JP3378632B2 - ヒートシンクファン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型のファンモータを
備えたヒートシンクファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】小型のファンモータは、例えば、種々の
ＯＡ機器、医療機器、研究実験装置、その他、多くの電
子部品を内蔵した装置の発熱防止用装置、その他の目的
に、一般に広く用いられている。

【０００３】図６及び図７は、小型のファンモータを用
いた発熱防止用装置の一例としてのヒートシンクファン
を示している。これらの図において、ファンモータ１
は、平面形状が矩形をなすケーシング２と、同様に平面
形状が矩形をなす上面が開口した箱型形状のヒートシン
ク３と、ケーシング２に支持されヒートシンク３内に収
容されたプロペラ形状のインペラ４等を含む駆動部分
と、を有する軸流型ファンモータである。ケーシング２
とヒートシンク３とは、駆動部分が内部で回転する空間
を形成している。

【０００４】ケーシング２は、上面周囲に空気が自由に
流通可能な複数の開口５を有し、各四隅には下面に開口
した盲孔６（図７参照）を有する連結部７が一体的に設
けてある。一方、ヒートシンク３は、図示のような盲底
又は円形その他の打抜き窓（図示無し）を有するヒート
シンク底部８の周辺部から立上がっている４辺のヒート
シンクフィン部９と、各四隅にあってケーシング２の盲
孔６に受入れられる突出部１０を備えた連結部１１と、
を有している。ケーシング２は、突出部１０を盲孔６に
圧入ぎみに嵌合することによってヒートシンク３に固定
される。

【０００５】インペラ４は、碗形回転部材１２と、該碗
形回転部材１２の外周部に突設した複数の羽根１３と、
を備えており、該碗形回転部材１２の中心部に設けた貫
通孔には回転軸１４の一端部が嵌着され、該回転軸１４
は、ケーシング２の中心部に設けた円筒部の内側に軸受
１５を介して回転自在に枢支されている。碗形回転部材
１２の内周面にはヨークを介してロータマグネット１６
が取り付けられ、碗形回転部材１２とヨークとロータマ
グネット１６とがロータ１７を形成している。

【０００６】さらに、ケーシング２の中心部に設けた円
筒部の外周には、円周方向に沿って配設された複数のテ
ィースを有するステータコアと、該ステータコアのティ
ースに巻設されるコイルと、から成るステータ１８が外
嵌されている。使用に際しては、当該ファンモータ１を
構成しているヒートシンク３のヒートシンク底部８を、
回路基板１９上に配置したＬＳＩ等の発熱部品２０上に
接触して配置する。

【０００７】そして、リード線２１を介してファンモー
タ１を回転すると、駆動部分のインペラ４が回転し、軸
線方向に、例えば、ヒートシンクフィン部９からヒート
シンク３の内部を通してケーシング２の開口５を通り抜
ける空気流路が形成される。こうして発熱部品２０等か
ら発生する熱を十分に放散し、当該部品等の熱破壊防止
に寄与している。

【０００８】また、空気がヒートシンク３のヒートシン
クフィン部９からケーシング２の開口５へ流れるため、
埃はヒートシンクフィン部９の外側で塞き止められ、ヒ
ートシンク３内部へ入り込むのを防ぐことができ、ファ
ンモータ１の外側に付着した埃を除去するのも容易であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従
来のヒートシンクファンにあっては、ヒートシンク３に
その厚み方向を軸方向とした軸流ファンを設ける構成で
あるため、薄型化が困難な欠点がある。すなわち、軸流
ファンは軸方向の薄型化に対し一対のボールベアリング
１５がネックとなり、仮にボールベアリング１５の厚み
を小さくすると回転信頼性が劣るため、あまりその厚み
を小さくすることは出来ず、結果として薄型化が困難で
ある。

【００１０】また、従来のヒートシンクファンは、空気
の吸気方向と排気方向とが交差するため、ファンの回転
によって得られる送風量がそれ程多くないといった欠点
がある。

【００１１】しかも、この種ヒートシンクファンは、回
路基板に実装されたＬＳＩ上に取り付けられ、基板面に
対し直行する方向に送風されるが、この回路基板はコン
ピュータシステムにおいて複数枚が所要の隙間を設けて
平行に配列されるため、軸流ファンから排出される空気
に対し隣接の回路基板が抵抗となり、結果として期待す
る送風量が得られなく、放熱特性も悪くなるといった問
題がある。

