JP3686005B2 - ヒートシンクを備えた冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源からの熱を消散するヒートシンクを備えた冷却装置に関するものであり、特にＣＰＵ等の電子部品を冷却するのに好適な冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータに用いられるＣＰＵ等の電子部品から発生する熱量は、その高性能化に伴って益々増大する傾向にある。実公平３−１５９８２号公報には、基板の表面に放射状に複数枚の放熱フィンを配置したヒートシンクの上に冷却用ファンを配置し、冷却用ファンから吐出された空気を基板の中心部に当て、その後空気を放射状に配置された複数枚の放熱フィンの間を通して外部に排出する構造の冷却装置が開示されている。また米国特許第５６２９８３４号公報（日本国特許第２７６５８０１号、特開平７−１１１３０２号）及び米国特許第５７８２２９２号（特開平９−１０２５６６号公報）には、複数枚の放熱フィンをファンのインペラから径方向に流れ出る空気の流れに沿うように配置したヒートシンクを用いる冷却装置が示されている。この冷却装置では、ファンのインペラの一部を囲むように複数枚の放熱フィンを配置している。また米国特許第５７８５１１６号公報（特開平９−２１９４７８号公報）には、ファンのインペラを囲むように基板の上に配置された複数枚の放熱フィンを備え、複数枚の放熱フィンをファンの中心を通る中心線に対して傾けたヒートシンクを用いる冷却装置が示されている。この公知技術では、筒体にこの筒体の中心線に対して傾いた向きの切削加工を施すことにより傾斜した複数枚の放熱フィンを備えたヒートシンクを形成している。そしてこの装置で、十分な冷却性能を得るためには、放熱フィンの角度とファンのブレードの角度の関係を予め定めた精密な関係にしなければならない。そしてファンのモータはヒートシンクに取り付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一番目及び二番目の冷却装置は、高発熱量の冷却には不向きである。三番目の公知の冷却装置は、今のところ、最近の高発熱量のＣＰＵを冷却するのに適している。しかしながら三番目の冷却装置では、ヒートシンクを製造するための加工費用が高くなる問題がある上、高い加工精度を必要とする。またファンのインペラを複数枚の放熱フィンで囲む構造であるため、冷却装置の径方向寸法が大きくなる問題がある。さらにファンのモータをヒートシンクに固定する構造では、ヒートシンク側からモータに熱が伝わりモータの寿命が低下する問題も発生する。
【０００４】
本発明の目的は、冷却性能が高く、寿命が長く、しかも装置の径方向寸法を小さくすることができるヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、上記目的に加えて安価に製造できるヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、冷却性能の高いヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の目的は、放熱フィンの数を増やして冷却性能を高めることが容易なヒートシンクを備えた冷却装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱源からの熱を消散するヒートシンクを備えた冷却装置を改良の対象とする。ヒートシンクは、表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性の良い基板と、基板の表面と垂直な方向に延びる仮想の中心線と、この中心線を中心して放射方向及び前記表面と垂直な方向のそれぞれに延び且つ中心線を中心にした仮想円の周方向に間隔をあけて仮想された複数の仮想垂直平面と、基板の表面に対して熱伝達可能に取付けられ、中心線を中心にして中心線を囲むように配置された複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユニットとを具備する。冷却用ファンは、複数枚のブレードを有しモータによって回転させられるインペラを備えて、ヒートシンクの放熱フィンユニットの上方にインペラが位置するようにヒートシンクに対して取付けられる。
【０００９】
