(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却ファンのインペラの回転に伴い、ヒートシンクと冷却ファンのハウジングとの間で発生する振動音を低減するヒートシンクファンを提供する。【解決手段】中心軸Ｊ１を中心に回転可能に配置され、回転することで空気流を発生するインペラ１１と、インペラ１１を回転するモータ１２と、前記空気流を案内するハウジング１３と、ハウジング１３に対してモータ１２を支持する支持リブ１５と、ベース部２１を有し、ベース部２１上に配置され前記中心軸と略平行方向に空気流の流路を形成する複数のフィン２２とを有し、ベース部２１とフィン２２とが一体的に形成されたヒートシンク２と、を備えており、ハウジング１３は、ベース部２１に対して固定されており、ハウジング１３のフィン２２に対向する面にフィン接触部１３４を有し、フィン接触部１３がフィン２２を押圧しているヒートシンクファンＡ１である。【選択図】図２
2010225630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心に回転可能に配置され、回転することで空気流を発生するインペラと、
該インペラを回転するモータと、
前記空気流を案内するハウジングと、
該ハウジングに対して前記モータを支持する支持リブと、
ベース部と、前記ベース部上に配置され前記中心軸と略平行方向に空気流の流路を形成する複数のフィンとを有し、前記ベース部と前記フィンとが一体的に形成されたヒートシンクと、
を備えており、
前記ハウジングは、前記ベース部に対して固定されており、前記ハウジングの前記フィンに対向する面にフィン接触部を有し、該フィン接触部が前記フィンを押圧しているヒートシンクファン。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートシンクファンにおいて、
前記ハウジングは、前記インペラの径方向外方を囲む風洞部を有しており、該風洞部の外側面が前記ベース部を押圧しているヒートシンクファン。
【請求項３】
前記ハウジングの前記ベース部に固定されている固定部よりも前記空気流方向吸気側において、前記風洞部の外側面が前記ベース部を押圧している請求項２に記載のヒートシンクファン。
【請求項４】
請求項１または２に記載のヒートシンクファンにおいて、
前記ハウジングは、前記中心軸方向に延びる支持部を有しており、該支持部が前記ベース部を押圧しているヒートシンクファン。
【請求項５】
前記ハウジングの前記ベース部に固定されている固定部よりも前記空気流方向吸気側において、前記支持部が前記ベース部を押圧している請求項４に記載のヒートシンクファン。
【請求項６】
中心軸を中心に回転可能に配置され、回転することで空気流を発生するインペラと、該インペラを回転するモータと、前記空気流を案内するハウジングと、該ハウジングに対して前記モータを支持する支持リブと、を備える冷却ファンと、
ベース部を有し、前記ベース部上に配置され前記中心軸と略平行方向に空気流の流路を形成する複数のフィンとを有し、前記ベース部と前記フィンとが一体的に形成されたヒートシンクと、
を備えており、
前記冷却ファンが前記ベース部に固定される固定点を支点として、前記冷却ファンのうち前記ベース部の上面と接触する部分が前記ベース部を押圧する力のモーメントの総和が、前記冷却ファンが前記ベース部に固定される固定点を支点として、フィン接触部がフィンを押圧する力のモーメントと釣り合っているヒートシンクファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＰＵを含む電子部品等の被冷却物を冷却するヒートシンクファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＵ（Micro Processing Unit）は、受け取ったデータに対して演算などの処理を加えて出力結果を得るコンピュータの中枢部分であり、高性能な電子機器に搭載される。近年はＭＰＵの高クロック化が著しく、高クロック化に合わせてＭＰＵ自体の発熱も増大傾向の一途を辿っている。ＭＰＵ自体の発熱に伴いＭＰＵが誤動作する可能性があり、ＭＰＵの冷却問題は極めて重要になってきている。そのため、それら高性能な電子機器に搭載されているＭＰＵ等の発熱する電子部品には、金属製で表面積がなるべく広くなるような複数の放熱用フィンで構成されたヒートシンクと、該ヒートシンクに冷却風を送風する冷却ファンと、を組み合わせたヒートシンクファンが装着されている。その際、ヒートシンク本体が電子部品に接触するように装着され、ヒートシンクは、冷却ファンによって送風される冷却風によって強制的に放熱される。ヒートシンクに冷却ファンが取り付けられた冷却ユニットは、一般的にヒートシンクファンと呼ばれている。
