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JP3069819B2 - ヒートシンク並びに該ヒートシンクに用いるヒートシンク取付具及びヒートシンクを用いた可搬型電子装置 - Google Patents

ヒートシンク並びに該ヒートシンクに用いるヒートシンク取付具及びヒートシンクを用いた可搬型電子装置

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JP3069819B2
JP3069819B2 JP5038934A JP3893493A JP3069819B2 JP 3069819 B2 JP3069819 B2 JP 3069819B2 JP 5038934 A JP5038934 A JP 5038934A JP 3893493 A JP3893493 A JP 3893493A JP 3069819 B2 JP3069819 B2 JP 3069819B2
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heat sink
fan assembly
cover member
base member
heat
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忠士 勝井
克彦 中田
剛志 古賀
唯伸 松村
将之 堀西
良美 田中
泰章 杉本
孝志 北原
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Fujitsu Ltd
PFU Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
PFU Ltd
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Publication date
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Priority to DE69332840T priority patent/DE69332840T9/de
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Priority to US08/478,667 priority patent/US5650912A/en
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒートシンク並びに該
ヒートシンクに用いるヒートシンク取付具及びヒートシ
ンクを用いた可搬型電子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高発熱素子等を冷却する際に使用される
ヒートシンクの従来例を図４０に示す。この従来例にお
いて、ヒートシンクＨはアルミニウム等の伝熱性の良好
な材料で形成されており、上面に複数の櫛状の放熱フィ
ン６、６・・を備える。このヒートシンクＨは、冷却風
１０が強制通風される環境内で発熱素子３のヒートシン
ク面に接着あるいは圧接させて使用され、発熱素子３か
らの発熱は、ヒートシンクに伝熱された後、冷却風１０
に吸収される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例において、発熱素子３の発熱量が増加していくと、空
冷効果をあげるために発熱素子３近傍の風速を上げてい
くことが必要になり、より強力なファンを使用すること
が必要になる。
【０００４】一方、ファンを強力にするには、ファンの
サイズを大きくするか、回転数のアップを行うことが一
般的であり、結果としてファン実装空間の増大や、騒音
の増加がもたらされるという欠点を有するものであっ
た。
【０００５】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、実装効率を妨げることなく発熱素子の
効果的な冷却を行うことのできるヒートシンクを提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、実施例に対応する図１に示すように、熱伝導性の良
好な材料で形成されるヒートシンク本体１にファン組立
体２を収納してなり、該ファン組立体２によりヒートシ
ンク本体１の発熱素子３へのベース部材７を強制空冷す
るヒートシンクを提供することにより達成される。
【０００７】
【作用】ヒートシンクは、熱伝導性の良好な材料で形成
されるヒートシンク本体１にファン組立体２を収納して
構成される。ファン組立体２は、ヒートシンク本体１の
発熱素子３へのベース部材７を強制空冷し、限られたス
ペース内での効率的な冷却を可能とする。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図１に本発明の実施例を示
す。ヒートシンクＨは、アルミニウム等の伝熱性の良好
な材料で形成されるヒートシンク本体１と、該ヒートシ
ンク本体１を空冷するためのファン組立体２とからな
る。
【０００９】ヒートシンク本体１は、平面視矩形に形成
されており、裏面において発熱素子３に適宜手段で接合
されるベース部材７と、該ベース部材７の四隅部から立
設される支柱７ａにより支えられるカバー部材８とを備
え、カバー部材８とベース部材７との間には、側方に向
けて開放される通風路５が形成される。
【００１０】また、カバー部材８の中央部は、円形に開
口されており、ベース部材７を底壁とするファン収納凹
部３０が形成されるとともに、該カバー部材８の上面に
は櫛状の放熱フィン６、６・・が形成されている。な
お、これらベース部材７、およびカバー部材８は、別部
品を組み立てたものであっても、あるいは一体に形成さ
れるものであってもよい。
【００１１】一方ファン組立体２は、中央部に配置され
るモータ等の動力部２ｂと、該動力部２ｂの回転軸に固
定される羽根２ａとからなり、ファン収納凹部３０内に
収納される。ファン組立体２は、サブアッセンブル状態
のものを適宜手段にてカバー部材８、あるいはベース部
