JP2007005397A - 電子部品の放熱器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 電子部品の効率的な放熱器ユニットを提供する。
【解決手段】 電子部品にその底部で接触する本体３１、複数の放熱フィン３２からなる。各放熱フィンは、該本体周囲に接続する第一端３２１から放射状に外部へと延伸した該第一端と相反する第二端３２２を具え、該第一端から該第二端に至る厚さは異なって翼状断面形状とされて、本体上部に設置されたファンから送られる冷風を効果的に流路３２３に流通させ、冷却効果を向上して電子部品を効果的に冷却することができる。
【選択図】 図 １１

Description

本発明は、一種の電子部品の放熱器ユニットに関する。特に一種の異なる厚さの放熱フィンを具える放熱器構造に係る。

現在、電子部品の製造技術は薄くて軽く、コンパクト化に向かっている。しかしその一方、電子設備の構造設計は高密度化に向かっており、この2種の研究開発は単位容積当たりの熱量負荷を増加させる結果を招いている。そのため、最も経済的なコストソリューションで、熱量を有効かつ迅速に排出し、電子部品の機能の信頼性と寿命を確保する必要がある。これら電子部品に最もよく採用される放熱方式は、その上方に放熱器を設置してファンを加え、電子部品動作時に生じる熱量を放熱器に伝導し、さらにファンによって放熱器表面に空気を吹き付けて熱量を発散させるものである。よって、放熱器の材質、外形、サイズは共にその対流効果と放熱能力に影響を及ぼす。
電子部品の中でも特にコンピュータのCPUにおいては、チップの処理速度と演算能力を向上させ、ICの機能をアップさせようとするなら、効果的な放熱方式により過熱現象を避けることは必須事項であり、さらにショートが発生すればICを損壊してしまうため、放熱器の設計は電子設備において非常に重要である。このため、いかにして既に知られている条件下で体積を最小かつ熱伝導は最大の放熱構造を見つけ出すかは重要な課題である。

図１、２、３に示すように、公知の放熱器の構造は本体１１、複数の放熱フィン１２を具える。
該複数の放熱フィン１２はそれぞれ該本体１１周囲に沿って設置し、かつ外へと延伸する。しかも、該各複数の放熱フィン１２間は流路１２３を具え、該複数の放熱フィン１２それぞれと該本体１１の接続位置は第一端１２１で、外方に延伸する末端は第二端１２２である。しかも、該第一端１２１と該第二端１２２は同じ厚さで、また該複数の放熱フィン１２は平板状を呈する(図３参照)。
さらに図４、５、６に示すように、公知の放熱器構造は、ファンを組合せて応用される。該放熱器の本体１１底部は電子部品１３上表面に密着し、該放熱器本体１１頂点端にはファン１４を組合せる。こうして該本体１１は該電子部品１３が生じる熱量を該複数の放熱フィン１２に伝導し、該ファン１４が駆動されると冷たい空気を連動し、該複数の放熱フィン１２間の流路を経由させる。次に、該冷たい空気と該複数の放熱フィン１２が伝達する熱量は熱交換作用を生じ、さらに熱量を外へと流出させ、該電子部品１３の温度を低下させることができる。
次に図７、８、９に示す公知の第二種放熱器構造では、全体構造は上記構造と大方同一であるが、異なる点は複数の放熱フィン２２の第一端２２１から第二端２２２はやや湾曲している点である。しかし厚みはやはり同一で、該複数の放熱フィン２２は湾曲平板状(図９参照)を呈する。

しかし、上記2種の公知構造は実施に当たり問題が存在する。それは該複数の放熱フィン１２、２２の第一端１２１、２２１から第二端２２１、２２２までの厚さが同一で、平板状(第一種公知放熱器構造を参照)、或いは湾曲平板状(第二種公知放熱器構造を参照)を呈するため、該ファン１４が連動する流体軸方向が該複数の放熱フィン１２、２２間の流路１２３、２３３に入る時、該複数の放熱フィン１２、２２は平板状或いは湾曲平板状を呈し、抵抗値が大きくなってしまう点である。これでは流体は該複数の放熱フィン１２、２２間の流路１２３、２３３から効果的に流出することができず、またその熱流も小さく、かつ熱抵抗値は上昇する。そのため、該電子部品１３が生じる熱量は、効果的に流体によって外に持ち出されることがなく、該電子部品１３は温度上昇によりその使用寿命を削ってしまう。

