JP2006351858A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を向上させたパーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられる冷却装置を提供する。
【解決手段】発熱体に密着されたヒートシンク５と、そのヒートシンク５の一端部から対向する他端部に向け平行に配置された複数の連続した板状の放熱フィン６と、その放熱フィン６の上部に接するように配置されたダクト４と、該放熱フィン６と該ダクト４で形成された空気通路に対向して配置された送風口７を有する送風機２とを備えた冷却装置において、前記連続して並べた放熱フィン６は、前記送風口７と対向している放熱フィン６の外側に位置する放熱フィン６の先端部を前記送風口７に対向している放熱フィン６の先端部より後方に位置させた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられる冷却装置に関し、特に、放熱効率を向上させた冷却装置に関する。

近年、回路基板上の素子等の高発熱体に取り付けられる冷却装置は、高発熱体の発熱量の増大により大幅に拡大化されてきている。特に、パーソナルコンピュータ等に実装される拡張用挿入基板等における冷却装置は隣り合う基板と干渉しないように薄型化を図っているため、その挿入基板等の幅や長さが必然的に大きくなってきている。
このような状況の下、従来の冷却装置は次のように構成されていた。

図６は従来の冷却装置の上面図である。６１は基板上の高発熱体に密着するように設けられたヒートシンクであり、６２はヒートシンク６１の全幅に配置された放熱フィンである。６３はファンであり、そのファン６３に設けられた送風口６４がヒートシンク６１に対向するように配置されている。また、ヒートシンク６１は図示しないダクトにより覆われ、ファン６３により生成された送風口６４より流出する空気を放熱フィン６２に沿って流れるようにしている。

また、図７に示すようにファン６３を複数個設け、その複数個のファン６３が有する送風口６４から流出される空気がすべての放熱フィン６２に沿って流れるようにヒートシンク６１の全幅にファン６３を配置したものがある。
さらに、扁平状のヒートパイプを設け、廃熱効率を向上させているものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３４０３９１号公報（段落「０００９」〜段落「００１７」、図１）

しかしながら、上述した従来の技術においては、図６に示すようにヒートシンク６１に対してそのヒートシンク６１の全幅より狭いファン６３を配置した場合、ファン６３の送風口６４が対向する放熱フィン６２の外側の領域ではその送風口６４から排出された空気が充分に流入することができず、ヒートシンク６３の放熱効率が悪化するという問題がある。

また、図７に示すようにヒートシンク６３の全幅にファン６３の送風口６４が対向するように複数のファン６３を設けると騒音が増大し、また、製造コストが上昇してしまうという問題がある。
さらに、扁平状のヒートパイプを設ける場合であってもそのヒートパイプを受熱プレートに埋め込む必要があり、その加工にコストがかかるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決することを課題とする。

そのため、本発明は、発熱体に密着されたヒートシンクと、そのヒートシンクの一端部から対向する他端部に向け平行に配置された複数の連続した板状の放熱フィンと、その放熱フィンの上部に接するように配置されたダクトと、該放熱フィンと該ダクトで形成された空気通路に対向して配置された送風口を有する送風機とを備えた冷却装置において、前記連続して並べた放熱フィンは、前記送風口と対向している放熱フィンの外側に位置する放熱フィンの先端部を前記送風口に対向している放熱フィンの先端部より後方に位置させたことを特徴とする。

このようにした本発明は、送風口から離れた空気通路の圧力抵抗を減少させることにより、その空気は空気通路の後端部まで到達することができヒートシンクの放熱を促進させることができるという効果が得られる。
したがって、ファンを追加して配置することなく、また、騒音やコストを増大させることなくヒートシンクの放熱効率を向上させることができるという効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明による冷却装置の実施例を説明する。

まず、第１の実施例を説明する。
図１は第１の実施例を示す冷却装置の斜視図である。
図１において、１は基板であり、パーソナルコンピュータ等に挿入する回路基板等である。
２はファンであり、冷却用の空気の流れを生成する送風機である。このファン２は軸流式、遠心式等のファンであり、基板１にファンブラケット３を介して固定されたものである。

また、このファン２は図示しない吸気口および送風口が設けられており、その送風口は基板１の薄型化を図るため側面に設けられている。
４はダクトであり、ファン２で生成された空気の通路となるものである。このダクト４は図示しない螺子等で基板１に固着されている。
なお、ファン２はその送風口の高さとダクト４の高さが一致するようにファンブラケット３に固着されている。

