JP2005332856A

JP2005332856A - 放熱装置

Info

Publication number: JP2005332856A
Application number: JP2004147490A
Authority: JP
Inventors: Kenji Okamoto; 憲治岡本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】ファン及びポンプを備える放熱装置において、放熱装置を小型化することができる技術を提供することを課題とする。
【解決手段】中央にファン駆動モータ３０を備えたファン２０を、放熱器６０に臨ませ、温まった冷媒をポンプ４０で放熱器６０へ送り、この放熱器６０をファン２０で強制冷却することにより、冷媒を冷やす放熱装置１０であり、ポンプ４０は、これのポンプ回転軸４７がファン２０のファン回転軸３４と同軸になるように、ファン駆動モータ３０に並べて配置することを特徴とする。
【効果】ポンプ回転軸がファン回転軸と同軸になるように、ファン駆動モータに並べてポンプを配置した。ファンの中心にはファン駆動モータを配置する。このファン駆動モータに並べたポンプを配置すれば、ファン中心のスペースの有効利用を図ることができ、別途ポンプ専用の設置場所を確保する必要が無くなり、装置の小型化が達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子デバイスなどの発熱を放出する小型放熱装置の改良に関する。

ＣＰＵの高性能化、高密度化に伴って電子デバイス（特にパワートランジスタ）の発熱の処理がより重要になり、従来、ファンで熱を放出する技術が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−６９２６５公報（請求項１）

特許文献１の請求項１によれば、特許文献１は偏平なファン筐体に羽根をもつ回転ファン体を備え、空気吹き出し口に逆流防止用の風洞部を連ねたことを特徴とする。
風洞部を設けたので逆流の発生を抑え、風量・風圧のロスが少なくなり、冷却性能を高めることができる、というものである。

しかし、近年、高密度化並びに高性能化の要求が増加し、ファンの性能向上では対応が困難になってきた。そこで、水冷方式に代表される液冷方式が注目されてきた。
しかし、水などの冷媒を循環させるために、ポンプが必須となり、ポンプやポンプ駆動モータの存在が、パーソナルコンピュータなどの小型化の妨げになり、実用化の障害になっている。

本発明は、ファン及びポンプを備える放熱装置において、放熱装置を小型化することができる技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、中央にファン駆動モータを備えたファンを、対向して配置し、温まった冷媒をポンプで放熱器へ送り、この放熱器を前記ファンで強制冷却することにより、冷媒を冷やす放熱装置おいて、
前記ポンプは、これのポンプ回転軸が前記ファンのファン回転軸と同軸になるように、ファン駆動モータに並べて配置することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、放熱器の中心部にポンプを埋設したことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、ファン駆動モータは、ポンプ駆動モータを兼ねていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、ポンプ回転軸がファン回転軸と同軸になるように、ファン駆動モータに並べてポンプを配置した。ファンの中心にはファン駆動モータを配置する。このファン駆動モータに並べたポンプを配置すれば、ファン中心のスペースの有効利用を図ることができ、別途ポンプ専用の設置場所を確保する必要が無くなり、装置の小型化が達成できる。

請求項２に係る発明では、放熱器の中心部にポンプを埋設したので、放熱器にポンプを一体化することができ、ポンプ及び放熱器のコンパクト化を図ることができる。

請求項３に係る発明では、ファン駆動モータは、ポンプ駆動モータを兼用させた。ファン駆動モータとポンプ駆動モータとを１個のモータで兼用させるので、モータの台数を１台にすることができ、放熱装置の一層のコンパクト化を図ることができると共に、モータに併設するハーネスや制御部が不要となるため、コストダウンを図ることもできる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る放熱装置の断面図であり、放熱装置１０は、ファン２０とポンプ４０と放熱器６０との組合せ体である。

ファン２０は、筒体２１と、この筒体２１の一方の開口を横断させると共に大きな通孔２２・・・（・・・は複数個を示す。）を備えたモータ支持ベース２３と、このモータ支持ベース２３に取付けたファン駆動モータ３０と、複数枚の羽根２４・・・とからなる。

ファン駆動モータ３０は、ブラッシュレスモータが好適であり、例えば、モータ支持ベース２３に一体形成した筒型ステータ３１（別ブロックをモータ支持ベースにボルトで締結しても好い。）に、コイル３２を設け、筒型ステータ３１に軸受３３、３３を介してファン回転軸３４を回転自在に取付け、このファン回転軸３４の一端にカップ状ロータ３５を取付け、このロータ３５の内周面に永久磁石３６・・・を設け、ロータ３５の外周面に羽根２４・・・を取付けてなる。

