JP2001298140A - ヒートシンクを備えた冷却装置 - Google Patents
ヒートシンクを備えた冷却装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却性能が高く、寿命が長く、しかも装置の
径方向寸法を小さくすることができるヒートシンクを備
えた冷却装置を提供する。 【解決手段】 ヒートシンク１は、中心線を中心にして
中心線を囲むように配置された複数枚の放熱フィン９を
含む放熱フィンユニット７を備えている。冷却用ファン
９を、複数枚のブレード１７を有しモータ１９によって
回転させられるインペラ１７を備えて、ヒートシンク１
の放熱フィンユニット７の上方にインペラ１６が位置す
るようにヒートシンク１に対して取付ける。放熱フィン
９は、仮想垂直平面に対して所定の傾斜角θを形成する
ように傾斜している。
径方向寸法を小さくすることができるヒートシンクを備
えた冷却装置を提供する。 【解決手段】 ヒートシンク１は、中心線を中心にして
中心線を囲むように配置された複数枚の放熱フィン９を
含む放熱フィンユニット７を備えている。冷却用ファン
９を、複数枚のブレード１７を有しモータ１９によって
回転させられるインペラ１７を備えて、ヒートシンク１
の放熱フィンユニット７の上方にインペラ１６が位置す
るようにヒートシンク１に対して取付ける。放熱フィン
９は、仮想垂直平面に対して所定の傾斜角θを形成する
ように傾斜している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱源からの熱を消
散するヒートシンクを備えた冷却装置に関するものであ
り、特にＣＰＵ等の電子部品を冷却するのに好適な冷却
装置に関するものである。
散するヒートシンクを備えた冷却装置に関するものであ
り、特にＣＰＵ等の電子部品を冷却するのに好適な冷却
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータに用いられるＣＰＵ等の電
子部品から発生する熱量は、その高性能化に伴って益々
増大する傾向にある。実公平３−１５９８２号公報に
は、基板の表面に放射状に複数枚の放熱フィンを配置し
たヒートシンクの上に冷却用ファンを配置し、冷却用フ
ァンから吐出された空気を基板の中心部に当て、その後
空気を放射状に配置された複数枚の放熱フィンの間を通
して外部に排出する構造の冷却装置が開示されている。
また米国特許第５６２９８３４号公報（日本国特許第２
７６５８０１号、特開平７−１１１３０２号）及び米国
特許第５７８２２９２号（特開平９−１０２５６６号公
報）には、複数枚の放熱フィンをファンのインペラから
径方向に流れ出る空気の流れに沿うように配置したヒー
トシンクを用いる冷却装置が示されている。この冷却装
置では、ファンのインペラの一部を囲むように複数枚の
放熱フィンを配置している。また米国特許第５７８５１
１６号公報（特開平９−２１９４７８号公報）には、フ
ァンのインペラを囲むように基板の上に配置された複数
枚の放熱フィンを備え、複数枚の放熱フィンをファンの
中心を通る中心線に対して傾けたヒートシンクを用いる
冷却装置が示されている。この公知技術では、筒体にこ
の筒体の中心線に対して傾いた向きの切削加工を施すこ
とにより傾斜した複数枚の放熱フィンを備えたヒートシ
ンクを形成している。そしてこの装置で、十分な冷却性
能を得るためには、放熱フィンの角度とファンのブレー
ドの角度の関係を予め定めた精密な関係にしなければな
らない。そしてファンのモータはヒートシンクに取り付
けられている。
子部品から発生する熱量は、その高性能化に伴って益々
増大する傾向にある。実公平３−１５９８２号公報に
は、基板の表面に放射状に複数枚の放熱フィンを配置し
たヒートシンクの上に冷却用ファンを配置し、冷却用フ
ァンから吐出された空気を基板の中心部に当て、その後
空気を放射状に配置された複数枚の放熱フィンの間を通
して外部に排出する構造の冷却装置が開示されている。
また米国特許第５６２９８３４号公報（日本国特許第２
７６５８０１号、特開平７−１１１３０２号）及び米国
特許第５７８２２９２号（特開平９−１０２５６６号公
報）には、複数枚の放熱フィンをファンのインペラから
径方向に流れ出る空気の流れに沿うように配置したヒー
トシンクを用いる冷却装置が示されている。この冷却装
置では、ファンのインペラの一部を囲むように複数枚の
放熱フィンを配置している。また米国特許第５７８５１
１６号公報（特開平９−２１９４７８号公報）には、フ
ァンのインペラを囲むように基板の上に配置された複数
枚の放熱フィンを備え、複数枚の放熱フィンをファンの
中心を通る中心線に対して傾けたヒートシンクを用いる
冷却装置が示されている。この公知技術では、筒体にこ
の筒体の中心線に対して傾いた向きの切削加工を施すこ
とにより傾斜した複数枚の放熱フィンを備えたヒートシ
ンクを形成している。そしてこの装置で、十分な冷却性
能を得るためには、放熱フィンの角度とファンのブレー
ドの角度の関係を予め定めた精密な関係にしなければな
らない。そしてファンのモータはヒートシンクに取り付
けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一番目及び二番目の冷
却装置は、高発熱量の冷却には不向きである。三番目の
公知の冷却装置は、今のところ、最近の高発熱量のＣＰ
Ｕを冷却するのに適している。しかしながら三番目の冷
却装置では、ヒートシンクを製造するための加工費用が
高くなる問題がある上、高い加工精度を必要とする。ま
たファンのインペラを複数枚の放熱フィンで囲む構造で
あるため、冷却装置の径方向寸法が大きくなる問題があ
る。さらにファンのモータをヒートシンクに固定する構
造では、ヒートシンク側からモータに熱が伝わりモータ
の寿命が低下する問題も発生する。
却装置は、高発熱量の冷却には不向きである。三番目の
公知の冷却装置は、今のところ、最近の高発熱量のＣＰ
Ｕを冷却するのに適している。しかしながら三番目の冷
却装置では、ヒートシンクを製造するための加工費用が
高くなる問題がある上、高い加工精度を必要とする。ま
たファンのインペラを複数枚の放熱フィンで囲む構造で
あるため、冷却装置の径方向寸法が大きくなる問題があ
る。さらにファンのモータをヒートシンクに固定する構
造では、ヒートシンク側からモータに熱が伝わりモータ
の寿命が低下する問題も発生する。
【０００４】本発明の目的は、冷却性能が高く、寿命が
長く、しかも装置の径方向寸法を小さくすることができ
るヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにあ
る。
長く、しかも装置の径方向寸法を小さくすることができ
るヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにあ
る。
【０００５】本発明の他の目的は、上記目的に加えて安
価に製造できるヒートシンクを備えた冷却装置を提供す
ることにある。
価に製造できるヒートシンクを備えた冷却装置を提供す
ることにある。
【０００６】本発明の他の目的は、製造が容易なヒート
シンクを備えた冷却装置を提供することにある。
シンクを備えた冷却装置を提供することにある。
【０００７】本発明の目的は、放熱フィンの数を増やし
て冷却性能を高めることが容易なヒートシンクを備えた
冷却装置を提供することにある。
て冷却性能を高めることが容易なヒートシンクを備えた
冷却装置を提供することにある。
【０００８】本発明の更に他の目的は、大量生産が容易
なヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにあ
る。
なヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱源からの熱
を消散するヒートシンクを備えた冷却装置を改良の対象
とする。ヒートシンクは、表面と熱源が接触する裏面と
を備えた熱伝導性の良い基板と、基板の表面と垂直な方
向に延びる仮想の中心線と、この中心線を中心して放射
