JP2005328010A - 導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールの提供。
【解決手段】 複数の相互に離間し並列に配置されたフィンを具え、隣り合うフィンの間にフィン入風口からフィン出風口に連通する気流チャネルが設けられ、各フィンの隣接するフィンのフィン出風口に近い部分に気流導出セクションが設けられ、フィンのフィン入風口に近い前部に気流導入セクションが設けられ、該気流導入セクションのフィンがファンの発生する風の入風方向に向けて円弧導風構造が設けられ、風が円弧導風構造を通過する時、円弧導風構造に沿って気流導入セクションに進入し、さらに隣り合うフィン間の気流チャネルに沿って気流導出セクションに導入される。
【選択図】 図２

Description

本発明は一種のヒートシンクモジュールの構造に係り、特に導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールに関する。

コンピュータテクノロジーは日進月歩であり、コンピュータ装置の消耗するエネルギーもますます大きくなっている。現在、コンピュータを数時間使用する時の電力及び放出する熱量は十分に大きく、このため優れた冷却装置を購入してコンピュータケース内に組付け、小型ファンでケース内の熱気を順調に対流させて冷却効果を達成する必要がある。

良好な熱交換効率を達成するための通常の方法は、コンピュータケース内の各部品の材質、性能及び各部品の放出する熱量に応じた空間配置により消耗する電力と放出する熱量を減らす、というものである。業者はこの要求に対して各種タイプのヒートシンクモジュールを提供している。

現在、ノートブック型コンピュータに一般に使用されているヒートシンクモジュールは、導熱カートリッジ、ファン、フィンモジュール、ヒートシンクを具え、導熱カートリッジは熱源装置（例えばＣＰＵ）の上面に結合される。該ファンは導熱カートリッジのファン位置決め溝座中に固定され、該フィンモジュールは導熱カートリッジのヒートシンク中に固定され、その内部に複数の気流チャネルが設けられ、該ファンの発生する冷却気流を通過させる。該ファンが回転する時に発生する気流はフィンモジュールの熱交換機能と組み合わされて、熱源装置の発生する熱エネルギーを放出させる。

各種タイプのコンピュータ用冷却フィン装置中、伝統的な構造は必ずしもコンピュータケース内で最良の冷却効果を達成できない。伝統的なフィンの設計は、直接或いは間接接触の方式で熱伝導を補助し、コンピュータのフィン装置が更に複雑となる。このため多くの改善の余地がある。

図１は伝統的なフィンモジュールであり、フィンモジュールの構造設計の多くは、複数の離間し並列に配置されたフィン１００で構成され、並びに隣接するフィン１００の間にフィン入風口１０１からフィン出風口１０２に連通する直線気流チャネル１０３が設けられている。ファンが回転し該ファンの羽根の切線方向に発生した外旋気流１０４はフィン入風口１０１より気流チャネル１０３に進入後、フィン１００の壁面の阻止を受けて乱気流１０５ａを形成し、一部分の気流が隣り合うフィンの壁面の影響を受けて分岐乱気流１０５ｂを形成し、この分岐乱気流１０５ｂが最後に乱気流１０５ａと集まって冷却気流１０５を形成する。このような伝統的なフィンモジュールの直線気流チャネル構造は、熱交換の目的を達成できるものの、乱気流現象を回避できず、その形成する風の抵抗は大きく、全体の冷却効率は不良で、且つ大きな騒音を発生しやすい。

ゆえに、本発明の主要な目的は、フィンの構造を改良してそれに風の導入と案内の機能を具備させ、ヒートシンクモジュールの冷却機能を高めることにある。

本発明の別の目的は、ヒートシンクモジュールにあって気流をフィン間の気流チャネルに導入する時の風の抵抗を減らす各フィンの入風構造を提供することにある。

本発明によると、複数の相互に離間し並列に配置されたフィンを具え、隣り合うフィンの間にフィン入風口からフィン出風口に連通する気流チャネルが設けられ、各フィンの隣接するフィンのフィン出風口に近い部分に気流導出セクションが設けられ、フィンのフィン入風口に近い前部に気流導入セクションが設けられ、該気流導入セクションのフィンがファンの発生する風の入風方向に向けて円弧導風構造が設けられ、風が円弧導風構造を通過する時、円弧導風構造に沿って気流導入セクションに進入し、さらに隣り合うフィン間の気流チャネルに沿って気流導出セクションに導入される。

