JP4128055B2 - Heating element cooling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の発熱体を冷却する発熱体冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるベース及びベースに対して固定された複数枚の放熱フィンからなるヒートシンクと、ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して放熱フィンからの放熱を促進するファン装置とを具備する発熱体冷却装置が知られている。この発熱体冷却装置では、発熱体から発生した熱がベースから複数枚の放熱フィンに伝達され、ファン装置から複数枚の放熱フィンに沿って流れる空気により、放熱フィンの熱を奪って発熱体を冷却する。
【0003】
米国特許第6,137,680号公報及び米国特許第5,724,228号公報には、ベースの上に平行に並ぶ複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンクをファン装置で冷却する電子部品冷却装置が示されている。ファンケースとヒートシンクの放熱フィンとの間には空気が流れる空間が形成されている。この空間は放熱フィンが延びる方向に開口している。
【0004】
また米国特許第6,301,110号公報には、平行に延びる複数枚の放熱フィンとベースとを部分的に切断する複数のスリットが形成された電子部品冷却装置が開示されている。
【0005】
米国特許第5,943,209号公報には、ベースの上に放射状に並ぶ複数枚の放熱フィンを備えた電子部品冷却装置が示されている。ファンケースは放熱フィンの上方に位置する空間を囲むスカート部を備えた構造を有している。
【0006】
ヨーロッパ特許出願公開公報EP0856888A2には、ピン状の放熱フィンを備えたベースの外縁部に複数のスリットを形成して、ファン装置から送られた風をそれらのスリットを通してベースの下側に流す構造を有する冷却装置が示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、電子部品等の発熱体の高性能化に伴い、発熱体の発熱量が高くなっている。そこで、ヒートシンクの寸法を大きくすることなく、しかも装置の重量を重くすることなく、発熱体冷却装置の冷却効果を更に高めることが求められていた。
【0008】
本発明の目的は、ヒートシンクの寸法を大きくすることなく、しかも装置の重量を増加させずに、発熱体の冷却効果を十分に高めることができる発熱体冷却装置を提供することにある。
【0009】
本発明の目的は、冷却性能が高く、しかも騒音の発生が少ない発熱体冷却装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願発明において改良の対象とする発熱体冷却装置は、裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるベース及びこのベースに対して固定された複数枚の放熱フィンからなるヒートシンクと、ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して放熱フィンからの放熱を促進するファン装置とを具備する発熱体冷却装置である。本発明で用いるヒートシンクでは、ベースが柱状を呈している。ベースはファン装置に向かって上下方向に立つように(ベースの中心とファン装置の中心とがほぼ一致するように)配置される。そして複数枚の放熱フィンをファン装置が配置される側から見たベースの輪郭を越えて外側に位置するように構成する。このように構成すると、ファン装置からの冷却用空気は、ベースの外周面と放熱フィンの外面に沿いながら流れる。そしてファン装置が位置する側とは反対側に位置する複数枚の放熱フィンの外側にはベースが存在しないので、ベースの存在が大きな抵抗となることがない。また発熱体からの熱は、発熱体側から柱状のベースに沿ってファン装置側に移動する。そのため各放熱フィンからは、ファン装置に近い位置からもまたファン装置から遠い位置からもベースから熱が伝達されることになり、従来よりも冷却性能を大幅に向上させることができる。
【0011】
より具体的には、本発明は、裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるベース及び複数枚の放熱フィンを備えてベースに対して固定された放熱フィン群からなるヒートシンクと、ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも放熱フィン群を構成する複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して放熱フィンからの放熱を促進するファン装置とを具備する発熱体冷却装置を対象とする。そしてヒートシンクのベースを柱状を呈するものとする。また複数枚の放熱フィンは、ベースの外周部からベースの径方向外側に位置している。すなわち複数枚の放熱フィンは、直接的または間接的に柱状のベースに対して固定されており、ベースの径方向外側とベースの外周面の高さ方向(ファン装置からヒートシンクに向かう方向)に沿う方向の両方に延びている。
【0012】
好ましいファン装置は、モータと、モータのロータに対して固定されて回転駆動されるブレード取付部及び該ブレード取付部の円筒状の外周部に設けられた複数枚のブレードを備えてなるインペラと、インペラを回転可能に収納する筒状の風洞部を備えたファンケースと、ファンケースとモータとの間に配置されてモータを支持する複数本のウエブとを備え、複数枚の放熱フィンに向かって空気を吹き付けるように構成された軸流ファン装置である。
【0013】
そしてロータの回転中心とベースの中心とがほぼ整合するようにファン装置がヒートシンクに対して取り付けられている。またベースを裏面側から見た前記ベースの輪郭を、ファン装置を裏面側(ヒートシンク側)から見たインペラの輪郭の内側(好ましくは、ブレード取付部の外周部の内側)に位置するように定める。このようにすると、ファン装置によって実質的に冷却される複数枚の放熱フィンの大きさを可能な範囲で大きくすることができる。その結果、冷却装置を更に向上させることができる。