方向及び前記表面と垂直な方向のそれぞれに延び且つ中
心線を中心にした仮想円の周方向に間隔をあけて仮想さ
れた複数の仮想垂直平面と、基板の表面に対して熱伝達
可能に取付けられ、中心線を中心にして中心線を囲むよ
うに配置された複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユ
ニットとを具備する。冷却用ファンは、複数枚のブレー
ドを有しモータによって回転させられるインペラを備え
て、ヒートシンクの放熱フィンユニットの上方にインペ
ラが位置するようにヒートシンクに対して取付けられ
る。
を消散するヒートシンクを備えた冷却装置を改良の対象
とする。ヒートシンクは、表面と熱源が接触する裏面と
を備えた熱伝導性の良い基板と、基板の表面と垂直な方
向に延びる仮想の中心線と、この中心線を中心して放射
方向及び前記表面と垂直な方向のそれぞれに延び且つ中
心線を中心にした仮想円の周方向に間隔をあけて仮想さ
れた複数の仮想垂直平面と、基板の表面に対して熱伝達
可能に取付けられ、中心線を中心にして中心線を囲むよ
うに配置された複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユ
ニットとを具備する。冷却用ファンは、複数枚のブレー
ドを有しモータによって回転させられるインペラを備え
て、ヒートシンクの放熱フィンユニットの上方にインペ
ラが位置するようにヒートシンクに対して取付けられ
る。
【００１０】本発明で用いるヒートシンクは、複数枚の
放熱フィンが、それぞれ基板側に位置する下側端縁と、
下側端縁とは反対側に位置する上側端縁と、下側端縁と
上側端縁との間に位置する放熱面とを有している。そし
て複数枚の放熱フィンは、それぞれ下側端縁が対応する
１つの仮想垂直平面と基板の表面との交線に沿うように
前記表面に対して直接または間接的に固定され且つ放熱
面と仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するよ
うに仮想垂直平面に対して同じ方向に（仮想円の周方向
の一方側に）傾斜している。その上で、放熱フィンユニ
ットと冷却用ファンとは、冷却用ファンの複数枚のブレ
ードと複数枚の放熱フィンの上側端縁とが対向する位置
関係を有しており、冷却用ファンは放熱フィンユニット
の複数枚の放熱フィンに冷却用の空気を流すように動作
する。冷却用の空気を流すために、冷却ファンは放熱フ
ィンに向かって空気を吹き付けるように動作しても、放
熱フィン側から空気を吸い込むように動作してもよい。
放熱フィンが、それぞれ基板側に位置する下側端縁と、
下側端縁とは反対側に位置する上側端縁と、下側端縁と
上側端縁との間に位置する放熱面とを有している。そし
て複数枚の放熱フィンは、それぞれ下側端縁が対応する
１つの仮想垂直平面と基板の表面との交線に沿うように
前記表面に対して直接または間接的に固定され且つ放熱
面と仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するよ
うに仮想垂直平面に対して同じ方向に（仮想円の周方向
の一方側に）傾斜している。その上で、放熱フィンユニ
ットと冷却用ファンとは、冷却用ファンの複数枚のブレ
ードと複数枚の放熱フィンの上側端縁とが対向する位置
関係を有しており、冷却用ファンは放熱フィンユニット
の複数枚の放熱フィンに冷却用の空気を流すように動作
する。冷却用の空気を流すために、冷却ファンは放熱フ
ィンに向かって空気を吹き付けるように動作しても、放
熱フィン側から空気を吸い込むように動作してもよい。
【００１１】冷却用ファンのインペラとヒートシンクと
が近接して配置された場合、ファンの複数枚のブレード
と対向しないヒートシンクの部分（即ちインペラの複数
枚のブレードが固定されるカップ部材と対向するヒート
シンクの部分）には、ファンからの空気は殆ど直接当た
ることがない。またインペラが回転して発生する空気流
はモータの軸線方向に直進せずに、インペラの回転方向
に流れる。そのため複数枚の放熱フィンを単純に放射状
に配置しただけでは放熱フィンが抵抗となって冷却性能
を上げることに限界がある。またいわゆる軸線方向に空
気を流す軸流ファンを用いて径方向に積極的に空気を流
し、この空気流でインペラの外側に位置する複数枚の放
熱フィンの周囲に空気を流して各放熱フィンを冷却する
構造にも限界がある。しかしながら本発明のように、複
数枚の放熱フィンを配置して，放熱フィンユニットの上
から冷却用ファンによりモータの軸線方向に流れる空気
を放熱フィンに直接吹き付けると、高い冷却性能が得ら
れる。この効果の理論的な裏付けは十分になされていな
い。しかしながら本発明で採用する放熱フィンの配置形
状が、冷却用ファンから吐出される空気に対する抵抗を
少なくして、しかも各放熱フィンの放熱面に沿う速い空
気の流れを生み出すことが、冷却性能を向上させている
ものと推測する。いずれにしても本発明によれば、装置
の径方向寸法を大きくすることなく、しかもモータの寿
命を短くすることなく、従来冷却性能が高いと言われて
いる高価な冷却装置とほぼ同様の冷却性能を得ることが
できる。
が近接して配置された場合、ファンの複数枚のブレード
と対向しないヒートシンクの部分（即ちインペラの複数
枚のブレードが固定されるカップ部材と対向するヒート
シンクの部分）には、ファンからの空気は殆ど直接当た
ることがない。またインペラが回転して発生する空気流
はモータの軸線方向に直進せずに、インペラの回転方向
に流れる。そのため複数枚の放熱フィンを単純に放射状
に配置しただけでは放熱フィンが抵抗となって冷却性能
を上げることに限界がある。またいわゆる軸線方向に空
気を流す軸流ファンを用いて径方向に積極的に空気を流
し、この空気流でインペラの外側に位置する複数枚の放
熱フィンの周囲に空気を流して各放熱フィンを冷却する
構造にも限界がある。しかしながら本発明のように、複
数枚の放熱フィンを配置して，放熱フィンユニットの上
から冷却用ファンによりモータの軸線方向に流れる空気
を放熱フィンに直接吹き付けると、高い冷却性能が得ら
れる。この効果の理論的な裏付けは十分になされていな
い。しかしながら本発明で採用する放熱フィンの配置形
状が、冷却用ファンから吐出される空気に対する抵抗を
少なくして、しかも各放熱フィンの放熱面に沿う速い空
気の流れを生み出すことが、冷却性能を向上させている
ものと推測する。いずれにしても本発明によれば、装置
の径方向寸法を大きくすることなく、しかもモータの寿
命を短くすることなく、従来冷却性能が高いと言われて
いる高価な冷却装置とほぼ同様の冷却性能を得ることが
できる。
【００１２】理想的には、複数の仮想垂直面を仮想円の
周方向に等しい間隔をあけて仮想する。このようにする
と各放熱フィンをほぼ均等に冷却することができ、基板
を偏りなく冷却することができるので、冷却効率をより
高めることができる。
周方向に等しい間隔をあけて仮想する。このようにする
と各放熱フィンをほぼ均等に冷却することができ、基板
を偏りなく冷却することができるので、冷却効率をより
高めることができる。
【００１３】放熱フィンユニットは、例えば、一枚の熱
伝導性に優れた金属板に折り曲げ加工を施して形成すれ
ば、安価に且つ簡単に作ることができる。
伝導性に優れた金属板に折り曲げ加工を施して形成すれ
ば、安価に且つ簡単に作ることができる。
【００１４】さらに製造を簡単にして、しかも大量生産
を可能にするためには、放熱フィンユニットの構造を次
のようにするのが好ましい。基板の表面に接合される一
枚のフィン取付用金属板を用意し、複数枚の放熱フィン
をそれぞれ平板状の金属板により形成する。そして複数
枚の放熱フィンの下側端縁がフィン取付用金属板に固定
して放熱フィンユニットを構成する。このようにすると
放熱フィンユニットだけを、予め大量生産することが可
能になる。放熱フィンのフィン取付用金属板への取付方
法は任意である。例えば、複数枚の放熱フィンの下側端
縁にフィン取付用金属板の表面に沿う方向に延び且つフ
