(57)【要約】【課題】近年の電源の大容量化に伴う電子部品の発熱に対して、静かであり、なおかつ冷却性能の優れた電源用放熱器を提供すること。【解決方向】電気・電子機器に用いられる電源において、電源ケース内に少なくとも１つの基板が配置され、該基板に少なくとも1つの電子部品が配置され、少なくとも1つの該電子部品がファンを設置する部分をくり貫いた該ヒートシンクに取り付けられ、該ファンが空気を１つの方向から吸い込み、少なくとも２つの方向から吐き出すことを特徴とする電源用放熱器。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気・電子機器に用いられる電源において、電源ケース内に少なくとも１つの基板が配置され、該基板に少なくとも1つの電子部品が配置され、少なくとも1つの該電子部品がファンを設置する部分をくり貫いた該ヒートシンクに取り付けられ、該ファンが空気を１つの方向から吸い込み、少なくとも２つの方向から吐き出すことを特徴とする電源用放熱器。
【請求項２】
前記ファンが前記電源ケースに取り付けられていること特徴とする請求項１の電源用放熱器。
【請求項３】
前記ヒートシンクに取り付けられた前記電子部品以外の前記基板に取り付けられた少なくとも1つの電子部品に対して、該ヒートシンクのフィンが前記ファンから送られてくる空気を該電子部品に誘導することを特徴とする請求項１または２の電源用放熱器。
【請求項４】
前記ヒートシンクが押し出し材からなる請求項１または２の電源用放熱器。
【請求項５】
前記ヒートシンクのフィンが板材を加工したものからなる請求項１または２の電源用放熱器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源の電子部品の冷却に用いる最適な電源用放熱器に関する。
【背景技術】
【０００２】
パソコン等に搭載されている電源は近年ＣＰＵやＧＰＵなどの消費電力の増加に伴い、電源の大容量化が進んできている。そのために、電源内の電子部品の発熱量も増加してきている。電源の電子部品の過熱を防ぐための冷却方法としては、ファンを大きくすることや回転数を上げることにより、空気の送り出す量を増やす方法や電源ケースの外にヒートパイプや銅板等の熱伝導デバイスを用いて熱を運び、そこで冷却する方法、もしくは電子部品の熱損失を下げる努力がなされてきた。
【０００３】
ファンの大きさを示す指標はファンのフレームの大きさを用いる。電源に使用されるファンの大きさは６０〜１４０ｍｍ角である。ファンのフレームは装置への取り付けと空気を1つの方向に誘導することを目的として設計され、ファンは電源ケースの内側に取り付けられている。
【０００４】
ヒートシンクは受熱板とフィンにより形成される。受熱板は電子部品の熱を拡散する役目を持つ。そしてフィンは拡散した熱を空気へと伝達する役目を持つ。受熱板は熱を拡散しやすい材質、例えばアルミニウム材や銅材などの熱伝導に優れた金属材を用いる。さらに熱の拡散をよくするために、熱伝導デバイスと呼ばれる金属材よりも優れた熱伝導をもつヒートパイプ等の製品を使用することもある。フィンも受熱板と同様に熱伝導に優れた金属材を用いる。接合方法はネジやハンダ、グリス、接着剤、ロウ、圧着等により行われ、受熱板、あるいは熱伝導デバイスにフィンが取り付けられる。尚、受熱板とフィンは熱的に接続されていることはもちろんである。又、あらかじめ、受熱板とフィンを一体成型したものを用いることもある。
【０００５】
ここで、放熱器の性能に関して説明する。放熱器の性能は大きく分けて３つの抵抗部分によって決定する。この抵抗が小さいほど性能が優れていることを示す。第一の抵抗部分は、電子部品とヒートシンクとの取り付け面の密着度合いによって起こる抵抗。第二にヒートシンクの電子部品との接着面からフィンまで熱を輸送するときに起きる抵抗。第三にフィンからファンにより送られてきた空気との間に存在する空気の層の抵抗である。
【０００６】
第一の抵抗部分は電子部品とヒートシンクとの密着度が小さい場合、熱伝導率において金属と数千倍の差がある空気の層が存在することになるため、抵抗が大きくなる。第二の抵抗部分はそこで用いられている物質の熱伝導率が小さいほど、抵抗は大きくなる。第三の抵抗部分は空気の層を熱が通過する抵抗であり、その層が厚い、あるいはフィンの面積が小さいほど、抵抗は大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は電源の電子部品の冷却に使用する性能の優れた電源用放熱器を提供することである。電源はパソコン等に取り付けられており、その大きさは制約され、当然、電源内部に存在する放熱器の大きさが制限され、近年では、パソコンで仕事はもちろんのこと、映像や音楽を楽しむ時代であるため、ファンやヒートシンクのフィン等が起す風切り音の大きさも問題視される。
