JP2004104019A

JP2004104019A - Heating element cooling device

Info

Publication number: JP2004104019A
Application number: JP2002267092A
Authority: JP
Inventors: Michitoku Watanabe; 渡辺　道徳; Masayuki Iijima; 飯島　雅之; Haruhisa Maruyama; 丸山　晴久
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP4163917B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating element cooling device which can enoughly enhance the cooling effect of a heating element without increasing the size of the device. SOLUTION: An entirety or a part of a plurality of heat sink fins 209... constitutes a heat sink 203 so as to be disposed at an outside exceeding a profile of a base 207 as seen from the side at which an axial flow fan unit 205 is disposed. The fan unit 205 is constituted so as to supply air along a part disposed at the outside exceeding the profile of the base 207 of the plurality of the fins 209. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品等の発熱体を冷却する発熱体冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるベース及びベースに対して固定された複数枚の放熱フィンからなるヒートシンクと、ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して放熱フィンからの放熱を促進するファン装置とを具備する発熱体冷却装置が知られている。この発熱体冷却装置では、発熱体から発生した熱がベースから複数枚の放熱フィンに伝達され、ファン装置から複数枚の放熱フィンに沿って流れる空気により、放熱フィンの熱を奪って発熱体を冷却する。
【０００３】
米国特許第６，１３７，６８０号公報及び米国特許第５，７２４，２２８号公報には、ベースの上に平行に並ぶ複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンクをファン装置で冷却する電子部品冷却装置が示されている。ファンケースとヒートシンクの放熱フィンとの間には空気が流れる空間が形成されている。この空間は放熱フィンが延びる方向に開口している。
【０００４】
また米国特許第６，３０１，１１０号公報には、平行に延びる複数枚の放熱フィンとベースとを部分的に切断する複数のスリットが形成された電子部品冷却装置が開示されている。
【０００５】
米国特許第５，９４３，２０９号公報には、ベースの上に放射状に並ぶ複数枚の放熱フィンを備えた電子部品冷却装置が示されている。ファンケースは放熱フィンの上方に位置する空間を囲むスカート部を備えた構造を有している。
【０００６】
ヨーロッパ特許出願公開公報ＥＰ０８５６８８８Ａ２には、ピン状の放熱フィンを備えたベースの外縁部に複数のスリットを形成して、ファン装置から送られた風をそれらのスリットを通してベースの下側に流す構造を有する冷却装置が示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では、電子部品等の発熱体の高性能化に伴い、発熱体の発熱量が高くなっている。そこで、ヒートシンクの寸法を大きくすることなく、しかも装置の重量を重くすることなく、発熱体冷却装置の冷却効果を更に高めることが求められていた。
【０００８】
本発明の目的は、ヒートシンクの寸法を大きくすることなく、しかも装置の重量を増加させずに、発熱体の冷却効果を十分に高めることができる発熱体冷却装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、冷却性能が高く、しかも騒音の発生が少ない発熱体冷却装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする発熱体冷却装置は、ヒートシンクとファン装置とを備えている。ヒートシンクは、裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるベースと、このベースに対して固定された複数枚の放熱フィンとから構成されている。ファン装置は、ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して放熱フィンからの放熱を促進する。本発明では、ヒートシンクを、数枚の放熱フィンの全部または一部が、ファン装置が配置される側から見たベースの輪郭を越えて外側に位置するように構成する。そして、ファン装置を複数枚の放熱フィンのベースの輪郭を越えて外側に位置する部分に沿って空気を流すように構成する。
【００１１】
このようにベースの外側に放熱フィンの一部または全部が位置するように放熱フィンを配置すると、ベースの存在が空気の流れに対する大きな抵抗となることがない。これに対して、ベースが放熱フィンに沿って延びている場合には、ベースを通して放熱する。しかしながらこの放熱効果よりも、ベースの存在によって発生する前述の抵抗による冷却性能の低下のほうが大きい。本発明によれば、放熱フィンに対応して全体的にベースが存在する場合よりも、冷却性能を上げることができる。この効果はファン装置の送風量が多くなればなるほど顕著になる。
【００１２】
ファン装置は、モータと、複数枚のブレードを備えてモータによって回転駆動されるインペラと、インペラを回転可能に収納する筒状の風洞部を備えたファンケースと、ファンケースとモータとの間に配置されてモータを支持する複数本のウエブとを備え、複数枚の放熱フィンに向かって空気を吹き付けるように構成された軸流ファン装置により構成することができる。また、ファンケースは風洞部の外側に位置してヒートシンクと対向する対向壁部と、対向壁部に設けられ且つベース側に延びる周壁部とを備えて構成することができる。対向壁部とヒートシンクとの間にインペラから吐き出された空気が通る空間を形成する場合においては、この空間を通る空気の全部または大部分が複数枚の放熱フィンの間を通ることなく直接ファンケースの外部に排出されるのを阻止するように構成するのが好ましい。このように構成すれば、インペラから吐き出された空気の全部または大部分は、複数枚の放熱フィンの間を通って流れることになり、複数枚の放熱フィンの間を通る冷却用空気の流量を高めることができ、発熱体の冷却効果を高めることができる。
【００１３】
ファンケースは、前述の空間の厚みが風洞部から離れるに従って小さくなるように形成するのが好ましい。このようにすれば、風洞部から離れて位置する複数枚の放熱フィンの部分に到る冷却用空気の流速が、低下するのを阻止することができて、発熱体の冷却効果を更に高めることができる。また、冷却用空気の乱流を防いで、装置から発生する騒音を低下させることができる。
【００１４】
ベースは、幅方向に対向する第１の一対の辺と、幅方向と直交する横方向に対向する第２の一対の辺とを有するほぼ矩形形状を呈するように構成することができる。この場合、複数枚の放熱フィンは、ベースの裏面とは反対側に位置する表面部に固定するのが好ましい。また複数枚の放熱フィンは、ベースとほぼ直交し且つ幅方向に所定の間隔をあけてほぼ平行に並ぶように構成することができる。この場合、複数枚の放熱フィンは、ベースの第２の一対の辺を越えて外側に位置する一対の延長部をそれぞれ備えているように構成するのが好ましい。このようにすれば、ファン装置から吐き出された空気の多くを、隣接する２枚の放熱フィンの間を通した後に、そのまま複数枚の放熱フィンの下方に、スムーズに空気を流出させることができる。これによって放熱フィンに沿って流れる空気の流路抵抗を小さくして、冷却性能を高めることができる。また放熱フィンの下側近傍に電子部品等が配置されている場合には、これらの電子部品等も冷却することができる。