ィン取付用金属板の表面に固定される固定用フランジを
一体に設ける。このような固定用フランジを用意すれ
ば、固定作業が大幅に容易になる。
を可能にするためには、放熱フィンユニットの構造を次
のようにするのが好ましい。基板の表面に接合される一
枚のフィン取付用金属板を用意し、複数枚の放熱フィン
をそれぞれ平板状の金属板により形成する。そして複数
枚の放熱フィンの下側端縁がフィン取付用金属板に固定
して放熱フィンユニットを構成する。このようにすると
放熱フィンユニットだけを、予め大量生産することが可
能になる。放熱フィンのフィン取付用金属板への取付方
法は任意である。例えば、複数枚の放熱フィンの下側端
縁にフィン取付用金属板の表面に沿う方向に延び且つフ
ィン取付用金属板の表面に固定される固定用フランジを
一体に設ける。このような固定用フランジを用意すれ
ば、固定作業が大幅に容易になる。
【００１５】またより大量生産を可能にするためには、
フィン取付用金属板に中心線を中心にして放射方向に延
び且つ周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットを形
成する。また複数枚の放熱フィンの下側端縁にそれぞれ
複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部を一体に形成
する。そして複数枚の放熱フィンをそれぞれの嵌合用突
出部が対応する複数のスリットに嵌合した状態で、フィ
ン取付用金属板に接合する。このようにすると放熱フィ
ンのフィン取付用金属板への位置決めが容易になるだけ
でなく、放熱フィンを傾斜させた状態でフィン取付用金
属板に接合する場合の作業も容易になる。
フィン取付用金属板に中心線を中心にして放射方向に延
び且つ周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットを形
成する。また複数枚の放熱フィンの下側端縁にそれぞれ
複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部を一体に形成
する。そして複数枚の放熱フィンをそれぞれの嵌合用突
出部が対応する複数のスリットに嵌合した状態で、フィ
ン取付用金属板に接合する。このようにすると放熱フィ
ンのフィン取付用金属板への位置決めが容易になるだけ
でなく、放熱フィンを傾斜させた状態でフィン取付用金
属板に接合する場合の作業も容易になる。
【００１６】なお基板に、中心線を中心にして放射方向
に延び且つ周方向に所定の間隔をあけて複数のスリット
を直接形成してもよい。そして複数枚の放熱フィンの下
側端縁にはそれぞれ設けた嵌合用突出部を基板に形成し
た複数のスリットに直接嵌合するようにしてもよい。こ
のようにすると製品コストは多少高くなるが、部品点数
を減らすことができる。また前述の固定用フランジ付き
の放熱フィンを、基板の表面に直接固定するようにして
もよい。
に延び且つ周方向に所定の間隔をあけて複数のスリット
を直接形成してもよい。そして複数枚の放熱フィンの下
側端縁にはそれぞれ設けた嵌合用突出部を基板に形成し
た複数のスリットに直接嵌合するようにしてもよい。こ
のようにすると製品コストは多少高くなるが、部品点数
を減らすことができる。また前述の固定用フランジ付き
の放熱フィンを、基板の表面に直接固定するようにして
もよい。
【００１７】複数枚の放熱フィンの形状を同じ形状にす
れば、放熱フィンの生産コストが下がるため、結果とし
て装置の価格を下げることができる。一枚の大きな金属
板から多数枚の放熱フィンを打ち抜く場合に廃棄する材
料を少なくするためには、なるべく放熱フィンの主要部
分の形状を概ね矩形形状にするのが好ましい。このよう
な主要部分が矩形形状の放熱フィンを用いて放熱フィン
ユニットを形成すると、放熱フィンユニットは中心部に
中心線を中心とし、基板側に向かうに従って径寸法が小
さくなるほぼ切頭円錐形の空間を有することになる。
れば、放熱フィンの生産コストが下がるため、結果とし
て装置の価格を下げることができる。一枚の大きな金属
板から多数枚の放熱フィンを打ち抜く場合に廃棄する材
料を少なくするためには、なるべく放熱フィンの主要部
分の形状を概ね矩形形状にするのが好ましい。このよう
な主要部分が矩形形状の放熱フィンを用いて放熱フィン
ユニットを形成すると、放熱フィンユニットは中心部に
中心線を中心とし、基板側に向かうに従って径寸法が小
さくなるほぼ切頭円錐形の空間を有することになる。
【００１８】放熱フィンの傾斜角θは、基本的には放熱
フィンの枚数によって変えることになる。放熱フィンの
枚数が多くなると、傾斜角θは小さくなり、放熱フィン
の枚数が少なくなると傾斜角θは大きくなる。しかし放
熱フィンの傾斜角θは、４５°より小さくするのが好ま
しい。この傾斜角を４５°以上にすると、放熱フィンの
枚数が少なくなって冷却性能が低下するからである。好
ましくは、この傾斜角θを４５°より小さく１５°より
大きい値にする。この角度範囲内の角度であれば、放熱
フィンの枚数をある程度多くすることができて、満足で
きる冷却性能を得ることができる。
フィンの枚数によって変えることになる。放熱フィンの
枚数が多くなると、傾斜角θは小さくなり、放熱フィン
の枚数が少なくなると傾斜角θは大きくなる。しかし放
熱フィンの傾斜角θは、４５°より小さくするのが好ま
しい。この傾斜角を４５°以上にすると、放熱フィンの
枚数が少なくなって冷却性能が低下するからである。好
ましくは、この傾斜角θを４５°より小さく１５°より
大きい値にする。この角度範囲内の角度であれば、放熱
フィンの枚数をある程度多くすることができて、満足で
きる冷却性能を得ることができる。
【００１９】冷却用ファンは、いわゆる軸流ファンが好
ましい。そしてインペラに設けられる複数枚のブレード
は、複数枚の放熱フィンの傾斜方向と同じ方向に傾斜し
ているものを用いるのが好ましい。この場合において、
複数枚の放熱フィンが傾斜する方向にインペラを回転す
るように冷却用ファンが動作すると、その逆の場合より
も冷却性能はアップする。
ましい。そしてインペラに設けられる複数枚のブレード
は、複数枚の放熱フィンの傾斜方向と同じ方向に傾斜し
ているものを用いるのが好ましい。この場合において、
複数枚の放熱フィンが傾斜する方向にインペラを回転す
るように冷却用ファンが動作すると、その逆の場合より
も冷却性能はアップする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るヒートシンク
を備えた冷却装置の実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明の冷却装置の第１の実施の形態
の概略分解斜視図であり、図２は放熱フィンユニットの
斜視図である。また図３乃至図５は、この実施の形態で
用いる放熱フィンユニットの製造方法を説明するために
用いる図である。
を備えた冷却装置の実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明の冷却装置の第１の実施の形態
の概略分解斜視図であり、図２は放熱フィンユニットの
斜視図である。また図３乃至図５は、この実施の形態で
用いる放熱フィンユニットの製造方法を説明するために
用いる図である。
【００２１】図１に示されるように、この冷却装置は、
ヒートシンク１と冷却用ファン３とから構成されてい
る。ヒートシンク１は、表面５ａと熱源が接触する裏面
５ｂとを備えた基板５と放熱フィンユニット７とから構
成されている。基板５は、熱伝導性に優れ加工が容易
な、例えばアルミニウム合金または銅合金に代表される
金属材あるいは内部にヒートパイプ機能を持つ板状構造
体、またあるいはカーボンシートのような非金属材など
により構成することができる。基板５の四隅には４つの
貫通孔８が形成されている。
ヒートシンク１と冷却用ファン３とから構成されてい
る。ヒートシンク１は、表面５ａと熱源が接触する裏面
５ｂとを備えた基板５と放熱フィンユニット７とから構
成されている。基板５は、熱伝導性に優れ加工が容易
