JP2007214321A - 冷却式ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】基台にフィンを固着した循環パイプを一体結合させて冷却液を循環させ、効率よく高熱部品を冷却することができる冷却式ヒートシンクを提供する。
【解決手段】基台２とフィン４を固着した循環パイプ３とを一体結合し、フィン４に強制的送風をすることにより空気抵抗を効率よく受け、優れた冷却効果を与える。また、基台２の循環冷却液漏れを防ぐ為、基台２内部流路の接合面は、機密性を重視した固着を特徴とし、その他の結合部分もフレア加工することにより劣化対応に優れた冷却式ヒートシンク１であり、パソコン等のＣＰＵ１２など電子部品機器の高熱発生部品を冷却する冷却式ヒートシンク１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品機器内の高熱発生源である電子部品の冷却に関し、該電子部品機器に使用される半導体デバイス・ＦＥＴ・メモリー・ＨＤＤ・電力増幅器等電子部品等を冷却する冷却式ヒートシンクに係わるものである。

従来の技術としては、電子部品機器内の高熱発生源であるＩＣ・トランジスタ等を冷却するために、主としてファンで風を送って冷却する空冷方式がとられていたが、ファンは冷却効率が低く、近年の高い発熱量のＣＰＵには、強力なファンを付けなければ冷却効果が得られない。それに、強力なファンを取り付けると騒音発生が伴うという問題がある。又、冷却効果が落ちると発熱のために誤作動する可能性がある。
そこで、特開２００４−２１４５０３号公報によれば、冷却ファンと液循環型の組み合わせで発熱体の発熱部に受熱体を接触させ、冷却液を循環させることで発熱体の冷却を行う冷却装置が提供されている。この冷却装置は、受熱体内部に金属管を鋳込み、該金属管内に冷却液を循環させることにより発熱体を冷却するようにしたものである。

特開２００4−２１４５０３号公報

上記従来の技術においては、受熱体内部に冷却液を流通させる金属管を鋳込み、該受熱体を発熱体に接触させることで電子部品機器内の発熱体等を冷却するものであるが、その構造上、流路長さ、使用金属管、循環液量により冷却効果が左右される。
又、強力ファン等を設置することで冷却効果は上がるが、装置拡大による使用スペースに制限が生ずる。
又、受熱体の循環冷却液漏れを防ぐ為のＯリング使用で液漏れ浸透過を防ぐ構造となっているが、該Ｏリングが高温使用により劣化すると共に、その劣化により漏れる可能性がある。
又、ペルチェ素子などを使用することで、冷却部品と外気の温度差が大きくなると、冷却部分に空気中の水分が結露として発生し、電子部品などにダメージを与える可能性がある。
本発明は、上記種々の問題点を解消すべく発明したもので、冷却効率の良い冷却式ヒートシンクを提供しようとするものである。

課題を解決するための手段として、本発明の冷却式ヒートシンクは、冷却用フィンと循環パイプとを係合固着し、更に循環パイプと受熱体である基台とを一体固着し、上記基台内部に冷却液循環用の流路を設けるとともに、基台側面に入液口と出液口を形成することで、冷却用液体をポンプで循環させるようにしたことを特徴とする冷却式ヒートシンクである。

また、上記基台はケースと蓋の二枚の板材から構成し、該ケースと蓋にそれぞれＮＣ機器等による流路溝を加工し、ケースと蓋を嵌め合わすことにより流路を形成したことを特徴とする冷却式ヒートシンクである。

また、フィンと循環パイプの接触面は、フィンの循環パイプ貫通孔をバーリング加工することにより、循環パイプとの接触面を拡大し、循環パイプ内の冷却液放熱効果を高めたことを特徴とする冷却式ヒートシンクである。

また、基台と循環パイプ接続部分及び基台と冷却液の入出液口接続部分は、フレア加工の接合により経年変化などによる劣化を防ぐことで、冷却液漏れを防ぐことを特徴とした冷却式ヒートシンクである。

基台とフィン固着の循環パイプとを一体結合することで、冷却式ヒートシンク本体が小型化でき、設置スペースが少なく、小型、薄型のノートパソコンへの導入が可能となった。
本発明により、受熱体である基台のケースと蓋に溝加工し、これらを嵌め合わすことにより流路を形成するようにしたので、二次元あるいは三次元のより複雑な流路や長い流路も形成できるようになった。
フィンの循環パイプ貫通孔にバーリング加工を施したことにより、フィンと循環パイプとを密着させる面を拡大確保でき、より伝熱効果を高めることができると共に、バーリング設定高さによりフィン同士の間隔が均一となり、フィンに受ける空冷用気流で冷却液の放熱性を高めることができる。