材７に装着することも可能であるが、動力部２ｂの固定
子部分をベース部材７に一体で形成することも可能であ
る。なお、ファン組立体２は、ベース部材７側に送風す
るものであっても、通風路５側から吸引するものであっ
てもよい。
【００１２】図２に本発明の第２の実施例を示す。この
実施例において、カバー部材８は矩形に四分割されてお
り、対向する一対が閉塞され、それに隣接する部位が開
放されている。なお、図２において閉塞部は、ハッチン
グを施して示されている。また、支柱７ａは、ベース部
材７の周囲を包囲するように配置され、閉塞部に対応す
る隅部に通風路５が開設される。
【００１３】しかしてこの実施例において、図２におい
て矢印で示すように、天井部の開口から強制吸引された
冷却風１０は、ベース部材７部を強制空冷した後、通風
路５から排気される。加熱された排気は、ヒートシンク
本体１の側壁を伝って上方に上昇するが、通風路５が設
けられる領域のカバー部材８は閉塞されているために、
再びヒートシンク本体１内に吸引されることはなく、全
体の冷却効率が上昇する。
【００１４】図３ないし図６に本発明の第３の実施例を
示す。この実施例において、ヒートシンク本体１は、ベ
ース部材７と、カバー部材８とを有する。これらベース
部材７とカバー部材８とは、アルミニウム材等の熱伝導
性の良好な材料により形成される。
【００１５】ベース部材７は、平面視略正方形状に形成
され、中央部に構成されるファン組立体２の収容スペー
スを取り囲むようにして立設される複数のピン状の放熱
フィン６、６・・と、四隅部に膨隆される支柱７ａを備
えており、支柱７ａの柱頭に形成されたネジ孔３１にね
じ込まれるビス３２によりカバー部材８を保持する。ま
た、ベース部材７の基部中央部には、図４に示すよう
に、リード線引出孔３３が開設されており、ファン組立
体２へのリード線３４を背面側に引き出し、例えばプリ
ント基板１７上のパッドに接続する。
【００１６】一方、カバー部材８は、上記ベース部材７
の平面視形状と同一の形状を有する板状部材であり、四
隅部には皿もみを施したネジ挿通孔８ｂがベース部材７
のネジ孔３１に対応して穿設されている。
【００１７】また、上記カバー部材８は、中央部にファ
ン組立体２の収容穴８ａを備えており、ベース部材７へ
の固定状態において、ファン組立体２の上部、すなわ
ち、羽根２ａを収容する。さらに、上記収容穴８ａの内
周縁には、ベース部材７側に垂下する隔壁９が全周に設
けられて羽根２ａを覆い、羽根２ａからの冷却風１０の
静圧が高められる。
【００１８】図７、図８に本発明の第４の実施例を示
す。この実施例において、ファン組立体２はカバー部材
８に装着され、発熱素子３からの熱がファン組立体２の
動力部２ｂに伝熱して動力部２ｂの寿命を縮めることが
ないように配慮される。
【００１９】すなわち、カバー部材８の中心部裏面には
ファン取付部３５が設けられており、該ファン取付部３
５から吊下するようにファン組立体２が固定される。フ
ァン組立体２は、上記ファン取付部３５に圧入、固定さ
れ、外周部にコイル３６ａを備えた固定子３６と、固定
子３６の中心にベアリング３７を介して立設されるシャ
フト３８と、このシャフト３８に固定され、内周壁に磁
石３９ａが、外周壁に羽根２ａが固定された回転子３９
と、リード線３４が接続されるプリント基板４０とから
構成される。
【００２０】なお、図７において３９ｂはリングヨー
ク、３６ｂはヨーク、３８ａはシャフト３８に装着され
るカットワッシャ、３８ｂはシャフト３８を上方に付勢
するためのスプリングを示す。また、図８において４１
は冷却風開口を示し、ファン組立体２により冷却風１０
を図８（ａ）において矢印で示すように、冷却風開口４
１から導入してベース部材７の側壁部から排出させる場
合には、隔壁９の上端にアール面を形成することが望ま
しく、かかるアール面の形成により、吸い込み空気の流
速を一定にすることができ、乱流の発生に伴う騒音を低
下させることができる。
【００２１】次に、上記カバー部材８をベース部材７に
固定する方法を説明する。カバー部材８の固定は、既に
述べたように、ベース部材７の支柱７ａにネジ止めする
ことによりなされるが、この他に、図９ないし図１２に
示す構成によることが可能である。
【００２２】図９、図１０に示す実施例において、ベー
ス部材７の四隅部に立設された支柱７ａの上部には、上
端に係止頭部１１ａが設けられた係止ピン１１が植設さ
れるとともに（図９参照）、カバー部材８の四隅部に
は、図１０に示すように、ガイド溝１２ａを介して外周
部に開放された係止部１２が設けられる。
【００２３】したがって、この実施例において、先ず、
図９において破線で示すように、係止ピン１１にガイド
溝１２ａの開放縁を合致させるようにしてカバー部材８
をセットした後、該カバー部材８を図９（ａ）において
矢印方向に回動させると、係止ピン１１はガイド溝１２
ａに形成された膨隆部を乗り越えて係止部１２内に導か
れ、カバー部材８のベース部材７への連結がなされる。
【００２４】また、図１１、図１２に示す実施例におい
て、ベース部材７に立設される支柱７ａは、該支柱７ａ
の上部壁面に形成される円弧状面１３と、この円弧状面
１３の基端に設けられる溝１４とを備える。円弧状面１
３は、ベース部材７の中心を円心とする曲率面であり、
その中央部には、垂直方向に延びるノッチ１３ａが凹設
され、溝１４の周壁は、上記円弧状面１３に対して同心
で、かつ、該円弧状面１３の曲率よりやや小径の曲率に
形成される。
【００２５】一方、カバー部材８の裏面四隅部には、図
１２に示すように、平面視略三角形状の固定用突部４２
が設けられる。固定用突部４２は、上記ベース部材７の
円弧状面１３に摺接する摺接壁１５を備え、摺接壁１５
の中央部には、ベース部材７側のノッチ１３ａに係合可
能な突起１５ａが設けられる。さらに、固定用突部４２
の下端には、ベース部材７の溝１４に係合可能な係合片
１６が内方に向けて突設されている。
【００２６】したがって、この実施例において、先ず、
図１１において破線で示すように、ベース部材７の溝１
４にカバー部材８の係合片１６を嵌合させた後、図１１
（ａ）において矢印方向に回動させると、摺接壁１５は
ベース部材７の円弧状面１３上を摺接して移動し、その
後、突起１５ａがノッチ１３ａに弾発的に係合してベー
ス部材７に固定される。
【００２７】ところで、以上のように構成されたヒート
シンクＨの上に基板等が設けられ、カバー部材８の上方
の隙間が狭い場合、ファン組立体２への吸気、またはフ
ァン組立体２からの排気の流通が悪くなって圧力損失が
増し、ファン組立体２の風量が低下して冷却能力が低下
する恐れがある。図１３はこのような状態でヒートシン
クＨが使用される時のカバー部材８の構成の一例を示す
ものである。
【００２８】図１３（ａ）に示すカバー部材８にはその
上面に、カバー部材８のファン組立体２の収容穴８ａを
中心にして、十字状に通風溝８ｃが形成されている。こ
の実施例の通風溝８ｃの断面は矩形であり、カバー部材
８の対向する辺を結ぶように設けられている。なお、こ
の通風溝８ｃの断面形状は特に限定されるものではな
く、図１３（ｂ）に示すようにＶ字状の溝でも良く、ま
た、図１３（ｃ）に示すようにＵ字状の溝でも良い。こ
のようにカバー部材８の上面に通風溝８ｃを設けること
によって、カバー部材８の上面の開口面積を拡大するこ
とができる。
【００２９】図１４（ａ）はヒートシンクＨの上方に遮
蔽物Ｍがあった場合の図１３のカバー部材８の通風状態
を示す図であり、図１４（ｂ）は同じ状態でカバー部材
８の上面に通風溝８ｃを設けない場合の通風状態を示す
図である。両図の比較から分かるように、カバー部材８
の上面に通風溝８ｃがないと冷却風１０のみによってヒ
ートシンクＨは冷却されるが、カバー部材８の上面に通
風溝８ｃがある場合は、この冷却風１０に加えて通風溝
８ｃを流れる新たな冷却風１０′が加わる。この結果、
通風溝８ｃを通る冷却風１０′によってカバー部材８が
冷却され、カバー部材８を支える支柱７ａから伝わるヒ
ートシンクＨの熱を逃がすことができ、通風溝８ｃが冷
却の補助となることが分かる。
【００３０】図１５（ａ）は上面に通風溝８ｃを設けた
カバー部材８の別の実施例の平面図であり、図１５
（ｂ）は図１５（ａ）のＸ部の構成を示す部分斜視図で
ある。図１５（ａ）に示すカバー部材８にはその上面
に、カバー部材８のファン組立体２の収容穴２ａを中心
にして、放射状に通風溝８ｃが形成されている。この実
施例の通風溝８ｃの断面はＶ字状であるが、前述のよう
に通風溝８ｃの断面形状は特に限定されるものではな
く、矩形の溝でもＵ字状の溝でも良い。
【００３１】図１６（ａ）はカバー部材８の肉厚を減ら
してその上面にピン８ｄを設けたカバー部材の平面図で
あり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の側面図である。こ
の実施例のように、通風溝８ｃの代わりにカバー部材８
の肉厚を減らしてその上面にピン８ｄを設けても、カバ
ー部材８が冷却効果が増し、カバー部材８を支える支柱
７ａから伝わるヒートシンクＨの熱を逃がすことがで
き、ピン８ｄが冷却の補助となることが分かる。
【００３２】以上のように、カバー部材８の上面に通風
溝８ｃやピン８ｄを設けると、ヒートシンクＨの上方の
空間が大きい時には通風溝８ｃやピン８ｄの有無による
差はほとんどないが、シェルフ等に搭載されてヒートシ
ンクＨの上方の空間が少なくなった場合には、通風溝８
ｃやピン８ｄによって開口面積が拡大でき、ヒートシン
クＨの冷却効果を増大することができる。
【００３３】図１７は本発明の第５の実施例のヒートシ
ンクＨの構成を示す組立斜視図である。この実施例のヒ
ートシンクＨでは、ベース部材７に図５において説明し
た第３の実施例のベース部材７と同じものを使用してお
り、カバー部材８の構成のみが第３の実施例と異なる。
すなわち、第３の実施例ではカバー部材８の下面は平坦
であったが、この第５の実施例では、カバー部材８の下
面に複数本のピン８ｅが設けられている点が異なる。
【００３４】このピン８ｅはこの実施例では円柱状をし
ており、その直径はフィン６の幅の半分程度である。こ
のピン８ｅの断面形状の特に円形に限定されるものでは
なく、矩形でも良い。また、ピン８ｅのカバー部材８上
への植設位置は、図１８に示すように、ベース部材７の
上にカバー部材８を重ね合わせて載置し、ビス３２で止
めた時に、ちょうどフィン６とフィン６の間の空間にピ
ン８ｅが来るような位置である。
【００３５】図１９（ａ），（ｂ）は、カバー部材８の
下面のピン８ｅの有無による冷却風１０の流れの違いを
示すものであり、図１９（ａ）のようにピン無しの場合
はフィン６の間を冷却風１０が素通りしてフィン６の側
面だけに流れるが、図１９（ｂ）のようにフィン６とフ
ィン６の間にピン８ｅがあると、フィン６の間を流れて
きた冷却風１０はピン８ｅに当たることによって拡散さ
れ、冷却風１０″のようにフィン６の前面にも当たる。
この結果、図２０（ａ）に示すように、フィン６とフィ
ン６の間にピン８ｅがある方が風速分布が改善され、冷
却効率に改善が見られる。
【００３６】この冷却効率の改善について、熱抵抗と風
速との関係を示す図２０（ｂ）を用いて説明する。図２
０（ｂ）に示すように、風速が高くなるほど同じ風速だ
け変化しても熱抵抗Ｒjaの変化は小さくなる。このた
め、ヒートシンクＨ内の風速の高い領域から低い領域に
冷却風１０を回した方が冷却効率の改善率が高くなるの
である。
【００３７】このように、第５の実施例のヒートシンク
Ｈでは、カバー部材８の下面にピン８ｅが植設されてい
ることにより、フィン６の間を流れる冷却風１０の風速
分布が緩やかになり、中央部での風速が減り、両端部分
での風速が増加するためにヒートシンクＨの冷却効率が
改善される。図２１は本発明の第６の実施例のヒートシ
ンクＨの構成を示す組立斜視図である。この実施例のヒ
ートシンクＨは、図５，図６において説明した第３の実
施例のベース部材７とカバー部材８において、ファン組
立体２の組み込み位置がカバー部材８の中心からカバー
部材８の１つの辺の方にオフセットされて設けられてい
る点がこれまでのヒートシンクＨと異なる点である。そ
して、オフセットされた側の側面は、ベース部材７の底