な、例えばアルミニウム合金または銅合金に代表される
金属材あるいは内部にヒートパイプ機能を持つ板状構造
体、またあるいはカーボンシートのような非金属材など
により構成することができる。基板５の四隅には４つの
貫通孔８が形成されている。
【００２２】放熱フィンユニット７は、図２に示すよう
に、基板５の表面５ａと垂直な方向に延びる仮想の中心
線ＣＬを中心にして中心線ＣＬを囲むように配置された
複数枚の放熱フィン９を備えている。複数枚の放熱フィ
ン９の形状及び基板５に対する姿勢を特定するために、
図２に示すように、中心線ＣＬを中心して放射方向及び
基板５の表面５ａと垂直な方向のそれぞれに延び且つ中
心線ＣＬを中心にした仮想円Ｃの周方向に等しい間隔を
あけて仮想された複数の仮想垂直平面Ｐを仮想する。複
数枚の放熱フィン９は、中心線ＣＬを中心にして中心線
ＣＬを囲むように配置されている。図６に示すように、
複数枚の放熱フィン９は、それぞれ基板側に位置する下
側端縁９ａと、下側端縁９ａとは反対側に位置する上側
端縁９ｂと、下側端縁９ａと上側端縁９ｂとの間に位置
する放熱面９ｃとを有している。そして複数枚の放熱フ
ィン９は、それぞれ下側端縁９ａが対応する１つの仮想
垂直平面Ｐと基板５の表面５ａに接触する放熱フィン取
付部１１との交線に沿うように基板５の表面に対して固
定されている。この実施の形態の放熱フィン９は、後に
説明するように金属板を折り曲げて形成されるため、１
枚の放熱フィン９は２枚のプレート１０によって構成さ
れる。複数枚の放熱フィン９は、それぞれ放熱面９ｃと
仮想垂直平面Ｐとの間の角度θ（即ち傾斜角θ）が、４
５°より小さい角度になるように傾斜している。具体的
には、複数枚の放熱フィン９は、それぞれ対応する仮想
垂直平面Ｐに対して同じ方向に（仮想円Ｃの周方向の一
方側に）傾斜している。この傾斜角θは、４５°より小
さく１５°より大きい値にするのが好ましい。この角度
範囲内の角度であれば、放熱フィン９の枚数をある程度
多くすることができて、満足できる冷却性能を得ること
ができる。放熱フィン９の傾斜に関しては、放熱フィン
取付部１１との間の角度λを用いて定義することもでき
る。この場合の好ましい角度範囲は、４５°＜λ＜８５
°である。この角度範囲であれば、空気流の圧力損失が
低減し、λ＝９０度の場合と比べて、２枚の放熱フィン
９，９間を流れる空気流の流速が速くなり、排出空気流
量が増大するため、冷却効率を高くすることが可能とな
る。角度θ及びλの最適値は、後に説明する冷却用ファ
ン３のインペラの回転方向及び回転速度、複数枚のブレ
ードの角度、ブレードとの対向面積に応じて決定する。
また放熱フィン９の傾斜方向は、図７に示すように逆方
向でもよいのは勿論である。
に、基板５の表面５ａと垂直な方向に延びる仮想の中心
線ＣＬを中心にして中心線ＣＬを囲むように配置された
複数枚の放熱フィン９を備えている。複数枚の放熱フィ
ン９の形状及び基板５に対する姿勢を特定するために、
図２に示すように、中心線ＣＬを中心して放射方向及び
基板５の表面５ａと垂直な方向のそれぞれに延び且つ中
心線ＣＬを中心にした仮想円Ｃの周方向に等しい間隔を
あけて仮想された複数の仮想垂直平面Ｐを仮想する。複
数枚の放熱フィン９は、中心線ＣＬを中心にして中心線
ＣＬを囲むように配置されている。図６に示すように、
複数枚の放熱フィン９は、それぞれ基板側に位置する下
側端縁９ａと、下側端縁９ａとは反対側に位置する上側
端縁９ｂと、下側端縁９ａと上側端縁９ｂとの間に位置
する放熱面９ｃとを有している。そして複数枚の放熱フ
ィン９は、それぞれ下側端縁９ａが対応する１つの仮想
垂直平面Ｐと基板５の表面５ａに接触する放熱フィン取
付部１１との交線に沿うように基板５の表面に対して固
定されている。この実施の形態の放熱フィン９は、後に
説明するように金属板を折り曲げて形成されるため、１
枚の放熱フィン９は２枚のプレート１０によって構成さ
れる。複数枚の放熱フィン９は、それぞれ放熱面９ｃと
仮想垂直平面Ｐとの間の角度θ（即ち傾斜角θ）が、４
５°より小さい角度になるように傾斜している。具体的
には、複数枚の放熱フィン９は、それぞれ対応する仮想
垂直平面Ｐに対して同じ方向に（仮想円Ｃの周方向の一
方側に）傾斜している。この傾斜角θは、４５°より小
さく１５°より大きい値にするのが好ましい。この角度
範囲内の角度であれば、放熱フィン９の枚数をある程度
多くすることができて、満足できる冷却性能を得ること
ができる。放熱フィン９の傾斜に関しては、放熱フィン
取付部１１との間の角度λを用いて定義することもでき
る。この場合の好ましい角度範囲は、４５°＜λ＜８５
°である。この角度範囲であれば、空気流の圧力損失が
低減し、λ＝９０度の場合と比べて、２枚の放熱フィン
９，９間を流れる空気流の流速が速くなり、排出空気流
量が増大するため、冷却効率を高くすることが可能とな
る。角度θ及びλの最適値は、後に説明する冷却用ファ
ン３のインペラの回転方向及び回転速度、複数枚のブレ
ードの角度、ブレードとの対向面積に応じて決定する。
また放熱フィン９の傾斜方向は、図７に示すように逆方
向でもよいのは勿論である。
【００２３】放熱フィンユニット７は、全ての放熱フィ
ン９の総放熱面積をＦとし、基板５の表面５ａの面積を
Ｓとしたときに、その比率Ｃ＝Ｆ／Ｓが、１０＜Ｃ＜４
０になるようにするのが実用的である。しかしこの条件
は、本発明において必須の条件ではない。
ン９の総放熱面積をＦとし、基板５の表面５ａの面積を
Ｓとしたときに、その比率Ｃ＝Ｆ／Ｓが、１０＜Ｃ＜４
０になるようにするのが実用的である。しかしこの条件
は、本発明において必須の条件ではない。
【００２４】上記の構造の放熱フィンユニットを製造す
る場合には、例えば図３に示すように細長い板状の金属
薄板（例えば厚みが１ｍｍ以下）１３を用意し、この薄
板１３に谷線１４ａ，１４ｂと山線１５とを記載する。
そして図５に示すように谷線１４ａ，１４ｂと山線１５
とに沿って薄板１３を繰り返し曲げて、薄板１３の両端
を接合すると図２に示すように環状の放熱フィンユニッ
トが完成する。図３に示す谷線１４ａ，１４ｂは薄板１
３上で直接交わっているが、図４に示すように薄板１３
の外部で谷線１４ａ，１４ｂの延長線が交わるようにし
てもよい。加工が終わった状態で山線１５の両側に位置
する２本の谷線１４ａ，１４ｂどうしが、放熱フィン９
の下側端縁９ａを構成する。
る場合には、例えば図３に示すように細長い板状の金属
薄板（例えば厚みが１ｍｍ以下）１３を用意し、この薄
板１３に谷線１４ａ，１４ｂと山線１５とを記載する。
そして図５に示すように谷線１４ａ，１４ｂと山線１５
とに沿って薄板１３を繰り返し曲げて、薄板１３の両端
を接合すると図２に示すように環状の放熱フィンユニッ
トが完成する。図３に示す谷線１４ａ，１４ｂは薄板１
３上で直接交わっているが、図４に示すように薄板１３
の外部で谷線１４ａ，１４ｂの延長線が交わるようにし
てもよい。加工が終わった状態で山線１５の両側に位置
する２本の谷線１４ａ，１４ｂどうしが、放熱フィン９
の下側端縁９ａを構成する。
【００２５】図３及び図４のいずれの場合も、谷線１４
ａ，１４ｂは平行ではなく、角度θ´で傾いている。こ
の角度θ´の大きさは、放熱フィン９の傾斜角度θまた
はλを決定する。
ａ，１４ｂは平行ではなく、角度θ´で傾いている。こ
の角度θ´の大きさは、放熱フィン９の傾斜角度θまた
はλを決定する。
【００２６】基板５と放熱フィンユニット７との接合
は、基板５からの熱を効率的に放熱フィンユニット７に
伝導する必要があるので、熱伝導性接着剤、半田付け、
ろう付けあるいは溶接、またあるいは超音波溶接等を用
いて行うのが望ましい。
は、基板５からの熱を効率的に放熱フィンユニット７に
伝導する必要があるので、熱伝導性接着剤、半田付け、
ろう付けあるいは溶接、またあるいは超音波溶接等を用
いて行うのが望ましい。
【００２７】図１に戻って冷却用ファン３は、インペラ
１６を備えている。このインペラ１６は、複数枚のブレ
ード１７を有し、モータ１９によって回転させられる。
