(57)【要約】【課題】電子システムに含まれる部品又は要素の放熱要件を満たすことができるファン及びヒートシンクの組み合わせを提供する。【解決手段】ファン及びヒートシンクの組み合わせ（１０８）は、熱源から熱を移動させるファン（１１８）及びヒートシンク（１２０）の組み合わせであって、熱源から熱を伝導するベースと、ベースの頂部に取り付けられるファン（１１８）と、ファン（１１８）の周りに広がり、ベースからファン（１１８）の表面を越えた位置に延びる複数の放熱フィン（１２２）とを備える。【選択図】図３
2006319334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から熱を移動させるファン及びヒートシンクの組み合わせであって、
前記熱源から熱を伝導するベースと、
前記ベースの頂部に取り付けられるファンと、
前記ファンの周りに広がり、前記ベースから前記ファンの表面を越えた位置に延びる複数の放熱フィンとを備えることを特徴とするファン及びヒートシンクの組み合わせ。
【請求項２】
前記ファンは、前記放熱フィンの各々の第１の部分を通過した空気を引き込み、前記放熱フィンの各々の第２の部分を通過した前記空気を押し出すことを特徴とする請求項１に記載のファン及びヒートシンクの組み合わせ。
【請求項３】
前記放熱フィンの前記第１の部分は、前記ファンの前記ベースとは反対の側にあり、
前記放熱フィンの前記第２の部分は、前記ファンの前記ベースと同じ側にあることを特徴とする請求項２に記載のファン及びヒートシンクの組み合わせ。
【請求項４】
前記熱は、前記熱源から前記ベースを通して前記放熱フィンに移動され、
前記熱は、前記放熱フィンを通して、前記ファンによって生じた空気流に対向して移動されることを特徴とする請求項１に記載のファン及びヒートシンクの組み合わせ。
【請求項５】
熱を発生する部品と、
前記部品に取り付けられるベース、及び前記ベースから上方に延びる複数の放熱フィンを有し、前記部品の頂部に取り付けられるヒートシンクと、
前記放熱フィンによって囲まれるキャビティ内に取り付けられるファンであって、前記ファンの頂部が、前記放熱フィンの頂部よりも下にあるファンとを備えることを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項６】
前記部品、前記ヒートシンク、及び前記ファンが内部に配置される筐体をさらに備え、
前記筐体は頂部を有し、前記放熱フィンの前記頂部は、前記筐体の前記頂部に隣接して配置されることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータシステム。
【請求項７】
前記ファンは、前記筐体の前記頂部によって導かれて前記放熱フィンの前記頂部付近の前記放熱フィン間を第１に通過する空気流を生成することを特徴とする請求項６に記載のコンピュータシステム。
【請求項８】
前記ファンは、前記放熱フィンの前記頂部付近の前記放熱フィン間の空気を引き込み、前記ベース付近の前記放熱フィン間の空気を押し出すことを特徴とする請求項５に記載のコンピュータシステム。
【請求項９】
前記ファンは空気を、第１に、第１の位置における前記放熱フィン間で移動させ、第２に、前記放熱フィン間から出すように移動させ、第３に、第２の位置における前記放熱フィン間で移動させることを特徴とする請求項５に記載のコンピュータシステム。
【請求項１０】
熱は、第１の方向で、前記部品から前記放熱フィンを通して伝導され、
前記ファンは、前記第１の方向とは逆の第２の方向で前記ヒートシンクを通る空気流を生成することを特徴とする請求項５に記載のコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファン及びヒートシンクの組み合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータシステム等の電子デバイス／システム内の部品により発生する熱は、これらの部品の適正且つ効率的な動作を保証するために、これらの部品から遠ざけるように移動されねばならない。電子システム及び／又は部品が、より高速で、より小型で、より実装密度が高く、且つ／又はより強力になるにつれ、種々の部品により生成される熱の量及び密度（熱密度）が高くなる。また、システムの限られた領域内で、これらの部品から放熱する際の困難性が大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、電子システムメーカは、新たな部品及び／又は新たなシステムでの増加した伝熱要件を満たすことが可能な伝熱技術又は装置を追求し続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、熱源から熱を移動させるファン及びヒートシンクの組み合わせであって、熱源から熱を伝導するベースと、ベースの頂部に取り付けられるファンと、ファンの周りに広がり、ベースからファンの表面を越えた位置に延びる複数の放熱フィンとを備えることを特徴とするファン及びヒートシンクの組み合わせが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
