JP2000114443A - 冷却装置 - Google Patents
冷却装置Info
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- JP2000114443A JP2000114443A JP10282187A JP28218798A JP2000114443A JP 2000114443 A JP2000114443 A JP 2000114443A JP 10282187 A JP10282187 A JP 10282187A JP 28218798 A JP28218798 A JP 28218798A JP 2000114443 A JP2000114443 A JP 2000114443A
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- fin
- motor
- cooling device
- heat sink
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 モータ部直下の放熱フィンを有効に冷却し、
高い冷却性能が得られる冷却装置を提供する。 【解決手段】 発熱体４の放熱部との接触面を有するフ
ィン基板３１と、フィン基板３１に立設されたピン状の
放熱フィン３２とを備えたヒートシンク３と、ヒートシ
ンク３のフィン基板３１の面にその空気吐出面を対向さ
せて放熱フィン３２の上方に放熱フィン３２の先端と間
隔を置いて設置した軸流ファン１とからなる冷却装置に
おいて、放熱フィン３２の先端と軸流ファン１の空気吐
出面側のモータ部端面との間隔を、２mmからモータ部外
径に２. ０を乗じた値までの数値範囲内の値としたもの
である。また、最適の数値範囲を、２mmからモータ部外
径に０. ６を乗じた値までとしたものである。
高い冷却性能が得られる冷却装置を提供する。 【解決手段】 発熱体４の放熱部との接触面を有するフ
ィン基板３１と、フィン基板３１に立設されたピン状の
放熱フィン３２とを備えたヒートシンク３と、ヒートシ
ンク３のフィン基板３１の面にその空気吐出面を対向さ
せて放熱フィン３２の上方に放熱フィン３２の先端と間
隔を置いて設置した軸流ファン１とからなる冷却装置に
おいて、放熱フィン３２の先端と軸流ファン１の空気吐
出面側のモータ部端面との間隔を、２mmからモータ部外
径に２. ０を乗じた値までの数値範囲内の値としたもの
である。また、最適の数値範囲を、２mmからモータ部外
径に０. ６を乗じた値までとしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子機器に
使用されているＩＣなどの電子素子の冷却に利用する冷
却装置に関する。
使用されているＩＣなどの電子素子の冷却に利用する冷
却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣなどの電子素子は集積度の向
上によって著しく発熱量が増加しており、電子素子の加
熱を防ぐために素子を個別に冷却する手法が採られてい
る。従来、このような目的で使用される冷却装置の一つ
にピン状の放熱フィン（以下ピンフィンという）を有す
るピンフィン型ヒートシンク構造のものがある。また、
複数の電子素子を搭載した大型のヒートシンクにもピン
フィン型のものが採用されつつある。従来技術の例とし
て、図３（ａ）に放熱フィン型ヒートシンクの側断面図
を示す。（ｂ）は（ａ）の平面図である。図３におい
て、１は軸流ファン、１ａは軸流ファン１のモータ部、
２はケーシング、３はピンフィン型のヒートシンク、３
１はフィン基板、３２はピンフィン、４は発熱体、５は
風である。前記ピンフィン型のヒートシンク３は、矩形
状のフィン基板３１の上に上端から下端までが断面一様
のピンフィン３２を高密度に多数配列して構成し、軸流
ファン１と併用して強制空冷型の冷却装置として使用さ
れる。中央にモータ部１ａを備えた軸流ファン１は、ケ
ーシング２の内側に取り付けられ、軸流ファン１の空気
吐出側にピンフィン３２の上端を対向させるようにケー
シング２をフィン基板３１に支柱３１ａを挟んで図示し
ないねじ等で取り付け、さらにフィン基板３１の背面側
に発熱体４を密着させた構成にしている。このような構
成において、軸流ファン１が回転するとファンの作用に
より風５が発生する。風５は軸流ファン１からフィン基
板３１へ向かって垂直に吹き出し、ピンフィン３２の間
の空隙で流れ方向を転じてヒートシンク３の外側から排
