(57)【要約】【課題】    効率よく冷却することができるファン付きヒートシンクを提供する。【解決手段】  複数の平板状フィン３が所定の間隔を空けて配列されて前記平板状フィン３同士の間に間隙８が形成され、前記間隙８にブレード７の回転によって空気を吹き込むファン６が、前記間隙８に対向して配置されたファン付きヒートシンクにおいて、前記平板状フィン３が、前記ブレード７の回転中心を中心とした円の法線方向に対して、内周側端部よりも外周側端部が前記ブレード７の回転方向での前方側に位置するように傾斜して配列されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平板状フィンが所定の間隔を空けて配列され、前記平板状フィン同士によって形成される間隙にブレードの回転によって空気を吹き込む軸流型ファンが、前記間隙に対向して配置されたファン付きヒートシンクにおいて、
前記平板状フィンが、前記ブレードの回転中心を中心とした円の法線方向に対して、内周側端部よりも、外周側端部が前記ブレードの回転方向での前方側に位置するように傾斜して配列された複数のフィンを含むことを特徴とするファン付きヒートシンク。
【請求項２】
前記平板状フィンが、前記ブレードの中心軸線を含む平面と平行に配列されていることを特徴とする請求項１に記載のファン付きヒートシンク。
【請求項３】
前記ブレードの中心軸線上にコア部が設けられ、前記コア部に対して放射方向に前記平板状フィンが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のファン付きヒートシンク。
【請求項４】
前記コア部から半径方向の外側に延びた支杆部が設けられ、前記支杆部から分岐して前記平板状フィンが配列されていることを特徴とする請求項３に記載のファン付きヒートシンク。
【請求項５】
前記コア部が、中空部分にプラグ部を嵌め込まれて形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のファン付きヒートシンク。
【請求項６】
前記コア部の一端部に、電子素子が熱授受可能に取り付けられる台座部が設けられていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載のファン付きヒートシンク。
【請求項７】
前記プラグ部が、ヒートパイプとされていることを特徴とする請求項５または６に記載のファン付きヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の平板状フィンが、ベース部上に互いに平行に所定の間隔を空けて立設されたファン付きヒートシンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ヒートシンクは発熱部材もしくは高温部に接触されて、これら発熱部材や高温部の実質的な放熱面積を拡大する機能を備えたものである。したがって、この種のヒートシンクにおいては、放熱面を形成するフィンが可及的に多数設けられていればよいが、冷却対象物に対する汎用性を持たせるためにベース部に放熱フィンを装着した構造のものが一般に使用されている。このような構造のヒートシンクのうち、放熱フィンが平板状とされ、この平板状フィンが、互いに平行になるように、それらの一端部をベース部の一方の表面に一体化して組み付けられた構造のヒートシンクが知られている。
【０００３】
この種のヒートシンクによれば、放熱面積が拡大するので、多量の熱を放散させることができるが、放熱量をさらに増大するためには、フィンに向けて送風する強制冷却をおこなうことが好ましい。その場合、冷却風を各放熱フィンの間の空隙部に送り込むことになるが、ヒートシンク全体としての放熱効率や送風機の取り付けの自由度を考慮すると、平板状フィンの先端側、すなわち平板状フィンを挟んでベース部とは反対側に送風機（ファン）を配置することになる。そのヒートシンクの一例として、上記の構造のヒートシンクにおけるベース部と反対側の端部に、軸流型ファンが取り付けられている構造のものが知られている。したがって、このファン付きヒートシンクでは、前記軸流型ファンによって、ヒートシンクの外部の空気が吸引されて各平板状フィン同士の間隙に吹き込まれ、強制冷却が行われる。このような構造のヒートシンクの一例が特許文献１に記載されている。
【０００４】
