JP2005321287A - 冷却装置、電子機器、ヒートシンクおよび放熱フィン - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートシンクへの塵埃の付着を防ぐ。
【解決手段】 発熱部品に取り付けられる受熱部材６とヒートシンク５はヒートパイプ７で接続される。ヒートシンク５は複数枚の放熱フィン９が並べて配置される。ヒートシンク５において、ファン８による送風の流入部１２ａに傾斜部１３Ａを備える。傾斜部１３Ａは各放熱フィン９の一方の端部を傾斜させることで、各放熱フィン９が積層することで構成される。これにより、ファン８で吸気され、空気の流れにのった塵埃は、傾斜部１３Ａに沿って移動し、ヒートシンク５の外へと排出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は発熱部品の熱をヒートシンクに伝導し、ヒートシンクに送風を行って冷却する冷却装置、電子機器、これらを構成するヒートシンクおよびヒートシンクを構成する放熱フィンに関する。詳しくは、ヒートシンクにおける空気の流入部を傾斜させることで、塵埃の付着を防ぐようにしたものである。

パーソナルコンピュータ等の電子機器において、ＩＣ（integrated circuit）等の発熱部品の冷却にヒートシンクとファンを使用した強制冷却装置が用いられている。近年、ＩＣの性能向上に伴う消費電力の増加、ＩＣの小型化による電力密度の増加等により、冷却能力の向上が図られている。

従来のヒートシンクは、複数枚の放熱フィンが並べて配置された一体型の形態のものが用いられてきた（例えば、特許文献１参照。）。これに対して、放熱面積を増加させるため、放熱フィンを薄板材で構成し、複数枚の放熱フィンを間隔を開けて積層した構成のヒートシンクが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

何れの場合も放熱フィンに沿ってファンで送風を行うことで、放熱フィンの間に空気の流路が形成され、放熱フィンの間を通る送風でヒートシンクに伝導された熱を冷却する構成である。

特開２００２−１１８３８８号公報 特開２００３−２５８４７２号公報

従来より、冷却能力を向上させるため、ファンの能力も向上させている。しかし、従来の冷却装置では、使用環境における塵埃等がファンによる吸気で機器内部に流入し、ヒートシンクの流入部や放熱フィンの間に付着するという問題があった。

そして、ヒートシンクの流入部に塵埃が付着すると、ヒートシンクにおける空気の流れが悪くなり、冷却能力が低下するという問題があった。特に、放熱フィン同士が狭ピッチで配置されるヒートシンクの場合、塵埃が付着し易く、冷却能力の低下が顕著である。

ヒートシンクでの冷却能力の低下は、発熱部品の温度上昇による能力低下および短寿命化につながる。また、発熱部品の温度をフィードバックしてファンを制御している場合、ヒートシンクでの冷却能力が低下すると発熱部品の温度が上昇する。発熱部品の温度が上昇すると、ファンの回転数を上げるので、ファンによる騒音が増大するという問題もあった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ヒートシンクへの塵埃の付着を防ぐことができる冷却装置、電子機器、これらを構成するヒートシンクおよびヒートシンクを構成する放熱フィンを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る冷却装置は、複数枚の放熱フィンが並べて配置され、発熱部品の熱が伝導されるヒートシンクを備えた放熱手段と、ヒートシンクに送風を行う送風手段とを備えた冷却装置において、送風手段による空気の流れに対して流入部となるヒートシンクの端面に、各放熱フィンの端部を同じ方向に傾斜させて傾斜部を備えたものである。

本発明に係る冷却装置では、発熱部品で発生した熱はヒートシンクに伝導される。送風手段は周囲の空気を吸気して、ヒートシンクへ向けて排出する。送風手段による送風は、ヒートシンクの流入部から放熱フィンの間を抜けて排出される。これにより、ヒートシンクが強制冷却され、発熱部材で発生した熱が放熱される。

送風手段で吸気を行うことで塵埃等も吸気され、空気の流れにのってヒートシンクの流入部に押し付けられるが、流入部に傾斜部が形成されることで、塵埃は傾斜部に沿って押されて移動し、ヒートシンクの外へと排出される。

傾斜部は各放熱フィンの端部を傾斜させて形成されるので、塵埃は放熱フィンの端部に引っ掛かることがなく、傾斜部は塵埃を排出し易い形状となっている。これにより、放熱フィンの間に塵埃が流入することを防ぐ。

なお、各放熱フィンを重力方向に沿った向きで配置し、傾斜部を空気の流れに対して上端部より下端部が後方に位置するように下向きに傾斜させることで、塵埃は傾斜部に沿って押されて重力方向に落下することになり、塵埃の排出が行い易くなる。