面からカバー部材８の下面までが防風壁７ｂで塞がれて
いる。図２１のように構成されたベース部材７の上にカ
バー部材８を載せ、ビス３２で両者を締結すると、図２
２のような状態になる。
【００３８】このように、ファン組立体２をヒートシン
クＨの中心からオフセットする理由は、ヒートシンクＨ
が取り付けられる発熱素子の中心の上にモータを位置さ
せるよりも、発熱素子の発熱中心からオフセットさせた
位置にモータを位置させた方が、発熱部の直ぐ上に立て
られているフィン６に直接的に冷却風が当たるようにな
るので、発熱部から放熱部までの熱の伝播距離が短くな
り、冷却効率が良くなると考えられるからである。ま
た、発熱素子の発熱中心からオフセットさせた位置にモ
ータを位置させた方が、ファン組立体２のモータ部内に
ある軸受の内部温度の上昇が抑えられ、軸受内のグリー
スの劣化が抑えられてファン組立体２の寿命、信頼性が
向上すると考えられるからである。
【００３９】そして、ファン組立体２をヒートシンクＨ
の中心からオフセットした場合に、オフセットした側の
側面を、ベース部材７の底面からカバー部材８の下面ま
で防風壁７ｂで塞ぐのは、冷却風１０がヒートシンクＨ
の中央部へ流れやすくなり、冷却効果が上がると考えら
れるからである。図２３は本発明の第７の実施例のヒー
トシンクＨの構成を示す組立斜視図である。図２１，２
２で説明した第６の実施例のヒートシンクＨでは、図
５，図６において説明した第３の実施例のベース部材７
とカバー部材８において、ファン組立体２の組み込み位
置をカバー部材８の中心からカバー部材８の１つの辺の
方にオフセットして設けたが、この実施例のヒートシン
クＨでは、ファン組立体２の組み込み位置をカバー部材
８の中心からカバー部材８の四隅のうちの１つの方にオ
フセットして設けられている。
【００４０】この実施例でもファン組立体２がオフセッ
トされた側の隅からの所定長さは、冷却風の流れを適切
にするために、ベース部材７の底面からカバー部材８の
下面までが防風壁７ｂで塞がれている。図２３のように
構成されたベース部材７の上にカバー部材８を載せ、ビ
ス３２で両者を締結すると、図２４のような状態にな
る。
【００４１】図２５は図２３に示した構成のヒートシン
クＨの変形例を示すものであり、ファン組立体２の取付
部分のベース部材７の底面に段差が設けられ、ファン組
立体２の下部に空間が設けられているものである。な
お、図２５ではこの段差を見易くするために、フィン６
の一部と防風壁７ｂが取り除かれている。この実施例で
はまず、ベース部材７の底面のファン組立体２の全体投
影部分（カバー部材８の収容穴８ｂの直下の部分）に一
段低くなった第１の段部７ｃが設けられ、この第１の段
部７ｃのうちのファン組立体２の羽根２ａの軌跡部分の
半分程度に、第１の段部７ｃよりも更に一段低くなった
第２の段部７ｄが設けられている。
【００４２】これらの段部７ｃ，７ｄは、図２１，２２
で説明した第６の実施例のベース部材７の底面にも設け
ても良いものであり、これらは防風壁７ｂによってヒー
トシンクＨの側面を塞いだことによるファン組立体２の
圧力損失を、通風断面積を大きくすることによって小さ
くするためのものである。図２６（ａ）は、図２３のヒ
ートシンクＨの別の変形例を示すものであり、ベース部
材７の底面に植設するフィン６の配置が、ヒートシンク
Ｈの中心付近で密になっており、ヒートシンクＨの周辺
において粗になっているものである。このように、フィ
ン６がヒートシンクＨの中心付近で密であり、ヒートシ
ンクＨの周辺において粗であると、ヒートシンクＨの中
心付近では高熱部の冷却効率が上がり、周辺部ではファ
ン組立体２の圧力損失を小さくできるため、ヒートシン
クＨに組み込んだファン組立体２の通風量を下げること
なく冷却効率を上げることができる。
【００４３】図２６（ｂ）は図２６（ｂ）は（ａ）のＹ
−Ｙ線における断面図であり、図２５で説明した段部７
ｃ，７ｄの構成を説明するものである。図２７は前述の
第７の実施例のヒートシンクＨに使用するカバー部材８
を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図で
ある。この実施例のカバー部材８は、図１６で説明した
カバー部材８と同様に、カバー部材８の上面に放熱用の
ピン８ｄが設けられているものである。この実施例のカ
バー部材８ではピン８ｄが設けられている領域のカバー
部材８の肉厚が薄くなっており、カバー部材８の全体厚
がピン８ｄが無いものと同じになっている。
【００４４】なお、説明は省略するが、図１３，図１５
で説明したカバー部材８の上面に通風溝８ｃを設ける構
造、図１７で説明したカバー部材８の下面にピン８ｅを
設ける構造は、前述の第６，第７の実施例のようにファ
ン組立体２をヒートシンクＨの中心からオフセットして
設ける実施例に対しても有効に適用できるものである。
更に、図２６で説明したベース部材７の底面に植設する
フィン６の配置についても、前述の実施例に限定される
ものではなく、ファン組立体２の性能や羽根２ａの形状
に応じて冷却効率が高まるように配置を工夫すれば良
い。
【００４５】次に、ヒートシンクＨの発熱素子３への実
装構造を図２８、図２９に示す。図２８（ａ）におい
て、発熱素子３が実装されるプリント基板１７上には、
ヒートシンクＨを固定するためのシュー４３が半田付け
される。シュー４３は、断面Ｌ字状に形成されており、
該シュー４３に架設されるようにして固定バー４４が装
着される。固定バー４４は、ばね性を備えており、シュ
ー４３への装着状態においてヒートシンクＨを発熱素子
３側に付勢する。
【００４６】また、図２８（ｂ）において、ヒートシン
ク本体１は発熱素子３の裏面に当接する当接片４５ａを
備えて断面コ字状に形成される固定クリップ４５により
発熱素子３上に保持される。なお、図２８において３ａ
は発熱素子３のＩ／Ｏピンを示す。
【００４７】さらに、図２９において、ヒートシンク取
付具２８を使用してヒートシンクＨを発熱素子３に実装
する実施例が示されている。ヒートシンク取付具２８
は、中央部に装着後の脱落を防止するためのフィン挿通
