(57)【要約】  パソコン、ゲーム機器等の高さが制限される電子機器に使用する場合においても、筐体内全体の温度をより一層効果的に低下させることができ、高さを抑え、低騒音かつコンパクトで、放熱効率の高いヒートパイプ付ヒートシンクを提供する。  空気取り入れ口と空気吹き出し口とを備えた所定形状のカバーと、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、前記底部に熱的に接続し、少なくとも空気流入部を備える所定形状を備え、前記空間部に収納される複数のフィン部からなる放熱フィン部と、回転軸が、前記放熱フィン部の空気流入部近傍に配置され、前記空気取り入れ口から空気を取り入れ、前記放熱フィン部の隣り合うフィン部間に設けた間隙部に空気流を生じさせると共に、前記カバーの内壁に沿って前記吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材とを備えた遠心ファン付ヒートシンクである。
2007099662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気取り入れ口と空気吹き出し口とを備えた所定形状のカバーと、
冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、
前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、
前記底部に熱的に接続し、少なくとも空気流入部を備える所定形状を備え、前記空間部に収納される複数のフィン部からなる放熱フィン部と、
回転軸が、前記放熱フィン部の空気流入部近傍に配置され、前記空気取り入れ口から空気を取り入れ、前記放熱フィン部の隣り合うフィン部間に設けた間隙部に空気流を生じさせると共に、前記カバーの内壁に沿って前記吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、
前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材と、を備えた遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項２】
前記放熱フィン部は、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンによって形成される複数のフィン縁部を備えており、前記複数のフィン縁部は、少なくとも前記遠心ファンに相対する部分円周状の前記空気流入部と、前記空気流入部と連絡し、前記カバーの内壁に沿って延びる曲線部と、前記吹き出し口に相対する吹き出し部とを備えている、請求項１に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項３】
前記遠心ファンは、ファンの外周面の一部が前記放熱フィン部の前記部分円周状の空気流入部に相対し、他の部分が前記カバーの内壁に相対して配置され、前記カバーの内壁の所定の位置を起点として、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を前記吹き出し口に向かって生じさせる、請求項２に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項４】
前記カバーは、前記放熱フィン部の前記空気流入部と前記曲線部との境界部分に対応する位置に、前記カバーの内壁を形成する曲面の変換部を備えており、前記変換部によって、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を生じさせる、請求項３に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項５】
前記放熱フィン部は、前記カバーの内壁に直接接触する別のフィン縁部を更に備えており、前記別のフィン縁部の端部が前記起点を形成する、請求項３または４に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項６】
前記空気吹き出し口が前記放熱フィン部を通過する空気吹き出し口と、前記カバーの内壁に沿って流れる空気吹き出し口と共通である、請求項１から５の何れか１項に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項７】
前記伝熱部材は、遠心ファンを起点として放射状に配置されている、請求項１に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項８】
前記伝熱部材は、前記放熱フィン部の前記空気流入部から吹き込まれ前記放熱フィン部中を流れて前記曲線部から出た空気流が前記カバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されている、請求項７に記載の遠心ファン付ヒート
シンク。
【請求項９】
前記伝熱部材がヒートパイプからなっている、請求項８に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項１０】
前記空気吹き出し口が前記放熱フィン部を通過する空気の吹き出し口と、前記カバーの内壁に沿って流れる空気の吹き出し口と別個に設けられている、請求項１から５の何れか１項に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項１１】
前記受熱ブロックに少なくとも１つのヒートパイプが備えられている、請求項１から１０の何れか１項に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項１２】
前記空気吹き出し口が筐体の外部に向かって設けられる、請求項１から１１の何れか１項に記載の遠心ファン付ヒートシンク。
【請求項１３】
遠心ファンから旋回して送り出される空気流を側面から受けて、該空気流による冷却を行うための放熱フィン組立体であって、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材を複数個有し、前記複数個の扁平伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記扁平伝熱部材の分布には、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含むことを特徴とする放熱フィン組立体。
【請求項１４】
請求項１３に記載の放熱フィン組立体において、
前記扁平伝熱部材は、断面が長円形状であることを特徴とする放熱フィン組立体。
【請求項１５】
旋回空気流を側面から送出する遠心ファンと、前記遠心ファンの側面に配置され、該遠心ファンからの旋回空気流により冷却を行うための放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体に伝導する受熱ブロックと、これらを支持すると共に、通風空間を形成するケース部材とを有し、
前記ケース部材は、
前記放熱フィン組立体を挟んで前記通風空間を形成するための第１および第２の板材と、
前記第１および第２の板材に挟まれる空間の側面の一部を覆って、前記第１および第２の板材と共に通風空間を形成する側面部材と、を有し、
前記放熱フィン組立体は、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材を複数個有し、前記複数個の扁平伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記扁平伝熱部材の分布には、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含むこと
を特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項１６】