コイル３２に通電するとロータ３５が回り、羽根２４・・・で白抜き矢印の空気流れを発生させることができる。

ポンプ４０は、水などの冷媒を吸込み、加圧して吐出する機器であり、吸込み口４１及び渦巻き室４２を備えるポンプハウジング４３に、モータ支持ベース２３とほぼ同じ大きさのフランジ４４を備えてボルト４５・・・によりモータ支持ベース２３に取外し可能に取付けることができるようにし、この様なポンプハウジング４３の中心に、軸受４６、４６を介してポンプ回転軸４７を取付け、このポンプ回転軸４７を囲うようにステータコイル４８を取付け、このステータコイル４８へ冷媒が侵入することを防止するシール板４９をポンプハウジング４３に固定し、ポンプ回転軸４７の先端に回転板５１を取付け、この回転板５１の背面に永久磁石５２・・・を設け、回転板５１の前面にブレード５３・・・を固定してなる。５４・・・は渦巻き室４２の外周に設けた吐出口である。

ステータコイル４８に通電すると、永久磁石５２・・・を備える回転板５１が回転し、この回転板５１の遠心作用及びブレード５３・・・のガイド作用により、吸込み口４１を通じて冷媒を吸込み、加圧して吐出口５４・・・から吐出させることができる。

放熱器６０は、渦巻き室４２から放射状に延ばした冷媒通路６１を備える直管部６２・・・とこの直管部６２・・・の伝熱面積を稼ぐために付設した伝熱フィン６３・・・と、複数の直管部６２の先端を接続する環状室６４と、この環状室６４から突出させた冷媒出口６５と、環状室６４を一体的に備える筒状枠６６とからなる。

図２は本発明に係る放熱装置の外観図であり、中央の（ｂ）が放熱装置１０の正面図とすれば、（ａ）は同左側面図であって、（ｃ）は同右側面図である。
（ａ）は、中心にファン駆動モータ３０があり、７枚の羽根２４・・・がロータ３５から放射状に延び、羽根２４・・・を筒体２１で囲んだファン２０を示す。
（ｃ）は、中心にポンプ４０があり、ポンプ４０から８本の直管部６２・・・を放射状に延ばし、直管部６２・・・に同心円状に伝熱フィン６３・・・を付設し、直管部６２・・・の先端を環状室６４にまとめ、この環状室６４の上部から冷媒出口６５を突起させてなる、ポンプ４０と放熱器６０の組合せ構造物を示す。

以上の構成からなる放熱装置の作用を説明する。
図１において、ポンプ回転軸４７を回すことで、渦巻き室４２から冷媒通路６１を通じて環状室６４へ冷媒を流す。同時に、ファン回転軸３４を回すことで白抜き矢印の空気流れを発生し、この空気流れを直管部６２及び伝熱フィン６３・・・に当てることで、空気が熱を奪い、冷媒通路６１を流れる冷媒の温度を下げることができる。

そして、図から明らかなように、ポンプ回転軸４７がファン回転軸３４と同軸になるように、ファン駆動モータ３０に並べてポンプ４０を配置した。ファン２０の中心にはファン駆動モータ３０を配置する。このファン駆動モータ３０に並べたポンプ４０を配置すれば、ファン中心のスペースの有効利用を図ることができ、別途ポンプ専用の設置場所を確保する必要が無くなり、装置の小型化が達成できる。

加えて、放熱器６０の中心部にポンプ４０を埋設したので、放熱器６０にポンプ４０を一体化することができ、ポンプ４０及び放熱器６０のコンパクト化を図ることができる。

図３は図２（ｃ）の別実施例図であり、ポンプ４０から環状室６４へ向かって湾曲管部６８・・・延ばし、この湾曲管部６８内の湾曲通路に冷媒通路を流すようにしたことを特徴とする。他の構成は図１，２と同じであるから符号を流用し、構成の説明は省略する。
湾曲通路（図３の湾曲管部６８）は直線通路（図２（ｃ）の直管部６２）に比較して長さを稼ぐことができ、長い湾曲通路をファンに臨ませることで、冷媒をより効果的に冷却することができ、放熱器６０の熱交換効率を高めることができる。

次に本発明の別実施例及び更なる別実施例を説明する。
図４は本発明に係る放熱装置の別実施例の断面図であり、放熱装置１０Ｂは、軸結合構造７０（詳細は図５で説明する。）を採用することにより、ポンプ駆動モータを省略し、ファン駆動モータ３０でファン２０並びにポンプ４０Ｂを駆動するようにした。

すなわち、放熱装置１０Ｂは、ファン２０とポンプ４０Ｂと放熱器６０との組合せ体である。

ファン駆動モータ３０は、ブラッシュレスモータが好適であり、例えば、モータ支持ベース２３に一体形成した筒型ステータ３１に、コイル３２を設け、筒型ステータ３１に軸受３３、３３を介してファン回転軸３４を回転自在に取付け、このファン回転軸３４の一端にカップ状ロータ３５を取付け、このロータ３５の内周面に永久磁石３６・・・を設け、ロータ３５の外周面に羽根２４・・・を取付けてなる。

ポンプ４０Ｂは、水などの冷媒を吸込み、加圧して吐出する機器であり、吸込み口４１及び渦巻き室４２を備えるポンプハウジング４３に、モータ支持ベース２３とほぼ同じ大きさのフランジ４４を備えてボルト４５・・・によりモータ支持ベース２３に取外し可能に取付けることができるようにし、この様なポンプハウジング４３の中心に、軸受４６、４６を介してポンプ回転軸４７を取付け、このポンプ回転軸４７の先端に回転板５１を取付け、この回転板５１の前面にブレード５３・・・を固定してなる。５４・・・は渦巻き室４２の外周に設けた吐出口である。

