(57)【要約】【課題】高い冷却特性を備えるヒートシンクファンユニット【解決手段】風洞部１２の上端部には軸方向上方に向けて延伸する支柱部１３が周方向において等間隔に４箇所設けられている。各支柱部１３の上端部には内方に向けて延伸するリブ１４が形成されており、各リブ１４は径方向内方においてベース部１１と連結され、ベース部１１を支持している。風洞部１２の吸気口１２ａ及び排気口１２ｂには、径方向外方に向けて拡径するテーパ面が形成されている。羽根端縁部２２１は、風洞部１２のテーパ面が形成されないストレート部１２ｃと吸気口１２ａ側テーパ面との境界部よりも上方で、風洞部１２の吸気口１２ａ側端部との間に位置するように構成される。インペラ外径部の直径をＤとし、インペラ２２とストレート部１２ｃとの径方向の間隙をＣとした場合、Ｃ／Ｄ×１００の値が、２％以上５％以下となるようにＣ、Ｄの値が調整される。【選択図】  図１
2007292002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却物からの熱を放出するためのヒートシンクファンユニットであって、
複数の放熱用フィンを有するヒートシンクと、
前記ヒートシンクに対して冷却風を供給する冷却ファンと、を備え、
該冷却ファンは、
回転することによって前記ヒートシンクに向けて冷却風を発生するインペラと、
該インペラを回転駆動させるモータ部と、
該モータ部を固定するベース部と、
前記インペラを径方向外方から外囲する環状の風洞部を備えたハウジングと、
前記ベース部と前記ハウジングとを連結固定するリブと、を備えており、
前記風洞部の内周面と前記インペラの最外周との間隙が、前記インペラ最外周直径の２％以上５％以下であることを特徴とするヒートシンクファンユニット。
【請求項２】
前記冷却ファンは、前記インペラが回転することによって前記ベース部側から吸気し前記ヒートシンクファンに向けて冷却風を供給し、
前記ベース部が、前記風洞部とは軸方向において異なる位置に形成されることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンクファンユニット。
【請求項３】
前記風洞部は、吸気口及び排気口を備えており、前記風洞部の内周面には少なくとも該吸気口又は該排気口のいずれかに向けて拡径するテーパ面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンクファンユニット。
【請求項４】
前記風洞部には、前記吸気口側に向けて拡径するテーパ面が形成されると共に、
該テーパ面から軸方向において前記ベース部側に向けて立設する支柱部が形成されており、該支柱部の先端部が前記リブと連結され、前記ベース部と前記ハウジングとが連結固定されていることを特徴とする請求項３に記載のヒートシンクファンユニット。
【請求項５】
前記インペラは、
略有底円筒状のカップ部と、
前記カップ部の外周側面に径方向外方に向けて突設される複数枚の動翼と、
を備えており、
前記動翼の径方向外側面の軸方向ベース部側の端縁が、軸方向において前記吸気口よりも前記ヒートシンク側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のヒートシンクファンユニット。
【請求項６】
前記風洞部の内周面は、少なくとも吸気側に配置される前記テーパ面と、これに連続するストレート面と、を含んで構成されており、
前記動翼の径方向外側面の軸方向ベース部側の端縁が、軸方向において前記テーパ面と前記ストレート面との境界部よりも前記ベース部側に位置することを特徴とする請求項５に記載のヒートシンクファンユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＰＵを含む電子部品等の被冷却物を冷却するヒートシンクファンユニットにおける冷却ファンのハウジングとインペラとの関係に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、受け取ったデータに対して演算などの処理を加えて出力結果を得るコンピュータの中枢部分であり、高性能な電子機器に搭載される。近年はＭＰＵの高クロック化が著しく、高クロック化に合わせてＭＰＵ自体の発熱も増大傾向の一途を辿っており、発熱によりＭＰＵが誤動作する可能性があり、ＭＰＵの冷却問題は極めて重要になってきている。そのため、それら高性能な電子機器に搭載されているＭＰＵ等の発熱する電子部品には、金属製で表面積がなるべく広くなるような複数の放熱用フィンで構成されたヒートシンクと、そのヒートシンクに冷却風を供給する冷却ファンとを組み合わせたヒートシンクファンが装着されている。その際、ヒートシンク本体がＭＰＵに接触するように装着され、ヒートシンクは、冷却ファンによって供給される冷却風によって強制的に冷却される。
