(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載される発熱部材の熱を吸収するヒートシンク部材と、
前記ヒートシンク部材に冷却風を吹き付けることにより当該ヒートシンク部材から放熱する強制風冷手段と、を備えたヒートシンク装置において、
前記ヒートシンク部材は、複数の放熱フィン部を有し、且つ、冷却風が流れる遊間を隣り合う放熱フィン部の間に夫々設け、
前記強制風冷手段は、
前記複数の遊間に添って前記冷却風を流す主強制風冷手段と、
前記複数の放熱フィン部にその他端側が隣り合う遊間の間を連通する切欠部の近傍迄延長されてこの他端側の遊端に先端部が形成されている通風ダクトの先端部にこの切欠部に対面した状態で設けた送風吹き出し口が配置される送風ダクト部を有し、且つ、前記複数の放熱フィン部が連続する方向と略垂直をなす方向から前記複数の遊間に向けて前記送風吹き出し口より前記冷却風を流す副強制風冷手段と、を有する
ことを特徴とするヒートシンク装置。
【請求項２】
前記主強制風冷手段の風量と前記副強制風冷手段の風量との風量比を、５〜１０対１とした
ことを特徴とする請求項１記載のヒートシンク装置。
【請求項３】
ヒートシンク部材に設けた複数の放熱フィン部の間に遊間を夫々設け、
前記複数の遊間に添って主強制冷却手段から冷却風を流すと共に、
前記複数の放熱フィン部が連続する方向と交差する方向から副強制風冷手段により前記複数の遊間に向けて冷却風を流すようにした
ことを特徴とするヒートシンク装置の冷却方法。
【請求項４】
前記主強制冷却手段からの冷却風の風量は、前記副強制冷却手段からの冷却風の風量の５倍乃至１０倍に設定した
ことを特徴とする請求項３記載のヒートシンク装置の冷却方法。
【請求項５】
前記放熱フィン部に、隣り合う前記遊間の間を連通する切欠部を設け、
前記切欠部に前記副強制風冷例手段から前記冷却風を吹き付けるようにした
ことを特徴とする請求項３記載のヒートシンク装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートシンク装置及びその冷却方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器に組み込まれたＣＰＵ（central processing unit ）パッケージ或いは電源機器に組み込まれたパワートランジスタ素子等の発熱部材の放熱をおこなう目的で、この発熱部材にヒートシンクを取付け、このヒートシンクを強制風冷するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の強制風冷方法においては、この発熱部材が取付けられたヒートシンクに対して特定の方向のみから送風して、強制風冷をおこなうようにしていた為、この送風の温度がヒートシンクの発熱により上昇することが原因で、放熱フィン部とこれに沿って流れるこの冷却風の間にこれら放熱フィン部から熱を吸収する作用を妨げる境界層が形成され、この冷却風によるこれら放熱フィン部の冷却効果が低下する問題があった。
【０００４】
本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、放熱フィン部から熱を吸収する作用を妨げるこの境界層の発生を抑圧し、このヒートシンクによる発熱部材の冷却効率の向上を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によるヒートシンク装置は、搭載される発熱部材の熱を吸収するヒートシンク部材と、そのヒートシンク部材に冷却風を吹き付けることによりヒートシンク部材から放熱する強制風冷手段と、を備えたヒートシンク装置において、ヒートシンク部材は、複数の放熱フィン部を有し、且つ、冷却風が流れる遊間を隣り合う放熱フィン部の間に夫々設け、強制風冷手段は、複数の遊間に添って冷却風を流す主強制風冷手段と、複数の放熱フィン部にその他端側が隣り合う遊間の間を連通する切欠部の近傍迄延長されてこの他端側の遊端に先端部が形成されている通風ダクトの先端部にこの切欠部に対面した状態で設けた送風吹き出し口が配置される送風ダクト部を有し、且つ、複数の放熱フィン部が連続する方向と略垂直をなす方向から複数の遊間に向けて送風吹き出し口より冷却風を流す副強制風冷手段と、を有することを特徴としている。
【０００６】
また、本発明によるヒートシンク装置の冷却方法は、ヒートシンク部材に設けた複数の放熱フィン部の間に遊間を夫々設け、複数の遊間に添って主強制冷却手段から冷却風を流すと共に、複数の放熱フィン部が連続する方向と交差する方向から副強制風冷手段により複数の遊間に向けて冷却風を流すようにしたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、発熱部材を搭載したヒートシンクに対し強制風冷手段を設けてこのヒートシンクの冷却をおこなうようにした本発明によるヒートシンク装置の構成を示した斜視図である。
【００１５】