本発明に係る電子機器は、上述した冷却装置が組み込まれるもので、発熱部品と、複数枚の放熱フィンが並べて配置され、発熱部品の熱が伝導されるヒートシンクを備えた放熱手段と、ヒートシンクに送風を行う送風手段とを備えた電子機器において、送風手段による空気の流れに対して流入部となるヒートシンクの端面に、各放熱フィンの端部を同じ方向に傾斜させて傾斜部を備えたものである。

本発明に係る電子機器では、発熱部品で発生した熱はヒートシンクに伝導される。送風手段は周囲の空気を吸気して、ヒートシンクへ向けて排出する。送風手段による送風は、ヒートシンクの流入部から放熱フィンの間を抜けて排出される。これにより、ヒートシンクが強制冷却され、発熱部材で発生した熱が放熱される。

送風手段で吸気を行うことで塵埃等も吸気され、空気の流れにのってヒートシンクの流入部に押し付けられるが、流入部に傾斜部が形成されることで、塵埃は傾斜部に沿って押されて移動し、ヒートシンクの外へと排出される。

傾斜部は各放熱フィンの端部を傾斜させて形成されるので、塵埃は放熱フィンの端部に引っ掛かることがなく、傾斜部は塵埃を排出し易い形状となっている。これにより、放熱フィンの間に塵埃が流入することを防ぐ。

なお、ヒートシンクが筐体の内部で筐体に近接して配置される場合は、傾斜部の後端部と対向する位置の筐体に、傾斜部に沿った空気の流れを排出する塵埃排出口を備えることで、塵埃が筐体の外部へ積極的に排出される。

本発明に係るヒートシンクは、上述した冷却装置および電子機器を構成するものである。すなわち、複数枚の放熱フィンが並べて配置され、発熱部品の熱が伝導されるヒートシンクにおいて、一方の端面に、各放熱フィンの端部を同じ方向に傾斜させて傾斜部を備えたものである。

本発明の係るヒートシンクでは、各放熱フィンの端部が同じ方向に傾斜して、これら放熱フィンが積層されることで、ヒートシンクの一方の端面に傾斜部が形成される。このようなヒートシンクでは、傾斜部の側から送風を受けるようにすることで、塵埃の付着を防ぐ。

本発明に係る放熱フィンは、上述したヒートシンクを構成するものである。すなわち、薄板材から構成され、間隔を開けて積層されることでヒートシンクを構成する放熱フィンにおいて、一方の端面に傾斜端面を備えたものである。

本発明の係る放熱フィンでは、傾斜端面の向きを揃えて積層することで、一方の端面に傾斜部を備えるヒートシンクが形成される。このようなヒートシンクでは、傾斜部の側から送風を受けるようにすることで、塵埃の付着を防ぐ。

本発明の冷却装置、電子機器、これらを構成するヒートシンクおよびヒートシンクを構成する放熱フィンによれば、送風手段による空気の流れに対して、ヒートシンクの流入部を傾斜させたので、送風手段による吸気で流入した塵埃を傾斜部に沿って移動させて、ヒートシンクの外へ排出することができる。

これにより、塵埃が放熱フィンの間等に付着することを防ぐことができ、長期間にわたり所期の冷却能力を維持することができる。このように、ヒートシンクでの冷却能力が維持されることで、発熱部品の温度上昇による能力低下を防ぐと共に、長寿命化を図ることができる。

また、送風手段による風量を発熱部品の温度等で制御している場合に、冷却能力が維持されることで、必要以上の風量を排出しなくて済む。これにより、送風手段の能力を落して騒音を低減させることができる。

以下、図面を参照して本発明の冷却装置、電子機器、これらを構成するヒートシンクおよびヒートシンクを構成する放熱フィンの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の冷却装置および電子機器の構成＞
図１〜図４は第１の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示し、図１は分解斜視図、図２は斜視図、図３は一部側断面図、図４は一部破断底面図である。

ここで、図１および図２は下面となる側を上向きに図示しており、上下関係が逆になっている。また、図３では後述するファンのダクトのみを断面で示す。更に、図４ではダクトの一部を破断している。

第１の実施の形態の冷却装置１Ａは、タワー型と称されるパーソナルコンピュータに実装される例えば画像処理用の電子機器２Ａに備えられる。電子機器２Ａは基板３にＣＰＵ（central processing unit）４等を実装する形態で、冷却装置１Ａは例えばＣＰＵ４で生じた熱を放熱する。このため、冷却装置１Ａはヒートシンク５、受熱部材６、ヒートパイプ７およびファン８を備える。

