JP2004063686A - Heat sink with fan - Google Patents
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Abstract
Description
【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】
最近では、電子機器の急速な発達に伴い、電子素子の高速化、大容量化がますます進行している。このため、前記電子素子の発熱量が多くなってきており、それに伴って温度上昇による誤動作または破損などを回避するために、より効果的に放熱・冷却することが求められるようになってきている。
【0003】
そこで従来では、前記電子素子を冷却するために、ヒートシンクが配置された冷却装置が前記電子機器に設けられている。この冷却装置の一例として、電子素子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】
上記ファン付きヒートシンクでは、電子素子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素子から離れた箇所に放散させるから、電子素子の昇温を抑制することができる。
【0005】
しかしながら、上記従来の電子素子冷却装置では、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、電子素子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した例の一つとして、ヒートシンクとファンとを一体化させる構造がある。この構造を説明すると、ヒートシンクが、平板状ベースと複数枚の平板状フィンとシュラウドとにより、ファンを支持する構造のものがある。この前記架台によってファンと前記平板状ベースとが一体構造として形成される。
【0007】
また、複数枚の平板状フィンが、互いに平行になるように、それらの一端部を平板状ベースの一方の表面に一体化して組み付けられている。また、平板状フィンが組み付けられている平板状ベースの表面とは反対側の表面には、発熱源である電子素子が、平板状ベースと熱授受可能に取り付けられている。
【0008】
さらに、平板状フィンと一体化している天板の表面とは反対側の表面に、ファンが設けられている。このファンは、ヒートシンクの外部の空気を吸引し、スリットを介して、冷却風として、平板状フィンの間隙に吹き込むためのものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造のファン付きヒートシンクでは、電子素子から平板状ベースに伝達された熱が、平板状フィンに伝達されると同時に、ファンが、冷却空気を平板状フィンの間隙に吹き込み、その冷却空気が平板状フィン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の外部に吹き出す構造である。このようにファンによって、平板状フィン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、電子素子の昇温を抑制することができる。
【0010】
しかしながら、平板状フィンの間隙に吹き込まれた空気は、平板状フィンに沿って流動しながら平板状フィンから熱を吸収した後、平板状ベースの表面に衝突して流動する。そのため、平板状ベースの表面には、空気が衝突して混合する。その結果、その位置やその近傍で空気が淀み、温度が高くなった空気がヒートシンクの外部に流動せず、効率よく電子素子を冷却することができない可能性があった。
【0011】
また、ファンの径方向における外方の部分と内方の部分とでは、ファンの周速が異なり、外方の部分より内方の部分の方が遅いために、平板状フィンの間隙への空気の流入量が、平板状ベースの表面の端部より平板状ベースの表面の中心部の方が少なくなる。そのために、平板状ベースの表面の中心部では、その端部より気圧が低くくなる。その結果、平板状ベースの中心部において、さらに空気が淀み、効率よく電子素子を冷却することには問題があった。
【0012】
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、熱交換流体がヒートシンクの内部で淀むことなく、効率よく電子素子を冷却することができる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。
【0013】
【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、請求項1の発明は、薄板状の多数のフィンが、ベース部上に立設されることにより、各フィンの間に空気流路が形成され、かつ前記フィンのベース部とは反対側の端部に、前記空気流路に向けて空気流を供給する軸流型ファンが配置されたファン付きヒートシンクにおいて、前記フィンが、前記軸流型ファンの中心を通る軸線を中心にして放射状に配列され、各フィンの間に形成されている空気流路のうち、前記軸流型ファン側の所定長さの部分が、前記軸流型ファンから吹き出される空気流の流動方向と平行となるように、前記軸線を通る平面に対して傾斜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。
【0014】