請求項１の発明は、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、第１延伸方向に延伸された複数のフィンが並列離間配置されてなるフィンモジュールを具え、各フィンの前端にフィン入風口が形成され、各フィンの後端にフィン出風口が形成され、隣り合うフィンの間に気流チャネルが形成され、各フィンが気流導入セクションと気流導出セクションを具え、
該気流導出セクションはフィンのフィン出風口近くに形成され、
該気流導入セクションはフィンのフィン入風口に近い前部に形成され、該気流導入セクションのフィンが入風源の入風方向に向けて円弧形導風構造を形成し、入風源が該円弧形導風構造を通過する時に円弧形導風構造に沿って気流導入セクションに導入され、更に隣り合うフィン間の気流チャネルを通り気流導出セクションに導入されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、各フィンの上端と底端に一側辺方向に延伸された水平板が設けられ、該水平板により、各フィンが並列離間配置される時に、隣り合うフィンの間に気流チャネルが形成されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、入風源がヒートシンクモジュール中に取り付けられたファンとされ、各フィンのフィン入風口が該ファンに近接し且つ対向することを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。
請求項４の発明は、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、該ヒートシンクモジュールは、導熱カートリッジ、ファン、ヒートシンク、フィンモジュールを具え、
該導熱カートリッジは、上板と下板が相互に対応するよう結合されて内部にチャネルを具えた構造とされ、該上板と下板には相互に対応する中空セクションが設けられ、これによりファン位置決め溝座が形成され、
該ファンは、該ファン位置決め溝座に固定され、入風源を供給し、
該ヒートシンクは、導熱カートリッジの一端に形成され、
該フィンモジュールは、ヒートシンク中に取り付けられ、そのファン位置決め溝座に隣り合う一端がフィン入風口とされ、もう一端にフィン出風口が形成され、並列離間配置された複数のフィンがフィンモジュール中に設けられ、各フィンの間にフィン入風口からフィン出風口に連通する気流チャネルが形成され、各フィンのフィン出風口近くに気流導出セクションが形成され、フィンフィン入風口に近い前部に気流導入セクションが形成され、気流導入セクションのフィンがファンの発生する入風源の入風方向に向けて円弧形導風構造を形成し、該入風源が円弧形導風構造を通過する時、円弧形導風構造に沿って気流導入セクションに導入され、更にフィン間の気流チャネルに沿って気流導入セクションに導入されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。
請求項５の発明は、請求項４記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、各フィンの上端と底端に一側辺方向に延伸された水平板が設けられ、該水平板により、各フィンが並列離間配置される時に、隣り合うフィンの間に気流チャネルが形成されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。
請求項６の発明は、請求項４記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、導熱カートリッジにヒートパイプが設けられたことを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。
請求項７の発明は、請求項４記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、円弧形導風構造は気流導入セクションのファンに対向する端面の気流導出セクションに対する角度設計が、ファンの回転が発生して該端面に至る螺旋状外旋気流の切線方向と一致するものとされたことを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールとしている。

本発明の採用する技術手段により、フィンモジュールの入風が周知のフィンより滑らかとなり、乱流の状況を発生せず、ゆえに騒音値もまた下げることができる。ヒートシンクモジュールのファンの発生する気流抵抗は小さく、且つその発生する気流のほとんどは導風の構造により導入され、ゆえに風損もまた小さく、ヒートシンクモジュールの冷却機能がこれにより高められる。

図２は本発明の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールの関係部品を分離した時の立体分解図である。図３は組立を完成した図２のヒートシンクモジュールの熱源への取り付けを示す立体分解図である。ヒートシンクモジュール１は、導熱カートリッジ１０を具え、該導熱カートリッジ１０は上板１１と下板１２が相互に対応するよう結合されて内部にチャネルを具えた構造とされる。該上板１１と下板１２には相互に対応する中空セクションが設けられ、これによりファン位置決め溝座１３が形成され、ファン２が該ファン位置決め溝座１３に固定される。該ファン位置決め溝座１３の上板１１の上面が入風セクション１３１を構成し、該上板１１及び下板１２の間の開放側縁面に側面入風セクション１３２が形成される。

