JP2019096766A - Cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器等の筐体内部に配置された発熱体を冷却する為の冷却装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for cooling a heating element disposed inside a housing of an electronic device or the like.
ナビゲーション装置やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器においては、箱状の筐体の内部に、集積回路、抵抗器、コンデンサー等の多数の電子部品が配置されている。このような電子部品の中には、ＣＰＵやＧＰＵに用いられるマイクロプロセッサのように使用時に発熱する部材（以下、発熱体という）も存在する。このような発熱体を放置すれば、発熱体自身に加えて、筐体内部の温度が上昇することによって他の電子機器にも悪影響を及ぼす。 In various electronic devices such as navigation devices and personal computers, a large number of electronic components such as integrated circuits, resistors, and capacitors are disposed inside a box-like housing. Among such electronic components, there are members (hereinafter referred to as heating elements) that generate heat during use, such as microprocessors used for CPUs and GPUs. If such a heat generating body is left standing, in addition to the heat generating body itself, the temperature inside the housing rises, which adversely affects other electronic devices.
そこで、従来より上記発熱体を冷却する為の手段として、ヒートシンクと冷却ファンを組み合わせて用いることが提案されている。例えば、特開２００２−３５９３３１号公報には、発熱体の表面に複数のフィンを備えたヒートシンクを設置し、更にヒートシンクのフィンの上面に送風ファンを配置することによって、送風ファンによって生じる空気流をフィンの間が通るように形成し、発熱体を効果的に冷却することが開示されている。 Therefore, conventionally, it has been proposed to use a combination of a heat sink and a cooling fan as a means for cooling the above-mentioned heating element. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-359331, a heat sink provided with a plurality of fins is provided on the surface of a heating element, and a blower fan is further placed on the top surface of the fins of the heat sink. It is disclosed that the fins are formed to pass between the fins to effectively cool the heating element.
ここで、発熱体となり得る一般的な電子部品であるマイクロプロセッサは、基板の配線を放射線状にする為に、基本的に基板の中央付近に配置される。従って、上記特許文献１のように発熱体の表面にヒートシンク及び送風ファンを配置することとすると、筐体内部の中央付近が上記ヒートシンクや送風ファンによって占められてしまうこととなり、装置の小型化が難しくなる問題があった。また、筐体内部の空きスペースが中央で分断されてしまうことから、空きスペースの活用も難しくなる。また、送風ファンを筐体内部の中央付近に配置すると、送風ファンによって生じた風が筐体外部へ排気されることなく筐体内部で循環し、筐体内部に熱が滞留することとなる。従って、送風ファンをヒートシンクから離して筐体壁面等に配置する必要が生じる。 Here, a microprocessor, which is a general electronic component that can be a heating element, is basically disposed near the center of the substrate in order to make the wiring of the substrate radial. Therefore, if the heat sink and the blower fan are arranged on the surface of the heat generating body as in Patent Document 1 described above, the heat sink and the blower fan occupy the vicinity of the center inside the housing, and the device is miniaturized. There was a problem that became difficult. In addition, since the empty space inside the case is divided at the center, utilization of the empty space also becomes difficult. Further, when the blower fan is disposed near the center of the inside of the casing, the air generated by the blower fan circulates inside the casing without being exhausted to the outside of the casing, and heat is accumulated inside the casing. Therefore, the blower fan needs to be disposed on the wall surface of the housing away from the heat sink.
しかしながら、送風ファンをヒートシンクから離して筐体壁面等に配置すると、送風ファンによって形成される空気流がヒートシンクの冷却機能に対して効果的に形成されないという新たな問題が生じる。ここで、送風ファンによって形成される空気流は、ヒートシンク近傍の流速が速くなる程、ヒートシンクから空気中への熱伝達率が上昇し、ヒートシンクの放熱（即ち冷却機能）をより高めることが知られている。しかしながら、送風ファンをヒートシンクから離して配置すると、ヒートシンク近傍の流速を速くすることが困難となる。 However, arranging the blower fan away from the heat sink on the housing wall surface etc. causes a new problem that the air flow formed by the blower fan is not effectively formed for the cooling function of the heat sink. Here, it is known that as the flow velocity in the vicinity of the heat sink increases, the air flow formed by the blower fan increases the heat transfer coefficient from the heat sink to the air and further enhances the heat dissipation (that is, the cooling function) of the heat sink. ing. However, when the blower fan is disposed away from the heat sink, it becomes difficult to increase the flow velocity near the heat sink.