したがって、請求項1の発明では、ファン付きヒートシンクに設けられている薄板状の多数のフィンが、空気流路に向けて空気流を供給する軸流型ファンの中心を通る軸線を中心にして放射状に配列されている。このフィンがベース部上に立設されて、前記空気流路が形成されている。この空気流路の前記軸流型ファン側の所定長さの部分が、前記軸流型ファンから吹き出される空気流の流動方向と平行となるように、前記軸線を通る平面に対して傾斜されているので、前記冷却空気が前記空気流路に入り易くなる。
【0015】
また、請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記軸流型ファン側の所定長さの部分よりベース部側の部分が、前記平面に対する傾斜角度が変化するように湾曲し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。
【0016】
したがって、請求項2の発明では、請求項1の作用に加えて、前記空気流路の軸流型ファン側の所定長さの部分よりも前記平面に対する傾斜角度が変化するようにベース部側の部分が湾曲している。前記軸流型ファンから空気が吹き出されると、冷却空気が前記空気流路の内部に進入する。このとき、冷却空気はファンの軸流方向に進む。一方、前記空気流路が傾斜形状となっている。そのため、前記空気流路の内部に進入した冷却空気は、前記空気流路の壁部である前記フィンに衝突する。前記フィンには、前記ベース部から電子素子などの発熱体に生じる熱が伝達されている。そのため、前記フィンは、昇温されている。この昇温されたフィンと前記冷却空気とが、衝突することにより、前記空気流路の内部で乱流が生じて熱交換が効率よく行われる。
【0017】
また、請求項3の発明は、請求項1または2の構成に加えて、前記フィンと前記ベース部とを連結する少なくとも一つの熱伝導部材が設けられて、前記フィンの一部が、前記熱伝導部材の周囲に接続されるとともに、前記ベース部の表面で前記熱伝導部材を中心に放射形状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。
【0018】
したがって、請求項3の発明では、請求項1または2の作用に加えて、前記熱伝導部材を中心に前記フィンが放射形状に配置されて、前記フィンの一端部が前記熱伝導部材の周囲に接続されている。そのため、前記ファンから前記フィンに対して送風される際、前記熱伝導部材に伝達された熱がベース部に伝達され、さらに、ベース部の表面に熱伝導される。表面に移動した熱の一部は、ベース部からフィンに伝達されて放熱される。残りの熱は、ベース部から熱伝導部材に伝達される。熱伝導部材に伝達された熱は、放射形状に配置された前記フィンに拡散される。各フィンは、空気流に直接晒されるので、ベース部の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース部の熱が熱伝導部材によって効率よく前記フィンに伝達されて放熱される。
【0019】
また、請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの構成に加えて、前記放射形状に配置されて前記空気流路を形成している前記フィンの上端部が、中央に向かって窪んでいるテーパー形状に形成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。
【0020】
したがって、請求項4の発明では、請求項1ないし3のいずれかの作用に加えて、放射形状に配置されて、前記空気流路を形成している前記フィンの上端部が、中央に向かって窪んだテーパー形状に形成されている。そのため、前記ファンから前記フィンに対して送風される際、前記空気流路に冷却空気が入り易くなる。
【0021】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の具体例について説明する。図1に示す、この発明の一例であるファン付きヒートシンク1では、ベース2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長方形状に形成されている。このベース2に架台であるシュラウド3が取り付けられている。シュラウド3は、鋼板などの強度の高い金属製の板材で形成されており、脚となる細い板状の支持部4が正方形状に四箇所設けられている。なお、このシュラウド3の材質および形状は、適宜のものとすることができる。また、支持部4の先端部分がベース2の側面に固定されて、シュラウド3とベース2とが一体化されている。そのため、シュラウド3の二つの支持部4とベース2の側面とによって、矩形状の開口が四方向に形成されており、かつシュラウド3とベース2とによって中空部分が形成されている。
【0022】
ベース2の表面2Aには、複数枚の湾曲されたフィン5が、ロッド6を中心として放射形状に配置されている。この複数枚のフィン5およびロッド6の上方に、シュラウド3が被せられるように配置されている。言い換えると、シュラウド3とベース2とによって形成されている中空部分に、前記複数枚のフィン5およびロッド6とが配置されている。また、シュラウド3の上面部分にはファン7が固定されている。なお、ファン7には、任意の軸流型ファンを使用することができる。
【0023】
