JP2004079754A - ヒートシンク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の平板状フィン3が、所定の間隔をあけて互いに平行に配列され、起立した状態でベース部の表面に取り付けられているヒートシンク1において、少なくとも一本のヒートパイプ5の端部5Bが前記ベース部2に接続されるとともに、前記ヒートパイプ5の他方の端部5Bが前記表面2Aの面方向に延長して配置され、他の平板状フィン4が、前記他方の端部5Bに取り付けられている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベース部に設けられているヒートパイプに放熱フィンを取り付けた構造のヒートシンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ヒートシンクは発熱体もしくは高温部に接触されて、これら発熱体や高温部の実質的な放熱面積を拡大する機能を備えたものである。したがって、この種のヒートシンクにおいては、放熱面を形成するフィンが可及的に多数設けられていればよい。そのため、発熱体もしくは高温部に直接フィンが設けられることが最も望ましい。しかしながら、前記発熱体もしくは高温部には、フィンが取り付けられないことが多いので、冷却対象物に対する汎用性を持たせるためにベース部にフィンを装着した構造のヒートシンクが一般に使用されている。しかしながら、予め定められたベース部に薄板状のフィンを多数取り付けることは困難であるため、放熱フィンの枚数、すなわち実質的な放熱面積が制約を受ける不都合があった。
【0003】
これに対して、ベース部に支柱などの伝熱部材を立設し、その伝熱部材に放熱フィンを取り付けた構造のタワー型ヒートシンクにおいては、フィンを伝熱部材に嵌合させるなどのことにより、多数の放熱フィンを設けることができるので、その枚数や放熱面積の制約が少なくなる利点がある。この種のタワー型ヒートシンクの一例が米国特許第5,412,535号明細書に記載されており、このヒートシンクは前記伝熱部材としてヒートパイプもしくは、ベ−パーチャンバーを用いたものである。すなわち、ベース部に中空のコンテナを立設し、その内部をヒートパイプ化する一方、そのコンテナの外面に多数のフィンを嵌合させたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のタワー型ヒートシンクのような構造であれば、ベース部の直角方向に放熱面積を増加することができる。しかしながら、配置スペースが限られた電子機器等の筐体内部にヒートシンクが配置される場合、前記筐体内部の電子部品の配置によっては、前記ベース部の直角方向にスペースができずに、前記ベース部近傍の平行方向にスペースができてしまう。このような場合、前記タワー型ヒートシンクのような構造では、ベース部の直角方向にフィンが増設される構造とされているので、適用が困難となる。
【0005】
上記の不都合を解決するヒートシンクの構造の一つとして、ベース部をフィンが連続して配列されている方向に大きく形成する構造がある。このような構造であれば、ベース部の平行方向のスペースを有効に使うことが可能である。
【0006】
上記のヒートシンクでは、フィンが連続して配列されている方向にベース部が、大きく形成されているのでフィンの枚数を増加することができる。しかしながら、ベース部を前記配列されている方向に大きく形成すると、熱抵抗が増大してしまうという不都合があった。そのため、ヒートシンクの熱伝達が効率よく行われなくなり、冷却性能を担保することができないおそれがあった。
【0007】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、熱的特性に優れたヒートシンクを提供することを目的とするものである。
【0008】
【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、複数の平板状フィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列され、起立した状態でベース部の表面に取り付けられているヒートシンクにおいて、少なくとも一本のヒートパイプの端部が前記ベース部に接続されるとともに、前記ヒートパイプの他方の端部が前記表面の面方向に延長して配置され、他の平板状フィンが、前記他方の端部に取り付けられていることを特徴とするヒートシンクである。
【0009】