本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、送風ファンによって形成される空気流によって発熱体の冷却を効率よく行うことが可能となり、且つ筐体中央に空きスペースを確保することによって装置の小型化や空きスペースの活用についても実現した冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and it becomes possible to efficiently cool the heating element by the air flow formed by the blower fan, and secure an empty space at the center of the housing. It is an object of the present invention to provide a cooling device which realizes the miniaturization of the device and the utilization of an empty space by
前記目的を達成するため本発明に係る冷却装置は、筐体内部に配置された発熱体を冷却する為の冷却装置であって、前記筐体内部の熱を外部に排出する排気口と、前記筐体内部で前記発熱体と離間する位置に配置され、第１の開口部と第２の開口部とによって連結された中空部を有するヒートシンクと、前記排気口に配置され、前記筐体内部から前記中空部を通過して前記排気口へと熱を排出する為の排熱用空気流を形成する送風ファンと、前記発熱体及び前記ヒートシンクとそれぞれ熱的に接続され、前記発熱体の熱を前記ヒートシンクに伝達する熱伝達部材と、を有し、前記ヒートシンクは、前記第１の開口部が前記送風ファンに対向する位置に配置され、前記第１の開口部の開口面積は、前記第２の開口部の開口面積よりも広い。 In order to achieve the above object, a cooling device according to the present invention is a cooling device for cooling a heat generating element disposed inside a housing, and an exhaust port for discharging heat inside the housing to the outside; A heat sink having a hollow portion which is disposed at a position separated from the heat generating body inside the housing and connected by the first opening and the second opening, and disposed at the exhaust port, from the inside of the housing It is thermally connected to a blower fan forming an exhaust heat air flow for discharging heat to the exhaust port by passing through the hollow portion, the heat generating body and the heat sink, and the heat of the heat generating body And a heat transfer member for transferring to the heat sink, the heat sink being disposed at a position where the first opening faces the blower fan, and the opening area of the first opening is the second Wider than the opening area of the opening.
前記構成を有する本発明に係る冷却装置によれば、送風ファンによって形成される空気流について、特にヒートシンク近傍の流速を速くすることが可能であり、ヒートシンクの冷却（放熱）機能をより高めることが可能となる。従って、発熱体の冷却を効率よく行うことが可能となる。一方で、ヒートシンク及び送風ファンを発熱体に対して離間して配置することが可能となるので、筐体中央に空きスペースを確保することができ、装置の小型化や空きスペースの活用についても可能となる。 According to the cooling device of the present invention having the above configuration, it is possible to increase the flow velocity particularly in the vicinity of the heat sink with respect to the air flow formed by the blower fan, and to enhance the cooling (heat dissipation) function of the heat sink. It becomes possible. Therefore, cooling of the heat generating body can be performed efficiently. On the other hand, since the heat sink and the blower fan can be disposed apart from the heat generating body, an empty space can be secured at the center of the housing, and the apparatus can be miniaturized and the empty space can be used. It becomes.
以下、本発明に係る冷却装置について、具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、本発明に係る冷却装置は、ナビゲーション装置やパーソナルコンピュータ等の各種電子機器に対して設置されるが、特に以下の説明ではナビゲーション装置に設置された例について説明する。 Hereinafter, a cooling device according to the present invention will be described in detail based on a embodied embodiment with reference to the drawings. The cooling device according to the present invention is installed in various electronic devices such as a navigation device and a personal computer, but in the following description, an example installed in the navigation device will be particularly described.
先ず、本実施形態に係る冷却装置１が設置されたナビゲーション装置２の内部構造について図１及び図２を用いて説明する。図１はナビゲーション装置２の筐体内部を示した斜視図である。また、図２は特にヒートシンクを取り外した状態を示した図である。 First, the internal structure of the navigation apparatus 2 in which the cooling device 1 which concerns on this embodiment was installed is demonstrated using FIG.1 and FIG.2. FIG. 1 is a perspective view showing the inside of the case of the navigation device 2. Moreover, FIG. 2 is a figure which showed the state which removed the heat sink especially.
図１に示すように、ナビゲーション装置２は、箱状の筐体３と、筐体内部に配置されたプリント基板４と、筐体３の壁面に設けられた吸気口５及び排気口６と、排気口６に配置された送風ファン７と、発熱体を冷却する為のヒートシンク８と、プリント基板４上にある後述の発熱体とヒートシンク８とを熱的に接続するヒートパイプ（熱伝達部材）９と、を有する。尚、ヒートパイプ９は、図２に示すようにヒートシンク８の下側に配置されており、図１のようにヒートシンク８を取り付けた状態では上面側から視認することができない。 As shown in FIG. 1, the navigation device 2 includes a box-like case 3, a printed circuit board 4 disposed inside the case, and an air inlet 5 and an air outlet 6 provided on the wall of the case 3. A heat pipe (heat transfer member) for thermally connecting a blower fan 7 disposed at the exhaust port 6, a heat sink 8 for cooling a heat generating body, and a heat generating body described later on the printed circuit board 4 and the heat sink 8 And 9). The heat pipe 9 is disposed below the heat sink 8 as shown in FIG. 2 and can not be viewed from the top side in the state where the heat sink 8 is attached as shown in FIG.