上記の構造のヒートシンクでは、ベース部に伝達された熱が、平板状フィンに伝達されると同時に、軸流型ファンによって冷却空気が平板状フィンの間隙に吹き込まれる。そして、平板状フィンによって昇温された平板状フィンの近傍の高温空気と、前記冷却空気とが熱交換され、もしくは入れ替わった後、その温度の高い空気をヒートシンクの外部に吹き出す。したがって、上記の構造のヒートシンクでは、平板状フィンの間の間隙で冷却空気が入れ替わるので、平板状フィンからの放熱量が多くなり、その結果、発熱部材からの昇温を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００１−３１９９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の構造のヒートシンクでは、前記ファンの内部に設けられた羽根（ブレード）が回転することによって、軸流型ファンが空気を送り出している。そのため、その空気流はファンの吐き出し部において螺旋状になる。これに対して前記平板状フィンは、一定方向に向けて配列されているから、いずれかの箇所においては、空気流の流動方向と平板状フィンの向きとが一致せずに交差することになる。その結果、当該箇所においては、前記軸流型ファンによって生起された空気流が前記平板状フィン同士の間隙に入り込まず、前記平板状フィンからの放熱が阻害される可能性があった。換言すれば、互いに平行に配列された平板状フィンの間に冷却空気を充分に供給できず、放熱能力が不十分となるおそれがあった。
【０００６】
この発明は上記の事情を背景にしてなされたものであり、放熱能力に優れ、しかも安価に製造できるヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の平板状フィンが所定の間隔を空けて配列され、前記平板状フィン同士によって形成される間隙にブレードの回転によって空気を吹き込む軸流型ファンが、前記間隙に対向して配置されたファン付きヒートシンクにおいて、前記平板状フィンが、前記ブレードの回転中心を中心とした円の法線方向に対して、内周側端部よりも外周側端部が前記ブレードの回転方向での前方側に位置するように傾斜して配列された複数のフィンを含むことを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【０００８】
したがって、請求項１の発明では、ファン付きヒートシンクに設けられている複数の平板状のフィンが所定の間隔を空けて配列され、間隙が形成されている。軸流型ファンから冷却空気が送られると、前記冷却空気は、螺旋状に回転しながらヒートシンクの平板状フィンによって形成されている間隙に向かって進む。各平板状フィンは、軸流型ファンのブレードの回転中心を中心とした円の法線方向に対して、内周側端部よりも外周側端部が前記回転方向での前方側に位置するように傾斜して配列されている。したがって、冷却空気の流動する方向と平行な方向に間隙の流入口が傾斜している。そのため、効率良く前記流入口から前記間隙の内部に冷却空気が流入される。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記平板状フィンが、前記ブレードの中心軸線を含む平面と平行に配列されていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００１０】
したがって、請求項２の発明では、前記平板状フィンが前記ブレードの中心軸線を含む平面と平行に配列されているので、前記支杆部から分岐している前記平板状フィンが一方向に向けて配列される。そのため、ヒートシンクの形成に押し出し加工を採用できる。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記ブレードの中心軸線上にコア部が設けられ、前記コア部に対して放射方向に前記平板状フィンが設けられていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００１２】
したがって、請求項３の発明では、前記コア部を中心に前記平板状フィンが放射形状に配置されているので、前記コア部から効率よく前記平板状フィンに熱拡散が行われる。そのため、各平板状フィンからの放熱が促進されてヒートシンクの冷却効率が向上する。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項３の構成に加えて、前記コア部から半径方向の外側に延びた支杆部が設けられ、前記支杆部から分岐して前記平板状フィンが配列されていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００１４】