【００１５】
ベースに対して複数枚の放熱フィンを固定するには、種々の方法を採用することができる。例えば、ベースの表面部に幅方向に間隔を開け且つ横方向に延びる複数本のスリットを形成し、放熱フィンの一対の延長部の間に位置する中央部の一端縁部分がスリットに嵌合された状態で放熱フィンをベースの表面部に対して固定することができる。このようにすれば、複数枚の放熱フィンを比較的容易にベースに固定することができる。
【００１６】
ファンケースは風洞部の外側に位置してヒートシンクと対向する対向壁部と、対向壁部に設けられ且つ複数枚の放熱フィンの幅方向の両端に位置する２枚の放熱フィンの外側に位置する第１の一対の側壁部と、対向壁部に設けられ且つ複数枚の放熱フィンの横方向の両端にそれぞれ位置する一対の端縁の外側に位置する第２の一対の側壁部とを有するように構成することができる。その場合、第１及び第２の一対の側壁部は、ファン装置から複数枚の放熱フィンに吹き付けられる風が、対向壁部とヒートシンクとの間に形成された空間を通って第１及び第２の一対の側壁部が位置する方向の両側に直接排出されるのを阻止するように構成することができる。このようにすれば、第１及び第２の一対の側壁部を形成することにより、ヒートシンクが大きくなった場合でも、インペラから吐き出された空気の全部または大部分を複数枚の放熱フィンの間に通す構造を容易に形成することができる。
【００１７】
ベースの第１の一対の辺に、一対の被係合部を形成する段部をそれぞれ形成し、第１の一対の側壁部の先端部にそれぞれ、一対の被係合部と係合する１以上の係合部を一体に形成し、第１の一対の側壁部は係合部が被係合部にスナップイン係合し得るように構成するのが好ましい。このようにすれば、ヒートシンク及びファン装置の位置決めを容易に行って両者を固定することができる。
【００１８】
対向壁部と複数枚の放熱フィンとの間に位置する空間を形成し且つ維持するには、例えば、対向壁部に複数のスペーサ手段を配置すればよい。
【００１９】
風洞部は、インペラの複数枚のブレードの一部が横方向及び幅方向から見たときに露出するように構成するのが好ましい。このようにすれば、冷却用空気の乱流を防いで、ファン装置の騒音を低下させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）〜（Ｄ）は、電子部品冷却装置に適用した本発明の第１の実施の形態の発熱体冷却装置の平面図、右側面図、正面図及び底面図であり、図２は、図１の電子部品冷却装置の断面図を概念的に示したものである。これらの各図に示すように、本例の電子部品冷却装置１は、ヒートシンク３と軸流ファン装置５とを有している。ヒートシンク３は、図３（Ａ）〜（Ｄ）に詳細に示すように、ベース７とベース７に対して固定された放熱フィン群９とを有している。ベース７は、内部に空洞を有する円筒形の中空部７ａと、空洞内に中空部７ａと熱伝導可能に配置されて中空部７ａを形成するために用いる材料よりも熱伝導率の高い高熱伝導率体７ｂとから構成される。高熱伝導率体７ｂは、放熱フィン群９及び中空部７ａの材質（アルミニウム）より熱伝導度の高い銅から形成されており、ほぼ円柱形状を呈している。ベース７の直径寸法（中空部７ａの外形寸法）は、図２に示すように、後述する軸流ファン装置５のインペラ２３の外径寸法以下である。この例では、高熱伝導率体７ｂは中空部７ａの空洞の下面から上面に向かう８０％以上９０％以下の空間を完全に埋めている。ベース７の外周には、放熱フィン群９が固定されている。ベース７の裏面（軸流ファン装置５が位置する側とは反対の面、即ち、底面７ｃ）には、冷却されるべき電子部品からなる発熱体Ｅが装着されることになる。このヒートシンク３では、放熱フィン群９の複数枚の放熱フィン（１３Ａ〜１３Ｄ，１５）の全部が、軸流ファン装置５が配置される側から見たベース７の輪郭（中空部７ａの輪郭）を越えて外側に位置するように構成されている。
【００２１】
放熱フィン群９は、円筒形の中空部７ａに一体に固定された４枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄと、中空部７ａと空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄとに固定された複数枚の細分割用放熱フィン１５…とから構成されている。図１（Ｄ）及び図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照して放熱フィン群９の構成について説明すると、４枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄは、中空部７ａに固定された板状のフィン本体１３ａと、フィン本体１３ａの先端に固定された第１の板状部１３ｂと、第１の板状部１３ｂの先端に固定された第２の板状部１３ｃとを有している。フィン本体１３ａは、中空部７ａに一体固定された基部から先端部に向かう（中空部７ａの径方向外側に向かう）にしたがって厚み寸法（中空部７ａの周方向に沿う寸法）が徐々に小さくなる形状を有している。この形状は、複数枚の細分割用放熱フィン１５…を通して十分な放熱を行うことができるように定められている。第１の板状部１３ｂ及び第２の板状部１３ｃは、横断面形状（ヒートシンク３の裏面側から見た形状）がＬ字状になるように配置されている。そして、空間分割用放熱フィン１３Ａの第２の板状部１３ｃと空間分割用放熱フィン１３Ｄの第２の板状部１３ｃとが平行になり、空間分割用放熱フィン１３Ｂの第２の板状部１３ｃと空間分割用放熱フィン１３Ｃの第２の板状部１３ｃとが平行になるように、４枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄは配置されている。第２の板状部１３ｃには、図１（Ｃ）並びに図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、切欠部１３ｄが形成されている。切欠部１３ｄは、後述するファンケース２５の係止片３５を係止するための被係止部を構成している。
【００２２】
４枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄは、中空部７ａから直接径方向に放射状に延びて、ベース７の外周部を囲む囲繞空間を４つの分割空間Ｓ１〜Ｓ４に分割している。より具体的には、ベース７の周方向に互いに１８０°離れた２箇所の位置に２枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ，１３Ｃが配置されている。また、ベース７の周方向に互いに１８０°離れた別の２箇所の位置に２枚の空間分割用放熱フィン１３Ｂ，１３Ｄが配置されている。そして、ベース７の径方向に対向する２つの分割空間Ｓ１，Ｓ３をそれぞれ囲む２枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ，１３Ｂ間の角度θ１と２枚の空間分割用放熱フィン１３Ｃ，１３Ｄ間の角度θ２とが等しくなるように、４枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄは配置されている。
【００２３】
複数枚の細分割用放熱フィン１５…は、分割空間Ｓ１〜Ｓ４内に位置して分割空間Ｓ１〜Ｓ４を更に小さく分割している。隣接する２枚の空間分割用放熱フィン（１３Ａ，１３Ｂ）（１３Ｂ，１３Ｃ）（１３Ｃ，１３Ｄ）（１３Ｄ，１３Ａ）間に位置する複数枚の細分割用放熱フィン１５…は、２枚の空間分割用放熱フィンの間に位置する中空部７ａの部分と２枚の空間分割用放熱フィンとからそれぞれ外側に延びている。各分割空間Ｓ１〜Ｓ４内に位置している複数枚の細分割用放熱フィン１５…は、互いにほぼ平行に外側に延びている。
【００２４】
軸流ファン装置５は、図１（Ａ）に示すように、モータ１７と、７枚のブレード１９…及びカップ状のブレード取付部２１（図２）を備えてモータ１７によって回転駆動されるインペラ２３と、ファンケース２５と、３本のウエブ２７Ａ〜２７Ｃとを備えている。そして、軸流ファン装置５は、ウエブ２７Ａ〜２７Ｃ側から空気を吸い込んで、放熱フィン群９に向かって空気を吹き付けるように動作する。本例では、ファンケース２５、モータ１７のハウジング１７ａ及びウエブ２７Ａ〜２７Ｃは合成樹脂材料を主原料とする成形材料により一体に形成されている。
【００２５】