ここで、筐体３は、ナビゲーション装置２の骨格となる箱状の部材であり、内部にナビゲーション装置２を構成する為の各種電子部品が内蔵されている。また、筐体３の壁面には筐体内部の熱を外部に排出する為の吸気口５及び排気口６の他、外部装置と接続する為の各種コネクタ１０、電源ケーブルの挿入口１１についても形成されている。尚、図１や図２では説明の為に筐体３の上面や側面の一部を透過状態としているが、実際にはナビゲーション装置２の内部は筐体３によって囲まれている。 Here, the housing 3 is a box-shaped member which becomes a framework of the navigation device 2, and various electronic components for constituting the navigation device 2 are incorporated therein. In addition to the air intake port 5 and the exhaust port 6 for discharging the heat inside the housing to the outside on the wall surface of the housing 3, various connectors 10 for connecting to external devices and the insertion port 11 of the power cable are also included. It is formed. In FIG. 1 and FIG. 2, although a part of the upper surface and the side surface of the housing 3 is in a transparent state for the sake of explanation, the inside of the navigation device 2 is actually surrounded by the housing 3.
また、プリント基板４は、集積回路、抵抗器、コンデンサー等の多数の電子部品を表面に固定するとともに、電子部品間を配線で接続することで電子回路を構成する板状の部材である。また、図２に示すようにプリント基板４の中央付近には、電子部品として特にマイクロプロセッサ１２が固定されている。ここで、マイクロプロセッサ１２は例えばＣＰＵやＧＰＵとして用いられ、ナビゲーション装置２の起動中において発熱する。本実施形態では、マイクロプロセッサ１２が冷却装置１によって冷却対象となる発熱体に相当する。 In addition, the printed circuit board 4 is a plate-like member constituting an electronic circuit by fixing a large number of electronic components such as integrated circuits, resistors, capacitors and the like on the surface and connecting the electronic components with wiring. Further, as shown in FIG. 2, in the vicinity of the center of the printed circuit board 4, a microprocessor 12 is particularly fixed as an electronic component. Here, the microprocessor 12 is used as, for example, a CPU or a GPU, and generates heat while the navigation device 2 is activated. In the present embodiment, the microprocessor 12 corresponds to a heating element to be cooled by the cooling device 1.
また、吸気口５と排気口６はそれぞれ対向する筐体３の壁面に設けられており、吸気口５は等間隔で配置された複数の穴からなる。一方、排気口６は、筐体３の底面から天井まで達する１つの大型の穴からなる。また、特に排気口６には送風ファン７が配置されており、排気口６に配置された送風ファン７が駆動すると、筐体３の外から吸気口５を介して筐体３の内部に空気が吸い込まれる。また、排気口６を介して筐体３内の空気が外へと排出される。それに伴って、排気口６から筐体３内の熱についても外部へと排出されることとなる。尚、吸気口５は排気口６に対向する壁面以外の壁面に設けても良く、また、複数の壁面に設けても良い。 Further, the intake port 5 and the exhaust port 6 are provided on the wall surfaces of the housing 3 facing each other, and the intake port 5 is composed of a plurality of holes arranged at equal intervals. On the other hand, the exhaust port 6 is formed of one large hole extending from the bottom of the housing 3 to the ceiling. Further, particularly, the blower fan 7 is disposed at the exhaust port 6, and when the blower fan 7 disposed at the exhaust port 6 is driven, air is introduced into the inside of the casing 3 from the outside of the casing 3 via the intake port 5. Is sucked. Further, the air in the housing 3 is exhausted to the outside through the exhaust port 6. Along with that, the heat in the housing 3 is also exhausted to the outside from the exhaust port 6. The intake port 5 may be provided on a wall surface other than the wall surface facing the exhaust port 6, or may be provided on a plurality of wall surfaces.
一方、送風ファン７は、図２に示すように排気口６の全体を覆うように配置される。送風ファン７の送風方向は筐体３内から筐体３外へと向かう方向であり、筐体３内から排気口６へと熱を排出する為の排熱用空気流を形成する。尚、排熱用空気流の詳細については後述する。 On the other hand, the blower fan 7 is disposed so as to cover the whole of the exhaust port 6 as shown in FIG. The air blowing direction of the air blowing fan 7 is from the inside of the housing 3 toward the outside of the housing 3, and forms an exhaust heat air flow for discharging heat from the inside of the housing 3 to the exhaust port 6. The details of the exhaust heat air flow will be described later.
また、ヒートシンク８は、送風ファン７と対向する位置に配置され、発熱体であるマイクロプロセッサ１２の熱を吸熱するとともに、吸熱した熱を放熱することによってマイクロプロセッサ１２を冷却する部材である。尚、ヒートシンク８は、伝熱特性の良いアルミニウム、鉄、銅等で成形される。以下に、ヒートシンク８の構成について図３を用いてより詳細に説明する。図３はヒートシンク８を示した斜視図、図４は送風ファン７と対向する側からヒートシンク８を見た正面図である。 Further, the heat sink 8 is a member which is disposed at a position facing the blower fan 7 and absorbs heat of the microprocessor 12 which is a heating element and cools the microprocessor 12 by radiating the absorbed heat. The heat sink 8 is formed of aluminum, iron, copper or the like having good heat transfer characteristics. The configuration of the heat sink 8 will be described in more detail below with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of the heat sink 8, and FIG. 4 is a front view of the heat sink 8 viewed from the side facing the blower fan 7.