まず、冷却装置１Ａの構成の概要を説明すると、ヒートシンク５は放熱手段を構成し、図１に示すように複数枚の放熱フィン９を間隔を開けて積層して構成される。受熱部材６は放熱手段を構成し、発熱部品としてのＣＰＵ４に取り付けられる。ヒートパイプ７は放熱手段を構成し、一方の端部側はヒートシンク５に接続され、他方の端部側は受熱部材６に接続される。

ファン８は送風手段を構成し、モータ８ａにより回転する羽根部１０と、空気の流れる方向を規制するダクト１１を備える。ファン８は羽根部１０の回転軸に沿った双方向から吸気を行い、羽根部１０の接線方向から排出を行う。ダクト１１は羽根部１０による空気の排出方向を一方向に規制し、排気口１１ａから排出する。

ヒートシンク５は、各放熱フィン９がファン８による空気の流れに沿う向きとなるように、ファン８による空気の排出経路となる排気口１１ａに配置される。これにより、積層する各放熱フィン９の間が空気の流路となり、この流路に沿ったヒートシンク５の一方の端面が空気の流入部１２ａとなり、他方の端面が空気の排出部１２ｂとなる。

ここで、電子機器２Ａの実装形態としては、基板３が重力方向に対して水平となるように配置される。また、基板３の下面にヒートシンク５等の冷却装置１Ａが実装される。そして、各放熱フィン９はファン８による空気の流れおよび重力方向に沿った向きとなっている。

次に、本実施の形態のヒートシンク５の詳細について説明する。
ヒートシンク５は流入部１２ａに傾斜部１３Ａを備える。傾斜部１３Ａはファン８による空気の流れに対してヒートシンク５の端面を傾斜させたもので、端面の上端に対して下端が空気の流れる方向に沿って後側に位置する下方向に傾斜している。

傾斜部１３Ａはヒートシンク５を構成する各放熱フィン９の形状によって構成される。図５は放熱フィン９の構成例を示す斜視図で、次に傾斜部１３Ａを構成する本実施の形態の放熱フィン９の形状について説明する。

放熱フィン９は例えばアルミニウムの薄板材で構成される。放熱フィン９の長手方向の一方の端部は、長辺に対して傾斜した傾斜端面１４を備える。これに対して、長手方向の他方の端部は、長辺に対して垂直である。

これにより、放熱フィン９は短手方向の一方の端部を下辺、他方の端部を上辺とし、かつ、下辺が上辺より短い台形状である。

また、放熱フィン９の短手方向の端部となる下辺と上辺は、同じ方向に折り曲げて形成した曲げ片部１５を備える。更に、放熱フィン９の中央部付近には、曲げ片部１５と同じ方向に突出した環状突起１６を備える。

放熱フィン９は板材を例えばプレスにより打ち抜きおよび曲げ加工を行って、傾斜端面１４を有する形状でカットされると共に、曲げ片部１５および環状突起１６が形成される。

図１に示すヒートシンク５は、所定枚数の放熱フィン９を傾斜端面１４の向きを揃えて順次積層して構成される。放熱フィン９を積層すると、環状突起１６同士が嵌ると共に、一方の放熱フィン９の曲げ片部１５で他方の放熱フィン９を支持する形態となる。そして、積層した放熱フィン９の環状突起１６同士を例えばかしめることで、放熱フィン９同士が一体に固定される。ここで、積層する放熱フィン９の間には、曲げ片部１５によって所定の間隔が形成される。

これにより、複数枚の放熱フィン９が所定の間隔を開けて積層したヒートシンク５が形成され、かつ、ヒートシンク５の一方の端面に各放熱フィン９の傾斜端面１４により傾斜部１３Ａが形成される。

ここで、傾斜部１３Ａが形成される流入部１２ａおよび排出部１２ｂは積層した放熱フィン９同士の間隔によって開口して、各放熱フィン９の間が空気の流路となる。また、各放熱フィン９の上辺および下辺は曲げ片部１５で連接することで、ヒートシンク５の上面および下面は閉塞した面となる。

図１〜図４に戻り、受熱部材６は熱伝導性の良い例えば銅材で構成されたブロックで、図３に示すように、受熱部材６の一の面をＣＰＵ４に接触させて基板３に固定される。

受熱部材６は例えば取付ネジ６ａにより基板３に固定される。ここで、取付ネジ６ａにコイルバネを嵌める等により、受熱部材６をＣＰＵ４に押圧する構成を備える。なお、受熱部材６とＣＰＵ４の間には熱伝導性の良いグリスを介在させている。

ヒートパイプ７は熱伝導性の良い例えば銅材のパイプで構成され、両端が封止され、内部の空洞部に作動液が封入されている。通常、空洞部は真空となっている。ヒートパイプ７は一端側は図１等に示すように受熱部材６に溶接等で接続され、吸熱側となる。

