(57)【要約】【課題】ファンケースをヒートシンクに装着したファン冷却装置において、ファン冷却装置を発熱体に取り付けるための取付け部材によって、ファンケースに力が加わってもファンケースが変形することのないようにする。【解決手段】ベース部材２１の表面に放熱フィン２２を設けたヒートシンク２と、このヒートシンク２に対し冷却用の空気流を供給する冷却ファンを支持するファンケース１とを備える。ファンケース１は、上壁１１と、上壁１１の側端から垂下する少なくとも一対の係合部１２，１２’とを有する。そして上壁１１とベース部材２１との間に両者に接触する支持部材１３を設け、ファンケース１の外力による変形を支持部材１３で防止する。【選択図】　図１
2004071752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材の表面に放熱フィンを設けたヒートシンクと、このヒートシンクに対して冷却用の空気流を供給する冷却ファンを支持するファンケースとを備えたファン冷却装置において、
前記ファンケースは、上壁と、この上壁の側端から垂下する少なくとも一対の係合部とを有し、
前記上壁と前記ベース部材との間に両者に接触する支持部材を設け、
前記ファンケースの外力による変形を前記支持部材で防止することを特徴とするファン冷却装置。
【請求項２】
前記支持部材の形状を円柱状とした請求項１記載のファン冷却装置。
【請求項３】
前記ベース部材と前記放熱フィンとを別体とし、この放熱フィンをベース部材に植設してヒートシンクとした請求項１又は２記載のファン冷却装置。
【請求項４】
前記ファンケースにおける対向する２面に側壁を設けると共に、この側壁の下端面に対向する、前記ベース部材の表面に係合溝を形成し、
前記ファンケースを前記ヒートシンクに装着すると、前記側壁の下端部が前記係合溝に填り込むようにした請求項１〜３のいずれかに記載のファン冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子部品などの発熱体を冷却するファン冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＵなどの発熱する電子部品にファン冷却装置を装着する場合、これまではヒートシンクを固定する構造のものが多かったが、ファンケースを含めたファン冷却装置全体を固定する構造のものが最近採用されつつある。一般にファンケースは樹脂材料からなり、外部から力が加わると撓みなど変形する欠点があった。そこで、ヒートシンクを押し出し成形で作製する場合には、ファンケースをヒートシンクに装着したときにファンケースの上壁裏面に先端が接触するように放熱フィンを長く成形し、ファンケースの変形を放熱フィンで抑えていた。
【０００３】
ところが、押し出し成形では成形可能な放熱フィンの肉厚や形状が制限されるため、近年におけるＣＰＵの演算処理の高速化に伴い、増大の一途をたどる発熱を押し出し成形による放熱フィンでは充分には除去することができなかった。そこで、プレス成形により成形した薄板状の放熱フィン（クリンプフィン）を、Ｃｕなどからなるベース基板上に形成した溝に植設したヒートシンクが提案されている。このようなヒートシンクによれば、放熱フィンの肉厚を薄くできる結果、単位面積当たりの放熱フィン数を増やすことができ、また放熱フィンとベース部材とを異なる材料で作製することができる。これにより、放熱面積を増大でき、ヒートシンクの放熱量および放熱効率を飛躍的に大きくすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クリンプフィンは肉厚が薄いため外力により簡単に変形してしまい、押し出し成形による放熱フィンのようにはファンケースを支持することはできなかった。またクリンプフィンが変形すると、冷却ファンからの風の流路が変わり充分な冷却効果が得られなかった。
【０００５】
また、図５に示すように、ファンケース１の係合部１２の先端内側に突起１２ａを設けると共に、ヒートシンクの側面に係合穴２１３を設け、突起１２ａを係合穴２１３に嵌合させることにより、ファンケース１をヒートシンク２に装着している場合には、外力によりファンケース１の上壁１１が撓むと係合部１２の先端部が外方に拡がる結果、突起１２ａが係合穴２１３から外れてファンケース１がヒートシンク２から脱着することがあった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前記取付け部材によってファンケースに力が加えられても変形しにくいファン冷却装置を提供することにある。