したがって、請求項４の発明では、前記コア部を中心として半径方向の外側に延びた支杆部が設けられ、前記支杆部から分岐して前記平板状フィンが配列されている。そのため、前記コア部に伝達された熱が、前記支杆部から各平板状フィンに効率よく伝達される。そのため、前記平板状フィンと冷却空気との熱交換が促進される。
【００１５】
また、請求項５の発明は、請求項３または４の構成に加えて、前記コア部が、中空部分にプラグ部を嵌め込まれて形成されていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００１６】
したがって、請求項５の発明では、前記コア部が、中空部分にプラグ部を嵌め込んで形成されるので、ヒートシンクの構造が簡略化する。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項３ないし５のいずれかの構成に加えて、前記コア部の一端部に、電子素子が熱授受可能に取り付けられる台座部が設けられていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００１８】
したがって、請求項６の発明では、前記コア部に電子素子が熱授受可能に取り付けられるので、前記コア部が、従来のヒートシンクにおけるベース部と熱拡散板との２つの機能を有する。そのため、ファン付きヒートシンクの部品点数が減少する。
【００１９】
また、請求項７の発明は、請求項５または６の構成に加えて、前記プラグ部が、ヒートパイプとされていることを特徴とするファン付きヒートシンクである。
【００２０】
したがって、請求項７の発明では、前記プラグ部がヒートパイプとされているので、熱が効率よく各平板状フィンに伝達される。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、冷却空気の流動する方向と平行な方向に間隙の流入口が傾斜しているので、効率良く前記流入口から前記間隙の内部に冷却空気を流入させ、その結果、前記間隙を流通する冷却空気の流量を増加することができる。その結果、各平板状フィンと冷却空気との熱交換を効率良く行うことができるので、ヒートシンクの冷却性能を向上することができる。
【００２２】
また、請求項２の発明によれば、ヒートシンクの形成に押し出し加工を採用できる。その結果、ファン付きヒートシンクの製造コストを低減することができる。
【００２３】
また、請求項３の発明によれば、前記軸流型ファンから前記平板状フィンに対して送風される際、前記コア部に伝達された熱を放射形状に配置された前記フィンに拡散することができる。したがって、前記軸流型ファンから前記フィンに対して送風されると、各平板状フィンから効率よく放熱できる。その結果、ファン付きヒートシンクの放熱効率を向上することができる。
【００２４】
また、請求項４の発明によれば、前記平板状フィンと冷却空気との熱交換を促進することができる。その結果、ヒートシンクの全体としての放熱特性を良好とすることができる。
【００２５】
また、請求項５の発明によれば、ヒートシンクの構造を簡略化し、ファン付きヒートシンクの製造コストをさらに低減することができる。
【００２６】
また、請求項６の発明によれば、ベース部を省略することができる。その結果、熱抵抗を低減することができる。また、部品点数を削減できるので、ファン付きヒートシンクの製造コストを低減することができる。
【００２７】
また、請求項７の発明によれば、前記平板状フィンに効率良く熱を伝達することができる。そのため、前記ファン付きヒートシンクの冷却性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。図１ないし図３にこの発明の一例であるヒートシンク１を示す。ヒートシンク１は、コア部２と複数の平板状フィン３と支杆部４と台座部５とから構成されている。ヒートシンク１は、平板状フィン３同士によって形成されている間隙に、ファン６から空気流を送られて放熱する構造となっている。ファン６は、ブレード７（羽根）の軸方向から冷却空気を流入し、軸方向に流出するいわゆる軸流型ファンである。コア部２の中心軸線は、ブレード７の中心軸線上に配置されている。
【００２９】
