JP2002261209A - ファン付きヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換効率の良く、しかも生産性の高いファ
ン付きヒートシンクを提供することを目的とする。 【解決手段】 多数の相互に平行な板状のフィン５２
が、基板部５３に固着され、かつ送風するファン７５
が、前記フィン５２および基板部５３と一体的に設けら
れたファン付きヒートシンク５１において、前記ファン
７５が、前記フィン５２の板面方向に沿って送風するよ
うに前記基板部５３の一端部側に配置されている。

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、フィンに対して
送風するためのファンを一体に設けたファン付きヒート
シンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報処理装置の主体を構成する電
子部品の高集積化が進み、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化さ
れている。このような電子部品の高集積化は、単位素子
の小型化により実現されているため、集積度が向上する
のに比例して単位体積の発熱量も増大する。したがっ
て、高温化することによる電子部品の誤動作や破損など
を回避するために、電子部品からより効果的に放熱させ
てこれを冷却することが求められている。

【０００３】従来の電子部品冷却装置の一例として、電
子部品に金属製の受熱ブロックを取り付け、その受熱ブ
ロックにヒートパイプの一端部を配設する一方、ベース
プレートに多数枚の平板状フィンを立設させてなるヒー
トシンクを適宜の位置に配置し、前述したヒートパイプ
の他端部をこのヒートシンクに熱伝達可能に接続した構
成のものが知られている。さらに、このヒートシンクに
対してモーター駆動されるファンを用いて送風すること
により、ヒートシンクを強制空冷することもおこなわれ
ている。

【０００４】この電子部品冷却装置では、電子部品で発
生した熱が熱輸送能力に優れるヒートパイプによってヒ
ートシンクまで運ばれた後、ファンからの空気流によっ
てその熱を電子部品から離れた箇所に放散させるから、
電子部品の昇温を抑制することができる。

【０００５】しかしながら、上記従来の電子部品冷却装
置では、受熱ブロックとヒートパイプとヒートシンクと
ファンとが、例えばパソコンケースもしくはその内部に
設けられているシャシーに嵌め込みやビス止めなどの手
段によってそれぞれ固定する構造であるために、パソコ
ンケース内の部品点数の増大要因になり、近年のパソコ
ンのコンパクト化に逆行してしまう。また、パソコンに
対して組み付ける部材の点数が多いため、電子部品冷却
装置全体としての組み付け性に劣り、ひいてはパソコン
の製造性を損なうことにもなっている。

【０００６】このような不都合を解消するために、米国
特許第５４９４０９８号明細書に記載されているよう
に、ヒートシンクとファンとを一体化させる構造が提案
されている。これを図１１と図１２とを参照して説明す
ると、ファン付きヒートシンク１０が、ヒートシンク１
２とハウジング１４とファン１６とから構成されてい
る。そのヒートシンク１２は、平板状ベース１８と複数
枚の平板状フィン２０とから構成されている。また、ハ
ウジング１４は、平板状の天板２２と二つの側壁２４，
２６とで構成されている。また、ハウジング１４は、断
面がコの字形状であり、対向する二つの面３０，３２
（すなわち、開口面部）が開口している。さらに、ハウ
ジング１４は、二つの側壁２４と２６との下端部側が、
平板状ベース１８に固着され、平板状の天板２２が、ほ
ぼ円形に切り抜いた開口部２８を形成されている。

【０００７】一方、平板状フィン２０は、一枚の金属板
材を九十九折りして形成されたものである。また、平板
状フィン２０の折れ線部の一端部が、平板状ベース１８
に固着され、その折れ線部の一端部とは反対側の他端部
が、平板状の天板２２（開口部２８を除いて）に固着さ
れている。なお、平板状の天板２２に固着されている平
板状フィン２０の折れ線部の一部分を、開口部２８の寸
法に対応して切り抜かれて、送風チャンバー３４を形成
している。

【０００８】さらに、平板状フィン２０と一体化してい
る天板２２の表面とは反対側の表面に、かつ天板２２の
開口部２８に対応して、ファン１６が設けられている。
このファン１６は、カバー３６を通して天板２２に固着
されている。また、このファン１６は、電気によって駆
動され、ヒートシンク１２の外部の空気を吸引し、冷却
風として、平板状フィン２０の間隙に吹き込み、それぞ
れの平板状フィンから熱を奪い、さらにその空気を平板
状フィン２０の二つの開口面部３０，３２を経由してヒ
ートシンク１２の外部に吹き出すようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報に記載され
たファン付きヒートシンク１２では、ＣＰＵ（図示せ
ず）などの電子部品から平板状ベース１８に伝達された
熱が、平板状フィン２０に伝達されると同時に、ファン
１６が、冷却空気を平板状フィン２０の間隙に吹き込
み、その冷却空気が平板状フィン２０の近傍に籠もって
いる高温空気と熱交換し、もしくは入れ替わった後、そ
の温度の高い空気をヒートシンク１２の外部に吹き出
す。このようにファン１６によって、平板状フィン２０
の近傍に籠もっている高温空気が、絶えずに冷却空気と
交換できるので、電子部品（例えばＣＰＵ）の昇温を抑
制することができる。