図１には図示していないが、モータ１９のハウジングは
図示しない複数本のウエブによってケーシング２１に支
持されている。ケーシング２１の下面の四隅には、４本
のピラー２３が一体に設けられている。４本のピラー２
３の下側端部には、基板５の四隅に設けられた貫通孔８
に基板５の裏面５ｂ側から表面５ａ側に挿入されるネジ
のネジ部が螺合されるネジ孔が形成されている。冷却用
ファン３は、ピラー２３を基板５の表面５ａに当接させ
た状態で、貫通孔８に挿入される図示しないネジにより
基板５に対して固定される。これにより放熱フィンユニ
ット７と冷却用ファン３とは、冷却用ファン３の複数枚
のブレード１７と複数枚の放熱フィン９の上側端縁９ａ
とが対向する位置関係が得られる。ブレード１７と上側
端縁９ａとの間の間隙寸法は、例えば５ｍｍ乃至１０ｍ
ｍ程度である。この例では、冷却用ファン３は放熱フィ
ンユニット７の複数枚の放熱フィン９に向かって空気を
吹き付けるように、ブレード１７の角度が定められてい
る。
１６を備えている。このインペラ１６は、複数枚のブレ
ード１７を有し、モータ１９によって回転させられる。
図１には図示していないが、モータ１９のハウジングは
図示しない複数本のウエブによってケーシング２１に支
持されている。ケーシング２１の下面の四隅には、４本
のピラー２３が一体に設けられている。４本のピラー２
３の下側端部には、基板５の四隅に設けられた貫通孔８
に基板５の裏面５ｂ側から表面５ａ側に挿入されるネジ
のネジ部が螺合されるネジ孔が形成されている。冷却用
ファン３は、ピラー２３を基板５の表面５ａに当接させ
た状態で、貫通孔８に挿入される図示しないネジにより
基板５に対して固定される。これにより放熱フィンユニ
ット７と冷却用ファン３とは、冷却用ファン３の複数枚
のブレード１７と複数枚の放熱フィン９の上側端縁９ａ
とが対向する位置関係が得られる。ブレード１７と上側
端縁９ａとの間の間隙寸法は、例えば５ｍｍ乃至１０ｍ
ｍ程度である。この例では、冷却用ファン３は放熱フィ
ンユニット７の複数枚の放熱フィン９に向かって空気を
吹き付けるように、ブレード１７の角度が定められてい
る。
【００２８】冷却用ファン３から放熱フィンユニット７
に吹き付けられた空気は、複数枚の放熱フィン９の隣接
する二枚の放熱フィン９，９のそれぞれの上側端縁９
ａ，９ａ間に形成される開口部から隣接する２枚の放熱
フィン９，９間に形成される隙間に入り、これらの隙間
を通って放熱フィンユニット７の径方向外側に出る。
に吹き付けられた空気は、複数枚の放熱フィン９の隣接
する二枚の放熱フィン９，９のそれぞれの上側端縁９
ａ，９ａ間に形成される開口部から隣接する２枚の放熱
フィン９，９間に形成される隙間に入り、これらの隙間
を通って放熱フィンユニット７の径方向外側に出る。
【００２９】図８に示すように、冷却用ファン３のイン
ペラ１６が図面右手方向に回転移動する場合、ブレード
１７の上部から吸引された空気はインペラ１６の回転方
向の成分を持ち、空気の流れ２５に沿って排出される。
また圧力損失の低減によって、より高密度でフィンの配
置が可能になるため、冷却効率をさらに高くすることが
可能となる。また圧力損失の低減によって、より高密度
でフィンの配置が可能になるため、冷却効率をさらに高
くすることが可能となる。
ペラ１６が図面右手方向に回転移動する場合、ブレード
１７の上部から吸引された空気はインペラ１６の回転方
向の成分を持ち、空気の流れ２５に沿って排出される。
また圧力損失の低減によって、より高密度でフィンの配
置が可能になるため、冷却効率をさらに高くすることが
可能となる。また圧力損失の低減によって、より高密度
でフィンの配置が可能になるため、冷却効率をさらに高
くすることが可能となる。
【００３０】上記の実施の形態に基づいて、５０ｍｍ×
５０ｍｍ×１５ｍｍの寸法で、λ＝５５°（θ＝４５
°）、Ｃ＝１７．４のアルミ製ヒートシンクを作製し、
軸流式のファンのインペラの回転速度を４０００回転／
分とし、ヒートシンクの基体の裏面の中心に３４Ｗの発
熱源を接触させて、冷却性能を試験したところ、ヒート
シンクの冷却ファンユニットの外周面からの排出空気流
の速度は２．８ｍ／ｓとなり、発熱源の温度上昇が４２
℃になることを確認した。
５０ｍｍ×１５ｍｍの寸法で、λ＝５５°（θ＝４５
°）、Ｃ＝１７．４のアルミ製ヒートシンクを作製し、
軸流式のファンのインペラの回転速度を４０００回転／
分とし、ヒートシンクの基体の裏面の中心に３４Ｗの発
熱源を接触させて、冷却性能を試験したところ、ヒート
シンクの冷却ファンユニットの外周面からの排出空気流
の速度は２．８ｍ／ｓとなり、発熱源の温度上昇が４２
℃になることを確認した。
【００３１】そして同寸法の基板で、放熱フィンの傾斜
角θを０°（λ＝９０°）とした比較用のヒートシンク
用いて同じ試験をしたところ、最も冷却性能が良いもの
は、λ＝９０°，Ｃ＝８．２であり、そのときの排出空
気流の速度は２．１ｍ／ｓであり、温度上昇は４８℃で
あった。
角θを０°（λ＝９０°）とした比較用のヒートシンク
用いて同じ試験をしたところ、最も冷却性能が良いもの
は、λ＝９０°，Ｃ＝８．２であり、そのときの排出空
気流の速度は２．１ｍ／ｓであり、温度上昇は４８℃で
あった。
【００３２】図９乃至図１１は、本発明の第２の実施の
形態のヒートシンクを備えた冷却装置の、平面図、右側
面図及び正面図である。また図１２及び図１３は、この
実施の形態で用いるヒートシンクの概略平面図及び正面
図であり、図１４乃至図１６は図１２及び図１３のヒー
トシンクの製造方法を説明するために用いる図である。
これらの図には、図１乃至図８に示した第１の実施の形
態の構成部分と同様の部分に、図１乃至図８に付した符
号に１００の数を付した数を符号として付してある。第
２の実施の形態は、第１の実施の形態と根本的に異なる
のは、ヒートシンク１０１の構造及びその製造方法であ
る。第１の実施の形態のヒートシンク１で用いる放熱フ
ィンユニットは、一枚の金属薄板を折り曲げて放熱フィ
ンユニット７を構成している。しかし第２の実施の形態
では、金属薄板からプレスで打ち抜いた平板状の金属板
からなる複数枚の放熱フィン１０９の下側端縁１０９ｂ
（図１４）をフィン取付用金属板１０８に一枚一枚接合
して放熱フィンユニット１０７を製造している。
形態のヒートシンクを備えた冷却装置の、平面図、右側
面図及び正面図である。また図１２及び図１３は、この
実施の形態で用いるヒートシンクの概略平面図及び正面
図であり、図１４乃至図１６は図１２及び図１３のヒー
トシンクの製造方法を説明するために用いる図である。
これらの図には、図１乃至図８に示した第１の実施の形
態の構成部分と同様の部分に、図１乃至図８に付した符
号に１００の数を付した数を符号として付してある。第
２の実施の形態は、第１の実施の形態と根本的に異なる
のは、ヒートシンク１０１の構造及びその製造方法であ
る。第１の実施の形態のヒートシンク１で用いる放熱フ
ィンユニットは、一枚の金属薄板を折り曲げて放熱フィ
ンユニット７を構成している。しかし第２の実施の形態
では、金属薄板からプレスで打ち抜いた平板状の金属板
からなる複数枚の放熱フィン１０９の下側端縁１０９ｂ
（図１４）をフィン取付用金属板１０８に一枚一枚接合
して放熱フィンユニット１０７を製造している。
【００３３】図１４乃至図１６を参照して、放熱フィン
ユニット１０７の製造方法について説明する。図１４に
示すように、放熱フィン１０９は、下側端縁１０９ｂ
と、下側端縁１０９ｂとは反対側に位置する上側端縁１
０９ａと、下側端縁１０９ｂと上側端縁１０９ａとの間
に位置する放熱面１０９ｃとを有している。放熱フィン
１０９の下側端縁１０９ｂには嵌合用突出部１０９ｄが
一体に設けられている。図１５に示すように、円板状の
熱伝導性の良いフィン取付用金属板１０８には、中心線
ＣＬを中心にして放射方向（径方向）に延び且つ仮想円
Ｃの周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットＳが形
成されている。中心線ＣＬを中心して放射方向及び表面