図３に示すようにヒートシンク８は、一体に成形された平板部２１と筒形部２２とを有する。平板部２１には、ネジ穴２３が計４か所に設けられており、ヒートシンク８及び後述のヒートパイプ９をプリント基板４に対して固定するのに用いられる。具体的には、先ずヒートシンク８に対してヒートパイプ９を接着等で固定し、その後にヒートシンク８とプリント基板４とを重ねた状態でネジ穴２３に対してネジを挿入する。それによって、ヒートシンク８及びヒートパイプ９をプリント基板４に対して固定することが可能となる。尚、平板部２１はヒートシンク８や後述のヒートパイプ９をプリント基板４に対して固定する為の部材であり、ヒートシンク８としての冷却機能は基本的に筒形部２２が備える。即ち、平板部２１を除いた筒形部２２が本発明のヒートシンク８に相当する。 As shown in FIG. 3, the heat sink 8 has a flat plate portion 21 and a cylindrical portion 22 which are integrally formed. Screw holes 23 are provided in a total of four places in the flat plate portion 21 and used to fix the heat sink 8 and a heat pipe 9 described later to the printed circuit board 4. Specifically, first, the heat pipe 9 is fixed to the heat sink 8 by bonding or the like, and then the screw is inserted into the screw hole 23 in a state where the heat sink 8 and the printed board 4 are overlapped. Thus, the heat sink 8 and the heat pipe 9 can be fixed to the printed circuit board 4. The flat plate portion 21 is a member for fixing the heat sink 8 and the heat pipe 9 described later to the printed circuit board 4, and the cylindrical portion 22 basically has a cooling function as the heat sink 8. That is, the cylindrical portion 22 excluding the flat plate portion 21 corresponds to the heat sink 8 of the present invention.
筒形部２２は、筒型形状を有し、第１開口部２５と第２開口部２６とによって連結された中空部２７を有する。また、第１開口部２５の開口面積は、第２開口部２６の開口面積よりも広くなっており、第１開口部２５から第２開口部２６へと段階的に断面積が狭くなる筒型形状（トンネル形状）を有する。そして、図１に示すように第１開口部２５が送風ファン７に対向する位置に配置され、第２開口部２６はプリント基板４の中央方向（即ちマイクロプロセッサ１２の方向）に向けて配置される。また、中空部２７は直線形状を有しており、送風ファン７と第１開口部２５と第２開口部２６とは直線状に位置する。 The cylindrical portion 22 has a cylindrical shape, and has a hollow portion 27 connected by the first opening 25 and the second opening 26. In addition, the opening area of the first opening 25 is larger than the opening area of the second opening 26, and the cylindrical cross section becomes smaller stepwise from the first opening 25 to the second opening 26. It has a shape (tunnel shape). Then, as shown in FIG. 1, the first opening 25 is disposed at a position facing the blower fan 7, and the second opening 26 is disposed toward the center of the printed board 4 (that is, the direction of the microprocessor 12). Ru. The hollow portion 27 has a linear shape, and the blower fan 7, the first opening 25 and the second opening 26 are positioned in a straight line.
また、中空部２７には複数のフィン２８が立設されている。フィン２８は中空部２７の底面から天井までを連結する板状の形状を有しており、第１開口部２５から第２開口部２６の方向に対して平行となるように形成されている。また、フィン２８は中空部２７の全体に対して形成されている必要はないが、少なくともヒートパイプ９と接触する面（より具体的には裏面側がヒートパイプ９と接触している箇所）に対しては形成されるのが望ましい。尚、本実施形態では中空部２７に形成されるフィン２８の数は３となっているが、フィン２８の数は２以下或いは４以上あっても良い。 Further, a plurality of fins 28 are provided upright in the hollow portion 27. The fins 28 have a plate-like shape that connects the bottom surface of the hollow portion 27 to the ceiling, and are formed so as to be parallel to the direction from the first opening 25 to the second opening 26. Further, the fins 28 do not have to be formed for the entire hollow portion 27, but at least for the surface in contact with the heat pipe 9 (more specifically, the portion where the back surface side is in contact with the heat pipe 9). Preferably it is formed. Although the number of fins 28 formed in the hollow portion 27 is three in the present embodiment, the number of fins 28 may be two or less or four or more.