【００１０】しかしながら、平板状フィン２０の間隙に
吹き込まれた冷却空気は、平板状フィン２０に沿って流
動しながら平板状フィン２０から熱を吸収した後、平板
状ベース１８の表面に衝突し、平板状フィン２０の二つ
の開口面部３０，３２における２方向に別れて排出され
る。そのため、平板状ベース１８の表面に、特にその表
面の中心部分の位置やその近傍で温度が高くなった空気
が淀み、ヒートシンク１２の外部に流動できず、効率よ
く電子部品を冷却することができない可能性があった。

【００１１】また、ファン付きヒートシンク１２は、主
に冷却装置としてケース内に配置される。ヒートシンク
１２を用いて、電子部品を冷却するときに、電子部品の
熱をケース外に送り出すことが主な目的である。しかし
ながら、ヒートシンク１２における空気の排気口または
吸気口が、平板状フィン２０の二つの開口面部３０，３
２であるので、両方の排気口または吸気口３０，３２か
らケース外に空気を送り出すまたは吸い込むためには、
ヒートシンクにおける冷却装置の配置の自由度が低く、
排気口から熱交換した空気を全部ケース外に送り出すこ
と、または吸気口から冷却空気を全部ケース外から吸い
込むことは困難である。

【００１２】さらに、ファン１６から冷却空気を順調に
平板状フィン２０の間隙に送り込むために平板状フィン
２０におけるファン１６に当たる部分を削って送風チャ
ンバー３４を作らなければならないので、生産性が悪い
などの問題がある。

【００１３】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、効率よく電子部品を冷却することがで
き、しかも生産性の高いファン付きヒートシンクを提供
することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、ファンを基板部の一端部側に配置
し、冷却空気がフィンの板面方向に沿ってその一端部
（すなわち、吸気口）に送り込まれ、多数枚の板状フィ
ンおよび基板部と熱を交換した後、空気の流動方向が変
えることなく、フィンの他方の端部（すなわち、排気
口）から空気が送り出されるように構成したことを特徴
とするものである。具体的には、多数の相互に平行な板
状のフィンが、基板部に固着され、かつ送風するファン
が、前記フィンおよび基板部と一体的に設けられたファ
ン付きヒートシンクにおいて、前記ファンが、前記フィ
ンの板面方向に沿って送風するようにフィンの面方向で
の一端部側に配置されていることを特徴とするファン付
きヒートシンクである。

【００１５】したがって、請求項１の発明では、フィン
の板面方向での一端部側にファンが設置され、そのファ
ンがフィンの板面方向に沿って空気を送り出しまたは吸
い込む。そのため、多数の板状のフィン同士が、空気の
流路を形成することができるので、フィンを削るなどの
加工をすることなく通気路を確保でき、加工組立が簡単
で、生産性が良好になる。また、ファンから吸い込まれ
た、または送り出された空気が板状フィンの隙間に沿っ
て一方向にのみ流れるから、流路抵抗が小さく、効率良
く冷却することができる。さらに、板状フィンの一端部
側が排気口もしくは吸気口となり、他端部側が吸気口も
しくは排気口となるので、吸い込みまたは送り出された
空気が流路の方向を変えることがないので、フィンから
熱を奪って、温度の上昇した空気をケース外に送り出す
場合には、その温度の上昇した空気の全量を送り出すこ
とができ、また、ケース外の冷却空気を導入して、フィ
ンに供給する場合には、冷却に供される空気の全量をケ
ース外から吸い込むことができる。要するに、ケース内
における部品の配置性または設置性が良好になる。

【００１６】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
において、前記フィンが平板体を九十九折りして形成さ
れたフォールデットフィンであることを特徴とするファ
ン付きヒートシンクである。