また、ヒートパイプ７の他端側は図４に示すようヒートシンク５の放熱フィン９の積層方向に沿って延在し、ヒートシンク５の上面で各放熱フィン９に溶接等で接続されて放熱側となる。

なお、ヒートシンク５とヒートパイプ７の固定は、例えば、上述したように所定枚数の放熱フィン９を積層して一体にしたヒートシンク５を図示しない治具で保持すると共に、所定の形状に曲げられたヒートパイプ７の一端側を、ヒートシンク５の上面側の所定の位置に位置決めして図示しない治具で固定し、リフロー炉等を用いてロー付けを行う。これにより、複数枚の放熱フィン９を積層した構成のヒートシンク５にヒートパイプ７が取り付けられる。

ここで、本例ではヒートシンク５と受熱部材６は２本のヒートパイプ７で接続される形態とする。なお、ヒートパイプ７の本数は要求される冷却能力等に応じて任意である。

ファン８はダクト１１に吸気口１７を備える。吸気口１７は、図３に示すように、羽根部１０の回転軸に沿ったダクト１１の両面を開口して形成される。更に、ダクト１１は排気口１１ａに加えて塵埃排気口１８を備える。

排気口１１ａは羽根部１０の接線方向に形成される。これに対して、塵埃排気口１８は、ヒートシンク５の傾斜部１３Ａの下端付近と対向する位置に形成され、ダクト１１の下面を放熱フィン９の積層方向に沿って延在して開口している。この塵埃排気口１８の位置としては、傾斜部１３Ａの延長線上が望ましい。

ファン８はダクト１１に備えた脚部１９を介して基板３に固定される。基板３にはＣＰＵ４の他にＩＣや電界コンデンサ等の素子が搭載されており、ファン８はこれら素子と接触しないように、基板３に対して所定の間隔を開けて脚部１９で支持される。

なお、図示しないが基板３は例えば表裏両面にＩＣが実装される。そして、これらＣＰＵ４以外のＩＣ等の熱を受熱部材６に伝達する部材を備えても良い。

更に、基板３はパーソナルコンピュータのマザーボードに取り付けられるため、電気的な接続を行うコネクタピン２０を備えると共に、図示しない筐体に固定するためのプレート２１を備える。ここで、プレート２１の排気口１１ａと対向する部位に排気口を備えても良い。あるいは図示しない筐体の対応する位置に排気口を備えても良い。

＜第１の実施の形態の冷却装置および電子機器の動作＞
次に、上述した第１の実施の形態の冷却装置１Ａおよび電子機器２Ａの動作について図１〜図４を参照して説明する。まず、電子機器２Ａが動作すると、ファン８の羽根部１０が回転する。なお、ファン８では、例えばＣＰＵ４の温度をフィードバックして、モータ８ａの回転が制御される。通常、ＣＰＵ４の温度が上昇するとファン８の回転数を上げ、ＣＰＵ４の温度が下がるとファン８の回転数を下げるような制御が行われる。

ファン８の羽根部１０が回転すると、吸気口１７から空気が吸い込まれ、排気口１１ａから排出される。ファン８による空気の流れを図３および図４に矢印で示す。

さて、電子機器２Ａが動作すると、ＣＰＵ４では熱が生じる。冷却装置１Ａの受熱部材６は、図３に示すようにＣＰＵ４と面接触しているので、ＣＰＵ４で生じた熱はＣＰＵ４と接触した部位から受熱部材６に伝導され、この熱伝導によってＣＰＵ４で生じた熱を吸熱する。

ＣＰＵ４から受熱部材６へ伝導された熱は、ヒートパイプ７によりヒートシンク５に伝導される。ヒートパイプ７の機能について簡単に説明すると、受熱部材６に伝導された熱により、ヒートパイプ７の吸熱側において作動液が蒸発し、作動液の蒸気がヒートパイプ７の放熱側に伝達される。

ヒートパイプ７の放熱側は、ヒートシンク５を構成する複数枚の放熱フィン９に接続されているので、ファン８の送風により各放熱フィン９が冷却されることで、ヒートパイプ７の放熱側も冷却される。

これにより、ヒートパイプ７内の作動液の蒸気は冷却されて、再び液相状態に戻る。そして、液相状態に戻った作動液は再びヒートパイプ７の吸熱側に還流する。このような作動液の相変化や移動により、受熱部材６からヒートシンク５への熱の移動が行われる。なお、本例ではヒートパイプ７は略水平に配置されるので、毛細管現象を利用して作動液を還流させる構成として、例えば内部にウイッグ等が備えられる。

