(57)【要約】【課題】    放熱能力に優れ、製造性の良好なファン付きヒートシンクを提供する。【解決手段】  複数の薄板状フィン３が所定の間隔を空けて配列され、前記薄板状フィン３同士によって形成される間隙５に空気を吹き込む軸流型ファン６が、前記間隙５に対向して配置されたファン付きヒートシンク１において、前記軸流型ファン６の中心軸線上にコア部２が設けられ、前記コア部２に対して放射方向に前記薄板状フィン３が設けられるとともに、前記薄板状フィン３の軸流型ファン６側の上端部１１が、前記上端部１１とは反対側の下端部１２よりも前記ファン６の回転方向での後方側に位置するように、前記軸流型ファンの中心軸線に対して傾斜している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄板状フィンが所定の間隔を空けて配列され、前記薄板状フィン同士によって形成される間隙に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、
前記軸流型ファン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薄板状フィンが設けられるとともに、前記薄板状フィンの軸流型ファン側の端部が、前記ファン側の端部とは反対側の端部よりも前記ファンの回転方向での後方側に位置するように、前記軸流型ファンの中心軸線に対して傾斜していることを特徴とするファン付きヒートシンク。
【請求項２】
前記放射方向に設けられる前記薄板状フィンの上端円をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面と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】
前記コア部の一端部に、電子部品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１ないし３のいずれかに記載のファン付きヒートシンク。
【請求項５】
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３または４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、フィンに対して送風するためのファンを一体に設け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】
最近では、電子機器の急速な発達に伴い、電子部品の高速化、大容量化がますます進行している。このため、前記電子部品の発熱量が多くなってきており、それに伴って温度上昇による誤動作または破損などを回避するために、より効果的に放熱・冷却することが求められるようになってきている。
【０００３】
そこで従来では、前記電子部品を冷却するために、ヒートシンクが配置された冷却装置が前記電子機器に設けられている。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。
【０００４】
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、放熱フィンの先端側、すなわち放熱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薄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。
【０００５】
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、薄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薄板状フィンの間隙に吹き込まれる。そして、薄板状フィンによって昇温された薄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、薄板状フィンの間の間隙で冷却空気が入れ替わるので、薄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】
【０００６】
ところで、ヒートシンクの放熱効率を高くするには、可及的に多数のフィンを設けて放熱面積を増加することになる。その結果、上述した構造のファン付きヒートシンクでは、前記フィンの間隔が狭くなる。したがって、放熱面積を増加するため、前記フィンを増加して前記フィンの間隔を狭くしすぎてしまうと、強制空冷するべく送風しても、いわゆる絞り作用を受けて空気流がヒートシンクの内部に入り難くなってしまう。その結果、フィン同士の間を流れる空気量が制約され、放熱効果が損なわれるおそれがあるので、前記フィンを増加して放熱面積を増加することには限界があった。
【０００７】
一方、ヒートシンクの放熱効率を高くするために、薄板状フィンの向きを軸流型ファンから供給される空気流の向きに合わせることが考えられる。しかしながら、このような構成では、その製造性が著しく悪くなり、その結果、製造コストが高くなる不都合があった。
【０００８】
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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の薄板状フィンが所定の間隔を空けて配列され、前記薄板状フィン同士によって形成される間隙に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、前記軸流型ファン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薄板状フィンが設けられるとともに、前記薄板状フィンの軸流型ファン側の端部が、前記ファン側の端部とは反対側の端部よりも前記ファンの回転方向での後方側に位置するように、前記軸流型ファンの中心軸線に対して傾斜し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１の発明では、コア部を中心に前記薄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薄板状フィンに熱拡散が行われる。そのため、各薄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。また、薄板状フィンの軸流型ファン側の端部が、反対側の部分よりも軸流型ファンの回転方向での後方側に位置するように、軸流型ファンの中心軸線を含む平面に対して傾斜されている。そのため、軸流型ファンから送風される冷却空気が、軸流型ファン側の端部によってガイドされて、前記薄板状フィン同士によって形成される間隙に積極的に流入される。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記放射方向に設けられる前記薄板状フィンの上端円をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面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。
【００１２】
したがって、請求項２の発明では、請求項１の作用に加えて、前記薄板状フィンの上端円をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面とされている。そのため、前記軸流型ファンから前記薄板状フィンに対して送風される際、前記間隙にさらに冷却空気が入り易くなる。
【００１３】
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。
【００１４】
したがって、請求項３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。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記コア部の一端部に、電子部品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。