したがって、請求項1の発明では、ベース部にヒートパイプの端部が接続されている。また、前記ヒートパイプの他方の端部が、前記ベース部における表面の延長方向に配置されている。この他方の端部に他の平板状フィンが設けられている。そのため、前記表面の面方向に延長して他の平板状フィンが設けられるので、ヒートシンクの放熱面積が増加される。また、前記ヒートパイプの他方の端部に他の平板状フィンが設けられていることにより、他方の端部周辺におけるベース部の構成が省略される。そのため、他の平板状フィンの通気性が向上する。
【0010】
【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、この発明のヒートシンクの一例であるヒートシンク1を示す。ヒートシンク1は、ベース部2、ファン3、フィン4、ヒートパイプ5、固定部材6、台座部7によって形成されている。このヒートシンク1は、台座部7に図示しない発熱体を取り付けてファン3およびフィン4から放熱を行う構成となっている。
【0011】
ベース部2は、熱伝導性の良いアルミニウムによって、全体が正方形状に形成されている。このベース部2の表面2Aには、平板状のフィン3が立設されてハンダ付けで固定されている。また、表面2Aには、筐体等にヒートシンク1を取り付けるための固定穴2Bが設けられている。この固定穴2Bにネジ部材やスタッドボルトなどの部材が取り付けられて、ヒートシンク1が筐体等に固定される。フィン3は、表面2Aにおける固定穴2Bの周辺を避けて配列されている。
【0012】
ベース部2において、表面2Aの反対側に裏面2Cが配置されている。この裏面2Cの中央付近には、台座部7がハンダ付けによって固定されている。台座部7は、熱伝導性の良い銅材料によって、全体が正方形状に形成されている。したがって、ベース部2よりも熱伝導性が良好とされている。この台座部7に、図示しない発熱体が熱伝達可能に取り付けられるようになっている。
【0013】
ベース部2には、複数本のヒートパイプ5が取り付けられている。ヒートパイプ5は、内部に純水などの作動流体を有する熱伝導部材である。このヒートパイプ5が軸線状に形成されており、ヒートパイプ5の一方の端部である端部5Aが、ベース部2の内部に設けられた溝2Dに埋め込まれて固定されている。このベース部2とヒートパイプ5との固定方法としては、ハンダ付けが例示される。一方、ヒートパイプ5の他方の端部5Bが、ベース部2の表面2Aから突出されている。このヒートパイプ5の突出部分である端部5Bが、湾曲されて表面2Aの延長方向に配置されている。
【0014】
端部5Bには、この発明の他の平板状フィンの一例であるフィン4が連続して設けられている。したがって、フィン4がベース部2のない部分に連続して設けられている。また、端部5Bの先端には、固定部材6が嵌め込まれている。この固定部材6によって各ヒートパイプ5が一体に固定されている。固定部材6には、複数のストッパー8が設けられている。このストッパー8は、剛性の高い鉄によって形成されており、各突出5Aの先端周辺が嵌め込まれるように形成されている。なお、この固定部材6のストッパーには、剛性の高い適宜の金属材料を使用することができる。
【0015】
各フィン4には、各端部5Bに対応した貫通孔4Aが形成されている。この貫通孔4Aは、バーリング加工が施されており、各端部5Bを保持するようになっている。各フィン4とヒートパイプ5とは、ハンダ付けで固定されている。
【0016】
ヒートシンク1による冷却の状態を説明する。まず、台座部7に熱が伝達される。この台座部7がベース部2に接続されている。したがって、台座部7に伝達された熱は、ベース部2にさらに伝達される。ベース部2には複数本のヒートパイプ5の一方の端部5Aが配置されている。そのため、ベース部2の一部の熱が、ヒートパイプ5の端部5Aに熱伝達される。その結果、ヒートパイプ5の内部において、作動流体が蒸発および凝縮を繰り返す、いわゆるヒートパイプ動作が行われて、端部5Aから端部5Bに熱輸送が行われる。そして、端部5Bに設けられたファン4から放熱される。一方、ヒートパイプ5に伝達されなかった一部の熱が、ベース部2から表面2Aに立設されているフィン3に伝達されて、フィン3から放熱される。
【0017】
上記のヒートシンク1の作用を説明する。ヒートシンク1のベース部2には、ヒートパイプ5の一方の端部5Aが配置されている。また、ヒートパイプ5の他方の端部5Bが、前記ベース部2における表面2Aの延長方向に配置されている。この端部5Bに設けられているフィン4が、表面2Aに設けられているフィン3と同一方向に配列されている。したがって、表面2Aの延長方向にフィン4が設けられるので、ヒートシンク1の放熱面積が増加される。また、ヒートパイプ5の端部5Bにフィン4が設けられていることにより、端部5B周辺におけるベース部2の構成が省略される。そのため、フィン4の通気性が向上する。
