(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱フィンへの塵埃付着を抑制する空冷冷却装置の塵埃付着抑制方法を提供する。【解決手段】空冷冷却装置は、ＣＰＵ等の発熱部１０５の冷却をおこなう放熱フィン１０４−Ｂと、放熱フィン１０４−Ｂに冷却風を通風する放熱ファン１０１と、放熱フィン１０４−Ｂと放熱ファン１０１との間を被うカバ−部材１０２と、放熱ファン１０１と放熱フィン１０４−Ｂの冷却風の進入側の隙間に設けられて冷却風を乱流状態にする制御シート４０１とを備える構成とした。そして、制御シート４０１を、放熱ファン１０１の中央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の内側に向いた切り起しを有する構造とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵ等の発熱部の冷却をおこなう放熱フィンと、
前記放熱フィンに冷却風を通風する放熱ファンと、
前記放熱フィンと放熱ファンとの間を被うカバ−部材と、
前記放熱ファンと前記放熱フィンの冷却風の進入側の隙間に設けられて前記冷却風を乱流状態にする制御シートと、を備えたことを特徴とする空冷冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空冷冷却装置において、
前記制御シートは、前記放熱ファンの央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の内側に向いた切り起しを有することを特徴とする。
【請求項３】
請求項１に記載の空冷冷却装置において、
前記制御シートは、前記放熱ファンの央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の外側に向いた切り起しを有することを特徴とする。
【請求項４】
請求項１に記載の空冷冷却装置において、
前記制御シートは、前記放熱ファンの央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の内側に向いた切り起しと外側に向いた切り起しを交互にもつことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はファン付きヒ−トシンク等の空冷冷却装置において、放熱フィンへの塵埃付着、堆積による目詰まり発生の抑制に有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ等の高発熱部品を冷却する場合、複数の放熱フィンをもつヒ−トシンクを使用する。近年の急激な性能向上に伴い、発熱量も増大しているためファンを併用することが一般的になってきた。設置スペ−ス、コスト等の制限から高性能なファンやヒ−トシンクを使用できない場合、冷却性能を向上させる方法としてフィン表面積を増加させることが行なわれてきた。具体的には放熱フィン厚さを薄くし、放熱フィン間隔を極力狭くする方法がとられる。
【０００３】
しかし、放熱フィン間隔を狭くすると、ファンからの冷却風が流入する側の放熱フィン上に塵埃が付着、堆積しやすくなり、目詰まりを起こしやすくなる。目詰まりが起こるとヒ−トシンクに冷却風が流れにくくなり、期待する冷却効果を長期にわたって維持できない問題が発生していた。
【０００４】
この塵埃の付着・堆積することによる放熱フィンの目詰まりを防止するために、例えば、特許文献１に記載の技術が考案されている。この特許文献１には、放熱フィンを冷却風の入口側となる間隙が出口側となる間隙より狭く形成するようにし、冷却風の流れを逆方向にして入口側に付着した塵埃を剥落させる技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開2005-347450号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に塵埃の目詰まり防止策としてファン吸気側に防塵フィルタを設けて塵埃をあらかじめ除去する方法がある。この方法の場合、ファンの吸気を妨げるのでファン自体に負荷がかかってしまう。また、結局防塵フィルタには塵埃が付着するので定期的にフィルタの清掃をする必要があり、メンテナンスに手間がかかるという問題があった。しかも意図的に塵埃をためるので未対策の場合よりもたまる速度は速く、頻繁にフィルタ清掃または交換を行なう必要があった。
【０００７】