【０００８】
電源の大容量化に伴う電子部品の発熱量の増加に対して現状通りの放熱器を使用した場合は、熱により電子部品の寿命が短くなるため、放熱器の冷却性能を高める必要がある。
【０００９】
ファンの回転数を増やし、送り出す空気の量を増やすことによって、第三の抵抗である空気の層を削り取り、冷却性能を高める方法がある。しかし、この方法はファンやヒートシンクのフィン等が起す風切り音が増大してしまい、パソコン等の使用者に不快感を与えてしまう。
【００１０】
他にも、ファンを大きくする方法がある。大きなファンを使用した場合、回転数を下げて風切り音を小さなファンと同等にしても、送り出す空気の量を増やすことができる。しかし、この方法は電源内で許されるファンの大きさに制限があり、そして、ファンが大きくなれば、ヒートシンクを収める空間が小さくなり、ファンの空気を送り出す量を増やして第三の抵抗である空気の層を削ることはできても、フィンの面積が小さくなってしまうため、あまり効果が得られない。
【００１１】
これら問題を解決するために、電源ケースの外部まで熱伝導デバイスを用いて熱を輸送し、外部にフィンを設ける方法も取られている（例えば、特許文献１）。しかし、この方法は熱伝導デバイスを用いることによるのコストの増大と放熱器がパソコン等の機器から外部へはみ出すため、機器の設置場所を考慮に入れなければならなかった。
【００１２】
図６はこれまで電源に使用されてきた放熱器だが、電源に使用されたファン35では吐き出し口３２にしか空気を送れないため、電源ケース６０内部に空気の流れないデッドスペース７０が存在し、又、電子部品それぞれの温度差も大きく、必要最低限の温度まで電子部品の冷却を行うと必要以上に冷却してしまう電子部品もあり、無駄が多かった。
【特許文献１】特開２００５−３４０７４５
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、電源の電子部品の冷却に使用する性能の優れた電源用放熱器を提供することである。
【００１４】
請求項１の発明によれば、電気・電子機器に用いられる電源において、電源ケース内に少なくとも１つの基板が配置され、該基板に少なくとも1つの電子部品が配置され、少なくとも1つの該電子部品がファンを設置する部分をくり貫いた該ヒートシンクに取り付けられ、該ファンが空気を１つの方向から吸い込み、少なくとも２つの方向から吐き出すことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、前記ファンが前記電源ケースに取り付けられていること特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によれば、前記ヒートシンクに取り付けられた前記電子部品以外の前記基板に取り付けられた少なくとも1つの電子部品に対して、該ヒートシンクのフィンが前記ファンから送られてくる空気を該電子部品に誘導することを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明によれば、前記ヒートシンクが押し出し材からなる。押し出し材はアルミニウムや銅を用いる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、前記ヒートシンクのフィンが板材を加工したものからなる。板材はコルゲートフィンやスタックフィンと呼ばれるアルミニウムや銅の板を加工した製品を用いる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、デッドスペースとなっていた部分にもヒートシンクを配置することが可能となり、フィンの面積が増え、第三の抵抗を小さくすることができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、ヒートシンク上のファン取り付け穴の寸法精度が悪い場合は電源ケースに取り付けることができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、電源内部の空気の流れを誘導することにより、効率的に電子部品を冷却することが可能である。