図２に示すように、ブレード取付部２１は、モータ１７のロータ（図示せず）に対して固定されて回転駆動する構成を有している。軸流ファン装置５は、このロータの回転中心Ｃとベース７の中心Ｃ′とがほぼ一致するようにヒートシンク３に対して取り付けられている。そして、この例では、ベース７（中空部７ａ）の外径寸法は、ブレード取付部２１の外径寸法よりも小さく設定されている。
【００２６】
ファンケース２５は、図１（Ａ）〜（Ｄ）に詳細に示すように、インペラ２３を回転可能に収納する筒状の風洞部２９と、風洞部２９の外側に位置してヒートシンク３と対向する対向壁部３１と、対向壁部３１に設けられ且つベース７側に延びる周壁部３３と、対向壁部３１に設けられた４つの係止片３５…とを備えている。風洞部２９は、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、インペラ２３のブレード１９…の一部が幅方向及び該幅方向と直交する横方向から見たときに露出するように構成されている。対向壁部３１には、図２に示すように、対向壁部３１と放熱フィン群９との間に位置して両者の間に空間３７を形成し且つ維持する２つのスペーサ手段３４，３４が配置されている。なお、スペーサ手段の数は任意である。
【００２７】
周壁部３３は、図１（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、前述の２つの分割空間Ｓ１，Ｓ３内の細分割用放熱フィン１５…の一部と横方向で対向する第１の一対の側壁部３３Ａ，３３Ａと、２つの分割空間Ｓ２，Ｓ４内の細分割用放熱フィン１５…と横方向で対向する第２の一対の側壁部３３Ｂ，３３Ｂとを有している。第１の一対の側壁部３３Ａ，３３Ａは、２つのスリット３６によって分割された３つの側壁構成部３８ａ，３８ｂ，３８ｃとから構成されている。両側の２つの側壁構成部３８ａ，３８ｃには、図示しない取付金具を係止するためのフック３８ｄ［図１（Ｂ）］が設けられている。スリット３６は、側壁構成部３８ａ，３８ｃが外力を受けたときに内側に向かって傾斜することを許容している。第１の一対の側壁部３３Ａ，３３Ａ及び第２の一対の側壁部３３Ｂ，３３Ｂは、図２に示すように、対向壁部３１とヒートシンク３との間にインペラ２３から吐き出された空気（矢印Ｆ）が通る空間３７を形成するが、空間３７を通る空気（矢印Ｆ）の全部または大部分が複数枚の細分割用放熱フィン１５…の間を通ることなく直接ファンケース２５の外部に排出されるのを阻止するように、空間３７の側方を囲むように配置されている。
【００２８】
４つの係止片３５…は、図１（Ｃ）に示すように、対向壁部３１からヒートシンク３に向かって延びる本体部３１ａと、本体部３１ａのヒートシンク３側の縁部からベース７に向かって突出する係合突部３１ｂとを有している。４つの係止片３５の一部は、それぞれ４枚の空間分割用放熱フィン１３Ａ〜１３Ｄの先端にある第２の板状部１３ｃに設けた切欠部１３ｄに、各係止片３５に設けた係合突部（またはフック）３１ｂを弾発係合（スナップイン係合）させる。このようにして、軸流ファン装置５はヒートシンク３に対して着脱可能に装着される。
【００２９】
ウエブ２７Ａ〜２７Ｃは、図１（Ａ）に示すように、ファンケース２５とモータ１７との間に配置されてモータ１７を支持している。ウエブ２７Ａ〜２７Ｃの内の１つのウエブ２７Ａは、モータ１７に電力を供給する導電線３９を内部に配置している。図１（Ａ）において、ウエブ２７Ｃを用いて説明すると、ウエブ２７Ａ〜２７Ｃは、モータ１７のハウジング１７ａと接合するモータ側接合部２７ａと、風洞部２９と接合する風洞部側接合部２７ｂとを有している。そして、モータ１７の中心点１７ｂとモータ側接合部２７ａとを結ぶ線を延長する仮想線Ｌ１の風洞部２９と交差する交差点Ｃ１よりも、風洞部側接合部２７ｂがインペラ２３の回転方向（矢印Ａ）側に位置するように、ウエブ２７Ａ〜２７Ｃは仮想線Ｌ１に対して傾斜して配置されている。
【００３０】
本例の発熱体冷却装置によれば、図２に示すように、軸流ファン装置５からの冷却用空気は、ベース７の外周面と放熱フィン群９の外面に沿いながら流れる。そして軸流ファン装置５が位置する側とは反対側に位置する複数枚の放熱フィンの外側にはベース７が存在しないので、ベース７の存在が大きな抵抗となることがない。また発熱体Ｅからの熱は、発熱体Ｅ側から柱状のベース７に沿って軸流ファン装置５側に移動する。そのため各放熱フィンには、軸流ファン装置５に近い位置からもまた遠い位置からもベース７から熱が伝達されることになり、従来よりも冷却性能を大幅に向上させることができる。また、本例では、第１の一対の側壁部３３Ａ，３３Ａ及び第２の一対の側壁部３３Ｂ，３３Ｂは、空間３７を通る空気の全部または大部分が複数枚の細分割用放熱フィン１５…の間を通ることなく直接ファンケース２５の外部に排出されるのを阻止するように、空間３７の側方を囲むように配置されているので、インペラ２３から吐き出された空気は、全部または大部分が放熱フィン群９の間を通る。そのため、放熱フィン群９の間を通る冷却用空気の流量を高めることができ、発熱体Ｅの冷却効果を更に高めることができる。
【００３１】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第２の実施の形態の発熱体冷却装置に用いるヒートシンク１０３の平面図、右側面図、正面図及び底面図である。本例の発熱体冷却装置のヒートシンクは、複数枚の細分割用放熱フィン１１５…を除いては、図３に示すヒートシンクと同じ構造を有しているので、複数枚の細分割用放熱フィンを除く部材には、図３に付した符号に１００を加えた符号を付してその説明を省略する。本例では、分割空間Ｓ１〜Ｓ４の１つの分割空間内に位置している複数枚の細分割用放熱フィン１１５…は、インペラが回転する方向（矢印Ｂ）と逆方向に傾斜している。本例の発熱体冷却装置では、冷却効果を高めることができる。
【００３２】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、電子部品冷却装置に適用した本発明の第３の実施の形態の発熱体冷却装置の平面図、右側面図、正面図及び底面図であり、図６は、図５の電子部品冷却装置の断面図を概念的に示したものである。これらの各図に示すように、本例の電子部品冷却装置２０１は、ヒートシンク２０３と軸流ファン装置２０５とを有している。ヒートシンク２０３は、図７（Ａ）〜（Ｄ）に詳細に示すように、銅製の板状のベース２０７とベース２０７の表面部に対して固定された複数枚の放熱フィン２０９…とを有している。ベース２０７を表面または裏面から見たベースの輪郭は、ほぼ矩形を呈している。そして、このベース２０７は、幅方向に対向する第１の一対の辺２０７ａ，２０７ａと、幅方向と直交する横方向に対向する第２の一対の辺２０７ｂ，２０７ｂとを有している。図６に示すように、ベース２０７の裏面には、電子部品からなる冷却されるべき発熱体Ｅ１が装着される。ベース２０７には、第１の一対の辺２０７ａ，２０７ａに沿って一対の段部２０７ｃ，２０７ｃがそれぞれ形成されている。また、図５（Ｄ）に示すように、第１の一対の辺２０７ａ，２０７ａには、ベース２０７の厚み方向と幅方向とに向かって開口する５つのスリット２０７ｄ…がそれぞれ形成されている。これにより、段部２０７ｃ，２０７ｃは、分割された６つの段部分２０７ｅ…からそれぞれ構成される。段部分２０７ｅ…の内、中央に位置する２つの段部分２０７ｅ，２０７ｅには、軸流ファン装置２０５の後述する一対の係合部２３９，２３９［図５（Ｂ）］が係合される。
【００３３】
複数枚の放熱フィン２０９…は、図７（Ｃ）に示すように、ほぼ中央部にＶ字状のスリット２０９ｄを有している。スリット２０９ｄは、放熱フィン２０９の厚み方向と軸流ファン装置２０５側に向かって開口している。放熱フィン２０９の輪郭は、ほぼ矩形に近い形状を呈している。複数枚の放熱フィン２０９…の内、中心に配置された複数枚の放熱フィンは銅板により形成されており、それ以外の放熱フィンはアルミニューム板により形成されている。複数枚の放熱フィン２０９…は、ベース２０７とほぼ直交し且つベース２０７の幅方向に所定の間隔をあけてほぼ平行に並ぶように配置されている。そして、複数枚の放熱フィン２０９…の長手方向の両側に位置する部分は、ファン装置２０５が配置される側から見たベース２０７の輪郭を越えて外側に位置している。言い換えるならば、複数枚の放熱フィン２０９…は、図７（Ａ）に示すように、ベース２０７の第２の一対の辺２０７ｂを越えて外側に位置する一対の延長部２０９ａ…と、一対の延長部２０９ａ…の間に位置する中央部２０９ｂ…とを備えている。そして、複数枚の放熱フィン２０９…の中央部２０９ｂ…の下側端縁部分がベース２０７の表面部に形成された図示しない複数のスリットにそれぞれ嵌合され、ベースに対して溶接されている。このようにして複数枚の放熱フィン２０９…はベース２０７の表面部に対して固定されている。本例では、延長部２０９ａと中央部２０９ｂの長さの比は、ほぼ５：１３である。