【０００３】
ヒートシンクファンの冷却性能は、冷却ファンの冷却風供給特性とヒートシンクの伝熱効率によって決定される。例えば、ヒートシンクの伝熱効率は、ヒートシンクを銅で形成し、放熱面積を拡大することによって向上することが可能である。冷却ファンの冷却風供給特性に関しては、インペラ（羽根車）の回転数を向上させることによって冷却風の送風量を増加させ冷却性能を向上することが可能である。しかし、送風量を増加させた場合には、例えばインペラで発生する風切音や、ケーシングを通過する際の送風騒音といった音が発生し、騒音特性が低下する虞がある。送風量を増加させつつ、騒音特性を低下させない冷却ファンとして様々な技術が開示されている。
【０００４】
例えば、特許文献１の段落０００６に、ベンチュリケースの風洞部内周面に小空隙を介して駆動用モータにより回転自在に保持された羽根車が設けられる軸流ファン装置がヒートシンクの上部に載置されていることが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５１７７１（段落［０００６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のようにベンチュリケースの風洞部内周面と羽根車とが小間隙を介している場合には、モータを支持するベース部とベンチュリケースとを連結接続するリブと羽根車との間に干渉音（騒音）が発生する虞がある。軸流ファン装置のケーシングの多くは、金型を使用した樹脂射出成型によって形成されている。風洞部内周面にベンチュリを設けた場合、ベンチュリテーパ面とリブとの間に発生するデッドスペースが形成される。樹脂射出成型の金型をアンダーカットなしで上下方向にスライドさせて離型する際に、このデッドスペースに駄肉を形成する必要がある（駄肉の形成に関しては実施例で詳述する）。つまり、この駄肉と羽根車との距離つまり間隙が小さい場合には、羽根車で発生した空気流が遠心力によって駄肉部に当たり、騒音が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものである。すなわち本発明の請求項１に記載のヒートシンクファンユニットは、被冷却物からの熱を放出するためのヒートシンクファンユニットであって、複数の放熱用フィンを有するヒートシンクと、前記ヒートシンクに対して冷却風を供給する冷却ファンと、を備え、該冷却ファンは、回転することによって前記ヒートシンクに向けて冷却風を発生するインペラと、該インペラを回転駆動させるモータ部と、該モータ部を固定するベース部と、前記インペラを径方向外方から外囲する環状の風洞部を備えたハウジングと、前記ベース部と前記ハウジングとを連結固定するリブと、を備えており、前記風洞部の内周面と前記インペラの最外周との間隙が、前記インペラ最外周直径の２％以上５％以下であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載のヒートシンクファンユニットは、請求項１に記載のヒートシンクファンユニットであって、前記冷却ファンは、前記インペラが回転することによって前記ベース部側から吸気し前記ヒートシンクファンに向けて冷却風を供給し、前記ベース部が、前記風洞部とは軸方向において異なる位置に形成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に記載のヒートシンクファンユニットは、請求項１又は２に記載のヒートシンクファンユニットであって、前記風洞部は、吸気口及び排気口を備えており、前記風洞部の内周面には少なくとも該吸気口又は該排気口のいずれかに向けて拡径するテーパ面が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載のヒートシンクファンユニットは、請求項３に記載のヒートシンクファンユニットであって、前記風洞部には、前記吸気口側に向けて拡径するテーパ面が形成されると共に、該テーパ面から軸方向において前記ベース部側に向けて立設する支柱部が形成されており、該支柱部の先端部が前記リブと連結され、前記ベース部と前記ハウジングとが連結固定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に記載のヒートシンクファンユニットは、請求項４に記載のヒートシンクファンユニットであって、前記インペラは、略有底円筒状のカップ部と、前記カップ部の外周側面に径方向外方に向けて突設される複数枚の動翼と、を備えており、前記動翼の径方向外側面の軸方向ベース部側の端縁が、軸方向において前記吸気口よりも前記ヒートシンク側に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に記載のヒートシンクファンユニットは、請求項５に記載のヒートシンクファンユニットであって、前記風洞部の内周面は、少なくとも吸気側に配置される前記テーパ面と、これに連続するストレート面と、を含んで構成されており、
前記動翼の径方向外側面の軸方向ベース部側の端縁が、軸方向において前記テーパ面と前記ストレート面との境界部よりも前記ベース部側に位置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１によれば、風洞部内周面とインペラの最外周との間隙が、インペラ最外周直径の２％以上５％以下であるため、風洞部内周面付近で発生するインペラと風洞部との干渉音を小さくできる。このため、インペラの回転数を増加させることができ、大風量の冷却風をヒートシンクに供給することができる。風洞部内周面とインペラの最外周との間隙を５％以上にした場合には、インペラの直径が風洞部内周面直径に対して随分小さくなるため、インペラの羽根面積が小さくなり、回転に伴う空気流の発生風量が低減する。このため、高回転にも関わらず効率良く冷却風を発生することが困難である。
【００１４】
本発明の請求項６によれば、動翼の径方向外側面の軸方向ベース部側の端縁が、軸方向において風洞部の上端部と、テーパ面とストレート面との境界部と、の間に構成されるため、効率よく空気流を吸気することができるだけでなく、動翼の回転に伴う支柱部との干渉音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施形態のヒートシンクファンユニットについて、図１乃至図８を参照して説明する。尚、本発明の実施形態の説明では便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取り付け状態における方向を限定するものではない。
【００１６】
（１）冷却ファンの構造について
図１は、本発明にかかる実施形態の冷却ファン及びヒートシンクを示した断面図である。図２は、本発明にかかる実施形態の冷却ファンの上面図である。
【００１７】
冷却ファンＡは、図１に示されているように有蓋円筒状のベース部１１の下方に所定の回転軸を中心として回転するインペラ２が回転自在に取り付けられている。インペラ２は有底円筒状のカップ部２１の外周側面に、回転することで軸方向上方から下方に向けて流れる空気流が発生する複数枚の羽根２２が等配されている。一般的には、インペラ２が回転することによって発生する空気流は、羽根２２表面付近において空気に遠心力が働くため、径方向外方に向けて広がるように排出される。しかし、冷却ファンＡによって発生する空気流が、できるだけヒートシンクＢの中央部に供給されることがヒートシンクＢの冷却特性を向上させる上で理想的である。このため、冷却ファンＡから発生する空気流は径方向外方に向けて広がらずに、できるだけ軸方向と平行に流れるようにしたい。そのため、羽根２２は回転周方向に向けて湾曲している。これにより、羽根２２付近の空気に遠心力が働いたとしても、回転周方向に向けて湾曲した羽根２２表面によって径方向内方への分力が働き、空気流は径方向外方に向けて広がり難くなっている。
【００１８】