【００１２】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に留意してなされたものであり、その目的とする
ところは、放熱特性が良好で、薄型化が可能なヒートシ
ンクファンを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のヒートシンクファンは、上面が開口し下面
が発熱体に接触すると共に少なくとも対向する２辺の側
壁にフィンが形成されて空気の導入部及び排出部とされ
た箱型形状の放熱用ヒートシンクと、このヒートシンク
の内部における前記２辺のうちの一方寄りに収容され回
転軸の両端がヒートシンクの前記２辺以外の他の２辺の
位置に軸受けを介して回転自在に支持されたクロスフロ
ーファンと、ヒートシンクの開口端縁部に上面の開口を
ふさぐように取付けられた蓋部と、ヒートシンクの内部
の少なくともクロスフローファンの収容位置を除く底面
に設けられた複数の放熱ピンと、を備え、クロスフロー
ファンの回転により回転軸に直交する方向に起風が生
じ、フィン及び放熱ピンに送風されることを特徴として
いる。

【００１４】この場合、ヒートシンクの前記他の２辺
に、軸受けの取付部を残してフィンを形成することが望
ましい。

【００１５】さらに、ヒートシンクのクロスフローファ
ン収容位置における底面、及び蓋部のクロスフローファ
ン収容位置における上面に、クロスフローファンのケー
シングを兼ねる凹面を形成すると良い。

【００１６】あるいは、蓋部に、ヒートシンクの前記他
の２辺の一部をそれぞれ構成する支持片を設け、この両
支持片に軸受けを介してクロスフローファンの回転軸を
回転自在に支持することも好ましい。

【００１７】この場合、クロスフローファンの端部に設
けたモータ部に、このモータ部の電機子巻線が接続され
る回路基板を設け、モータ部から導出された回路基板を
蓋部の下面に装着すると良い。

【００１８】特に、回路基板を、蓋部の下面に沿ってク
ロスフローファンの送風位置に延出し、この延出部分に
放熱を要する回路部品を実装するのが良い。

【００１９】

【作用】前述のように構成された本発明のヒートシンク
ファンにあっては、クロスフローファンを駆動すると、
このクロスフローファンの回転軸に直交する方向に起風
が生じ、主にヒートシンクのフィンが形成された対向す
る２辺を通る方向に空気が流れる。

【００２０】このクロスフローファンは、軸流ファンに
比して豊富な送風量が得られ、大量の空気が２辺のフィ
ン及びヒートシンク内のクロスフローファン収容位置を
除く底面に設けられた複数の放熱ピンに送風され、ヒー
トシンクは速やかに冷却され、その下面に接触した発熱
体の温度上昇を抑える。

【００２１】発熱体がＬＳＩ等の場合、発熱体はその中
心部が最も温度上昇するが、前記放熱ピンはヒートシン
クの中央部にも配置されるため、発熱体を効果的に冷却
できることになる。

【００２２】また、クロスフローファンによる送風方向
はヒートシンクの底面つまり発熱体の表面に平行である
ため、発熱体が回路基板上に実装されたＬＳＩ等の場
合、この回路基板はコンピュータシステムにおいて複数
枚が所要の隙間を設けて平行に配列されるものの、クロ
スフローファンの送風方向が回路基板に平行となり、回
路基板が空気の流れの抵抗となることはなく、放熱特性
がさらに良好なものになる。

【００２３】

【実施例】本発明の実施例につき図１乃至図５を参照し
て説明する。図１乃至図３は第１の実施例を示してお
り、従来の技術で説明したのと同様、回路基板上に実装
されたＬＳＩ等の発熱部品を冷却する場合に適用したも
のである。

【００２４】ＬＳＩ等の発熱部品の上面に熱伝的に接合
されるヒートシンク２２は、上面が開口した箱型正方形
状に形成され、アルミダイキャスト等の熱伝性に優れた
材質により構成されている。

【００２５】このヒートシンク２２には、左右に対向す
る２辺２２ａ，２２ｂに左右方向の縦溝を形成して多数
のフィン２３ａ，２３ｂが形成されると共に、前後に対
向する他の２辺２２ｃ，２２ｄに右側部を残して、前後
方向の縦溝を形成して多数のフィン２３ｃ，２３ｄが形
成されている。

【００２６】さらに、ヒートシンク２２の内底面には、
後述のクロスフローファンの収容位置である右側部を除
く全域に複数の放熱ピン２４が設けられている。

【００２７】ヒートシンク２２の他の２辺２２ｃ，２２
ｄの右側部には、クロスフローファン２５の前後方向の
回転軸２６が軸受け２７，２８を介して回転自在に支持
されている。

【００２８】このクロスフローファン２５は、モータ部
２９とこのモータ部２９に一体で多数の前後方向の羽根
を周方向に配設してなるインペラ３０とを備えてなり、
モータ部２９を支持するブラケット３１がヒートシンク
２２の前側辺２２ｃに固定されている。