孔２６ａが開設された水平片２６と、水平片２６側にや
や屈曲した圧接片２７とを上下端に有して側面視略コ字
形状に形成されている。フィン挿通孔２６ａは、ベース
部材７に突設されたピン状の放熱フィン６が遊嵌可能で
あり、先ず、フィン挿通孔２６ａに放熱フィン６を遊嵌
させた後、圧接片２７が発熱素子３の周縁裏面を圧接す
るように、全体を回動させて装着され、該ヒートシンク
取付具２８によりベース部材７は、発熱素子３の上面に
圧接状態で実装される。
【００４８】なお、水平片２６に設けられるフィン挿通
孔２６ａは、図２９（ｄ）に示すように、フィンの径よ
りやや小さな幅で切り欠いて外方に開放することも可能
であり、この場合、ヒートシンク取付具２８は、図２９
（ｄ）において矢印方向に押し込むだけで装着が完了
し、ピン状の放熱フィン６は、一旦切欠部２６ｂを弾性
的に拡開させた後、フィン挿通孔２６ａに収容される。
【００４９】また、図２９（ｅ），（ｆ）に示すよう
に、ヒートシンク取付具２８はフィン挿通孔２６ａを複
数個備えた構造でもよい。さらに、動力部２ｂへの給電
は、図４に示すように、リード線３４により行うほか
に、図３０に示すように、ヒートシンク本体１の側部裏
面に突設される電源供給端子１８をプリント基板１７上
に半田付けすることにより行うことが可能であり、この
場合、同図に示すような表面実装でも、あるいはスルー
ホール実装でもよい。なお、図３０において４６はヒー
トシンク本体１内部に設けられる内部配線を示し、４７
はファン駆動回路を示す。
【００５０】また、この外に、図３１に示すように、発
熱素子３の天井面にプリント基板１７の電源パッド１７
ａに接続されるパッド、あるいはコンタクト（電源供給
部１９）を形成し、該電源供給部１９に電源供給端子１
８を接続してファン組立体２への電源供給をすることも
可能である。
【００５１】上記ファン組立体２の回転は、制御部４８
によりＯＮ／ＯＦＦ制御、あるいは回転数制御を行うこ
とが可能である。図３２はＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合
の制御部４８の構成を示す。この実施例において、制御
部４８は、ホール素子４９、コンパレータ回路５０、ス
イッチングトランジスタ５１、およびコイル３６ａから
構成されるファン駆動回路４７と、スイッチ部５３とか
らなり、図３３に示すように、ヒートシンク本体１のベ
ース部材７に埋設される熱電対、サーミスタ等の温度セ
ンサ２０からの出力がＯＮ／ＯＦＦ信号としてスイッチ
部５３に加えられる。なお、スイッチ部５３としては、
トランジスタ、リードスイッチ、あるいはリレー等を使
用することができる。
【００５２】また、上記ファン組立体２は、回転数制御
を行うことも可能であり、この場合には、図３４に示す
ように、ファン駆動回路４７のスイッチングトランジス
タ５１とコンパレータ回路５０との間に回転制御部５４
が挿入される。回転制御部５４は発振回路を含み、上記
温度センサ２０からの出力に応じて発振数を制御し、回
転数の制御を行う。
【００５３】さらに、上記制御部４８に回転数モニタ機
能を加えることも可能である。図３５はこの場合の回路
構成を示すもので、制御部４８は回転モニタ回路５２を
含む。回転モニタ回路５２は、パルス発生回路を含み、
ファン組立体２の回転数に応じたパルス信号を出力す
る。なお、上述した制御部４８は、ファン組立体２内部
に構成することも、別基板上に構成することも可能であ
る。また、以上の回転数の制御は、図３６（ａ）に示す
ように、所定の温度に達した際に回転が開始するように
制御することも、あるいは、図３６（ｂ）に示すよう
に、所定の温度に達した際に回転数が階段状に変化する
ように制御することもできる。
【００５４】図３７以下に本発明によるヒートシンクＨ
が適用されたノート型パソコン等の可搬型電子装置の実
施例を示す。可搬型電子装置は、筐体２１内に、ＭＰＵ
等の発熱素子３、およびその他の電子部品５５が実装さ
れたプリント基板１７、および、フロッピーディスクド
ライブ、あるいはハードディスク装置等のユニット５６
を収納して形成されており、筐体２１には、液晶表示装
置５７が回動自在に装着される。
【００５５】さらに、上記プリント基板１７の上方に
は、キーボードアッセンブリ体２３が配置され、フラッ
トケーブル５８を介してプリント基板１７に接続され
る。なお、図３７において５９は上記フラットケーブル
５８を接続するためのコネクタを示す。
【００５６】キーボードアッセンブリ体２３は、周知の
ように、合成樹脂材により形成されるハウジングの上方
に複数のキートップ２３ａ、２３ａ・・をマトリクス状
に配列して形成され、全体の剛性を高めるために、ハウ
ジングの裏面の略全面に渡って、アルミニウム材により
形成される補強板２２が固定されている。
【００５７】プリント基板１７上の発熱素子３を冷却す
るためのヒートシンクＨは、図３８に示すように、ファ
ン組立体２を装着したベース部材７上にカバー部材８を
固定して形成されており、カバー部材８の周縁には、上
端縁が上記補強板２２の裏面に当接する包囲壁２４が設
けられる。
【００５８】また、補強板２２には、ファン組立体２に
対応する部位に複数の冷却風挿通孔２５、２５…が開設
されており、該冷却風挿通孔２５から冷却風１０を強制
導入する。
【００５９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ヒートシンクはファン組立体を内蔵している
ために、限られたスペースで効果的な冷却を行うことが
できる。
【００６０】また、ヒートシンク本体を、ベース部材
と、カバー部材とで組み立てるようにした場合には、製
造を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す説明図で、（ａ）は側面
図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向矢視図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図３の裏面図である。
