JP5078872B2 - Heat sink with centrifugal fan - Google Patents
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Description
この発明は、複数の放熱フィン、および、遠心ファンを備えた遠心ファン付ヒートシンク、特に、換気量が増大した、コンパクトで放熱効率の高い遠心ファン付ヒートシンクに関する。 The present invention relates to a heat sink with a centrifugal fan including a plurality of radiating fins and a centrifugal fan, and more particularly to a compact heat sink with a centrifugal fan having a high ventilation rate and a high ventilation rate.
CPU、素子等の発熱量、発熱密度の増大によって、放熱効率に優れた高性能のヒートシンクが求められている。更に、パソコン、ゲーム機器等の電子機器では、高さが制限され、コンパクト、低騒音で、放熱効率の高いヒートシンクが求められている。従来、製造コストの安価なアルミニウムの押し出し材によるヒートシンクが利用されてきた。押し出し材によるヒートシンクは、受熱ブロックと放熱フィンとが一体的に形成されるので、製造は容易であるが、製造上の制限によって放熱フィンのピッチが限定され細かなピッチでフィンを形成することが技術的に困難であった。 There is a need for a high-performance heat sink with excellent heat dissipation efficiency due to an increase in heat generation amount and heat generation density of CPUs and elements. Furthermore, electronic devices such as personal computers and game machines are required to have a heat sink with a limited height, a compact size, low noise, and high heat dissipation efficiency. Conventionally, heat sinks made of extruded aluminum material, which are inexpensive to manufacture, have been used. The heat sink made of extruded material is easy to manufacture because the heat receiving block and the heat radiating fins are integrally formed. However, the pitch of the heat radiating fins is limited due to manufacturing restrictions, and the fins can be formed at a fine pitch. Technically difficult.
更に、受熱ブロックと放熱フィンの組み合わせだけでは発熱量の増大に対応することが難しくなり、ヒートパイプを組み合わせたヒートシンクが使用されるようになった。その中でも、受熱ブロックに一端が取り付けられた垂直に配置された複数のヒートパイプに、薄板状の多数の放熱フィンが挿通されたタイプのヒートシンクが広く使用されるようになってきた。このようにヒートパイプを使用することによって、放熱面積とフィン効率を向上し、高発熱量の放熱が可能になる。 Furthermore, it is difficult to cope with an increase in the amount of heat generated only by the combination of the heat receiving block and the heat radiating fins, and a heat sink combined with a heat pipe has been used. Among them, a heat sink of a type in which a plurality of thin plate-like heat radiation fins are inserted into a plurality of vertically arranged heat pipes having one end attached to a heat receiving block has been widely used. By using the heat pipe in this way, the heat radiation area and fin efficiency are improved, and heat radiation with a high calorific value is possible.
ヒートパイプの内部には作動流体の流路となる空間が設けられ、その空間に収容された作動流体が、蒸発、凝縮等の相変化や移動をすることによって、熱の移動が行われる。即ち、ヒートパイプの吸熱側において、ヒートパイプを構成する容器の材質中を熱伝導して伝わってきた被冷却部品が発する熱により、作動流体が蒸発し、その蒸気がヒートパイプの放熱側に移動する。放熱側においては、作動流体の蒸気は冷却され再び液相状態に戻る。このように液相状態に戻った作動流体は再び吸熱側に移動(還流)する。このような作動流体の相変態や移動によって熱の移動が行われる。 A space serving as a flow path for the working fluid is provided inside the heat pipe, and heat is moved by the phase change or movement of the working fluid accommodated in the space such as evaporation and condensation. That is, on the heat absorption side of the heat pipe, the working fluid evaporates due to the heat generated by the parts to be cooled that are conducted through the material of the container constituting the heat pipe, and the vapor moves to the heat radiation side of the heat pipe. To do. On the heat radiating side, the working fluid vapor is cooled and returned to the liquid phase again. The working fluid that has returned to the liquid phase in this way moves (refluxs) again to the heat absorption side. Heat is transferred by such phase transformation and movement of the working fluid.
通常、受熱ブロックに接続され、垂直に配置された複数のヒートパイプに多数の放熱フィンが挿通されたタイプのヒートシンクを使用する強制冷却方式のヒートシンクの場合には、放熱フィンの側面部にファンを取り付けて、被冷却部品の熱をヒートパイプによって放熱フィンに移動し、冷却用ファンによって強制的に冷却する。
特許文献1:特開平11−351769号公報
特許文献2:特開2001−210767号公報Normally, in the case of a forced-cooling heatsink that uses a heatsink that is connected to the heat-receiving block and has a number of heat-dissipating fins inserted into a plurality of heat pipes arranged vertically, a fan is attached to the side of the heat-dissipating fins. Attach and move the heat of the component to be cooled to the heat radiating fin by the heat pipe and forcibly cool it by the cooling fan.
Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 11-351769 Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2001-210767
しかし、上述した冷却用ファンを備えた従来のヒートシンクは、フィンの前面の面積が軸流ファンの面積に匹敵し、ファンの高さが高くなりがちである。このようなヒートシンクを、パソコン、ゲーム機器等の高さが制限される電子機器に使用する場合には、放熱フィンの高さを低くする代わりに横寸法を大きくした横長のヒートシンクになり、放熱フィンが広くなり、それを冷却するためには小径のファンを多数並べることになり、組み合わせるファンの数が多くなってしまう。それと共に騒音が高くなる、更には、電子機器の排気口が大きくなり、各種端末類の設置場所の確保と相俟って筐体も大型化してしまうという問題点がある。 However, in the conventional heat sink including the cooling fan described above, the area of the front surface of the fin is comparable to the area of the axial fan, and the height of the fan tends to be high. When such heat sinks are used in electronic devices where the height is limited, such as personal computers and game machines, instead of reducing the height of the heat dissipation fins, the heat sink becomes a horizontally long heat sink, In order to cool it, many small-diameter fans are arranged, and the number of fans to be combined increases. At the same time, there is a problem that the noise becomes high, the exhaust port of the electronic device becomes large, and the housing becomes large in combination with securing the installation place of various terminals.
更に、性能の高度化に伴って筐体内には多数の発熱素子が配置されているので、より一層効率的に筐体内の温度を低下させる必要がある。 Furthermore, since a large number of heat generating elements are arranged in the housing as performance increases, it is necessary to more efficiently lower the temperature in the housing.
更に、複数の薄板状フィンからなる放熱フィン部を固定する伝熱部材の従来の配置は、放熱フィン部に熱を移動する機能だけに着目され、遠心ファンから放熱フィン部に入った空気流が伝熱部材に当りその流れを乱して、放熱効率を阻害するという問題点があった。 Furthermore, the conventional arrangement of the heat transfer member that fixes the heat dissipating fin portion composed of a plurality of thin fins focuses only on the function of transferring heat to the heat dissipating fin portion, and the air flow that enters the heat dissipating fin portion from the centrifugal fan. There was a problem that the heat transfer member was disturbed and the flow was disturbed to hinder heat dissipation efficiency.
従って、この発明の目的は、パソコン、ゲーム機器等の高さが制限される電子機器に使用する場合においても、筐体内全体の温度をより一層効果的に低下させることができ、高さを抑え、低騒音かつコンパクトで、放熱効率の高い遠心ファン付ヒートシンクを提供することにある。 Accordingly, the object of the present invention is to reduce the overall temperature of the housing even more effectively, even when used in electronic devices where the height is restricted, such as personal computers and game machines. An object of the present invention is to provide a heat sink with a centrifugal fan that is low in noise and compact and has high heat dissipation efficiency.
発明者は、上述した従来の問題点を解決するために研究を重ねた。その結果、複数枚を所定の間隔で積層配置した放熱フィンの形状を、遠心ファンに対応する概ね半円周形状にし、カバーと放熱フィンが熱的に接続される熱伝導性に優れた底部によって形成される空間部において、放熱フィンを通る空気の流れの他に、カバー内壁に沿って吹き出し口に向かって急速に流れる空気流を生じさせることによって、筐体内における空気の換気量が著しく増大して、筐体内の温度をより一層効果的に低下させることができることが判明した。 The inventor has conducted research in order to solve the conventional problems described above. As a result, the shape of the radiating fin in which a plurality of sheets are laminated at a predetermined interval is made into a generally semicircular shape corresponding to the centrifugal fan, and the cover and the radiating fin are thermally connected to each other by the bottom portion having excellent thermal conductivity. In the space that is formed, in addition to the air flow through the radiating fins, an air flow that flows rapidly toward the outlet along the inner wall of the cover is generated, thereby significantly increasing the air ventilation in the housing. Thus, it has been found that the temperature in the housing can be more effectively lowered.
