JP4512221B2 - 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、ＭＰＵ等の電子部品を直接または間接的に冷却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、特にヒートシンクをファン装置からの風で積極的に冷却するタイプの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートシンクとファン装置とが組み合わされて構成される電子部品冷却装置は、米国特許第５，９１０，６９４号、米国特許第５，６１５，９９８号等に見られるように公知である。
【０００３】
米国特許第５，６１５，９９８号等に示されるように、従来の電子部品冷却装置の大部分は、ファン装置から吐き出され放熱フィンから熱を奪って暖まった空気がヒートシンクの全周から四方に吐き出される構造を有している。
【０００４】
これに対して米国特許第第５，９１０，６９４号の第９図乃至第１１図には、ヒートシンクの１辺から空気が吐き出される構造の冷却装置が示されている。
【０００５】
また米国特許第５，６１５，９９８号や米国意匠特許第４０３，７６０号には、ファン装置をヒートシンクに対して取付けるときに、ファン装置のケースをヒートシンクに近付けるだけでファン装置のケースに設けた複数の係合部とヒートシンクに設けた複数の被係合部とが係合する係合構造を備えた電子部品冷却装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の通り、米国特許第５，９１０，６９４号に示された従来のヒートシンクを備えた冷却装置では、ヒートシンクのベースはほぼ矩形状を呈している。そして空気の吐出口は、ヒートシンクの一辺に対応して形成されている。吐出口を一方向に限定するのは、冷却装置の周囲に温風に晒されるのが好ましくない部品が配置される場合や、電子機器のケースの外部に温風を排出する場合などに対応するためである。
【０００７】
しかしながらこの従来の構造では、吐出口の大きさを大きくして風量を増大することに限界があった。またヒートシンクのベースの形状を小さくして、冷却装置をコンパクトに構成するのが難しかった。
【０００８】
本発明の目的は、吐出口の大きさを従来よりも大き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。
【０００９】
本発明の他の目的は、従来よりもヒートシンクのベースの形状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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とするヒートシンクを備えた冷却装置は、輪郭形状が第１及び第２の辺を含む複数の辺を有するベースと、ベースから起立し且つ少なくとも前記第１及び第２の辺に沿って連続して延びる側壁部とを備えたヒートシンクと、ヒートシンクの側壁部が起立する側に配置されてヒートシンクに取付けられたファン装置とを具備する。ヒートシンクには、放熱フィンが設けれていてもいなくてもよい。
【００１１】
ファン装置は、複数のブレードを有するインペラと、回転軸に固定されたロータに取付けられたインペラを回転させるモータと、インペラ及びモータを受け入れる開口部を備えたケースと、モータを開口部の中央部に位置決めするようにモータのハウジングとケースとを連結する複数本のウエブとを備えた構造を有している。
【００１２】
本発明で用いるヒートシンクのベースは、第１の辺と第２の辺との間の角度がほぼ９０°になる形状を有している。そしてヒートシンクの側壁部とファン装置のケースとは、組み合わされた状態で第１の辺及び第２の辺に対向する少なくとも１つの辺に対応する部分に開口部を通して吸引した空気を吐出す吐出口を形成するようにそれぞれ構成されている。
【００１３】
このような構成を採用するとベースがほぼ矩形状であれば、第１及び第２の辺に対向する２つの他の辺に対応した部分に吐出口を形成することができ、吐出口の大きさを従来よりも大きくすることができる。
【００１４】
また１つの辺に対応する部分に吐出口を形成する場合には、この吐出口に対向する位置に第１及び第２の辺が位置することになり、矩形状のベースを用いる場合よりも第１及び第２の辺が位置する部分のヒートシンクの形状寸法を小さくすることができる。
