JP2018060955A - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】軸流ファンと対向して設置された、通風抵抗が低く、風量の低下を小さくした冷却効率の高いヒートシンク構造を提供する。
【解決手段】ヒートシンク配置構造は、熱源６と、熱源を冷却するためのヒートシンク４と、ヒートシンクと対向する位置にあってヒートシンクに送風するファン１とを有する。ファンの旋回方向Ａと同一の方向にフィン５が傾斜して配置し、痛風抵抗を小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は軸流ファンと対向する位置にあるヒートシンクの形状に関するものである。

近年、電化製品において電気素子の処理能力向上、筺体の小型化に伴い、筺体内の熱密度が大きくなっている。熱密度が大きくなると自然放熱では十分に冷却することができないため、電気素子の温度が上昇して電気素子の寿命が短くなる。そのため、ファンとヒートシンクを組み合わせた強制冷却方式が増加している。

特許文献１に記載のファン付きヒートシンクでは、熱交換効率の良く、しかも生産性の高いファン付きヒートシンクを提供することを目的として、フィンの板面方向に沿って送風するように多数の相互に平行な板状のフィンが配置されている。これにより、ヒートシンクのフィン近傍の高温空気と外気を熱交換することで冷却している。

特開2002-261209号公報

軸流ファンは羽根の回転により空気を押し出すことで空気の流れを形成する。軸流ファンからヒートシンクに吹き付ける風は、まっすぐではなくファンの回転方向に合わせた旋回流である。そのため、従来タイプのファンに対しまっすぐに立てられたヒートシンクは衝突により通風抵抗が高くなり風量が低下する。

一般的にヒートシンクと軸流ファンの距離を十分に取ることで、軸流ファンからの風は整流されフィン全体に風が流れるが、製品のレイアウト上、ファンとヒートシンクに十分な距離を確保することが困難な場合が多い。特許文献１のようにファンとヒートシンクのフィンが近傍に配置されている場合、軸流ファンからの風は整流されずフィンの一部にしか風が流れずフィン全体が十分に機能しないため、質量当たりの冷却効率が低い。

そこで上記課題を解決するために、熱源と、熱源を冷却するためのヒートシンクと、ヒートシンクと対向する位置にあってヒートシンクに送風するファンとを有し、ファンの旋回方向と同一の方向にフィンが傾斜して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、軸流ファンと対向するヒートシンクにおいて、風の流れに沿うようにフィンに傾斜をつけて配列した。それにより、軸流ファンとヒートシンクを近接に配置しても、ヒートシンクのフィン全体が機能し、十分な冷却効果が可能となる。

本発明の実施形態１におけるヒートシンクおよびファンの斜視図 本発明の実施形態１におけるヒートシンクの斜視図 本発明の実施形態２におけるヒートシンクの斜視図 本発明の実施形態２におけるヒートシンクと基板の上面図 従来におけるヒートシンクの斜視図 従来におけるヒートシンクと基板の上面図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例］
図１に示すように、ファン１とヒートシンク４は不図示の保持部材によって対向する位置に設置されており、ヒートシンク４のファン１と反対側の面には電気素子等の熱源６が取り付けられている。羽根３が回転することで空気が押し出されてヒートシンク４に風が流れ、ヒートシンク４が熱源６から奪った熱はフィン５の表面から熱交換により大気中へ放熱される。

ここで、一般的にファン１は羽根２の回転により周辺の空気を押しのけることで送風している。すなわちファン１からの風はファンの回転方向（Ａ）と同一な方向の旋回流（Ｂ）である。ファン１とヒートシンク４が近接している場合、ファン１からの風は整流されずに旋回流（Ｂ）のままヒートシンク４に流れる。そのため、図５に示すように従来型の垂直にフィン１３が立てられたヒートシンク１２では、旋回流（Ｂ）がフィン１３に衝突することで通風抵抗が高くなり、ファン１とヒートシンク１２の間の圧力が高まる。結果、ファン１からの風量が低くなりヒートシンク１２の冷却性能は低下する。

そこで本発明では、ファン１からの送風方向（Ｂ）に沿う方向にフィン５を配置する。これにより、ファン１からの風はフィン５により整流されるため、通風抵抗が抑制されファン１とヒートシンク４間の圧力の増加量は小さい。結果、従来のフィン１３が垂直に立てられたヒートシンク１２と比して、本発明ではファン１からの風量が大きい分、ヒートシンク４の冷却効率が向上した。なお、フィン５の形状は必ずしも全長がファン１からの送風方向と同一方向である必要はなく、図３に示すように入口部のみ向きが同一であればフィン８の下流側は垂直でも別の形状でもよい。

また、従来型のヒートシンク１２では、ファン１から送風された風は図６に示すように風の流れに指向性が高く、基板１４のヒートシンク１２周辺部に配置された発熱体１５を冷やすためには別途ファンが必要な場合がある。しかし、発熱体それぞれに複数のファンを設置することは現実的ではない。

一方、本発明のヒートシンク４で整流された風は放射状にヒートシンク４の周辺に流れる。そのため、図４に示すように基板１０のCPUなどにヒートシンク４を取り付けることで、ヒートシンク４から放射状に風が拡散するため、基板全体に風が流れヒートシンク４の周辺部に配置された他の発熱体１１も冷却される。

１ ファン
２ 軸
３ 羽根
４ ヒートシンク
５ フィン
６ 熱源

Claims (3)

1. 熱源と、
   熱源を冷却するためのヒートシンクと、
   ヒートシンクと対向する位置にあってヒートシンクに送風するファンとを有し、
   ファンからの送風方向に沿う方向にフィンが配置されていることを特徴とする
   ヒートシンク。
2. 前記ヒートシンクの周辺部に発熱体が配置されていることを特徴とする
   請求項１に記載のヒートシンク。
3. 前記発熱体が電気素子であることを特徴とする
   請求項１または２に記載のヒートシンク。