DE69332840T9

DE69332840T9 - Wärmesenke zur Kühlung eines Wärme produzierenden Bauteils und Anwendung

Info

Publication number: DE69332840T9
Application number: DE69332840T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Nakahara-ku Katsui; Katsuhiko Nakahara-ku Nakata; Takeshi Nakahara-ku Koga; Tadanobu Nakahara-ku Matsumura; Yoshimi Nakahara-ku Tanaka; Yasuaki Nakahara-ku Sugimoto; Takayuki Nakahara-ku Horinishi; Takashi Ashigarakami-gun Kitahara
Original assignee: Fujitsu Ltd; PFU Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; PFU Ltd
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 2004-09-09
Also published as: DE69332840T2; KR0168462B1; EP0572326A2; DE69332840D1; EP0939443A2; DE69330481T2; KR940006439A; EP0939442B1; US6067227A; US5504650A; EP0939442A2; JPH06268125A; EP0939443B1; DE69332842T2; EP0939442A3; EP0939443A3; US5650912A; US5940267A; JP3069819B2; EP0572326A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeableiter (englisch: heat sink) zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Elementes, wobei dieser auf der oberen Fläche desselben montiert wird, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wärmeableiter mit einer Gebläseanordnung, die im Inneren von dessen Körper angeordnet ist und ein wärmeerzeugendes Element mit einer Kühlluft zwangskühlt, die durch die Drehung der Gebläseanordnung erzeugt wird.
2. Beschreibung des relevanten Standes der Technik
Bei elektronischen Vorrichtungen, wie etwa Transistoren und integrierten Schaltungen, ist es für die eine kleine Strommenge verbrauchende Vorrichtung nicht erforderlich, daß die darin erzeugte Wärme abgestrahlt wird, da die von dieser erzeugte Wärmemenge gering ist. Im Gegensatz dazu verwandelt sich bei Vorrichtungen, die eine große Strommenge verarbeiten, wie etwa bei Leistungstransistoren und integrierten Schaltungen für Leistungsverstärker in einem Audio-Gerät oder bei einem Stromverstärker in einer Konstantspannungsschaltung entsprechend dem Betriebszustand derselben eine große Leistungsmenge in Wärme, und die Vorrichtung kann versagen, wenn die Temperatur der Vorrichtung über die Betriebstemperatur ansteigt.
Als Gegenmaßnahme dazu wird ein Wärmeableiter zum Kühlen des Elementes auf die eine große Wärmemenge erzeugende Vorrichtung montiert. Der Wärmeableiter ist gewöhnlich aus einem Material hergestellt, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie etwa Aluminium, und ein Satz Abstrahlungslamellen ist auf der oberen Fläche des Wärmeableiters angeordnet. Der Wärmeableiter wird bei Verhältnissen eingesetzt, bei denen eine Zwangsströmung der Kühlluft besteht, und er wird auf dem wärmeerzeugenden Element zur Haftung gebracht oder mit Druck aufgesetzt, und die von dem Element erzeugte Wärme wird zu dem Wärmeableiter übertragen und durch dessen Körper absorbiert bzw. durch die strömende Luft verteilt.
Wenn jedoch die von dem Element erzeugte Wärmemenge ansteigt, ist es erforderlich, die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft um das Element herum zu erhöhen, um den Kühlwirkungsgrad zu erhöhen, und deshalb ist es erforderlich, ein leistungsfähiges Gebläse zu verwenden. Das leistungsfähige Gebläse macht im allgemeinen eine Vergrößerung bei der Abmessung des Gebläses oder eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Gebläses erforderlich, wodurch ein Anwachsen des Einbauraumes für das leistungsfähige Gebläse oder ein Anwachsen bei dem durch das leistungsfähige Gebläse erzeugten Geräusch als Ergebnis verursacht werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wärmeableiter zu schaffen, welcher eine wirksame Kühlung eines wärmeerzeugenden Elementes ohne Erhöhung des Einbauraumes desselben realisieren kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Gebläseanordnung im Inneren eines Wärmeableiterkörpers angeordnet. Die Gebläseanordnung beinhaltet einen Antrieb und Gebläseflügel, die an einer Drehwelle des Antriebs befestigt sind, wobei eine Breite des Wärmeableiterkörpers und der Durchmesser der Gebläseanordnung im wesentlichen verschieden sind und eine Zone definiert ist zwischen der Gebläseanordnung und der äußeren Peripherie des Wärmeableiterkörpers definiert ist. Wärmeabstrahlungslamellen sind auf einer oberen Fläche einer Basis des Wärmeableiterkörpers innerhalb der Zone angeordnet. Diese Basis kann auf das wärmeerzeugende Element montiert werden kann. Eine Abdeckung zum Schließen eines oberen Abschnittes der Zone der Basis ist vorgesehen. Der Wärmeableiterkörper kann aus einem Material hergestellt sein, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, so daß eine Befestigungswand des Wärmeableiterkörpers, die nahe dem wärmeerzeugenden Element angeordnet ist, durch die Kühlluft, die durch die Drehung der Gebläseanordnung während des Betriebes des wärmeerzeugenden Elementes erzeugt wird, zwangsgekühlt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Strömungsweg der durch die Drehung der Gebläseanordnung erzeugten Kühlluft durch Abwandeln der Form einer oberen Platte des Wärmeableiterkörpers, der Form einer Abstrahlungslamelle des Wärmeableiterkörpers oder der Einbauposition der Gebläseanordnung sehr wirksam zum Kühlen des Wärmeableiterkörpers, wodurch der Kühlwirkungsgrad für die Befestigungswand des Wärmeableiterkörpers innerhalb eines beschränkten inneren Raumes des elektronischen Gerätes erhöht wird.
Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, den Wärmeableiter in einem tragbaren elektronischen Gerät mit einem beschränkten Innenraum, wie etwa in einem tragbaren Personal Computer oder dergleichen zu installieren, indem man die obere Platte oder die Abdeckung des Wärmeableiterkörpers abwandelt.