【０００３】
特に発熱量の多いＭＰＵを冷却するには、サイドフロータイプと呼ばれるヒートシンクファンが採用されている。サイドフローとは、ＭＰＵ上に載置されたヒートシンクに対して載置方向の直角方向に冷却風が流れるように冷却ファンが配置される構成のことをいう。サイドフロータイプのヒートシンクにおいては、ヒートシンクに対する冷却ファンの固定方法に関して種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、米国特許第７３０４８４５号明細書では、ヒートシンクに対して横向きに冷却ファンが固定されているヒートシンクファンが開示されている。
【特許文献１】米国特許第７３０４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ヒートシンクファンでは、冷却ファンのインペラの回転に伴い振動が発生し、ヒートシンクと冷却ファンのハウジングとの間で振動音が発生する虞がある。
【０００６】
本発明では、従来のサイドフロータイプのヒートシンクファンに対して振動音を低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点における、ヒートシンクファンは、中心軸を中心に回転可能に配置され、回転することで空気流を発生するインペラと、該インペラを回転するモータと、前記空気流を案内するハウジングと、該ハウジングに対して前記モータを支持する支持リブと、ベース部と、前記ベース部上に配置され前記中心軸と略平行方向に空気流の流路を形成する複数のフィンとを有し、前記ベース部と前記フィンとが一体的に形成されたヒートシンクと、を備えており、前記ハウジングは、前記ベース部に対して固定されており、前記ハウジングの前記フィンに対向する面にフィン接触部を有し、該フィン接触部が前記フィンを押圧している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、サイドフロータイプのヒートシンクファンにおいて、ヒートシンクと冷却ファンのハウジングとの間で、冷却ファンのインペラの回転に伴って発生する振動音が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明にかかる第１の実施形態の冷却ファン１を示す断面図である。
【図２】図２は、ヒートシンク２に冷却ファン１が取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、ヒートシンクファンＡ１を中心軸Ｊ１に垂直な方向から見た側面図である。
【図４】図４は、本発明にかかる第２の実施形態のヒートシンクファンを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の各実施形態のヒートシンクファンについて、図１から図４を参照して説明する。なお、本発明の実施形態の説明では、便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取り付け状態における方向を限定するものではない。また、以下の説明において、「中心軸方向」とは回転軸に平行な方向であり、「径方向」とは回転軸に垂直な方向である。
【００１１】
図１は、本発明にかかる第１の実施形態の冷却ファン１を示す断面図である。
冷却ファン１は、インペラ１１と、中心軸Ｊ１を中心にインペラ１１を回転させるモータ１２と、インペラ１１が回転することによって発生する空気流を図１において上側、すなわち排気側に向けて案内し、インペラ１１を径方向外方から囲む風洞部１３１を有するハウジング１３とを備える。また、冷却ファン１は、モータ１２を支持するベース部１４と、ベース部１４の外側面から径方向外方に向けて伸び、モータ１２を風洞部１３１に対して支持する複数の支持リブ１５とを備える。ハウジング１３、ベース部１４および支持リブ１５は、樹脂の射出成形によって１つの部材として形成される。
【００１２】
インペラ１１は、モータ１２の外側を覆う有蓋略円筒状のカップ１１１と、カップ１１１の外側面から径方向外方に向けて伸び、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配置された複数の羽根１１２とを有する。
【００１３】