【００３４】
軸流ファン装置２０５は、図５（Ａ）に示すように、モータ２１１と、７枚のブレード２１３…を備えてモータ２１１によって回転駆動されるインペラ２１５と、ファンケース２１７と、３本のウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃとを備えている。そして、軸流ファン装置２０５は、ウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃ側から空気を吸い込んで、複数枚の放熱フィン２０９…に向かって空気を吹き付けるように動作する。本例では、ファンケース２１７、モータ２１１のハウジング２１１ａ及びウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃは合成樹脂材料を主原料とする成形材料により一体に形成されている。
【００３５】
ファンケース２１７は、インペラ２１５を回転可能に収納する筒状の風洞部２２１と、風洞部２２１の外側に位置してヒートシンク２０３と対向する対向壁部２２３と、対向壁部２２３に設けられ且つベース２０７側に延びる周壁部２２５とを備えている。風洞部２２１は、図５（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、インペラ２１５のブレード２１３…の一部がベース２０７の幅方向及び該幅方向と直交する横方向のいずれから見たときでも露出するように構成されている。対向壁部２２３には、図５（Ｄ）及び図６に示すように、対向壁部２２３と複数枚の放熱フィン２０９…との間に位置して両者の間に空間２２７を形成し且つ維持する２つのスペーサ手段２２４，２２４が配置されている。対向壁部２２３は、風洞部２２１から離れるに従ってこの空間２２７の厚みが小さくなるように形成されている。
【００３６】
周壁部２２５は、第１の一対の側壁部２２５Ａ，２２５Ａと第２の一対の側壁部２２５Ｂ，２２５Ｂとを有している。第１の一対の側壁部２２５Ａ，２２５Ａは、複数枚の放熱フィン２０９…の両端に位置する２枚の放熱フィン２０９，２０９の外側に位置している。第２の一対の側壁部２２５Ｂ，２２５Ｂは、複数枚の放熱フィン２０９…の長手方向の両端にある一対の端縁の外側に位置している。第１の一対の側壁部２２５Ａ，２２５Ａには、図５（Ｃ）に示すように、ベース２０７側に向かって延びる延長部２２９が一体に設けられている。延長部２２９は、第１の側壁部２２５Ａからベース２０７に向かって幅寸法が縮小するほぼ台形の輪郭形状を有している。この延長部２２９は、２つのスリット２２９ｃ，２２９ｃにより３つの脚部分２３３，２３５及び２３７に分割されている。２つの脚部分２３３及び２３７は、ベース２０７の辺２０７ａに接触している。中央の脚部分２３５には、ベース２０７に設けられた６つの段部分２０７ｅ…の中央に位置する２つの段部分２０７ｅ，２０７ｅと係合する係合部を構成するフック２３９，２３９が一体に設けられている。これらフック２３９と段部分２０７ｅとの係合によって、軸流ファン装置２０５は、ヒートシンク２０３に装着される。
【００３７】
第１の一対の側壁部２２５Ａ，２２５Ａ及び第２の一対の側壁部２２５Ｂ，２２５Ｂは、図６に示すように、軸流ファン装置２０５から複数枚の放熱フィン２０９…に吹き付けられる風（矢印Ｆ１）が、対向壁部２２３とヒートシンク２０３との間の空間２２７を通って第２の一対の側壁部２２５Ｂ，２２５Ｂが位置する方向の両側に直接排出されるのを阻止するように、空間２２７の四方を囲むように配置されている。
【００３８】
ウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃは、ファンケース２１７とモータ２１１との間に配置されてモータ２１１を支持している。ウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃの内の１つのウエブ２１９Ａは、モータ２１１に電力を供給する導電線２３１を内部に配置している。図５（Ａ）において、ウエブ２１９Ｃを用いて説明すると、ウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃは、モータ２１１のハウジング２１１ａと接合するモータ側接合部２１９ａと、風洞部２２１と接合する風洞部側接合部２１９ｂとを有している。そして、モータ２１１の中心点２１１ｂとモータ側接合部２１９ａとを結ぶ線を延長する仮想線Ｌの風洞部２２１と交差する交差点Ｃ１よりも、風洞部側接合部２１９ｂがインペラ２１５の回転方向（矢印Ａ）側に位置するように、ウエブ２１９Ａ〜２１９Ｃは仮想線Ｌに対して傾斜して配置されている。
【００３９】
本例の発熱体冷却装置によれば、ベース２０７の外側に放熱フィン２０９…の一部が位置するように放熱フィン２０９…を配置するので、ベース２０７の存在が空気の流れに対する大きな抵抗となることがない。そのため、放熱フィン２０９…に対応して全体的にベース２０７が存在する場合よりも、冷却性能を上げることができる。この効果は軸流ファン装置２０５の送風量が多くなればなるほど顕著になる。また、第１の一対の側壁部２２５Ａ，２２５Ａ及び第２の一対の側壁部２２５Ｂ，２２５Ｂは、軸流ファン装置２０５から複数枚の放熱フィン２０９…に吹き付けられる風が、対向壁部２２３とヒートシンク２０３との間の空間２２７を通って第２の一対の側壁部２２５Ｂ，２２５Ｂが位置する方向の両側に直接排出されるのを阻止するように、空間２２７の四方を囲むように配置されている。そのため、発熱体の冷却効果を更に高めることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、ベースの外側に放熱フィンの一部または全部が位置するように放熱フィンを配置するので、ベースの存在が空気の流れに対する大きな抵抗となることがない。そのため、放熱フィンに対応して全体的にベースが存在する場合よりも、冷却性能を上げることができる。この効果はファン装置の送風量が多くなればなるほど顕著になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１の実施の形態の発熱体冷却装置の平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【図２】図１に示す電子部品冷却装置の断面を概念的に示した図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に示す電子部品冷却装置に用いるヒートシンクの平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第２の実施の形態の発熱体冷却装置に用いるヒートシンクの平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第３の実施の形態の発熱体冷却装置の平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【図６】図５に示す電子部品冷却装置の断面を概念的に示した図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、図５に示す電子部品冷却装置に用いる発熱体冷却装置のヒートシンクの平面図、右側面図、正面図及び底面図である。
【符号の説明】
１，２０１　電子部品冷却装置
３，２０３　ヒートシンク
５，２０５　軸流ファン装置
７，２０７　ベース
９　放熱フィン群
１１　外周部分
１３Ａ〜１３Ｄ　空間分割用放熱フィン
１３ｄ　切欠部（被係止部）
１５，１１５　細分割用放熱フィン
Ｓ１〜Ｓ４　分割空間
１７，２１１　モータ
１９，２１３　ブレード
２１　ブレード取付部
２３，２１５　インペラ
２５，２１７　ファンケース
２７Ａ〜２７Ｃ，２１９Ａ〜２１９Ｃ　ウエブ
２９，２２１　風洞部
３１，２２３　対向壁部
３３，２２５　周壁部
３５　係止片
３７，２２７　空間
２０９　放熱フィン
２０７ｃ　段部（被係合部）
２０９ａ　延長部
２０９ｂ　中央部
２２９　係合部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating element cooling device for cooling a heating element such as an electronic component.
