００５】
図１４及び図１５は、放熱フィン２１０，２２０の固定方法の例を示す説明図である。
図１３に示すように、発熱体である基板ユニット２００には、複数の放熱フィン２１０が配置されている。各放熱フィン２１０は、基板ユニット２００上に設けられた図１４に示す部品２０１の上部に配置されている。
【０００６】
図１４に示すように、放熱フィン２１０は、固定ネジ２１１及びナット２１２によって、スペーサ２１３を挟んで基板ユニット２００に対し固定されている。スペーサ２１３は、部品２０１の高さに合わせて選択される。
【０００７】
一方、図１５に示す放熱フィン２２０は、例えば板バネである取付金具２２１に対し、固定ネジ２２２により固定される。取付金具２２１は、基板ユニット２００に対し、固定ネジ２２３により固定される。
【０００８】
図１４及び図１５に示す放熱フィン２１０，２２０と発熱する部品２０１との間には、これらの間隙を埋めるべく、コンパウンドやサーマルシートなどの熱接合材２１４，２２４が挿入されている。
【０００９】
ところで、半導体冷却モジュールとして、楔形の冷却素子が押圧バネによって半導体素子と熱伝導体との間に押圧されるものが知られている。
また、冷却装置として、一対の平面状交差側壁を有する平面視多角形状に形成される伝熱ピストンが、上記一対の平面状交差側壁の交差点方向に押圧されることで、ピストン挿入穴の内壁面に楔状に圧接されるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−６８４８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の２つの放熱フィンの固定方法の例のうち、１番目の固定方法は、使用するスペースを選択するために発熱する部品の高さを測定するため、調整の工数がかかってしまう。また、放熱フィンを部品ごとに設けると、単一の放熱フィンでは十分な放熱効率を得ることができない。
【００１２】
更には、スペーサの高さにばらつきが発生するため、放熱フィンを発熱する部品に隙間なく安定して密着させることは困難である。そのため、サーマルシートやコンパウンドなどの熱接合材を用いることになる。また、複数種類のスペーサを準備することになる。
【００１３】
２番目の固定方法は、コイルスプリングや板バネなどで放熱フィンを発熱する部品側に付勢するが、１番目の固定方法と同様に、放熱フィンを発熱する部品ごとに設けると、単一の放熱フィンでは十分な放熱効率を得ることができない。
【００１４】
本発明の目的は、放熱装置において取付け時の調整作業を簡略化することである。また、発熱体の放熱効率を高めることができる放熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書で開示する放熱装置は、発熱体に固定されるベース部と、上記発熱体から発せられる熱を放熱する可動放熱部と、第１の付勢機構と、第２の付勢機構と、を備える。上記第１の付勢機構は、上記可動放熱部を上記発熱体に向けて付勢する。上記第２の付勢機構は、上記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、上記可動放熱部を上記ベース部に向けて付勢する。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書で開示する放熱装置によれば、取付け時の調整作業を簡略化することができる。また、発熱体の放熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】放熱装置及び基板ユニットを示す概略平面図である。
【図２Ａ】可動フィン部及び二方向付勢部を透視的に示す平面図である。
【図２Ｂ】可動フィン部及び二方向付勢部を透視的に示す正面図である。
【図２Ｃ】可動フィン部及び二方向付勢部を図２ＡのＡ方向から透視的に見た矢視図である。
【図３Ａ】二方向付勢部を示す概略斜視図である。
【図３Ｂ】二方向付勢部を示す概略分解斜視図である。
【図４】可動フィン部を示す平面図である。
【図５】変形例に係る二方向付勢部を透視的に示す正面図である。
【図６Ａ】トーションスプリング及びカムを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す側面図である。
【図６Ｂ】トーションスプリング及びカムを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す平面図である。
【図７Ａ】圧縮スプリング及びローラを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す側面図である。
【図７Ｂ】圧縮スプリング及びローラを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す付勢前の平面図である。
【図７Ｃ】圧縮スプリング及びローラを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す付勢後の平面図である。
【図８Ａ】二方向付勢部の付勢力について説明するための可動フィン部及び二方向付勢部の正面図である。
【図８Ｂ】二方向付勢部の付勢力について説明するための可動フィン部及び二方向付勢部の平面図である。
【図９】変形例に係る放熱装置、及び基板ユニットを示す平面図である。
【図１０Ａ】放熱装置及び基板ユニットを示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＢ部拡大図である。
【図１１】比較例に係るフィン部及び基板ユニットを示す斜視図である。
【図１２】実施の形態及び比較例の温度分布を示すグラフである。
【図１３】放熱フィン及び基板ユニットを示す概略平面図である。
【図１４】放熱フィンの固定方法の例を示す説明図（その１）である。
【図１５】放熱フィンの固定方法の例を示す説明図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施の形態に係る放熱装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、放熱装置１及び基板ユニット１００を示す概略平面図である。
図２Ａ及び図２Ｂは、可動フィン部２０及び二方向付勢部３０を透視的に示す平面図及び正面図である。
【００１９】
図２Ｃは、可動フィン部２０及び二方向付勢部３０を図２ＡのＡ方向から透視的に見た矢視図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、二方向付勢部３０を示す概略斜視図及び概略分解斜視図である。
【００２０】
図４は、可動フィン部２０を示す平面図である。
図１に示すように、放熱装置１は、基板ユニット１００に固定される固定フィン部１０と、互いに独立して移動可能に固定フィン部１０に対し連結される複数の可動フィン部２０とを備える。なお、図１では、各可動フィン部２０に対し２つずつ配置される二方向付勢部３０の図示を省略している。
【００２１】
可動フィン部２０は、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、基板ユニット１００に配置される例えば電子部品である部品１０１の上面に接触することで、基板ユニット１００（部品１０１）から発せられる熱を熱伝導により放熱する。
【００２２】
一方、固定フィン部１０は、可動フィン部２０を介して、基板ユニット１００から発せられる熱を熱伝導により放熱する。
ここで、基板ユニット１００は、「発熱体」の一例である。固定フィン部１０は、本実施の形態では「固定放熱部」としても機能する「ベース部」の一例である。可動フィン部２０は、「可動放熱部」の一例である。固定フィン部１０及び可動フィン部２０は、部品１０１から発せられる熱を熱伝導により放熱するべく、例えば金属からなる。
【００２３】
図１に示すように、固定フィン部１０には、上面の前端（図１の紙面における下端）と後端とに亘って一直線状に延びる複数のフィン１０ａが互いに平行に形成されている。固定フィン部１０は、複数の固定フィン固定用ネジ４０によって基板ユニット１００に固定されている。
【００２４】
固定フィン部１０には、それぞれに１つずつ可動フィン部２０が収容される複数の可動フィン収容孔１０ｂが形成されている。この可動フィン収容孔１０ｂは、固定フィン部１０を高さ方向に貫通するように形成されている。
【００２５】
可動フィン収容孔１０ｂは、平面視略正方形状の可動フィン部２０を水平方向に移動させる移動スペースを確保するべく、平面視において、可動フィン部２０よりも大きい略正方形状に形成されている。
【００２６】
図４に示す可動フィン部２０には、上面の前端（図４の紙面における下端）と後端とに亘って一直線状に延びる複数のフィン２０ａが互いに平行に形成されている。可動フィン部２０の平面視の四つ角のうち対角線方向に対向する２つの角には、それぞれ二方向付勢部３０が配置される。
【００２７】
可動フィン部２０のうち二方向付勢部３０が配置される２つの角には、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、フランジ部２０ｂが形成されている。