即ち、遠心ファンの一方の側は、所定の間隔で積層された放熱フィンの半円周状の空気流入部が相対し、遠心ファンの他方の側にはカバーの内壁面が直接相対した状態で上述した空間部内に配置される。その結果、カバーの内壁面が直接相対した側で、遠心ファンによって所定形状のカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって空気流が生じる。更に、伝熱部材は、放熱フィン部の空気流入部から吹き込まれ放熱フィン部中を流れて曲線部から出た空気流がカバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されているので、放熱効率が高い。 That is, one side of the centrifugal fan is opposed to the semicircular air inflow portion of the radiating fins stacked at a predetermined interval, and the inner wall surface of the cover is directly opposed to the other side of the centrifugal fan. It arrange | positions in the space part mentioned above. As a result, on the side where the inner wall surface of the cover is directly opposed, an air flow is generated toward the outlet along the inner wall of the predetermined shape by the centrifugal fan. Further, the heat transfer member is blown from the air inflow portion of the radiating fin portion, flows through the radiating fin portion, and the air flow emitted from the curved portion does not hinder the flow of the air flow toward the air outlet along the inner wall of the cover. The heat dissipating efficiency is high.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクは、上述した研究結果に基づいてなされたものであって、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第1の態様は、空気取り入れ口と空気吹き出し口とを備えた所定形状のカバーと、
冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、
前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、
前記底部に熱的に接続し、少なくとも空気流入部を備える所定形状を備え、前記空間部に収納される複数のフィン部からなる放熱フィン部と、
回転軸が、前記放熱フィン部の空気流入部近傍に配置され、前記空気取り入れ口から空気を取り入れ、前記放熱フィン部の隣り合うフィン部間に設けた間隙部に空気流を生じさせると共に、前記カバーの内壁に沿って前記吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、
前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材とを備えた遠心ファン付ヒートシンクである。The heat sink with a centrifugal fan of the present invention was made based on the above-described research results, and the first aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention is a predetermined shape having an air intake port and an air outlet port. The cover of
A heat receiving block that is thermally connected to a heating element that requires cooling;
A bottom portion having thermal conductivity, wherein the heat receiving block is thermally connected to one surface and engaged with the cover to form a space;
A heat dissipating fin portion comprising a plurality of fin portions which are thermally connected to the bottom portion and have a predetermined shape including at least an air inflow portion;
The rotating shaft is disposed in the vicinity of the air inflow portion of the radiating fin portion, takes in air from the air intake port, generates an air flow in a gap portion provided between adjacent fin portions of the radiating fin portion, and A centrifugal fan that creates an air flow along the inner wall of the cover toward the outlet;
A heat transfer member that is arranged so as to reduce the resistance of the air flow generated toward the side of the radiating fin portion by the centrifugal fan, and that conducts heat from the bottom portion through the plurality of fin portions; Is a heat sink with a centrifugal fan.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第2の態様は、前記放熱フィン部は、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンによって形成される複数のフィン縁部を備えており、前記複数のフィン縁部は、少なくとも前記遠心ファンに相対する部分円周状の前記空気流入部と、前記空気流入部と連絡し、前記カバーの内壁に沿って延びる曲線部と、前記吹き出し口に相対する吹き出し部とを備えている、遠心ファン付ヒートシンクである。 According to a second aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the radiating fin portion includes a plurality of fin edge portions formed by a plurality of thin plate-like fins stacked at a predetermined interval, and the plurality of fins The edge portion includes at least a partial circumferential air inflow portion facing the centrifugal fan, a curved portion in communication with the air inflow portion and extending along the inner wall of the cover, and a blowing portion facing the blowing port. It is a heat sink with a centrifugal fan.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第3の態様は、前記遠心ファンは、ファンの外周面の一部が前記放熱フィン部の前記部分円周状の空気流入部に相対し、他の部分が前記カバーの内壁に相対して配置され、前記カバーの内壁の所定の位置を起点として、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を前記吹き出し口に向かって生じさせる、遠心ファン付ヒートシンクである。 According to a third aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the centrifugal fan is configured such that a part of the outer peripheral surface of the fan is opposed to the partial circumferential air inflow portion of the radiating fin portion, and the other portion is the It is a heat sink with a centrifugal fan, which is arranged relative to the inner wall of the cover, and generates the air flow along the inner wall of the cover toward the outlet from a predetermined position of the inner wall of the cover.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第4の態様は、前記カバーは、前記放熱フィン部の前記空気流入部と前記曲線部との境界部分に対応する位置に、前記カバーの内壁を形成する曲面の変換部を備えており、前記変換部によって、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を生じさせる、遠心ファン付ヒートシンクである。 According to a fourth aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the cover has a curved surface forming an inner wall of the cover at a position corresponding to a boundary portion between the air inflow portion and the curved portion of the radiating fin portion. It is a heat sink with a centrifugal fan which is provided with the conversion part and produces the said air flow along the inner wall of the said cover by the said conversion part.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第5の態様は、前記放熱フィン部は、前記カバーの内壁に直接接触する別のフィン縁部を更に備えており、前記別のフィン縁部の端部が前記起点を形成する、遠心ファン付ヒートシンクである。 According to a fifth aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the heat dissipating fin portion further includes another fin edge portion that directly contacts the inner wall of the cover, and an end portion of the another fin edge portion is the It is a heat sink with a centrifugal fan that forms the starting point.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第6の態様は、前記空気吹き出し口が前記放熱フィン部を通過する空気吹き出し口と、前記カバーの内壁に沿って流れる空気吹き出し口と共通である、遠心ファン付ヒートシンクである。 A sixth aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention is the same as the air outlet through which the air outlet passes through the radiating fin portion and the air outlet through which the air flows along the inner wall of the cover. It is a heat sink.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第7の態様は、前記伝熱部材は、遠心ファンを起点として放射状に配置されている、遠心ファン付ヒートシンクである。 A seventh aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention is the heat sink with a centrifugal fan, wherein the heat transfer members are arranged radially from the centrifugal fan.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第8の態様は、前記伝熱部材は、前記放熱フィン部の前記空気流入部から吹き込まれ前記放熱フィン部中を流れて前記曲線部から出た空気流が前記カバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されている、遠心ファン付ヒートシンクである。 According to an eighth aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the heat transfer member is blown from the air inflow portion of the radiating fin portion, flows through the radiating fin portion, and the air flow emitted from the curved portion is the It is a heat sink with a centrifugal fan arrange | positioned so that the flow of the airflow which goes to an air blowing outlet along the inner wall of a cover may not be inhibited.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第9の態様は、前記伝熱部材がヒートパイプからなっている、遠心ファン付ヒートシンクである。 A ninth aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention is a heat sink with a centrifugal fan, wherein the heat transfer member is a heat pipe.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第10の態様は、前記空気吹き出し口が前記放熱フィン部を通過する空気の吹き出し口と、前記カバーの内壁に沿って流れる空気の吹き出し口と別個に設けられている、遠心ファン付ヒートシンクである。 According to a tenth aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the air outlet is provided separately from an air outlet through which the heat radiating fin portion passes and an air outlet through which the air flows along the inner wall of the cover. It is a heat sink with a centrifugal fan.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第11の態様は、前記受熱ブロックに少なくとも1本のヒートパイプが備えられている、遠心ファン付ヒートシンクである。 An eleventh aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention is a heat sink with a centrifugal fan, wherein the heat receiving block is provided with at least one heat pipe.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの第12の態様は、前記空気吹き出し口が筐体の外部に向かって設けられる、遠心ファン付ヒートシンクである。 A twelfth aspect of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention is a heat sink with a centrifugal fan in which the air outlet is provided toward the outside of the housing.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの他の態様は、前記吹き出し口が1箇所である、遠心ファン付ヒートシンクである。 Another aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention is a heat sink with a centrifugal fan in which the blowout port is provided at one location.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの他の態様は、前記吹き出し口が複数箇所である、遠心ファン付ヒートシンクである。 Another aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention is a heat sink with a centrifugal fan in which the outlets are provided at a plurality of locations.