出する。一方、発熱体４で発生した熱は、発熱体４とフ
ィン基板３１との接触面を介してフィン基板３１に伝わ
り、さらに熱伝導でピンフィン３２に伝わる。ピンフィ
ン３２およびフィン基板３１の表面と風５との間の熱伝
達によって、熱はヒートシンク３から風５に伝わり、風
５とともに外気へ放出される。この過程で、風５がピン
フィン３２の間で流れ方向を転じる際と、ピンフィン３
２に衝突して迂回する際に乱流化するため、熱伝達率が
大きくなり発熱体４に対して高い冷却性能が得られる。
上によって著しく発熱量が増加しており、電子素子の加
熱を防ぐために素子を個別に冷却する手法が採られてい
る。従来、このような目的で使用される冷却装置の一つ
にピン状の放熱フィン（以下ピンフィンという）を有す
るピンフィン型ヒートシンク構造のものがある。また、
複数の電子素子を搭載した大型のヒートシンクにもピン
フィン型のものが採用されつつある。従来技術の例とし
て、図３（ａ）に放熱フィン型ヒートシンクの側断面図
を示す。（ｂ）は（ａ）の平面図である。図３におい
て、１は軸流ファン、１ａは軸流ファン１のモータ部、
２はケーシング、３はピンフィン型のヒートシンク、３
１はフィン基板、３２はピンフィン、４は発熱体、５は
風である。前記ピンフィン型のヒートシンク３は、矩形
状のフィン基板３１の上に上端から下端までが断面一様
のピンフィン３２を高密度に多数配列して構成し、軸流
ファン１と併用して強制空冷型の冷却装置として使用さ
れる。中央にモータ部１ａを備えた軸流ファン１は、ケ
ーシング２の内側に取り付けられ、軸流ファン１の空気
吐出側にピンフィン３２の上端を対向させるようにケー
シング２をフィン基板３１に支柱３１ａを挟んで図示し
ないねじ等で取り付け、さらにフィン基板３１の背面側
に発熱体４を密着させた構成にしている。このような構
成において、軸流ファン１が回転するとファンの作用に
より風５が発生する。風５は軸流ファン１からフィン基
板３１へ向かって垂直に吹き出し、ピンフィン３２の間
の空隙で流れ方向を転じてヒートシンク３の外側から排
出する。一方、発熱体４で発生した熱は、発熱体４とフ
ィン基板３１との接触面を介してフィン基板３１に伝わ
り、さらに熱伝導でピンフィン３２に伝わる。ピンフィ
ン３２およびフィン基板３１の表面と風５との間の熱伝
達によって、熱はヒートシンク３から風５に伝わり、風
５とともに外気へ放出される。この過程で、風５がピン
フィン３２の間で流れ方向を転じる際と、ピンフィン３
２に衝突して迂回する際に乱流化するため、熱伝達率が
大きくなり発熱体４に対して高い冷却性能が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
冷却装置の対象はＩＣなどの小さな寸法のものが多く、
冷却装置そのものも小型化が要求される。従来技術の例
に示すように、冷却装置用の軸流ファン１ではモータ部
１ａの小形化に限界があるため、小形の軸流ファンでは
軸方向投影面積におけるモータ部１ａの面積がケーシン
グ２を含む軸流ファン全体の投影面積に対して相対的に
広くなり、風５が通過する面積すなわちケーシング２の
内周Ｄｃとモータ部１ａの外周Ｄｍとの間で示される部
分が狭くなり、その上、軸流ファン周辺部に偏在するこ
とになる。そのため、ヒートシンク３では有効に冷却さ
れる部分が周辺部に偏ってモータ部１ａの直下が風５の
死角となり、冷却装置としての冷却性能が下がるという
問題があった。そこで、本発明は、放熱フィン上端とこ
れに対向した軸流ファンのモータ部端面との間に最適な
隙間を設定して、モータ部直下のピンフィンを有効に冷
却し、高い冷却性能が得られる冷却装置を提供すること
を目的とする。
冷却装置の対象はＩＣなどの小さな寸法のものが多く、
冷却装置そのものも小型化が要求される。従来技術の例
に示すように、冷却装置用の軸流ファン１ではモータ部
１ａの小形化に限界があるため、小形の軸流ファンでは
軸方向投影面積におけるモータ部１ａの面積がケーシン
グ２を含む軸流ファン全体の投影面積に対して相対的に
広くなり、風５が通過する面積すなわちケーシング２の
内周Ｄｃとモータ部１ａの外周Ｄｍとの間で示される部
分が狭くなり、その上、軸流ファン周辺部に偏在するこ
とになる。そのため、ヒートシンク３では有効に冷却さ
れる部分が周辺部に偏ってモータ部１ａの直下が風５の
死角となり、冷却装置としての冷却性能が下がるという
問題があった。そこで、本発明は、放熱フィン上端とこ
れに対向した軸流ファンのモータ部端面との間に最適な