Ruf diese Weise realisiert der Wärmeableiter gemäß der vorliegenden Erfindung eine wirksame Kühlung des wärmeerzeugenden Elementes in einem beschränkten kleinen Raum. Ferner wird die Herstellung des Wärmeableiterkörpers einfach, wenn der Wärmeableiterkörper durch Kombinieren der Basis und der Abdeckung zusammengebaut wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird besser verständlich aus der Beschreibung, die nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vorgelegt wird, in denen zeigen:
1 eine Struktur eines Wärmeableiters gemäß dem Stand der Technik ;
2 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, die eine Struktur eines Wärmeableiters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Wärmeableiters der 2;
4A eine Schnittansicht des Wärmeableiters der 3, die eine Luftströmung einer Kühlluft zeigt;
4B eine Draufsicht des Wärmeableiters der 3;
5 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur des Wärmeableiters gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine perspektivische Ansicht des zusammengebauten Wärmeableiters der 5;
7 eine Draufsicht des Wärmeableiters der 6, die eine Luftströmung einer Kühlluft zeigt;
8 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur einer Abdeckung und einer Basis des Wärmeableiters zeigt, sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus, gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9A eine Draufsicht des zusammengebauten Wärmeableiters, welcher die Abdeckung und die Basis der 8 aufweist;
9B eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B in 9A;
10 eine Ansicht des zusammengebauten Wärmeableiters mit der Abdeckung und der Basis der 8 von unten;
11 eine Schnittansicht, welche eine Struktur des Wärmeableiters gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12A eine Schnittansicht des Wärmeableiters der 11;
12B eine Draufsicht des Wärmeableiters der 11;
13 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine abgewandelte Struktur einer Abdeckung und einer Basis des Wärmeableiters der 8 zeigt, und eine Art und Weise des Zusammenbaus, gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14A eine Draufsicht, welche eine Art und Weise des Zusammenbaus der Abdeckung auf der Basis gemäß 13 erläutert;
14B eine Seitenansicht der Basis der 13;
15 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine andere abgewandelte Struktur einer Abdeckung und einer Basis des Wärmeableiters der 8 zeigt, sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
16A eine Draufsicht, welche eine Art und Weise des Zusammenbaus der Abdeckung auf der Basis der 15 erläutert;
16B eine Seitenansicht der Abdeckung der 15;
17A eine perspektivische Ansicht der Abdeckung der 8 mit einer Vielzahl von Nuten, die auf der oberen Fläche kreuzweise herausgearbeitet sind;
17B und 17C vergrößerte Schnittansichten, die andere Formen der Nut der 17A zeigen;
18A eine Erläuterungsansicht, welche einen Luftströmungszustand der Kühlluft zeigt, wenn die Abdeckung Nuten auf der oberen Fläche aufweist;
18B eine Erläuterungsansicht; welche einen Luftströmungszustand der Kühlluft zeigt, wenn die Abdeckung keine Nuten auf der oberen Fläche aufweist;
19A eine Draufsicht der Abdeckung der 8, die eine Vielzahl von radial herausgearbeiteten Nuten auf ihrer oberen Fläche aufweist;
19B eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Bereiches X in 19A;
20A eine Draufsicht der Abdeckung der 8, die eine Vielzahl von Abstrahlungsstiften auf ihrer oberen Fläche aufweist;
20B eine Seitenansicht der Abdeckung der 20A;
21 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, die eine Struktur einer Abdeckung und einer Basis des Wärmeableiters sowie eine Art und Weise eines Zusammenbaus gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei Abstrahlungsstifte an der unteren Fläche der Abdeckung angeordnet sind;
22 eine perspektivische Draufsicht des zusammengebauten Wärmeableiters, welcher die Abdeckung und die Basis der 21 aufweist;
23A eine Erläuterungsansicht, welche einen Luftströmungszustand der Kühlluft zeigt, wenn die Abdeckung keine Abstrahlungsstifte an ihrer unteren Fläche aufweist;
23B eine Erläuterungsansicht, welche einen Luftströmungszustand der Kühlluft zeigt, wenn die Abdeckung die Abstrahlungsstifte an ihrer unteren Fläche aufweist;
24A ein Diagramm, welches eine Windgeschwindigkeitsverteilung zeigt, wenn die Abdeckung die Abstrahlungsstifte an ihrer unteren Fläche aufweist, und zwar im Vergleich zu dem gleichen Zustand, wenn die Abdeckung keine Abstrahlungsstifte an ihrer unteren Fläche aufweist;
24B ein Diagramm, welches eine Kennlinie einer Windgeschwindigkeit gegenüber einem Wärmewiderstand zeigt;
25 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur einer Abdeckung und einer Basis des Wärmeableiters sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Gebläseanordnung zu einer der Seiten des Wärmeableiters versetzt angeordnet ist;
26 eine perspektivische Draufsicht des zusammengebauten Wärmeableiters, welcher die Abdeckung und die Basis der 25 aufweist;
27 eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur einer Abdeckung und einer Basis des Wärmeableiters sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Gebläseanordnung zu einer der Ecken des Wärmeableiters versetzt angeordnet ist;
28 eine perspektivische Draufsicht des zusammengebauten Wärmeableiters, welcher die Abdeckung und die Basis der 27 aufweist;
29 in einer Perspektive eine teilweise fortgeschnittene Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Basis der 27, wobei ein Raum durch Herausarbeiten einer oberen Bodenfläche der Basis unter der Position der Gebläseanordnung vorgesehen ist;
30A eine Draufsicht, welche eine Abwandlung der Basis in 27 zeigt, wobei eine Verteilung der Abstrahlungsstifte geändert ist;
30B eine Schnittansicht entlang einer Schnittlinie Y-Y in 30A;
31A eine Draufsicht, welche eine abgewandelte Ausführungsform der Abdeckung gemäß der siebten Ausführungsform des Wärmeableiters der 27 zeigt;
31B eine Seitenansicht der Abdeckung der 31A;
32A eine Erläuterungsansicht, welche ein Beispiel für eine Art und Weise der Montage des Wärmeableiters auf dem wärmeerzeugenden Element zeigt;
32B eine Erläuterungsansicht, welche ein anderes Beispiel für eine Art und Weise der Montage des Wärmeableiters auf dem wärmeerzeugenden Element zeigt;
33A eine Teil-Draufsicht, welche eine Basis zeigt, die auf dem wärmeerzeugenden Element unter Verwendung einer Wärmeableiterbefestigung montiert ist;
33B eine Teil-Seitenansicht der Basis des Wärmeableiters und des wärmeerzeugenden Elementes in 33A, welches durch die Befestigung befestigt ist;
33C eine perspektivische Ansicht, welche eine Struktur der Wärmeableiterbefestigung in den 33A und 33B zeigt;
33D bis 33F perspektivische Ansichten, welche andere Ausführungsformen der Wärmeableiterbefestigung zeigen;
34 eine Erläuterungs-Seitenansicht, welche eine Struktur zum Zuführen von Elektrizität zu der Gebläseanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
35 eine Erläuterungs-Seitenansicht, welche eine Struktur zum Zuführen von Elektrizität zu der Gebläseanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
36 ein Blockdiagramm, welches eine Gebläseanordnungs-Steuerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
37 eine Schnittansicht, welche eine Temperaturdetektier-Struktur des Wärmeableiters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
38 ein Blockdiagramm, welches eine Gebläseanordnungs-Steuerung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
39 ein Blockdiagramm, welches eine Gebläseanordnungs-Steuerung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
40A und 40B sind Diagramme, welche eine unterschiedliche Drehgeschwindigkeits-Steuerungscharakteristik der Gebläseanordnung zeigen;
41 eine Anwendung des Wärmeableiters gemäß der vorliegenden Erfindung, welcher in einem tragbaren elektronischen Gerät angeordnet ist;
42 eine Erläuterungs-Seitenansicht, welche einen auf dem wärmeerzeugenden Element der 41 montierten Zustand des Wärmeableiters zeigt; und
43 eine teilweise fortgeschnittene Draufsicht, welche eine Struktur einer Tastaturanordnung der 41 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevor die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben werden, wird eine Erläuterung des herkömmlichen Wärmeableiters vorgelegt.
1 zeigt einen herkömmlichen Wärmeableiter gemäß dem Stand der Technik zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Elementes hoher Temperatur. Der Wärmeableiter H ist aus einem Material, wie etwa Aluminium, hergestellt, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Die obere Fläche des Wärmeableiters H hat einen Satz von Abstrahlungslamellen 6, die wie ein Kamm geformt sind. Der Wärmeableiter H ist auf der Oberfläche eines wärmeerzeugenden Elementes 3 durch Haftbefestigung oder Andruck montiert, und er wird bei den Verhältnissen eingesetzt, bei denen eine Kühlluft 10 durch den Wärmeableiter H zwangsgefördert wird. Von dem Element 3 erzeugte Wärme wird auf den Wärmeableiter H übertragen und von dessen Körper absorbiert oder durch die Kühlluft 10 verteilt.