と垂直な方向のそれぞれに延び且つ中心線ＣＬを中心に
した仮想円Ｃの周方向に間隔をあけて仮想した複数の仮
想垂直平面Ｐに、各スリットＳが含まれている。複数の
スリットＳの幅寸法は、放熱フィン１０９の厚み寸法よ
りも大きく、スリットＳに嵌合用突出部１０９ｄが嵌合
された状態で、放熱フィン１０９が仮想円Ｃの周方向に
所定の角度θを持って傾斜させることができる寸法に定
められている。
ユニット１０７の製造方法について説明する。図１４に
示すように、放熱フィン１０９は、下側端縁１０９ｂ
と、下側端縁１０９ｂとは反対側に位置する上側端縁１
０９ａと、下側端縁１０９ｂと上側端縁１０９ａとの間
に位置する放熱面１０９ｃとを有している。放熱フィン
１０９の下側端縁１０９ｂには嵌合用突出部１０９ｄが
一体に設けられている。図１５に示すように、円板状の
熱伝導性の良いフィン取付用金属板１０８には、中心線
ＣＬを中心にして放射方向（径方向）に延び且つ仮想円
Ｃの周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットＳが形
成されている。中心線ＣＬを中心して放射方向及び表面
と垂直な方向のそれぞれに延び且つ中心線ＣＬを中心に
した仮想円Ｃの周方向に間隔をあけて仮想した複数の仮
想垂直平面Ｐに、各スリットＳが含まれている。複数の
スリットＳの幅寸法は、放熱フィン１０９の厚み寸法よ
りも大きく、スリットＳに嵌合用突出部１０９ｄが嵌合
された状態で、放熱フィン１０９が仮想円Ｃの周方向に
所定の角度θを持って傾斜させることができる寸法に定
められている。
【００３４】放熱フィン１０９の嵌合用突出部１０９ｄ
をスリットＳに嵌合した後、仮想円Ｃの周方向の一方向
（図１５では時計回り方向）に放熱フィン１０９を傾斜
させ、その下側端縁１０９ｂをフィン取付用金属板１０
８に対して熱伝達可能に接合する。この接合には、熱伝
導性の良い接着剤を用いてもよく、また半田等を用いる
ことができる。複数枚の放熱フィン１０９を順次フィン
取付用金属板１０８に対して接合してもよいが、フィン
取付用金属板１０８の表面に予め熱硬化性の接着剤を塗
布しておき、全てのスリットＳに複数枚の放熱フィン１
０９の嵌合用突出部１０９ｄを嵌合させて複数枚の放熱
フィン１０９を同時に一方向に傾斜させて、熱硬化性接
着剤を硬化させるようにすれば、簡単且つ安価に放熱フ
ィンユニット１０７を作ることができる。なおスリット
Ｓを利用すると、放熱フィン１０９の位置決めとフィン
取付用金属板１０８への接合作業が容易になる。
をスリットＳに嵌合した後、仮想円Ｃの周方向の一方向
（図１５では時計回り方向）に放熱フィン１０９を傾斜
させ、その下側端縁１０９ｂをフィン取付用金属板１０
８に対して熱伝達可能に接合する。この接合には、熱伝
導性の良い接着剤を用いてもよく、また半田等を用いる
ことができる。複数枚の放熱フィン１０９を順次フィン
取付用金属板１０８に対して接合してもよいが、フィン
取付用金属板１０８の表面に予め熱硬化性の接着剤を塗
布しておき、全てのスリットＳに複数枚の放熱フィン１
０９の嵌合用突出部１０９ｄを嵌合させて複数枚の放熱
フィン１０９を同時に一方向に傾斜させて、熱硬化性接
着剤を硬化させるようにすれば、簡単且つ安価に放熱フ
ィンユニット１０７を作ることができる。なおスリット
Ｓを利用すると、放熱フィン１０９の位置決めとフィン
取付用金属板１０８への接合作業が容易になる。
【００３５】このようにして製造した放熱フィンユニッ
ト１０７を基板１０５の表面に熱伝導性の良い接合手段
を用いて接合すると、複数枚の放熱フィン１０９が、そ
れぞれの下側端縁１０９ｂが対応する１つの仮想垂直平
面Ｐと基板１０５の表面１０５ａとの交線に沿うように
この表面１０５ａに対して間接的に固定され且つ放熱面
１０９ｃと仮想垂直平面Ｐとの間に所定の傾斜角θを形
成するように仮想垂直平面Ｐに対して同じ方向に（仮想
円Ｃの周方向の一方側に）傾斜したヒートシンク構造を
得ることができる。なおこの実施の形態では、基板１０
５及び放熱フィンユニット１０７を銅合金材料により形
成している。
ト１０７を基板１０５の表面に熱伝導性の良い接合手段
を用いて接合すると、複数枚の放熱フィン１０９が、そ
れぞれの下側端縁１０９ｂが対応する１つの仮想垂直平
面Ｐと基板１０５の表面１０５ａとの交線に沿うように
この表面１０５ａに対して間接的に固定され且つ放熱面
１０９ｃと仮想垂直平面Ｐとの間に所定の傾斜角θを形
成するように仮想垂直平面Ｐに対して同じ方向に（仮想
円Ｃの周方向の一方側に）傾斜したヒートシンク構造を
得ることができる。なおこの実施の形態では、基板１０
５及び放熱フィンユニット１０７を銅合金材料により形
成している。
【００３６】図１２から判るように、主要部分が矩形形
状の放熱フィン１０９を用いて放熱フィンユニット１０
７を形成すると、この放熱フィンユニット１０７は中心
部に中心線ＣＬを中心とし、基板５側に向かうに従って
径寸法が小さくなるほぼ切頭円錐形の空間ＳＰが形成さ
れる。
状の放熱フィン１０９を用いて放熱フィンユニット１０
７を形成すると、この放熱フィンユニット１０７は中心
部に中心線ＣＬを中心とし、基板５側に向かうに従って
径寸法が小さくなるほぼ切頭円錐形の空間ＳＰが形成さ
れる。
【００３７】図９乃至図１１に示される冷却用ファン１
０３は、合成樹脂により一体に成形されたケーシング１
２１を備えている。このケーシング１２１は、インペラ
１１６の周囲の少なくとも一部を囲む風洞部１２１ａと
風洞部１２１ａを備えたケーシング本体１２１ｂと、モ
ータ１１９のハウジングをケーシング本体１２１ｂに支
持させる３本のウエブ１２２と、一端がケーシング本体
１２１ｂに取付けられ他端が基板１０５に係止される４
本のピラー１２３とを備えている。またケーシング本体
１２１ｂには、放熱フィンユニット１０７の外面と接触
して、ケーシング１２１の横方向への移動を防止する複
数の接触部１２４を備えている。４本のピラー１２３の
他端には、フック（係止部）が形成されている。そして
基板１０５には、四隅に４本のピラーのフックが係止さ
れる貫通孔１０８（被係止部）が設けられている。
０３は、合成樹脂により一体に成形されたケーシング１
２１を備えている。このケーシング１２１は、インペラ
１１６の周囲の少なくとも一部を囲む風洞部１２１ａと
風洞部１２１ａを備えたケーシング本体１２１ｂと、モ
ータ１１９のハウジングをケーシング本体１２１ｂに支
持させる３本のウエブ１２２と、一端がケーシング本体
１２１ｂに取付けられ他端が基板１０５に係止される４
本のピラー１２３とを備えている。またケーシング本体
１２１ｂには、放熱フィンユニット１０７の外面と接触
して、ケーシング１２１の横方向への移動を防止する複
数の接触部１２４を備えている。４本のピラー１２３の
他端には、フック（係止部）が形成されている。そして
基板１０５には、四隅に４本のピラーのフックが係止さ
れる貫通孔１０８（被係止部）が設けられている。
【００３８】この実施の形態では、図８に示した第１の
実施の形態におけるインペラ１６のブレード１７と複数
枚の放熱フィン９との関係とは異なって、インペラ１１
６に設けられる複数枚のブレード１１７は、複数枚の放
熱フィン１０９の傾斜方向と同じ方向に傾斜しているも
のを用いている。そして複数枚の放熱フィン１０９が傾
斜する方向にインペラ１０７を回転するように冷却用フ
ァン１０３を動作させる。このようにすると、その逆の
場合よりも冷却性能はアップする。
実施の形態におけるインペラ１６のブレード１７と複数
枚の放熱フィン９との関係とは異なって、インペラ１１
６に設けられる複数枚のブレード１１７は、複数枚の放
熱フィン１０９の傾斜方向と同じ方向に傾斜しているも
のを用いている。そして複数枚の放熱フィン１０９が傾
斜する方向にインペラ１０７を回転するように冷却用フ
ァン１０３を動作させる。このようにすると、その逆の
場合よりも冷却性能はアップする。
【００３９】なお第２の実施の形態においても、放熱フ
ィン１０９の傾斜角θ等の好ましい条件は、第１の実施