[0002]
[Prior art]
A heat sink including a base on which a heating element to be cooled is mounted and a plurality of heat radiation fins fixed to the base, and air disposed along the at least plural heat radiation fins disposed above the heat sink. 2. Description of the Related Art A heating element cooling device including a fan device for flowing heat to promote heat radiation from a radiation fin is known. In this heating element cooling device, the heat generated from the heating element is transmitted from the base to the plurality of radiating fins, and the air flowing along the plurality of radiating fins from the fan device removes the heat of the radiating fin and removes the heating element. Cooling.
[0003]
U.S. Pat. No. 6,137,680 and U.S. Pat. No. 5,724,228 disclose an electronic component cooling device that cools a heat sink having a plurality of heat dissipating fins arranged in parallel on a base with a fan device. It is shown. A space through which air flows is formed between the fan case and the radiation fins of the heat sink. This space is open in the direction in which the radiation fins extend.
[0004]
U.S. Pat. No. 6,301,110 discloses an electronic component cooling device in which a plurality of slits for partially cutting a plurality of parallel radiation fins and a base are formed.
[0005]
U.S. Pat. No. 5,943,209 discloses an electronic component cooling device including a plurality of radiating fins radially arranged on a base. The fan case has a structure including a skirt portion surrounding a space located above the radiation fin.
[0006]
European Patent Application Publication No. EP0856888A2 discloses a structure in which a plurality of slits are formed in an outer edge portion of a base provided with pin-shaped radiating fins, and air sent from a fan device flows through the slits to a lower side of the base. A cooling device is shown.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the amount of heat generated by the heating element has been increasing with the enhancement of the performance of the heating element such as an electronic component. Therefore, there has been a demand for further increasing the cooling effect of the heating element cooling device without increasing the size of the heat sink and without increasing the weight of the device.
[0008]
An object of the present invention is to provide a heating element cooling device capable of sufficiently increasing the cooling effect of the heating element without increasing the size of the heat sink and without increasing the weight of the device.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a heating element cooling device having high cooling performance and low noise generation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A heating element cooling device to be improved by the present invention includes a heat sink and a fan device. The heat sink includes a base on which a heating element to be cooled is mounted on the back surface, and a plurality of radiation fins fixed to the base. The fan device is disposed above the heat sink to flow air along at least a plurality of radiating fins to promote heat radiation from the radiating fins. In the present invention, the heat sink is configured such that all or a part of the several radiating fins are located outside the contour of the base viewed from the side where the fan device is disposed. Then, the fan device is configured to flow air along a portion located outside the contour of the base of the plurality of radiation fins and outside.
[0011]
When the radiating fins are arranged such that a part or all of the radiating fins are located outside the base in this manner, the presence of the base does not cause a large resistance to the flow of air. On the other hand, when the base extends along the radiation fins, heat is radiated through the base. However, the reduction in cooling performance due to the above-described resistance caused by the presence of the base is greater than the heat dissipation effect. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a cooling performance can be improved rather than the case where a base exists entirely corresponding to a radiation fin. This effect becomes more remarkable as the amount of air blown from the fan device increases.
[0012]
The fan device includes a motor, an impeller having a plurality of blades, the impeller being rotationally driven by the motor, a fan case having a cylindrical wind tunnel for rotatably storing the impeller, and a fan case and a motor. An axial fan device including a plurality of webs arranged to support a motor and configured to blow air toward a plurality of radiation fins can be provided. Further, the fan case can be configured to include an opposing wall located outside the wind tunnel and opposing the heat sink, and a peripheral wall provided on the opposing wall and extending toward the base. In the case where a space through which the air discharged from the impeller passes is formed between the facing wall portion and the heat sink, all or most of the air passing through this space passes directly through the fan fins without passing through a plurality of radiation fins. It is preferable to configure so as to prevent the air from being discharged to the outside. With this configuration, all or most of the air discharged from the impeller flows through the plurality of radiating fins, and the flow rate of the cooling air passing between the plurality of radiating fins is reduced. And the cooling effect of the heating element can be enhanced.
[0013]
It is preferable that the fan case is formed such that the thickness of the above-mentioned space becomes smaller as the distance from the wind tunnel increases. In this way, the flow velocity of the cooling air reaching the plurality of radiating fins located away from the wind tunnel can be prevented from decreasing, and the cooling effect of the heating element can be further enhanced. Can be. Further, the turbulence of the cooling air can be prevented, and the noise generated from the device can be reduced.
[0014]
The base can be configured to have a substantially rectangular shape having a first pair of sides facing each other in the width direction and a second pair of sides facing each other in the horizontal direction orthogonal to the width direction. In this case, it is preferable that the plurality of radiating fins be fixed to the front surface of the base opposite to the back surface. Further, the plurality of radiating fins can be configured so as to be substantially orthogonal to the base and arranged substantially in parallel with a predetermined interval in the width direction. In this case, it is preferable that the plurality of radiation fins be configured to include a pair of extension portions located outside the second pair of sides of the base. According to this configuration, after much of the air discharged from the fan device passes between the two adjacent radiating fins, the air can be smoothly discharged directly below the plurality of radiating fins. . Thereby, the flow resistance of the air flowing along the radiation fins can be reduced, and the cooling performance can be improved. When electronic components and the like are arranged near the lower side of the radiation fins, these electronic components and the like can also be cooled.
[0015]
Various methods can be employed to fix the plurality of radiation fins to the base. For example, a plurality of slits are formed in the surface portion of the base at intervals in the width direction and extend in the horizontal direction, and one end edge portion of a central portion located between the pair of extension portions of the radiation fin is fitted to the slit. The radiating fins can be fixed to the surface of the base in a state where the radiating fins are placed. This makes it possible to relatively easily fix the plurality of radiation fins to the base.
[0016]
The fan case is located outside the wind tunnel and faces the heat sink, and is located outside the two radiating fins provided on the facing wall and located at both ends in the width direction of the plurality of radiating fins. It has a first pair of side walls and a second pair of side walls provided on the opposite wall and located outside a pair of edges located at both lateral ends of the plurality of radiation fins. Can be configured. In this case, the first and second pair of side wall portions allow the wind blown from the fan device to the plurality of radiating fins to pass through the space formed between the opposing wall portion and the heat sink so that the first and second pair of side wall portions are separated. It can be configured to prevent the pair of side walls from being directly discharged to both sides in the direction in which they are located. With this configuration, by forming the first and second pair of side wall portions, even if the heat sink becomes large, all or most of the air discharged from the impeller can be placed between the plurality of radiation fins. The structure for passing through can be easily formed.
[0017]
Steps forming a pair of engaged portions are respectively formed on the first pair of sides of the base, and the distal ends of the first pair of side walls are respectively engaged with the pair of engaged portions. It is preferable that the above-described engaging portion is formed integrally, and the first pair of side wall portions is configured such that the engaging portion can snap-engage with the engaged portion. With this configuration, the heat sink and the fan device can be easily positioned and fixed.
[0018]
In order to form and maintain a space located between the opposing wall and the plurality of radiation fins, for example, a plurality of spacer means may be arranged on the opposing wall.