【0014】
ファンケースは、風洞部の外側に位置してヒートシンクと対向する対向壁部と、対向壁部に設けられ且つヒートシンク側に向かって延びる周壁部とを備えている。そして、ファンケースは対向壁部とヒートシンクとの間にインペラから吐き出された空気が通る空間を形成するが、この空間を通る空気の全部または大部分が放熱フィン群の間を通ることなく直接ファンケースの外部に排出されるのを阻止するように構成するのが好ましい。このように構成すれば、インペラから吐き出された空気は、全部または大部分が複数の放熱フィンの間を通るため、放熱フィン群を通る冷却用空気の流量を高めることができ、発熱体の冷却効果を高めることができる。
【0015】
この場合においても、ファンケースは、前述の空間の厚みが風洞部から離れるに従って小さくなるように形成するのが好ましい。このようにすれば、複数枚の放熱フィンの風洞部から離れた位置の部分においても、冷却用空気の流速が低下するのを阻止でき、発熱体の冷却効果を高めることができる。また、冷却用空気の乱流を防いで、ファン装置の騒音を低下させることができる。
【0016】
放熱フィン群は、ベースの外周部から直接径方向に延びてベースの外周部を囲む囲繞空間を複数の分割空間に分割する2枚以上の空間分割用放熱フィンと、分割空間内に位置して分割空間を更に小さく分割するように隣接する2枚の空間分割用放熱フィンからそれぞれ及び2枚の空間分割用放熱フィンの間に位置するベースの外周部分からそれぞれ外側に延びる複数枚の細分割用放熱フィンとから構成することができる。このようにすれば、ベースを中心にして放射状に複数枚の放熱フィンを配置する場合と比べて複数枚の放熱フィンの総表面積を大きくすることができる。そのため冷却性能を向上させることができる。
【0017】
1つの分割空間内に位置している複数枚の細分割用放熱フィンは、互いにほぼ平行に延ばすのが好ましい。このようにすると細分割用放熱フィンの枚数を可能な範囲で最も多くすることができる。
【0018】
また、1つの分割空間内に位置している複数枚の細分割用放熱フィンは、インペラが回転する方向と逆の方向に傾斜させるのが好ましい。このようにすると冷却効果を高めることができる。この点の理由は明確ではないが、冷却用空気が効率よくフィンに当たるためであると考えられる。
【0019】
2枚以上の空間分割用放熱フィンの形状は、各空間分割用放熱フィンに結合されている複数枚の細分割用放熱フィンを通して十分な放熱を行うことができるように定めるのが好ましい。ベースから離れるに従って空間分割用放熱フィンの温度は下がるため、これに応じて空間分割用放熱フィンの厚みはベースから離れるに従って厚みを薄くすればよい。
【0020】
2枚以上の空間分割用放熱フィンの先端部には、それぞれファンケースを係止するための被係止部を一体に設けることができる。またファンケースには複数の被係止部に係止される2以上の係止片を一体に設けることができる。そして被係止部への係止片の係止によりファン装置をヒートシンクに対して装着するのが好ましい。このようにすれば、ヒートシンク及びファン装置の位置決めを容易に行って両者を固定することができる。
【0021】
このような、係止構造を具体的に構成するには、例えば、次のようにする。まずベースの周方向に互いに180°離れた2箇所の位置に2枚の空間分割用放熱フィンを配置する。さらにベースの周方向に互いに180°離れた別の2箇所の位置に2枚の空間分割用放熱フィンを配置する。そしてベースの径方向に対向する2つの分割空間を囲む2枚の空間分割用放熱フィン間の角度が等しくなるように4枚の空間分割用放熱フィンを配置する。その上で、4枚の空間分割用放熱フィンの先端部に、それぞれファンケースを係止するための被係止部を一体に設ける。また、ファンケースには4つの被係止部に係止される4つの係止片を一体に設ける。4つの被係止部への4つの係止片の係止によりファン装置をヒートシンクに対して装着する。このようにすれば、4つの空間分割用放熱フィンを利用してヒートシンク及びファン装置の位置決めを確実にできる係止構造を簡単に構成することができる。
【0022】
対向壁部と複数枚の放熱フィン群との間に位置する空間を形成し且つ維持するには、例えば、対向壁部に複数のスペーサ手段を配置すればよい。
【0023】
ベースは、放熱フィン群よりも熱伝導性が高い材質により形成するのが好ましい。このようにすれば、ヒートシンクを低コストで軽重量にして、しかもヒートシンク全体の熱伝導性を高めることができる。この場合、例えば、ベースを放熱フィン群と一体に形成されて内部に空洞を有する中空部と、空洞内に中空部と熱伝達可能に配置されて放熱フィン群及び中空部を形成するために用いる材料よりも熱伝導率の高い高熱伝導率体とから構成する。このようにするとベースを通して効率よく熱を放熱フィンに対して伝達することができる。なおこの場合には、空洞を上下方向に開口する貫通孔から形成することができる。そして高熱伝導率体は、貫通孔内の下面から上面に向かう80%以上90%以下の空間を完全に埋めるようにすればよい。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1(A)〜(D)は、電子部品冷却装置に適用した本発明の第1の実施の形態の発熱体冷却装置の平面図、右側面図、正面図及び底面図であり、図2は、図1の電子部品冷却装置の断面図を概念的に示したものである。これらの各図に示すように、本例の電子部品冷却装置1は、ヒートシンク3と軸流ファン装置5とを有している。ヒートシンク3は、図3(A)〜(D)に詳細に示すように、ベース7とベース7に対して固定された放熱フィン群9とを有している。ベース7は、内部に空洞を有する円筒形の中空部7aと、空洞内に中空部7aと熱伝導可能に配置されて中空部7aを形成するために用いる材料よりも熱伝導率の高い高熱伝導率体7bとから構成される。高熱伝導率体7bは、放熱フィン群9及び中空部7aの材質(アルミニウム)より熱伝導度の高い銅から形成されており、ほぼ円柱形状を呈している。ベース7の直径寸法(中空部7aの外形寸法)は、図2に示すように、後述する軸流ファン装置5のインペラ23の外径寸法以下である。この例では、高熱伝導率体7bは中空部7aの空洞の下面から上面に向かう80%以上90%以下の空間を完全に埋めている。ベース7の外周には、放熱フィン群9が固定されている。ベース7の裏面(軸流ファン装置5が位置する側とは反対の面、即ち、底面7c)には、冷却されるべき電子部品からなる発熱体Eが装着されることになる。このヒートシンク3では、放熱フィン群9の複数枚の放熱フィン(13A〜13D,15)の全部が、軸流ファン装置5が配置される側から見たベース7の輪郭(中空部7aの輪郭)を越えて外側に位置するように構成されている。
