JP2001177282A - 電子部品の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は電子部品の冷却装置において、熱を
発生させる小型の電子部品に一体に結合させるとき、こ
れを冷却させる電子部品の冷却装置に関する。 【解決手段】 本発明の技術的な構成は、冷却フィン
(８)の下部に位置するようになりながらヒ―トシンク２
の上側面に突出するように設けられる内部冷却フィン
(４)を流線形状に設けて空気の抵抗を最小化し、上記内
部冷却フィン(４)に連結される外部冷却フィン(１１)の
数を増加させて冷却面積を拡大させることにより電子部
品(１)の冷却効率を極大化することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はパーソナルコンピュ
ータなどの内側の限定の空間内に設けられるCPUやVGA等
から生じる熱を冷却させるためにCPU等に一体に結合さ
せる冷却装置において、ヒートシンクに一体に設けられ
て冷却フィンの下部に位置されるようになる内部冷却フ
ィンを流線形状に設置し、上記内部冷却フィンに対して
一定比率を持つように連結される外部冷却フィンの数を
増加させることにより冷却面積を拡大させ電子部品の冷
却効率を極大化する電子部品の冷却装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般的に知られている発熱電子部品の冷
却装置は、大きく自然冷却式と強制冷却式とに区分さ
れ、自然的な空気の流れ(対流)を利用する自然冷却式
は、駆動の際、熱を生じる発熱電子部品を多数の冷却フ
ィンが一側面に一体に突出形成されて空気との接続面積
を拡大するように成すヒートシンク（冷却用放熱器）に
密着させることにより発熱電子部品から伝達される熱を
接触されるヒートシンクの冷却フィンにより冷却させて
発熱電子部品を冷却させるようになる。

【０００３】更に、冷却フィンの駆動により外部の空気
を強制流入させる強制冷却式は、動作の際、熱を発生さ
せる発熱電子部品を冷却フィンが上側に設置されながら
下部に多数の冷却フィンが一体に形成し、空気との接触
面積を拡大するように成すヒートシンクに接触させ、そ
の際ヒートシンクに装着される冷却フィンの回転時に外
部の空気を冷却フィンに強制的に接触させて発熱電子部
品からヒートシンクの冷却フィンに伝達される熱を冷却
させるようになる。

【０００４】このような技術に係わる従来の冷却装置は
図７に図示のとおり、発熱電子部品(５１)の上側に密着
されるヒートシンク(５３)の上側に対角線方向において
相互対称になるように多数の内側の冷却フィン(５５)が
円周方向へ長く弧形状に形成されて外径側に向けて複数
個形成させて、その一端部がヒートシンク(５３)四隅部
の左右側面に形成される外部冷却フィン(５６)が発熱電
子部品(５１)面に対して垂直および水平方向に形成され
る。

【０００５】この際、一般的な強制冷却式におけるよう
にヒートシンク(５３)の上側に固定子(図示せず)が結合
してその内側にコイル(図示せず)が一体に設置されて、
上記コイルの内側にベアリング(図示せず)が結合されて
その内側に冷却フィン(図示せず)が結合されてその内側
に冷却フィン(図示せず)が固定された構成から成る。

【０００６】上記のような冷却装置は、コイルに電源の
供給時にコイルと固定子との相互作用により冷却フィン
を回転させ、この際上記冷却フィンは外部空気をヒート
シンク(５３)の上側から流入させて発生させる空気の流
動により多数の冷却フィン(５５)(５６)を冷却させなが
らヒートシンク(５３)の側面から排出する。これによ
り、発熱電子部品(５１)に密着するヒートシンク(５３)
の内、外部冷却フィン(５５)(５６)に伝達する電子部品
(５１)の熱を冷却フィンによる空気の強制循環を通じて
冷却させるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な冷却装置は、冷却容量を増加させるために、流量およ
び定圧を増加すべきであるがそれを解決するためには電
力消費が増加し、流量および定圧上昇のため冷却フィン
の大きさを拡大させたり回転数を増加させることによる
騒音が増加することは勿論、冷却フィンの嵩の増加によ
りヒートシンクの大きさが増加して設置空間の制約が生
じる等の問題点等があったのである。更に、冷却面積を
拡大すべく内、外部冷却フィン(５５)(５６)の面積を拡
大させる場合には冷却フィン(５５)(５６)により空気の
流動が円滑に行なわれないため冷却効率が低下されて、
多数の弧が外側に向けて形成される内部冷却フィン(５
５)の構成により均一な冷却が難しくなって冷却不良に
よる電子部品(５１)の性能低下を招くようになる等の問
題点等があった。