インペラ２の径方向外方にはインペラ２を外囲する風洞部１２が形成されている。風洞部１２の上端部には軸方向上方に向けて延伸する支柱部１３が周方向において等間隔に４箇所設けられている。各支柱部１３の上端部には内方に向けて延伸するリブ１４が形成されており、各リブ１４は径方向内方においてベース部１１と連結され、ベース部１１を支持している。本実施形態における冷却ファンＡは、リブ１４配置側から空気を吸気する。各支柱部１３の高さを変えることで、風洞部１２とインペラ２の軸方向の位置を変化させることが可能である。
【００１９】
風洞部１２の吸気口１２ａ及び排気口１２ｂには、径方向外方に向けて拡径するテーパ面が形成されている。テーパ面を形成することによって、吸気口１２ａ側においては、吸排気量を増加させて冷却ファンＡの風量を増加させるだけでなく、騒音値を低減することができる。
【００２０】
冷却ファンＡのハウジング１は、ベース部１１、支柱部１３、リブ１４を含め樹脂射出成型によって一体形成される。一般的に樹脂射出成型は、固定側入れ子に対して可動側入れ子をスライドさせ固定側入れ子に可動側入れ子を当接させた状態で樹脂を充填し、可動側入れ子を離型して樹脂成型品を取り出す製法である。ハウジング１は軸方向に固定側入れ子と可動側入れ子がスライドするように成型される。ハウジング１を軸方向から見た場合、吸気口１２ａ側テーパ部とリブ１３とが軸方向において対向する部位は、軸方向に可動側入れ子をスライドさせるだけでは離型することができない。こういった部位を形成するには、可動側入れ子にスライドコアを備えることによって、軸方向において可動側入れ子をスライドさせるだけで離型することができる。しかし、スライドコアを設けると金型構造が複雑になるため、安価な冷却ファンＡのハウジング１を形成するためには用いられない。一般的には、軸方向に可動側入れ子をスライドさせるだけで離型することができるように、リブ１４と吸気口１２ａ側テーパ部とが軸方向に対向する部位には、駄肉１３ａが形成される。駄肉１３ａは、軸方向においてリブよりも下側且つ吸気口１２ａ側テーパ部上側で、径方向において支柱部１３の隣接した内側の部位である。本来であれば、駄肉部１３ａは形成されない方が冷却ファンの風量特性及び騒音特性が良いため、駄肉部１３ａによる損失をできるだけ低減する必要がある。
【００２１】
図３及び４は、本発明にかかる実施形態の冷却ファンの羽根と風洞部との位置関係を示す図である。図５及び６は、従来の実施形態の冷却ファンの羽根と風洞部との位置関係を示す図である。羽根２２の径方向外側面の軸方向ベース部側の羽根端縁部２２１は、図３及び図４、図６に示されているように、風洞部１２のテーパ面が形成されないストレート部１２ｃと吸気口１２ａ側テーパ面との境界部よりも上方（境界部も含む）で、風洞部１２の吸気口１２ａ側端部との間に位置するように構成される。羽根端縁部２２１が、ストレート部１２ｃと吸気口１２ａ側テーパ面との境界部よりも上方側に突出した場合には、羽根２２の回転に伴う吸気量が増加する傾向にある。逆に図５に示されているように、突出しない場合には、羽根の２２の回転に伴う吸気量が低減する傾向にある。また、羽根端縁部２２１が、図６に示されているように、吸気口１２ａ側端部より上方に突出した場合には、支柱部１３との干渉音が増加する傾向にある。しかし、図３乃至図５に示されているように、羽根端縁部２２１が吸気口１２ａ側端部より下方に位置した場合には、支柱部１３との干渉音は低減するが、駄肉部１３ａとの干渉音が増加する。支柱部１３と駄肉部１３ａとの径方向の肉厚を比較すると、駄肉部１３ａの方が薄い。このため、羽根端縁部２２１が支柱部１３及び駄肉部１３ａと干渉したい場合の干渉音を比較すると、駄肉部１３ａにおける干渉音の方が小さい。これらの条件を考慮すると吸気口１２ａと羽根端縁部２２１とは、図３及び図４に示されている位置関係が最も好ましい。
【００２２】
本発明においては、図２に示されているように、インペラ２外径部と、風洞部１２のストレート部１２ｃと、の間隙が大きくなるように形成されている。具体的には、インペラ外径部の直径をＤとし、インペラ２２とストレート部１２ｃとの径方向の間隙をＣとした場合、Ｃ／Ｄ×１００の値が、２％以上５％以下となるようにＣ、Ｄの値が調整される。インペラ２外径部と、ストレート部１２ｃとの間隙寸法を大きくすると、駄肉部１３ａと羽根端縁部２２１との間隙が大きくなるため、干渉音が低減する。このため、騒音値の規格に対してマージンが発生し、より高い回転速度でインペラを回転させることができ、風量特性が向上する。しかし、インペラ２外径部と、ストレート部１２ｃと、の間隙寸法が大きくなりすぎると、インペラ２外径部の直径つまり羽根２２の面積が小さくなり、インペラ２の回転に伴う、風量の増加率が悪化する。また、間隙寸法が大きくなりすぎると、間隙から空気流が逆流する可能性があるため、風量特性が向上し難い。間隙寸法の最適値に関しては後述する。