一方、ヒートパイプ９は図２に示すように、ヒートシンク８の下側で且つプリント基板４の上側に配置される。即ち、ヒートシンク８とプリント基板４の間に挟持されるように配置されており、２枚の長尺状の薄い板状形状を有する。また、ヒートパイプ９は、伝熱特性の良いアルミニウム、鉄、銅等で成形される。そして、ヒートパイプ９は、図５に示すように一端がマイクロプロセッサ１２の上面に対して接触し、他端がヒートシンク８の内、特に筒形部２２の底面裏側に対して接触するように配置される。尚、図５はナビゲーション装置２の内部の内、特にヒートシンク８周辺を示した図であり、説明の為にヒートシンク８の平板部２１については透過状態としている。 On the other hand, the heat pipe 9 is disposed below the heat sink 8 and above the printed circuit board 4 as shown in FIG. That is, it is disposed so as to be held between the heat sink 8 and the printed circuit board 4 and has two long thin plate shapes. In addition, the heat pipe 9 is formed of aluminum, iron, copper or the like having good heat transfer characteristics. The heat pipe 9 is disposed such that one end is in contact with the upper surface of the microprocessor 12 as shown in FIG. 5 and the other end is in contact with the heat sink 8, in particular, against the bottom backside of the cylindrical portion 22. Be done. FIG. 5 is a view showing the inside of the navigation apparatus 2, particularly, around the heat sink 8, and the flat plate portion 21 of the heat sink 8 is in a transmitting state for the sake of explanation.
上記構成を有するヒートパイプ９は、マイクロプロセッサ１２及びヒートシンク８とそれぞれ熱的に接続する。そして、マイクロプロセッサ１２の熱をヒートシンク８に伝達する熱伝達部材として機能する。その結果、マイクロプロセッサ１２とヒートシンク８を離間して配置したとしても、マイクロプロセッサ１２の熱をヒートシンク８によって放熱することが可能となる。尚、本実施例ではヒートパイプ９を板状形状としているが、パイプ形状とすることも可能である。 The heat pipe 9 having the above configuration is thermally connected to the microprocessor 12 and the heat sink 8, respectively. Then, it functions as a heat transfer member that transfers the heat of the microprocessor 12 to the heat sink 8. As a result, even if the microprocessor 12 and the heat sink 8 are spaced apart, the heat of the microprocessor 12 can be dissipated by the heat sink 8. In the present embodiment, the heat pipe 9 is formed in a plate shape, but may be formed in a pipe shape.
尚、上述したナビゲーション装置２が備える各部材の内、特に排気口６、送風ファン７、ヒートシンク８及びヒートパイプ９が、発熱体であるマイクロプロセッサ１２を冷却する為の冷却装置１に相当する。但し、吸気口５やその他の部材についても冷却装置１に含めても良い。 Among the members included in the navigation device 2 described above, in particular, the exhaust port 6, the blower fan 7, the heat sink 8 and the heat pipe 9 correspond to the cooling device 1 for cooling the microprocessor 12 which is a heating element. However, the inlet 5 and other members may be included in the cooling device 1.
次に、上記構成を有する冷却装置１において特に送風ファン７が駆動した際に形成される排熱用空気流について説明する。図６はナビゲーション装置２をヒートシンク８の第１開口部２５に対して垂直方向に切断した断面図である。 Next, the exhaust heat air flow formed when the blower fan 7 is driven in the cooling device 1 having the above-described configuration will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view of the navigation device 2 cut in the direction perpendicular to the first opening 25 of the heat sink 8.
送風ファン７が駆動すると、筐体３の外から吸気口５を介して筐体３の内部に空気が吸い込まれる。また、排気口６を介して筐体３内の空気が外へと排出される。その結果、図６に示すような排熱用空気流３０が形成される。ここで、排熱用空気流３０は、特にヒートシンク８の第２開口部２６から中空部２７へと流入し、第１開口部２５からヒートシンク８の外へと流出する（即ち中空部２７を通過する）流れとなる。また、中空部２７に形成されたフィン２８は、排熱用空気流３０に対して平行となるように立設されている。その結果、ヒートシンク８と排熱用空気流３０の接触面積をより大きくすることができる。 When the blower fan 7 is driven, air is sucked into the inside of the housing 3 from the outside of the housing 3 through the air inlet 5. Further, the air in the housing 3 is exhausted to the outside through the exhaust port 6. As a result, a heat exhaust air flow 30 as shown in FIG. 6 is formed. Here, the exhaust heat air flow 30 particularly flows into the hollow portion 27 from the second opening 26 of the heat sink 8 and flows out of the heat sink 8 from the first opening 25 (that is, passes through the hollow 27). To flow). Further, the fins 28 formed in the hollow portion 27 are erected so as to be parallel to the air flow 30 for exhaust heat. As a result, the contact area between the heat sink 8 and the exhaust heat air flow 30 can be further increased.
また、上述したように第１開口部２５の開口面積は第２開口部２６の開口面積よりも広くなっており、従って排熱用空気流３０は狭い第２開口部２６から入って広い第２開口部２６へと抜ける流れとなる。上記のようなヒートシンク８の形状は、特にヒートシンク８の中空部２７を通過する排熱用空気流３０の流速を上昇させる効果がある。 Further, as described above, the opening area of the first opening 25 is larger than the opening area of the second opening 26, so that the exhaust heat air flow 30 enters from the narrow second opening 26 and the second The flow goes out to the opening 26. The shape of the heat sink 8 as described above is particularly effective in increasing the flow velocity of the exhaust heat air flow 30 passing through the hollow portion 27 of the heat sink 8.