ファン駆動モータ３０は、ポンプ駆動モータを兼用させた。ファン駆動モータとポンプ駆動モータとを１個のモータで兼用させるので、モータの台数を１台にすることができ、放熱装置の一層のコンパクト化を図ることができると共に、モータに併設するハーネスや制御部が不要となるため、コストダウンを図ることもできる。

図５は図４の軸結合構造図である。
（ａ）において、軸結合構造７０は、ファン回転軸３４から延ばした角断面突起部７１と、ポンプ回転軸４７に刻設した角断面穴部７２とからなり、角断面突起部７１に角断面穴部７２を嵌合することで、ファン回転軸３４に取外し可能にポンプ回転軸４７を連結することができる。突起部７１をポンプ回転軸４７に設け、穴部７２をファン回転軸３４に設けることは差し支えない。角断面の角は、三角、四角、五角、六角など三以上の多角であればよい。スプライン断面であってもよい。

（ｂ）おいて、軸結合構造７０は、ファン回転軸３４から延ばしたＩ断面突起部７３と、ポンプ回転軸４７に刻設したＩ断面穴部７４とからなり、Ｉ断面突起部７３にＩ断面穴部７４を嵌合することで、ファン回転軸３４に取外し可能にポンプ回転軸４７を連結することができる。突起部７３をポンプ回転軸４７に設け、穴部７４をファン回転軸３４に設けることは差し支えない。

（ｃ）おいて、軸結合構造７０は、ファン回転軸３４から延ばした＋断面突起部７５と、ポンプ回転軸４７に刻設した＋断面穴部７６とからなり、＋断面突起部７５に＋断面穴部７６を嵌合することで、ファン回転軸３４に取外し可能にポンプ回転軸４７を連結することができる。突起部７５をポンプ回転軸４７に設け、穴部７６をファン回転軸３４に設けることは差し支えない。

図６は本発明に係る放熱装置の更なる別実施例の断面図であり、放熱装置１０Ｃは図４の軸結合構造７０を変速機構８０に交換したことを特徴とする。その他は図４と同一であるから符号を流用し、構造の説明を省略する。

変更点だけ説明すると、ポンプ４０Ｃに内蔵する変速機構８０は、ファン回転軸３４に設ける第１ギヤ８１と、この第１ギヤ８１に噛合させる第２ギヤ８２と、この第２ギヤ８２に軸を介して一体化した第３ギヤ８３と、この第３軸８３に噛合させるとともにポンプ回転軸４７に結合した第４ギヤ８４とからなる。

ポンプ４０Ｃの回転速度をファン２０の回転速度よりも小さくする必要があれば、図のように第１ギヤ８１と第３ギヤ８３を小径ギヤ、第１ギヤ８１と第３ギヤ８３を大径ギヤにする。

ポンプ４０Ｃの回転速度をファン２０の回転速度よりも大きくする必要があれば、図とは逆に第１ギヤ８１と第３ギヤ８３を大径ギヤ、第１ギヤ８１と第３ギヤ８３を小径ギヤにする。

変速機構８０は遊星ギヤ変速機構、サイクロギヤ変速機構、その他の変速機構を適用することができる。変速機構８０を採用することにより、ファン２０の回転速度とポンプ４０Ｃの回転速度とに差を付けた状態で、ファン回転軸３４にポンプ回転軸４７を機械的に連結し、１個のモータ３０でファン２０並びにポンプ４０Ｃを駆動することができる。

本発明は電子デバイスの発熱を放出する小型放熱装置に好適である。

本発明に係る放熱装置の断面図である。本発明に係る放熱装置の外観図である。図２（ｃ）の別実施例図である。本発明に係る放熱装置の別実施例の断面図である。図４の軸結合構造図である。本発明に係る放熱装置の更なる別実施例の断面図である。

符号の説明

１０、１０Ｂ、１０Ｃ…放熱装置、２０…ファン、２３…モータ支持ベース、３０…ファン駆動モータ、３４…ファン回転軸、４０、４０Ｂ、４０Ｃ…ポンプ、４７…ポンプ回転軸、６０…放熱器、６１…冷媒通路、７０…軸結合構造、８０…変速機構。

Claims

中央にファン駆動モータを備えたファンを、対向して配置し、温まった冷媒をポンプで放熱器へ送り、この放熱器を前記ファンで強制冷却することにより、冷媒を冷やす放熱装置おいて、
前記ポンプは、これのポンプ回転軸が前記ファンのファン回転軸と同軸になるように、ファン駆動モータに並べて配置することを特徴とする放熱装置。
前記放熱器の中心部に前記ポンプを埋設したことを特徴とする請求項１記載の放熱装置。
前記ファン駆動モータは、前記ポンプ駆動モータを兼ねていることを特徴とする請求項１記載の放熱装置。