【図５】ベース部材７を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。
【図６】カバー部材８を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明の第４の実施例を示す断面図である。
【図８】図７の外観図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平
面図である。
【図９】ヒートシンクの組立構造を示す図で、（ａ）は
ベース部材の平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１０】カバー部材を示す図で、（ａ）は裏面図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【図１１】ヒートシンクの他の組立構造を示す図で、
（ａ）はベース部材の平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１２】カバー部材を示す図で、（ａ）は裏面図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【図１３】（ａ）は上面に溝を設けたカバー部材を示す
斜視図であり、（ｂ），（ｃ）は（ａ）のカバー部材に
設ける溝の形状の他の実施例を示す断面図である。
【図１４】（ａ）は図１３のカバー部材の通風状態を示
す図であり、（ｂ）はカバー部材の上面に溝を設けない
場合の通風状態を示す図である。
【図１５】（ａ）は上面に溝を設けたカバー部材の別の
実施例の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ部の構成を
示す部分斜視図である。
【図１６】（ａ）は上面にピンを設けたカバー部材の平
面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図１７】カバー部材の下面に放熱用のピンを設けた本
発明の第５の実施例のヒートシンクの組立斜視図であ
る。
【図１８】図１７のヒートシンクの組立後の平面透視図
である。
【図１９】カバー部材下面のピン立ての有無による冷却
風の流れの違いを示すものであり、（ａ）はピン無しの
場合の冷却風の流れを示す図であり、（ｂ）はピン立て
の有る場合の冷却風の流れを示す図である。
【図２０】（ａ）はピン追加による風速分布の影響を示
す線図であり、（ｂ）は熱抵抗と風速の関係を示す線図
である。
【図２１】ファン組立体を矩形のヒートシンクの一辺側
にオフセットした本発明の第６の実施例のヒートシンク
の組立斜視図である。
【図２２】図２１のヒートシンクの組立後の平面透視図
である。
【図２３】ファン組立体を矩形のヒートシンクの四隅の
内の１つの側にオフセットした本発明の第７の実施例の
ヒートシンクの組立斜視図である。
【図２４】図２３のヒートシンクの組立後の平面図であ
る。
【図２５】図２３のヒートシンクの変形例を示すもので
あり、ベース部材のファン組立体の取付部分に空間を設
けたベース部材の一部切欠斜視図である。
【図２６】図２３のヒートシンクの変形例を示すもので
あり、（ａ）はベース部材のフィンの植設分布を変えた
ベース部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線
における断面図である。
【図２７】第７の実施例に使用するカバー部材を示すも
のであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２８】ヒートシンクの装着状態を示す説明図であ
る。
【図２９】ヒートシンクの他の装着状態を示す図であ
る。
【図３０】ファン組立体への電源供給構造を示す図であ
る。
【図３１】図３０の変形例を示す図である。
【図３２】ファン組立体の制御部を示す図である。
【図３３】温度検出構造を示す図である。
【図３４】図３３の変形例を示す図である。
【図３５】図３３の更に他の変形例を示す図である。
【図３６】回転数制御を示すチャート図である。
【図３７】可搬型電子装置を示す断面図である。
【図３８】ヒートシンクの装着状態を示す断面図であ
る。
【図３９】キーボードアッセンブリ体を示す平面図であ
る。
【図４０】従来例を示す図である。
【符号の説明】 １…ヒートシンク本体 ２…ファン組立体 ２ａ…羽根 ３…発熱素子 ５ …通風路 ６…放熱フィン ７…ベース部材 ７ａ…支柱 ７ｂ…防風壁 ７ｃ…段部 ７ｄ…段部 ８…カバー部材 ８ａ…収容穴 ８ｂ…ネジ挿通孔 ８ｃ…通風溝 ８ｄ…ピン ８ｅ…ピン ９…隔壁 １０…冷却風 １１…係止ピン １１ａ…係止頭部 １２…係止部 １２ａ…ガイド溝 １３…円弧状面 １３ａ…ノッチ １４…溝 １５…摺接壁 １５ａ…突起 １６…係合片 １７…プリント基板 １８…電源供給端子 １９…電源供給部 ２０…温度センサ ２１…筐体 ２２…補強板 ２３…キーボードアッセンブリ体 ２４…包囲壁 ２５…冷却風挿通孔 ２６…水平片 ２６ａ…フィン挿通孔 ２６ｂ…切欠部 ２７…圧接片 ２８…ヒートシンク取付具 Ｍ…遮蔽物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 克彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 古賀 剛志 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 松村 唯伸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 堀西 将之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 田中 良美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 杉本 泰章 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 北原 孝志 神奈川県大和市深見西４丁目２番49号 株式会社ピーエフユー 大和工場内 (56)参考文献 特開 昭62−49700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−55000（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−162954（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/36 H01L 23/467