本発明で用いるヒートシンクは、複数枚の放熱フィンが、それぞれ基板側に位置する下側端縁と、下側端縁とは反対側に位置する上側端縁と、下側端縁と上側端縁とを結び中心線側に位置する内側端縁と、下側端縁と上側端縁とを結び内側端縁とは反対側に位置する外側端縁と、下側端縁と上側端縁との間に位置する放熱面とを有している。そして複数枚の放熱フィンは、それぞれ下側端縁が対応する１つの仮想垂直平面と基板の表面との交線に沿うように前記表面に対して直接または間接的に固定され且つ放熱面と仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するように仮想垂直平面に対して同じ方向に（仮想円の周方向の一方側に）傾斜している。
【００１０】
その上で、放熱フィンユニットと冷却用ファンとは、冷却用ファンの複数枚のブレードと複数枚の放熱フィンの上側端縁とが対向する位置関係を有しており、冷却用ファンは放熱フィンユニットの複数枚の放熱フィンに冷却用の空気を流すように動作する。冷却用の空気を流すために、冷却ファンは放熱フィンに向かって空気を吹き付けるように動作しても、放熱フィン側から空気を吸い込むように動作してもよい。
【００１１】
冷却用ファンのインペラとヒートシンクとが近接して配置された場合、ファンの複数枚のブレードと対向しないヒートシンクの部分（即ちインペラの複数枚のブレードが固定されるカップ部材と対向するヒートシンクの部分）には、ファンからの空気は殆ど直接当たることがない。またインペラが回転して発生する空気流はモータの軸線方向に直進せずに、インペラの回転方向に流れる。そのため複数枚の放熱フィンを単純に放射状に配置しただけでは放熱フィンが抵抗となって冷却性能を上げることに限界がある。またいわゆる軸線方向に空気を流す軸流ファンを用いて径方向に積極的に空気を流し、この空気流でインペラの外側に位置する複数枚の放熱フィンの周囲に空気を流して各放熱フィンを冷却する構造にも限界がある。しかしながら本発明のように、複数枚の放熱フィンを配置して、放熱フィンユニットの上から冷却用ファンによりモータの軸線方向に流れる空気を放熱フィンに直接吹き付けると、高い冷却性能が得られる。この効果の理論的な裏付けは十分になされていない。しかしながら本発明で採用する放熱フィンの配置形状が、冷却用ファンから吐出される空気に対する抵抗を少なくして、しかも各放熱フィンの放熱面に沿う速い空気の流れを生み出すことが、冷却性能を向上させているものと推測する。いずれにしても本発明によれば、装置の径方向寸法を大きくすることなく、しかもモータの寿命を短くすることなく、従来冷却性能が高いと言われている高価な冷却装置とほぼ同様またはそれ以上の冷却性能を得ることができる。
【００１２】
特に本発明においては、複数枚の放熱フィンの隣接する二枚の放熱フィンのそれぞれの内側端縁どうしが熱伝達可能に連結する。このような構成を採用すると、冷却され難い放熱フィンユニットの中心部に連続する筒状の熱伝達通路が形成される。このような熱伝達通路を形成すると、放熱フィンユニットの中心部からもこの熱伝達通路を通して各放熱フィンから積極的に放熱が行われるようになり、ヒートシンクの中央部を積極的に冷却することができる。その結果、放熱フィンユニットを構成する複数枚の放熱フィンの内側端部どうしを熱伝達可能に連結しなかった場合と比べて、本発明のように複数枚の放熱フィンの内側端部どうしを熱伝達可能に連結した場合には、冷却装置全体の放熱効率を更に高めることができる。
【００１３】
複数枚の放熱フィンの内側端縁どうしを熱伝達可能に連結するための構造は任意である。例えば、熱伝導性の高い金属製または合成樹脂製の接着剤を用いて各内側端縁どうしを接合するようにしてもよい。また放熱フィンユニットの中心部に金属製の筒体（逆切頭円錐筒形状の筒体）を配置し、複数枚の放熱フィンのそれぞれの内側端縁をこの筒体の外周面に熱伝達可能に結合するようにしてもよい。接着剤を用いる場合の方が、筒体を用いる場合よりも、製造が容易である。
【００１４】
理想的には、複数の仮想垂直面を仮想円の周方向に等しい間隔をあけて仮想する。このようにすると各放熱フィンをほぼ均等に冷却することができ、基板を偏りなく冷却することができるので、冷却効率をより高めることができる。
【００１５】
放熱フィンユニットは、例えば、一枚の熱伝導性に優れた金属板に折り曲げ加工を施して形成すれば、安価に且つ簡単に作ることができる。なお複数枚の放熱フィンは、完全な平板でなければならないわけではなく、仮想垂直平面と表面との交線に沿うように湾曲していてもよい。湾曲した放熱フィンを用いると、各放熱フィンの内側縁部どうし間に形成される隙間が大きくなるので、内側縁部どうしを連結し難くなる。このような場合でも、特に前述の金属製の筒体を用いれば簡単に各放熱フィンの内側端縁どうしを熱伝達可能に連結することができる。