図１は、ヒートシンク装置を示し、ヒートシンク装置１はヒートシンク部材２及び強制風冷部材３により構成されている。なお、４は発熱部材で、このヒートシンク装置１により冷却される発熱部材である。
【００１６】
ヒートシンク部材２はアルミニューム金属等の熱伝導性が良好な材料で形成された発熱部材の取付け面部２Ａ、複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ，２Ｃ，・・・・・，２Ｃ、支持部２Ｄ及び取付け基板２Ｅを具備する。
【００１７】
そして、複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂの夫々及び２Ｃ，・・・・・，２Ｃの夫々の間、発熱部材の取付け面部２Ａと放熱フィン部２Ｂ，２Ｃの間、並びに放熱フィン部２Ｂ，２Ｃと取付け基板２Ｅの間の夫々に、冷却風の流路である遊間１Ｆ，・・・・・，１Ｆを設け、かつ複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂと２Ｃ，・・・・・，２Ｃの夫々の間に切欠部２Ｇを設けた状態で、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ、２Ｃ，・・・・・，２Ｃ、発熱部材の取付け面部２Ａ及び取付け基板２Ｅの夫々を支持部２Ｄと一体化してこのヒートシンク部材２を構成している。
【００１８】
なお、これら複数の放熱フィン部は、図１に示した如くこの支持部２Ｄの両側に配設された状態でこのように一体化される。
【００１９】
そして、強制風冷部材３は、主強制風冷手段である主送風機部５、副強制風冷手段である送風ダクト６及び副送風機部７とより構成されている。
【００２０】
主送風機部５は、筐体５Ａ、この筐体５Ａの内部に設置されている送風用のファン及びこのファンの駆動用電動機並びに筐体５Ａに設けた取付けステー５Ｂ，５Ｃにより構成される。
【００２１】
そしてこの駆動用電動機によりこのファンを駆動して送風状態としたときに、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ、２Ｃ，・・・・・，２Ｃに添ってこの送風に基づく冷却風が遊間１Ｆ，・・・・・，１Ｆを流れて、これら放熱フィンを強制風冷し得る位置において、筐体５Ａをステー５Ｂ，５Ｃによりヒートシンクの発熱部材の取付け面部２Ａに取付けている。
【００２２】
６は送風ダクト部で、送風ダクト部６は開口部６Ａ、副送風機取付け板６Ｂ、冷却風導入室６Ｃ、先端部６Ｄ、通風ダクト６Ｅ及び送風吹き出し口６Ｆで構成されている。
【００２３】
開口部６Ａは副送風機部７から送風される冷却風を取り入れる為の開口部、副送風機取付け板６Ｂはこの開口部６Ａが形成されている副送風機取付け板、冷却風導入室６Ｃはこの副送風機取付け板６Ｂの副送風機取付け側とは反対側に設けられた冷却風の流れの偏りを補正する為の中空立方体形状の冷却風導入室である。
【００２４】
通風ダクト６Ｅはこの冷却風導入室６Ｃに一端側が開口し、その他端側が切欠部２Ｇの近傍迄延長されてこの他端側の遊端に先端部６Ｄが形成されている通風ダクト、送風吹き出し口６Ｆはこの先端部６Ｄにこの切欠部２Ｇに対面した状態で設けた送風吹き出し口である。
【００２５】
また、冷却風導入室６Ｃ及び通風ダクト６Ｅがヒートシンク部材２に対して図１に示した位置関係になるように配設された状態において、送風ダクト部６をヒートシンク部材２に取付けてヒートシンク部材２と送風ダクト部６を一体化している。
【００２６】
そして、副送風機部７は筐体７Ａ、取付けステー７Ｂ，７Ｃ、筐体７Ａの内部の所定の位置に設置された送風用のファン及びこのファンの駆動用電動機で構成され、ステー７Ｂ，７Ｃは筐体７Ａの外周側の所定の位置に取付けられ、筐体７Ａのこのファンにより送風される冷却風の吹き出し側を開口部６Ａに一致させた状態で副送風機取付け板６Ｂに筐体７Ａを取付けた状態で、取付けステー７Ｂ，７Ｃによって筐体７Ａを副送風機取付け板６Ｂに固定している。
【００２７】
次に通風ダクト６Ｅの内部構造を図２に示して図１と同一の部分には同一の符号を付与し詳細な説明を省略して説明する。
【００２８】
図１に矢印Ａ，Ａで示す方向に通風ダクト６Ｅの部分を切断して図２に示した如く、通風ダクト６Ｅの内部には、このダクトの内部に複数の整風用のガイド板６Ｇ，・・・・・，６Ｇをこの冷却風の流れに沿って配列して、冷却風導入室６Ｃから通風ダクト６Ｅに流れ込み、送風吹き出し口６Ｆから吹き出すこの冷却風の流れがこの送風吹き出し口６Ｆの一部に偏らないようにこの冷却風の流れを整えるようにしている。
【００２９】
次に本発明によるヒートシンクの冷却装置１における冷却風の流れを図１及び図２を参照して説明する。
【００３０】
主送風機部５側に設けられた筐体５Ａの内部に設置されている送風用のファンをこのファンの駆動用電動機で駆動し、ファンで吸い込んだ冷却風をヒートシンク部材２に向かって送風すると、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ、２Ｃ，・・・・・，２Ｃに添って遊間１Ｆ，・・・・・，１Ｆをこの送風に基づく冷却風が流れ、これら放熱フィンを強制風冷する状態になる。
