JP2009206404A - 発熱体冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発熱体の冷却効果を高めることができて、しかも騒音も低減できる発熱体冷却装置を提供することにある。
【解決手段】 ヒートシンク３は、コア部７とコア部７に対して固定された複数枚の放熱フィン９とを有している。コア部７の直径寸法Ｌ１を、仮想連結線１３の直径寸法Ｌ２の３７％から４５％の比率になるように、コア部７及び複数枚の放熱フィン９の形状寸法を定める。
【選択図】 図１

Description

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。

裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるコア部及びコア部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コア部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。

特開２００５−３２７８５４号公報に示された発熱体冷却装置では、ヒートシンクのコア部が柱状を呈している。そして複数枚の放熱フィンは、ファン装置が配置される側から見た複数枚の放熱フィンの先端部をつなぐ仮想連結線の形状が、円形または円形に近い形状になっている。
特開２００５−３２７８５４号公報

しかしながら、近年、電子部品の高性能化に伴い発熱量が増大したため、従来の電子部品冷却装置では冷却性能が不足してきた。そのため冷却性能を向上させるために、ヒートシンクのフィン面積を増やしたり、ヒートシンクのコア部に銅などの熱伝導率の高い部材を挿入するなどの対策を行っている。しかしながら従来は、放熱フィンとコア部とをどのような寸法関係にすれば、冷却性能が向上して、しかも騒音が低下するかについての検討がなされておらず、カットアンドトライで設計をしている。

本発明の目的は、発熱体の冷却効果を高めることができて、しかも騒音も低減できる発熱体冷却装置を提供することにある。

本願発明において改良の対象とする発熱体冷却装置は、裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるコア部及びこのコア部に対して固定された複数枚の放熱フィンを備えた放熱フィン構造体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である。本発明で用いるヒートシンクでは、コア部が放熱フィン構造体を形成する材料の熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料で形成された円柱体から構成されている。コア部はファン装置に向かって上下方向に立つように（コア部の中心とファン装置の中心とがほぼ一致するように）配置される。そして複数枚の放熱フィンは、ファン装置が配置される側から見た複数枚の放熱フィンの先端部をつなぐ仮想連結線の形状が、円形または円形に近い形状になっている。本発明においては、コア部を構成する円柱体の直径寸法を、仮想連結線の直径寸法の３７％から４５％の比率になるように、コア部及び複数枚の放熱フィンの形状寸法を定めている。この比率を３７％よりも小さくすると、コア部を通って放熱フィンに伝わる熱が少なくなって、冷却性能が低下する。またこの比率が４５％より大きくなると、ヒートシンク全体の重量が増すだけでなく、コア部自体がファン装置から供給される風の抵抗となって、冷却性能が低下するとともに、放熱性能も低下する。これに対してコア部を構成する円柱体の直径寸法を、仮想連結線の直径寸法の３７％から４５％の比率になるようにすると、従来よりも冷却性能を高めることができて、しかも騒音の発生を低減することができる。

なお放熱フィン構造体は、コア部を構成する円柱体がきつく嵌合される筒体と該筒体に一体に形成された複数枚の放熱フィンとからなるのが好ましい。そして複数枚の放熱フィンと筒体とが一体に形成されているのが好ましい。また円柱体のファン装置側の端部には、ファン装置に向かって開口する凹部が形成されている。凹部は、ファン装置のモータ部と対向する部分であり、実際的にはファン装置からの風に晒されない部分である。したがってこの凹部を形成して、コア部の重量を軽減しても冷却性能に大きな影響を与えることはない。このようにコア部を形成すると、円柱体の材質を用途に応じて任意に変更することができ、しかもコア部の重量を軽減できる。

また円柱体の熱伝導率は、筒体の熱伝導率よりも高い。これによって円柱体を必要以上に大きくすることなく、必要な冷却性能を得ることができる。さらに複数枚の放熱フィンは、それぞれ一端が筒体に一体に連結され且つコア部の周方向の一方に凸となるように湾曲しており、放熱フィンの先端が、ファン装置が配置される側から見て周方向に二つに分かれているのが好ましい。このような放熱フィンを用いると、冷却性能を向上させることができて、しかも騒音を低減できる。

本発明によれば、コア部を構成する円柱体の直径寸法を、仮想連結線の直径寸法の３７％から４５％の比率になるようにすることにより、従来よりも冷却性能を高めることができて、しかも騒音の発生を低減することができる。

図１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１の縦断面図を示している。図１においては、ヒートシンク３に対して装着した軸流ファン装置５を破線で示してある。また図２は、図１の実施の形態で使用するヒートシンク３の平面図を示す。ヒートシンク３は、コア部７とコア部７に対して固定された複数枚の放熱フィン９を備えた放熱フィン構造体１０とを有している。ヒートシンク３のコア部７の下側端部には、取付金具１１が固定されている。