【００１７】したがって、請求項２の発明では、フィン
が、一枚の板材を九十九折りして構成されることによっ
て、生産性が良好で低コストのものとなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照してこの発明
のファン付きヒートシンクを説明する。図１および図２
はこの発明のファン付きヒートシンクに係る一具体例を
示す概略平面図および概略側面図である。まず、ヒート
シンク５１が、フィン５２と基板部５３とから構成され
ている。フィン５２は、図３に示すように、アルミニウ
ムなどの熱伝導性の良好な金属製の一枚の板材を九十九
折りして、長方形状に形成されている。すなわち、フィ
ン５２は、その折れ線部５４が基板部５３の長手方向に
直交する方向と平行となり、その折れ線部５４と垂直と
なる側面５５が基板部５３の長辺に沿って配置されてい
る。

【００１９】また、基板部５３が、アルミニウムなどの
熱伝導性の良好な金属からなる一定の厚さのある板状で
あって、図４に示す例では、長方形状に形成されてい
る。また、この基板部５３の一方の表面５６に、フィン
５２が設けられていて、さらに、基板部５３の表面５６
の両側に、かつフィン５２の配置されている近傍に、基
板部５３の長手方向に直交する方向に貫通する凹溝５７
が形成されている。

【００２０】つぎに、図１および図２に点線で示してい
るシュラウド５８を説明する。シュラウド５８は、二つ
の側板５９と天板６０とホルダー板６１とから構成され
ている。図５に示すように、二つの側板５９は、平板部
６２と延出部６３と突出部６４とからなっている。平板
部６２は、長方形状に形成され、延出部６３は、平板部
６２の一方の短辺側に沿って、テーパ状に拡大する形状
に形成されている。突出部６４は、平板部６２の他方の
短辺側から突出して、かつ平板部６２の下端部６５の面
と面一に形成されている。なお、この具体例では、シュ
ラウド５８は、プレス加工して形成されている。そして
二つの側板５９は、突出部６４が形成される側の下端部
６５を基板部５３における二つの凹溝５７に密着して、
例えばロウ付けなどで固着されている。

【００２１】また、図６に示すように、天板６０は、平
板部６６と湾曲部６７と二つの固定部６８とからなって
いる。平板部６６は、長方形状に形成され、湾曲部６７
は、平板部６６の表面と平行する水平面に対し一定の角
度を成して垂直方向に向かって折り曲げられ、形成され
ている。また、湾曲部６７の折り曲げられた角度は、側
板５９における延出部６３の縁部７０が上端部６９と平
行な水平線との成す角度とほぼ同一である。さらに、固
定部６８には、図７に示しているように、ネジ用の孔７
１が二つ形成されている。二つのネジ７２が、ネジ用の
孔７１を通して、フィン５２の間隙に挿入し螺合され
る。

【００２２】さらに、シュラウド５８を構成するホルダ
ー板６１は、図９に示すように、長方形状の板状であ
る。ホルダー板６１は、その中央部分に開口部７３がほ
ぼ正方形状に形成され、その開口部７３の高さ方向（す
なわち、フィン５２の折れ線部５４と垂直する方向）に
おける両辺の近傍に爪部７４が、それぞれ一つずつ対角
線方向に取り付けられている。また、開口部７３の水平
方向（すなわち、フィン５２の折れ線部５４と平行する
方向）における両辺の近傍にファン７５を取り付けるネ
ジ孔７６が、それぞれ二つずつ形成されている。このフ
ァン７５は、一対の爪部７４に係合して、ホルダー板６
１に取り付けるとともに、四本のネジ（図示せず）でフ
ァン７５における四つのネジ孔７７とホルダー板６１に
おける四つのネジ孔７６とを介して、さらにホルダー板
６１に固定される。このように、ファン付きヒートシン
ク５１が構成される。

【００２３】上述したファン付きヒートシンク５１は、
フィン５２を基板部５３の表面５６に密着して、エポキ
シ樹脂やハンダなどによって接合され、つぎにシュラウ
ド５８における二つの側板５９の下端部６５を基板部５
３の凹溝５７に密着して、エポキシ樹脂やハンダなどに
よって接合され、さらにファン７５をホルダー板６１に
おける爪部７４とネジ孔７６とを介して、シュラウド５
８に固着することによって構成されている。すなわち、
まず凹溝５７が形成されている基板部５３を用意し、つ
ぎに一枚の板材を九十九折りして、フィン５２を形成す
る。さらにフィン５２を基板部５３の表面５６に密着し
て配置し、溶接やロウ付け、接着剤などの適宜の手段で
接合する。つぎにシュラウド５８の二つの側板５９にお
ける下端部６５を基板部５３の凹溝５７に密着して配置
し、溶接やロウ付け、接着剤などの適宜の手段で接合す
る。最後にファン７５をシュラウド５８のホルダー板６
１に組み付けて、ファン７５とヒートシンク５１とを一
体化させる。