【００２３】
風洞部１２の外周側面には、径方向外方に向けて突出するフランジ部１５が４箇所形成されており、各フランジ部１５の径方向外方には軸方向下方に向けて垂下する支持脚１６が形成されている。各支持脚１６の先端部には軸方向にネジ５を挿通することが可能なネジ孔（図略）が形成されている。冷却ファンＡは支持脚１６を介してヒートシンクＢに固定されるため、フランジ部１５、支持脚１６は十分な強度が必要となる。そこでフランジ部１５の軸方向下側には補強リブ（図略）が形成されており、支持脚１６に負荷が掛かった際の耐衝撃強度が高くなっている。冷却ファンＡはヒートシンクＢに対して軸方向上方からドライバーによってネジ止めされるため、支持脚１６の先端に形成されているネジ孔（図略）は、軸方向上方から見えるように形成されている。
【００２４】
（２）ヒートシンクの構造について
ヒートシンクＢは、アルミニウム、銅、銅合金等の比較的熱伝導性の高い材料によって形成された放熱部材である。通常、ヒートシンクＢは外気との接触面積つまりはヒートシンクＢ（特に放熱フィン３２）の表面積が大きくなるように複数の放熱フィン３２がプレスにて形成され、ベース部３１上に配列される。本実施形態においては図１に示されているようにベース部上３１に放熱フィン３２が等間隔で配列されている。ここで、ベース部３１上の中央部に短手方向に延びる放熱フィン３２が形成されない領域が設けられている。
【００２５】
一般的に、アルミニウム製の材料を使用した押出し加工及び引抜き加工は成型に使用する金型の構造が銅製の材料を使用した金型と比べて単純であり、仕上がりの寸法精度が高い。銅製材料では複雑な形状の押出し加工及び引抜き加工による成型が非常に難しく、仕上がりの寸法精度が極めて悪い。事実上、銅製の複雑な形状のヒートシンクを押出し加工及び引抜き加工による成型によって形成するのは不可能である。このため、放熱フィンが一体形成されている複雑なヒートシンクにおいては、銅製材料ではなくアルミニウム製材料が使用される。しかし、アルミニウムよりも銅の方が圧倒的に熱伝達率が高く、アルミニウム製のヒートシンクと同一の形状に形成することができれば、アルミニウム製のヒートシンクと比較して銅製のヒートシンクの方が冷却特性が高い。このため、本実施形態においては、銅製のベース部３１に銅製の放熱フィン３２を貼り付けたものを使用する。本実施形態のヒートシンク形状によれば、押出し加工では実現不可能な厚みまで銅製の放熱フィン３２を薄くした状態でベース部３１に配列されるため、放熱面積を広くすることができる。ただし、ヒートシンクの材料及び形状は本実施形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００２６】
図８は冷却ファンＡをヒートシンクＢ上に載置した状態が示された斜視図である。ベース部３１の下面は、熱伝導材（図略）を介してＭＰＵ（図略）と接合されている。熱伝導材は熱伝達性が高い材料が用いられる。本実施形態においては作業性を考慮してポリイミドフィルム（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ  Ｆｉｌｍ）、アルミニウム箔等の支持基材上に充填剤が含まれる感圧接着剤を塗布してコーティングしたサーマルテープ等のテープ状の部材を使用する。熱伝導材はＭＰＵ表面とヒートシンクＢのＭＰＵ接合面との接触面積が高い方が良いため、シリコーンオイルを基油としてアルミナ等の熱伝導性の高い粉末を配合したグリース状の熱伝導性シリコーン樹脂等を使用しても良い。熱伝導性シリコーン樹脂はグリース状であるため、ほぼ隙間が無い状態で各部材表面と密着させることが可能である。熱伝導材は熱伝導性が高い部材であれば、適宜変更可能である。
【００２７】
ベース部３１の四隅にはスペーサ４がカシメ固定されており、ネジ５とスペーサ内周面に形成されたメネジ部（図略）とが螺合されることにより、冷却ファンＡとヒートシンクＢとが図８にしめされているように締結されている。
【００２８】
（３）ヒートシンクファンの騒音特性及び冷却特性