Claims (25)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発熱素子を冷却するヒートシンクであっ
    て、 前記発熱素子の上に搭載されるベース部材と、前記ベー
    ス部材の上面に配置された放熱フィンとを有するヒート
    シンク本体と、 このヒートシンク本体の内部に設けられた空間内に収納
    され、駆動部と、この駆動部の回転軸に固定される羽根
    とを有し、前記放熱フィンによって少なくとも前記羽根
    の一部が取り囲まれるファン組立体と、 前記ファン組立体が駆動することにより発生した冷却風
    を、前記ベース部材へと導く隔壁と、前記ヒートシンク本体に取り付けられるカバー部材とを
    備え、 前記カバー部材と前記ベース部材の間には、前記冷却風
    が通る通風路が形成されている ことを特徴とするヒート
    シンク。
  2. 【請求項２】 前記カバー部材は前記ベース部材から立
    設された複数の支柱により支えられ、前記カバー部材に
    は前記ファン組立体の取り付け位置に対応して配置され
    た収容穴が形成されていることを特徴とする請求項１記
    載のヒートシンク。
  3. 【請求項３】 前記カバー部材は、前記収容穴の周囲か
    ら前記羽根を取り囲むために下方に延長された前記隔壁
    を有していることを特徴とする請求項２記載のヒートシ
    ンク。
  4. 【請求項４】 前記ファン組立体は前記ベース部材に取
    り付けられていることを特徴とする請求項１記載のヒー
    トシンク。
  5. 【請求項５】 前記ファン組立体は前記カバー部材に取
    り付けられていることを特徴とする請求項１記載のヒー
    トシンク。
  6. 【請求項６】 前記カバー部材には前記ファン組立体に
    よって発生した冷却風を通すための開口が形成され、前
    記開口には曲率面が形成されていることを特徴とする請
    求項２記載のヒートシンク。
  7. 【請求項７】 前記複数の支柱の各端部には係止頭部が
    設けられた係止ピンが設けられ、前記カバー部材には係
    止穴と前記係止穴とつながったガイド溝が前記係止ピン
    に対応してそれぞれ設けられており、前記カバー部材を
    中心回りに回転させたときに、前記係止ピンが前記ガイ
    ド溝を通過して前記係止穴に係止され，前記支柱に前記
    カバー部材が装着されることを特徴とする請求項２記載
    のヒートシンク。
  8. 【請求項８】 前記複数の支柱の各端部には前記カバー
    部材の中心に対して同心の円弧状凸面が形成され、前記
    円弧状凸面の各基端部にはガイド溝が設けられ、前記各
    円弧状凸面の中央部には窪んだノッチが設けられ、前記
    カバー部材の裏面には三角形状の突部が形成され、前記
    突部の一面は前記カバー部材の中心に対して同心の円弧
    状凹面に形成され、前記突部の各端部には前記ガイド溝
    に対応する係合片が配置され、前記各円弧状凹面の中央
    部には前記ベース部材の前記ノッチに係合させるための
    突起が設けられ、前記カバー部材は前記ベース部材の中
    心に対して回動させることにより、前記ベース部材のガ
    イド溝に前記突起が係合して前記支柱に前記カバー部材
    が装着されることを特徴とする請求項２記載のヒートシ
    ンク。
  9. 【請求項９】 前記カバー部材の表面には、前記収容穴
    と前記カバー部材の外縁部とを結ぶ通風穴が形成されて
    いることを特徴とする請求項２記載のヒートシンク。
  10. 【請求項１０】 前記カバー部材の表面に放熱用のピン
    が形成されていることを特徴とする請求項１記載のヒー
    トシンク。
  11. 【請求項１１】 前記カバー部材が前記ヒートシンク本
    体に取り付けられた時に、前記放熱フィンに囲まれた空
    間の中に位置するように、放熱用のピンが前記カバー部
    材の裏面に設けられていることを特徴とする請求項１記
    載のヒートシンク。
  12. 【請求項１２】 前記ファン組立体の回転軸が前記ヒー
    トシンク本体の中心を通る線と同軸であることを特徴と
    する請求項１記載のヒートシンク。
  13. 【請求項１３】 発熱素子を冷却するヒートシンクであ
    って、 前記発熱素子の上に搭載されるベース部材と、前記ベー
    ス部材の上面に配置された放熱フィンとを有するヒート
    シンク本体と、 このヒートシンク本体の内部に設けられた空間内に収納
    され、駆動部と、この駆動部の回転軸に固定される羽根
    とを有し、前記放熱フィンによって少なくとも 前記羽根
    の一部が取り囲まれるファン組立体と、 前記ファン組立体が駆動することにより発生した冷却風
    を、前記ベース部材へと導く隔壁とを備え、 前記ファン組立体の回転軸が前記ヒートシンク本体の中
    心を通る線に平行な位置にオフセットされていることを
    特徴とするヒートシンク。
  14. 【請求項１４】 前記ヒートシンク本体は矩形体であ
    り、前記ファン組立体の回転軸が前記ヒートシンク本体
    の一辺に対して直交する方向にオフセットされているこ
    とを特徴とする請求項１３記載のヒートシンク。
  15. 【請求項１５】 前記ヒートシンク本体は矩形体であ
    り、前記ファン組立体の回転軸が前記ヒートシンク本体
    の中心から角部に近づく方向にオフセットされているこ