請求項１５に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記ケース部材のいずれかの側面には、開口部が設けられ、
前記放熱フィン組立体は、その周縁部の一部が前記開口部に面し、他の一部が前記遠心ファンの側面と対峙して配置されること、を特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項１７】
請求項１５に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定される前記受熱ブロックとを複数個対応して有し、
前記複数個の放熱フィン組立体は、前記遠心ファンの側面に配置されることを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項１８】
請求項１６に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定される前記受熱ブロックとを２個対応して有し、
前記第１板材の他に、第３板材を有し、
前記放熱フィン組立体と前記受熱ブロックの一組を第１板材により支持し、前記放熱フィン組立体と前記受熱ブロックの他の一組を第３板材により支持し、
前記複数個の放熱フィン組立体は、前記遠心ファンの側面に配置されることを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項１９】
請求項１８に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記第３板材は、当該板材の厚さ方向に変位可能に前記第１板材と連結されていることを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項２０】
請求項１９に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記ケース部材は、前記第３板材の厚さ方向の変位のストロークを規制する規制機構を有することを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項２１】
請求項１７に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記ケース部材は、開口部のない少なくとも１の側面と、合わせて複数の開口部が設けられた複数の側面とを有し、
前記複数個の放熱フィン組立体は、それぞれの周縁部の一部が前記複数の開口部対応する開口部に面し、それぞれの他の一部が前記遠心ファンの側面と対峙して配置されること、を特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項２２】
請求項１６、１７、１８、１９、２０および２１のいずれか一項に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記ケース部材は、開口部が設けられていない側面に沿って、当該側面と、その側面に隣接する前記放熱フィン組立体の側面とにより形成される、前記空気流の一部を前記開口部に導くバイパスを有することを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項２３】
請求項１６、１７、１８、１９、２０および２１のいずれか一項に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記ケース部材は、開口部が設けられていない一つの側面に沿って、当該側面と、その側面に隣接する前記放熱フィン組立体の側面とにより形成される、前記空気流の一部を前記開口部に導くバイパスを有し、かつ、
前記一つの側面に続く、他の側面は、前記遠心ファンからの旋回流の一部を前記バイパスに案内する案内壁と機能するものであることを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項２４】
請求項１５および１６のうちいずれか一項に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記受熱ブロックは、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱部と、該受熱部の熱を前記放熱フィン組立体に伝えるための熱伝達部とを有すること、を特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。
【請求項２５】
請求項１５、１６、１７、１８、１９、２０および２１のうちいずれか一項に記載の遠心ファン付きヒートシンクにおいて、
前記扁平伝熱部材は、断面が長円形状であることを特徴とする遠心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、複数の放熱フィン、および、遠心ファンを備えた遠心ファン付ヒートシンク、特に、換気量が増大した、コンパクトで放熱効率の高い遠心ファン付ヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能のヒートシンクが求められている。更に、パソコン、ゲーム機器等の電子機器では、高さが制限され、コンパクト、低騒音で、放熱効率の高いヒートシンクが求められている。従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材によるヒートシンクが利用されてきた。押し出し材によるヒートシンクは、受熱ブロックと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によって放熱フィンのピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。【０００３】
更に、受熱ブロックと放熱フィンの組み合わせだけでは発熱量の増大に対応することが難しくなり、ヒートパイプを組み合わせたヒートシンクが使用されるようになった。その中でも、受熱ブロックに一端が取り付けられた垂直に配置された複数のヒートパイプに、薄板状の多数の放熱フィンが挿通されたタイプのヒートシンクが広く使用されるようになってきた。このようにヒートパイプを使用することによって、放熱面積とフィン効率を向上し、高発熱量の放熱が可能になる。【０００４】
ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動（還流）する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。【０００５】
通常、受熱ブロックに接続され、垂直に配置された複数のヒートパイプに多数の放熱フィンが挿通されたタイプのヒートシンクを使用する強制冷却方式のヒートシンクの場合には、放熱フィンの側面部にファンを取り付けて、被冷却部品の熱をヒートパイプによって放熱フィンに移動し、冷却用ファンによって強制的に冷却する。
特許文献１:特開平１１−３５１７６９号公報
特許文献２:特開２００１−２１０７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した冷却用ファンを備えた従来のヒートシンクは、フィンの前面の面積が軸流ファンの面積に匹敵し、ファンの高さが高くなりがちである。このようなヒートシンクを、パソコン、ゲーム機器等の高さが制限される電子機器に使用する場合には、放熱フィンの高さを低くする代わりに横寸法を大きくした横長のヒートシンクになり、放熱フィンが広くなり、それを冷却するためには小径のファンを多数並べることになり、組み合わせるファンの数が多くなってしまう。それと共に騒音が高くなる、更には、電子機器の排気口が大きくなり、各種端末類の設置場所の確保と相俟って筐体も大型化してしまうという問題点がある。【０００７】
