JP2004316625A - 放熱装置とそのファンハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】 他のデバイスとの組立て条件を変更せずに、ファンの放熱効果を大幅に向上する放熱装置とそのファンハウジングを提供する。
【手段】 放熱装置とそのファンハウジングであって、前記ファンハウジングは、一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備えるファンフレームを含み、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が、前記放熱装置又は通路の軸線を中心線として、半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える。
【選択図】 図２Ａ

Description

本発明は、放熱装置とそのファンハウジングに関し、特に他のデバイスとの組立て条件を変更せずに、空気吸入量を増加する軸流ファンとそのファンハウジングにより、大幅にファンの放熱効果を向上する放熱装置とそのファンハウジングに関する。

一般の電子製品は、空気中の埃の侵入を防ぐため、電子デバイスを密閉されたケースの中に設置するのが普通である。しかし、電子デバイス（特にCPUや回路板）は、作動時に高温を生じ、高温状態での動作が続くと、デバイスの損耗や寿命の短縮につながりやすい。このような電子デバイスの故障の発生を未然に防ぐため、放熱ファンをケース内に設置し、ケース内の熱量を外へ放出する方法が一般的に採用されている。

図１に示すように、一般的な放熱ファン１は、主にファンハウジング１１とインペラ１２から成り、ファンが回転するとき、モータにより前記インペラ１２の回転を駆動し、熱を生成する電子デバイスに向けて発生した気流を当て、放熱の目的を達する。前記ファンハウジング１１は、空気吸入口と空気排気口を含み、該空気吸入口と空気排気口は、中央の円筒形空気通路１１ａによりつながり、前記インペラ１２が発生する気流は、該円筒形空気通路１１ａ内を自由に流動し、該円筒形空気通路１１ａの空気吸入口側の四つの隅の近辺に、四つのテーパ部１３が設けられ、気流が順調に空気吸入口側に入ることを促す。なお、前記ファンハウジング１１の四つの隅に、四つのねじ穴１４が設けられ、ファンをコンピュータ等の電子装置のケース上に固定する。

然しながら、従来のファンは、正方形のファンハウジングの大きさに制限され、側の空気通路も小さくする必要があり、また、インペラブレードの形状が制限され、空気通路の曲線に基づいてインペラブレードの最適化設計を行うことができず、ファンハウジングの空間と材料の無駄につながる。その上、ファンハウジングの構造上の制限で、空気は軸方向に沿ってしか吸入できなく、ファンハウジングにおける面取り縁部を増大しても、吸入空気流量の増加が限られている。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、システム又は他の放熱デバイスに組立てられる際の状況を変更せずに、ファンハウジングの通路内周壁が外側へ延伸し、空気吸入口側の面積を増加し、空気排気口側のファンハウジングの外形を変更しなく、ファンの放熱機能を向上する放熱装置とそのファンハウジングを提供することを目的とする。

更に、ファン内のインペラブレードの寸法はファンハウジングの拡大に伴って大きくすることができ、よって空気流量を増加し、放熱効果を向上することができる。

なお、ファンハウジングの通路内周壁が形成する空気通路の断面積が段々均一に縮小され、放熱装置のインペラの回転により生成された気流を中央部に集中させ、当該放熱装置に組立てられた吸熱器における温度のより高い中央部に直接気流を送り、放熱効果がよって向上される。

本発明に係わるファンハウジングは、一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備えるファンフレームを含み、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える。

更に、前記通路の内周壁が、該通路の軸線を中心線として、上下対称又は左右対称の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する。或いは、前記通路の内周壁が、該通路の軸線を中心線として、該ファンフレームの外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する。或いは、前記通路の内周壁が、該通路の軸線を中心線として、倒立の円錐台又は倒立の楕円錐台の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する。

好ましくは、前記通路の内周壁に傾斜部が設けられ、又はその付近に面取り縁部が設けられる。

また、本発明に係わるファンハウジングは、空気吸入口と空気排気口、及び該空気吸入口から該空気排気口へ気流を導引する通路、を備えるファンフレームを含み、そのうち、前記空気吸入口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流入面積が増える。

更に、前記空気排気口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、上下対称又は左右対称の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する。或いは、前記空気排気口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、該ファンフレームの外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する。或いは、該空気排気口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、倒立の円錐台又は倒立の楕円錐台の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する。