図２に示すように、ヒートシンク１では、コア部２を中心にして支杆部４が４方向に配置されている。言い換えると、２本の支杆部４がその中心部で互いに交差しており、その中心部にコア部２が配置されている。したがって、ヒートシンク１は、コア部２を中心として支杆部４によって４つに区切られている。この４つに区切られた空間では、各支杆部４から分岐した複数の平板状フィン３が、コア部２を中心として４方向に、相互に平行に配列されている。したがって、複数の平板状フィン３が、コア部２を中心として放射状に配列されている。この複数の支杆部４および複数の平板状フィン３は、例えば、アルミ合金などの金属で形成されており、押し出し加工によって一体に形成されている。
【００３０】
一方、コア部２を中心として放射状に配列された平板状フィン３は、その内周側端部よりも外周側端部が、ファン６の軸線を中心とする円の法線方向に対して、ブレード７の回転方向での前方側に位置するように傾斜して配列されている。言い換えると、平板状フィン３は、ファン６からの空気流の回転方向に傾斜して配列されている。また、平板状フィン３の配列方向が４方向に分かれているため、ブレード７の回転方向において、前記法線に対する平板状フィン３の傾斜の方向が徐々に逆向きになっている。このように配列された平板状フィン３同士によって、ヒートシンク１に間隙８が形成されている。
【００３１】
間隙８は、ヒートシンク１における上端と下端と外周端とに開口している。このヒートシンク１の上端、言い換えると、ファン６の吐き出し口に対向して配置される平板状フィン３の上端部が、前記間隙８の流入口９とされる。また、ヒートシンク１の下端、すなわち平板状フィン３の下端部が、前記間隙８の流出口１０とされる。また、ヒートシンク１の周囲に配置される平板状フィン３の端部が、前記間隙８の流出口１１とされる。流出口１１は、ヒートシンク１の外周端に形成されるため、４方向に分かれて配置されている。
【００３２】
コア部２は、ヒートシンク１の中央部に形成される円柱状の中空部１２にプラグ部１３を嵌め込んで形成されている。図３に示すように、プラグ部１３は熱伝導性の良い銅で円柱状に形成されている。このプラグ部１３の下端部には台座部５が形成されている。この台座部５の底部に電子素子１４が熱授受可能に取り付けられるようになっている。なお、コア部２は円柱状に限定されず、他の形状に形成されていてもよい。
【００３３】
上記のヒートシンク１の作用を説明する。まず、電子素子１４で発生した熱がコア部２の底部に伝達される。コア部２に伝達された熱は、コア部２の底部から温度差のある上昇方向へ熱伝導する。そして、コア部２から支杆部４に熱が伝達され、さらに支杆部４から各平板状フィン３に熱が移動する。
【００３４】
一方、強制冷却するため、ファン６からヒートシンク１に向けて送風が行われる。ファン６によって送られる冷却空気は、螺旋状に回転しながらヒートシンク１の平板状フィン３の端部によって形成されている流入口９に向かって進む。各平板状フィン３は、ファン６の軸線を中心とした円の法線に対して傾斜して配列されている。したがって、流入口９も前記法線に対して傾斜している。つまり、冷却空気の流動する方向に流入口９は傾斜している。そのため、流入口９が、冷却空気を間隙８の内部に導くためのガイドの機能を奏し、間隙８に吹き込まれる冷却空気が円滑に流れてその流量が増加する。
【００３５】
また、ファン６の軸線を中心とした円の法線に対する傾斜の方向が逆向きである平板状フィン３同士の間隙８では、冷却空気が対向流となる。そのため、冷却空気が間隙８に流入される際に、平板状フィン３に衝突して乱流が生じる。そのため、乱流による撹拌効果によって冷却空気と平板状フィン３との熱交換が促進される。
【００３６】
また、支杆部４によって、各平板状フィン３が区切られているので、冷却空気が分岐される。間隙８の内部に進入した冷却空気は、間隙８の壁部である平板状フィン３に沿って移動する。平板状フィン３には、コア部２から電子素子などの発熱体に生じる熱が伝達されている。そのため、平板状フィン３は昇温されている。この昇温された平板状フィン３に沿って前記冷却空気が流通することにより、冷却空気と平板状フィン３とで熱交換が行われる。
【００３７】
その後、冷却空気は、平板状フィン３に沿って間隙８内を更に流動し、流出口１０および流出口１１から排出される。流出口１０は間隙８の下端に配置された開口部分であるため、冷却空気の一部は間隙８を直線的に進んで、流出口１０から排出される。その結果、間隙８での抵抗が低減されて冷却空気の流動が促進される。一方、他の冷却空気は、コア部２の表面に衝突して、平板状フィン３に沿って間隙８内部に進み、流出口１１から排出される。