[0019]
It is preferable that the wind tunnel is configured such that a part of the plurality of blades of the impeller is exposed when viewed from the lateral direction and the width direction. With this configuration, turbulence of the cooling air can be prevented, and the noise of the fan device can be reduced.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 1A to 1D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heating element cooling device according to a first embodiment of the present invention applied to an electronic component cooling device. FIG. 2 conceptually shows a cross-sectional view of the electronic component cooling device of FIG. As shown in these drawings, the electronic component cooling device 1 of the present embodiment includes a heat sink 3 and an axial fan device 5. As shown in detail in FIGS. 3A to 3D, the heat sink 3 has a base 7 and a radiating fin group 9 fixed to the base 7. The base 7 has a cylindrical hollow portion 7a having a hollow inside, and a high thermal conductivity higher than the material used to form the hollow portion 7a, which is disposed in the hollow so as to be thermally conductive with the hollow portion 7a. And a rate body 7b. The high thermal conductivity member 7b is formed of copper having a higher thermal conductivity than the material (aluminum) of the radiating fin group 9 and the hollow portion 7a, and has a substantially cylindrical shape. As shown in FIG. 2, the diameter of the base 7 (the outer dimension of the hollow portion 7a) is equal to or less than the outer diameter of the impeller 23 of the axial fan device 5 described later. In this example, the high thermal conductivity body 7b completely fills a space of 80% or more and 90% or less from the lower surface to the upper surface of the cavity of the hollow portion 7a. A radiating fin group 9 is fixed to the outer periphery of the base 7. On the back surface of the base 7 (the surface opposite to the side where the axial fan device 5 is located, that is, the bottom surface 7c), a heating element E made of an electronic component to be cooled is mounted. In the heat sink 3, all of the plurality of radiating fins (13 A to 13 D, 15) of the radiating fin group 9 correspond to the contour of the base 7 (the contour of the hollow portion 7 a) as viewed from the side where the axial fan device 5 is disposed. Is configured to be located outside beyond.
[0021]
The radiating fin group 9 includes four radiating fins 13A to 13D integrally fixed to the cylindrical hollow portion 7a, and a plurality of fins fixed to the hollow portion 7a and the radiating fins 13A to 13D. Radiating fins 15 for subdivision. The configuration of the radiating fin group 9 will be described with reference to FIGS. 1D and 3A to 3D. The four radiating fins 13A to 13D for space division are plates fixed to the hollow portion 7a. Fin body 13a, a first plate 13b fixed to the tip of the fin body 13a, and a second plate 13c fixed to the tip of the first plate 13b. I have. The fin body 13a gradually decreases in thickness (dimension along the circumferential direction of the hollow portion 7a) from the base portion integrally fixed to the hollow portion 7a toward the distal end portion (toward the radial outside of the hollow portion 7a). It has a shape. This shape is determined so that sufficient heat radiation can be performed through the plurality of subdivision heat dissipating fins 15. The first plate-shaped portion 13b and the second plate-shaped portion 13c are arranged such that the cross-sectional shape (the shape viewed from the back surface side of the heat sink 3) is L-shaped. Then, the second plate-like portion 13c of the space-dividing radiating fin 13A and the second plate-like portion 13c of the space-dividing radiating fin 13D are parallel to each other, and the second plate-like portion of the space dividing radiating fin 13B is formed. The four space-dividing radiating fins 13A to 13D are arranged so that 13c and the second plate-shaped portion 13c of the space-dividing radiating fin 13C are parallel to each other. As shown in FIGS. 1C, 3C and 3D, a cutout 13d is formed in the second plate-like portion 13c. The notch portion 13d forms a locked portion for locking a locking piece 35 of the fan case 25 described later.
[0022]
The four space-dividing radiating fins 13A to 13D extend radially directly from the hollow portion 7a in the radial direction, and divide the surrounding space surrounding the outer peripheral portion of the base 7 into four divided spaces S1 to S4. More specifically, two space-dividing radiating fins 13A and 13C are arranged at two positions 180 ° apart from each other in the circumferential direction of the base 7. Two space-dividing radiating fins 13B and 13D are arranged at two different positions 180 ° apart from each other in the circumferential direction of the base 7. The angle θ1 between the two space-dividing radiating fins 13A and 13B surrounding the two radially opposed divided spaces S1 and S3 of the base 7 and the angle between the two space-dividing radiating fins 13C and 13D, respectively. The four space-dividing radiating fins 13A to 13D are arranged such that θ2 is equal.
[0023]
The plurality of subdivision heat dissipating fins 15 are located in the divided spaces S1 to S4 to further divide the divided spaces S1 to S4. A plurality of subdivision radiating fins 15 located between two adjacent radiating fins for space division (13A, 13B) (13B, 13C) (13C, 13D) (13D, 13A) are two spaces. The hollow portions 7a located between the divisional radiating fins and the two space dividing radiating fins extend outward. A plurality of subdivision radiating fins 15 located in each of the division spaces S1 to S4 extend outward substantially parallel to each other.
[0024]
As shown in FIG. 1A, the axial fan device 5 includes a motor 17, seven blades 19... And a cup-shaped blade mounting portion 21 (FIG. 2), and an impeller rotated by the motor 17. 23, a fan case 25, and three webs 27A to 27C. The axial fan device 5 operates to draw air from the webs 27 A to 27 C and blow air toward the radiating fin group 9. In this example, the fan case 25, the housing 17a of the motor 17, and the webs 27A to 27C are integrally formed of a molding material mainly composed of a synthetic resin material.
[0025]
As shown in FIG. 2, the blade mounting portion 21 has a configuration that is fixed to a rotor (not shown) of the motor 17 and driven to rotate. The axial fan device 5 is attached to the heat sink 3 such that the center of rotation C of the rotor and the center C 'of the base 7 substantially coincide with each other. In this example, the outer diameter of the base 7 (hollow portion 7 a) is set smaller than the outer diameter of the blade mounting portion 21.
[0026]
As shown in detail in FIGS. 1 (A) to 1 (D), the fan case 25 has a cylindrical wind tunnel portion 29 for rotatably storing the impeller 23, and is located outside the wind tunnel portion 29 and faces the heat sink 3. , A peripheral wall portion 33 provided on the opposing wall portion 31 and extending toward the base 7, and four locking pieces 35 provided on the opposing wall portion 31. As shown in FIGS. 1B and 1C, the wind tunnel portion 29 is configured so that a part of the blades 19 of the impeller 23 is exposed when viewed from the width direction and the lateral direction orthogonal to the width direction. Have been. As shown in FIG. 2, two spacer means 34, 34 which are located between the opposing wall 31 and the radiating fin group 9 and form and maintain a space 37 therebetween are provided on the opposing wall 31. Are located. The number of spacer means is arbitrary.
[0027]
As shown in FIGS. 1 (C) and 1 (D), the peripheral wall portion 33 has a first pair laterally facing a part of the subdivision radiating fins 15 in the two divided spaces S1 and S3. , And a second pair of side walls 33B, 33B laterally facing the subdivision radiating fins 15 in the two divided spaces S2, S4. The first pair of side wall portions 33A, 33A is composed of three side wall components 38a, 38b, 38c divided by two slits 36. A hook 38d (FIG. 1B) for locking a mounting bracket (not shown) is provided on each of the two side wall components 38a and 38c on both sides. The slit 36 allows the side wall components 38a and 38c to be inclined inward when subjected to an external force. As shown in FIG. 2, the first pair of side wall portions 33A, 33A and the second pair of side wall portions 33B, 33B form air (arrows) discharged from the impeller 23 between the opposing wall portion 31 and the heat sink 3. F) forms a space 37 through which all or most of the air (arrow F) passing through the space 37 is directly discharged to the outside of the fan case 25 without passing through a plurality of subdivision radiating fins 15. It is arranged so as to surround the side of the space 37 so as to prevent the operation from being performed.