また、上記特許文献１に記載されている技術では、冷却風の流れを逆方向にする必要があり、効率のよい双方向冷却ファンが必要となる問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、放熱フィンへの塵埃付着を抑制する空冷冷却装置の塵埃付着抑制方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の空冷冷却装置は、ＣＰＵ等の発熱部の冷却をおこなう放熱フィンと、前記放熱フィンに冷却風を通風する放熱ファンと、前記放熱フィンと放熱ファンとの間を被うカバ−部材と、前記放熱ファンと前記放熱フィンの冷却風の進入側の隙間に設けられて前記冷却風を乱流状態にする制御シートとを備える構成とした。
【００１０】
また、前記制御シートは、前記放熱ファンの央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の内側に向いた切り起しを有するか、前記放熱ファンの央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の外側に向いた切り起しを有するか、前記放熱ファンの央部に対応する位置に円形の切り抜き形状をもち、その切り抜きの周囲部に中央鉛直方向の内側に向いた切り起しと外側に向いた切り起しを交互にもつようにした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、メンテナンスなしで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−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できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第一の実施例を図１、図２、図３、図４に示す。図１は本発明のファン付きヒ−トシンクの正面図、図２は本発明のファン付きヒ−トシンクの上面図、図３は本発明のファン付きヒ−トシンクの側面図、図４は流れ制御シ−トを示している。
【００１４】
図１により第一の実施例のファン付きヒ−トシンクの構成を説明する。ヒ−トシンク１０４はアルミニウム等の熱伝導性が良好な材料からなり、後述する冷却風に発熱部品１０５の発生熱を放熱している。詳しくは、ヒ−トシンク１０４は、ヒ−トシンクベ−ス１０４−Ａとそれに設置される複数の放熱フィン(またはピン等)１０４−Ｂから構成される。ヒ−トシンクベ−ス１０４−Ａ底面には冷却対象となる発熱部品１０５を放熱用グリ−ス等１０３で熱的に接続する。
【００１５】
ファン１０１とヒ−トシンク１０４は、冷却風が側面から逃げないようにカバ−部材１０２により囲われている。ファン１０１は吸気側から外気を取り込み放熱フィン１０４−Ｂに直接冷却風を当てる。冷却風は放熱フィン１０４−Ｂ間の熱を取り込みながら通り抜け、ヒ−トシンクベ−ス１０４−Ａ下にある発熱部品１０５の冷却を行なう。
【００１６】
ここで、放熱フィン１０４−Ｂの間隔は必要な冷却性能を確保するために、放熱フィン１０４−Ｂ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】
図１０は、従来のファン付きヒ−トシンクを構造を説明する図である。昨今ＣＰＵ等発熱部品１０５の発熱量増大により、冷却性能を上げるため放熱フィン１０４−Ｂの間隔が狭くなってきた。この場合、図１０中のＢのような風速が速いところでは塵埃が留まることなく放熱フィン１０４−Ｂ間を通過するが、図１０中のＡのようなよどみ部では放熱フィン１０４−Ｂに塵埃がひっかかりやすくなる。
【００１８】
放熱フィン１０４に塵埃がひっかかり目詰まりを起こすと、放熱フィン１０４の間の冷却風の通風が妨げられ、冷却効果が低下してしまう。この塵埃の堆積は、雪だるま式に増加していき、完全にフィン間を覆い、目詰まりをおこす。
【００１９】
塵埃の堆積を防止するために、図１から図４に示すように本発明では薄いシ−ト(例えばプラスチック製の薄いシ−ト)にスリット４０２の入った流れ制御シ−ト４０１をファン１０１吐き出し側と放熱フィン１０４−Ｂ冷却風進入側の間に設置する。
【００２０】
図４のスリット４０２が入ったシ−トは、ファン１０１からの冷却風が当たると変形可能なやわらかさである。スリット４０２の切り起し位置４０３はファン１０１径と同じかそれ以上が好ましい。切り起し４０３の方向はヒ−トシンク１０４側に倒すようにする。このときの切り起し角度はファン１０１羽根角度の法線方向に垂直かそれ以下が好ましい。
【００２１】
放熱フィン１０４−Ｂ中央付近はファン１０１から吐き出された冷却風が損失なく放熱フィン１０４−Ｂの間を抜けるので塵埃を吹き飛ばせる十分な風速が確保でき、塵埃はたまりにくい。よどみとなる外周付近において風速は遅いが、流れ制御シ−ト４０１が冷却風によって変形可能なので流れ方向がたえず変化して、冷却風が乱流状態となる。
【００２２】
