JP2014049712A - 放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音が少なく、放熱効果の高い放熱装置を提供する。
【解決手段】本発明の放熱装置は、ヒートシンク１、放熱台２及びファン３を含む。ヒートシンク１は、間隔を空けて配列される複数のフィン１１を有する。フィン１１の下方部分には、回路基板５上の発熱源５１の表面上に貼設される放熱台２が設けられる。各隣り合うフィン３間には、放熱通路１１０が形成される。フィン１１上方の板面部分には、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２が設けられる。フィン１１上方には、少なくとも１つのファン３が位置決めされる。フィン１１上に、ファン３から発生する軸流風の方向を向く第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２が設けられることにより、入流風が増大するため、放熱効果が高められる。
【選択図】図２

Description

本発明は、放熱装置に関し、特に、ヒートシンクの複数のフィン上方の板面部分に、ファンから発生する軸流風の方向を向く、互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板及び第２のガイド板が設けられることにより、通風抵抗が低減して通風量が増大するため、騒音が低減し、放熱効果を高めることができる放熱装置に関する。

現在、コンピュータに関連する科学技術は、日進月歩の速度で成長している。コンピュータは、演算機能がさらに強化され、演算速度がさらに高められる方向に発展している。コンピュータに関連する応用領域が急速に発展するにつれ、ＣＰＵ、画像処理プロセッサなどが演算処理を行う際に発生する温度は、益々高くなっている。このため、好適な放熱システムにより、コンピュータを許容温度内において正常に作動させることは、業界において極めて重要な課題となっている。また、コンピュータの普及に対応し、放熱システムが好適な放熱効率及び製造コストを実現できるようにするためには、ヒートシンクのフィンを改良する必要がある。

一般に、従来の放熱構造においては、ヒートシンクを回路基板上の発熱源（ＣＰＵ、画像処理プロセッサ、チップなど）に貼設する上、ファンをヒートシンク上に位置決めし、ファンとヒートシンクとを組み合わせることにより、最適な放熱構造が形成される。図８を参照する。図８は、従来の放熱構造を示す斜視分解図である。図８から分かるように、従来のヒートシンクＡは、一体成型（アルミニウムの押出成形、金型成型など）によって製造されるものが多い。ヒートシンクＡは、ベースＡ１から複数のフィンＡ２が間隔を空けて直立する。また、フィンＡ２の配列方式は、平坦な上表面が形成される配列方式である。ファンＣは、フィンＡ２の平坦な上表面部分に位置決めされる。また、ヒートシンクＡは、回路基板Ｂ上に装着され、ベースＡ１がチップＢ１の上表面に貼設される。これにより、チップＢ１から発生する熱エネルギは、ヒートシンクＡ上に伝達される。また、ファンＣが運転する際、軸流風が螺旋状に下方に流れ、熱交換後の風は、隣り合うフィンＡ２間に形成される通路から外部に流れる。しかし、チップＢ１が貼設されるベースＡ１の中央部分が熱エネルギを最も多く吸収する部分であり、熱エネルギは、ベースＡ１及び複数のフィンＡ２の周囲に伝達されるため、周囲のフィンＡ２より、ベースＡ１の中央部分上のフィンＡ２の方が熱エネルギを早く吸収する。このため、ヒートシンクＡ中央部分に熱が蓄積し、ヒートシンクＡ全体の放熱面積を有効に利用することができず、放熱効果に劣る。

全体の放熱面積を増大するために、ヒートシンクＡのベースＡ１上には、複数のフィンＡ２が設けられる。しかし、ベースＡ１の面積が限定されるため、複数のフィンＡ２は、密集して設置される。このため、ファンＣが運転することによって発生する下方への軸流風が影響を受け、隣り合うフィンＡ２間の通路にスムーズに進入できずに通風抵抗が形成される上、極めて大きな騒音が発生する。また、フィンＡ２の上表面が平坦であるため、軸流風が複数のフィンＡ２の中央部分に等速に集中し、ヒートシンクＡの一部の放熱しか行うことができない。これにより、熱エネルギは、ヒートシンクＡの中央部分に蓄積され、有効な放熱を行うことができないため、放熱効率に劣る。