Wenn jedoch die durch das wärmeerzeugende Element 3 erzeugte Wärmemenge bei dem herkömmlichen Wärmeableiter ansteigt, dann muß die Durchflußmenge der Luft um den Wärmeableiter H herum erhöht werden, was ein leistungsfähiges Gebläse erfordert.
Das leistungsfähige Gebläse erfordert im allgemeinen einen Gebläseflügel großer Abmessung oder eine hohe Drehgeschwindigkeit. Das führt zu einem Anwachsen des Gebläseeinbauraumes und des Geräusches.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eingehend erläutert.
2 bis 4B zeigen einen Wärmeableiter H gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Wärmeableiter H umfaßt einen Wärmeableiterkörper 1, welcher aus einem Material, wie etwa Aluminium, mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, und eine Gebläseanordnung 2, wie etwa ein Mikrogebläse, für eine Luftkühlung des Wärmeableiterkörpers 1.
Die Oberseite des Wärmeableiterkörpers 1 ist rechtekkig. Der Wärmeableiterkörper 1 umfaßt eine Befestigungswand 4, deren Rückseite mit geeigneten, später beschriebenen Mitteln auf einem wärmeerzeugenden Element 3 montiert ist, und eine obere Platte 29, die durch aufrechtstehende rechteckige Pfosten 7a gehalten wird, die von vier jeweiligen Elektroden der Befestigungswand 4 vorstehen.
Ventilationswege 5 sind zwischen der oberen Platte 29 und der Befestigungswand 4 ausgebildet, und sie öffnen sich zu den Seiten des Wärmeableiters H hin.
Das Zentrum der oberen Platte 29 weist ein kreisförmiges Loch auf, das als eine ein Gebläse aufnehmende Ausnehmung 30 dient, wobei die Befestigungswand 4 als Boden derselben dient. Ein Satz von Abstrahlungslamellen 6, die wie ein Kamm geformt sind, ist über der oberen Platte 29 ausgebildet, und ein Satz von Abstrahlungslamellen 4a, die auch wie ein Kamm geformt sind, ist über der Befestigungswand 4 ausgebildet. Die Befestigungswand 4 und die obere Platte 29 können getrennte Teile sein, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, oder können als (nicht gezeigtes) integriertes Teil hergestellt sein.
Die Gebläseanordnung 2 umfaßt einen Antrieb 2b, wie etwa einen Gebläsemotor, welcher im Zentrum angeordnet ist, und einen Gebläseflügel 2a, welcher an einer Drehwelle des Gebläsemotors 2b befestigt ist. Die Gebläseanordnung 2 kann vorfabriziert und an der oberen Platte 29 oder an der Befestigungswand 4 angebracht sein. Alternativ dazu kann ein Stator des Motors 2a mit der Befestigungswand 4 integral ausgebildet sein. Die Gebläseanordnung 2 kann Luft zu der Befestigungswand 4 hin blasen oder Luft aus den Ventilationswegen 5 abziehen.
Die 5 bis 7 zeigen einen Wärmeableiter H gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Oberseite des Wärmeableiters H hat vier rechteckige Sektionen. Ein sich diagonal gegenüberliegendes Paar von den vier Sektionen ist geöffnet und hat quadratische Öffnungen 29a, und das andere Paar ist geschlossen und hat Deckel 29b. Kammähnliche Abstrahlungslamellen 4a sind über der Befestigungswand 4 ausgebildet, und das Zentrum der Befestigungswand 4 hat eine kreisförmige Ausnehmung 4b zum Aufnehmen der Gebläseanordnung 2. Es sei bemerkt, daß die Deckel 29b in 7 schraffiert dargestellt sind. Seitenwände erstrecken sich von der oberen Platte 29 entlang der Peripherie einer Befestigungswand 4. Ein Paar den geschlossenen Sektionen mit den Deckeln 29b zugeordnete Ecken haben jeweils eine Öffnung 29c, die sich in einen inneren Ventilationsweg 5 hinein öffnet, und ein anderes Paar von Ecken, welche den offenen Sektionen mit den Öffnungen 29a zugeordnet sind, haben jeweils eine Seitenwand 29d.
Gemäß dem so wie oben konstruierten Kühlkörper H der zweiten Ausführungsform wird Kühlluft 10 zwangsweise durch die Öffnungen 29a der oberen Platte 29 hindurch gezogen, um die Befestigungswand 4 zu kühlen, wie mit Pfeilmarkierungen in der 7 angezeigt ist. Die Luft wird sodann von den Ventilationswegen 5 durch die Öffnungen 29c hindurch abgegeben. Die aufgeheizte abgegebene Luft steigt entlang den Sei tenwänden eines Wärmeableiterkörpers 1 auf. Diese aufsteigende aufgeheizte Luft tritt jedoch nie wieder in den Wärmeableiterkörper 1 ein, weil die obere Fläche der oberen Platte 29 oberhalb der Öffnung 29c durch den Deckel 6 geschlossen ist. Das führt zu einer Verbesserung einer gesamten Kühlwirkung.
Die 8 bis 10 zeigen einen Wärmeableiter H gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfaßt ein Wärmeableiterkörper 1 eine Basis 7 und eine Abdeckung 8, die aus einem Material, wie etwa Aluminium, hergestellt sind, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat.
Die Oberseite der Basis 7 ist rechteckig. Die Basis 7 hat einen Satz von wie Stifte geformten Abstrahlungslamellen 6, die aufrechtstehend um einen Zentralraum herum angeordnet sind, wo eine Gebläseanordnung 2 angeordnet ist, sowie Pfosten 7a, die von vier jeweiligen Ecken der Basis 7 vorstehen. Die Oberseite eines jeden Pfostens 7b hat ein Gewindeloch 31, und die Abdeckung 8 wird auf den Pfosten 7b mit Schrauben 32 befestigt, die in die Gewindelöcher 31 eingreifen. Ein Leitungsloch 33 und eine Leitungsnut 33a sind an der Unterseite der Basis 7 ausgebildet, wie in den 8 und 10 gezeigt ist. Eine Leitung 34 von der Gebläseanordnung 2 ist durch die Leitungsnut 33a hindurchgeführt, nachdem sie durch das Leitungsloch 33 hindurchgesteckt worden ist, und sie ist mit einem Pad einer gedruckten Leiterplatte 17 verbunden.
Die Oberseitenform der Abdeckung 8 ist identisch mit derjenigen der Basis 7. An jeder Ecke der Abdeckung 8 ist ein Schraubenloch 8b ausgebildet, um die Schraube hindurchzulassen, die in das Gewindeloch 31 der Basis 7 eingreift.
Die Abdeckung 8 hat ein Zentralloch 8a zum Aufnehmen der Gebläseanordnung 2 mit einem Gebläseflügel 2a. Die Peri pherie des Loches 8a ist verlängert, so daß sie eine vertikale Abtrennung 9 bildet. Die Abtrennung 9 umgibt den Gebläseflügel 2a, wenn die Abdeckung auf der Basis 7 befestigt ist, um den statischen Druck der durch den Gebläseflügel 2a erzeugten Kühlluft 10 zu erhöhen.