フランジ部２０ｂは、可動フィン部２０の下端から水平方向に突出するように形成されている。フランジ部２０ｂには、二方向付勢部３０の後述するシャフト３３を高さ方向に貫通させる貫通孔２０ｃが形成されている。
【００２８】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、可動フィン部２０の底面は平面であるが、上面には、フィン２０ａの形成面とフランジ部２０ｂとの間に傾斜面２０ｄが形成されている。可動フィン部２０の高さ方向の厚みは、フランジ部２０ｂが最も薄く、フランジ部２０ｂからフィン２０ａの形成面に近づくほど傾斜面２０ｄによって徐々に増す。
【００２９】
図２Ａ、図４等に示すように、可動フィン部２０には、フィン２０ａの形成面と傾斜面２０ｄとに亘る半楕円形状のカム用凹部２０ｅが上方に開口するように形成されている。このカム用凹部２０ｅには、後述するカム３５の押圧ピン３５ａ（図３Ｂ参照）が挿入される。
【００３０】
上述のように、二方向付勢部３０は、各可動フィン部２０の平面視の４つの角のうちの対角線方向に対向する２つの角に配置される。二方向付勢部３０は、可動フィン部２０を固定フィン部１０に対し移動可能に連結する。
【００３１】
二方向付勢部３０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ブラケット３１と、ブラケット固定用ネジ３２と、シャフト３３と、トーションスプリング３４と、カム３５と、圧縮スプリング３６と、低摩擦部材３７と、ローラ３８と、ストッパ３９と、を含む。
【００３２】
圧縮スプリング３６及びローラ３８は、可動フィン部２０を基板ユニット１００に向けて、本実施の形態では鉛直下方である第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付勢する「第１の付勢機構」として機能する。
【００３３】
トーションスプリング３４及びカム３５は、可動フィン部２０を固定フィン部１０に向けて、上記第１の付勢方向（矢印Ｄ１）とは異なる方向（本実施の形態では水平方向）である第２の付勢方向（矢印Ｄ）に付勢する「第２の付勢機構」として機能する。
【００３４】
このように、二方向付勢部３０は、第１の付勢方向（矢印Ｄ１）と、これに直交する第２の付勢方向（矢印Ｄ２）とに、それぞれ独立して可動フィン部２０を付勢する。
ブラケット３１は、水平な固定端部３１ａと、鉛直な鉛直部３１ｂと、水平な自由端部３１ｃとが連続して一体に形成されている。ブラケット３１は、固定端部３１ａにおいて、ブラケット固定用ネジ３２によって固定フィン部１０に固定される。
【００３５】
自由端部３１ｃは、固定端部３１ａとの間に鉛直部３１ｂを挟んで位置することで、固定端部３１ａよりも高い位置に形成されている。
自由端部３１ｃが固定端部３１ａよりも高い位置に形成されるのは、自由端部３１ｃと、その下方に位置するフランジ部２０ｂ（可動フィン部２０）との間に、後述する第１の付勢機構及び第２の付勢機構が配置されるためである。
【００３６】
シャフト３３は、ブラケット３１の自由端部３１ａの底面から鉛直下方に延びるように設けられている。シャフト３３には、後述する圧縮スプリング３６の上端が当接する大径部３３ａと、後述するストッパ３９が嵌合する小径部３３ｂとが形成されている。
【００３７】
トーションスプリング３４は、下方からシャフト３３に挿入され、ブラケット３１の自由端部３１ｃの下部に配置される。
トーションスプリング３４の鉛直上方に折り曲げられた上端部３４ａは、ブラケット３１の自由端部３１ｃに形成されたスプリング受け孔３１ｄに下方から挿入される。トーションスプリング３４の鉛直下方に折り曲げられた下端部３４ｂは、カム３５に形成されたスプリング受け孔３５ｂに上方から挿入される。
【００３８】
カム３５には、鉛直下方に突出する押圧ピン３５ａが形成されている。この押圧ピン３５ａは、トーションスプリング３４により付与される付勢力によってカム３５がシャフト３３を回転中心として回転することで、可動フィン部２０のカム用凹部２０ｅの側壁を押圧する。
【００３９】
なお、可動フィン部２０に設けられる２つの二方向付勢部３０では、カム３５の回転方向が互いに反対方向となるようにトーションスプリング３４が配置されている。この２つの二方向付勢部３０によって、可動フィン部２０は、第２の付勢方向（図２Ａに矢印Ｄ２で示す紙面右下方向）に、固定フィン部１０の可動フィン収容孔１０ｂの側壁に向けて付勢される。
【００４０】
圧縮スプリング３６は、シャフト３３に下方から挿入され、上端がシャフト３３の大径部３３ａの底面に当接する。圧縮スプリング３６は、第１の付勢方向（鉛直下方）への付勢力を、ローラ３８を介して可動フィン部２０に付与する。
【００４１】
ローラ３８には、回動中心となるシャフト３３を貫通させる貫通孔３８ａが形成されている。この貫通孔３８ａの上端側の一部は、圧縮スプリング３６の下端側の一部を収容するべく、貫通孔３８ａよりも大径に形成されたスプリング収容部３８ｂとなっている。
【００４２】
圧縮スプリング３６の下端とスプリング収容部３８ｂの底面との間には、ローラ３８の回動が圧縮スプリング３６の下端との接触により妨げられないように、例えばリング状のシートである低摩擦部材３７が配置されている。
【００４３】
ローラ３８には、第１の付勢方向（矢印Ｄ１）である鉛直下方にいくほど縮径するテーパ部３８ｃが形成されている。このテーパ部３８ｃの鉛直方向に対する傾斜角度は、可動フィン部２０の傾斜面２０ｄの鉛直方向に対する傾斜角度と同一となっている。
【００４４】
ローラ３８は、可動フィン部２０がトーションスプリング３４及びカム３５によって固定フィン部１０に向けて付勢されて移動する際に、テーパ部３８ｃが可動フィン部２０の傾斜面２０ｄに接触して回転する。
【００４５】
ローラ３８の底面と可動フィン部２０のフランジ部２０ｂとの間には間隙があり、圧縮スプリング３６による鉛直下方の付勢力は、可動フィン部２０の傾斜面２０ｄにおいて、ローラ３８のテーパ部３８ｃを介して可動フィン部２０に付与される。
【００４６】
ストッパ３９は、例えばＥリングであり、可動フィン部２０のフランジ部２０ｂの下方に、フランジ部２０ｂと間隔を隔てて位置し、シャフト３３の小径部３３ｂに嵌合している。
【００４７】
なお、本実施の形態では、圧縮スプリング３６によって第１の付勢方向（矢印Ｄ１）への付勢力を得ているが、可動フィン部２０を基板ユニット１００に向けて付勢するものであれば、水平方向に傾けたトーションスプリングその他の弾性部材等を用いてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、トーションスプリング３４によって第２の付勢方向（矢印Ｄ２）への付勢力を得ているが、可動フィン部２０を固定フィン部１０に向けて付勢するものであれば、水平方向に傾けた圧縮スプリングその他の弾性部材等を用いてもよい。
【００４９】
また、図５に示す二方向付勢部３０´のように、固定フィン部１０ではなく基板ユニット１００に固定される二方向付勢部を用いてもよい。この場合、可動フィン部２０は、固定フィン部１０ではなく基板ユニット１００に対し、移動可能に連結されることになる。
【００５０】
図５に示す二方向付勢部３０´は、ブラケット３１及びブラケット固定用ネジ３２に代えて、シャフト固定用ネジ３２´を含む。このシャフト固定用ネジ３２´は、基板ユニット１００の下方から基板ユニット１００を貫通してシャフト３３に挿入される。
【００５１】
なお、図５に示す二方向付勢部３０´ではブラケット３１が省略されているため、トーションスプリング３４の上端部３４ａは、例えば、シャフト３３又はこのシャフト３３に固定された部材に固定される。
【００５２】
以下、二方向付勢部３０の付勢動作について説明する。
図６Ａ及び図６Ｂは、トーションスプリング３４及びカム３５を取り外した状態の二方向付勢部３０を透視的に示す側面図及び平面図である。
【００５３】
図６Ａ及び図６Ｂに示すブラケット３１の固定端部３１がブラケット固定用ネジ３２によって固定フィン部１０に固定される際に、圧縮スプリング３６は、圧縮された状態にある。
【００５４】
そのため、圧縮スプリング３６は、その下方に配置されたローラ３８を鉛直下方の第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付勢する。二方向付勢部３０が可動フィン部２０の２つの角に設けられているため、各二方向付勢部３０のローラ３８のテーパ部３８ｃに傾斜面２０ｄが接触することで、可動フィン部２０は、部品１０１に向けて第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付勢される。
【００５５】
なお、ローラ３８は、可動フィン部２０がトーションスプリング３４及びカム３５によって固定フィン部１０に向けて付勢されて移動する際に、可動フィン部２０に接触して回転する機能も果たす。
【００５６】