このように冷却装置８はファン２、ファンブラケット３、ダクト４、後述するヒートシンクおよび放熱フィン等で構成されている。
図２は第１の実施例を示すダクトを外した冷却装置の斜視図である。
図２において、５はヒートシンクであり、基板１上の高発熱体に密着するように取り付けられた放熱板である。

６は放熱フィンであり、ヒートシンク５の全幅にわたり等間隔で平行して複数配置され、ヒートシンク５の表面積を大きくする板材である。この放熱フィン６の上面に接するようにダクト４が取り付けられている。
このヒートシンク５は略矩形状であり、その一辺の近傍にはファン２が設けられ、そのファン２のヒートシンク５側には送風口７が設けられている。また、放熱フィン６はヒートシンク５のファン２が配置された側の一辺からそれに対向する一辺に向け直線状に平行して複数配置されている。

なお、本実施例では、ヒートシンク５は略矩形状として説明するがその形状は略矩形状に限定されるものではない。また、ヒートシンク５の全幅はファン２の全幅より大きくなっているものとする。
ファン２の送風口７から流出した空気はダクト４および放熱フィン６で形成された空気通路を通り、ヒートシンク５および放熱フィン６から放熱された熱を伴って空気通路の外部へ排出される。

図３は第１の実施例を示す冷却装置の平面図である。
図３において、９はデッドエリアであり、送風口７に対向しない領域である。このデッドエリア９は送風口７から排気された空気の全圧が送風口７に対向している部分より低い領域である。
放熱フィン６はヒートシンク５の全幅にわたり等間隔で平行して複数固着されているが、その放熱フィン６のファン２側の一端は送風口７の付近では送風口７の近傍に配置され、送風口７から遠ざかるに連れて送風口７に対して後方へずらすように配置されている。一方、放熱フィン６の他端はヒートシンク５の一辺に一致するように配置されている。

なお、放熱フィン６の配置は、その先端部が弓状の曲線を描くようにしてもよく、階段状の軌跡を描くようにしてもよい。
１０はヒートシンクコーナ壁であり、ファン２が設けられたヒートシンク５の一辺の両端部に円弧状の壁を形成するものである。このヒートシンクコーナ壁１０は放熱フィン６へ流入する空気の流れの乱れを防ぎ、ファン２が設けられたヒートシンク５の一辺の両端部の放熱フィン６へ流れる空気の流速を高めている。

上述した構成の作用について説明する。
図３において、ファン２を回転させると送風口７から空気が排出される。その送風口７から排出された空気は平行に配置された放熱フィン６で形成された側面とダクト４で形成された上面で構成される空気通路を送風口７から排出された空気がヒートシンク５の送風口７が設けられた一辺側（以下、「前方」という。）からそれに対向する一辺側（以下、「後方」という。）に向かって流れる。

ここで、送風口７から排出される空気は送風口７の近傍では空気の流れのエネルギーである全圧が大きく、また、送風口７から遠ざかるにしたがって全圧は小さくなる。
したがって、送風口７近傍の空気通路では送風口７から排出された空気はヒートシンク５の後方まで流れるが、送風口７から離れた空気通路では送風口７から排出された空気は流れ難くなる。

特に、図４（ａ）に示すように、従来の放熱フィン６では、送風口７から排出された空気は放熱フィン６前端部付近で発生する圧力抵抗が大きく、その放熱フィン６とダクト４が形成する空気通路入口付近では空気の滞留Ａが発生していた。また、送風口７から排出された空気はその空気通路に対して進入角が大きく進入するため圧力抵抗が大きくなり、その空気通路入口付近では空気の滞留が発生していた。

図４（ｂ）に示すように、送風口７から遠ざかるに連れて送風口７に対してヒートシンク５の後方へずらすように配置された放熱フィン６では、送風口７から排出された空気は放熱フィン６前端部付近で発生する圧力抵抗が小さくなり、その放熱フィン６とダクト４が形成する空気通路入口付近では空気の滞留が減少する。また、送風口７から排出された空気はその空気通路に対して進入角が小さく進入するため圧力抵抗が小さくなり、その空気通路入口付近では空気の滞留が減少する。