    とを特徴とする請求項１３記載のヒートシンク。
  16. 【請求項１６】 前記ファン組立体がオフセットされた
    方向の前記ヒートシンク本体には、防風壁が形成されて
    いることを特徴とする請求項１３記載のヒートシンク。
  17. 【請求項１７】 前記ファン組立体の下部に位置する前
    記ベース部材の底面には、深さの異なる段部が形成され
    ていることを特徴とする請求項１３記載のヒートシン
    ク。
  18. 【請求項１８】 発熱素子を冷却するヒートシンクであ
    って、 前記発熱素子の上に搭載されるベース部材と、前記ベー
    ス部材の上面に配置された放熱フィンとを有するヒート
    シンク本体と、 このヒートシンク本体の内部に設けられた空間内に収納
    され、駆動部と、この駆動部の回転軸に固定される羽根
    とを有し、前記放熱フィンによって少なくとも前記羽根
    の一部が取り囲まれるファン組立体と、 前記ファン組立体が駆動することにより発生した冷却風
    を、前記ベース部材へと導く隔壁とを備え、 前記放熱フィンはピン形状であり，前記ピン形状の放熱
    フィンが前記ベース部材の中心付近で密になっており、
    当該ベース部材の周辺において粗になっていることを特
    徴とするヒートシンク。
  19. 【請求項１９】 前記ヒートシンク本体の下面に電源供
    給端子が設けられており、前記電源供給端子を介して前
    記ファン組立体に電源が供給されることを特徴とする請
    求項１記載のヒートシンク。
  20. 【請求項２０】 発熱素子を冷却するヒートシンクであ
    って、 前記発熱素子の上に搭載されるベース部材と、前記ベー
    ス部材の上面に配置された放熱フィンとを有するヒート
    シンク本体と、 このヒートシンク本体の内部に設けられた空間内に収納
    され、駆動部と、この駆動部の回転軸に固定される羽根
    とを有し、前記放熱フィンによって少なくとも前記羽根
    の一部が取り囲まれるファン組立体と、 前記ファン組立体が駆動することにより発生した冷却風
    を、前記ベース部材へと導く隔壁とを備え、 前記ヒートシンク本体のベース部材には温度センサが配
    置され、前記温度センサの出力信号により前記ファン組
    立体の駆動制御が行われることを特徴とするヒートシン
    ク。
  21. 【請求項２１】 前記駆動制御は前記ファン組立体のＯ
    Ｎ／ＯＦＦ制御、あるいは回転数制御であることを特徴
    とする請求項２０記載のヒートシンク。
  22. 【請求項２２】 発熱素子を冷却するヒートシンクであ
    って、 前記発熱素子の上に搭載されるベース部材と、前記ベー
    ス部材の上面に配置された放熱フィンとを有するヒート
    シンク本体と、このヒートシンク本体の内部に設けられ
    た空間内に収納され、駆動部と、この駆動部の回転軸に
    固定される羽根とを有し、前記放熱フィンによって少な
    くとも前記羽根の一部が取り囲まれるファン組立体と、
    前記ファン組立体が駆動することにより発生した冷却風
    を、前記ベース部材へと導く隔壁とから構成されたヒー
    トシンクと、 その水平部分が外側を向くように取り付けられた 少なく
    とも一組の断面Ｌ字型状のシューと、 ばね 性を備えた固定バーとを備え、 前記断面Ｌ字型状のシューの間に前記発熱素子を実装
    し、前記固定バーを所定圧力を保持した状態で、前記ヒ
    ートシンク本体を跨いで前記シューに取り付けることに
    より、前記発熱素子に装着されることを特徴とするヒー
    トシンク。
  23. 【請求項２３】 発熱素子を冷却するヒートシンクであ
    って、 前記発熱素子の上に搭載されるベース部材と、前記ベー
    ス部材の上面に配置された放熱フィンとを有するヒート
    シンク本体と、このヒートシンク本体の内部に設けられ
    た空間内に収納され、駆動部と、この駆動部の回転軸に
    固定される羽根とを有し、前記放熱フィンによって少な
    くとも前記羽根の一部が取り囲まれるファン組立体と、
    前記ファン組立体が駆動することにより発生した冷却風
    を、前記ベース部材へと導く隔壁とから構成されたヒー
    トシンクと、 ばね性を備えた略Ｕ字状の別体に形成され、且つその自
    由端部分には当接片が設けられた固定クリップとを備
    え、 前記ヒ ートシンク本体と前記発熱素子とを前記固定クリ
    ップのばね力で挟むことにより、前記発熱素子に装着さ
    れることを特徴とするヒートシンク。
  24. 【請求項２４】 発熱素子を冷却するヒートシンクであ
    って、 前記ヒートシンクは、発熱素子の上に搭載されるベース
    部材と、前記ベース部材の上面に配置された放熱フィン
    とを有するヒートシンク本体と、このヒートシンク本体
    の内部に設けられた空間内に収納され、駆動部と、この
    駆動部の回転軸に固定される羽根とを有し、前記放熱フ
    ィンによって少なくとも前記羽根の一部が取り囲まれる
    ファン組立体と、前記ファン組立体が駆動することによ
    り発生した冷却風を前記ベース部材へと導く隔壁とから
    構成され、 前記放熱フィンがピン形状であり、 水平片を備えたヒートシンク取付具、前記放熱フィンが
    挿通するフィン挿通孔、および前記水平片から延長され
    て設けられて前記発熱素子の裏面に弾性的に圧接する略
    Ｌ字型形状の圧接片とを備えており、前記水平片と前記
    圧接片で挟み付けて前記ヒートシンクを前記発熱素子の
    上に装着することを特徴とするヒートシンク。
  25. 【請求項２５】 前記フィン挿通孔は、前記圧接片の突
    設方向に向けて切り欠かれた切欠部を弾性的に拡開させ
    て前記放熱フィンを前記フィン挿通孔に挿通させること
    を特徴とする請求項２４記載のヒートシンク。
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