ファン付きヒートシンク1はファン7から、フィン5同士によって形成されている間隙に、冷却空気を送って放熱する構造となっている。したがって、前記フィン5同士によって形成されている間隙が、ファン付きヒートシンク1の空気流路5Aとされている。そのため、ファン7の下方に対向して配置されているフィン5の一端部によって、前記空気流路5Aの流入口が形成されている。この流入口からの所定長さの部分は、ファン7の軸流方向に対して傾斜した形状に形成されている。また、フィン5の他の端部によって、流出口が形成されている。言い換えると、ファン7の軸流方向に、フィン5の一端部によって形成された流入口が配置され、前記軸流方向の直角方向に、フィン5の他の端部によって形成された流出口が配置されている。
【0024】
前記空気流路5Aは、湾曲したフィン5によって形成されている。この空気流路5Aの湾曲部分は、前記流入口からの所定長さの部分とベース2側の所定長さの部分との傾斜角度が変化するように湾曲されて形成されている。
【0025】
フィン5は、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属製の板材を湾曲して形成されている。また、これらの各フィン5の間に所定の間隔を開けて配置されている。このフィン5が、エポキシ樹脂やハンダなどによって接合されている。なお、このベース2とフィン5との固着方法は、適宜の方法を使用することができる。フィン5は、ベース2の中心部分に固定されているロッド6を中心として放射形状に配置されており、各フィン5とロッド6とは接続されている。この各フィン5の流入口を形成しているフィン5の上端部が、中心のロッド6に向かって窪んでいるテーパー形状に形成されている。また、この放射形状は、ファン7の開口とほぼ同一形状とされている。したがって、ファン7からの送風のほとんどが、直接フィン5に衝突する。
【0026】
ロッド6は、熱伝導性の良い銅で円柱状に形成されている。このロッド6が、電子素子2Bからベース2に伝達された熱をフィン5に伝達する熱伝導部材とされている。このロッド6は、銅に限定されず、ヒートパイプなどの他の熱伝導部材が用いられていてもよい。また、ロッド6は円柱状に限定されず、他の形状に形成されていてもよい。
【0027】
シュラウド3においては、鋼板にプレス加工やシャーリング等の切断加工が行われ、後にファンの位置決め、および固定のための支持部4となる部分が平面的に形成される。このとき、支持部4にいわゆる穴加工も同時に行われ前記鋼板はシュラウド3の展開平面として形成される。つぎに、前記展開平面に形成された鋼板に対して曲げ加工が行われてシュラウド3が完成される。
【0028】
上述の部材から形成されるファン付きヒートシンク1は、ファン7をシュラウド3に係合し、さらにファン7と一体化されたシュラウド3をフィン5と一体化されたベース2に係合することによって構成されている。さらに、そのフィン5をベース2の表面2Aに所定の間隔で配置し、溶接やロウ付け、接着剤などの適宜の手段で接合する。一方、シュラウド3とファン7とを一体に組み付ける。最後に、そのファン7と一体化されたシュラウド3を、フィン5を挟んでベース2に一体化させる。このファン付きヒートシンク1においては、架台として鋼板で形成されたシュラウド3が使用されている。なお、この発明のファン付きヒートシンクは、この構成に限定されず、架台以外の部材でファンを固定してもよい。
【0029】
上記のファン付きヒートシンク1の冷却の状態を説明する。まず、電子素子2Bに発生した熱がベース2の下面に伝達される。その後、伝達された熱はベース2の下面から温度差のある上昇方向へ移動してベース2の表面2Aに熱伝導される。表面2Aに移動した熱の一部は、ベース2からフィン5に伝達されて放熱される。残りの熱は、ベース2からロッド6に伝達される。ロッド6に伝達された熱は、さらにフィン5に伝達される。
【0030】
一方、ベース2の表面2Aに設けられたフィン5が所定の間隔で配置されることによって空気流路5Aが形成されている。この空気流路5Aの流入口は、ファン7の軸流方向に対して傾斜している。そのため、ファン7からの冷却空気が空気流路5Aの内部に入り易くなる。
【0031】
また、放射形状に配置され、流入口を形成しているフィン5の上端部が、中央に向かって窪んでいるテーパー形状に形成されている。そのため、ファン7からフィン5に対して送風される際、空気流路5Aに冷却空気が入り易くなる。
【0032】
また、空気流路5Aのうち、前記流入口からの延長部分がファン7の軸流方向から湾曲されて形成されているので、空気流路5Aは曲がった形状に形成されている。空気流路5Aがファン7から送風されると、空気流路5Aの流入口から冷却空気が空気流路5Aの内部に進入する。このとき、冷却空気はファン7の軸流方向に進む。一方、空気流路5Aが曲がった形状となっている。そのため、空気流路5Aの内部に進入した冷却空気は、空気流路5Aの壁部である前記フィン5に衝突する。フィン5には、ベース2から電子素子2Bなどの発熱体に生じる熱が伝達されている。そのため、前記フィン5は、昇温されている。この昇温されたフィン5と前記冷却空気とが衝突することにより、空気流路5Aの内部で乱流が生じて熱交換が効率よく行われる。
【0033】
また、ロッド6を中心にフィン5が放射形状に配置されて、フィン5の一端部がロッド6の周囲に接続されている。そのため、ファン7からフィン5に対して送風される際、ロッド6に伝達された熱がベース2に伝達され、さらに、ベース2の表面2Aに熱伝導される。表面2Aに移動した熱の一部は、ベース2からフィン5に伝達されて放熱される。残りの熱は、ベース2からロッド6に伝達される。ロッド6に伝達された熱は、放射形状に配置されたフィン5に拡散される。各フィン5は、空気流に直接晒されるので、ベース2の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース2の熱がロッド6によって効率よくフィン5に伝達されて放熱される。