[0028]
As shown in FIG. 1 (C), the four locking pieces 35... Extend from the opposing wall 31 toward the heat sink 3, and from the edge of the main body 31 a on the heat sink 3 side to the base 7. And an engaging projection 31b projecting therefrom. A part of the four locking pieces 35 is provided in each of the locking pieces 35 in a cutout 13d provided in the second plate-like portion 13c at the tip of each of the four space dividing heat radiation fins 13A to 13D. The engaging projection (or hook) 31b is elastically engaged (snap-in engagement). Thus, the axial fan device 5 is detachably attached to the heat sink 3.
[0029]
The webs 27A to 27C are arranged between the fan case 25 and the motor 17, and support the motor 17, as shown in FIG. One of the webs 27A to 27C has a conductive wire 39 for supplying electric power to the motor 17 disposed therein. 1A, the web 27C will be described. Each of the webs 27A to 27C includes a motor-side joint 27a joined to the housing 17a of the motor 17 and a wind-tunnel-side joint 27b joined to the wind tunnel 29. Have. Then, the wind tunnel portion-side joint portion 27b is rotated in the direction of rotation of the impeller 23 (arrow) from the intersection C1 intersecting with the wind tunnel portion 29 of the imaginary line L1 extending the line connecting the center point 17b of the motor 17 and the motor side joint portion 27a. The webs 27A to 27C are arranged to be inclined with respect to the imaginary line L1 so as to be located on the A) side.
[0030]
According to the heating element cooling device of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the cooling air from the axial fan device 5 flows along the outer peripheral surface of the base 7 and the outer surface of the radiating fin group 9. Since the base 7 does not exist outside the plurality of radiation fins located on the side opposite to the side where the axial fan device 5 is located, the presence of the base 7 does not cause a large resistance. The heat from the heating element E moves from the heating element E side to the axial fan device 5 along the columnar base 7. Therefore, heat is transferred from the base 7 to each of the radiating fins from a position near or far from the axial fan device 5, and the cooling performance can be greatly improved as compared with the related art. In this example, the first pair of side wall portions 33A, 33A and the second pair of side wall portions 33B, 33B are configured such that all or most of the air passing through the space 37 is divided into a plurality of subdivision radiating fins 15. The space 37 is arranged so as to surround the side of the space 37 so as to prevent the air from being directly discharged to the outside of the fan case 25 without passing through the space therebetween. The portion passes between the heat radiation fin groups 9. Therefore, the flow rate of the cooling air passing between the radiation fin groups 9 can be increased, and the cooling effect of the heating element E can be further enhanced.
[0031]
FIGS. 4A to 4D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heat sink 103 used in the heating element cooling device according to the second embodiment of the present invention. The heat sink of the heating element cooling device of this example has the same structure as the heat sink shown in FIG. 3 except for a plurality of subdivision radiating fins 115. The members to be removed are denoted by reference numerals obtained by adding 100 to the reference numerals given in FIG. 3 and the description thereof is omitted. In this example, the plurality of subdivision heat dissipating fins 115 located in one of the divided spaces S1 to S4 are inclined in a direction opposite to the direction in which the impeller rotates (arrow B). In the heating element cooling device of this example, the cooling effect can be enhanced.
[0032]
FIGS. 5A to 5D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heating element cooling device according to a third embodiment of the present invention applied to an electronic component cooling device. FIG. 6 conceptually shows a cross-sectional view of the electronic component cooling device of FIG. As shown in these drawings, the electronic component cooling device 201 of the present example includes a heat sink 203 and an axial fan device 205. As shown in detail in FIGS. 7A to 7D, the heat sink 203 has a copper plate-like base 207 and a plurality of radiation fins 209 fixed to the surface of the base 207. ing. The outline of the base 207 viewed from the front surface or the back surface is substantially rectangular. The base 207 has a first pair of sides 207a, 207a facing each other in the width direction, and a second pair of sides 207b, 207b facing each other in the horizontal direction orthogonal to the width direction. As shown in FIG. 6, on the back surface of the base 207, a heating element E1 to be cooled, which is made of an electronic component, is mounted. The base 207 has a pair of steps 207c, 207c formed along the first pair of sides 207a, 207a, respectively. Further, as shown in FIG. 5D, five slits 207d which are open in the thickness direction and the width direction of the base 207 are formed in the first pair of sides 207a. Thus, the step portions 207c, 207c are respectively composed of the divided six step portions 207e. Among the step portions 207e, a pair of engaging portions 239, 239 (FIG. 5B) of the axial fan device 205 described later is engaged with the two step portions 207e, 207e located at the center.
[0033]
The plurality of radiation fins 209 have a V-shaped slit 209d substantially in the center, as shown in FIG. 7C. The slit 209d is open toward the thickness direction of the radiation fin 209 and toward the axial fan device 205 side. The outline of the heat radiation fin 209 has a substantially rectangular shape. Of the plurality of radiating fins 209, the plurality of radiating fins arranged at the center are formed of a copper plate, and the other radiating fins are formed of an aluminum plate. The plurality of radiating fins 209 are arranged so as to be substantially orthogonal to the base 207 and to be substantially parallel to each other at a predetermined interval in the width direction of the base 207. The portions located on both sides in the longitudinal direction of the plurality of radiation fins 209 are located outside the contour of the base 207 viewed from the side where the fan device 205 is arranged. In other words, as shown in FIG. 7A, a plurality of radiation fins 209..., A pair of extension portions 209 a. And a central portion 209b located between the extension portions 209a. The lower edge portions of the central portions 209b of the plurality of radiation fins 209 are fitted into a plurality of slits (not shown) formed on the surface of the base 207, and are welded to the base. In this manner, the plurality of radiation fins 209 are fixed to the surface of the base 207. In this example, the length ratio of the extension 209a to the center 209b is approximately 5:13.
[0034]
As shown in FIG. 5A, the axial fan device 205 includes a motor 211, an impeller 215 having seven blades 213... And rotationally driven by the motor 211, a fan case 217, and three webs. 219A to 219C. The axial fan device 205 operates to draw air from the webs 219A to 219C and blow air toward the plurality of radiating fins 209. In this example, the fan case 217, the housing 211a of the motor 211, and the webs 219A to 219C are integrally formed of a molding material mainly composed of a synthetic resin material.
[0035]
The fan case 217 includes a cylindrical wind tunnel portion 221 that rotatably stores the impeller 215, a facing wall portion 223 that is located outside the wind tunnel portion 221 and faces the heat sink 203, and is provided on the facing wall portion 223 and has a base. And a peripheral wall portion 225 extending to the 207 side. As shown in FIGS. 5 (B) and 5 (C), the wind tunnel portion 221 has a structure in which a part of the blades 213... It is configured to be exposed. As shown in FIGS. 5 (D) and 6, the opposing wall 223 is located between the opposing wall 223 and the plurality of radiating fins 209 to form and maintain a space 227 therebetween. Two spacer means 224 and 224 are arranged. The opposing wall portion 223 is formed such that the thickness of the space 227 decreases as the distance from the wind tunnel portion 221 increases.
[0036]
The peripheral wall portion 225 has a first pair of side wall portions 225A, 225A and a second pair of side wall portions 225B, 225B. The first pair of side wall portions 225A, 225A are located outside the two radiation fins 209, 209 located at both ends of the plurality of radiation fins 209. The second pair of side wall portions 225B, 225B are located outside a pair of edges at both ends in the longitudinal direction of the plurality of radiation fins 209. As shown in FIG. 5C, an extension 229 extending toward the base 207 is provided integrally with the first pair of side walls 225A, 225A. The extension portion 229 has a substantially trapezoidal contour shape in which the width dimension decreases from the first side wall portion 225A toward the base 207. The extension 229 is divided into three leg portions 233, 235 and 237 by two slits 229c, 229c. The two leg portions 233 and 237 are in contact with the side 207a of the base 207. The central leg portion 235 is integrally provided with hooks 239 and 239 that form an engaging portion that engages with two step portions 207e, 207e located at the center of the six step portions 207e provided on the base 207. Have been. The axial fan device 205 is mounted on the heat sink 203 by the engagement between the hook 239 and the step portion 207e.