モータ１２は、回転体であるロータ部１２１と、固定体であるステータ部１２２とを備えている。ロータ部１２１は、ステータ部１２２に対して中心軸Ｊ１を中心として相対的に回転する。
【００１４】
ロータ部１２１は、中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状の金属製のロータヨーク１２１１と、ロータヨーク１２１１の内周面に固定される略円筒状のロータマグネット１２１２と、ロータヨーク１２１１の上部から下方に向けて突出し、中心軸Ｊ１と略同軸上に配置されるシャフト１２１３とを備える。インペラ１１は、ロータ部１２１に対して、カップ１１１がロータヨーク１２１１の外側を覆う様態で取り付けられる。
【００１５】
ステータ部１２２は、電機子１２２１と、図１における電機子１２２１の下側にて電機子１２２１と電気的に接続される回路基板１２２２とを備える。電機子１２２１は、ロータマグネット１２１２と径方向において対向して配置されている。電機子１２２１とロータマグネット１２１２との間にて、中心軸Ｊ１を中心としたトルクが発生する。
【００１６】
電機子１２２１の径方向内方には、軸受機構１６が配置されている。軸受機構１６は、ベース部１４から上側に向けて突出する略円筒状の軸受保持部１６１と、軸受保持部１６１１の径方向内側に配置される２つのボールベアリング１６２，１６３とを備える。ボールベアリング１６２，１６３は、中心軸Ｊ１方向において離れて配置されている。ボールベアリング１６２，１６３のそれぞれの内輪に、シャフト１２１３が挿入される。よって、ロータ部１２１およびインペラ１１が、中心軸Ｊ１を中心として回転可能に軸受機構１６によって支持される。
【００１７】
ハウジング１３は、インペラ１１を径方向外方から囲む風洞部１３１と、図１において上側に向かうに従い径方向外方に広がる傾斜部１３２とを有している。インペラ１１で発生した空気流は、インペラ１１の回転に伴って生ずる遠心力の影響により径方向外方に広がる径方向成分の流れを有している。つまり、当該空気流は、風洞部１３１によって径方向外方への流れが抑制され、風洞部１３１の内周面に沿って上側に向けて排出される。風洞部１３１から排出された空気流の一部は、傾斜部１３２に径方向外方に案内されつつ、上側に排出される。
【００１８】
ハウジング１３の上側には、ヒートシンク２が配置される。ただし、図１にはヒートシンク２の図示を省略している。また、ヒートシンク２の詳細に関しては後述する。ヒートシンクは、隣り合うフィン同士の間隔が小さい場合、システムインピーダンスが高く、隣り合うフィン同士の間隔が大きい場合、システムインピーダンスが低くなる。ここで、システムインピーダンスとは、ヒートシンクを通過する空気流に対する流路抵抗のことをいう。例え、隣り合うフィン同士の間隔が大きい場合であっても、少なからずシステムインピーダンスが生ずるため、ヒートシンク２を通過する空気流は、システムインピーダンスがゼロの状態と比較して流れ難い。このとき、空気流の一部がヒートシンク２から冷却ファン１側に逆流する虞がある。ハウジング１３は、冷却ファン１とヒートシンク２とで構成されるヒートシンクファンＡ１から、逆流した空気流が外部に漏れることを低減できる。
【００１９】
図２は、ヒートシンク２に冷却ファン１が取り付けられた状態を示す斜視図である。図２において、冷却ファン１の奥側にヒートシンク２が配置されている。ヒートシンク２は、ベース部２１と、ベース部２１上に配列される複数のフィン２２とを備えている。ベース部２１は、中心軸Ｊ１と略平行な平面を有する略長方形の平板である。図２において、ベース部２１の手前側の上面に冷却ファン１が取り付けられている。冷却ファン１の奥側には、複数のフィン２２がベース部２１と略直交した状態でベース部２１上に配置されている。なお、ベース部２１とフィン２２とは、この実施形態では一体的に形成されている。フィン２２と隣り合うフィン２２との間には、中心軸Ｊ１方向に伸びる間隙が形成されており、冷却ファン１において発生した空気流が当該間隙を通過する。
【００２０】