図７Ａ〜図７Ｃは、圧縮スプリング３６及びローラ３８を取り外した状態の二方向付勢部３０を透視的に示す側面図、付勢前の平面図及び付勢後の平面図である。
図７Ａ〜図７Ｃに示すブラケット３１の固定端部３１がブラケット固定用ネジ３２によって固定フィン部１０に固定される際に、カム３５の押圧ピン３５ａは、トーションスプリング３４が回転方向に圧縮された状態で、カム用凹部２０ｅに挿入される。
【００５７】
トーションスプリング３４は、上端部３４ａがブラケット３１のスプリング受け孔３１ｄに挿入されて固定されている。そのため、トーションスプリング３４は、下端部３４ｂにおいて、カム３５を回転方向に付勢する。このように付勢されたカム３５の押圧ピン３５ａは、可動フィン部２０のカム用凹部２０ｅの側壁を押圧する。
【００５８】
上述のように互いに反対方向に回転する２つのカム３５によって、可動フィン部２０は、固定フィン部１０の可動フィン収容孔１０ｂの側壁に向けて図７Ｃに示す第２の付勢方向（矢印Ｄ２）に付勢される。これにより、図１及び図２Ａに示すように、可動フィン部２０は、固定フィン部１０の可動フィン収容孔１０ｂの側壁の互いに隣接する２面に面接触する。
【００５９】
図８Ａ及び図８Ｂは、二方向付勢部２０の付勢力について説明するための可動フィン部２０及び二方向付勢部３０の正面図及び平面図である。
２つの二方向付勢部３０によって鉛直下方の第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付与される付勢力（２×Ｆ１）は、可動フィン部２０を移動させる際に以下の式（１）の関係を満たす。
２×Ｆ１＞ｆ２（＝μ２×ｎ２）−ｍｇ ・・・式（１）
【００６０】
ここで、「ｆ２」は可動フィン部２０と固定フィン部１０との接触によって垂直方向移動に抵抗する力であり、「μ２」は可動フィン部２０と固定フィン部１０との接触面の摩擦係数である。「ｎ２」は可動フィン部２０が水平方向に固定フィン部１０に与える力であり、「ｍｇ」は可動フィン部２０の重力質量である。
【００６１】
また、２つの二方向付勢部３０によって水平方向の第２の付勢方向（矢印Ｄ２）に付与される付勢力（２×Ｆ２）は、可動フィン部２０を移動させる際に以下の式（２）の関係を満たす。
２×Ｆ２＞ｆ１（＝μ１×ｎ１） ・・・式（２）
【００６２】
ここで、「ｆ１」は可動フィン部２０と部品１０１との接触によって水平方向移動に抵抗する力であり、「μ１」は可動フィン部２０と部品１０１との接触面の摩擦係数である。「ｎ１」は可動フィン部２０が鉛直下方に部品１０１に与える力である。
【００６３】
上記式（１）及び式（２）の関係を満たさない場合には、接触面の摩擦係数μ１，μ２を軽減させるために、可動フィン部２０、固定フィン部１０等に摺動性の良い表面処理を施すことが好ましい。
【００６４】
なお、以上の説明では、ベース部として、固定フィン部１０を例に説明したが、図９に示すようにフィンを有さないブロック状の固定放熱部１０´を用いてもよい。可動フィン部２０についても、フィンを有さないブロック状の放熱部を用いてもよい。
【００６５】
更には、固定放熱部（固定フィン部１０）及び可動放熱部（可動フィン部２０）の内部に気体や液体の流路を設け、強制的に放熱を行ってもよい。
【００６６】
図１０Ａは、放熱装置１及び基板ユニット１００を示す斜視図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＢ部拡大図である。
図１０Ａに示す放熱装置１は、可動フィン部２０を図１０Ｂに示す１つのみ備えるものとする。この可動フィン部２０は、図１０Ａ及び図１０Ｂでは図示しない上述の二方向付勢部３０によって、部品１０１及び固定フィン部１０に向けて付勢されている。
【００６７】
図１１は、比較例に係るフィン部２０´及び基板ユニット１００を示す斜視図である。
図１１に示す基板ユニット１００には、部品１０１ごとにフィン部２０´が配置されている。
【００６８】
図１２は、実施の形態及び比較例の温度分布を示すグラフである。
図１２のグラフには、図１０Ａに示す可動フィン部２０を通る実線Ｃ１と、図１１に示すフィン部２０´を通る破線Ｃ２との基板ユニット１００（部品１０１）の表面における温度分布のシミュレーション結果が表されている。
【００６９】
周囲温度は４５〔℃〕である。実施の形態に係る実線Ｃ１のうち部品１０１の表面部分の温度は、６８．３〔℃〕である。比較例に係る破線Ｃ２のうち部品１０１の表面部分における温度は、７２．１〔℃〕である。
【００７０】
部品１０１の表面部分における周囲温度からの上昇温度は、フィン部２０´（破線Ｃ２）に対して可動フィン部２０（実線Ｃ１）が約１４％下回った。これは、実施の形態では、部品１０１から可動フィン部２０に熱伝導された熱が更に固定フィン部１０に熱伝導されて、放熱が進んだためである。
【００７１】
このように実施の形態では可動フィン部２０の熱が固定フィン部１０に熱伝導されるため、部品１０１の周囲の４点では、実施の形態に係る実線Ｃ１の温度が、比較例に係る破線Ｃ２の温度よりも高くなっている。
【００７２】
以上説明した本実施の形態では、放熱装置１は、可動フィン部（可動放熱部）２０を基板ユニット（発熱体）１００に向けて付勢する第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）を備える。また、放熱装置１は、上記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、可動フィン部２０を固定フィン部（ベース部）１０に向けて付勢する第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）を備える。
【００７３】
これにより、可動フィン部２０は、部品１０１及び固定フィン部２０に向けてそれぞれ独立して付勢されるため、スペーサ等が不要となり、可動フィン部２０を部品１０１及び固定フィン部２０に密着させるための調整が不要となる。また、部品１０１から可動フィン部２０に熱伝導された熱を、固定フィン部１０及び基板ユニット１００に熱伝導させることができる。
【００７４】
よって、本実施の形態に係る放熱装置１によれば、取付け時の調整作業を簡略化することができると共に発熱体（基板ユニット１００）の放熱効率を高めることができる。更には、可動フィン部２０と基板ユニット１００の部品１０１とが密着するため、可動フィン部２０と部品１０１との間に必ずしも熱接合材を配置する必要がなくなる。そのため、熱接合材が省略された場合には、熱接合材に起因する熱抵抗の発生を防ぐことができると共に、放熱装置１を簡素な構成とすることもできる。
【００７５】
本実施の形態では、可動フィン部２０は、固定フィン部１０に対し移動可能に連結される。そのため、可動フィン部２０を基板ユニット１００に固定するためのスペースを省略することができ、したがって、基板ユニット１００の配線エリア等のスペースを確保することができる。
【００７６】
本実施の形態では、放熱装置１は、複数の可動フィン部２０と、それぞれ別個の可動フィン部２０を単一の固定フィン部１０に向けて付勢する複数の第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）とを備える。そのため、単一の固定フィン部１０によって複数の可動フィン部２０の放熱効率を高めることができる。更には、基板ユニット１００の反りを防止することもできる。
【００７７】
本実施の形態では、複数の可動フィン部２０は、互いに独立して移動可能に単一の固定フィン部１０に対し連結される。そのため、基板ユニット１００の配線エリア等のスペースをより一層確保することができる。
【００７８】
本実施の形態では、固定フィン部１０には、可動フィン部２０が収容される収容孔（可動フィン収容孔１０ｂ）が複数個形成されている。そのため、単一の固定フィン部１０によって複数の可動フィン部２０の放熱効率を高めながら、固定フィン部１０によっても有効に放熱効率を高めることができる。
【００７９】
本実施の形態では、複数の第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）は、複数の可動フィン部２０を、それぞれ別個の可動フィン収容孔１０ｂの側壁に向けて付勢する。そのため、部品１０１から可動フィン部２０に熱伝導された熱を可動フィン収容孔１０ｂの側壁から固定フィン部１０に熱伝導させることができる。
【００８０】
本実施の形態では、ローラ３８は、図２Ｃに示すように固定フィン部１０に連結されるか、或いは、変形例に係る図５に示すように基板ユニット１００に連結される。また、ローラ３８は、可動フィン部２０が第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）によって固定フィン部１０に向けて付勢されて移動する際に可動フィン部２０に接触して回転する。そのため、ローラ３８によって、可動フィン部２０が固定フィン部１０に向けて付勢される際の摩擦を低減することができる。
【００８１】