上記欠点は中華民国特許公報公告号第596345号「放熱器(３)」及び第596346号「放熱器(１)」特許で示す技術にも見られる。
さらに中華民国特許公報公告号第596350号「放熱器」特許で示す技術では、その放熱器の中心位置には数枚の湾曲状を呈する放熱フィンが設置され、該中心位置の外周を取囲み、直径方向に複数の平板状を呈する放熱フィンを設置する。但し、該湾曲状を呈する放熱フィン上方位置はファンの中心こしき部分に対応し設置され、つまりファンが生み出す流体は放熱器の中心には流れない。すなわち、該湾曲状の放熱フィン位置は平板状を呈する放熱フィンへと作用流動するだけである。よって、該構造においても生じる問題は上記構造同様で、やはり電子部品の放熱を有効に達成することはできない。
中華民国特許公報公告号第596345号 中華民国特許公報公告号第596350号 特開２００４−１０４１４８号公報 特開２００１−２８４８６５号公報

公知構造には以下の欠点があった。
すなわちその複数の放熱フィンの第一端から第二端までの厚さは同一で、平板状或いは湾曲平板状を呈するため、ファンが連動する流体軸方向が該複数の放熱フィン間の流路に入る時、該複数の放熱フィンは平板状或いは湾曲平板状を呈し、抵抗値が大きくなってしまい、流体は該複数の放熱フィン間の流路から効果的に流出することができず、またその熱流も小さく、かつ熱抵抗値は上昇するため、電子部品が生じる熱量は効果的に流体によって外に持ち出されることがなく、該電子部品は温度上昇によりその使用寿命を短くしてしまう。
さらに公知の他の技術では放熱器の中心位置に数枚の湾曲状を呈する放熱フィンを設置し、該中心位置の外周を取囲み、直径方向に複数の平板状を呈する放熱フィンを設置するが、該湾曲状を呈する放熱フィン上方位置はファンの中心こしき部分に対応して設置されるため、ファンが生み出す流体は放熱器の中心には流れない。すなわち、該湾曲状の放熱フィン位置は平板状を呈する放熱フィンへと作用流動するだけであるため、該構造においてもやはり電子部品の放熱を有効に達成することはできない。
本発明は上記構造の問題点を解決した電子部品の放熱器ユニットを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明は下記の電子部品の放熱器ユニットを提供する。
それは主に、複数の各放熱フィンの第一端から第二端までは湾曲状を呈し、流体が該複数の放熱フィンにぶつかって生じる騒音を減少させることができ、
さらにそれは、複数の放熱フィンの第一端から第二端までの厚さは異なり、放熱フィンの数を増加させることができ、放熱面積を増やすことができ、
すなわち本発明は少なくとも本体及び複数の放熱フィンを含み、かつ該複数の放熱フィンは第一端を具え、該本体周囲に接続し、かつ放射状に外部へと延伸し、該第一端に相反する第二端を具え、かつ該複数の放熱フィンの第一端から第二端までの厚さは非同一であり、
本発明の第二実施例は本体を含み、少なくとも第一面とが第一面に相反する第二面を具え、複数の放熱フィンは該本体の第一面に突出設置され、かつ該複数の放熱フィンは第一端及び該第一端に相反する第二端を具え、しかも該第一端から第二端の厚さは同一ではないことを特徴とする電子部品の放熱器ユニットである。

上記のように、本発明は複数の放熱フィンの第一端から第二端までの厚さが異なるため、流体はスムーズに流動し熱流は増加し、放熱器の抵抗と熱抵抗値を低下させることができる。

図１０、１１、１２、１３に示すように、本発明の第一実施例は本体３１、複数の放熱フィン３２を含む。
該本体３１は本実施例では中空円柱形であるが、円柱形以外の方形、楕円形などでも良い。該本体３１は、貫通孔３１１を開設し、該貫通孔３１１中は該貫通孔３１１と形状及び大きさが一致する柱体３３にぴったり塞がれる。
該放熱フィン３２は、該本体３１周囲に沿って外へと放射状に延伸し、該各放熱フィン３２間には流路３２３が形成され、かつ複数の該各放熱フィン３２は第一端３２１を具える。該第一端３２１は該本体３１周囲に接続し、外へと向かう延伸端は該第一端３２１と反対の第二端３２２で、かつ該複数の各放熱フィン３２の第一端３２１から第二端３２２への厚みは同一でなくかつ湾曲状を呈する。すなわち、該各放熱フィン３２は平板状ではない湾曲状を呈し、最適実施例中ではその厚みは該第一端３２１より該第二端３２２へと向かい異なる厚さに変化して行き(図１２参照)、或いは該第二端３２２より該第一端３２１へと向かい異なる厚さに変化して行く(図１３参照)。よって、該各放熱フィン３２は翼状を呈し、しかも同一方向に湾曲する。但し、これに限るものではなく、異なる方向へと向かい湾曲させることも可能で、かつ本最適実施例では該放熱フィン３２の長さは一定ではない。
さらに、該本体３１も中空の円柱形に限定されず、中実体でも良い。