更に、性能の高度化に伴って筐体内には多数の発熱素子が配置されているので、より一層効率的に筐体内の温度を低下させる必要がある。【０００８】
更に、複数の薄板状フィンからなる放熱フィン部を固定する伝熱部材の従来の配置は、放熱フィン部に熱を移動する機能だけに着目され、遠心ファンから放熱フィン部に入った空気流が伝熱部材に当りその流れを乱して、放熱効率を阻害するという問題点があった。【０００９】
従って、この発明の目的は、パソコン、ゲーム機器等の高さが制限される電子機器に使用する場合においても、筐体内全体の温度をより一層効果的に低下させることができ、高さを抑え、低騒音かつコンパクトで、放熱効率の高い遠心ファン付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】
【００１０】
発明者は、上述した従来の問題点を解決するために研究を重ねた。その結果、複数枚を所定の間隔で積層配置した放熱フィンの形状を、遠心ファンに対応する概ね半円周形状にし、カバーと放熱フィンが熱的に接続される熱伝導性に優れた底部によって形成される空間部において、放熱フィンを通る空気の流れの他に、カバー内壁に沿って吹き出し口に向かって急速に流れる空気流を生じさせることによって、筐体内における空気の換気量が著しく増大して、筐体内の温度をより一層効果的に低下させることができることが判明した。【００１１】
即ち、遠心ファンの一方の側は、所定の間隔で積層された放熱フィンの半円周状の空気流入部が相対し、遠心ファンの他方の側にはカバーの内壁面が直接相対した状態で上述した空間部内に配置される。その結果、カバーの内壁面が直接相対した側で、遠心ファンによって所定形状のカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって空気流が生じる。更に、伝熱部材は、放熱フィン部の空気流入部から吹き込まれ放熱フィン部中を流れて曲線部から出た空気流がカバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されているので、放熱効率が高い。【００１２】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクは、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第１の態様は、空気取り入れ口と空気吹き出し口とを備えた所定形状のカバーと、
冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、
前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、
前記底部に熱的に接続し、少なくとも空気流入部を備える所定形状を備え、前記空間部に収納される複数のフィン部からなる放熱フィン部と、
回転軸が、前記放熱フィン部の空気流入部近傍に配置され、前記空気取り入れ口から空気を取り入れ、前記放熱フィン部の隣り合うフィン部間に設けた間隙部に空気流を生じさせると共に、前記カバーの内壁に沿って前記吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、
前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材とを備えた遠心ファン付ヒートシンクである。【００１３】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第２の態様は、前記放熱フィン部は、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンによって形成される複数のフィン縁部を備えており、前記複数のフィン縁部は、少なくとも前記遠心ファンに相対する部分円周状の前記空気流入部と、前記空気流入部と連絡し、前記カバーの内壁に沿って延びる曲線部と、前記吹き出し口に相対する吹き出し部とを備えている、遠心ファン付ヒートシンクである。【００１４】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第３の態様は、前記遠心ファンは、ファンの外周面の一部が前記放熱フィン部の前記部分円周状の空気流入部に相対し、他の部分が前記カバーの内壁に相対して配置され、前記カバーの内壁の所定の位置を起点として、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を前記吹き出し口に向かって生じさせる、遠心ファン付ヒートシンクである。【００１５】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第４の態様は、前記カバーは、前記放熱フィン部の前記空気流入部と前記曲線部との境界部分に対応する位置に、前記カバーの内壁を形成する曲面の変換部を備えており、前記変換部によって、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を生じさせる、遠心ファン付ヒートシンクである。【００１６】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第５の態様は、前記放熱フィン部は、前記カバーの内壁に直接接触する別のフィン縁部を更に備えており、前記別のフィン縁部の端部が前記起点を形成する、遠心ファン付ヒートシンクである。【００１７】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第６の態様は、前記空気吹き出し口が前記放熱フィン部を通過する空気吹き出し口と、前記カバーの内壁に沿って流れる空気吹き出し口と共通である、遠心ファン付ヒートシンクである。【００１８】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第７の態様は、前記伝熱部材は、遠心ファンを起点として放射状に配置されている、遠心ファン付ヒートシンクである。【００１９】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第８の態様は、前記伝熱部材は、前記放熱フィン部の前記空気流入部から吹き込まれ前記放熱フィン部中を流れて前記曲線部から出た空気流が前記カバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されている、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２０】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第９の態様は、前記伝熱部材がヒートパイプからなっている、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２１】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第１０の態様は、前記空気吹き出し口が前記放熱フィン部を通過する空気の吹き出し口と、前記カバーの内壁に沿って流れる空気の吹き出し口と別個に設けられている、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２２】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第１１の態様は、前記受熱ブロックに少なくとも１本のヒートパイプが備えられている、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２３】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第１２の態様は、前記空気吹き出し口が筐体の外部に向かって設けられる、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２４】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの他の態様は、前記吹き出し口が１箇所である、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２５】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの他の態様は、前記吹き出し口が複数箇所である、遠心ファン付ヒートシンクである。【００２６】