放熱フィン構造体１０は、コア部７を構成する円柱体７ａがきつく嵌合される円筒形の筒体８とこの筒体８に一体に形成された複数枚の放熱フィン９とから構成される。コア部７を構成する円柱体７ａは、円筒形の筒体８と熱伝導可能に配置されて筒体８を形成するために用いる材料よりも熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料によって形成されている。本実施例では、円柱体７ａが複数枚の放熱フィン９及び筒体８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いる。円柱体７ａの軸流ファン装置５側の上側端部には、凹部７ｂが形成されている。この凹部７ｂは、軸流ファン装置５のモータ部と対向する部分であり、実際的には軸流ファン装置５の風に晒されない部分である。したがってこの凹部７ｂを形成して、コア部７の重量を軽減しても冷却性能に大きな影響を与えることはない。また円柱体７ａの下端部には、取付金具１１を嵌合できるように縮径された小径部７ｃが形成されている。この小径部７ｃの端面に冷却されるべきＣＰＵ等の発熱電子部品が熱伝達可能に装着される。

そして複数枚の放熱フィン９は、ファン装置５が配置される側から見た複数枚の放熱フィン９の先端部をつなぐ仮想連結線１３の形状が、円形に近い形状になっている。さらに複数枚の放熱フィン９は、それぞれ一端が筒体８に一体に連結され且つコア部７の周方向の一方に凸となるように湾曲している。そして放熱フィン９の先端が、ファン装置５が配置される側から見て周方向に二つに分かれている。このような放熱フィン９を用いると、冷却性能を向上させることができて、しかも騒音を低減できる。

本実施の形態においては、コア部７を構成する円柱体７ａの直径寸法Ｌ１を、仮想連結線１３の直径寸法Ｌ２の３７％から４５％の比率になるように、コア部７及び複数枚の放熱フィン９の形状寸法を定めている。この比率を３７％よりも小さくすると、コア部７を通って放熱フィン９に伝わる熱が少なくなって、冷却性能が低下する。またこの比率が４５％より大きくなると、ヒートシンク３全体の重量が増すだけでなく、コア部７自体がファン装置９から供給される風の抵抗となるため、冷却性能が低下するとともに、放熱性能も低下する。これに対してコア部の直径寸法を、仮想連結線の直径寸法の３７％から４５％の比率になるようにすると、従来よりも冷却性能を高めることができて、しかも騒音の発生を低減することができる。

上記実施の形態では、ファン装置５が配置される側から見た複数枚の放熱フィン９の先端部をつなぐ仮想連結線１３の形状が、円形に近い形状になっているが、図３に示すヒートシンク３′のように、ファン装置が配置される側から見た複数枚の放熱フィン９′の先端部をつなぐ仮想連結線１３′の形状を、円形に近い形状にしてもよい。図３の例では、仮想連結線１３′の円形の一部を周方向に９０度間隔で一部カットしている。

上記実施の形状では、５０枚以上の放熱フィンをコア部７の外側に配置しているが、放熱フィンの枚数は、要求される冷却性能に応じて任意に定めればよい。

また上記の実施の形態では、取付金部１１をコア部７に対して固定するようにしているが、取付金具をファン装置５または放熱フィン９に対して取り付けるようにしてもよいのは勿論である。

また上記の実施の形態では、コア部７を筒体８とは別に構成しているが、筒体８を使用せずに、コア部の外周を円柱体のみで形成してもよい。この場合には、コア部も放熱フィンも同じ材料によって一体成形するのが好ましい。

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縦断面図を示である。 図１の実施の形態で使用するヒートシンクの平面図である。 ヒートシンクの変形例の平面図である。

符号の説明

１ 電子部品冷却装置
３，３′ ヒートシンク
５ 軸流ファン装置
７ コア部
７ａ 円柱体
８ 筒体
７ｂ 凹部
９，９′ 放熱フィン
１１ 取付金具
１３，１３′ 仮想連結線

Claims (3)

1. 裏面に冷却されるべき発熱体が装着されるコア部及び前記コア部に対して固定された複数枚の放熱フィンを備えた放熱フィン構造体とからなるヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの上方側に配置されて少なくとも前記複数枚の放熱フィンに沿って空気を流して前記放熱フィンからの放熱を促進するファン装置とを具備し、
   前記ヒートシンクの前記コア部が、前記放熱フィン構造体を形成する材料の熱伝導率以上の熱伝導率を有する材料で形成された円柱体から構成され、
   前記複数枚の放熱フィンが、前記ファン装置が配置される側から見た前記複数枚の放熱フィンの先端部をつなぐ仮想連結線の形状が、円形または円形に近い形状になっている発熱体冷却装置であって、
   前記円柱体の直径寸法が、前記仮想連結線の直径寸法の３７％から４５％の比率になるように、前記コア部及び前記複数枚の放熱フィンの形状寸法が定められていることを特徴とする発熱体冷却装置。
2. 前記放熱フィン構造体は、前記コア部を構成する前記円柱体がきつく嵌合される筒体と該筒体に一体に形成された前記複数枚の放熱フィンとからなり、
   前記円柱体の前記ファン装置側の端部には、ファン装置に向かって開口する凹部が形成されている請求項１に記載の発熱体冷却装置。
3. 前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ一端が前記筒体に一体に連結され且つ前記コア部の周方向の一方に凸となるように湾曲しており、
   前記放熱フィンの先端は、前記ファン装置が配置される側から見て前記周方向に二つに分かれている請求項１に記載の発熱体冷却装置。

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