次に図１４、１５、１６に示すように、該本体３１の底端は電子部品３４の表面に密着し、該本体３１の頂点端にはファン３５を設置する。該本体３１は、該電子部品３４が生じる熱量を伝導し、該熱量を該各放熱フィン３２に伝導し、該ファン３５が運転する時、冷たい空気を連動して放熱器の方向に向かい流動する。冷たい空気が該放熱フィン３２と該放熱フィン３２間の流路３２３を流れる時、該冷たい空気は該各放熱フィン３２表面に接触し、伝導する熱量との間で熱交換作用を生じる。流体が放熱器を離れ、外部へと流出する時、該放熱フィン３２が伝導する熱量は持ち去られ、該電子部品３４の温度は低下する。しかも、該各放熱フィン３２の第一端３２１から該第二端３２２までは厚みが異なるため、流体が該ファン３５を離れ放熱器の該各放熱フィン３２間に入るとき、それが受ける対抗は減少する。こうして流体は、該各放熱フィン３２間の流路においてスムーズに流動し、熱量の流量を増加し、かつ熱伝導の抵抗値を低下させることができる。これにより、公知構造に存在する種々の問題を改善し、さらに流体が該放熱フィン３２にぶつかる時に生じる騒音を低下させることもできる。さらには、該放熱フィン３２の数を増加させることにより、放熱面積を増加可能という特性をも具える。

続いて図１７、１８に示すように、本発明の第二実施例ではその全体構造と機能、及び実施形態はおよそ上記実施例と同様である。その相違点は、該複数の放熱フィン４２の第一端４２１から第二端４２２までは同じ長さである点である。
さらに図１９、２０、２１、２２に示すように、本発明の第三実施例は、本体５１及び複数の放熱フィン５２を具える。該本体５１は、第一面５１１と該第一面５１１に相反する第二面５１２を具える。該複数の放熱フィン５２は、該本体５１の第一面５１１に突出設置して上方へと延伸し、かつ該各複数の放熱フィン５２は、第一端５２１及び該第一端５２１に相反する第二端５２２を具える。しかも、該第一端５２１から該第二端５２２までの厚みは同一ではなくかつ湾曲状を呈する。すなわち、該各複数の放熱フィン５２は非平板状の湾曲を呈し、最適実施例中では該厚みは該第一端５２１から該第二端５２２へと異なる厚さに変化し(図２１参照)、或いは該第二端５２２から該第一端５２１に向かい異なる厚さに変化(図２２参照)する。こうして、該複数の放熱フィン５２は翼状を呈し、かつ同一の方向に向かって湾曲する。しかし、これに限定するものではなく、異なる方向に向かって湾曲することもできる。
しかも、上記複数の放熱フィン５２は本最適実施例中では直径方向に放射状に排列し、しかも該本体５１の第一面５１１において間隔を開けて突出設置され、かつ該複数の放熱フィン５２と該複数の放熱フィン５２間には流路５２３が存在する。

続いて図２３、２４、２５に示すように、該本体５１の第二面５１２は電子部品５４の表面に密着し、該複数の放熱フィン５２の上方へと延伸するその端にはファン５５を設置する。該本体５１により該電子部品５４が生じる熱量を伝導し、該熱量を該各複数の放熱フィン５２に伝達する。さらに、該ファン５５の作動時に冷たい空気を放熱器へと流動し、該冷たい空気が該複数の放熱フィン５２と該複数の放熱フィン５２間の流路５２３を流れる時、該冷たい空気は該各複数の放熱フィン５２表面に接触し、熱量を伝導し熱交換作用を生じる。流体が放熱器を離れ外部へと流出する時、該複数の放熱フィン５２により伝導された熱量も外に連れ出され、該電子部品５４の温度は低下する。しかも、該各複数の放熱フィン５２の第一端５２１から該第二端５２２は厚さが異なるため、流体が該ファン５５を離れ放熱器の各複数の放熱フィン５２間に入る時、それが受ける抵抗は減少する。よって、流体は該各複数の放熱フィン５２間の流路においてスムーズに流動することができ、熱流量を増加させ、熱伝導の抵抗値を低下させることができる。こうして、公知の構造に存在していた類々の問題を改善し、流体が該複数の放熱フィン５２にぶつかる騒音を低下させ、該複数の放熱フィン５２の数を増加させることにより、放熱面積を増加させることもできる。
さらに本実施例中の複数の放熱フィン５２は、直径方向における放射状排列で、該本体５１の第一面５１１に突出設置されるものに限定されず、アレイ状の排列とすることもできる(図２６、２７参照)。
また上記の複数の複数の放熱フィン５２が上方へと延伸する長さ及び第一端５２１から第二端５２２への長さは同一或いは非同一である。