旋回空気流を側面から送出する遠心ファンと、前記遠心ファンの側面に配置され、該遠心ファンからの旋回空気流により冷却をおこなうための放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体に伝導する受熱ブロックと、これらを支持すると共に、通風空間を形成するケース部材とを有し、
前記ケース部材は、
前記放熱フィン組立体を挟んで前記通風空間を形成するための第１および第２の板材と、
前記第１および第２の板材に挟まれる空間の側面の一部を覆って、前記第１および第２の板材と共に通風空間を形成する側面部材と、を有し、
前記放熱フィン組立体は、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材を複数個有し、前記複数個の扁平伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記扁平伝熱部材の分布には、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含むこと
を特徴とする遠心ファン付きヒートシンクである。【００２７】
また、他の態様として、遠心ファンから旋回して送り出される空気流を側面から受けて、該空気流により冷却をおこなうための放熱フィン組立体であって、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である伝熱部材を複数個含み、前記複数個の断面扁平形状の伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記断面扁平形状の伝熱部材の分布は、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置されるものを、複数個含むことを特徴とする放熱フィン組立体が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクによると、遠心ファンの一方側が、所定の間隔で積層配置した複数の薄板フィンの半円周状の空気流入部に相対して配置され、遠心ファンの他方の側にはカバーの内壁面が直接相対した状態で空間部内に配置されるので、積層配置された複数の薄板フィンを通って、吹き出し口に向かって空気が流れると共に、カバーの内壁面が直接相対した側で、遠心ファンによってカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって空気流が生じる。上述した空気流が加速された流れであると更に効果が高い。【００２９】
従って、一方で、発熱素子から受熱ブロックに伝わった熱は、所定の間隔で積層配置された複数の薄板フィンに移動し、遠心ファンの空気によって吹き出し口に向かって流れる空気によって筐体外に放熱される。更に、カバーの内壁面が直接相対した側で、遠心ファンによってカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって加速された空気流が生じるので、筐体内の空気が遠心ファンによって取り込まれ、カバー内壁に沿って生じた空気流によって、吹き出し口から筐体外に放出される。このように筐体外へ、好ましくは加速流によって直接排出するので、換気量が増え、発熱体の発熱による筐体内全体の空気温度上昇を抑えることができる。【００３０】
更に、伝熱部材は、放熱フィン部の空気流入部から吹き込まれ放熱フィン部中を流れて曲線部から出た空気流がカバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されているので、放熱効率が高い。【００３１】
また、積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群が、断面が扁平形状である伝熱部材を複数個含み、複数個の断面扁平形状の伝熱部材は、放熱フィンの複数箇所に分布して配置される。このため、放熱フィンに熱が均等に伝わりやすい。しかも、断面扁平形状の伝熱部材の分布は、断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される者を複数個含む。これにより、分布する伝熱部材が遠心ファンからの旋回空気流の流れにぶつかる面積が小さくなる。このため、全体として、旋回空気流が円滑に放熱フィン間を流れるため、冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの１つの態様を表側から見た状態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図２は、図１に示すこの発明の遠心ファン付ヒートシンクの１つの態様を裏側から見た状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクを分解して説明する図である。図３（ａ）はカバーを示す。図３（ｂ）は所定の間隔で積層された薄板フィンを備えた熱伝導性に優れた底部を示す。図３（ｃ）は遠心ファンを示す。
【図４】図４は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの空気の流れを説明する図である。
【図５】図５は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの空気の流れを説明する図である。
【図６】図６は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの空気の流れを説明する図である。
【図７】図７は、この発明の遠心ファン付きヒートシンクの他の態様を示す、一部切り欠いた状態を示す斜視図である。
【図８】図８は、この発明の遠心ファン付きヒートシンクの他の態様を示す斜視図である。
【図９】図８の横断面図である。
【図１０】図１０は、第１板材と第３板材との連結部を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、それぞれ放熱フィン組立体を搭載して、第１板材および第３板材を連結させた状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、放熱フィン組立体を搭載した第１板材を第３板材と連結させる前の状態を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、放熱フィン組立体を搭載した第３板材および第１板材を連結させる前の状態を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、それぞれ放熱フィン組立体を搭載して、第１板材および第３板材を連結させた状態を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、それぞれ放熱フィン組立体を搭載して、第１板材および第３板材を連結させ手、さらに、第２板材を載せた状態を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、放熱フィン組立体に扁平伝熱部材を挿通させた状態の一部を示す断面図である。
【図１７】図１７は、この発明の第２の実施形態に係る遠心ファン付きヒートシンクを、基板組立体に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、この発明の第２の実施形態に係る遠心ファン付きヒートシンクを、基板組立体に固定する前の状態を示す斜視図である。