本発明による冷却式ヒートシンクの最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明による冷却式ヒートシンクを示す平面図である。
同図において、1は冷却式ヒートシンクで、該冷却式ヒートシンク1は、基台２、循環パイプ３およびフィン４とから成り、基台２内部に冷却液循環用の流路２３を設けるとともに、基台２側面に冷却液の入液口５と出液口６を形成し、該流路２３に冷却液を循環させる。
ポンプ及び空冷用ファン、冷却液貯留タンクは、この発明の要旨でないため図示していないが、ポンプにて冷却液を入液口５に供給し、該冷却液は基台２内部に形成した流路２３内を流れ、ＣＰＵ等の電子部品機器発熱体より発生した熱を吸収し（図６参照）、循環パイプ３へ流れ込む。該循環パイプ３に流れ込んだ冷却液の熱は、フィン４で放熱され、該冷却液は出液口６より貯留タンクへもどる。

図２は、冷却式ヒートシンク基台組立前の斜視図である。
基台２は、ケース２１と蓋２２の二枚の板材から成り、これら二枚の板材を嵌合した時に基台２内部に流路２３が形成されるように、ケース２１には流路溝２３１を形成し、蓋２２には流路溝２３２を形成したものである。これらの溝加工に際しては、流路２３の位置ずれが発生しないようＮＣ機器により加工プログラムすることで、流路２３の加工精度を高め、冷却用循環液が流失、閉塞の発生がないよう、流路溝加工２３１、２３２を施している。
また、基台２は、アルミ材・銅合金材・マグネシウム材等の熱伝導性の良好な金属を使用すれば、放熱効果が優れ、より効果的である。そして、基台２の流路２３については、本実施例に限ることなく基台２内に二次元あるいは三次元加工することが可能であり、その形状加工も必要に応じて設定すればよい。

図３は、冷却式ヒートシンク循環パイプとフィン組み込み斜視図である。
循環パイプ３とフィン４とはそれぞれ係合固着し、循環パイプ３とフィン４の接触面４１は、放熱効果を高めるためにフィン４の接触面４１にバーリング加工を施し密着させる構造とし、循環パイプ３も上記基台２と同様に熱伝導率の高いアルミ材・銅合金材・マグネシウム等のパイプを使用することで循環液の放熱効果を高めたものである。また、循環パイプ３の長さ及びフィン４の積層枚数は、必要に応じ設定すればよい。

図４は、冷却式ヒートシンクフィン形状の斜視図である。
フィン４の循環パイプ貫通孔をバーリング加工４２することで、フィン４と循環パイプ３との密着させる接触面４１範囲が広く確保できるとともに、フィン４の積層組込み時のフィン４間隔が均一に保持することが可能となり、フィン４同士の密着を防ぎ送風による受風量効率を高めたものである。
また、バーリング加工４２によるフィン４同士の間隔は、必要に応じ設定すればよい。

図５は、冷却式ヒートシンク循環パイプと基台との連結部を示す詳細断面図である。
基台２側面に連結されるパイプ連結部は、循環パイプ３の連結部と、図示していないが冷却液の入出液口５，６の連結部とがあり、これら４箇所全て冷却液漏れ対策を重視したものである。
同図に示すように、基台２に入り込む循環パイプ３及び冷却液の入出液口５，６パイプにスリーブ７を挿入してから、各々パイプ先端をフレア加工８し、ニップル９に締付けプラグ１０で取り付け、連結ネジ部分は、液漏れ対策用にシーリングを施すことで液漏れ防止を高めたものである。

図６は、冷却式ヒートシンクをパソコンに適用した状態を示す概略斜視図である。
本発明は、ノート型パソコン１１の熱発生源の半導体デバイス・ＦＥＴ・メモリー・ＨＤＤ・電力増幅器等、電子部品の電源部である熱発生部品を冷却する冷却式ヒートシンク1であり、基台２部分を熱発生部品のＣＰＵ１２に密着設置し、循環ポンプ等１３で冷却液を循環パイプ３内に供給し、循環パイプ３内の暖められた冷却液をファン１４で空冷するようにしたものである。基台２を熱発生源に密着設置する方法は、必要に応じ設定する。