なお、図４において、矢印は送風口７から排出された空気の流れを示している。
このように送風口７付近の放熱フィン６前端部付近で発生する圧力抵抗に対して送風口７から遠ざかるに連れて送風口７に対してヒートシンク５の後方へずらすように配置された放熱フィン６前端部付近で発生する圧力抵抗を小さくすることにより、その空気は空気通路の後方まで到達することができヒートシンク５の放熱を促進させることができる。

以上説明したように、第１の実施例では、送風口７から離れた空気通路の圧力抵抗を減少させることにより、その空気は空気通路の後端部まで到達することができヒートシンク５の放熱を促進させることができる。
したがって、ファンを追加して配置することなく、また、騒音やコストを増大させることなくヒートシンク５の放熱効率を向上させることができるという効果が得られる。

次に、第２の実施例を説明する。
図５は本発明の第２の実施例を示す冷却装置の平面図である。
なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５において、第１の実施例で説明した放熱フィン６を送風口７から遠ざかるに連れて長さをさらに短くして配置したものである。この放熱フィン６はヒートシンク５の全幅にわたり等間隔で平行して複数配置されているが、その放熱フィン６のファン２側の一端は送風口７の付近では送風口７の近傍に配置され、送風口７から遠ざかるに連れて送風口７に対して後方へずらすように配置されているのは第１の実施例と同様である。

また、図５に示すように送風口７の外側に位置する放熱フィン６が送風口７の中心から遠ざかるに連れて、その放熱フィン６の他端である後端部はヒートシンク５の前方に配置されている。
上述した構成の作用について説明する。
図５において、送風口７の外側に位置する領域２１では送風口７から排出された空気の全圧は小さく、その領域２１の空気通路を流れる空気の全圧も小さい。また、その空気通路を流れる空気は空気通路の側面との摩擦等の圧力抵抗により圧力損失を発生させる。

一般に、空気通路を流れる空気の圧力損失は空気通路の長さに比例することが知られているが、送風口７から排気された空気は送風口７の外側に位置する領域２１の空気通路の長さは短く構成されているため空気通路に流入した空気はヒートシンク５の後方へ流出される。
したがって、送風口７から排気された空気は送風口７の外側に位置する領域２１の空気通路を流れヒートシンク５の後方へ流出させることができるようになる。

以上説明したように、第２の実施例では、送風口７の外側に位置する領域２１でも空気通路を流れる空気の圧力損出を減少させることができ、空気通路に流入した空気がヒートシンク５の後方へ流出されるため、ヒートシンクの放熱効率を向上させることができるという効果が得られる。

第１の実施例を示す冷却装置の斜視図 第１の実施例を示すダクトを外した冷却装置の斜視図 第１の実施例を示す冷却装置の平面図 第１の実施例を示す放熱フィンに流れる空気の流れの説明図 第２の実施例を示す冷却装置の平面図 従来例を示す冷却装置の平面図 従来例を示す冷却装置の斜視図

符号の説明

１ 基板
２ ファン
３ ファンブラケット
４ ダクト
５ ヒートシンク
６ 放熱フィン
７ 送風口
８ 冷却装置
９ デッドエリア
１０ ヒートシンクコーナ壁
１１ 空気通路

Claims (4)

1. 発熱体に密着されたヒートシンクと、そのヒートシンクの一端部から対向する他端部に向け平行に配置された複数の連続した板状の放熱フィンと、その放熱フィンの上部に接するように配置されたダクトと、該放熱フィンと該ダクトで形成された空気通路に対向して配置された送風口を有する送風機とを備えた冷却装置において、
   前記連続して並べた放熱フィンは、前記送風口と対向している放熱フィンの外側に位置する放熱フィンの先端部を前記送風口に対向している放熱フィンの先端部より後方に位置させたことを特徴とする冷却装置。
2. 請求項１の冷却装置において、
   前記連続して並べた放熱フィンは、前記送風口と対向している放熱フィンの外側に位置する放熱フィンの先端部を前記送風口から外側になるにしたがって順次後方に位置させたことを特徴とする冷却装置。
3. 請求項１または請求項２の冷却装置において、
   前記ヒートシンクの前記送風口が設けられた一辺の両端部に円弧状の壁を設けたことを特徴とする冷却装置。
4. 請求項１、請求項２または請求項３の冷却装置において、
   前記連続して並べた放熱フィンは、前記送風口と対向している放熱フィンの外側に位置する放熱フィンの後端部を前記送風口に対向している放熱フィンの後端部より短くなるようにしたことを特徴とする冷却装置。