さて、ヒートシンク５はファン８の排気口１１ａに配置され、各放熱フィン９は空気の流れに沿った向きとなっているので、ファン８による送風は、ヒートシンク５の流入部１２ａから各放熱フィン９の間を通り、排出部１２ｂから排出される。放熱フィン９は狭ピッチで配置されるので、ヒートシンク５は放熱面積が広く、更に、各放熱フィン９とヒートパイプ７が接続され、各放熱フィン９に熱が伝導されるので、効率良く放熱が行われる。

ここで、ファン８による吸気で、外部等の塵埃を吸入することは避けられない。ファン８で吸入された塵埃は、ダクト１１の排気口１１ａへの空気の流れによって、ヒートシンク５の流入部１２ａに押し付けられる。

本例では、ヒートシンク５の流入部１２ａに傾斜部１３Ａが形成されることで、塵埃は傾斜部１３Ａに沿って押されて重力方向に移動し、塵埃排気口１８からダクト１１の外部へと排出される。これにより、放熱フィン９の間に塵埃が流入することを抑えることができる。

ここで、流入部に形成される傾斜部が段差のある形態であると、塵埃が引っ掛かり易い状態となる。これに対して、傾斜部１３Ａは各放熱フィン９の端部を傾斜させて形成されるので、塵埃は放熱フィンの端部に引っ掛かることがなく、傾斜部１３Ａは塵埃を排出し易い形状となっている。これにより、放熱フィンの間に塵埃が流入することを抑えている。

さて、放熱フィン９の間に塵埃が流入すると、放熱フィン９の間に空気が流れにくくなり、冷却能力が低下する。ＣＰＵ４の温度をフィードバックしてファン８を制御している場合、ヒートシンク５での冷却能力が低下するとＣＰＵ４の温度が上昇する。ＣＰＵ４の温度が上昇すると、ファン８の回転数を上げるので、ファン８の回転音が騒音となることがある。

これに対して、本例では、放熱フィン９の間に塵埃が流入することを抑えているので、放熱フィン９の間に空気が流れやすい状態を長期間にわたって維持し、冷却能力の低下を抑えて所期の冷却能力を維持することができる。

従って、ファン８の回転数を必要以上に上げる制御が行われなくなり、静音化を図ることができる。

＜第１の実施の形態の冷却装置の変形例＞
図６は第１の実施の形態の冷却装置の変形例を示す一部側断面図である。この図６では図面の煩雑化を避けるため、ファン８のダクト１１のみを断面で示して内部構成を図示している。ここで、図６において、図１〜図５で説明した構成と同じ部位については、同じ番号を付して、詳細な説明を省略する。

図６に示す変形例では、ヒートシンク５の流入部１２ａに湾曲傾斜部１３Ｂを備える。湾曲傾斜部１３Ｂは、図５で説明した放熱フィン９の傾斜端面１４を、直線状ではなく凸状に湾曲した曲線で構成したものである。

図６にファン８の回転軸に沿った方向における空気の流量の分布を矢印の長さで示す。通常、ファン８の回転軸に沿った方向においては、中央付近の流量が強く、端部に向かうほど流量が弱くなる傾向にある。

ヒートシンク５に湾曲傾斜部１３Ｂを備えると、流量の強い中央付近の傾斜角度が大きくなる。これにより、塵埃をより積極的に重力方向へ排出することができる。なお、湾曲傾斜部１３Ｂでは、ヒートシンク５の上端付近の傾斜角度が小さくなるが、上端付近では流量が弱いので、傾斜角度が小さくても、塵埃の付着を抑えることができる。

従って、湾曲傾斜部１３Ｂとしては、ヒートシンク５の上端付近では傾斜角度が小さく、下端に向かうに従い傾斜角度が大きくなる形状が望ましい。

ここで、傾斜部を直線のまま傾斜角度を大きくしようとすると、各放熱フィン９の面積が小さくなる。これに対して、湾曲傾斜部１３Ｂとして傾斜部を構成することで、放熱フィン９の面積を小さくすることなく、傾斜角度を部分的に大きくすることができ、更なる冷却能力の向上を図ることができる。

図示しないが、他の変形例について説明すると、ヒートシンク５の下面とダクト１１の下面との間に空間が形成できる場合は、塵埃排気口１９を備えない構成とすることもできる。

塵埃排気口１９を備えない構成の動作を図３を例に説明すると、ファン８で吸気された塵埃が傾斜部１３Ａに沿って押されて重力方向に移動すると、ヒートシンク５の下面とダクト１１の下面の間の空間を通り、排気口１１ａから排出される。これにより、塵埃排気口１９を備えない構成でも、塵埃をダクト１１の外へ排出することが可能となる。