【００１６】
また更に冷却効率を高めるためには、複数枚の放熱フィンにそれぞれ、複数枚のブレードの外側に位置して複数枚のブレードを中心線を中心にして囲む延長部を設けるのが好ましい。このようにすると、放熱面積を大きくすることができるので、更に放熱効率を高めることができる。また放熱フィンの放熱面に凹凸を形成して放熱面積を増大させることにより、放熱効率を高めるようにしてもよい。
【００１７】
さらに製造を簡単にして、しかも大量生産を可能にするためには、放熱フィンユニットの構造を次のようにするのが好ましい。基板の表面に接合される一枚のフィン取付用金属板を用意し、複数枚の放熱フィンをそれぞれ平板状の金属板により形成する。そして複数枚の放熱フィンの下側端縁がフィン取付用金属板に固定して放熱フィンユニットを構成する。このようにすると放熱フィンユニットだけを、予め大量生産することが可能になる。放熱フィンのフィン取付用金属板への取付方法は任意である。
【００１８】
またより大量生産を可能にするためには、フィン取付用金属板に中心線を中心にして放射方向に延び且つ周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットを形成する。また複数枚の放熱フィンの下側端縁にそれぞれ複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部を一体に形成する。そして複数枚の放熱フィンをそれぞれの嵌合用突出部が対応する複数のスリットに嵌合した状態で、フィン取付用金属板に接合する。このようにすると放熱フィンのフィン取付用金属板への位置決めが容易になるだけでなく、放熱フィンを傾斜させた状態でフィン取付用金属板に接合する場合の作業も容易になる。このようにして放熱フィンユニットを製造する場合に、各放熱フィンをフィン取付用金属板に接合する接合材料を用いて、各放熱フィンの内側端縁を相互に連結するようにすれば、製造が容易になる。またこの場合において、スリットから放熱フィンの嵌合用突出部をフィン取付用金属板の裏面側に突出させてるようにしてもよい。このようにすると放熱フィンユニットを基板の表面に接合したときに、複数枚の放熱フィンが基板と直接接触することになるので、放熱効率が更に高くなる。
【００１９】
なお基板に、中心線を中心にして放射方向に延び且つ周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットを直接形成してもよい。このようにすると製品コストは多少高くなるが、部品点数を減らすことができる。またフランジ付きの放熱フィン作成してこのフランジを基板の表面に直接固定するようにしてもよい。
【００２０】
複数枚の放熱フィンの形状を同じ形状にすれば、放熱フィンの生産コストが下がるため、結果として装置の価格を下げることができる。一枚の大きな金属板から多数枚の放熱フィンを打ち抜く場合に廃棄する材料を少なくするためには、なるべく放熱フィンの主要部分の形状を概ね矩形形状にするのが好ましい。このような主要部分が矩形形状の放熱フィンを用いて放熱フィンユニットを形成すると、放熱フィンユニットは中心部に中心線を中心とし、基板側に向かうに従って径寸法が小さくなるほぼ切頭円錐形の空間を有することになる。
【００２１】
放熱フィンの傾斜角θは、基本的には放熱フィンの枚数によって変えることになる。放熱フィンの枚数が多くなると、傾斜角θは小さくなり、放熱フィンの枚数が少なくなると傾斜角θは大きくなる。しかし放熱フィンの傾斜角θは、４５°より小さくするのが好ましい。この傾斜角を４５°以上にすると、放熱フィンの枚数が少なくなって冷却性能が低下するからである。好ましくは、この傾斜角θを４５°より小さく１５°より大きい値にする。この角度範囲内の角度であれば、放熱フィンの枚数をある程度多くすることができて、満足できる冷却性能を得ることができる。
【００２２】