好ましくは、前記通路の内周壁に、前記空気吸入口から空気排気口へと延伸する傾斜部が設けられる。

好ましくは、前記空気吸入口側の通路内周壁における該ファンフレームの外へ突出した部分を切り除いて切欠きを形成し、よって側方の空気の流入面積が増える。

また、本発明に係わる放熱装置は、インペラと、該インペラを収納するファンハウジングとを含み、該ファンハウジングは、一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備え、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える。また、前記インペラのブレードは、前記通路の半径方向に沿って外側への延伸に伴い、その長さが増える。

また、本発明に係わる放熱装置は、インペラと、該インペラを収納するファンハウジングを含み、該ファンハウジングは、空気吸入口と空気排気口、及び該空気吸入口から該空気排気口へ気流を導引する通路を含み、そのうち、前記空気吸入口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流入面積が増える。

また、本発明に係わる放熱システムは、フレームワークと、該フレームワーク内に設置される少なくとも一つの電子デバイスと、該フレームワーク上に設置され、該少なくとも一つの電子デバイスが作動時に発生する熱を放出するための放熱ユニットとを有し、そのうち、該放熱ユニットは、インペラと、該インペラを収納するファンハウジングとを含み、該ファンハウジングは、一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備え、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が、前記放熱ユニットの軸線を中心線として半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える。

好ましくは、前記放熱ユニットは、軸流ファンである。

更に、前記放熱ユニットは、吸熱器を含み、前記軸流ファンのファンハウジングに組立てられることができる。

また、本発明に係わる放熱システムは、フレームワークと、該フレームワーク内に設置される少なくとも一つの電子デバイスと、該フレームワーク上に設置され、該少なくとも一つの電子デバイスが作動時に発生する熱を放出するための放熱ユニットとを有し、そのうち、該放熱ユニットは、インペラと、該インペラを収納するファンハウジングとを含み、該ファンハウジングは、空気吸入口と空気排気口、及び該空気吸入口から該空気排気口へ気流を導引する通路を含み、そのうち、前記空気吸入口側の通路内周壁が、前記放熱ユニットの軸線を中心線として半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流入面積が増える。

本発明によれば、他のデバイスとの組立て条件を変更せずに、本発明のファンハウジングの通路内周壁が外側へ延伸し、大幅に気流の吸入又は排気面積を増加してファンの放熱効率を向上することができる。また、ファン内のインペラブレードの寸法はファンハウジングの拡大に伴って大きくすることができ、よって空気流量を増加し、放熱効果を向上することができる。更に、ファンハウジングの通路内周壁が形成する空気通路の断面積が段々均一に縮小され、放熱装置のインペラの回転により生成された気流を中央部に集中させ、吸熱器における温度のより高い中央部に直接気流を送り、放熱効果がよって向上される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。よって、本発明は後付する特許請求の範囲により限定される。

図２Ａから図２Ｄには本発明による放熱装置の第1実施形態を示す。図２Ａに示すように、本発明の放熱装置２は、主にファンハウジングとインペラ２２から成り、前記ファンハウジングは、正方形のファンフレーム２１を備え、空気吸入口と、空気排気口と、該空気吸入口と該空気排気口に接続した通路２３とを含み、該通路２３の内周壁２３ａは、前記放熱装置又は該通路23の軸線を中心線として、該ファンフレーム２１の外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する。前記ファンハウジングの空気吸入口側は、倒立の円錐台の形で外側へ延伸しており、該ファンハウジング底部の形状は正方形に保つため、ねじ穴２４の位置は変わらず、よって他のデバイスとの組立て方も変わらない。

前記ファンハウジングの通路内周壁の外側への延伸に伴い、インペラのブレードの寸法を大きくすることができる。また、図２Ｃに示すように、前記ファンハウジングの通路内周壁に合わせて傾斜部２３１を設けることができる。それによって空気の吸入面積を大幅に増加できるし、従来のファンに見られる吸入面積の不均一による乱流の騒音を減少することができる。なお、図２Ｄに示すように、前記ファンハウジングの空気排気口側の通路内周壁にも傾斜部２３２を設けることができ、それによって空気排気口側の放熱面積が増える。

