(57)【要約】【課題】  乱流式ヒートシンクの提供。【解決手段】  排熱管体とファンからなり、該排熱管体は良好な導熱物質例えば銅、アルミニウム或いは各種金属或いは非金属材料で形成され、排熱管体の両端に入風口と出風口が形成され、排熱管体の内壁に複数の乱流ブロックが設けられ、前記ファンは排熱管体の入風口或いは出風口に設けられ、排熱管体内に対して送風或いは排気し、排熱管体内壁及び内壁に設けられた複数の乱流ブロックに伝導された高温により形成される乱流熱気を排出し、冷却効率を高め、直接各種の小型化された精密電子或いは電気設備、或いは機械製品の部品のヒートポイントに使用できる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱管体とファンからなる乱流式ヒートシンクであり、該排熱管体は良好な導熱物質である銅、アルミニウム等の金属或いは非金属材料で形成され、前記ファンが排熱管体の一端の入風口或いは出風口に設けられている乱流式ヒートシンクにおいて、
排熱管体の両端に入風口と出風口が形成され、排熱管体の内壁に複数の乱流ブロックが設けられ、排熱管体が直接各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントに接合されうるよう形成されたことを特徴とする、乱流式ヒートシンク。
【請求項２】
請求項１記載の乱流式ヒートシンクにおいて、排熱管体の内壁に設けられる複数の乱流ブロックが、半円柱形、円柱形或いは幾何形状の乱流ブロックとされたことを特徴とする、乱流式ヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の乱流式ヒートシンク（Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ  Ｈｅａｔ  Ｓｉｎｋ）に係り、特に、乱流方法を利用し、高効率冷却が行なえ、周知のヒートシンク或いは冷却システムよりも簡単で製造コストが低く、各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントに直接使用できる乱流式ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型化は全ての精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品の製品の傾向であり、これらの工業製品は世界の主要な経済動力のソースとなっている。各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントの冷却温度制御技術は重要な問題である。
【０００３】
ノートブック型コンピュータを例に挙げると、ノートブック型コンピュータを起動する時、ＣＰＵの発生する高温によりＣＰＵが不安定な状態となり、フリーズしたり、更にはＣＰＵが焼損することさえある。高温を発生する主要な原因は、ＣＰＵの使用する電圧と、ＣＰＵの演算速度にある。通常、ＣＰＵの演算速度が高くなるほど、或いは使用する電圧が高くなるほど、ＣＰＵの発生する温度も高くなる。このためヒートシンク或いは冷却システムによりＣＰＵの温度を下げて運転を正常に保持する必要がある。
【０００４】
図１は現在市販されているノートブック型コンピュータの内部に配置されたＣＰＵの冷却システムを示し、それはヒートシンク１とファン（図示せず）からなり、ヒートシンク１は導熱板１１、１本以上の導熱管１２、及びフィン式冷却片１３を具えている。ヒートシンク１の導熱板１１、導熱管１２及びフィン式冷却片１３はいずれも良好な熱伝導金属、例えば銅或いはアルミニウムで製造されている。そのうち導熱板１１はＣＰＵに接合される。前記フィン式冷却片１３はＣＰＵ付近のノートブック型コンピュータ内部に設置され、フィン式冷却片１３の両端部分に入風口１３１と出風口１３２が設けられている。そのうち、ファンはフィン式冷却片１３の入風口１３１（或いは出風口１３２）に設けられている。導熱管１２の管内には適量の液体冷媒が充填され、導熱管１２の前部は導熱板１１に接合され、導熱管１２の後部はフィン式冷却片１３に接合されている。
【０００５】
ノートブック型コンピュータのＣＰＵの発生する高温が、ヒートシンク１の導熱板１１に伝導される時、導熱板１１に接合された導熱管１２の前部管内に充填された液体冷媒が吸熱して蒸発し、蒸気形態の高温冷媒を形成し、それがフィン式冷却片１３に接合された導熱管１２の後部管内に流入し、蒸気形態の高温冷媒が導熱管１２の後部管内で、フィン式冷却片１３により放熱されて冷却され、液体の低温冷媒に回復し、導熱板１１に接合された導熱管１２の前段管内に戻り、続いてＣＰＵから導熱板１１に伝わる高温を吸収し、さらに蒸気形態の高温冷媒を形成し、フィン式冷却片１３に接合された導熱管１２の後部管内へと流れ、フィン式冷却片１３による冷却により、液体の低温冷媒に戻り、導熱板１１に接合された導熱管１２の前部管内に戻り、このようなサイクルで再びＣＰＵの温度を下げて正常な運転を保持させる。
【０００６】
上述のこのようなノートブック型コンピュータのＣＰＵに使用される周知のヒートシンク１は、導熱板１１、１本以上の導熱管１２、フィン式冷却片１３を具え、導熱管１２の管内には適量の液体冷媒を充填する必要があり、また、部品が多く、構造が複雑で、ノートブック型コンピュータのＣＰＵの発生する高温に対して、ヒートシンク１内の伝導フローは比較的長く、このためこのような従来のヒートシンク１を収容するためには相当大きな空間が必要である。