隙間を設定して、モータ部直下のピンフィンを有効に冷
却し、高い冷却性能が得られる冷却装置を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は発熱体の放熱部との接触面を有するフィン
基板と、前記フィン基板に立設されたピン状の放熱フィ
ンとを備えたヒートシンクと、前記ヒートシンクの前記
フィン基板の面にその空気吐出面を対向させて前記放熱
フィンの上方に前記放熱フィンの先端と間隔を置いて設
置した軸流ファンとからなる冷却装置において、前記放
熱フィンの先端と前記軸流ファンの前記空気吐出面側の
モータ部端面との間隔を、２mmから前記モータ部外径に
２. ０を乗じた値までの数値範囲内の値としたものであ
る。また、最適の数値範囲を、２mmから前記モータ部外
径に０. ６を乗じた値までとしたものである。
め、本発明は発熱体の放熱部との接触面を有するフィン
基板と、前記フィン基板に立設されたピン状の放熱フィ
ンとを備えたヒートシンクと、前記ヒートシンクの前記
フィン基板の面にその空気吐出面を対向させて前記放熱
フィンの上方に前記放熱フィンの先端と間隔を置いて設
置した軸流ファンとからなる冷却装置において、前記放
熱フィンの先端と前記軸流ファンの前記空気吐出面側の
モータ部端面との間隔を、２mmから前記モータ部外径に
２. ０を乗じた値までの数値範囲内の値としたものであ
る。また、最適の数値範囲を、２mmから前記モータ部外
径に０. ６を乗じた値までとしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施例を示す冷却装置の
側断面図である。なお、図３と同一符号は、同一または
相当する部材を示している。本発明の実施例が従来技術
と異なるのは、ケーシング２がスペーサ６を介してフィ
ン基板３１に支柱３１ａを挟んで図示しないねじ等で取
り付けられている点である。このため、ケーシング２の
内側に取り付けられた軸流ファン１のモータ部１a の空
気吐出側端面と、ピンフィン（放熱フィン）３２の先端
部との間には、スペーサ６の高さに応じた隙間７が生じ
る。このような構成において、軸流ファン１が回転する
と従来の技術に記した動作によって軸流ファン１の作用
により発生した風５が、発熱体４で発生した熱を効果的
に外気へ放出して発熱体４を冷却する。一般に軸流ファ
ンでは、ケーシングの内周とモータ部の外周の間から吐
出する風は、ファンブレードの回転によって軸方向に向
いた速度ベクトルと、円周方向および放射方向に向いた
速度ベクトルが与えられる。また、風吐出面における軸
流ファンのモータ部直後の空間では、風流れに対してモ
ータ部が障害となるため負圧になる。その結果、軸流フ
ァンから吐出したあとの風は、回転する速度ベクトルを
持ったまま放射方向と回転の中心方向に広がる傾向があ
る。したがって、本実施例のように軸流ファン１のモー
タ部１a の空気吐出側端面とピンフィン３２の先端部と
の間に隙間７があると、この空間で軸流ファン１から吐
出した風がモータ部１ａの外周よりも内側に広がるの
で、モータ部１ａの外周よりも内側にあるピンフィン３
２にも軸流ファン１からの風５が直接当たるようになっ
て、ヒートシンク３の冷却性能が向上する。このような
現象では、隙間７とヒートシンク３の冷却性能向上率と
の間には、図２に示す関係がある。すなわち、実線で示
す実測値をみればわかるように、隙間７が大きくなるほ
ど冷却性能の向上率は増加するが、ある値で極大値を示
す。実験結果によれば、隙間７の良好値は、２mmからモ
ータ部１ａの外径Ｄｍに２.０を乗じた値までの数値範
囲内の値であった。２mm未満では効果がなく、外径Ｄｍ
に０. ６を乗じた値を越えると２．０を乗じた値程度ま
で効果はほぼ一定となり、隙間７がない場合の約１. １
倍冷却性能が向上した。しかし、２mmからモータ部１ａ
の外径Ｄｍに２. ０を乗じた値までの数値範囲内で大き
な効果があるとはいえ、冷却装置の大きさを考慮に入れ
ると、隙間を大きくすることは冷却装置の大型化につな
がるため、２mmから外径Ｄｍに０．６を乗じた値の数値
範囲が最適な範囲といえる。なお、図２においては、隙
間７がない場合を、基準冷却性能として冷却性能比を１
００パーセントとしている。同様の冷却効果、すなわち
１. １倍の冷却性能の向上を、ヒートシンクの面積増加
によって図るとすると、フィン効率の影響で約１. ２倍
の大きさが必要であり、その分の重量増加も伴うという
問題がある。すなわち、本発明によって重量増加を伴わ
