JP2006003928A - パソコンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、保守性が容易で、パソコン筐体内の実装が制約されない低コストのパソコンの冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 パソコン筐体１０に内装されたＣＰＵ１に装着されたヒートシンク３と、第１の開口部を有する一方の底部を、前記ヒートシンク上部に回動自在に固定し、他方の上部に第２の開口部を備え、前記第１の開口部から前記第２の開口部の間を風洞とするジョイント部５と、前記パソコン筐体の外側壁面に固定された第１のファン８と、一方の端部を前記ジョイント部の第２の開口部に装着され、他方の端部を前記第１のファンの固定された内側壁面に装着された、伸縮偏向自在の前記フレキシブルダクト７とを備えたことを特徴とするパソコンの冷却装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パソコン内部に配設されたＣＰＵなどの発熱部品を冷却するためのパソコンの冷却装置に関する。

パソコンに搭載されるＣＰＵは、高集積化、動作クロック周波数の高速化が進み、その発熱量も飛躍的に増大している。そこで、ＣＰＵの発熱部の熱を効率よく冷却する各種の放熱手段が知られている。

この放熱手段としては、発熱部の熱を多数のフィンを持つヒートシンクで空気中に拡散させる空冷方式や、この空気の自然対流だけで放熱できない時、電動ファンを使用して強制空冷する強制空冷方式等がある。

一方、ＣＰＵの小型軽量化を目指すパソコン等の空冷方式では小型化にも対させるため、コンピュータのシャーシに換気口を形成し、この換気口とシャーシ内に配設されるダクト結合し、ダクトの一方の第１の開口部に外気を吸引するプロセッサファンを設け、他方の第２の開口部にプロセッサを配設し、吸引した外気をプロセッサの周囲に吹き向けるように第２の開口部を形成するプロセッサの冷却方法が開示されている（例えば、特許文献1参照。）。

また、この方法では、コンピュータのシャーシ内部に放散された発熱部の暖気を排気するファンを換気口に備えるようにしている。

さらに、ダクトはプラスチックで組成することが好ましいとしているが、ＣＰＵの位置決めの裕度を確保する場合には、ゴムホースなどの弾力性の或る材料で形成する方法も実施例も開示されている。

即ち、この方法は、ダクト内に外気を吸引するファンと発熱部を配置し、吸引した外気が発熱部の周囲に吹き向けられるようにダクトの開口部を形成し、強制空冷するものである。
特開１１−１６１３７９号公報（頁２、図３）

しかしながら、上述したような空冷方式は、外気を吸引するファンと発熱部とをシャーシ内のダクト内部に固定配置し、吸引した外気が発熱部の周囲に吹き向けられるように形成したダクトの開口部をシャーシに固定して、強制空冷するものであるため、プロセッサファンが故障した場合の簡単に保守交換が出来ない問題がある。

また、ダクトはプラスチック等で形成されたり、発熱部の位置決めに裕度を持たせる場合はゴムホース等弾力性にあるものを使用したりするとしているが、ダクト下部に置かれる部品は保守が困難であるため、予め保守品を配置しないような実装とするなど、設計上の制約が生じる問題もある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ファン等の寿命品の保守性が容易で、冷却装置によってパソコン筐体内の電子部品等の実装にさいして制約を与えない保守が容易なパソコンの冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係るパソコンの冷却装置は、パソコン筐体に内装されたＣＰＵに装着されたヒートシンクと、前記ヒートシンク上部に回動自在に固定されたジョイント部と、前記パソコン筐体の外側壁面に固定された第１のファンと、一方の端部を前記ジョイント部に装着され、他方の端部を前記第１のファンの固定された内側壁面に装着された、伸縮偏向自在の前記フレキシブルダクトとを備えたことを特徴とする。