【０００７】
現在、メーカーの生産するノートブック型コンピュータは、軽量化、薄型化、小型化、及び高速演算機能に向けて発展し、このことは、ノートブック型コンピュータ内部の上述の周知のヒートシンク１を収容できる空間がますます小さくなることを意味する。このため上述の周知のヒートシンク１は以下のような問題に直面している。
１．小型化されたノートブック型コンピュータ内のますます小さくなる空間に収容するために、周知のヒートシンク１の導熱管１２の数量を極力減らすか、或いは導熱管１２の管径を縮小しなければならないため、その冷却効率が下がる。
２．小型化されたノートブック型コンピュータ内部の利用可能な空間の大きさが、上述の周知のヒートシンク１のフィン式冷却片１３のサイズに影響と制限を与えるため、その冷却能力に影響と制限が生じる。
３．上述の周知のヒートシンク１のフィン式冷却片１３は冷却機能を具備するが、ファン２の発生する気流は、フィン式冷却片１３の平滑な表面に沿って流れて冷却するだけであるため、その熱伝導及び冷却効率を高めることができない。
４．上述の周知のヒートシンク１の部品を小型化すると、その冷却効率が下がり、並びにノートブック型コンピュータのＣＰＵの安定性に影響を与え、その性能を下げることになる。
【０００８】
各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントの冷却の温度制御技術は、各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイント周辺の狭い空間への挑戦であり、この挑戦には精密な熱対流検出方法が極めて重要であり、ニュートン定律の冷却方程式（Ｎｅｗｔｏｎ’ｓ  Ｌａｗ  ｏｆ  Ｃｏｏｌｉｎｇ  Ｅｑｕａｔｉｏｎ）により、全体の対流冷却効果が説明される。即ち、
Ｑｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ＝ｈ＊Ａ＊（Ｔｗ−Ｔａ）
Ｑｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ：  対流熱量
ｈ：  対流係数
Ａ：  対流空気接触壁表面積
Ｔｗ：  空気が対流し接触する壁面温度
Ｔａ：  空気の温度
上述のニュートン定律の冷却方程式に示されるように、乱流式の設計により、対流係数（ｈ）が非常に高くなり、このため空気と接触する体積が減少し、上述の各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品の空間に対する要求が減る。この方法を応用して、上述の各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントを冷却するための温度制御技術として、新たな冷却器或いは冷却システムが発展しうる。
【０００９】
本発明者は気体の乱流作用を研究し、乱流現象が熱伝導効率を高めることを証明した。熱伝導効率が高くなるほど、使用する熱伝導部品は小さくなり、上述の各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品の、縮小された空間における冷却に適したものとなる。周知の冷却器或いは冷却システムは体積が大き過ぎて組み合わせることができず、その熱伝導効率と冷却効率を高めることはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の主要な目的は、乱流方法を利用し、高効率冷却が行なえ、周知のヒートシンク或いは冷却システムよりも簡単で製造コストが低く、各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントに直接使用できる乱流式ヒートシンクを提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、排熱管体の内壁に複数の乱流ブロックを設けて、排熱管体内を通過する空気に、乱流現象を発生させることで、冷却効率を高められるようにした乱流式ヒートシンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、排熱管体とファンからなる乱流式ヒートシンクであり、該排熱管体は良好な導熱物質である銅、アルミニウム等の金属或いは非金属材料で形成され、前記ファンが排熱管体の一端の入風口或いは出風口に設けられている乱流式ヒートシンクにおいて、