ヒートシンクファンの特性は、冷却ファンＡのインペラ２が回転することによって発生する騒音及び冷却ファンＡによって発生された空気流がヒートシンクに当たった際に発生する騒音等の騒音特性と、ＭＰＵで発生した熱の放熱効率を示す熱抵抗値によって特性の優劣が判断される。つまり、低騒音で低熱抵抗のヒートシンクファンが、特性が良いとされる。
【００２９】
上述したようにＭＰＵ上に熱伝導材を介してヒートシンクＢが載置され、ヒートシンクＢ上に冷却ファンＡが載置される。ＭＰＵで発生した熱は熱伝導材を介してヒートシンクＢに伝達され、放熱フィン３２に伝達された熱は冷却ファンＡによって発生した冷却風によって強制的に放熱される。ここで冷却ファンＡの風洞部１２と羽根２２との位置関係に関する冷却特性の差を以下の実験によって明確にする。
【００３０】
冷却ファンＡの風洞部１２と羽根２２との位置関係に関する冷却特性の差を確認したいため、各冷却ファンＡの評価に使用されるＭＰＵ及び熱伝導材、ヒートシンクＢは全く同じものである。つまりＭＰＵで消費される電力（つまり発熱量）及びＭＰＵで発生した熱のヒートシンクＢへの熱伝達効率は全く同じとする。次に評価を行う３つの冷却ファンを用意する。一つ目の冷却ファンＡ１は、Ｃ／Ｄ×１００の値が１．２５（％）で、羽根端縁部２２１が吸気口１２ａ側端部よりも上方に突出している。二つ目の冷却ファンＡ２は、Ｃ／Ｄ×１００の値が１．２５（％）で、羽根端縁部２２１が吸気口１２ａ側テーパ面とストレート部の境界面よりも上方に突出しており吸気口１２ａ側端部よりも下方に配置されている。三つ目の冷却ファンＡ２は、Ｃ／Ｄ×１００の値が３．９（％）で、羽根端縁部２２１が吸気口１２ａ側テーパ面とストレート部の境界面よりも上方に突出しており吸気口１２ａ側端部よりも下方に配置されている。
【００３１】
ＭＰＵで消費される電力を８０（Ｗ）とし、各冷却ファンの騒音値が４０（ｄＢ／Ａ）、４５（ｄＢ／Ａ）、５０（ｄＢ／Ａ）、５５（ｄＢ／Ａ）になるように回転速度を設定し、各騒音値に対する熱抵抗値（℃／Ｗ）を比較した。熱抵抗値は、ＣＰＵ表面温度（℃）からヒートシンクファンの周囲温度（℃）を引いた値を消費電力８０（Ｗ）で割った値である。表１は、冷却ファンＡ１の各騒音値に対する熱抵抗値を示す表である。表２は、冷却ファンＡ２の各騒音値に対する熱抵抗値を示す表である。表３は、冷却ファンＡ３の各騒音値に対する熱抵抗値を示す表である。
【００３２】
【表１】
2007292002.tif 000003
【００３３】
【表２】
2007292002.tif 000004
【００３４】
【表３】
2007292002.tif 000005
【００３５】
各冷却ファンにおける、騒音値４０（ｄＢ／Ａ）の際の熱抵抗値を比較すると冷却ファンＡ３を使用した場合のヒートシンクファンにおいて最も熱抵抗値が低く、冷却ファンＡ１を使用した場合に熱抵抗値が最も低い。また、４５（ｄＢ／Ａ）、５０（ｄＢ／Ａ）、５５（ｄＢ／Ａ）においても表１乃至３に示されているように同様の傾向が見られる。つまり騒音値を一定にした場合には、熱抵抗値の大きさは冷却ファンＡ１＞冷却ファンＡ２＞冷却ファンＡ３になる。冷却ファンＡ１を使用した場合の騒音値５５（ｄＢ／Ａ）における熱抵抗値が０．２４９（℃／Ｗ）であるのに対し、冷却ファンＡ３を使用した場合の騒音値５０（ｄＢ／Ａ）における熱抵抗値が０．２５０（℃／Ｗ）である。同様の熱抵抗値を実現するために冷却ファンＡ１と冷却ファンＡ２とでは、騒音値が５（ｄＢ／Ａ）の差が発生する。数式１は、５（ｄＢ／Ａ）の音量倍率の計算式を数式で表すと
【００３６】
【数１】
2007292002.tif 000006
となる。つまり、騒音値が５５（ｄＢ／Ａ）は、５０（ｄＢ／Ａ）に対して、約３倍の音量倍率になる。つまり騒音値が５（ｄＢ／Ａ）増加するということは、５０（ｄＢ／Ａ）のヒートシンクファン約３台分の騒音値とほぼ同様の値になる。
【００３７】