冷却用ファンは、いわゆる軸流ファンが好ましい。そしてインペラに設けられる複数枚のブレードは、複数枚の放熱フィンの傾斜方向と同じ方向に傾斜しているものを用いるのが好ましい。この場合において、複数枚の放熱フィンが傾斜する方向にインペラを回転するように冷却用ファンが動作すると、その逆の場合よりも冷却性能はアップする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るヒートシンクを備えた冷却装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態のヒートシンクを備えた冷却装置の、平面図、右側面図及び正面図である。また図４乃至図６は、この実施の形態で用いる放熱フィンユニットの概略平面図、正面図及び底面図である。図７及び図８は図４乃至図６に示した放熱フィンユニットの一部を切断した状態の平面図及び正面図である。そして図９乃至図１１は、図４乃至図６の放熱フィンユニットを製造する場合の原理を説明するために用いる図である。
【００２４】
図１に示されるように、この冷却装置は、ヒートシンク１と冷却用ファン３とから構成されている。ヒートシンク１は、表面５ａと熱源が接触する裏面５ｂとを備えた基板５と放熱フィンユニット７とから構成されている。基板５は、熱伝導性に優れ加工が容易な、例えばアルミニウム合金または銅合金に代表される金属材あるいは内部にヒートパイプ機能を持つ板状構造体、またあるいはカーボンシートのような非金属材などにより構成することができる。基板５の四隅には４つの貫通孔８（被係止部）が形成されている。
【００２５】
冷却用ファン３は、合成樹脂により一体に成形されたケーシング９を備えている。このケーシング９は、複数枚のブレード１０を備えたインペラ１１の周囲の少なくとも一部を囲む風洞部９ａを備えたケーシング本体９ｂと、モータのハウジング１２をケーシング本体９ｂに支持させる３本のウエブ１３と、一端がケーシング本体９ｂに取付けられ他端が基板５の貫通孔８に係止される４本のピラー１５とを備えている。またケーシング本体９ｂには、放熱フィンユニット７の外面と接触して、ケーシング９の横方向への移動を防止する複数の接触部１７を備えている。４本のピラー１５の他端には、フック１５ａ（係止部）が形成されている。
【００２６】
放熱フィンユニット７は、金属薄板からプレスで打ち抜いた平板状の金属板からなる複数枚の放熱フィン１９の下側端縁１９ｂをフィン取付用金属板２０に一枚一枚接合して製造されている。図９乃至図１１は、放熱フィンユニット７の製造原理を説明するための原理図である。これらの図では、理解を容易にするために、放熱フィンの枚数を少なくし、基板５の形状を平板として図示している。図９に示すように、放熱フィン１９は、下側端縁１９ｂと、下側端縁１９ｂとは反対側に位置する上側端縁１９ａと、内側端縁１９ｃと、外側端縁１９ｄと、下側端縁１０９ｂと上側端縁１０９ａ内側端縁１９ｃと外側端縁１９ｄとによって囲まれる放熱面１０９ｅとを有している。放熱フィン１９の下側端縁１９ｂには嵌合用突出部１９ｆが一体に設けられている。
【００２７】
図１０に示すように、円板状の熱伝導性の良いフィン取付用金属板２０には、中心線ＣＬを中心にして放射方向（径方向）に延び且つ仮想円Ｃの周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットＳが形成されている。中心線ＣＬを中心して放射方向及び基板５の表面５ａと垂直な方向のそれぞれに延び且つ中心線ＣＬを中心にした仮想円Ｃの周方向に等しい間隔をあけて仮想された複数の仮想垂直平面Ｐを仮想する。複数枚の放熱フィン１９は、中心線ＣＬを中心にして中心線ＣＬを囲むように配置されている。図１１に示すように、複数枚の放熱フィン９は、それぞれ基板中心線ＣＬを中心して放射方向及び表面と垂直な方向のそれぞれに延び且つ中心線ＣＬを中心にした仮想円Ｃの周方向に間隔をあけて仮想した複数の仮想垂直平面Ｐに、各スリットＳが含まれている。複数のスリットＳの幅寸法は、放熱フィン１９の厚み寸法よりも大きく、スリットＳに嵌合用突出部１９ｆが嵌合された状態で、放熱フィン１９が仮想円Ｃの周方向に所定の角度θを持って傾斜させることができる寸法に定められている。
【００２８】
放熱フィン１９の嵌合用突出部１９ｆをスリットＳに嵌合した後、仮想円Ｃの周方向の一方向（図１０では時計回り方向）に放熱フィン１９を傾斜させ、その下側端縁１９ｂをフィン取付用金属板２０に対して熱伝達可能に接合する。この接合には、熱伝導性の良い接着剤を用いてもよく、また半田等を用いることができる。複数枚の放熱フィン１９を順次フィン取付用金属板２０に対して接合してもよいが、フィン取付用金属板２０の表面に予め熱硬化性の接着剤を塗布しておき、全てのスリットＳに複数枚の放熱フィン１９の嵌合用突出部１９ｆを嵌合させて複数枚の放熱フィン１９を同時に一方向に傾斜させて、熱硬化性接着剤を硬化させるようにすれば、簡単且つ安価に放熱フィンユニット７を作ることができる。またフィン取付用金属板２０の裏面側を接着剤浴に漬けて毛細管現象により接着剤を吸い上げて複数枚の放熱フィンをフィン取付用金属板２０に接合するようにしてもよい。熱伝導性接着剤に代えて、半田付け、ろう付けあるいは溶接、またあるいは超音波溶接等を用いて接合を行ってよい。なおスリットＳを利用すると、放熱フィン１９の位置決めとフィン取付用金属板２０への接合作業が容易になる。
