(57)【要約】【課題】  ファン付きヒートシンクの放熱フィンへの塵埃付着による目詰まりを防止し、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持することのできるファン付きヒートシンクを提供する。【解決手段】  ヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体上に実装される複数の放熱フィンと、前記複数の放熱フィン間の間隙に冷却風を導入するファンとこれらを覆うカバー部材とを備え、前記放熱フィンの端面と前記カバー部材との間に、前記ヒートシンク本体上の前記放熱フィン間に流入する冷却風流れと平行な流れが形成されるように隙間を設けた。これにより開口部を流れる冷却風が端面での流速低下をなくすとともに、放熱フィンに引っ掛かった塵埃を吹き飛ばす。このため放熱フィンへの塵埃付着による目詰まりを防止でき、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク本体上に実装される複数の放熱フィンと、この放熱フィン間の間隙に冷却風を導入するファンと、これらを覆うカバー部材とを備えたファン付きヒートシンクにおいて、
前記放熱フィンの端面と前記カバー部材との間に、前記ヒートシンク本体上の前記放熱フィン間に流入する冷却風流れと平行な流れが形成されるように隙間を設けたことを特徴とするファン付きヒートシンク。
【請求項２】
請求項１記載のファン付きヒートシンクにおいて、
前記放熱フィンの端面とカバー部材との間の隙間の間隔はヒートシンク上の放熱フィン間の隙間よりも大きくなるよう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。
【請求項３】
請求項１記載のファン付きヒートシンクにおいて、
前記ヒートシンク本体上の両端部での前記放熱フィンの隙間が前記放熱フィン間の内側の隙間よりも大きくなるよう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。
【請求項４】
請求項１記載のファン付きヒートシンクにおいて、
前記放熱フィンの端面と前記カバー部材との間に前記ヒートシンク本体と前記ファンを結ぶ直線に概ね平行なバイパス流路を設けたことを特徴とするファン付きヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファン付きヒートシンクに関し、特にファン付きヒートシンクの放熱フィンへの塵埃付着による目詰まり発生の防止に有効な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】
ＣＰＵ等の高発熱体を冷却するには、複数の放熱フィンをもつファン付きヒートシンクが使用される。従来、冷却面積を増加させて冷却性能を向上させるために、放熱フィンのピッチは、冷却効率を考慮した上で非常に狭くなってきている。そのため、ファン付きヒートシンクへの冷却風の進入口の放熱フィン上に塵埃による目詰まりが発生しやすくなる。目詰まりが発生すると、ヒートシンクを流れる冷却風の風量が減少し、期待する冷却効果を長期に渡って維持できない問題が発生していた。
【０００３】
このような問題を解決する従来の技術としては、例えば特許文献１のように、風速の高い領域の放熱フィンの間隔を広く、風速の低い領域の放熱フィンの間隔を狭くするようにしたファン付きヒートシンクがあった。
【０００４】
また、ファン付きヒートシンクへの塵埃付着の防止構造も考案されている。例えば、特許文献２では、ヒートシンク前縁を斜めにカットするとともに、ヒートシンク前縁部近傍に開口部が設けられている。この開口部の向きは、ファンとヒートシンクとの間の冷却風の流れ方向と垂直になっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６２７８７号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、ＣＰＵ等の発熱量の増大により、ファン付きヒートシンクの冷却効率を上げる必要があるが、特許文献１に記載のように塵埃による目詰まりが発生しやすい箇所の放熱フィンの間隔を広くしてしまうと、冷却効率が低下してしまうという問題点がある。
【０００７】
また特許文献２に開示されている構造では、開口部をファンとヒートシンクとの間の冷却風の流れと垂直方向に設けているため、開口部と向かい合うヒートシンクの端面の部分によどみを生じやすく、溜まった塵埃を吹き飛ばすのに十分な風速が得られない。さらに開口部からの空気漏れで、ヒートシンクに流入する風量も減少する。