ハウジング１３は、ハウジング１３から中心軸Ｊ１方向排気側、つまり図２において手前側に向けて突出する固定部１３３を備えている。固定部１３３は、中心軸Ｊ１を含みベース部２１に対して垂直な平面を基準として対称な位置に一対設けられている。図３は、ヒートシンクファンＡ１をヒートシンク２の外側面と垂直な方向から見た側面図である。ベース部２１上に冷却ファン１を載置した際に、ベース部２１と固定部１３３とがベース部２１の垂直方向に重なる位置において、ベース部２１に座繰２１２を備えたビス挿入部２１１が形成されている。ビス挿入部２１１には、ベース部２１の下側からビス３が挿入され、固定部１３３に形成されたビス固定部１３３１にビス３が締結される。このことにより、固定部１３３がベース部２１に固定される。つまり、ハウジング１３は、ベース部２１に対して全ての方向における相対移動が規制される。本実施形態においては、ビス３による固定方法を説明したが、リベット、接着、溶着、係止等の種々の固定方法を適用してもよく、固定方法は限定されない。
【００２１】
風洞部１３１の外側面のうち図２における下側の面は、ベース部２１の上面と接触している。さらに、風洞部１３１のベース部２１との接触面は、中心軸Ｊ１方向においてハウジング１３の一端から他端にかけて伸びている。さらに詳しく説明すると、当該接触面は、ハウジング１３の中心軸Ｊ１方向吸気側の端部から、一方の固定部１３３に含まれる任意の点と他方の固定部１３３に含まれる任意の点とを結ぶ線分を越えて、ハウジング１３の中心軸Ｊ１方向排気側の端部に及んでいる。つまり、中心軸Ｊ１方向を基準とした場合、固定部１３３はハウジング１３の吸気側端部と排気側端部の間にある。よって、ハウジング１３は、一方の固定部１３３に含まれる任意の点と他方の固定部１３３に含まれる任意の点とを結ぶ線分を中心とする回転方向の移動が防止される。
【００２２】
さらに、ハウジング１３は、風洞部１３１の外側面からベース部２１に向けて伸びる支持部１３２を備えている。支持部１３２は、中心軸Ｊ１を含みベース部２１に対して垂直な平面を基準として対称な位置に一対設けられる。ベース部２１と対向する支持部１３２の下面は、ベース部と接触している。つまり、例えば、風洞部１３１の外側面がベース部２１と接触せず、風洞部１３１とベース部２１との間に間隙が形成されている場合においても、支持部１３２がベース部２１と接触することによって、風洞部１３１の外側面がベース部２１と接触している場合と同様に、一方の固定部１３３に含まれる任意の点と他方の固定部１３３に含まれる任意の点とを結ぶ線分を中心とする回転方向の移動が防止される。
【００２３】
ハウジング１３は、ハウジング１３のフィン２２と対向している側の面の上部からフィン２２側に向けて突出するフィン接触部１３４を２個備えている。本実施形態においては、フィン接触部１３４は、凸状もしくは爪形状をしており、ハウジング１３の上部において、ハウジング１３の長手方向と平行な方向で間隔を置いて配設される。この間隔は、任意にとればよいが、両端近傍に配設されるのが好まく、フィン接触部１３４は、中心軸Ｊ１を含みベース部２１に対して垂直な平面を基準として対称な位置に一対設けられる。フィン接触部１３４のフィン２２側に面している端面は、フィン２２に接触し、フィン２２を押圧している。
【００２４】
冷却ファン１のベース部２１との接触面を、固定部１３３の固定点を支点とする作用点とした場合に発生する力のモーメントの総和が、フィン接触部１３４を、上記固定点を支点とする作用点とした場合に発生する力のモーメントと釣り合っている。ここで、固定点とはビス３の中心軸と、固定部１３３とベース部２１の接触面との交点のことをいう。これにより、ハウジング１３は、一方の固定部１３３に含まれる任意の点と他方の固定部１３３に含まれる任意の点とを結ぶ線分を中心とする回転方向の移動が更に防止される。
【００２５】
インペラ１１が回転することにより発生する振動が、ベース部１４および支持リブ１５を介してハウジング１３に伝達される。伝達された振動の影響により、冷却ファン１とヒートシンク２との間で振動音が発生する虞がある。この振動音は、冷却ファン１とヒートシンク２とが接触したり離れたりする動作を繰り返すことで発生する。しかし、本実施形態においては、冷却ファン１が支持部１３２およびフィン接触部１３４がヒートシンク１に接触した状態が維持されるため、上記のような振動音が発生し難い。
【００２６】
図４は、本発明にかかる第２の実施形態のヒートシンクファンを示す斜視図である。第２の実施形態においては第１の実施形態と異なる構造のみ説明する。第２の実施形態の冷却ファン１ａは、第１の実施形態の冷却ファン１と異なり風洞部１３１を有していない。冷却ファン１ａは、ベース部１４ａの外側面からは径方向外方に向けて伸びる複数の支持リブ１５ａを備える。ハウジング１３ａには、ハウジング１３ａから中心軸Ｊ１と略平行に伸びる複数の支柱１６ａが形成されている。支持リブ１５ａの径方向外端は、支柱１６ａの図４の手前側先端と接続されている。つまり、ベース部１４ａは、支持リブ１５ａと支柱１６ａとによって、ハウジング１３ａに支持されている。ハウジング１３ａ、ベース部１４ａ、支持リブ１５ａおよび支柱１６ａは、樹脂の射出成型によって１つの部材として形成される。