【0025】
放熱フィン群9は、円筒形の中空部7aに一体に固定された4枚の空間分割用放熱フィン13A〜13Dと、中空部7aと空間分割用放熱フィン13A〜13Dとに固定された複数枚の細分割用放熱フィン15…とから構成されている。図1(D)及び図3(A)〜(D)を参照して放熱フィン群9の構成について説明すると、4枚の空間分割用放熱フィン13A〜13Dは、中空部7aに固定された板状のフィン本体13aと、フィン本体13aの先端に固定された第1の板状部13bと、第1の板状部13bの先端に固定された第2の板状部13cとを有している。フィン本体13aは、中空部7aに一体固定された基部から先端部に向かう(中空部7aの径方向外側に向かう)にしたがって厚み寸法(中空部7aの周方向に沿う寸法)が徐々に小さくなる形状を有している。この形状は、複数枚の細分割用放熱フィン15…を通して十分な放熱を行うことができるように定められている。第1の板状部13b及び第2の板状部13cは、横断面形状(ヒートシンク3の裏面側から見た形状)がL字状になるように配置されている。そして、空間分割用放熱フィン13Aの第2の板状部13cと空間分割用放熱フィン13Dの第2の板状部13cとが平行になり、空間分割用放熱フィン13Bの第2の板状部13cと空間分割用放熱フィン13Cの第2の板状部13cとが平行になるように、4枚の空間分割用放熱フィン13A〜13Dは配置されている。第2の板状部13cには、図1(C)並びに図3(C)及び(D)に示すように、切欠部13dが形成されている。切欠部13dは、後述するファンケース25の係止片35を係止するための被係止部を構成している。
【0026】
4枚の空間分割用放熱フィン13A〜13Dは、中空部7aから直接径方向に放射状に延びて、ベース7の外周部を囲む囲繞空間を4つの分割空間S1〜S4に分割している。より具体的には、ベース7の周方向に互いに180°離れた2箇所の位置に2枚の空間分割用放熱フィン13A,13Cが配置されている。また、ベース7の周方向に互いに180°離れた別の2箇所の位置に2枚の空間分割用放熱フィン13B,13Dが配置されている。そして、ベース7の径方向に対向する2つの分割空間S1,S3をそれぞれ囲む2枚の空間分割用放熱フィン13A,13B間の角度θ1と2枚の空間分割用放熱フィン13C,13D間の角度θ2とが等しくなるように、4枚の空間分割用放熱フィン13A〜13Dは配置されている。
【0027】
複数枚の細分割用放熱フィン15…は、分割空間S1〜S4内に位置して分割空間S1〜S4を更に小さく分割している。隣接する2枚の空間分割用放熱フィン(13A,13B)(13B,13C)(13C,13D)(13D,13A)間に位置する複数枚の細分割用放熱フィン15…は、2枚の空間分割用放熱フィンの間に位置する中空部7aの部分と2枚の空間分割用放熱フィンとからそれぞれ外側に延びている。各分割空間S1〜S4内に位置している複数枚の細分割用放熱フィン15…は、互いにほぼ平行に外側に延びている。
【0028】
軸流ファン装置5は、図1(A)に示すように、モータ17と、7枚のブレード19…及びカップ状のブレード取付部21(図2)を備えてモータ17によって回転駆動されるインペラ23と、ファンケース25と、3本のウエブ27A〜27Cとを備えている。そして、軸流ファン装置5は、ウエブ27A〜27C側から空気を吸い込んで、放熱フィン群9に向かって空気を吹き付けるように動作する。本例では、ファンケース25、モータ17のハウジング17a及びウエブ27A〜27Cは合成樹脂材料を主原料とする成形材料により一体に形成されている。
【0029】
図2に示すように、ブレード取付部21は、モータ17のロータ(図示せず)に対して固定されて回転駆動する構成を有している。軸流ファン装置5は、このロータの回転中心Cとベース7の中心C′とがほぼ一致するようにヒートシンク3に対して取り付けられている。そして、この例では、ベース7(中空部7a)の外径寸法は、ブレード取付部21の外径寸法よりも小さく設定されている。
【0030】
ファンケース25は、図1(A)〜(D)に詳細に示すように、インペラ23を回転可能に収納する筒状の風洞部29と、風洞部29の外側に位置してヒートシンク3と対向する対向壁部31と、対向壁部31に設けられ且つベース7側に延びる周壁部33と、対向壁部31に設けられた4つの係止片35…とを備えている。風洞部29は、図1(B)及び(C)に示すように、インペラ23のブレード19…の一部が幅方向及び該幅方向と直交する横方向から見たときに露出するように構成されている。対向壁部31には、図2に示すように、対向壁部31と放熱フィン群9との間に位置して両者の間に空間37を形成し且つ維持する2つのスペーサ手段34,34が配置されている。なお、スペーサ手段の数は任意である。
【0031】