【０００８】本発明は上記のような従来の問題点等を改
善させるためのものであって、その目的は、流線形の冷
却フィンにより空気の流動を円滑にして冷却容量を増加
させることは勿論、消音を最大化し、流量および定圧上
昇を増加させ、単位容量当たり電力消費を最小化し、空
気の流動を円滑にして冷却効率を向上させ、均一な冷却
による電子部品の性能低下現象を未然に防ぐ発熱電子部
品の冷却装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
めの技術的な構成として本発明は、電子部品の上側に接
合するヒートシンクの上側に固定子が装着するように固
定子安着部を形成してその外側に冷却フィンを設置し、
上記固定子の内側に冷却フィンが挿入される電子部品の
冷却装置において、上記ヒートシンクの上側に内径側か
ら外径側を向けて流線形状の多数の内部冷却フィンが放
射状に形成される第１冷却部と、上記内部冷却フィンに
一端が一定の比率に連結される多数の外部冷却フィンが
内部冷却フィンの外側に設置される第２冷却部とを含む
構成からなることを要旨とする。従って、流線形の冷却
フィンにより空気の流動を円滑にして冷却容量を増加さ
せることは勿論、消音を最大化し、流量および定圧上昇
を増加させ、単位容量当たり電力消費を最小化し、空気
の流動を円滑にして冷却効率を向上させ、均一な冷却に
よる電子部品の性能低下現象を未然に防ぐ。上記ヒート
シンク(２)の上側に形成される内部冷却フィン(４)は、
高さ方向が流線形形状に形成されることが好ましい。上
記内部冷却フィン(４)と連結する外部冷却フィン(１１)
は、内部冷却フィン(４)一つあたり外部冷却フィン３個
の比率で連結することが好ましい。上記ヒートシンク
(２)の上側の面に突出される内部冷却フィン(４)は、空
気の流動方向と反対方向に４５°傾斜するように形成さ
れることが好ましい。上記ヒートシンク(２)の上側面に
突出する内部冷却フィン(４)は、内部冷却フィン(４)間
の中央部に補助冷却フィン(２７)が一体に形成されるこ
とが好ましい。上記内部冷却フィン(４)間に設けられる
補助冷却フィン(２７)は、上端部の厚さが外部冷却フィ
ン(１１)間に挿入すべく形成されることが好ましい。上
記内部冷却フィン(４)の内側面に形成される補助冷却フ
ィン(２７)は、上記補助冷却フィン(２７)の外形側の端
部が少なくとも外部冷却フィン(１１)の内径側の端部と
一致するように形成されることが好ましい。上記補助冷
却フィン(２７)が一体に形成される内部冷却フィン(４)
と外部冷却フィン(１１)は、ヒートシンク(２)の内径か
ら外形側まで延長されながら内部冷却フィン(４)および
外部冷却フィン(１１)と同一形状の弧を有する凹凸部
(１５)が底面に一体に形成されることが好ましい。上記
内部冷却フィン(４)と外部冷却フィン(１１)は、内部冷
却フィン(４)および外部冷却フィン(１１)と同一形状の
弧を有する凹凸部(１５)が底面に一体に形成されること
が好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面により本発明の
実施の形態を詳細に説明すれば次のとおりである。図１
は本発明による電子部品の冷却装置を図示の概略図であ
り、図２は本発明による冷却装置を図示の分解態様図で
あり、図３および図４は本発明による冷却装置のヒート
シンクを図示の概略図である。本発明は、第１冷却部
(２０)と上記第１冷却部(２０)に一体に連結される第２
冷却部(３０)から構成される。

【００１１】電子部品(１)の上側に接合させるヒートシ
ンク(２)の上側に固定子(３)が装着されるように固定子
安着部(９)を形成し、上記固定子(３)の内側にベアリン
グホールダー(５)およびコイル(６)が設けられ、上記ベ
アリングホールダー(５)の内側にベアリング(１７)を介
して冷却フィン(８)が挿入される。上記固定子安着部
(９)の外側に形成される第１冷却部(２０)は、上記固定
子安着部(９)に内側端が位置すべく突出設置されてヒー
トシンク(２)の内径側から外形側に向けて流線形状の多
数の内部冷却フィン(４)が放射状に形成される。