本実施の形態では、ローラ３８には、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）の基板ユニット１００に向けての第１の付勢方向（矢印Ｄ１）にいくほど縮径するテーパ部３８ｃが形成されている。可動フィン部２０には、テーパ部３８ｃに対向する傾斜面２０ｄが形成されている。可動フィン部２０は、傾斜面２０ｄにおいて、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）によってローラ３８のテーパ部３８ｃを介して基板ユニット１００に向けて付勢される。そのため、可動フィン部２０の固定フィン部１０に向けての付勢を妨げずに、可動フィン部２０を基板ユニット１００に向けて付勢することができる。
【００８２】
本実施の形態では、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）と第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）とは、互いに直交する方向へ可動フィン部２０を付勢する。そのため、可動フィン部２０を部品１０１及び固定フィン部１０により確実に密着させることができる。
【００８３】
本実施の形態では、第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）は、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）の基板ユニット１００に向けての第１の付勢方向（矢印Ｄ１）を回転中心とする回転方向に可動フィン部２０を付勢する。そのため、簡素な構成によって、可動フィン部２０を、部品１０１及び固定フィン部１０に向けて付勢することができる。
【００８４】
本実施の形態では、第１の付勢機構の第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に延びる付勢中心と、第２の付勢機構の付勢方向である回転方向の回転中心とは、互いに同一（本実施の形態ではシャフト３３）である。そのため、より一層簡素な構成によって、可動フィン部２０を、部品１０１及び固定フィン部１０に向けて付勢することができる。
【００８５】
本実施の形態では、放熱装置１は、単一の可動フィン部２０を付勢する少なくとも２つの第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）を備え、２つの第２の付勢機構は、互いに反対の回転方向に可動フィン部２０を付勢する。そのため、より一層簡素な構成によって、可動フィン部２０を、固定フィン部１０に向けて付勢することができる。
【００８６】
本実施の形態では、ベース部の一例として、基板ユニット１００から発せられる熱を放熱する例えば金属からなる固定フィン部（固定放熱部）１０を用いている。そのため、固定フィン部１０からも放熱を積極的に行うことができ、基板ユニット１００の放熱効率を高めることができる。
【００８７】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
発熱体に固定されるベース部と、
前記発熱体から発せられる熱を放熱する可動放熱部と、
前記可動放熱部を前記発熱体に向けて付勢する第１の付勢機構と、
前記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、前記可動放熱部を前記ベース部に向けて付勢する第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする放熱装置。
（付記２）
前記可動放熱部は、前記ベース部に対し移動可能に連結されることを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記３）
複数の前記可動放熱部と、
それぞれ別個の前記可動放熱部を単一の前記ベース部に向けて付勢する複数の前記第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記４）
前記複数の可動放熱部は、互いに独立して移動可能に単一の前記ベース部に対し連結されることを特徴とする付記３記載の放熱装置。
（付記５）
前記ベース部には、前記可動放熱部が収容される収容孔が複数個形成されていることを特徴とする付記３記載の放熱装置。
（付記６）
前記複数の第２の付勢機構は、前記複数の可動放熱部を、それぞれ別個の前記収容孔の側壁に向けて付勢することを特徴とする付記５記載の放熱装置。
（付記７）
前記ベース部又は前記発熱体に連結されたローラを更に備え、
前記ローラは、前記可動放熱部が前記第２の付勢機構によって前記ベース部に向けて付勢されて移動する際に前記可動放熱部に接触して回転する、
ことを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記８）
前記ローラには、前記第１の付勢機構の前記発熱体に向けての付勢方向にいくほど縮径するテーパ部が形成され、
前記可動放熱部には、前記テーパ部に対向する傾斜面が形成され、
前記可動放熱部は、前記傾斜面において、前記第１の付勢機構によって前記ローラの前記テーパ部を介して前記発熱体に向けて付勢される、
ことを特徴とする付記７記載の放熱装置。
（付記９）
前記第１の付勢機構と前記第２の付勢機構とは、互いに直交する方向へ前記可動放熱部を付勢することを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記１０）
前記第２の付勢付与機構は、前記第１の付勢機構の前記発熱体に向けての付勢方向を回転中心とする回転方向に前記可動放熱部を付勢することを特徴とする付記９記載の放熱装置。
（付記１１）
前記第１の付勢機構の付勢方向に延びる付勢中心と前記第２の付勢機構の付勢方向である回転方向の回転中心とは、互いに同一であることを特徴とする付記１０記載の放熱装置。
（付記１２）
単一の前記可動放熱部を付勢する少なくとも２つの前記第２の付勢機構を備え、
前記２つの前記第２の付勢機構は、互いに反対の前記回転方向に前記可動放熱部を付勢する、
ことを特徴とする付記１０記載の放熱装置。
（付記１３）
前記ベース部は、前記発熱体から発せられる熱を放熱する固定放熱部であることを特徴とする付記１記載の放熱装置。
【符号の説明】
【００８８】
１ 放熱装置
１０ 固定フィン部
１０ａ フィン
１０ｂ 可動フィン収容孔
２０ 可動フィン部
２０ａ フィン
２０ｂ フランジ部
２０ｃ 貫通孔
２０ｄ 傾斜面
２０ｅ カム用凹部
３０ 二方向付勢部
３１ ブラケット
３１ａ 固定端部
３１ｂ 鉛直部
３１ｃ 自由端部
３１ｄ スプリング受け孔
３２ ブラケット固定用ネジ
３２´ シャフト固定用ネジ
３３ シャフト
３３ａ 大径部
３３ｂ 小径部
３４ トーションスプリング
３４ａ 上端部
３４ｂ 下端部
３５ カム
３５ａ 押圧ピン
３５ｂ スプリング受け孔
３６ 圧縮スプリング
３７ 低摩擦部材
３８ ローラ
３８ａ 貫通孔
３８ｂ スプリング収容部
３８ｃ テーパ部
３９ ストッパ
４０ 固定フィン固定用ネジ
１００ 基板ユニット
１０１ａ 部品
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記述された実施態様は、可動放熱部を備える放熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージに発熱量の大きい部品が搭載されている場合は、通常、放熱フィンを搭載することによって部品の発熱を放熱している。
放熱フィンの固定方法にはいろいろな種類があるが、例えば、以下の２つの固定方法が挙げられる。
【０００３】
１番目の固定方法は、発熱する部品の高さを測定して、その高さに合わせたスペーサを放熱フィンと発熱体との間に介在させて、ネジなどで放熱フィンを発熱体に固定するものである。
【０００４】
２番目の固定方法は、コイルスプリングや板バネなどで放熱フィンを部品側に常に付勢した状態で発熱体に固定するものである。
図１３は、放熱フィン２１０及び基板ユニット２００を示す概略平面図である。
【０００５】
図１４及び図１５は、放熱フィン２１０，２２０の固定方法の例を示す説明図である。
図１３に示すように、発熱体である基板ユニット２００には、複数の放熱フィン２１０が配置されている。各放熱フィン２１０は、基板ユニット２００上に設けられた図１４に示す部品２０１の上部に配置されている。
【０００６】
図１４に示すように、放熱フィン２１０は、固定ネジ２１１及びナット２１２によって、スペーサ２１３を挟んで基板ユニット２００に対し固定されている。スペーサ２１３は、部品２０１の高さに合わせて選択される。
【０００７】
一方、図１５に示す放熱フィン２２０は、例えば板バネである取付金具２２１に対し、固定ネジ２２２により固定される。取付金具２２１は、基板ユニット２００に対し、固定ネジ２２３により固定される。
【０００８】
図１４及び図１５に示す放熱フィン２１０，２２０と発熱する部品２０１との間には、これらの間隙を埋めるべく、コンパウンドやサーマルシートなどの熱接合材２１４，２２４が挿入されている。
