JPH11261266A

JPH11261266A - 発熱体冷却装置

Info

Publication number: JPH11261266A
Application number: JP6018698A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Okochi; 大河内　　隆樹
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却能力を低下させることなく、冷却装置の
大型化および製造原価上昇を防止する。【解決手段】軸流ファン１１０のボス部に対応する部
位を中心として軸流ファン１１０の回転方向に４つに区
画されたエリアＡ₁〜Ａ₄毎にコルゲートフィン１２０
の尾根方向を９０°づつ異ならせるとともに、尾根方向
の空気流れ下流側を基板２００の外形縁２１１側に位置
させる。これにより、軸流ファン１１０から基板２００
に向かって吹き出す空気流を大きく転向させることな
く、基板２００の外形縁２１１側に導くことができるの
で、コルゲートフィン１２０にて大きな圧力損失が発生
することを防止できる。したがって、冷却装置の冷却能
力を低下させることなく、軸流ファン１２０の大型化お
よび冷却装置の製造原価上昇を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロプロセッ
サやインバータ等の発熱する電子部品を冷却する発熱体
冷却装置（以下、冷却装置と略す。）に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】冷却装置の構造は、例えば実開昭６３−
１６４２９５号公報に記載のごとく（図６参照）、電子
部品が接合される基板２００に冷却フィン１２０（以
下、フィンと略す。）を配設するとともに、このフィン
１２０に向けて軸流ファン（以下、ファンと略す。）１
１０により冷却風を送風するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ファン１１
０から吹き出される空気流は、ファン１１０の回転方向
成分を有しているので、上記公報に記載の冷却装置のご
とく、フィン１２０が単純に平行に並んでいると、ファ
ン１１０から吹き出される空気流がフィン１２０によっ
て強制的に平行流に転向させられてしまい、フィン１２
０にて大きな圧力損失（動圧の損失）が発生してしま
う。このため、上記公報に記載の冷却装置では、送風能
力の大きいファンを使用せざるを得ないので、ファン
（冷却装置）の大型化および製造原価上昇を招いてい
た。

【０００４】本発明は、上記点に鑑み、冷却装置の冷却
能力を低下させることなく、冷却装置の大型化および製
造原価上昇を防止することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
３に記載の発明では、軸流ファン（１１０）のボス部
（１１１）に対応する部位を中心として軸流ファン（１
１０）の回転方向に複数個に区画された区域（Ａ₁〜Ａ
₄）毎にコルゲートフィン（１２０）の尾根方向（Ｄ）
が異なっているとともに、尾根方向（Ｄ）の空気流れ下
流側は、基板（２００）の外形縁（２１１）側に位置し
ていることを特徴とする。

【０００６】これにより、軸流ファン（１１０）から基
板（２００）に向かって吹き出す空気流を大きく転向さ
せることなく、基板（２００）の外形縁（２１１）側に
導くことができるので、コルゲートフィン（１２０）に
て大きな圧力損失（動圧の損失）が発生することを防止
できる。したがって、発熱体冷却装置の冷却能力を低下
させることなく、軸流ファン（１２０）の大型化およ発
熱体冷却装置のび製造原価上昇を防止できる。

【０００７】請求項２に記載の発明では、隣り合う各区
域（Ａ₁〜Ａ₄）内に存在するコルゲートフィン（１２
０）間に所定の空隙（１４０）を設けたことを特徴とす
る。これにより、尾根方向（Ｄ）の空気流れ上流側に空
隙（１４０）が存在することとなるので、各区域（Ａ₁
〜Ａ₄）毎に尾根方向（Ｄ）が異なる場合であっても、
軸流ファン（１１０）からの空気流が各区域（Ａ₁〜Ａ
₄）に流入し易くなる。したがって、コルゲートフィン
（１２０）における圧力損失をさらに小さくすることが
できるので、軸流ファン（１２０）の小型化を図ること
ができる。