また、ダクト１１の長さを短くし、ヒートシンク５を露出させるような構成でも良い。

ここで、傾斜部１３Ａの傾斜の向きを下向きとした場合は、塵埃は傾斜部１３Ａに沿って重力方向に落下するので、排出が促進される。これに対して、傾斜部の傾斜の向きを上向きとした場合でも、塵埃はファン８の送風により傾斜部１３Ａに沿って押し上げられ、ヒートシンク５の外へ排出される。

また、各放熱フィン９の向きを重力方向に対して水平としたヒートシンク５でも、流入部１２ａに傾斜部１３Ａを備えることで、塵埃は横方向へと積極的に排出されることになる。

これにより、傾斜部の向きを問わず、塵埃の排出効果を得ることができる。

＜第２の実施の形態の冷却装置および電子機器の構成＞
図７〜図９は第２の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示し、図７は分解斜視図、図８は斜視図、図９は側断面図である。

第２の実施の形態の冷却装置１Ｂは、電子機器２Ｂとしてノート型と称されるパーソナルコンピュータに備えられる。そして、第２の実施の形態では、電子機器２Ｂの筐体２２の一部をダクトとして利用するものである。

ここで、図７〜図９において、図１〜図５で説明した構成と同じ部位については、同じ番号を付して、詳細な説明を省略する。

例えば、ヒートシンク５、受熱部材６およびヒートパイプ７は第１の実施の形態とほぼ同じ構成である。すなわち、ヒートシンク５は複数枚の放熱フィン９を間隔を開けて積層して構成され、流入部１２ａに傾斜部１３Ａを備える。

ヒートシンク５と受熱部材６はヒートパイプ７で接続されるが、第２の実施の形態では、ヒートシンク５の下面でヒートパイプ７は各放熱フィン９と接続される。

受熱部材６は例えば筐体２２に実装される基板２３に取り付けられる。基板２３には発熱部品としてＣＰＵ４が実装され、受熱部材６はＣＰＵ４と面接触するように取り付けられる。

筐体２２はノート型のパーソナルコンピュータの例えばキーボードを備える側のケースで、ヒートシンク５の排出部１２ｂと対向する一の側面に排気口２４を備える。また、ヒートシンク５の傾斜部１３Ａと対向する底面に塵埃排気口２５を備える。

塵埃排気口２５は、ヒートシンク５の傾斜部１３Ａの下端付近と対向する位置に形成され、放熱フィン９の積層方向に沿って延在して開口している。この塵埃排気口２５の位置としては、傾斜部１３Ａの延長線上が望ましい。

ファン８はダクト２６に排気口２６ａと吸気口２６ｂを備える。ファン８は排気口２６ａがヒートシンク５の流入部１２ａと対向し、ダクト２６は排気口２６ａが塵埃排気口２５に到達せず、ヒートシンク５の全体を覆う長さは有さない形態である。そして、ファン８はダクト２６の脚部２７を介して筐体２２に取り付けられる。

＜第２の実施の形態の冷却装置および電子機器の動作＞
次に、上述した第２の実施の形態の冷却装置１Ｂおよび電子機器２Ｂの動作について図７〜図９を参照して説明する。ここで、第２の実施の形態において、受熱部材６からヒートシンク５への熱伝導に関しては第１の実施の形態と同じ動作である。

さて、ヒートシンク５はファン８の排気口２６ａに対向して配置され、各放熱フィン９は空気の流れに沿った向きとなっているので、ファン８による送風は、ヒートシンク５の流入部１２ａから各放熱フィン９の間を通り、排出部１２ｂから排出され、更に筐体２２の排気口２４から外部へ排出される。

ここで、ファン８による吸気で、外部等の塵埃を吸入することは避けられない。ファン８で吸入された塵埃は、ファン８の排気口２６ａからの空気の流れによって、ヒートシンク５の流入部１２ａに押し付けられる。

本例では、ヒートシンク５の流入部１２ａに傾斜部１３Ａが形成されることで、塵埃は傾斜部１３Ａに沿って押されて重力方向に移動し、筐体２２の塵埃排気口２５から筐体２２の外部へと排出される。

これにより、放熱フィン９の間に塵埃が流入して付着することを抑えることができる。従って、所期の冷却能力を長期間にわたって維持することができる。

第２の実施の形態では、筐体２２をファン８のダクトの一部として利用している。これにより、部品点数の削減および筐体２２の薄型化が可能となる。また、塵埃が積極的に筐体２２の外部へ排出されるので、筐体内への塵埃の残留を抑えることができる。