周壁部33は、図1(C)及び(D)に示すように、前述の2つの分割空間S1,S3内の細分割用放熱フィン15…の一部と横方向で対向する第1の一対の側壁部33A,33Aと、2つの分割空間S2,S4内の細分割用放熱フィン15…と横方向で対向する第2の一対の側壁部33B,33Bとを有している。第1の一対の側壁部33A,33Aは、2つのスリット36によって分割された3つの側壁構成部38a,38b,38cとから構成されている。両側の2つの側壁構成部38a,38cには、図示しない取付金具を係止するためのフック38d[図1(B)]が設けられている。スリット36は、側壁構成部38a,38cが外力を受けたときに内側に向かって傾斜することを許容している。第1の一対の側壁部33A,33A及び第2の一対の側壁部33B,33Bは、図2に示すように、対向壁部31とヒートシンク3との間にインペラ23から吐き出された空気(矢印F)が通る空間37を形成するが、空間37を通る空気(矢印F)の全部または大部分が複数枚の細分割用放熱フィン15…の間を通ることなく直接ファンケース25の外部に排出されるのを阻止するように、空間37の側方を囲むように配置されている。
【0032】
4つの係止片35…は、図1(C)に示すように、対向壁部31からヒートシンク3に向かって延びる本体部31aと、本体部31aのヒートシンク3側の縁部からベース7に向かって突出する係合突部31bとを有している。4つの係止片35の一部は、それぞれ4枚の空間分割用放熱フィン13A〜13Dの先端にある第2の板状部13cに設けた切欠部13dに、各係止片35に設けた係合突部(またはフック)31bを弾発係合(スナップイン係合)させる。このようにして、軸流ファン装置5はヒートシンク3に対して着脱可能に装着される。
【0033】
ウエブ27A〜27Cは、図1(A)に示すように、ファンケース25とモータ17との間に配置されてモータ17を支持している。ウエブ27A〜27Cの内の1つのウエブ27Aは、モータ17に電力を供給する導電線39を内部に配置している。図1(A)において、ウエブ27Cを用いて説明すると、ウエブ27A〜27Cは、モータ17のハウジング17aと接合するモータ側接合部27aと、風洞部29と接合する風洞部側接合部27bとを有している。そして、モータ17の中心点17bとモータ側接合部27aとを結ぶ線を延長する仮想線L1の風洞部29と交差する交差点C1よりも、風洞部側接合部27bがインペラ23の回転方向(矢印A)側に位置するように、ウエブ27A〜27Cは仮想線L1に対して傾斜して配置されている。
【0034】
本例の発熱体冷却装置によれば、図2に示すように、軸流ファン装置5からの冷却用空気は、ベース7の外周面と放熱フィン群9の外面に沿いながら流れる。そして軸流ファン装置5が位置する側とは反対側に位置する複数枚の放熱フィンの外側にはベース7が存在しないので、ベース7の存在が大きな抵抗となることがない。また発熱体Eからの熱は、発熱体E側から柱状のベース7に沿って軸流ファン装置5側に移動する。そのため各放熱フィンには、軸流ファン装置5に近い位置からもまた遠い位置からもベース7から熱が伝達されることになり、従来よりも冷却性能を大幅に向上させることができる。また、本例では、第1の一対の側壁部33A,33A及び第2の一対の側壁部33B,33Bは、空間37を通る空気の全部または大部分が複数枚の細分割用放熱フィン15…の間を通ることなく直接ファンケース25の外部に排出されるのを阻止するように、空間37の側方を囲むように配置されているので、インペラ23から吐き出された空気は、全部または大部分が放熱フィン群9の間を通る。そのため、放熱フィン群9の間を通る冷却用空気の流量を高めることができ、発熱体Eの冷却効果を更に高めることができる。
【0035】
図4(A)〜(D)は、本発明の第2の実施の形態の発熱体冷却装置に用いるヒートシンク103の平面図、右側面図、正面図及び底面図である。本例の発熱体冷却装置のヒートシンクは、複数枚の細分割用放熱フィン115…を除いては、図3に示すヒートシンクと同じ構造を有しているので、複数枚の細分割用放熱フィンを除く部材には、図3に付した符号に100を加えた符号を付してその説明を省略する。本例では、分割空間S1〜S4の1つの分割空間内に位置している複数枚の細分割用放熱フィン115…は、インペラが回転する方向(矢印B)と逆方向に傾斜している。本例の発熱体冷却装置では、冷却効果を高めることができる。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、ベースの外側に放熱フィンの一部または全部が位置するように放熱フィンを配置するので、ベースの存在が空気の流れに対する大きな抵抗となることがない。そのため、放熱フィンに対応して全体的にベースが存在する場合よりも、冷却性能を上げることができる。この効果はファン装置の送風量が多くなればなるほど顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)〜(D)は、本発明の第1の実施の形態の発熱体冷却装置の平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【図2】図1に示す電子部品冷却装置の断面を概念的に示した図である。
【図3】(A)〜(D)は、図1に示す電子部品冷却装置に用いるヒートシンクの平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【図4】(A)〜(D)は、本発明の第2の実施の形態の発熱体冷却装置に用いるヒートシンクの平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【符号の説明】
1 電子部品冷却装置
3 ヒートシンク
5 軸流ファン装置
7 ベース
9 放熱フィン群
11 外周部分
13A〜13D 空間分割用放熱フィン
13d 切欠部(被係止部)
15,115 細分割用放熱フィン
S1〜S4 分割空間
17 モータ
19 ブレード
21 ブレード取付部
23 インペラ
25 ファンケース
27A〜27C ウエブ
29 風洞部
31 対向壁部
33 周壁部
35 係止片
37 空間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating element cooling device for cooling a heating element such as an electronic component.
