JP2000151166A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体が内部で淀むことなく、効率よく熱源と
熱交換することができるヒートシンクを提供する。 【解決手段】 ヒートシンク１のベース２に組み付けら
れている複数枚のフィン３とフィン３の間隙に空気を吹
き込むファン９との間に、カバー４の天板５が、それに
穿設されている二つのスリット８の長手方向がフィン３
の厚さ方向と平行になるように設けられているととも
に、突起部１１が、ファン９の回転軸１０に向かって延
出し、かつ、フィン３の延出方向における断面がファン
９側が頂点となるとともにベース２側が底辺となってお
り、さらに母線が内側に凹む曲線からなる錘状形となっ
ている柱状体に形成されている突起部１１が、フィン３
の間隙にベース２とフィン３とに一体化して形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱源の熱交換面
積を増大させるヒートシンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、パソコン等のコンピュータの筐
体内部には中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと記す）等
の発熱源が種々設けられている。そして、これらの発熱
源を効率よく冷却するために、これらの発熱源にヒート
シンクを設けるとともに、そのヒートシンクに冷却風を
強制的に吹き込むファンを該ヒートシンクに設けること
が従来行われている。

【０００３】その一例を図４と図５とに示す。ここに示
すヒートシンク３１は、平板状のベース３２と複数枚の
平板状のフィン３３、そして断面がコの字状であって、
対向する二つの面が開口しているカバー３４とから構成
されている。なお、このカバー３４は平板状の天板３５
と、その天板３５からその厚さ方向に延出する側壁３６
と、その側壁３６からその厚さ方向に延出するフランジ
３７とから構成されている。そして、その天板３５に
は、その表裏を連通する矩形状のスリット３８が、その
長手方向がフィン３３の延出方向とは直交するように四
条穿設されている。

【０００４】そして、複数枚のフィン３３が互いに平行
になるように、それらの一端部をベース３２の一方の表
面に一体化して組み付けられている。また、フィン３３
が組み付けられているベース３２の表面とは反対側の表
面には、発熱源であるＣＰＵ（図示せず）がベースと熱
伝達可能に取り付けられている。さらに、ベース３２と
一体化しているフィン３３の一端部とは反対側の他端部
は、カバー３４の天板３５と一体化して接合されてい
る。そしてカバー３４は、そのフランジ３７がベース３
２に接合されることによって、ベース３２に固着されて
いる。

【０００５】さらに、フィン３３が一体化されているカ
バー３４の天板３５の表面とは反対側の表面には、ファ
ン３９が設けられている。このファン３９は、ヒートシ
ンク３１の外部を流通する空気を吸引し、冷却風とし
て、カバー３４に穿設されたスリット３８を介してフィ
ン３３の間隙に吹き込むためのものである。

【０００６】次に、このヒートシンクの一例の作用につ
いて説明する。ＣＰＵが作動することにより発生した熱
が、ヒートシンク３１のベース３２に伝達される。そし
て、ベース３２に伝達された熱がそれに一体化され組み
付けられたフィン３３に伝達される。

【０００７】また、ファン３９に通電されることによ
り、ファン３９が回転する。そして、ファン３９の回転
によってヒートシンク３１の近傍を流通している空気４
０が冷却風となってスリット３８を介してフィン３３の
間隙に吹き込まれる。そして、フィン３３やベース３２
から空気４０に熱が伝達される。その後、熱が伝達され
た空気４０がカバー３４の開口部からヒートシンク３１
の外部に排出される。その結果、ＣＰＵが冷却される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フィン
３３の間隙に吹き込まれた空気４０は、図５に示すよう
に、フィン３３に沿って流動しながらフィン３３から熱
を吸収した後、ベース３２の表面に衝突する。そして、
フィン３３の長手方向に二つに別れて流動する。そのた
め、ベース３２の表面の中心部では、逆方向同士の空気
４０の流れが衝突し混合する。その結果、その位置やそ
の近傍で空気４０が淀み、受熱した空気４０がヒートシ
ンク３１の外部に流動せず、効率よくＣＰＵを冷却する
ことができない可能性があった。