【図１９】図１９は、基板組立体においてＩＣチップと受熱ブロックとが圧接される構造を模式的に示す断面図である。
【図２０】図２０は、この発明の第２の実施形態に係る遠心ファン付きヒートシンクにおいて、伝熱部材の分布状態を示す説明図である。
【図２１】図２１は、放熱フィン組立体間の高さの差を吸収する機構を示す説明図である。符号の説明１：この発明の遠心ファン付ヒートシンク、２：カバー、３：底部、３−１：ドーナツ状部分、３−２：フィン配置部分、４：遠心ファン、４−１：インペラー、４−２：周縁部、５：放熱フィン部、６：受熱ブロック、７：ヒートパイプ、１０：空気取り入れ口、１１：空気吹き出し口、１２：放熱フィン部の半円周状の空気流入部、１３：曲線部、１４：吹き出し部、１５：別のフィン縁部、１６：変換部、１８、１９、２０、２２：空気流、２１：境界部分、２３：伝熱部材、１００…遠心ファン、２００…放熱フィン組立体、２１０…放熱フィン、２２０…扁平伝熱部材、３００…放熱フィン組立体、３２０…扁平伝熱部材、４００、５００受熱ブロック、６００…ケース部材、６１０…第１板材、６２０…第２板材、６６０…第３板材、６９０…連結機構、１００：遠心ファン、２００：放熱フィン組立体、２１０：放熱フィン、２２０：扁平伝熱部材、３００：放熱フィン組立体、３２０：扁平伝熱部材、４００、５００受熱ブロック、６００…ケース部材、６１０：第１板材、６２０：第２板材、６６０：第３板材、６９０：連結機構。発明を実施するための最良の形態
【００３３】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクを、図面を参照しながら説明する。まず、図１から図６を参照して、第一の実施形態について説明する。次いで、図７から図２１を参照して、第二の実施形態について説明する。【００３４】
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの１つの態様は、空気取り入れ口と吹き出し口を備えた所定の形状のカバーと、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、前記底部に熱的に接続し、少なくとも円周状の空気流入部を備える所定形状を備え所定の間隔で積層配置されて、上述した空間部に収納される複数の薄板状フィンからなる放熱フィン部と、その回転軸が薄板状フィンと概ね垂直になるように、放熱フィン部の空気流入部に相対して空間部内に配置され、放熱フィン部の上および／または下方向から空気を取り入れ、放熱フィン部の側方に向かって一部の空気を排出すると共に、カバーの内壁に沿って吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材とを備えた遠心ファン付ヒートシンクである。【００３５】
図１は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの１つの態様を表側から見た状態を示す斜視図である。図２は、図１に示すこの発明の遠心ファン付ヒートシンクの１つの態様を裏側から見た状態を示す斜視図である。【００３６】
図１に示すように、遠心ファン付ヒートシンク１は、遠心ファンへの空気取り入れ口と、ヒートシンク内を通る空気の吹き出し口を備えた所定の形状のカバー２と、受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、カバー２と係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部３とを備えている。空気取り入れ口には遠心ファン４が取り付けられている。空気の吹き出し口の一部に、空間部内に配置された所定の間隔で積層された薄板フィン５が見える。更に、カバー２の表面には、複数の薄板状フィンを挿通して、発熱体の熱を底部から複数の薄板状フィンに移動する伝熱部材２３の一部が露出している。【００３７】
図２に示すように、熱伝導性を有する底部３の裏側には、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロック６が熱的に接続されている。発熱体とヒートシンクが離れた場所にある場合には、例えば、ヒートパイプ７によって発熱体の熱が受熱ブロック６に移動される。遠心ファンへの空気取り入れ口は、図２に示すように、ヒートシンクの裏面からも取り入れるように設けられてもよい。ヒートパイプは丸型のヒートパイプを示しているが、板状であってもよい。ヒートパイプの数は２本に限定されることはない。【００３８】
図１および図２に示すように、ヒートシンク内を通る空気の吹き出し口には、所定の間隔で積層された複数の薄板フィンが位置しない空間が設けられている。後に詳述するように、遠心ファンによって所定形状のカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって加速された空気流が、この空間を通って、例えば、筐体外に直接排出される。【００３９】
図３は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクを分解して説明する図である。図３（ａ）はカバーを示す。図３（ｂ）は所定の間隔で積層された薄板フィンを備えた熱伝導性を有する底部を示す。図３（ｃ）は遠心ファンを示す。【００４０】
図３（ａ）に示すように、カバー２は例えば樹脂等で作製され、空気吹き出し口１１以外は、壁面によって覆われている。空気取り入れ口１０の上方にカバーの壁面を形成する曲面が変わる変換部１６を備えている。カバー２の表面には、遠心ファンによる放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置された伝熱部材２３の頭部が収められる孔が形成されている。【００４１】
図３（ｂ）に示すように、熱伝導性を有する底部３は概ねカバーと対応した形状を有している。即ち、所定の間隔で積層された複数の薄板フィンの半円周状空気流入部に相対して配置される遠心ファンが収容されるドーナツ状部分３−１と、所定の間隔で積層された薄板フィンが熱的に接続されて配置される部分３−２を備えている。熱伝導性を有する底部３は、カバー２の壁面を形成する曲面が変わる変換部１６に対応して、変換部１７を備えている。所定の間隔で積層された薄板状フィンを挿通して底部から薄板状フィンに熱を移動する伝熱部材２３が、遠心ファンを起点として放射状に配置されている。更に、伝熱部材２３は、放熱フィン部の空気流入部から吹き込まれ放熱フィン部中を流れて曲線部１３から出た空気流がカバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されていることが望ましい。更に、伝熱部材がヒートパイプからなっていてもよい。その場合も、上述した空気流を阻害しないように配置する。【００４２】
図３（ｃ）に示すように、遠心ファンは、複数のファン（インペラー）４−１とカバーの空気取り入れ口に取り付けられる周縁部４−２を備えている。例えば、カバーの外側からファン４−１が空間内に挿入され、上述したドーナツ状部分に配置されて、周縁部４−２に設けられた突起部がカバーの空気取り入れ口の周辺部に固定される。【００４３】
更に、図３（ｂ）に示すように、放熱フィン部５は、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンによって形成される複数のフィン縁部を備えている。即ち、複数のフィン縁部は、少なくとも遠心ファンに相対する円周状の空気流入部（例えば半円周状）１２と、空気流入部と連絡し、カバーの内壁に沿って延びる曲線部１３と、吹き出し口に相対する吹き出し部１４とを備えている。更に、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンは、カバーの内壁面と接する別のフィン縁部１５を備えている。【００４４】