ここで、図７及び図８は、送風ファン７を駆動させた場合において形成される排熱用空気流３０の流速を示した図である。図７は特にナビゲーション装置２の上面から見た図であり、図８はナビゲーション装置２の側面から見た図である。また、色が薄い箇所ほど、速い流速が生じていることを示す。 Here, FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the flow rate of the exhaust heat air flow 30 formed when the blower fan 7 is driven. FIG. 7 is a view particularly from the top of the navigation device 2, and FIG. 8 is a view from the side of the navigation device 2. Also, the lighter the color, the faster the flow rate is.
図７及び図８に示すように排熱用空気流３０は、特にヒートシンク８の中空部２７において２．５ｍ／ｓに近い流速となっており、他の箇所と比べて流速が明らかに速くなっていることが分かる。尚、流速は送風ファン７の回転数やヒートシンク８の形状等によって適宜変化するものであり、図７及び図８に示す流速の値はあくまで一例である。 As shown in FIGS. 7 and 8, the exhaust heat air flow 30 has a flow velocity close to 2.5 m / s particularly in the hollow portion 27 of the heat sink 8, and the flow velocity is clearly faster than other locations. Know that The flow velocity appropriately changes depending on the rotational speed of the blower fan 7, the shape of the heat sink 8, and the like, and the values of the flow velocity shown in FIGS. 7 and 8 are merely examples.
ここで、ヒートシンク８と接触する箇所の排熱用空気流３０の流速が速くなる程、ヒートシンク８から空気中への熱伝達率が上昇し、ヒートシンク８の放熱（即ち冷却機能）をより高めることが知られている。即ち本実施形態に係る冷却装置１では、ヒートシンク８の形状を図３及び図４に示すような、第１開口部２５から第２開口部２６へと段階的に断面積が狭くなる筒型形状とし、送風ファン７を駆動させた際に第２開口部２６から第１開口部２５へと中空部２７を通過する排熱用空気流３０を形成することによって、特にヒートシンク８と接触する箇所（具体的にはフィン２８が立設された中空部２７）の排熱用空気流３０の流速を上昇させることが可能となる。その結果、ヒートシンク８の冷却（放熱）機能をより高めることが可能であり、発熱体であるマイクロプロセッサ１２の冷却を効率よく行うことが可能となる。また、ヒートパイプ９を用いることによって、ヒートシンク８（特にヒートシンク８の筒形部２２）及び送風ファン７を発熱体であるマイクロプロセッサ１２に対して離間して配置することが可能となるので、筐体中央に空きスペースを確保することができ、装置の小型化や空きスペースの活用についても可能となる。 Here, the heat transfer coefficient from the heat sink 8 to the air increases and the heat dissipation (i.e., the cooling function) of the heat sink 8 is further enhanced as the flow velocity of the exhaust heat air flow 30 in the portion contacting the heat sink 8 increases. It has been known. That is, in the cooling device 1 according to the present embodiment, the cylindrical heat sink 8 has a cylindrical shape in which the cross-sectional area gradually decreases from the first opening 25 to the second opening 26 as shown in FIGS. And the exhaust heat air flow 30 passing through the hollow portion 27 from the second opening 26 to the first opening 25 when the blower fan 7 is driven, in particular, a portion in contact with the heat sink 8 ( Specifically, it becomes possible to increase the flow velocity of the exhaust heat air flow 30 in the hollow portion 27) in which the fins 28 are erected. As a result, it is possible to further enhance the cooling (heat dissipation) function of the heat sink 8 and to efficiently cool the microprocessor 12 which is a heating element. Further, by using the heat pipe 9, the heat sink 8 (particularly, the cylindrical portion 22 of the heat sink 8) and the blower fan 7 can be arranged separately from the microprocessor 12 which is a heat generating body. An empty space can be secured at the center of the body, which also enables downsizing of the device and utilization of the empty space.
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、上記本実施形態では、冷却装置１をプリント基板４の中央に配置されたマイクロプロセッサ１２を冷却する為の装置としているが、マイクロプロセッサ１２以外の発熱体を冷却する為の装置としても適用することが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in the present embodiment, the cooling device 1 is a device for cooling the microprocessor 12 disposed at the center of the printed circuit board 4, but the device is also applied as a device for cooling heating elements other than the microprocessor 12. It is possible.
また、本実施形態では、ヒートパイプ９を板状形状としているが、マイクロプロセッサ１２とヒートシンク８を熱的に接続することが可能であれば他の形状としても良い。 Further, in the present embodiment, the heat pipe 9 has a plate-like shape, but it may have another shape as long as the microprocessor 12 and the heat sink 8 can be thermally connected.