【００３１】
そして、発熱部材４で発生した熱がヒートシンク部材２に伝わり、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ、２Ｃ，・・・・・，２Ｃに添って遊間１Ｆ，・・・・・，１Ｆを流れるこの冷却風によりこの熱が吸収される冷却状態になる。
【００３２】
よって、筐体５Ａの内部に設置されている送風用のファンをこのファンの駆動用電動機で駆動し、冷却風をヒートシンク部材２に向かって送風することにより、発熱部材４の発熱をこれら複数の放熱フィン部２Ｃ，・・・・・，２Ｃから吸収し、この吸収した分だけ温度が上昇した冷却風がこれら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂに沿って流れることになる為、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ側においてこの境界層が生成され得る状態になる。
【００３３】
しかしながら本例においては、これら放熱フィンをこのように強制風冷している状態において、副送風機部７側に設けられた筐体７Ａの内部に設置されている送風用のファンをファンの駆動用電動機で駆動し、このファンで吸い込んだ冷却風を通風ダクト６Ｅの先端部６Ｄに設けた送風吹き出し口６Ｆから切欠部２Ｇに吹き付けるようにしている。
【００３４】
この結果、送風吹き出し口６Ｆから切欠部２Ｇに吹き付けられたこの冷却風によって、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂとこれに沿ってこれら遊間を流れる冷却風の間に発生するこの境界層を抑圧することができ、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂの冷却効率を高めることができる。
【００３５】
更に、この冷却風を送風吹き出し口６Ｆから切欠部２Ｇに吹き付けることにより、これら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂに沿って流れる冷却風の温度及びヒートシンク部材２の温度を低下させることができ、放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂの冷却効率をより高めることができる。
【００３６】
よって本例によればこのヒートシンクによる発熱部材の冷却効率の向上を図ることができる。
【００３７】
また本出願人による実験によれば、本例においてはこの送風吹き出し口６Ｆから切欠部２Ｇに吹き付ける冷却風の風量を１とした場合に、主送風機部５側よりこれら複数の放熱フィン部２Ｂ，・・・・・，２Ｂ、２Ｃ，・・・・・，２Ｃに吹き付ける冷却風の風量を５〜１０の割合の風量になるような風量比に設定した場合において、この境界層の抑圧効果を最大にできることが分かった。
【００３８】
なお、このような風量割合に設定するには、主送風機部５側の送風容量に対する副送風機部７の送風容量がこの様な割合になるような送風容量を具備した副送風機部７を選択する。
【００３９】
また図１に示した実施の形態においては、この送風吹き出し口６Ｆを、ヒートシンク部材２の片側に設けた例を示して説明したが、本発明においてはこの送風吹き出し口６Ｆをヒートシンク部材２の両側に設けると共に、ヒートシンク部材２の両側に切欠部２Ｇを設け、夫々の送風吹き出し口６Ｆからこれら切欠部２Ｇの夫々に冷却風を吹き付けるようにしてもよい。
【００４０】
また本発明はヒートシンクの強制冷却の目的に適用することに限定されることなく、ＣＰＵを搭載したヒートシンクを強制風冷するようにしている電子機器にも本発明を適用することができ、更に、パワースイッチング素子等のパワー素子を搭載したヒートシンクを強制風冷するようにしている電源機器にも本発明を適用することができ、そして更にパワー素子を搭載したヒートシンクを強制風冷するようにしている各種の機器にも本発明を適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒートシンクの放熱フィン部とこれに沿って流れる冷却風の間にこれら放熱フィン部から熱を吸収する作用を妨げる境界層が形成されるのを確実に抑圧することができ、よってこのヒートシンクによる発熱部材の冷却効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のヒートシンク装置の構成を示す斜視図である。
【図２】  本発明によるヒートシンク装置の通風ダクトの内部構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１‥‥ヒートシンク装置、  ２‥‥ヒートシンク部材、  ２Ｂ，２Ｃ‥‥放熱フィン部、  ３‥‥強制風冷部材、  ４‥‥発熱部材、  ５‥‥主送風基部（主強制冷却手段）、６‥‥送風ダクト部、  ６Ｆ‥‥送風吹き出し口、  ７‥‥副送風基部（副強制冷却手段）
【図１】
0004207291.tif 000002
【図２】
0004207291.tif 000003