従って、本発によれば、発熱部からの熱を、発熱部に設けたヒートシンクと、ヒートシンクから拡散される熱気流を回動自在のジョイントと、伸縮偏向自在、且つ着脱容易なフレキシブルジョイントで繋ぎ、パソコン筐体の外壁面に装着されたファンを用いてパソコン筐体外に取り出すようにしたので、ファンの交換がパソコン筐体の外部から容易に行え、また、フレキシブルジョイントの下に配置された部品の保守が容易である、保守が容易なパソコンの冷却装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明によるパソコンの冷却装置の実施例１の構成を示す図である。図１（ａ）は、パソコン筐体１０の形状が直方体で、その筐体内に設けられるプリント基板２の実装例を示す平面図で、図１（ｂ）は、発熱部であるＣＰＵ１とそのＣＰＵ１を冷却するパソコンの冷却装置を正面から見た図である。

パソコン筐体１０内に備えるプリント基板２に実装されたソケット２ａに搭載されるＣＰＵ１のパソコンの冷却装置の構成は、ＣＰＵ１で発生する熱を空気中に拡散放熱させるヒートシンク３、一方の底部開口部をヒートシンク３の上部に固定し、他方の上部開口部から、拡散した熱気流をフレキシブルダクト７でパソコン筐体１０外にその風路を偏向して案内するＬ型ジョイント部５、一方をこのＬ型ジョイント部５の上部開口部と、他方をファン８が装着されるパソコン筐体１０の内壁面に固定される蛇腹方式のフレキシブルダクト７、及びパソコン筐体１０の外壁側面の図示しない排気口に固定され、フレキシブルダクト７を介して送られる熱気流をパソコン筐体１０外の方向へ強制的に吸引排出するファン８とから構成される。

次に、各部の詳細について説明する。先ず、図２を参照してヒートシンク３及びＬ型ジョイント部５について説明する。ヒートシンク３は、ＣＰＵ１に密着固定した伝熱ベース３ａ、その伝熱ベース３ａ上に固定され、多数のフィンによって放熱面積を大きくしたアルミ等の金属で一体成型された放熱フィン３ｂと、及び放熱フィン３から上部方向に拡散する熱気流をＬ型ジョイント部５の方向に案内する、放熱フィン３ｂの上部に固定され、Ｌ型ジョイント部５の底部と嵌合する穴を設けたインテークカバー３ｃとから構成される。

これらのヒートシンク３の各部の材質は、熱伝導性が良く、成型しやすいアルミ等の金属が使用される。

また、ＣＰＵ１の上部発熱面と伝熱ベース３ａとは、熱伝導性の良いシリコングリスや、シリコンシールを介して密着して固定する。また、放熱フィン３ｂ上部とインテークカバーの３ｃとの間の隙間Δｇは、放熱フィン３ｂから拡散される熱気流が流れやすいように予め調整しておく。

次に、矢印Ａに示すように、放熱フィン３ｂから上昇する熱気流の風路をフレキシブルダクト７で水平方向に偏向するＬ型ジョイント部５について説明する。

Ｌ型ジョイント部５は、熱気流を水平方向に偏向する、風洞となる風偏向板５ａと、風偏向板５ａをインテークカバー３ｃの上部の穴と嵌合するように装着された取り付け板５ｂとから構成される。

このＬ型ジョイント部５は、高耐熱で、機械的強度にも優れるＡＢＳ（アクリロニトリル ブタジエン スチレン）樹脂等で成型される。

次に、図３を参照して、このＬ型ジョイント部５の詳細構造について説明する。図３において、（ａ）はＬ型ジョイント部５の平面図、(ｂ)はその正面図、（ｃ）はその側面図、（ｄ）はその下面から見た図、また（ｅ）は、風偏向板５ａを取り付ける取り付け板５ｂを示す。

風偏向板５ａを取り付け板５ｂに取り付ける方法は、図３（ｃ）図に示す風偏向板５ａの下部の耳部の中心軸を、図３（ｅ）図に示す取り付け板５ｂのｚ-ｚ軸と合わせて上部から嵌合して挿入し、左または右に回動して取り付け板５ｂに装着される。

風偏向板５ａは、取り付け版５ｂに装着された状態で、取り付け板５ａに対して回動可能である。

図３（ｃ）において、放熱フィン３ｂから上昇拡散する熱気流は、底部の矩形開口部から吸引され、その曲内壁面で反射して上部開口部方向にその風路の方向が偏向される。

この時、底部開口部５ｄの開口面積は、少なくともＣＰＵ１の発熱面１ａをカバーできる大きさの形状とし、風偏向板５ａ内の風路の開口部内径Ｄも同等以上の形状とする。

そして、風偏向板５ａの風洞内壁面の形状は、フレキシブルダクト７と繋がる上部開口部においての流れが層流に近づくような曲面形状としておく。この時、風偏向板５ａの風洞内壁面の曲面の半径Ｒは、開口部内径Ｄより大きいことが望ましい。