【００２９】
なおこの実施の形態で用いる放熱フィンユニット７は、７７枚の放熱フィン１９を仮想円Ｃの周方向に約4.675°の角度間隔をあけて配置している。この放熱フィンユニットのように放熱フィン１９の枚数を多くすると、各放熱フィン１９を傾斜させた状態で、各放熱フィン１９の内側端縁１９ｃは実質的に接触した状態となる。図４，図７及び図８から分かるように、このようにして製造した放熱フィンユニット７は、中心部に中心線ＣＬを中心とし、基板５側に向かうに従って径寸法が小さくなるほぼ切頭円錐形の空間ＳＰが形成される。
【００３０】
図４乃至図８に示した放熱フィンユニット７では、上記原理に従って製造されるが、具体的にはスリットの形状や放熱フィン１９の形状が上記原理図のものとは異なっている。実際のフィン取付用金属板２０の中央部には円形の貫通孔２０ａが形成されている。そしてこの貫通孔２０ａの縁部には、放射状に７７個の内側分割スリットＳ１が形成されており、またフィン取付用金属板２０の外周部の近くには、７７個の分割スリットＳ２が形成されている。そしてが７７個の分割スリットＳ２が円弧状の連結スリットＳ３で連結されている。放熱フィン１９の下側端縁１９ｂに形成される嵌合用突出部１９ｆは、分割スリットＳ１及びＳ２のそれぞれに嵌合できるような形状になっている。このような構造にすると、フィン取付用金属板２０に７７枚の放熱フィン１９を接合する際に、フィン取付用金属板２０裏面側を接着剤に漬けると、貫通孔２０ａ及びスリットＳ１〜Ｓ３を通して接着剤が毛細管現象で上昇する。その結果、放熱フィン１９の接合作業の際に、複数枚の放熱フィン１９の内側端縁を熱伝達可能に相互に接続することができる。なお放熱フィン１９をフィン取付用金属板２０に接合した後に、放熱フィンユニット７の中央に形成される逆切頭円錐空間の内面に接着剤を塗布するようにしてもよい。この例では、円弧状のスリットＳ３からフィン取付用金属板２０の表面側に接着剤が流れ、この接着剤がフィン取付用金属板２０の表面と放熱フィン１９との間に形成される隙間に入り込むので、放熱フィン１９の接合強度が高くなる。
【００３１】
このようにして製造した放熱フィンユニット７を基板５の表面に熱伝導性の良い接着剤等の接合手段を用いて接合すると、複数枚の放熱フィン１９が、それぞれの下側端縁１９ｂが対応する１つの仮想垂直平面Ｐと基板５の表面５ａとの交線に沿うようにこの表面５ａに対して間接的に固定され且つ放熱面１９ｅと仮想垂直平面Ｐとの間に所定の傾斜角θを形成するように仮想垂直平面Ｐに対して同じ方向に（仮想円Ｃの周方向の一方側に）傾斜したヒートシンク構造を得ることができる。なおこの実施の形態では、基板５及び放熱フィンユニット７を銅合金材料により形成している。
【００３２】
この実施の形態では、インペラ１１のブレード１０が複数枚の放熱フィン１９と同じ方向に傾斜している。そして複数枚の放熱フィン１９が傾斜する方向にインペラ１１を回転するように冷却用ファン３を動作させる。このようにすると、その逆の場合よりも冷却性能はアップする。
【００３３】
複数枚の放熱フィン１９の傾斜角度は、それぞれ放熱面１９ｅと仮想垂直平面Ｐとの間の角度θ（即ち傾斜角θ）が、４５°より小さい角度になるように傾斜しているのが好ましい。具体的には、複数枚の放熱フィン１９は、それぞれ対応する仮想垂直平面Ｐに対して同じ方向に（仮想円Ｃの周方向の一方側に）傾斜している。この傾斜角θは、４５°より小さく１５°より大きい値にするのが好ましい。この角度範囲内の角度であれば、放熱フィン１９の枚数をある程度多くすることができて、満足できる冷却性能を得ることができる。この角度範囲であれば、空気流の圧力損失が低減し、２枚の放熱フィン９，９間を流れる空気流の流速が速くなり、排出空気流量が増大するため、冷却効率を高くすることが可能となる。角度θの最適値は、冷却用ファン３のインペラの回転方向及び回転速度、複数枚のブレード１９の角度、ブレード１０との対向面積に応じて決定する。また放熱フィン１９の傾斜方向を、図１乃至図８に示す例とは逆方向にしてもよいのは勿論である。