上述したことから分かるように、上述の従来のヒートシンクは、改良の余地があり、欠点の改善が求められていた。

本発明の発明者は、従来の放熱装置の使用上の問題及び欠点に鑑み、関連資料を収集し、長年に渡る経験及び弛まぬ研究から、本発明の放熱装置を案出した。

本発明の主な目的は、ヒートシンクの複数のフィン上方の板面部分に、ファンから発生する軸流風の方向を向く、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板及び第２のガイド板が設けられる上、各隣り合うフィン間に放熱通路が形成されることにより、フィン上方部分に配置されたファンが運転する際、通風抵抗が低減して通風量が増大するため、ファンが送風する際に不規則な妨害を受けることによって発生する騒音が減少する上、ファンの運転時の安定性が確保される上、放熱通路中の通風量が増大することにより、回路基板上の発熱源に蓄積する熱エネルギが外部に迅速に排出され、放熱装置全体の放熱効果が高められる放熱装置を提供することにある。
本発明のもう１つの目的は、ヒートシンクのフィンの上方部分に凹陥状の収容空間が形成され、収容空間内にファンが位置決めされ、ファンがフィン上の第１のガイド板及び第２のガイド板の上方部分に対向する上、ヒートシンクの下方に設けられる放熱台底部の接触面が回路基板上の発熱源の表面上に貼設されることにより、回路基板の発熱源が運転する際、熱エネルギが複数のフィン上に伝達されるため、放熱面積が増大される上、放熱台及びヒートシンクに貫設されるヒートパイプにより、熱交換が行われると共に、ファンから発生する軸流風が複数のフィン上に流れることにより、ヒートシンクの迅速な放熱が補助される放熱装置を提供することにある。

上述の課題を解決するために、請求項１の発明は、ヒートシンク、放熱台及びファンを備える放熱装置であって、ヒートシンクは、間隔を空けて配列される複数のフィンを有し、フィンの下方部分には、回路基板上の発熱源の表面上に貼設される放熱台が設けられ、フィン上方には、少なくとも１つのファンが位置決めされ、ファンから冷却用の軸流風がヒートシンク上に送られて放熱が行われ、ヒートシンクの各隣り合うフィン間には、放熱通路が形成され、フィン上方の板面部分に、ファンから発生する軸流風の方向を向く、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板及び第２のガイド板が設けられることにより、通風抵抗が低減して通風量が増大するため、ファンが送風する際に発生する騒音が減少し、熱エネルギーが外部に迅速に排出されることを特徴とする放熱装置である。

請求項２の発明は、ヒートシンクのフィン上方には、少なくとも１つの凹陥状の収容空間が形成され、収容空間内には、ファンが位置決めされ、ファンは、フィン上の第１のガイド板及び第２のガイド板の上方に対向し、ファンは、ベース台及びファンブレード本体を有し、ベース台は、ヒートシンク上に直接位置決めされるか、或いは、ベース台の下方部分にフレームが設けられることにより、ヒートシンク上に位置決めされ、ファン外部には、蓋板が覆設され、蓋板上のファンブレード本体に対応する部分には、少なくとも１つの透孔が設けられ、ヒートシンクのフィン下方部分には、放熱台が結合される対向接続部が設けられ、対向接続部と放熱台との間には、少なくとも１つのヒートパイプの一方の側部が貫設され、対向接続部から離れたヒートパイプの他方の側部は、フィンに貫設される上、一体に結合されることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置である。

請求項３の発明は、ヒートシンクの第１のガイド板及び第２のガイド板とフィンとが接続される部分には、扇形の接続部が形成され、接続部は、接続板、孔又は溝であることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置である。

本発明の放熱装置は、フィン上方の板面部分に、ファンから発生する軸流風の方向を向く第１のガイド板及び第２のガイド板が設けられることにより、通風抵抗が低減して通風量が増大するため、ファンが送風する際に発生する騒音が減少し、熱エネルギーを外部に迅速に排出することができる。

本発明の一実施形態による放熱装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱装置のヒートシンクを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態による放熱装置を回路基板上に装着する状態を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態による放熱装置のファンがヒートシンクに送風する状態を示す斜視図である。 従来の放熱構造を示す斜視分解図である。

本発明の目的および効果を実現するために本発明で採用した技術及び構造を明確にするために、本発明の実施形態を図面に沿って詳細に説明する。

図１〜図５を参照する。図１は、本発明の一実施形態による放熱装置を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による放熱装置を示す分解斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による放熱装置を示す分解斜視図である。図４は、本発明の一実施形態による放熱装置のヒートシンクを示す分解斜視図である。図５は、本発明の一実施形態による放熱装置を示す断面図である。図１〜図５から分かるように、本発明の一実施形態による放熱装置は、ヒートシンク１、放熱台２及びファン３を含む。