なお、放熱フィン部は、所定の間隔で積層配置された複数の薄板状フィンの他に、例えば、複数のピンフィンを遠心ファンの軸方向に平行に配置して、上述した複数のフィン縁部を形成するように配置してもよい。更に、空気流入部から吹き出し部に向かって空気が流れるように、湾曲された板状フィンを櫛歯形状に配置してもよい。いずれにしても、放熱フィン部は、空気流入部から空気吹き出し口に向かって遠心ファンによって空気が流れる形状のものであればよい。【００４５】
上述した図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すカバー、底部および遠心ファンが組み立てられて、図１および図２に示すようにこの発明の遠心ファン付ヒートシンクが形成される。【００４６】
図４から図６は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの空気の流れを説明する図である。【００４７】
図４に示すように、この発明の遠心ファン付ヒートシンクにおいては、放熱フィン部を遠心ファンの一方の側のみに配置している。これは、遠心ファンを囲むように遠心ファンの周囲に放熱フィン部を配置すると、通風抵抗が大きく風量が低下する。その結果、筐体
内の換気量が低下することで筐体内雰囲気温度が上昇し、全てのデバイス温度が上昇する
という問題を解決するものである。【００４８】
即ち、この発明の遠心ファン付ヒートシンクにおいては、放熱フィン部内を通過させて、放熱フィンとの間で熱交換によって冷却する気流と、一方で空間部内の放熱フィンを取り除いた部分を利用して、カバーの内壁面に沿って生じさせた加速流とによって、換気を促進している。即ち、この発明の遠心ファン付ヒートシンクは、カバーの空気取り入れ口から遠心ファンによって取り入れた空気の一部を、カバーの内壁面に沿って速い流れに変えて、直接空気吹き出し口から筐体外に排出してしまうという思想を備えている。【００４９】
このように、カバーの空気取り入れ口から遠心ファンによって取り入れた空気の一部を、カバーの内壁面に沿って速い流れに変えて、直接空気吹き出し口から筐体外に排出することによって、筐体内の周辺に位置する発熱体を冷却することができる。【００５０】
図４は、直接放出ルート、即ち、カバーの空気取り入れ口から遠心ファンによって取り入れた空気の一部を、カバーの内壁面に沿って速い流れに変えて、直接空気吹き出し口から筐体外に排出する空気の流れを説明する図である。【００５１】
図４に示すように、遠心ファンの放熱フィン部に相対しない側は、上述したようにカバーの内壁面に相対している。放熱フィン部の別のフィン縁部１５は、カバーの内壁面と直接接している。従って、遠心ファンによって生じた空気流の一部は、矢印１８に示すように、カバーの半円周面形状の内壁面に沿って流れ、カバーの壁面を形成する曲面が変わる変換部１６において、矢印１９に示すように更に加速されてカバー内壁面に沿って大きな流れとなって空気吹き出し口に向かう。このように加速され大きな流れとなった空気流は、筐体の外側に直接排出される。【００５２】
図４に示すカバーの壁面を形成する曲面が変わる変換部１６の形状は、放熱フィン部の半円周状の空気流入部と連絡しカバーの内壁に沿って伸びる曲線部の境界部分２１の形状と共に、遠心ファンによって生じた空気流がカバーの内壁に沿って加速され大きな流れになるように流体力学的に設計されたものが望ましい。【００５３】
図５は、遠心ファンに相対する放熱フィン部内を通過する空気流を説明する図である。空気取り入れ口から取り入れられ、遠心ファンによって相対する放熱フィン部の半円周状の空気流入部に向かう空気流は、矢印２２に示すように、放射状に放熱フィンの間を通り、緩やかに空気吹き出し口に向かって方向を変換しつつ流れる。この流れは、例えば、ヒートパイプ７によって発熱体の熱が受熱ブロック６に移動され、放熱フィン部に伝わった熱をその中を通過する空気流によって空気吹き出し口に向かって移動し、筐体外に排出する流れである。伝熱部材２３は、上述した放熱フィン部中を通過する空気流を阻害しないように一部は曲線部に向かって移動し、一部は直接空気吹き出し口に向かって移動する。【００５４】
図６は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクにおける空気流を説明する図である。図６に示すように、図４を参照して説明した、カバーの内壁に沿って加速して大きな流れとなり空気吹き出し口から筐体外に直接排出される空気流と、図５を参照して説明した、発熱体の熱が受熱ブロック６に移動され、放熱フィン部に伝わった熱をその中を通過する空気流によって空気吹き出し口に向かって移動し、筐体外に排出する流れの２つの流れが生じている。これによって、受熱ブロックに熱的に接続された発熱体の熱と、周辺に位置する発熱体の熱を効果的に筐体外に排出することができる。上述したカバーの内壁に沿って加速して大きな流れとなり空気吹き出し口から筐体外に直接排出される空気流と、発熱体の熱が受熱ブロック６に移動され、伝熱部材によって放熱フィン部に伝わった熱をその中を通過する空気流の２つの流れの間に乱流が生じないように伝熱部材が配置される。【００５５】
なお、受熱ブロック２はアルミニウム、銅等の熱伝導性に優れた金属材料から作製されており、その形状は、円柱、四角柱、多角柱等、発熱素子の形状に応じて適切に選ぶことができる。なお、高さの異なる複数の発熱素子に接続する場合には、発熱素子に対応して、受熱面に凹凸を形成してもよい。【００５６】
上述したように、受熱ブロックとヒートパイプとの接続を容易にするために、対応する溝部を設け、ヒートパイプとの間の接触面積を広げて熱伝導性を高めてもよい。ヒートパイプとして、それに限定されることはないが、丸型ヒートパイプを用いることが好ましい。伝熱部材の各々は、例えば、横断面形状が遠心ファンから曲線部１３および空気吹き出し部１４に向かって末広がりであり、更に、全体として末広がりであることが望ましい。【００５７】
次に、本発明の他の実施形態について、図７−２１を参照して説明する。この実施形態は、複数、具体的には、２個のＩＣチップが搭載されたＩＣブロックを冷却するための受熱ブロック４００、５００（図７参照）と、これに対応する放熱フィン組立体２００および３００（図１２および図１３参照）とがそれぞれ用いられ、それらを１台の遠心ファン１００で冷却する遠心ファン付きヒートシンクの例である。【００５８】
本実施形態では、図１８および図１９に示すように、例えば、アルミニウムのような金属坂で構成されるメインフレーム７１０と、同様に構成されるサブフレーム７５０との間に、ＩＣチップ７２０と、電子素子等を搭載すると共に、図示していない配線が設けられた基板７３０を挟んで構成される基板組立体７００に、本実施形態に係るファン付きヒートシンク１が固定される。固定は、板ばね７６０に設けられた貫通孔７６１および７６２に、固定ボルト７７１および７７２を挿通して、サブフレーム７５０、の開口７５１、基板７３０およびメインフレーム７１０の貫通孔７３１，７３２および７１１，７１２をそれぞれ挿通して、受熱ブロック４００（５００に対も同様）の、対応するネジ孔４１１および４１２にねじ込む。これにより、メインフレーム７１０に設けられた開口７１３を介して、ＩＣチップ７２０が受熱ブロック４００に圧接されることになる。【００５９】