【００１６】
したがって、請求項４の発明では、前記コア部に電子部品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。
【００１７】
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記載のファン付きヒートシンクである。
【００１８】
したがって、請求項５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、熱が効率よく各薄板状フィンに伝達される。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、前記軸流型ファンから前記薄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。また、薄板状フィンの軸流型ファン側の所定長さの部分が、前記軸流型ファンの中心軸線に対して傾斜されているので、冷却空気が複数のフィンによって形成される間隙に入り易くなる。そのため、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、各薄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。
【００２０】
また、請求項２の発明によれば、薄板状フィンの上端円をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面とされている。そのため、前記ファンから前記フィンに対して送風される際、間隙にさらに冷却空気を入り易くすることができる。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。
【００２１】
また、請求項３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低減することができる。
【００２２】
また、請求項４の発明によれば、前記コア部に電子部品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を減少することができる。その結果、ファン付きヒートシンクの製造コストをを低減することができる。
【００２３】
また、請求項５の発明によれば、前記薄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】
【００２４】
以下、本発明を実施した最良の形態について説明する。ヒートシンク１は、コア部２と複数の薄板状フィン３と台座部４とから構成されている。ヒートシンク１は、薄板状フィン３同士によって形成されている間隙５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）の中心軸線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。
【００２５】
図２に示すように、コア部２は、ヒートシンク１の中央部に形成される円筒状の中空部８にプラグ部９を嵌め込んで形成されている。プラグ部９は熱伝導性の良い金属で円柱状に形成されている。このプラグ部９の軸線方向での下端には台座部４が形成されており、電子部品１０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。
【００２６】
前記プラグ部９の周囲には、複数の薄板状フィン３が配置されている。言い換えると、前記コア部２を中心にして、薄板状フィン３が放射状に配置されている。このコア部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。この各薄板状フィン３の間隙５が冷却空気の流路とされている。
【００２７】
薄板状フィン３は、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属製の板材を湾曲して形成されている。また、薄板状フィン３のうち、コア部２側の端部、すなわち内側の端部には、固定代３Ａが形成されている。また、薄板状フィン３の下端部には、固定代３Ｂが形成されている。コア部２では、前記薄板状フィン３の固定代３Ａと、プラグ部９の周囲とがハンダによって接合されている。さらに、薄板状フィン３の固定代３Ｂと、台座部４とがハンダによって接合されている。なお、このコア部２と薄板状フィン３との接合方法は、適宜の方法を使用することができる。
【００２８】
軸流型ファン６の軸線方向であって、薄板状フィン３の上端部１１は、中央のコア部２に向かって傾斜している。そのため、上端部１１をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面とされている。また、薄板状フィン３の上端部１１は、ブレード７の中心軸線と平行な軸線に対して、所定角度屈曲している。そのため、フィン３の上端部１１は、軸流型ファン６からの空気流の回転方向に傾斜して配列されている。その結果、上端部１１の前記軸線方向で反対側に位置する下端部１２よりも、軸流型ファン６の回転方向での、前記軸流型ファン６側の端部よりも後方側に位置している。
【００２９】
間隙５は、フィン部３における上端と下端と外周端とに開口されている。このフィン部３の上端、言い換えると、軸流型ファン６の吐き出し口に対向して配置される薄板状フィン３の上端部１１は、間隙５の流入口１３とされている。また、薄板状フィン３の下部が、前記間隙５の流出口１４とされている。また、ヒートシンク１の周囲に配置される薄板状フィン３の端部が、前記間隙５の流出口とされている。
【００３０】
上記のファン付きヒートシンク１の作用を説明する。まず、電子部品１０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から各薄板状フィン３に熱が移動する。ファン付きヒートシンク１では、コア部２を中心に放射状に配列されている複数の薄板状フィン３の端部と前記コア部２とが熱伝達可能に接続されているので、前記コア部２から効率よく薄板状フィン３に熱拡散が行われる。そのため、各薄板状フィン３からの放熱が促進されてファン付きヒートシンク１の冷却効率が向上する。また、前記薄板状フィン３の軸流型ファン６側の所定長さの部分が、前記軸線に対して傾斜されている。したがって、軸流型ファン６から送風される冷却空気が、軸流型ファン側の上端部１１によってガイドされて、薄板状フィン３同士によって形成される間隙に積極的に流入される。
【００３１】
一方、強制冷却するため、軸流型ファン６からファン付きヒートシンク１に向けて送風が行われる。軸流型ファン６によって送られる冷却空気は、螺旋状に回転しながらファン付きヒートシンク１の薄板状フィン３の端部によって形成されている流入口１３に向かって進む。薄板状フィン３の上端部１１は、軸流型ファン６の中心軸線に対して傾斜して配置されている。したがって、流入口１３も軸流型ファン６の中心軸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１３は傾斜している。そのため、流入口１３が、冷却空気を間隙５の内部に導くためのガイドの機能を奏し、間隙５に吹き込まれる冷却空気の流量が増加する。
【００３２】
間隙５の内部に進入した冷却空気は、間隙５の壁部である薄板状フィン３に沿って移動する。薄板状フィン３には、コア部２から電子部品などの発熱体に生じる熱が伝達されている。そのため、薄板状フィン３は昇温されている。この昇温された薄板状フィン３に沿って前記冷却空気が流通することにより、冷却空気と薄板状フィン３とで熱交換が行われる。
【００３３】