公知の放熱器の俯瞰指示図である。 公知の放熱器の立体指示図である。 公知の放熱器の放熱フィンの指示図である。 公知の放熱器にファンを組合せ電子部品に応用する様子の立体分解指示図である。 図４の組合せ正面指示図である。 図５の俯瞰指示図である。 別種の公知の放熱器の俯瞰指示図である。 別種の放熱器の立体指示図である。 別種の放熱器の放熱フィンの指示図である。 本発明第一最適実施例の俯瞰指示図である。 本発明第一最適実施例の立体指示図である。 本発明第一最適実施例の放熱フィンの第一種形態の指示図である。 本発明第一最適実施例の放熱フィンの第二種形態の指示図である。 本発明第一最適実施例にファンを組合せ電子部品に応用する様子の立体分解指示図である。 図１４の組合せ正面指示図である。 図１５の俯瞰指示図である。 本発明第二最適実施例の俯瞰指示図である。 本発明第二最適実施例の立体指示図である。 本発明第三最適実施例の俯瞰指示図である。 本発明第三最適実施例の立体指示図である。 本発明第三最適実施例の放熱フィンの第一種形態の指示図である。 本発明第三最適実施例の放熱フィンの第二種形態の指示図である。 本発明第三最適実施例にファンを組合せ電子部品に応用する様子の立体分解指示図である。 図２３の組合せ正面指示図である。 図２４の俯瞰指示図である。 本発明第三最適実施例の放熱フィンの別種の設置形態の俯瞰指示図である。 本発明第三最適実施例の放熱フィンの別種の設置形態の立体指示図である。

符号の説明

１１ 本体
１２ 放熱フィン
１２１ 第一端
１２２ 第二端
１２３ 流路
１３ 電子部品
１４ ファン
２２ 放熱フィン
２２１ 第一端
２２２ 第二端
３１ 本体
３１１ 貫通孔
３２ 放熱フィン
３２１ 第一端
３２２ 第二端
３２３ 流路
３３ 柱体
３４ 電子部品
３５ ファン
４２ 放熱フィン
４２１ 第一端
４２２ 第二端
５１ 本体
５１１ 第一面
５１２ 第二面
５２ 放熱フィン
５２１ 第一端
５２２ 第二端
５２３ 流路
５４ 電子部品
５５ ファン

Claims (15)

1. 本体、複数の放熱フィンからなり、
   該複数の放熱フィンは、該本体周囲に接続した第一端から放射状に外部へと延伸して該第一端と相反する第二端を具え、該第一端から該第二端に至るフィンの厚さが異なることを特徴とする電子部品の放熱器ユニット。
2. 前記複数の放熱フィンの前記第一端から前記第二端に至る断面形状は湾曲状を呈することを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱器ユニット。
3. 前記湾曲状は同一の方向へと湾曲することを特徴とする請求項２記載の電子部品の放熱器ユニット。
4. 前記各複数の放熱フィンの長さは同一であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱器ユニット。
5. 前記各複数の放熱フィンの長さは非同一であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱器ユニット。
6. 前記本体は中空状であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱器ユニット。
7. 前記本体は中実体であることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱器ユニット。
8. 本体、複数の放熱フィンからなり、
   該本体は、少なくとも第一面と該第一面の反対側の第二面を具え、
   該複数の放熱フィンは、該本体の該第一面に突出設置されると共に、該各複数の放熱フィンは冷却空気の流路に沿って第一端から第二端に至り、かつ該各第一端から該各第二端の厚さは異なることを特徴とする電子部品の放熱器ユニット。
9. 前記複数の放熱フィンの前記第一端から前記第二端に至る断面形状は、湾曲状を呈することを特徴とする請求項８記載の電子部品の放熱器ユニット。
10. 前記湾曲状は同一の方向に向かい湾曲することを特徴とする請求項９記載の電子部品の放熱器ユニット。
11. 前記湾曲状は非同一方向に向かい湾曲することを特徴とする請求項９記載の電子部品の放熱器ユニット。
12. 前記各複数の放熱フィンは同一の長さであることを特徴とする請求項８記載の電子部品の放熱器ユニット。
13. 前記各複数の放熱フィンは非同一の長さであることを特徴とする請求項８記載の電子部品の放熱器ユニット。
14. 前記複数の放熱フィンはアレイ状に前記本体の第一面に突出設置されることを特徴とする請求項８記載の電子部品の放熱器ユニット。
15. 前記複数の放熱フィンは直径方向に放射状に前記本体の第一面において突出設置されることを特徴とする請求項８記載の電子部品の放熱器ユニット。
    
    

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