11 bis 12B zeigen einen Wärmeableiter H gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die Gebläseanordnung 2 auf der unteren Fläche der Abdeckung 8 montiert, um einen Anstieg der Temperatur durch die von dem wärmeerzeugenden Element 3 über die Basis 7 geleitete Wärme zu verhindern und um die Lebensdauer des Gebläsemotors 2b zu verlängern.
Die Abdeckung 8 hat einen Gebläsebefestigungsteil 35 an dem Zentralbereich ihrer unteren Fläche, und die Gebläseanordnung 2 wird durch Aufhängen an dem Gebläsebefestigungsteil 35 befestigt. Die Gebläseanordnung 2 ist in dieser Ausführungsform mit dem Gebläsebefestigungsteil 35 über einen Preßsitz befestigt. Die Gebläseanordnung 2 umfaßt einen Stator 36, welcher an der äußeren Oberfläche eine Spule 36a aufweist, eine Welle 38, die in dem Zentrum des Rotors 36 mit einem Lager 37 vertikal angeordnet ist, einen Rotor 39, welcher auf der Welle 38 befestigt ist und Magnete 39a an der inneren Oberfläche der Wand sowie Gebläseflügel 2a an der äußeren Oberfläche der Wand aufweist, und eine gedruckte Schaltungsplatte 40, mit der eine Leitung 34 verbunden ist.
In 11 bezeichnen Bezugszahlen 39b ein Ringjoch, 36b bezeichnet ein Joch, 38a bezeichnet einen auf der Welle 38 angeordneten geschlitzten Ring, und 38b bezeichnet eine Feder zum Drücken der Welle 38 in die obere Richtung. In den 11, 12A und 12B bezeichnet die Bezugszahl 41 auch eine Öffnung für Kühlluft 10. Wenn Kühlluft 10 aus der Öffnung 41 abgezogen wird, wie durch einen Pfeil in 12A gezeigt ist, und diese aus der Seitenwand der Basis 7 abgegeben wird, ist es wünschenswert, eine abgerundete Ecke R an dem oberen Ende der Abtrennung 9 auszubilden. Die abgerundete Ecke R macht die Geschwindigkeit der Abzugsluft konstant und vermindert die Erzeugung eines Geräusches infolge der turbulenten Strömung, die durch die scharfe Kante erzeugt wird.
Als nächstes wird nachstehend die Art und Weise der Befestigung der Abdeckung 8 auf der Basis 7 erläutert. Ein Beispiel zum Befestigen der Abdeckung 8 auf der Basis 7 ist die Verwendung von Schrauben 32, wie oben erläutert wurde. Andere Beispiele zum Befestigen der Abdeckung 8 auf der Basis 7 sind in den 13 bis 14B und in den 15 bis 16B gezeigt.
In der in 13 bis 14B gezeigten Ausführungsform ist ein Befestigungsstift 11 mit einem Kopf 11a auf jeder der oberen Flächen der Pfosten 7a angeordnet, die von vier Ecken der Basis 7 vorstehen. Dementsprechend ist ein Befestigungsloch 12 an jeder der vier Ecken der Abdeckung 8 vorgesehen, und eine Seite des Befestigungsloches 12 ist zu der Kante der Abdeckung 8 über den Führungskanal 12a offen. Der Führungskanal 12a hat einen engen Abschnitt 12b.
In dieser Ausführungsform wird die Abdeckung 8 zuerst auf die Basis 7 so aufgesetzt, daß die Eingänge der Führungskanäle 12a den Befestigungsstiften 11 gegenüberliegen, wie durch eine gestrichelte Linie in 14A gezeigt ist. Dann wird die Abdeckung 8 in einer Richtung gedreht, die in 14A durch einen Pfeil angezeigt ist, und der Stift 11 wird so geleitet, daß er in dem Loch 12 festgelegt ist, nachdem er von dem Führungskanal 12a geführt worden und durch den engen Abschnitt 12b hindurchgetreten ist. Auf diese Weise wird die Abdeckung 8 auf der Basis 7 befestigt.
In der in 15 bis 16B gezeigten Ausführungsform hat jeder der von den vier Ecken der Basis 7 vorstehenden Pfosten 7a in einem oberen Teil desselben eine kreisbogenförmi ge konvexe Fläche 13 und eine Führungsnut 14. Die Führungsnut 14 ist im Basisbereich der kreisbogenförmigen konvexen Fläche 13 ausgeschnitten. Ein Zentrum einer jeden kreisbogenförmigen konvexen Fläche 13 entspricht dem Zentrum der Basis 7. Eine Hohlkerbe 13a ist an dem mittleren Bereich einer jeden kreisbogenförmigen konvexen Fläche 13 angeordnet. Die Krümmung der Nut ist kleiner als diejenige der kreisbogenförmigen konvexen Fläche 13, und ein Zentrum einer jeden Nut 14 entspricht dem Zentrum der Basis 7.
Entsprechend dazu ist ein wie ein Dreieck geformter Vorsprung 42 an jeder unteren Fläche der vier Ecken der Abdeckung 8 angeordnet, wie in 15 gezeigt ist. Der Vorsprung 42 hat eine kreisbogenförmige konkave Fläche 15 und ein Befestigungssegment 16. Das Befestigungssegment 16 steht an der freien Kante der kreisbogenförmigen Fläche 15 vor. Die Krümmung des Befestigungssegmentes 16 ist kleiner als diejenige der kreisbogenförmigen konkaven Fläche 15, und das Zentrum einer jeden kreisbogenförmigen konkaven Fläche 15 entspricht dem Zentrum der Abdeckung 8.
Die kreisbogenförmige konkave Fläche 15 liegt der kreisbogenförmigen konvexen Fläche 13 gegenüber, und das Befestigungssegment 16 liegt der Führungsnut 14 gegenüber, wenn die Abdeckung 8 auf der Basis 7 befestigt ist. Ferner ist ein vorstehendes Teil 15a, welches in die Hohlkerbe 13a der Basis 7 passend eingreift, an dem mittleren Bereich einer jeden kreisbogenförmigen konkaven Fläche 15 angeordnet.
In dieser Ausführungsform wird die Abdeckung 8 zuerst auf die Basis 7 so aufgesetzt, daß ihr vorstehendes Teil 15a mit der Führungsnut 14 der Basis 7 in Eingriff kommt, wie durch eine gestrichelte Linie in 16A gezeigt ist. Sodann wird die Abdeckung 8 in eine Richtung gedreht, die in 16A durch einen Pfeil angezeigt ist, und das vorstehende Teil 15a wird so geleitet, daß es in der Hohlkerbe 13a festgelegt wird, nachdem es auf der kreisbogenförmigen konvexen Fläche 13 entlanggeglitten ist. Auf diese Weise wird die Abdeckung 8 auf der Basis 7 befestigt.
Wenn ein Hindernis, wie etwa eine gedruckte Leiterplatte, über dem wie oben beschrieben ausgebildeten Wärmeableiter H angeordnet ist, und der obere Raum der Abdeckung 8 sehr eng ist, dann ist die Luftströmung der Kühlluft zu der Gebläseanordnung 2 oder von der Gebläseanordnung 2 infolge eines Anwachsens des Luftdruckverlustes reduziert, wodurch die Kühlkapazität der Gebläseanordnung 2 vermindert wird, da die Menge der zu oder von der Gebläseanordnung strömenden Luft abnimmt.