【００２９】クロスフローファン２５のモータ部２９
は、図３に示すように、ブラケット３１の円筒部３２に
前記回転軸２６を挿通し、この回転軸２６にカップ形の
ロータ３３を固定すると共に、円筒部３２の外周に固定
したステータ３４に対向するようにロータ３３の周壁内
面にロータマグネット３５を固定して構成されている。
そして、ステータ３４のコイルを励磁するとステータ３
４とロータマグネット３５との電磁相互作用によりロー
タマグネット３５と共にロータ３３が回転し、インペラ
３０が回転する。

【００３０】前記ヒートシンク２２の上面開口は蓋部３
６によりふさがれている。ヒートシンク２２の内底面と
蓋部３６とのそれぞれのクロスフローファン収容位置に
は、図２に示すように、クロスフローファン２５のケー
シングを構成する湾曲面３７，３８が形成されている。

【００３１】このような構成のヒートシンクファンにあ
っては、クロスフローファン２５を駆動すると、インペ
ラ３０の回転により起風が生じ、ヒートシンク２２の外
部空気が左側辺２２ａのフィン２３ａ間を通って内部に
導入されると共に、前後側辺２２ｃ，２２ｄのそれぞれ
のフィン２３ｃ，２３ｄ間を通って内部に導入され、こ
れらが右側辺２２ｂのフィン２３ｂ間を通って外部に排
出される。

【００３２】そして、ヒートシンク２２の内外を通る空
気が各フィン２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び各放
熱ピン２４に接触することにより、ヒートシンク２２は
冷却され、ＬＳＩ等の発熱部品の放熱を促進する。ここ
で、クロスフローファン２５は静圧は小さいが送風量は
非常に多く、しかも、空気の流れはヒートシンク２２の
平面に平行になるので、従来のように軸流ファンを用い
たときのような大きな抵抗を生じることはなく、ヒート
シンク２２における熱交換が促進され、放熱特性が良好
となる。

【００３３】特に、ＬＳＩの場合、パッケージの中央部
分が最も発熱するが、実施例のヒートシンク２２ではこ
の中央部分を含むほぼ全域に放熱ピン２４が設けられて
いるため、効果的な放熱が実現できるものである。

【００３４】また、クロスフローファン２５の回転軸２
６をヒートシンク２２の前後辺２２ｃ，２２ｄで回転支
持するが、この場合、軸受け２７，２８は前後辺２２
ｃ，２２ｄの高さ及び厚みに応じて選定すれば良く、ヒ
ートシンクファンの厚みの制約を受けることはほとんど
なく、従って、軸受け２７，２８をある程度大きなもの
とすることができ、クロスフローファン２５の安定した
支持が可能である。

【００３５】つぎに、本発明の第２の実施例を図４及び
図５を用いて説明する。なお、前記と同一符号のものは
同一もしくは相当するものを示すものとする。

【００３６】この実施例に示すものは、ヒートシンク２
２の前後辺２２ｃ，２２ｄの右側部つまりクロスフロー
ファン２５収容位置対応部に上方への切り欠き部３９，
４０を形成し、これに嵌合する支持片４１，４２を蓋部
３６の前後側縁に一体に設けると共に、当該支持片４
１，４２にクロスフローファン２５の回転軸２６を軸受
け２７，２８を介して回転自在に支持するようにしたも
のである。

【００３７】さらに、クロスフローファン２５のモータ
部２９におけるブラケット３１を支持片４１に固定し、
このブラケット３１に取り付けられたフレキシブル回路
基板４３を蓋部３６の下面に沿ってインペラ３０の送風
方向上流側に延出し、該延出部に発熱を伴う電子部品４
４を実装するようにしたものである。

【００３８】この第２の実施例によれば、蓋部３６に支
持片４１，４２を介してクロスフローファン２５を一体
に支持できるため、蓋部３６のヒートシンク２２に対す
る着脱だけでクロスフローファン２５の修理あるいは交
換が行え、クロスフローファン２５の保守が容易に行え
る利点がある。

【００３９】その上、蓋部３６に一体のクロスフローフ
ァン２５の回路基板４３をヒートシンク２２内部の送風
空間に延出し、回路基板４３上の電子部品４４をこの送
風空間に露出するようにしているため、電子部品４４の
熱放出を促進することができ、電気特性も良好になる効
果がある。