その後、冷却空気は、薄板状フィン３に沿って間隙５内部に進み、薄板状フィン３の外周端および流出口１４から排出される。流出口１４は間隙５の下端に配置された開口のため、冷却空気の一部は間隙５を直線的に進んで排出される。その結果、間隙５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、残りの冷却空気は、コア部２の表面に衝突して、薄板状フィン３に沿って間隙５内部に進み、流出口１４から排出される。
【００３４】
また、コア部２を中心に薄板状フィン３が放射状に配置されて、薄板状フィン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、コア部２に伝達された熱は、放射状に配置された薄板状フィン３に拡散される。薄板状フィン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、電子部品１０の熱が、コア部２によって効率よく薄板状フィン３に伝達されて放熱される。
【００３５】
また、コア部２のうち軸流型ファン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、薄板状フィン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、前記電子部品１０の熱が、熱伝導部材であるコア部２によって効率よく薄板状フィン３に伝達され、放熱される。
【００３６】
また、コア部２を中心に薄板状フィン３が放射状に配置されて、薄板状フィン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、軸流型ファン６から間隙５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、放射状に配置された薄板状フィン３に拡散される。薄板状フィン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薄板状フィン３に伝達されて放熱される。
【００３７】
また、薄板状フィン３の上端部１１をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面とされている。そのため、前記間隙５にさらに冷却空気が入り易くなる。
【００３８】
上述のヒートシンク１によると、コア部２を中心に放射状に配列されている薄板状の複数の薄板状フィン３の端部と前記コア部２とが熱伝達可能に接続されているので、前記コア部２から効率よく前記薄板状フィン３に熱拡散が行われる。そのため、各薄板状フィン３からの放熱が促進されてファン付きヒートシンク１の冷却効率が向上する。また、前記薄板状フィン３の前記軸流型ファン６側の所定長さの部分が、前記軸線に対して傾斜されているので、前記冷却空気が複数のフィン３によって形成される間隙に入り易くなる。そのため、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、各薄板状フィン３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、ファン付きヒートシンク１の冷却性能を向上することができる。
【００３９】
また、コア部２と薄板状フィン３とを簡単に熱伝達可能に接続することができる。その結果、ファン付きヒートシンク１の製造性を向上できる。
【００４０】
また、コア部２によって、従来設けられていたベース部が省略される。そのため、熱抵抗を低減することができる。また、部品点数を減らすことができるので、製造コストを低減することができる。
【００４１】
また、台座部４と薄板状フィン３とを簡単に熱伝達可能に接続することができる。その結果、ファン付きヒートシンク１の冷却性能を向上することができると同時にファン付きヒートシンク１の製造性を向上できる。
【００４２】
また、薄板状フィン３に固定代３Ａおよび固定代３Ｂが形成されていることにより、簡単にプラグ部９とフィン３とが接合される。そのため、ファン付きヒートシンク１の製造性をさらに向上することができる。
【００４３】
また、コア部２が、熱伝達効率の良い材料で形成されていることにより、電子部品１０の熱を効率良く薄板状フィン３に伝達することができる。その結果、ヒートシンク１の放熱効率を向上することができる。
【００４４】
また、薄板状フィン３の外周端の他に流出口１４からも空気流を排出することができる。そのため、間隙５を通過する空気の流量を増加することができるので、熱交換を効率良く行うことができる。その結果、ヒートシンク１の冷却性能を向上することができる。
【００４５】
また、フィン３の上端部１１をつないで形成される包絡面が、中心部分に向けて窪む面とされている。そのため、軸流型ファン６からフィン３に対して送風される際、間隙５にさらに冷却空気を入り易くすることができる。その結果、ファン付きヒートシンク１の放熱効率を向上することができる。
【００４６】
なお、上述の具体例では、薄板状フィン３がアルミニウムで形成されたが、この薄板状フィンの材料は、上述のアルミニウムに限定されない。例えば、薄板状フィン３が銅で形成されていてもよい。
【００４７】
また、上述の具体例では、プラグ部９が銅部材で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６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８に嵌め込まれており、そのヒートパイプ１６の底面に、電子部品１０が熱授受可能に取り付けられるようになっている。
【００４８】
図７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４が形成され、さらに台座部４に電子部品１０が熱授受可能に取り付けられている。
【００４９】
ヒートシンク１５では、電子部品１０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、各薄板状フィン３の端部と接続されているので、ヒートパイプ１６から各薄板状フィン３に熱が伝達される。そして、各薄板状フィン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、電子部品１０の熱によって再度蒸発する。
【００５０】
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、薄板状フィン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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【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のヒートシンクを示す正面図である。
【図３】図１のヒートシンクの縦断面図である。
【図４】図１のフィンを示す斜視図である。
【図５】図１のフィンによる空気の流れを示す簡略図である。
【図６】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７】この発明のプラグ部の一具体例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…ファン付きヒートシンク、  ２…コア部、  ３…薄板状フィン、  ４…台座部、  ５…間隙、  ６…軸流型ファン、  ７…ブレード、  ８…中空部、  ９…プラグ部、  １０…電子部品、  １１…上端部、  １２…下端部、  １６…ヒートパイプ。
【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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【図７】
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