【０００９】
ところで、半導体冷却モジュールとして、楔形の冷却素子が押圧バネによって半導体素子と熱伝導体との間に押圧されるものが知られている。
また、冷却装置として、一対の平面状交差側壁を有する平面視多角形状に形成される伝熱ピストンが、上記一対の平面状交差側壁の交差点方向に押圧されることで、ピストン挿入穴の内壁面に楔状に圧接されるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平３−６８４８号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の２つの放熱フィンの固定方法の例のうち、１番目の固定方法は、使用するスペースを選択するために発熱する部品の高さを測定するため、調整の工数がかかってしまう。また、放熱フィンを部品ごとに設けると、単一の放熱フィンでは十分な放熱効率を得ることができない。
【００１２】
更には、スペーサの高さにばらつきが発生するため、放熱フィンを発熱する部品に隙間なく安定して密着させることは困難である。そのため、サーマルシートやコンパウンドなどの熱接合材を用いることになる。また、複数種類のスペーサを準備することになる。
【００１３】
２番目の固定方法は、コイルスプリングや板バネなどで放熱フィンを発熱する部品側に付勢するが、１番目の固定方法と同様に、放熱フィンを発熱する部品ごとに設けると、単一の放熱フィンでは十分な放熱効率を得ることができない。
【００１４】
本発明の目的は、放熱装置において取付け時の調整作業を簡略化することである。また、発熱体の放熱効率を高めることができる放熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書で開示する放熱装置は、発熱体に固定されるベース部と、上記発熱体から発せられる熱を放熱する可動放熱部と、第１の付勢機構と、第２の付勢機構と、を備える。上記第１の付勢機構は、上記可動放熱部を上記発熱体に向けて付勢する。上記第２の付勢機構は、上記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、上記可動放熱部を上記ベース部に向けて付勢する。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書で開示する放熱装置によれば、取付け時の調整作業を簡略化することができる。また、発熱体の放熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】放熱装置及び基板ユニットを示す概略平面図である。
【図２Ａ】可動フィン部及び二方向付勢部を透視的に示す平面図である。
【図２Ｂ】可動フィン部及び二方向付勢部を透視的に示す正面図である。
【図２Ｃ】可動フィン部及び二方向付勢部を図２ＡのＡ方向から透視的に見た矢視図である。
【図３Ａ】二方向付勢部を示す概略斜視図である。
【図３Ｂ】二方向付勢部を示す概略分解斜視図である。
【図４】可動フィン部を示す平面図である。
【図５】変形例に係る二方向付勢部を透視的に示す正面図である。
【図６Ａ】トーションスプリング及びカムを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す側面図である。
【図６Ｂ】トーションスプリング及びカムを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す平面図である。
【図７Ａ】圧縮スプリング及びローラを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す側面図である。
【図７Ｂ】圧縮スプリング及びローラを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す付勢前の平面図である。
【図７Ｃ】圧縮スプリング及びローラを取り外した状態の二方向付勢部を透視的に示す付勢後の平面図である。
【図８Ａ】二方向付勢部の付勢力について説明するための可動フィン部及び二方向付勢部の正面図である。
【図８Ｂ】二方向付勢部の付勢力について説明するための可動フィン部及び二方向付勢部の平面図である。
【図９】変形例に係る放熱装置、及び基板ユニットを示す平面図である。
【図１０Ａ】放熱装置及び基板ユニットを示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＢ部拡大図である。
【図１１】比較例に係るフィン部及び基板ユニットを示す斜視図である。
【図１２】実施の形態及び比較例の温度分布を示すグラフである。
【図１３】放熱フィン及び基板ユニットを示す概略平面図である。
【図１４】放熱フィンの固定方法の例を示す説明図（その１）である。
【図１５】放熱フィンの固定方法の例を示す説明図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施の形態に係る放熱装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、放熱装置１及び基板ユニット１００を示す概略平面図である。
図２Ａ及び図２Ｂは、可動フィン部２０及び二方向付勢部３０を透視的に示す平面図及び正面図である。
【００１９】
図２Ｃは、可動フィン部２０及び二方向付勢部３０を図２ＡのＡ方向から透視的に見た矢視図である。
図３Ａ及び図３Ｂは、二方向付勢部３０を示す概略斜視図及び概略分解斜視図である。
【００２０】
図４は、可動フィン部２０を示す平面図である。
図１に示すように、放熱装置１は、基板ユニット１００に固定される固定フィン部１０と、互いに独立して移動可能に固定フィン部１０に対し連結される複数の可動フィン部２０とを備える。なお、図１では、各可動フィン部２０に対し２つずつ配置される二方向付勢部３０の図示を省略している。
【００２１】
可動フィン部２０は、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、基板ユニット１００に配置される例えば電子部品である部品１０１の上面に接触することで、基板ユニット１００（部品１０１）から発せられる熱を熱伝導により放熱する。
【００２２】
一方、固定フィン部１０は、可動フィン部２０を介して、基板ユニット１００から発せられる熱を熱伝導により放熱する。
ここで、基板ユニット１００は、「発熱体」の一例である。固定フィン部１０は、本実施の形態では「固定放熱部」としても機能する「ベース部」の一例である。可動フィン部２０は、「可動放熱部」の一例である。固定フィン部１０及び可動フィン部２０は、部品１０１から発せられる熱を熱伝導により放熱するべく、例えば金属からなる。
【００２３】
図１に示すように、固定フィン部１０には、上面の前端（図１の紙面における下端）と後端とに亘って一直線状に延びる複数のフィン１０ａが互いに平行に形成されている。固定フィン部１０は、複数の固定フィン固定用ネジ４０によって基板ユニット１００に固定されている。
【００２４】
固定フィン部１０には、それぞれに１つずつ可動フィン部２０が収容される複数の可動フィン収容孔１０ｂが形成されている。この可動フィン収容孔１０ｂは、固定フィン部１０を高さ方向に貫通するように形成されている。
【００２５】
可動フィン収容孔１０ｂは、平面視略正方形状の可動フィン部２０を水平方向に移動させる移動スペースを確保するべく、平面視において、可動フィン部２０よりも大きい略正方形状に形成されている。
【００２６】
図４に示す可動フィン部２０には、上面の前端（図４の紙面における下端）と後端とに亘って一直線状に延びる複数のフィン２０ａが互いに平行に形成されている。可動フィン部２０の平面視の四つ角のうち対角線方向に対向する２つの角には、それぞれ二方向付勢部３０が配置される。
【００２７】
可動フィン部２０のうち二方向付勢部３０が配置される２つの角には、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、フランジ部２０ｂが形成されている。
フランジ部２０ｂは、可動フィン部２０の下端から水平方向に突出するように形成されている。フランジ部２０ｂには、二方向付勢部３０の後述するシャフト３３を高さ方向に貫通させる貫通孔２０ｃが形成されている。
【００２８】
図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、可動フィン部２０の底面は平面であるが、上面には、フィン２０ａの形成面とフランジ部２０ｂとの間に傾斜面２０ｄが形成されている。可動フィン部２０の高さ方向の厚みは、フランジ部２０ｂが最も薄く、フランジ部２０ｂからフィン２０ａの形成面に近づくほど傾斜面２０ｄによって徐々に増す。
【００２９】
図２Ａ、図４等に示すように、可動フィン部２０には、フィン２０ａの形成面と傾斜面２０ｄとに亘る半楕円形状のカム用凹部２０ｅが上方に開口するように形成されている。このカム用凹部２０ｅには、後述するカム３５の押圧ピン３５ａ（図３Ｂ参照）が挿入される。
【００３０】