【００３４】
なおブレード１０と上側端縁１９ａとの間の間隙寸法は、例えば５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度である。この例では、冷却用ファン３は放熱フィンユニット７の複数枚の放熱フィン１９に向かって空気を吹き付けるように、ブレード１０の角度が定められている。
【００３５】
冷却用ファン３から放熱フィンユニット７に吹き付けられた空気は、複数枚の放熱フィン１９の隣接する二枚の放熱フィン１９，１９のそれぞれの上側端縁１９ａ，１９ａ間に形成される開口部から隣接する２枚の放熱フィン１９，１９間に形成される隙間に入り、これらの隙間を通って放熱フィンユニット７の径方向外側に出る。
【００３６】
図１２及び図１３は、放熱フィンユニット１０７の変形例の構造を説明するために用いる図である。この放熱フィンユニット１０７では、放熱フィンユニット１０７の中心部に金属製の筒体１３０（逆切頭円錐筒形状の筒体）を配置し、複数枚の放熱フィン１１９のそれぞれの内側端縁１１９ｃをこの筒体１３０の外周面に熱伝達可能に結合する。この接合には、熱硬化性接着剤、半田等を用いることができる。なおこの場合、筒体１３０の下端面は放熱フィン取付板１２０にも接合されている。
【００３７】
図１４及び図１５は、本発明の更に他の実施の形態の冷却装置の平面図及び正面図である。図１乃至図１１に示した実施の形体の構成部材と実質的に同じ部材には、図１乃至図１１に付した符号に２００の数を付した符号を付して説明を省略する。また図１６乃至図１８は、この実施の形態の冷却装置で用いる放熱フィンユニットの構造を説明するための図である。理解を容易にするために、図１４乃至図１８では、放熱フィン２１９の枚数を少なくしている。この実施の形態では、複数枚の放熱フィン２１９が、それぞれ、複数枚のブレード２１０の外側に位置して複数枚のブレード２１０を中心線を中心にして囲む延長部２１９Ａを有している点で、先の実施例とは異なっている。その他の点は、上記各実施の形態と同じである。このようにすると放熱フィン２１９の放熱面積を大きくすることができるので、冷却性能を更に高めることができる。なお図示のように放熱フィン２１９の枚数が少ない場合には、図１２及び図１３に示したように、各放熱フィン２１９の内側端縁２１９ｃを金属製の筒体１３０に接続して、各放熱フィン２１９の内側端縁を熱伝達可能に接合すればよい。
【００３８】
図１９は、本発明の冷却装置で用いることができる更に別の放熱フィンユニット３０７の構造を説明するための図である。図１４の放熱フィンユニット３０７では、なお複数枚の放熱フィン３１９は、仮想垂直平面Ｐと表面３０５ａとの交線に沿うように湾曲している。このような湾曲した放熱フィン３１９を用いると、各放熱フィン３１９の内側縁部同士間に形成される隙間が大きくなるので、内側縁部どうしを連結しづらくなる。そのためこのような場合も、図１２及び図１３に示した金属製の筒体を用いれば、簡単に各放熱フィン３１９の内側端縁どうし熱伝達可能に連結することができる。
【００３９】
理想的には、複数の仮想垂直面を仮想円の周方向に等しい間隔をあけて仮想する。このようにすると各放熱フィンをほぼ均等に冷却することができ、基板を偏りなく冷却することができるので、冷却効率をより高めることができる。
【００４０】
また図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示す放熱フィン４１９のように、放熱フィン４１９の一部４１９ａの厚みを周期的に厚くして放熱フィン４１９の表面に凹凸を形成することにより、放熱面積を増大させれば、更に放熱効率を高めることができる。
【００４１】
また図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示す放熱フィン５１９のように、波状の凹凸を有する放熱フィン５１９を用いると、放熱面積が増大して、放熱効率を高めることができる。
【００４２】
また図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示す放熱フィン６１９のように、山形の細かい凹凸を有する放熱フィン６１９を用いると、放熱面積が増大して、放熱効率を高めることができる。
【００４３】