【０００７】
また本発明の目的は、冷却ファンからの風を放熱フィンの間を円滑に流し、発熱体を効率的に冷却することにある。
【０００８】
さらに本発明の目的は、ファンケースが変形してもファンケースとヒートシンクとの係合が解除されないようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明のファン冷却装置では、ベース部材の表面に放熱フィンを設けたヒートシンクと、このヒートシンクに対して冷却用の空気流を供給する冷却ファンを支持するファンケースとを備え、前記ファンケースは、上壁と、この上壁の側端から垂下する少なくとも一対の係合部とを有し、前記上壁と前記ベース部材との間に両者に接触する支持部材を設け、前記ファンケースの外力による変形を前記支持部材で防止する構成とした。
【００１０】
ここで冷却ファンからの風の流れを妨げないようにするためには、支持部材の形状を円柱状とするのが好ましい。
【００１１】
また放熱フィンの肉厚をより薄くし放熱面積を増大させ、ヒートシンクの放熱量および放熱効率を大きくする観点から、ベース部材と放熱フィンとを別体とし、放熱フィンをベース部材に植設してヒートシンクとしたものが望ましい。
【００１２】
さらに、ファンケースが変形してもファンケースとヒートシンクとの係合が解除されないようにするため、ファンケースにおける対向する２面に側壁を設けると共に、この側壁の下端面に対向する、前記ベース部材の表面に係合溝を形成し、ファンケースがヒートシンクに装着されると、側壁の下端部が前記係合溝に填り込むようにするのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者等は、取付け部材を用いてＣＰＵなどの発熱体にファン冷却装置を取り付けるときに、前記取付け部材によって加えられる力によりファンケースが変形するのを抑えるべく鋭意検討した結果、ファンケースの上壁とベース部材との間に両者に接触するように支持部材を設けることによりファンケースの変形を防止できることを見出し本発明をなすに至った。
【００１４】
以下、図に基づき本発明のファン冷却装置についてさらに詳述する。図１は、本発明のファン冷却装置の一実施形態を示す組立斜視図である。図１のファン冷却装置は、ヒートシンク２とこれに係脱自在に装着されるファンケース１とを備える。ファンケース１は、略正方形状の上壁１１と、この上壁１１の対向側面から垂下する２対の係合部１２，１２’と、この係合部１２，１２’の間に形成された側壁１３を有する。この側壁１３の下端には凸部１３１（図３に図示）が形成されている。また、係合部１２，１２’の先端部には内方に突出する突起１２ａが形成されている。後述するように、ヒートシンク２に形成した係合穴２１３に前記突起１２ａを嵌合させることにより、ファンケース１はヒートシンク２に係脱自在に取り付けられる。
【００１５】
上壁１１の側壁のない２辺のそれぞれ中央部には、支持部材１４が上壁１１と一体に形成されている。また上壁１１の中心部には円形開口１５が形成され、この円形開口１５の外縁には周方向に等角度で４本の支柱１６が立設されている。そして各支持柱１６の上端から中心方向に桟１７が迫り出し、円形開口１５の上方に同軸状に位置する支持円盤１８を支持している。この支持柱１６と桟１７、支持円盤１８とで構成される内部空間に冷却ファン（不図示）が取り付けられ、桟１７と桟１７の間が冷却用空気を吸入するための吸入開口１９となる。冷却ファンは前記空間に着脱可能に装着でき、冷却ファンの交換により本発明のファン冷却装置は半永久的に使用することができる。
【００１６】
図１のファンケース１では、外力が加わる上壁１１の側壁のない２辺の中央部に支持部材１４を設けているが、支持部材１４を形成する位置は、上壁１１とベース部材２１との間であれば特に限定はない。しかし、ファンケース１の外力による変形をより効果的に防止するには、外力が加わる上壁部分の裏面に設けることが推奨される。また、設ける支持部材の本数に限定はなく、加わる外力の大きさや支持部材の材質や太さなどから適宜決定すればよい。
【００１７】
支持部材１４の形状は、ファンケース１をヒートシンク２に装着したときに、支持部材１４がファンケース１の上壁１１とヒートシンク２のベース部材２１とに接触する長さであれば特に限定はない。また冷却ファンからの風の流れをできるだけ妨げない形状が好ましく、そのためには平断面が円形または楕円形である円柱形状や円筒形状が好ましい。
【００１８】