上述のように、二方向付勢部３０は、各可動フィン部２０の平面視の４つの角のうちの対角線方向に対向する２つの角に配置される。二方向付勢部３０は、可動フィン部２０を固定フィン部１０に対し移動可能に連結する。
【００３１】
二方向付勢部３０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ブラケット３１と、ブラケット固定用ネジ３２と、シャフト３３と、トーションスプリング３４と、カム３５と、圧縮スプリング３６と、低摩擦部材３７と、ローラ３８と、ストッパ３９と、を含む。
【００３２】
圧縮スプリング３６及びローラ３８は、可動フィン部２０を基板ユニット１００に向けて、本実施の形態では鉛直下方である第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付勢する「第１の付勢機構」として機能する。
【００３３】
トーションスプリング３４及びカム３５は、可動フィン部２０を固定フィン部１０に向けて、上記第１の付勢方向（矢印Ｄ１）とは異なる方向（本実施の形態では水平方向）である第２の付勢方向（矢印Ｄ）に付勢する「第２の付勢機構」として機能する。
【００３４】
このように、二方向付勢部３０は、第１の付勢方向（矢印Ｄ１）と、これに直交する第２の付勢方向（矢印Ｄ２）とに、それぞれ独立して可動フィン部２０を付勢する。
ブラケット３１は、水平な固定端部３１ａと、鉛直な鉛直部３１ｂと、水平な自由端部３１ｃとが連続して一体に形成されている。ブラケット３１は、固定端部３１ａにおいて、ブラケット固定用ネジ３２によって固定フィン部１０に固定される。
【００３５】
自由端部３１ｃは、固定端部３１ａとの間に鉛直部３１ｂを挟んで位置することで、固定端部３１ａよりも高い位置に形成されている。
自由端部３１ｃが固定端部３１ａよりも高い位置に形成されるのは、自由端部３１ｃと、その下方に位置するフランジ部２０ｂ（可動フィン部２０）との間に、後述する第１の付勢機構及び第２の付勢機構が配置されるためである。
【００３６】
シャフト３３は、ブラケット３１の自由端部３１ａの底面から鉛直下方に延びるように設けられている。シャフト３３には、後述する圧縮スプリング３６の上端が当接する大径部３３ａと、後述するストッパ３９が嵌合する小径部３３ｂとが形成されている。
【００３７】
トーションスプリング３４は、下方からシャフト３３に挿入され、ブラケット３１の自由端部３１ｃの下部に配置される。
トーションスプリング３４の鉛直上方に折り曲げられた上端部３４ａは、ブラケット３１の自由端部３１ｃに形成されたスプリング受け孔３１ｄに下方から挿入される。トーションスプリング３４の鉛直下方に折り曲げられた下端部３４ｂは、カム３５に形成されたスプリング受け孔３５ｂに上方から挿入される。
【００３８】
カム３５には、鉛直下方に突出する押圧ピン３５ａが形成されている。この押圧ピン３５ａは、トーションスプリング３４により付与される付勢力によってカム３５がシャフト３３を回転中心として回転することで、可動フィン部２０のカム用凹部２０ｅの側壁を押圧する。
【００３９】
なお、可動フィン部２０に設けられる２つの二方向付勢部３０では、カム３５の回転方向が互いに反対方向となるようにトーションスプリング３４が配置されている。この２つの二方向付勢部３０によって、可動フィン部２０は、第２の付勢方向（図２Ａに矢印Ｄ２で示す紙面右下方向）に、固定フィン部１０の可動フィン収容孔１０ｂの側壁に向けて付勢される。
【００４０】
圧縮スプリング３６は、シャフト３３に下方から挿入され、上端がシャフト３３の大径部３３ａの底面に当接する。圧縮スプリング３６は、第１の付勢方向（鉛直下方）への付勢力を、ローラ３８を介して可動フィン部２０に付与する。
【００４１】
ローラ３８には、回動中心となるシャフト３３を貫通させる貫通孔３８ａが形成されている。この貫通孔３８ａの上端側の一部は、圧縮スプリング３６の下端側の一部を収容するべく、貫通孔３８ａよりも大径に形成されたスプリング収容部３８ｂとなっている。
【００４２】
圧縮スプリング３６の下端とスプリング収容部３８ｂの底面との間には、ローラ３８の回動が圧縮スプリング３６の下端との接触により妨げられないように、例えばリング状のシートである低摩擦部材３７が配置されている。
【００４３】
ローラ３８には、第１の付勢方向（矢印Ｄ１）である鉛直下方にいくほど縮径するテーパ部３８ｃが形成されている。このテーパ部３８ｃの鉛直方向に対する傾斜角度は、可動フィン部２０の傾斜面２０ｄの鉛直方向に対する傾斜角度と同一となっている。
【００４４】
ローラ３８は、可動フィン部２０がトーションスプリング３４及びカム３５によって固定フィン部１０に向けて付勢されて移動する際に、テーパ部３８ｃが可動フィン部２０の傾斜面２０ｄに接触して回転する。
【００４５】
ローラ３８の底面と可動フィン部２０のフランジ部２０ｂとの間には間隙があり、圧縮スプリング３６による鉛直下方の付勢力は、可動フィン部２０の傾斜面２０ｄにおいて、ローラ３８のテーパ部３８ｃを介して可動フィン部２０に付与される。
【００４６】
ストッパ３９は、例えばＥリングであり、可動フィン部２０のフランジ部２０ｂの下方に、フランジ部２０ｂと間隔を隔てて位置し、シャフト３３の小径部３３ｂに嵌合している。
【００４７】
なお、本実施の形態では、圧縮スプリング３６によって第１の付勢方向（矢印Ｄ１）への付勢力を得ているが、可動フィン部２０を基板ユニット１００に向けて付勢するものであれば、水平方向に傾けたトーションスプリングその他の弾性部材等を用いてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、トーションスプリング３４によって第２の付勢方向（矢印Ｄ２）への付勢力を得ているが、可動フィン部２０を固定フィン部１０に向けて付勢するものであれば、水平方向に傾けた圧縮スプリングその他の弾性部材等を用いてもよい。
【００４９】
また、図５に示す二方向付勢部３０´のように、固定フィン部１０ではなく基板ユニット１００に固定される二方向付勢部を用いてもよい。この場合、可動フィン部２０は、固定フィン部１０ではなく基板ユニット１００に対し、移動可能に連結されることになる。
【００５０】
図５に示す二方向付勢部３０´は、ブラケット３１及びブラケット固定用ネジ３２に代えて、シャフト固定用ネジ３２´を含む。このシャフト固定用ネジ３２´は、基板ユニット１００の下方から基板ユニット１００を貫通してシャフト３３に挿入される。
【００５１】
なお、図５に示す二方向付勢部３０´ではブラケット３１が省略されているため、トーションスプリング３４の上端部３４ａは、例えば、シャフト３３又はこのシャフト３３に固定された部材に固定される。
【００５２】
以下、二方向付勢部３０の付勢動作について説明する。
図６Ａ及び図６Ｂは、トーションスプリング３４及びカム３５を取り外した状態の二方向付勢部３０を透視的に示す側面図及び平面図である。
【００５３】
図６Ａ及び図６Ｂに示すブラケット３１の固定端部３１がブラケット固定用ネジ３２によって固定フィン部１０に固定される際に、圧縮スプリング３６は、圧縮された状態にある。
【００５４】
そのため、圧縮スプリング３６は、その下方に配置されたローラ３８を鉛直下方の第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付勢する。二方向付勢部３０が可動フィン部２０の２つの角に設けられているため、各二方向付勢部３０のローラ３８のテーパ部３８ｃに傾斜面２０ｄが接触することで、可動フィン部２０は、部品１０１に向けて第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付勢される。
【００５５】
なお、ローラ３８は、可動フィン部２０がトーションスプリング３４及びカム３５によって固定フィン部１０に向けて付勢されて移動する際に、可動フィン部２０に接触して回転する機能も果たす。
【００５６】
図７Ａ〜図７Ｃは、圧縮スプリング３６及びローラ３８を取り外した状態の二方向付勢部３０を透視的に示す側面図、付勢前の平面図及び付勢後の平面図である。
図７Ａ〜図７Ｃに示すブラケット３１の固定端部３１がブラケット固定用ネジ３２によって固定フィン部１０に固定される際に、カム３５の押圧ピン３５ａは、トーションスプリング３４が回転方向に圧縮された状態で、カム用凹部２０ｅに挿入される。
【００５７】
トーションスプリング３４は、上端部３４ａがブラケット３１のスプリング受け孔３１ｄに挿入されて固定されている。そのため、トーションスプリング３４は、下端部３４ｂにおいて、カム３５を回転方向に付勢する。このように付勢されたカム３５の押圧ピン３５ａは、可動フィン部２０のカム用凹部２０ｅの側壁を押圧する。
【００５８】
上述のように互いに反対方向に回転する２つのカム３５によって、可動フィン部２０は、固定フィン部１０の可動フィン収容孔１０ｂの側壁に向けて図７Ｃに示す第２の付勢方向（矢印Ｄ２）に付勢される。これにより、図１及び図２Ａに示すように、可動フィン部２０は、固定フィン部１０の可動フィン収容孔１０ｂの側壁の互いに隣接する２面に面接触する。