【００３８】
また、コア部２を中心に平板状フィン３が放射形状に配置されて、平板状フィン３の一端部がコア部２の周囲に接続されている。そのため、ファン６から平板状フィン３に対して送風される際、コア部２に伝達された熱が平板状フィン３に伝達されて放熱される。コア部２に伝達された熱は、各平板状フィン３に拡散される。各平板状フィン３は、空気流に直接曝されるので、ヒートシンク１の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、電子素子１４の熱が、コア部２によって効率よく平板状フィン３に伝達されて放熱される。
【００３９】
また、コア部２のうちファン６の中心に対向するきわめて狭い領域に空気流に曝されない部分が生じるが、この部分にコア部２が配置され、各平板状フィン３と連結されている。したがって、それ以外の部分は、空気流に直接曝されるので、コア部２の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。また、コア部２の裏面に、電子素子１４などの発熱体を取り付けられるから、前記電子素子１４とプラグ部１３とが近接して配置される。したがって、前記電子素子１４の熱が、コア部２によって効率よく平板状フィン３に伝達され、放熱される。
【００４０】
また、コア部２を中心に平板状フィン３が放射形状に配置されて、平板状フィン３の一端部がコア部２の周囲に接続されている。そのため、ファン６から間隙８に対して送風される際、コア部２に熱が伝達される。コア部２に移動した熱は、放射形状に配置された平板状フィン３に拡散される。各平板状フィン３は、空気流に直接曝されるので、コア部２の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、コア部２の熱が熱伝導部材によって効率よく平板状フィン３に伝達されて放熱される。
【００４１】
また、コア部２が、従来設けられていたベース部に置き換えられていて、従来のベース部に相当する部分がない。そのため、熱抵抗が低減される。
【００４２】
また、各平板状フィン３が、ブレード７の中心軸線上を含む平面と平行に配列されているので、支杆部４から分岐している平板状フィン３が一方向に向けて形成される。そのため、ヒートシンク１の成形に押し出し加工を採用できる。その結果、ヒートシンク１の製造コストを低減することができる。また、複数の平板状フィン３と支杆部４とが押し出し加工によって一体加工されていることにより、熱抵抗を低減することができる。そのため、ヒートシンク１の冷却性能を向上することができる。
【００４３】
なお、上述の具体例では、平板状フィン３がアルミ合金で形成されたが、この平板状フィン３の材料は、上述のアルミ合金に限定されない。例えば、平板状フィン３が銅で形成されていてもよい。
【００４４】
また、上述の具体例では、プラグ部１３が銅部材によって中実構造となっているが、この発明のプラグ部は、上述の構造に限定されない。例えば、プラグ部がヒートパイプによって形成されていてもよい。図４に示すヒートシンク１５では、この発明のプラグ部に相当する円柱状のヒートパイプ１６が、中空部１２に嵌め込まれており、そのヒートパイプ１６の底面に、電子素子１４が熱授受可能に取り付けられるようになっている。
【００４５】
図５にヒートパイプ１６を示す。このヒートパイプ１６は、気密状態に密閉したコンテナ（中空密閉容器）１７の内部に、空気などの非凝縮性ガスを脱気した状態で水などの凝縮性の流体を作動流体１８として封入し、さらに図示しないウイックなどを内部に設けて構成されている熱伝導装置である。ヒートパイプ１６のコンテナ１７は円柱状に形成されている。このコンテナ１７の下端部に台座部５が形成され、さらに台座部５に電子素子１４が熱授受可能に取り付けられている。
【００４６】
ヒートシンク１５では、電子素子１４で生じた熱が、ヒートパイプ１６に伝達される。このヒートパイプ１６に熱が伝達される部分がヒートパイプ１６の入熱部とされる。この入熱部に熱が伝えられると、コンテナ１７の内部の作動流体１８が蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い、ヒートパイプ１６の上方に移動する。したがって、ヒートパイプ１６の上方が放熱部とされる。ヒートパイプ１６の上方は、各平板状フィン３の端部と接続されているので、ヒートパイプ１６から各平板状フィン３に熱が伝達される。そして、各平板状フィン３とファン６からの冷却空気との熱交換が行われる。一方、熱が伝達された前記放熱部の内部では、作動流体１８の有する熱が放熱され、その作動流体１８が凝縮して液化する。その後、作動流体は、毛細管作用または重力によって前記入熱部側に還流され、電子素子１４の熱によって再度蒸発する。