また、基板組立体７００に受熱ブロック４００が固定されることとなる。なお、板ばね７６０の下方には力を分散するための部材７４０が配置される。力を分散するための部材７４０は、板ばねの圧力を受けて、この力を板の四方に分散して、ＩＣチップに均等に力がかかるように作用する。このようにすることにより、ＩＣチップと受熱ブロックとの密着性を良くすることが可能となる。ここで、図１８は、固定される前の分解状態を示す。一方、図１７は、ファン付きヒートシンク１が、基板組立体に固定された状態を示す。なお、基板組立体には、ＩＣチップの他、例えば、図１７に示すように、ハードディスク装置９００等が搭載されるため、それらの冷却についても対処できるように考えられている。遠心ファン付きヒートシンク１から送出される空気流は、開口６３１および６３２と、開口６４１から、それぞれ排出される。例えば、図１８に示すように、開口６４１に、側面の一部が見える放熱フィン組立体３００からの空気流が排出される。【００６０】
この遠心ファン付きヒートシンク１は、旋回空気流を側面から送出する遠心ファン１００と、遠心ファン１００の側面に配置され、遠心ファン１００からの旋回空気流により冷却をおこなうための放熱フィン組立体２００および３００と、前記放熱フィン組立体２００に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体２００に伝導する受熱ブロック４００と、同様に、前記放熱フィン組立体３００に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体３００に伝導する受熱ブロック５００と、これらを支持すると共に、通風空間を形成するケース部材６００（図７参照）と、を有する。【００６１】
遠心ファン１００は、軸方向に空気を吸い込み、側方から旋回する空気流として送り出す。具体的には、回転駆動部を有するコア部１１０（図７、図８、図９、図１７参照）と、複数枚の羽根１２０と、それらの羽根１２０を固定するリング１３０と、コア１１０を支持部材６２０に取り付けるための取付部材１４０、取付爪１４５およびコア部支持片１５０とを有する。遠心ファン１００は、支持部材６２０に設けられた貫通孔６１１に嵌め込まれて、取付部材１４０および取付爪１４５により固定される。取付爪１４５では、例えば、図１５に示すファン固定用ネジ孔６２１を用いて、図示しないボルトにより固定される。【００６２】
前記ケース部材６００は、複数の部材を組み立てた結果、空間を内部に有するケースとして機能する。複数の部材として、次の部材を有する。第１に、空気を流入させるための開口６１１を有する第１板材６１０、および、第３板材６６０と、空気を流入させるための開口６２２を有する第２板材６２０とを有する。また、第１板材６１０および第３板材６６０、並びに、第２板材６２０に挟まれる空間の側面の一部を覆う側面部材６５０を有する。この側面部材６５０は、組み立てられた後、第１板材６１０および第３板材６６０と、第２板材６２０と共に通風空間を形成する。第１板材６１０および第３板材６６０と、第２板材６２０は、例えば、金属板で構成される。金属を用いる理由は、熱伝導率が大きいことと、機械的強度が大きいからである。【００６３】
本実施形態のヒートシンクでは、第１板材６１０と、第３板材６６０とにより、ケース部材６００の一方側が覆われ。他方側が、第２板材６２０に覆われる。第２板材６２０に、遠心ファン１００が装着されている。第１板材６１０は、図８、図１２および図１４に示すように、遠心ファン１００の回転羽根１２０の旋回半径より外側に位置する、外側に凸の弧状の境界辺６１９まで延長して設けられている。一方、第３板材６６０は、境界辺６１９において、第１板材の側面と接するよう、境界辺６１９の平面形状と一致する形状に加工される。言い換えると、第１板材６１０の境界に第３板材を当接させると、あたかも一枚の板のようになる形状とする。【００６４】
また、図１４に示すように、第１板材６１０上において、放熱フィン組立体２００と、放熱フィン組立体３００とによって囲まれる空間６０１は、遠心ファンにより旋回空気流が起こされる領域ということもできる。【００６５】
第１板材６１０と第３板材６６０とは、例えば、図７、図８、図１０および図１２に示すように、連結機構６９０により連結される。すなわち、第１板材と第３板材とは、当該板材の厚さ方向に変位可能に連結される。この連結機構６９０は、この実施形態では、第１板材６１０に一体的に設けられる爪６９１と、この爪６９１と係合する貫通孔６９６が設けられた第３板材６６０の部分と、貫通孔３１１が設けられた放熱フィン３１０の部分とにより構成される。爪６９１は、アーム６９３と、このアーム６９３の先端から、遠心ファン１００の回転軸方向に延びる係合片６９２とにより構成される。この係合片６９２の長さと、アーム６９３の高さ位置は、第１板材６１０と第３板材６６０とに生じる高さ方向の変位を吸収するために必要な長さとしてある。【００６６】
ここで、貫通孔６９６は、図８および図１２に示すように、第３板材６６０の第１板材６１０境界縁６１９と突き当たる端縁部分の近傍に形成されている。貫通孔６９６の長さ寸法と幅寸法とは、第３板材の、遠心ファンの回転軸と直交する面内への許容移動量に応じて決められる。【００６７】
この連結機構６９０は、回転軸方向には変位可能である。一方、連結機構６９０は、第１板材６１０と第３板材６６０とが回転軸と直交する面内で、離れないように規制すると共に、第３板材３３０が第１板材３１０に乗り上げないように規制している。【００６８】
なお、本実施形態の場合、例えば、図８に示すように、連結機構６９０が、２箇所に、傾きを持って配置されている。より具体的にいえば、それぞれが、あたかも、遠心ファンの回転中心Ｏからの半径に沿う向きに配置されている。このため、第３板材６６０の第１板材６１０に対する同一面内での相対変位が小さく抑えられることとなる。【００６９】
第１板材６１０には、放熱フィン組立体２００と、受熱ブロック４００とが固定される。また、側面部材６５０がこの第１板材６１０に連結される。また、第１板材６１０は、側面を形成す側面部６１５を一体的に設けている。例えば、側面部６１５は、放熱フィン組立体２００の一側面２１２と対峙して、その間に、バイパス６０２を形成している。このバイパス６０２は、放熱フィン組立体２００が存在しないため、抵抗が少なくなり、空気流が高速で流れることができる。このバイパス６０２の入り口側には、旋回空気流を、旋回の接線方向に案内する案内部６０３が設けられている。この案内部６０３は、外側を側面部材６５０で覆われているため、開口が存在しない。そこで、旋回空気流が、側面部材６５０の内壁に沿って進行し、バイパス６０２に流入することとなる。【００７０】
側面部材６５０は、本実施形態の場合、複数の部材により構成される。例えば、一つの側面を覆う側面部材６５１と、コーナー部を覆う側面部材６５２、６５３とが用いられる。各側面部材６５１から６５３は、側面を覆うのみならず、遠心ファンの回転軸方向に対する第１板材６１０と第３板材６６０との変位を規制する機能をも有する。すなわち、側面部材６５１から６５３には、それぞれ爪６５６、６５８が設けられ、それぞれ第１板材６１０および第２部材６２０に接して、それらと当該側面部材とを固定する。側面部材６５０は、本実施形態では、プラスチック成形により形成されている。複雑な形状を容易に成形することができるためである。【００７１】
ケース部材６００には、第３板材６６０の厚さ方向の変位のストロークを規制する規制機構を有する。具体的には、図１１、図１２に示すように、側面部材６５１には、遠心ファンの回転軸方向への変位を規制するための回転軸方向規制片６５９が設けられている。この回転軸方向規制片６５９は、回転軸方向に並んで対向する一対の規制片６５９ａと６５９ｂとにより構成される。規制片６９５ｂは、溝型に形成されている。この溝に、第２板材が挟まれて固定される。これらの規制片６５９ａと６５９ｂとの間に、第３板材６６０と放熱フィン組立体３００とが挟まれる。これらは、図２１において矢印により示すように、回転軸方向（板圧の厚さ方向）に変位が可能となっている。ただし、規制片６５９ａと６５９ｂの間で変位が一定のストロークの範囲内に規制される。この変位ストロークは、後述するＩＣチップの実装時の高さ方向の基準位置に対する偏差を想定して定められる。本実施形態では、例えば、当該第３板材の板厚より短くなる範囲としている。【００７２】