上述のように、前記空気吸入口側と空気排気口側の通路内周壁に異なる角度の傾斜部２３１,２３２が設けられる。一方、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、前記ファンハウジングにおける空気吸入口側から空気排気口側までの通路内周壁に、当該ファンハウジングの軸線に向かってずっと斜めに延伸する傾斜部が設けられる。それによって気流を中央部に集中させ、集中した空気流量を必要とする放熱装置にとって、その放熱効果を向上することができる。また、空気吸入口側のねじ穴に近い位置に面取り縁部を設けることによって、空気吸入面積を増加することができる。

空気吸入口側の通路内周壁が、前記正方形ファンフレーム２１の外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する設計と類似するように、空気排気口側も同様の設計を施すことができる。即ち、図４Ａと図４Ｂに示すように、空気排気口側の通路内周壁も、前記正方形ファンフレーム２１の外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する。そのうち、空気吸入口側と空気排気口側の通路内周壁を上下対称の構造とする。

また、図２Ａに示すように、前記ファンハウジングの空気吸入口側の通路内周壁は倒立の円錐台の形で外側へ延伸する形状であるが、この設計は、図５に示すように、倒立の楕円錐台の形で外側へ延伸するように変更しても良い。或いは、上下対称又は左右対称の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する。

前述のファンハウジングの通路内周壁が外側へ延伸する設計について、寸法の制限によりファンハウジングの側面方向のサイズを拡大できない場合、図６に示すように、ファンハウジングの一部を切り除くことによって、側方の空気吸入面積が増えて、空気の吸入を更に順調にさせて、騒音を減らすことができる。

実際の応用において、内部に電子デバイスが設けられるフレームワーク３内に本発明の放熱装置２を配置することができる。図７に示すように、運転時に熱を生成する熱源又は電子デバイスが回路板４に取り付けられ、本発明の放熱装置２を前記フレームワーク３の適切な位置に設置し、ファン回転時に発生する気流を前記熱源又は電子デバイスに送ることによって、電子デバイスの高温による故障を防ぐことができ、有効的に放熱効果を達する。

更に、本発明の放熱装置２は、吸熱器３１と組み合わせて使用することができ、図８Ａから図８Ｃに示すように、該放熱装置２はねじ３２によって吸熱器３１に組立てられる。組立て後のユニットは、図９に示すように、ＣＰＵ５の上表面に取り付けられ、吸熱器３１の底面がＣＰＵ５の上表面に密接に接触しているため、該ＣＰＵ５が作動時に発生する熱が迅速に吸熱器３１に送られ、本発明の放熱装置２が生成する気流を利用して、その熱を放出する。なお、本発明の放熱装置２の通路内周壁の傾斜部によって、温度の最も高いところ、つまり吸熱器の中央部に気流を導引し、より効果的に放熱効果を達する。

図１は従来の放熱ファンの平面図である。 図２Ａは本発明の放熱装置の第１実施形態を示す斜視図である。 図２Ｂは図２Ａに示す放熱装置の平面図である。 図２Ｃは図２Ｂの線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。 図２Ｄは図の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。 図３Ａは本発明の放熱装置に使用されるファンハウジングの別の実施例を示す断面図であり、そのうち、気流の方向も示されている。 図３Ｂは本発明の放熱装置に使用されるファンハウジングの図２、図３Ａとは別の実施例を示す断面図である。 図４Ａは本発明の放熱装置に使用されるファンハウジングの図２、図３Ａ、図３Ｂとは別の実施例を示す平面図である。 図４Ｂは図４Ａの線Ｃ−Ｃ’に沿った断面図である。 本発明の放熱装置に使用されるファンハウジングの図２、図３、図４とは別の実施例を示す平面図である。 本発明の放熱装置に使用されるファンハウジングの図２、図３、図４、図５とは別の実施例を示す斜視図である。 内部に電子デバイスが設けられるフレームワーク内に、本発明の放熱装置を配置した状態を示す略図である。 図８Ａは本発明の放熱装置と吸熱器（heat sink）の組立て状態を示す分解断面図である。 図８Ｂは図８Ａの放熱装置と吸熱器の組立て後の状態を示す断面図である。 図８Ｃは図８Ａの放熱装置と吸熱器の組立て後の状態を示す斜視図である。 本発明の放熱装置と吸熱器を組立てたのユニットを、内部に電子デバイスが設けられるフレームワーク内に配置した状態を示す略図である。