【0034】
また、ベース2の表面2Aのうちファン7の中心に対向するきわめて狭い領域(実質的には点)で空気流に晒されない部分が生じるが、この部分にロッド6が配置され、各フィン5と連結されている。したがって、それ以外の部分は、空気流に直接晒されるので、ベース2の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。また、ロッド6が配置されているベース2の中央部の裏面に、電子素子2Bなどの発熱体を取り付けるのが通常であるから、前記発熱体とロッド6とが近接して配置される。したがって、前記発熱体の熱が、熱伝導部材であるロッド6によって効率よくフィン5に伝達され、放熱される。
【0035】
また、ロッド6を中心にフィン5が放射形状に配置されて、フィン5の一端部がロッド6の周囲に接続されている。そのため、ファン7から空気流路5Aに対して送風される際、ロッド6に伝達された熱がベース2に伝達され、さらに、ベース2の表面2Aに熱伝導される。表面2Aに移動した熱の一部は、ベース部2からフィン5に伝達されて放熱される。残りの熱は、ベース2からロッド6に伝達される。ロッド6に伝達された熱は、放射形状に配置されたフィン5に拡散される。各フィン5は、空気流に直接晒されるので、ベース2の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース2の熱が熱伝導部材によって効率よくフィン5に伝達されて放熱される。
【0036】
上述のファン付きヒートシンク1によると、ベース2の表面2Aに設けられたフィン5が所定の間隔で配置されることによって空気流路5Aが形成されている。この空気流路5Aの流入口は、ファン7の軸流方向に対して傾斜している。そのため、ファン7からの冷却空気を空気流路5Aの内部に入り易くすることができる。その結果、空気流路5Aを通過する冷却空気の流量が増加することができる。そのため、ファン付きヒートシンク1の冷却効率を向上することができる。
【0037】
また、空気流路5Aのうち、前記流入口からの延長部分がファン7の軸流方向から湾曲されて形成されているので、空気流路5Aは曲がった形状に形成されている。そのため、空気流路5Aがファン7から送風されると、空気流路5Aの流入口から冷却空気が空気流路5Aの内部に進入する。このとき、冷却空気はファン7の軸流方向に進んで、空気流路5Aの壁部であるフィン5に衝突するので、空気流路5Aの内部で乱流が生じて冷却空気と、フィン5との熱交換を効率よく行うことができる。その結果、ファン7によって吸い込まれた冷却空気を、フィン5の内部に淀ませることなく、フィン5と熱交換してから迅速にフィン5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1の冷却効率を向上することができる。
【0038】
また、ロッド6が熱伝導部材とされて、ベース2の表面2Aの中心に配置されている。したがって、ロッド6が配置されているベース2の中央部の裏面に、取り付けられた電子素子2Bの熱をロッド6によって効率よくフィン5に伝達することができる。そのため、フィン5がファン7から送風されることにより、効率よく強制冷却することができる。したがって、ファン付きヒートシンク1の放熱効率を向上することができる。
【0039】
また、ロッド6を中心にフィン5が放射形状に配置されて、前記フィン5の一端部がロッド6の周囲に接続されているので、ロッド6に伝達された熱を、放射形状に配置されたフィン5に拡散して放熱することができる。各フィン5は、空気流に直接晒されるので、ベース2の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース2の熱がロッド6によって効率よくフィン5に伝達されて放熱される。そのため、放熱面積が増加するので、ファン付きヒートシンク1の放熱効率を向上することができる。
【0040】
また、放射形状に配置され、流入口を形成しているフィン5の上端部が、中央に向かって窪んでいるテーパー形状に形成されている。そのため、前記ファンから前記フィンに対して送風される際、空気流路5Bにさらに冷却空気を入り易くすることができる。
【0041】
つぎに、この発明の他の具体例を説明する。なお、上述の具体例と同等または同一の部材には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0042】
図4に示すファン付きヒートシンク8は、ベース部の形状が上述した具体例におけるベース2と異なっている。すなわち、図6に示す例では、アルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属からなるベース9が、周囲にフィン10が設けられたいわゆる歯車形状に形成されている。このベース9にシュラウド3が取り付けられている。また、支持部4の先端部分がベース9に設けられた四箇所の固定部11に固定されて、シュラウド3とベース9とが一体化されている。そのため、シュラウド3とベース9とによって中空部分が形成されている。