ヒートシンク１は、間隔を空けて配列される複数のフィン１１を有する。フィン１１上方部分には、少なくとも１つの凹陥状の収容空間１０が形成される。また、各隣り合うフィン１１間には、放熱通路１１０が形成される。また、フィン１１上方の板面部分には、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２が設けられる。第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２の両側面とフィン１１とが接続される部分には、扇形の接続部１１３が形成される。接続部１１３は、接続板、孔、溝などの形態でもよい。

上述の複数のフィン１１中央の下方部分には、放熱台２が結合される対向接続部１２が設けられる。対向接続部１２上には、貫通した状態の複数の係合溝１２１が横向きに設けられる。各フィン１１の係合溝１２１と反対側の上方の第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２の両外側には、貫通した状態の接合孔１１４が横向きにそれぞれ設けられる。また、ヒートシンク１の前後両側のフィン１１上には、螺着孔１１５が横向きにそれぞれ設けられる。螺着孔１１５内には、ねじ１１６が貫設される。

放熱台２底部は、接触面２１を有する。また、接触面２１上方部分には、少なくとも１つの横向きの位置決め溝２２１を有する接合部２２が設けられる。位置決め溝２２１内には、ヒートパイプ４が貫設される。即ち、ヒートパイプ４の一方の側部がヒートシンク１の対向接続部１２の係合溝１２１と位置決め溝２２１との間に形成される空間内に配置される。また、対向接続部１２から離れたヒートパイプ４の他方の側部は、フィン１１上の対応する接合孔１１４内に貫設される上、一体に結合される。

ファン３は、ベース台３１及びファンブレード本体３２を含む。ベース台３１の各角部分には、ねじ３１２が貫設される貫通孔３１１が設けられる。これにより、各ファン３は、ヒートシンク１上の収容空間１０内に直接位置決めされる。また、ねじ３１２が２つのフィン１１間の上方部分に螺着されることにより、ベース台３１とヒートシンク１とが一体に螺着固定される。或いは、ファン３のベース台３１の下方部分に少なくとも１つのフレーム３３を設け、ねじ３１２をフレーム３３上の対応する螺着孔３３１に螺合することにより、ベース台３１とフレーム３３とを一体に螺着固定する。次に、フレーム３３の両側部に湾曲して延伸される複数の側板３３２上の穿孔３３３をヒートシンク１の前後両側部分のフィン１１上の螺着孔１１５に位置合わせし、ねじ１１６を側板３３２上の穿孔３３３に貫通させた後、フィン１１上の螺着孔１１５内に螺着する。これにより、ファン３とヒートシンク１とを一体に螺着固定することができる。また、ファン３の外部には、蓋板３４が覆設される。蓋板３４上のファンブレード本体３２に対応する部分には、少なくとも１つの透孔３４１が設けられる。

図２及び図５〜図７を同時に参照する。図２は、本発明の一実施形態による放熱装置を示す分解斜視図である。図５は、本発明の一実施形態による放熱装置を示す断面図である。図６は、本発明の一実施形態による放熱装置を回路基板上に装着する状態を示す分解斜視図である。図７は、本発明の一実施形態による放熱装置のファンがヒートシンクに送風する状態を示す斜視図である。図２及び図５〜図７から分かるように、回路基板５上には、少なくとも１つの発熱源５１（ＣＰＵ、画像処理プロセッサ、チップなど）が設けられる。ヒートシンク１は、放熱台２が回路基板５上に固着される上、放熱台２底部の接触面２１が発熱源５１表面に貼設されることにより、回路基板５上の発熱源５１が運転する際、放熱台２を介し、発熱源５１から発生する熱エネルギを吸収する。また、熱エネルギは、大きな放熱面積を有するヒートシンク１の複数のフィン１１上に伝達される上、ヒートパイプ４が熱交換を行う。これと共に、ファン３が運転されることにより、冷却用の軸流風が複数のフィン１１上に流れ、ヒートシンク１による放熱が補助される。