該導熱カートリッジ１０の一端面は装置接触セクション１４とされ、その底面が熱源装置３（例えばＣＰＵ或いはその他の集積回路装置）の上面に接触させられ、該熱源装置３の発生する熱エネルギーを該装置接触セクション１４より導熱カートリッジ１０に伝導する。

図４は図２中のヒートシンクモジュールの各関係部品の組合せ完成時の背面立体図である。該導熱カートリッジ１０の別端にはヒートシンク１５が形成され、並びにヒートシンク１５の内部空間にフィンモジュール４が嵌め込まれ、そのファン位置決め溝座１３に隣接する一端がフィン入風口４１とされ、外端部にフィン出風口４２が形成されている。該フィンモジュール４のフィン入風口４１からフィン出風口４２へと連通する気流チャネル４４が形成されている。

ファン２の発生する気流がフィンモジュール４のフィン入風口４１より各気流チャネル４４を通過し更にフィン出風口４２より導出される時、該フィンモジュール４は気流中の熱エネルギーを熱交換して冷却効果を達成する。

該フィンモジュールに良好な冷却効果を達成させるため、該装置接触セクション１４とヒートシンク１５の間にヒートパイプ５が埋め込まれて装置接触セクション１４の熱エネルギーを高い熱伝導機能の方式でヒートシンク１５に伝導する。

図５は本発明のフィンモジュール４の立体図である。図６は本発明のフィンモジュール４の一部のフィン４３を分離した時の立体分解図である。フィンモジュール４はヒートシンクモジュール１の導熱カートリッジ１０のヒートシンク１５中に結合される。フィンモジュール４は複数のフィン４３が並列に離間配置されてなる。

各フィン４３は第１方向Ｉに一定長さ延伸されている。該フィン４３の該フィン入風口４１に近い部分に気流導入セクション４３ａが設けられて冷却気流はフィン入風口４１、気流導入セクション４３ａを通り隣り合うフィン４３間の気流チャネル４４中に導入される。

フィン４３のフィン出風口４２に近い後部に気流導出セクション４３ｂが設けられ、各フィン４３間の気流チャネル４４中に進入した冷却気流は気流導出セクション４３ｂに導出されて冷却気流６を形成する（図７）。

各フィン４３の上端と下端に一側辺方向に延伸された水平板４５ａ、４５ｂが設けられ、該水平板４５ａ、４５ｂにより各フィン４３が並列離間配置される時、隣り合うフィン４３の側壁面の間に気流チャネル４４が形成される。

各フィン４３の気流導入セクション４３ａに、ファン２の発生する入風源６ａの入風方向に向けて円弧形導風構造４３ｃが設けられ（図６と図７を参照されたい）、ゆえにファン２が回転して発生する輻射気流は慣性の影響により螺旋状の外旋気流２ａを形成し、気流導入セクション４３ａは該ファン２に対向する端面の気流導出セクション４３ｂに対する角度は、該端面部分へと流れる該外旋気流２ａの切線方向ＩＩと一致する。ゆえに、フィンモジュール４のフィン入風口４１にあって入風源６ａが形成される。入風源６ａは円弧形導風構造４３ｃを通過後、円弧形導風構造４３ｃを通過して気流導入セクション４３ａに進入し、更にフィン４３間の気流チャネル４４に沿ってフィンモジュール４の気流導出セクション４３ｂより導出される。

本発明によるとヒートシンクモジュール中に導風フィン構造を具えたフィンモジュールが取付られ、フィンの気流導入セクションに形成された円弧形導風構造がヒートシンクモジュールのファンの発生する入風源をフィンモジュールに導入する時、比較的風の抵抗が小さい状況で、円弧形導風構造より気流導入セクションに導入でき、更にフィン間の気流チャネルを通り気流導出セクションに送り、ゆえに、本発明の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールは伝統的なヒートシンクモジュールよりも導風抵抗が小さく、良好な冷却効果を獲得できる。

以上の実施例から分かるように、本発明の提供する導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールは実用価値を有し、従来の技術に較べて顕著に機能が向上されている。

なお、以上の実施例は本発明の請求範囲を限定するものではなく、以上の実施例及び図面の記載に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。