【0043】
ベース9の表面9Aには、複数枚の湾曲されたフィン5が、ロッド6を中心として放射形状に配置されており、空気流路5Aを形成している。この放射形状の直径とベース9との直径とは、ほぼ同一とされている。そのため、フィン10の上方にフィン5が配置されている。また、複数枚のフィン5およびロッド6の上方に、シュラウド3が被せられるように配置されている。言い換えると、シュラウド3とベース9とによって形成されている中空部分に、前記複数枚のフィン5およびロッド6が配置されている。また、シュラウド3の上面部分にはファン7が固定されている。
【0044】
上記のファン付きヒートシンク8の冷却の状態を説明する。まず、電子素子2Bに発生した熱がベース9の下面に伝達される。その後、伝達された熱はベース2の下面から温度差のある上昇方向へ移動してベース9の表面9Aに熱伝導される。表面9Aに移動した熱の一部は、ベース9からフィン5に伝達されて放熱される。残りの熱は、ベース9からロッド6に伝達される。ロッド6に伝達された熱は、さらにフィン5に伝達されて放熱される。
【0045】
一方、ファン7からフィン5に対して送風される。このとき、ベース9の周囲にもフィン10が設けられているので、ファン7から吸い込まれた冷却空気(図示せず)が、空気流路5Aだけでなく、フィン10にも到達する。したがって、ベース9の側面部分であるフィン10からも放熱される。
【0046】
上述のファン付きヒートシンク8によると、ファン7によって吸い込まれた空気流を、フィン5だけでなくベース9の側面部分に設けられたフィン10からも放熱することができる。その結果、放熱面積をさらに増加することができるので、ファン付きヒートシンク8の冷却効率をさらに向上することができる。
【0047】
【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、ファン付きヒートシンクにおいて、ベース部に空気流路が形成されている。この空気通路の軸流型ファン側の所定長さの部分が、前記軸流型ファンから吹き出される空気流の流動方向と平行となるように、前記軸線を通る平面に対して傾斜されている。そのため、ファンからの冷却空気を空気通路の内部に入り易くすることができる。その結果、空気流路を通過する冷却空気の流量が増加することができる。そのため、ファン付きヒートシンクの冷却効率を向上することができる。
【0048】
また、請求項2の発明によれば、請求項1の効果に加えて、前記空気流路の軸流型ファン側の所定長さの部分よりも前記平面に対する傾斜角度が変化するようにベース部側の部分が湾曲している。そのため、空気流路がファンから送風されると、空気流路の流入口から冷却空気が空気流路の内部に進入する。このとき、冷却空気は前記ファンの軸線方向に進んで、空気流路の壁部である前記フィンに衝突するので、空気流路の内部で乱流が生じて冷却空気と、フィンとの熱交換を効率よく行うことができる。その結果、ファンによって吸い込まれた冷却空気を、フィンの内部に淀ませることなく、フィンと熱交換してから迅速にフィン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の冷却効率を向上することができる。
【0049】
また、請求項3の発明によれば、請求項1または2の効果に加えて、熱伝導部材を中心にフィンが放射形状に配置されて、前記フィンの一端部が熱伝導部材の周囲に接続されているので、熱伝導部材に伝達された熱を、放射形状に配置されたフィンに拡散して放熱することができる。各フィンは、空気流に直接晒されるので、ベース部の強制空冷が促進され、その冷却効率が向上する。したがって、ベース部の熱が熱伝導部材によって効率よくフィンに伝達されて放熱される。そのため、放熱面積を増加することができるので、ファン付きヒートシンクの放熱効率を向上することができる。
【0050】
また、請求項4の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかの効果に加えて、放射形状に配置され、流入口を形成しているフィンの上端部が、中央に向かって窪んでいるテーパー形状に形成されている。そのため、前記ファンから前記フィンに対して送風される際、空気流路にさらに冷却空気を入り易くすることができる。その結果、ファン付きヒートシンクの放熱効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の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2】図1のファン付きヒートシンクを簡略的に示す一部断面図である。
【図3】図1のファン付きヒートシンクのフィンおよび空気流路の一例を示す斜視図である。
【図4】この発明のファン付きヒートシンクの他の具体例を示す斜視図である。
【図5】図4のファン付きヒートシンクのベース部を示す平面図である。
【符号の説明】