17A bis 20 sind Beispiele der Struktur der Abdekkung 8, wenn der Wärmeableiter H unter der oben beschriebenen Bedingung eingesetzt wird.
Die in 17A gezeigte Abdeckung 8 hat Kühlnuten 8c, die auf der oberen Fläche derselben kreuzweise über die Ausnehmung 8a hinweg herausgearbeitet sind. Die Querschnittsform der Kühlnuten 8c in dieser Ausführungsform ist rechtekkig, und jede der Kühlnuten 8c ist zwischen den einander abgewandten Seiten der Abdeckung 8 angelegt. Es sei bemerkt, daß die Form des Querschnittes der Nuten 8c nicht auf die rechteckige Form beschränkt ist. Die anderen verwendbaren Formen der Nuten 8c sind beispielweise eine V-Form, wie in 17B gezeigt ist, oder eine U-Form, wie in 17C gezeigt ist. Die Kühlnuten 8c, die an der oberen Fläche der Abdeckung 8 angeordnet sind, können einen Raum des oberen Bereiches der Abdeckung 8 vergrößern.
18A zeigt eine Luftströmung des oberen Raumes der Abdeckung 8, welche Nuten 8c aufweist, wie sie in 17A gezeigt sind, und 18B zeigt eine Luftströmung des oberen Raumes der Abdeckung 8, welche keine Nuten 8c aufweist, wenn ein abschirmendes Element M über der Abdeckung 8 ange ordnet ist. Der Wärmeableiter H ohne Nuten 8c an der oberen Fläche der Abdeckung 8, wie in 18B gezeigt, wird nur durch die Kühlluft 10 gekühlt. Im Gegensatz dazu wird der Wärmeableiter H mit Nuten 8c an der oberen Fläche der Abdekkung 8, wie in 18A gezeigt, nicht nur durch die Kühlluft 10 gekühlt, sondern auch durch eine neue Kühlluft 10', die in den Nuten 8c strömt. Als Ergebnis davon wird von dem die Abdeckung 8 tragenden Pfosten 7a weitergeleitete Wärme von dem Wärmeableiter H durch die Kühlluft 10', die in den Nuten 8c auf der oberen Fläche der Abdeckung 8 strömt, mit gutem Wirkungsgrad verteilt. Auf diese Weise unterstützen die Nuten 8c die Kühlung der Abdeckung 8.
19A ist eine Draufsicht der Abdeckung 8 und zeigt ein anderes Beispiel mit einer Vielzahl von Nuten 8c an der oberen Fläche derselben, und 19B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Bereiches X in 19A. In 19A sind die Nuten 8c an der oberen Fläche der Abdekkung 8 von dem Zentrum eines Loches 8a zum Aufnehmen der Gebläseanordnung 2 aus radial herausgearbeitet. Die Querschnittsform der Nuten 8c in dieser Ausführungsform ist ein V, ihre Form wird jedoch nicht durch diese Ausführungsform darauf beschränkt. Die Querschnittsform der Nuten 8c kann rechteckig oder U-förmig sein, wie zuvor erläutert wurde.
20A ist eine Draufsicht der Abdeckung 8, und sie zeigt ein anderes Beispiel mit einer Vielzahl von Abstrahlungsstiften 8d an der oberen Fläche derselben, und 20B ist eine Seitenansicht der Abdeckung 8 der 20A. Die Abstrahlungsstifte 8d in dieser Ausführungsform sind unter Verminderung der Dicke der Abdeckung 8 ausgebildet, wobei die gesamte Dicke der Abdeckung 8 gleich derjenigen der Abdeckung 8 in 8 ausgebildet ist.
Die Abdeckung 8 wird wirksam gekühlt, indem die Abstrahlungsstifte 8d an der oberen Fläche derselben unter Verminderung der Dicke der Abdeckung 8 ausgebildet werden, anstatt die Kühlnuten 8c daran auszuschneiden. Als Ergebnis wird von dem die Abdeckung 8 tragenden Pfosten 7a geleitete Wärme durch die Kühlluft 10', die zwischen den Stiften 8d an der oberen Fläche der Abdeckung 8 strömt, mit gutem Wirkungsgrad verteilt. Auf diese Weise unterstützen die Abstrahlungsstifte 8d die Kühlung der Abdeckung 8. Die Abdeckung 8 mit den Kühlnuten 8c oder den Abstrahlungsstiften 8d wird dann, wenn die Abdeckung 8 unter der Bedingung aufgesetzt wird, daß ein kleiner Raum über dem Wärmeableiter H belassen ist, durch die zusätzliche Kühlluft 10' wirksam gekühlt, indem der Raum durch die Nuten 8c oder die Stifte 8d vergrößert wird. Allerdings ist dieser Effekt klein, wenn die Abdeckung 8 mit den Kühlnuten 8c oder den Abstrahlungsstiften 8d unter der Bedingung aufgesetzt wird, daß ein großer Raum über dem Wärmeableiter H belassen ist.
21 ist eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur einer Abdeckung 8 und einer Basis 7 des Wärmeableiters H zeigt, sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Wärmeableiter H in dieser Ausführungsform verwendet die gleiche Basis 7, wie sie als dritte Ausführungsform in 8 erläutert wurde, jedoch ist die Abdeckung 8 von der dritten Ausführungsform verschieden. Die Abdeckung 8 in dieser Ausführungsform hat Abstrahlungsstifte 8e an ihrer unteren Fläche, während die untere Fläche der dritten Ausführungsform eben ist.
Der Abstrahlungsstift 8e in dieser Ausführungsform ist eine Rundstange (englisch: circular pole), und sein Durchmesser ist die Hälfte der Breite der Abstrahlungslamelle 6, die von der Basis 7 absteht. Allerdings ist die Form des Abstrahlungsstiftes 8e nicht auf die Rundstange beschränkt. Der Abstrahlungsstift 8e kann eine Dreiecksstange oder eine Quadratstange sein. Die Positionen der Abstrahlungsstifte 8e auf der Abdeckung 8 sind in 22 gezeigt. Die Abstrahlungsstifte 8e stehen in das Zentrum des Raumes vor, welcher von den Abstrahlungslamellen 6 umgeben ist, wenn die Abdekkung 8 durch die Schrauben 32 auf der Basis 7 befestigt ist.
Die 23A und 23B zeigen einen Unterschied einer Luftströmung der Kühlluft 10 zwischen der Abdeckung 8 mit Abstrahlungsstiften 8e sowie ohne Abstrahlungsstifte 8e auf seiner unteren Fläche. Die Kühlluft 10 strömt geradeaus und passiert eine Seitenfläche der Abstrahlungslamelle 6, wenn keine Stifte zwischen diesen angeordnet sind, wie in 23A gezeigt ist. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn die Stifte 8e zwischen den Abstrahlungslamellen 6 angeordnet sind, eine Luftströmung der Kühlluft 10 durch den Abstrahlungsstift 8e geteilt und passiert nicht nur eine Seitenfläche, sondern auch eine Vorder- und eine Rückfläche der Abstrahlungslamelle 6, wie durch die Bezugszahl 10'' in 23B gezeigt ist.
24A ist ein Diagramm, welches eine Luftströmungsgeschwindigkeits- und Luftströmungsverteilungscharakteristik zeigt. In 24A zeigen schwarze Kreise die Charakteristik, wenn die Abdeckung 8 keine Abstrahlungsstifte an ihrer unteren Fläche hat, und schwarze Quadrate zeigen die Charakteristik, wenn die Abdeckung 8 die Abstrahlungsstifte 8e an ihrer unteren Fläche aufweist.