【００５９】
図８Ａ及び図８Ｂは、二方向付勢部２０の付勢力について説明するための可動フィン部２０及び二方向付勢部３０の正面図及び平面図である。
２つの二方向付勢部３０によって鉛直下方の第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に付与される付勢力（２×Ｆ１）は、可動フィン部２０を移動させる際に以下の式（１）の関係を満たす。
２×Ｆ１＞ｆ２（＝μ２×ｎ２）−ｍｇ ・・・式（１）
【００６０】
ここで、「ｆ２」は可動フィン部２０と固定フィン部１０との接触によって垂直方向移動に抵抗する力であり、「μ２」は可動フィン部２０と固定フィン部１０との接触面の摩擦係数である。「ｎ２」は可動フィン部２０が水平方向に固定フィン部１０に与える力であり、「ｍｇ」は可動フィン部２０の重力質量である。
【００６１】
また、２つの二方向付勢部３０によって水平方向の第２の付勢方向（矢印Ｄ２）に付与される付勢力（２×Ｆ２）は、可動フィン部２０を移動させる際に以下の式（２）の関係を満たす。
２×Ｆ２＞ｆ１（＝μ１×ｎ１） ・・・式（２）
【００６２】
ここで、「ｆ１」は可動フィン部２０と部品１０１との接触によって水平方向移動に抵抗する力であり、「μ１」は可動フィン部２０と部品１０１との接触面の摩擦係数である。「ｎ１」は可動フィン部２０が鉛直下方に部品１０１に与える力である。
【００６３】
上記式（１）及び式（２）の関係を満たさない場合には、接触面の摩擦係数μ１，μ２を軽減させるために、可動フィン部２０、固定フィン部１０等に摺動性の良い表面処理を施すことが好ましい。
【００６４】
なお、以上の説明では、ベース部として、固定フィン部１０を例に説明したが、図９に示すようにフィンを有さないブロック状の固定放熱部１０´を用いてもよい。可動フィン部２０についても、フィンを有さないブロック状の放熱部を用いてもよい。
【００６５】
更には、固定放熱部（固定フィン部１０）及び可動放熱部（可動フィン部２０）の内部に気体や液体の流路を設け、強制的に放熱を行ってもよい。
【００６６】
図１０Ａは、放熱装置１及び基板ユニット１００を示す斜視図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＢ部拡大図である。
図１０Ａに示す放熱装置１は、可動フィン部２０を図１０Ｂに示す１つのみ備えるものとする。この可動フィン部２０は、図１０Ａ及び図１０Ｂでは図示しない上述の二方向付勢部３０によって、部品１０１及び固定フィン部１０に向けて付勢されている。
【００６７】
図１１は、比較例に係るフィン部２０´及び基板ユニット１００を示す斜視図である。
図１１に示す基板ユニット１００には、部品１０１ごとにフィン部２０´が配置されている。
【００６８】
図１２は、実施の形態及び比較例の温度分布を示すグラフである。
図１２のグラフには、図１０Ａに示す可動フィン部２０を通る実線Ｃ１と、図１１に示すフィン部２０´を通る破線Ｃ２との基板ユニット１００（部品１０１）の表面における温度分布のシミュレーション結果が表されている。
【００６９】
周囲温度は４５〔℃〕である。実施の形態に係る実線Ｃ１のうち部品１０１の表面部分の温度は、６８．３〔℃〕である。比較例に係る破線Ｃ２のうち部品１０１の表面部分における温度は、７２．１〔℃〕である。
【００７０】
部品１０１の表面部分における周囲温度からの上昇温度は、フィン部２０´（破線Ｃ２）に対して可動フィン部２０（実線Ｃ１）が約１４％下回った。これは、実施の形態では、部品１０１から可動フィン部２０に熱伝導された熱が更に固定フィン部１０に熱伝導されて、放熱が進んだためである。
【００７１】
このように実施の形態では可動フィン部２０の熱が固定フィン部１０に熱伝導されるため、部品１０１の周囲の４点では、実施の形態に係る実線Ｃ１の温度が、比較例に係る破線Ｃ２の温度よりも高くなっている。
【００７２】
以上説明した本実施の形態では、放熱装置１は、可動フィン部（可動放熱部）２０を基板ユニット（発熱体）１００に向けて付勢する第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）を備える。また、放熱装置１は、上記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、可動フィン部２０を固定フィン部（ベース部）１０に向けて付勢する第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）を備える。
【００７３】
これにより、可動フィン部２０は、部品１０１及び固定フィン部２０に向けてそれぞれ独立して付勢されるため、スペーサ等が不要となり、可動フィン部２０を部品１０１及び固定フィン部２０に密着させるための調整が不要となる。また、部品１０１から可動フィン部２０に熱伝導された熱を、固定フィン部１０及び基板ユニット１００に熱伝導させることができる。
【００７４】
よって、本実施の形態に係る放熱装置１によれば、取付け時の調整作業を簡略化することができると共に発熱体（基板ユニット１００）の放熱効率を高めることができる。更には、可動フィン部２０と基板ユニット１００の部品１０１とが密着するため、可動フィン部２０と部品１０１との間に必ずしも熱接合材を配置する必要がなくなる。そのため、熱接合材が省略された場合には、熱接合材に起因する熱抵抗の発生を防ぐことができると共に、放熱装置１を簡素な構成とすることもできる。
【００７５】
本実施の形態では、可動フィン部２０は、固定フィン部１０に対し移動可能に連結される。そのため、可動フィン部２０を基板ユニット１００に固定するためのスペースを省略することができ、したがって、基板ユニット１００の配線エリア等のスペースを確保することができる。
【００７６】
本実施の形態では、放熱装置１は、複数の可動フィン部２０と、それぞれ別個の可動フィン部２０を単一の固定フィン部１０に向けて付勢する複数の第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）とを備える。そのため、単一の固定フィン部１０によって複数の可動フィン部２０の放熱効率を高めることができる。更には、基板ユニット１００の反りを防止することもできる。
【００７７】
本実施の形態では、複数の可動フィン部２０は、互いに独立して移動可能に単一の固定フィン部１０に対し連結される。そのため、基板ユニット１００の配線エリア等のスペースをより一層確保することができる。
【００７８】
本実施の形態では、固定フィン部１０には、可動フィン部２０が収容される収容孔（可動フィン収容孔１０ｂ）が複数個形成されている。そのため、単一の固定フィン部１０によって複数の可動フィン部２０の放熱効率を高めながら、固定フィン部１０によっても有効に放熱効率を高めることができる。
【００７９】
本実施の形態では、複数の第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）は、複数の可動フィン部２０を、それぞれ別個の可動フィン収容孔１０ｂの側壁に向けて付勢する。そのため、部品１０１から可動フィン部２０に熱伝導された熱を可動フィン収容孔１０ｂの側壁から固定フィン部１０に熱伝導させることができる。
【００８０】
本実施の形態では、ローラ３８は、図２Ｃに示すように固定フィン部１０に連結されるか、或いは、変形例に係る図５に示すように基板ユニット１００に連結される。また、ローラ３８は、可動フィン部２０が第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）によって固定フィン部１０に向けて付勢されて移動する際に可動フィン部２０に接触して回転する。そのため、ローラ３８によって、可動フィン部２０が固定フィン部１０に向けて付勢される際の摩擦を低減することができる。
【００８１】
本実施の形態では、ローラ３８には、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）の基板ユニット１００に向けての第１の付勢方向（矢印Ｄ１）にいくほど縮径するテーパ部３８ｃが形成されている。可動フィン部２０には、テーパ部３８ｃに対向する傾斜面２０ｄが形成されている。可動フィン部２０は、傾斜面２０ｄにおいて、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）によってローラ３８のテーパ部３８ｃを介して基板ユニット１００に向けて付勢される。そのため、可動フィン部２０の固定フィン部１０に向けての付勢を妨げずに、可動フィン部２０を基板ユニット１００に向けて付勢することができる。
【００８２】
本実施の形態では、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）と第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）とは、互いに直交する方向へ可動フィン部２０を付勢する。そのため、可動フィン部２０を部品１０１及び固定フィン部１０により確実に密着させることができる。