【００２２】
請求項４の発明によれば、押し出し材を用いることにより、安価に製品を製作することが可能となる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、フィンの形状の自由度が広がるため、フィンの面積が増え、第三の抵抗を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜５を参照しながら説明する。図２は放熱器の構造を示した図である。ヒートシンク１１、１２はそれぞれ受熱板１３、１４とフィン１５、１６をネジ７１で接合したものである。ネジ７１で接合するかわりにハンダ接合やロウ接合、接着剤を用いたもの、あるいは受熱板とフィンを一体成型したものもある。電源の電子部品は１次側と２次側に分かれていて、それぞれ受熱板１３、１４の斜線部２１、２２に電子部品が設置してあり、熱を受け取るようになっている。使用する受熱板１３、１４の材料は銅やアルミニウム等があるが、コスト面や軽量化の観点からはアルミニウム、性能の観点からは銅を用いるほうがよい。フィン１５、１６は軽量化の観点からアルミニウムを用いることが望ましい。ヒートシンク１１、１２は電源内の電子部品やファン３０を設置する部分をくり貫いた形状となっている。ファン３０はネジ７２によって、ヒートシンク１１、１２に取り付けられている。
【実施例１】
【００２５】
図１は図２の放熱器が電源ケース６０に組み込まれた例である。基板４０が配置され、該基板に複数の電子部品４１が配置され、該電子部品がファンを設置する部分をくり貫いた該ヒートシンク１１,１２に取り付けられ、該ファンが空気を１つの方向３１から吸い込み、方向３１以外の方向から吐き出し、デッドスペースがないように配置したフィン１５、１６に吹き付ける構造となっている。
【実施例２】
【００２６】
図３はファン３１がネジ７２で電源ケース６０に接合されている例である。
【実施例３】
【００２７】
図４は前後の電子部品８１、８２を冷却するように横方向の空気の流れを遮断するフィン１７、１８を配置したものである。このようにフィン１７、１８を配置することにより空気を冷却したい電子部品に誘導することができる。
【実施例４】
【００２８】
図５はフィン１９の部分に板材を加工したものを用いた例である。押し出し材で作られたヒートシンクではフィンの厚みを薄くすることができないため、フィンを配置できる枚数は限られるが、板材を用いることにより、フィン１９の厚みを薄くして枚数を増すこと、つまり、フィンの面積を増やすことができ、冷却性能を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の放熱器はファンを設置する部分をくり貫いたヒートシンクと吸い込み口３１以外から空気を送ることができるファンにより、性能の優れた放熱器を提供することができた。電源ケース内において、デッドスペースとなっていた空間や、効率のよい空気の流れ方を制御することにより今まで以上の冷却能力を実現せしめたものである。従って、電源に用いる放熱器として優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係わる放熱器の説明する概略図である。（実施例１）
【図２】本発明に係わる放熱器の構造を説明する概略図である。
【図３】図３に示すファンの取り付け方の一例を示す概略図である。（実施例２）
【図４】本発明に係わる放熱器を構成するフィンの一例を示す概略図である。（実施例３）
【図５】本発明に係わる放熱器を構成するフィンの一例を示す概略図である。（実施例４）
【図６】従来の放熱器の例を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ヒートシンク
１１  ヒートシンク
１２  ヒートシンク
１３  受熱板
１４  受熱板
１５  フィン
１６  フィン
１７  フィン
１８  フィン
１９  フィン
２１  電子部品の設置場所
２２  電子部品の設置場所
３０  ファン
３５  ファン
３１  空気の流れ
３２  空気の流れ
４０  基板
４１  電子部品
６０  電源ケース
７０  デッドスペース
７１  ネジ
７２  ネジ
８１  電子部品
８２  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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