【００１５】
なおベースには、吐出口側に位置して第１及び第２の辺に隣接する第３及び第４の辺を設けるのが好ましい。そしてこの場合には、側壁部に第３及び第４の辺に沿って延びる一対の延長部分を一体に設ける。このようにすると一対の延長部分の長さ及び形状を任意に定めることにより、吐出口の大きさを任意に定めることが可能になる。
【００１６】
また一対の延長部分に一対の被係止部を形成する。そしてファン装置のケースには一対の被係止部に係止される一対のフックを一体に設ける。このようにすると、一対のフックを一対の被係止部に係止させるだけで、ファン装置をヒートシンクにしっかりと固定できる。
【００１７】
ヒートシンクのベースには、第１及び第２の辺と連続し両者を連結する第５の辺を設けても良い。このようにするとベースの形状をさらに小さくすることができる。
【００１８】
ベースが、第３及び第４の辺と連続し、第１及び第２の辺との間の角度がほぼ９０°になる第６及び第７の辺を備えている場合には、第６及び第７の辺に対応した部分に吐出口を形成できるので、吐出口の大きさを従来の約２倍近くにすることができる。
【００１９】
またベースを、第３及び第４の辺と連続し第５の辺とほぼ平行に延びる第６の辺を備えた形状にすると、第６の辺に対応した部分に吐出口が形成されることになる。このようにすると吐出口の大きさは、あまり大きくできないが、従来と比べてベースの形状寸法を小さくすることができる。
【００２０】
ファン装置のケースは、ベースの輪郭形状とほぼ同じ形状でベースの第１乃至第５の辺に対応する第１及び第５の辺を有する輪郭形状を有しているものを用いるのが好ましい。そしてこの場合には、１つのウエブをケースの第５の辺に向かって延ばす。そしてこの１つのウエブ内にモータに電力を供給する電力供給用導体（ケーブル導体を含む）を収納する。このようにすると電力供給用導体を吐出口とは反対側から引き出すことができ、冷却装置の電子機器のケース内への装着が容易になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は本発明のヒートシンクを備えた冷却装置の実施の形態の一例の正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３（Ａ）乃至（Ｃ）は、この実施の形態で用いることができるヒートシンクの正面図、平面図及び左側面図である。これらの図において、１で示す部材はＭＰＵ（電子部品）やヒートパイプ等の被冷却部材を直接冷却したり、電子機器のケースの内部の空気を外部に排出することにより電子機器のケースの内部を冷却するヒートシンクを備えた冷却装置である。３で示す部材はアルミニウム製のヒートシンクであり、５で示す部材は軸流送風機を用いたファン装置である。この冷却装置１は、ヒートシンク３にファン装置５が取付けられて構成されている。
【００２２】
図３に示すようにヒートシンク３は、正面から見た輪郭形状が第１及び第２の辺７及び９を含む８つの辺７〜２１を有するベース４を有している。第１の辺７と第２の辺９との間に挟まれる角度はほぼ９０°（理想的には９０°）である。ベース４は、第１及び第２の辺７及び９に隣接して第３及び第４の辺１１及び１３を備えており、また第１及び第２の辺７及び９の間に両者をつなげる第５の辺１５を備えている。さらにベース４は、第１及び第２の辺７及び９と対向する位置に、これらの辺との間の角度が９０°になる第６及び第７の辺１７及び１９を備えており、また第６及び第７の辺１７及び１９をつなげる第８の辺２１を備えている。
【００２３】
ヒートシンク３には、ベース４から起立し且つ第１及び第２の辺７及び９に沿って連続して延びる側壁部２３が一体に設けられている。側壁部２３は、第３及び第４の辺１１及び１３に沿って延びる一対の延長部分２３ａ及び２３ｂを一体に備えている。また第３及び第４の辺１１及び１３には、後に説明するファン装置５のケースに設けたフックが係止される一対の被係止部２５及び２７が形成されている。被係止部２５及び２７は、ベース４が延びる方向と平行な方向に延びる係止面２５ａ及び２７ａを備えている。
【００２４】