図１３に示すように、第３板材６６０の端部に、係止部６６９が設けられている。係止部６６９のうち、側面部材６５１と接する係止部６６９は、前述した変位ストロークの範囲限界において規制片６５９ａに係止される。また、他の係止部６６９は、他の側面部材６５３に、同様に設けられている、規制片６５９ａに相当する規制片（図示せず）により変位が前述した変位ストロークの範囲限界において係止される。この結果、放熱フィン組立体３００が固定される第３板材６６０は、規制機構によって、回転軸方向の変位が一定ストロークの範囲内で規制されることとなる。ただし、この規制片６５９による規制、すなわち、遊びは、二つのＩＣチップにそれぞれ対応して密着する受熱ブロック４００と５００が、それぞれのＩＣチップ面の基準位置に対する偏差を生じた場合に、受熱ブロック５００を相対的に変位させて、偏差を吸収して、適正な圧着状態を維持するためのものである。【００７３】
以上に述べた連結機構６９０により、第１板材６１０と第３板材６６０とが、ＩＣチップの高さ方向ないし遠心ファンの回転軸方向に、遊びを持って連結できる。このため、基板への固定などの作業性が向上する。また、このような構成によって、複数個のＩＣチップを、１台の遠心ファンを備えたヒートシンクにより、冷却することが可能となる。【００７４】
前記放熱フィン組立体２００は、間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィン２１１と、積層配置される放熱フィン２１１を挿通して、それらの放熱フィン２１１に熱を伝達する伝熱部材２２０群と、を有する。伝熱部材２２０群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材２２０を複数個有する。複数個の扁平伝熱部材２２０は、放熱フィン２１１の複数箇所に分布して配置される。本実施形態では、放熱フィン組立体３００も使用する。以下、扁平伝熱部材２２０について説明するが、これは、扁平伝熱部材３２０についても構成は共通するので、説明を繰り返さない。【００７５】
扁平伝熱部材２２０は、例えば、アルミニウムなどの金属により形成される。その断面形状は、扁平形状となるように形成される。扁平断面形状は、他の方向より長さが長くなる長手方向が存在する。扁平形状とする理由は、扁平形状の長手方向を、空気流の流れに沿うように配置することで、空気抵抗を小さくすることができるためである。その扁平断面形状としては、長円形状、楕円形状、長方形状が挙げられる。【００７６】
ここで重要な点は、扁平形状の長手方向が空気流に沿うようにすることである。空気流との交差が大きくなると、抵抗が増えてしまう。それでは、どのように配置すべきかが問題である。その一つの回答が、既に、図１、図３においてしめしたように、放射状の配置とすることである。これによると、ある程度空気流の抵抗を少なくすることが期待できる。【００７７】
第２の実施形態では、これをさらに推し進めて、次のように分布させることとしている。すなわち、扁平伝熱部材２２０の分布に、断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含むようにする。【００７８】
図２０に、本実施形態で用いられた伝熱部材の具体的な分布について模式的に示す。遠心ファンにより形成される旋回空気流の中心が、遠心ファンの回転中心ｏにあるものとして、この回転中心から、任意の扁平伝熱部材の中心を通る半径方向の線分ｒを引く。また、当該扁平伝熱部材の長手方向の線分ｋを引いておく。この長手方向の線分ｒと、半径方向の線分ｋとの交点において、それらのなす角度θを調べると、旋回流の回転方向と同じ向き（図２０において矢印で示す）で、すべて鋭角をなすことが分かる。【００７９】
本実施形態の場合、放熱フィン組立体２００および３００の両者において、すべての伝熱部材が上で述べた関係を満たしている。もちろん、すべてが満たさなくても、本発明の効果を奏することはできる。従って、一部の扁平伝熱部材については、設計の都合で、条件を満たさないものが含まれていても、それが少ない数であれば、無視できる。【００８０】
ところで、本実施形態の場合、扁平断熱部材２２０は、図１６に示すように、第１板材６１０に設けられた貫通孔６１０ａと、各放熱フィン２１１に設けられた貫通孔２１１ａに、扁平伝熱部材２２０を順次圧入させることで、複数枚の放熱フィン２１１を間隔を空けて積層する構造としている。貫通孔に圧入するため、それぞれの貫通孔、例えば、６１０ａにおいて、貫通孔６１０ａの内周部が引き込まれて環状帯を形成している。これにより、扁平伝熱部材２２０が放熱フィン２１１に対して強固に固定されることになる。また、放熱フィン２１１と扁平伝熱部材２２０の接触面積が増えるので、熱伝達効率が向上する利点がある。【００８１】
なお、本実施形態では、扁平伝熱部材の他に、位置決めなどのためのピン２５０が用いられている。これらのピンによっても、熱伝導効果が期待できるため、伝熱部材として機能する。従って、本実施形態では、断面が円形の伝熱部材が実質的に混在することになる。【００８２】
受熱ブロック４００は、図７に示すように、受熱部４１０と、受熱部が受けた熱を放熱フィンに伝達する熱伝達部４５０とにより構成される。受熱部４１０は、例えば、銅などの熱伝導率の良い金属により形成される。その形状は、円柱、四角柱、多角柱等、発熱素子の形状に応じて適切に選ぶことができる。また、熱伝達部４５０は、例えば、ヒートパイプが用いられる。もちろん、これに限定されない。受熱ブロック４００の場合には、受熱部４１０が第１板材６１０に固定されている。また、熱伝達部４５０のヒートパイプが、各扁平伝熱部材２２０の基端部に接するように配置されている。これにより、効率的に熱を放熱フィンに伝えることができる。【００８３】
受熱ブロック５００は、受熱部５１０と、熱伝達部５５０とにより構成される。この受熱ブロック５００は、受熱部５１０と、熱伝達部５５０が、第１板材６１０と接触しないように浮かせて配置されている。熱伝達部５５０は、第３板材６６０に固定されている。従って、受熱ブロック５００は、第３板材の変位に合わせて変位可能である。なお、熱伝達部５５０は、扁平伝熱部材３２０の基端に接触するように配置される。このようにすることで、熱伝達性能を向上することができる。【００８４】
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、２個のチップについて、１台の遠心ファン付きヒートシンクで冷却することが可能となる。そのため、容積を取る冷却部分の小型化が容易となる。【００８５】
第２の実施形態では、放熱フィン組立体を２個用いているが、もちろん１個による構成とすることも可能である。その場合には、第３板材６６０がおかれる部分を側面部材によって覆うことで、対応することができる。もちろん、第１板材の面積を大きくして、放熱フィン組立体２００も大きくして、その部分に配置することも可能である。【００８６】
また、本実施形態は、バイパスを設けているため、抵抗の少ない空気流を高速で送ることができるため、遠心ファンの効率を上げることができる。その結果、他の領域にある機器の冷却に貢献することができる。例えば、図１７に示すハードディスク装置に対する空気量を増やすことが可能となる。
産業上利用することができる分野
本発明は、コンピュータ、制御装置、ゲーム機などの電子機器に搭載されるＩＣチップをはじめとして、冷却を必要とする対象を冷却するための冷却装置として利用することができる。放熱フィンと、遠心ファンとを使って、冷却が行い得る対象についての冷却に適用することができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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