[0002]
[Prior art]
A base on which a heating element to be cooled is mounted on the back surface, a heat sink composed of a plurality of radiation fins fixed to the base, and air disposed along at least the plurality of radiation fins disposed above the heat sink. 2. Description of the Related Art There is known a heating element cooling device that includes a fan device that flows and promotes heat radiation from a radiation fin. In this heating element cooling device, the heat generated from the heating element is transmitted from the base to the plurality of radiation fins, and the air flowing along the plurality of radiation fins from the fan device takes the heat of the radiation fins to remove the heating element. Cooling.
[0003]
U.S. Pat. No. 6,137,680 and U.S. Pat. No. 5,724,228 disclose an electronic component cooling apparatus for cooling a heat sink having a plurality of heat radiation fins arranged in parallel on a base with a fan device. It is shown. A space through which air flows is formed between the fan case and the heat radiating fins of the heat sink. This space is open in the direction in which the heat dissipating fins extend.
[0004]
U.S. Pat. No. 6,301,110 discloses an electronic component cooling device in which a plurality of slits for partially cutting a plurality of heat dissipating fins extending in parallel and a base are formed.
[0005]
U.S. Pat. No. 5,943,209 discloses an electronic component cooling device having a plurality of radiating fins arranged radially on a base. The fan case has a structure provided with a skirt portion surrounding a space located above the radiating fin.
[0006]
European Patent Application Publication No. EP 0856888A2 has a structure in which a plurality of slits are formed on the outer edge of a base having pin-shaped heat dissipating fins, and the wind sent from the fan device flows through the slits to the lower side of the base. A cooling device is shown.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the amount of heat generated by the heating elements has increased with the improvement in performance of heating elements such as electronic components. Therefore, there has been a demand for further enhancing the cooling effect of the heating element cooling device without increasing the size of the heat sink and without increasing the weight of the device.
[0008]
An object of the present invention is to provide a heating element cooling device that can sufficiently enhance the cooling effect of the heating element without increasing the size of the heat sink and without increasing the weight of the device.
