JP3122778U - 半導体デバイス冷却用放熱ファンの羽根構造 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体デバイス冷却用放熱ファンの排気風圧および風量を向上する羽根構造。
【解決手段】放熱ファンの羽根構造は、ハブ３、複数の接続リブ４および羽根セット５を備える。ハブ３は、外周壁３１を有し、複数の接続リブ４の一端は外周壁に結合支持される。羽根セット５は、リブ４の他端に気流ガイドリング５３を介して結合支持され、さらに底部で外部リング５１と結合される。
羽根セットは、上下にわたる羽根５２と気流ガイドリング上方に延長する第２の羽根５４とからなり、作用面積を増加すると共に気流ガイドリングの傾斜面５３１と外部リングにより気流をスムーズに流通させて風量、風圧を向上する。
【選択図】 図６

Description

本考案は、羽根構造に関し、特に半導体デバイス冷却用放熱ファンの羽根構造に関する。

科学技術の進歩により、現在のＣＰＵ、チップなどの半導体素子の演算速度は日々向上しており、高速演算の結果大量の熱が発生する。しかし、高熱によって半導体素子上の電子流が加速され、半導体素子の安定性が低下するだけでなく、半導体素子の寿命にも影響を及ぼす。

そのため、一般に高発熱の半導体素子には、安定性を確保するために、放熱装置を設置して半導体素子から発生する熱を取り除く。放熱装置は、使用される媒体によって空冷式と水冷式に分別される。一般的に、接触させるタイプの放熱装置には空冷式の放熱装置が使用され、放熱ファンが使用される。

放熱ファンは、発熱素子から発生する熱を加速させた気流を流通させることによって放熱および冷却を行うものであり、パーソナルコンピュータによく使用される。各種放熱素子の設計に基づき、放熱ファンを各種放熱素子の環境条件に適用させるために、軸方向から吸気して側面から排気するタイプの放熱ファンが開発された。

図１は従来技術による軸方向から吸気して側面から排気するＤＣブラシレス軸流ファンを示す斜視図である。上述の軸流ファン１は、ベース台１１と、ベース台１１上に配置される羽根車１２と、ベース台１１と結合され、羽根車１２上を被覆するケーシング１３とを備える。ケーシング１３には羽根車１２上方の吸気口１３１およびベース台１１側方の送風口１３２が形成される。

図１、２、３に示すように、羽根車１２はハブ１２１と、ハブ１２１に接続された複数の接続リブ１２２と、複数の接続リブ１２２に接続された複数の羽根１２３と、複数の羽根１２３に接続された外部リング１２４とを備える。軸流ファン１が運転して羽根車１２が回転したとき、図３に矢印で示すように、ケーシング１３上面の吸気口１３１から気流が吸引され、即ち空気はケーシング１２１上方から吸引され、複数の羽根１２３を経由してケーシング１３の送風口１３２から排気され、軸流ファン１は軸方向から吸気して側面から排気するという目的を達成する。

しかし、上述の軸流ファン１を運転させるとき、ケーシング１３上面の吸気口１３１が吸引した気流は直接軸方向に流動してベース台１１の表面に衝突し、気流はベース台１１の表面に垂直に衝突した後、湾曲して送風口１３２から排出される。従って使用時において下記のような欠点が存在する。

１ 放熱効果に劣る
軸流ファン１の運転時、気流の進行方向は、軸方向で、ベース台１１表面に衝突した後、その方向が軸方向から突然径方向へと湾曲されるので、吸引された気流は圧力を受け、極めて不安定な気流が発生するだけでなく、安定的でスムーズな排気を行うことができず、排気量および風圧が低下し、放熱効果を高めることができない。
２ 排気がスムーズでない
排気量が低下するだけでなく、羽根車１２の外部リング１２４が複数の羽根１２３の外側縁上に環状に巡って設けられており、気流がベース台１１表面に垂直に衝突し、湾曲されて複数の羽根１２３の間から排気されるとき、外部リング１２４の設置位置が気流の排気角度を妨害し、排気効率に影響を及ぼす。

上述の従来技術による軸流ファン１の排気量を向上し、放熱効果を強化することが本考案の重点である。
特開平０８−２８８４４０号公報 特開平０６−１３２４３４号公報

本考案の目的は、空気流量を高め、スムーズな排気を行うことができる放熱ファンの羽根構造を提供することにある。

上述の目的を解決するために、本考案は、放熱ファンの羽根構造であって、放熱ファンは収容空間を形成するケーシングを備え、ケーシングの上面には収容空間に連通する吸気口が形成され、ケーシングの一側には収容空間に連通する送風口が形成され、羽根構造は、ケーシング内に設置され、さらにハブ、複数の接続リブおよび羽根セットを備える。