【０００８】請求項３に記載の発明では、コルゲートフ
ィン（１２０）にルーバ（１３０）を形成したことを特
徴とする。これにより、コルゲートフィン（１２０）の
表面にて温度境界層が成長することを防止できるので、
コルゲートフィン（１２０）の熱伝達率を向上させるこ
とができ、発熱体冷却装置の放熱能力を向上させること
ができる。

【０００９】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の例を示
すものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る発熱体冷却装置をマイクロプロセッサ（Ｍ
ＰＵ）等の電子部品（発熱体）を冷却する冷却装置１０
０を適用したものであって、図１は本実施形態に係る冷
却装置１００を装着した状態を示す斜視図である。

【００１１】図１中、２００はアルミニウム製の基板で
あり、電子部品３００は、後述する冷却フィン１２０と
反対側の基板２００の略中央に接合（はんだ付け）され
る（図３参照）。１１０は、基板２００の板面２１０に
対して略直交する方向から板面２１０に向けて冷却空気
を吹き出す軸流ファンであり、この軸流ファン１１０
は、周知のようにボス部１１１の周りに複数枚の羽根１
１２を有して構成されている。

【００１２】なお、軸流ファン（以下、ファンと略
す。）を駆動する電動モータ（図示せず）は、ボス部１
１１内に構成されている。そして、ファン１１０と基板
２００（板面２１０）との間には、波状にローラ成形さ
れたコルゲートフィン（以下、フィンと略す。）１２０
が配設されており、このフィン１２０には、空気流れを
所定方向に転向させるルーバ１３０がフィン１２０の一
部を切り起こすことにより多数個形成されている。な
お、フィン１２０と基板２００とはろう付け接合されて
いる。

【００１３】次に、フィン１２０の尾根方向ついて述べ
る。なお、ここで、フィン１２０の尾根方向とは、波状
に形成されたフィン１２０の山部又は谷部に形成される
フィン１２０の折曲部１２１（図２、３参照）の折り目
方向Ｄを言う。因みに、図３では、フィン１２０の形状
を模式化して描いてあるため、図２と図３ではフィン１
２０の形状が若干異なっている。

【００１４】図２、図３の（ａ）は、ファン１１０を取
り外した状態を示す図であり、両図から明らかなよう
に、基板２００は、ボス部１１１に対応する部位を中心
としてファン１１０の回転方向に複数個（本実施形態で
は４個）の区域（エリア）Ａ₁〜Ａ₄に区画されてい
る。そして、各エリアＡ₁〜Ａ₄に存在するフィン１２
０の尾根方向Ｄは、各エリアＡ₁〜Ａ₄毎に９０°づつ
異なっているとともに、尾根方向Ｄの空気流れ下流側
は、基板２００の外形縁２１１側に位置している。この
ため、各エリアＡ₁〜Ａ₄に存在するフィン１２０の尾
根方向Ｄを連ねると、ボス部１１１に対応する部位を中
心とする多角形状のループ（本実施形態では、矩形状ル
ープ）を描くようになる。

【００１５】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態では、各エリアＡ₁〜Ａ₄に存在するフィン１２０
の尾根方向Ｄは、各エリアＡ₁〜Ａ₄毎に９０°づつ異
なっているとともに、尾根方向Ｄの空気流れ下流側は、
基板２００の外形縁２１１側に位置しているので、ファ
ン１１０から基板２００に向かって吹き出す空気流を大
きく転向させることなく、基板２００の外形縁２１１側
（外側）に導くことができる。

【００１６】したがって、フィン１２０にて大きな圧力
損失（動圧の損失）が発生することを防止できるので、
冷却装置１００の冷却能力を低下させることなく、ファ
ン１２０（冷却装置１００）の大型化および製造原価上
昇を防止できる。また、ルーバ１３０によってフィン１
２０内の空気流れが転向させられるので、フィン１２０
の表面にて温度境界層が成長することを防止できるの
で、フィン１２０の熱伝達率を向上させることができ
る。したがって、冷却装置１００の放熱能力を向上させ
ることができる。