【０００９】また、ファン３９が回転すると、ファン３
９の径方向における外方の位置と内方の位置とでは、内
方の位置の回転速度が外方の位置の回転速度よりも遅い
ために、フィン３３の間隙への空気４０の流入量が、ベ
ース３２の表面の中心部ではベース３２の表面の端部よ
りも少なくなる。そのために、ベース３２の表面の中心
部では端部よりも気圧が小さくなり、ベース３２の表面
の中心部に空気４０を巻き込む。その結果、ベース３２
の中心部においてさらに空気４０が淀み、効率よくＣＰ
Ｕを冷却することができない可能性があった。

【００１０】この発明は上記の事情を背景にしてなされ
たものであり、流体が内部で淀むことなく、効率よく熱
源と熱交換することができるヒートシンクを提供するこ
とを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用】上述の目
的を達成するために、請求項１に記載した発明は、発熱
もしくは吸熱する熱交換対象箇所の表面に熱授受可能に
設けられるベースに、複数のフィンが、それらの一端部
が一体化されて起立状態に組み付けられているととも
に、前記フィンの前記ベースと組み付けられている一端
部とは反対側の他端部の側から前記フィンの間に流体を
吹き込む流体吹き込みファンが設けられたヒートシンク
において、前記流体吹き込みファンに対向する前記ベー
スの表面の位置に、前記流体吹き込みファンの回転中心
に向かって延出する突出部が設けられていることを特徴
とするものである。

【００１２】したがって、請求項１に記載した発明で
は、流体吹き込みファンの回転中心に向かって延出する
突起部が形成されていることによって、フィンの間隙に
吹き込まれた流体が整流され、流体が衝突して混合する
ことを防ぐことができる。また、ベースの中心部の気圧
が低下することによって、流体がベースの中心部に巻き
込まれることを防ぐことができる。その結果、流体がフ
ィンの間隙において淀むことを防ぐことができるので、
効率よくフィンの間隙に流体を流通させることができ、
効率の高いヒートシンクを得ることができる。

【００１３】また、請求項２に記載した発明は、発熱も
しくは吸熱する熱交換対象箇所の表面に熱授受可能に設
けられるベースに、複数のフィンが、それらの一端部が
一体化されて起立状態に組み付けられているとともに、
前記フィンの前記ベースと組み付けられている一端部と
は反対側の他端部の側から前記フィンの間に流体を吹き
出す流体吹き出しファンが設けられたヒートシンクにお
いて、前記流体吹き出しファンに対向する前記ベースの
表面の位置に、前記流体吹き出しファンの回転中心に向
かって延出する突出部が設けられていることを特徴とす
るものである。

【００１４】したがって、請求項２に記載した発明で
は、流体吹き出しファンの回転中心に向かって延出する
突起部が形成されていることによって、ファンが回転す
ることによってフィンの間隙に吹き込まれた流体が整流
され吹き出されるので、流体が衝突して混合することを
防ぐことができる。また、ベースの中心部の気圧が低下
することによって、流体がベースの中心部に巻き込まれ
ることを防ぐことができる。その結果、流体がフィンの
間隙において淀むことを防ぐことができるので、効率よ
くフィンの間隙に流体を流通させることができ、効率の
高いヒートシンクを得ることができる。

【００１５】さらに、請求項３に記載した発明は、請求
項１または請求項２に加えて、前記フィンが複数枚の平
板材から形成され、互いに略平行に組み付けられている
とともに、前記突出部が前記フィンの間に存在する間隙
であって、前記流体吹き込みファンもしくは前記流体吹
き出しファンの回転中心に対向する前記ベースの表面の
位置を通って前記フィンの厚さ方向に延出する直線上の
前記ベースの表面の位置に組み付けられ、さらに、前記
フィンの延出方向における前記突出部の断面が、前記流
体吹き込みファンもしくは前記流体吹き出しファン側を
頂点とし前記ベース側を底辺として、母線が内方に凹む
曲線からなる錐状形である柱状体に形成されていること
を特徴とするものである。