この場合、たとえ塵埃がかかったとしてもあらゆる方向、角度から風があたるため、塵埃は留まっていられずフィンから剥がれて放熱フィン１０４−Ｂの間をすり抜ける。これにより、目詰まりのきっかけとなるよどみ部での塵埃ひっかかりを防止でき、短期間で目詰まりを起こさないようにできる。
【００２３】
本実施例のように、ヒ−トシンク１０４とファン１０１の間に流れ制御シ−ト４０１を設置することにより、塵埃がフィンにひっかかることを防止することができ、ファン付きヒ−トシンクとして期待される冷却効果を長期に渡って維持することができる。また、塵埃付着防止のために放熱フィン１０４−Ｂ自体の間隔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部品に対する冷却を行なうことができる。
【００２４】
図５は、本発明の一実施形態に係るファン付きヒ−トシンクにおける熱抵抗の経時変化を示す図である。熱抵抗は単位発熱量当りのヒ−トシンク１０４の温度上昇値であり、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。図５中のＡは本実施例のファン付きヒ−トシンク熱抵抗値の経時変化、Ｂは防塵対策として一般的に用いられるフィルタをファン吸気側に取り付けた際の熱抵抗値経時変化、Ｃは何も対策を行わない従来のファン付きヒ−トシンクでの熱抵抗値の経時変化である。
【００２５】
ファン１０１吸入側にフィルタを設けた状態では吸気に含まれる塵埃のほとんどを取り除くことができる。その分塵埃がフィルタにたまりやすく、フィルタが目詰まりをおこす前に清掃または交換をする必要がある。塵埃除去率は高いがメンテナンスを必ず行なわなければならず、メンテナンスなしでは冷却性能を長期にわたって維持することができない。
【００２６】
一方、本発明では流れ制御板４０１があるため塵埃付着のない初期段階の熱抵抗はＣに比べて大きい。しかし、ある程度時間が経過してもフィン冷却風進入口側の塵埃付着が少ないため、熱抵抗の増加率は低い。よって、長期にわたりメンテナンスの必要なく安定した冷却性能を維持することができる。
【実施例２】
【００２７】
本発明の第２の実施例を図６、図７に示す。図６は本発明のファン付きヒ−トシンクの正面図を、図７は流れ制御シ−トを示している。実施例１との違いはよどみ部となる外周付近に積極的に風を流すために、切り起しを放熱フィン１０４の外側に向けていることである。積極的に外周部に風を流すことで、実施例１よりも外周よどみ域における塵埃付着防止効果を高めることができる。
【実施例３】
【００２８】
本発明の第３の実施例を図８、９に示す。図８は本発明のファン付きヒ−トシンクの正面図を、図９は流れ制御シ−ト示している。実施例１と２は切り起しの向きが一様であったが、本実施例は切り起しの向きを放熱フィン１０４の内側と外側の交互の向きにしている。このため実施例１、２よりも放熱風の流れを乱すことが可能になり、実施例１、２よりも塵埃付着防止効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第一の実施例であるファン付きヒ−トシンクの正面図である。
【図２】本発明の第一の実施例であるファン付きヒ−トシンクの上面図である。
【図３】本発明の第一の実施例であるファン付きヒ−トシンクの側面図である。
【図４】本発明の第一の実施例である流れ制御シ−トの説明図である。
【図５】ファン付きヒ−トシンクの熱抵抗の経時変化を説明する図である。
【図６】本発明の第二の実施例であるファン付きヒ−トシンクの正面図である。
【図７】本発明の第二の実施例である流れ制御シ−トの説明図である。
【図８】本発明の第三の実施例であるファン付きヒ−トシンクの正面図である。
【図９】本発明の第三の実施例である流れ制御シ−トの説明図である。
【図１０】従来の実施例であるファン付きヒ−トシンクの正面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１：冷却用ファン、１０２：カバ−部材、１０３：放熱用グリ−ス、１０４：ヒ−トシンク、１０４−Ａ:ヒ−トシンクベ−ス、１０４−Ｂ：放熱フィン、１０５：発熱体、４０１：本発明第一実施例の流れ制御シ−ト、４０２：スリット(実線) 、４０３：切り起し位置(破線) 、７０１：本発明第二実施例の流れ制御シ−ト、７０２：スリット(実線) 、７０３：切り起し位置(破線) 、９０１：本発明第三実施例の流れ制御シ−ト、９０２：スリット(実線) 、９０３：切り起し位置(破線)
【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】
2009076708.tif 000010
【図９】
2009076708.tif 000011
【図１０】
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