旋回空気流を側面から送出する遠心ファンと、前記遠心ファンの側面に配置され、該遠心ファンからの旋回空気流により冷却をおこなうための放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体に伝導する受熱ブロックと、これらを支持すると共に、通風空間を形成するケース部材とを有し、
前記ケース部材は、
前記放熱フィン組立体を挟んで前記通風空間を形成するための第1および第2の板材と、
前記第1および第2の板材に挟まれる空間の側面の一部を覆って、前記第1および第2の板材と共に通風空間を形成する側面部材と、を有し、
前記放熱フィン組立体は、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材を複数個有し、前記複数個の扁平伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記扁平伝熱部材の分布には、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含むこと
を特徴とする遠心ファン付きヒートシンクである。A centrifugal fan that sends out a swirling air flow from the side surface, a heat dissipating fin assembly that is disposed on a side surface of the centrifugal fan and that is cooled by the swirling air flow from the centrifugal fan, and is fixed to the heat dissipating fin assembly, A heat receiving block that conducts heat from the heating element that requires cooling to the radiation fin assembly, and a case member that supports these and forms a ventilation space;
The case member is
First and second plate members for forming the ventilation space across the radiation fin assembly;
A side member that covers a part of a side surface of the space sandwiched between the first and second plate members and forms a ventilation space together with the first and second plate members;
The radiation fin assembly is:
A plurality of heat dissipating fins stacked and spaced apart; and
A heat transfer member group that passes through the heat dissipating fins arranged in layers and transfers heat to the heat dissipating fins; and
The heat transfer member group includes a plurality of flat heat transfer members having a flat cross section, and the plurality of flat heat transfer members are distributed and arranged at a plurality of locations of the heat radiation fins.
In the distribution of the flat heat transfer member, the longitudinal direction of the flat cross-sectional shape passes through the flat cross-sectional shape with respect to the radius from the rotation center of the centrifugal fan. A heat sink with a centrifugal fan, characterized in that it includes all or a plurality of flat heat transfer members arranged in an inclined state with an acute angle in the same direction of rotation.
また、他の態様として、遠心ファンから旋回して送り出される空気流を側面から受けて、該空気流により冷却をおこなうための放熱フィン組立体であって、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である伝熱部材を複数個含み、前記複数個の断面扁平形状の伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記断面扁平形状の伝熱部材の分布は、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置されるものを、複数個含むことを特徴とする放熱フィン組立体が提供される。Further, as another aspect, a heat dissipating fin assembly for receiving an air flow swirled from a centrifugal fan from a side surface and performing cooling by the air flow,
A plurality of heat dissipating fins stacked and spaced apart; and
A heat transfer member group that passes through the heat dissipating fins arranged in layers and transfers heat to the heat dissipating fins; and
The heat transfer member group includes a plurality of heat transfer members having a flat cross-section, and the plurality of heat transfer members having a flat cross-section are arranged in a plurality of locations of the heat radiation fins,
The distribution of the heat transfer member having the flat cross-sectional shape is such that the longitudinal direction of the flat cross-sectional shape has the same rotation as the swirling of the air flow with respect to the radius from the rotation center of the centrifugal fan passing through the flat cross-sectional shape. There is provided a heat dissipating fin assembly including a plurality of components arranged in an inclined state with an acute angle.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクによると、遠心ファンの一方側が、所定の間隔で積層配置した複数の薄板フィンの半円周状の空気流入部に相対して配置され、遠心ファンの他方の側にはカバーの内壁面が直接相対した状態で空間部内に配置されるので、積層配置された複数の薄板フィンを通って、吹き出し口に向かって空気が流れると共に、カバーの内壁面が直接相対した側で、遠心ファンによってカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって空気流が生じる。上述した空気流が加速された流れであると更に効果が高い。 According to the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention, one side of the centrifugal fan is disposed to face the semicircular air inflow portion of the plurality of thin plate fins arranged at predetermined intervals, and on the other side of the centrifugal fan. Is arranged in the space part with the inner wall surface of the cover facing directly, air flows through the plurality of laminated thin plate fins toward the outlet, and the inner wall surface of the cover faces directly Thus, an air flow is generated toward the outlet along the inner wall of the cover by the centrifugal fan. The effect is further enhanced when the above-described air flow is an accelerated flow.
従って、一方で、発熱素子から受熱ブロックに伝わった熱は、所定の間隔で積層配置された複数の薄板フィンに移動し、遠心ファンの空気によって吹き出し口に向かって流れる空気によって筐体外に放熱される。更に、カバーの内壁面が直接相対した側で、遠心ファンによってカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって加速された空気流が生じるので、筐体内の空気が遠心ファンによって取り込まれ、カバー内壁に沿って生じた空気流によって、吹き出し口から筐体外に放出される。このように筐体外へ、好ましくは加速流によって直接排出するので、換気量が増え、発熱体の発熱による筐体内全体の空気温度上昇を抑えることができる。 Therefore, on the other hand, the heat transmitted from the heat generating element to the heat receiving block moves to a plurality of thin plate fins arranged in layers at a predetermined interval, and is radiated outside the housing by the air flowing toward the outlet by the air of the centrifugal fan. The Further, since the air flow accelerated by the centrifugal fan toward the outlet is generated along the inner wall of the cover on the side where the inner wall surface of the cover is directly opposed, the air in the housing is taken in by the centrifugal fan and along the inner wall of the cover. Due to the air flow generated, the air is discharged from the outlet through the outlet. In this way, since it is discharged directly to the outside of the casing, preferably by an accelerated flow, the ventilation amount is increased, and an increase in the air temperature in the entire casing due to the heat generated by the heating element can be suppressed.
更に、伝熱部材は、放熱フィン部の空気流入部から吹き込まれ放熱フィン部中を流れて曲線部から出た空気流がカバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されているので、放熱効率が高い。 Further, the heat transfer member is blown from the air inflow portion of the radiating fin portion, flows through the radiating fin portion, and the air flow emitted from the curved portion does not hinder the flow of the air flow toward the air outlet along the inner wall of the cover. The heat dissipating efficiency is high.
また、積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群が、断面が扁平形状である伝熱部材を複数個含み、複数個の断面扁平形状の伝熱部材は、放熱フィンの複数箇所に分布して配置される。このため、放熱フィンに熱が均等に伝わりやすい。しかも、断面扁平形状の伝熱部材の分布は、断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される者を複数個含む。これにより、分布する伝熱部材が遠心ファンからの旋回空気流の流れにぶつかる面積が小さくなる。このため、全体として、旋回空気流が円滑に放熱フィン間を流れるため、冷却効率を高めることができる。 Further, the heat transfer member group that passes through the heat dissipating fins arranged in layers and transmits heat to the heat dissipating fins includes a plurality of heat transfer members having a flat cross section, and has a plurality of flat cross section heat transfer members. The thermal member is distributed and arranged at a plurality of locations of the heat radiating fins. For this reason, heat is easily transmitted to the radiation fins evenly. In addition, the distribution of the heat transfer member having the flat cross-sectional shape is such that the longitudinal direction of the flat cross-sectional shape passes through the flat cross-sectional shape and has the same rotation as the rotation of the air flow with respect to the radius from the rotation center of the centrifugal fan. A plurality of persons arranged in an inclined state with an acute angle are included. Thereby, the area where the distributed heat transfer member collides with the flow of the swirling air flow from the centrifugal fan is reduced. For this reason, since the swirling air flow smoothly flows between the heat radiation fins as a whole, the cooling efficiency can be improved.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクを、図面を参照しながら説明する。まず、図1から図6を参照して、第一の実施形態について説明する。次いで、図7から図21を参照して、第二の実施形態について説明する。 A heat sink with a centrifugal fan of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.
この発明の遠心ファン付ヒートシンクの1つの態様は、空気取り入れ口と吹き出し口を備えた所定の形状のカバーと、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、前記底部に熱的に接続し、少なくとも円周状の空気流入部を備える所定形状を備え所定の間隔で積層配置されて、上述した空間部に収納される複数の薄板状フィンからなる放熱フィン部と、その回転軸が薄板状フィンと概ね垂直になるように、放熱フィン部の空気流入部に相対して空間部内に配置され、放熱フィン部の上および/または下方向から空気を取り入れ、放熱フィン部の側方に向かって一部の空気を排出すると共に、カバーの内壁に沿って吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材とを備えた遠心ファン付ヒートシンクである。 One aspect of the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention includes a cover having a predetermined shape having an air intake port and a blowout port, a heat receiving block thermally connected to a heating element that requires cooling, and the heat receiving block is one of the heat receiving blocks. A predetermined shape comprising a bottom portion having thermal conductivity, which is thermally connected to a surface and engaged with the cover to form a space portion, and is thermally connected to the bottom portion and includes at least a circumferential air inflow portion. The heat dissipating fin portion is composed of a plurality of thin plate-like fins stacked and arranged at a predetermined interval and accommodated in the above-described space portion, and the air of the heat dissipating fin portion so that the rotation axis thereof is substantially perpendicular to the thin plate-like fin. It is arranged in the space part relative to the inflow part, takes air from above and / or below the radiating fin part, discharges part of the air toward the side of the radiating fin part, and along the inner wall of the cover The A centrifugal fan that generates an air flow toward the outlet, and an air flow that is generated by the centrifugal fan toward a side of the heat dissipating fin portion are arranged so as to reduce resistance, and the plurality of fin portions are inserted. And it is a heat sink with a centrifugal fan provided with the heat-transfer member which conducts the heat from the said bottom part.