なお、第２の実施の形態でも、ヒートシンク５の傾斜部の形状を、図６で示す湾曲傾斜部としても良い。

＜第３の実施の形態の冷却装置および電子機器の構成＞
図１０は第３の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す分解斜視図である。ここで、図１０において、図１〜図５で説明した構成と同じ部位については、同じ番号を付して、詳細な説明を省略する。また、図１０は下面を上に向けて図示している。

第３の実施の形態の冷却装置１Ｃは、例えば第１の実施の形態と同様に、タワー型と称されるパーソナルコンピュータに実装される例えば画像処理用の電子機器２Ｃに備えられる。電子機器２Ｃは基板３にＣＰＵ４等を実装する形態で、冷却装置１Ｃは例えばＣＰＵ４で生じた熱を放熱する。このため、冷却装置１Ｃはヒートシンク２８およびファン８を備える。

ヒートシンク２８は放熱手段の一例で、一方の面に複数枚の放熱フィン２８ａが並べて配置されるアルミニウム等のブロックである。ヒートシンク２８は他方の面をＣＰＵ４に接触させて基板３に固定される。基板３には、図示しないがヒートシンク２８をＣＰＵ４に押圧して固定する板バネ等の取付クリップを備えている。

ヒートシンク２８は流入部に傾斜部２９を備える。傾斜部２９は各放熱フィン２８ａの一方の端部を傾斜させることで構成され、上端に対して下端が空気の流れる方向に沿って後側に位置する下方向に傾斜している。

ファン８はダクト１１に排気口１１ａと吸気口１７と塵埃排気口１８を備える。塵埃排気口１８は、ヒートシンク２８の傾斜部２９の下端付近と対向する位置に形成され、ダクト１１の下面を放熱フィン２８ａの積層方向に沿って延在して開口している。この塵埃排気口１８の位置としては、傾斜部２９の延長線上が望ましい。

＜第３の実施の形態の冷却装置および電子機器の動作＞
次に、上述した第３の実施の形態の冷却装置１Ｃおよび電子機器２Ｃの動作について図１０を参照して説明する。まず、電子機器２Ｃが動作すると、ファン８が回転する。ファン８が回転すると、吸気口１７から空気が吸い込まれ、排気口１１ａから排出される。

さて、電子機器２Ｃが動作すると、ＣＰＵ４では熱が生じる。冷却装置１Ｃのヒートシンク２８は、ＣＰＵ４と面接触しているので、ＣＰＵ４で生じた熱はＣＰＵ４と接触した部位からヒートシンク２８に伝導され、この熱伝導によってＣＰＵ４で生じた熱を吸熱する。

さて、ヒートシンク２８はファン８の排気口１１ａに配置されるので、ファン８による送風は、各放熱フィン２８ａの間を通り排出される。これにより、ヒートシンク２８が冷却される。

ここで、ファン８による吸気で、外部等の塵埃を吸入することは避けられない。ファン８で吸入された塵埃は、ダクト１１の排気口１１ａへの空気の流れによって、ヒートシンク２８の流入部に押し付けられる。

本例では、ヒートシンク２８の流入部に傾斜部２９が形成されることで、塵埃は傾斜部２９に沿って押されて重力方向に移動し、塵埃排気口１８からダクト１１の外部へと排出される。これにより、放熱フィン２８ａの間に塵埃が流入することを抑えることができる。

この第３の実施の形態のように、一体型のヒートシンク２８でも、流入部に傾斜部２９を備えることで、塵埃の付着を抑えることができ、冷却能力を維持することができる。

本発明は、車両等の移動体に設置される電子機器の冷却装置として適用可能である。

第１の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す斜視図である。 第１の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す一部側断面図である。 第１の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す一部破断底面図である。 放熱フィンの構成例を示す斜視図である。 第１の実施の形態の冷却装置の変形例を示す一部側断面図である。 第２の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す斜視図である。 第２の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す側断面図である。 第３の実施の形態の冷却装置を備えた電子機器の構成例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ・・・冷却装置、２Ａ〜２Ｃ・・・電子機器、３・・・基板、４・・・ＣＰＵ、５・・・ヒートシンク、６・・・受熱部材、６ａ・・・取付ネジ、７・・・ヒートパイプ、８・・・ファン、８ａ・・・モータ、９・・・放熱フィン、１０・・・羽根部、１１・・・ダクト、１１ａ・・・排気口、１２ａ・・・流入部、１２ｂ・・・排出部、１３Ａ・・・傾斜部、１３Ｂ・・・湾曲傾斜部、１４・・・傾斜端面、１５・・・曲げ片部、１６・・・環状突起、１７・・・吸気口、１８・・・塵埃排気口、１９・・・脚部、２０・・・コネクタピン、２１・・・プレート、２２・・・筐体、２３・・・基板、２４・・・排気口、２５・・・塵埃排気口、２６・・・ダクト、２６ａ・・・排気口、２６ｂ・・・吸気口、２７・・・脚部、２８・・・ヒートシンク、２８ａ・・・放熱フィン、２９・・・傾斜部