1,8…ファン付きヒートシンク、 2,9…ベース、 2A,9A…表面、5,10…フィン、 5A…空気流路、 5B…流入口、 6…ロッド、 7…ファン。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink with a fan integrally provided with a fan for blowing air to fins.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the rapid development of electronic devices, the speed and capacity of electronic devices have been increasing. For this reason, the amount of heat generated by the electronic element has been increasing, and in order to avoid malfunction or breakage due to a rise in temperature, it has been required to more effectively dissipate and cool heat. .
[0003]
Therefore, conventionally, a cooling device provided with a heat sink is provided in the electronic device in order to cool the electronic element. As an example of this cooling device, a metal heat receiving block is attached to an electronic element, and one end of a heat pipe is arranged in the heat receiving block, and a heat sink formed by erecting a number of flat fins on a base plate is appropriately provided. Is known, and the other end of the heat pipe is connected to the heat sink so that heat can be transferred. Furthermore, forced air cooling of the heat sink is performed by blowing air to the heat sink using a fan driven by a motor.
[0004]
In the above-described heat sink with a fan, heat generated in the electronic element is transferred to the heat sink by a heat pipe having excellent heat transport ability, and then the heat is radiated to a place distant from the electronic element by an airflow from the fan. Temperature rise can be suppressed.
[0005]
However, the above-mentioned conventional electronic element cooling device has a structure in which the heat receiving block, the heat pipe, the heat sink, and the fan are respectively fixed to the personal computer case or a chassis provided therein by means such as fitting or screwing. As a result, the number of components in the personal computer case is increased, and this is against the recent trend toward downsizing personal computers. Further, since the number of members to be assembled to the personal computer is large, the assemblability of the entire electronic element cooling device is inferior, and the productivity of the personal computer is impaired.
[0006]
As one example of solving such inconvenience, there is a structure in which a heat sink and a fan are integrated. To explain this structure, there is a structure in which a heat sink supports a fan with a flat base, a plurality of flat fins, and a shroud. The gantry forms the fan and the flat base as an integral structure.