図1は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの1つの態様を表側から見た状態を示す斜視図である。図2は、図1に示すこの発明の遠心ファン付ヒートシンクの1つの態様を裏側から見た状態を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a state of one aspect of a heat sink with a centrifugal fan of the present invention as viewed from the front side. FIG. 2 is a perspective view showing a state in which one embodiment of the heat sink with a centrifugal fan of the present invention shown in FIG. 1 is viewed from the back side.
図1に示すように、遠心ファン付ヒートシンク1は、遠心ファンへの空気取り入れ口と、ヒートシンク内を通る空気の吹き出し口を備えた所定の形状のカバー2と、受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、カバー2と係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部3とを備えている。空気取り入れ口には遠心ファン4が取り付けられている。空気の吹き出し口の一部に、空間部内に配置された所定の間隔で積層された薄板フィン5が見える。更に、カバー2の表面には、複数の薄板状フィンを挿通して、発熱体の熱を底部から複数の薄板状フィンに移動する伝熱部材23の一部が露出している。
As shown in FIG. 1, a
図2に示すように、熱伝導性を有する底部3の裏側には、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロック6が熱的に接続されている。発熱体とヒートシンクが離れた場所にある場合には、例えば、ヒートパイプ7によって発熱体の熱が受熱ブロック6に移動される。遠心ファンへの空気取り入れ口は、図2に示すように、ヒートシンクの裏面からも取り入れるように設けられてもよい。ヒートパイプは丸型のヒートパイプを示しているが、板状であってもよい。ヒートパイプの数は2本に限定されることはない。
As shown in FIG. 2, a heat receiving block 6 that is thermally connected to a heating element that requires cooling is thermally connected to the back side of the
図1および図2に示すように、ヒートシンク内を通る空気の吹き出し口には、所定の間隔で積層された複数の薄板フィンが位置しない空間が設けられている。後に詳述するように、遠心ファンによって所定形状のカバー内壁に沿って吹き出し口に向かって加速された空気流が、この空間を通って、例えば、筐体外に直接排出される。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a space where a plurality of thin plate fins stacked at a predetermined interval is not provided is provided at an air outlet through the heat sink. As will be described later in detail, the air flow accelerated by the centrifugal fan along the inner wall of the cover toward the outlet is directly discharged out of the housing through this space, for example.
図3は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクを分解して説明する図である。図3(a)はカバーを示す。図3(b)は所定の間隔で積層された薄板フィンを備えた熱伝導性を有する底部を示す。図3(c)は遠心ファンを示す。 FIG. 3 is an exploded view illustrating the heat sink with a centrifugal fan according to the present invention. FIG. 3A shows the cover. FIG. 3 (b) shows a bottom portion having thermal conductivity with thin plate fins laminated at a predetermined interval. FIG. 3C shows a centrifugal fan.
図3(a)に示すように、カバー2は例えば樹脂等で作製され、空気吹き出し口11以外は、壁面によって覆われている。空気取り入れ口10の上方にカバーの壁面を形成する曲面が変わる変換部16を備えている。カバー2の表面には、遠心ファンによる放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置された伝熱部材23の頭部が収められる孔が形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
図3(b)に示すように、熱伝導性を有する底部3は概ねカバーと対応した形状を有している。即ち、所定の間隔で積層された複数の薄板フィンの半円周状空気流入部に相対して配置される遠心ファンが収容されるドーナツ状部分3−1と、所定の間隔で積層された薄板フィンが熱的に接続されて配置される部分3−2を備えている。熱伝導性を有する底部3は、カバー2の壁面を形成する曲面が変わる変換部16に対応して、変換部17を備えている。所定の間隔で積層された薄板状フィンを挿通して底部から薄板状フィンに熱を移動する伝熱部材23が、遠心ファンを起点として放射状に配置されている。更に、伝熱部材23は、放熱フィン部の空気流入部から吹き込まれ放熱フィン部中を流れて曲線部13から出た空気流がカバーの内壁に沿って空気吹き出し口に向かう空気流の流れを阻害しないように配置されていることが望ましい。更に、伝熱部材がヒートパイプからなっていてもよい。その場合も、上述した空気流を阻害しないように配置する。
As shown in FIG. 3B, the
図3(c)に示すように、遠心ファンは、複数のファン(インペラー)4−1とカバーの空気取り入れ口に取り付けられる周縁部4−2を備えている。例えば、カバーの外側からファン4−1が空間内に挿入され、上述したドーナツ状部分に配置されて、周縁部4−2に設けられた突起部がカバーの空気取り入れ口の周辺部に固定される。 As shown in FIG.3 (c), the centrifugal fan is provided with the peripheral part 4-2 attached to the air intake of a some fan (impeller) 4-1 and a cover. For example, the fan 4-1 is inserted into the space from the outside of the cover, is disposed in the above-described donut-shaped portion, and the protrusion provided on the peripheral edge 4-2 is fixed to the peripheral portion of the air intake port of the cover. The
更に、図3(b)に示すように、放熱フィン部5は、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンによって形成される複数のフィン縁部を備えている。即ち、複数のフィン縁部は、少なくとも遠心ファンに相対する円周状の空気流入部(例えば半円周状)12と、空気流入部と連絡し、カバーの内壁に沿って延びる曲線部13と、吹き出し口に相対する吹き出し部14とを備えている。更に、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンは、カバーの内壁面と接する別のフィン縁部15を備えている。
Further, as shown in FIG. 3B, the heat dissipating
なお、放熱フィン部は、所定の間隔で積層配置された複数の薄板状フィンの他に、例えば、複数のピンフィンを遠心ファンの軸方向に平行に配置して、上述した複数のフィン縁部を形成するように配置してもよい。更に、空気流入部から吹き出し部に向かって空気が流れるように、湾曲された板状フィンを櫛歯形状に配置してもよい。いずれにしても、放熱フィン部は、空気流入部から空気吹き出し口に向かって遠心ファンによって空気が流れる形状のものであればよい。 In addition to the plurality of thin plate-like fins stacked and arranged at a predetermined interval, the heat dissipating fin portion includes, for example, a plurality of pin fins arranged in parallel to the axial direction of the centrifugal fan, and the plurality of fin edges described above. You may arrange so that it may form. Further, curved plate-like fins may be arranged in a comb shape so that air flows from the air inflow portion toward the blowout portion. Anyway, the radiation fin part should just be a thing of the shape where air flows with a centrifugal fan toward an air blowing port from an air inflow part.
上述した図3(a)、図3(b)、図3(c)に示すカバー、底部および遠心ファンが組み立てられて、図1および図2に示すようにこの発明の遠心ファン付ヒートシンクが形成される。 The cover, bottom, and centrifugal fan shown in FIGS. 3 (a), 3 (b), and 3 (c) are assembled to form the heat sink with a centrifugal fan of the present invention as shown in FIGS. Is done.
図4から図6は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクの空気の流れを説明する図である。 4 to 6 are views for explaining the air flow of the centrifugal fan-equipped heat sink according to the present invention.
図4に示すように、この発明の遠心ファン付ヒートシンクにおいては、放熱フィン部を遠心ファンの一方の側のみに配置している。これは、遠心ファンを囲むように遠心ファンの周囲に放熱フィン部を配置すると、通風抵抗が大きく風量が低下する。その結果、筐体
内の換気量が低下することで筐体内雰囲気温度が上昇し、全てのデバイス温度が上昇する
という問題を解決するものである。As shown in FIG. 4, in the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, the heat radiating fins are arranged only on one side of the centrifugal fan. This is because if the heat dissipating fin portion is arranged around the centrifugal fan so as to surround the centrifugal fan, the ventilation resistance is large and the air volume is reduced. As a result, the problem is that the atmospheric temperature in the casing rises due to a decrease in the ventilation amount in the casing, and all device temperatures rise.