また図２３（Ａ）及び（Ｂ）に示す放熱フィン７１９のように、放熱フィン７１９の一部を折り曲げて複数本の突条を放熱フィン７１９に形成することにより、放熱面積を増大させても、放熱効率を高めることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却装置の径方向寸法を大きくすることなく、しかもモータの寿命を短くすることなく、従来冷却性能が高いと言われている高価な冷却装置とほぼ同等またはそれ以上の冷却性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却装置の第１の実施の形態の平面図である。
【図２】本発明の冷却装置の第１の実施の形態の右側面図である。
【図３】本発明の冷却装置の第１の実施の形態の正面図である。
【図４】第１の実施の形態で用いる放熱フィンユニットの平面図である。
【図５】第１の実施の形態で用いる放熱フィンユニットの正面図である。
【図６】第１の実施の形態で用いる放熱フィンユニットの底面図である。
【図７】図４のVII−VII線に沿って切断した放熱フィンユニットの平面図である。
【図８】図７の状態の放熱フィンユニットの正面図である。
【図９】製造方法の説明に用いる放熱フィンの一例の平面図である。
【図１０】放熱フィンユニットの製造過程の途中の状態における平面図である。
【図１１】図１０の放熱フィンユニットの製造過程の途中の状態における正面図である。
【図１２】別の放熱フィンユニットの製造過程の途中の状態における平面図である。
【図１３】図１２の放熱フィンユニットの製造過程の途中における正面図である。
【図１４】第２の実施の形態の冷却装置の平面図である。
【図１５】第２の実施の形態の正面図である。
【図１６】第２の実施の形態で用いる放熱フィンの平面図である。
【図１７】第２の実施の形態で用いる放熱フィンユニットの製造過程の途中の状態における平面図である。
【図１８】図１７の放熱フィンユニットの製造過程の途中の状態における正面図である。
【図１９】本発明で用いる他の放熱フィンユニットの構造を示す平面図である。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）は、放熱フィンユニットで用いることができる放熱フィンの変形例の正面図及び平面図である。
【図２１】（Ａ）及び（Ｂ）は、放熱フィンユニットで用いることができる他の放熱フィンの変形例の正面図及び平面図である。
【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は、放熱フィンユニットで用いることができる他の放熱フィンの変形例の正面図及び平面図である。
【図２３】（Ａ）及び（Ｂ）は、放熱フィンユニットで用いることができる他の放熱フィンの変形例の正面図及び平面図である。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
３ 冷却用ファン
５ 基板
７ 放熱フィンユニット
１０ ブレード
１１ インペラ
１９ 放熱フィン
ＣＬ 中心線
Ｐ 仮想垂直平面

Claims (13)

1. 熱源からの熱を消散するヒートシンクを備えた冷却装置であって、
   表面と熱源が接触する裏面とを備えた熱伝導性の良い基板と、
   前記基板の前記表面と垂直な方向に延びる仮想の中心線と、
   前記中心線を中心して放射方向及び前記表面と垂直な方向のそれぞれに延び且つ前記中心線を中心にした仮想円の周方向に間隔をあけて仮想された複数の仮想垂直平面と、
   前記基板の表面に対して熱伝達可能に取付けられ、前記中心線を中心にして前記中心線を囲むように配置された複数枚の放熱フィンを含む放熱フィンユニットとを具備するヒートシンクと、
   複数枚のブレードを有しモータによって回転させられるインペラを備え、前記ヒートシンクの前記放熱フィンユニットの上方に前記インペラが位置するように前記ヒートシンクに対して取付けられた冷却用ファンとを具備し、
   前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記基板側に位置する下側端縁と、前記下側端縁とは反対側に位置する上側端縁と、前記下側端縁と前記上側端縁とを結び前記中心線側に位置する内側端縁と、前記下側端縁と前記上側端縁とを結び前記内側端縁とは反対側に位置する外側端縁と、前記下側端縁と前記上側端縁と前記内側端縁と前記外側端縁との間に位置する放熱面とを有し、
   前記複数枚の放熱フィンは、それぞれ前記下側端縁が対応する１つの前記仮想垂直平面と前記表面との交線に沿うように前記表面に対して固定され且つ前記放熱面と前記仮想垂直平面との間に所定の傾斜角θを形成するように前記仮想垂直平面に対して同じ方向に傾斜しており、