また、本実施形態では、ヒートシンク８の中空部２７を直線状としているが中空部２７は湾曲（即ち直線状ではなく湾曲状のトンネル形状）していても良い。即ち、排熱用空気流３０を湾曲させた中空部２７を通過させるようにしても良い。直線状とする場合に比べると多少流速は低下するが、十分な冷却機能を確保することが可能である。 Further, in the present embodiment, the hollow portion 27 of the heat sink 8 is linear, but the hollow portion 27 may be curved (i.e., a curved tunnel rather than a linear shape). That is, the exhaust heat air flow 30 may be allowed to pass through the curved hollow portion 27. Although the flow velocity is somewhat reduced as compared to the linear configuration, it is possible to secure a sufficient cooling function.
また、ヒートシンク８の傾斜形状、より具体的には第１開口部２５と第２開口部２６の大きさの比率については、装置の形状や必要な冷却能力に応じて適宜設定することが可能である。 Further, the inclined shape of the heat sink 8, more specifically, the ratio of the size of the first opening 25 and the size of the second opening 26 can be appropriately set according to the shape of the device and the necessary cooling capacity. is there.
また、本実施形態では、特にナビゲーション装置２に対して設置された冷却装置１について説明しているが、ナビゲーション装置２以外にも発熱体を有する各種機器に対して設置することが可能である。特に、本実施形態では上述したように筐体中央に空きスペースを確保することが可能となり、装置の小型化について有効であることから、省スペース化が要求される機器（例えば車載器、ＡＶ機器、ノートパソコン等）に対しては特に有効である。 Moreover, although the cooling device 1 installed especially with respect to the navigation apparatus 2 is demonstrated in this embodiment, it is possible to install with respect to the various apparatuses which have a heat generating body besides the navigation apparatus 2. FIG. In particular, in the present embodiment, as described above, it is possible to secure an empty space at the center of the housing, and it is effective to miniaturize the device, and devices requiring space saving (for example, vehicle-mounted devices, AV devices) , Especially for laptop computers).
また、本発明に係る冷却装置を具体化した実施例について上記に説明したが、冷却装置は以下の構成を有することも可能であり、その場合には以下の効果を奏する。 Further, although the embodiment in which the cooling device according to the present invention is embodied has been described above, the cooling device may have the following configuration, and in this case, the following effects can be obtained.
例えば、第１の構成は以下のとおりである。
筐体（３）内部に配置された発熱体（１２）を冷却する為の冷却装置（１）であって、前記筐体内部の熱を外部に排出する排気口（６）と、前記筐体内部で前記発熱体と離間する位置に配置され、第１の開口部（２５）と第２の開口部（２６）とによって連結された中空部（２７）を有するヒートシンク（８）と、前記排気口に配置され、前記筐体内部から前記中空部を通過して前記排気口へと熱を排出する為の排熱用空気流（３０）を形成する送風ファン（７）と、前記発熱体及び前記ヒートシンクとそれぞれ熱的に接続され、前記発熱体の熱を前記ヒートシンクに伝達する熱伝達部材（９）と、を有し、前記ヒートシンクは、前記第１の開口部が前記送風ファンに対向する位置に配置され、前記第１の開口部の開口面積は、前記第２の開口部の開口面積よりも広い。
上記構成を有する冷却装置によれば、送風ファンによって形成される空気流について、特にヒートシンク近傍の流速を速くすることが可能であり、ヒートシンクの冷却（放熱）機能をより高めることが可能となる。従って、発熱体の冷却を効率よく行うことが可能となる。一方で、ヒートシンク及び送風ファンを発熱体に対して離間して配置することが可能となるので、筐体中央に空きスペースを確保することができ、装置の小型化や空きスペースの活用についても可能となる。
For example, the first configuration is as follows.
A cooling device (1) for cooling a heating element (12) disposed inside a housing (3), wherein an exhaust port (6) for discharging heat inside the housing to the outside, and the housing A heat sink (8) having a hollow portion (27) disposed at a position spaced apart from the heat generating body inside and connected by the first opening (25) and the second opening (26); and the exhaust An air-blowing fan (7) disposed in the mouth and forming a heat exhaust air flow (30) for discharging heat from the inside of the housing through the hollow portion to the exhaust port; And a heat transfer member (9) thermally connected to the heat sink and transferring the heat of the heating element to the heat sink, the heat sink having the first opening facing the blower fan And the opening area of the first opening is the second opening. Wider than the opening area of the part.
According to the cooling device having the above configuration, it is possible to increase the flow velocity particularly in the vicinity of the heat sink with respect to the air flow formed by the blower fan, and it is possible to further enhance the cooling (heat dissipation) function of the heat sink. Therefore, cooling of the heat generating body can be performed efficiently. On the other hand, since the heat sink and the blower fan can be disposed apart from the heat generating body, an empty space can be secured at the center of the housing, and the apparatus can be miniaturized and the empty space can be used. It becomes.