即ち、この発明の遠心ファン付ヒートシンクにおいては、放熱フィン部内を通過させて、放熱フィンとの間で熱交換によって冷却する気流と、一方で空間部内の放熱フィンを取り除いた部分を利用して、カバーの内壁面に沿って生じさせた加速流とによって、換気を促進している。即ち、この発明の遠心ファン付ヒートシンクは、カバーの空気取り入れ口から遠心ファンによって取り入れた空気の一部を、カバーの内壁面に沿って速い流れに変えて、直接空気吹き出し口から筐体外に排出してしまうという思想を備えている。 That is, in the heat sink with a centrifugal fan of the present invention, using the airflow that is allowed to pass through the heat dissipating fins and cooled by heat exchange with the heat dissipating fins, on the other hand, the heat dissipating fins in the space are removed, Ventilation is promoted by the accelerated flow generated along the inner wall surface of the cover. That is, the heat sink with a centrifugal fan of the present invention changes a part of the air taken in by the centrifugal fan from the air intake port of the cover into a fast flow along the inner wall surface of the cover and directly discharges it from the air outlet to the outside of the housing. The idea is to do.
このように、カバーの空気取り入れ口から遠心ファンによって取り入れた空気の一部を、カバーの内壁面に沿って速い流れに変えて、直接空気吹き出し口から筐体外に排出することによって、筐体内の周辺に位置する発熱体を冷却することができる。 In this way, a part of the air taken in by the centrifugal fan from the air intake port of the cover is changed into a fast flow along the inner wall surface of the cover and directly discharged from the air outlet to the outside of the housing. The heating element located in the periphery can be cooled.
図4は、直接放出ルート、即ち、カバーの空気取り入れ口から遠心ファンによって取り入れた空気の一部を、カバーの内壁面に沿って速い流れに変えて、直接空気吹き出し口から筐体外に排出する空気の流れを説明する図である。 FIG. 4 shows a direct discharge route, that is, a part of the air taken in by the centrifugal fan from the air intake port of the cover is changed to a fast flow along the inner wall surface of the cover and is discharged directly from the air outlet to the outside of the housing. It is a figure explaining the flow of air.
図4に示すように、遠心ファンの放熱フィン部に相対しない側は、上述したようにカバーの内壁面に相対している。放熱フィン部の別のフィン縁部15は、カバーの内壁面と直接接している。従って、遠心ファンによって生じた空気流の一部は、矢印18に示すように、カバーの半円周面形状の内壁面に沿って流れ、カバーの壁面を形成する曲面が変わる変換部16において、矢印19に示すように更に加速されてカバー内壁面に沿って大きな流れとなって空気吹き出し口に向かう。このように加速され大きな流れとなった空気流は、筐体の外側に直接排出される。
As shown in FIG. 4, the side of the centrifugal fan that does not face the radiating fin portion faces the inner wall surface of the cover as described above. Another
図4に示すカバーの壁面を形成する曲面が変わる変換部16の形状は、放熱フィン部の半円周状の空気流入部と連絡しカバーの内壁に沿って伸びる曲線部の境界部分21の形状と共に、遠心ファンによって生じた空気流がカバーの内壁に沿って加速され大きな流れになるように流体力学的に設計されたものが望ましい。
The shape of the
図5は、遠心ファンに相対する放熱フィン部内を通過する空気流を説明する図である。空気取り入れ口から取り入れられ、遠心ファンによって相対する放熱フィン部の半円周状の空気流入部に向かう空気流は、矢印22に示すように、放射状に放熱フィンの間を通り、緩やかに空気吹き出し口に向かって方向を変換しつつ流れる。この流れは、例えば、ヒートパイプ7によって発熱体の熱が受熱ブロック6に移動され、放熱フィン部に伝わった熱をその中を通過する空気流によって空気吹き出し口に向かって移動し、筐体外に排出する流れである。伝熱部材23は、上述した放熱フィン部中を通過する空気流を阻害しないように一部は曲線部に向かって移動し、一部は直接空気吹き出し口に向かって移動する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the air flow passing through the heat dissipating fin portion facing the centrifugal fan. The air flow taken from the air intake port and directed toward the semicircular air inflow portion of the radiating fin portion opposed by the centrifugal fan passes radially between the radiating fins as indicated by an
図6は、この発明の遠心ファン付ヒートシンクにおける空気流を説明する図である。図6に示すように、図4を参照して説明した、カバーの内壁に沿って加速して大きな流れとなり空気吹き出し口から筐体外に直接排出される空気流と、図5を参照して説明した、発熱体の熱が受熱ブロック6に移動され、放熱フィン部に伝わった熱をその中を通過する空気流によって空気吹き出し口に向かって移動し、筐体外に排出する流れの2つの流れが生じている。これによって、受熱ブロックに熱的に接続された発熱体の熱と、周辺に位置する発熱体の熱を効果的に筐体外に排出することができる。上述したカバーの内壁に沿って加速して大きな流れとなり空気吹き出し口から筐体外に直接排出される空気流と、発熱体の熱が受熱ブロック6に移動され、伝熱部材によって放熱フィン部に伝わった熱をその中を通過する空気流の2つの流れの間に乱流が生じないように伝熱部材が配置される。 FIG. 6 is a diagram for explaining the air flow in the heat sink with a centrifugal fan of the present invention. As shown in FIG. 6, the air flow that is accelerated along the inner wall of the cover and becomes a large flow as described with reference to FIG. 4 and is discharged directly from the air outlet to the outside of the housing, and the description with reference to FIG. 5. The heat of the heating element is moved to the heat receiving block 6, and the heat transmitted to the heat radiating fin portion is moved toward the air outlet by the air flow passing through the heat sink fin portion, and the two flows are discharged to the outside of the housing. Has occurred. Thereby, the heat of the heat generating element thermally connected to the heat receiving block and the heat of the heat generating element located in the periphery can be effectively discharged out of the casing. The air flow that accelerates along the inner wall of the cover described above to become a large flow and is directly discharged out of the housing from the air outlet, and the heat of the heating element are moved to the heat receiving block 6 and transmitted to the heat radiating fin portion by the heat transfer member. The heat transfer member is arranged so that no turbulent flow is generated between the two flows of the air flow passing through the generated heat.
なお、受熱ブロック2はアルミニウム、銅等の熱伝導性に優れた金属材料から作製されており、その形状は、円柱、四角柱、多角柱等、発熱素子の形状に応じて適切に選ぶことができる。なお、高さの異なる複数の発熱素子に接続する場合には、発熱素子に対応して、受熱面に凹凸を形成してもよい。
The
上述したように、受熱ブロックとヒートパイプとの接続を容易にするために、対応する溝部を設け、ヒートパイプとの間の接触面積を広げて熱伝導性を高めてもよい。ヒートパイプとして、それに限定されることはないが、丸型ヒートパイプを用いることが好ましい。伝熱部材の各々は、例えば、横断面形状が遠心ファンから曲線部13および空気吹き出し部14に向かって末広がりであり、更に、全体として末広がりであることが望ましい。
As described above, in order to facilitate the connection between the heat receiving block and the heat pipe, a corresponding groove portion may be provided to increase the contact area between the heat pipe and increase the thermal conductivity. The heat pipe is not limited to this, but it is preferable to use a round heat pipe. Each of the heat transfer members has, for example, a cross-sectional shape that spreads from the centrifugal fan toward the
次に、本発明の他の実施形態について、図7−21を参照して説明する。この実施形態は、複数、具体的には、2個のICチップが搭載されたICブロックを冷却するための受熱ブロック400、500(図7参照)と、これに対応する放熱フィン組立体200および300(図12および図13参照)とがそれぞれ用いられ、それらを1台の遠心ファン100で冷却する遠心ファン付きヒートシンクの例である。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a plurality of, more specifically,