[0007]
Further, a plurality of flat fins are integrally assembled with one end of the flat base so as to be parallel to each other. On the surface opposite to the surface of the flat base on which the flat fins are mounted, an electronic element as a heat source is attached so as to be able to exchange heat with the flat base.
[0008]
Further, a fan is provided on the surface opposite to the surface of the top plate integrated with the flat fin. This fan sucks air outside the heat sink and blows it into the gap between the flat fins as cooling air through a slit.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the heat sink with a fan having the above structure, the heat transmitted from the electronic element to the flat base is transferred to the flat fin, and at the same time, the fan blows cooling air into the gap between the flat fins, and the cooling air is After the heat exchange with or exchange with the high-temperature air in the vicinity of the flat fins, the high-temperature air is blown out of the heat sink. As described above, the fan allows the high-temperature air in the vicinity of the flat fins to be constantly exchanged with the cooling air, so that the temperature rise of the electronic element can be suppressed.
[0010]
However, the air blown into the gap between the flat fins absorbs heat from the flat fin while flowing along the flat fin, and then collides with the surface of the flat base to flow. Therefore, air collides and mixes with the surface of the flat base. As a result, air stagnates at that position or in the vicinity thereof, and the high-temperature air does not flow to the outside of the heat sink, so that the electronic element may not be efficiently cooled.
[0011]
Further, the peripheral speed of the fan is different between the outer part and the inner part in the radial direction of the fan, and the inner part is slower than the outer part, so that the air flowing into the gap between the flat fins is Is smaller at the center of the surface of the flat base than at the end of the surface of the flat base. Therefore, the pressure is lower at the center of the surface of the flat base than at the end. As a result, air further stagnates at the center of the flat base, and there is a problem in efficiently cooling the electronic element.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat sink with a fan that can efficiently cool an electronic element without a heat exchange fluid remaining inside the heat sink. It is.
[0013]
Means for Solving the Problems and Their Functions
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a large number of thin fins are erected on a base portion to form an air flow path between the fins, and A heat sink provided with an axial fan for supplying an air flow toward the air flow path at an end opposite to the base portion of the fan, wherein the fin passes through the center of the axial fan. Of the air flow passages arranged radially around the axis and formed between the fins, a portion of a predetermined length on the side of the axial flow fan is an air flow blown out of the axial flow fan. The heat sink with a fan is characterized by being inclined with respect to a plane passing through the axis so as to be parallel to the flow direction of the fan.
[0014]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, a large number of thin fins provided on the heat sink with the fan are radially arranged around the axis passing through the center of the axial fan which supplies the air flow toward the air flow path. Are arranged. The fins are erected on the base portion to form the air passage. A portion of a predetermined length of the air flow path on the axial flow fan side is inclined with respect to a plane passing through the axis so as to be parallel to the flow direction of the air flow blown from the axial flow fan. Therefore, the cooling air easily enters the air flow path.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, a portion closer to the base portion than a portion having a predetermined length on the axial flow fan side is curved so that an inclination angle with respect to the plane changes. This is a heat sink with a fan.
[0016]
Therefore, according to the invention of
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, at least one heat conductive member for connecting the fin and the base portion is provided, and a part of the fin is provided by the heat fin. A heat sink with a fan, wherein the heat sink is connected to a periphery of the conductive member and is arranged radially around the heat conductive member on the surface of the base portion.
[0018]
Therefore, in the invention of
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to third aspects, an upper end portion of the fins arranged in the radial shape and forming the air flow path is directed toward a center. A heat sink with a fan, wherein the heat sink has a concave shape.