の形態と同じである。
ィン１０９の傾斜角θ等の好ましい条件は、第１の実施
の形態と同じである。
【００４０】上記第２の実施の形態では、フィン取付用
金属板１０８に放熱フィン１０９を固定しているが、図
１７に示すように基板２０５に複数のスリットＳを形成
し、これらのスリットＳに放熱フィン１０９の嵌合用突
出部１０９ｄを嵌合させてヒートシンクを構成するよう
にしてもよい。
金属板１０８に放熱フィン１０９を固定しているが、図
１７に示すように基板２０５に複数のスリットＳを形成
し、これらのスリットＳに放熱フィン１０９の嵌合用突
出部１０９ｄを嵌合させてヒートシンクを構成するよう
にしてもよい。
【００４１】また図１８に示すように、放熱フィン２０
９を、その下側端縁２０９ｂに固定用フランジ２０９ｅ
を備えた形状にしてもよい。放熱面２０９ｃと固定用フ
ランジ２０９ｅとの間の角度を９０°＋θとすれば、各
放熱フィン２０９の傾斜角度θを確実に得ることができ
る。このような放熱フィン２０９を、スリットを有しな
いフィン取付用金属板に固定して放熱フィンユニットを
製造してもよい。また図１９及び図２０に示すように、
この放熱フィンの固定用フランジ２０９ｅを基板１０５
の表面１０５ａに直接固定するようにしてもよい。
９を、その下側端縁２０９ｂに固定用フランジ２０９ｅ
を備えた形状にしてもよい。放熱面２０９ｃと固定用フ
ランジ２０９ｅとの間の角度を９０°＋θとすれば、各
放熱フィン２０９の傾斜角度θを確実に得ることができ
る。このような放熱フィン２０９を、スリットを有しな
いフィン取付用金属板に固定して放熱フィンユニットを
製造してもよい。また図１９及び図２０に示すように、
この放熱フィンの固定用フランジ２０９ｅを基板１０５
の表面１０５ａに直接固定するようにしてもよい。
【００４２】また図２１に示すような、単純な形状の放
熱フィン３０９を、図２２に示すように基板１０５上に
直接接合してもよいのは勿論である。
熱フィン３０９を、図２２に示すように基板１０５上に
直接接合してもよいのは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、冷却装置の径方向寸法
を大きくすることなく、しかもモータの寿命を短くする
ことなく、従来冷却性能が高いと言われている高価な冷
却装置とほぼ同様の冷却性能を得ることができる。
を大きくすることなく、しかもモータの寿命を短くする
ことなく、従来冷却性能が高いと言われている高価な冷
却装置とほぼ同様の冷却性能を得ることができる。
【図１】本発明の冷却装置の第１の実施の形態の概略分
解斜視図である。
解斜視図である。
【図２】第１の実施の形態で用いる放熱フィンユニット
の斜視図である。
の斜視図である。
【図３】放熱フィンユニットを製造する方法の一例を説
明するために用いる図である。
明するために用いる図である。
【図４】放熱フィンユニットを製造する方法の一例を説
明するために用いる図である。
明するために用いる図である。
【図５】放熱フィンユニットの製造途中の状態を示す斜
視図である。
視図である。
【図６】放熱フィンの傾斜角度を示すための概略拡大断
面図である。
面図である。
【図７】放熱フィンの傾斜角度を示すための概略拡大断
面図である。
面図である。
【図８】放熱フィンとブレードの関係の一例を示す図で
ある。
ある。
【図９】本発明の冷却装置の第２の実施の形態の平面図
である。
である。
【図１０】本発明の冷却装置の第２の実施の形態の右側
面図である。
面図である。
【図１１】本発明の冷却装置の第２の実施の形態の正面
図である。
図である。
【図１２】第２の実施の形態で用いる放熱フィンユニッ
トの平面図である。
トの平面図である。
【図１３】第２の実施の形態で用いる放熱フィンユニッ
トの正面図である。
トの正面図である。
【図１４】第２の実施の形態で用いる放熱フィンの平面
図である。
図である。
【図１５】第２の実施の形態で用いる放熱フィンユニッ
トの製造過程の途中の状態における平面図である。
トの製造過程の途中の状態における平面図である。
【図１６】第２の実施の形態で用いる放熱フィンユニッ
トの製造過程の途中の状態における正面図である。
トの製造過程の途中の状態における正面図である。
【図１７】別の放熱フィンユニットの製造過程の途中の
状態における平面図である。
状態における平面図である。
【図１８】（Ａ）は別の放熱フィンの側面図であり、
（Ｂ）はこの放熱フィンの正面図である。
（Ｂ）はこの放熱フィンの正面図である。
【図１９】別の放熱フィンユニットの製造過程の途中の
状態における平面図である。
状態における平面図である。
【図２０】別の放熱フィンユニットの製造過程の途中の
状態における正面図である。
状態における正面図である。
【図２１】更に別の放熱フィンの平面図である。
【図２２】別の放熱フィンユニットの製造過程の途中の
状態における正面図である。
状態における正面図である。
１，１０１ ヒートシンク ３，１０３ 冷却用ファン ５，１０５ 基板 ７，１０７ 放熱フィンユニット ９，１０９ 放熱フィン １６，１１６ インペラ １７，１１７ ブレード ＣＬ 中心線 Ｐ 仮想垂直平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 道徳 東京都豊島区北大塚一丁目15番１号 山洋 電気株式会社内 (72)発明者 佐々 宜靖 北海道札幌市南区石山832番地 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA04 BA24 BB05 BB35 BD01
Claims (18)
- 【請求項１】 熱源からの熱を消散するヒートシンクを
備えた冷却装置であって、 表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性の良い基
板と、 前記基板の前記表面と垂直な方向に延びる仮想の中心線
と、 前記中心線を中心して放射方向及び前記表面と垂直な方
向のそれぞれに延び且つ前記中心線を中心にした仮想円
の周方向に間隔をあけて仮想された複数の仮想垂直平面
と、 前記基板の表面に対して熱伝達可能に取付けられ、前記
中心線を中心にして前記中心線を囲むように配置された
複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユニットとを具備
するヒートシンクと、 複数枚のブレードを有しモータによって回転させられる
インペラを備え、前記ヒートシンクの前記放熱フィンユ
ニットの上方に前記インペラが位置するように前記ヒー
トシンクに対して取付けられた冷却用ファンとを具備
し、 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記基板側に位置
する下側端縁と、前記下側端縁とは反対側に位置する上
側端縁と、前記下側端縁と前記上側端縁との間に位置す
る放熱面とを有し、 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記下側端縁が対
応する１つの前記仮想垂直平面と前記表面との交線に沿
うように前記表面に対して固定され且つ前記放熱面と前
記仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するよう
に前記仮想垂直平面に対して同じ方向に傾斜しており、 前記放熱フィンユニットと前記冷却用ファンとは、前記
冷却用ファンの前記複数枚のブレードと前記複数枚の放
熱フィンの前記上側端縁とが対向する位置関係を有して
おり、 前記冷却用ファンは前記放熱フィンユニットの前記複数
枚の放熱フィンに冷却用空気を流すように動作すること
を特徴とする冷却装置。 - 【請求項２】 前記複数の仮想垂直面は前記周方向に等
しい間隔をあけて仮想されている請求項１に記載の冷却
装置。 - 【請求項３】 前記放熱フィンユニットは、一枚の熱伝
導性に優れた金属板が折り曲げられて構成されている請
求項１に記載の冷却装置。 - 【請求項４】 前記放熱フィンユニットは、前記基板の