本実施形態では、図18および図19に示すように、例えば、アルミニウムのような金属坂で構成されるメインフレーム710と、同様に構成されるサブフレーム750との間に、ICチップ720と、電子素子等を搭載すると共に、図示していない配線が設けられた基板730を挟んで構成される基板組立体700に、本実施形態に係るファン付きヒートシンク1が固定される。固定は、板ばね760に設けられた貫通孔761および762に、固定ボルト771および772を挿通して、サブフレーム750、の開口751、基板730およびメインフレーム710の貫通孔731,732および711,712をそれぞれ挿通して、受熱ブロック400(500に対も同様)の、対応するネジ孔411および412にねじ込む。これにより、メインフレーム710に設けられた開口713を介して、ICチップ720が受熱ブロック400に圧接されることになる。
In this embodiment, as shown in FIG. 18 and FIG. 19, for example, between the
また、基板組立体700に受熱ブロック400が固定されることとなる。なお、板ばね760の下方には力を分散するための部材740が配置される。力を分散するための部材740は、板ばねの圧力を受けて、この力を板の四方に分散して、ICチップに均等に力がかかるように作用する。このようにすることにより、ICチップと受熱ブロックとの密着性を良くすることが可能となる。ここで、図18は、固定される前の分解状態を示す。一方、図17は、ファン付きヒートシンク1が、基板組立体に固定された状態を示す。なお、基板組立体には、ICチップの他、例えば、図17に示すように、ハードディスク装置900等が搭載されるため、それらの冷却についても対処できるように考えられている。遠心ファン付きヒートシンク1から送出される空気流は、開口631および632と、開口641から、それぞれ排出される。例えば、図18に示すように、開口641に、側面の一部が見える放熱フィン組立体300からの空気流が排出される。
In addition, the
この遠心ファン付きヒートシンク1は、旋回空気流を側面から送出する遠心ファン100と、遠心ファン100の側面に配置され、遠心ファン100からの旋回空気流により冷却をおこなうための放熱フィン組立体200および300と、前記放熱フィン組立体200に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体200に伝導する受熱ブロック400と、同様に、前記放熱フィン組立体300に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体300に伝導する受熱ブロック500と、これらを支持すると共に、通風空間を形成するケース部材600(図7参照)と、を有する。
The
遠心ファン100は、軸方向に空気を吸い込み、側方から旋回する空気流として送り出す。具体的には、回転駆動部を有するコア部110(図7、図8、図9、図17参照)と、複数枚の羽根120と、それらの羽根120を固定するリング130と、コア110を支持部材620に取り付けるための取付部材140、取付爪145およびコア部支持片150とを有する。遠心ファン100は、支持部材620に設けられた貫通孔611に嵌め込まれて、取付部材140および取付爪145により固定される。取付爪145では、例えば、図15に示すファン固定用ネジ孔621を用いて、図示しないボルトにより固定される。
The
前記ケース部材600は、複数の部材を組み立てた結果、空間を内部に有するケースとして機能する。複数の部材として、次の部材を有する。第1に、空気を流入させるための開口611を有する第1板材610、および、第3板材660と、空気を流入させるための開口622を有する第2板材620とを有する。また、第1板材610および第3板材660、並びに、第2板材620に挟まれる空間の側面の一部を覆う側面部材650を有する。この側面部材650は、組み立てられた後、第1板材610および第3板材660と、第2板材620と共に通風空間を形成する。第1板材610および第3板材660と、第2板材620は、例えば、金属板で構成される。金属を用いる理由は、熱伝導率が大きいことと、機械的強度が大きいからである。
The
本実施形態のヒートシンクでは、第1板材610と、第3板材660とにより、ケース部材600の一方側が覆われ。他方側が、第2板材620に覆われる。第2板材620に、遠心ファン100が装着されている。第1板材610は、図8、図12および図14に示すように、遠心ファン100の回転羽根120の旋回半径より外側に位置する、外側に凸の弧状の境界辺619まで延長して設けられている。一方、第3板材660は、境界辺619において、第1板材の側面と接するよう、境界辺619の平面形状と一致する形状に加工される。言い換えると、第1板材610の境界に第3板材を当接させると、あたかも一枚の板のようになる形状とする。
In the heat sink of the present embodiment, one side of the
また、図14に示すように、第1板材610上において、放熱フィン組立体200と、放熱フィン組立体300とによって囲まれる空間601は、遠心ファンにより旋回空気流が起こされる領域ということもできる。
Further, as shown in FIG. 14, on the
第1板材610と第3板材660とは、例えば、図7、図8、図10および図12に示すように、連結機構690により連結される。すなわち、第1板材と第3板材とは、当該板材の厚さ方向に変位可能に連結される。この連結機構690は、この実施形態では、第1板材610に一体的に設けられる爪691と、この爪691と係合する貫通孔696が設けられた第3板材660の部分と、貫通孔311が設けられた放熱フィン310の部分とにより構成される。爪691は、アーム693と、このアーム693の先端から、遠心ファン100の回転軸方向に延びる係合片692とにより構成される。この係合片692の長さと、アーム693の高さ位置は、第1板材610と第3板材660とに生じる高さ方向の変位を吸収するために必要な長さとしてある。
The
ここで、貫通孔696は、図8および図12に示すように、第3板材660の第1板材610境界縁619と突き当たる端縁部分の近傍に形成されている。貫通孔696の長さ寸法と幅寸法とは、第3板材の、遠心ファンの回転軸と直交する面内への許容移動量に応じて決められる。
Here, as shown in FIGS. 8 and 12, the through-
この連結機構690は、回転軸方向には変位可能である。一方、連結機構690は、第1板材610と第3板材660とが回転軸と直交する面内で、離れないように規制すると共に、第3板材330が第1板材310に乗り上げないように規制している。
The
なお、本実施形態の場合、例えば、図8に示すように、連結機構690が、2箇所に、傾きを持って配置されている。より具体的にいえば、それぞれが、あたかも、遠心ファンの回転中心Oからの半径に沿う向きに配置されている。このため、第3板材660の第1板材610に対する同一面内での相対変位が小さく抑えられることとなる。
In the case of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 8, the
第1板材610には、放熱フィン組立体200と、受熱ブロック400とが固定される。また、側面部材650がこの第1板材610に連結される。また、第1板材610は、側面を形成す側面部615を一体的に設けている。例えば、側面部615は、放熱フィン組立体200の一側面212と対峙して、その間に、バイパス602を形成している。このバイパス602は、放熱フィン組立体200が存在しないため、抵抗が少なくなり、空気流が高速で流れることができる。このバイパス602の入り口側には、旋回空気流を、旋回の接線方向に案内する案内部603が設けられている。この案内部603は、外側を側面部材650で覆われているため、開口が存在しない。そこで、旋回空気流が、側面部材650の内壁に沿って進行し、バイパス602に流入することとなる。
The heat radiating
側面部材650は、本実施形態の場合、複数の部材により構成される。例えば、一つの側面を覆う側面部材651と、コーナー部を覆う側面部材652、653とが用いられる。各側面部材651から653は、側面を覆うのみならず、遠心ファンの回転軸方向に対する第1板材610と第3板材660との変位を規制する機能をも有する。すなわち、側面部材651から653には、それぞれ爪656、658が設けられ、それぞれ第1板材610および第2部材620に接して、それらと当該側面部材とを固定する。側面部材650は、本実施形態では、プラスチック成形により形成されている。複雑な形状を容易に成形することができるためである。
In the case of this embodiment, the
ケース部材600には、第3板材660の厚さ方向の変位のストロークを規制する規制機構を有する。具体的には、図11、図12に示すように、側面部材651には、遠心ファンの回転軸方向への変位を規制するための回転軸方向規制片659が設けられている。この回転軸方向規制片659は、回転軸方向に並んで対向する一対の規制片659aと659bとにより構成される。規制片695bは、溝型に形成されている。この溝に、第2板材が挟まれて固定される。これらの規制片659aと659bとの間に、第3板材660と放熱フィン組立体300とが挟まれる。これらは、図21において矢印により示すように、回転軸方向(板圧の厚さ方向)に変位が可能となっている。ただし、規制片659aと659bの間で変位が一定のストロークの範囲内に規制される。この変位ストロークは、後述するICチップの実装時の高さ方向の基準位置に対する偏差を想定して定められる。本実施形態では、例えば、当該第3板材の板厚より短くなる範囲としている。
The
図13に示すように、第3板材660の端部に、係止部669が設けられている。係止部669のうち、側面部材651と接する係止部669は、前述した変位ストロークの範囲限界において規制片659aに係止される。また、他の係止部669は、他の側面部材653に、同様に設けられている、規制片659aに相当する規制片(図示せず)により変位が前述した変位ストロークの範囲限界において係止される。この結果、放熱フィン組立体300が固定される第3板材660は、規制機構によって、回転軸方向の変位が一定ストロークの範囲内で規制されることとなる。ただし、この規制片659による規制、すなわち、遊びは、二つのICチップにそれぞれ対応して密着する受熱ブロック400と500が、それぞれのICチップ面の基準位置に対する偏差を生じた場合に、受熱ブロック500を相対的に変位させて、偏差を吸収して、適正な圧着状態を維持するためのものである。
As shown in FIG. 13, a locking
以上に述べた連結機構690により、第1板材610と第3板材660とが、ICチップの高さ方向ないし遠心ファンの回転軸方向に、遊びを持って連結できる。このため、基板への固定などの作業性が向上する。また、このような構成によって、複数個のICチップを、1台の遠心ファンを備えたヒートシンクにより、冷却することが可能となる。
By the
前記放熱フィン組立体200は、間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィン211と、積層配置される放熱フィン211を挿通して、それらの放熱フィン211に熱を伝達する伝熱部材220群と、を有する。伝熱部材220群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材220を複数個有する。複数個の扁平伝熱部材220は、放熱フィン211の複数箇所に分布して配置される。本実施形態では、放熱フィン組立体300も使用する。以下、扁平伝熱部材220について説明するが、これは、扁平伝熱部材320についても構成は共通するので、説明を繰り返さない。
The heat dissipating
扁平伝熱部材220は、例えば、アルミニウムなどの金属により形成される。その断面形状は、扁平形状となるように形成される。扁平断面形状は、他の方向より長さが長くなる長手方向が存在する。扁平形状とする理由は、扁平形状の長手方向を、空気流の流れに沿うように配置することで、空気抵抗を小さくすることができるためである。その扁平断面形状としては、長円形状、楕円形状、長方形状が挙げられる。
The flat
ここで重要な点は、扁平形状の長手方向が空気流に沿うようにすることである。空気流との交差が大きくなると、抵抗が増えてしまう。それでは、どのように配置すべきかが問題である。その一つの回答が、既に、図1、図3においてしめしたように、放射状の配置とすることである。これによると、ある程度空気流の抵抗を少なくすることが期待できる。 The important point here is that the longitudinal direction of the flat shape follows the air flow. When the intersection with the air flow increases, the resistance increases. The problem is how to arrange them. One answer is to have a radial arrangement as already shown in FIGS. According to this, it can be expected to reduce the resistance of the air flow to some extent.