ハブは、環状の外周壁を備え、吸気口と向かい合っている。複数の接続リブは、ハブに間隔を空けて設置され、各接続リブの一端は外周壁に接続される。羽根セットは、複数の接続リブの他端に接続され、ハブの外周壁底縁周囲に設置される外部リングと、外部リング上面から間隔を空けて上方に延伸する複数の第１の羽根と、複数の第１の羽根の内側縁に接続される気流ガイドリングと、気流ガイドリング上面から上方に延伸し、複数の第１の羽根の内側縁に形成される複数の第２の羽根と、を備え、複数の接続リブの他端は気流ガイドリングに接続され、気流ガイドリングの上面にはハブから外部リング方向に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成される。

放熱ファンの羽根構造が運転を開始したとき、吸気口から気流が吸引され、各第１の羽根と第２の羽根とがそれぞれ接続されているので、羽根セットの気体の流れ場に対する作用面積を増加させ、排気量および風圧を高め、気流ガイドリングの傾斜面によって気流を複数の第１の羽根および第２の羽根の各間に導引し、送風口から排気され、気流が乱れることが少なく、良好な放熱効果を達成できる。

本考案による放熱ファンの羽根構造は気体の流れ場内における作用面積を高めることによって排気量および風圧を高めることができる。また、気流ガイドリングの傾斜面によって、吸入された軸方向の気流はスムーズに送風口へと導引されて排気され、流通が妨害されて風量が低下することがないので、気流は本考案による放熱ファンの羽根構造を流動する過程において、スムーズ且つ安定して流動でき、確実に本考案の目的を達成できる。

本考案の目的、特徴および効果を示す実施例を図に沿って詳細に説明する。以下の説明において、類似する部材は同一の符号によって表示する。

図４、５に示すように、本考案の羽根構造の実施例は放熱ファンのケーシング２内に設置され、ケーシング２は収容空間２１０を形成する周壁２１と、周壁２１の上面に形成され、収容空間２１０に連通する吸気口２２と、ケーシング２の一側に形成され、収容空間２１０に連通する送風口２３とを備える。放熱ファンの羽根構造はハブ３、複数の接続リブ４および羽根セット５を備える。

図６、７に示すように、ハブ３は環状の外周壁３１を備え、複数の接続リブ４がハブ３の周囲を巡って環状に配置され、各接続リブ４の一端は外周壁３１と結合される。本実施例において、各接続リブ４の上面および側面は円弧形を呈する。

羽根セット５は、ハブ３の外周壁３１底縁周囲を巡って設置された外部リング５１と、
外部リング５１と結合されてその上面から上方に立設された複数の第１の羽根５２と、複数の接続リブ４の他端と結合されて支持されると共に複数の第１の羽根５２の内側縁に結合されてこれを支持する気流ガイドリング５３と、気流ガイドリング５３の上面から上方に延長された第１の羽根５２の内側縁に形成される第２の羽根５４とを備える。
第１の羽根５２および第２の羽根５４の横断面は弧状を呈し、即ち、第２の羽根５４の弧状に湾曲した角度は第１の羽根５２まで続いて湾曲し、気流ガイドリング５３の上面にはハブ３から外部リング５１方向へ下方に傾斜する傾斜面５３１が形成され、傾斜面５３１は気流を下方に向けてガイドする。詳細な説明は後ほど行う。

本考案の実施例において、気流ガイドリング５３は、各第１の羽根５２の内側縁に上端から内側縁の総長さの三分の一の位置で接続され、複数の第２の羽根５４は気流ガイドリング５３の傾斜面５３１から上方に延長されて複数の第１の羽根５２と一体をなす。

ここで注意すべき点は、各第２の羽根５４の縦方向の長さおよび横方向の弧の長さは対応する第１の羽根５２の三分の一である。しかし、実際に実施するとき、各第２の羽根５４の長さおよび弧の長さは気流ガイドリング５３と複数の第１の羽根５２とが接続される高さ、および傾斜面５３１の断面の幅によって決定され、状況に応じて変更すればよく、格別の制限はない。

ハブ３が回転するとき、複数の接続リブ４によって接続された羽根セット５が回転し、図４、６の矢印に示すように、ケーシング２外部の空気がケーシング２の吸気口２２から収容空間２１０内に吸入されて軸方向に流動し、このとき、羽根セット５の気流ガイドリング５３によってガイドされて吸入された気流は傾斜面５３１の傾斜角度によって径方向の送風口２３に導かれて側面から排気され、気流が直接ケーシング２底部に衝突して圧力を及ぼすことによって排気風量が減少することを少なくできる。また、複数の接続リブ４の上面および側面は円弧状に湾曲した設計になっているので、軸方向に吸気するときの抵抗を低下でき、吸気をスムーズに行うことができる。

また、羽根セット５の複数の第１の羽根５２および第２の羽根５４の結合によって、収容空間２１０内の気体の流れ場の作用面積を拡大でき、収容空間２１０内の空気流量を大幅に向上し、排気量および風圧を増加させることができる。