Claims (20)

1. 複数枚の放熱フィンが並べて配置され、発熱部品の熱が伝導されるヒートシンクを備えた放熱手段と、
   前記ヒートシンクに送風を行う送風手段とを備えた冷却装置において、
   前記送風手段による空気の流れに対して流入部となる前記ヒートシンクの端面に、各放熱フィンの端部を同じ方向に傾斜させて傾斜部を備えた
   ことを特徴とする冷却装置。
2. 前記各放熱フィンは重力方向に沿った向きで配置され、前記傾斜部は、前記送風手段による空気の流れに対して上端部より下端部が後方に位置するように下向きに傾斜させた
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
3. 前記放熱フィンは薄板材で構成され、複数枚の放熱フィンを間隔を開けて積層して前記ヒートシンクが構成される
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
4. 前記傾斜部は、前記各放熱フィンの端部を凸状に湾曲させて徐々に傾斜角度が大きくなる曲線で構成して湾曲傾斜部とした
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
5. 前記送風手段は、軸方向から吸気すると共に、接線方向から空気を排出するファンである
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
6. 前記ヒートシンクの前記傾斜部に沿った空気の流れを排出する塵埃排出口を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
7. 前記送風手段による空気の流れを前記ヒートシンク方向へ規制するダクトを備え、
   前記ダクトの前記傾斜部の後端部と対向する位置に、前記傾斜部に沿った空気の流れを排出する塵埃排出口を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
8. 前記放熱手段は、
   前記発熱部品に取り付けられる受熱部材と、
   前記受熱部材と前記ヒートシンクを接続する少なくとも１本のヒートパイプとを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
9. 発熱部品と、
   複数枚の放熱フィンが並べて配置され、前記発熱部品の熱が伝導されるヒートシンクを備えた放熱手段と、
   前記ヒートシンクに送風を行う送風手段とを備えた電子機器において、
   前記送風手段による空気の流れに対して流入部となる前記ヒートシンクの端面に、各放熱フィンの端部を同じ方向に傾斜させて傾斜部を備えた
   ことを特徴とする電子機器。
10. 前記各放熱フィンは重力方向に沿った向きで配置され、前記傾斜部は、前記送風手段による空気の流れに対して上端部より下端部が後方に位置するように下向きに傾斜させた
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
11. 前記放熱フィンは薄板材で構成され、複数枚の放熱フィンを間隔を開けて積層して前記ヒートシンクが構成される
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
12. 前記傾斜部は、前記各放熱フィンの端部を凸状に湾曲させて徐々に傾斜角度が大きくなる曲線で構成して湾曲傾斜部とした
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
13. 前記送風手段は、軸方向から吸気すると共に、接線方向から空気を排出するファンである
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
14. 前記ヒートシンクは筐体の内部に設置され、
    前記筐体の前記傾斜部の後端部と対向する位置に、前記傾斜部に沿った空気の流れを排出する塵埃排出口を備えた
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
15. 前記放熱手段は、
    前記発熱部品に取り付けられる受熱部材と、
    前記受熱部材と前記ヒートシンクを接続する少なくとも１本のヒートパイプとを備えた
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。
16. 複数枚の放熱フィンが並べて配置され、発熱部品の熱が伝導されるヒートシンクにおいて、
    一方の端面に、各放熱フィンの端部を同じ方向に傾斜させて傾斜部を備えた
    ことを特徴とするヒートシンク。
17. 前記放熱フィンは薄板材で構成され、各放熱フィンの端部の傾斜の向きを揃えて複数枚の放熱フィンが間隔を開けて積層される
    ことを特徴とする請求項１６記載のヒートシンク。
18. 前記傾斜部は、前記各放熱フィンの端部を凸状に湾曲させて徐々に傾斜角度が大きくなる曲線で構成して湾曲傾斜部とした
    ことを特徴とする請求項１６記載のヒートシンク。
19. 薄板材から構成され、間隔を開けて積層されることでヒートシンクを構成する放熱フィンにおいて、
    一方の端面に傾斜端面を備えた
    ことを特徴とする放熱フィン。
20. 前記傾斜端面は、凸状に湾曲して徐々に傾斜角度が大きくなる曲線で構成される
    ことを特徴とする請求項１９記載の放熱フィン。
    

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