第2の実施形態では、これをさらに推し進めて、次のように分布させることとしている。すなわち、扁平伝熱部材220の分布に、断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含むようにする。
In the second embodiment, this is further promoted and distributed as follows. That is, in the distribution of the flat
図20に、本実施形態で用いられた伝熱部材の具体的な分布について模式的に示す。遠心ファンにより形成される旋回空気流の中心が、遠心ファンの回転中心oにあるものとして、この回転中心から、任意の扁平伝熱部材の中心を通る半径方向の線分rを引く。また、当該扁平伝熱部材の長手方向の線分kを引いておく。この長手方向の線分rと、半径方向の線分kとの交点において、それらのなす角度θを調べると、旋回流の回転方向と同じ向き(図20において矢印で示す)で、すべて鋭角をなすことが分かる。 FIG. 20 schematically shows a specific distribution of the heat transfer member used in the present embodiment. Assuming that the center of the swirling air flow formed by the centrifugal fan is at the rotation center o of the centrifugal fan, a radial line segment r passing through the center of an arbitrary flat heat transfer member is drawn from this rotation center. In addition, a line segment k in the longitudinal direction of the flat heat transfer member is drawn. When the angle θ formed by the intersection of the longitudinal line segment r and the radial line segment k is examined, all acute angles are observed in the same direction as the rotational direction of the swirl flow (indicated by an arrow in FIG. 20). I know what to do.
本実施形態の場合、放熱フィン組立体200および300の両者において、すべての伝熱部材が上で述べた関係を満たしている。もちろん、すべてが満たさなくても、本発明の効果を奏することはできる。従って、一部の扁平伝熱部材については、設計の都合で、条件を満たさないものが含まれていても、それが少ない数であれば、無視できる。
In the case of the present embodiment, in both of the heat dissipating
ところで、本実施形態の場合、扁平断熱部材220は、図16に示すように、第1板材610に設けられた貫通孔610aと、各放熱フィン211に設けられた貫通孔211aに、扁平伝熱部材220を順次圧入させることで、複数枚の放熱フィン211を間隔を空けて積層する構造としている。貫通孔に圧入するため、それぞれの貫通孔、例えば、610aにおいて、貫通孔610aの内周部が引き込まれて環状帯を形成している。これにより、扁平伝熱部材220が放熱フィン211に対して強固に固定されることになる。また、放熱フィン211と扁平伝熱部材220の接触面積が増えるので、熱伝達効率が向上する利点がある。
By the way, in the case of this embodiment, the flat
なお、本実施形態では、扁平伝熱部材の他に、位置決めなどのためのピン250が用いられている。これらのピンによっても、熱伝導効果が期待できるため、伝熱部材として機能する。従って、本実施形態では、断面が円形の伝熱部材が実質的に混在することになる。 In this embodiment, pins 250 for positioning and the like are used in addition to the flat heat transfer member. These pins also function as heat transfer members because a heat conduction effect can be expected. Therefore, in this embodiment, the heat transfer member having a circular cross section is substantially mixed.
受熱ブロック400は、図7に示すように、受熱部410と、受熱部が受けた熱を放熱フィンに伝達する熱伝達部450とにより構成される。受熱部410は、例えば、銅などの熱伝導率の良い金属により形成される。その形状は、円柱、四角柱、多角柱等、発熱素子の形状に応じて適切に選ぶことができる。また、熱伝達部450は、例えば、ヒートパイプが用いられる。もちろん、これに限定されない。受熱ブロック400の場合には、受熱部410が第1板材610に固定されている。また、熱伝達部450のヒートパイプが、各扁平伝熱部材220の基端部に接するように配置されている。これにより、効率的に熱を放熱フィンに伝えることができる。
As shown in FIG. 7, the
受熱ブロック500は、受熱部510と、熱伝達部550とにより構成される。この受熱ブロック500は、受熱部510と、熱伝達部550が、第1板材610と接触しないように浮かせて配置されている。熱伝達部550は、第3板材660に固定されている。従って、受熱ブロック500は、第3板材の変位に合わせて変位可能である。なお、熱伝達部550は、扁平伝熱部材320の基端に接触するように配置される。このようにすることで、熱伝達性能を向上することができる。
The
以上のように、本発明の第2の実施形態によれば、2個のチップについて、1台の遠心ファン付きヒートシンクで冷却することが可能となる。そのため、容積を取る冷却部分の小型化が容易となる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, two chips can be cooled by a single heat sink with a centrifugal fan. Therefore, it is easy to reduce the size of the cooling portion that takes up the volume.
第2の実施形態では、放熱フィン組立体を2個用いているが、もちろん1個による構成とすることも可能である。その場合には、第3板材660がおかれる部分を側面部材によって覆うことで、対応することができる。もちろん、第1板材の面積を大きくして、放熱フィン組立体200も大きくして、その部分に配置することも可能である。
In the second embodiment, two radiating fin assemblies are used, but it is of course possible to use a single radiating fin assembly. In that case, it can respond by covering the part in which the 3rd board |
また、本実施形態は、バイパスを設けているため、抵抗の少ない空気流を高速で送ることができるため、遠心ファンの効率を上げることができる。その結果、他の領域にある機器の冷却に貢献することができる。例えば、図17に示すハードディスク装置に対する空気量を増やすことが可能となる。
産業上利用することができる分野
本発明は、コンピュータ、制御装置、ゲーム機などの電子機器に搭載されるICチップをはじめとして、冷却を必要とする対象を冷却するための冷却装置として利用することができる。放熱フィンと、遠心ファンとを使って、冷却が行い得る対象についての冷却に適用することができる。Further, since the present embodiment is provided with a bypass, an air flow with less resistance can be sent at a high speed, so that the efficiency of the centrifugal fan can be increased. As a result, it is possible to contribute to cooling of devices in other areas. For example, it becomes possible to increase the amount of air for the hard disk device shown in FIG.
BACKGROUND OF THE
Claims (16)
冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱ブロックと、
前記受熱ブロックが一方の面に熱的に接続され、前記カバーと係合されて空間部を形成する熱伝導性を有する底部と、
前記底部に熱的に接続し、少なくとも空気流入部を備える所定形状を備え、前記空間部に収納される複数のフィン部からなる放熱フィン部と、
回転軸が、前記放熱フィン部の空気流入部近傍に配置され、前記空気取り入れ口から空気を取り入れ、前記放熱フィン部の隣り合うフィン部間に設けた間隙部に空気流を生じさせると共に、前記カバーの内壁に沿って前記吹き出し口に向かって空気流を生じさせる遠心ファンと、
前記遠心ファンによる前記放熱フィン部の側方に向かって生じた空気流の抵抗が小さくなるように配置され、前記複数のフィン部を挿通して、前記底部からの熱を伝導する伝熱部材と、を備え、
前記放熱フィン部は、所定の間隔で積層された複数の薄板状フィンによって形成される複数のフィン縁部を備えており、前記複数のフィン縁部は、少なくとも前記遠心ファンに相対する前記空気流入部と、前記空気流入部と連絡し、前記カバーの内壁に沿って延びる側面部と、前記吹き出し口に相対する吹き出し部とを備え、
前記遠心ファンは、ファンの外周面の一部が前記放熱フィン部の前記空気流入部に相対し、他の部分が前記カバーの内壁に相対して配置され、前記カバーの内壁の所定の位置を起点として、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を前記吹き出し口に向かって生じさせ、
前記カバーは、前記放熱フィン部の前記空気流入部と前記側面部との境界部分に対応する位置に、前記カバーの内壁を形成する曲面の変換部を備えており、前記変換部によって、前記カバーの内壁に沿った前記空気流を生じさせる、遠心ファン付ヒートシンク。A cover with a predetermined shape including an air inlet and an air outlet;
A heat receiving block that is thermally connected to a heating element that requires cooling;
A bottom portion having thermal conductivity, wherein the heat receiving block is thermally connected to one surface and engaged with the cover to form a space;
A heat dissipating fin portion comprising a plurality of fin portions which are thermally connected to the bottom portion and have a predetermined shape including at least an air inflow portion;
The rotating shaft is disposed in the vicinity of the air inflow portion of the radiating fin portion, takes in air from the air intake port, generates an air flow in a gap portion provided between adjacent fin portions of the radiating fin portion, and A centrifugal fan that creates an air flow along the inner wall of the cover toward the outlet;
A heat transfer member that is arranged so as to reduce the resistance of the air flow generated toward the side of the radiating fin portion by the centrifugal fan, and that conducts heat from the bottom portion through the plurality of fin portions; , equipped with a,
The radiating fin portion includes a plurality of fin edges formed by a plurality of thin plate fins stacked at a predetermined interval, and the plurality of fin edges are at least the air inflow facing the centrifugal fan. A side portion extending along the inner wall of the cover, and a blowing portion facing the blowing port.