本発明の一実施形態によるヒートシンク１の複数のフィン１１上方の板面部分には、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２が設けられる。また、フィン１１上方部分の収容空間１０内には、ファン３が位置決めされる。また、ファン３は、第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２の上方部分に対向する。これにより、ファン３から発生した軸流風は、時計回り又は反時計回りに螺旋状に流れ、複数のフィン１１上に至る。軸流風が各隣り合うフィン１１間の放熱通路１１０に進入した際、ファン３から発生する軸流風の方向を向く第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２により、流入風が増大し、放熱通路１１０中に進入する風量が増大する。これにより、複数のフィン１１中に蓄積された熱交換された後の熱風は、放熱通路１１０から迅速に外部に排出される。或いは、軸流風の冷風が放熱台２の最も温度が高い領域において熱交換を行い、放熱通路１１０に沿って熱風が迅速に外部に排出される。これにより、回路基板５上の発熱源５１に蓄積された熱エネルギは、迅速に外部に排出され、放熱装置全体の放熱効率が高められる。また、通風抵抗が低減することにより、流体が不規則な妨害を受けるのを減少させることができるため、ファン３が運転する際の安定性を確保することができる上、送風の際に発生する騒音の問題を有効に解決することができる。また、ファン３から発生する対流による放熱速度が加速されるため、放熱装置全体の放熱効果を高めることができる。

図２、図５及び図７を参照する。図２、図５及び図７に示すように、本発明の一実施形態によるヒートシンク１の複数のフィン１１上方の板面部分には、ファンから発生する軸流風の方向を向く、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板１１１及び第２のガイド板１１２が設けられる。これにより、通風抵抗が低減して通風量が増大するため、騒音を低減することができる。また、各隣り合うフィン１１０間に形成される放熱通路中の通風量が増大するため、放熱装置全体の放熱効果を高めることができる。

上述の実施形態は、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲における同等効果である変更及び修飾は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。

上述の説明から分かるように、本発明の放熱装置は、所望の効果及び目的を確実に実現することができ、実用性に優れた発明と言える。また、特許要件に符合する。

１ ヒートシンク
１０ 収容空間
１１ フィン
１１０ 放熱通路
１１１ 第１のガイド板
１１２ 第２のガイド板
１１３ 接続部
１１４ 接合孔
１１５ 螺着孔
１１６ ねじ
１２ 対向接続部
１２１ 係合溝
２ 放熱台
２１ 接触面
２２ 接合部
２２１ 位置決め溝
３ ファン
３１ ベース台
３１１ 貫通孔
３１２ ねじ
３２ ファンブレード本体
３３ フレーム
３３１ 螺着孔
３３２ 側板
３３３ 穿孔
３４ 蓋板
３４１ 透孔
４ ヒートパイプ
５ 回路基板
５１ 発熱源
Ａ ヒートシンク
Ａ１ ベース
Ａ２ フィン
Ｂ 回路基板
Ｂ１ チップ
Ｃ ファン

Claims (3)

1. ヒートシンク、放熱台及びファンを備える放熱装置であって、
   前記ヒートシンクは、間隔を空けて配列される複数のフィンを有し、前記フィンの下方部分には、回路基板上の発熱源の表面上に貼設される前記放熱台が設けられ、前記フィン上方部分には、少なくとも１つの前記ファンが設けられ、前記ファンから冷却用の軸流風が前記ヒートシンクに送られて放熱が行われ、
   前記ヒートシンクの隣り合うフィン間には、放熱通路が形成され、前記フィン上方の板面部分に、前記ファンから発生する軸流風の方向を向く、少なくとも２つの互いに反対方向に所定の角度傾斜した第１のガイド板及び第２のガイド板が設けられ、通風抵抗を低減し通風量を増大するとともに、前記ファンが送風する際に発生する騒音を減少し、熱エネルギーを外部に迅速に排出することを特徴とする放熱装置。
2. 前記ヒートシンクのフィン上方部分には、少なくとも１つの凹陥状の収容空間が形成され、前記収容空間内には、前記ファンが設けられ、前記ファンは、前記フィン上の第１のガイド板及び第２のガイド板の上方部分に対向し、前記ファンは、ベース台及びファンブレード本体を有し、前記ベース台は、前記ヒートシンク上に直接設けられるか、或いは、前記ベース台の下方部分に設けられるフレームにより前記ヒートシンク上に設けられ、前記ファン外部には、蓋板が覆設され、前記蓋板上の前記ファンブレード本体に対応する部分には、少なくとも１つの透孔が設けられ、前記ヒートシンクのフィン下方部分には、前記放熱台が結合される対向接続部が設けられ、前記対向接続部と前記放熱台との間には、少なくとも１つのヒートパイプの一方の側部が貫設され、前記対向接続部から離れた前記ヒートパイプの他方の側部は、前記フィンに貫設されるとともに、一体に結合されることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
3. 前記ヒートシンクの第１のガイド板及び第２のガイド板の両側と前記フィンとが接続される部分には、扇形の接続部が形成され、前記接続部は、接続板、孔又は溝の形態であることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。

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