   前記複数枚の放熱フィンの隣接する前記二枚の放熱フィンのそれぞれの前記内側端縁どうしが熱伝達可能に連結されており、
   前記放熱フィンユニットと前記冷却用ファンとは、前記冷却用ファンの前記複数枚のブレードと前記複数枚の放熱フィンの前記上側端縁とが対向する位置関係を有しており、
   前記冷却用ファンは前記放熱フィンユニットの前記複数枚の放熱フィンに冷却用空気を流すように動作することを特徴とする冷却装置。
2. 前記二枚の放熱フィンのそれぞれの前記内側端縁どうしは、熱伝導性の高い金属製または合成樹脂製の接着剤を用いて接合されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記複数枚の放熱フィンの連結されたそれぞれの前記内側端縁によって囲まれる空間が、前記中心線を中心とし、前記基板側に向かうに従って径寸法が小さくなるほぼ切頭円錐形の形状を有している請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記放熱フィンユニットの中心部に金属製の筒体が配置されており、前記複数枚の放熱フィンのそれぞれの前記内側端縁が前記筒体の外周面に熱伝達可能に結合されている請求項１に記載の冷却装置。
5. 前記複数枚の放熱フィンは、前記仮想垂直平面と前記表面との前記交線に沿うように湾曲している請求項４に記載の冷却装置。
6. 前記複数枚の放熱フィンはそれぞれ、前記複数枚のブレードの外側に位置して前記複数枚のブレードを前記中心線を中心にして囲む延長部を有している請求項１に記載の冷却装置。
7. 前記放熱フィンユニットは、前記基板の前記表面に接合される一枚のフィン取付用金属板を備え、前記複数枚の放熱フィンはそれぞれ平板状の金属板により形成され、前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁が前記フィン取付用金属板に固定されて構成されている請求項１に記載の冷却装置。
8. 前記フィン取付用金属板には、前記中心線を中心にして放射方向に延び且つ前記周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットが形成されており、
   前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁にはそれぞれ前記複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部が一体に形成され、
   前記複数枚の放熱フィンはそれぞれの前記嵌合用突出部が対応する前記複数のスリットに嵌合された状態で、前記フィン取付用金属板に接合されている請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記複数のスリットに嵌合された前記複数枚の放熱フィンの前記嵌合用突出部が、前記スリットから前記フィン取付用金属板の裏面側に突出しており、
   前記嵌合用突出部が前記基板の前記表面に直接接触していることを特徴とする請求項８に記載の冷却装置。
10. 前記複数枚の放熱フィンは、放熱面に凹凸部が形成されている請求項１に記載の冷却装置。
11. 前記複数枚の放熱フィンが前記基板上に直接固定されている請求項１に記載の冷却装置。
12. 前記基板には、前記中心線を中心にして放射方向に延び且つ前記周方向に所定の間隔をあけて複数のスリットが形成されており、
    前記複数枚の放熱フィンの前記下側端縁にはそれぞれ前記複数のスリットに嵌合される嵌合用突出部が一体に形成され、
    前記複数枚の放熱フィンはそれぞれの前記嵌合用突出部が対応する前記複数のスリットに嵌合された状態で、前記基板に接合されている請求項１１に記載の冷却装置。
13. 前記冷却用ファンのケーシングは、前記インペラの周囲の少なくとも一部を囲む風洞部と前記風洞部を備えたケーシング本体と、前記モータのハウジングを前記ケーシング本体に支持させる複数本のウエブと、一端が前記ケーシング本体に取付けられ他端が前記基板に係止される複数本のピラーとを備えており、
    前記基板には前記複数本のピラーの前記他端が係止される複数の被係止部が設けられている請求項１に記載の冷却装置。

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