【００１７】因みに、発明者等の試験検討によれは、フ
ィン１２０のフィンピッチＦＰとルーバ１３０のルーバ
ピッチＬＰとの比（ＦＰ／ＬＰ）は１〜４．５程度が望
ましく、フィン１２０のフィン高さＦＨとフィンピッチ
ＦＰとの比（ＦＨ／ＦＰ）は０．５〜５程度が望ましい
との検討結果を得ている（図４参照）。そして、本実施
形態では、ルーバピッチＬＰは０．９〜２ｍｍであり、
フィンピッチＦＰは２〜４ｍｍであり、フィン高さＦＨ
は２〜１０ｍｍである。

【００１８】（第２実施形態）本実施形態は、図５に示
すように、隣り合う各エリアＡ₁〜Ａ₄内に存在するフ
ィン１２０間に所定の空隙１４０を設けたものである。
これにより、尾根方向Ｄの空気流れ上流側に空隙１４０
が存在することとなるので、各エリアＡ₁〜Ａ₄毎に尾
根方向Ｄが異なる場合であっても、ファン１１０からの
空気流が各エリアＡ₁〜Ａ₄に流入し易くなる。したが
って、フィン１２０における圧力損失をさらに小さくす
ることができるので、ファン１２０（冷却装置１００）
の小型化および製造原価低減を図ることができる。

【００１９】ところで、上述の実施形態では、基板２０
０の正方形としたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、長方形や円などその他の形状であってもよい。
また、フィン１２０は正弦波状に限定されるものではな
く、矩形波状などその他の形状であってもよい。また、
発熱体は電子部品に限定されるものではなく、その他の
発熱体であってもよい。

【００２０】また、ルーバ１３０を廃止してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る発熱体冷却装置の斜視図で
ある。

【図２】ファンを取り外した状態を示す発熱体冷却装置
の斜視図である。

【図３】（ａ）はファンを取り外した状態における基板
の正面図であり、（ｂ）は発熱体冷却装置の側面図であ
る。

【図４】フィンの拡大図である。

【図５】（ａ）はファンを取り外した状態における基板
の正面図であり、（ｂ）は発熱体冷却装置の側面図であ
る。

【図６】（ａ）は、従来の技術に係る発熱体冷却装置の
斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

【符号の説明】

１１０…軸流ファン、１２０…コルゲートフィン、１３
０…ルーバ、２００…基板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱体（３００）を冷却する発熱体冷却
装置であって、前記発熱体（３００）が接合される基板（２００）と、ボス部（１１１）の周りに複数枚の羽根（１１２）を有
し、前記基板（２００）に向けて空気を吹き出す軸流フ
ァン（１１０）と、前記軸流ファン（１１０）と前記基板（２００）との間
に配設され、波状に形成されたコルゲートフィン（１２
０）とを備え、前記基板（２００）は、前記ボス部（１１１）に対応す
る部位を中心として前記軸流ファン（１１０）の回転方
向に複数個の区域（Ａ₁〜Ａ₄）に区画されており、前記コルゲートフィン（１２０）の尾根方向（Ｄ）は、
前記各区域（Ａ₁〜Ａ ₄）毎に異なり、さらに、前記尾根方向（Ｄ）の空気流れ下流側は、前記
基板（２００）の外形縁（２１１）側に位置しているこ
とを特徴とする発熱体冷却装置。
【請求項２】隣り合う前記各区域（Ａ₁〜Ａ₄）内に
存在する前記コルゲートフィン（１２０）間には、所定
の空隙（１４０）が設けられていることを特徴とする請
求項１に記載の発熱体冷却装置。
【請求項３】前記コルゲートフィン（１２０）には、
空気流れを所定方向に転向させるルーバ（１３０）が形
成されていることを特徴とする請求項１または２に記載
の発熱体冷却装置。