[0009]
An object of the present invention is to provide a heating element cooling device having high cooling performance and low noise generation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The heating element cooling device to be improved in the present invention includes a base on which a heating element to be cooled is mounted on the back surface, a heat sink composed of a plurality of radiation fins fixed to the base, and an upper side of the heat sink And a fan device that promotes heat dissipation from the radiation fins by flowing air along at least a plurality of radiation fins. In the heat sink used in the present invention, the base has a columnar shape. The base is disposed so as to stand in the vertical direction toward the fan device (so that the center of the base and the center of the fan device substantially coincide). The plurality of heat dissipating fins are configured to be positioned outside the outline of the base viewed from the side where the fan device is disposed. If comprised in this way, the cooling air from a fan apparatus will flow along the outer peripheral surface of a base and the outer surface of a radiation fin. Since the base does not exist outside the plurality of heat dissipating fins located on the side opposite to the side where the fan device is located, the presence of the base does not cause a large resistance. The heat from the heating element moves from the heating element side to the fan device side along the columnar base. Therefore, heat is transmitted from the base from each of the heat dissipating fins from a position close to the fan device and from a position far from the fan device, and the cooling performance can be greatly improved as compared with the conventional case.
[0011]
More specifically, the present invention relates to a heat sink composed of a base on which a heating element to be cooled is mounted on the back surface and a plurality of heat radiation fins fixed to the base, and an upper portion of the heat sink. It is intended to be a heating element cooling device including a fan device that is arranged on the side to flow air along at least a plurality of radiating fins constituting the radiating fin group to promote heat dissipation from the radiating fins. The heat sink base has a columnar shape. The plurality of radiating fins are located on the radially outer side of the base from the outer peripheral portion of the base. That is, the plurality of radiating fins are directly or indirectly fixed to the columnar base, and extend along the radial outer side of the base and the height direction of the outer peripheral surface of the base (the direction from the fan device toward the heat sink). Extends in both directions.
[0012]
A preferred fan device includes a motor, a blade mounting portion that is fixed and rotated with respect to the rotor of the motor, and an impeller that includes a plurality of blades provided on a cylindrical outer peripheral portion of the blade mounting portion, A fan case having a cylindrical wind tunnel for rotatably storing an impeller, and a plurality of webs arranged between the fan case and the motor to support the motor, toward the plurality of radiation fins An axial fan device configured to blow air.
[0013]
The fan device is attached to the heat sink so that the rotation center of the rotor and the center of the base are substantially aligned. Further, the outline of the base when the base is viewed from the back side is determined so as to be located inside the outline of the impeller when viewed from the back side (heat sink side) (preferably, inside the outer peripheral portion of the blade mounting portion). . If it does in this way, the magnitude | size of the several radiation fin substantially cooled by the fan apparatus can be enlarged in the possible range. As a result, the cooling device can be further improved.
[0014]
The fan case includes an opposing wall portion that is located outside the wind tunnel portion and faces the heat sink, and a peripheral wall portion that is provided on the opposing wall portion and extends toward the heat sink side. The fan case forms a space through which the air discharged from the impeller passes between the opposing wall portion and the heat sink. However, all or most of the air passing through the space does not pass directly between the radiating fin groups. It is preferable to be configured so as to prevent discharge to the outside of the case. If comprised in this way, since all or most of the air exhaled from the impeller passes between the plurality of radiating fins, the flow rate of the cooling air passing through the radiating fin group can be increased, and the heating element is cooled. The effect can be enhanced.
[0015]
Even in this case, it is preferable that the fan case is formed so that the thickness of the space decreases as the distance from the wind tunnel portion increases. If it does in this way, also in the part of the position away from the wind tunnel part of the several radiation fin, it can prevent that the flow velocity of cooling air falls, and can improve the cooling effect of a heat generating body. Moreover, the turbulent flow of the cooling air can be prevented and the noise of the fan device can be reduced.
[0016]
The radiating fin group includes two or more space dividing radiating fins that extend directly in the radial direction from the outer peripheral portion of the base and divide the surrounding space that surrounds the outer peripheral portion of the base into a plurality of divided spaces; For subdividing a plurality of subdivisions extending outward from each of two adjacent space dividing radiating fins and from the outer peripheral portion of the base located between the two space dividing radiating fins so as to further divide the divided space It can comprise from a radiation fin. In this way, the total surface area of the plurality of heat dissipating fins can be increased compared to the case where a plurality of heat dissipating fins are arranged radially around the base. Therefore, the cooling performance can be improved.
[0017]
The plurality of subdividing radiating fins positioned in one divided space preferably extend substantially in parallel to each other. In this way, the number of subdividing radiating fins can be increased as much as possible.
[0018]
In addition, it is preferable that the plurality of subdividing radiating fins positioned in one divided space be inclined in a direction opposite to the direction in which the impeller rotates. In this way, the cooling effect can be enhanced. The reason for this is not clear, but it is considered that the cooling air efficiently hits the fins.