前記表面に接合される一枚のフィン取付用金属板を備
え、前記複数枚の放熱フィンはそれぞれ平板状の金属板
により形成され、前記複数枚の放熱フィンの前記下側端
縁が前記フィン取付用金属板に固定されて構成されてい
る請求項１に記載の冷却装置。 - 【請求項５】 前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁
には前記フィン取付用金属板の表面に沿う方向に延び且
つ前記フィン取付用金属板の表面に固定される固定用フ
ランジを一体に備えている請求項４に記載の冷却装置。 - 【請求項６】 前記フィン取付用金属板には、前記中心
線を中心にして放射方向に延び且つ前記周方向に所定の
間隔をあけて複数のスリットが形成されており、 前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁にはそれぞれ前
記複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部が一体に形
成され、 前記複数枚の放熱フィンはそれぞれの前記嵌合用突出部
が対応する前記複数のスリットに嵌合された状態で、前
記フィン取付用金属板に接合されている請求項１に記載
の冷却装置。 - 【請求項７】 前記基板には、前記中心線を中心にして
放射方向に延び且つ前記周方向に所定の間隔をあけて複
数のスリットが形成されており、 前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁にはそれぞれ前
記複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部が一体に形
成されており、 前記複数枚の放熱フィンはそれぞれの前記嵌合用突出部
が対応する前記複数のスリットに嵌合された状態で、前
記基板に直接接合されている請求項１に記載の冷却装
置。 - 【請求項８】 前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁
には前記基板の前記表面に沿う方向に延び且つ前記表面
に固定される固定用フランジを一体に備えている請求項
１に記載の冷却装置。 - 【請求項９】 前記放熱フィンユニットは中心部に前記
中心線を中心とし、前記基板側に向かうに従って径寸法
が小さくなるほぼ切頭円錐形の空間を有している請求項
１に記載の冷却装置。 - 【請求項１０】 前記複数枚の放熱フィンは、同じ形状
を有している請求項１に記載の冷却装置。 - 【請求項１１】 前記フィン取付用金属板及び前記複数
枚の放熱フィンは銅または銅合金の金属板により形成さ
れている請求項１０に記載の冷却装置。 - 【請求項１２】 前記傾斜角θが４５°より小さい請求
項１に記載の冷却装置。 - 【請求項１３】 前記傾斜角θが４５°より小さく１５
°より大きい請求項１２に記載の冷却装置。 - 【請求項１４】 前記冷却用ファンの前記複数枚のブレ
ードは、前記複数枚の放熱フィンの傾斜方向と同じ方向
に傾斜しており、 前記冷却用ファンは前記複数枚の放熱フィンが傾斜する
方向に前記インペラを回転するように動作することを特
徴とする請求項１に記載の冷却装置。 - 【請求項１５】 前記冷却用ファンから前記放熱フィン
ユニットに吹き付けられた空気は、前記複数枚の放熱フ
ィンの隣接する二枚の前記放熱フィンのそれぞれの前記
上側端縁間に形成される開口部から隣接する二枚の前記
放熱フィン間に形成される隙間に入り、これらの隙間を
通って前記放熱フィンユニットの径方向外側に出ること
を特徴とする請求項１または１４に記載の冷却装置。 - 【請求項１６】 前記冷却用ファンのケーシングは、前
記インペラの周囲の少なくとも一部を囲む風洞部と前記
風洞部を備えたケーシング本体と、前記モータのハウジ
ングを前記ケーシング本体に支持させる複数本のウエブ
と、一端が前記ケーシング本体に取付けられ他端が前記
基板に係止される複数本のピラーとを備えており、 前記基板には前記複数本のピラーの前記他端が係止され
る複数の被係止部が設けられている請求項１に記載の冷
却装置。 - 【請求項１７】 熱源からの熱を消散するヒートシンク
を備えた冷却装置であって、 前記ヒートシンクは、 表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性を有する
基板と、 前記基板の前記表面と垂直な方向に延びる仮想の中心線
と、 前記中心線を中心して放射方向及び前記表面と垂直な方
向のそれぞれに延び且つ前記中心線を中心にした仮想円
の周方向に間隔をあけて仮想された複数の仮想垂直平面
と、 前記基板の表面に対して熱伝達可能に取付けられ、前記
中心線を中心にして前記中心線を囲むように配置された
複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユニットとを具備
し、 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記基板側に位置
する下側端縁と、前記下側端縁とは反対側に位置する上
側端縁と、前記下側端縁と前記上側端縁との間に位置す
る放熱面とを有し、 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記下側端縁が対
応する１つの前記仮想垂直平面と前記表面との交線に沿
うように前記表面に対して固定され且つ前記放熱面と前
記仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するよう
に前記仮想垂直平面に対して同じ方向に傾斜しているこ
とを特徴とする冷却装置。 - 【請求項１８】 熱源からの熱を消散するヒートシンク
を備えた冷却装置であって、 表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性の良い基
板と、 前記基板の前記表面と垂直な方向に延びる仮想の中心線
と、 前記中心線を中心して放射方向及び前記表面と垂直な方
向のそれぞれに延び且つ前記中心線を中心にした仮想円
の周方向に間隔をあけて仮想された複数の仮想垂直平面
と、 前記基板の表面に対して熱伝達可能に取付けられ、前記
中心線を中心にして前記中心線を囲むように配置された
複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユニットとを具備
するヒートシンクと、 複数枚のブレードを有しモータによって回転させられる
インペラを備え、前記ヒートシンクの前記放熱フィンユ
ニットの上方に前記インペラが位置するように前記ヒー
トシンクに対して取付けられた冷却用ファンとを具備
し、 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記基板側に位置
する下側端縁と、前記下側端縁とは反対側に位置する上
側端縁と、前記下側端縁と前記上側端縁との間に位置す
る放熱面とを有し、 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記下側端縁が対
応する１つの前記仮想垂直平面と前記表面との交線に沿
うように前記表面に対して固定され且つ前記放熱面と前
記仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するよう
に前記仮想垂直平面に対して同じ方向に傾斜しており、 前記放熱フィンユニットと前記冷却用ファンとは、前記
冷却用ファンの前記複数枚のブレードと前記複数枚の放
熱フィンの前記上側端縁とが対向する位置関係を有して
おり、 前記フィンの放熱面と前記仮想垂直平面との間の角度９
０°−λを、４５°＜λ＜８５°とし、 前記フィンの総放熱面積Ｆと前記基板の面積Ｓとの比率
Ｃ＝Ｆ／Ｓを、１０＜Ｃ＜４０に設定し、 前記冷却用ファンは前記放熱フィンユニットの前記複数
枚の放熱フィンに冷却用空気を流すように動作すること
を特徴とする冷却装置。
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