24B ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Luftströmungsgeschwindigkeit und dem thermischen Widerstand zeigt. Wie in 24B gezeigt ist, wird ein Inkrement Δ Rja des thermischen Widerstandes Rja pro Spannungseinheit Δ V kleiner entsprechend dem Inkrement der Luftströmungsgeschwindigkeit. Demnach wird der Kühlwirkungsgrad verbessert durch Verteilung der Kühlluft 10 von dem Be reich, wo eine Kühlluft hoher Geschwindigkeit strömt, zu dem Bereich, wo eine Kühlluft niedriger Geschwindigkeit strömt.
Auf diese Weise wird die Luftströmungsverteilung der Kühlluft 10 diffus, und die Luftströmungsgeschwindigkeit in dem zentralen Bereich wird in dem Wärmeableiter H der fünften Ausführungsform mit den Abstrahlungsstiften 8d an der unteren Fläche der Abdeckung 8 verringert im Vergleich zu dem Wärmeableiter H ohne Abstrahlungsstifte an der unteren Fläche der Abdeckung 8. Als Ergebnis wird eine Luftströmungsgeschwindigkeit der Kühlluft 10 in dem seitlichen Bereich des Wärmeableiters H erhöht, wodurch ein Kühlwirkungsgrad des Wärmeableiters H der fünften Ausführungsform erhöht wird.
25 ist eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur einer Abdeckung 8 und einer Basis 7 des Wärmeableiters H zeigt, sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gebläseanordnung 2 ist in der Ausführungsform, wie sie in den 8 bis 10 erläutert wurde, im Zentrum des Wärmeableiters H installiert. Im Gegensatz dazu ist die Gebläseanordnung 2 in dieser Ausführungsform von dem Zentrum zu einer der Seiten des Wärmeableiters H versetzt angeordnet.
Die Basis 7 hat Abstrahlungslamellen 6, aufrechtstehende Pfosten 7a an den vier Ecken und eine Windbrecherwand 7b. Die Windbrecherwand 7b ist an der Seite angeordnet, zu der die Gebläseanordnung 2 versetzt ist, und sie schirmt die Seite zwischen den aufrechtstehenden Pfosten 7a ab. 26 ist eine perspektivische Draufsicht des zusammengebauten Wärmeableiters H, wobei die Schraube 32 die Abdeckung 8 und die Basis 7 der 25 hält.
Der Grund, weshalb die Gebläseanordnung 2 aus dem Zentrum des Wärmeableiters H versetzt worden ist, ist der, den Kühlwirkungsgrad des Wärmeableiters H durch Verringern des Abstandes von dem wärmeerzeugenden Teil und dem wärmeabstrahlenden Teil zu erhöhen. Wenn die Gebläseanordnung 2 im Zentrum des Wärmeableiters H angeordnet ist, kann das Zentrum des wärmeerzeugenden Elementes 3 nicht der Kühlluft ausgesetzt werden, die durch die Drehung des Gebläseflügels 2a erzeugt wird. Im Gegensatz dazu kann dann, wenn die Gebläseanordnung 2 von dem Zentrum des Wärmeableiters H versetzt ist, das Zentrum des wärmeerzeugenden Elementes 3 direkt der Kühlluft ausgesetzt werden, die durch die Drehung des Gebläseflügels 2a erzeugt wird.
Ferner wird ein interner Temperaturanstieg eines Lagers in dem Gebläsemotor 2b der Gebläseanordnung 2 unterdrückt, wenn die Gebläseanordnung 2 aus dem Zentrum des wärmeerzeugenden Teils versetzt angeordnet ist. Als Ergebnis wird eine Verschlechterung des Schmierstoffes in dem Lager unterdrückt, um die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Gebläseanordnung 2 zu erhöhen.
Die Existenz der Windbrecherwand 7b steigert den Kühleffekt der Kühlluft 10, die zu dem Zentrum des Wärmeableiters H hin strömt.
27 ist eine perspektivische Zusammenbau-Schemazeichnung, welche eine Struktur einer Abdeckung 8 und einer Basis 7 des Wärmeableiters H zeigt, sowie eine Art und Weise des Zusammenbaus gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Gebläseanordnung 2 ist in der sechsten Ausführungsform zu einer der Seiten des Wärmeableiters H aus dessen Zentrum versetzt angeordnet, wie in den 25 und 26 erläutert ist. Im Gegensatz dazu ist die Gebläseanordnung 2 in der siebten Ausführungsform zu einer der Ecken des Wärmeableiters H aus dessen Zentrum versetzt angeordnet, wie in 27 gezeigt ist.
Die Basis 7 hat Abstrahlungslamellen 6, aufrechtstehende Pfosten 7a an den vier Ecken und eine Windbrecherwand 7b. Einer der Pfosten 7a, zu welchem hin die Gebläseanordnung 2 versetzt ist, hat eine kreisbogenförmige konkave Fläche, und beide Seiten desselben sind verlängert, um eine Windbrecherwand 7b zu bilden. Die Windbrecherwand 7b in dieser Ausführungsform bewirkt auch einen guten Wirkungsgrad der Strömung der Kühlluft 10. 28 ist eine Draufsicht des zusammengebauten Wärmeableiters H, wobei Schrauben 32 die Abdeckung 8 und die Basis 7 der 27 halten.
29 ist in perspektivischer Darstellung eine teilweise fortgeschnittene Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Basis 7 der 27. In dieser Ausführungsform ist ein Raum durch Ausschneiden einer oberen Bodenfläche der Basis 7 unter der Position der Gebläseanordnung 2 ausgebildet worden, wo keine Abstrahlungslamellen 6 angeordnet sind. Der Raum hat einen ersten Stufenbereich 7c, welcher eine flache Ausnehmung ist, sowie einen zweiten Stufenbereich 7d, welcher eine tiefere Ausnehmung ist. Die erste Stufe 7c ist unter dem Gebläsemotor 2b der Gebläseanordnung 2 sowie unter dem halben Teil des Spurweges des Gebläseflügels 2a ausgebildet, und die zweite Stufe 7d ist unter dem anderen halben Teil des Spurweges des Gebläseflügels 2a ausgebildet.
Die erste Stufe 7c und die zweite Stufe 7d können auf der Basis in der sechsten Ausführungsform ausgebildet sein, die in den 25 und 26 erläutert ist. Die erste Stufe 7c und die zweite Stufe 7d vermindern den Luftdruckverlust infolge der Existenz der Windbrecherwand 7b, und zwar durch Vergrößern des Raumes für die Strömung der Kühlluft 10.
30A ist eine Draufsicht, welche eine Abwandlung der Basis 7 der 27 zeigt, wobei eine Verteilung der Abstrahlungslamellen 6 verändert ist. Die Abstrahlungslamellen 6 sind dicht um das Zentrum der Basis 7 herum angeordnet, und sie sind weniger dicht um die Seite der Basis 7 herum angeordnet. Wenn die Basis 7 eine solche Anordnung der Abstrahlungslamellen 6 hat, dann wird der Kühlwirkungsgrad in dem zentralen Bereich des Wärmeableiters H durch die Anzahl der Abstrahlungslamellen 6 erhöht, und der Luftdruckverlust wird an der Seite des Wärmeableiters H durch den Raum zwischen den Lamellen 6 verringert. Als Ergebnis wird der Kühlwirkungsgrad des Wärmeableiters H erhöht, ohne die Luftströmungsmenge, die durch die in dem Wärmeableiter H installierte Gebläseanordnung 2 erzeugt wird, zu vermindern.