【００１６】したがって、請求項３に記載した発明で
は、フィンの延出方向における突出部の断面が、その母
線が内方に凹む曲線からなる錐状に形成されていること
によって、流体が突起部に沿って流動しやすくなり、流
体の整流効果が増大する。その結果、流体が衝突・混合
して淀むことを確実に防ぐことができ、さらに効率の高
いヒートシンクを得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明のヒートシンク
の一例を図面に基づいて説明する。図１と図２とはこの
発明のヒートシンクの一例を示すものである。ここに示
すヒートシンク１は、平板状のベース２と、そのベース
２に組み付けられた、平板材から形成された複数枚のフ
ィン３と、それらのフィン３を覆うことができ断面がコ
の字状のカバー４とから構成されている。なお、これら
のベース２とフィン３とカバー４とはアルミニウム製で
ある。また、複数枚のフィン３はベース２の一方の表面
に互いに平行になるようにそれらの一端部を一体化して
組み付けられている。さらに、カバー４は平板状の天板
５と、その天板５からその厚さ方向に延出し、フィン３
と平行になっている側壁６と、その側壁６からその厚さ
方向に延出するフランジ７とから構成されている。そし
て、その天板５には、フィン３の他端部が一体化されて
接合されているとともに、その表裏を連通する矩形状の
スリット８が、天板５の中央部を挟んで、その長手方向
がフィン３の厚さ方向と平行になるように並んで二条穿
設されている。

【００１８】また、その天板５のフィン３が接合されて
いる表面と反対側の表面にはファン９が設けられてい
る。このファン９は、通電によってその回転軸１０が回
転して、ヒートシンク１の外部を流通している空気を強
制的にヒートシンク１のフィン３の間に形成された間隙
に吹き込ませるものである。そして、このファン９は、
その回転軸１０が天板５の中央部に位置するように、そ
して天板５のスリット８に空気を流入させることができ
るように設けられている。

【００１９】一方、天板５のスリット８に挟まれた部分
に対向するベース２の表面部分には、フィン３の間隙の
それぞれに突起部１１が形成されている。この突起部１
１は、アルミニウム製であり、ベース２とフィン３とに
一体化して接合されている。また、突起部１１は、ファ
ン９の回転軸１０に向かって延出し、かつ、フィン３の
延出方向におけるその断面が、ファン９側が頂点となる
とともにベース２側が底辺となっており、さらに、母線
が内側に凹む曲線からなる錘状形となっている柱状体に
形成されている。

【００２０】つぎに、このヒートシンク１の作用につい
て説明する。パソコンに搭載された発熱素子である中央
演算装置（以下、ＣＰＵと記す）（図示せず）の発熱面
に、ヒートシンク１のベース２を熱伝達可能に接合す
る。そして、ＣＰＵが通電されると、ＣＰＵが発熱す
る。そらに、発生した熱がＣＰＵからヒートシンク１の
ベース２に伝達される。そして、ベース２に伝達された
熱の一部がフィン３に伝達される。

【００２１】一方、通電によりファン９の回転軸１０が
回転して、ファン９が回転し、ヒートシンク１の外部を
流通している空気１２がヒートシンク１の内部に吹き込
まれる。そして、吹き込まれた空気１２が冷却風となっ
て、天板５のスリット８を介してフィン３の間隙に流入
する。

【００２２】フィン３の間隙に流入した空気１２は、ベ
ース２とフィン３とに伝達されたＣＰＵの熱を受熱する
とともに、ベース２とフィン３とを冷却する。そして、
突起部１１に接触するとともに、それに沿って流動する
ことによって、空気１２の流れの向きが直角に変化す
る。その後、空気１２は、ベース２の表面に沿って流動
し、カバー４の開口部を通ってヒートシンク１の外部に
流出する。その結果、ＣＰＵが冷却される。