筐体１０２、キーボード１０４、及びディスプレイ１０６等の要素を有する、本発明の一実施形態を組み込んだコンピュータシステム１００が図１に示されている。コンピュータシステム１００の部品１１０（熱源）から熱を遠ざけるように移動させる（放熱する）第１の実施形態を組み込んだファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８が、筐体１０２内の適当な位置に配置される。ファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８は、「ファンシンク」と呼ばれることがある（この用語は、当該技術分野で用いられている用語である）。部品１１０は、電気発熱（発電熱）部品、又はプロセッサ、ＩＣ（集積回路）、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）、電源、ハードドライブ等の他の適当な熱源である。部品１１０は通常、筐体１０２内のプリント回路基板１１２上に実装される。筐体１０２の前面及び後面の通気孔１１４及び１１６により、筐体１０２に対する空気の出入りが可能となり、ファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８が冷却される。一実施形態をコンピュータシステム１００とファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８との使用に関して説明しているが、本発明による例示的な実施形態では、電子システムに含まれる任意の他の要素又は部品に関係なく、適した放熱要件を有する熱源を含む任意の適した電子システム又はアセンブリにおいて（ファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８が）使用される。
【０００６】
図２及び図３に示すファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８は一般に、ヒートシンク１２０のキャビティ１１９内に取り付けられるファン１１８を含む。ヒートシンク１２０は概して、複数の放熱フィン１２２を含む。図示の実施形態によれば、放熱フィン１２２は、径方向の寸法を有するほぼ円形のパターンで配置される。しかしながら、他の実施形態では、所与の状況に合わせて適宜、他のパターン、寸法、又は形状を有してもよい。
【０００７】
ファン１１８は概して、モータ１２４及び複数のファンブレード１２６を有する。ファン１１８は、例えば図３の矢印Ａの方向で設置されるとともに（キャビティ１１９内に取り付けられるとともに）、放熱フィン１２２よって囲まれる。さらに、図２に示すように、ファン１１８がヒートシンク１２０内に取り付けられたとき、放熱フィン１２２の頂部がファン１１８の頂部よりも実質的に上に延びる。
【０００８】
また、ヒートシンク１２０は概して、図４に示すようにベース１２８を有する。ファン１１８は、ベース１２８の頂部に取り付けられる。放熱フィン１２２は、ベース１２８の傾斜又は湾曲側面から延びる。ベース１２８は、サーマルインタフェース材１２９を間に挟んで（部品１１０との間に挟んで）、部品１１０に取り付けられる。ベース１２８は、熱伝導材料から成る固体片であってもよく、又は蒸気室、ヒートパイプ等の他の伝熱装置を組み込んでいてもよい。さらに、ベース１２８は、両側の傾斜側面が凹状湾曲となっているほぼ台形の断面を有するものとして示されているが、本発明による実施形態はそのように限定されないことを理解されたい。代わりに、ベース１２８は任意の適当な形状を有していてもよい。
【０００９】
部品１１０により発生する熱は、ヒートシンク１２０のベース１２８に移動される。熱は、ベース１２８を介して放熱フィン１２２に伝導される。熱は、ベース１２８における、放熱フィン１２２の近位端１３０から、放熱フィン１２２を通して、（放熱フィン１２２の）遠位端１３２（第１の部分）へファン１１８を越えて伝導される。
【００１０】
ファン１１８は、筐体１０２の内部から、遠位端１３２付近の放熱フィン１２２間を通して空気を引き込むとともに、近位端１３０付近（第２の部分）の放熱フィン１２２間に空気を押し流す。したがって、空気は概して、矢印Ｂ及びＣの方向（第２の方向）に放熱フィン１２２を通して流れる。空気流が放熱フィン１２２間を２度通り、また、放熱フィン１２２を通る熱伝導流とは逆方向に通過するため、ファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８は、「２パス対向流ファンシンク」である。放熱フィン１２２を通して、放熱フィン１２２の中間領域１３４では、より少ない量の空気が流れる。放熱フィン１２２（放熱フィン１２２間）を通過して移動する空気は、放熱フィン１２２から熱を受け取る。