符号の説明

１ 従来の放熱ファン
２ 放熱装置
３ フレームワーク
４ 回路板
５ ＣＰＵ
１１ ファンハウジング
１１ａ 円筒形空気通路
１３ テーパ部
１４ ねじ穴
２１ ファンハウジング
２２ インペラブレード
２３ 通路
２３ａ 内周壁
２４ ねじ穴
３１ 吸熱器
３２ ねじ
２３１,２３２ 傾斜部

Claims (21)

1. 放熱装置のファンハウジングであって、
   一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備えるファンフレームを含み、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える、放熱装置のファンハウジング。
2. 放熱装置のファンハウジングであって、
   空気吸入口と、空気排気口と、前記空気吸入口から空気排気口へ気流を導引する通路と、を備えるファンフレームを含み、そのうち、前記空気吸入口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流入面積が増える、放熱装置のファンハウジング。
3. 前記空気吸入口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、上下対称又は左右対称の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
4. 前記空気吸入口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、該ファンフレームの外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
5. 前記空気吸入口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、倒立の円錐台又は倒立の楕円錐台の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
6. 前記空気吸入口側の通路内周壁に傾斜部が設けられ、又はその付近に面取り縁部が設けられる、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
7. 前記空気排気口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、上下対称又は左右対称の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
8. 前記空気排気口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、該ファンフレームの外へ突出するように半径方向に沿って外側へ延伸する、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
9. 前記空気排気口側の通路内周壁が、該通路の軸線を中心線として、倒立の円錐台又は倒立の楕円錐台の形で、半径方向に沿って外側へ延伸する、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
10. 前記空気排気口側の通路内周壁に、該通路の軸線を中心線とした傾斜部が設けられる、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
11. 前記通路の内周壁に、前記空気吸入口から空気排気口へ延伸する傾斜部が設けられる、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
12. 前記空気吸入口側の通路内周壁における前記ファンフレームの外へ突出した部分を切り除いて切欠きを形成し、よって側方の空気の流入面積が増える、請求項２に記載の放熱装置のファンハウジング。
13. 放熱装置であって、
    インペラと、該インペラを収納するファンハウジングを含み、該ファンハウジングは、一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備え、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える放熱装置。
14. 放熱装置であって、
    インペラと、該インペラを収納するファンハウジングを含み、該ファンハウジングは、空気吸入口と、空気排気口と、該空気吸入口から該空気排気口へ気流を導引する通路を含み、そのうち、前記空気吸入口側の通路内周壁が半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流入面積が増える、放熱装置。
15. 前記通路の内周壁に、前記空気吸入口から空気排気口へ延伸する傾斜部が設けられる、請求項１４に記載の放熱装置。
16. 前記空気吸入口側の通路内周壁における前記ファンフレームの外へ突出した部分を切り除いて切欠きを形成し、よって側方の空気の流入面積が増える、請求項１４に記載の放熱装置。
17. 前記インペラのブレードは、前記通路の半径方向に沿って外側への延伸に伴い、その長さが増える、請求項１４に記載の放熱装置。
18. 放熱システムであって、
    フレームワークと、
    該フレームワーク内に設置される少なくとも一つの電子デバイスと、
    該フレームワーク上に設置され、該少なくとも一つの電子デバイスが作動時に発生する熱を放出するための放熱ユニットと、を有し、
    該放熱ユニットは、インペラと、該インペラを収納するファンハウジングとを含み、該ファンハウジングは、一方の開口からもう一方の開口へ気流を導引する通路を備え、そのうち、少なくとも一方の開口側の通路内周壁が、前記放熱ユニットの軸線を中心線として半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流出入面積が増える、放熱システム。
19. 前記放熱ユニットが軸流ファンである、請求項１８に記載の放熱システム。
20. 前記放熱ユニットが更に吸熱器を含み、前記軸流ファンのファンハウジングと組立てることが可能である、請求項１９に記載の放熱システム。
21. 放熱システムであって、
    フレームワークと、
    該フレームワーク内に設置される少なくとも一つの電子デバイスと、
    該フレームワーク上に設置され、該少なくとも一つの電子デバイスが作動時に発生する熱を放出するための放熱ユニットとを有し、
    該放熱ユニットは、インペラと、該インペラを収納するファンハウジングとを含み、該ファンハウジングは、空気吸入口と、空気排気口と、該空気吸入口から該空気排気口へ気流を導引する通路を含み、そのうち、前記空気吸入口側の通路内周壁が、前記放熱ユニットの軸線を中心線として半径方向に沿って外側へ延伸し、よって空気の流入面積が増える放熱システム。

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