【００８３】
本実施の形態では、第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）は、第１の付勢機構（圧縮スプリング３６及びローラ３８）の基板ユニット１００に向けての第１の付勢方向（矢印Ｄ１）を回転中心とする回転方向に可動フィン部２０を付勢する。そのため、簡素な構成によって、可動フィン部２０を、部品１０１及び固定フィン部１０に向けて付勢することができる。
【００８４】
本実施の形態では、第１の付勢機構の第１の付勢方向（矢印Ｄ１）に延びる付勢中心と、第２の付勢機構の付勢方向である回転方向の回転中心とは、互いに同一（本実施の形態ではシャフト３３）である。そのため、より一層簡素な構成によって、可動フィン部２０を、部品１０１及び固定フィン部１０に向けて付勢することができる。
【００８５】
本実施の形態では、放熱装置１は、単一の可動フィン部２０を付勢する少なくとも２つの第２の付勢機構（トーションスプリング３４及びカム３５）を備え、２つの第２の付勢機構は、互いに反対の回転方向に可動フィン部２０を付勢する。そのため、より一層簡素な構成によって、可動フィン部２０を、固定フィン部１０に向けて付勢することができる。
【００８６】
本実施の形態では、ベース部の一例として、基板ユニット１００から発せられる熱を放熱する例えば金属からなる固定フィン部（固定放熱部）１０を用いている。そのため、固定フィン部１０からも放熱を積極的に行うことができ、基板ユニット１００の放熱効率を高めることができる。
【００８７】
以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
発熱体に固定されるベース部と、
前記発熱体から発せられる熱を放熱する可動放熱部と、
前記可動放熱部を前記発熱体に向けて付勢する第１の付勢機構と、
前記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、前記可動放熱部を前記ベース部に向けて付勢する第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする放熱装置。
（付記２）
前記可動放熱部は、前記ベース部に対し移動可能に連結されることを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記３）
複数の前記可動放熱部と、
それぞれ別個の前記可動放熱部を単一の前記ベース部に向けて付勢する複数の前記第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記４）
前記複数の可動放熱部は、互いに独立して移動可能に単一の前記ベース部に対し連結されることを特徴とする付記３記載の放熱装置。
（付記５）
前記ベース部には、前記可動放熱部が収容される収容孔が複数個形成されていることを特徴とする付記３記載の放熱装置。
（付記６）
前記複数の第２の付勢機構は、前記複数の可動放熱部を、それぞれ別個の前記収容孔の側壁に向けて付勢することを特徴とする付記５記載の放熱装置。
（付記７）
前記ベース部又は前記発熱体に連結されたローラを更に備え、
前記ローラは、前記可動放熱部が前記第２の付勢機構によって前記ベース部に向けて付勢されて移動する際に前記可動放熱部に接触して回転する、
ことを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記８）
前記ローラには、前記第１の付勢機構の前記発熱体に向けての付勢方向にいくほど縮径するテーパ部が形成され、
前記可動放熱部には、前記テーパ部に対向する傾斜面が形成され、
前記可動放熱部は、前記傾斜面において、前記第１の付勢機構によって前記ローラの前記テーパ部を介して前記発熱体に向けて付勢される、
ことを特徴とする付記７記載の放熱装置。
（付記９）
前記第１の付勢機構と前記第２の付勢機構とは、互いに直交する方向へ前記可動放熱部を付勢することを特徴とする付記１記載の放熱装置。
（付記１０）
前記第２の付勢付与機構は、前記第１の付勢機構の前記発熱体に向けての付勢方向を回転中心とする回転方向に前記可動放熱部を付勢することを特徴とする付記９記載の放熱装置。
（付記１１）
前記第１の付勢機構の付勢方向に延びる付勢中心と前記第２の付勢機構の付勢方向である回転方向の回転中心とは、互いに同一であることを特徴とする付記１０記載の放熱装置。
（付記１２）
単一の前記可動放熱部を付勢する少なくとも２つの前記第２の付勢機構を備え、
前記２つの前記第２の付勢機構は、互いに反対の前記回転方向に前記可動放熱部を付勢する、
ことを特徴とする付記１０記載の放熱装置。
（付記１３）
前記ベース部は、前記発熱体から発せられる熱を放熱する固定放熱部であることを特徴とする付記１記載の放熱装置。
【符号の説明】
【００８８】
１ 放熱装置
１０ 固定フィン部
１０ａ フィン
１０ｂ 可動フィン収容孔
２０ 可動フィン部
２０ａ フィン
２０ｂ フランジ部
２０ｃ 貫通孔
２０ｄ 傾斜面
２０ｅ カム用凹部
３０ 二方向付勢部
３１ ブラケット
３１ａ 固定端部
３１ｂ 鉛直部
３１ｃ 自由端部
３１ｄ スプリング受け孔
３２ ブラケット固定用ネジ
３２´ シャフト固定用ネジ
３３ シャフト
３３ａ 大径部
３３ｂ 小径部
３４ トーションスプリング
３４ａ 上端部
３４ｂ 下端部
３５ カム
３５ａ 押圧ピン
３５ｂ スプリング受け孔
３６ 圧縮スプリング
３７ 低摩擦部材
３８ ローラ
３８ａ 貫通孔
３８ｂ スプリング収容部
３８ｃ テーパ部
３９ ストッパ
４０ 固定フィン固定用ネジ
１００ 基板ユニット
１０１ａ 部品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に固定されるベース部と、
前記発熱体から発せられる熱を放熱する可動放熱部と、
前記可動放熱部を前記発熱体に向けて付勢する第１の付勢機構と、
前記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、前記可動放熱部を前記ベース部に向けて付勢する第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
複数の前記可動放熱部と、
それぞれ別個の前記可動放熱部を単一の前記ベース部に向けて付勢する複数の前記第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の放熱装置。
【請求項３】
前記ベース部又は前記発熱体に連結されたローラを更に備え、
前記ローラは、前記可動放熱部が前記第２の付勢機構によって前記ベース部に向けて付勢されて移動する際に前記可動放熱部に接触して回転する、
ことを特徴とする請求項１記載の放熱装置。
【請求項４】
前記ローラには、前記第１の付勢機構の前記発熱体に向けての付勢方向にいくほど縮径するテーパ部が形成され、
前記可動放熱部には、前記テーパ部に対向する傾斜面が形成され、
前記可動放熱部は、前記傾斜面において、前記第１の付勢機構によって前記ローラの前記テーパ部を介して前記発熱体に向けて付勢される、
ことを特徴とする請求項３記載の放熱装置。
【請求項１】
発熱体に固定されるベース部と、
前記発熱体から発せられる熱を放熱する可動放熱部と、
前記可動放熱部を前記発熱体に向けて付勢する第１の付勢機構と、
前記第１の付勢機構の付勢方向とは異なる方向に、前記可動放熱部を前記ベース部に向けて付勢する第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
複数の前記可動放熱部と、
それぞれ別個の前記可動放熱部を単一の前記ベース部に向けて付勢する複数の前記第２の付勢機構と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の放熱装置。
【請求項３】
前記ベース部又は前記発熱体に連結されたローラを更に備え、
前記ローラは、前記可動放熱部が前記第２の付勢機構によって前記ベース部に向けて付勢されて移動する際に前記可動放熱部に接触して回転する、
ことを特徴とする請求項１記載の放熱装置。
【請求項４】
前記ローラには、前記第１の付勢機構の前記発熱体に向けての付勢方向にいくほど縮径するテーパ部が形成され、
前記可動放熱部には、前記テーパ部に対向する傾斜面が形成され、
前記可動放熱部は、前記傾斜面において、前記第１の付勢機構によって前記ローラの前記テーパ部を介して前記発熱体に向けて付勢される、
ことを特徴とする請求項３記載の放熱装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１２９７９６（Ｐ２０１１−１２９７９６Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８８６０１（Ｐ２００９−２８８６０１）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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