【００４０】以上、本発明に従うヒートシンクファンの
実施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することな
く種々の変形乃至修正が可能である。例えば、第２の実
施例のフレキシブル回路基板４３は、これに限らず、通
常のフェノール基板を使った回路基板でも良く、或いは
立体的に成形した三次元回路基板でも良い。

【００４１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、つぎに記載する効果がある。ヒートシンク
内部の一辺寄りに送風量の多いクロスフローファンを設
け、これに対向する辺のフィンを通してヒートシンク内
部に空気を導入し、前記一辺のフィンを通して外部に排
出する構成としたため、空気抵抗が非常に小さく、円滑
な熱交換が実現するものである。

【００４２】しかも、ヒートシンクの底面のクロスフロ
ーファン収容位置を除く全域に複数の放熱ピンを設けて
いるため、ヒートシンクの中央部を含むほぼ全域を迅速
に冷却でき、発熱体に対する冷却効果が良好になるもの
である。

【００４３】特に、発熱体が回路基板に実装されたＬＳ
Ｉ等の場合、この種回路基板はコンピュータシステムに
おいて複数枚が所要の隙間を設けて平行に配列される
が、前述したようにクロスフローファンによる送風方向
がヒートシンクに対し平行になるため、回路基板が送風
の抵抗になることはなく、放熱効果が格段に向上するも
のである。

【００４４】また、クロスフローファンの回転軸をヒー
トシンクの他の２辺で回転支持するため、軸受けをこの
辺の高さ及び厚みに応じて選定すれば良く、ヒートシン
クファンの厚みの制約を受けることはほとんどなく、従
って、軸受けを大きなものとすることが可能であり、ク
ロスフローファンの安定した支持が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヒートシンクファンの第１の実施例を
示すヒートシンクの平面図である。

【図２】図１のヒートシンクファンの切断正面図であ
る。

【図３】図１のヒートシンクファンの切断側面図であ
る。

【図４】本発明のヒートシンクファンの第２の実施例を
示す切断側面図である。

【図５】図４のヒートシンクファンの切断正面図であ
る。

【図６】従来のヒートシンクファンの分解斜視図であ
る。

【図７】従来のヒートシンクファンの断面図である。

【符号の説明】

２２ ヒートシンク ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 辺 ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ フィン ２４ 放熱ピン ２５ クロスフローファン ２６ 回転軸 ２７，２８ 軸受け ３６ 蓋部 ４１，４２ 支持片 ４３ フレキシブル回路基板 ４４ 電子部品

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面が開口し下面が発熱体に接触すると
   共に少なくとも対向する２辺の側壁にフィンが形成され
   て空気の導入部及び排出部とされた箱型形状の放熱用ヒ
   ートシンクと、 該ヒートシンクの内部における前記２辺のうちの一方寄
   りに収容され回転軸の両端が前記ヒートシンクの前記２
   辺以外の他の２辺の位置に軸受けを介して回転自在に支
   持されたクロスフローファンと、 前記ヒートシンクの開口端縁部に上面の開口をふさぐよ
   うに取付けられた蓋部と、 前記ヒートシンクの内部の少なくとも前記クロスフロー
   ファンの収容位置を除く底面に設けられた複数の放熱ピ
   ンと、を備え、 前記クロスフローファンの回転により前記回転軸に直交
   する方向に起風が生じ、前記フィン及び前記放熱ピンに
   送風されることを特徴とするヒートシンクファン。
2. 【請求項２】 前記ヒートシンクの前記他の２辺には、
   前記軸受けの取付部を残してフィンが形成されている請
   求項１記載のヒートシンクファン。
3. 【請求項３】 前記ヒートシンクの前記クロスフローフ
   ァン収容位置における底面、及び前記蓋部の前記クロス
   フローファン収容位置における上面には、前記クロスフ
   ローファンのケーシングを兼ねる凹面が形成されている
   請求項１記載のヒートシンクファン。
4. 【請求項４】 前記蓋部には、前記ヒートシンクの前記
   他の２辺の一部をそれぞれ構成する支持片が設けられ、
   該両支持片に前記軸受けを介して前記クロスフローファ
   ンの回転軸が回転自在に支持されている請求項１記載の
   ヒートシンクファン。
5. 【請求項５】 前記クロスフローファンの端部に設けら
   れたモータ部には、該モータ部の電機子巻線が接続され
   る回路基板が設けられ、前記モータ部から導出された前
   記回路基板は前記蓋部の下面に装着されている請求項４
   記載のヒートシンクファン。
6. 【請求項６】 前記回路基板は、前記蓋部の下面に沿っ
   て前記クロスフローファンの送風位置に延出され、該延
   出部分に放熱を要する回路部品が実装されている請求項
   ５記載のヒートシンクファン。