排熱管体の両端に入風口と出風口が形成され、排熱管体の内壁に複数の乱流ブロックが設けられ、排熱管体が直接各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントに接合されうるよう形成されたことを特徴とする、乱流式ヒートシンクとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の乱流式ヒートシンクにおいて、排熱管体の内壁に設けられる複数の乱流ブロックが、半円柱形、円柱形或いは幾何形状の乱流ブロックとされたことを特徴とする、乱流式ヒートシンクとしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の乱流式ヒートシンクは、乱流原理を利用し、ヒートシンクの対流係数（ｈ）を大幅に高め、よって冷却効率を激増し、なおヒートシンクと空気の接触面を鋭減させるので、近代の各種ミニ精密電子設備、或いは精密医療儀器等の部品のヒートポイントの超薄型化に役立つのみならず、さらに、ヒートシンク製造コストをも激安化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は一種の乱流式ヒートシンクを提供し、それは、乱流方法を利用し、高効率冷却が行なえ、周知のヒートシンク或いは冷却システムよりも簡単で製造コストが低く、各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントに直接使用できる。本発明の提供する乱流式ヒートシンクは、排熱管体とファンからなり、該排熱管体は良好な導熱物質例えば銅、アルミニウム或いは各種金属或いは非金属材料で形成され、排熱管体の両端に入風口と出風口が形成され、排熱管体の内壁に複数の乱流ブロックが設けられ、該排熱管体は直接上述の各種の小型化された精密電子、或いは電気設備、或いは機械製品部品のヒートポイントに取り付けられる。前記ファンは排熱管体の入風口或いは出風口に設けられ、排熱管体内に対して送風或いは排気し、排熱管体内壁及び内壁に設けられた複数の乱流ブロックに伝導された高温により形成される乱流熱気を排出し、冷却効率を高める。本発明の乱流式ヒートシンクは、各種の小型化された精密電子或いは電気設備、或いは機械製品の部品のヒートポイント周辺の狭い空間に適合し、並びに製造コストを下げることができる。
【実施例１】
【００１５】
図２、３に示されるのは本発明の実施例１の乱流式ヒートシンク２であり、それは、排熱管体２１とファン２２からなり、該排熱管体２１は良好な導熱物質例えば銅、アルミニウムで製造され、排熱管体２１の両端に入風口２１１と出風口２１２が形成され、排熱管体２１の内壁２１３に平行に複数の冷却フィン２１４が設けられ、各冷却フィン２１４に複数の半円柱形の乱流ブロック２１４１が設けられている。該排熱管体２１は直接ノートブック型コンピュータのＣＰＵ（図示せず）に接合される。前記ファン２２は排熱管体２１の入風口２１１或いは出風口２１２に設けられ、排熱管体２１内に対して送風或いは排気を行ない、排熱管体２１内壁２１３及び内壁２１３に設けられた複数の冷却フィン２１４と複数の半円柱形の乱流ブロック２１４１に伝導された高温により形成される乱流熱気を排出し、冷却効率を高め、ＣＰＵの温度を下げる。
【実施例２】
【００１６】
図４、５に示されるのは本発明の実施例２の乱流式ヒートシンク４であり、それは、排熱管体４１とファン４２からなり、該排熱管体４１は良好な導熱物質例えば銅、アルミニウムで製造され、排熱管体４１の両端に入風口４１１と出風口４１２が形成され、排熱管体４１の内壁４１３に平行に複数の円柱形の乱流ブロック４１４が設けられ、排熱管体４１が直接ノートブック型コンピュータのＣＰＵに接合される。本実施例の乱流式ヒートシンク４は実施例１の乱流式ヒートシンク２の構造とほぼ同じであるが、そのうち排熱管体４１の内壁４１４に平行に複数の円柱形の乱流ブロック４１４が設けられている点が異なり、これに対して、実施例１の乱流式ヒートシンク２の排熱管体２１の内壁２１３には平行に複数の冷却フィン２１４が設けられ、各冷却フィン２１４に複数の半円形柱の乱流ブロック２１４１が設けられている。しかしこれらの実施例はいずれもＣＰＵより排熱管体４１（２１）の内壁４１３（２１３）及び内壁４１３（２１３）に設けられた複数の円柱形の乱流ブロック４１４（或いは複数の冷却フィン２１４と複数の半円柱形の乱流ブロック２１４１）に伝えられる高温で乱流熱気を形成し、それをノートブック型コンピュータ外に排出して冷却効率を高めている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ノートブック型コンピュータ内部に配置されたＣＰＵに使用される周知のヒートシンク１の表示図である。
【図２】本発明の実施例１の乱流式ヒートシンク２の表示図である。
【図３】本発明の実施例１の乱流式ヒートシンク２の排熱管体２１の立体透視図である。
【図４】本発明の実施例２の乱流式ヒートシンク４の表示図である。
【図５】本発明の実施例２の乱流式ヒートシンク４の排熱管体４１の立体透視図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ヒートシンク
１１  導熱板
１２  導熱管
１３  フィン式冷却片
１３１  入風口
１３２  出風口
２  乱流式ヒートシンク
２１  排熱管体
２２  ファン
２１１  入風口
２１２  出風口
２１３  排熱管体２１の内壁
２１４  冷却フィン
２１４１  半円柱形の乱流ブロック
４  乱流式ヒートシンク
４１  排熱管体
４２  ファン
４１１  入風口
４１２  出風口
４１３  排熱管体４１の内壁
４１４  円柱形の乱流ブロック
【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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