30B ist eine Schnittansicht entlang einer Linie Y-Y in der 30A, und sie erläutert die Struktur der Stufen 7c und 7d.
Die 31A und 31B sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht, und sie zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Abdeckung 8 gemäß der siebten Ausführungsform des Wärmeableiters H der 27. Die Abdeckung 8 in dieser Ausführungsform hat eine Vielzahl von Abstrahlungsstiften 8d an der oberen Fläche derselben, wie bei der Ausführungsform in den 20A und 20B erläutert ist. Die Abstrahlungsstifte 8d in dieser Ausführungsform sind unter Vermindern der Dicke der Abdeckung 8 ausgebildet, wobei die Gesamtdicke der Abdeckung 8 gleich derjenigen der Abdeckung 8 in der 8 gemacht wird. Die Abdeckung 8 wird mit den Abstrahlungsstiften 8d an der oberen Fläche derselben wirksam gekühlt.
Es sei bemerkt, daß die Struktur, bei der Nuten 8c an der oberen Fläche der Abdeckung 8 ausgebildet sind, wie in den 17A bis 19B erläutert ist, und die Struktur, bei der Abstrahlungsstifte 8e an der unteren Fläche der Abdekkung 8 ausgebildet sind, wirksam auch bei der sechsten und der siebten Ausführungsform angewendet werden kann, bei der die Gebläseanordnung 2 aus dem Zentrum des Wärmeableiters H versetzt angeordnet ist, wie oben erläutert wurde. Ferner ist die Anordnung der Abstrahlungslamellen 6, wie sie in 30A erläutert ist, nicht durch diese Ausführungsform beschränkt, und die Anordnung der Abstrahlungslamellen 6 ist entsprechend der Kapazität der Gebläseanordnung 2 und der Form des Gebläseflügels 2a veränderbar, um den Kühlwirkungsgrad zu erhöhen.
Die 32A und 32B zeigen ein Beispiel für einen Weg, den Wärmeableiter H an das wärmeerzeugende Element 3 anzusetzen, das auf der gedruckten Leiterplatte 17 angeordnet ist. In der Ausführungsform, wie sie in 32A gezeigt ist, sind Schuhe 43 zum Montieren des Wärmeableiters H auf dem wärmeerzeugenden Element 3 auf die gedruckte Leiterplatte 17 gelötet. Jeder Schuh 43 hat einen L-förmigen Querschnitt. Ein Befestigungsfederbügel 44 wird an den Schuhen 43 angesetzt, um den Wärmeableiter H gegen das wärmeerzeugende Element 3 anzudrücken.
32B zeigt ein anderes Beispiel für eine Art und Weise, den Wärmeableiter H an das wärmeerzeugende Element 3 anzusetzen. Eine Befestigungsklammer 45 ist kanalförmig ausgebildet und hat Enden 45a. Der Wärmeableiter H wird auf dem wärmeerzeugenden Element 3 durch Andruckkraft der Befestigungsklammer 45 montiert. Eine Vielzahl der Klammern 45 wird verwendet, um den Wärmeableiter H auf dem wärmeerzeugenden Element 3 zu befestigen. Die Bezugszahl 3a bezeichnet einen EIN/AUS-Stift (englisch: I/O pin) des wärmeerzeugenden Elementes 3.
Die 33A bis 33F zeigen weiter ein anderes Beispiel für das Ansetzen des Wärmeableiters H an das wärmeerzeugende Element 3 unter Verwendung einer Wärmeableiterbefestigung 28. Die Wärmeableiterbefestigung 28 hat ein horizontales oder Level-Segment 26 mit einem Lamellenloch 26a und ein Lförmiges Andrucksegment 27, das sich von dem horizontalen Segment 26 aus erstreckt, wie in 33C gezeigt ist. Die Abmessung des Lamellenloches 26a ist so groß Wie die stiftartige Abstrahlungslamelle 6, die von der Befestigungswand 4 der Basis 7 absteht und in dieses eindringt, wie in 33B gezeigt ist.
Das Lamellenloch 26a der. Wärmeableiterbefestigung 28 wird zuerst von der Abstrahlungslamelle 6 durchdrungen, wobei das Andrücksegment 27 gebogen wird. Die Wärmeableiterbefestigung 28 wird sodann so bewegt und gedrückt, bis das Andrücksegment 27 sich mit der Bodenfläche des wärmeerzeugenden Elementes 3 verklammert. Nach dem Ansetzen der Wärmeableiterbefestigung 28 wird der Wärmeableiter H mit dem wärmeerzeugenden Element unter dem Druck von der Wärmeableiterbefestigung 28 montiert.
Es sei bemerkt, daß das an dem horizontalen Segment 26 der Wärmeableiterbefestigung 28 vorgesehene Lamellenloch 26a durch einen Kerbenbereich 26b aufgeschnitten sein kann, welcher eine engere Weite als der Durchmesser des Loches 26a hat, wie in 33D gezeigt ist. Wenn das Lamellenloch 26a den Kerbenbereich 26b aufweist, ist es leicht, den Wärmeableiter H auf dem wärmeerzeugenden Element 3 unter Verwendung der Wärmeableiterbefestigung 28 zu montieren, da die Weite des Kerbenbereiches 26b durch Pressen der Wärmeableiterbefestigung 28 in die Richtung der Abstrahlungslamelle 6, wie durch einen Pfeil in 33D gezeigt ist, aufgeweitet wird.
Ferner kann die Wärmeableiterbefestigung 28 in einer Parallelform ausgebildet sein, mit einer Vielzahl von Löchern 26a bzw. Löchern 26a mit Kerbenbereichen 26b, wie in den 33E bzw. 33F gezeigt ist.
In 10 wird die Leitung 34 dazu verwendet, dem Gebläsemotor 2b der Gebläseanordnung 2 Elektrizität zuzuführen. In 34 steht ein Stromzuführanschluß 18 von der unteren Seite des Wärmeableiterkörpers 1 ab. Der Anschluß 18 ist an die gedruckte Leiterplatte 17 angelötet und führt dem Gebläsemotor 2b der Gebläseanordnung 2 Elektrizität zu. Der Anschluß 18 kann an der gedruckten Leiterplatte 17 mittels einer Oberflächenmontagetechnik oder einer Durchgangslochtechnik angebracht sein. Die Zahl 46 in 34 bezeichnet eine interne Schaltung in dem Wärmeableiterkörper 1, 47 bezeichnet eine Gebläseantriebsschaltung, und 48 bezeichnet eine Steuerung.
32 zeigt noch ein anderes Beispiel für eine Art und Weise, den Wärmeableiter H an das wärmeerzeugende Element 3 anzusetzen. In dieser Ausführungsform sind Stromzuführeinheiten 19 wie etwa Pads und Kontakte an dem wärmeerzeugenden Element 3 angeordnet und mit Stromquellenpads 17a der gedruckten Leiterplatte 17 verbunden. Der Wärmeableiter H hat Stromzuführanschlüsse 18, welche mit den Stromzuführeinheiten 19 verbunden sind, um der Gebläseanordnung 2 Elektrizität zuzuführen.