【００１１】
例示的な一実施形態では、ヒートシンク１２０の頂部（すなわち放熱フィン１２２の遠位端１３２）は、図示のように、筐体１０２の頂部等の表面１３６に隣接して又は表面１３６付近に配置される。この状況では、ファン１１８によりヒートシンク１２０の内部に引き込まれる空気流は、ヒートシンク１２０と表面１３６との間に小さなプレナム空間があるため、表面１３６によって、（放熱フィン１２２の）遠位端１３２付近の放熱フィン１２２間を通過する。したがって、空気が、放熱フィン１２２間を強制的に流されるために、ファン及びヒートシンクの組み合わせ１０８の効率が最大限となる。
【００１２】
例示的な一実施形態では、ヒートシンク１２０は、鋸により繰り返しカットされて放熱フィン１２２を形成する、熱伝導材料のブロックから形成される。例えば、光線の鋸（ラディアルソー）が、ベース１２８の湾曲傾斜面を形成し、この湾曲傾斜面から放熱フィン１２２が延びる。代替的に、放熱フィン１２２は、ベース１２８とは別個に形成されてから、例えば、はんだ、エポキシ樹脂、又は他の適した手段によってベース１２８の表面に取り付けられる。ベース１２８の傾斜面が湾曲となっていることは、空気の流れを方向付けるのに役立つが、この傾斜面は任意の適した形状を有していてもよい。例示的な一実施形態では、ファン１１８が取り付けられるヒートシンク１２０のキャビティ１１９は、熱伝導材料のブロックに穿孔することによって形成されるか、又は内部にキャビティ１１９を予め形成した状態で成形される熱伝導材料によって形成される。
【００１３】
代替的な実施形態を組み込んだ別のファン及びヒートシンクの組み合わせ１３８は、図５に示される。ファン及びヒートシンクの組み合わせ１３８は概して、ファン１４０（上記のファン１１８と同様である）及びヒートシンク１４２を含む。ヒートシンク１４２は、ベース１４４及び放熱フィン１４６を有する。ファン１４０は、放熱フィン１４６の中のキャビティ１４７内で、ベース１４４の頂部に取り付けられる。放熱フィン１４６は、ベース１４４の傾斜側面から延びる。この実施形態によれば、放熱フィン１４６は、より上方に、例えば領域１４８において少なくとも部分的にファン１４０を越えて延びる（ファンの表面を越えて延びる）。このように、放熱フィン１４６は、上記の放熱フィン１２２が有するよりも大きな伝熱面積を有する。さらに、放熱フィン１４６のより大きな伝熱面積は、矢印Ｄに示すように、放熱フィン１２２が有するよりも多量の空気流領域を有する。さらに、放熱フィン１４６の領域１５０は、放熱フィン１２２の領域１３４（図４）よりも広く、より多量の熱が放熱フィン１４６の領域１５０を介して伝導されることを可能にする。しかしながら、ファン１４０は放熱フィン１４６により少なくとも部分的に覆われるため、放熱フィン１４６は、ファン１４０がベース１４４に取り付けられた後でベース１４４に（例えば、はんだ又はエポキシ樹脂によって）取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を組み込んだコンピュータシステムの上側、前側、左側の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を組み込み、図１に示すコンピュータシステム等のシステムにおいて使用するファン及びヒートシンクの組み合わせの上側、側面の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を組み込み、図１に示すコンピュータシステム等のシステムにおいて使用するファン及びヒートシンクの組み合わせの分解した上側、側面の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を組み込み、図１に示すコンピュータシステム等のシステムにおいて使用するファン及びヒートシンクの組み合わせの垂直断面図である。
【図５】本発明の代替的な一実施形態を組み込み、図１に示すコンピュータシステム等のシステムにおいて使用する別のファン及びヒートシンクの組み合わせの垂直断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１００            部品（熱源）
１０２            筐体
１０８、１３８    ファン及びヒートシンクの組み合わせ
１１４、１１６    通気孔
１１８、１４０    ファン
１２０、１４２    ヒートシンク
１２２、１４６    放熱フィン
１２８、１４４    ベース
【図１】
2006319334.tif 000003
【図２】
2006319334.tif 000004
【図３】
2006319334.tif 000005
【図４】
2006319334.tif 000006
【図５】
2006319334.tif 000007