【００２４】上述したこの発明に係るファン付きヒート
シンク５１では、フィン５２が、基板部５３の表面５６
に密着して固定され、ファン７５の正面部７８が基板部
５３の一端部と平行して、かつフィン５２の板面方向と
垂直になるように配置されている。したがって、ファン
７５から吸い込まれた空気流は、フィン５２の一方の端
部からフィン５２の間隙に沿って流入し、フィン５２お
よび基板部５３と熱交換して、フィン５２の他方の端部
から排出される。このように、ファン７５によって吸い
込まれた空気流は、その流通方向が変えることなく、熱
交換した後迅速にヒートシンク５１の外部に排出するこ
とができるので、ファン付きヒートシンク５１の放熱効
率が向上する。

【００２５】なお、上記の具体例では、長方形状の基板
部の例を示したが、この発明は、上記の具体例に限定さ
れないのであって、正方形状、楕円形状などの適宜の形
状の平板体を基板部としたヒートシンクに適用すること
ができる。また、基板部は平板型ヒートパイプによって
形成されていてもよく、さらにパイプをコンテナとした
ヒートパイプの少なくとも一部が基板部に嵌合されても
良い。また、上記の具体例では、フォールデットフィン
の例を示したが、この発明は、上記の具体例に限定され
ないのであって、多数枚の板状を一定の間隔を開けて基
板部に取り付ければよい。さらに、基板部とフィンとの
材質は、アルミニウムに限定されないのであって、アル
ミ合金、銅またはその合金、セラミックス、プラスチッ
クなど熱伝導性の良いものであればよい。また、この発
明は、特にファンとシュラウドとの形状および材質を限
定するものではなく、要は、基板部の一端部にファンを
配置し、しかも空気流をフィンの間隙に流通させること
ができる構成であればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、フィンの板面方向での一端部側にファンが設置
され、そのファンがフィンの板面方向に沿って空気を送
り出すまたは吸い込む。したがって、多数の板状のフィ
ン同士が、空気の流路を形成することができるので、フ
ィンを削るなどのことなく通気路を形成でき、加工組立
が簡単で、生産性を向上させることができる。また、フ
ァンから吸い込まれ、または送り出された空気が板状フ
ィンの隙間に沿って一方向にのみ流れるから、流路抵抗
が小さく、効率の良い冷却をすることができる。さら
に、板状フィンの一端部側が排気口もしくは吸気口とな
り、他端部側が吸気口もしくは排気口となるので、吸い
込みまたは送り出された空気が流路の方向を変えること
はないので、フィンから熱を奪って、温度の上昇した空
気をケース外に送り出す場合には、その温度の上昇した
空気の全量を送り出すことができ、また、ケース外の冷
却空気を導入して、フィンに供給する場合には、冷却に
供される空気の全量をケース外から吸い込むことができ
る。要するに、ケース内における部品の配置性または設
置性が良好になる。

【００２７】また、請求項２の発明によれば、フィン
が、一枚の板材を九十九折りして構成されることによっ
て、生産性が良好で低コストのものとすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例を示す概略平面図である。

【図２】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例を示す概略側面図である。

【図３】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例を示す斜視図である。

【図４】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例を示す基板部の平面図（Ａ）および断面図（Ｂ）
である。

【図５】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例におけるシュラウドの側面図である。

【図６】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例におけるシュラウドの平面図（Ａ）およびその側
板の断面図（Ｂ）である。

【図７】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例を示す部分概略図である。

【図８】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例におけるシュラウドの部分斜視図である。

【図９】 この発明に係るファン付きヒートシンクの一
具体例におけるシュラウドの一部を構成しているホルダ
ー板を示す部分斜視図である。

【図１０】 この発明に係るファン付きヒートシンクの
一具体例におけるファンの斜視図である。

【図１１】 従来のファン付きヒートシンクの一例を示
す側面図である。

【図１２】 従来のファン付きヒートシンクの一例にお
けるヒートシンクの縦側断面図である。

【符号の説明】

５１…ヒートシンク、 ５２…フィン、 ５３…基板
部、 ７５…ファン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大河原 徹 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 BB03 EA06 5F036 AA01 BB01 BB05 BB35 BB37

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の相互に平行な板状のフィンが、基
   板部に固着され、かつ送風するファンが、前記フィンお
   よび基板部と一体的に設けられたファン付きヒートシン
   クにおいて、 前記ファンが、前記フィンの板面方向に沿って送風する
   ようにフィンの面方向での一端部側に配置されているこ
   とを特徴とするファン付きヒートシンク。
2. 【請求項２】 前記フィンが平板体を九十九折りして形
   成されたフォールデットフィンであることを特徴とする
   請求項１に記載のファン付きヒートシンク。