The centrifugal fan is arranged such that a part of the outer peripheral surface of the fan is opposed to the air inflow part of the radiating fin part and the other part is opposed to the inner wall of the cover, and a predetermined position of the inner wall of the cover is set. As a starting point, the air flow along the inner wall of the cover is generated toward the outlet,
The cover includes a curved conversion portion that forms an inner wall of the cover at a position corresponding to a boundary portion between the air inflow portion and the side surface portion of the heat radiating fin portion. A heat sink with a centrifugal fan for generating the air flow along the inner wall of the fan.
旋回空気流を側面から送出する遠心ファンと、前記遠心ファンの側面に配置され、該遠心ファンからの旋回空気流により冷却を行うための放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定され、冷却を要する発熱体からの熱を該放熱フィン組立体に伝導する受熱ブロックと、これらを支持すると共に、通風空間を形成するケース部材とを有し、
前記ケース部材は、
前記放熱フィン組立体を挟んで前記通風空間を形成するための第1および第2の板材と、
前記第1および第2の板材に挟まれる空間の側面の一部を覆って、前記第1および第2の板材と共に通風空間を形成する側面部材と、を有し、
前記放熱フィン組立体は、
間隔をあけて積層配置される複数枚の放熱フィンと、
前記積層配置される放熱フィンを挿通して、それらの放熱フィンに熱を伝達する伝熱部材群と、を有し、
前記伝熱部材群は、断面が扁平形状である扁平伝熱部材を複数個有し、前記複数個の扁平伝熱部材は、前記放熱フィンの複数箇所に分布して配置され、
前記扁平伝熱部材の分布には、前記断面扁平形状の長手方向が、当該断面扁平形状を通る、前記遠心ファンの回転中心からの半径に対して、該半径を基点として前記空気流の旋回と同じ回転の向きに鋭角をなして傾いた状態で配置される扁平伝熱部材を、全数ないしそれより少ない複数個含み、
前記遠心ファン付きヒートシンクは、前記放熱フィン組立体と、前記放熱フィン組立体に固定される前記受熱ブロックとを2個対応して有し、
前記ケース部材は、前記第1板材の他に、当該板材の厚さ方向に変位可能に前記第1板材と連結されている第3板材を有し、前記放熱フィン組立体と前記受熱ブロックの一組を前記第1板材により支持し、前記放熱フィン組立体と前記受熱ブロックの他の一組を前記第3板材により支持し、
前記複数個の放熱フィン組立体は、前記遠心ファンの側面に配置される、
ことを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。 A heat sink with a centrifugal fan,
A centrifugal fan that sends a swirling air flow from the side, a heat dissipating fin assembly that is disposed on the side of the centrifugal fan, and that is cooled by the swirling air flow from the centrifugal fan, and is fixed to the heat dissipating fin assembly, A heat receiving block that conducts heat from the heating element that requires cooling to the radiation fin assembly, and a case member that supports these and forms a ventilation space;
The case member is
First and second plate members for forming the ventilation space across the radiation fin assembly;
A side member that covers a part of a side surface of the space sandwiched between the first and second plate members and forms a ventilation space together with the first and second plate members;
The radiation fin assembly is:
A plurality of heat dissipating fins stacked and spaced apart; and
A heat transfer member group that passes through the heat dissipating fins arranged in layers and transfers heat to the heat dissipating fins; and
The heat transfer member group includes a plurality of flat heat transfer members having a flat cross section, and the plurality of flat heat transfer members are distributed and arranged at a plurality of locations of the heat radiation fins.
In the distribution of the flat heat transfer member, the longitudinal direction of the flat cross-sectional shape passes through the flat cross-sectional shape with respect to the radius from the rotation center of the centrifugal fan. the flat heat transfer member disposed in the direction of the same rotates while inclined at an acute angle, all or a plurality viewed contains less,
The heat sink with a centrifugal fan has two corresponding to the heat radiating fin assembly and the heat receiving block fixed to the heat radiating fin assembly,
In addition to the first plate member, the case member includes a third plate member that is connected to the first plate member so as to be displaceable in the thickness direction of the plate member, and includes one of the radiating fin assembly and the heat receiving block. A set is supported by the first plate member, and another set of the radiating fin assembly and the heat receiving block is supported by the third plate member,
The plurality of heat dissipating fin assemblies are disposed on a side surface of the centrifugal fan;
Heat sink with centrifugal fan, characterized in that.
前記ケース部材は、前記第3板材の厚さ方向の変位のストロークを規制する規制機構を有することを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。The heat sink with a centrifugal fan according to claim 10 ,
The heat sink with a centrifugal fan, wherein the case member has a regulating mechanism for regulating a displacement stroke in the thickness direction of the third plate member.
前記ケース部材は、開口部のない少なくとも1の側面と、合わせて複数の開口部が設けられた複数の側面とを有し、
前記複数個の放熱フィン組立体は、それぞれの周縁部の一部が前記複数の開口部の対応する開口部に面し、それぞれの他の一部が前記遠心ファンの側面と対峙して配置されること、を特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。In the heat sink with a centrifugal fan according to any one of claims 10 and 11 ,
The case member has at least one side surface having no opening and a plurality of side surfaces provided with a plurality of openings.
The plurality of heat dissipating fin assemblies are arranged such that a part of each peripheral portion faces a corresponding opening of the plurality of openings and the other part faces the side surface of the centrifugal fan. A heat sink with a centrifugal fan.
前記ケース部材は、開口部が設けられていない側面に沿って、当該側面と、その側面に隣接する前記放熱フィン組立体の側面とにより形成される、前記空気流の一部を前記開口部に導くバイパスを有することを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。In the heat sink with a centrifugal fan as described in any one of Claims 10-12 ,
The case member is formed by the side surface and the side surface of the radiating fin assembly adjacent to the side surface along the side surface where the opening portion is not provided. A heat sink with a centrifugal fan, characterized by having a bypass for guiding.
前記ケース部材は、開口部が設けられていない一つの側面に沿って、当該側面と、その側面に隣接する前記放熱フィン組立体の側面とにより形成される、前記空気流の一部を前記開口部に導くバイパスを有し、かつ、
前記一つの側面に続く、他の側面は、前記遠心ファンからの旋回流の一部を前記バイパスに案内する案内壁と機能するものであることを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。In the heat sink with a centrifugal fan as described in any one of Claims 10-12 ,
The case member is formed by the side surface and a side surface of the radiating fin assembly adjacent to the side surface along one side surface where no opening is provided. Having a bypass leading to the section, and
The heat sink with a centrifugal fan, wherein the other side surface following the one side surface functions as a guide wall for guiding a part of the swirling flow from the centrifugal fan to the bypass.
前記受熱ブロックは、冷却を要する発熱体と熱的に接続する受熱部と、該受熱部の熱を前記放熱フィン組立体に伝えるための熱伝達部とを有すること、を特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。The heat sink with a centrifugal fan according to claim 10 ,
The heat receiving block includes a heat receiving portion that is thermally connected to a heating element that needs to be cooled, and a heat transfer portion that transfers heat of the heat receiving portion to the heat radiating fin assembly. heatsink.
前記扁平伝熱部材は、断面が長円形状であることを特徴とする遠心ファン付きヒートシンク。In the heat sink with a centrifugal fan as described in any one of Claims 10-12 ,
A heat sink with a centrifugal fan, wherein the flat heat transfer member has an oval cross section.
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