図１のファン冷却装置では、支持部材１４はファンケース１と一体成形されているが、ヒートシンク２と一体成形してももちろん構わない。また支持部材１４を単独で作製し、ファンケース１及びヒートシンク２にそれぞれ取り付けるようにしても構わない。
【００１９】
このようなファンケースの材質としては、エンジニアプラスチックなど耐熱性を有し、熱膨張係数が低く寸法安定性に優れたものが好ましい。中でも加工・成形の容易さの点から飽和ポリエステルが好ましく、ガラス繊維で強化したポリブタジエンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が特に好ましい。ガラス繊維の含有量は、必要とする機械的強度や寸法安定性などから適宜決定すればよいが、一般に１０〜４０重量％の範囲、特に２５〜３５重量％の範囲が好ましい。このような材料を用いてファンケースを作製する方法としては特に限定はなく、射出成形など従来公知の成形方法を用いることができる。
【００２０】
他方、ヒートシンク２は、Ｃｕからなるベース部材２１と多数枚の放熱フィン２２とを有する。ベース部材２１の上面には、放熱フィン２２を差し込み固定するための複数の直線状の溝２１１が所定間隔で形成されている。また、ファンケース１をヒートシンク２に装着する状態において、ファンケース１の側壁１３の下端面に対向するベース部材２１の位置には、凸部１３１（図３に図示）と略同一の外形を有する係合溝２１２が形成されている。そしてまたベース部材２１の側面には、ファンケース１を装着するための係合穴２１３が形成されている。このような溝２１１や係合溝２１２、係合穴２１３を形成するには、例えばベース部材２１を作製した後に切削加工する、あるいは金型を用いてベース部材２１と共に一体に鋳造すればよい。
【００２１】
放熱フィン２２は図１に示すように略長方形状の薄板からなり、その材質は熱伝導率の高いもの、例えばアルミナなどが好ましい。放熱フィン２２のベース部材２１への取り付けは、ベース部材上面に形成された溝２１１に放熱フィン２２を差し込むことにより行われる。ここで図２に示すように、放熱フィン２２の位置ズレなどを防止するために、放熱フィン２２の下辺に溝２１１の長さと同じ幅の切り欠き部２２１を設けてもよく、また放熱フィン２２のベース部材２１への固定をより強固にするために接着剤を用いてもよい。また図１のヒートシンク２では、中央部分の放熱フィン２２ａの幅をそれ以外の放熱フィン２２ｂよりも短くし、支持部材１４がベース部材２１で接触できるようにベース部材２１の上面部分を露出させている。
【００２２】
なお、図１のヒートシンク２では放熱フィン２２として、ベース部材２１に差し込むいわゆるクリンプフィンを用いているが、使用できる放熱フィンに特に限定はなく、従来公知のコルゲートフィンやスカイブフィンなども用いることもできる。これらの中でも、放熱フィンの肉厚を薄くして放熱面積を増大でき、ヒートシンクの放熱量および放熱効率を大きくできることから、図１に示したクリンプフィンが好適である。
【００２３】
図１において、ヒートシンク２にファンケース１を装着する場合には、図３に示すように、ファンケース１の係合部１２，１２’をヒートシンク２のベース部材２１の両側部上に位置させ、この状態でファンケース１をヒートシンク２に向けて下方に移動させる。まず、係合部１２，１２’の先端部の突起１２ａがベース部材２１の側面に当接して外側に幾分広がる。そして突起１２ａが係合穴２１３に達すると、係合部１２，１２’の弾性復元力によってその突起１２ａが係合穴２１３に嵌合する。こうしてファンケース１がヒートシンク２に係脱自在に取付けられる。この時、側壁１３の下端に形成された凸部１３１も、ベース部材２１に形成された係合溝２１２に嵌合する。これにより、ファンケース１がたとえ変形したとしても、係合部１２，１２’の先端部の外方への広がりを側壁１３が抑えるので、突起１２ａが係合穴２１３から外れることはない。
【００２４】
ヒートシンク２からファンケース１を取外す場合には、係合部１２，１２’を幾分外側に押圧して突起１２ａと係合穴２１３との係合を解除し、ヒートシンク２に対してファンケース１を上方に移動すればよい。なお、図３のファン冷却装置では、ファンケース１の係合部１２、１２’に突起１２ａを、そしてベース部材２１に係合穴２１３を設けているが、ファンケース１に係合穴を設け、ヒートシンク２に突起を設けて両者を係合可能としてももちろん構わない。また、係合する部材としては従来公知のものが使用でき、例えば凹部と爪部とを用いても構わない。また図３のファン冷却装置では、ファンケース１の上壁１１に２対の係合部１２，１２’を設けているが、係合部の個数に限定はなく、係合部を１対又は３対以上としてももちろん構わない。