冷却ファンＡ１は、羽根端縁部２２１が軸方向において吸気口１２ａ側端部よりも上方に突出しているため、インペラ２の回転に伴う羽根端縁部２２１と支柱部１３との干渉音が影響し、回転速度が低いにも係わらず、騒音値が高くなる。騒音値の影響で、インペラ２の回転速度を高くすることが出来ないため、ヒートシンクＢに供給する風量が少なく、熱抵抗値を低くすることができない。冷却ファンＡ１に対して、冷却ファンＡ２は、Ｃ／Ｄ×１００の値は同一で、羽根端縁部２２１が軸方向において吸気口１２ａ側端部と、吸気口１２ａテーパ面とストレート部１２ｃとの境界部の間に配置されるように形成されているため、羽根端縁部２２１とハウジング１との干渉音が低減され、同一の騒音値にした場合の回転速度が高くなっている。このため、全体的に熱抵抗値が約０．００５（℃／Ｗ）ずつ低減している。また、冷却ファンＡ２に対して、冷却ファンＡ３は、羽根端縁部の配置する位置は同一で、Ｃ／Ｄ×１００の値を１．２５（％）から３．９（％）にインペラ２のサイズが形成されているため、インペラ２の回転に伴う、ハウジング１との干渉音が更に小さくなり、より高い回転速度でインペラ２を回転させることが可能である。そのため、更に熱抵抗値が少なくとも０．００６（℃／Ｗ）低減している。
【００３８】
図１０は騒音値が５５（ｄＢ／Ａ）におけるＣ／Ｄ×１００の値と熱抵抗値との関係を示すグラフである。図１０に示されているようにＣ／Ｄ×１００の値が３．９（％）になるときに最も熱抵抗値が低くなっている。Ｃ／Ｄ×１００の値が３．９（％）よりも多くなっても小さくなっても熱抵抗値は高くなっていく。熱抵抗値の値が０．０１（℃／Ｗ）変化すれば、ＭＰＵの表面温度は０．８（℃）変化する。ＭＰＵにおける消費電力が増えれば、熱抵抗値に対するＭＰＵの表面温度の変化が大きくなる。例えば、ＭＰＵにおける消費電力が１３０Ｗの場合には、熱抵抗値の値が０．０１（℃／Ｗ）変化した際に、１．３（℃）変化する。ＭＰＵのハイスペック化に伴い、ＭＰＵにおける消費電力が増加することが予想されるため、熱抵抗値の値はできる限り小さく抑える必要がある。
【００３９】
図７に示されているように、Ｃ／Ｄ×１００の値を徐々に大きくするにつれて３．９（％）の際に最も低い熱抵抗値を示す。また、Ｃ／Ｄ×１００の値が３．９（％）を超えると徐々に熱抵抗値が高くなる。従来の冷却ファンにおいては、Ｃ／Ｄ×１００の値が約１（％）である。しかし、特に静音化が要求されるヒートシンクファンユニットにおいては、Ｃ／Ｄ×１００の値を１（％）よりも小さい冷却ファンを使用することが可能である。そこで、例えば、Ｃ／Ｄ×１００の値が１．２５（％）以上５．８（％）以下のときには、従来の冷却ファンを使用するよりも熱抵抗値の低いヒートシンクファンユニットを構成することができる。また、より熱抵抗値の低いヒートシンクファンを提供するためには、Ｃ／Ｄ×１００の値を２（％）以上５（％）以下にすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる実施形態の冷却ファン及びヒートシンクを示した断面図である。
【図２】本発明の冷却ファンを示す上面図である。
【図３】本発明にかかる実施形態の冷却ファンの羽根と風洞部との位置関係を示す図である。
【図４】本発明にかかる実施形態の冷却ファンの羽根と風洞部との位置関係を示す図である。
【図５】従来の実施形態の冷却ファンの羽根と風洞部との位置関係を示す図である。
【図６】従来の実施形態の冷却ファンの羽根と風洞部との位置関係を示す図である。
【図７】本発明にかかる実施形態のインペラ−風洞部のクリアランスと熱抵抗値の関係を示したグラフである。
【図８】本発明にかかる実施形態のヒートシンクファンユニットを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ    冷却ファン
Ｂ    ヒートシンク
１    ハウジング
１１    ベース部
１２    風洞部
１２ａ  吸気口
１２ｂ  排気口
１２ｃ  ストレート部
１３    支柱部
１４    リブ
１６    支持脚
２    インペラ
２１    インペラカップ
２２    羽根
３１    ベース部
３２    放熱フィン
【図１】
2007292002.tif 000007
【図２】
2007292002.tif 000008
【図３】
2007292002.tif 000009
【図４】
2007292002.tif 000010
【図５】
2007292002.tif 000011
【図６】
2007292002.tif 000012
【図７】
2007292002.tif 000013
【図８】
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