次に、再び、図１を参照してフレキシブルダクト７について説明する。フレキシブルダクト７は、一方の端部をパソコン筐体１０の排気口の内壁面に固定されるダクトジョイント部７ａ、他方の端部をＬ型ジョイント部５に固定されるダクトジョイント部７ｂ、及びダクトジョイント部７ａとダクトジョイント部７ｂを繋ぐ、伸縮偏向自在の蛇腹式ダクト部７ｃとから構成される。

夫々の材質は、難燃性を有するＡＢＳ樹脂等で成型される。

また、ダクトジョイント部７ａ、７ｂの回動方向は、夫々逆方向に回転して着脱されるようなネジ構造とし、フレキシブルダクト７を回動することにより、ダクトジョイント部７ａ、ダクトジョイント部７ｂが同時に装着される。従って、Ｌ型ジョイント部５等を取り外すことなくフレキシブルダクト７を回転することにより、フレキシブルダクト７のみを取り外すことが出来る。

次に、強制空冷のためのファン８は、発熱部の冷却に必要な風量と熱気流の流れる風路の配管抵抗とから定まる風量のファンを、予めテストして選定しておく。

風偏向板５ａが回転でき、フレキシブルダクト７は伸縮や、曲げることが可能な蛇腹式ダクト７ｃを有するのでフレキシブルダクト７の位置を変えてフレキシブルダクト７の下の部品の点検や交換などの保守作業を容易に行うことが出来る。

また、Ｌ型ジョイント部５は、矢印実線で示すようにパソコン筐体１０の平面上で回動可能で、フレキシブルダクト７の両端部は、夫々逆方向のネジ取り付け構造としたので、夫々の端部を回転して、夫々独立して容易に着脱が可能となる。

したがって、フレキシブルダクト７を容易に取り外せ、また風偏向板５ａも容易に取り外せるので、プリント基板２に実装され、フレキシブルダクト７の下に配置された保守部品の交換、保守作業が容易に行える。

また、風偏向板５ａが回転でき、フレキシブルダクト７は伸縮や、曲げることが可能な蛇腹式ダクト７ｃを有するので、その配置を容易に変更できる。

次に、このように構成されたパソコンの冷却装置の動作について説明する。図１において、ＣＰＵ１の発熱は、ヒートシンク３に熱伝導され、ヒートシンク３の放熱フィン３ｂの表面から空気中に矢印太破線で示すように上昇拡散し、Ｌ型ジョイン部５内に吸い込まれる。

そして、Ｌ型ジョイン部５内に吸い込まれ、水平方向に偏向された熱気流は、図２矢印Ａで示すようにフレキシブルダクト７を介してパソコン筐体１０の外に放出される。

即ち、本発明によれば、発熱部にヒートシンク３を装着し、Ｌ型ジョイント部５とフレキシブルダクト３によって、パソコン筐体１０内の平面上の任意の敷設経路を選択してパソコン筐体１０外に熱気流を排出できる。

また、寿命品であるファン８の交換は、パソコン筐体１０の外部で交換が可能である。

さらに、プリント基板２に実装される部品等の保守及び寿命品の交換の場合にも、フレキシブルダクト７の取り外しが容易で、プリント基板２の保守が容易に行なえる。

図４は、本発明によるパソコンの冷却装置の実施例２の構成を示す図である。図４（ａ）は、パソコン筐体１０の形状が直方体で、その筐体内に設けられるプリント基板２の実装例を示す平面図で、図４（ｂ）は、発熱部であるＣＰＵ１とそのＣＰＵ１を冷却するパソコンの冷却装置をｘ-ｘ方向正面から見た図である。

実施例２の実施例の各部について、図１の実施例１に係るパソコンの冷却装置の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