36 zeigt eine Steuerung 48 zum Steuern der EIN/AUS-Operation oder der Drehgeschwindigkeit der Gebläseanordnung 2. Die Steuerung 48 umfaßt eine Gebläseantriebsschaltung 47 und einen Schalter 53. Die Gebläseantriebsschaltung 47 umfaßt ein Hall-Element 49, eine Comparatorschaltung 50, ein Schaltelement 51, wie etwa einen Schalttransistor, und eine Spule 36a. In 37 ist ein Temperatursensor 20, wie etwa ein Thermoelement oder ein Thermistor in die Befestigungswand 4 des Wärmeableiterkörpers 1 eingebettet. Der Temperatursensor 20 versorgt den Schalter 53 mit einem EIN/AUS-Signal. Der Schalter 53 kann einen Transistor, einen Reed-Schalter oder ein Relais umfassen.
38 zeigt eine Drehgeschwindigkeitssteuerung für die Gebläseanordnung 2. Die Drehgeschwindigkeitssteuerung 54 ist zwischen dem Schaltelement 51 und der Comparatorschaltung 50 der Gebläseantriebsschaltung 47 angeordnet. Die Drehgeschwindigkeitssteuerung 54 hat einen Oszillator, des sen Oszillationszahl einer Ausgabe des Temperatursensors 20 entspricht, wodurch die Drehgeschwindigkeit der Gebläseanordnung 2 gesteuert wird.
39 zeigt eine Steuerung 48 zum Überwachen einer Drehgeschwindigkeit. Die Steuerung 48 umfaßt eine Drehgeschwindigkeits-Überwachungsschaltung 52 mit einem Impulsgenerator. Der Impulsgenerator erzeugt Impulse in Entsprechung zu der Drehgeschwindigkeit der Gebläseanordnung 2. Es sei bemerkt, daß die Steuerung 48 in der Gebläseanordnung 2 oder auf einer getrennten Leiterplatte angeordnet sein kann.
Ferner kann die oben beschriebene Drehgeschwindigkeitssteuerung der Gebläseanordnung 2 auf verschiedenen Wegen realisiert werden. Die Steuerung in der 40A zeigt, daß die Gebläseanordnung 2 zu drehen begann, als die Temperatur einen vorgegebenen Wert C erreichte. Die Steuerung in der 40B zeigt, daß die Gebläseanordnung 2 langsam dreht, wenn die Temperatur niedriger als der Wert T ist, und daß die Gebläseanordnung 2 schneller rotiert, wenn die Temperatur gleich oder größer als der Wert T ist.
Die 41 bis 43 zeigen eine Anwendung der vorliegenden Erfindung, bei welcher der Wärmeableiter H in einem tragbaren elektronischen Gerät verwendet wird, wie etwa einem Personal Computer vom Notebook-Typ. Das tragbare elektronische Gerät hat in seinem Gehäuse 21 eine gedruckte Schaltung 17 und eine Antriebseinheit 56, wie etwa ein Diskettenlaufwerk oder ein Festplattenlaufwerk. Ein wärmeerzeugendes Element 3, wie etwa eine MPU (Micro Prosessing Unit = Mikroprozessoreinheit) und andere elektronische Teile 55 sind auf der gedruckten Leiterplatte 17 montiert. Die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 57 ist auch an dem Gehäuse angeordnet, und sie kann verschwenkt werden, wie durch einen Pfeil in 41 gezeigt ist.
Eine Tastaturanordnung 23 ist über der gedruckten Leiterplatte 17 angeordnet und mit der gedruckten Leiterplatte 17 durch ein Flachkabel 58 verbunden. Das Bezugszeichen 59 bezeichnet einen Verbinder zum Verbinden des Flachkabels 58.
Die Tastaturanordnung 23 ist, wie der Öffentlichkeit wohlbekannt ist, aus einer Vielzahl von Tastenköpfen 23a zusammengesetzt, die matrixartig oberhalb von deren Gehäuse angeordnet sind, das aus einem Kunststoffharz hergestellt ist. Eine Verstärkungsplatte 22 aus Aluminium ist unter dem Gehäuse angeordnet und überdeckt die gesamte Bodenfläche desselben, um die Steifigkeit des gesamten Körpers zu erhöhen.
Der Wärmeableiter H zum Kühlen des wärmeerzeugenden Elementes 3, das auf der gedruckten Leiterplatte 17 montiert ist, ist durch Befestigen der Abdeckung 8 auf der Basis gebildet, um so die Gebläseanordnung 2 zu installieren, wie in 42 gezeigt ist. Eine umgebende Wand 24 ist an der gesamten Kante der Abdeckung 8 angeordnet, und eine obere Kante der umgebenden Wand 24 ist mit der unteren Fläche der Verstärkungsplatte 22 in Kontakt.
43 zeigt eine Vielzahl von Kühlluft-Ventilationslöchern 25, die an der Verstärkungsplatte 22 entsprechend der Position der Gebläseanordnung 2 angeordnet sind. Die Kühlluft 10 wird durch die Kühlluft-Ventilationslöcher 25 zwangsweise in das Gehäuse 21 gezogen.
Wie oben erläutert wurde, hat der Wärmeableiter H gemäß der vorliegenden Erfindung einen guten Kühlwirkungsgrad für das wärmeerzeugende Element, so daß der Wärmeableiter H gemäß der vorliegenden Erfindung wirksam für das tragbare elektronische Gerät verwendet werden kann, welches eine Beschränkung des Innenraumes hat.

Claims

Wärmeableiter zum Kühlen eines wärmeerzeugenden Elementes (3) umfassend: einen Wärmeableiterkörper (1), der eine Basis (4) enthält, die auf das wärmeerzeugende Element (3) montiert werden kann; und eine Gebläseanordnung (2), die in einem Innenraum (30) des Wärmeableiterkörpers installiert ist, wobei die Gebläseanordnung einen Antrieb (2b) sowie Gebläseflügel (2a) enthält, die an einer Drehwelle des Antriebs befestigt sind, wobei eine Breite des Wärmeableiterkörpers und der Durchmesser der Gebläseanordnung im wesentlichen verschieden sind und wobei eine Zone zwischen der Gebläseanordnung und der äußeren Peripherie des Wärmeableiterkörpers definiert ist; Wärmeabstrahlungslamellen (4a), die auf einer oberen Fläche der Basis innerhalb der Zone angeordnet sind; und eine Abdeckung (29b) zum Schließen eines oberen Abschnittes der Zone der Basis.
Wärmeableiter nach Anspruch 1, bei dem die Abdeckung eine Apertur zum Aufnehmen der Gebläseanordnung enthält, wobei sich eine vertikale Abtrennung (9) von einer Peripherie der Apertur zum Umgeben der Gebläseanordnung nach unten erstreckt, wenn die Abdeckung auf der Basis befestigt ist.
Wärmeableiter nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit Abstrahlungsstiften (8d), die auf einer unteren Fläche oder einer oberen Fläche der Abdeckung angeordnet sind.
Wärmeableiter nach Anspruch 3, bei dem die Abstrahlungsstifte (8d) auf der unteren Fläche der Abdeckung angeordnet sind, um in dem Raum positioniert zu sein, der von den Abstrahlungslamellen umgeben ist, wenn die Abdeckung auf der Basis befestigt ist.
Wärmeableiter nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit Kühlnuten (8c), die auf der oberen Fläche der Abdeckung angeordnet sind.