また、第２の構成は以下のとおりである。
前記ヒートシンク（８）は、前記第１の開口部（２５）から前記第２の開口部（２６）へと段階的に断面積が狭くなる筒型形状を有する。
上記構成を有する冷却装置によれば、ヒートシンクの中空部を通過する排熱用空気流の流速を上昇させることが可能となる。その結果、ヒートシンクの冷却（放熱）機能をより高めることが可能となる。
The second configuration is as follows.
The heat sink (8) has a tubular shape in which the cross-sectional area narrows stepwise from the first opening (25) to the second opening (26).
According to the cooling device having the above configuration, it is possible to increase the flow velocity of the exhaust heat air flow passing through the hollow portion of the heat sink. As a result, it is possible to further enhance the cooling (heat dissipation) function of the heat sink.
また、第３の構成は以下のとおりである。
前記送風ファン（７）と、前記第１の開口部（２５）と、前記第２の開口部（２６）とが直線状に位置する。
上記構成を有する冷却装置によれば、ヒートシンクの中空部を直線状とすることによって通過する排熱用空気流の流速をより上昇させることが可能となる。その結果、ヒートシンクの冷却（放熱）機能をより高めることが可能となる。
The third configuration is as follows.
The blower fan (7), the first opening (25), and the second opening (26) are positioned in a straight line.
According to the cooling device having the above configuration, by making the hollow portion of the heat sink straight, it is possible to further increase the flow velocity of the exhaust heat air flow passing therethrough. As a result, it is possible to further enhance the cooling (heat dissipation) function of the heat sink.
また、第４の構成は以下のとおりである。
前記ヒートシンク（８）は、前記熱伝達部材（９）と接触する面に対して前記中空部（２７）内にフィン（２８）を形成する。
上記構成を有する冷却装置によれば、ヒートシンクと排熱用空気流の接触面積を大きくすることが可能となる。また、排熱用空気流において特にヒートシンクと接触する箇所の流速を上昇させることが可能となる。
The fourth configuration is as follows.
The heat sink (8) forms fins (28) in the hollow portion (27) for the surface in contact with the heat transfer member (9).
According to the cooling device having the above configuration, the contact area between the heat sink and the exhaust heat air flow can be increased. In addition, in the exhaust heat air flow, it is possible to increase the flow velocity particularly in the portion in contact with the heat sink.
また、第５の構成は以下のとおりである。
前記フィン（２８）は、前記排熱用空気流（３０）に対して平行な平板形状を有する。
上記構成を有する冷却装置によれば、フィンによって排熱用空気流の流速が低下することを防止することが可能となる。
The fifth configuration is as follows.
The fins (28) have a flat plate shape parallel to the air flow (30) for heat removal.
According to the cooling device having the above configuration, it is possible to prevent the flow velocity of the exhaust heat air flow from being reduced by the fins.
１ 冷却装置
２ ナビゲーション装置
３ 筐体
４ プリント基板
５ 吸気口
６ 排気口
７ 送風ファン
８ ヒートシンク
９ ヒートパイプ
１２ マイクロプロセッサ
２５ 第１開口部
２６ 第２開口部
２７ 中空部
２８ フィン
３０ 排熱用空気流
Reference Signs List 1 cooling device 2 navigation device 3 housing 4 printed circuit board 5 air intake 6 exhaust 7 air blower 8 heat sink 9 heat pipe 12 microprocessor 25 first opening 26 second opening 27 hollow 28 fin 30 air flow for exhaust heat
Claims (5)
前記筐体内部の熱を外部に排出する排気口と、
前記筐体内部で前記発熱体と離間する位置に配置され、第１の開口部と第２の開口部とによって連結された中空部を有するヒートシンクと、
前記排気口に配置され、前記筐体内部から前記中空部を通過して前記排気口へと熱を排出する為の排熱用空気流を形成する送風ファンと、
前記発熱体及び前記ヒートシンクとそれぞれ熱的に接続され、前記発熱体の熱を前記ヒートシンクに伝達する熱伝達部材と、を有し、
前記ヒートシンクは、
前記第１の開口部が前記送風ファンに対向する位置に配置され、
前記第１の開口部の開口面積は、前記第２の開口部の開口面積よりも広い冷却装置。 A cooling device for cooling a heating element disposed inside a housing, the cooling device comprising:
An exhaust port for exhausting heat inside the housing to the outside;
A heat sink having a hollow portion disposed at a position spaced apart from the heat generating body inside the housing and connected by a first opening and a second opening;
A blower fan disposed in the exhaust port and forming an exhaust heat air flow for discharging heat from the inside of the housing to the exhaust port through the hollow portion;
A heat transfer member thermally connected to the heat generating body and the heat sink, respectively, to transfer the heat of the heat generating body to the heat sink;
The heat sink is
The first opening is disposed at a position facing the blower fan,
The cooling device wherein the opening area of the first opening is larger than the opening area of the second opening.
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