この実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１では熱気流をパソコン筐体１０の外に排出する方向のファンであったのに対して、本実施例２では、ファン８がパソコン筐体１０外の空気を吸引し、フレキシブルダクト７及びＬ型ジョイント部５を介して、図４（ｂ）矢印Ｂの方向に送風し、パソコン筐体１０外からの空気をヒートシンク３に吹き向けて、ヒートシンク３からの放熱をパソコン筐体１０内に拡散する点が異なる。

また、図２で説明した放熱フィン３ａとインテークカバー３ｃとの隙間Δｇは、実施例1では隙間を設けて装着したが、本実施例２では、この隙間Δｇを設けず吸引した外の空気がヒートシンク３の放熱フィン３ｂ全体に、出来るだけ均一に放散するように密着して装着する点が異なる。

そして、ヒートシンク３から放散する暖気は、パソコン筐体１０内に拡散され、矢印Ｃで示すようにファン９で吸引され、パソコン筐体１０外へ排出される。

このとき、ファン８の風量をファン９の風量よりも予め大きめに設定しておくと、パソコン筐体１０内の圧力は外気よりも高くなり、パソコン筐体１０外からダストを吸引する恐れのないパソコンの冷却装置を提供することが出来る。

実施例２の冷却効率は、暖気がパソコン筐体１０内部に拡散する分、冷却効率が低下することを考慮して適用することが望ましい。

以上述べたように、本発明の実施例１及び実施例２に係るパソコンの冷却装置は、Ｌ型ジョイント部５によって気流の風路を垂直方向から水平方向に、または水平方向から垂直方向に偏向したが、発熱部とその排出方向によってＬ型ジョイント部５の形状を変更することが可能である。

また、本実施例においては、発熱部をＣＰＵ１の場合で説明したが、その他の発熱部品に適用することも可能で、本発明は、上記の構成に限定するものでなく種々の変形が可能である。

本発明の実施例１に係る構成図。 本発明の実施例１に係るヒートシンク及びＬ型ジョイント部の構造を説明する図。 本発明の実施例1に係るＬジョインの構造を説明する図。 本発明の実施例２に係る構成図。

符号の説明

１ ＣＰＵ
２ プリント基板
２ａ ソケット
３ ヒートシンク
４ インテークカバー
５ Ｌ型ジョイント部
５ａ 風偏向板
５ｂ 取り付け板
７ フレキシブルダクト
７ａ ダクトジョイント部
７ｂ ダクトジョイント部
７ｃ 蛇腹式ダクト部
８ ファン
９ ファン
１０ パソコン筐体

Claims (6)

1. パソコン筐体に内装されたＣＰＵに装着されたヒートシンクと、
   前記ヒートシンク上部に回動自在に固定されたジョイント部と、
   前記パソコン筐体の外側壁面に固定された第１のファンと、
   一方の端部を前記ジョイント部に装着され、他方の端部を前記第１のファンの固定された内側壁面に装着された、伸縮偏向自在の前記フレキシブルダクトと
   を備えたことを特徴とするパソコンの冷却装置。
2. 前記ヒートシンクは、前記発熱部に装着された伝熱ベースと、
   前記伝熱ベースと一体で設けられた前記放熱フィンと、
   前記ジョイント部の底部と嵌合する穴を設け、前記放熱フィンの上部と隙間を設けて覆うように装着されたインテークカバーと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のパソコンの冷却装置。
3. 前記ジョイント部は、前記フレキシブルダクトに装着される開口部の直径より大きな半径の曲面の内壁面を有することを特徴とする請求項1に記載のパソコンの冷却装置。
4. 前記フレキシブルダクトの両端部は、互いに逆方向のネジ構造として接合するダクトジョイント部を備えたことを特徴とする請求項1に記載のパソコンの冷却装置。
5. 前記第１のファンは、前記パソコン筐体内に空気を吸気するように回転され、前記パソコン筐体内の空気を当該パソコン筐体外へ排出する方向に回転する前記パソコン筐体の外壁面に固定された第２のファンを備えたことを特徴とする請求項１に記載のパソコンの冷却装置。
6. 前記第１のファンの風量は、前記第２の風量よりも大きくしたことを特徴とする請求項５に記載のパソコンの冷却装置。

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