【００２７】
ハウジング１３ａは、複数の支柱１６ａのうち、図４における下側の２つの支柱１６ａからベース部２１に向けて伸びる支持部１３２ａを備えている。つまり、当該支柱１６ａと支持部１３２ａとが単一部材で一体に形成されている。支持部１３２ａの下端面はハウジング１３ａの下端面と略同一平面上に形成されており、支持部１３２ａの下端面とハウジング１３ａの下端面とは、共にベース部２１と接触する接触面を形成している。中心軸Ｊ１方向を基準とした場合、固定部１３３ａは、当該接触面の吸気側端部と排気側端部との間にある。よって、ハウジング１３ａは、一方の固定部１３３に含まれる任意の点と他方の固定部１３３に含まれる任意の点とを結ぶ線分を中心とする回転方向の移動が防止される。本実施形態においては、支持部１３２ａと支柱１６ａとが一体で形成されるとしたが、支持部１３２ａと支柱１６ａとが一体で形成されていなくてもよく、支持部１３２ａが上述の作用を要していれば、どのような構成でもよい。
【００２８】
第２の実施形態の冷却ファン１ａにおいても同様に、フィン接触部１３４ａが備えられている。つまり、本発明における冷却ファンにおいては、風洞部の有無いかんに拘わらず、ヒートシンク２に対して冷却ファン１，１ａを固定できる。また第２の実施形態の冷却ファン１ａにおいては、冷却ファン１ａが効率良く吸気でき、冷却特性の向上が可能である。
【００２９】
冷却ファンのハウジングの材料は樹脂で説明をしたが、アルミニウム合金を用いたアルミダイカストでもよく、特に材料は限定されない。
【００３０】
本発明について第１、第２の実施形態を用いて説明をしたが、支持部、風洞部において生ずる固定部を支点とするモーメントと、フィン接触部において生ずる固定部を支点とするモーメントとが釣り合うように、冷却ファンがヒートシンクに固定されるサイドフロータイプのヒートシンクファンであれば、実施形態で説明した構造に限られない。
【００３１】
また、上述した本実施形態においては、フィン接触部１３４，１３４ａおよび支持部１３２，１３２ａは、それぞれハウジング１３，１３ａと同一部材で単一の部材として構成されていた。しかし、フィン接触部および支持部のそれぞれは、上述した実施形態と同様の作用効果を有していれば、ハウジング１３，１３ａとは別部材として構成されてもよい。また、フィン接触部の材質に関しては、ゴムや樹脂のような弾性部材から構成されるのが望ましいが、これらに限られるものではない。
【００３２】
さらに、上述した本実施形態においては、フィン接触部１３４の数は２個であったが、振動を抑えることができれば、１個でもよいし、３個以上でもよい。また、上述した本実施形態においては、フィン接触部１３４は、ハウジング１３のフィン２２と対向している側の面の上部に形成されていたが、フィン接触部１３４において固定部１３３を支点とするモーメントが生ずる位置であれば、どこに形成されてもよい。
【００３３】
また、上述した本実施形態において、フィン接触部１３４は、凸状もしくは爪形状をしていたが、ハウジングの上部ないしその近傍において、ハウジング１３の長手方向と平行な方向に伸張する板状ないし棒状等の形状であってもよい。さらに、本実施形態においては、フィン接触部１３４ハウジング１３からフィン２２に向けて伸びる凸状に形成されていた。しかし、フィン２２がフィン接触部１３４に向けて凸状に伸びる形状を有している場合には、フィン接触部１３４は凸状の形状を有さなく、平坦な形状でもよい。この点については、支持部１３２でも同様のことがいえ、ベース部２１から支持部１３２に向けて伸びる形状を有している場合には、ベース部２１から伸びた部位と接触していれば、形状は限定されない。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ１    ヒートシンクファン
１    冷却ファン
１１    インペラ
１２    モータ
１３    ハウジング
１３１    風洞部
１３２    支持部
１３３    固定部
１３４    フィン接触部
１４    ベース部
１５    支持リブ
２１    ベース部
２２    フィン
【図１】
2010225630.tif 000003
【図２】
2010225630.tif 000004
【図３】
2010225630.tif 000005
【図４】
2010225630.tif 000006