【００１２】上記第１冷却部(２０)に連結設置される第
２冷却部(３０)は、上記内部冷却フィン(４)の外側の端
部に内部冷却フィン(４)と一定比率で連結させて多数の
外部冷却フィン(１１)が四隅のヒートシンク(２)間に上
記電子部品(１)面に対して水平および垂直方向に一体に
それぞれ突出設置される。上記内部冷却フィン(４)に連
結される外部冷却フィン(１１)の望ましき連結比は外部
冷却フィン(１１)３個当たり内部冷却フィン(４)一つの
比率で連結される構成から成る。

【００１３】一方、上記固定子安着部(９)が形成されて
その外側に外径側に向けて流線形状の多数の内部冷却フ
ィン(４)が放射状に形成されて、この際、上記内部冷却
フィン(４)が高い方向から流線形状に形成される。上記
内部冷却フィン(４)の間には内部冷却フィン(４)と同一
形状に形成されながらその外径側の端部が外部冷却フィ
ン(４)の内径側の端部と一致するようになる補助冷却フ
ィン(２７)が一体に形成される。上記固定子安着部(９)
の上側の面に内部冷却フィン(４)の間に位置すべく凹凸
部(１５)が一体に形成される。上記固定子安着部(９)の
上側面に形成される内部冷却フィン(４)と補助冷却フィ
ン(２７)の間に位置すべく凹凸部(１５)が一体に形成さ
れる構成から成る。

【００１４】このような構成から成る本発明の作用を説
明すれば次のとおりである。図１乃至図６に図示のよう
に、動作の際、熱を生じる発熱電子部品(１)の図中上側
に多数の内、外部冷却フィン(４)(１１)が一体に突出さ
れるヒートシンク(２)に結合されている。上記電子部品
(１)から発熱させる熱は上記内、外部冷却フィン(４)
(１１)の一側に密着するように接合するヒートシンク
(２)および上記ヒートシンク(２)に一体に突出する内、
外部冷却フィン(４)(１１)に伝達されるとき冷却フィン
(８)の駆動により強制流入する外部空気を通じて内、外
部冷却フィン(４)(１１)が冷却され、電子部品(１)を迅
速に冷却させるようになる。

【００１５】このとき、上記ヒートシンク(２)の構成は
上側に一体に突出形成される内部冷却フィン(４)の一側
（図中上側）に冷却フィン(８)が設けられる固定子(３)
が装着するように固定子安着部(９)を形成させてスクリ
ュー(図示せず)等によりヒートシンク(２)と冷却フィン
(８)を装着する固定子(３)が一体に固定されて、上記固
定子(３)に電流供給の際、冷却フィン(８)が回転して外
部の空気を内部冷却フィン(４)を向けて流入させる強制
送風方式により内部冷却フィン(４)を冷却させるように
なる。

【００１６】そして、図２および図３に示すように、上
記ヒートシンク(２)の上側に一体に形成されながら電子
部品(１)の熱が伝達させる内部冷却フィン(４)は冷却フ
ィン(８)による外部空気の流入時に空気が容易に流動す
るように流線形に形成されながら放射状に位置して空気
が容易に流動するようになり、それによる抵抗が最小化
されて、上記円滑な空気流動により最大風量の増加およ
び騒音と熱抵抗力を低下させるようになる。

【００１７】更に、上記内部冷却フィン(４)の端部に内
部冷却フィン(４)と、一定の比率で連結される多数の外
部冷却フィン(１１)を長径が内側を向うべく、言い換え
ればヒートシンク(２)の各側面と垂直方向を有するよう
に多数個を突出設置して冷却面積を拡大させることによ
って発熱効果を上昇させるようになる。

【００１８】上記内部冷却フィン(４)に一定比率(望ま
しくは炉は内部冷却フィン(４)３個当たり外部冷却フィ
ン(１１)一つの比率で接触するように設置される)によ
り一体に連結される外部冷却フィン(１１)は、ヒートシ
ンク(２)の各側面の水平線上において略垂直方向に位置
するように形成されて流線型の内部冷却フィン(４)と一
定の角度を保ちながら一体に連結されて内部冷却フィン
(４)から流入する空気により渦流を形成することにより
冷却性能を更に向上させるようになる。

【００１９】この際、上記内部冷却フィン(４)は、冷却
フィン(８)による空気の流動方向と逆の方向へ突出部を
形成しながら４５°の角度を有するように形成してヒー
トシンク(２)内部への空気の流れが円滑に流入されると
同時に渦流の発生を促進させて冷却性能を最大限向上さ
せるようになる。

【００２０】更に、図４に示すように、上記ヒートシン
ク(２)の上側面に流線形状に形成されて放射状に配置さ
れる内部冷却フィン(４)は、高さ方向が流線形状に形成
されて冷却フィン(８)により上側から流入される空気の
流れが円滑になり騒音などを防ぐようになる。

【００２１】そして、図５に示すように、上記内部冷却
フィン(４)の間に位置するように形成されながら外部冷
却フィン(１１)の間に挿入するように上段部の厚さが外
部冷却フィン(１１)間の距離より短く形成され、内部冷
却フィン(４)と同一形状に形成される補助冷却フィン
(２７)により冷却面積を極大化させ、上記補助冷却フィ
ン(２７)の外形側端部が外部冷却フィン(１１)の内径側
の端部と一致するように補助冷却フィン(２７)を通じて
流れる流体が外部冷却フィン(１１)間に容易に流動する
ようになる。これにより、上記内部冷却フィン(４)およ
び外部冷却フィン(１１)外に別途の接触面の補助冷却フ
ィン(２７)が一体に形成することにより、冷却性能を向
上させるようになる。

【００２２】更に、図６（Ｂ）におけるように、上記固
定子安着部(９)の上側の内部冷却フィン(４)間の底面に
は内部冷却フィン(４)およびそれに連結するようになる
外部冷却フィン(１１)と同一形状の凹凸部(１５)が一体
に形成されることにより、空気との接触面積を増加させ
て冷却性能を向上させるようになる。図６（Ａ）におけ
るように、上記固定子安着部(９)の上側の内部冷却フィ
ン(４)と補助冷却フィン(２７)間の底面には内部冷却フ
ィン(４)およびそれに連結するようになる外部冷却フィ
ン(１１)と同一形状の凹凸部(１５)が一体に形成されて
空気との接触面積を増加させることにより冷却性能を向
上させるようになる。そして、上記内部冷却フィン(４)
に連結して外部冷却フィン(１１)の望ましき連結比はヒ
ートシンク(２)の製品の大きさ４０×４０×７.５mmに
おいて、外部冷却フィン(１１)３個当たり内部冷却フィ
ン(４)一つの比率で連結されるのが良く、それは内部冷
却フィン(４)と外部冷却フィン(１１)の連結比が１:２
の場合より冷却面積は拡大されるものの内部冷却フィン
(４)の粗密な配列で空気抵抗が増加して騒音および消費
戦略が増加される短点が発生される。

【００２３】本発明の実施の形態による風圧-風量測定
装置および配置はKSB６３１１(送風機の試験および検査
方法)の規格に基づき、冷却性能評価項目中の一つの熱
抵抗の評価は発熱体(８Wチップ)温度、ヒートシンク表
面温度および周囲温度を熱電対(Thermocouple)を利用し
て計測した。

【００２４】更に、音量測定はKSB６３６１(送風機、圧
縮機の騒音レベル測定方法)とKSA０７０５(無響室また
は半無響室における音響パワーレベル測定方法)に準じ
て闇騒音１９dB以下に維持の無響室において測定した。
以上より、本発明を従来の技術と比較検討すれば、冷却
性能データ

【表１】 ここで、製品の大きさは４０×４０×７.５mmであり、
固定子安着部(９)を形成するように中心点から１９mm地
点から始まる弧形状の放射状に位置される内部冷却フィ
ン(４)が中心点から直径３７.５mmを有する地点におい
て終わるように（内部冷却フィン(４)の端部）形成され
る内部冷却フィンを適用しており、上記内部冷却フィン
(４)に連結される外部冷却フィン(１１)は、上記内部冷
却フィン(４)が終わる地点において４０×４０mmの面積
を有するヒートシンクに一体に形成される。