ないヒートシンクの高性能化、あるいは、性能低下を伴
わないヒートシンクの軽量化が可能になる。なお、本発
明は、ＩＣなどの電子素子個別の冷却だけでなく、複数
の電子装置を搭載した大型のヒートシンクにも適用する
ことができる。
いて説明する。図１は本発明の実施例を示す冷却装置の
側断面図である。なお、図３と同一符号は、同一または
相当する部材を示している。本発明の実施例が従来技術
と異なるのは、ケーシング２がスペーサ６を介してフィ
ン基板３１に支柱３１ａを挟んで図示しないねじ等で取
り付けられている点である。このため、ケーシング２の
内側に取り付けられた軸流ファン１のモータ部１a の空
気吐出側端面と、ピンフィン（放熱フィン）３２の先端
部との間には、スペーサ６の高さに応じた隙間７が生じ
る。このような構成において、軸流ファン１が回転する
と従来の技術に記した動作によって軸流ファン１の作用
により発生した風５が、発熱体４で発生した熱を効果的
に外気へ放出して発熱体４を冷却する。一般に軸流ファ
ンでは、ケーシングの内周とモータ部の外周の間から吐
出する風は、ファンブレードの回転によって軸方向に向
いた速度ベクトルと、円周方向および放射方向に向いた
速度ベクトルが与えられる。また、風吐出面における軸
流ファンのモータ部直後の空間では、風流れに対してモ
ータ部が障害となるため負圧になる。その結果、軸流フ
ァンから吐出したあとの風は、回転する速度ベクトルを
持ったまま放射方向と回転の中心方向に広がる傾向があ
る。したがって、本実施例のように軸流ファン１のモー
タ部１a の空気吐出側端面とピンフィン３２の先端部と
の間に隙間７があると、この空間で軸流ファン１から吐
出した風がモータ部１ａの外周よりも内側に広がるの
で、モータ部１ａの外周よりも内側にあるピンフィン３
２にも軸流ファン１からの風５が直接当たるようになっ
て、ヒートシンク３の冷却性能が向上する。このような
現象では、隙間７とヒートシンク３の冷却性能向上率と
の間には、図２に示す関係がある。すなわち、実線で示
す実測値をみればわかるように、隙間７が大きくなるほ
ど冷却性能の向上率は増加するが、ある値で極大値を示
す。実験結果によれば、隙間７の良好値は、２mmからモ
ータ部１ａの外径Ｄｍに２.０を乗じた値までの数値範
囲内の値であった。２mm未満では効果がなく、外径Ｄｍ
に０. ６を乗じた値を越えると２．０を乗じた値程度ま
で効果はほぼ一定となり、隙間７がない場合の約１. １
倍冷却性能が向上した。しかし、２mmからモータ部１ａ
の外径Ｄｍに２. ０を乗じた値までの数値範囲内で大き
な効果があるとはいえ、冷却装置の大きさを考慮に入れ
ると、隙間を大きくすることは冷却装置の大型化につな
がるため、２mmから外径Ｄｍに０．６を乗じた値の数値
範囲が最適な範囲といえる。なお、図２においては、隙
間７がない場合を、基準冷却性能として冷却性能比を１
００パーセントとしている。同様の冷却効果、すなわち
１. １倍の冷却性能の向上を、ヒートシンクの面積増加
によって図るとすると、フィン効率の影響で約１. ２倍
の大きさが必要であり、その分の重量増加も伴うという
問題がある。すなわち、本発明によって重量増加を伴わ
ないヒートシンクの高性能化、あるいは、性能低下を伴
わないヒートシンクの軽量化が可能になる。なお、本発
明は、ＩＣなどの電子素子個別の冷却だけでなく、複数
の電子装置を搭載した大型のヒートシンクにも適用する
ことができる。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ス
ペーサによって２mmからモータ部の外径Ｄｍに２. ０を
乗じた値の範囲という良好な寸法の隙間をモータ部の風
吐出側端面と放熱フィン先端との間に設けるようにした
ので、軸流ファンから吐出した風がモータ部の内周側に
も広がるようになり、この部分の放熱フィンにも直接風
があたって冷却性能が向上するという効果がある。特
に、２mmからモータ部の外径Ｄｍに０. ６を乗じた値の
範囲という最適な寸法の隙間をモータ部の風吐出側端面
と放熱フィン先端との間に設けるようにすれば、冷却装
置をほとんど大きくすることなく冷却性能を向上するこ
とができる。
ペーサによって２mmからモータ部の外径Ｄｍに２. ０を
乗じた値の範囲という良好な寸法の隙間をモータ部の風
吐出側端面と放熱フィン先端との間に設けるようにした
ので、軸流ファンから吐出した風がモータ部の内周側に
も広がるようになり、この部分の放熱フィンにも直接風
があたって冷却性能が向上するという効果がある。特