【０００８】
本発明の目的は、ファン付きヒートシンクの放熱フィンへの塵埃付着による目詰まりを防止し、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持することが可能なファン付き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】
【０００９】
上記目的は、ヒートシンク本体上に実装される複数の放熱フィンと、この放熱フィン間の間隙に冷却風を導入するファンと、これらを覆うカバー部材とを備えたファン付きヒートシンクにおいて、前記放熱フィンの端面と前記カバー部材との間に、前記ヒートシンク本体上の前記放熱フィン間に流入する冷却風流れと平行な流れが形成されるように隙間を設けたことにより達成される。
【００１０】
また上記目的は、前記放熱フィンの端面とカバー部材との間の隙間の間隔はヒートシンク上の放熱フィン間の隙間よりも大きくなるよう形成されていることにより達成される。
【００１１】
また上記目的は、前記ヒートシンク本体上の両端部での前記放熱フィンの隙間が前記放熱フィン間の内側の隙間よりも大きくなるよう形成されていることにより達成される。
【００１２】
また上記目的は、前記放熱フィンの端面と前記カバー部材との間に前記ヒートシンク本体と前記ファンを結ぶ直線に概ね平行なバイパス流路を設けたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放熱フィンへの塵埃付着による目詰まりを防止することができ、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持することが可能なファン付きヒートシンクを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例を図を使って説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第一の実施例を図１〜図４に示す。  
図１は本発明の一実施例を備えたファン付きヒートシンクの側面図である。  
図２は図１の上面図である。  
図３は図１の正面図である。  
図１から図３において、ファン付きヒートシンクはアルミニウム等の熱伝導性の良好な材料により形成され、ベース面上に突設される複数の放熱フィン２を有するヒートシンク１，ファン３およびカバー部材４から構成されている。ヒートシンク１の底面には熱伝導グリース等を介して発熱素子５が熱的に接続される。カバー部材４は図１に示すように、ヒートシンク１を覆うように備えられており、ファン３部分の底面や側面も覆われている。ヒートシンク１の底面や側面は覆われていない。
【００１６】
ファン３はファン付きヒートシンクのカバー部材４に埋設した状態で装着される。このファン付きヒートシンクは上方から外気を取り入れ、図１，図２の矢印で示すように放熱フィン２方向に冷却風を導入して、放熱フィン２間の間隙を通して排気を行う。その冷却風が放熱フィン２間を通過することにより、ヒートシンク１の下面にある発熱素子５の冷却が行われる。放熱フィン２のフィン間の隙間は、必要な冷却性能を確保するために、放熱フィン２の表面積，圧損の程度等を考慮して適宜決定されるものである。
【００１７】
本実施例においては、フィン間の隙間を変化させたときの冷却性能を考慮し、フィン間の隙間を１から１.５mm程度である。ヒートシンク１の上方とカバー部材４との間には隙間が形成されている。なお、本実施例では隙間の間隔はヒートシンク１上の放熱フィン２間の隙間よりも大きくなるよう形成されている。
【００１８】
本実施例に対する従来の比較例においては、ヒートシンク１の上方に隙間がなく放熱フィン２上端とカバー部材４が概ね接触するごとく実装されていた。この従来の実装においては、ＣＰＵ等の発熱素子５の発熱量が低かった時は、フィンピッチが広くても冷却性能が確保できていたので、塵埃による目詰まりは発生しなかった。しかし昨今ＣＰＵ等の発熱素子５の発熱量増大により、フィンピッチが狭くなってきたことから、冷却風の進入口の放熱フィン２間に塵埃がブリッジしやすくなった。
【００１９】
また、ブリッジした塵埃に引っ掛かる形で、さらなる塵埃が付着し、雪だるま式に目詰まりが加速し、期待する冷却効果が短期間しか得られない事例が増加してきた。なお、塵埃の付着が始まる部分は端面など周りに比べて流速が低いところである。
【００２０】
本実施例においては、図１，図３に示すように、ヒートシンク１の上方とカバー部材４の間に隙間を形成している。  