【００２３】このように、突起部１１がベース２に接合
されており、その断面形状の母線が内方に凹む曲線から
なっていることによって、ファン９によってフィン３の
間隙に吹き込まれた空気１２の流れの向きがカバー４の
開口部に向かう方向に変化する。つまり、スリット８を
介して流入した空気１２は、その空気１２が通ったスリ
ット８に近い側のカバー４の開口部からヒートシンク１
の外部に流出する。つまり、空気１２がフィン３の間隙
のどの位置においても一方向に流動するので、空気１２
の流れが衝突し、混合することがない。つまり、空気１
２がフィン３の間隙において整流される。また、ファン
９の回転軸１０に対向するベース２の位置の近傍では気
圧が低下するが、空気１２が整流されていることによっ
て、空気１２がそのベース２の位置近傍に巻き込まれる
ことを防ぐことができる。その結果、空気１２がフィン
３の間隙において淀むことを防ぐことができ、ヒートシ
ンク１の放熱効率を上昇させることができる。

【００２４】つぎに、この発明のヒートシンクの他の一
例について説明する。なお、上述の一例と同じ部材につ
いては、前掲の図に付した参照番号と同じ参照番号を付
して、その説明を省略する。図３に示すヒートシンク２
１は、ファン９の回転軸１０が前述のヒートシンク１と
は逆向きに回転するものであって、他の部材は前述のヒ
ートシンク１と同じ構成を有している。なお、ファン９
は空気をフィン３の間隙からヒートシンク２１の外部に
排出することができ、ファン９が流体吹き出しファンと
して作用する。

【００２５】つぎに、このヒートシンク２１の作用につ
いて説明する。ＣＰＵ（図示せず）の発熱面に、ヒート
シンク２１のベース２を熱伝達可能に接合する。そし
て、ＣＰＵが通電されると、ＣＰＵが発熱する。そら
に、発生した熱がＣＰＵからヒートシンク２１のベース
２に伝達される。そして、ベース２に伝達された熱の一
部がフィン３に伝達される。

【００２６】一方、通電によりファン９の回転軸１０が
回転して、ファン９が回転し、フィン３の間隙に存在す
る空気１２がヒートシンク２１の外部に吹き出される。
そのため、ヒートシンク２１の外部を流通する空気１２
が冷却風となって、カバー４の開口部からフィン３の間
隙に流入する。

【００２７】フィン３の間隙に流入した空気１２は、ベ
ース２とフィン３とに伝達されたＣＰＵの熱を受熱する
とともに、ベース２とフィン３とを冷却する。なお、ベ
ース２の表面近傍を流動する空気１２は、突起部１１に
接触し、それに沿って流動することによって、流れの向
きがスリット８に向かうように直角に変化する。そのた
め、スリット８に対向するフィン３の間隙では、スリッ
ト８に向かう空気１２の流れが発生し、ベース２から離
れたフィン３の間隙を流動している空気１２がスリット
８に向かう空気１２と合流する。そして、空気１２はス
リット８を通ってヒートシンク２１の外部に流出する。
その結果、ＣＰＵが冷却される。

【００２８】このように、ファン９が空気１２をヒート
シンク２１の外部に吹き出すものが用いられたヒートシ
ンク２１であっても、突起部１１がベース２に接合され
ており、その断面形状の母線が内方に凹む曲線からなっ
ていることによって、空気１２がフィン３の間隙のどの
位置においても一方向に流動する。つまり、空気１２が
フィン３の間隙において衝突し、混合することがなく、
整流される。また、ファン９の回転軸１０に対向するベ
ース２の位置の近傍では気圧が低下するが、空気１２が
整流されていることによって、空気１２がそのベース２
の位置近傍に巻き込まれることを防ぐことができる。そ
の結果、空気１２がフィン３の間隙において淀むことを
防ぐことができ、ヒートシンク２１の放熱効率を上昇さ
せることができる。

【００２９】なお、上記の実施例では、ヒートシンクの
材料としてアルミニウムが用いられたが、この発明はこ
れに限定されることはなく、熱伝達率の高い材料を用い
ることができる。

【００３０】また、上記の実施例では、フィンが平板材
から形成されたが、この発明はこれに限定されることは
なく、波状板や突起から形成してもよい。

【００３１】さらに、上記の実施例では、発熱源である
ＣＰＵを冷却するためにヒートシンクが用いられたが、
この発明はこれに限定されることはなく、流体中の熱を
ヒートシンクが受熱して流体を冷却させる、吸熱のため
のヒートシンクにも適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た発明によれば、流体吹き込みファンの回転中心に向か
って延出する突起部が形成されていることによって、フ
ィンの間隙に吹き込まれた流体が整流され、流体が衝突
して混合することを防ぐことができる。また、ベースの
中心部の気圧が低下することによって、流体がベースの
中心部に巻き込まれることを防ぐことができる。その結
果、流体がフィンの間隙において淀むことを防ぐことが
できるので、効率よくフィンの間隙に流体を流通させる
ことができ、効率の高いヒートシンクを得ることができ
る。