図８は、本考案による放熱ファンの羽根構造と従来技術によるＤＣブラシレス軸流ファンの羽根車の風圧実験の結果を示す曲線図である。図中において、横軸のＱ（ＣＦＭ）は立方メートルで表わした空気流量を示し、縦軸のＰ（ｍｍ‐Ｈ２Ｏ）はｍｍ水柱の圧力値、即ち、単位面積における風圧を測定したものである。実験結果が示すように、サイズが同一のケーシング２を使用する前提で、本考案による放熱ファンの羽根構造と従来技術によるものを比較した結果、本考案は高い風圧を生成できる。これは気体の流れ場内の作用面積を拡大でき、排気量および風圧を高めることができることを示す。

図９は本考案による放熱ファンの羽根構造を他の実施形態のケーシング２に適用した状態を示す斜視図である。本考案による放熱ファンの羽根構造は、運転時に同様に風量および風圧を高めることができ、放熱効果を高めることができる。

上述の説明および図６，７から分かるように、本考案による放熱ファンの羽根構造は、複数の第１の羽根５２および第２の羽根５４が結合し、羽根セット５全体の面積が増加され、収容空間２１０内の流れ場の作用面積が増加し、気体の流量が増加する。また、外部リング５１が複数の第１の羽根５２の底部に設置され、従来技術によるもののように、気流の排気角度に影響を及ぼし、気体流通の妨害をすることはない。

以上のように、本考案による放熱ファンの羽根構造は気体の流れ場内における作用面積を増加することによって風量および風圧を向上することができる。また、気流ガイドリング５３の傾斜面５３１によって、吸入された軸方向の気流はスムーズに送風口２３へとガイドされて排気され、気体流通が妨害されて風量が低下することがないので、気流は本考案による放熱ファンの羽根構造を流動する過程において、スムーズ且つ安定して流動でき、確実に本考案の目的を達成できる。

上述の説明は本考案の実施例を示すものであり、本考案の実施範囲を限定するものではなく、本考案の主旨に基づく簡単な変更および修飾などはすべて本考案に含まれる。

従来技術による軸流ファンを示す斜視図である。 図１の軸流ファンの羽根車を示す上面図である。 図２の羽根車の断面図である。 本考案による放熱ファンの羽根構造の実施例を示す斜視図である。 図４の放熱ファンの羽根車を示す上面図である。 図５の羽根車の断面図である。 図５の羽根車の斜視図である。 本考案による放熱ファンの羽根構造および従来技術によるＤＣブラシレス軸流ファンの羽根車の風圧実験の結果を示す曲線図である。 本考案による放熱ファンの羽根構造をもう一つの形態のケーシングに設置した状態を示す斜視図である。

符号の説明

２ ケーシング
２１ 周壁
２１０収容空間
２２ 吸気口
２３ 送風口
３ ハブ
３１ 外周壁
４ 接続リブ
５ 羽根セット
５１ 外部リング
５２ 第１の羽根
５３ 気流ガイドリング
５３１傾斜面
５４ 第２の羽根

Claims (4)

1. 放熱ファン羽根の収容空間を形成するケーシングを備え、該ケーシングは上面に前記収容空間に連通する吸気口が形成されると共に、その一側側には前記収容空間に連通する送風口が形成され、
   該ファン羽根は、ハブ、複数の接続リブおよび羽根セットからなり、
   該ハブは、環状の外周壁を備えて、前記吸気口と向かい合って配置され、
   該複数の接続リブは、前記ハブの外周壁に間隔を空けてその一端を結合、支持されて配置され、
   前記羽根セットは、前記複数の接続リブの他端に結合され、前記ハブの外周壁底縁周囲に設置される外部リングと、外部リング上面から間隔を空けて上方に延長する複数の第１の羽根と、該第１の羽根の内側縁に結合される気流ガイドリングと、前記気流ガイドリング上面から上方に延長し、第１の羽根の内側縁に形成される第２の羽根とからなり、前記接続リブの他端は前記気流ガイドリングに結合され、前記気流ガイドリングの上面には前記ハブから外部リング方向に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成され、
   前記吸気口からの吸引された空気が、第1、第２の羽根によって駆動され、気流ガイドリング傾斜面によってガイドされて送風口から送出されるようにしたこと
   を特徴とする放熱ファンの羽根構造。
2. 前記第１の羽根および第２の羽根の断面は、弧状を呈することを特徴とする請求項１記載の放熱ファンの羽根構造。
3. 前記各第２の羽根の長さおよび弧の長さは、対応する前記第１の羽根の長さおよび弧の長さの三分の一であることを特徴とする請求項２記載の放熱ファンの羽根構造。
4. 前記各接続リブの上面および側面は、円弧状を呈することを特徴とする請求項１記載の放熱ファンの羽根装置。

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