[0019]
The shape of the two or more space dividing radiating fins is preferably determined so that sufficient heat radiation can be performed through the plurality of subdividing radiating fins coupled to each space dividing radiating fin. Since the temperature of the space dividing radiating fin decreases as the distance from the base increases, the thickness of the space dividing radiating fin may be reduced as the distance from the base increases.
[0020]
Locked portions for locking the fan case can be integrally provided at the front ends of the two or more space dividing radiating fins. The fan case can be integrally provided with two or more locking pieces that are locked to the plurality of locked portions. The fan device is preferably attached to the heat sink by locking the locking piece to the locked portion. If it does in this way, positioning of a heat sink and a fan device can be performed easily, and both can be fixed.
[0021]
In order to specifically configure such a locking structure, for example, the following is performed. First, two space-dividing radiating fins are arranged at two positions 180 degrees apart from each other in the circumferential direction of the base. Further, two heat dissipating fins for space division are arranged at two other positions separated from each other by 180 ° in the circumferential direction of the base. Then, the four space-dividing radiating fins are arranged so that the angles between the two space-dividing radiating fins surrounding the two divided spaces opposed to each other in the radial direction of the base are equal. In addition, a locked portion for locking the fan case is integrally provided at the front end portion of the four space dividing radiating fins. The fan case is integrally provided with four locking pieces that are locked to the four locked portions. The fan device is attached to the heat sink by locking the four locking pieces to the four locked portions. If it does in this way, the latching structure which can ensure positioning of a heat sink and a fan apparatus using the four space-dividing radiating fins can be constituted simply.
[0022]
In order to form and maintain the space located between the opposing wall portion and the plurality of radiating fin groups, for example, a plurality of spacer means may be disposed on the opposing wall portion.
[0023]
The base is preferably formed of a material having higher thermal conductivity than the radiating fin group. In this way, it is possible to reduce the weight of the heat sink at a low cost and to increase the thermal conductivity of the entire heat sink. In this case, for example, the base is formed integrally with the radiating fin group and has a hollow inside, and the base is used to form the radiating fin group and the hollow portion arranged in the cavity so as to be able to transfer heat. It is comprised from the high thermal conductivity body whose heat conductivity is higher than material. If it does in this way, heat can be efficiently transmitted to a radiation fin through a base. In this case, the cavity can be formed from a through hole that opens in the vertical direction. The high thermal conductivity body may be configured to completely fill a space of 80% or more and 90% or less from the lower surface to the upper surface in the through hole.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1A to 1D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heating element cooling device according to a first embodiment of the present invention applied to an electronic component cooling device. Fig. 2 conceptually shows a cross-sectional view of the electronic component cooling device of Fig. 1. As shown in these drawings, the electronic
[0025]
The radiating
[0026]
The four space
[0027]
The plurality of
[0028]
As shown in FIG. 1 (A), the
[0029]
As shown in FIG. 2, the
[0030]
As shown in detail in FIGS. 1A to 1D, the
[0031]
As shown in FIGS. 1C and 1D, the
[0032]
As shown in FIG. 1 (C), the four locking
[0033]
As shown in FIG. 1A, the webs 27 </ b> A to 27 </ b> C are disposed between the
[0034]
According to the heating element cooling device of this example, as shown in FIG. 2, the cooling air from the
[0035]
4A to 4D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of the
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, the radiating fins are arranged so that some or all of the radiating fins are located outside the base. Therefore, the presence of the base does not become a great resistance to the air flow. Therefore, the cooling performance can be improved as compared with the case where a base is present as a whole corresponding to the radiation fins. This effect becomes more prominent as the amount of air blown by the fan device increases.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heating element cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram conceptually showing a cross section of the electronic component cooling apparatus shown in FIG.
FIGS. 3A to 3D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heat sink used in the electronic component cooling apparatus shown in FIG.