【0018】
また、各ヒートパイプ5の先端部分が、固定部材6によって固定されているので、ヒートシンク全体としての剛性が向上する。
【0019】
したがって、上記のヒートシンク1では、ベース部2の表面2Aに設けられているフィン3の他に、表面2Aの延長方向にフィン4を設けることができる。その結果、ヒートシンク1の放熱面積を増加することができる。また、フィン4がヒートパイプ5の端部5Bに設けられているので、端部5B周縁におけるベース部2の構成を省略することができる。そのため、ベース部2を小さく形成することができるので、ベース部2の熱抵抗を減少することができる。また、フィン4の通気性を向上することができる。その結果、ベース部2における熱抵抗の減少およびフィン4における通気性の向上の相乗効果によって、ヒートシンク1の冷却性能を向上することができる。
【0020】
また、ファン4が、ベース部2の表面2Aに設けられたファン3と同一方向に配列されているので、ヒートシンク1に形成されるフィンの間隙が同一方向に形成される。そのため、ヒートシンク1を強制冷却すべくファンを配置する際に、一つのファンで送風を行うことができる。
【0021】
また、上記のヒートシンク1では、ヒートパイプ5の先端部分が固定部材6によって固定されている。そのため、ヒートシンク1の剛性を向上することができる。その結果、ファン4が設けられている端部5Bの曲げモーメントに対する強度を向上することができる。
【0022】
また、上記のヒートシンク1では、発熱体からの熱をファン3およびファン4に分割して、放熱することができる。したがって、複数の放熱部によって放熱が行われるので、ヒートシンク1の冷却効率を向上することができる。
【0023】
また、台座部7がベース部2よりも熱伝導性の高い材料で形成されていることにより、発熱体または高温部等からの受熱を容易にすることができる。
【0024】
また、フィン4が設けられている端部5Bからベース部の構成が省略されることにより、フィン4の基端部同士によって形成される間口が解放することができる。その結果、複数のファンによって、フィン3とフィン4とを別々に強制冷却する場合に、端部5Bに対応したファンの配置の自由度を向上することができる。
【0025】
つぎに、この発明の他の具体例について説明する。なお、上記の具体例と同一または同等の構成には、同じ符号を付けてその説明を省略する。図3に、ヒートシンク9を示す。ヒートシンク9は、ベース部2、ファン3、フィン4、ヒートパイプ10、固定部材6、台座部7によって形成されている。このヒートシンク1は、台座部7に図示しない発熱体または高温部を接触させてファン3およびフィン4から放熱を行う構成となっている。
【0026】
ヒートシンク9には、ヒートパイプ10が複数本設けられている。また、ヒートパイプ10の端部10Aは、ベース部2に埋め込まれている。この端部10Aの一部は、ベース部2における裏面2Cに設けられている台座部7の方向に向かって湾曲している。その結果、ヒートパイプ10の端部10Aが台座部7の周辺に配置されて、図示しない発熱体または高温部に対する受熱面積が増加されている。
【0027】
上記のヒートシンク9の作用を説明する。ヒートシンク9のベース部2には、ヒートパイプ10の一方の端部が配置されている。また、端部10Bが、前記ベース部2における表面2Aの延長方向に配置されている。この端部10Bに設けられているフィン4が、表面2Aに設けられているフィン3と同一方向に配列されている。したがって、表面2Aの延長方向にフィン4が設けられるので、ヒートシンク9の放熱面積が増加される。また、ヒートパイプ10の端部10Bにフィン4が設けられていることにより、端部10B周辺におけるベース部2の構成が省略される。そのため、フィン4の通気性が向上する。
【0028】
また、ヒートパイプ10の端部10Aが、ベース部2に設けられている台座部7の周辺に配置されている。そのため、ヒートパイプ10の受熱面積が増加され、台座部7に伝達された熱が効率良くヒートパイプ10の端部10Bへ伝達される。その後、フィン4によって放熱される。
【0029】
したがって、上記のヒートシンク9では、ベース部2の表面2Aに設けられているフィン3の他に、表面2Aの延長方向にフィン4を設けることができる。その結果、ヒートシンク9の放熱面積を増加することができる。また、フィン4がヒートパイプ10の端部10Bに設けられているので、端部10B周辺におけるベース部2の構成を省略することができる。そのため、ベース部2の熱抵抗を減少することができる。また、フィン4の通気性を向上することができる。その結果、ベース部2における熱抵抗の減少およびフィン4における通気性の向上の相乗効果によって、ヒートシンク9の冷却性能を向上することができる。