このように、ヒートシンク１上の放熱フィン２間に流入する冷却風流れと平行な流れが形成されるように隙間を設けた場合、放熱フィン２の端部での流速は低下しない。また、放熱フィン２間を流れる冷却風の風速もほとんど低下しない。さらに、前述したように本実施例では、隙間の間隔はヒートシンク１上の放熱フィン２間の隙間よりも大きくなるよう形成されているが、これにより塵埃を吹き飛ばすにより十分な風速を得ることが出来る。以上により端面での流速低下をなくすとともに、放熱フィン２に引っ掛かった塵埃を吹き飛ばすため、ブリッジによる目詰まり防止を効果的に行うことが出来る。
【００２１】
本実施例のように、ヒートシンク１の上方とカバー部材４との間に隙間を形成することにより塵埃のブリッジによる目詰まりを防止することができるばかりでなく、塵埃のブリッジによる雪だるま式に目詰まりが加速することがない。よって、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持することが可能である。また、塵埃付着の防止のために、放熱フィン２自体のフィンピッチを広くする必要がないので、冷却効率を落とすことなく発熱素子５に対する冷却を行うことが可能である。
【００２２】
図４は、本発明の一実施例を備えたファン付きヒートシンクの塵埃付着加速試験における熱抵抗の経時変化測定結果を示す図である。
【００２３】
図４は、熱抵抗は単位発熱量当りのヒートシンク１の温度上昇であり、この値が小さいほど冷却が良好であることを意味している。
【００２４】
図４において、Ａは本実施例のファン付きヒートシンクでの塵埃付着による熱抵抗値の経時変化である。Ｂは特開２００５−３２１２８７号公報と同様にヒートシンク前縁部近傍にファン３とヒートシンク１との間の冷却風の流れ方向と垂直となるよう開口部を設けた場合での熱抵抗値の経時変化である。Ｃは何も対策を行わない従来のファン付きヒートシンクでの熱抵抗値の経時変化である。
【００２５】
これらの経時変化Ａ〜Ｃに対応するファン付きヒートシンクはグラフの上部に記載しているように、Ａは本願発明の実施例を備えたものである。Ｂはヒートシンクとカバー部材４との間に隙間はないがファンヒートシンクとの間に開口部を設けた例である。Ｃは隙間も開口部もない例である。なお、実験で用いたヒートシンク１とファン３はいずれの場合も同一仕様のものである。
【００２６】
図４より、何も対策を行わないＣでの熱抵抗はヒートシンク１の放熱フィン２の先端部に塵埃付着が生じるために時間の経過とともに大きく増加する傾向を示す。ファン３とヒートシンク１との間の冷却風の流れ方向と垂直となるよう開口部を設けたＢでは、塵埃付着のない初期段階の熱抵抗が大きく、塵埃付着に伴う熱抵抗増大の仕方も大きい。これは、Ｂの構造では開口部をファン３とヒートシンク１との間の冷却風の流れと垂直方向に設けているため、開口部と向かい合うヒートシンク１の端面の部分によどみを生じやすく、溜まった塵埃を吹き飛ばすのに十分な風速が得られない。また、開口部からの空気漏れでヒートシンク１に流入する風量も減少するためである。一方、本発明のＡでは、塵埃付着のない初期段階の熱抵抗はＣに比べてわずかに低いものの、ヒートシンク１の放熱フィン２の先端部への塵埃付着が少ないため、熱抵抗の増大が少ない。したがって、長期にわたり安定した冷却性能を維持することが出来る。
【００２７】
なお、本発明が有効なヒートシンク１の上方とカバー部材４での間の隙間の程度や放熱フィン２のフィン間の隙間は、本実施例で述べた値に限定されるものではない。
【実施例２】
【００２８】
本発明の第２の実施例を図５，図６に示す。  
図５は本発明のファン付きヒートシンクの正面図である。  
図６は図５の側面図である。  
図５，図６において、ファン付きヒートシンクはアルミニウム等の熱伝導性の良好な材料により形成され、ベース面上に突設される複数の放熱フィン２を有するヒートシンク１，ファン３およびカバー部材４から構成される。また、ヒートシンク１の底面には、熱伝導グリース等を介して発熱素子５が熱的に接続される。
【００２９】
図５，図６に示すように、ヒートシンク１の上面はカバー部材４で覆われている。ファン３はヒートシンク１の上方に装着され、上方から外気を取り入れ、図５，図６の矢印で示すように放熱フィン２方向に冷却風を導入して、放熱フィン２間の間隙を通して排気を行う。その冷却風が放熱フィン２間を通過することにより、ヒートシンク１の下面にある発熱素子５の冷却が行われる。
【００３０】
放熱フィン２のフィン間の隙間は必要な冷却性能を確保するために、放熱フィン２の表面積，圧損の程度等を考慮して適宜決定されるものである。本第２の実施例においては、フィン間の隙間は１から１.５mm程度である。なお、本発明が有効な放熱フィン２のフィン間の隙間は、本実施例で述べた値に限定されるものではない。