【００２５】
図４に、ファンケース１のヒートシンク２への装着の他の実施形態を示す。図４のファン冷却装置では、ファンケース１の側壁１３下部中央から係合部１２が延出し、係合部１２の先端部内側には突起１２ａが形成されている。また、係合部１２の両側の側壁１３の下端面には凸部１３１ａ，１３１ｂがそれぞれ形成されている。一方、ヒートシンク２のベース部材２１の側面中央には凹部２１４が形成され、凹部２１４の側面には係合穴２１３が形成されている。またベース部材２１の上面には、側壁１３の凸部１３１ａ，１３１ｂに対向する位置に係合溝２１２ａ，２１２ｂが形成されている。
【００２６】
ファンケース１をヒートシンク２に装着する場合には、ファンケース１の係合部１２の先端部をベース部材２１の凹部２１４に上方から差し入れるように、ファンケース１をヒートシンク２に向けて下方に移動させる。すると、係合部１２の先端の突起１２ａが凹部２１４の側面に当接し、係合部１２は幾分外方に広がる。そして、凹部２１４の側面の係合穴２１３に突起１２ａが至ると、係合部１２の弾性復元力により突起１２ａは係合穴２１３に嵌合する。この時、側壁１３の下端の凸部１３１ａ，１３１ｂも、ベース部材２１の係合溝２１２ａ，２１２ｂにそれぞれ嵌合する。こうしてファンケース１がヒートシンク２に係脱自在に取付けられる。
【００２７】
なお、これまでの実施形態では、側壁１３の下端に形成した凸部１３１を、ベース部材２１の係合溝２１２に嵌合させているが、凸部１３１を形成せず側壁１３の下端を係合溝２１２に嵌合させても構わない。また、対向する側壁１３および係合部１２の形状は必ずしも同一形状である必要はなく、ファンケース１をヒートシンク２に係脱自在に装着できれば、対向する側壁１３及び係合部１２を異なる形状としてももちろん構わない。
【００２８】
このようなファン冷却装置において冷却ファン（不図示）が所定方向に回転駆動されると、羽根の作用によってファンケース１の吸入開口１９から吸入された空気は放熱フィン２２に沿って流れる。一方、半導体素子などの発熱体からの熱はヒートシンク２のベース部材２１を介して複数枚の放熱フィン２２に伝導する。そして、吸入された空気が放熱フィン２２に沿って流れる際に、放熱フィン２２から空気へ熱が移動する。このようにして発熱体での熱は、ヒートシンク２から空気流へと移動し空気中に放散される。
【００２９】
以上、本発明のファン冷却装置の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形・修正が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のファン冷却装置では、ファンケースの上壁とベース部材との間に両者に接触する支持部材を設けたので、ファンケースの外力による変形を効果的に防止できる。
【００３１】
また支持部材の形状を円柱状とすると、冷却ファンからの風を支持部材で妨げることがなく、放熱効率を低下させることがない。
【００３２】
ベース部材と放熱フィンとを別体とし、放熱フィンをベース部材に植設してヒートシンクとすると、放熱フィンの肉厚を薄くでき放熱フィンの植設枚数を多くできる。これにより、放熱面積を増大させることができ、ヒートシンクの放熱量および放熱効率を大きくできる。
【００３３】
ファンケースにおける対向する２面に側壁を設けると共に、この側壁の下端面に対向する、ベース部材の表面に係合溝を形成し、ファンケースをヒートシンクに装着したときに側壁の下端部が前記係合溝に填り込むようにすると、ファンケースが変形してもファンケースがヒートシンクから外れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファン冷却装置の一例を示す組立斜視図である。
【図２】放熱フィンの一例を示す正面図である。
【図３】ファンケースとヒートシンクとの係合状態を示す斜視図である。
【図４】ファンケースとヒートシンクとの他の係合状態を示す斜視図である。
【図５】外力によりファンケースが撓み、ヒートシンクとの係合が解除されることを示す状態図である。
【符号の説明】
１　ファンケース
２　ヒートシンク
１１　上壁
１２、１２’　係合部
１２ａ　突起
１３　側壁
１４　支持部材
２１　ベース部材
２２　放熱フィン
２１２　係合溝
２１３　係合穴
２１４　凹部
２２１　切り欠き部
【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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