【００４７】
したがって、ヒートシンク１５では、ヒートパイプ１６によって、平板状フィン３に効率良く熱を伝達することができる。そのため、ヒートシンク１５の冷却性能を向上することができる。
【００４８】
図６および図７に、この発明のさらに他の例であるヒートシンク１９を示す。ヒートシンク１９は、コア部２と複数の平板状フィン２０と台座部５とから構成されている。ヒートシンク１９は、平板状フィン２０同士によって形成されている間隙に、ファン６から空気流を送られて放熱する構造となっている。図６および図７に示す例では、複数の平板状フィン２０の間に設けられた固定金具２１によって、ファン６とヒートシンク１９とが体に固定されている。この固定金具２１は、例えばアルミ部材で形成されており、放熱フィンの機能も兼ねている。
【００４９】
一方、コア部２を中心として放射状に配列された平板状フィン２０は、湾曲した形状とされている。その結果、平板状フィン２０の内周側端部よりも外周側端部が、ファン６の軸線を中心とする円の法線方向に対して、ブレード７の回転方向での前方側に位置するように配列されている。このように配列された平板状フィン２０同士によって、ヒートシンク１に間隙８が形成されている。また、コア部２は、ヒートシンク１９の中央部に形成される円柱状の中空部１２にプラグ部１３を嵌め込んで形成されている。
【００５０】
上述のヒートシンク１９では、電子素子１４で発生した熱がコア部２の底部に伝達される。コア部２に伝達された熱は、コア部２の底部から温度差のある上昇方向へ熱伝導する。そして、コア部２から各平板状フィン２０に熱が移動する。
【００５１】
一方、強制冷却するため、ファン６からヒートシンク１９に向けて送風が行われる。ファン６によって送られる冷却空気は、螺旋状に回転しながらヒートシンク１の平板状フィン２０の端部によって形成されている流入口９に向かって進む。各平板状フィン２０は、湾曲した形状とされており、その内周側端部よりも外周側端部が、ファン６の軸線を中心とする円の法線方向に対して、ブレード７の回転方向での前方側に位置するように配列されている。したがって、冷却空気の流動する方向に流入口９は傾斜している。
【００５２】
そのため、流入口９が、冷却空気を間隙８の内部に導くためのガイドの機能を奏し、間隙８に吹き込まれる冷却空気が円滑に流れてその流量が増加する。したがって、冷却空気と平板状フィン２０とによって、熱交換が効率良く行うことができる。その結果、ヒートシンク１９の冷却性能を向上することができる。
【００５３】
なお、上述の具体例では、平板状フィン３と支杆部４とが、押し出し加工によって一体に形成されたが、このヒートシンク１の加工方法およびその部材の構成は、上記に限定されない。したがって、例えば、ヒートシンク１が、曲げ加工およびダイカスト法によって形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明のヒートシンクの一具体例を示す斜視図である。
【図２】図１のヒートシンクの平面図である。
【図３】図１のヒートシンクの側面図である。
【図４】この発明のヒートシンクの他の具体例を示す縦断面図である。
【図５】この発明のプラグ部の一具体例を示す縦断面図である。
【図６】この発明のヒートシンクのさらに他の具体例を示す斜視図である。
【図７】図６のヒートシンクの平面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１５，１９…ヒートシンク、  ２…コア部、  ３，２０…平板状フィン、  ４…支杆部、  ５…台座部、  ６…ファン、  ７…ブレード、  ８…間隙、  １２…中空部、  １３…プラグ部、  １４…電子素子、  １６…ヒートパイプ。
【図１】
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【図２】
2005158812.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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