ファン装置５は、図１及び図２に示されるように、１１枚のブレード２９…を有するインペラ３１と、回転軸３０に固定されたインペラ３１を回転させるモータ３３と、インペラ３１及びモータ３３を受け入れる吸引用の開口部３５を備えたケース３７と、モータ３３を吸引用の開口部３５の中央部に位置決めするようにモータ３３のハウジング３４とケース３７とを連結する３本のウエブ３９〜４３とを備えている。ファン装置５のケース３７は、正面から見てベース４の輪郭形状とほぼ同じ形状でベース４の第１乃至第８の辺７乃至２１に対応する第１及び第８の辺を有する輪郭形状を有している。そして１つのウエブ４３は、ベース４の第５の辺１５に対応するケース３７の第５の辺に向かって延びている。そしてこの１つのウエブ４３内には、モータ３３に電力を供給するケーブル４４がが収納されている。このようにするとケーブル４４を後述する吐出口４５とは反対側から引き出すことができる。
【００２５】
この例では、ケース３７、モータ３３のハウジング３４及び３本のウエブ３９〜４３は合成樹脂材料を主成分とする成形材料により一体に成形されている。なおモータ３３の内部の構造は特開平８−８３８７３号公報に詳しく説明されているので説明は省略する。
【００２６】
インペラ３１のブレード２９…は、モータ３３の回転軸の軸線方向の一方の方向から吸引用の開口部３５を通してベース４側に吸引した空気を積極的にモータ３３の回転軸３０の径方向に吐き出すように構成されている。もちろんこのファンは軸流送風器であるため、吸引した空気の一部は当然にして軸線方向に（ベース４に向かって）流れる。
【００２７】
ケース３７は、ヒートシンク３のベース４の表面と間隔をあけて対向する平板形状を有している。そしてベース４に設けられた側壁部２３とファン装置５のケース３７とは、組み合わされた状態でベース４の第１の辺７及び第２の辺９に対向する第６乃至第８の辺１７〜２１に対応する部分に開口部３５を通して吸引した空気を吐出す吐出口４５を形成するようにそれぞれ構成されている。ケース３７には、ヒートシンク３の側壁部２３に形成された一対の被係止部２５及び２７の係止面２５ａ及び２７ａに係止される一対のフック３６及び３８が一体に設けられている。なおこのフックを用いた係止構造については、米国特許第５，６１５，９９８号等に示されている。
【００２８】
回転するブレード２９…から吐き出された空気は、側壁部２３に沿って流れて吐出口４５から吐出される。なお図１には、ヒートシンク３から流れ出る空気の流れを矢印で示してある。理解を容易にするために、この実施の形態の冷却装置の六面図を図４に示す。図４（Ｃ）の正面図では、側壁部２３の存在を破線で示してある。
【００２９】
図５は本発明のヒートシンクを備えた冷却装置の第２の実施の形態の正面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図７（Ａ）乃至（Ｃ）は、この実施の形態で用いることができるヒートシンクの正面図、平面図及び左側面図である。これらの図においては、図１乃至図３に示した部材と同様の部材には、図１乃至図３に付した符号に１００の数を加えた符号を付してある。この実施の形態では、ヒートシンク１０３のベース１０４がいわゆる野球のベースに似た形状を有している。このヒートシンク１０３のベース１０４は、第３及び第４の辺１１１及び１１３の長さが長く、第６の辺１２１が第３及び第４の辺１１１及び１１３をつなぎ且つ第５の辺１１５と対向する位置にある。
【００３０】
この例では、第６の辺１２１に対応した部分に吐出口１４５が形成されることになる。このようにすると吐出口１４５の大きさは、あまり大きくできないが、従来と比べてベース１０４の形状寸法を小さくすることができる。なお理解を容易にするために、この実施の形態の冷却装置の六面図を図８に示す。図８（Ｃ）の正面図では、側壁部１２３の存在を破線で示してある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ベースがほぼ矩形状であれば、第１及び第２の辺に対向する他の辺に対応した部分に吐出口を形成することができるので、吐出口の大きさを従来よりも大きくすることができる利点がある。
【００３２】