図７は、本発明による冷却式ヒートシンク１内部に形成する流路２３の他の実施例を示す図である。図７Ａは蓋２２の底面図、図７Ｂはケース２１の平面図で、図７Ｃはケース２１と蓋２２とを嵌合した際の図７Ａ中Ｘ−Ｘ及び図７Ｂ中のＹ−Ｙ線における断面の側面図である。
前述の図２における流路２３は、平面的二次元加工により形成したものであるが、この場合、流路距離を長くするには基台２のサイズが大きいものでなければならない。
本実施例は、流路２３にＮＣ機器により加工プログラムすることで立体的な三次元の路２２３及び２２４を形成することができ、流路距離の拡大を可能にしたものである。

図８は、本発明による冷却式ヒートシンク１の循環パイプ３に固着するフィン４の他の実施例を示す斜視図である。
本実施例は、フィン先端部を屈曲４４させ、断面略Ｚ字状に形成したことにより、送風時の冷却効果をよりしたものである。
なお、フィン屈曲形状は、Z字形状だけに限定するものではなく、Ｓ字形状あるいはねじった形状等にしても良いことは言うまでもない。

図９は、本発明による冷却式ヒートシンク１に屈曲フィン４４を組み付けた状態を示す側面図である。
同図示のとおり、ファン１４で冷却送風する際、フィン４４を屈曲させたことにより空気抵抗が大きくなる。その結果、フィン４４の冷却を促進することになり、循環パイプ３内の冷却液温度の放熱効果が良くなることで冷却効果が上がる。
また、気流方向ａは、送風用ファンの取り付け位置により適宜設定すればよい。

本発明の冷却式ヒートシンク全体の平面図である。 本発明の冷却式ヒートシンク基台組立前の斜視図である。 本発明の循環パイプとフィン組み込み斜視図である。 本発明のフィン形状の斜視図である。 本発明の冷却式ヒートシンク循環パイプと基台連結部を示す詳細断面図である。 本発明の冷却式ヒートシンクをパソコンに適用した状態を示す概略斜視図である。 本発明の冷却式ヒートシンク内部に形成する流路の他の実施例を示す図である。図７Ａは蓋の底面図、図７Ｂはケースの平面図で、図７Ｃはケースと蓋とを嵌合した際の図７Ａ中Ｘ−Ｘ及び図７Ｂ中のＹ−Ｙ線における断面の側面図である。 本発明の冷却式ヒートシンクの循環パイプに固着するフィンの他の実施例を示す斜視図である。 本発明の冷却式ヒートシンクに屈曲フィンを組み付けた状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 冷却式ヒートシンク
２ 基台
２１ ケース
２２ 蓋
２３ 流路
２２３ 立体型流路
２３１ ケース側流路溝
２３２ 蓋側流路溝
３ 循環パイプ
４ フィン
４１ 接触面
４２ バーリング加工
４４ 屈曲フィン
５ 入液口
６ 出液口
７ スリーブ
８ 循環パイプ先端フレア加工
９ ニップル
１０ 締付プラグ
１１ ノート型パソコン
１２ ＣＰＵ
１３ 循環ポンプ
１４ 送風ファン

Claims (4)

1. 冷却液をポンプにて循環させ電子部品機器の発熱体を冷却する冷却式ヒートシンクにおいて、受熱体である基台と冷却用フィンを固着した循環パイプとを一体結合し、上記基台内部に流路を形成するとともに、基台側面に入液口と出液口を形成し、基台で受熱した冷却液をポンプにて循環し、フィンを固着した循環パイプにて冷却することを特徴とした冷却式ヒートシンク。
2. 上記基台は、ケースと蓋の二枚の板材から成り、該ケースと蓋にそれぞれ互いに対向して溝加工を施し、これらを係合することにより流路を形成したことを特徴とした請求項１記載の冷却式ヒートシンク。
3. フィンと循環パイプの接触面は、フィンの循環パイプ貫通孔をバーリング加工し、フィンと循環パイプを固着したことを特徴とした請求項１〜２記載の冷却式ヒートシンク。
4. 基台と循環パイプとの接続部分は、フレア加工することにより接合したことを特徴とした請求項１〜３記載の冷却式ヒートシンク。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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