[0037]
As shown in FIG. 6, the first pair of side wall portions 225A, 225A and the second pair of side wall portions 225B, 225B generate wind (arrow F1) blown from the axial fan device 205 to the plurality of radiating fins 209. ) Is prevented from being directly discharged to both sides in the direction in which the second pair of side walls 225B, 225B are located through the space 227 between the opposing wall 223 and the heat sink 203. It is arranged to surround all sides.
[0038]
The webs 219A to 219C are arranged between the fan case 217 and the motor 211 to support the motor 211. One of the webs 219A to 219C has a conductive wire 231 for supplying electric power to the motor 211 disposed therein. In FIG. 5 (A), a description will be given using a web 219C. The webs 219A to 219C include a motor-side joint 219a joined to the housing 211a of the motor 211, and a wind-tunnel-side joint 219b joined to the wind tunnel 221. Have. Then, the wind tunnel side joint 219b is rotated in the direction of rotation of the impeller 215 (arrow) from the intersection C1 intersecting the wind tunnel 221 of the virtual line L extending the line connecting the center point 211b of the motor 211 and the motor side joint 219a. The webs 219A to 219C are arranged obliquely with respect to the imaginary line L so as to be located on the A) side.
[0039]
According to the heating element cooling device of the present embodiment, since the radiation fins 209 are arranged so that a part of the radiation fins 209 are located outside the base 207, the presence of the base 207 causes a large resistance to the flow of air. Nothing. Therefore, the cooling performance can be improved as compared with the case where the base 207 exists as a whole corresponding to the radiation fins 209. This effect becomes more remarkable as the amount of air blown from the axial fan device 205 increases. Further, the first pair of side wall portions 225A, 225A and the second pair of side wall portions 225B, 225B cause the air blown from the axial fan device 205 to the plurality of radiating fins 209. The second pair of side wall portions 225B, 225B are arranged so as to surround the four sides of the space 227 so as to be prevented from being directly discharged to both sides in the direction in which the second pair of side wall portions 225B are located. . Therefore, the cooling effect of the heating element can be further enhanced.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the radiation fins are arranged so that part or all of the radiation fins are located outside the base, the presence of the base does not cause a large resistance to the flow of air. Therefore, the cooling performance can be improved as compared with the case where the base is entirely provided corresponding to the radiation fins. This effect becomes more remarkable as the amount of air blown from the fan device increases.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heating element cooling device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram conceptually showing a cross section of the electronic component cooling device shown in FIG.
FIGS. 3A to 3D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heat sink used in the electronic component cooling device shown in FIG.
FIGS. 4A to 4D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heat sink used in a heating element cooling device according to a second embodiment of the present invention.
FIGS. 5A to 5D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heating element cooling device according to a third embodiment of the present invention.
6 is a diagram conceptually showing a cross section of the electronic component cooling device shown in FIG.
7A to 7D are a plan view, a right side view, a front view, and a bottom view of a heat sink of the heating element cooling device used in the electronic component cooling device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1,201 Electronic component cooling device
3,203 heat sink
5,205 axial fan device
7,207 base
9 Radiation fin group
11 Outer part
13A ~ 13D Radiation fin for space division
13d Notch (locked part)
15,115 Radiation fin for subdivision
S1-S4 division space
17,211 motor
19,213 blade
21 Blade mounting part
23,215 Impeller
25,217 fan case
27A-27C, 219A-219C Web
29,221 Wind tunnel
31, 223 Opposing wall
33,225 peripheral wall
35 Locking piece
37,227 space
209 Heat radiation fin
207c Step (engaged part)
209a Extension
209b Central part
229 Engagement part

Claims

A heat sink including a base on which a heating element to be cooled is mounted and a plurality of radiation fins fixed to the base,
A heating element cooling device comprising: a fan device disposed above the heat sink to flow air along at least the plurality of radiating fins to promote heat radiation from the radiating fins,
The heat sink is configured such that all or a part of the plurality of radiation fins are located outside the contour of the base as viewed from the side where the fan device is arranged,
The heating element cooling device, wherein the fan device is configured to flow the air along portions of the plurality of radiating fins that are located outside the outline of the base.

The fan device includes a motor, an impeller that includes a plurality of blades, and is rotationally driven by the motor, a fan case that includes a cylindrical wind tunnel that rotatably stores the impeller, the fan case, and the fan case. An axial fan device comprising a plurality of webs disposed between the motor and supporting the motor, and configured to blow air toward the plurality of radiation fins,
The fan case includes an opposing wall positioned outside the wind tunnel and opposing the heat sink, and a peripheral wall provided on the opposing wall and extending toward the base.
The fan case forms a space through which the air discharged from the impeller passes between the opposed wall portion and the heat sink, and all or most of the air passing through the space passes between the plurality of radiation fins. The heating element cooling device according to claim 1, wherein the heating element cooling device is configured to prevent the fan case from being directly discharged to the outside without passing through.

3. The heating element cooling device according to claim 2, wherein the fan case is formed such that a thickness of the space decreases as the distance from the wind tunnel portion increases. 4.

The base has a substantially rectangular shape having a first pair of sides facing each other in the width direction and a second pair of sides facing each other in the horizontal direction orthogonal to the width direction,
The plurality of radiation fins are fixed to a surface portion located on the opposite side of the back surface of the base,
The plurality of radiation fins are substantially orthogonal to the base and are arranged substantially parallel to each other at a predetermined interval in the width direction,
2. The heating element cooling device according to claim 1, wherein the plurality of radiation fins further include a pair of extension portions located outside the second pair of sides of the base, respectively. 3.

A plurality of slits are formed in the surface portion of the base at intervals in the width direction and extend in the lateral direction,
The radiating fin is fixed to the surface of the base in a state where one end edge portion of a central portion of the radiating fin located between the pair of extended portions is fitted to the slit. 2. The heating element cooling device according to item 1.

The fan case includes an opposing wall positioned outside the wind tunnel and opposing the heat sink, and two fan fins provided on the opposing wall and positioned at both ends in the width direction of the plurality of radiation fins. A first pair of side wall portions located outside the radiation fins, and a pair of side edges provided on the opposed wall portion and located outside the pair of end edges respectively located at the lateral ends of the plurality of radiation fins; A second pair of side walls,
The first and second pair of side wall portions allow the wind blown from the fan device to the plurality of radiating fins to pass through the space formed between the opposed wall portion and the heat sink, thereby allowing the first and second side wall portions to pass through the first heat sink. The heating element cooling device according to claim 4 or 5, wherein the heating element cooling device is configured to prevent discharge directly to both sides in a direction in which the second pair of side wall portions are located.

Step portions forming a pair of engaged portions are formed on the first pair of sides of the base, respectively.
At least one engaging portion that engages with the pair of engaged portions is formed integrally with each of the distal ends of the first pair of side wall portions,
The heating element cooling device according to claim 6, wherein the first pair of side wall portions is configured such that the engaging portion can snap-engage with the engaged portion.

The heating element cooling according to claim 4, wherein a plurality of spacer means for forming and maintaining the space are disposed between the opposed wall portion and the plurality of radiation fins on the opposed wall portion. apparatus.

The heating element cooling device according to claim 1, wherein the wind tunnel portion is configured such that a part of the plurality of blades of the impeller is exposed when viewed from the lateral direction and the width direction.