また１つの辺に対応する部分に吐出口を形成する場合には、この吐出口に対向する位置に第１及び第２の辺が位置することになり、矩形状のベースを用いる場合よりも第１及び第２の辺が位置する部分のヒートシンクの形状寸法を小さくすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートシンクを備えた冷却装置の実施の形態の一例の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）は、この実施の形態で用いることができるヒートシンクの正面図、平面図及び左側面図である。
【図４】 (Ａ)乃至（Ｆ）は、図１の実施の形態の冷却装置の平面図、左側面図、正面図、右側面図、底面図及び背面図である。
【図５】本発明のヒートシンクを備えた冷却装置の第２の実施の形態の一例の正面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】（Ａ）乃至（Ｃ）は、第２の実施の形態で用いることができるヒートシンクの正面図、平面図及び左側面図である。
【図８】 (Ａ)乃至（Ｆ）は、図５の実施の形態の冷却装置の平面図、左側面図、正面図、右側面図、底面図及び背面図である。
【符号の説明】
１ 冷却装置
３ ヒートシンク
４ ベース
７ 第１の辺
９ 第２の辺
１１ 第３の辺
１３ 第４の辺
１５ 第５の辺
１７ 第６の辺
１９ 第７の辺
２１ 第８の辺
２３ 側壁部
５ ファン装置
２９ ブレード
３１ インペラ
３３ モータ
３５ 開口部
３７ ケース
４５ 吐出口

Claims (4)

1. 全体がほぼ矩形であり且つ対向する一対の角に面取りが施された輪郭形状を有して第１及び第２の辺を含む複数の辺を有するベースと、前記ベースから起立し且つ少なくとも前記第１及び第２の辺に沿って連続して延びる側壁部とを備えたヒートシンクと、
   前記ヒートシンクの前記側壁部が起立する側に配置されて前記ヒートシンクに取付けられたファン装置とを具備し、
   前記ファン装置が、複数のブレードを有するインペラと、回転軸に固定されたロータに取付けられた前記インペラを回転させるモータと、前記インペラ及び前記モータを受け入れる開口部を備えたケースと、前記モータを前記開口部の中央部に位置決めするように前記モータのハウジングと前記ケースとを連結する複数本のウエブとを備えた構造を有するヒートシンクを備えた冷却装置であって、
   前記ヒートシンクの側壁部と前記ファン装置の前記ケースとは、組み合わされた状態で前記第１の辺及び前記第２の辺とに対向する１以上の辺に対応する部分に前記開口部を通して吸引した空気を吐出する吐出口を形成するようにそれぞれ構成されており、
   前記ベースは前記吐出口側に位置して、前記面取りが施されて形成された、前記第１の辺に隣接するが前記第２の辺には隣接しない第３の辺と、前記第２の辺に隣接するが前記第１の辺には隣接しない第４の辺を備えており、前記ベースは前記第１及び第２の辺と連続し両者を連結する第５の辺を備え、さらに前記ベースは前記第３の辺と連続するが前記第４の辺とは連続しない第６の辺と、前記第４の辺と連続するが前記第３の辺とは連続しない第７の辺とを備えており、
   前記側壁部は前記第３及び第４の辺に沿って延びている一対の延長部分を一体に備えており、
   前記ケースに前記ファン装置が固定されていることを特徴とするヒートシンクを備えた冷却装置。
2. 前記一対の延長部分には一対の被係止部が形成され、
   前記ケースには前記一対の被係止部に係止される一対のフックが一体に設けられ、
   前記ファン装置は前記一対のフックが前記一対の被係止部に係止された状態で、前記ヒートシンクに固定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を備えた冷却装置。
3. 前記ベースは、前記第３及び第４の辺と連続し前記第５の辺とほぼ平行に延びる第８の辺を備えている請求項１に記載のヒートシンクを備えた記載の冷却装置。
4. 前記ファン装置の前記ケースは、前記ベースの輪郭形状とほぼ同じ形状で前記第１乃至第５の辺にそれぞれ対応する第１乃至第５の辺を有する輪郭形状を有しており、
   １つの前記ウエブは前記ケースの前記第５の辺に向かって延びており、
   前記１つのウエブ内に前記モータに電力を供給する電力供給用導体が収納されている請求項１に記載のヒートシンクを備えた冷却装置。

Images