4A to 4D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heat sink used in a heating element cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
15, 115 Subdividing radiation fins S1 to S4 Divided
Claims (7)
前記ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも前記放熱フィン群を構成する前記複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して前記放熱フィンからの放熱を促進するファン装置とを具備する発熱体冷却装置であって、
前記ヒートシンクの前記ベースは柱状を呈しており、
前記複数枚の放熱フィンは前記ベースの外周部から前記ベースの径方向外側に位置しており、
前記ファン装置は、モータと、前記モータのロータに対して固定されて回転駆動されるブレード取付部及び該ブレード取付部の円筒状の外周部に設けられた複数枚のブレードを備えてなるインペラと、前記インペラを回転可能に収納する筒状の風洞部を備えたファンケースと、前記ファンケースと前記モータとの間に配置されて前記モータを支持する複数本のウエブとを備え、前記複数枚の放熱フィンに向かって空気を吹き付けるように構成された軸流ファン装置であり、
前記ロータの回転中心と前記ベースの中心とが整合するように前記ファン装置が前記ヒートシンクに対して取り付けられており、
前記ベースを裏面側から見た前記ベースの輪郭が、前記ファン装置を裏面側から見た前記インペラの輪郭の内側に位置するように定められており、
前記ファンケースは前記風洞部の外側に位置して前記ヒートシンクと対向する対向壁部と、前記対向壁部に設けられ且つ前記ヒートシンク側に向かって延びる周壁部とを備え、
前記ファンケースは前記対向壁部と前記ヒートシンクとの間に前記インペラから吐き出された空気が通る空間を形成するが、前記空間を通る空気が前記放熱フィン群の中を通ることなく直接前記ファンケースの外部に排出されるのを阻止するように構成され、
前記放熱フィン群を構成する前記複数枚の放熱フィンは、前記ベースの外周部から直接前記径方向に延びて前記ベースの前記外周部を囲む囲繞空間を複数の分割空間に分割する4枚の空間分割用放熱フィンと、前記分割空間内に位置して前記分割空間を更に小さく分割するように隣接する2枚の前記空間分割用放熱フィンからそれぞれ及び前記2枚の空間分割用放熱フィンの間に位置する前記ベースの外周部分からそれぞれ外側に延びる複数枚の細分割用放熱フィンとからなり、
前記ベースの周方向に互いに180°離れた2箇所の位置に2枚の前記空間分割用放熱フィンが配置され、
さらに前記ベースの周方向に互いに180°離れた別の2箇所の位置に2枚の前記空間分割用放熱フィンが配置され、
前記ベースの径方向に対向する2つの前記分割空間を囲む2枚の前記空間分割用放熱フィン間の角度が等しくなるように4枚の前記空間分割用放熱フィンが配置され、
前記4枚の空間分割用放熱フィンの先端部には、それぞれ前記ファンケースを係止するための被係止部が一体に設けられ、
前記ファンケースには4つの前記被係止部に係止される4つの係止片が一体に設けられており、
前記4つの被係止部への前記4つの係止片の係止により前記ファン装置が前記ヒートシンクに対して装着されていることを特徴とする発熱体冷却装置。A heat sink comprising a base on which a heating element to be cooled on the back surface is mounted and a plurality of heat dissipating fins and fixed to the base;
A heating element cooling device comprising: a fan device that is arranged above the heat sink and that causes air to flow along the plurality of radiation fins constituting at least the radiation fin group to promote heat radiation from the radiation fins. There,
The base of the heat sink has a columnar shape,
The plurality of heat dissipating fins are located radially outside the base from the outer periphery of the base,
The fan device includes a motor, a blade mounting portion that is fixed and rotated with respect to a rotor of the motor, and an impeller that includes a plurality of blades provided on a cylindrical outer peripheral portion of the blade mounting portion. A fan case having a cylindrical wind tunnel for rotatably storing the impeller, and a plurality of webs arranged between the fan case and the motor to support the motor, An axial fan device configured to blow air toward the heat dissipating fins,
Said fan unit to the center and GaSei case of the rotation center and the base of the rotor is attached to the heat sink,
The outline of the base when the base is viewed from the back side is determined to be located inside the outline of the impeller when the fan device is viewed from the back side ,
The fan case includes an opposing wall portion that is located outside the wind tunnel portion and faces the heat sink, and a peripheral wall portion that is provided on the opposing wall portion and extends toward the heat sink side.
The fan case forms a space through which the air discharged from the impeller passes between the opposing wall portion and the heat sink. However, the fan case directly passes through the space without passing through the radiating fin group. Configured to prevent discharge to the outside of the
The plurality of heat dissipating fins constituting the heat dissipating fin group are four spaces that extend in the radial direction directly from the outer peripheral portion of the base and divide the surrounding space surrounding the outer peripheral portion of the base into a plurality of divided spaces. Each of the space radiating fins and the space radiating fins adjacent to each other and between the space radiating fins adjacent to each other so as to divide the space further into a smaller space. Consisting of a plurality of subdividing heat dissipating fins extending outward from the outer peripheral portion of the base,
The two heat dissipating fins for space division are arranged at two positions 180 degrees apart from each other in the circumferential direction of the base,
Further, the two heat dissipating fins for space division are arranged at two other positions separated from each other by 180 ° in the circumferential direction of the base,
The four space-dividing radiating fins are arranged so that the angle between the two space-dividing radiating fins surrounding the two divided spaces opposed to each other in the radial direction of the base is equal.
Locked portions for locking the fan case are integrally provided at the front end portions of the four space dividing radiating fins,
The fan case is integrally provided with four locking pieces locked to the four locked portions,
The heating element cooling device, wherein the fan device is attached to the heat sink by locking the four locking pieces to the four locked portions .
前記高熱伝導率体は前記貫通孔内の下面から上面に向かう80%以上90%以下の空間を完全に埋めている請求項6に記載の発熱体冷却装置。The cavity consists of a through hole that opens in the vertical direction,
The heating element cooling device according to claim 6, wherein the high thermal conductivity body completely fills a space of 80% or more and 90% or less from the lower surface to the upper surface in the through hole.
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