【００３１】
本実施の形態に対する従来の比較例においては、ヒートシンク１の側方に隙間がなく放熱フィン２上端とカバー部材４が概ね接触するごとく実装されていた。この場合、塵埃の付着が始まる部分は、ヒートシンク１の上方端面など周りに比べて流速が低いところである。
【００３２】
本実施例においては、ヒートシンク１の両端の放熱フィン２とカバー部材４の間に、隙間が形成されている。本実施例では、隙間の間隔はヒートシンク１上の放熱フィン２間の隙間よりも大きくなるよう形成されている。
【００３３】
このような構成においては、ヒートシンク１の両端の放熱フィン２とカバー部材４の間の隙間を流れる冷却風が端面での流速低下をなくすとともに、放熱フィン２に引っ掛かった塵埃を吹き飛ばす。このため、塵埃のブリッジによる目詰まりを防止することができ、塵埃のブリッジによる雪だるま式に目詰まりが加速することもなく、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持することが可能である。また、塵埃付着の防止のために、放熱フィン２自体のフィンピッチを広くする必要がないため、冷却効率を落とすことなく発熱素子５に対する冷却を行うことが可能である。
【実施例３】
【００３４】
本発明の第３の実施例を図７，図８に示す。  
図７は本発明のファン付きヒートシンクの正面図である。  
図８は図７の側面図である。  
図７，図８において、ファン付きヒートシンクは、アルミニウム等の熱伝導性の良好な材料により形成され、ベース面上に突設される複数の放熱フィン２を有するヒートシンク１，ファン３およびカバー部材４から構成される。また、ヒートシンク１の底面には、熱伝導グリース等を介して発熱素子５が熱的に接続される。
【００３５】
図７，図８に示すように、ヒートシンク１の上面はカバー部材４で覆われている。ファン３はヒートシンク１の上方に装着され、上方から外気を取り入れ、図７，図８の矢印で示すように放熱フィン２方向に冷却風を導入して、放熱フィン２間の間隙を通して排気を行う。その冷却風が放熱フィン２間を通過することにより、ヒートシンク１の下面にある発熱素子５の冷却が行われる。
【００３６】
放熱フィン２のフィン間の隙間は、必要な冷却性能を確保するために、放熱フィン２の表面積，圧損の程度等を考慮して適宜決定されるものであり、本実施の形態においては、内側の放熱フィン２間の隙間は１から１.５mm程度である。なお、本発明が有効な放熱フィン２のフィン間の隙間は、本実施例で述べた値に限定されるものではない。
【００３７】
本実施例においては、ヒートシンク１両端の放熱フィン２の隙間が内側の放熱フィン２間の隙間よりも大きくなるよう形成されている。
【００３８】
このような構成においては、ヒートシンク１の両端の放熱フィン２とカバー部材４の間の隙間を流れる冷却風が、端面での流速低下をなくすとともに放熱フィン２に引っ掛かった塵埃を吹き飛ばす。このため、塵埃のブリッジによる目詰まりを防止することができ、塵埃のブリッジによる雪だるま式に目詰まりが加速することもなく、ファン付きヒートシンクとしての期待する冷却効果を長期に渡って維持することが可能である。また、塵埃付着の防止のために、放熱フィン２自体のフィンピッチを広くする必要がないため、冷却効率を落とすことなく発熱素子５に対する冷却を行うことが可能である。
【００３９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施例であるファン付きヒートシンクの側面図。
【図２】本発明の第１の実施例であるファン付きヒートシンクの上面図。
【図３】本発明の第１の実施例であるファン付きヒートシンクの正面図。
【図４】本発明の第１の実施例であるファン付きヒートシンクの熱抵抗の経時変化。
【図５】本発明の第２の実施例であるファン付きヒートシンクの正面図。
【図６】本発明の第２の実施例であるファン付きヒートシンクの側面図。
【図７】本発明の第３の実施例であるファン付きヒートシンクの正面図。
【図８】本発明の第３の実施例であるファン付きヒートシンクの側面図。
【符号の説明】
【００４１】
１  ヒートシンク
２  放熱フィン
３  ファン
４  カバー部材
５  発熱素子
【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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