【0030】
また、ヒートパイプ10の端部10Aが、ベース部2に設けられている台座部7の周辺に配置されている。そのため、台座部7に伝達された熱を効率良くヒートパイプ10の端部10Bへ伝達することができる。したがって、フィン4によって効率良く放熱することができる。
【0031】
また、フィン4が設けられている端部10Bからベース部の構成が省略されることにより、フィン4の基端部同士によって形成される間口が解放することができる。その結果、複数のファンによって、フィン3とフィン4とを別々に強制冷却する場合に、端部10Bに対応したファンの配置の自由度を向上することができる。
【0032】
なお、上述の具体例では、ヒートパイプの形状が軸状とされたが、この発明のヒートパイプの形状は、上記の軸状に限定されない。例えば、平板状でもよく、柱状でもよい。要は、ヒートパイプであればよい。したがって、ヒートパイプの形状は適宜のものでよい。
【0033】
また、上述の具体例では、ベース部の全体形状が四角形状とされたが、この発明のベース部の形状は、上記の四角形状に限定されない。例えば、円形でもよく、多角形状でもよい。したがって、この発明におけるベース部の形状は適宜のものでよい。
【0034】
また、上述の具体例では、他の平板状フィンの一例であるフィン4が、バーリング加工されて貫通孔4Bが形成されたが、この発明の他の平板状フィンの構成は、上記の貫通孔4Bの構成に限定されない。例えば、フィン4の端部に切り欠きが設けられ、この切り欠きにヒートパイプ5が嵌め込まれていてもよい。要は、ヒートパイプと他の平板状フィンとが固定されていればよい。したがって、この発明における他の平板状フィンの構成は適宜のものでよい。
【0035】
また、上述の具体例では、フィンとベース部と、ベース部とヒートパイプと、ヒートパイプとフィンと、ベース部と台座部との固定方法がハンダ付けとされたが、この固定方法は上記のハンダ付けに限定されない。例えば、ロウ付けでもよい。また、溶接や圧着で固定されてもよい。要は、熱伝達可能な状態で、フィン、ヒートパイプ、ベース部、台座部が固定されていればよい。
【0036】
また、上述の具体例では、ベース部2に設けられた溝2Dにヒートパイプ5の端部5A、またはヒートパイプ10の端部10Aが埋め込まれて接続されたが、この発明のヒートシンクは、上記のベース部とヒートパイプとの接続の構成に限定されない。例えば、ベース部の側面にヒートパイプが外付けで固定されていてもよい。要は、ベース部とヒートパイプとが接続されていればよい。したがって、ベース部とヒートパイプとの接続は、適宜の構成とすることができる。
【0037】
【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、ベース部の表面に設けられている平板状フィンの他に、前記表面の延長方向に他の平板状フィンを設けることができる。その結果、ヒートシンクの放熱面積を増加することができる。また、前記他の平板状フィンが、ヒートパイプの他方の端部に設けられているので、前記他方の端部周辺におけるベース部の構成を省略することができる。そのため、前記ベース部の熱抵抗を減少することができる。また、平板状フィン全体の通気性を向上することができる。その結果、ベース部における熱抵抗の減少および前記平板状フィン全体における通気性の向上の相乗効果によって、ヒートシンクの冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のヒートシンクの一例を示す側面図である。
【図2】図1のヒートシンクの平面図である。
【図3】この発明のヒートシンクの他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
1,9…ヒートシンク、 2…ベース部、 3,4…平板状フィン、 5,10…ヒートパイプ、 5A,5B,10A,10B…端部、 7…台座部。
Claims (1)
- 複数の平板状フィンが、所定の間隔をあけて互いに平行に配列され、起立した状態でベース部の表面に取り付けられているヒートシンクにおいて、
少なくとも一本のヒートパイプの端部が前記ベース部に接続されるとともに、前記ヒートパイプの他方の端部が前記表面の面方向に延長して配置され、他の平板状フィンが、前記他方の端部に取り付けられていることを特徴とするヒートシンク。
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