【００３３】また、請求項２に記載した発明によれば、
流体吹き出しファンの回転中心に向かって延出する突起
部が形成されていることによって、ファンが回転するこ
とによってフィンの間隙に吹き込まれた流体が整流され
吹き出されるので、流体が衝突して混合することを防ぐ
ことができる。また、ベースの中心部の気圧が低下する
ことによって、流体がベースの中心部に巻き込まれるこ
とを防ぐことができる。その結果、流体がフィンの間隙
において淀むことを防ぐことができるので、効率よくフ
ィンの間隙に流体を流通させることができ、効率の高い
ヒートシンクを得ることができる。

【００３４】さらに、請求項３に記載した発明によれ
ば、フィンの延出方向における突出部の断面が、その母
線が内方に凹む曲線からなる錐状に形成されていること
によって、流体が突起部に沿って流動しやすくなり、流
体の整流効果が増大する。その結果、流体が衝突・混合
して淀むことを確実に防ぐことができ、さらに効率の高
いヒートシンクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のヒートシンクの一例を示す斜視図
である。

【図２】 その断面図である。

【図３】 この発明のヒートシンクの他の一例を示す断
面図である。

【図４】 従来のヒートシンクの一例を示す斜視図であ
る。

【図５】 その断面図である。

【符号の説明】

１，２１…ヒートシンク、 ２…ベース、 ３…フィ
ン、 ４…カバー、 ５…天板、 ８…スリット、 ９
…ファン、 １１…突起部、 １２…空気。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 祐士 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 江口 勝夫 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 タン ニューエン 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA11 BA01 BA04 BA05 BB03 5F036 AA01 BB05 BB35

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱もしくは吸熱する熱交換対象箇所の
   表面に熱授受可能に設けられるベースに、複数のフィン
   が、それらの一端部が一体化されて起立状態に組み付け
   られているとともに、前記フィンの前記ベースと組み付
   けられている一端部とは反対側の他端部の側から前記フ
   ィンの間に流体を吹き込む流体吹き込みファンが設けら
   れたヒートシンクにおいて、 前記流体吹き込みファンに対向する前記ベースの表面の
   位置に、前記流体吹き込みファンの回転中心に向かって
   延出する突出部が設けられていることを特徴とするヒー
   トシンク。
2. 【請求項２】 発熱もしくは吸熱する熱交換対象箇所の
   表面に熱授受可能に設けられるベースに、複数のフィン
   が、それらの一端部が一体化されて起立状態に組み付け
   られているとともに、前記フィンの前記ベースと組み付
   けられている一端部とは反対側の他端部の側から前記フ
   ィンの間に流体を吹き出す流体吹き出しファンが設けら
   れたヒートシンクにおいて、 前記流体吹き出しファンに対向する前記ベースの表面の
   位置に、前記流体吹き出しファンの回転中心に向かって
   延出する突出部が設けられていることを特徴とするヒー
   トシンク。
3. 【請求項３】 前記フィンが複数枚の平板材から形成さ
   れ、互いに略平行に組み付けられているとともに、前記
   突出部が前記フィンの間に存在する間隙であって、前記
   流体吹き込みファンもしくは前記流体吹き出しファンの
   回転中心に対向する前記ベースの表面の位置を通って前
   記フィンの厚さ方向に延出する直線上の前記ベースの表
   面の位置に組み付けられ、さらに、前記フィンの延出方
   向における前記突出部の断面が、前記流体吹き込みファ
   ンもしくは前記流体吹き出しファン側を頂点とし前記ベ
   ース側を底辺として、母線が内方に凹む曲線からなる錐
   状形である柱状体に形成されていることを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載のヒートシンク。