[0020]
Therefore, in the invention of
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a specific example of the present invention will be described. In a heat sink with a fan 1 as an example of the present invention shown in FIG. 1, a
[0022]
On the
[0023]
The heat sink with fan 1 has a structure in which cooling air is sent from the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The rod 6 is formed in a cylindrical shape from copper having good heat conductivity. The rod 6 is a heat conducting member that transmits heat transmitted from the
[0027]
In the
[0028]
The heat sink with fan 1 formed from the above-described members is configured by engaging the
[0029]
The cooling state of the heat sink 1 with a fan will be described. First, heat generated in
[0030]
On the other hand, the
[0031]
Further, the upper ends of the
[0032]
In the
[0033]
The
[0034]
In addition, a portion of the
[0035]
The
[0036]
According to the above-described heat sink 1 with a fan, the
[0037]
In the
[0038]
The rod 6 is a heat conductive member and is disposed at the center of the
[0039]
Further, since the
[0040]
Further, the upper ends of the
[0041]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In addition, the same reference numerals are given to the same or the same members as those in the above specific example, and the detailed description thereof will be omitted.
[0042]
The heat sink with fan 8 shown in FIG. 4 differs from the
[0043]
On the surface 9A of the base 9, a plurality of
[0044]
The cooling state of the heat sink 8 with a fan will be described. First, heat generated in
[0045]
On the other hand, air is blown from the
[0046]
According to the heat sink 8 with a fan described above, the airflow sucked by the
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, in the heat sink with the fan, the air flow path is formed in the base portion. A portion of this air passage having a predetermined length on the axial fan side is inclined with respect to a plane passing through the axis so as to be parallel to the flow direction of the airflow blown from the axial fan. . Therefore, cooling air from the fan can easily enter the air passage. As a result, the flow rate of the cooling air passing through the air flow path can be increased. Therefore, the cooling efficiency of the heat sink with a fan can be improved.
[0048]
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the base portion is formed such that the inclination angle of the air flow path with respect to the plane is changed more than a predetermined length of the axial flow fan side. The side part is curved. Therefore, when the air flow path is blown from the fan, the cooling air enters the air flow path from the inlet of the air flow path. At this time, the cooling air travels in the axial direction of the fan and collides with the fins, which are walls of the air flow path, so that turbulence occurs inside the air flow path and heat exchange between the cooling air and the fins occurs. Can be performed efficiently. As a result, the cooling air sucked in by the fan can be quickly discharged to the outside of the fin after heat exchange with the fin without stagnation inside the fin, thereby improving the cooling efficiency of the heat sink with the fan. be able to.
[0049]
According to the third aspect of the invention, in addition to the effects of the first or second aspect, the fins are arranged radially around the heat conducting member, and one end of the fin is connected to the periphery of the heat conducting member. Therefore, the heat transmitted to the heat conducting member can be diffused to the fins arranged in a radial shape and radiated. Since each fin is directly exposed to the air flow, forced air cooling of the base portion is promoted, and the cooling efficiency is improved. Therefore, the heat of the base portion is efficiently transmitted to the fins by the heat conduction member and is radiated. Therefore, since the heat radiation area can be increased, the heat radiation efficiency of the heat sink with a fan can be improved.
[0050]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a specific example of a heat sink with a fan according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing the heat sink with a fan of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of a fin and an air flow path of the heat sink with a fan of FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view showing another specific example of the heat sink with a fan according to the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a base portion of the heat sink with a fan shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1, 8: heat sink with fan, 2, 9: base, 2A, 9A: surface, 5, 10: fin, 5A: air flow path, 5B: inflow port, 6: rod, 7: fan.
Claims (4)
前記フィンが、前記軸流型ファンの中心を通る軸線を中心にして放射状に配列され、各フィンの間に形成されている空気流路のうち、前記軸流型ファン側の所定長さの部分が、前記軸流型ファンから吹き出される空気流の流動方向と平行となるように、前記軸線を通る平面に対して傾斜されていることを特徴とするファン付きヒートシンク。A large number of thin fins are erected on the base portion to form an air flow path between the fins, and the air flow path is formed at an end of the fin opposite to the base portion. In a heat sink with a fan in which an axial flow type fan that supplies an airflow toward is arranged,
The fins are radially arranged around an axis passing through the center of the axial fan, and a portion of a predetermined length on the axial fan side in an air flow path formed between the fins. Is inclined with respect to a plane passing through the axial line so as to be parallel to a flow direction of an air flow blown from the axial flow fan.
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