【００２５】上記表１より上記冷却フィンの回転数５.
０００rpmを基準として最大風量が６４.５l/minから７
２.０l/minに増加して平均で１１.６%上昇した。入力パ
ワーの入力電圧５Vを基準として動作時の温度を測定し
た結果、３.７６℃/Wから熱抵抗は、２.８８℃/Wに低下
する熱抵抗値が基準対比で２３.４%減少した。また、入
力パワーの８W入力電圧５Vを基準として動作時の作動騒
音が２７.３dBから２６.１dBに１.２dB減少されるので
ある。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明による電子部品の冷
却装置によれば、流線形状に形成される冷却フィンによ
り冷却フィンを通じて強制流入される空気流動を円滑に
なすことにより、冷却容量を増加させることは勿論、騒
音を最小化し、円滑な空気の流動により流量および定圧
を容易に上昇させ、最小の電力消費により最大の流量を
供給して単位容量当たり電力消費を最小化し、空気の流
動を円滑にして冷却の効率を向上させ、均一な冷却によ
り電子部品の性能低下の現状を未然に防ぐように成す等
の優秀な効果がある。本発明は特定の実施の形態に係わ
り図示して説明したものの、以下の特許請求の範囲によ
り提供される本発明の精神や分野を外れない限度内にお
いて、本発が多様に改良および変化し得るということを
当業界において通常の知識を有する者は容易に知ること
が出来るということを明らかにしておきたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子部品の冷却装置を図示の概略
図である。

【図２】本発明による電子部品の冷却装置を図示の分解
状態図である。

【図３】本発明による冷却装置のヒートシンクを図示の
概略図である。

【図４】本発明の他の実施の形態によるヒートシンクを
図示の概略図である。

【図５】本発明の更に他の実施の形態によるヒートシン
クを図示の概略図である。

【図６】本発明の更に他の実施の形態によるヒートシン
クを図示の要部概略図である。

【図７】従来の電子部品冷却用ヒートシンクを図示の態
様図である。

【符号の説明】

１ 電子部品 ２ ヒートシンク ４ 内部冷却フィン ８ 冷却フィン １１ 外部冷却フィン １５ 凹凸部 ２７ 補助冷却フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 京 虎 大韓民国ソウル市江南区駅三洞626−７ Ｆターム(参考） 5E322 BA01 BA03 BA04 BB02 5F036 AA01 BA04 BB05 BB35

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気の強制流入による電子部品の冷却装
   置において、 ヒートシンク(２)の固定子安着部(９)から外径側に向け
   て流線形状に多数の内部冷却フィン(４)が設けられる第
   １冷却部(２０)と、 上記内部冷却フィン(４)と連結される外部冷却フィン
   (１１)が上記ヒートシンク(２)の各側面から略垂直方向
   に設けられる第２冷却部(３０)とを備えて構成されるこ
   とを特徴とする電子部品の冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記ヒートシンク
   (２)の上側に形成される内部冷却フィン(４)は、高さ方
   向が流線形形状に形成されることを特徴とする電子部品
   の冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記内部冷却フィン
   (４)と連結する外部冷却フィン(１１)は、内部冷却フィ
   ン(４)一つあたり外部冷却フィン３個の比率で連結する
   こと特徴とする電子部品の冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、上記ヒートシンク
   (２)の上側の面に突出される内部冷却フィン(４)は、空
   気の流動方向と反対方向に４５°傾斜するように形成さ
   れることを特徴とする電子部品の冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、上記ヒートシンク
   (２)の上側面に突出する内部冷却フィン(４)は、内部冷
   却フィン(４)間の中央部に補助冷却フィン(２７)が一体
   に形成されることを特徴とする電子部品の冷却装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、上記内部冷却フィン
   (４)間に設けられる補助冷却フィン(２７)は、上端部の
   厚さが外部冷却フィン(１１)間に挿入すべく形成される
   ことを特徴とする電子部品の冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、上記内部冷却フィン
   (４)の内側面に形成される補助冷却フィン(２７)は、上
   記補助冷却フィン(２７)の外形側の端部が少なくとも外
   部冷却フィン(１１)の内径側の端部と一致するように形
   成されることを特徴とする電子部品の冷却装置。
8. 【請求項８】 請求項５において、上記補助冷却フィン
   (２７)が一体に形成される内部冷却フィン(４)と外部冷
   却フィン(１１)は、ヒートシンク(２)の内径から外形側
   まで延長されながら内部冷却フィン(４)および外部冷却
   フィン(１１)と同一形状の弧を有する凹凸部(１５)が底
   面に一体に形成されることを特徴とする電子部品の冷却
   装置。
9. 【請求項９】 請求項１において、上記内部冷却フィン
   (４)と外部冷却フィン(１１)は、内部冷却フィン(４)お
   よび外部冷却フィン(１１)と同一形状の弧を有する凹凸
   部(１５)が底面に一体に形成されることを特徴とする電
   子部品の冷却装置。