周知のヒートシンクモジュールの構造表示図である。 本発明の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールの関係構造を分離した時の立体分解図である。 組立を完成した図２のヒートシンクモジュールの熱源への取り付けを示す立体分解図である。 図２中のヒートシンクモジュールの各関係部品の組合せ完成時の背面立体図である。 本発明のフィンモジュール４の立体図である。 本発明のフィンモジュール４の一部のフィン４３を分離した時の立体分解図である。 本発明の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールの平面断面図であり、フィンモジュール中の気流流通経路を示している。

符号の説明

１００ フィン
１０１ フィン入風口
１０２ フィン出風口
１０３ 直線気流チャネル
１０４ 外旋気流
１０５ａ 乱気流
１０５ｂ 分岐乱気流
１０５ 冷却気流
１ ヒートシンクモジュール
１０ 導熱カートリッジ
１１ 上板
１２ 下板
１３ ファン位置決め溝座
１３１ 入風セクション
１３２ 側面入風セクション
１４ 装置接触セクション
１５ ヒートシンク
２ ファン
３ 熱源装置
４ フィンモジュール
４１ フィン入風口
４２ フィン出風口
４３ フィン
４３ａ 気流導入セクション
４３ｂ 気流導出セクション
４３ｃ 円弧形導風構造
４４ 気流チャネル
４５ａ、４５ｂ 水平板
５ ヒートパイプ
６ 冷却気流
６ａ 入風源

Claims (7)

1. 導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、第１延伸方向に延伸された複数のフィンが並列離間配置されてなるフィンモジュールを具え、各フィンの前端にフィン入風口が形成され、各フィンの後端にフィン出風口が形成され、隣り合うフィンの間に気流チャネルが形成され、各フィンが気流導入セクションと気流導出セクションを具え、 該気流導出セクションはフィンのフィン出風口近くに形成され、
   該気流導入セクションはフィンのフィン入風口に近い前部に形成され、該気流導入セクションのフィンが入風源の入風方向に向けて円弧形導風構造を形成し、入風源が該円弧形導風構造を通過する時に円弧形導風構造に沿って気流導入セクションに導入され、更に隣り合うフィン間の気流チャネルを通り気流導出セクションに導入されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
2. 請求項１記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、各フィンの上端と底端に一側辺方向に延伸された水平板が設けられ、該水平板により、各フィンが並列離間配置される時に、隣り合うフィンの間に気流チャネルが形成されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
3. 請求項１記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、入風源がヒートシンクモジュール中に取り付けられたファンとされ、各フィンのフィン入風口が該ファンに近接し且つ対向することを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
4. 導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、該ヒートシンクモジュールは、導熱カートリッジ、ファン、ヒートシンク、フィンモジュールを具え、
   該導熱カートリッジは、上板と下板が相互に対応するよう結合されて内部にチャネルを具えた構造とされ、該上板と下板には相互に対応する中空セクションが設けられ、これによりファン位置決め溝座が形成され、
   該ファンは、該ファン位置決め溝座に固定され、入風源を供給し、
   該ヒートシンクは、導熱カートリッジの一端に形成され、
   該フィンモジュールは、ヒートシンク中に取り付けられ、そのファン位置決め溝座に隣り合う一端がフィン入風口とされ、もう一端にフィン出風口が形成され、並列離間配置された複数のフィンがフィンモジュール中に設けられ、各フィンの間にフィン入風口からフィン出風口に連通する気流チャネルが形成され、各フィンのフィン出風口近くに気流導出セクションが形成され、フィンフィン入風口に近い前部に気流導入セクションが形成され、気流導入セクションのフィンがファンの発生する入風源の入風方向に向けて円弧形導風構造を形成し、該入風源が円弧形導風構造を通過する時、円弧形導風構造に沿って気流導入セクションに導入され、更にフィン間の気流チャネルに沿って気流導入セクションに導入されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
5. 請求項４記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、各フィンの上端と底端に一側辺方向に延伸された水平板が設けられ、該水平板により、各フィンが並列離間配置される時に、隣り合うフィンの間に気流チャネルが形成されることを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
6. 請求項４記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、導熱カートリッジにヒートパイプが設けられたことを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
7. 請求項４記載の導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュールにおいて、円弧形導風構造は気流導入セクションのファンに対向する端面の気流導出セクションに対する角度設計が、ファンの回転が発生して該端面に至る螺旋状外旋気流の切線方向と一致するものとされたことを特徴とする、導風フィン構造を具えたヒートシンクモジュール。
   

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