に、２mmからモータ部の外径Ｄｍに０. ６を乗じた値の
範囲という最適な寸法の隙間をモータ部の風吐出側端面
と放熱フィン先端との間に設けるようにすれば、冷却装
置をほとんど大きくすることなく冷却性能を向上するこ
とができる。
【図１】 本発明の実施例を示す冷却装置の側断面図で
ある。
ある。
【図２】 本発明の実施例における隙間と冷却性能の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図３】 従来技術における冷却装置を示す図で、
（ａ）は側断面図で、（ｂ）は平面図である。
（ａ）は側断面図で、（ｂ）は平面図である。
１ ：軸流ファン、 １ａ ：モータ部、 ２ ：ケーシング、 ３ ：ヒートシンク、 ３１ ：フィン基板、 ３１ａ：支柱、 ３２ ：放熱フィン（ピンフィン）、 ４ ：発熱体、 ５ ：風、 ６ ：スペーサ、 ７ ：隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷹尾 和英 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AB01 AB11 BA01 BA05 BB03 5F036 AA01 BB05 BB08 BB35
Claims (2)
- 【請求項１】 発熱体の放熱部との接触面を有するフィ
ン基板と、前記フィン基板に立設されたピン状の放熱フ
ィンとを備えたヒートシンクと、前記ヒートシンクの前
記フィン基板の面にその空気吐出面を対向させて前記放
熱フィンの上方に前記放熱フィンの先端と間隔を置いて
設置した軸流ファンとからなる冷却装置において、 前記放熱フィンの先端と前記軸流ファンの前記空気吐出
面側のモータ部端面との間隔を、２mmから前記モータ部
外径に２. ０を乗じた値までの数値範囲内の値としたこ
とを特徴とする冷却装置。 - 【請求項２】 前記放熱フィンの先端と、前記軸流ファ
ンの前記空気吐出面側のモータ部端面との間隔の数値範
囲を、２mmから前記モータ部外径に０. ６を乗じた値ま
でを最適範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の
冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282187A JP2000114443A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282187A JP2000114443A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114443A true JP2000114443A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17649218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10282187A Pending JP2000114443A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000114443A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6427763B2 (en) * | 2000-07-25 | 2002-08-06 | Minebea Co., Ltd. | Air rectification blades |
| JP2017532128A (ja) * | 2014-10-20 | 2017-11-02 | ポケット スカイ オージー | 持ち運び可能な冷却用装置 |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP10282187A patent/JP2000114443A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6427763B2 (en) * | 2000-07-25 | 2002-08-06 | Minebea Co., Ltd. | Air rectification blades |
| JP2017532128A (ja) * | 2014-10-20 | 2017-11-02 | ポケット スカイ オージー | 持ち運び可能な冷却用装置 |
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